精密機械加工-スパークマシンの加工原理について

放電加工を行う場合、工具電極とワークピースはそれぞれパルス電源の極に接続され、作動液に浸されるか、放電ギャップに作動液が充填されます。ギャップ自動制御システムは、工具電極をワークピースに供給するように制御します。2つの電極間のギャップが一定の距離に達すると、2つの電極に印加されるパルス電圧が作動液を破壊し、火花放電を発生させます。

放電の微細なチャネルに大量の熱エネルギーを瞬時に集中させ、温度は10,000℃を超える可能性があり、圧力も急激に変化するため、この作業面の局所的な微量の金属材料がすぐに溶けて気化し、爆発的に飛び散ります。作動液に、急速に凝縮して固体金属微粒子を形成し、作動液に運ばれます。このとき、ワークピースの表面に小さなピットマークが残り、放電が一時停止し、2つの電極間の作動液が絶縁状態に戻ります。

次に、次のパルス電圧が2つの電極の比較的近い別の点で破壊され、火花放電が発生し、上記のプロセスが繰り返されます。このように、各パルス放電によって除去される金属の量は非常に少ないですが、毎秒数千回のパルス放電により、より多くの金属を除去でき、ある程度の生産性があります。

工具電極とワークピースの間の一定の放電ギャップを維持する条件下で、ワークピースの金属を侵食しながら、工具電極をワークピースに継続的に供給し、最終的に工具電極の形状に対応する形状を加工します。したがって、工具電極の形状と工具電極とワークピースとの間の相対的な動きを変える限り、さまざまな複雑な表面を加工することができます。工具電極は、銅、グラファイト、銅-タングステン合金、モリブデンなど、導電性が高く、融点が高く、加工が容易な耐腐食性材料でよく使用されます。加工中、工具電極にも損失がありますが、ワークピースの金属の侵食量よりも少なく、損失がないことにも近いです。

放電媒体として、作動液はまた、処理プロセス中の冷却およびチップ除去の役割を果たします。一般的に使用される作動液は、灯油、脱イオン水、エマルジョンなど、粘度が低く、引火点が高く、性能が安定している媒体です。EDMは、放電前の2つの電極間の電圧が高く、2つの電極が接近すると、媒体が破壊された後、火花放電が発生するという特徴を持つ自己励起放電です。破壊プロセスに伴い、2つの電極間の抵抗が急激に小さくなり、極間の電圧も急激に低くなります。スパークチャネルは、スパーク放電の「冷極」特性（すなわち、チャネルエネルギー変換の熱エネルギーが電極の奥行きに伝わることができない）を維持するために、一時的に短い時間（通常は10-7-10-3秒）を維持した後、すぐに消灯しなければならないので、チャネルエネルギーは非常に狭い範囲に作用する。チャネルエネルギーの作用は、電極を局部的に腐食させることができる。スパーク放電時に発生する腐食現象を利用して材料を寸法加工する方法は、放電加工と呼ばれる。

EDMは、液体媒体中の低電圧範囲での火花放電です。放電加工は、工具電極の形状とワークピースとの相対運動の特性に応じて、放電加工モードを5つのカテゴリに分類できます。成形工具電極を使用して、ワークピースに対して単純な送り運動を行う放電成形加工。軸方向に移動する金属線を使用します。ツール電極として使用し、ワークピースを必要な形状とサイズに応じて軌道運動させて導電性材料を切断する放電線切断加工;金属線または成形された導電性研削ホイールをツール電極として使用して、小孔研削または成形研削;ねじリングゲージ、ねじプラグゲージ、歯車などの放電共役回転加工;小孔加工、刻印表面合金化、表面強化などの他の種類の加工。EDMは、通常の切削加工方法では切削が困難な材料や複雑な形状のワークピースを加工できます。加工中に切削力がなく、バリやナイフマーク、溝などの欠陥がありません。工具電極材料はワークピース材料よりも硬くする必要はありません。自動化を実現するために電気エネルギーを直接使用します。加工後、表面に変成層が生成され、一部の用途ではさらに除去する必要があります。加工液の精製と処理中に発生する煙汚染処理はより面倒です。