JP6148692B2 - ダイヤモンドダイス - Google Patents

Description

この発明はダイヤモンドダイスに関する。

従来、ダイヤモンドダイスはたとえば特開２００２−１０２９１７号公報（特許文献１）および特開２０１０−２７４２８２号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２００２−１０２９１７号公報 特開２０１０−２７４２８２号公報

特許文献１は、一般的なダイヤモンドダイスを開示している。ベル、アプローチ、およびリダクションに向かって開き角が徐々に小さくなる。リダクションはベアリングに接続されている。ベアリングからバックリリーフに向かって開き角が徐々に大きくなる。

特許文献２は、ノンスリップ伸線機用のダイヤモンドダイスを開示している。線材の断線を防止するために線材がリダクションに入る際に線材に付着した加工くずがリダクションに入らない形状を有する。リダクションに加工くずが入らないようにするために、ベルおよびアプローチはおわん形の形状を有する。アプローチとリダクションの境界部に小さな凸Ｒ(projecting round)形状が設けられている。

従来のノンスリップ伸線機用のダイヤモンドダイスでは、加工くずを十分に排出することが困難であった。

そこで、この発明は上記の問題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、加工くずを容易に排出することが可能なダイヤモンドダイスを提供することである。

本発明は、線材の伸線加工を行うダイヤモンドダイスであって、線材はダイヤモンドダイス内のベル、アプローチ、リダクション、ベアリング、バックリリーフおよびエクジットをこの順に軸に沿って通過し、ベルおよびアプローチの断面形状は皿状であり、皿の底面の開き角度は１８０°±２０°であり、ベアリングの軸に沿った断面において、短い側のベアリングの軸方向長さをＡ、長い側をＢとすると、（Ｂ／Ａ）＜１．１の関係が成立する、ダイヤモンドダイスである。

実施の形態１のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態１のダイヤモンドダイスの拡大断面図である。 実施の形態２のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態３のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態４のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態５のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態６のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態７のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態８のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態９のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態１０のダイヤモンドダイスの断面図である。 実施の形態１１のダイヤモンドダイスの断面図である。 比較例のサンプル６のダイヤモンドダイスの断面図である。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明にかかるダイヤモンドダイスの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

線材の伸線加工を行うダイヤモンドダイスにおいて、線材はダイヤモンドダイス内のベル、アプローチ、リダクション、ベアリング、バックリリーフおよびエクジットをこの順に軸に沿って通過する。ベルおよびアプローチの断面形状は皿状であり、皿の底面の開き角度は１８０°±２０°であり、ベアリングの軸に沿った断面において、短い側のベアリングの軸方向長さをＡ、長い側をＢとすると、（Ｂ／Ａ）＜１．１の関係が成立する。

加工くずが付着した線材がリダクションに入るときに、アプローチとリダクションの境界部からアプローチ側に加工くずが流れやすい。つまり、リダクションには加工くずが入りにくい。そのため線材の断線を防止できる。また、リダクションおよびベアリングを加工する際にこれらは例えばワイヤまたは研磨針で研磨される。ベルおよびアプローチに凸Ｒ部が無いのでワイヤとベルおよびアプローチが干渉しない。そのため、対称性の良い孔を形成することが可能となる。これにより高精度および高品質に伸線を加工できる。特に伸線加工後の線材のカールが抑制される。

好ましくは、アプローチとリダクションの境界部分の軸方向に沿った断面は、半径１μｍ以上２０μｍ以下の凸形の円弧面である。

好ましくは、エクジットは、碗形状またはスリバチ形状を有する。
好ましくは、ダイヤモンドダイスはノンスリップ伸線機に用いられる。

（実施の形態１）
ダイヤモンドダイス１はダイヤモンド１１が、ケースに焼結合金などで固定されることにより構成される。ダイヤモンド１１は、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドからなる。

ダイヤモンド１１の端面１１ａにダイス孔１６が設けられている。ダイス孔１６はダイヤモンド１１を貫通する。

ダイス孔１６は、ベル（エントランス）１６ｂ、アプローチ１６ｃ、リダクション１６ｄ、ベアリング１６ｅ、バックリリーフ１６ｆ、エクジット１６ｇとを含む。ダイス孔１６の直径は、ベアリング１６ｅにおいて最小である。

ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃの断面は皿状(dish shape)を有している。凹部１１ｄが皿状に形成されている。側面１１ｃおよび底面１１ｂが皿形状を規定する。底面１１ｂは平面である必要がある。アプローチ１６ｃとリダクション１６ｄの境界部分の軸方向に沿った断面は、半径１μｍ以上２０μｍ以下の凸形の円弧面１１ｆである。

ダイス孔１６の内周面１６ａは、ダイス孔１６の表面を形成する。ダイス孔１６は、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇ側においてラッパ形状を有する。

図２で示すように、ベアリング１６ｅの一方側の軸方向長さＡは、他方側の軸方向長さＢよりも短い。理想的には長さＡとＢとが等しい。しかしながら製造上の公差により長さＡとＢとの間に差が生じる。長さＡおよびＢの比率（Ｂ／Ａ）は１．１未満である必要がある。

ベアリング１６ｅの直径Ｄは限定されない。好ましくは、直径Ｄは５０μｍ以下、さらに好ましくは直径Ｄは２０μｍ以下である。ベアリング１６ｅは中心線１１６に対してほぼ左右対称に形成されている。

このように構成されたダイヤモンドダイス１では、ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃの断面は皿状である。加工くずが付着した線材がリダクション１６ｄに入る際に、円弧面１１ｆに加工くずが接触して線材から遊離し、加工くずはリダクション１６ｄへ入らずにアプローチ１６ｃ側へ移動する。ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃが皿形状であるため、アプローチ１６ｃ側へ移動した加工くずがリダクション１６ｄへ移動することを抑制できる。その結果、線材の断線が防止されるとともに、線材の表面に疵が入るのを防止される。さらに、ベアリング１６ｅの左右の長さＡ，Ｂの比率（Ｂ／Ａ）が１．１未満であるため、線材がカールすることを防止できる。

（実施の形態２）
図３で示すように、実施の形態２のダイヤモンドダイス１では、底面１１ｂが傾斜している点で、実施の形態１と異なる。傾斜角度θは、０より大きく２０°以下である。傾斜角θは、端面１１ａに平行な線１１７と底面１１ｂとのなす角度である。底面１１ｂはダイス孔１６から遠ざかるにつれて端面１１ａに近づくように傾斜している。

（実施の形態３）
図４で示すように、実施の形態３のダイヤモンドダイス１では、底面１１ｂが傾斜している点で、実施の形態１と異なる。傾斜角度θは、−２０°≦θ≦０の関係を満たす。傾斜角θは、端面１１ａに平行な線１１７と底面１１ｂとのなす角度である。底面１１ｂはダイス孔１６から遠ざかるにつれて端面１１ａから遠ざかるように傾斜している。

実施の形態１から３で示すように底面１１ｂの開き角度は１８０°±２０°である。図２では開き角度は１８０°−２０°であり、図３では開き角度は１８０°＋２０°である。このような構成を採用することで、加工くずが付着した線材がリダクション１６ｄに入ろうとしても、アプローチ１６ｃとリダクション１６ｄの境界で加工くずが線材から遊離し、アプローチ１６ｃ側へ流れる。その結果、リダクション１６ｄへ加工くずが入ることを抑制して断線を防止できる。

伸線加工の性能、および伸線した線材の加工品質に、リダクション１６ｄおよびベアリング１６ｅは大きな影響を与える。リダクション１６ｄおよびベアリング１６ｅを加工するときには、一般的にはワイヤ研磨または研磨針を用いた超音波研磨を用いる。ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃに凸Ｒ部が無いため、ワイヤまたは研磨針がベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃに干渉せずにダイス孔１６の加工が容易となる。その結果精度良いベアリング１６ｅを製造することが可能となる。リダクション１６ｄおよびベアリング１６ｅの精度が向上することで線材の外周全体において均一な加工が可能となり、線材がカールすることを防止できる。

(実施の形態４）
図５で示すように、実施の形態４に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、かつ、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇがスリバチ形状である点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態５）
図６で示すように、実施の形態５に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、かつ、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが碗形状である点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態６）
図７で示すように、実施の形態６に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、かつ、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状である点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態７）
図８で示すように、実施の形態７に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状で、ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃが緩やかに傾斜している点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態８）
図９で示すように、実施の形態８に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状で、ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃが深く形成されている点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態９）
図１０で示すように、実施の形態９に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状である点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態１０）
図１１で示すように、実施の形態１０に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状で、ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃが幅広く形成されている点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

(実施の形態１１）
図１２で示すように、実施の形態１１に従ったダイヤモンドダイス１では、リダクション１６ｄが長く、バックリリーフ１６ｆおよびエクジット１６ｇが円錐形状で、ベル１６ｂおよびアプローチ１６ｃが狭く形成されている点で点で実施の形態１に従ったダイヤモンドダイス１と異なる。

（実施例）
表１のダイス（サンプル１−６）を製作した。サンプル１−６は、互いに異なるベルおよびアプローチ部の形状および角度を有する。さらに、サンプル１−６の各々において、ベアリング部の（Ｂ／Ａ）が異なる。これらの違いによる断線発生状況およびカール状況を調査する。

（１）表１のすべてのダイス（サンプル１−６）は、以下の共通の形状を有する。
（１−１）ベアリング部の孔径Ｄは、１７μｍ
（１−２）伸線加工前の線材（銅線）の線径は、１８μｍ
（１−３）アプローチ部とリダクション部の境界部のＲの大きさ（半径）は、２０μｍ
（１−４）リダクション長さは、８．５μｍ（０．５Ｄ）
（１−５）リダクションの開き角は、１２°
（２）表１のダイス（サンプル１−６）は、以下の部分で異なる。

アプローチ部の開き角度および形状が各ダイスで異なる。表１における「ダイス形状」の欄に記載された角度はアプローチ部の開き角度を示す。「皿状」とはベルおよびアプローチ部が皿状であることを示す。「従来形状」とは、凹形の曲面形状であることを示す。サンプル２は図３の形状、サンプル３は図１の形状、サンプル４は図４の形状を有する。サンプル１は図３の形状、サンプル５は図４の形状、サンプル６は図１３の形状でありアプローチ部の角度は１６０°であるが皿状ではなく凹形曲面形状である形状を有する。サンプル１−６の各々は、ベアリング部の（Ｂ／Ａ）が１．００から１．２０まで０．０４ごとの６種類の形状を有する。サンプル２−４において、Ｂ／Ａが１．００から１．０８のダイスが本発明例であるその他のダイスが比較例である。

（３）表１のダイスを用いて、銅線の伸線加工試験を行った。伸線加工試験で、断線発生状況が表１に示されている。

断線発生状況の評価は、表２に従い行った。

（３−１）引き抜き長さ１０ｋｍ以上断線が発生しなかったものは○
（３−２）引き抜き長さ５ｋｍ以上１０ｋｍ未満の時点で断線が発生したものは△
（３−３）引き抜き長さ５ｋｍ未満の時点で断線が発生したものは×
（４）伸線加工試験で、引き抜き後の線材のカールについても表１に示す。

カールの評価は表３に従い行った。

（４−１）引き抜き後の線材のカール半径が、３０ｍｍ以上のものは○
（４−２）引き抜き後の線材のカール半径が、２０ｍｍ以上３０ｍｍ未満のものは△
（４−３）引き抜き後の線材のカール半径が、３０ｍｍ以上のものは２０ｍｍ未満のものは×
（５）表１より、全体としては、ベアリング部の（Ｂ／Ａ）が大きくなるほど、引き抜き後の線材のカール半径が大きくなる傾向がある。

また、アプローチ角が小さくなるほど、断線しやすい傾向がある。
本発明例は、断線発生状況およびカール状況ともに良好な結果となった。

比較例のうち、アプローチ角が１４０°で形状が皿状のダイス(サンプル１）では引き抜き長さが短い時点で断線することが多く見られた。

比較例のうち、アプロ―チ角が２２０°で形状が皿状のダイス(サンプル５）では引き抜き長さが１０ｋｍ以上であっても断線は発生しなかった。しかしながら、ベアリング部の（Ｂ／Ａ）が１．１２以上のものは引き抜き後の線材のカール半径が小さくなる傾向が見られた。

また、サンプル５のベアリング部の（Ｂ／Ａ）が１．０８以下のものは、引き抜き後の線材のカール半径は大きい。そのため、カール半径については良好である。しかし、アプロ―チとリダクションの境界部付近が鋭利な形になるため、孔形状の耐久性が低下する。使用を続けると早く摩耗したり欠ける恐れがある。

比較例のうち、アプローチ角Ｘが１６０°でアプローチ形状が凹形のものは、引き抜き長さが短い時点で断線することが多く見られた。

この発明は伸線機、とくにノンスリップ伸線機に用いられるダイヤモンドダイスの分野において利用することができる。

１ ダイヤモンドダイス、１１ ダイヤモンド、１１ａ 端面、１１ｂ 底面、１１ｃ 側面、１１ｄ 凹部、１１ｆ 円弧面、１６ ダイス孔、１６ａ 内周面、１６ｂ ベル、１６ｃ アプローチ、１６ｄ リダクション、１６ｅ ベアリング、１６ｆ バックリリーフ、１６ｇ エクジット。

Claims (4)

1. 線材の伸線加工を行うダイヤモンドダイスであって、
   線材は前記ダイヤモンドダイス内の、ダイヤモンド製のベル、アプローチ、リダクション、ベアリング、バックリリーフおよびエクジットをこの順に軸に沿って通過し、
   前記ベルおよびアプローチの断面形状は皿状であり、
   前記皿の底面の開き角度は１８０°±２０°であり、
   前記ベアリングの前記軸に沿った断面において、短い側の前記ベアリングの軸方向長さをＡ、長い側をＢとすると、（Ｂ／Ａ）＜１．１の関係が成立する、ダイヤモンドダイス。
2. 前記アプローチと前記リダクションの境界部分の前記軸方向に沿った断面は、半径１μｍ以上２０μｍ以下の凸形の円弧面である、請求項１に記載のダイヤモンドダイス。
3. 前記エクジットは、碗形状またはスリバチ形状を有する、請求項１または２に記載のダイヤモンドダイス。
4. ノンスリップ伸線機に用いられる、請求項１−３のいずれか１項に記載のダイヤモンドダイス。

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