JPS63114817A - 放電加工用電極 - Google Patents

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】 関連出願の説明 ディー・ニス・トマリン（Ｄ、Ｓ、Ｔｏｍａｌｉｎ）の
名義で１９８　年　　月　　日に提出されかつ本発明の
場合と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第号の明細
書中には、密着性の炭素表 面被膜を持った導電性の金属線から成る放電加工用線電
極が開示されている。かかる線電極の好適な具体例にお
いては、酸化表面を有する金属モリブデン心線上に炭素
表面被膜が形成されている。

また、別の具体例においては、公知の浸漬被覆法によっ
て形成された銅被覆鉄合金心線を酸化することにより、
冶金的に結合された一層良好な炭素表面被膜支持層が得
られている。

発明の背景 本発明は、放電加工用の線電極部材に関するものである
。

放電加工用として役立つ公知の線電極部材および装置は
、米国特許第４２８７４０４号明細書中に記載されてい
る。それによれば、亜鉛、カドミウム、スズ、鉛、アン
チモンおよびビスマスから成る群より選ばれた少なくと
も５０（重量）％の金属または合金から成る活性表面被
膜が導電性の金属心線上に形成される。かかる種類の放
電加工用線電極の使用に際しては、加工作業期間を通じ
特定の活性金属を含有する電解洛中に線電極を通すこと
によって活性表面被膜が連続的に補給される。

このように工作物を加工しながら活性表面被膜の連続的
な補給を行う場合には、当然のことながら、装置の構成
および操作はより複雑なものとなる。

その上、再めっき後の線電極を放電加工区域に供給する
のに先立ち、ダイスを用いて寸法調整を行う必要がある
ことも述べられている。

前述の米国特許出願においては、放電加工用線電極の活
性表面は密着性の炭素被膜によって与えられる。その結
果、活性表面材料を連続的に補給する必要なしに工作物
から一層早い速度で金属を除去することが可能になる。

。放電加工用線電極上にかかる炭素または黒鉛被膜を使
用することに由来するその他の利益としては、線電極ガ
イドとの摩擦が小さくなる結果、線電極のオフセットに
よってテーバ付きの切断が可能になること、かつまた（
あるいは）振動を生じることなしに線電極を整列させる
ために望ましい通張力の増大が得られることが挙げられ
る。かかる利益の更に別の実例としては、モリブデン心
線上に炭素表面被膜を形成して成る直径０．　ＯＯ４イ
ンチの線電極の使用によって厚さ４インチまでの工具鋼
を加工し得ることが判明した。その場合５、工作物の厚
さが増加しても金属除去速度は僅かしか低下せず、しか
も線電極の切断が起こることもなかった。

とは言え、上記のごとき炭素被覆線電極を用いて得られ
る切断作用にも、切断速度および表面仕上の点ではまだ
改善の余地がある。

また、上記のごとき種類の線電極の切断作用を改善する
に当っては、放電加工のために使用される電力レベルを
上昇させなくても同じ程度の切断作用が達成されるよう
にすることも望ましい目的の１つである。

本発明のその他の目的は、以下の詳細な説明を読むこと
によって自ら明らかとなろう。

発明の概要 このたび意外にも、特定の構造を持った放電加工用線電
極部材の使用によって切断作用の改善が得られ、しかも
かかる放電加工操作は線電極部材に同じレベルの電力を
印加しながら実施し得ることが見出された。更に詳しく
述べれば、本発明の改良された線電極部材を使用した場
合、同じ線電極を有する前述の炭素被覆モリブデン心線
電極部材に比べて一層迅速な切断作用が得られ、しかも
線電極部材に印加される電力レベルを増加させる必要が
ないのである０本発明の改良された線電極部材の使用に
関してはまた、上記の事実と相関した別の利益も見出さ
れた。すなわち、切断作用を受けた金属工作物領域にお
ける表面仕上は切断速度に関係し、またこれらの作業パ
ラメータはいずれも線電極部材に印加される電力レベル
に関係するのである。この点に関して判明したのは、切
断速度が増大すれば表面仕上は粗雑になり、また線電極
部材に印加される電流レベルが上昇すれば表面仕上の粗
雑化および（または）切断速度の増大が生じるというこ
とであった。これらの関係から導き出される利点は、一
定の切断速度を得るため線電極部材に印加される電流レ
ベルが低下すれば表面仕上の平滑化が達成されるという
ことである。

本発明に基づく新規な線電極部材は、銅および亜鉛の熱
反応生成物を含む中間層で鉄合金心線を被覆し、次いで
その上に密着性の炭素表面被膜を形成したものから成っ
ている。かかる線電極部材の好適な製造方法に従えば、
公知の浸漬被覆法によって銅被覆を施した鉄合金心線く
たとえば、ニッケルー鉄合金または低炭素鋼の心！りが
用意され、次いでその他の公知技術〈たとえば、電気め
っきや溶融金属浴中への浸漬）によって銅被覆心線上に
亜鉛被膜が形成される。なお、上記の銅被覆心線は十分
な厚さの銅被膜を有し、そのため後続の熱処理によって
上部の亜鉛被膜と合金化を行わせる際に銅被膜の一部の
みが合金化することが好ましい、この点から見れば、ゼ
ネラル・エレクトリック・カンパニー（Ｇｅｎｅｒａｌ
　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐａ−ｎｙ）が「クメット
（ｃｕｍｅｔ）」　　の商品名で現在販売している銅被
覆線のうち、銅被膜の厚さが小さくて０ＦＨＣ銅線の導
電率の約４０％に等しい導電率を示すものよりも、銅被
膜の厚さが大きくて上記の導電率基準値の約６０％に等
しい導電率を示すものの方が好適な心線材料である。そ
の場合、直径０．０３０インチの６０％クメット線に対
して０、００４インチ以上の厚さの亜鉛被膜を使用すれ
ば、最終の線電極部材において銅−亜鉛合金層の下方に
残留銅層の得られることが判明した。その結果、火花放
電への電力供給量が一層向上するものと信じられる。次
に、亜鉛被覆済みの中間製品が市販の黒鉛懸濁液を用い
て被覆される。かかる黒鉛懸濁液の実例としては、エイ
クソン・コロイズ・カンパニー（Ａｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏ
１１ｏｉｄｓ　Ｃｏｍｐａ−ｎｙ）の製品である「アク
アダグ（Ａｑｕａｄａｇ）」　　および「エレクトロダ
グ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ）　Ｊが挙げられる０本発明
の線電極部材に対しては、より高い導電率を与えること
によって完成後の線電極部材から金属工作物へのエネル
ギー供給量の増加をもたらすという点から見て、後者の
黒鉛懸濁液が好適である。

次に、こうして得られた多層被覆鉄合金心線中の亜鉛被
膜と銅被膜との間に合金化反応を起こさせるような条件
下で熱処理を施せば、上記のごとき中間金属被膜間にお
ける所望の冶金的結合が得られると共に、最上部の炭素
表面被膜粒子の機械的結合も得られることになる。この
ように活性炭素表面の機械的結合が得られることも、本
発明の線ｔ８ｉ部材における熱伝導率および導電率の向
上によってもたらされる性能改善の一因を成すものと信
じられる。かかる線電極部材製造方法における最後の工
程は、黒鉛減摩剤を使用しながら通常の機械的引抜き操
作を行うことによって線電極部材の直径を最終の所望値
にまで縮小することであり、それはまた今なお多孔質の
活性炭素表面を合体させることによって機械的付着力を
一層向上させるためにも役立つ。

本発明の改良された線電極部材がもたらす優れた切断作
用は、主として上記のごとき新規な構造に起因するもの
と信じられる。鉄合金心線は線電極部材の使用時に放電
加工区域内における支持荷重の増大をもたらし、それに
よって線電極の切断の発生率を低下させると共に、切断
作用の精度の向上をもたらす、その結果、上記のごとき
構造の線電極部材を使用すれば、−層長い時間にわたる
連続的な切断作業が可能となるのである。好適な実施の
態様に従えば、かかる線電極部材の心部は（米国特許第
３００８２０１および３０６００５３号明細書中に詳し
く記載されているような）浸漬被覆法によって形成され
たものであり、また亜鉛被覆心線に熱処理を施す場合に
生じる焼なまし状態のなめに最適の物理的強度を有する
とは言えない、しかし、線電極部材に対して施される最
終の機械的引抜き操作は構造全体の強度を増大させる。

その結果、低炭素鋼心線を有する本発明の線電極部材の
ｆ！限引張強さは、放電加工温度において通常の黄銅製
放電加工用線電極部材の極限引張強さより少なくとも２
５％だけ大きいことが判明している０本発明の線電極部
材の銅−亜鉛合金中間層は、放電加工区域内におけるフ
ラッシング活性を改善することによって切断作用の迅速
化に役立つ、前述の通り、上記の中間層構造中に多少の
合金化されない銅が残留することは、最終的に得られる
線電極部材の熱伝導率および導電率を共に上昇させる点
で好ましい。かかる中間層構造は、鉄合金心線の低い熱
伝導率および導電率を補償し、それによって金属除去速
度を増大させるために役立つ、更にまた、銅および亜鉛
から成る中間層によって本発明の線電極部材における活
性炭素表面の結合力が向上することもまた、火花放電の
ための電力を一層効率的に供給することによって金属除
去速度を増大させるために役立つはずである。

上記のごとき方法によって製造される本発明の線電極部
材の好適な具体例について述べれば、先ず最初に、０．
０２５インチの初期線直径の下で０ＦＨＣ銅線の導電率
の約６０％に等しい導電率を示すのに十分な量の銅で被
覆された低炭素鋼心線が用窓される。かかる銅被覆心線
に対し、通常の電気めっき法により厚さ０．００３〜０
．　ＯＯ４インチの亜鉛めっきが施され、次いで上記の
ごとき黒鉛材料による被覆が施される。その後、こうし
て得られた多層被覆心線を高温下で加熱することにより
、銅被膜および亜鉛被膜の間に部分的または完全な合金
化がもたらされる。満足すべき合金化作用を達成するた
めには、約７５０°Ｃに加熱された水素雰囲気炉中に毎
分１０フイートの走行速度で多層被覆心線を通せばよい
、なお、亜鈴被膜は上記のごとくにして下方の銅被膜と
完全に反応させることが望ましい、なぜなら、合金化さ
れていない亜鉛は得られた多層被覆心線に後続の機械的
引抜き操作を施す際に有害であることが判明しているか
らである。上記のごとき好適な合金化操作によれば、銅
−亜鉛合金層は下方の合金化されない銅層とおなし厚さ
を有するはずである。最後に、かかる熱処理済みの多層
被覆心線には上記のごとき機械的引抜き操作が施され、
それによってその直径は約０．　ＯＯ４〜０．０１２イ
ンチにまで縮小させられる。この操作は、先行の焼なま
し操作後におけるそれの機械的強度を増大させる点でも
望ましい、上記とほぼ同じ方法によって製造し得る本発
明の線電極部材の別の具体例としては、ニッケルー鉄合
金心線を使用し、かつ上記のごとくにして銅被膜および
亜鉛被膜を部分的に合金化することによって生成された
黄銅合金の中間層を含むものが挙げられる。

本発明に基づく放電加工方法は、一般的に述べれば、（
ａ）上記のごとき構造を有しかつ帯電した線電極部材を
金属工作物に近接した位置で走行させて両者間に火花放
電を起こさせ、（ｂ）走行する線電極部材と工作物の表
面との間の空隙を流動する誘電性液体に接触させ、そし
て（ｃ）火花放電によって工作物から金属を除去しかつ
線電極部材から炭素を除去しながら、除去された金属お
よび炭素を流動する誘電性液体によって空隙から排除す
る諸工程から成っている。かかる放電加工方法に従えば
、市販のエロツクス（ＥＬＯＸ）装置のごとき通常の放
電加工機に対してスプールに巻いた本発明の線電極部材
が装着され、そして単バス方式で作業が行われる。かか
る作業に際しては、表面の黒鉛および銅−亜鉛合金中間
層が蒸発し、そしてそれらの蒸発生成物が空隙の効果的
なフラッシングをもたらす、その結果、かかる方法にお
いては、上記の線電極部材に同じレベルの電力を印加し
ながらも一層優れた切断作用が達成されるのである。

かかる切断作用の改善とは、前述の通り、従来の線電極
部材に比べて同じ電力レベルの下で切断速度の増大が得
られること、あるいは本発明の線電極部材に印加される
電流レベルを低下させながら一定の切断速度の下で表面
仕上の平滑化が得られることを指す。

好適な実施の態様の説明 先ず第１図を見ると、他の点では従来通りの放電加工機
において本発明の線電極部材１０を使用しているところ
が略示されている。線電極部材１０は、１対のガイドロ
ーラ１２および１４の間に懸架されて鉛直方向に沿いな
がら下方に走行し、そして加工作用をもたらす火花放電
（図示せず）を発生させるために役立つ１．それによっ
て加工されるべき金属工作物１６は、連続的に走行する
線電極部材に近接して配置されている。その距離は、線
電極部材１０および工作物１６を通常の放電加工用電気
回路に適正に接続した場合、両者間に火花放電が発生す
るように設定される。更に詳しく述べれば、上記の電気
回路中には線電極部材への接続用として１対のブラシ接
点１８および２０が含まれ、そしてそれらの各々は導線
２４および２６によって通常の放電加工用電源２２に接
続されている。最後に、導線２８によって工作物１６を
放電加工用電源２２に接続すれば所要の電気回路が完成
する。また、火花放電の作用によって工作物から除去さ
れる金属粒子並びに本発明の線電極部材の使用に際して
炭素表面被膜や下方の合金層が蒸発して生じる粒子を排
除するため、流動する誘電性液体くたとえば脱イオン水
）１７が空隙に供給される。

本発明に従って達成される切断速度の向上を一層明確に
例示するため、本発明の線電極部材を用いて得られた切
断速度と従来の黄銅製および亜鉛被覆黄銅製線電極部材
を用いて得られた切断速度とを比較するデータが下記第
１表中に示されている。この表中にはまた、切断作業に
際して線電極部材に印加された電力レベルの相対値も示
されている。それにより、同等な電力レベルの下で本発
明の線電極部材がもたらす切断速度の向上の度合を評価
することができる。なお、上記の比較試験においては、
市販の放電加工機であるアジニトロンく＾ｇｉｅｔｒｏ
ｎ）４２５および３１５を使用しながら、厚さ１インチ
の炭素工具鋼板から成る工作物を上記のごとき方法に従
って加工した。

第−一り−」【 未被覆黄銅　　　　　　　　　３．５　　　４．８クメ
ツト（黒鉛／亜鉛被覆）５．０８．５黄銅（亜鉛被覆）
　　　　　　　　４．６　　　６．５ジエ　ロン 未被覆黄銅　　　　　　　　　４．２　　　２５未被覆
黄銅　　　　　　　　　５．３　　　２．８未被覆黄銅
　　　　　　　　　５．２　　　３．０未被覆黄ｉ　　
　　　　　　　　５．９　　　３．２未被覆黄銅　　　
　　　　　　６．２　　　３．５クメツト（黒鉛／亜鉛
被覆）４．８２５クメツト（黒鉛／亜鉛被覆）５．５２
８クメツト（黒鉛／亜鉛被覆）　　　６．４　　、　　
３．２クメツト（黒鉛／亜鉛被覆）ａ０４．５クメツト
（黒鉛／亜鉛被覆）＆１５．１クメツト（黒鉛／亜鉛被
覆）　　　９．０　　　５．４クメツト（黒鉛／亜鉛被
覆＞　　　９．２　　　５．５上記のデータから明らか
な通り、直径０．０１０インチの線電極部材について試
験した場合、黒鉛表面被膜を有するクメット線から成る
本発明の好適な線電極部材は切断速度の点で一層優れて
いることがわかる。放電加工機＃１における比較では、
本発明の好適なりメット線電極部材は未被覆黄銅線電極
部材に比べて４３％の切断速度増大を示し、また亜鉛被
覆黄銅線電極部材に比べて９％の切断速度増大を示した
。また、放電加工機＃２における比較では、線電極部材
に印加されたあらゆる電力レベルにおいて同じ未被覆黄
銅線電極部材に対する同様な切断作用の向上が認められ
た。上記の比較試験において使用された線電極部材は０
ＦＨＣ銅線の６０％の導電率を示すクメット線を用いて
製造されたものであるが、それより銅被膜の厚さが小さ
いクメット線を用いた場合にも同じ従来の放電加工用線
電極部材に対して切断作用の向上が認められる。たとえ
ば、０ＦＨＣ銅線の４０％の導電率を与えるような厚さ
の銅被膜を有する別のクメット線を本発明の方法に従っ
て加工して得られた線電極部材もまた、従来の線電極部
材に比べて一層優れた切断作用を示すことが判明してい
る。

次の第２図は、本発明に基づく好適な線電極部材の多層
被覆構造を示す斜視図である。詳しく述べれば、かかる
線電極部材１ｏは鉄合金心線３０を含み、そしてその上
に合金化されていない銅層３２が配置されている。かか
る銅層３２上には、上記のごとき方法によって形成され
た銅−亜鉛合金層３４が支持されていて、これはその上
に形成される炭素表面被膜３６を機械的に結合するのに
役立っている。上記の比較試験において使用された本発
明の線電極部材もこのような構造を有するものであって
、それは次のようにして製造された。

先ず最初に、直径０．０２５インチのクメット線の表面
上に厚さＯ，ＯＯ３インチの亜鉛被膜が電気めっきによ
って形成された０次いで、エレクトロダグを用いて黒鉛
表面被膜が形成された後、亜鉛および銅被膜の大部分を
黄銅合金に転化するための熱処理が施された。エレクト
ロダグを用いて熱処理済みの多層被覆線の再被覆を行っ
た後、機械的引抜き操作によって最終練直径が０．０１
０インチに調整された。

以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、改良さ
れた構造を有する広範囲にわたって有用な放電加工用線
電極部材並びにかかる改良された線電極部材を使用する
放電加工方法および装置が提供される。とは言え、上記
のごとき種類の線電極部材を用いて達成される切断作用
をなお一層改善するため、かかる線電極部材の鉄合金心
線およびそれを包囲する銅−亜鉛合金中間層の組成を変
化させ得ることは当業者にとって自明であろう。たとえ
ば、最終の線電極部材における合金化されてない銅層の
厚さを常法に従って調整すれば、かかる線電極部材に一
層低いレベルの電力を印加しながらなお一層の切断速度
増大を得ることもできる。

それ故、本発明の範囲はもっばら前記特許請求の範囲の
みによって限定されるものと解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく改良された放電加工装置の主要
部品を示す略図、そして第２図は本発明の線電極部材の
多層被覆構造を示す斜視図である。 図中、ｌＯは線電極部材、１２および１４はガイドロー
ラ、１６は金属工作物、１７は誘電性液体、１８および
２０はブラシ接点、２２は放電加工用電源、２４．２６
および２８は導線、３０は鉄合金心線、３２は銅層−１
３４は銅−亜鉛合金層、そして３６は炭素表面被膜を表
わす。 Ｆ／ｆ、／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銅および亜鉛の熱反応生成物を含む中間層が鉄合金
   心線を被覆し、その上に密着性の炭素表面被膜が形成さ
   れていることを特徴とする放電加工用線電極部材。 ２、前記炭素表面被膜が黒鉛から成る特許請求の範囲第
   １項記載の線電極部材。 ３、前記炭素表面被膜が導電性の黒鉛から成る特許請求
   の範囲第２項記載の線電極部材。 ４、前記鉄合金心線が低炭素鋼合金から成る特許請求の
   範囲第１項記載の線電極部材。 ５、（ａ）銅被膜を有する鉄合金心線を用意し、（ｂ）
   かかる銅被覆鉄合金心線上に亜鉛被膜を形成し、（ｃ）
   このようにして銅および亜鉛で被覆された鉄合金心線の
   表面上に炭素被膜を形成し、（ｄ）こうして得られた多
   層被覆鉄合金心線を、前記銅および亜鉛成分の間に合金
   化作用が起こるような条件下で加熱し、次いで（ｅ）機
   械的引抜き操作によってこの炭素被覆鉄合金心線の直径
   を縮小させる諸工程から成ることを特徴とする放電加工
   用線電極部材の製造方法。 ６、前記の銅および亜鉛で被覆された鉄合金心線が黄銅
   合金を生成するような条件下で約７５０℃に加熱される
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、前記亜鉛被膜が電着法によって形成される特許請求
   の範囲第５項記載の方法。 ８、（ａ）銅および亜鉛の熱反応生成物を含む中間層で
   鉄合金心線を被覆し、次いでその上に密着性の炭素表面
   被膜を形成して成りかつ帯電した線電極部材を金属工作
   物に近接した位置で連続的に走行させて両者間に火花放
   電を起こさせ、（ｂ）走行する前記線電極部材と前記工
   作物の表面との間の空隙を流動する誘電性液体に接触さ
   せ、そして（ｃ）前記火花放電によって前記工作物から
   金属を除去しかつ前記線電極部材から炭素を除去しなが
   ら、除去された金属および炭素を流動する前記誘電性液
   体によって前記空隙から排除する諸工程から成る結果、
   前記線電極部材に同じレベルの電力を印加しながらも切
   断作用の改善が達成されることを特徴とする放電加工方
   法。 ９、前記切断作用の改善が切断速度の増大である特許請
   求の範囲第８項記載の方法。 １０、前記切断作用の改善が表面仕上の平滑化である特
   許請求の範囲第８項記載の方法。 １１、前記線電極部材の前記炭素表面被膜が黒鉛から成
   る特許請求の範囲第８項記載の方法。 １２、前記線電極部材の前記鉄合金心線が低炭素鋼合金
   から成る特許請求の範囲第８項記載の方法。 １３、前記線電極部材の前記中間層が残留する銅層上に
   支持された黄銅合金から成る特許請求の範囲第８項記載
   の方法。 １４、工作物に近接した位置で線電極部材を連続的に走
   行させて両者間の空隙に火花放電を起こさせることがも
   たらす切断作用によって前記工作物の加工を行うような
   放電加工装置において、銅および亜鉛の熱反応生成物を
   含む中間層で鉄合金心線を被覆し、次いでその上に密着
   性の炭素表面被膜を形成したものから前記線電極部材が
   成ることを特徴とする装置。 １５、前記線電極部材の前記炭素表面被膜が黒鉛から成
   る特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６、前記線電極部材の前記鉄合金心線が低炭素鋼合金
   から成る特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １７、前記線電極部材の前記中間層が黄銅合金から成る
   特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １８、前記線電極部材に印加される電力レベルを調整す
   ることによって切断作用の改善を連成するための手段を
   含む特許請求の範囲第 １４項記載の装置。 １９、前記切断作用の改善が切断速度の増大である特許
   請求の範囲第１４項記載の装置。 ２０、前記切断作用の改善が表面仕上の平滑化である特
   許請求の範囲第１４項記載の装置。