JPH04112734U - ワイヤ放電加工用ワイヤ電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面層に、消耗しにくいこと、と表面活性化
すること、との両特性を共存可能なワイヤ放電加工用ワ
イヤ電極を得ること。 【構成】 ワイヤ電極の表面に電極材と異なる材料を、
断面構造上は放射状に、表面構造上は縦縞状に埋め込ん
だ構成としたものである。 【効果】 消耗しにくいこと、と表面活性化すること、
との両特性を両立させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はワイヤ放電加工用ワイヤ電極に関するもので、特に超高速度加工を実 現しうる電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般にワイヤ放電加工装置に用いられているワイヤ電極としては、直径が0.05 〜0.35mmの銅、黄銅、タンク゛ステン、モリフ゛テ゛ン等がある。これらのワイヤ電極を使用し た時の放電加工の様子を図２によって説明する。 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、対向した微小間隙では加工液３を媒体として放電が繰 り返され、放電時の熱エネルギーによって被加工物２を溶融かつ飛散させてしま う。対向する微小間隙を常に一定に保ち、放電を継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Ｘ−Ｙ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り返しＸ−Ｙクロステーブルを制御することにより 、加工溝４が形成され、任意の加工ができ、一般金型の抜き、切断等に広く応用 されている。

【０００３】 ところが、こうした加工装置においては、放電加工時のワイヤ電極１と被加工 物２の蒸発および加工液３の気化爆発といった現象が加振力となって、図３に示 すようにワイヤ電極自身が弦状に上下の位置決めガイドを支点として振動する。 その結果、加工溝の幅４が振動しない場合に比して広くなり（図４、被加工物２ の加工精度が低下するだけでなく、余分な加工をするために加工速度も低下する 。また、加工速度を増大させるためには、ワイヤ電極に多くの電流を流す必要が あるが、電極の抵抗値が高いと発熱によりワイヤ電極が断線してしまう。

【０００４】 したがって、加工速度や加工精度を向上させることのできるワイヤ電極として は、機械強度と導電性という２つの性質を併せもつ必要があると考えられる。と ころが、図５に示すように金属材料は一般に機械強度の大なるものは導電性が低 く、逆に導電性の高いものは機械強度が低い。すなわち、この２つの性質を一つ の材料にて両立させることは困難であるため、以下に述べるような電極が提案さ れてきた。

【０００５】 まず、単一構造の単線ではなく、要求される各々の機能を分担すべく複合構造 とする。すなわち、機械強度の大なる芯線に良導電材を被覆し、さらにその外側 に放電加工に有利な低沸点材料を主成分とする合金を被覆してなる電極構造が優 れた妥協案として提案された。 また、別の提案として銅合金などの良導電対からなる芯材に低沸点材料を主成 分とする合金を被覆してなる電極構造により、機械強度は劣るが、電気伝導性を 重視し、さらに表面材の物性により放電時に電極間に形成される金属ブリッジ（ 橋絡）が短絡電流による熱的効果によって容易に溶解してしまうことで加工速度 の向上を実現しようとするものなどがあった。

【０００６】 しかし、まず優れた妥協案として提案された３層構造の電極であるが、第一に 最表面が低沸点材料を主成分としていることにより、放電加工時の発熱による消 耗が早いことが上げられる。第二に、芯材として機械強度の高い材料を用いてい るが、一般に機械強度の高い材料は電気伝導度が低いので、放電極間にて発生し た熱をワイヤ電極後方の加工液によって冷却されている側に効率よく伝達するこ とは困難である。即ち、表面層と芯材の境界部にて熱流が停滞するので温度上昇 によって表面層の消耗が促進され＜中間の良導電材が露出し易くなっている。そ の結果、放電加工が不安定になったり、断面積の減少により断線頻度が高まった りする。結局このような電極構造では、高速度加工をするために流す電流を増大 させた場合、表面層の消耗が激しくなり過ぎて加工を持続できない、という問題 がある。 また、電気伝導性を重視した２重構造電極の場合、機械的強度が低いことから 高い張力を加えることができず、放電加工時の振動が過大となって、加工が不安 定になると同時に、全応力の増大に伴う断線頻度が向上する。加えて、電極振動 による余分な加工によって、加工速度も低下する。さらに、表面層が低沸点材料 を主成分としていることにより、放電加工時の発熱による消耗が早く、芯材の露 出による加工の不安定化等の問題がある。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

従来のワイヤ放電加工用ワイヤ電極は、線引き加工によって高い機械強度を有 する材料にて被覆された芯材が、芯線被覆層よりも高熱伝導性を有する材料であ る構成とされてきたが、そのために表面層は黄銅を使用しないと機械的強度を保 つのは困難であった。したがって低沸点材である亜鉛、マグネシウム、カドミニ ウムといった材料を厚く被覆したのでは機械的強度が低下するので採用できず、 表面層を活性化することによる、同エネルギーでの加工量増大という方法（加工 効率の向上）での加工速度向上は実現できないという問題点があった。

【０００８】 この考案は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ワイヤ電極 が消耗しにくいこと、表面活性化することとの両特性を共存させることが可能な ワイヤ放電加工用ワイヤ電極を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案に係るワイヤ放電加工用ワイヤ電極は、ワイヤ表面近傍に電極材と異 なる材料を断面構造上は放射状に、表面構造上は縦縞状になるように埋め込んだ ものである。

【００１０】

【作用】

この考案に係るワイヤ放電加工用ワイヤ電極は、ワイヤ表面近傍に電極材と異 なる材料を断面構造上は放射状に、表面構造上は縦縞状になるように埋め込んだ ため、従来のワイヤ電極構造では不可能であった、ワイヤ表面層に求められる特 性の「表面活性であること」と「表面層が早期に消耗しないこと」という相反す る特性を同時に満足できる。

【００１１】

【実施例】

実施例１． 図１は本考案の実施例によるワイヤ放電加工用ワイヤ電極の断面図であり、図 １（ａ）に示すように従来と同様の電極材１、例えば黄銅、丹銅、銅といった銅 系合金が適している、の表面近傍に電極材と異なる材料６を図のように埋め込ん で線引き加工したクラッド線になっている。ここで埋め込み材料６としては亜鉛 、マグネシウム、カドミニウムあるいはそれらを主とする合金が適している。こ こで該埋め込み材料６の埋め込み深さを放電加工によるワイヤ電極の消耗量と適 応させておけば、無駄がなくより効果的である。

【００１２】 このように電極として、線引き加工によって高い機械強度を有する材料にて被 覆された芯材が、芯線被覆層よりも高熱伝導性を有する材料であることを特徴と するワイヤ電極が開発された。この電極構成の実施例として「表面層が黄銅、芯 材が銅or低錫銅or銀入り銅」といった組合せがあげられる。該電極の特性値とし て、導電率が約４０％、引張強さが約７５〜８５kgf/mm2 がえられ、さらに２重 構造で芯材が軟らかい銅系材料であることから振動減衰能力も優れている。この 結果、表面層の消耗過多を抑制でき、かつ高速加工が可能で加工精度も向上でき る。

【００１３】 また、図１（ｂ）のように埋め込み材料を６、７と別種類の物を配することも 効果的である。例えば先述の材料を２種類組み合わせる、あるいはタングステン やモリブデンのように耐熱性の高い材料や、場合によってはアルミナやジルコニ アといったセラミックスを配しても効果がえられる。 さらに、図１（ｃ）のように芯材として銅やアルミニウムといった材料を配し て熱（電気）伝導性の向上を図ったり、逆に鉄系の材料を配して高強度化を図っ たりすることも可能である。 また、製造時にワイヤを捻ることによって表面構造上で縦縞状ではなく、捻り の入った状態（図１（ｄ）参照）にすることで、さらに効果を追求することも可 能である。

【００１４】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように、ワイヤ表面近傍に電極材と異なる材料を断面構 造上は放射状に、表面構造上は縦縞状になるように埋め込んだため、従来の電極 構造では実現不可能であった要求特性が両立できたこと以外に、材料の組合せに よってはワイヤの「振動抑制能力が増す」、「耐熱性が増す」、「機械的強度が 増す」という効果がある。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるワイヤ放電加工用ワイ
ヤ電極の断面構成説明図である。

【図２】従来のワイヤ電極を説明するための図である。

【図３】放電加工時のワイヤ電極と被加工物の蒸発およ
び加工液の気化爆発現象を説明するための図である。

【図４】放電加工時のワイヤ電極と被加工物の蒸発およ
び加工液の気化爆発現象を説明するための図である。

【図５】金属材料の機械強度と導電性を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ ワイヤ電極 ２ 被加工物 ４ 加工溝 ５ 位置決めガイド ６，７ 埋め込み材料

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ワイヤ電極と被加工物の対向する微小間隙
   に加工液を供給しながら加工電源によりパルス電圧を印
   加して放電加工を行うワイヤ放電加工装置に用いるワイ
   ヤ電極において、ワイヤ表面近傍に電極材と異なる材料
   を断面構造上は放射状に、表面構造上は縦縞状に埋め込
   んだことを特徴とするワイヤ放電加工用ワイヤ電極。