JPH03501101A

JPH03501101A - 放電加工電極

Info

Publication number: JPH03501101A
Application number: JP1507641A
Authority: JP
Inventors: トマリン，ダンドリッジ　エス．
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-03-14
Also published as: US4988552A; WO1989012523A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】放電加工電極韮」本発明は、一般的に言えば放電加工に、詳しく言えば放電加工装置における総括の切削速度及び切削性能を改善する改良された電極に関する。

宜量肢止米国特許第４２８７４０４号明細書は、典型的な放電加工装置はもちろんのこと放電加工処理において用いるのに適した電極も例示する。最も簡単な言い方で、放電加工処理は工作物の最も近くへ近づけられる電極を使用する。電極と工作物との間には、電極及び工作物の両方の浸食をもたらす放電を引き起こすのに十分なレベルで電位が適用される。

商業的放電加工設備の一つのタイプは、未使用の電極が常に存在して不断の切削作用を可能にするように、移動するワイヤ電極を使用する。この移動ワイヤ放電加工処理では、移動するワイヤが切削されるべき材料を通り越して動き、そしてパルス化された電位がワイヤ電極と工作物との間に適用される。スパークが発生し、その熱は工作物（及び電極）のうちの小容量をとかす、誘電体、通常は脱イオン水が、切削領域を洗い流すために使用され、浸食された材料を取除く。この処理、すなわちスパークし・・・とかし・・・洗い流すことは、１秒当りに数千回繰返される。

切削作用が起こる効率は、ワイヤ電極の構成及び材料の性質に大いに依存する。

電極は、高い電流密度に耐えることが可能でなくてはならず、従って導電性でなくてはならず、またそれは工作物を通り越して移動する時切削作用を精密な公差に維持するため張力下に保持されなくてはならないので比較的高い機械的強度を持たなくてはならない。

一般には、高い機械的強度を有するワイヤ材料は一般的に電流の不十分な導体である。このため、種々の混成又は複合ワイヤが過去において提案されている。先に言及した米国特許第４２８７４０４号明細書には、銅クラッド釦の心材を含めた種々の金属基材上へめっきされた亜鉛、カドミウム、スズ、鉛、アンチモンもしくはビスマス又はそれらの合金のうちのいずれかの外側被覆を含む電極が開示された。

米国特許第４６８６１５３号明細書には、電気めっき又は高温亜鉛めっき法を使って亜鉛でめっきされる銅クラツド鋼ワイヤを含む複合電極が開示された。めっき処理の後に、ワイヤは、銅を亜鉛層へ分散させて電極の中心に近づ（につれて半径方向に亜鉛濃度の低下する勾配層を形成するために加熱される。

この米国特許明細書に開示されたワイヤは非常に高価であって、結果として経済的にうまくいきそうにない、と信じられる。その上、亜鉛濃度がそれが外表面から半径方向に内側へ移動するにつれて低下する亜鉛勾配は、亜鉛（これは洗い流しやすさを改善する）の濃度が変わり、そして実際のところ浸食中にワイヤの中央に接近するにつれて低下するので、効率的でなく且つ、不規則的に働くかもしれない、と信じられる。

、１＋刈匙丞本発明は、放電加工処理のための新しく且つ改良された電極ワイヤを提供する。

開示されるワイヤは、実質的に高い機械的強度（純粋黄銅ワイヤと比べて）を有し、また切削精度を維持しながら比較的速い切削速度で使用することが可能である。開示されるワイヤ電極は、使用中の破断に耐える一方で、通常はもっと高価な混成ワイヤに見られるに過ぎない高い導電率及び良好な洗い流しやすさという望ましい放電加工特性を有する。

本発明によれば、ワイヤ電極は二重タラッデイング法で作られる。好ましくは、心材料は５０％ＩＡＣＡ　（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　５ｔａｎｄａｒｄ）以上の導電率を存する銅クラツド鋼を含んでなる。好ましくは、導電率は６０％ＩＡＣＳの範囲にある。

この場合、心ワイヤは、古典的な結合法を使って、６５重景％の鉛及び３５重量％の亜鉛を好ましく含んでなる黄銅でクラツディングされる。心材を黄銅でクラツディングするための方法は、好ましくは、米国特許第４２２７０６１号明細書及び／又は米国特許第３７１４７０１号明細書に開示されたようなものであり、それによりこれらの明細書は参照によってここに組み入れられる。

ワイヤ電極を製造するための開示される方法にあっては、米国特許第４６８６１５３号明細書に開示された電極ワイヤと違って層を通して均一に分散された亜鉛を有する外側の均質な銅／亜鉛属が形成される。結果として、電極表面が浸食するにつれて、放電特性は亜鉛濃度の低下のために変化することがない。開示されるワイヤにあっては、外側の層が浸食する時に洗い流しやすさは本質的に一定のままである。

更に、電極ワイヤを製造するための開示される方法にあっては、厚さが１５μよりも実質的に厚い（０，０１０インチのワイヤ径について）外層が容易に且つ経済的に達成できる。０．０１０インチの範囲のワイヤ寸法の場合には２５〜３０ｊ！ｍの範囲の外層厚さが大いに望ましい、ということが分っている。

本発明の場合は、純粋黄銅ワイヤ及び亜鉛被覆された鋼の心材ワイヤの両者の強度及び切削上の利点を有する放電加工処理のための電極ワイヤを、比較的低い経費で得ることができる。

添付の図面と関連してなされる以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のそのほかの特徴が明らかになり、そしてより完全な理解が得られよう。

皿監ｑ皿里隻説里第１図は、本発明の好ましい態様に従って構成された、放電加工処理において使用するためのワイヤ電極の断面図であり、第２図は、放電加工処理で使用後の電極を示す本発明を体現する電極ワイヤの断面の顕微鏡写真である。

日を−するための　の　工第１図は、本発明の好ましい態様に従って構成された放電加工ワイヤ電極の詳細を例示する。このワイヤは、綱の心材１０と、外側の均質な黄銅層１２と、そして中間の均質な銅Ｊｉｉ１４とを含んでなる。従来技術とは異なり、ｍｊ！１４も黄銅層１２も、バイメタルの構成のみのために米国特許第３７１４７０１号明細書及び米国特許第４２２７０６１号明細書に開示されたような古典的結合方法でもってクラツディングされる。上記の米国特許明細書に開示されたタラワディング法では、銅のような金属のさやが圧力及び熱を利用して綱のような異種金属の心材に巻き付は結合（ｒｏｌｌ　ｂａｎｄ）される。クラツディング材料は１又は２以上のストリップを含んでなり、ストリップの全体の幅は心材の棒を取り囲むのに十分なものである。結合工程完了後に、ワイヤを最終の所望の直径に至るまで延伸する。クラッド層の最終の厚さは、１又は２以上のストリップの厚さとワイヤが延伸される程度とによって決まる。

好ましい方法によれば、低炭素Ａｌ５Ｉ　１００６ｆｌワイヤを好ましくは含んでなる綱の心材を、上述の二つの米国特許明細書のどちらかに開示された結合技術を利用して銅でクラツディングする。より大きな引張強さが望まれる場合には、タイプＡｌＳｉ　１０５０までの銅の心材を使用してもよい。最初のタラッディング工程に続いて、銅でクラツディングされた銅の心材を次いで同様の結合法でもって黄銅層でクラツディングする。

この黄銅は、好ましくはおおよそ６５重量％の銅及び３５重量％の亜鉛を含んでなる。その結果得られた二重クラッドワイヤを、次いで、放電加工用途に適当である最終の直径すなわち０．０１０インチの範囲に至るまで延伸する。実際の応用のためには、ワイヤの直径は０．００５インチから０．０２０インチまでの範囲にわたることができる。

最適な性能のためには、銅クラツド鋼の心材は少なくとも５０％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　５ｔａｎｄａｒｄ）の導電率を有するべきである。従来技術とは違って、外側の黄銅層は均質であって、０．０１０インチのワイヤの場合には米国特許第４６８６１５３号明細書により教示された最大１５側の銅／亜鉛層よりも実質的に厚い厚みををする。本発明の発明者は、この米国特許明細書の教示に反して、１５μよりも厚い均質な黄銅層はそれが切削用ワイヤの機械的強度を犠牲にすることなしに切削速度、切削精度及び洗い流しやすさを改良するので好ましい、ということを見いだした。

黄銅層中の亜鉛は、米国特許第４６８６１５３号明細書に教示された勾配様式で分散されているのに対立するものとして、層を通して均一に分散されなくてはならないと信じられる。開示された二重タラワディング法にあっては、結果として得られる放電加工ワイヤは、純粋な黄銅の放電加工ワイヤよりも、米国特許第４６８６１５３号明細書に開示されたような亜鉛めっきされ銅でクラツディングされたワイヤよりも、実質的にもっと良好に働くことが分る。

第１表は、三つの異なる寸法に合わせて作られた放電加工ワイヤについて並びに５０％、６０％及び７０％ＩＡＣＳの銅クラッド訓心材についての重要なパラメーターを提示する。例えば、この表の第１行は、複合ワイヤ全体の３５体積％を構成する均質な黄銅の外層を有する８ミルのワイヤは１９．６９１！ｍに相等しい０．７８ミルの厚さの黄銅を存するはずである、ということを指示する。この複合ワイヤの総括導電率は、６０％ＩＡＣＳの銅クラツド鋼の心材を使用する場合は４８．１％ＩＡＣＳになり、そして５０％の銅クラツド鋼の心材を使用する場合には４１．７％になる。

この表から分るように、８ミルのワイヤの場合には均質な黄銅層１４の最小の厚みは実質上２０−であり、そしてこれは、先に言及したように、米国特許第４６８６１５３号明細書により教示された最も厚い銅／亜鉛層（１５ａｎ）よりもかなり厚い。最適な性能のためには、黄銅層はワイヤ全体の３５〜５０体積％に相当すべきであり、４０％が好ましい。十分な洗い流しやすさを増進するためには、２５〜４０１！ｒＲの範囲の黄銅の厚みが好ましい。

第１表上表は、銅の抵抗率は１．６７μΩ／ｃｍに等しく、綱の抵抗率は９．７１μΩ ／　ｃｙｎに等しく、そして黄銅の抵抗率は６．４ｏμΩ／　ｃｍに等しいとするものであり、また１ミルは０．００１インチに等しい。

黄銅層は、好ましくは６０重量％の銅及び３５重量％の亜鉛を含む。これは一般にイエロープラスと呼ばれる。とは言うものの、３９重量％はどの高亜鉛含有量の黄銅を利用することができると信じられる。銅でクラツディングされた鋼の心材は５０〜７０％ＩＡＣＳの範囲の導電率を有することができるが、６０％がより好ましい。

第２図は、本発明の好ましい態様に従って構成された０、０１０インチのワイヤ電極の、放電加工装置で使用後の断面の顕微鏡写真である。実線の円１６は電極の初めの直径を指示し、それに対して破線の円は、黄銅層が米国特許第４６８６１５３号明細書により教示されたようにわずか１５ｊＭだけの厚さであった場合に黄銅層が終えるであろうところを指示する。この顕微鏡写真に見られるように、外側の黄銅層の浸食は１５１Ｍよりも実質的に大きかった。ワイヤの一部の領域では、銅層の一部分さえも浸食された。この顕微鏡写真より、外側の黄銅層が１５−よりも実質的に厚い厚みを有することが望ましいことは明らかである。

第２図に示されたワイヤ電極は、ワイヤ全体の４０体積％を構成して実質上２９ＩＭの黄銅層を与える黄銅層でそれ自体がクラツディングされた６０％ｌＡＣ３の銅クラツド鋼の心材で構成された（第１表参照）。このワイヤを使って、０．２９０インチ／ｍｉｎの送り速度で厚さ１．１２５インチのＤ２工具鋼を切削した。

ギャップ電流は１１アンペアであり、ギャップ電圧は５５ボルトであった。

実験を行って、本発明を体現するワイヤ電極の性能を三つの異なる製造業者から商業的に入手可能な黄銅電極ワイヤと比較した。これらのワイヤを使って２インチのＤ２工具綱の工作物を切削した。本発明のワイヤは、０．１４２インチ／ｍｉｎの切削速度に耐えることができた。商業的に入手可能な黄銅ワイヤは、同じ切削条件下でわずか０．１２０インチ／ｍｉｎ。

０、．１．３０インチ／ｍｉｎ及び０．１２０インチ／ｍｉｎばかりの速度を達成することができた。

本発明をある程度詳細に説明してきたけれども、当業者は請求の範囲に記載された本発明の精神又は範囲からは逸脱することなしにそれに対して様々な変更を行うことができるということを理解すべきである。

ＦＩＧ、２Ａ国際調査報告 −へ嗜ψ（ＩＩ１１＋や暴かＡｐｐ軸、、、、−Ｎ、ＰＣτ／ＩＪＳ８９１０２６４ユ

Claims

【特許請求の範囲】１．次に掲げるａ），ｂ）のものを含んでなる、放電加工処理のためのワイヤ電極。ａ）少なくとも５０％ＡＩＣＳの導電率を有する銅クラッド鋼の心材ｂ）クラッディング法によって上記心材のワイヤに結合された均質な銅／亜鉛合金の外層であって、当該電極全体の実質的に３５〜５０％（体積による）を構成しているもの２．前記銅／亜鉛の外層が６５重量％の銅及び３５重量％の亜鉛を含んでなる、請求の範囲第１項記載のワイヤ。３．前記心材の一部分を構成している銅が当該電極全体の実質的に３５体積％を構成する、請求の範囲第１項記載のワイヤ。４．次に掲げるａ），ｂ）のものを含んでなる、放電加工処理のためのワイヤ電極。ａ）低炭素ＡＩＳＩ１００６鋼の心材ワイヤ及び５０〜７０％ＩＡＣＳの導電率を提供するのに十分な厚さの銅クラッド層を含んでなる銅クラッド鋼の心材ｂ）古典的な結合法を利用して上記心材ワイヤに結合された均質な黄銅の外層であって、当該電極全体の３５〜５０％（体積による）を構成しているもの５．当該電極の全体の直径が０．０１０インチであり、そして前記黄銅層の厚みが１５μｍよりも実質的に厚い、請求の範囲第４項記載のワイヤ電極。６．当該電極の全体の直径が０．０１０インチであり、そして前記黄銅層の厚みが２５〜３０μｍの範囲である、請求の範囲第４項記載のワイヤ電極。７．前記黄銅層が６５重量％の銅及び３５重量％の亜鉛を含んでなる、請求の範囲第４項記載のワイヤ電極。８．前記黄銅層が当該ワイヤ全体の実質的に４０体積％を構成している、請求の範囲第４項記載のワイヤ電極。