［技術報告］

ワイヤ放電研削法による小径精密リーマ製作
和合健 、中屋＊＊

敷利幸、大石＊＊＊敦彦＊＊＊、石川＊友永＊＊＊＊

精密部品の内径を高精度寸法に加工する小径精密リーマの刃形成形をワイヤ放電研削法（ WEDG ）により行った。この方法で製作した小径精密リーマを使用し、製品の内径仕上げ加工を行った結果、良好な結果が得られ十分に実用加工として適応できることを確認した。
キーワード：WEDG、小径精密リーマ、内径仕上げ加工、高精度

Manufacturing of Micro Precision Reamer
by Wire Electrode Discharge Grinding
WAGO Takeshi, NAKAYASHIKI Toshiyuki,OOISHI Atsuhikoand ISHIKAWA Tomonaga
Micro precision reamer which could machine inner diameter of precision mechanicalpartwithhighprecisionwasmanufacturedbyWireElectrodeDischargeGrinding(WEDG).
Precision mechanical products was machined on manufacturing line a part of finish
processing of inner using manufactured micro precision reamer by WEDG. As a resultthis
machining process were obtained good conditions and we found to adapt enough for
manufacturingdivision.
key words:WEDG,microprecisionreamer,finishprocessingofinner,highprecision
１緒

言は、液体流路を高精度に加工する小径精密リーマの刃形

精密機械の液体流路はφ 1mm 以下の内径寸法におい成形を放電加工により行い良好な結果が得られた内容にて高い寸法精度が要求される。液体流路の内径加工は、ついて報告する。

小径精密リーマを使用した切削加工により行われる。小径精密リーマは高額な高精度研削加工機を使用し特定作

２

実験内容

業員の高度熟練技能により刃形成形加工が行われてい２−１実験１る。この刃形成形加工では、φ 1mm 以下の径になると２−１−１丸棒からの成形の場合実験方法

切削力による曲げや歪みが生じるため特別な機械や技能刃物成形に使用する放電加工機は三菱電機製微細放が必要とされるためである。小径精密リーマの刃形成形

電加工機 EDSCAN8E を使用した。微細放電加工機のを汎用工作機械を使用し、ＮＣプログラムで行うことが主な仕様を表１に示す。微細放電加工機は、微細加工にできれば熟練技能には頼らない工程が実現できる。そこ適した付加装置を有しておりワイヤ放電研削法（以下、では、在庫に依存しないジャストインタイムによる目的径の小径精密リーマの調達、ばらつきの小さい生産管理WEDG）、微細加工用電源であるマイクロ SF 電源、微細形状加工パスを生成する創成放電 CAM を備えていや製造スピードの向上が図られる。研削加工とは異なるる。WEDG は図１、図２に示すとおりワイヤ電極で棒精密リーマの刃形成形を行う方法として放電加工があげ状電極を回転させ Y 軸及び Z 軸の移動制御を行うことられる 1)。放電加工方法は、加工物を放電現象により熔により微細径電極が成形される。

解加工する非接触加工方式のため加工力による刃物の曲げや歪みは生じない。さらに、加工電極を小さくするこ

φ 1 ｍｍ丸棒を WEDG で半月形状に成形し、先端角と逃げ面は研削加工によりブランク加工してある。研削とが容易であるため微細形状成形に適している。ここで成形でも同一形状に成形し両者の成形状況及び刃物工具＊

マイクロマシニングによる高機能製品開発（第１報）（特定産業集積中小企業等活性化補助事業）＊＊

電子機械技術部＊＊＊（株）ミクニ＊＊＊＊

岩手大学工学部128

岩手県工業技術センター研究報告
研削成形品

としての切削性能を求める。
２−１−２

第１１号（２００４）

実験結果及び考察

Ｗ Ｅ Ｄ Ｇ成 形 品

WEDG 成形品と研削成形品を図３に示す。図３に示すとおり研削成形品と同等の半月形状に WEDG により成形することができた。WEDG 成形と研削成形の成形時間を比較すると加工能率は研削成形が 5 倍以上高い 。
WEDG 成形の加工時間は 2/3 が仕上げ工程であり加工面粗さの低減に多くの加工時間を費やしている。WEDG

砥石研削による面取り

加工と研削加工の加工面粗さを図４に示す。グラフの倍

図３

研削成形品とＷＥＤＧ成形品の比較率は同等である。 WEDG 成形は、研削成形に比べてやや大きな振幅を示しているが異常ピークは見られず規則WEDG加工的な波形となっている。それぞれの表面粗さは同等である。

1μm

100μm

表１ EDSCAN8E の主な仕様
項目
仕様
XYZストローク
300×250×250(mm)XYZ軸制御方式
リニアスケールフィードバック
XYZ軸駆動単位0.1(μm)
特殊機能
WEDG（ワイヤ放電研削法）
μSF電源
創成放電ＣＡＭ加工面粗さ0.3μmRy
加工面真直度1.0μm以下

砥石研削加工1μm100μm

図４２−２

ＷＥＤＧ成形と研削成形の刃物の表面粗さ
実験２

半月ドリルに対して径調整量が小さい

場合
２−２−１

Φ0.2ｍｍワイヤ電極

実験方法

WEDG 成形により丸棒から半月形状に成形する場合は除去量が多いため加工時間が長くなる。そこで、既製品である研削加工により成形した半月ドリルを WEDG

微細成形軸
Ｘ

加工により径調整を目的に成形する場合の加工時間と表面粗さを求めた。実験装置は完全丸棒での場合と同等装Ｙ置を使用し、通常の小径成形する場合のプログラムを使Ｚ用して径調整をした。
２−２−２

図１

実験結果及び考察

WEDG 加工による加工後の形状を図５に示す。図５に示す２つの写真は同じ製品で見る方向が異なる。加工ＷＥＤＧの原理

時間は、完全丸棒からの場合と比べると 1/2 程度に加工時間が短縮された。しかし、刃物形状で削り残しと見られる加工異常部が確認された。これは小さい径調整量では芯ズレ誤差が径方向の加工範囲より大きいため削り残しが生じたものと推測した。

ワイヤーガイド

図２

EDSCAN8E の WEDG 装置
図５129

半月ドリルに対して径調整量が小さい場合

ワイヤ放電研削法による小径精密リーマ製作
２−３

実験３

半月ドリルに対して径調整量が大きい

砥石研削

WEDG （丸→半月）

WEDG （半月径落とし）

場合
２−３−１

実験方法

径調整量が小さい場合は、芯ズレ誤差が大きく影響加工方向することが予想されるので径調整量を大きくして径調整加工を行った。プログラムは径調整量が小さい場合と同

図７

ＷＥＤＧ刃物による実製品加工等の動きのものを使用した。
２−３−２(2)

実験結果及び考察

加工後の WEDG 刃物表面

WEDG 加工による加工後の形状を図６に示す。加工時間は実験２の場合とほぼ同等となった。形状は実験２

製品加工後の WEDG 刃物の表面状態と加工面粗さの断面曲線を図８に示す。加工面粗さの断面曲線では、製の場合よりも改善され削り残しは無いが、真円とは異な品材質のアルミニウムが付着している箇所の粗さが大きる不良加工部が見られる。半月形状の場合は放電ギャッくなっており、特に大きい箇所ではアルミニウムが付着プが切り欠け部と円周部では異なる。真円形状の場合放していない箇所の 3 倍程度大きくなっている。表面状

電ギャップは一定であり正常放電となるが、半月形状で態からもアルミニウムが点在して付着している様子が分は放電ギャップが変化する箇所で異常放電となり正常放かる。刃物のすくい面へのアルミニウムの付着は少ない。

電が行われないために不良加工部が形成されると推測した。

すくい面
アルミ付着部位
面粗度測定

図６

半月ドリルに対して径調整が大きい場合
図８

２−４

実験４

製品加工後の表面状態

実製品に対する加工実験

精密機械の液体流路を WEDG 成形により成形した刃(3) SEM による WEDG 刃物表面
図９に研削刃物と WEDG 刃物の製品加工後の SEM物を使用して加工した。現在生産工程で使用している研による表面状態（×2000）を示す。研削刃物の表面は均削加工により成形した刃物で加工した製品を参照品とし一で緻密な平坦面になっている。一方 WEDG 刃物は魚て WEDG 加工による刃物で加工した製品と比較した。の鱗のようなでこぼこした表面で放電加工特有の梨地面実験装置は生産工程で使用しているインライン加工装置になっている。切刃部は、研削刃物では稜線部が鋭利なを使用した。

直線を形成して３平面の接点は点となっている。一方

２−４−２

WEDG 刃物の稜線は魚の鱗状に覆われ鋭いエッジを形成していない。３平面の接点は点にはならず鱗表面によ

２−４−１

実験方法

実験結果及び考察(1) 加工後の製品表面
図７に加工後の製品の表面状態を示す。加工面粗さは、研削加工と WEDG：（丸から半月）でほぼ同等の数値とる曲面となっている。WEDG 刃物ではアルミニウムが点在して付着しているのが確認できる。図１０に倍率をなっている。WEDG：（半月径落とし）は他の２つの方法と比較して Ra、Ry ともほぼ 2 倍の数値となってい1000 倍と低くした研削刃物と WEDG 刃物の SEM による表面性状を示す。図から研削刃物では表面は一定方る。WEDG：（半月径落とし）では WEDG 加工による向への研削筋規則的に配列されており刃物に適した面性

半月刃形成形の時に不良形状加工となっており加工面粗状となっている。一方 WEDG 刃物は、梨地面となってさの原因になったものと推測される。製品の表面状態は、おり細かいへこみが点在している。このへこみにアルミ研削刃物では入口から出口まで均一の表面状態となり正ニウムの切りくずが入り込み刃物表面に付着しているこ常加工されている。一方 WEDG 刃物による表面状態は、とが確認できた。

入口部は正常な加工面となっているが製品加工数が増加するに従い出口付近で表面状態が悪化する傾向が見られる。これは、WEDG 刃物による刃物表面の表面性状による影響と推測される。

130岩手県工業技術センター研究報告研削砥石

第１１号（２００４）
３ＷＥＤＧ
(1)

結言

半月ドリルを径調整することは、WEDG 成形加工では不向きである。丸形状から半月ドリル形状に成形加工すべきである。

(2) WEDG では、芯振れを無くすることが要点となる。
芯振れの影響から径調整量／径 が小さい削り代では削り残しが発生する。
(3) WEDG による刃物成形時間は、研削加工の 5 倍以上の時間を要しその 2/3 は仕上げ加工工程である。
(4) WEDG 刃物では研削刃物に比べて製品加工での工具寿命が短い。これは、放電加工特有の梨地面による表面性状によりアルミニウム付着が著しく生じるためである。
図９

ＳＥＭによるＷＥＤＧ刃物の表面その１(5) WEDG 刃物成形では研削成形のような熟練した技能は不必要であり、標準化推進に有利である。

研削砥石

以上のとおり、 WEDG 成形刃物は研削刃物に比べて工具寿命は短いが刃物製作において熟練した技能は必要

ＷＥＤＧ
矢印アルミニウムの付着部としない。成形能率の問題は ATC や NC プログラム制御により回避され、工具寿命の問題は目的に応じた研削刃物との使い分けによる適材適所への登用により避けられる。WEDG 刃物はその特性に応じた使用方法により実用的な生産工程で活用できる。
文1)

増沢隆久：やさしいマイクロ加工技術，日刊工業新聞社

図１０

ＳＥＭによるＷＥＤＧ刃物の表面その２131

献