特集! これからの放電加工と事例から見る活用技術［ユーザー事例 3］

放電加工の標準化と自動化による効果
㈱ニチダイ

伊藤正人＊

2000 年以降の放電加工機は、機械メーカーによっ電着工具を使用することで粗・中仕上げの加工も可能て違いはあるが、スチール材に対して電極の減寸量とだが、当社が製作している金型に対して全体の除去量いくつかの項目を入力することで加工条件が自動設定を考えると、すべてを直彫りで加工するには時間がかされ、2000 年以前のような加工条件に対する知識がかりすぎ、実際の加工として採用するには現実的ではなくてもほとんどの加工が可能になった。しかし、冷ない。しかし、現状の工作機械メーカー・工具メーカ

間鍛造金型のように超硬材料を使用する場合、減寸量ーの動向を考えると、この領域はまだまだ進化するとに対する加工条件は自動設定されても、電極の消耗率考えられる。

が約 15％ 程度あるので、加工機の自動設定だけでは時間・精度とも適正な加工を行うのは困難で、個々のとは、① 放電加工機の性能・周辺ソフトを活用したスキ条件を理解して編集する必要がある。
近年では工具の進化により、粉末ハイス鋼などの高硬度材料に対しても直彫り加工が可能になり、いろいろな工具メーカーが超硬材料の直彫り対応工具の（PCD など）開発を進めている。当社でも仕上げ領域（50μm 程度）の直彫り加工は実施している。また、*Masato Ito：生産本部第二製造グループ サブマネージャー〒610−0201 京都府綴喜郡宇治田原町禅定寺塩谷 14
TEL（0774）88−6313①エクセル入力

上記を考慮すると、今後の放電加工に求められるこ

ルのいらないモノづくり② 設備を有効に利用することでのコスト削減③ ほかの工作機械に負けない高精度加工などがあげられる。

3 次元データを利用した加工の標準化（スキルのいらないモノづくり）
当社製作の超硬金型を放電加工するにあたっては、②3次元データ作成

図 1 放電 CAM 作成手順（1）０５４③製品基準設定

特集①電極基準設定! これからの放電加工と事例から見る活用技術②加工条件設定③放電CAM作成

図 2 放電 CAM 作成手順（2）同寸法の電極で数回加工したり、個々の形状別に加工

このように、人による判断・教育項目などを削減す条件を微調整したりする必要があるため、単純な形状ることで作業の標準化を達成でき、品質の安定に対し（丸形状・六角形状など）を放電加工するにも加工条ても大きな効果はあったが、一方では作業者自身の放件に対する多くの知識が必要で、教育にも時間をかけ電加工（条件・特性など）に対するスキルは向上しなていた。

いので、別にプログラムを立てて教育をする必要があ

そこで、「加工の標準化」を目的に機械メーカーのるのも事実である。

放電 CAM を導入した。導入にあたっての検討項目

設備の有効利用によるコスト削減

としては、加工条件の部分だけを標準化するのではな
く、人のスキルにより時間が変わる段取り作業の自動当社の放電加工方法の特徴は、前項の 3 次元デー化を目指した。段取り作業を自動化するためには 3タを使用した加工方法のほかに、自動搬送ロボットを次元データが必要になるが、3 次元データを作成する使用した 24 時間無人対応がある。前項の 3 次元デーのには時間がかかる。そのため、メーカーに専用ソフタを利用した加工対象品は基本的に加工時間がかからトを開発してもらい、図 1 の①のようにエクセルに 9ないもの（2 時間以下）が対象だが、ロボットシステ項目を入力することで、3 次元データを作成できるよ

ムは長時間物（5 時間以上）が対象品になる。当社保うにして（図 1 の②）、時間がかかる 3 次元データの有の放電加工機のほとんどが AWC（オートワークチ作成時間を削減させた。

ェンジャー）仕様になっているが、現状の稼働率は 60

3 次元データの作成後は、製品基準設定（図 1 の③）→電極基準設定（図 2 の①）→加工条件設定（図 2の②）→放電 CAM 作成（図 2 の③）の手順で放電プログラムを作成できる。電極の本数・加工回数にもｐｃ

放電加工機よるが、プログラム作成時間は新規品で 15 分程度、リピート品は 10 分程度で作成できる。

ラック

搬送用ロボット

加工条件設定（図 2 の②）は、個々の条件に対し放電加工機ての知識がなくてもプログラムを作成できるように、減寸量・加工形状などはすべて選択性にし、プログラム作成者が判断する項目を最小限にした。機械作業者
はプログラムを機械に呼び込むことと加工スタート位置に合わせて加工をスタートさせるだけなので、導入

PC

3次元測定器

放電加工機

前は新人教育に数カ月かかっていたが、導入後は基本操作とチェック項目を 1〜2 日教育するだけで熟練者と同等の加工が可能になった。

PC

図 3 ロボットシステムレイアウト図型技術

第 ２７ 巻 第 １１ 号 ２０１２ 年 １１ 月号

０５５図 4 ロボットシステム測定状況％前後で、その要因としては、加工対象物の加工時間

ルダ 64 個である。運用方法は、金型・電極の基準をが個々に違うことや、2 交代は実施しているが無人

3 次元測定器で測定後、各製品パレット、電極ホルダ時・休日には停止していることなどがあげられる。

についている IC チップに登録する。加工は、プログ

当社では設備の有効利用を目的として、自動搬送用ラム条件設定時にパレット番号・電極番号を登録するロボット仕様の放電加工機（図 3）を導入した。システことで行う。加工終了後に順番に自動的に金型を外し、ムの内容は放電加工機 3 台、3 次元測定器（基準測定次の金型・電極を搬送用ロボットが搬入して加工する。

用）、搬送用ロボット、製品パレット 15 枚、電極ホ自動搬送用ロボットを使用することで、通常の単体機の場合は 2 交代で対応しても稼働率が 60％ 前後だが、ロボットシステムはオペレーター 1 名（1 勤）で現状1歯での加工液の流れの平均の稼働率は 80〜90％ を達成できている。
ロボットシステムのもう一つのメリットについて述べる。現状当社の放電加工では加工誤差が±10μm程度発生するので、加工後にいろいろな測定器を利用電極して測定を実施しているが、品質基準の 3 次元測定器とは測定誤差があり、再加工または磨き工程で対応断面の加工液の流れすることがある。ロボットシステムでは製品・電極の基準用に導入した 3 次元測定器で測定（図 4）し、誤差がある場合はそのまま再加工することで、放電後の磨き代が適正になり、最終製品の品質も安定する。

高精度加工に向けての取組み
近年、鍛造品のネットシェイプ化・高精度化が進むにつれて金型も高精度が求められている。放電加工後
図5０５６

加工液の流れ（参考図）の精度を向上するには、放電加工の特性を理解した電特集（a）スパイラルベベル形状! これからの放電加工と事例から見る活用技術（b）放電後の測定データ

図 6 スパイラルベベル形状と放電後の測定データ

極設定と加工後の面粗さを考慮した適切な取り代の管可能になったが、図 6 のように 3 次元で製作した場理が必要になる。放電加工の特性として、加工中に発合、電極減寸は形状に対して法線方向にかかるが、放生するスラッジ除去のための加工液について述べる。

電加工は軸中心に円弧を描き揺動加工をする。放電加現在は放電加工機の性能が上がり、Z 軸を高速ジャン工機では球揺動などいろいろな揺動加工ができるが、プで動かすことで加工後のスラッジを除去する無噴流

実際には各部に誤差が生じる。放電後の精度を向上さ（加工液なし）の加工などもあるが、対象は小径物がせるには、形状・減寸量・放電加工方法などを考えて中心で加工面積が大きくなると面圧の問題で加工は困加工する必要がある。

難になる。

放電加工を使用するうえでもう一つ重要になるのが、加工面積が広く精度が求められる場合は、加工液で放電後の磨き代の設定である。放電後の精度がよくてスラッジの除去を行っているが、図 5 のように底面も、磨き代が多いと精度が劣化する。逆に少ない場合側から加工液を流した場合は、図中の矢印の太さで示

は放電加工時に発生した硬化層やマイクロクラックがしているように小径部から大径部に向かい加工液の流金型表面に残り、金型の早期破損の要因になる。鍛造量が少なくなると考えている。

形状部を放電加工する場合は、放電後の面粗さと磨き実際に小径・大径の放電後の寸法は減寸量が同じ場代の管理が重要である。

合、大径側の磨き代が少なくなる。流量が変化すると☆

スラッジの除去量が変わり、加工自体には大きな問題はないが、2 次放電の影響で歯形精度が悪くなる。特部品加工の海外展開による金型の現地調達の要望、に歯形誤差はモジュールにも関係するが、基本的に 1切削工具開発による直彫り化、マイクロクラックによ〜2μm で 1 等級悪くなるので、流量の変化による 2る寿命問題などにより、今後は放電加工を行う比率は次放電の影響を受けやすい。当社では歯形ダイスの電減少すると考えられる。実際当社でも直彫りで加工で極作製時に歯丈・歯形形状・最大径などを考慮して電きるものは放電から直彫りに変更している。ただし、極の減寸・形状を設定することで放電後の精度を向上

放電加工でしかできないものも多くある。仮に直彫りさせ、最終製品の品質を確保している。に変更しても、工具摩耗・材料硬度・CAM のパスなスパーギヤの場合は電極を 2 次元的に考えて設定ど高精度に加工をしようと思うと管理項目は多くある。

することができるが、ソフトウェア、マシニングセン

今以上に QDC に対する要望は厳しくなることは間違タ（MC）の性能が向上することで、ヘリカルギヤ、いない。いろいろな加工機・加工方法の特性を把握し、ベベルギヤだけでなく、スパイラルベベルギヤも 3加工物に適正な加工方法を選択することが必要であ次元化が進み、電極を 5 軸の MC で製作することがる。

型技術

第 ２７ 巻 第 １１ 号 ２０１２ 年 １１ 月号

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