ワイヤーカット加工

ワイヤーカットとは

ワイヤーカットとは、正式にはワイヤー放電加工と言われる放電加工の一種で、真鍮などのワイヤー線に電流を流して加工物を溶融させながら切断する加工方法です。
ワイヤー線には、主に真鍮製のワイヤー線が使用されますが、タングステンやモリブデン製の電極線もございます。
また、ワイヤーカットをするための工作機械を、ワイヤー放電加工機と言います。

ワイヤーカットの原理

ワイヤーカットはワークを純水の加工漕に浸した状態でワイヤー線に電流を流し、ワイヤーと加工物の間に数十ミクロン（数十μm）の一定の距離を保ちながら、短時間で放電爆発を繰り返し、溶融加工します。
加工時に発生する温度は7000度ほどに達し、地球上で最も融点の高い鉱物炭化タンタルが983度と言われているため、理論的には導通性があればどんな金属でも加工可能です。
またワークの熱膨張や変形を防ぐために、冷却装置が備えられており加工漕の水温が一定に保たれています。
工作物とワイヤーは、数十ミクロン（数十μm）の一定の距離を保ちながら両者が接触することなくカットされていくため、ワイヤーカットの切り代としては幅0.4mm程度となり、切削による加工と比べると非常に効率の良い加工です。

ワイヤーカットの特徴

① 導電性のある材料であれば加工可能
ワイヤーカットは、加工時に局所的に発生する6000~7000度もの高温によって加工する方法です。
一方、地球上で最も融点が高いとされている材料でも約4000度です。そのため理論上では、導電性がある材料であればどんな金属材料でも加工可能というのがワイヤーカットの大きな特長です。
従ってワイヤーカットでは、一般的な鋼板、ステンレス、銅、アルミなどの材料から、超硬、インコネル、さらには多結晶ダイヤモンドまで、様々な材料の加工に使用することができます。
切削加工の場合は、薄板の切断や超硬材料の加工は非常に困難とされています。しかしワイヤーカットでは 薄板から200mm以上の厚みのある材料まで、材料の硬さに関係なく加工することが出来るのです。

② 高精度加工が可能
ワイヤーカットは、ワイヤー電極線と工作物が非接触のまま加工されますが、ワイヤー線の太さがφ0.05~0.3mmということもあり、切り代としては約0.4mm以下という加工幅になります。
つまり、切削加工では加工が難しい材料で合っても、ミクロンレベルという高精度加工が可能というのが、 ワイヤーカットの2つ目の特長です。
工作物の寸法が小さい場合は、寸法公差±0.01という精密加工も可能となります。

③テーパー加工も可能
さらにワイヤーカットでは、直線や曲線といった平面加工だけでなく、工作物に角度をつけて加工するテーパー加工も可能です。そのためワイヤーカットでは、難削材の高精度複雑形状を実現することができます。

ワイヤーカットのメリット・デメリット

メリット

導電性のある材料であれば、厚みや硬度に関係なく加工可能 極薄板の加工が可能
高精度加工が可能
加工物への負荷が少ない
バリが生じない
複雑形状の加工が可能
工具が不要
材料ロスが少ない
無人運転・夜間運転が可能
低コストで加工が可能

デメリット

加工速度が遅く、量産に不向き
導電しない材料は加工できない
底部分の加工ができない
水平方向の加工ができない

ワイヤーカットとレーザーカットの違い

加工方法
レーザーカット加工では、集光されたレーザー光によって、加工物が高温となり溶融することで切断加工されます。一方のワイヤーカット加工では、ワイヤー線に電流を流して加工物を溶融させながら切断加工されます。そのため、光と電気という点では加工方法は異なりますが、どちらも加工物を溶融させることで切断加工がされるという点では同様と言えます。

加工速度
レーザーカット加工では、毎分700～10,000mmという高速加工が可能です。
しかしワイヤーカット加工では、1分あたりに数mm程度のため、肉眼で見ても加工が進んでいるのかはわかりません。そのため、加工速度の点ではレーザーカット加工に軍配が上がります。

加工精度
レーザーカット加工では、精度としては0.05mm程度まで出すことができます。
一方ワイヤーカット加工では、0.005mmほどの精度まで出すことができます。
そのため、ワイヤーカット加工の方が精度は10倍ほど勝ることになります。
またレーザーカット加工では、レーザーの出力波形によってテーパー形状に加工されてしまいます。
一方ワイヤーカット加工では上下方向にワイヤー電極線が張ってあるため、上下のワイヤガイドの調整次第で垂直、テーパーどちらの断面形状でも得ることができます。

板厚
レーザーカット加工では、最大でも30mm程度の板厚材料しか切断加工することができません。
しかしワイヤーカット加工では、最大300mm程度の材料であっても切断加工することができます。
そのため、板厚がある材料を加工する際は、ワイヤーカット加工を選択した方が精度良く確実に加工することができます。