放電加工のためのルールベースDFM解析
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放電加工における製造性を考慮した設計は、放電加工プロセスを使用して効率的に加工できるように金属部品を設計する方法です。
放電加工（EDM）は、部品やアセンブリにおいて、複雑または単純な形状や幾何学形状を作成するための最も高精度な製造プロセスの一つです。主に硬質金属に使用される加工方法であるEDMは、従来の加工技術では対応できない金属の加工を可能にします。[ 1 ]
製造性設計（製造性を考慮した設計、DFMとも呼ばれる）は、製品を製造しやすいように設計する一般的な工学技術です。この概念はほぼすべての工学分野に存在しますが、その実装は製造技術によって大きく異なります。DFMは、製造プロセスを容易にし、製造コストを削減するために製品を設計またはエンジニアリングするプロセスを表します。DFMにより、潜在的な問題を設計段階で修正することができ、最もコストがかからない段階で対処できるようになります。原材料の種類、原材料の形状、寸法公差、仕上げなどの二次加工など、他の要因も製造性に影響を与える可能性があります
製造プロセスの種類に応じて、DFM（設計・製造・保守）の実践に関するガイドラインが定められています。これらのDFMガイドラインは、DFMに関連する様々な許容値、ルール、および一般的な製造チェックを正確に定義するのに役立ちます。部品設計時に参照できるルールベースのガイドラインを以下に示します。部品は、放電加工を考慮した製造性を考慮して設計されています。
機械設計上の考慮事項
最小内角半径
フィーチャの最小内角半径によって、使用可能なワイヤ径の最大値が決定されます。加工を成功させるには、ワイヤ径は最小内角半径の2倍未満である必要があります。ただし、コーナーを生成するには、最終的なオーバーカット量とわずかな加工操作を考慮する必要があります。小径ワイヤの場合、以下の条件が推奨されます。[ 2 ]
| ワイヤー | 直径範囲 |
|---|---|
| 高張力真鍮線 | 0.006インチ |
| スチール芯線 | 0.002インチ～0.004インチ |
| モリブデン線 | 0.002インチ～0.004インチ |
| タングステン線 | 0.0008インチ～0.002インチ |
表面仕上げ
表面仕上げとは、表面が完全に平坦な理想状態からわずかにずれた部分を指します。これは、摺動時の 摩擦と移行層の形成を制御する重要な要素の1つです
多くのワイヤ放電加工機は、点火に低電力、加工に高電力を使用するパルス発生回路を採用しています。しかし、高電圧サブ回路によって生成されるエネルギーが高すぎて、所望の微細表面を得ることができないため、仕上げ加工には適していません。表面仕上げを緩和することで、メーカーはより少ないパス数で、より高い電流レベルと高い金属除去率で部品を製造でき、生産時間とコストを削減できます。[ 3 ]
材料除去
EDMにおける材料除去は、工具とワークピースの電極間で離散的かつ空間的な放電が発生したときに生じる侵食効果に関連しています。これらの2つの電極間に短時間の火花が発生します。発電機は電気エネルギーを放出し、それが両方の電極から少量の材料を溶かします。部品は、EDMによって除去される材料の量が比較的少なくなるように設計および準備する必要があります。フライス加工などの従来の機械加工技術は、 EDMによる仕上げ加工で大量の材料を除去するために使用できます。[ 4 ]
同時加工
CNCシステムを搭載した放電加工は、鍛造金型、鋳造工具、プラスチック射出成形金型、粉末冶金用工具の製造において非常に競争力のあるモデルです。これにより、ユーザーは1回のクランプで複数の高精度部品を同時に加工できます。複数の部品を積み重ねて同時に加工したり、1つの部品で複数の放電加工を同時に実行したりできるように設計を検討する必要があります。[ 5 ]
穴の拡大
既存の穴を放電加工で拡大または再形成する場合、加工領域を通過して誘電液がより容易に流れるため、止まり穴よりも貫通穴が好まれます。 [ 2 ]
鋭い角
鋭角コーナーを切削する場合、ワイヤは内側半径で長く留まるため、わずかにオーバーカットが発生します。外側半径ではワイヤの速度が上がり、わずかにアンダーカットが発生します。したがって、部品の設計においては鋭角コーナーを避ける必要があります。[ 6 ]
ガルバニック腐食
ガルバニック腐食とは、電解質の存在下で両方の金属が電気的に接触しているときに、一方の金属が他方の金属よりも優先的に腐食する電気化学的プロセスです。放電加工では、ワイヤーまたはプローブと母材の間である程度の物質交換が起こります。電極と母材は、ガルバニック腐食を可能な限り防ぐように選択する必要があります
参考文献
- ^ 「EDM加工（放電加工）のすべて」 www.edmmachining.com 2015年9月10日閲覧
- ^ a b「放電加工（EDM）設計におけるプロセス機能の検討 | Engineers Edge」 www.engineersedge.com . 2015年9月10日閲覧。
- ^ JT Huang*、YS Liao**、YH Chen**。「ワイヤ放電加工における微細表面仕上げの実現に関する研究」（PDF）。
- ^ 「高度な材料除去プロセス」（PDF） .
- ^ Michael Lembersky、Lana Lembersky.現代の製造技術とコスト見積もり. p. 23.
- ^ 「ワイヤー EDM プロセスについて理解する」(PDF)。
