ARCHIVE 06放電加工機の系譜

放電加工の発見と日本の研究の始まり（1943〜1952 年）

放電で金属が傷む現象は 18 世紀から知られていましたが、それを加工に使う方法は、1943 年にソ連の物理学者ラザレンコ夫妻が論文で提唱し特許を出したものが今の放電加工の始まりとするのが定説です。2 人は電気接点が放電で減るのを防ぐ研究から、逆にその減り方で金属を削ることを思いつきました^[2]。1955 年の技術書『精密仕上法』は、夫妻が 1946 年にこの業績でスターリン賞を受けたことと、英国が 1952 年ごろから商品を出していることを伝えています^[1]。

日本にも戦時中に話が届いていました。同じ本によれば、1942 年ごろ海軍の航空関係の情報として「米国では火花か電弧で孔あけ・切断をしている」と伝わり、のちに放電加工機の会社をつくる井上潔の話では、三菱重工業の水島製作所でも実験したものの溶断ほどで終わりました^[1]。

東大の鳳誠三郎と「放電加工法」

戦後の 1947 年、夫妻の研究はニュース映画と文献で東京大学の鳳誠三郎教授に伝わります。電弧放電で電極が減る現象を研究していた鳳教授はすぐに原理を理解し、1948 年に研究を始め、翌年には実験設備を整えました。この加工法を「放電加工法」と名づけたのも鳳教授です。1950 年代には東北大・千葉大・新潟大などの大学、鉄道研などの研究所、会社の研究所が次々に加わり、1955 年に「電気加工研究会」ができて、のちの電気加工学会（1967 年）につながります^[2]。

最初の国産機とメーカーの誕生（1953〜1964 年）

1953 年、老舗の工作機械メーカー池貝鉄工所の関連会社として日本放電加工研究所が生まれます。創業者の井上潔は三菱重工業で放電加工を研究していた技術者で、当時の池貝鉄工所の社長 岡崎嘉平太と意気投合して会社をつくりました^[2]。

1954 年：Japaxtron D3

翌 1954 年 3 月、同社は国産の実用の放電加工機の第 1 号「Japaxtron D3」を完成させて東京工業大学に納めました。欧米とは違う独自の発想の機械で、火花放電穿孔機とも呼ばれました。いまは日本工業大学の工業技術博物館にあり、2024 年に未来技術遺産（第 373 号）になっています^[3][4]。同じ 1954 年に出た鳳誠三郎・倉藤尚雄の『放電加工』（日本で初めての学術書）は、国産のメーカーとして日本放電加工研究所・小池酸素工業・旭ポンプ発動機製作所・大澤製作所の 4 社を紹介しています。ただし小池酸素の事業は 10 年余りで途絶え、ほかの 2 社はごく短命でした^[2]。

三菱と西部電機工業の参入

1958 年には三菱造船と三菱電機が組み、機械の部分を三菱造船（広島）、電源などの電気の部分を三菱電機が受け持って放電加工機 DM-101 の生産を始めました^[2]。1963 年の小型機 DM-50B は、放電が 1 か所に集中しないようにする高周波重畳回路の電源で加工を安定させています^[5]。1964 年に事業は三菱電機にまとめられ、名古屋製作所で作るようになります^[2]。1962 年 10 月には福岡の西部電機工業（今の西部電機）が、1953 年ごろから放電加工を研究していた安川電機の協力で形彫り放電加工機を開発し、見本市に E-304 型を出しました^[2][7]。

そのころの放電加工機はまだ珍しい機械でした。1963 年の『世界の工作機械工業』は、米国の 1958 年の工作機械設備調査で放電加工機が 578 台、全体のごく一部だったと紹介しています^[6]。それでも日本では広がり始め、1963 年の『金型工作技術』は、池貝・ジャパックス、三菱造船・電機、小池酸素、西部電機、日立造船、マキノフライスなど 10 社のメーカーがあって千数百台が動いていると書き、代表的な機械にジャパックスの D-104H 形を挙げています^[9]。日本放電加工研究所は 1960 年にジャパックスと名を変えていて^[3]、1963 年の『国産工作機械綜合カタログ』では、池貝鉄工の「自動精密放電型彫盤」D104H 形など 4 機種と、三菱造船の「三菱ダイアックス放電加工機」DM-50・DM-102 形が並んでいます^[8]。

形彫り放電加工機が金型に広まる（1965〜1971 年）

初めのころの放電加工は、焼入れした鋼に穴を抜く「貫通穴」の加工が中心でした。電極そのものも減ってしまうので、底のある複雑な形（金型の彫り込み）には向かなかったのです。1960 年代の後半に半導体の電源が生まれて電極の減りが大きく減ると、金型の 3 次元の底付き穴に使えるようになり、放電加工機はようやく本格的に広まり始めます。家電や自動車の会社が欧米に追いつこうと投資を増やし、金型の会社も設備を増やしていた時期でした^[2]。

この時代はジャパックスと三菱電機が「2 強」と呼ばれました。ジャパックスの D100M は D3 の流れをくむ機種で、累計の販売台数は業界で最も多く、1969 年にトランジスタ電源が加わります。三菱電機が 1967 年に出した DM-250 形は主軸を油圧サーボで動かし、50kg の大きな電極を付けられるようにしました。鍛造の金型の底付き穴を彫るためで、売れ筋の機械になります^[2]。海外では 1965 年にソ連で NC 付きのワイヤ放電加工機が、1969 年にスイスのアジエ社の NC ワイヤ放電加工機 DEM-15 が生まれていました^[2]。

ワイヤ放電加工機の誕生と NC 化（1972〜1979 年）

形彫りの次は、ワイヤです。細いワイヤを電極にして糸のこのように輪郭を切り抜けば、抜き型（プレス型）のパンチとダイを、電極を作らずに焼入れしたまま切り出せます。ただし、ワイヤを図面どおりに動かすには NC が要り、その NC が高かったため、日本で製品になるまで最初の国産機から約 20 年かかりました^[2][10]。

1972 年：DWC-50 と EW-20

1972 年、三菱電機が国産で最初のワイヤ放電加工機DWC-50（DWC50S-LT1 形）を出します。高い NC を使わず、米国で開発された光学式の図面倣い装置で図面の線を光で追い、縮めてテーブルを動かしました。待ち望まれていた市場にいち早く応えた機械で、2024 年に未来技術遺産（第 374 号）になっています^[10][2][11]。ただ、アナログの倣いでは精度に限りがあり、デジタルの NC の必要がはっきりしました^[2]。

同じ 1972 年 10 月、西部電機工業はミニコンピュータを使った NC で動くEW-20 形を作り、第 6 回日本国際工作機械見本市に出しました。国産で最初の NC ワイヤ放電加工機で、同社は CNC のワイヤ放電加工機として世界初としています。2025 年に未来技術遺産（第 395 号）になりました^{[12][2][7][13]}。ワイヤ放電加工は、加工の速さに合わせた送りや、ショートしそうなときに下がる制御など計算の多い制御が要るので、リレーで組んだ当時の NC ではなくミニコンやマイコンの NC が必要でした^[2]。三菱電機は同じ年、形彫り放電加工機用の NC 装置 DAC-10・20 も出しています^[2]。

1974 年：3 社が出そろう

1974 年に大阪で開かれた第 7 回日本国際工作機械見本市には、西部電機工業の EW-30 形（マイコン NC）、三菱電機の DWC-50M-H（ミニコン NC）、ジャパックスの L250A（ミニコン NC）が並びました。当時の主要 3 社の NC ワイヤ放電加工機が出そろい、この年が本格的な普及の始まりになります^[2]。形彫りでも、トランジスタで電極の減りを 1% 以下にした「電極無消耗電源」UF105C などが出ました^[14]。

ファナック・牧野・ソディックの参入

1975 年、のちの有力メーカー 2 社が入ってきます。富士通ファナック（今のファナック）は 7 月に NC ワイヤ放電加工機 TAPECUT MODEL A など 3 機種を、安い値段でシェアを取る作戦で売り出しました（当時の新聞の見出しは「他社の半値以下で販売」）^[2][16]。1976 年の TAPECUT SERIES D は、CNC でワイヤを傾けて抜き型の勾配（テーパ）を付けて切れる機械で、データベースは世界初としています^[18]。牧野フライス製作所は 1975 年にスイスのアジエ社と技術提携し、1976 年にワイヤ放電加工機 DEM-15 の国産化を始めました^[2]。

1976 年 8 月には、ジャパックスから分かれてソディックが横浜で生まれます^[2][19]。同じ年に、電極を上下だけでなく XY にも小さく動かして側面をきれいに仕上げる日本初の揺動加工装置 SIX-LORAN を出し、牧野フライス製作所と組んで日本で最初のマイコン NC の形彫り放電加工機を作りました（機械は牧野、電源と NC はソディック）^[2][17]。牧野はのちに 2 社との提携を解き、1980 年から自社の技術で放電加工機を作ります^[2]。

自動結線・高精度化と世界一のシェア（1980〜1997 年）

ワイヤ放電加工機は、加工の途中でワイヤが切れると止まってしまいます。φ0.2mm ほどのワイヤを、すき間の狭いガイドと 1m もある曲がった経路に自動で通すのは難しく、1980 年ごろから各社のワイヤ自動結線装置が出始めました。日本で最初の装置はファナックがドイツのシーメンス社から技術を入れたもので（1979 年）、1980 年代の半ばまでに主要メーカーの装置が出そろいます。加工の途中でワイヤが切れても、機械が自分で通し直して続きから加工する機能も、各社の装置に初めから付いていました^[2]。

世界の生産額の半分以上

日本の製品は、国内のメカトロニクスの発達と急に伸びた金型の需要に支えられて、欧米の製品に性能で追いつき、値段では有利になりました。1981 年の日本の放電加工機の生産額は 446 億円で、世界の推計 900 億円の約 50%、1984 年には 796 億円（5,600 台）で 55% になります^[2]。ワイヤ放電加工機の生産台数は 1975 年から 1985 年の 10 年で約 10 倍になり、同じ 10 年に金型の出荷額も約 5 倍に伸びました^[2]。欧州のメーカーから特許の争いを何度もしかけられた時期でもありました^[2]。

機械も速く、正確になります。三菱電機は 1982 年に、MOSFET を使った電源を世界で初めて積んだ F シリーズで最大の加工速度を約 2 倍の 110mm²/min にし、1984 年の DWC-90G で 200mm²/min にしました^[22]。ソディックは 1982 年に、超硬合金のさびを防ぐため油の加工液を使える日本初のワイヤ放電加工機 330W を出します^[23]。牧野フライス製作所が 1980 年に出した形彫りの EDNC64 は、加工槽の 3 面が下がる構造を日本で先がけて取り入れ、のちの業界の標準になりました^[20]。西部電機工業の EWP-300A（1984 年）は門形のコラムとリニアスケールで熱による狂いを抑えた高精度機です^[24]。

ジャパックスからソディックへ

1980 年ごろまで国内のトップだったジャパックスは、2 度の石油ショックのあと不振になり、1991 年 4 月にソディックの資本参加を受けて傘下に入りました。分かれて出た会社が元の会社を引き受けたことは、当時大きな話題になりました^[2][19]。放電加工機全体の国内の生産台数は 1990 年ごろが一番多く、そのあとは円高で各社が海外に工場をつくっていきます^[2]。

微細と 10 秒結線

1990 年代は、小さく軽い電子機器を作る金型が求められた時代です。牧野フライス製作所の UPH-1（1993 年）は半導体のリードフレームなどの金型のために、ワイヤを横に走らせる独自の構造で、業界で初めて φ0.03mm のワイヤを自動で通しました。2024 年に未来技術遺産（第 376 号）になっています^[25][26]。西部電機は 1995 年に、平均 90 秒ほどだったワイヤを通す時間を 10 秒にし、「10 秒結線」は他社の目標になりました^[2][7]。熟練者の勘を取り入れるファジィ制御も、1991 年に三菱電機、1993 年にソディックが入れています^[2]。

★今：リニアモータ・微細・新しい用途（1998 年〜）

1998 年、ソディックは主軸（Z 軸）をリニアモータで動かす形彫り放電加工機を出しました（世界初）。それまで数 m/min だった Z 軸の速さを 36m/min にし、電極を素早く上下させて加工くずを外へ出すことで加工を速くしたもので、業界全体が Z 軸を速くする開発に向かうきっかけになりました^[27][2]。2000 年代には、機械の温度を測って熱による狂いを補正する機能（三菱電機 EA8PV ADVANCE、2008 年、精度 ±3μm を保証）や、板の厚さが変わる所に筋が出ないように電気の条件を自動で変える制御（2001 年 三菱電機、2005 年 牧野フライス製作所、2009 年 ファナックの「AI パルス制御２」）が出ます^[2]。

放電は金属を削るだけでなく、盛ることにも使われています。三菱電機は 1998 年から、放電で電極の材料を表面に付けて膜をつくる放電表面処理を売り出し、2013 年には何本ものワイヤで硬い SiC（炭化ケイ素）を一度にウエハに切り分ける加工機を発表しました^[2]。2010 年代からは、ネットワークで稼働の管理や保守・故障の診断をするサービスが実用になっています^[2]。

2023 年の国立科学博物館の調査は、ミドル〜ハイエンドの世界の市場を、スイスの GF Machining Solutions（旧アジエと旧シャルミーが一緒になった会社）、スペインの ONA、ドイツの EXERON と、日本の 5 社（西部電機・ソディック・ファナック・牧野フライス製作所・三菱電機）が分け合っているとまとめています。東欧・米国・英国・ドイツ・フランスにあったメーカーの多くは消え、台湾・中国には安い機械のメーカーがたくさんあります。日本のメーカーの生産の半分以上は海外の工場になりましたが、世界の中のシェアは高いままと見ています^[2]。2024 年には Japaxtron D3・DWC-50・22-NC・UPH-1 の 4 台が、2025 年には EW-20 が未来技術遺産に登録されました^{[4][11][21][26][13]}。

現場で何に効くか。中古の放電加工機を見るときは、「形彫りかワイヤか」「NC の世代（光学倣い・ハードワイヤード・ミニコン・マイコン）」「電源の種類（RC 回路・トランジスタ・MOSFET）」「加工液が水か油か」「自動結線があるか、通せる最も細いワイヤ」を見ると、その機械の世代と、どんな金型・部品を任せられるかがわかります。