JP3793385B2 - ワイヤ放電加工用電極線及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型等の被加工物をワイヤ放電加工によって溶融切断する際等に用いられるワイヤ放電加工用電極線及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、係る技術分野等で使用されるワイヤ放電加工用電極線としては、Ｚｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％のＣｕ−３５Ｚｎ合金単体からなるＣｕ−３５Ｚｎ合金線（６５／３５黄銅線）等が多用されているが、近年では、生産性の観点からさらなる放電加工速度の向上等を目的とした新たなワイヤ放電加工用電極線が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平５−３３９６６４号公報等では、Ｃｕ−２. ０Ｓｎ，Ｃｕ−０. ３Ｓｎ，Ｃｕ−１３Ｚｎ，Ｃｕ−０. ６Ａｇ，Ｃｕ−４. ０Ｚｎ−０. ３ＳｎからなるＣｕ合金線を芯線とし、その芯線の外周に高Ｚｎ濃度のＣｕ−３５Ｚｎ合金を被覆した被覆型のワイヤ放電加工用電極線が提案されている。
【０００４】
また、本発明者らにあっては、特願平１０−１３１３９７号等において、Ｃｕ−０．０２〜０．２％Ｚｒ合金、又はＣｕ−０．１５〜０．２５％Ｓｎ−０．１５〜０．２５％Ｉｎ合金からなる心材の外周に、Ｃｕ−Ｚｎ合金の被覆層を形成した新規な被覆型のワイヤ放電加工用電極線を提案している。
【０００５】
ところで、このワイヤ放電加工用電極線は、放電加工中にその温度が２００〜４００℃程度まで上昇するために電極線自体に大きな熱的負荷が加わると同時に、加工速度及び加工精度を上げるために大きな張力負荷も加わることから、特に高温中の引張強度に優れていることが要求される。
【０００６】
しかしながら、一般に用いられている従来の黄銅線は、高温での引張強度が銅線の２倍程度である一方、３００℃前後での引張強度は銅線より僅かに高い程度であり、加工速度を上げようとすると断線を生ずるといった欠点がある。また、銅に種々の元素を添加することで高温での引張強度の向上を図ったものも提案されているが、従来材と比較しても飛躍的な効果を得ることができない。尚、高温時の引張強度が高い材料としてタングステン線，モリブデン線等があるが、これらは伸線加工性に乏しい上に、高価であるため、ワイヤ放電加工用電極線として使用することは適当ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、従来のように高温時における高い引張強度を維持するのではなく、別の観点、すなわち、電極線の表面に凹凸形状を形成したり、電極線自体を撚り線構造としてその表面積を増大させて電極線の冷却効果を高めることによって放電加工中の電極線の温度上昇を抑制し、これによって電極線の引張強度の低下を防止するようにした方法が検討されている。
【０００８】
ところが、実際に使用される電極線の外径は０．０５〜０．５ｍｍといった極めて細径であるため、そのような細径の電極線表面に精度良く凹凸加工を施すことは極めて困難である。すなわち、その表面に凹凸形状を付与するためには、その外径に見合った小口径の伸線ダイスを製作する必要があるが、このような小口径の伸線ダイスを製作することは現状の技術では極めて困難である。また、撚り線構造を採用した場合では、製造工程が増えるため、製造コストが高くなってしまうといった欠点がある。
【０００９】
一方、この金属線表面の凹凸加工方法としては、太径の金属母材線（φ０．５〜１．２ｍｍ）に対して予め凹凸加工を施し、その後、これを伸線ダイスを用いて他段階に伸線して所望の径に細線化する方法が考えられる。しかしながら、予め表面に凹凸加工を施した金属母材線を伸線した場合、その凹凸形状を維持したまま相似形に均一に伸線加工することは極めて困難であるため、凹凸形状が不均一となってしまったり、最悪の場合には伸線工程時にこれが断線してしまうことがある。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、表面に均一な凹凸形状を有する新規なワイヤ放電加工用電極線及びこのワイヤ放電加工用電極線を効率的かつ容易に得ることができる製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、伸線可能な金属母材線の表面にその長手方向に延びる縦溝又は突条を複数並列に形成して凹凸加工を施した後、その凹部内に異種材料を充填すべく、融点が１００℃以下の異種材料の溶湯が溜められた浴槽内に連続的に浸漬した後、この金属母材線を伸線ダイスに通して伸線・縮径化して線径が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの金属線を形成し、しかる後、この金属線の凹部内に充填された上記異種材料を、その融点以上かつ金属母材線の融点以下に加熱して除去するようにしたものである。
【００１２】
すなわち、上述したように、伸線前の金属母材線の表面に予め凹凸加工を施した後にこれを単に伸線しただけでは、初期の凹凸形状を保ったまま均一に伸線することは極めて困難である。これは、金属母材線の表面が凹凸形状となってその凸部部分のみが伸線ダイスに接している状態であるため、これを強制的に縮径すると、その凸部に力が集中し、これが伸線ダイスによって潰されてしまうからである。
【００１３】
そのため、本発明方法のように最終伸線前にその金属母材線表面の凹部に異種材料を充填して表面を略面一に形成してから伸線を行うことで金属母材線表面に均一に応力が分散するため、凸部が潰れることなくその形状を保ったまま均一に伸線加工を施すことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１及び図２は本発明に係るワイヤ放電加工用電極線１の実施の一形態を示したものである。
【００１６】
図１に示すように、このワイヤ放電加工用電極線１は、外径が０．０５〜０．５ｍｍといった細径の金属線２の表面に、その軸方向に延びる凹部（縦溝）３をその周方向に沿って一定の間隔を隔てて複数並列に備えたものである。
【００１７】
そのため、このワイヤ放電加工用電極線１にあっては、従来のように表面が面一な断面略真円形のワイヤ放電加工用電極線に比較して、その表面積が大きく増大することとなる。その結果、同径の電極線に比較してその冷却効果が高まるため、放電加工中の電極線の温度上昇が抑制され、電極線の引張強度の低下が未然に防止されることとなる。
【００１８】
ここで、このワイヤ放電加工用電極線１を構成する金属としては、従来と同様な合金等をそのまま用いることができるため、特に限定されるものではない。すなわち、Ｚｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％のＣｕ−３５Ｚｎ合金単体からなるＣｕ−３５Ｚｎ合金線（６５／３５黄銅線）等の単一線の他に、図２に示すように、Ｃｕ−２.０Ｓｎ，Ｃｕ−０.３Ｓｎ，Ｃｕ−１３Ｚｎ，Ｃｕ−０.６Ａｇ，Ｃｕ−４.０Ｚｎ−０.３Ｓｎ等のＣｕ合金を芯線２ａとし、その芯線２ａの外周に高Ｚｎ濃度のＣｕ−３５Ｚｎ合金を外層２ｂとして被覆した被覆線等を用いることができる。
【００１９】
また、凹部３の数や大きさ、或いはその断面形状は図１に示すような形態に限定されるものでなく、適宜最適な形態が採用されることは勿論である。また、この凹部３は必ずしも電極線１の軸に対して平行である必要はなく、その軸を中心とした螺旋状に形成されていても良い。
【００２０】
そして、このような構成をした本発明のワイヤ放電加工用電極線の製造方法としては、先ず、伸線加工前の太径（φ０．５〜１．２ｍｍ）の金属母材線４をそれよりやや小口径の異形伸線ダイス（図示せず）に通してその表面に凹凸形状を施す。すなわち、金属母材線４の表面にその長手方向に延びる複数の縦溝３をその周方向に沿って多数並列に形成して図１に示すような最終形状と相似形の凹凸形状を施す。
【００２１】
次に、このような凹凸形状が施された金属母材線４を図３に示すように異種材料、例えば、低融点金属等の溶湯Ｌが溜められた浴槽５内に連続的に浸漬してその各凹部３内に低融点合金Ｓを充填させて図４に示すような表面が面一な断面円形の金属母材線４を形成する。ここで、この凹部３内に充填される低融点金属Ｓとしては、その融点が金属母材線４を構成する合金よりも低いものであれば良く、一例を挙げれば、組成が２７％Ｐｂ−１３％Ｓｎ−５％Ｂｉ−１３％Ｃｄ等といった鉛とスズを主成分とする鉛合金で、かつ融点が１００℃以下のものを用いることが好ましい。
【００２２】
その後、このようにして低融点合金Ｓが充填された断面円形の金属母材線４をそれよりさらに小径の伸線ダイス（図示せず）に順次通して多段階に伸線・縮径化することでその凹凸形状を維持したまま最終段階まで均一に伸線加工を行うことができる。すなわち、上述したように、予め凹凸加工が施された金属母材線４を単にそのまま伸線すると、その凸部が伸線ダイスによって潰されてしまい、初期の凹凸形状を保ったまま均一に伸線することは極めて困難であったが、本発明方法のように伸線前にその金属母材線表面の凹部３内に異種材料を充填して表面を略面一に形成してから伸線を行うことで金属母材線４の表面に均一に応力が分散するため、その凸部が潰れることなくその形状を保ったまま均一に伸線加工を施すことが可能となる。
【００２３】
そして、このような伸線加工を施すことによって、その外径が所望の径になったならば、これをその凹部３内に充填された低融点金属Ｓの融点以上かつ母材の融点以下に加熱し、これを除去することによって、図１又は図２に示すようにその表面に均一な凹凸形状が形成された本発明のワイヤ放電加工用電極線１を容易に得ることができる。
【００２４】
尚、この凹部３内に充填される異種材料としては、低融点金属Ｓの融点以上かつ母材の融点以下に加熱することで容易に除去できるものであれば良く、例えば低融点金属Ｓの他に無機物、樹脂等であっても良い。
【００２５】
【実施例】
（実施例）
Ｃｕ−０．１９％Ｓｎ−０．２％Ｉｎからなる芯線上にＣｕ−３５％Ｓｎを被覆してなる外径が１．２ｍｍの金属母材線を形成した後、これを異形伸線ダイスを用いて伸線加工し、最外径が０．９ｍｍで、かつ表面に多数の凹凸形状を有する金属母材線を形成した。次に、この金属母材線を、２７％Ｐｂ−１３％Ｓｎ−５％Ｂｉ−１３％Ｃｄの組成からなる低融点金属の溶湯中に浸漬してその表面が面一になるように断面円形の金属線とした後、さらに伸線加工を行い、外径０．２５ｍｍになった際に、これを連続的に加熱することによって凹部に充填された低融点金属を除去して本発明に係る電極線を形成した。
【００２６】
そして、このようにして得られた電極線に対して、以下の表１に示すように表面凹凸の有無と、放電加工速度比について評価を行った。
【００２７】
（比較例１）
実施例と同様な組成，構造及びその表面に凹凸形状が施された金属母材線を形成した後、これを低融点金属の溶湯中に浸漬することなく、そのまま伸線して外径０．２５ｍｍの電極線を形成し、この電極線に対して実施例と同様な評価を行った。
【００２８】
（比較例２）
Ｃｕ−３５％Ｓｎ単体からなる金属母材線をそのまま伸線して外径０．２５ｍｍの電極線を形成し、この電極線に対して実施例と同様な評価を行った。
【００２９】
【表１】

【００３０】
この結果、表１からも明らかなように、本発明に係る実施例の電極線にあっては、その表面に凹凸が維持されたまま均一に形成されると共に、放電加工速度比も優れた値を示した。
【００３１】
これに対し、低融点金属の溶湯中に浸漬しなかった比較例１の電極線の場合では、表面の凹凸形状が喪失してしまった上に、放電加工速度比も実施例を下回ってしまった。また、凹凸形状を施さない金属母材線をそのまま伸線加工した比較例２の場合では、当然のことながら表面に凹凸形状がみられず、また、放電加工速度比も比較例１をさらに大きく下回ってしまった。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、金属母材線表面の凹凸形状を維持したまま所望の径まで伸線加工を行うことができるため、表面に均一な凹凸形状を有するワイヤ放電加工用電極線を効率的且つ容易に得ることができる。そして、このようにして得られた本発明のワイヤ放電加工用電極線にあっては、従来の電極線に比較して放電特性に優れると共に、温度上昇を抑制できるため、断線なしに優れた放電加工速度を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の実施の一形態を示す拡大斜視図である。
【図２】本発明に係るワイヤ放電加工用電極線の他の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の一工程を示す説明図である。
【図４】図３の工程を経た後の金属母材線の実施の一形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ワイヤ放電加工用電極線
２ 金属線
2a 芯線
2b 外層
３ 凹部（縦溝）
４ 金属母材線
５ 浴槽

Claims (4)

1. 金属母材線の表面にその長手方向に延びる縦溝又は突条を複数並列に形成して凹凸加工を施した後、その凹部内に異種材料を充填すべく、融点が１００℃以下の異種材料の溶湯が溜められた浴槽内に連続的に浸漬した後、この金属母材線を伸線ダイスに通して伸線・縮径化して線径が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの金属線を形成し、しかる後、この金属線の凹部内に充填された上記異種材料を、その融点以上かつ金属母材線の融点以下に加熱して除去するようにしたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
2. 上記金属母材線として、Ｚｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％のＣｕ−Ｚｎ合金からなる単一線、またはＣｕ合金からなる芯線の周囲にＺｎ濃度が３２〜３６ｗｔ％のＣｕ−Ｚｎ合金からなる外層を備えた被覆線のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
3. 上記異種材料として、２７％Ｐｂ−１３％Ｓｎ−５％Ｂｉ−１３％Ｃｄの組成からなる低融点合金を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法を用いて得られたことを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。

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