JPWO2018123513A1 - 異形ダイヤモンドダイス - Google Patents
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Abstract
Description
従来の技術では伸線後の線材の表面粗さが粗いという問題があった。
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
<実施の形態1>
(全体の構成)
図1は、実施の形態1に従った異形ダイヤモンドダイス10、異形ダイヤモンドダイス10を構成するダイヤモンド1、ダイヤモンド1を収納するケース2およびそれらの間に介在する焼結合金3の断面図である。異形線伸線用ダイヤモンドダイスについて図面を用いてその概要を説明する。図1は、ダイスケースに収めて使用できる状態の断面図である。ダイヤモンド1はケース2に収納される。ダイヤモンド1は焼結合金3を用いてケース2に取り付けられている。
ベアリング部6dの長さは、ベアリング部6dの正面形状が四角形でその四角形の相対する面の距離をDとした場合に、0.05D〜1.0Dとすることが好ましい。より効果を大きくするためには、0.05D〜0.8Dとするのが好ましい。一般に、ベアリング部の長さは、異形ダイヤモンドダイス10の寿命向上すなわち多結晶ダイヤモンド5の摩耗防止や形状変化防止の点からは長い方が好ましい。しかしながら、極細線を伸線する場合、断線する問題が大きいため、ベアリング部6dを長くすることはできない。断線防止のためには、多結晶ダイヤモンド5と線材の接触面積を小さくすることと単位面積あたりの摩擦力を小さくするという二つの点から対策が必要である。そのため、まず線材接触面積を小さくする点からベアリング部6dを短くした。これにより摩擦力が低減される。また、滑らかな曲面にすることで接触面積が小さくなり、潤滑材の供給が切れることは防止され、伸線抵抗を安定させることができるので、断線防止効果が極めて大きくなる。さらに、ベアリング部6dを研磨加工する場合にも、ベアリング部6dの長さが長いと表面粗さの小さい滑らかな面にするのが困難であるが、短いので高精度な研磨加工が可能になり、これによっても伸線抵抗を安定させるという効果が生じる。
ベアリング部6dの表面粗さSaが0.05μm以下である必要がある。表面粗さSaは、ISO 25178で定義される。測定範囲は、測定範囲中の山、谷が20山以上ある範囲とする。測定前処理は有り、傾き補正は有り、ガウシアンフィルタは無しの条件で測定する。ベアリング部6dは加工孔7において最も径の小さい部分であり、ベアリング部6dの表面粗さが線材の表面粗さと深く関連する。ベアリング部6dの表面粗さSaが0.05μmを超えると線材の表面粗さが粗くなる。高精度で長寿命のダイスとするには、ベアリング部6dの表面粗さSaが0.03μm以下であることがより好ましく、0.01μm以下であることが最も好ましい。ベアリング部6dの表面粗さSaは小さければ小さいほど好ましい。ただし、工業生産上、費用対効果を考慮すれば、ベアリング部6dの表面粗さSaは0.002μm以上であることが好ましい。
好ましくは、リダクション部6cの表面粗さSaは0.1μm以下である。リダクション部6cの表面粗さSaが0.1μm以下であれば、ベアリング部6d上流のリダクション部6cの表面粗さが小さいため、伸線後の線材の表面粗さを小さくすることができる。
伸線された線材は、モータの巻線などに使用する。このような用途では、高密度に巻く必要があるため、線材のコーナー部のRは小さいほど好ましい。そのため、ベアリング部の四角形のコーナー部のRは、20μm以下としている。コーナー部のRは小さければ小さいほど好ましい。ただし、工業生産上、費用対効果を考慮すれば、コーナー部のRは1μm以上であることが好ましい。
コーナー部のRを小さくするため、さらにベアリング部6dの表面粗さSaを小さくするためには、多結晶ダイヤモンド5を構成するダイヤモンドの粒径が小さくなければならない。ダイヤモンドの平均粒径が500nm以下の多結晶ダイヤモンド(焼結ダイヤモンド)5を用いる。さらに、ダイヤモンドの平均粒径は線材の表面粗さとも関係し、ダイヤモンドの平均粒径が500nmを超えると、線材の表面粗さが粗くなる。
多結晶ダイヤモンド5には、バインダが含まれていてもよい。多結晶ダイヤモンドにおけるバインダの割合は5体積%以下であることが好ましい。高精度で長寿命のダイスとするには、バインダの割合は、3体積%以下であることがより好ましく、バインダが含まれないのが最も好ましい。
異形ダイヤモンドダイス10の材料として、焼結ダイヤモンドを準備する。この焼結ダイヤモンドを円柱形状に加工した後、レーザー加工法によって下穴を開ける。次に、放電加工法によって粗加工を行う。次に、ラッピング加工により、仕上げ加工を行う。ラッピング加工法の詳細は以下の通りである。
図5は、実施の形態2に従った異形ダイヤモンドダイスで用いられるダイヤモンド1の正面図である。図6は、図5中のVI−VI線に沿った断面図である。
(試料番号1から8)
試料番号13で伸線した四角線の表面粗さRaを1としたとき、表面粗さSaの相対値が0.8〜1の試料を評価A、表面粗さSaの相対値が1を超え1.1以下の試料を評価B、表面粗さSaの相対値が1.1を超え1.3以下の試料を評価C、表面粗さSaの相対値が1.3を超える試料を評価Dとした。なお表2中に評価Bは存在しなかった。
Claims (6)
- 多結晶ダイヤモンドを有し、前記多結晶ダイヤモンドに加工孔が設けられている異形ダイヤモンドダイスであって、
前記加工孔の一辺の長さが100μm以下、コーナーRが20μm以下、ベアリング部を有し前記ベアリング部の表面粗さSaが0.05μm以下、前記多結晶ダイヤモンドの平均粒径が500nm以下である、異形ダイヤモンドダイス。 - リダクション部を有し前記リダクション部の表面粗さSaは0.1μm以下である、請求項1に記載の異形ダイヤモンドダイス。
- 前記リダクション部から前記ベアリング部にかけての前記加工孔の表面は滑らかな曲面で形成されている、請求項2に記載の異形ダイヤモンドダイス。
- 前記加工孔の周りの前記多結晶ダイヤモンドは前記加工孔の円周方向に連続する単一の前記多結晶ダイヤモンドである、請求項1から3のいずれか1項に記載の異形ダイヤモンドダイス。
- 線材の長手方向に直交する断面において直線部分が含まれる線材の伸線に用いられる、請求項1から4のいずれか1項に記載の異形ダイヤモンドダイス。
- 前記多結晶ダイヤモンドにおけるバインダの割合は5体積%以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の異形ダイヤモンドダイス。
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