ワイヤーカットのコーナーRはどこまで小さくできる？ワイヤー径・溝幅との関係

Q．ワイヤーカットで、内側のコーナーRはどこまで小さくできますか？

A．仕上げ加工後の目安は、φ0.20mmのワイヤーでR0.105mm程度、φ0.25mmでR0.130mm程度です。内側の角にはワイヤー半径と放電ギャップに応じた丸みが残るため、完全なピン角にはできません。必要なRに合わせて線径を選び、相手部品との干渉が問題になる場合は「角逃げ」も検討します。

※数値は目安であり、材質・板厚・加工条件・要求精度によって変わります。

「四角い穴に部品を入れたいが、角が当たってしまう」
「図面にR0.1以下と指定したいが、加工できるだろうか」
「細いワイヤーを使わずに加工費を抑えられないか」

角穴やスリット、金型部品の加工では、コーナーRの指定が線径選びや加工方法に関わります。

この記事では、ワイヤー径別のコーナーRの目安、溝幅との関係、角の干渉を避ける方法、発注前の確認事項を解説します。

ワイヤーカットで内側の角にRが残る理由

ワイヤーカット放電加工は、ワイヤー電極と金属の間に放電を起こし、その熱で材料を除去する加工方法です。

ワイヤーの断面は円形で、加工中はワイヤーと加工面の間に「放電ギャップ」と呼ばれる隙間があります。そのため、角穴などの内側には、ワイヤー半径より少し大きな丸みが残ります。

最小内角Rの目安 ≒ ワイヤー径 ÷ 2 ＋ 片側の放電ギャップ

この関係から、より細いワイヤーを使用することで、小さな内角Rを狙えます。

まずは、混同しやすい用語を整理します。

なお、この記事で説明する最小Rは、穴や切り欠きの「内側の角」を対象としています。部品の外側にある凸形状の角には、同じ式をそのまま当てはめることはできません。

【比較表】ワイヤー径別・仕上げ加工後のコーナーRの目安

阪神精工では、φ0.30mm・φ0.25mm・φ0.20mm・φ0.15mmのワイヤーを、加工内容に応じて使い分けています。

セカンドカットなどの仕上げ加工を含めて検討する際の目安は、以下のとおりです。

※φ0.20mm・φ0.25mmの仕上げ目安を基準とし、φ0.30mm・φ0.15mmは「ワイヤー半径＋約0.005mm」で概算しています。各数値は加工保証値ではありません。

例えば、内角をR0.1以下に収めたい場合、φ0.20mmではワイヤー半径だけで0.1mmになるため、放電ギャップを含めた余裕がありません。φ0.15mmなど、より細いワイヤーでの加工を検討します。

一方、R0.13程度を許容できる形状であれば、φ0.25mmも候補になります。ただし、許容値が加工目安と近い場合は、公差や加工のばらつきまで含めて確認が必要です。

線径は、必要なRを満たせるかどうかに加え、加工時間や安定性とのバランスで選びます。

荒加工と仕上げ加工でコーナーRは変わる

ワイヤーカットでは、最初に形状を切り出す荒加工と、その後に寸法や面を整える仕上げ加工で、加工条件やワイヤーの通る位置を変えます。

コーナーRも、荒加工時の放電ギャップだけで、仕上げ後の限界を判断することはできません。

φ0.20mmのワイヤーを例に、ギャップの違いによる計算を比較します。

※放電ギャップの違いを説明する計算例です。荒加工・セカンドカットそれぞれのギャップが、必ずこの値になるという意味ではありません。

「φ0.20mmのワイヤーだから、最小Rは必ず0.12mm」というわけではありません。

また、セカンドカットを行えば、どのような部品でも同じRに仕上がるわけではありません。材質・板厚・形状に合わせ、荒加工から仕上げまでの加工経路や加工代を検討します。

ワイヤー径と溝幅は同じではない

狭いスリットを設計する場合は、コーナーRと併せて「加工溝幅」も確認します。

ワイヤーの両側で材料が除去されるため、一度の直線的な切断で生じる幅は、ワイヤー径より大きくなります。

切断幅の目安 ≒ ワイヤー径 ＋ 片側の放電ギャップ × 2

例えば、φ0.20mmのワイヤーで片側ギャップを0.020mmと仮定した場合、次の計算になります。

0.20＋0.020×2＝0.240mm

ただし、この式と仕上げ時のギャップだけを使って、加工後の最終溝幅を決めることはできません。

仕上げ時の放電ギャップが小さくなっても、すでに加工した溝が狭く戻るわけではありません。

狭い溝を依頼する際は、使用するワイヤー径だけを指定するよりも、必要な溝幅と寸法公差を明確に伝えることが重要です。

ピン角部品が干渉する場合の対策

四角い部品を角穴にはめ込むとき、穴側に残ったRと、相手部品の角が干渉することがあります。

この場合の主な対策は、次の3つです。

細いワイヤーで内角Rを小さくする

穴側の形状変更が難しく、小さなRが必要な場合には、細いワイヤーでの加工を検討します。

ただし、細線は断線への配慮が必要で、加工速度を抑える場合があります。特に板厚が大きい部品では、要求する形状精度を維持できるかも確認します。

穴側に「角逃げ」を設ける

角逃げは、相手部品の角が当たる部分に空間を設け、干渉を避ける方法です。

穴の四隅を丸く広げる方法や、機能上問題のない方向に逃げを延ばす方法があります。

逃げの大きさや位置は、ワイヤー半径だけで決めるものではありません。相手部品の形状や組み付け時の隙間を確認し、位置決めに必要な面を残して設定します。

相手部品の角を面取りする

穴側に逃げを追加できない場合は、相手部品の角に面取りを設ける方法もあります。

どちらの部品を変更する方が合理的か、機能・加工費・組み立てやすさを合わせて検討します。

角逃げで加工費を抑えられる場合がある

小さな内角Rを必要とするために細線加工を選んでいる場合、角逃げを設けることで、より太いワイヤーを使用できる可能性があります。

線径の選択肢が広がれば、加工時間や費用を見直すきっかけになります。

一方、角逃げには次のような確認も必要です。

角逃げは、角の干渉を避けるための形状です。寸法公差の管理が不要になるわけではありません。

「部品が入ること」と「必要な精度ではめ合うこと」を分けて考えることが大切です。

設計・発注前の確認事項

加工相談の際は、次の情報をお知らせいただくと、線径や加工方法を検討しやすくなります。

特に「R0.1を狙って加工したい」のか、「R0.1以下なら機能上問題ない」のかによって、確認すべき条件が変わります。

相手部品との干渉が問題の場合は、加工する部品だけでなく、組み合わせる部品の図面や写真もあると、検討を進めやすくなります。

阪神精工株式会社が対応できること

阪神精工株式会社では、φ0.30mm・φ0.25mm・φ0.20mm・φ0.15mmのワイヤーを使い分け、角穴・異形穴・スリット・微細溝などの加工に対応しています。

図面の数値だけでなく、その部品をどのように使用するかを確認し、加工方法を検討します。

対応内容や関連する加工事例は、以下のページでもご紹介しています。

• ワイヤーカット放電加工の対応内容
• φ0.15mmワイヤーを使用した微細溝の加工事例

まとめ｜コーナーRは仕上げ条件と部品の機能を合わせて考える

ワイヤーカットの内角Rは、ワイヤー径と放電ギャップによって変わります。仕上げ加工後の目安として、φ0.20mmではR0.105mm程度、φ0.25mmではR0.130mm程度が参考になります。

さらに小さなRが必要な場合は細いワイヤーを検討し、角の干渉を避けることが目的なら、角逃げや相手部品の面取りも比較します。

阪神精工株式会社では、設計段階からコーナーRや角逃げのご相談を承っています。加工可否や加工費でお困りの際は、図面を添えてお問い合わせください。

図面を送って、コーナーR・角逃げについて相談する

参考資料

本記事の線径別Rは、阪神精工の仕上げ加工の目安と、それに基づく概算です。以下の資料は、加工原理や設計上の考え方の参考として掲載しています。

• ミスミ「小さなコーナーRの加工」
• ソディック「ワイヤ放電加工・形彫り放電加工に関するFAQ」
• ミスミ「溝加工の設計基礎」