2026-05-12
ワイヤ放電加工とは何ですか?
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1. ワイヤ放電加工とは何ですか?
ワイヤ放電加工(Wire EDM、略称WEDM)は、放電加工の一形式である。真鍮線、亜鉛めっき線、銅線などの単一電極の連続供給ワイヤを用い、ワークと電極ワイヤの間にパルス状の電気放電を発生させることで、高温の火花により金属材料を除去する加工法である。
従来のCNCフライス加工とは異なります。
フライス加工は工具と材料の接触によって切削を行うのに対し、ワイヤ放電加工は非接触による除去を実現するため、電気放電加工を用いる。
したがって、スローワイヤー走行は、特に以下の加工に適しています:
- 焼入れ鋼、金型鋼、ステンレス鋼
- 硬質金属
- 銅、アルミニウム、チタン合金
- 精密プレス金型、絞り金型、およびプラスチック用金型インサート
- 微細な溝、狭いスロット、不規則な穴、複雑な二次元の輪郭
- 従来のフライスカッターでは加工が難しい、小さなフィレットや鋭い角、薄肉部品
ワイヤ放電加工における内側のコーナー半径は、主にワイヤの直径によって制限され、一般的な値は0.05~0.15 mmです。大きな機械的切削力が作用しないため、変形しやすい精密部品の加工に適していますが、導電性材料のみ加工可能であり、大規模な高速な材料除去や完全な三次元形状の形成には不向きです。
2. スローウォークスレッドとファストウォークスレッドの違い
| プロジェクト | スロウワイヤーモーション | 高速ワイヤー |
| ワイヤ電極 | 真鍮線、亜鉛めっき線、銅線など。 | 主にタングステン線で構成されています |
| 巻線方法 | 一方向の連続ワイヤ供給、使い切り式 | 再利用可能なモリブデン線を用いた反復的な高速送線 |
| 作業精度 | ガオ | 二次的な |
| 表面品質 | まあ、でも刃は何度でも研ぎ直せますよ。 | と同じ |
| プライムコスト | 機器および消耗品の費用は比較的高額です。 | 低コスト |
| 適用される場面 | 精密金型、精密部品、高精度輪郭 | 従来型の金型、粗加工、コストに敏感な部品 |
| 処理液 | 主に脱イオン水を使用し、微細加工には油系媒体も用いる。 | エマルションまたは作業液 |
| 典型的な利点 | 精度、表面粗さ、安定性 | コスト、汎用性 |
3. スローウォーキングワイヤーのワークフロー
スローワイヤー引き抜きは、通常、次の手順で行われます。
- プログラミング
- CAD図面を基に加工パスを生成し、補正値、テーパ角、工具の修復頻度および加工パラメータを設定する。
- ねじ穴への穿孔
- 内部の穴を切削したり輪郭を閉じたりするには、まず穿孔機またはドリル工具を用いて切削用の穴を形成してください。
- クランプと位置合わせ
- ワークピースを作業台に設置し、基準エッジ、穴、または位置決め面と正確に合わせてください。
- 自動ワイヤ供給
- 現代のワイヤーカット放電加工機には、通常、自動ワイヤー穿通機能が搭載されており、ワイヤーの切断後に再穿通を実行でき、無人運転による加工の実現性を高めています。ソディック社の一部のワイヤーカット放電加工機では、張力サーボおよび自動ワイヤー再接続・穿通ユニットを標準装備しています。
- 粗い切断
- 最初の切削は主に高い切削速度で材料を除去するが、表面状態および寸法はまだ最終的なものには至っていない。
- ブレード精錬/精密精錬
- 第2段、第3段、第4段の切削工程は、順次放電エネルギーを低減することで、寸法精度を向上させ、直角度を改善し、表面粗さを低減します。
- 検出とクリーニング
- 寸法、直角度、テーパーおよび表面粗さを確認し、必要に応じて補正切削を行う。
4. ゆっくり歩くワイヤーの核心構造
| システム | …に基づいて行動する |
|---|---|
| CNC制御システム | X/Y/Z/U/V軸の動作制御、補正、テーパー加工およびプログラム実行 |
| 駆動電源 | 高周波パルス放電の生成は、加工速度、精度および表面品質に影響を及ぼす核心的な要因である。 |
| ワイヤー移動システム | 線材の送り速度、張力、線材供給、線材引き戻し、および自動糸通しを制御する |
| 作動流体システム | 脱イオン水のろ過、冷却、切粉除去、および放電ギャップの安定化 |
| 作業台とボディ | 剛性、熱安定性および位置決め精度に関する決定 |
| 上下ガイドワイヤーノズル | 制御ラインの位置、鉛直性およびフラッシング状態 |
| U/V軸システム | テーパ加工および不規則な形状の加工(上下方向)用 |
| 測定および補償システム | グレーティングスケール、温度補償、自動エッジ検出、およびワイヤ断線検出を含む |
5. 低速走行ワイヤーの共通技術パラメータ表
5.1 設備能力パラメータ
| パラメータ項目 | 一般的な範囲/典型的な値 | 高精度またはハイエンドモデル向けの参考資料 | 説明する |
|---|---|---|---|
| 処理軸数 | X/Y/Z + U/Vは、一般的に5軸制御を備えています。 | 高級機器は、複雑な傾斜や寸法が異なる不規則な形状にも対応できます。 | X/Yは制御面の輪郭を、U/Vは上部ガイドワイヤーノズルのオフセットを制御します。 |
| X/Yの経路または移動距離 | 約300×200 mmから1300×1000 mm | メインフレームコンピュータは、1300×1000 mmを超えるサイズになることがあります。 | マキノのワイヤーカット放電加工機シリーズでは、コンパクトモデルのサイズは約370×270mmで、大型モデルに至っては最大1310×1010mmに達します。(makino.com) |
| X軸ストローク/加工高さ | 共通:150~500 mm | 一部のメインフレームはさらに高い。 | GF CUT Fの文書には、その製造工程が高さ1 mm未満から350 mmまでの部品を対象としていると記されています。 |
| 最大ワークピース重量 | 300~3000kgが一般的です | メインフレームの重量は最大6,000kgに達する場合があります。 | マキノ社の大形ワイヤーカット放電加工機の仕様によれば、最大ワーク重量はU86型で3,000kg、U1310型で6,000kgである(makino.com)。 |
| 電極線の直径 | 0.10 / 0.15 / 0.20 / 0.25 / 0.30 mm 標準 | マイクロファブリケーションにより、より細いフィラメントの使用が可能となる。 | GFのデータには、ワイヤ径が0.10~0.30 mmの範囲と記載されています。また、マキノはマイクロ加工や高精度用途向けに設計されたワイヤ放電加工機シリーズも提供しています。 |
| 電極線材料 | 真鍮線、亜鉛めっき線、銅線、特殊被覆線 | 微細加工には、タングステン線や特殊な細線を使用することができます。 | 異なるフィラメント材料は、印刷速度、表面品質、および材料コストに影響を及ぼします。 |
| 作業材料 | 鋼、超硬合金、銅、アルミニウム、チタン、PCDおよびグラファイトなどの導電性材料 | 高硬度材料は大きな利点をもたらします。 | GFプロファイルには、鋼、超硬合金、銅、アルミニウム、チタン、PCD、グラファイトなどの材料が記載されています。 |
| 表面粗さ Ra | 初期の粗仕上げ面は、平均粗さ(Ra)が2.0~3.2μmであり、複数回の研磨工程を経ることで、Raはおおよそ0.1~0.8μmに低下する。 | 高精度仕上げにより、Ra 0.15 μm 以下を実現できます。 | GF CUT Fの取扱説明書には、同機のデジタル発生器により表面粗さRa 0.15 μm までの仕上げが可能であると記されています。 |
| 作業精度 | 一般的な公差範囲:±0.005~±0.01 mm | ±0.002~±0.003 mmの精度が実現可能 | これは、工作機械、温度、材料の厚さ、および工具の研磨頻度によって大きく影響されます。 |
| ピッチ/穴間隔の精度 | 共通値:約±0.005 mm | 高級機器では、±0.003 mm 以下の精度を実現できます。 | GFデータによれば、作業領域全体にわたる平均ピッチ偏差は±2.5μm未満である。 |
| テーパー加工 | 一般的な値:±3°、±15°、±30° | 一部のモデルでは、より大きなサイズに対応できます。 | GF TAPER-EXPERTの仕様書には、0°から30°までのテーパー角で加工可能であると記されています。 |
| 最小内角 R | 通常、約R0.05~R0.15mmの範囲です。 | ワイヤの直径および放電ギャップに依存する | ワイヤーが細くなるほど、理論上の内部角度は小さくなるが、加工効率と安定性は低下する。(xometry.com) |
| 自動ワイヤ供給 | 中高級機種に広く搭載されています | 破損した導線の自動再撚りをサポートします | これは、連続処理および夜間の無人運転にとって極めて重要です。 |
| 流体 | 主に脱イオン水 | 微細精密加工にも油性媒体が用いられます。 | 油性媒体は、高い精度と極めて優れた表面品質が求められる用途で広く用いられています。マキノの資料によれば、油性媒体を用いた水平切断は、小規模な電子機器や医療分野、ならびにマイクロファブリケーションに適しています。(makino.eu) |
5.2 プロセス設定パラメータ
| プロセスパラメータ | 一般的な設定方向 | 処理への影響 |
|---|---|---|
| ワイヤーの直径 | 一般的には0.10~0.30 mmが用いられ、中でも0.20/0.25 mmが最も頻繁に使用されます。 | ワイヤの直径が大きいほど、安定性と速度が向上します。一方、ワイヤの直径が小さいと内部角は小さくなりますが、効率は低下します。 |
| 線の張力 | 細いワイヤーは張力が低く、太いワイヤーは張力が高い。 | 張力が不足すると鉛直性や直線性に影響を及ぼし、過度に高い張力はワイヤの破断を招くおそれがあります。 |
| ウーリング速度 | ワイヤの直径、材質、厚さに基づいて自動的に照合します | 切りくずの排出、ワイヤーの消費量、および放電の安定性に影響を及ぼす |
| 放電ギャップ | 通常、工作機械の技術ライブラリによって自動的に制御される | 寸法補正、表面品質および安定性に影響を及ぼす |
| パルス長 トン | 荒削りのサイズは大きく、仕上げ削りのサイズは小さい。 | 除去率が高いほど効果は大きくなるが、表面粗さは悪化する。 |
| パルス間隔 Toff | 厚い材料を使用し、切りくずの排出が不十分な場合は、適宜送り速度を上げてください。 | 隙間が過度に小さいと短絡や導線の断線を招き、隙間が過度に大きいと効率が低下します。 |
| ピーク電流 | 荒削りの段階は高く、仕上げの段階は低くなります。 | 電流が大きいほど切断速度は速くなるが、同時に熱影響および表面粗さも増大する。 |
| サーボ電圧 | 電極線とワークピースの間隙を制御する | 短絡率、安定性および寸法の均一性に影響を及ぼす |
| フラッシング圧力 | 粗い切断や厚い材料では、一般的に高い加工結果が得られます。 | 優れた洗浄性能と効果的な切りくず除去を実現し、高い切削速度と優れた安定性を備えています。 |
| 水力電気伝導率 | 脱イオン水システムによって制御される | 不安定な電気伝導性は、放電状態に影響を及ぼす可能性があります。 |
| ブレードの切断回数 | 一般的な工程:荒削り1回+仕上げ削り1〜4回 | 切断回数を増やすほど、寸法精度と表面品質は向上しますが、加工時間は長くなります。 |
| 相殺金額 | ワイヤ径、放電ギャップ、および工具の摩耗量に応じて設定する | 最終的なサイズに直接影響する |
| テーパー補正 | U/V軸および上下のガイドワイヤーノズルの位置によって制御される | ダイの抜き出しクリアランス、排出勾配、および上下の不規則な輪郭形状について |
6. 一般的な機械加工精度の参考資料
| 処理要件 | 推奨されるプロセス | おおよその効果 |
|---|---|---|
| 一般的なプロファイルカッティング | 1 ラフカット | 高速で、一般的に表面が滑らかです |
| 典型的な金型部品 | 粗いもの1つ+精製されたもの1つ | サイズは比較的安定しており、表面品質は大幅に向上しています。 |
| 精密ダイ | 1 粗仕上げ + 2 仕上げ / 3 仕上げ | 精度、直角度および表面品質は満足のいくものである。 |
| 高精度インサート | 1 粗仕上げ + 3 仕上げ / 4 仕上げ | 表面は寸法安定性に優れていますが、コストは高くなります。 |
| 小さな丸みを帯びた角 / マイクロスロット | 細かい糸 + 複数の刃調整 | 小さなRや小さな溝の加工は可能ですが、加工効率は比較的低いです。 |
| 厚板切断 | 洗浄の最適化+速度の低減 | ワイヤの破断、傾斜、および切りくずの排出に重点を置く。 |
7. スローウィンディングワイヤの利点
高精度
金型部品、精密パンチ、ダイス、インサートなどに適しています。
高硬度材料の加工が可能です
また、焼入れ後に加工することも可能で、摩耗しやすいフライスとは異なります。
顕著な切削力は見られない
薄肉部品、細長い部品、および変形しやすい部品に適しています。
複雑な輪郭加工に高い能力を発揮します
不規則な穴、細かな溝、狭い継ぎ目、内部の隅角、そして小さなフィレットは、いずれも大きな利点をもたらします。
良好な表面品質
刃の繰り返し調整により、優れた表面粗さが得られます。GF社の資料によれば、同社のワイヤーカット加工システムは、各放電エネルギーを高精度に制御することで、Ra 0.15 μm までの高い表面品質を実現します。
8. スローウィンドリングワイヤの限界
導電性材料のみ加工可能です。
プラスチック、セラミック、ガラスなどの非導電性材料は、従来のスローワイヤ放電加工法では直接加工することができません。
絹の糸を通すことができなければならない。
切削穴やシール用の輪郭を形成する際には、まずねじ穴を加工しておく必要があります。
加工速度はフライス加工よりも遅いです。
特に厚い材料を加工する場合や、工具の調整回数が多い場合、あるいは高い精度が求められる場合には、加工時間は大幅に増加します。
消耗品のコストは比較的高いです。
スローワイヤ電極は通常使い捨てであり、ウォーターフィルター、樹脂、導電ブロックおよびワイヤガイドノズルも消耗品です。
鋭い角が必ずしも絶対的な鋭角であるとは限らない。
最小内部角は、導線の直径および放電ギャップによって決まり、理論上理想的な半径ゼロの鋭い角は実現できない。
9. モデルの選定や見積もりの取得に際しては、これらのパラメータに注目してください。
低速巻取装置や外部加工の見積書を検討する際は、以下の要点に重点を置くことをお勧めします。
- 最大加工ストロークおよびワークピースの重量
- ワークピースを適切に配置し、支持できるかどうか。
- 最大加工厚さ
- 厚い層は、速度、直角度、およびワイヤの破断リスクに大きく影響します。
- 達成可能な公差
- 公差が±0.01 mm、±0.005 mm、または±0.002 mmのいずれであるかを事前に明確にしておく必要があります。
- 表面粗さの要求事項
- Ra 1.6、Ra 0.8、Ra 0.4、Ra 0.2の価格および納期は、大きく異なります。
- ブレードの切断回数
- 見積書には、それが「一律適用」の手法であるのか、「荒仕上げ1回・仕上げ2回/荒仕上げ1回・仕上げ3回」の順序に従うものであるのかを明確に記載しなければなりません。
- ケーブル径の要件
- 小さなRや小さな溝には細線が必要であり、その加工は速度が遅く、コストも高くなります。
- テーパー形状や非対称形状はありますか?
- テーパ加工を行う際は、角度・高さ・精度を確認してください。
- 穴の位置を切る
- 内側の穴部品にはねじ切り用の通孔を設ける必要があります。また、穴の径および位置も加工工程に影響を及ぼします。
- 材料および熱処理条件
- 焼入れ鋼、超硬合金、チタン合金およびアルミニウム合金の加工条件はそれぞれ異なる。
- バッチ処理および無人加工機能
- 自動糸送り、糸切れ後の再送り、および加工液の管理は、夜間の連続加工能力に影響を及ぼす可能性があります。
一文で言うと:
スロウワイヤーカットは、硬い導電性材料や複雑な形状の加工に適した、高精度で切削力が低い加工方法であり、その核心原理は「高速切削」ではなく、「正確で微細かつ安定した切削」にある。
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