JP2003291030A - ワイヤ放電加工用電極線 - Google Patents

ワイヤ放電加工用電極線

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JP2003291030A
JP2003291030A JP2002095316A JP2002095316A JP2003291030A JP 2003291030 A JP2003291030 A JP 2003291030A JP 2002095316 A JP2002095316 A JP 2002095316A JP 2002095316 A JP2002095316 A JP 2002095316A JP 2003291030 A JP2003291030 A JP 2003291030A
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wire
discharge machining
zinc
electrode wire
brass
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Isao Izui
功夫 伊豆井
Shigemi Hasegawa
茂巳 長谷川
Masakazu Yoshimoto
雅一 吉本
Yoichiro Kimoto
洋一郎 木本
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Oki Electric Cable Co Ltd
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Oki Electric Cable Co Ltd
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】従来のものに比べて、製造工程の減少、加工速
度の大幅な向上、仕上げ面の粗さや寸法精度が従来に比
べて劣らないワイヤの製造を可能にするワイヤ放電加工
用電極線の構造とその製造方法。 【解決手段】第1にCu68〜82wt%、残部Znの
黄銅からなる中心心材2に中心心材2から離れるに従っ
て、亜鉛濃度を増加させて濃度勾配を持たせた銅ー亜鉛
合金の多層構造を形成し、その最外層の亜鉛濃度が95
%以上で、かつトータル外径の8〜16%の厚さからな
る放電加工用電極線1で、第2にCu68〜82wt
%、残部Znからなる0.5〜1.3mmの黄銅に10
〜50μmの厚さの亜鉛めっきを施す第1工程と、炉長
500〜2,000mmの加熱炉で800〜900℃の
酸化雰囲気中で速度3.0〜10m/minで通過させ
ることによって熱処理を行う第2工程と、その後に伸線
を行う第3工程からなる放電加工用電極線1の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ワイヤ放電加工機
に使用する電極線に関するもので、特に、従来のものに
比べて製造工程の減少と加工速度の大幅な向上を可能に
するワイヤ放電加工用電極線の構造とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤ放電加工とは放電加工用電極線と
被加工物との間で放電現象を起こさせ、放電によって引
き起こされる熱エネルギーによって被加工物を切断して
いくもので、特にプレス金型等の複雑な形状を有する金
属加工に適している。このようなワイヤ放電加工におい
ては被加工物の表面の仕上り状態や寸法精度が良好であ
ることと加工時間が短いことが要求される。この電極線
として従来より広く使われているものに65/35黄銅
(65%Cu−35%Zn)がある。この構造よりも放
電加工速度を速くしようとする研究が様々な方法で行わ
れている。そのうちの一つとして黄銅組成中のZn濃度
を高くするというものがある。(伸銅技術研究会誌26
(1987))又、図2の(イ)、(ロ)示すよう
に、Zn濃度のより高い合金層をワイヤ表面に形成する
複合構造やその製造方法についても数多く提案されてい
る。(特公昭57−5648号他)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの種々の検討に
よって放電加工速度は比較の仕方によって差はあるが、
得られる被加工物の面粗さを同等にするような加工をし
た場合、65/35黄銅の1.5倍を超えるような放電
加工速度が得られている。しかし、コストパフォーマン
スの面から更なる加工速度の向上、コストダウン、ワイ
ヤの製造のし易さが望まれている。そしてこの加工速度
を向上するにも放電加工によって仕上げられた加工表面
の粗さや寸法精度が従来と比べて劣らないことも必要で
ある。又、製造する上では工程が少なく生産性の良いワ
イヤであることも工業的には欠かせない問題である。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明は、これらの問題を
解決する為に、鋭意検討した結果、第1にCu68〜8
2wt%、残部Znの黄銅からなる中心心材2に中心心
材2から離れるに従って、亜鉛濃度を増加させて濃度勾
配を持たせた銅ー亜鉛合金の多層構造を形成し、その最
外層の亜鉛濃度が95%以上で、かつトータル外径の8
〜16%の厚さからなる放電加工用電極線1で、第2に
Cu68〜82wt%、残部Znからなる0.5〜1.
3mmの黄銅に10〜50μmの厚さの亜鉛めっきを施
す第1工程と、炉長500〜2,000mmの加熱炉で
800〜900℃の酸化雰囲気中で速度3.0〜10m
/minで通過させることによって熱処理を行う第2工
程と、その後に伸線を行う第3工程からなる放電加工用
電極線1の製造方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。はじめに、序論として、ワイヤの放電加工
速度を向上させるためにどのような構造が最適かについ
て我々は実験を積み重ねたものをまとめた結果は、下記
の通りである。 ワイヤの中心層は、導電率が高く、常温から400
℃の間で高強度の金属が良い。の中心層は、放電によ
って消耗されない部分であって、いわゆる放電特性を向
上させるためのZnは必ずしも必要ない。ただし、Cu
単体になると高導電率は得られるが、ワイヤの抗張力は
小さくなるので80/20や70/30黄銅等の黄銅合
金が適している。複合構造をしていない単一構造のワイ
ヤではZn濃度が高い方が加工速度の速い特性が得られ
るが、前述のような複合構造とすれば65/35黄銅よ
りも導電率の高い70/30黄銅、80/20黄銅の方
が放電加工速度が向上することが分かっている。 中心金属の周りには冷間伸線が可能で亜鉛濃度ので
きるだけ高い銅合金(Zn濃度40−50wt%)を外
径の約10%の厚さ、少なくとも7%以上に被覆するの
が良い。の亜鉛濃度の高い合金層については、放電加
工によってワイヤの消耗する部分は外径に対して表層か
ら約10%であることからこの部分だけについて亜鉛濃
度を高くすれば良い。ただし、実験によれば外径の10
%の厚さにZn100%の金属を被覆するのは効果がな
く、被覆するのはCu−Zn合金が良い。この層は放電
加工速度を向上させるためには非常に重要な部分で、厚
さが外径の7%未満では性能の向上は見られない。7%
以上の場合には放電加工速度の性能が格段に向上する
が、その厚さを10%以上としてもその効果はそれ以上
は上がらない。むしろ黄銅のβ層が多い亜鉛濃度40−
50%は伸線加工が難しい組成であり、放電加工速度を
向上させる効果がないのであれば、可能な限りむしろ薄
い方が好ましく7−12%が適切である。 最外層にZnを外径の1−15%の厚さで被覆する
のが良い。 の亜鉛めっきについては、外径の0.3
−15%という量を被覆するものであるが、これを付け
ることによって放電現象を励起させる触媒的な働きが得
られる。亜鉛めっきの厚さはこれ以上厚い場合、寸法精
度、被加工物への付着物、放電加工機の自動結線性に悪
影響を与える。
【実施例1】まず、はじめに黄銅合金単体の場合の放電
加工特性について比較した実施例について説明する。ワ
イヤ外径0.3mm、ワーク材SKD−11,ワーク厚
60mm、放電加工機SX10を用いて粗加工条件によ
って加工を行い、10分間の加工でワイヤ断線が生じな
い場合にはIP(加工セッティング)を1ノッチずつ上
げていき各ワイヤの最大放電加工速度を求めた。その結
果を表1に示す。
【0006】
【表1】
【0007】この結果から、65/35黄銅が最も加工
速度が速いことが確認出来る。これは放電加工速度を速
くするにはZn濃度が高い方が良いといわれていること
を裏付けている。
【実施例2】次に、実施例2として実施例1の中心金属
に亜鉛濃度の高い黄銅を被覆して同様に特性評価を行っ
た。中心金属に亜鉛濃度の高い黄銅を形成するために、
各種黄銅線0.9φの表面に亜鉛めっきを行い850℃
の酸化雰囲気中で加熱を行い熱拡散により高亜鉛濃度の
黄銅を被覆した。これを0.3φに伸線、焼鈍を行い、
試験用試料とした。実施例1と同様の条件で最大加工速
度の評価を行った結果を表2に示す。
【0008】
【表2】
【0009】表2の結果から分かるように高亜鉛層を形
成することによって放電加工速度は大幅に向上すること
と加工速度の傾向が実施例1の場合と逆になり65/3
5を中心金属に使用した場合が最も遅くなり、80/2
0を使用したものが最も速くなるという興味深い結果が
得られた。
【実施例3】更に、実施例3として実施例2の構造のワ
イヤの最外層に亜鉛めっきを施したワイヤを評価した。
実施例2の構成のワイヤを0.9φで形成した後にこの
表面に電気めっきでZnを形成した。これを0.3φに
伸線、焼鈍を行い、試験用試料とした。実施例1及び2
と同様の条件で最大加工速度の評価を行った結果を表3
に示す。
【0010】
【表3】
【0011】表3の結果からワイヤの最外層に亜鉛めっ
きを行うことによってどの組成のものも同様に加工速度
が上がることが明らかになった。亜鉛めっき厚について
は5μmの厚さで十分効果があることが分かる。したが
って0.3mmのワイヤ径に対して5μmの厚さである
のでワイヤ外径の約1.7%の亜鉛めっきが付いていれ
ば加工速度を向上させる効果がある。
【実施例4】最後に、実施例4の製造方法は熱拡散を行
った後に亜鉛めっきを被覆したが、熱処理条件を選択す
ることによって別工程で亜鉛めっきを最外層に形成しな
くとも熱処理だけで形成が出来ることがわかった。80
/20黄銅0.775mmに亜鉛めっきを厚さ30μm
で被覆し、炉長1,000mmの加熱炉に酸化雰囲気中
で速度6.0m/minで通過させることによって熱処
理を行い、その後伸線を行い0.3mmのワイヤを得
た。70/30を中心金属に使用したものでは70/3
0黄銅0.775mmに亜鉛めっきを厚さ30μmで被
覆し、炉長1,000mmの加熱炉に酸化雰囲気中で速
度6.0m/minで通過させることによって熱処理を
行い、その後伸線を行い0.3mmのワイヤを得た。こ
のワイヤの加工速度は258.8mm/minで引張
強さは802.6MPa、伸び1.60%であった。こ
のワイヤの断面をEPMA(電子プローブマイクロアナ
ライザ)にて濃度分布を調べたところ下記の表4の結果
を示した。
【0012】
【表4】
【0013】この結果から濃度勾配は、表層が亜鉛濃度
100%で中心に向かうほど亜鉛濃度が低くなっている
ことがわかる。こうした構造が実施例3の場合では熱処
理による拡散を行った後に表層に亜鉛めっきを行うとい
う2工程の製造過程を経ているものと比較してこの実施
例4では熱処理の1工程で目的とした構造が得られると
いう工業的に価値のある製造方法であることがわかる。
【0014】今迄、銅合金としては、銅ー亜鉛合金を代
表例に取り説明してきたが、これに限らず、銅ー錫、銅
ーマグネシウム、銅ー銀、銅ークロム合金等でも構わ
ず、本発明の範囲内であることはいうまでもない。
【0015】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明によれば製造工
程の減少と放電加工速度の大幅な向上をはかることが出
来るばかりでなく自動結線性にも優れた効果を発揮する
ことが出来、その工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ) 本発明のワイヤ放電加工用電極線1の
製造工程図である。 (ロ) 本発明のワイヤ放電加工用電極線1の構造断面
図である。
【図2】(イ) 従来のワイヤ放電加工用電極線1′の
製造工程図である。 (ロ) 従来のワイヤ放電加工用電極線1′の構造断面
図である。
【符号の説明】
1 本発明のワイヤ放電加工用電極線 2 中心心材(Cu68〜82wt%、残部Znの
黄銅) 3A 銅ー亜鉛合金層 3B 銅ー亜鉛合金層 3C 銅ー亜鉛合金層 3D 銅ー亜鉛合金層 3E 銅ー亜鉛合金層(最外層)(亜鉛濃度:95%
以上、厚さトータル外径の8〜16%) 1′ 従来のワイヤ放電加工用電極線 2′ 中心心材(銅合金) 3′ 銅ー亜鉛合金層 4′ 亜鉛めっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 雅一 神奈川県川崎市中原区下小田中2丁目12番 8号 沖電線株式会社内 (72)発明者 木本 洋一郎 神奈川県川崎市中原区下小田中2丁目12番 8号 沖電線株式会社内 Fターム(参考) 3C059 AA01 AB05 DC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cu68〜82wt%、残部Znの黄銅か
    らなる中心心材2に中心心材2から離れるに従って、亜
    鉛濃度を増加させて濃度勾配を持たせた銅ー亜鉛合金の
    多層構造を形成し、その最外層の亜鉛濃度が95%以上
    で、かつトータル外径の8〜16%の厚さからなること
    を特徴とする放電加工用電極線1。
  2. 【請求項2】Cu68〜82wt%、残部Znからなる
    0.5〜1.3mmの黄銅に10〜50μmの厚さの亜
    鉛めっきを施す第1工程と、炉長500〜2,000m
    mの加熱炉で800〜900℃の酸化雰囲気中で速度
    3.0〜10m/minで通過させることによって熱処
    理を行う第2工程と、その後に伸線を行う第3工程から
    なることを特徴とする放電加工用電極線1の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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