JP2008260112A - ワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来にない作用効果を発揮する画期的な電極線の表面処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ワイヤ放電加工で使用される電極線１の表面処理方法であって、液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して前記電極線１の表面処理をする方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法に関するものである。

従来から、電極線を走行させながら該電極線に電圧を印加して被加工物との間に放電を起こさせ、その熱エネルギーにより被加工物を溶融加工するワイヤ放電加工が行われている（このワイヤ放電加工は液中で行われる）。

このワイヤ放電加工で使用される電極線としては、黄銅（６５％Ｃｕ／３５％Ｚｎ）を径０．０５〜０．０３ｍｍとなるまで伸線加工して製造されたものが一般的である。

ところで、一般的な電極線は、表面が平滑であるが、実際は、電極線の表面に僅かな凹凸が存在し、その凹凸の角部から放電が行われる。従って、放電は、この部位に集中するため、放電する部位と放電しない部位とが極端に分かれ、結果として不安定な加工となってしまい、加工効率が極めて悪く加工速度が遅いという問題点があった。

尚、ワイヤ放電加工機には印加電圧をコントロールして放電集中を防止し、安定した加工が行えるようにする機構が設けられるが、この機構は電圧が比較的低い状態で制御されることになる為、結局は加工速度が遅くなってしまう。

そこで、従来においても、放電する部位を分散させることで加工効率を良好として加工速度を向上すべく、例えば特開平５−３３７７４１号などに開示されるワイヤ放電加工用電極線の製造方法（以下、従来例）の他、種々提案されている。

この従来例は、図９に図示したように電極線51の表面に濃度の高い亜鉛52（Ｚｎ）を被覆する方法（亜鉛52の層の厚さを部位によって異ならせるように被覆する方法）であり、この従来例で得られた電極線51は、従来の電極線と異なり、放電が生じる角部52ａが表面に分散した状態で設けられているから、それだけ安定した加工が行えることになり、加工効率が良好となり加工速度が向上するとされる。

特開平５−３３７７４１号公報

ところが、従来例は、前述した電極線51の表面に亜鉛52を被覆する際、放電する部位（角部52ａ）を、得たい加工レベルとなるまで細かく分散させるのは極めて困難であり、角部52ａを良好に分散させたくても図10のように不均一となり（符号Ｓは火花、Ｗは被加工物）、よって、従来例で得られた電極線51であってもワイヤ放電加工における加工速度が未だ不十分なのが現状である。しかも、従来例は、前述したように製造が困難で高価な亜鉛52を被覆するものである為、コスト高で量産性が悪いという問題点がある。

本発明者等は、上述した問題点に鑑み、種々の実験・研究を繰り返し行った結果、従来にない作用効果を発揮する画期的なワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法を発明した。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

ワイヤ放電加工で使用される電極線１の表面処理方法であって、液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して前記電極線１の表面処理をすることを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法に係るものである。

また、請求項１記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒３として球形の砥粒３を採用したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒３として約５００μｍ以下の微粒子砥粒を採用したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒３を噴射する噴射圧を０．１ＭＰａ以上に設定したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、前述した従来例に比し、ワイヤ放電加工における加工効率が極めて良好となり且つ加工速度が飛躍的に向上し、更に、被加工物の加工面が極めて良好となる。しかも、この秀れた特性を具備する電極線をコスト安に量産できるなど従来にない作用効果を発揮する画期的なワイヤ放電加工用電極線の表面処理方法となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて簡単に説明する。

電極線１に液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して該電極線１の表面処理を行う。この際、スラリ４を構成する砥粒３は液体２により運ばれて電極線１の表面１ａに衝突し、この砥粒３の衝突により電極線１の表面１ａには細かい凹部５が均一にして無数に形成される。

本発明者等は、この表面処理された電極線１を用いて放電操作を行ったところ、図６に図示したように電極線１の表面全体から満遍なく放電が行われる（火花Ｓが生じる）ことを確認した。

また、本発明で得られた電極線１を用いて実際にワイヤ放電加工を行ったところ、加工速度が飛躍的に向上し、しかも、被加工物の加工面が極めて良好（綺麗な仕上げ面）となる点についても確認している。

従って、前述した従来例に比し、ワイヤ放電加工における加工効率が極めて良好となり且つ加工速度が飛躍的に向上し、更に、被加工物の加工面が極めて良好となる。しかも、電極線１に液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射するという極めて簡易な処理である為、この秀れた特性を具備する電極線１をコスト安に量産できることになる。

本発明の具体的な一実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、ワイヤ放電加工で使用される電極線１の表面処理方法であり、後述する液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射する表面処理装置６を使用して行われる。

具体的には、この表面処理装置６は、図１に図示したように被加工物Ｗ、この場合電極線１を送る機能が具備されており、下方位置に配設されるスラリ貯溜部７と、このスラリ貯溜部７からポンプ装置８によりスラリ４を搬送するスラリ搬送部９と、スラリ搬送部９で搬送されたスラリ４を噴射するスラリ噴射部10とから成り、このスラリ噴射部10から噴射されたスラリ４は前記スラリ貯溜部７へ送られて再利用される構成である。

スラリ貯溜部７は、所定量のスラリ４を貯溜することができ、この内部に貯留されるスラリ４を常時撹拌するスラリ撹拌機能が設けられている。

スラリ噴射部10は、図１〜３に図示したように電極線送り部11で送られる電極線１の周囲に配されるノズル体10Ｂが突設された３つのスラリ噴射本体10Ａで構成されている。

スラリ噴射本体10Ａは、その側面部に前述したスラリ搬送部９が接続されるとともに、基端部に別回路で設けられる圧縮空気搬送部12が接続されており、スラリ搬送部９から供給されるスラリ４を圧縮空気搬送部12から供給される圧縮空気により加速して、所定の噴射速度でノズル体10Ｂからスラリ４が噴射される構成である。

また、スラリ噴射部10は、各スラリ噴射本体10Ａ夫々のノズル体10Ｂから噴射されたスラリ４が衝突する電極線１の表面位置が、該電極線１の同一円周上でない表面位置となるように設定されている。

ノズル体10Ｂは、噴射開口部が正方形状となる巾狭ガンタイプに構成されている。

電極線送り部11は、図３に図示したように表面処理装置６内に配される図示省略の電極線供給部から一対のテンションローラー11ａ，11ｂを介して該電極線１を送る構成であり、スラリ４の噴射は、一対のテンションローラー11ａ，11ｂにて張設された電極線１に対して行われる。

また、本実施例で使用するスラリ４は、液体２と砥粒３との混合物である。

この砥粒３としては、球形の砥粒３を採用しており、具体的には、ジルコニア、アルミナ、セラミック、ガラス、樹脂、ステンレスなど適宜採用される。

以上の構成からなる表面処理装置６を使用し、以下のような加工条件下で電極線１における表面処理を行った。

砥粒・・・球形ジルコニア（砥粒直径６３μｍ〜１２５μｍ）
スラリ濃度・・・１０ｖｏｌ％
エアー圧力・・・０．３ＭＰａ
電極線１・・・径が０．２ｍｍの黄銅電極線

その結果、図４，５に図示したように電極線１の表面１ａ全体には、細かい凹部５が均一にして無数に形成され、この表面処理された電極線１を用いて放電操作を行ったところ、図６に図示したように電極線１の表面１ａ全体から満遍なく放電が行われた（火花Ｓが生じた）。

次に、本実施例で得られる電極線１の特性を確認すべく、加工液（水）中において被加工物Ｗとしての板厚１０ｍｍの超硬の金属板に対してワイヤ放電加工を行った。

尚、その際、表面状態が異なる数種の電極線１を使用した（表面処理装置６の電極線送り部11における巻き取り速度を変え、光学顕微鏡で測定した凹部５ａ（圧痕）のオーバーラップ率（重なり度合い）が異なる電極線１を使用した。）。

図７は、各場合の加工速度及び被加工物Ｗの表面粗さ（加工粗さ）を示すものである。

尚、ワイヤ放電加工は、ファーストステップとしての荒加工とセカンドステップとしての仕上げ加工の２工程で行われる。

この図７から分かるように、本実施例により得られた電極線１を用いてワイヤ放電加工を行った場合、未処理の電極線に比し、加工速度においては荒加工で最大６％、仕上げ加工で最大２５％の向上が認められた。

また、表面粗さについても良好であることが確認できた。表面粗さが良好となる点については、放電する部位の分散化により、放電が満遍なく行われるとともに、局所的に強い放電が生じることが防止されるからと考えられる。

次に、加工液を油とし、被加工物Ｗを板厚１０ｍｍの窒化珪素としてワイヤ放電加工を行った。

この場合に使用する電極線１は、電極線送り部11における巻き取り速度を一定（２５０ｍｍ／ｓ）とし、スラリの噴射圧力を可変して得たものである。図８は、噴射圧力、凹部５（圧痕）の高さ（表面からの突出度合い）、加工速度及びオシロスコープで測定した放電遅れ時間を示すものである。

この図８から分かるように、噴射圧力を高くして得られた電極線１（圧痕の高さが高い電極線１）を用いてワイヤ放電加工を行った場合、未処理の電極線に比し、加工速度においては最大２６％の向上が認められ、放電遅れ時間が最長５．６μｓ短くなった。

本実施例は上述のように構成したから、前述した従来例に比し、ワイヤ放電加工における加工効率が極めて良好となり且つ加工速度が飛躍的に向上し、更に、被加工物Ｗの且つ加工面が極めて良好となる。しかも、電極線１に液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射するという極めて簡易な処理である為、この秀れた特性を具備する電極線１をコスト安に量産できることになる。

また、本実施例は、砥粒３として球形の砥粒３を採用したから、電極線１の表面１ａ全体に略同形状の凹部５を無数に形成することができ（これにより安定的な放電が可能となる。）、しかも、スラリ４の噴射による電極線１を傷めることがなく、そして更に、電極線１に対して衝突した勢いで砥粒３が埋め込まれて残留してしまうようなことが確実に防止されることになる（表面処理後においても砥粒３が電極線１の表面１ａに残留しているとワイヤ放電加工に支障を来たす場合がある。）。この砥粒３の残留については、前述したように砥粒３を球形の砥粒３としたのは勿論、スラリ４を構成する液体２による洗浄効果等も寄与するものである。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係る表面処理装置６の説明図である。 本実施例に係るスラリ噴射部10の説明図である。 本実施例に係るスラリ噴射部10及び電極線送り部11の説明図である。 本実施例に係る表面処理にて得られた電極線１の説明図である。 本実施例に係る表面処理にて得られた電極線１の断面図である。 本実施例に係る表面処理にて得られた電極線１の放電状態説明図である。 本実施例に係る表面処理にて得られた電極線１の特性を示す図である。 本実施例に係る表面処理にて得られた電極線１の特性を示す図である。 従来例に係る表面処理にて得られた電極線51の断面図である。 従来例に係る表面処理にて得られた電極線51の放電状態説明図である。

符号の説明

１ 電極線
２ 液体
３ 砥粒
４ スラリ

Claims (4)

1. ワイヤ放電加工で使用される電極線の表面処理方法であって、液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射して前記電極線の表面処理をすることを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法。
2. 請求項１記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒として球形の砥粒を採用したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒として約５００μｍ以下の微粒子砥粒を採用したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載のワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法において、前記砥粒を噴射する噴射圧を０．１ＭＰａ以上に設定したことを特徴とするワイヤ放電加工に使用する電極線の表面処理方法。

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