初めてそれを知ったときに衝撃を受けたこと
放電加工 (誰も完全に説明していないため、略して EDM) は、電気を使用して金属を切断します。回転工具ではありません。レーザーではありません。ただ…火花が散る。
制御された小さな稲妻。
でっちあげのように聞こえるかもしれませんが、文字通りそれが起こっていることを誓います。電極 (ツール) とワークピース (切断対象物) があり、それらの間には誘電性の流体 (通常は油または脱イオン水) で満たされた小さな隙間があり、それを軽く叩くだけです。何度も何度も。毎秒数千回。火花が起こるたびに、少量の金属が蒸発します。
私の同僚のジェイク（私がこれまでに言及した他のジェイクとは別人です。明らかにジェイクがたくさんいるだけです）が2日目にこれについて私に説明しようとしたので、彼が私にいたずらしているのかと思いました。 「電気で鉄を切るの？」そうだね。野生。
なぜこれが存在するのか（通常の機械加工は正常に機能するからですか？）
つまり、従来の機械加工では回転カッターが使用されます。フライス盤、旋盤、その他すべて。ほとんどのことにうまく機能します。
しかし、あなたのパートが次のような場合はどうでしょうか。
超硬材料（超硬または焼入れ工具鋼など）
非常に複雑な形状とタイトなコーナー
切削力により曲がったり破損したりする薄い壁
回転工具では到達できない内部機能を備えています
ここで EDM の出番です。部品に物理的に接触していないため (常に小さなギャップが存在します)、切削力はかかりません。また、電気を使用するため、材料の硬さは関係ありません。電気を通せば、EDM 加工が可能です。
私たちがこの仕事を請け負ったのを覚えています。顧客は硬化鋼製金型内のこれらの小さな冷却チャネルを望んでいたのです。ねじれたり回転したりする直径 0.020 インチの通路のようなものです。これに穴を開ける方法も、フライス加工する方法もありません。しかし、EDM を使用すれば、私たちはそれを実現できました。永遠に時間がかかりましたが、私たちはそれをやり遂げました。
(まあ、技術的には経験豊富なスティーブがやってくれました。私にとっては 2 か月目のようなものでしたので、何も触れないようにして見ていました。)
EDM の種類 (複数の種類があります)
ワイヤー放電加工 (私が最も多くの時間を費やしているもの)
これは...バンドソーを想像してみてください。ただし、刃の代わりに細い真鍮線 (通常は直径 0.010 インチ、場合によっては細い場合もあり、場合によっては太い場合もあります) が使用されています。そして、のこぎりで切るのではなく、火花を飛ばして切断します。
ワイヤが部品内を移動し、常に新しいワイヤを供給するため、常に新しい電極で切断できます。使用済みのワイヤーはゴミ箱に集められ、スクラップ屋に売られます。中古ワイヤーとして数か月ごとに 200 ドルくらいもらえるので、いいですね。
当店にはワイヤー放電加工機が2台あります。
三菱 MV2400R (写真のもの、2019 年に中古で 85,000 ドルくらいだったと思いますか? おそらく 90,000 ドルで購入しました)
Sodick AQ327L (新しい、2022 年、価格は...18 万ドルと言いたいところですが、それについては引用しないでください)
ワイヤー EDM は次の用途に最適です。
スルーカット（部品を完全に切断）-
パンチとダイの仕事
公差が厳しい精密部品（±0.0002インチを定期的に保持しております）
非常に良好な表面仕上げが必要な部品
欠点:
遅い。本当に遅いような。厚い硬化鋼の切断は、1 時間あたり 1 ～ 2 平方インチになる場合があります。
ワイヤーが切れる。ああ、ワイヤーが切れてしまった。 6時間の労働時間の半分が終わったところで、スナップワイヤーが切れたら、元に戻して最初からやり直さなければなりません（完全に終わったわけではありません。通常は再開できますが、それでも非常に面倒です）
誘電体システムは定期的なメンテナンスが必要で、そうでないとおかしくなります
彫り込み放電加工 (ラム放電加工、プランジ放電加工、何と呼ばれても)
ここでは、成形された電極 (通常は銅またはグラファイト) をワークピースに「埋め込み」、材料を焼き尽くして空洞を作成します。
当店には古いマキノ EDNC43 シンカーが 1 台あります。中古で購入しましたが、2008年くらいのものだと思います。費用は…35,000ドルくらいでしょうか？問題なく動作しますが、新しいものより遅いです。
これは次の用途に使用します。
金型キャビティ
複雑な3D形状
止まり穴とポケット
彫刻 (ただし、現在はもっと良い方法があります)
彫り込み放電加工の欠点は、最初に電極を作成する必要があることです。したがって、複雑な金型キャビティを作成する必要がある場合は、まず銅またはグラファイトの電極を希望の正確な形状に (ただし逆/逆に) 機械加工し、次にその電極を使用してキャビティを鋼に焼き付ける必要があります。
それは...余分な手順のようなものです。しかし、それが何かをする唯一の方法である場合もあります。
私の最初のシンカー放電加工の仕事は、単純な四角いポケットを作ることでした。電極オフセットの計算を失敗し続けたため、3 回の試行がかかりました。スティーブは私がマシンの前で混乱しているのを見つけて、「オーバーカットはあなたが考慮したのですか？」と言いました。そして私は「何？」と思った。
良い時代だ。 （実際はそうではありません、私は馬鹿になったように感じました。）
細穴放電加工機（ドリリング放電加工機）
うちにはありませんが、以前のお店で使用したことがあります。基本的には、回転する真鍮または銅の管を電極として使用して、小さな深い穴を開けます。
スターター穴 (ワイヤー EDM 用)、金型の冷却穴、燃料インジェクター ノズルなどに最適です。直径 0.008 インチの小さな穴、場合によってはそれより小さい穴も開けられます。
これらのマシンは比較的安価で、基本的なマシンの新品価格は 30,000 ～ 40,000 ドル程度です。しかし、時々の穴開け作業は機械を所有するよりも安価に外注できるため、私たちはまだ必要としません。
どれくらい速いですか? (ネタバレ: あまりありません)
これは、EDM を理解していない顧客をイライラさせる部分です。
鋼のワイヤ EDM 荒切断: 1 時間あたり 10 ～ 20 平方インチ (厚さと設定によって異なります) スキム切断 (表面仕上げを向上させるための仕上げパス): かなり遅く、1 パスあたり 1 時間あたり 5 ～ 10 平方インチで、3 ～ 4 回のスキム パスを実行する場合があります。
彫り込み放電加工: 非常に変動しますが、荒加工の場合は 1 時間あたり 0.5 ～ 2 立方インチとなります。
先週、お客様から部品について問い合わせの電話がありました。 "どのくらい時間がかかりますか？"
私:「機械時間は約 18 時間です。」 お客様:「何のために?長さはわずか 4 インチです!」自分：深呼吸「そうですが、これは 4 つの複雑な貫通カットを備えた焼入れ H13 工具鋼です。-公差 0.0001 インチと 8Ra 仕上げが必要なので、... ええ. 18時間です。」
彼らはどこか別のところへ行ってしまいました。他のお店で出来なくなったら戻ってきます。 (これは以前にも起こりました。)
本当にお金を失うのはセットアップ時間です
実際の切断時間は 18 時間かもしれませんが、セットアップはどうですか？さらに 4 ～ 6 時間かかる可能性があります。
必ず:
パーツを固定します（直角で水平であるか、公差が十分であることが望ましいです）
プログラムをロードします (プログラムがある場合は、最初からプログラムを作成することもあります)
ゼロ点とデータムを設定する
ワイヤーの張力とガイドを確認してください
誘電体タンクが清潔で、適切な抵抗率であることを確認してください
コーナーをテストカットして、すべてが思った場所にあることを確認します
一度、Y ゼロを 0.100 インチ間違えて 3,000 ドルの材料を台無しにしてしまいました。その部品はスクラップでした。気分が悪くなりました。上司は...満足していませんでした。しかし、上司は冷静に対応してくれました。私はまだ入社して 6 か月しか経っておらず、誰でも間違いを犯すものだからです。
（今でも時々その部分について考えます。3 万ドル。うーん。）
誘電性流体の状況
隙間に液体があると言ったことを覚えていますか?それを誘電性流体といいます。それは超重要です。
ワイヤー放電加工には、特別な添加剤を加えた脱イオン水が使用されます。適切な抵抗率に保つ必要があります。導電性が高すぎるとアークショートが発生し、導電性が不十分だと火花が正しく発生しません。
当社には DI システム (脱イオンシステム) があり、水を常にろ過し、維持しています。購入時は8万円くらいでした。 6 ～ 12 か月ごとに樹脂を交換する必要があり、1 個あたり 400 ドルかかります。
水が変な匂いがする。悪くはない、ただ…奇妙だ。そして、機械には華氏68度程度に保つための冷却装置が付いているので寒いです。外気温が華氏95度で、店内のエアコンがかろうじて追いつくことができない夏には、誘電体タンクに手を突っ込むのは実際にはちょっと快適です。
彫り込み放電加工では、油ベースの誘電体を使用します。{0}ひどい臭いがして、どこにでも漂い、注意しないと発火します（私たちにはまだ起こりませんでした。木をたたいたりしましたが、話を聞いたことがあります）。
精度と表面仕上げ（実際に優れている部分）
ここが EDM の真価を発揮するところです。
ワイヤ EDM は、±0.0002 インチ (メートル法の人々にとっては 0.005 mm です) を簡単に維持できます。すべてが調整されている良い日は? ±0.0001 インチに達しました。これは非常識です。
表面仕上げは設定に依存します - - ラフカットは 125Ra 以下になる可能性がありますが、3 ～ 4 回のスキムパスの後は 8Ra 以上に下げることができます。この奇妙なほぼガラスのような表面は、見ていて本当に満足です。
本当に必要な場合は、彫り込み放電加工でさらに優れた表面仕上げを行うことができます。鏡のように見える 4Ra 仕上げを見たことがあります。しかし、それには永遠に時間がかかります。
この精度は、工具のたわみがなく (切削力がないため)、従来の意味での工具の磨耗がなく、最新の機械は非常に優れたサーボ制御を備えているという事実から生まれます。
ワイヤーの種類と設定 (ちょっとマニアック)
標準ワイヤは真鍮です。通常、ほとんどの作業では直径 0.010 インチです。しかし、次のようなものもあります。
よりタイトなコーナー用の0.008インチワイヤー
0.012 インチのワイヤで厚い部品をより速く粗加工します
特定用途向けの被覆ワイヤ (亜鉛またはタングステン被覆)
特殊ケース用モリブデン線（高価なので在庫がありません）
月に 20 ～ 30 本のワイヤーのスプールを使用するでしょうか?各スプールの価格は、種類と購入先によって異なりますが、約 80 ～ 120 ドルです。それは合計されます。
設定はアンプの黒魔術そのものです。オン時間、オフ時間、電圧、ワイヤー張力、フラッシュ圧力など、調整できるパラメータは 20+ 個あります。-新しいマシンには自動設定があり、問題なく動作しますが、難しいジョブの場合は手動にする必要があります。-
スティーブは、さまざまな素材のお気に入りの設定がすべて記載されたノート (文字通りの紙のノート) を持っています。彼はこれを 25 年間続けてきて、ただ...知っているのです。私はまだ勉強中です。機能する設定はありますが、彼の設定のように最適化されていません。
コスト (別名、1 時間あたり 150 ドルのショップ料金を請求する理由)
機械支払い: ~2,800 ドル/月 (新しいソディックの場合、三菱は支払われます) 電信: ~2,000 ドル/月
フィルター/樹脂/メンテナンス: ~$800/月 消費電力: おそらく EDM だけで $400-500/月 DI システム: 樹脂で年間 400-500 ドル その他の消耗品 (ガイド、電源など): $1,200/年
それに加えて、建物の家賃、私の給料、スティーブの給料、保険、その他もろもろです。
したがって、ワイヤー放電加工の時間に 1 時間あたり 150 ドルかかると見積もっても、私たちは金持ちにはなれません。それはただ...これを実行するのにどれくらいの費用がかかるかです。
一度、お客様から料金について私と議論されたことがありました。 「1 時間あたり 85 ドルで CNC フライス加工ができます!」
はい、でも、CNC ミルでは、切削抵抗ゼロで硬化工具鋼を公差 0.0002 インチまで切断することはできません。つまり、リンゴとオレンジです。
よくある問題（叫びたくなるような問題）
断線-- これについてはすでに述べましたが、繰り返す必要があります。昼食から戻ってきて、10時間のカットの4時間後に機械がワイヤー切れで停止していることに気づくことほど最悪なことはありません。新しいソディックには自動再糸通し機能があるので便利ですが、三菱のものは手動で糸通しする必要があります。楽しいこと。
誘電汚染-- タンクが汚れると (金属粒子、油など)、切断品質は地獄に落ちます。私たちはタンクを毎週掃除することになっています。そうですか？ええと...正直に言うと、2〜3週間ごとくらいです。おそらくもっとやるべきです。
サーボエラー-- マシンがショートしていないのにショートがあると判断したり、その逆の場合があります。このような奇妙なサーボ エラーが発生する場合は、. 90% の確率で再起動すると修正されます。残りの 10% は技術者と呼ばれます。
テーパーの問題-- ワイヤー EDM は直線またはテーパー (角度のある壁) で切断できます。テーパーが必要な場合もあれば、そうでない場合もあります。テーパー補正を正確に行うのは...難しいです。一度ダイセットを間違えてしまい、パーツが組み立てられなくなりました。切り直さなければならなかった。あれは最悪の日だった。
電極の磨耗(彫り込み放電加工) -- 銅またはグラファイトの電極は、使用すると磨耗します。これを補償しなければなりません。最初の電極が途中で消耗してしまうため、1 つの作業で複数の電極を作成することがあります。迷惑です。
プログラムがクラッシュする-- PC のクラッシュにより 12 時間のプログラムを失ったこともあります。最近十分に保存していませんでした。 3時間の作業をやり直す必要がありました。今では執拗に節約しています。 Ctrl+S は筋肉の記憶です。
学ぶ価値はありますか?
私は明らかに偏見を持っているので、指の関節が鳴ります
ほら、EDM はニッチなスキルです。すべての店舗にこれらの機械があるわけではありません。しかし、それを行う店は？誰もがこの作業を行えるわけではないため、割増料金を請求することができます。
私は現在、EDM オペレーター/プログラマーとして時給約 28 ドルを稼いでいます。 Steve は、より多くの経験を持ち、非常に複雑な作業を処理できるため、時給 38 ドル近くを稼いでいます。それは...まともですか？驚くべきことではありませんが、私たちの地域の一般的な加工料金 (1 時間あたり 20 ～ 22 ドル程度) よりも優れています。
雇用の安定性はかなり良いようです。私たちはいつも忙しいです。金型工場、航空宇宙、医療機器、工具、金型など、これらすべての業界では EDM 作業が必要です。
他のプロセスとの比較
VS. CNCフライス加工:
EDM: 切削力が不要、硬い材料にも加工でき、複雑な形状も加工可能
CNC: 時間あたりの速度が速く、コストが安く、軟質材料の汎用性が高い
EDM を使用する場合: 硬い材料、たわみが許されない、複雑な内部特徴
VS.レーザー切断:
EDM: 精度が向上し、熱の影響を受ける部分がなく、厚い材料も加工可能
レーザー: 非常に高速で、薄いシートに適しており、単純な 2D カットには安価です
EDM を使用する場合: 厚い材料、厳しい公差、3D フィーチャ
VS.ウォータージェット:
EDM: より優れた精度と仕上げ、導電性材料のみに使用可能
ウォータージェット: より速く、あらゆるもの (ガラスや石でも) に作用し、より厚い材料にも対応
EDM を使用する場合: 精度が必要、良好な仕上げが必要、材料が電気を通す
彼らにはそれぞれの場所があります。 3つとも揃っているお店を見たことがあります。
このものの将来
新しい機械は、より優れた発電機と制御システムを搭載し、より高速になっています。 2022 年に購入したソディックは、同じ作業において三菱よりも 30% ほど高速です。
自動ワイヤ通し、自動測定、シンカー EDM の自動工具交換など、自動化もさらに進んでいます。生活が楽になります。
一部の店舗では、ロボットによる部品の積み降ろしによる自動化を進めています。まだそこには到達していませんが（小さすぎる）、最終的には見えるでしょう。
AI-支援プログラミングも普及し始めていますが、これは... 興味深いですか?雇用の安定にとってはちょっと怖いですが、プログラミングが容易になるかもしれません。陪審員はまだ出ていない。
結論は何でしょうか?
後ろに傾いて、また長くなってしまったことに気づく
EDM は非常に便利ですが、ほとんどの人が考えたこともない特殊なプロセスです。でも、あなたが持っているその電話は？おそらく放電加工で作られた部品があると思われます。あなたが運転する車は？プラスチック部品の一部の金型の作成には EDM が使用されました。医療用インプラント？放電加工。
それはどこにでもあります、ただ隠されているだけです。
製造業への参入を考えている場合、EDM スキルは貴重です。手作業の機械加工ほど体力を必要とせず、給料もそこそこあり、常に仕事はあります。
EDM の購入を検討している店主の方は、よく調べてください。高価で遅いですが、特定の作業にとってはかけがえのないものです。私たちはおそらく、私たちのものなしでは生きていけないでしょう。
EDM とは一体何なのか興味があるなら...もうおわかりでしょう。金属を切断するのは制御された雷です。クールですよね？
興味があるなら彫り放電加工機これをすべて読んだ後は？そこが本当に興味深いところです-電極が硬化鋼に空洞をゆっくりと焼き付ける様子は、まるで...魅惑的です。ぜひ一度お店に行って実際に見てみるといいでしょう。私がここでとりとめなくそれについて話しているよりもずっとクールです。