JP2001328028A - ワイヤカット放電加工用電極線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ワイヤカット放電加工用電極線に関
するもので、特に加工コストを低く抑えることが出来る
ように高速放電加工が可能で自動結線性に優れ、製造が
容易であるばかりでなく、安価でバランスの取れた理想
的なワイヤカット放電加工用電極線の出現が要望されて
いた。 【解決手段】中心にＣｕ６８．５〜７１．５ｗｔ％、残
部Ｚｎからなる通称７０／３０黄銅２を施し、その周り
にＺｎ濃度４０％〜５０％の高亜鉛黄銅３を被覆し、更
にその最外層に前記仕上がり外径の０．３〜１５％の厚
さからなるＺｎめっき４を設けたワイヤカット放電加工
用電極線であるので、高速放電加工が可能で自動結線性
に優れ、安価でバランスの取れた理想的なワイヤカット
放電加工用電極線が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ワイヤカット放電
加工用電極線に関するもので、特に加工コストを低く抑
えることが出来るように高速放電加工が可能で、製造が
容易であるばかりでなく、安価でバランスの取れた理想
的なワイヤカット放電加工用電極線に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワイヤカット放電加工用とは、
放電加工用電極線と被加工物との間で放電現象を起こさ
せ、放電によって引き起こされる熱エネルギーによって
被加工物を切断していくもので、特にプレス金型等の複
雑な形状を有する金属加工に適している。このようなワ
イヤ放電加工においては被加工物の表面の仕上り状態や
寸法精度が良好であることと加工時間が短いことが要求
される。この電極線として従来より広く使われているも
のに６５／３５黄銅（６５％Ｃｕ−３５％Ｚｎ）があ
る。この構造よりも放電加工速度を速くしようとする研
究が様々な方法で行われている。そのうちの一つとして
黄銅組成中のＺｎ濃度を高くするというものがある。
（伸銅技術研究会誌 ２６（１９８７））また、Ｚｎ濃
度のより高い合金層をワイヤ表面に形成する複合構造や
その製造方法についても数多く提案されている。（例え
ば、特公昭５７−５６４８号、特開昭６２−２１８０２
６号、特公昭５７−５７２１１号、特開昭６１−１９７
１２６号、特開昭６１−１１７０２１号、特公平４−３
５５４３号、特開平９−３００１３６号等）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの種々の検討に
よって放電加工速度は、比較の仕方によって差はある
が、得られる被加工物の面粗さを同等にするような加工
をした場合、６５／３５黄銅の１．５倍を超えるような
放電加工速度が得られている。しかし、コストパフォー
マンスの面から更なる加工速度の向上、コストダウン、
製造の容易なワイヤが望まれている。そして、この加工
速度を向上すると同時に放電加工によって仕上げられた
加工表面の粗さや寸法精度が従来と比べて劣らないこと
も必要である。また、加工速度や寸法精度の他に放電加
工機の自動結線の確実さも完全無人化操業の面から最近
では重要な特性となってきている。このようなことか
ら、加工コストを低く抑えることが出来るように高速放
電加工が可能で自動結線性に優れ、製造が容易であるば
かりでなく、安価でバランスの取れた理想的なワイヤカ
ット放電加工用電極線の出現が要望されていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの問題
を解決するために、鋭意検討した結果、中心にＣｕ６
８．５〜７１．５ｗｔ％、残部Ｚｎからなる通称７０／
３０黄銅２を施し、その周りにＺｎ濃度４０％〜５０％
の高亜鉛黄銅３を被覆し、更にその最外層に前記仕上が
り外径の０．３〜１５％の厚さからなるＺｎめっき４を
設けたワイヤカット放電加工用電極線である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のワイヤカット放電
加工用電極線１の実施形態について添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は、本発明のワイヤカット放電加
工用電極線１の断面図である。図から明らかなように、
中心にＣｕ６８．５〜７１．５ｗｔ％、残部Ｚｎからな
る通称７０／３０黄銅２を施し、その周りにＺｎ濃度４
０％〜５０％の高亜鉛黄銅３を被覆し、更にその最外層
に前記仕上がり外径の０．３〜１５％の厚さからなるＺ
ｎめっき４を設けた多層構造のワイヤカット放電加工用
電極線である。ワイヤの放電加工速度を向上させるため
にはどのような構造が最適かについて本発明者等は実験
を積み重ねた結果、次のような特徴を兼ね備えたものが
良いことが判明した。 ワイヤの中心層には導電率が高く、常温から４００
℃の間で高強度の金属であることが好ましい。 中心金属の周りには冷間伸線が可能で亜鉛濃度の出
来るだけ高い銅合金（Ｚｎ濃度４０〜５０ｗｔ％）を仕
上がり外径の約１０％の厚さ、少なくとも７％以上に被
覆することが好ましい。 最外層に、Ｚｎを仕上がり外径の１〜１５％の厚さ
で被覆することが好ましい。 の中心層は放電によって消耗されない部分であって、
いわゆる放電特性を向上させるためのＺｎは必ずしも必
要ない。ただし、Ｃｕ単体になると高導電率は得られる
が、ワイヤの抗張力は小さくなるので８０／２０や７０
／３０黄銅などの黄銅合金が適している。複合構造をし
ていない単一構造のワイヤではＺｎ濃度が高いほうが加
工速度の速い特性が得られるが、前述のような複合構造
とすれば６５／３５黄銅よりも導電率の高い７０／３０
黄銅や８０／２０黄銅の方が放電加工速度が向上するこ
とがわかっている。の亜鉛濃度の高い合金層について
は、放電加工によってワイヤの消耗する部分は外径に対
して表層から約１０％であることからこの部分だけにつ
いて亜鉛濃度を高くすれば良い。ただし、実験によれば
外径の１０％の厚さにＺｎ１００％の金属を被覆するの
は効果がなく、被覆するのはＣｕ〜Ｚｎ合金が良い。こ
の層は放電加工速度を向上させるためには非常に重要な
部分で、厚さが外径の７％未満では性能の向上は見られ
ない。７％以上の場合には放電加工速度の性能が格段に
向上するが、その厚さを１０％以上としてもその効果は
それ以上は上がらない。むしろ黄銅のβ層が多い亜鉛濃
度４０〜５０％は伸線加工が難しい組成であり、放電加
工速度を向上させる効果がないのであれば、可能な限り
むしろ薄い方が好ましく７〜１２％が適切である。
のＺｎめっきについては外径の０．３〜１５％という量
を被覆するものであるが、これを付けることによって放
電現象を励起させる触媒的な働きが得られる。亜鉛めっ
きの厚さはこれ以上厚い場合、寸法精度、被加工物への
付着物、放電加工機の自動結線性に悪影響を与える。次
に、具体的実施例について以下に説明する。

【０００６】

【実施例１】まず、初めに黄銅合金単体の場合の放電加
工特性について比較した場合について説明する。ワイヤ
外径０．３ｍｍ、ワーク材ＳＫＤ−１１，ワーク厚６０
ｍｍ、放電加工機ＳＸ１０を用いて荒加工条件によって
加工を行い、１０分間の加工でワイヤ断線が生じない場
合にはＩＰ（加工セッティング）を１ノッチずつ上げて
いき各ワイヤの最大放電加工速度を求めた。その結果を
下記の表１に示す。

【０００７】

【表１】

【０００８】この結果からは６５／３５黄銅が最も加工
速度が速いことが確認出来る。これは、単一組成の場合
放電加工速度を速くするにはＺｎ濃度が高い方が良いと
いわれていることを裏付けている。

【０００９】

【実施例２】次に、実施例２として実施例１の中心金属
に亜鉛濃度の高い黄銅を被覆して同様に特性評価を行っ
た。中心金属に亜鉛濃度の高い黄銅を形成するために、
各種黄銅線０．９φの表面にＺｎめっきを施し、８５０
℃の酸化雰囲気中で加熱し、熱拡散により高亜鉛濃度の
黄銅を被覆した。これを０．３φに伸線、焼鈍を行って
試験用試料とした。実施例１と同様の条件で最大加工速
度の評価を行った結果を表２に示す。

【００１０】

【表２】

【００１１】上記表２の結果からわかるように高亜鉛層
を形成することによって放電加工速度は大幅に向上する
ことと加工速度の傾向が実施例１の場合と逆になり、６
５／３５を中心金属に使用した場合が最も遅くなり、８
０／２０を使用したものが最も速くなるという興味深い
結果が得られた。

【００１２】

【実施例３】続いて、実施例３として実施例２に示すワ
イヤの最外層にＺｎめっきを施したワイヤを評価した。
実施例２の構成のワイヤを０．９φで形成した後にこの
表面に電気めっきでＺｎを形成した。これを０．３φに
伸線、焼鈍を行い、試験用試料とした。実施例１及び実
施例２と同様の条件で最大加工速度の評価を行った結果
を表３に示す。

【００１３】

【表３】

【００１４】上記表３の結果からワイヤの最外層にＺｎ
めっきを行うことによってどの組成のものも同様に加工
速度が上がることが明らかになった。Ｚｎめっき厚につ
いては５μｍの厚さで十分効果があることがわかる。従
って、０．３ｍｍのワイヤ径に対して５μｍの厚さであ
るのでワイヤ外径の約１．７％のＺｎめっきが付いてい
れば加工速度を向上させる効果がある。

【００１５】

【実施例４】最後に、実施例３のワイヤをワイヤ放電加
工機の自動結線装置にかけたときの評価結果について下
記の表４に示す。

【００１６】

【表４】

【００１７】ワイヤの自動結線とは、放電加工中にワイ
ヤが断線した場合に自動でワイヤを送り込み再加工を始
める機能で無人連続運転が可能となる機構のことであ
る。そのメカニズムは様々な要因によって加工中にワイ
ヤが断線した場合、ワイヤに電流を流し発熱させテンシ
ョンをかけながらワイヤを溶断させて先端形状を整えて
ワイヤを再度送り込むものである。このときに先端形状
を敢えて整えるのは、先端の形状が曲がっていたり膨ら
んでいた場合にノズル穴に引っかかって自動結線が出来
なくなり、再度、ワイヤを通して加工を再開するのが不
可能となってしまうからである。本発明において敢えて
自動結線の特性に言及するのは、ワイヤを溶断したとき
のワイヤ形状が単一層のワイヤに比べて複合構造にした
ときに構造によっては綺麗になりにくく、ワイヤ構造を
自動結線性の面からも検討することが工業的には重要で
ある。この評価には放電加工機にＳＸ−１０を使用し、
自動結線装置にはＡＦ−２を使用、プリテンション１４
ノッチ、ワイヤには０．３ｍｍのワイヤを使用して行っ
た。評価の方法はワイヤを上部ノズルより下方約３０ｍ
ｍのところまで結線し、その状態で自動切断（未張架）
を実施した。このとき切断されたワイヤの先端形状を観
察した。この結果を図２に示す。図２のＮｏは実施例４
の表４の構造と対応している。この図からわかるように
切断後の先端形状は多種多様な性状を示すが、中心金属
に８０／２０黄銅を使用したＮｏ２（比較例）は先端形
状が真っ直ぐになりにくい特徴がある。先端が曲がって
いたり膨らんでいたりした場合、線がガイドを通らずに
自動結線に失敗する。結線がされないことを検知すると
再びワイヤを溶断し再度自動結線がされるがこの自動結
線の確実さが生産性に非常に影響を与える。本発明のＮ
ｏ６は、図２から明らかなように先端が真っ直ぐで良好
な結果を示した。

【００１８】以上のような構造であるため、本発明のワ
イヤカット放電加工用電極線１は、信頼性試験や導通試
験を行った結果、既存製品より良好な結果を示した。

【００１９】本発明の実施例では、ワイヤカット放電加
工用電極線１を代表例にとり、具体的代表例で説明して
きたが、これに限るものではない。またこれ以外の変形
例でも一向に構わず、設計上本発明の範囲内であること
はいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明者等が、ここで強調したいのは、
中心金属の上に高亜鉛濃度の層を設け、更にその上にＺ
ｎめつきを施す放電加工用ワイヤの構造とすればどの構
造においても単一の６５／３５黄銅よりも加工速度が向
上し、中心金属に８０／２０黄銅または７０／３０黄銅
を用いれば最も加工速度の速いワイヤを得ることが出来
る。その上、更に放電加工機における自動結線の確実さ
について検討を行い、８０／２０が溶断時のワイヤ形状
に安定性を欠くことを見い出し、バランスの取れた理想
的な高速放電加工用ワイヤとして中心金属に７０／３０
黄銅が最も適切であることを見い出したものであり、そ
の工業的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤカット放電加工用電極線１の断
面図である。

【図２】自動結線性に関する信頼性評価のため、本発明
と比較例についてワイヤカット放電加工用電極線の先端
形状の比較写真である。

【符号の説明】

１ 本発明のワイヤカット放電加工用電極線 ２ Ｃｕ６８．５〜７１．５ｗｔ％、残部Ｚｎから
なる通称７０／３０黄銅 ３ Ｚｎ濃度４０％〜５０％の高亜鉛黄銅 ４ 仕上がり外径の０．３〜１５％の厚さからなる
Ｚｎめっき

フロントページの続き (72)発明者 木本洋一郎 神奈川県川崎市中原区下小田中２丁目12番 ８号 沖電線株式会社内 (72)発明者 早坂 和毅 神奈川県川崎市中原区下小田中２丁目12番 ８号 沖電線株式会社内 Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB05 DA06 DB03 DC02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心にＣｕ６８．５〜７１．５ｗｔ％、残
   部Ｚｎからなる通称７０／３０黄銅２を施し、その周り
   にＺｎ濃度４０％〜５０％の高亜鉛黄銅３を被覆し、更
   にその最外層に前記仕上がり外径の０．３〜１５％の厚
   さからなるＺｎめっき４を設けたことを特徴とするワイ
   ヤカット放電加工用電極線。