https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmecs/2008.46/0/2008.46_403/_pdf

Title (English and Japanese)
High-speed Video Observation of Wire EDM Performance
ワイヤ放電加工状態の高速度ビデオ観察

Journal Name & Publication Year
The Japan Society of Mechanical Engineers, 2008

First and Last Authors
Keishi Tanaka, Toshiyuki Yamauchi

First Affiliation
Okayama University

Abstract
ワイヤ放電加工において、黄銅とタングステン電極線の使用は従来から行われているが、これらにはそれぞれ特性があり、加工精度やコストに影響を与える。本研究では、タングステンに代わる高強度のめっきワイヤを使用し、高速度ビデオを用いて加工中のワイヤ挙動や放電分散の観察を行った。結果として、ワイヤの振動と放電挙動の関係が明らかになり、ワイヤテ ンションと走行速度が加工に与える影響についても考察を行った。

Background
黄銅とタングステンの電極線は、放電性能やコストの点で従来から使用されてきた。しかし、微細加工には強度の高いタングステンが用いられることが多いが、高価であるため、安価で高精度なめっきワイヤが近年使用されるようになっている。本研究は、微細ワイヤ放電加工におけるワイヤの振動と加工精度の関係を高速度ビデオで観察することを目的としている。

Methods
アクリル製の加工槽を用いた観察モデルを作成し、デジタル高速カメラシステム（FASTCAM-Super-10K）を使用して撮影を行った。ワイヤ振動解析にはDITECT社製DIPP-Motion Proを、放電分散解析にはDITECT社製DIPP-Macroを使用し、各データを解析した。

Results
ワイヤテンションを増加させると、ワイヤ振動の振幅が減少するが、一定以上のテンションではタングステンワイヤの振幅が増加することが確認された。また、テンションを上げることで溝幅が減少し、加工速度が増加することが分かった。放電分散解析では、弾性限度に近いテンションをかけると放電が集中する傾向が見られた。

Discussion
高速度ビデオ観察によって、加工中のワイヤの挙動や放電分散の評価が可能となった。タングステンワイヤでは、弾性限度以上のテンションをかけると振幅が大きくなり、加工溝幅も大きくなることが確認された。

Novelty compared to previous studies
従来のタングステン電極に代わる高強度のめっきワイヤ構造の特性を明らかにし、高速度ビデオ観察を用いた詳細な解析を行った点が新規性である。

Limitations
本研究では、タングステンワイヤとめっきワイヤの比較に焦点を当てたが、他の素材や条件での検証は行っていない。

Potential Applications
高精度な微細加工が求められる分野において、本研究の結果は、ワイヤ電極の選定や加工条件の最適化に寄与する可能性がある。

高速度ビデオの分解能を教えてください

高速度ビデオの分解能
高速度ビデオの撮影条件は1秒間に1000フレーム（1000フレーム/秒）である​​。

実験後の解析等では動画はどのように使われましたか

実験後の動画利用方法

ワイヤ振動解析
動画の中のワイヤのエッジ部分を1コマ毎に検出・追尾し、x方向の変位を計測。これにより振動の振幅を解析し、ワイヤテンションの影響を評価した​​。

放電分散解析
撮影された画像の一部を平均化し、その平均画像を各画像から減算することで放電のみが表示された動画を作成。これにより放電位置の座標を決定し、放電の分散を評価した​​。