VIDEO COURTESY OF RELIABLE EDM

機械加工の様子を見て「ぴったりはまる喜び」を感じるなんて、よくあることではないだろう。だが、いまがそのときかもしれない。

金属部品がぴたりとはまるGIF動画を観たことがあるだろうか。部品同士が寸分の狂いなく組み合わさって、その境目が消えたかのように見える動画である。

あれを観ると、喜びが閃光のようにはじける。そう、文字通り閃光なのだ。それこそが、あらゆる工学技術分野のなかでも特に妙な満足感を感じさせる「放電加工（EDM）」の不思議な世界である。

いくつもの「稲妻」で金属を切る

放電加工という技術自体は知らなくとも、どこかでこの技術に触れたことはあるかもしれない。インプラント型医療機器の精密な極小部品や、頑丈なニッケル合金でできたジェットエンジン部品。こうしたものは放電加工でつくられている。

限りなくぴったりとはまる必要のある部品や、超硬度材料でできた部品など、従来の機械加工技術では歯が立たないような部品が必要なときに登場するのが放電加工なのだ。

牧野フライス製作所の工作機械による放電加工の様子。VIDEO BY MAKINO

従来型のフライス加工技術では、材料を機械で成形する必要になる。つまり、「材料に機械で力を加えて物理的に削ったり切り取ったりすること」なのだと、ブライアン・フルーガーは話す。フルーガーは、工作機械メーカーである牧野フライス製作所の米国法人で放電加工製品のラインマネージャーを務めている。「放電加工では部品には物理的に接触せず、“稲妻”を使って加工するのです」

稲妻だなんて、なかなかヘヴィメタルっぽい響きだ。だがもう少し具体的に言うと、ここで使われるのはいくつもの小さなスパーク（閃光）だ。

放電加工機における「刃」は、実は極細の黄銅ワイヤーで、ここに電気が流れる。放電加工機は超硬合金も切断できるほどの威力をもつ（超硬合金は従来のフライス加工でほかの物質に穴を開けるために使われるほど硬い）が、放電によるスパークそのものの威力は比較的弱い。だが、このスパークは黄銅ワイヤーの全長に沿って、毎秒約20,000回という極めて高頻度で発生する。

「まるでレーザーのように見えますが、動きをスローにした動画を見れば、その線の上から下までがスパークの集まりであることがわかるでしょう」と、放電加工を専門とするReliable EDMのヴァイスプレジデントであるスティーヴ・ソマーは言う。「スパークの一つひとつは小さな爆発のようなものなのです」

ワイヤーそのものは工作物に接触していないのがわかる。PHOTOGRAPH BY MAKINO

部品間の隙間は5ミクロン以下

ワイヤー自体は、決して工作物には接触しない。高速で連続するスパークが、幅5ミクロンほどのごく少量の金属を蒸発させて切り取るのだ。これは昇華として知られる現象である。ちなみに1ミクロンは100万分の1メートルで、人体内の赤血球が直径6～8ミクロン程度しかない。「ドライアイスと同じです」と、フルーガーは説明する。「固体から直接、気体になるわけです」

これらのあまりに小さくて存在しないも同然の微粒子は、放電加工の上を流れる誘電体の液体に巻き込まれて洗い流される。「洗髪するような感じですね。洗っては流しを繰り返しています」とフルーガーは言う。この液体は装置がオーヴァーヒートするのを防ぐ役割もある。

VIDEO BY RELIABLE EDM

これらのGIF動画を見ると、ふたつの金属部品は同じ金属片から切り取られたと思う人もいるかもしれないが、必ずしもそうとは限らない。例えば上の動画では、それぞれが別の金属片から切り出されたものだ。

部品間の隙間がほぼわからないほど狭い理由のひとつは、それぞれの部品で複数回加工を行い、部品を研磨できるからである。上の動画で雪の結晶型のパーツの沈み方がゆっくりなのは、隙間が小さすぎて空気がなかなか押し出されないからだ。

「素晴らしく噛み合わせのいいスライド部品は、高精度で精密仕上げが施された状態なのです」と、フルーガーは言う。「精度の観点で言えば、ふたつの部品間の隙間は5ミクロン以下でしょうね」

フルーガーいわく、彼らはこれを2ミクロン以下にまで下げることすら可能だという。従来型の機械加工技術では、隙間を20ミクロンくらいにするのが精いっぱいだろう。

VIDEO BY HAKKAI.INC

だが、放電加工にも短所はある。従来の切削加工に比べて、作業の進みが遅いことだ。通常の技法は「時速60マイル（時速約96km）でハイウェイを一定速度で自動走行するような感じ」だとフルーガーは話す。「放電加工だと、ちょっと道が混んでいるようなイメージですね」

材料と接触するのはワイヤーではなくスパークなので、放電加工機は常にワイヤーの配置を調節しなくてはならない。工作物にぶつかるとワイヤーが切れてしまう恐れがあるためだ。「このため放電加工機が発するスパークのギャップを安定させ、電極と工作物との間のわずかな距離を一定に保つようにします」

緻密な慎重さが必要なわけだが、そのおかげで稲妻を武器に最も硬い素材を驚くべき正確さで切っていくことができるわけだ。放電加工による仕事の数々をじっくり見てほしい。これほどの快感を与える「ぴったり感」はほかにないかもしれない。