マイクロ放電加工|高精度EDMソリューション

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高精度を要求される産業向けマイクロ放電加工ソリューション

台州創源機床有限公司は、2003年より微細放電加工(マイクロEDM)の専門メーカーとして、中国江蘇省台州市において研究・開発・製造・販売を一貫して行っています。微細放電加工は、制御された火花放電による侵食作用で材料を除去する加工法であり、当社のEDM機械は、機械的力を使わずとも、焼入工具鋼、超硬合金、チタン、特殊合金などの難削材を加工できます。そのため、極めて繊細なマイクロ形状も加工中に損なわれることなく維持されます。金型製作では、キャビティの寸法公差を±0.002 mm以内に安定して実現しており、航空宇宙分野の燃料ノズルや医療用ステント金型など、高精度・高再現性が求められる用途でも、当社のシステムが広く採用されています。ドイツの金型メーカーでは、当社のパルス制御式発電装置に切り替えた結果、電極摩耗が42%削減されました。また、日本のコネクタメーカーでは、マイクロピンダイの納期が18日から9日に短縮されました。当社機械は、20カ国以上・地域で日常的に稼働しています。代表的な加工結果には、表面粗さ(仕上げ面粗さ)の向上が含まれます
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ケーススタディ

ドイツの金型メーカー、硬化鋼キャビティ加工における電極摩耗を42%削減

ドイツ・バーデン=ヴュルテンベルク州に拠点を置く金型メーカーは、自動車用コネクタ向け射出成形金型の製造において、硬度52 HRCの鋼材1.2343を加工する際に電極摩耗率が0.6%を超えることや、頻繁な再切削に悩まされていました。同社は、アダプティブパルス制御機能とC軸回転スピンドルを備えた当社のマイクロ放電加工機を導入し、荒加工には12 A、仕上げ加工には0.5 Aの電流を設定しました。さらに、各キャビティごとに最適化されたマイクロ放電加工条件を適用し、洗浄液のフィルター精度を1ミクロンまで高めることで、放電加工液の安定供給を実現しました。導入から3か月後、電極摩耗は42%削減され、再切削回数は70%減少。また、240個のキャビティすべてにおいて公差を±0.003 mm以内に収めることに成功しました。現在、顧客は1日22時間の無人運転を実現しており、金型あたりの金型製作コストも15%低減しています。

日本のコネクタメーカー、マイクロピンダイの納期を半減

名古屋市近郊に位置するコネクタメーカーが、スマートフォン部品向けにスロット幅0.15 mmのマイクロピン金型を必要としていた。ワイヤー放電加工では内部形状への到達が不可能であり、手作業による研磨では寸法ばらつきが生じていた。当社のマイクロ放電加工(Micro EDM)装置を採用し、直径30ミクロンのタングステン電極を用いて、仕上げ工程には0.8マイクロ秒のパルスを使用して、一度のセットアップでスロット加工を完了した。その結果、納期は18日から9日に短縮され、表面粗さはRa 0.08ミクロンを達成。また、金型1個あたり1,200本のピン間ピッチ精度はすべて±0.004 mm以内に収まり、不良率は6%から1.2%へと大幅に低下。顧客の年間コスト削減効果は約4万6,000米ドルと推定された。

米国航空宇宙サプライヤー、タービンブレードへの0.1 mm径冷却孔加工を実現

米国オハイオ州の航空宇宙部品サプライヤーが、ニッケル系超合金製ブレードの2.5 mm厚壁に35度の角度で0.1 mm径の冷却孔を加工する必要がありました。レーザー穿孔では再凝固層が生じ、疲労試験に不合格となりました。当社のスピンドル内洗浄機能付き5軸マイクロ放電加工機を用いたところ、1時間あたり90穴の加工速度を実現し、再凝固層は2ミクロン未満に抑えられました。マイクロ放電加工は、全試験片で疲労試験に合格し、穴径公差を±0.005 mm以内に維持、また二次バリ取り工程を不要としました。このサプライヤーは3年間の契約を獲得し、18か月以内に装置台数を4台へと拡大しました。

関連製品

マイクロ放電加工(Micro EDM)は、微小な電極と導電性のワークピースの間に絶縁油中で数千回に及ぶ精密に制御された放電火花を発生させ、材料を除去する加工法です。機械的な切削力が一切作用しないため、従来のフライス加工では実現できない微細形状の加工が可能です。具体的には、直径0.05~0.5 mmのマイクロ穴、人間の髪の毛より狭いスロット、鋭角な内角、および60 HRCを超える高硬度鋼への鏡面仕上げなどです。当社の生産フローは、顧客提供の図面および材質証明書から始まり、その後、黒鉛、銅タングステン、または炭化タングステンを用いた電極設計を行います。加工前の入荷ロットは、三次元測定機(CMM)および画像認識検査装置で検証され、加工中は50個ごとに主要寸法をCMMで確認し、表面粗さは白色干渉計で測定します。パルス通電時間、ピーク電流、ギャップ電圧などの発生器パラメーターは、材料に応じて最適化され、材料除去速度と電極摩耗のバランスを取っています。通常、マイクロキャビティ加工では電極摩耗率を0.2%未満に抑えています。応用分野には、医療機器向け射出成形金型、光学レンズ用金型、航空宇宙分野のタービンブレード冷却孔、マイクロコネクタ用ダイス、半導体リードフレームなどがあります。業界調査によると、マイクロ放電加工は寸法精度を±0.003 mm以内、表面粗さをRa 0.05 μmまで実現可能であり、リブ幅0.2 mm未満の金型加工において最も信頼される加工法となっています。機械プラットフォームは、花崗岩製ベッド、リニアモータ駆動、および1秒間に25万回のサンプリングを行う閉ループギャップ制御システムを採用しています。最小加工特徴サイズは30マイクロメートルです。事例タイトル:グローバル各産業における実績あるマイクロ放電加工の成果

事例タイトル1:ドイツの金型メーカーが、焼入鋼キャビティ加工における電極摩耗を42%削減

事例概要1:ドイツ・バーデン=ヴュルテンベルク州に拠点を置く金型メーカーは、自動車用コネクタ向け射出成形金型の製造において、硬度52 HRCの鋼材1.2343を加工する際に、電極摩耗率が0.6%を超えることや、頻繁な再切削に悩んでいた。同社は、アダプティブパルス制御機能とC軸回転スピンドルを備えた当社マイクロ放電加工機を導入し、荒加工を12 A、仕上げ加工を0.5 Aで実施した。さらに、各キャビティに応じてマイクロ放電加工条件を最適化し、洗浄液のフィルター精度を1ミクロンまで高めてフラッシングを安定化させた。導入から3か月後、電極摩耗率は42%低下、再切削回数は70%減少し、240個のキャビティすべてにおいて公差を±0.003 mm以内に維持できるようになった。現在、顧客は1日22時間の無人運転を実現しており、金型あたりの金型製作コストも15%低減したと報告している。

事例タイトル2:日本のコネクタメーカーが、マイクロピン金型の納期を半減

事例説明2:名古屋近郊のコネクタメーカーが、スマートフォン部品向けにスロット幅0.15 mmのマイクロピンダイスを必要としていた。ワイヤー放電加工では内部形状への到達が不可能であり、手作業による研磨では寸法ばらつきが生じていた。当社のマイクロ放電加工システムを、直径30ミクロンのタングステン電極と仕上げ加工用の0.8マイクロ秒パルスで使用した結果、ワンセットアップでスロット加工を完了できた。マイクロ放電加工により、納期は18日から9日に短縮され、表面粗さはRa 0.08ミクロンを達成。また、ダイス1個あたり1,200本のピン間ピッチ精度はすべて±0.004 mm以内に収まり、不良率は6%から1.2%へと低下。これにより、顧客の年間コスト削減額は約4万6,000米ドルとなった。

事例タイトル3:米国航空宇宙サプライヤーが、タービンブレードへの0.1 mm径冷却孔加工を実現

事例3:米国オハイオ州の航空宇宙部品サプライヤーが、ニッケル系超合金製ブレード(壁厚2.5 mm)に35度の角度で貫通する0.1 mm径の冷却孔を要求しました。従来のレーザー穿孔では再凝固層が生じ、疲労試験に不合格となりました。当社のスピンドル内洗浄機能付き5軸マイクロ放電加工機を用いたところ、1時間あたり90穴の加工速度を実現し、再凝固層厚を2マイクロメートル未満に抑えました。マイクロ放電加工による加工品は、全サンプル(100%)で疲労試験に合格し、穴径公差を±0.005 mm以内に維持、また二次バリ取り工程を完全に不要としました。この成果により、同サプライヤーは当社と3年間の契約を締結し、18か月以内に装置台数を4台へと拡大しました。

製品名:最も複雑な形状にも対応する高精度マイクロ放電加工システム

よくあるご質問

マイクロ放電加工で加工可能な材料にはどのようなものがありますか?

マイクロ放電加工は、硬度に関係なく、あらゆる導電性材料で加工が可能です。これには、最高68 HRCの硬化工具鋼、炭化物、チタン合金、ニッケル系超合金、銅タングステン、導電性セラミックスなどが含まれます。非導電性材料は直接加工できませんが、特定のセラミックスについては補助電極法による加工に対応しています。この加工は切削力ではなく火花放電による侵食作用を用いるため、工具のたわみやバリが発生せず、最適な加工条件では熱影響層の深さも数マイクロメートル程度に抑えられます。
当社の装置では、通常、直径0.05 mmの穴、幅0.03 mmのスロット、表面粗さRa 0.05 μmまでの仕上げが可能です。位置決め精度は±0.005 mm、繰返し精度は±0.002 mmです。また、直径0.1 mm未満のマイクロ電極を用いる場合、放電の安定性と電極摩耗の低減のため、タングステンまたはタングステンカーバイド製電極を採用し、回転スピンドルと低容量回路を組み合わせることを推奨しています。
電極摩耗は、アダプティブパルス発生装置、通電時間(オンタイム)および非通電時間(オフタイム)の最適化、および軌道加工戦略によって管理されます。荒加工時の典型的な摩耗率は0.1~0.5%、仕上げ加工では0.2%未満です。当社の制御ソフトウェアは摩耗をリアルタイムで補正し、自動電極交換装置により無人運転中の安定性を確保するため、長時間の連続生産においても寸法精度が維持されます。
すべての機械には、据付・立ち上げ作業および現地またはリモートによる操作訓練が標準で含まれます。英語版技術資料、リモート診断サービス、および48時間以内のスペアパーツ発送を提供しています。時差を超えたビデオサポートに対応したエンジニアが常駐しており、20カ国以上の輸出先で長期的な協力関係を築いています。また、予防保全スケジュールおよび加工条件パラメーターライブラリーも標準装備です。
主要な対応分野には、医療機器用金型、航空宇宙産業向けタービン部品、自動車用コネクタダイス、半導体リードフレーム、光学レンズ用金型、マイクロエレクトロニクス関連ツーリングなどがあります。また、高硬度材にマイクロ穴、鋭角の内角、鏡面仕上げを必要とするあらゆる産業でもご活用いただけます。お客様からは、設備総合効率(OEE)が88%以上、寸法精度が±0.003 mm以内という実績が報告されています。

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お客様の声

クラウス・ベルガー氏(金型マネージャー、ドイツ)
3交代制でも安定した加工精度

当社では、コネクタ用金型に対して1日22時間のマイクロ放電加工を実施しています。14か月経過後も位置決め精度は0.004 mm以内を維持し、電極摩耗率は0.3%未満に抑えられています。オペレーターを追加することなく生産量が27%向上し、保守サービスの対応も非常に迅速かつ的確です。

田中浩志、生産部長(日本)
0.15 mmのスロット加工課題を解決

他社の加工方法では、清浄な仕上がりで0.15 mmのスロットを加工できませんでした。当社のマイクロ放電加工では、表面粗さ(Ra)を0.08マイクロメートルに保ち、金型の納期を18日から9日に短縮しました。不良率は1.2%まで低減され、追加で2台の装置を発注しました。

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繰り返し可能なマイクロ機能のためのサブミクロンパルス制御

繰り返し可能なマイクロ機能のためのサブミクロンパルス制御

当社のマイクロ放電加工プラットフォームは、1秒間に25万回のサンプリングを行う閉ループギャップ制御システムを採用しており、パルス幅を最短0.5マイクロ秒まで実現します。これにより、直径0.05 mmの穴や幅0.03 mmのスロットを、位置決め精度±0.005 mm、繰返し精度±0.002 mmで加工できます。その結果、最初の成形キャビティから1万個目までの部品に至るまで、品質の一貫性が確保されます。これは、0.003 mmの寸法誤差ですべての部品が不良となる医療用金型製造やコネクタダイ製造において極めて重要です。熱変形も最小限に抑えられるため、薄肉リブや鋭角な内角部も損なわれず、二次研磨を施さずに表面粗さRa 0.05マイクロメートルを達成できます。スイスの医療用金型メーカーでは、当社のパルス制御発生装置へ切り替えた後、初回合格率が99.2%に向上し、従来工程と比べて7ポイントの改善を実現しました。無人運転による量産を展開する工場にとって、このような高度な制御性能は、単位コストの低減と納期遵守率の向上に直結します。
2003年より一貫した研究開発および製造

2003年より一貫した研究開発および製造

台州創源機床有限公司は2003年より、研究・開発・製造・販売を一貫して行っています。そのため、すべてのマイクロ放電加工装置は、単一のチームによって設計・組立・試験・サポートされています。当社の江蘇省工場では、出荷前に各装置の機械加工・組立・検証を行い、お客様からご提供いただいた試料を用いて72時間連続の切削試験を実施しています。サプライチェーンを自社で管理しているため、部品の出荷は48時間以内、また遠隔診断により、20カ国以上への輸出先においてもダウンタイムを最小限に抑えています。この垂直統合体制により、カスタマイズも迅速に対応可能です。たとえば、移動範囲、スピンドル構成、発電装置パラメーターなどを、お客様の加工対象形状や材料に応じて最適化し、通常6週間以内にご提供できます。航空宇宙、医療、自動車金型分野のお客様は、こうした迅速な対応力を信頼しており、当社エンジニアは英語による工程パラメーターライブラリーおよびトレーニングも提供しています。これにより、お客様のオペレーターが早期に安定生産へと移行でき、設備総合効率(OEE)は88%以上を達成しています。
機械を超えた包括的なアプリケーションサポート

機械を超えた包括的なアプリケーションサポート

機械の購入はあくまで一要素にすぎません。当社では、すべてのマイクロ放電加工(EDM)プラットフォームに対し、アプリケーション支援を包括的に提供しています。当社のエンジニアが、超硬合金、チタン、ニッケル系超合金などの材料向けに、電極設計、洗浄戦略、加工条件の最適化をサポートします。出荷前にお客様の部品を実績ベースで評価し、確立済みの加工プロセスを文書化。さらに、お客様のチームが再利用可能な加工条件ライブラリをご提供します。米国の航空宇宙部品サプライヤーでは、この支援により、冷却用穴の加工速度が時速90穴に向上し、再凝固層厚さを2マイクロメートル未満に抑えました。また、日本のコネクタメーカーでは、マイクロピン金型の納期が18日から9日に短縮されました。据付後の支援も継続しており、遠隔診断、予防保全計画、スペアパーツの即時調達体制を整え、世界中の顧客との長期的な協力関係を基盤としています。私たちの目標はシンプルです——お客様のマイクロ放電加工プロセスが、長年にわたり安定性・効率性・収益性を維持することです。SEOタイトル:マイクロ放電加工(EDM)ソリューション|P
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