JP2559271B2 - ワイヤカット放電加工用ワイヤ電極及びその製造方法 - Google Patents
ワイヤカット放電加工用ワイヤ電極及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，ワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極及びそ
の製造方法に関するもので，超高速度加工を実現しうる
電極に関するものである。
の製造方法に関するもので，超高速度加工を実現しうる
電極に関するものである。
一般にワイヤカツト放電加工装置に用いられているワ
イヤ電極としては，直径が0.05〜0.35mmの銅，黄銅，タ
ングステン，モリブデン等がある。
イヤ電極としては，直径が0.05〜0.35mmの銅，黄銅，タ
ングステン，モリブデン等がある。
これらのワイヤ電極を使用した時の放電加工の様子を
第１図によつて説明する。
第１図によつて説明する。
まず，ワイヤ電極（１）を張力を加え図中矢印Ａ方向
に一定速度にて送給させながら被加工物（２）と対向さ
せる。次に，ワイヤ電極（１）と被加工物（２）の相互
間にパルス電圧を加える。これにより，対向した微小間
隙では加工液（３）を媒体として放電が繰り返され，放
電時の熱エネルギーによつて被加工物（２）を溶融かつ
飛散させてしまう。対向する微小間隙を常に一定に保
ち，放電を継続的に行うためのワイヤ電極（１）と被加
工物（２）の相対移動はＸ−Ｙクロステーブル（図示せ
ず）を数値制御する方法が通常とられている。
に一定速度にて送給させながら被加工物（２）と対向さ
せる。次に，ワイヤ電極（１）と被加工物（２）の相互
間にパルス電圧を加える。これにより，対向した微小間
隙では加工液（３）を媒体として放電が繰り返され，放
電時の熱エネルギーによつて被加工物（２）を溶融かつ
飛散させてしまう。対向する微小間隙を常に一定に保
ち，放電を継続的に行うためのワイヤ電極（１）と被加
工物（２）の相対移動はＸ−Ｙクロステーブル（図示せ
ず）を数値制御する方法が通常とられている。
上記のようにして放電を繰り返しＸ−Ｙクロステーブ
ルを制御することにより加工溝（４）が形成され，任意
の加工ができ，一般金型の抜き，切断等に広く応用され
ている。
ルを制御することにより加工溝（４）が形成され，任意
の加工ができ，一般金型の抜き，切断等に広く応用され
ている。
ところが，こうした加工装置においては，放電加工時
のワイヤ電極（１）と被加工物（２）の蒸発および加工
液（３）の気化爆発といつた現象が加振力となつて，第
２図に示すようにワイヤ電極自身が弦状に上下の位置決
めガイドを支点として振動する。その結果，加工溝幅
（４）が振動しない場合に比して広くなり（第３図），
被加工物（２）の加工精度が低下するだけでなく，余分
な加工をするために加工速度も低下する。また，加工速
度を増大させるためには，ワイヤ電極に多くの電流を流
す必要があるが，電極の抵抗値が高いと発熱によりワイ
ヤ電極が断線してしまう。
のワイヤ電極（１）と被加工物（２）の蒸発および加工
液（３）の気化爆発といつた現象が加振力となつて，第
２図に示すようにワイヤ電極自身が弦状に上下の位置決
めガイドを支点として振動する。その結果，加工溝幅
（４）が振動しない場合に比して広くなり（第３図），
被加工物（２）の加工精度が低下するだけでなく，余分
な加工をするために加工速度も低下する。また，加工速
度を増大させるためには，ワイヤ電極に多くの電流を流
す必要があるが，電極の抵抗値が高いと発熱によりワイ
ヤ電極が断線してしまう。
したがつて，加工速度や加工精度を向上させることの
できるワイヤ電極としては，機械強度と導電性という２
つの性質を併せ持つ必要があると考えられる。ところ
が，第19図に示すように金属材料は一般に機械強度の大
なるものは導電性が低く，逆に導電性の高いものは機械
強度が低い。すなわち，この２つの性質を一つの材料に
て両立させることは困難であるため，以下に述べるよう
な電極が提案されてきた。
できるワイヤ電極としては，機械強度と導電性という２
つの性質を併せ持つ必要があると考えられる。ところ
が，第19図に示すように金属材料は一般に機械強度の大
なるものは導電性が低く，逆に導電性の高いものは機械
強度が低い。すなわち，この２つの性質を一つの材料に
て両立させることは困難であるため，以下に述べるよう
な電極が提案されてきた。
まず，単一構造の単線ではなく，要求される各各の機
能を分担すべく複合構造とする。すなわち，機械強度の
大なる芯線に良導電材を被覆し，さらにその外側に放電
加工に有利な低沸点材料を主成分とする合金を被覆して
なる電極構造が優れた妥協案として提案された。
能を分担すべく複合構造とする。すなわち，機械強度の
大なる芯線に良導電材を被覆し，さらにその外側に放電
加工に有利な低沸点材料を主成分とする合金を被覆して
なる電極構造が優れた妥協案として提案された。
また，別の提案として銅合金などの良導電体からなる
芯材に低沸点材料を主成分とする合金を被覆してなる電
極構造により，機械強度は劣るが，電気伝導性を重視
し，さらに表面材の物性により放電時に電極間に形成さ
れる金属ブリツジ（橋絡）が短絡電流による熱的効果に
よつて容易に溶解してしまうことで加工速度の向上を実
現しようとするものなどがあつた。
芯材に低沸点材料を主成分とする合金を被覆してなる電
極構造により，機械強度は劣るが，電気伝導性を重視
し，さらに表面材の物性により放電時に電極間に形成さ
れる金属ブリツジ（橋絡）が短絡電流による熱的効果に
よつて容易に溶解してしまうことで加工速度の向上を実
現しようとするものなどがあつた。
従来のワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極では，前述
のように複数の機能を満足するために，各々の機能を担
う層を設けた複合電極とすることが必要と考えられてき
た。
のように複数の機能を満足するために，各々の機能を担
う層を設けた複合電極とすることが必要と考えられてき
た。
しかし，まず優れた妥協案として提案された３層構造
の電極であるが，第一に最表面層が低沸点材料を主成分
としていることにより，放電加工時の発熱による消耗が
早いことがあげられる。第二に，芯材として機械強度の
高い材料を用いているが，一般に機械強度の高い材料は
電気伝導度が低いので，放電極間にて発生した熱をワイ
ヤ電極後方の加工液によつて冷却されている側に効率良
く伝達することは困難である（第４図参照。放電側の表
面温度Ｔ℃と冷却された加工液T0℃の温度差（Ｔ−T0）
によつて，表面で発生した熱が加工液で冷却された反対
側へ電極内部を伝わつていくと考える。）。すなわち，
表面層と芯材の境界部にて熱流が停滞するので，温度上
昇によつて表面層の消耗が促進され，中間の良導電材が
露出しやすくなつている。その結果，放電加工が不安定
になつたり，断面積の減少により断線頻度が高まつたり
する。結局このような電極構造では，高速度加工をする
ために流す電流を増大させた場合，表面層の消耗が激し
くなり過ぎて加工を持続できない，という問題がある。
の電極であるが，第一に最表面層が低沸点材料を主成分
としていることにより，放電加工時の発熱による消耗が
早いことがあげられる。第二に，芯材として機械強度の
高い材料を用いているが，一般に機械強度の高い材料は
電気伝導度が低いので，放電極間にて発生した熱をワイ
ヤ電極後方の加工液によつて冷却されている側に効率良
く伝達することは困難である（第４図参照。放電側の表
面温度Ｔ℃と冷却された加工液T0℃の温度差（Ｔ−T0）
によつて，表面で発生した熱が加工液で冷却された反対
側へ電極内部を伝わつていくと考える。）。すなわち，
表面層と芯材の境界部にて熱流が停滞するので，温度上
昇によつて表面層の消耗が促進され，中間の良導電材が
露出しやすくなつている。その結果，放電加工が不安定
になつたり，断面積の減少により断線頻度が高まつたり
する。結局このような電極構造では，高速度加工をする
ために流す電流を増大させた場合，表面層の消耗が激し
くなり過ぎて加工を持続できない，という問題がある。
また，電気伝導性を重視した２重構造電極の場合，機
械的強度が低いことから，高い張力を加えることができ
ず，放電加工時の振動が過大となつて，加工が不安定に
なると同時に，全応力の増大に伴う断線頻度が向上す
る。加えて，電極振動による余分な加工によつて，加工
速度も低下する。
械的強度が低いことから，高い張力を加えることができ
ず，放電加工時の振動が過大となつて，加工が不安定に
なると同時に，全応力の増大に伴う断線頻度が向上す
る。加えて，電極振動による余分な加工によつて，加工
速度も低下する。
さらに，表面層が低沸点材料を主成分としていること
により，放電加工時の発熱による消耗が早く，芯材の露
出による加工の不安定化等の問題がある。
により，放電加工時の発熱による消耗が早く，芯材の露
出による加工の不安定化等の問題がある。
この発明に係るワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極は
上記の問題点を解決するためになされたもので，ワイヤ
電極と被加工物の対向する微小間隙に加工液を供給しな
がら放電加工を行うワイヤカット放電加工装置に用いる
ワイヤ電極において、上記ワイヤ電極は、銅または銅基
合金よりなり、高熱伝導性を示す芯線と、この芯線を被
覆するとともに、伸線加工によって上記芯線よりも高い
機械的強度を有しかつ低熱伝導性を示す銅・亜鉛合金よ
りなり、その断面積が上記ワイヤ電極の全断面積に対し
て50％以上かつ90％以下である芯線被覆層とを備え、 少なくとも70kg/mm2の引張強さを有するものである。
上記の問題点を解決するためになされたもので，ワイヤ
電極と被加工物の対向する微小間隙に加工液を供給しな
がら放電加工を行うワイヤカット放電加工装置に用いる
ワイヤ電極において、上記ワイヤ電極は、銅または銅基
合金よりなり、高熱伝導性を示す芯線と、この芯線を被
覆するとともに、伸線加工によって上記芯線よりも高い
機械的強度を有しかつ低熱伝導性を示す銅・亜鉛合金よ
りなり、その断面積が上記ワイヤ電極の全断面積に対し
て50％以上かつ90％以下である芯線被覆層とを備え、 少なくとも70kg/mm2の引張強さを有するものである。
また、この発明の別の発明においては、ワイヤ電極と
被加工物の対向する微小間隙に加工液を供給しながら放
電加工を行うワイヤカット放電加工装置に用いるワイヤ
電極の製造方法において、高熱伝導性材料よりなる芯線
の周囲に低沸点材料のメッキを施す第１の工程と、この
第１の工程によりメッキされた芯線を、この芯線よりも
機械的強度が高くかつ低熱伝導性の材料よりなる管材に
挿入する第２の工程と、この第２の工程により管材に挿
入された芯線を管材とともに線引き加工する第３工程
と、を備えたものである。
被加工物の対向する微小間隙に加工液を供給しながら放
電加工を行うワイヤカット放電加工装置に用いるワイヤ
電極の製造方法において、高熱伝導性材料よりなる芯線
の周囲に低沸点材料のメッキを施す第１の工程と、この
第１の工程によりメッキされた芯線を、この芯線よりも
機械的強度が高くかつ低熱伝導性の材料よりなる管材に
挿入する第２の工程と、この第２の工程により管材に挿
入された芯線を管材とともに線引き加工する第３工程
と、を備えたものである。
本発明のワイヤ電極では，表面層の消耗過多を抑制で
き，かつ高速加工が可能で加工精度を向上できる。
き，かつ高速加工が可能で加工精度を向上できる。
つぎに本発明によるワイヤ電極の好ましい実施例を図
にしたがつて説明する。
にしたがつて説明する。
第５図は，本発明の第１実施例によるワイヤ電極の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
第５図は本発明によるワイヤ電極であり，芯材（６）
が芯線被覆層（７）によつて，被覆されている。
が芯線被覆層（７）によつて，被覆されている。
この電極線は，直径8mm肉厚0.6mmの管材に，直径3mm
の線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰
り返して直径0.3mmまで引き落とした後，歪取りのため
の低温焼鈍を行つて得られたものである。ここで，芯線
被覆層にはZn含有量35％の黄銅（JIS C 2680相当）を，
芯材には0.15Wt％錫を含有し残部が銅からなる合金を使
用した。芯線被覆層の厚さは約0.066mmである。
の線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰
り返して直径0.3mmまで引き落とした後，歪取りのため
の低温焼鈍を行つて得られたものである。ここで，芯線
被覆層にはZn含有量35％の黄銅（JIS C 2680相当）を，
芯材には0.15Wt％錫を含有し残部が銅からなる合金を使
用した。芯線被覆層の厚さは約0.066mmである。
この発明に係るワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極は
上記の手段にて得られたものなので，芯線被覆層と芯線
の弾性定数の差違，つまり電極に加わる力に対する変形
挙動の違いによつて互いに逆の応力が内部に発生して変
形を抑え（第６図参照），振動エネルギーが境界層で吸
収されることになり，非常に高い制振能力が生まれる。
その結果，放電加工時の振動を抑制できる。しかも，従
来のように電極に加える張力を増大することによつての
制振ではないので，電極に加わる応力が極端に減少し，
断線頻度が激減する。
上記の手段にて得られたものなので，芯線被覆層と芯線
の弾性定数の差違，つまり電極に加わる力に対する変形
挙動の違いによつて互いに逆の応力が内部に発生して変
形を抑え（第６図参照），振動エネルギーが境界層で吸
収されることになり，非常に高い制振能力が生まれる。
その結果，放電加工時の振動を抑制できる。しかも，従
来のように電極に加える張力を増大することによつての
制振ではないので，電極に加わる応力が極端に減少し，
断線頻度が激減する。
該電極の機械的強度及び導電率は第７図に示すとおり
である（同図には，芯材を銅，あるいは銀入り銅とした
場合についても示してある。）。被覆材の強度が高いの
で，被覆厚さが大きいほど引張り強さも大きくなる。特
に，本実施例では導電率が40％もあるにもかかわらず引
張り強さが約90kg/mm2と，従来にない特性値も実現して
いる。
である（同図には，芯材を銅，あるいは銀入り銅とした
場合についても示してある。）。被覆材の強度が高いの
で，被覆厚さが大きいほど引張り強さも大きくなる。特
に，本実施例では導電率が40％もあるにもかかわらず引
張り強さが約90kg/mm2と，従来にない特性値も実現して
いる。
また，第８図に示すように上下の位置決めガイドの間
隔を約70mmにとり，ワイヤ電極を一定速度にて送つてい
る状態で，ガイド間のほぼ中央部に一定変位を加えた後
のワイヤ振動を計測した結果を第９図（ａ）〜（ｄ）に
示す。計測対象としたワイヤ電極は，従来の黄銅電極
（第９図（ａ）），本実施例の電極（第９図（ｂ）），
強度の高い鉄線に黄銅を被覆した複合線（第９図
（ｃ）），黄銅（70Cu−30Zn）線に50Cu−50Zn合金を被
覆した複合線（第９図（ｄ））の４種類であり，図中縦
軸に変位（mm）を，横軸に時間（m sec）を示してい
る。同図より，本実施例の電流が変位を加えてから40m
secまでの時間で明らかに減衰をしているのに対し，他
の３電極は40m secまでには，減衰の様子が顕著に現れ
ていない。したがつて，本実施例がこの中では「制振」
という点では，優れていることがわかる。
隔を約70mmにとり，ワイヤ電極を一定速度にて送つてい
る状態で，ガイド間のほぼ中央部に一定変位を加えた後
のワイヤ振動を計測した結果を第９図（ａ）〜（ｄ）に
示す。計測対象としたワイヤ電極は，従来の黄銅電極
（第９図（ａ）），本実施例の電極（第９図（ｂ）），
強度の高い鉄線に黄銅を被覆した複合線（第９図
（ｃ）），黄銅（70Cu−30Zn）線に50Cu−50Zn合金を被
覆した複合線（第９図（ｄ））の４種類であり，図中縦
軸に変位（mm）を，横軸に時間（m sec）を示してい
る。同図より，本実施例の電流が変位を加えてから40m
secまでの時間で明らかに減衰をしているのに対し，他
の３電極は40m secまでには，減衰の様子が顕著に現れ
ていない。したがつて，本実施例がこの中では「制振」
という点では，優れていることがわかる。
また，これらの複合線を１次元定常熱伝導のモデルに
置き換えて，放電極間側の発熱が電極後方の冷却部へ伝
わる量としての熱流量の計算値を第10図に示した。計算
対象としたワイヤ電極は前述の第９図と同じであり，発
熱部の温度を400℃，反対側の加工液によつて冷却され
ている部分の温度を20℃としている。図中，縦軸は単位
面積当りの熱流量（kw/m2）を，横軸は被覆材の被覆厚
さ（mm）を示している。同図より，被覆材の厚さによつ
て若干の違いはあるが，本実施例の熱流量の値（約2.8
×105kw/m2）が他のどの電極材よりも大きく，その伝熱
能力が優れていることがわかる。
置き換えて，放電極間側の発熱が電極後方の冷却部へ伝
わる量としての熱流量の計算値を第10図に示した。計算
対象としたワイヤ電極は前述の第９図と同じであり，発
熱部の温度を400℃，反対側の加工液によつて冷却され
ている部分の温度を20℃としている。図中，縦軸は単位
面積当りの熱流量（kw/m2）を，横軸は被覆材の被覆厚
さ（mm）を示している。同図より，被覆材の厚さによつ
て若干の違いはあるが，本実施例の熱流量の値（約2.8
×105kw/m2）が他のどの電極材よりも大きく，その伝熱
能力が優れていることがわかる。
最後にこれらのワイヤ電極を用いて得られた，直線で
の最大加工速度の比較を第11図に示した。図中，縦軸は
加工速度（本実施例を100としたときの相対値），横軸
は前述の熱流量の計算値を示している。このときの被加
工物は,SKD−11で板厚は60mm,電極の直径はいずれも0.3
mmである。同図より，本実施例による加工速度が最も大
きいことがわかると同時に，熱流量と加工速度の間にか
なり明確な相関関係が見られる。すなわち，熱流量が大
きいほど高い加工速度が得られているのである。
の最大加工速度の比較を第11図に示した。図中，縦軸は
加工速度（本実施例を100としたときの相対値），横軸
は前述の熱流量の計算値を示している。このときの被加
工物は,SKD−11で板厚は60mm,電極の直径はいずれも0.3
mmである。同図より，本実施例による加工速度が最も大
きいことがわかると同時に，熱流量と加工速度の間にか
なり明確な相関関係が見られる。すなわち，熱流量が大
きいほど高い加工速度が得られているのである。
本実施例と同等の効果は，芯材として錫のかわりに銀
を添加した銅でも得られるし，純銅であれば機械的強度
は若干低下するが導電性，熱伝導性，制振機能が向上す
るため，むしろ加工速度に関しては良い結果が得られ
た。その他，銀，アルミニウム，あるいはそれらを主成
分とする合金によつても同等の効果は得られる。
を添加した銅でも得られるし，純銅であれば機械的強度
は若干低下するが導電性，熱伝導性，制振機能が向上す
るため，むしろ加工速度に関しては良い結果が得られ
た。その他，銀，アルミニウム，あるいはそれらを主成
分とする合金によつても同等の効果は得られる。
また，被覆材も亜鉛の含有量が重量百分率で30〜40％
の範囲にある黄銅であれば，冷間加工性も良く，機械加
工によつて強度の向上が十分期待でき，低沸点材料であ
る亜鉛の含有率も少ないので消耗過多になる危険性が少
ない。
の範囲にある黄銅であれば，冷間加工性も良く，機械加
工によつて強度の向上が十分期待でき，低沸点材料であ
る亜鉛の含有率も少ないので消耗過多になる危険性が少
ない。
さらに，本発明によるワイヤ電極を用いて高い加工速
度を得ようとした場合，放電電流波形としてピーク値が
高く，パルス幅の短いものを適用した方が，その効果が
一層顕著となる。なぜならば，短パルスの電流波形で
は，一度放電した後の極間の絶縁回復が達成されるまで
の時間が短くなるため，放電の発生間隔を短くできる。
しかし，放電一発当りのエネルギーが低下するので，ピ
ーク値を高くすることができれば，全投入エネルギーが
向上できて加工速度の増大が期待できる。ところが，ピ
ーク値が高いと，放電反力や熱衝撃が大きくなつて断線
する可能性が高くなり，従来のワイヤ電極を使用した場
合は，こうした電流波形改善の効果を活かすことができ
なかつた。本発明によるワイヤ電極は，断線に対して非
常に大きな抗力を発揮するため，上記の電流波形改善の
効果を活かすことができ，加工速度を飛躍的に高めるこ
とが可能になつた。
度を得ようとした場合，放電電流波形としてピーク値が
高く，パルス幅の短いものを適用した方が，その効果が
一層顕著となる。なぜならば，短パルスの電流波形で
は，一度放電した後の極間の絶縁回復が達成されるまで
の時間が短くなるため，放電の発生間隔を短くできる。
しかし，放電一発当りのエネルギーが低下するので，ピ
ーク値を高くすることができれば，全投入エネルギーが
向上できて加工速度の増大が期待できる。ところが，ピ
ーク値が高いと，放電反力や熱衝撃が大きくなつて断線
する可能性が高くなり，従来のワイヤ電極を使用した場
合は，こうした電流波形改善の効果を活かすことができ
なかつた。本発明によるワイヤ電極は，断線に対して非
常に大きな抗力を発揮するため，上記の電流波形改善の
効果を活かすことができ，加工速度を飛躍的に高めるこ
とが可能になつた。
本発明の上述の態様におけるワイヤ電極は，以上説明
したように，表面層の消耗過多を抑制でき，かつ線引き
加工により高い機械的強度を得られる材料で被覆された
芯材が，熱伝導性に優れた材料であることを特徴とし，
この電極を被覆材からなる管に芯材とする線を挿入し所
定の線径まで線引き加工して得るため以下に述べるよう
な効果が得られる。
したように，表面層の消耗過多を抑制でき，かつ線引き
加工により高い機械的強度を得られる材料で被覆された
芯材が，熱伝導性に優れた材料であることを特徴とし，
この電極を被覆材からなる管に芯材とする線を挿入し所
定の線径まで線引き加工して得るため以下に述べるよう
な効果が得られる。
（１） 制振効果 芯材と被覆材の弾性定数に差があることから境界部に
エネルギーが吸収され，優れた振動抑制能力を発揮す
る。その結果，加工が安定し，加工速度，加工精度が向
上する。
エネルギーが吸収され，優れた振動抑制能力を発揮す
る。その結果，加工が安定し，加工速度，加工精度が向
上する。
（２） 伝熱効果 芯材の熱伝導率が高いので，放電によつて発生した熱
を効率的に伝達できる。そのため，表面層の低消耗化を
促進する。
を効率的に伝達できる。そのため，表面層の低消耗化を
促進する。
（３） 耐断線効果 上記（１），（２）により，電極に加わる応力が低下
し，かつ発熱による強度低下の割合も少ない。この２点
が相乗効果となつてワイヤの断線を抑制する。その結
果，電極に流せる平均電流を高めることができ，加工速
度を増大できる。
し，かつ発熱による強度低下の割合も少ない。この２点
が相乗効果となつてワイヤの断線を抑制する。その結
果，電極に流せる平均電流を高めることができ，加工速
度を増大できる。
（４） 電流波形改善効果 本発明によるワイヤ電極は，電気抵抗の低減にも役立
つので，放電回路の抵抗の低下が実現でき，結果として
ピーク値の高い電流を得ることができる。
つので，放電回路の抵抗の低下が実現でき，結果として
ピーク値の高い電流を得ることができる。
なお上述の第１実施例において，とくに，電極の全断
面積に対して芯線被覆層の断面積が50％以上で90％以下
の被覆厚さとすることにより芯材より強度の大なる複合
ワイヤが得られる。
面積に対して芯線被覆層の断面積が50％以上で90％以下
の被覆厚さとすることにより芯材より強度の大なる複合
ワイヤが得られる。
なお，被覆層の厚さであるが，被覆層が薄すぎると機
械加工により強度が向上するという素材の特性を生かせ
ず，機械加工によつてほとんど強度向上が期待できない
芯材の影響を受けてワイヤ電極自身の強度が低下してし
まう。従つて断面積比で被覆層の占める割合が芯材のそ
れよりも大きくなるようにすることで，芯材よりも強度
の大なる複合ワイヤ電極を得ることができるのである。
械加工により強度が向上するという素材の特性を生かせ
ず，機械加工によつてほとんど強度向上が期待できない
芯材の影響を受けてワイヤ電極自身の強度が低下してし
まう。従つて断面積比で被覆層の占める割合が芯材のそ
れよりも大きくなるようにすることで，芯材よりも強度
の大なる複合ワイヤ電極を得ることができるのである。
該電極の機械的強度は，前述の実施例の説明で用いた
第７図に示すとおり（同図には，芯材を銅，銀入り銅と
した場合についても示してある。），被覆材の強度が高
いので，被覆厚さが大きいほど引張り強さも大きくなる
（直径が0.3mmのワイヤ電極では，被覆厚さが0.044mm以
上で断面積比50％を越える）。なお第１実施例の電極線
は，直径が0.3mmで，芯線被覆層の厚さは約0.066mmであ
る。したがつて，被覆層の占める断面積は約69％にも及
ぶ。
第７図に示すとおり（同図には，芯材を銅，銀入り銅と
した場合についても示してある。），被覆材の強度が高
いので，被覆厚さが大きいほど引張り強さも大きくなる
（直径が0.3mmのワイヤ電極では，被覆厚さが0.044mm以
上で断面積比50％を越える）。なお第１実施例の電極線
は，直径が0.3mmで，芯線被覆層の厚さは約0.066mmであ
る。したがつて，被覆層の占める断面積は約69％にも及
ぶ。
この実施例は，上述の効果のほか，第１実施例におい
て，述べた作用ならびに効果が達成される。
て，述べた作用ならびに効果が達成される。
第12図は，本発明の第２実施例によるワイヤ電極の構
成を示す断面積である。第５図と同一符号は同一部分を
示す。芯材（６）が芯線被覆層（７）と最外層（８）に
よつて被覆されている。
成を示す断面積である。第５図と同一符号は同一部分を
示す。芯材（６）が芯線被覆層（７）と最外層（８）に
よつて被覆されている。
この電極線は，直径8mm,肉厚0.6mmの管材に，直径3mm
の線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰
り返して直径0.28mmまで引き落とした後，最外層をメツ
キして線径0.3mmとし，最後に歪取りのための低温焼鈍
を行つて得られたものである。ここで，芯材被覆層には
65/35黄銅を，芯材には0.15Wt％錫を含有し残部が銅か
らなる合金を，最外層にはZnを使用した。被覆層の厚さ
は，最外層約0.010mm,中間層約0.055mmである。
の線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰
り返して直径0.28mmまで引き落とした後，最外層をメツ
キして線径0.3mmとし，最後に歪取りのための低温焼鈍
を行つて得られたものである。ここで，芯材被覆層には
65/35黄銅を，芯材には0.15Wt％錫を含有し残部が銅か
らなる合金を，最外層にはZnを使用した。被覆層の厚さ
は，最外層約0.010mm,中間層約0.055mmである。
この第２実施例においても，第１実施例に関して第６
図ないし第11図に示した特徴及びこれにより得られる効
果と同等の特徴及び効果が得られる。加うるに，最外層
に低沸点材であるZn,Cd,Mgを主成分とする金属層を配し
ているため，放電時の爆発力が大きいこによる加工速度
の向上，蒸発潜熱による電極内部への熱の流入を妨げる
ことによる断線の抑制，といつた効果が付加され，より
一層の速度向上が期待できる。
図ないし第11図に示した特徴及びこれにより得られる効
果と同等の特徴及び効果が得られる。加うるに，最外層
に低沸点材であるZn,Cd,Mgを主成分とする金属層を配し
ているため，放電時の爆発力が大きいこによる加工速度
の向上，蒸発潜熱による電極内部への熱の流入を妨げる
ことによる断線の抑制，といつた効果が付加され，より
一層の速度向上が期待できる。
第13図は本発明の第３実施例に係るワイヤ電極の横断
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，高熱伝導性
を有する材料から成る芯線（６）と，芯線（６）に被覆
された高い機械的強度を有する材料から成る芯線被覆層
（７）と，この被覆層（７）に被覆された酸化被膜から
成る最外層（９）とから構成されている。
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，高熱伝導性
を有する材料から成る芯線（６）と，芯線（６）に被覆
された高い機械的強度を有する材料から成る芯線被覆層
（７）と，この被覆層（７）に被覆された酸化被膜から
成る最外層（９）とから構成されている。
このワイヤ電極の製造手順は，第２実施例における手
順と同じであるが，ただし酸化被膜から成る最外層
（９）をメツキすることが異なる。製造工程完了後の最
外層（９）の厚さは約0.05μm,芯線被覆層（７）は約0.
066mmである。
順と同じであるが，ただし酸化被膜から成る最外層
（９）をメツキすることが異なる。製造工程完了後の最
外層（９）の厚さは約0.05μm,芯線被覆層（７）は約0.
066mmである。
この第３実施例も第１実施例と同様の作用，効果を達
成するが，加えて，本実施例においては，線材の表面に
酸化被膜があるため，ワイヤ電極側方への無駄な放電が
減少して，第16図に示すように，加工溝幅が狭くなり，
加工効率が向上する。その結果，第17図に示すように，
加工速度が増大する。
成するが，加えて，本実施例においては，線材の表面に
酸化被膜があるため，ワイヤ電極側方への無駄な放電が
減少して，第16図に示すように，加工溝幅が狭くなり，
加工効率が向上する。その結果，第17図に示すように，
加工速度が増大する。
第14図は本発明の第４実施例に係るワイヤ電極の横断
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，第13図のも
のと同様の高熱伝導性を有する銅合金芯線（６）を有
し，この芯線（６）の周囲に，高い機械的強度を有する
黄銅細線（10a）をより合わせて芯線被覆層（10）を形
成し，さらにその表面に低沸点材料である亜鉛または亜
鉛を主成分とする合金をメツキして最外層（11）を形成
した点に特徴を有している。
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，第13図のも
のと同様の高熱伝導性を有する銅合金芯線（６）を有
し，この芯線（６）の周囲に，高い機械的強度を有する
黄銅細線（10a）をより合わせて芯線被覆層（10）を形
成し，さらにその表面に低沸点材料である亜鉛または亜
鉛を主成分とする合金をメツキして最外層（11）を形成
した点に特徴を有している。
これを製造手順に従つてさらに詳述すると，ワイヤ電
極は，直径3mmの銅合金線材の周辺に，直径0.8mmの黄銅
細線をより合わせながら被覆し，さらにその表面に亜鉛
を約0.1mmの厚さにメツキした後，数回“伸線・焼鈍・
酸洗”の工程を繰り返して直径0.3mmまで引き落とし，
最後に歪取りのための低温焼鈍を行つて得られたもので
ある。ここで，芯線（６）には第13図のものと同様の0.
15Wt％錫を含有し残部が銅からなる合金を使用した。芯
線被覆層の厚さは，亜鉛メツキ層（最外層）約0.01mm,
黄銅層（中間層）約0.07mmである。
極は，直径3mmの銅合金線材の周辺に，直径0.8mmの黄銅
細線をより合わせながら被覆し，さらにその表面に亜鉛
を約0.1mmの厚さにメツキした後，数回“伸線・焼鈍・
酸洗”の工程を繰り返して直径0.3mmまで引き落とし，
最後に歪取りのための低温焼鈍を行つて得られたもので
ある。ここで，芯線（６）には第13図のものと同様の0.
15Wt％錫を含有し残部が銅からなる合金を使用した。芯
線被覆層の厚さは，亜鉛メツキ層（最外層）約0.01mm,
黄銅層（中間層）約0.07mmである。
本実施例における制振性，伝熱性，耐断線性，電流波
形改善性は，実験の結果，第１実施例のものと同様の傾
向及び特性値が得られた。
形改善性は，実験の結果，第１実施例のものと同様の傾
向及び特性値が得られた。
また，本実施例においては，放電加工に有利とされて
いる低沸点材料を，機械的強度を有する中間層を被覆さ
せて用いているので，放電特性が向上し，均一な放電が
実現できて被加工物の面粗度が向上するという特有の作
用効果が確認された。
いる低沸点材料を，機械的強度を有する中間層を被覆さ
せて用いているので，放電特性が向上し，均一な放電が
実現できて被加工物の面粗度が向上するという特有の作
用効果が確認された。
なお，本実施例では最外層を形成する低沸点材料とし
て亜鉛を用いたものを示したが，これを例えばマグネシ
ウムまたはマグネシウムを主成分とする合金，カドミウ
ムまたはカドミウムを主成分とする合金等，他の低沸点
材料に替えもよく，このような場合でも前述した実施例
同様の作用効果を奏する。
て亜鉛を用いたものを示したが，これを例えばマグネシ
ウムまたはマグネシウムを主成分とする合金，カドミウ
ムまたはカドミウムを主成分とする合金等，他の低沸点
材料に替えもよく，このような場合でも前述した実施例
同様の作用効果を奏する。
第15図は本発明の第５実施例に係るワイヤ電極の横断
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，第13図のも
のと同様の高熱伝導性を有する銅合金芯線（６）を有
し，この芯線（６）の周囲に，低沸点材料である亜鉛を
メツキして芯線被覆層（12）を形成し，さらにその表面
に高い機械的強度を有する黄銅から成る最外層（13）を
形成した点に特徴を有している。
面図である。本実施例に係るワイヤ電極は，第13図のも
のと同様の高熱伝導性を有する銅合金芯線（６）を有
し，この芯線（６）の周囲に，低沸点材料である亜鉛を
メツキして芯線被覆層（12）を形成し，さらにその表面
に高い機械的強度を有する黄銅から成る最外層（13）を
形成した点に特徴を有している。
これを製造手順に従つてさらに詳述すると，ワイヤ電
極は，先ず最外層（13）となる管材，すなわち直径8mm,
肉厚0.6mmの65/35黄銅から成る管材に，亜鉛メツキ（芯
線被覆層となる）が施された芯線（６）となる直径3mm
の線材，即ち0.15Wt％錫を含有し残部が銅から成る合金
で構成された線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”
を繰り返して直径0.3mmまで引き落とした後，歪取りの
ための低温焼鈍を行つて得られたものである。製造工程
完了後の最外層（13）の厚さは約0.066mm,中間層（12）
は約0.005mmである。
極は，先ず最外層（13）となる管材，すなわち直径8mm,
肉厚0.6mmの65/35黄銅から成る管材に，亜鉛メツキ（芯
線被覆層となる）が施された芯線（６）となる直径3mm
の線材，即ち0.15Wt％錫を含有し残部が銅から成る合金
で構成された線材を挿入し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”
を繰り返して直径0.3mmまで引き落とした後，歪取りの
ための低温焼鈍を行つて得られたものである。製造工程
完了後の最外層（13）の厚さは約0.066mm,中間層（12）
は約0.005mmである。
本実施例における制振性，伝熱性，耐断線性，電流波
形改善性も，実験の結果，第１実施例のものと同様の傾
向及び特性値が得られた。
形改善性も，実験の結果，第１実施例のものと同様の傾
向及び特性値が得られた。
また，本実施例においては，芯線被覆層（12）部に薄
い亜鉛層を配しているので，ワイヤ電極製造時の焼鈍工
程により，亜鉛が黄銅から成る最外層（13），芯線
（６）の双方に拡散し，各種の密着度合を高め，従来に
比し歩留まりが向上するという特有の作用効果が確認さ
れた。
い亜鉛層を配しているので，ワイヤ電極製造時の焼鈍工
程により，亜鉛が黄銅から成る最外層（13），芯線
（６）の双方に拡散し，各種の密着度合を高め，従来に
比し歩留まりが向上するという特有の作用効果が確認さ
れた。
加えて，上述の第３実施例によれば，最外層に酸化被
膜処理がしてあるため，前述の効果に加え，最外層によ
る発熱抑制効果によつて中間層の消耗度合いが低下し，
ワイヤ電極側方の無駄な放電が抑制され加工効率が向上
して加工速度の増大が期待できるという利点もある。
膜処理がしてあるため，前述の効果に加え，最外層によ
る発熱抑制効果によつて中間層の消耗度合いが低下し，
ワイヤ電極側方の無駄な放電が抑制され加工効率が向上
して加工速度の増大が期待できるという利点もある。
また，本発明の第４実施例によれば，放電加工に有利
とされている低沸点材料を，機械的強度を有する中間層
を被覆する最外層部に用いているので，放電特性が向上
し，均一な放電が実現できて被加工物の面粗度が向上す
る。
とされている低沸点材料を，機械的強度を有する中間層
を被覆する最外層部に用いているので，放電特性が向上
し，均一な放電が実現できて被加工物の面粗度が向上す
る。
また，本発明の第５実施例によれば，中間層部に低沸
点材料を用いているので，ワイヤ電極製造時に，この低
沸点材料が芯線と最外層の双方に拡散し，各層の密着度
合を高めるため，歩留まりが向上する。
点材料を用いているので，ワイヤ電極製造時に，この低
沸点材料が芯線と最外層の双方に拡散し，各層の密着度
合を高めるため，歩留まりが向上する。
第18図は，本発明の第６実施例によるワイヤ電極の構
成を示す断面図で，芯材（６）が被覆層（７）によつて
被覆されている。
成を示す断面図で，芯材（６）が被覆層（７）によつて
被覆されている。
この電極線は，直径8mm,肉厚0.6mmの管材に，直径0.0
5mmの線材をより合わせて約3mmの線材としたものを挿入
し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰り返して直径
0.3mmまで引き落とした後，歪取りのための低温焼鈍を
行つて得られたものである。ここで，被覆層にはZnの含
有量が重量百分率で35％である黄銅を，芯材には0.15Wt
％錫を含有し残部が銅からなる合金を使用した。被覆層
の厚さは約0.066mmである。さらに，複数本のより線の
なかにピアノ線を混在させると芯材の機械的強度も向上
し，電極の性能を一層高めることができる。
5mmの線材をより合わせて約3mmの線材としたものを挿入
し，数回“伸線・焼鈍・酸洗”の工程を繰り返して直径
0.3mmまで引き落とした後，歪取りのための低温焼鈍を
行つて得られたものである。ここで，被覆層にはZnの含
有量が重量百分率で35％である黄銅を，芯材には0.15Wt
％錫を含有し残部が銅からなる合金を使用した。被覆層
の厚さは約0.066mmである。さらに，複数本のより線の
なかにピアノ線を混在させると芯材の機械的強度も向上
し，電極の性能を一層高めることができる。
本発明による電極の外側に薄くZn,Cd,Mg等を主成分と
する合金を被覆すると，さらにその効果が高まる。
する合金を被覆すると，さらにその効果が高まる。
上述の第６実施例においても前述の第１実施例と同様
の作用，効果が得られる。
の作用，効果が得られる。
以上のように，本発明のワイヤ電極では，制振効果，
伝熱効果，耐断線効果，電流波形改善効果，放電特性向
上と表面からの冷却効果が得られ、しかもその効果を落
とさずに投入エネルギーの限界を最大限とすることがで
き、延ては加工速度を早くすることができる、という効
果を呈するものである。
伝熱効果，耐断線効果，電流波形改善効果，放電特性向
上と表面からの冷却効果が得られ、しかもその効果を落
とさずに投入エネルギーの限界を最大限とすることがで
き、延ては加工速度を早くすることができる、という効
果を呈するものである。
第１図（ａ）（ｂ）はワイヤカツト放電加工装置を用い
ての加工の様子を説明する図，第２図は各種加振力によ
つてワイヤ電極が振動する様子を示す図，第３図（ａ）
（ｂ）はワイヤの振動によつて加工溝幅が変化する様子
を説明する図，第４図（ａ）（ｂ）は放電極間にて発生
した熱がワイヤ電極を伝わつて反対側の加工液にて冷却
された部分に流れていく様子を示す図，第５図は本発明
の第１実施例による電極構成を示す図，第６図（ａ）〜
（ｃ）は本発明の第１実施例による複合電極に力が加わ
つた場合の変形挙動を説明する図，第７図〜第11図は本
発明の第１実施例による実施例の説明で，第７図は電極
の引張り強さ及び銅電率と芯線被覆層の厚さの関係を示
す図，第８図（ａ）（ｂ）はワイヤ電極の制振能力の測
定方法の説明図，第９図（ａ）〜（ｄ）は第８図にて説
明した方法によつて制振能力を測定した結果を示す図，
第10図はワイヤの熱伝達能力を一次元定常熱伝導モデル
と仮定して，その単位面積当りの熱流量を計算した結果
を示す図，第11図は計算によつて得られた熱伝達能力と
実際の最大加工速度の関係を示す図，第12図は本発明の
第２実施例による電極構成を示す断面図，第13図は本発
明の第３実施例に係るワイヤ電極を示す横断面図，第14
図は本発明の第４実施例を示す第13図相当図，第15図は
本発明の第５実施例を示す第13図相当図，第16図及び第
17図は第３実施例における酸化被膜処理の効果を説明す
るための説明図，第18図は本発明の第６実施例による電
極構成を示す断面図，第19図は金属材料の機械的強度と
熱伝導性の比較図である。 図中，（１）はワイヤ電極，（２）は被加工物，（３）
は加工液，（４）は加工溝，（６）は芯材，（７）は芯
線被覆層である。 なお，図中，同一符号は同一，または相当部分を示す。
ての加工の様子を説明する図，第２図は各種加振力によ
つてワイヤ電極が振動する様子を示す図，第３図（ａ）
（ｂ）はワイヤの振動によつて加工溝幅が変化する様子
を説明する図，第４図（ａ）（ｂ）は放電極間にて発生
した熱がワイヤ電極を伝わつて反対側の加工液にて冷却
された部分に流れていく様子を示す図，第５図は本発明
の第１実施例による電極構成を示す図，第６図（ａ）〜
（ｃ）は本発明の第１実施例による複合電極に力が加わ
つた場合の変形挙動を説明する図，第７図〜第11図は本
発明の第１実施例による実施例の説明で，第７図は電極
の引張り強さ及び銅電率と芯線被覆層の厚さの関係を示
す図，第８図（ａ）（ｂ）はワイヤ電極の制振能力の測
定方法の説明図，第９図（ａ）〜（ｄ）は第８図にて説
明した方法によつて制振能力を測定した結果を示す図，
第10図はワイヤの熱伝達能力を一次元定常熱伝導モデル
と仮定して，その単位面積当りの熱流量を計算した結果
を示す図，第11図は計算によつて得られた熱伝達能力と
実際の最大加工速度の関係を示す図，第12図は本発明の
第２実施例による電極構成を示す断面図，第13図は本発
明の第３実施例に係るワイヤ電極を示す横断面図，第14
図は本発明の第４実施例を示す第13図相当図，第15図は
本発明の第５実施例を示す第13図相当図，第16図及び第
17図は第３実施例における酸化被膜処理の効果を説明す
るための説明図，第18図は本発明の第６実施例による電
極構成を示す断面図，第19図は金属材料の機械的強度と
熱伝導性の比較図である。 図中，（１）はワイヤ電極，（２）は被加工物，（３）
は加工液，（４）は加工溝，（６）は芯材，（７）は芯
線被覆層である。 なお，図中，同一符号は同一，または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭63−219207 (32)優先日 昭63(1988)９月１日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭63−312940 (32)優先日 昭63(1988)12月13日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 審判番号 平7−9655 (56)参考文献 特開 昭59−169723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−78725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−148121（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−5615（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】ワイヤ電極と被加工物の対向する微小間隙
に加工液を供給しながら放電加工を行うワイヤカット放
電加工装置に用いるワイヤ電極において、 上記ワイヤ電極は、 銅または銅基合金よりなり、高熱伝導性を示す芯線と、 この芯線を被覆するとともに、伸線加工によって上記芯
線よりも高い機械的強度を有しかつ低熱伝導性を示す銅
・亜鉛合金よりなり、その断面積が上記ワイヤ電極の全
断面積に対して50％以上かつ90％以下である芯線被覆層
とを備え、 少なくとも70kg/mm2の引張強さを有することを特徴とす
るワイヤカット放電加工用ワイヤ電極。 - 【請求項２】ワイヤ電極と被加工物の対向する微小間隙
に加工液を供給しながら放電加工を行うワイヤカット放
電加工装置に用いるワイヤ電極において、 上記ワイヤ電極は、 銅または銅基合金よりなり、高熱伝導性を示す芯線と、 この芯線を被覆するとともに、伸線加工によって上記芯
線よりも高い機械的強度を有しかつ低熱伝導性を示す銅
・亜鉛合金よりなり、その断面積が上記ワイヤ電極の全
断面積に対して50％以上かつ90％以下である芯線被覆層
と、 この芯線被覆層の外側に、良放電性を有する金属からな
る最外層とを備え、 少なくとも70kg/mm2の引張強さを有することを特徴とす
るワイヤカット放電加工用ワイヤ電極。 - 【請求項３】ワイヤ電極と被加工物の対向する微小間隙
に加工液を供給しながら放電加工を行うワイヤカット放
電加工装置に用いるワイヤ電極において、 上記ワイヤ電極は、 銅または銅基合金よりなり、高熱伝導性を示す芯線と、 この芯線を被覆するとともに、伸線加工によって上記芯
線よりも高い機械的強度を有しかつ低熱伝導性を示す銅
・亜鉛合金よりなり、その断面積が上記ワイヤ電極の全
断面積に対して50％以上かつ90％以下である芯線被覆層
と、 この芯線被覆層の外側に、酸化被膜からなる最外層とを
備え、 少なくとも70kg/mm2の引張強さを有することを特徴とす
るワイヤカット放電加工用ワイヤ電極。 - 【請求項４】ワイヤ電極と被加工物の対向する微小間隙
に加工液を供給しながら放電加工を行うワイヤカット放
電加工装置に用いるワイヤ電極の製造方法において、 高熱伝導性材料よりなる芯線の周囲の低沸点材料のメッ
キを施す第１の工程と、 この第１の工程によりメッキされた芯線を、この芯線よ
りも機械的強度が高くかつ低熱伝導性の材料よりなる管
材に挿入する第２の工程と、 この第２の工程により管材に挿入された芯線を管材とと
もに線引き加工する第３の工程と、 を備えたことを特徴とするワイヤカット放電加工用ワイ
ヤ電極の製造方法。
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16340788 | 1988-06-30 | ||
| JP63-163407 | 1988-06-30 | ||
| JP20532188 | 1988-08-18 | ||
| JP20532288 | 1988-08-18 | ||
| JP63-205321 | 1988-08-18 | ||
| JP63-205322 | 1988-08-18 | ||
| JP63-219207 | 1988-09-01 | ||
| JP21920788 | 1988-09-01 | ||
| JP31294088 | 1988-12-13 | ||
| JP63-312940 | 1988-12-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256424A JPH02256424A (ja) | 1990-10-17 |
| JP2559271B2 true JP2559271B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=27528319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1053570A Expired - Fee Related JP2559271B2 (ja) | 1988-06-30 | 1989-03-06 | ワイヤカット放電加工用ワイヤ電極及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968867A (ja) |
| EP (1) | EP0348594B1 (ja) |
| JP (1) | JP2559271B2 (ja) |
| KR (1) | KR920010862B1 (ja) |
| DE (1) | DE68903054T2 (ja) |
Families Citing this family (35)
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|---|---|---|---|---|
| EP0415501A1 (fr) * | 1989-08-30 | 1991-03-06 | Charmilles Technologies S.A. | Fil-électrode multicouches |
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