JP2002102917A - ダイヤモンドダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 線径が５０μｍ以下の線材の伸線加工時に、
線材の品質を向上させ、カールしにくい形状のダイヤモ
ンドダイスにするとともに、孔の加工が容易でベアリン
グが欠けにくく、断線も起こりにくいダイヤモンドダイ
スを得る。 【解決手段】 単結晶ダイヤモンドを用いたベアリング
内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスで、エクジ
ットは凹形の曲面で形成され、リダクションの角度は１
０度以上１６度以下、ベアリングの長さは、０．２Ｄ以
上１．０Ｄ以下、バックリリーフの長さは０．２Ｄ以上
０．７Ｄ以下、バックリリーフの角度は、１０度以上２
０度以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金線、ステンレス
線、タングステン線など各種線材を５０μｍ以下に伸線
加工するのに用いる単結晶ダイヤモンドダイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、線材の伸線用として、天然ダイヤ
モンドを使用したもの、人造単結晶ダイヤモンドを使用
したもの、さらにはダイヤモンド焼結体を使用したもの
が知られている。これらのダイヤモンドダイスは、ダイ
ヤモンドからなるダイス本体がステンレス鋼などの金属
製のケースに一体に保持され、ダイヤモンドの部分には
線材を通し伸線加工するための孔が形成されている。こ
の孔の加工方法の例として、レーザにより穿孔を行い、
研磨針を用いて超音波研磨を行うなどの方法により孔の
内面を所定の形状に仕上げるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンドダイスに
要求される性能として、伸線加工時の抵抗が小さく断線
しないことや、伸線加工後の線材の品質すなわち表面粗
さが小さく残留応力、カールが少ないことなどが要求さ
れる。

【０００４】伸線加工時の抵抗や断線については、リダ
クションやベアリングの形状が影響するが、上記のよう
な伸線加工後の径が５０μｍ以下のものでは、より断線
しやすいという問題がある。さらに、ステンレス線、タ
ングステン線などの硬質線材においては、この伸線加工
時の抵抗によりベアリングの部分が欠けるという問題も
発生することがある。

【０００５】線材の品質については、孔の形状や面粗さ
などが影響する。線材の面粗さは、リダクションやベア
リングの部分の面粗さが影響し、線材のカールはリダク
ションやベアリングの形状の精度が影響する。孔の加工
について、前述のような穿孔及び研磨を行っても、リダ
クションやベアリングの形状は孔の中心線に対して完全
な対称形にすることは困難であり、僅かに非対称になる
傾向がある。非対称の形状に仕上がった場合には、伸線
加工を行った際に加工した線材がカールする原因とな
り、伸線された線材の真直度が悪くなる。特に伸線加工
後の径が５０μｍ以下のダイヤモンドダイスでは、線材
がカールし易い。線材がカールするのを極力防止するた
めに、伸線機内で線材をダイスに供給する角度やダイス
の取付位置を細かく調整しているが、この調整には非常
に手間がかかる。また、線材をスプールに巻き取る際に
容易に巻き取れるよう、ダイスを傾斜させて意識的に線
癖を付けることもあるが、この場合にも線癖の度合いを
調整するのに時間がかかることになる。

【０００６】本発明は、以上のような問題点を解決する
ものであり、ダイスの孔加工を容易に行うことができ、
伸線加工時の真直度及び線材の品質を向上させると共
に、伸線加工時の抵抗を軽減して、断線しにくく、ダイ
ヤモンドの欠けが発生しにくい高品質なダイヤモンドダ
イスを提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のダイヤモンドダ
イスは、適切な形状のバックリリーフを設けるととも
に、リダクションの形状、ベアリングの長さ及び径、エ
クジットの形状を最適にすることで、伸線加工時の真直
度及び線材の品質を向上させることができ、ダイヤモン
ドダイスの孔加工が容易にできるものである。この特徴
とするところは、単結晶ダイヤモンドを用いたベアリン
グ内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスにおい
て、エクジットは凹形の曲面で形成され、リダクション
の角度が１０度以上１６度以下、ベアリングの長さは
０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下、バックリリーフの長さが
０．２Ｄ以上０．７Ｄ以下、バックリリーフの角度を１
０度以上２０度以下としたことである

【０００８】本発明の第１の特徴として、バックリリー
フを設けていることがあげられる。このバックリリーフ
を設けるために、エクジットを凹形の曲面としている。
エクジットを凹形の曲面とするのは、ベアリング及びバ
ックリリーフの部分の高精度な研磨を容易に行うためで
ある。ベアリングの径が５０μｍ以下のダイヤモンドダ
イスでは従来の凸形の曲面であると、孔の出口から研磨
を行う部分までの距離が長く、精密な研磨に高い技能を
要した。後述のように、線材の品質を向上させるため
に、ベアリングやバックリリーフの部分の高精度な加工
が必要になる。このために、エクジットを凹形にするこ
とが必要になる。

【０００９】バックリリーフの長さを０．２Ｄ以上にす
るのは、ステンレス、タングステンなどの硬質線材の伸
線加工時にベアリングが欠けるのを防止するためであ
る。伸線加工時にはベアリングの出口部分すなわちバッ
クリリーフとの境界付近に大きな面圧がかかる。前述の
ように、凹形曲面のエクジットを設けた本発明のダイヤ
モンドダイスでは、この面圧によりベアリングが欠けや
すいという問題が発生する。これを防止するために０．
２Ｄ以上にする必要がある。

【００１０】また、０．７Ｄ以下とするのは、第一の理
由として、バックリリーフの面の研磨を容易にするため
である。このようにすることで、均一にしかも面粗度が
小さくなるように研磨することができ、伸線加工時に線
材がぶれるのを防止する。第二の理由として、伸線加工
する線材の口出しをする場合に線材をつかみやすくする
ためである。バックリリーフが長すぎると、口出しが困
難になり線材をつかみにくくなる。これらの効果を向上
させるために、より好ましくは、０．２Ｄ以上０．４Ｄ
以下とする。

【００１１】さらに、バックリリーフの角度を１０度以
上２０度以下とするのは、ベアリングの部分で加工され
た線材の応力を適切に解放するために必要な角度であ
る。この角度にすることで、線材の品質が向上する。

【００１２】リダクションの角度を１０度以上とするの
は潤滑効果を向上させるためであり、１６度以下とする
のは、ダイスの面圧が大きくなりすぎないようにするた
めである。リダクションの角度によって、潤滑効果が悪
くなったり、ダイスの面圧が大きくなって線材が断線し
たり、ダイスの摩耗が大きくなったりする。これを防止
するために、ベアリングの長さを限定するとともに、リ
ダクションの角度を１０度以上１６度以下にする必要が
ある。より好ましくは、ステンレス、タングステンなど
の硬質線材では１０度以上１４度以下、銅線、金線、ア
ルミ線などの軟質線材では１２度以上１６度以下とする
のが良い。

【００１３】また、リダクションの角度がばらついてい
るとカールが発生し易いので、線材のカールを防止する
観点から、リダクション半角のばらつきは、孔の軸に対
して１度以内とするのが望ましい。これにより伸線加工
時に線材のカールを防止する効果がより向上する。

【００１４】ベアリングの長さを０．２Ｄ以上にするの
は、線材の加工を行うために必要な長さであり、これよ
り短いとベアリングの摩耗が早く、ダイヤモンドダイス
の寿命が短くなる。また、１．０Ｄ以下にすることで、
伸線加工時の抵抗を不必要に高くすることがなく、引き
抜き抵抗を軽減できるので、線材の断線が防止される。
ベアリングの部分は全体にわたり略一定の径とすること
が好ましいが、この場合は特に、伸線抵抗及び断線防止
の観点から１．０Ｄ以下とする必要がある。本発明で
は、伸線加工後の線径が５０μｍ以下のものとしてお
り、細い線ではより断線しやすい問題が発生するが、
１．０Ｄ以下にすることで断線が防止される。断線防止
とダイスの寿命向上の観点から、より好ましくは、ステ
ンレス、タングステンなどの硬質線材では０．２Ｄ以上
１．０Ｄ以下、銅線、金線、アルミ線などの軟質線材で
は０．２Ｄ以上０．６Ｄ以下とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態については、
実施例の項で詳しく説明する。

【００１６】

【実施例】図１（ａ）は、本発明のダイヤモンドダイス
の平面図、（ｂ）は断面図、図２は本発明のダイヤモン
ドダイスの孔の部分の拡大断面図、図３は従来のダイヤ
モンドダイスの孔の部分の拡大断面図である。１はダイ
ヤモンド、２は焼結合金、３は金属製のケースである。
ダイヤモンド１は焼結合金２で保持されており、焼結合
金２はケース３に固着されている。

【００１７】本実施例では、ダイヤモンド１の厚みが６
００μｍのダイヤモンドダイスを例にあげて説明する。

【００１８】主に図２を参照して、ダイヤモンド１には
孔が形成されており、上が入口側、下が出口側で、線材
を伸線加工する際には入口側から線材を供給する。ダイ
ヤモンド１の孔は、入口側から順にベル１ａ、アプロー
チ１ｂ、リダクション１ｃ、ベアリング１ｄ、バックリ
リーフ１ｅ、エクジット１ｆが形成されている。

【００１９】（実施例１）金線など軟質線材の伸線加工
を行うダイヤモンドダイスとして、リダクション１ｃの
長さ１００μｍ、角度は１２度、ベアリング１ｄの径は
２５μｍ、長さは１０μｍ、バックリリーフ１ｅの長さ
は６μｍ、角度は１５度のものを用意した。

【００２０】なお、リダクション１ｃの長さについて
は、本実施例のように１００μｍ程度にするのが適当で
ある。この長さを長くしすぎると加工がしにくくなり、
ベル１ａが狭くなる。逆にいえば、１００μｍ程度にす
ることで、ベル１ａを広くすることができ、伸線加工時
に僅かに削られた金属粉が排出されやすい効果も生じ
る。また、エクジット１ｆの形状は、ベアリング１ｄや
バックリリーフ１ｅの精密な研磨を容易にするため、凹
形の曲面形状にする必要がある。この形状により、口出
しをしやすくでき、伸線加工時に僅かに削られた金属粉
が裏側から排出されやすくなる効果も生じる。

【００２１】以上のようにして製作したダイヤモンドダ
イスを使い、伸線加工装置への取り付け、カール調整、
伸線加工についての試験を行った。カール調整について
は、伸線加工後の線材がカールしなくなるまで調整する
のに要する時間を測定した。また、比較例として、従来
のダイヤモンドダイスについても試験を行った。

【００２２】（実施例２）ステンレス線など硬質線材の
伸線加工を行うダイヤモンドダイスとして、リダクショ
ン１ｃの長さ１００μｍ、角度は１２度、ベアリング１
ｄの径は２０μｍ、長さは１０μｍ、バックリリーフ１
ｅの長さは８μｍ、角度は１５度のものを用意した。比
較例として、従来のダイヤモンドダイスについても試験
を行った。実施例１、２及び比較例の仕様及び結果を表
１に示す。なお、比較例２、３、４については、ベアリ
ングとエクジットの境界部にバックリリーフを設けず、
半径数μｍの微少なＲを設けたものとした。

【００２３】

【表１】

【００２４】本発明のダイヤモンドダイスと比較例のダ
イヤモンドダイスを取り付け及び調整を行った結果、所
定の真直度が出るように調整できるまでの時間は、本発
明のものが比較例に比べて、１／２の時間で可能であっ
た。また、硬質線材を伸線加工したときの線材の断線に
ついても、本発明のものは少なく断線しにくかった。さ
らにはベアリングの欠けについても、本発明のものは発
生せず、高品質な加工ができるダイヤモンドダイスであ
ることが確認された。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、ベアリン
グ内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスにおい
て、バックリリーフを設けるとともにエクジットの形状
を凹形曲面とすることで、ベアリング及びバックリリー
フの精密な研磨ができ、面粗度が向上するので、伸線加
工後の線材の品質が向上し安定する。また、リダクショ
ンの角度を１０度以上１６度以下にすることで、潤滑効
果が良くなりダイスの面圧が高くならないので、摩耗が
少なくなり、ダイヤモンドダイスの寿命が向上する。さ
らに精密に研磨されたベアリングとの組み合わせによ
り、線材のカールが防止され真直度が向上するので、ダ
イヤモンドダイスを装置に取り付けたときの調整が短時
間で行える。ベアリングとバックリリーフの長さを適切
なものにすることで、線材の伸線抵抗を低くして断線を
防止できる。また、伸線加工時の抵抗によりベアリング
の部分が欠けるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のダイヤモンドダイスの平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明のダイヤモンドダイスの孔の部分を示し
た説明図である。

【図３】従来のダイヤモンドダイスの孔の部分を示した
説明図である。

【符号の説明】

１ ダイヤモンド １ａ ベル １ｂ アプローチ １ｃ リダクション １ｄ ベアリング １ｅ バックリリーフ １ｆ エクジット ２ 焼結合金 ３ ケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶ダイヤモンドを用いたベアリング
   内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスにおいて、 エクジットは凹形の曲面で形成され、リダクションの角
   度が１０度以上１６度以下、ベアリングの長さが０．２
   Ｄ以上１．０Ｄ以下、バックリリーフの長さが０．２Ｄ
   以上０．７Ｄ以下、バックリリーフの角度は１０度以上
   ２０度以下であることを特徴とするダイヤモンドダイ
   ス。