ワイヤーカットとは|誰でもわかる!工作機械を徹底解説

ワイヤーカットとは、放電加工機械の一種で、ワイヤーに電流を流して糸のこぎりのように金属素材を切断する機械です。

切削では困難とされる薄い板(鋼板、ステンレス板、銅板、アルミ板など)の金属の加工から、超硬素材(焼入鋼・超硬・ステンレス・真鍮・アルミ・インコネル・ダイス・多結晶ダイヤ)まで、硬さに関係なく、導電性のあるものであればどんなものでも高精度で加工することができます。

高速・高性能ワイヤ放電加工機

出典:(株)ソディック

ワイヤーカットの仕組み

ワイヤーカットは加工槽に加工液の純水を満たし、素材を水中に漬けて加工します。

真鍮からできたワイヤーに電流を流し、ワイヤーと加工物の間に短時間で放電爆発を繰り返し発生させます。
その放電現象で発生した熱で加工物を溶かしながら素材と非接触で切断していきます。
加工時に発生する温度は、6000~7000度に達します。
また、加工槽には冷却装置が備え付けられ、水温を一定に保ち、素材の熱膨張・変形を防いでいます。

ワイヤーカットのメリット・デメリット

メリット

素材の厚みや硬さに関係なく加工できる

導電性のある素材であれば、薄板から超硬合金まで、素材の厚み・大きさ・硬さに関係なく加工が可能です。

複雑形状の加工ができる

直線的な切断はもちろん、円弧状に切断したり、直線と円弧の組み合わせなど複雑形状の加工にも対応しています。
上下のワイヤーを別々に動かすことで、テーパー形状の加工も可能です。

高精度

ワイヤーカットの精度は、研削盤と比較しても遜色ないほどの精度(0.005mm単位)が出ます。

バリが出ない

バリを取り除く必要がないため、チップコンベアのような周辺機器が不要で工程を短縮できます。

特殊な工具を必要としない

旋削や切削で使う刃物のような消耗する工具の代わりに、比較的安価な真鍮(黄銅)製のワイヤーが使えるので、工具交換の手間が不要で消耗品のコスト削減にもなります。

素材へのダメージが少ない

ワイヤーカットは非接触加工のため、素材への負荷はあまりかからず、熱変形も微少です。

デメリット

底のある加工ができない

ワイヤーカットは糸のこぎり状のため、底のある加工はできません。
まさに切断と切り抜きに特化した機械といえるでしょう。
放電加工で底のある加工をしたい場合は、形彫放電加工機が最適です。

加工速度が遅い

加工物を少しずつ溶かしながら切断しますので、切削加工に比べたら遅く、大量生産には不向きです。その遅さは1分あたり数mmで、肉眼では動いているのがほとんどわかりません

電気を通さない素材は加工できない

導電性のある素材は硬さに関係なく加工できる反面、通電しない素材は加工できません。

水平方向には加工できません

垂直に張られたワイヤーにより糸のこぎりのように加工しますので、水平方向には加工できません。

レーザー加工機との違い

レーザー加工機もワイヤーカットと同様に非接触の加工で似ているところがあります。

レーザー加工機の価格がピンキリ(高いのは億単位)なので、機種による違いはかなりありますが、最安クラスの国内メーカーで大雑把に比較すると次の表のようになります。

ワイヤーカット レーザー加工機
加工できる素材 導電性のある素材 板金、鋼板、ステンレスなど
加工の精度 0.005mm 0.05mm
加工の速さ 20~500mm/分 700~10,000mm/分
加工可能な板厚 最大300mm 最大30mm
本体価格 1000~5000万 2000万~1億

まとめ

以上から、ワイヤーカットの特徴をまとめると次のようになります。

ワイヤーカットは、水中で加工を行い、電導性のある素材であれば、素材の厚みや硬さに関係なく加工ができ、研削盤と同等レベルの高精度を出すことができる。
テーパー加工や複雑な形状の加工ができ、バリは発生しない。
特殊な工具を必要とせず交換の手間が省ける。

加工速度は遅いので大量生産には不向き。※上級機種では大量生産可のもある。
価格はピンキリ