JPS6261097B2

JPS6261097B2 -

Info

Publication number: JPS6261097B2
Application number: JP58122617A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Ito; Yoshio Shibata; Masato Sakanishi; Takeshi Yatomi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1987-12-19
Also published as: JPS6017037A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、ワイヤカツト放電加工用に用いる
ワイヤ電極に関するものである。一般にワイヤカツト放電加工に用いられている
ワイヤ電極の電極材としては、直径が0.05〜0.3
mmの銅、黄銅あるいはタングステン等からなるも
のがある。これ等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。まずワ
イヤ電極１に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と同軸方向に加工液３を吹き
かけつつワイヤ電極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、対向した微少間
隙では加工液３を媒体として放電が繰返され、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。対向する微少間隙を常に一
定に保ち、放電を断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XY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返しXYクロステー
ブルを制御することにより加工溝４が連続的に形
成され、任意の形状の加工ができ、一般金型の抜
き、切断等に広く応用されている。ワイヤカツトの加工速度は第２図に示すように
ワイヤ電極１に加える張力の依存性があり、第２
図において横軸を加える張力Ｔ(ｇ)、縦軸を加工
速度Ｆ（mm²／分）にて示すと、右上りの特性があ
り、張力の大きいほど加工速度が速くなることが
わかる。これは張力が大きくなると、ワイヤ電極
１の振動が小さくなり、対向微少間隙寸法を均一
に制御でき、安定した放電を繰返すことができる
ので、加工速度が速くなることが確認されてい
る。しかし、銅や黄銅のワイヤ電極１はそれ自体の
もつ抗張力の向上には限度があり、張力を大きく
とつて加工速度を向上することは望めない。ま
た、タングステンは抗張力は大きいが材質的に加
工速度が余り大きくなく、かつ高価である。加工速度についての最大の要因は何といつても
ワイヤ電極１の導電率である。加工速度を飛躍的
に向上させるには投入電流を大きくすることであ
り、それにはワイヤ電極１が大きな導電率を有し
ていることが必要である。しかし、現在最も多く
使用されている黄銅やタングステンのワイヤ電極
１は導電率がそれほど高くなく、大きな電流を投
入すると発熱して、抗張力が下落するかあるいは
切断してしまうため、（大きな電流を投入するに
はワイヤ電極の線径を太くする以外に方法はな
い。）大きな電流を投入して飛躍的に加工速度を
向上することは望めない。また、従来の銅や黄銅のワイヤ電極１を用い、
第３図に示すように被加工物２に対して上あるい
は下から、下あるいは上に送給して加工を進める
時、被加工物２の加工溝４の上部あるいは下部に
ワイヤ電極１の一部が放電により、飛散して付着
する。この付着物５の主成分は銅であり、付着状
況は第２図イのようにワイヤ電極１の前面及び側
面にはなく後方部に多く付着していることが観測
されている。このような付着物５が加工面に残る
ことは寸法精度を著しく損い加工エネルギーの大
きい領域では約10〜100μｍに及ぶことがある。
さらに、加工エネルギーを大きくすると第４図の
ように付着物５が加工溝４を埋めてしまうことが
ある。このような現象は、加工物が抜けおちない
こともさることながらワイヤ電極１と同軸噴流さ
せている加工液３が対向微少間隙に侵入せず、気
中放電現象が発生し、加工速度の低下をきたすこ
とや、ワイヤ電極１の断線を生じることがある。
これ等の付着物５の主成分は銅であるため発煙硝
酸のような危険な薬品のみがその除去作業に用い
られるため作業性が悪くかつ不安全である。さらに、従来の黄銅のワイヤ電極１はアンモニ
ア等の雰囲気にさらされると応力腐食割れを起こ
し、破断するという欠点を有するため、その保管
には特に注意を要し、防錆処理の他に真空パツケ
ージ等が必要であつた。以上のように従来のワイヤ電極１は種々の欠点
を有している。この発明は上記の欠点に鑑みて発明されたもの
で高導電率と高抗張力、耐応力腐食性を有し、付
着物の極微少な加工速度の速い、高い精度の加工
ができるワイヤ電極を提供するものである。ここで、ワイヤカツト放電加工におけるワイヤ
電極の材質の違いによる付着物５の量及び加工速
度の関係を確認した結果を第１表に示す。この結
果はワイヤ電極１の電極材のモデルとして直径３
mm、長さ50mmの丸棒を試験片として用い、対向微
小間隙に印加するパルス電圧、加工液等の諸条件
は同一にして比較したものであり、付着量及び加
工速度は、黄銅を基準に相対比較し百分率にて示
している。

【表】まず、付着量については、融点が低く、融解潜
熱と蒸発潜熱の小さい材料ほど付着量が少ないこ
とがわかる。放電時の熱エネルギーにより被加工物２が溶融
状態に熱せられると同時にワイヤ電極１自体も同
程度に熱せられる。この時加工液３は急激な温度上昇で気化し局部
的に爆発状態が生じ、被加工物２の溶解部を吹き
飛ばしてしまう。以上の状況が繰返されるが、融点が低く蒸発し
やすい電極材は、気化した加工液と共に加工溝４
外に排出される。つまり、気体の状態で飛散して
加工面に付着しにくくなつているためである。一方融点が高く金属蒸気になりにくい銅等は、
放電の熱エネルギーによつて溶解部分のほとんど
が蒸発せず微細な粒状となつて飛散する時に加工
面に溶着するため付着量が多くなつている。また
加工速度についても低融点金属である亜鉛や錫が
良好であることが確認された。しかしながら、亜鉛や錫等の低融点金属は、第
１表に示すように抗張力が小さく、ワイヤ電極１
の電極材として0.05〜0.3mmの直径を有するもの
に線引することは断線が頻発し不可能である。そこで、黄銅以上の抗張力と高導電性を有し、
加工速度が優れ、しかも応力腐食割れ感受性が銅
並みに低いワイヤ電極を得るため、２〜３重量％
の鉄、0.01〜0.04重量％のリン、0.05〜0.3重量％
の亜鉛、最大でも0.03重量％の鉛および残部が銅
と不可避不純物からなる組成の合金（例えば玉川
機械金属株式会社のtama HSM Copper、2.3％
Fe、0.12％Zn、0.03％Ｐ、0.03％Pb、残部Cu）
を冷間引抜加工して、直径0.2〜0.25mmのワイヤ
電極とした。（以下このワイヤをHTWと称す）また、このワイヤ電極は銅を主体とする合金で
あるため、付着現象は銅と同程度である。従つ
て、これを解決するために亜鉛をメツキ法によつ
て、上記ワイヤーに10μｍの厚さに被覆した。こ
のワイヤ断面図を第５図に示す。このような構成及び製造法に基づいて製造され
たワイヤ電極１の電極材の特性を黄銅及び銅のワ
イヤ電極と比較した結果を第２表に示す。この表
はワイヤ放電加工機を使用し、実際に鋼材を加工
したもので、加工における諸条件を統一し、黄銅
の特性を基準に百分率で表わしたものである。ま
た第６図は黄銅、タフピツチ銅、tama HSM
Copperのアンモニア蒸気中における応力腐食割
れ感受性の比較を示す。

【表】本発明によるワイヤ電極のうち、発明品(1)につ
いては抗張力が銅の２倍以上となり、実際の加工
時の張力を大きくできるので加工速度は向上す
る。付着量については、銅が主成分の合金であるが
鉄、亜鉛などの成分が含まれているので、やや銅
の場合より少ない。また、発明品の(2)については、抗張力は黄銅よ
りやや低いにもかかわらず、導電率が黄銅の約２
倍と大きく、電流を多く投入でき、しかも、付着
量が少ないため加工速度は約1.8倍近く向上し
た。この結果はモデル実験の時の特性値に近く、
実際のワイヤ放電加工においても低融点金属が良
好であることが裏付けられた。本発明によるワイ
ヤ電極の良好な理由はモデルによる実験の結果と
同一の作用があるためであることがわかつた。さらに、発明品の(1)、(2)は第６図からもわかる
ように応力腐食割れの感受性が黄銅に比べ極端に
低く、ほとんどないといつてもよい。第６図は本
発明(1)の１つの例である玉川機械金属株式会社の
tama HSM Copper（2.3％Fe、0.12％Zn、0.03
％Ｐ、0.03％Pb、残りCu）の場合を示すが、引
抜加工をしてワイヤ形状となつても応力腐食の感
受性に変化がないことは明白である。このため、黄銅が応力腐食割れ感受性が非常に
大きく、その保管には防錆紙を巻いて、特別に真
空パツク包装を施こさねばならないのに対し、本
発明品の(1)、(2)は単に防錆紙のみの使用でよく、
製作工程の簡略化がはかれると共に、包装費も安
くできるというメリツトがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤカツト放電加工の状態を示す
図、第２図は、ワイヤ電極の張力と加工速度の関
係を表わす図、第３図、第４図は従来のワイヤ電
極の電極材の被加工物面への付着状態を示す図、
第５図は本発明を示す電極の断面図、第６図はア
ンモニア蒸気中における応力腐食割れ感受性比較
を示す図である。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、５は付着物、６は本発明のワイ
ヤ電極材、７は本発明の被覆用合金である。尚、
図中同一符号は同一部分を表わす。

Claims

【特許請求の範囲】１２〜３重量％の鉄、0.01〜0.04重量％のリ
ン、0.05〜0.3重量％の亜鉛、最大でも0.03重量％
の鉛を含有し残部が銅と不可避不純物からなる組
成のワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極。２前記ワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極の表
面に亜鉛、マグネシウム、錫、鉛、アルミニウ
ム、カドミウムあるいはこれらの合金を被覆した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワ
イヤカツト放電加工用ワイヤ電極。