TWI625185B - Electrode wire for wire electric discharge machining and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

一種線放電加工用電極線，由作為芯線之鋼線、以及由包覆上述鋼線之銅鋅合金形成之鍍敷層所形成；前述鍍敷層的平均鋅濃度為60~75質量%；上述鍍敷層的導電率為10~20%IACS；線徑為30~200μm。

Description

線放電加工用電極線及其製造方法

本發明係關於一種線放電加工用電極線及其製造方法。

作為工件(被加工物)之切斷加工方法，已知有線放電加工法。線放電加工法係於使由線構成之放電加工用的電極線貫通於浸漬在加工液中之工件之狀態下，將電壓施加至該電極線與工件之間而產生放電，利用伴隨放電而產生之熱使工件熔融，且利用加工液的氣化爆炸來去除工件的熔融部分。使工件向前後左右移動，沿著工件上的電極線之軌跡連續地產生上述熔融及去除現象，藉此，進行將上述工件切斷為所期望的形狀之加工。

而且，為使放電加工用的電極線的線徑越小越能夠進行越精密之加工，因此，一般存在使電極線實現小徑化之需求。另一方面，於放電加工中，不繞曲地對電極線施加張力。由於若小徑化，則無法耐受張力而易發生斷線，因此，亦需要一定程度地確保電極線的拉伸強度。

因此，如專利文獻1所記載，作為電極線，已開發了利用銅鋅合金(黃銅)對作為芯線之鋼線的表面進行鍍敷而成之線放電加工用電極線。此種電極線的芯線為鋼線，因此，與黃銅線等相比較，拉伸強度優異。又，藉由黃銅鍍敷中的銅確保導電性，藉由鋅確保放電性。

先前技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特公平2-49849號公報

於如專利文獻1所述之習知的由黃銅鍍敷鋼線構成之電極線中，黃銅中的鋅的濃度較10~50質量%為低，因此，雖然導電性良好，但放電性不充分。如上所述，線放電加工法係利用伴隨電極線之放電而產生之熱使工件熔融，接著對該工件進行加工，因此，存在若放電性(電子放射性能)不充分，則無法加快加工速度之問題。

另一方面，若黃銅中的鋅的濃度過剩，則銅成分必然會不足而導致導電性降低，因此，加工速度降低。

因此，本發明應解決之問題在於，兼顧將銅鋅合金鍍敷於鋼線而成之線放電加工用電極線的導電性與放電性，使加工速度提高。另外，抑制在電極線之拉線步驟時發生鍍敷層之剝離、破碎等。

為了解決上述問題，利用作為芯線之鋼線與包覆前述鋼線之銅鋅合金之鍍敷層來構成本發明之線放電加工用電極線，該鍍敷層的平均鋅濃度為60~75質量%，上述鍍敷層的導電率為10~20%IACS，將包含鍍敷層與芯線之整體的線徑設為30~200μm。

以上述方式設置電極線的銅鋅合金鍍敷層中的鋅濃度，藉 此，合金整體的功函數降低，兼顧了導電率與放電性，加工速度提高。

10‧‧‧實施形態之線放電加工用電極線

11‧‧‧鋼線

12‧‧‧銅鋅合金鍍敷層

13‧‧‧鍍銅層

14‧‧‧鍍鋅層

20‧‧‧供給捲盤

30‧‧‧捲取捲盤

40‧‧‧張力輥

50‧‧‧電源

c‧‧‧切割線

s‧‧‧起始點

w‧‧‧被加工物(工件)

圖1(a)係線放電加工用電極線的剖面圖。

圖1(b)係擴散處理前之線放電加工用電極線的剖面圖。

圖1(c)係其他實施形態中的線放電加工用電極線的剖面圖。

圖2(a)係表示線放電加工用電極線之製造步驟之概要的流程圖。

圖2(b)係表示其他實施形態中的線放電加工用電極線之製造步驟之概要的流程圖。

圖3係表示線放電加工用電極線之使用狀態之概要的立體圖。

以下，說明本發明之實施形態。如圖1(a)所示，實施形態之線放電加工用電極線10由作為芯線之鋼線11、與形成於鋼線11表面之銅鋅合金鍍敷層12所形成。

此處，電極線10的線徑為30~200μm，其為非常小之線徑，因此，能夠進行精密之放電加工。電極線10的拉伸強度並無特別限定，但為避免於放電加工時斷線，較佳為2000MPa以上。又，電極線10的拉線加工時之減面率並無特別限定，但為了隨著加工硬化而實現如上所述之高拉伸強度，較佳為95%以上。

成為芯線之鋼線11的種類並無特別限定，但為了確保高拉伸強度，含有0.6~1.1質量%之碳之鋼線較佳。作為此種鋼線，能夠例示所謂之60碳、80碳、及100碳之鋼琴線。

銅鋅合金鍍敷層12中的鋅的平均濃度為60~75質量%，其 餘為銅與微量的不可避免的雜質。又，銅鋅合金的導電率為10~20%IACS，尤佳為15%IACS。若鋅低於60質量%，則鋅不足，放電性變差，若鋅超過75質量%，則銅不足，導電性變差。

將銅鋅合金中的鋅的平均濃度設為60~75質量%，將導電率調節為10~20%IACS，藉此，如下述實施例所示，能夠獲得放電性與導電性之平衡性優異且加工速度良好的電極線10。

銅鋅合金鍍敷層12的厚度並無特別限定，但若低於3μm，則鍍敷層12過薄，電極線10整體的導電性等降低，若超過8μm，則電極線10整體的強度有可能會降低，因此，較佳為3~8μm。再者，銅鋅合金鍍敷層12對於鋼線11之包覆率變為鍍敷層12幾乎未發生剝離或破碎之狀態，即15~45%。

實施形態之電極線10係由如圖2(a)所示之實施形態之製造方法製造。再者，此處表示了最小步驟數，亦可添加除此以外之步驟。

首先於步驟S₀中，準備例如線徑為4.0~6.0mm之線材(鋼線11)。預先對該線材進行酸洗等，藉此適當地去除。其次，於步驟S₁中，藉由例如乾式拉線機，將該線材一次拉線為例如0.4~1.5mm之線徑。亦可對該經拉線後之線材進行加熱及快速冷卻而適當地進行韌化處理。

又，於步驟S₂中，對該線材實施鍍敷處理，於其表面形成鍍銅層13。其次於步驟S₃中，進而對鍍敷有銅之線材實施鍍敷處理，於其表面形成鍍鋅層14。藉此，如圖1(b)所示，成為如下狀態：於鋼線11表面的內層形成有鍍銅層13，於外層形成有鍍鋅層14。該鍍銅與鍍鋅之實 施順序並非特別重要，亦可相反地先實施鍍鋅，後實施鍍銅。

於最終拉線前之線材的線徑較大之狀態下進行鍍敷處理，藉此，能夠防止鍍敷不良等。該等鍍敷處理之方式並無特別限定，可利用一般之方法。具體而言，能夠例示電鍍法或熔融鹽鍍敷法。又，藉由擠出加工法的一種即連續擠出加工(conform)而形成被膜之情形亦包含於本說明書所述之鍍敷處理。鍍銅層13及鍍鋅層14的厚度並無特別限定，但預先將其重量比率設定為1.5≦Zn/Cu≦3。

進而於步驟S₄中，藉由例如濕式拉線機，將該形成有鍍鋅層14之線材最終拉線(二次拉線)為30~200μm之線徑。此處，步驟S₁及步驟S₄之拉線步驟中的線材的總減面率並無特別限定，但為了提高拉伸強度，較佳設為95%以上。

鍍銅層13及鍍鋅層14藉由擴散處理而合金化，形成銅鋅合金鍍敷層12。藉此，完成實施形態之線放電加工用電極線10。

如上所述，鍍銅層13及鍍鋅層14的重量比率為1.5≦Zn/Cu≦3，因此，銅鋅合金鍍敷層12中的鋅的平均濃度為60~75質量%。又，此時根據鍍敷厚度與合金種類，導電率處於10~20%IACS之範圍內。又，銅鋅合金鍍敷層12既可於其厚度方向上形成濃度梯度，亦可幾乎質地均勻而不形成濃度梯度。然而，有助於放電性之鋅自擴散處理之前起已顯現於電極線10的表面，因此，能夠於濃度梯度較大之狀態下完成處理。如此，能夠防止鋼線11因熱等而劣化。

再者，對於鋅濃度為60~75質量%之銅鋅合金，由於其相態為γ相且為六方晶體結構，故而硬且脆，難以進行塑性加工。因此，於 最終拉線時，拉線條件(減面率與模具半角之選擇)不恰當之情形下，鍍敷層12有可能會於最終拉線時發生剝離或破碎。如下述實施例之表2及表3般，依據一定的指數(表2及表3中的拉線條件指數)管理最終拉線時之條件，藉此，能夠避免此種鍍敷層之剝離或破碎。

參照圖2(b)及圖1(c)，說明其他實施形態之電極線10之製造方法。於該實施形態中，在鍍敷步驟中，首先於步驟S₂中，在線材的表面形成鍍鋅層14，其次於步驟S₃中，進而於該鍍鋅層14上形成鍍銅層13，設為如下狀態：於鋼線11表面分別於內層形成有鍍鋅層14，於外層形成有鍍銅層13。其後，藉由擴散處理而形成銅鋅合金鍍敷層12。

實施形態之電極線10及其製造方法如上所述，其次參照圖3說明其使用方法。再者，圖3為示意圖，並未正確地表示各構件的尺寸等。

首先將工件w以能夠平面移動之方式載置於省略圖示之平台上，於該工件w內形成起始點s，使實施形態之電極線10穿過此處。於起始點s與電極線10之間存在微小之間隙。

電極線10的一端經由張力輥40而捲繞於供給捲盤20，另一端經由張力輥40而捲繞於捲取捲盤30。藉由此等供給捲盤20及捲取捲盤30之旋轉，電極線10自供給捲盤20被輸送至捲取捲盤30。此處，藉由一對張力輥40來調節對電極線10施加之張力。

於該狀態下，將電壓間歇性地自電源50施加至電極線10與工件w之間。再者，電極線10與工件w浸漬於水等加工液。

藉由施加電壓而於電極線10與工件w之間產生放電，藉由伴隨該放電而產生之熱，工件w的電極線周圍的部位保持非接觸狀態而開始熔融。

依序輸送電極線10，且使工件w逐步移動之後，沿著工件w上的電極線的軌跡，形成由熔融產生之切割線c，從而能夠進行切斷加工。

此處，實施形態之電極線10的線徑較30~200μm為小，因此加工精度良好。又，銅鋅合金鍍敷層12的鋅濃度高達60~75質量%，因此放電性優異，且導電率為10~20%IACS，因此導電性亦不會不足，電極線10的放電性與導電性之平衡性優異。因此，實施形態之電極線10與習知相比較，放電加工時的加工速度提高。

實施例

以下進一步詳細列舉實施例及比較例，使本發明的內容更明確。

如下述表1般，對於80碳的鍍敷前的線徑為0.4mm之線材，依據上述實施形態之電極線之製造方法，以使合計鍍敷厚度達到33μm之方式依序實施銅鍍敷與鋅鍍敷，以相同條件(減面率95.4%、模具數17)設定減面率等，分別進行最終拉線。製成此時的銅鋅合金鍍敷層中的平均鋅濃度分別如表1所示之線徑為100μm、鍍敷厚度為7μm之實施例1~3及比較例1、2之線放電加工用電極線。

對於上述實施例1~3及比較例1、2之電極線，在張力600MPa、電壓7V、通電時間：不通電時間=1：8之條件下，對加工速度進行評價。將評價結果表示於表1。

其次，將上述實施例1~3中所使用之最終拉線最初的4個模具(參照下述表2、模具直徑)的模具角度變更，且調查拉線條件指數的影響所得之結果表示於表2。此處，拉線條件指數=模具半角(rad.)×{1+√(1-減面率)}²/減面率。

根據表2，於變更了模具半角，且拉線條件指數偏離1.2~2.0之情形時，會引起鍍敷層剝離或削減等問題。或者能夠確認：鍍敷層產生光澤，且會於下一個拉線模具中發生剝離或削減。

其次，對於同樣的拉線過程，將調整了模具徑且使減面率變化後的拉線結果表示於下表。

根據表3能夠確認：於拉線條件指數因減面率變大或變小而偏離1.2~ 2.0之情形時，亦會發生同樣的鍍敷不良。

應考慮到本次所揭示之實施形態及實施例均為例示，而並非為限制性內容。本發明的範圍由申請專利範圍表示，且包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內的全部修正與變形。

Claims (3)

1. 一種線放電加工用電極線，其中：由作為芯線之鋼線、以及由包覆上述鋼線之銅鋅合金形成之鍍敷層所形成；上述鍍敷層的平均鋅濃度為60~75質量%；上述鍍敷層的導電率為10~20%IACS；線徑為30~200μm；上述鍍敷層係覆蓋與上述鋼線之長邊方向垂直之剖面之全周。
2. 如申請專利範圍第1項之線放電加工用電極線，其中，拉伸強度為2000MPa以上。
3. 一種線放電加工用電極線之製造方法，其係如申請專利範圍第1項之線放電加工用電極線之製造方法，拉線條件指數為1.2以上2.0以下。