放電加工機とは？仕組み・種類（形彫り／ワイヤ／細穴）まで徹底解説

放電加工機とは、電極とワーク間の放電によって材料を溶融・除去する工作機械です。

EDM  (Electrical Discharge Machining)とも呼ばれます。

切削工具で材料を削る旋盤やマシニングセンタとは異なり、電極とワークの間に発生させた放電エネルギーによって金属を少しずつ除去していくのが特徴です。焼入れ鋼や超硬合金といった硬い材料の加工にも適しています。

また、放電加工機は加工中にワークが水や専用の加工液に浸かった状態で稼働します。「なぜ液体の中で加工するのか？」といった疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。

本記事では、加工の仕組み、なぜ加工液につける必要があるのか、代表的な種類について解説していきます。

放電加工の基本原理

放電加工は、電極とワークの間に発生するスパーク放電の熱エネルギーを利用して金属を除去する加工方法です。工具で削るのではなく、瞬間的な高温によって金属を溶融・蒸発させます。

加工の流れとしては以下の通りです。

1.電極とワークを数ミクロンまで近づける
直接触れないギリギリの距離にセットします。

2.電圧をかける
電極とワークの間に電気を流す準備をします。

3.放電が起きる
小さな火花が発生します。

4.金属が溶けて削れる
火花の熱で、金属が少しずつ溶けます。

5.繰り返し
微小な除去を高速で繰り返し、目的の形状を形成します。

加工液がある理由

放電加工は、電極とワークの間に水や絶縁油などの加工液を満たした状態で行われます。加工液は、放電加工をするにあたって欠かせない役割を担っています。

1つ目に加工液には放電を安定させる役割があります。加工液は通常は電気を通さない性質を持っているため、電極とワークを近づけてもすぐに電流が流れることはありません。適切な距離になった瞬間にのみ放電が発生するため、狙った位置で安定した加工が可能になります。

2つ目に冷却効果があります。放電時には瞬間的に非常に高い温度が発生しますが、加工液が熱を吸収することで、ワークや電極の過度な温度上昇を防ぎ、熱変形を抑えます。

放電加工機が得意なこと

硬さに左右されない加工ができる

放電加工は「硬さ」ではなく「電気を通すかどうか」によって加工の可否が決まります。
そのため、焼入れ鋼や超硬合金など、非常に硬い材料でも問題なく加工できます。

繊細な加工に対応できる

放電加工は接触せずに加工を行うため、切削のような大きな加工抵抗が発生しません。
この特性により、細くて折れやすい形状、薄肉部品、微細部品といった、力をかけると変形してしまうワークでも安定した加工が可能です。

バリが少ない

切削加工では材料を押し切るためバリ（不要な突起）が発生しやすいですが、放電加工は金属を溶融・蒸発させて除去するため、比較的バリが少ない加工が可能です。後工程の手間を減らすことにもつながります。

放電加工機が苦手なこと、対策法

電気を通さない材料の加工

放電加工は、電極とワークの間に電流が流れることで成立します。そのため、電気を通さない材料（セラミック、ガラス、樹脂など）は加工できません。

加工速度が遅い

放電加工は、微小な放電を何万回も繰り返して材料を除去する加工法です。その特性上、一度に大量の材料を削ることは得意ではありません。

対策法

マシニングセンタなど切削加工で荒取りを行い、仕上げ工程のみを放電加工で行うという工程を分けて活用するのが一般的です。

放電加工機の種類

形彫り放電加工機

形彫り放電加工機は、電極の形状をワークに転写する方式の放電加工機です。電極をワークに近づけ、放電を繰り返すことで、電極と同じ形状の凹部を形成します。主に絶縁油を加工液として使用し、加工を行います。

複雑な形状や深いリブ形状の加工を得意とし、プラスチック金型やダイカスト金型などの製造現場で活用されています。

ワイヤ放電加工機

ワイヤ放電加工機は、細いワイヤを電極として使用し、ワークを輪郭に沿って切断する加工機です。ワイヤを連続的に送り出しながら放電加工を行うため、電極消耗の影響を受けにくく、加工状態を安定して維持することが可能です。加工液には主に純水が使用されます。
高精度な直線や曲線の輪郭加工を得意とし、精密部品や金型の抜き型加工などで多く利用されています。ミクロン単位の精度が求められる場面で特に強みを発揮します。

細穴放電加工機

細穴放電加工機は、パイプ状の細い電極を使用して小径穴を高速で加工する専用機です。電極の内部から加工液を噴射しながら放電を行うことで、安定した深穴加工を実現します。加工液には水が使用されるのが一般的です。

主な用途としては、ワイヤ放電加工を行うためのスタート穴の加工や、自動車・産業機械に使用される燃料ノズルなどの微細穴加工が挙げられます。細かく深い穴が求められるものの製造では重要な役割を担っており、通常のドリル加工では困難な硬い材料にも対応できる点が大きな特徴です。

まとめ

放電加工機は、放電の熱エネルギーを利用して金属を除去する、切削加工とは異なる原理を持つ工作機械です。硬さに左右されず、焼入れ鋼や超硬合金といった難削材にも対応できる点や、加工時に大きな力がかからないため繊細な形状にも対応できる点が大きな特徴です。

また、比較的バリが少なく、高精度な仕上げ加工が可能なことから、金型や精密部品の分野で重要な役割を担っています。

一方で、電気を通さない材料は加工できないことや、加工速度が遅く荒加工には不向きであることなど、原理に起因する制約もあります。そのため、実際の製造現場では切削加工と組み合わせるなど、工程全体の中で最適に活用することが重要です。

放電加工機は新品導入だけでなく、中古設備を活用することで設備投資を大幅に抑える選択肢もあります。当社では、

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