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放電加工（#放電加工，英文：Electrical Discharge Machining, EDM）は、高精度な製造技術であり、放電による火花で材料を除去し、加工対象を所定の形状に仕上げます。この技術は、複雑な形状や切削が難しい材料の加工に広く使用されており、特にチタン合金、工具鋼、炭素鋼などの導電性材料に適しています。放電加工は、超硬材料や精密部品の製造において特に優れた効果を発揮し、金型製造や機械加工業界で一般的に使用されています。
放電加工の原理
放電加工の基本原理は、工具電極（ツールエレクトロード）と加工対象電極（ワークエレクトロード）を誘電体液中に配置し、電圧を加えることで周期的な放電を発生させることにあります。放電中、電場強度が誘電体の絶縁破壊強度を超えると、誘電体が破壊され電流が流れ、材料が除去されます。電流が停止すると、誘電体液が加工領域に再び流れ込み、固体粒子を排除し絶縁性を回復します。この周期的な放電により、加工対象が徐々に成形され、工具電極と加工対象の間に直接的な接触は必要ありません。
放電加工の歴史
最初に放電による材料侵食現象を観察したのは、イギリスの物理学者ジョセフ・プリーストリーで1770年のことでした。1943年、ロシアの研究者ラザレンコ夫妻が最初の放電加工機を発明し、放電による侵食現象を制御することに成功しました。これにより、タングステンなど加工が困難な材料の加工が可能になりました。1960年代にはワイヤー放電加工（#ワイヤーカット）技術が登場し、主に硬化鋼工具や金型の製造に使用されました。その後、数値制御技術（CNC）や多軸制御技術の進展により、放電加工の効率と精度が飛躍的に向上しました。
参照元：禾宝機械技術革新
放電加工の種類
1. 放電成形加工
放電成形機は、工具電極を利用してその形状を加工対象に複製します。複雑なキャビティや輪郭の作成に適しており、CNC放電成形機は三軸または多軸の数値制御能力を提供し、ZNC放電成形機は単軸の数値制御に特化しています。
2. ワイヤー放電加工
#ワイヤーカット は放電加工の一形式であり、その電極は細線（例：真鍮線やモリブデン線）です。ワイヤーカットはワイヤーの移動速度によって以下の3つに分類されます：
- 高速ワイヤーカット：電極線が高速で往復運動を行い、スピードは速いが精度はやや低い。
- 中速ワイヤーカット：周波数変換による複数回の切断機能を持つ、近年新たに登場した加工技術。
- 低速ワイヤーカット：電極線が低速で一方向に移動し、非常に高い切断精度を実現。高い精度が求められる加工に適しています。
放電加工の長所と短所
長所
- 加工形状の柔軟性：従来の切削方法では加工できない複雑な形状を作成可能。
- 幅広い材料対応：高硬度材料を加工でき、高精度を維持。
- 切削力の問題がない：小型または薄肉の加工対象に適しており、材料を損傷しにくい。
短所
- 加工速度が遅い：特に精密加工では、多くの時間を要する。
- 加工コストが高い：技術の進歩により一部のコストが大幅に低下したものの、従来の切削方法に比べて依然として高い。
- 材料の制約：大半のケースでは導電性材料のみ加工可能。ただし、最近では非導電性材料（例：セラミックス）も加工可能となっている。
放電加工の応用
放電加工は金型、航空宇宙、電子、及び自動車製造業などの分野で広く応用されています。例えば：
- 金型製造：タイヤ金型や靴型などの専用金型を精密に加工可能。
- 複雑な部品製造：エンジンのタービンブレード、細かい深穴や内部の鋭角の加工など。
未来展望
デジタル制御、多軸連動、及び粉末混合技術など新たな技術革新に伴い、#放電加工 技術はより多くの分野で重要な役割を果たすでしょう。その高精度と柔軟性は、製造の課題を解決するための重要な手段であり続けます。
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