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金型・精密部品向け―自動車・半導体・航空機・医療
放電加工は電極の形状をワークに転写する形彫り放電加工と、放電しながら連続的に送られる非常に細いワイヤ導線を電極として用いて、ワークを切断するワイヤ放電加工が一般的だ。それぞれ形彫り放電加工機、ワイヤ放電加工機が用いられる。
刃物を用いる切削加工と異なり、放電加工は非接触の除去加工なので、非常に硬度の高いワークであっても加工でき、微細な形状であってもワークを壊さずに加工できる。また斜面への穴開けをドリルで行おうとすると、滑ってしまい、うまく削れない場合があるが、放電加工はワークに非接触なため、滑らずに加工できるというメリットがある。さらに、加工時に出るワークのカスが数マイクロメートルの粉になるため、バリの発生が少ない点も長所だ。
放電加工は主に金型加工に用いられるが、自動車や半導体、航空機、エネルギー、医療分野などの部品加工にも用いられている。例えば、航空機のタービンブレードや発電機のタービンには斜面への穴開けが得意な点、自動車関連部品はバリの発生が少ない点、注射針には加工穴の小ささ(0・03ミリメートル程度の小ささの穴を開けることができる)が評価され、これらの成形に使われている。
日本工作機械工業会(日工会)の「工作機械統計要覧2023」によると、2022年の放電加工機の受注額は571億2200万円だった。うち内需は163億6500万円、外需は407億5700万円。20年の受注額は311億5100万円、21年は521億6600万円だったので、21年、22年と伸びていることが分かる。
世界1兆円市場 (35年予測)
調査会社のSDKIが7月に発表した「放電加工機(EDM)市場の発展、傾向、需要、成長分析および予測2023―2035年」によると、22年の放電加工機の世界の市場規模は約20億ドル(約2913億円)と分析され、35年には約70億ドル(約1兆196億円)に達すると予測されている。地域別に見ると、35年には電気自動車(EV)の販売と宇宙研究の増加を背景に、欧州市場が放電加工機市場の約53%のシェアを占めると見通されている。
創成放電加工で低コスト化
細穴放電加工は、ドリルでは加工できないような細くて長い穴の加工に使用される。短い穴であれば、加工速度はドリルなどを用いた切削加工の方が速いが、長穴加工の場合は細穴放電加工機を用いた方が速く加工できる。細穴放電加工で作られる製品は比較的小さいものが多い。一番大きいもので2メートル角程度。
また、棒状の電極を回転させながら横方向に動かし、電極の底面から放電させることで加工を行う創成放電加工は、通常の形彫り放電加工程の精度はないが、プログラムを作りさえすれば電極の形を作る手間がなく、低コストな点が特徴だ。
何かの形状と穴が合わさった形状のものを作る際に活躍する。また入り口が円錐状に広がっている穴を開ける場合や、セラミックやシリコンに溝加工をする場合などに用いられる。
形彫り放電加工の電極としては銅、グラファイト、銅―タングステンなどが用いられる。銅は導電性や加工精度が高く、一番多く使用されている。グラファイトは近年、加工速度を上げることができ、安価で電極が作りやすいという点から多く用いられるようになってきている。銅―タングステンは高価だが、超硬合金の加工でも消耗しにくい。ワークに合わせて電極材料を選ぶことが大切だ。
高速加工で省エネ実現―ハイブリッド機の萌芽
近年は国連の持続可能な開発目標(SDGs)実現のため、機械の省エネルギー化が求められている。放電加工は電気を使う加工のため省エネ化が難しいが、利用する装置を高効率で低エネルギーなものにすることで、全体の効率化を図ることができる。また加工速度を上げ、高効率化を図ることで各社は省エネ要求に応えている。
細穴放電加工機や創成放電加工機に力を入れるエレニックス(神奈川県座間市)は、放電加工機とレーザー加工機を組み合わせたハイブリッド機の商品化を進めており、穴開け加工に止まらず利用用途の拡大を目指している。また加工機にさまざまな機能を追加することで、製品の品質向上や生産性向上を追求している。