JPS6130333A - ワイヤカツト放電加工用ワイヤ電極 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はワイヤカット放電加工用に用いるワイヤ電極
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にワイヤカット放電加工に用いられているワイヤ電
極の電極材としては、直径が０．０５〜０．３龍の銅、
黄銅あるいはタングステン等からなるものがある。これ
等のワイヤ電極を使用した時の放電加工の様子を第１図
によって説明する。

ワイヤ電極（１１に張力を加え図中矢印入方向に一定速
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＋１１と同軸方向に加工液（３）を吹きか
けつつワイヤ電極（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、対向した微少間隙では
加工液（３）全媒体として放電が繰り返ちれ。

放電時の熱エネルギーによって被加工物（２）全溶融か
つ飛散させてしまう。対向する微少間隙を常に一定に保
ち、放電を断続的に行うためのワイヤ電極＋１１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返しＸＹクロステーブルを制
御することにより加工溝（４）が連続的に形成され、任
意の形状の加工が出来、一般金型の抜き、切断等に広く
応用されている。

ワイヤカットの加工速度は第２図・に示すようにワイヤ
電極（１）に加える張力の依存性がアリ、第２図におい
て横軸金加える張力Ｔ（ｇ）、縦軸全加工速度Ｆ（−７
分）にて示すと、右上りの特性があり。

張力の大きいほど加工速度が速くなることがわ力）る。

これは張力が大きくなると、ワイヤ電極ｔｏの振動が小
さくなり、対向微少′間隙寸法を均一に制御でき、安定
した放電を繰返すことかでヰ、るので。

加工速度が速くなるためである。

しかじ銅や黄銅のワイヤ電極（１）はそれ自体のもつ抗
張力の向上には限度があり、張力音大きくとって加工速
度を向上テることは望めない。また。

タングステンは抗張力は大きいが材質的に加工速度が余
り大きくなく、かつ高価である。

加工速度についての最大の要因は、ワイヤ電極の導電率
である。加工速度を飛躍的に向上させるには投入電流を
大きくすることであり、それにはワイヤ電極（１）が大
きな導電率を有していることが必要である。しかし現在
量も多く使用されている黄銅やタングステンのワイヤ電
極ｆｉ＋は導電率がそれほど高くなく、大きな電流を投
入すると発熱して、抗張力が下落するかあるいは切断し
てしまうため、（大きな電流全役人するにはワイヤ電極
の線径を太くする以外に方法はない）大きな電流を投入
して飛躍的に加工速度を向上することは望めない。

また、従来の銅や黄銅のワイヤ電極Ｔｌ＋會用い。

第３図に示すように被加工物（２）に対して上あるいは
下から、下あるいは上に送給して加工を進める時、被加
工物＋２１の加工溝（４）の上部あるいは下部にワイヤ
電極＋Ｉ＋の一部が放電によυ、飛散して付着する。こ
の付着物（５）の三成分は銅であり、付着状況は第３図
（イ）のようにワイヤ電極（１１の前面及び側面にはな
く後方部に多く付着していることが観測でれている。

このような付着物（５）が加工面に残ることは寸法精度
を著しく損い、加エエネルキーの大きい領域では約１０
〜１００μｍに及ぶことがある。芒らに加エエ不ルギー
全大きくすると第３図のように付着物（５）が加工溝（
４）ヲ埋めてしまうことがある。

このような現象は、加工物が抜けおちないこともさるこ
とながらワイヤ電極ｆｉ＋と同軸噴流さ−ビている加工
液（３１が対向微少間隙に侵入せず、気中放電現象が発
生し、加工速度の低下をきた丁ことや。

ワイヤ電極（１）の断＃を生じることがある。

これらの付着物（５）の主成分は銅であるため発煙硝酸
のような危険な薬品のみがその除去作業に用いられるた
め作業性が悪くかつ危険を伴うものである。

嘔らに加ニスピードを速くするために大きな電流を投入
子ることは加工物の表面及び平面度が悪く加工面の２次
研摩を必要とし、正確な寸法精度が得られなかった。

以上のように従来のワイヤ電極ｉｌ＋は種々の欠点金石
していた。

〔発明の概要〕

□ この発明は上記の欠点に鑑みて発明されたもので、付着
物を排除し加工速度の速い、高い精度の面加工ができる
ワイヤ電極全提供するものでるる。

以下この発明の実施例について説明する。

〔発明の実施例〕

まずここでワイヤカット放電加工におけるワイヤ電極の
材質の違いによる付着物（５）の量及び加工速度の関係
を確認した結果を第１表に示す。この結果はワイヤ電極
（１）の電極相のモデルとして直径３龍、長さ５０間の
丸棒全試験片として用い、対向微少間隙に印加するパル
ス電圧、加工液等の諸条件は同一にして比較したもので
アリ、付着量及び加工速度は、黄銅を基準に相対比較し
百分率にて示している。

第１表 電 □ 黄 銅 タ ス 亜 錫 まず付着量については、融点が低く、融解潜熱と蒸発潜
熱の小さい材料はど付着量が少ないことがわかる、 放電時の熱エネルギーにより被加工物（２１が溶融状態
に熱せられると同時にワイヤ電極（１）自体も同程度に
熱せられる。この時加工液（３１は急激な錦度上昇で気
化し局部的に爆発状態が生じ、！加工物（２）の溶解部
を吹き飛ばしてしまう。

以上の状況が繰返されるが、融点が低く蒸発しやすい電
極材は、気化した加工液と共に加工溝（４）外に排出さ
れる。

つまり、気体の状態で飛散して加工面に付着しにくくな
って（・るためでおる。一方融点が高く金属蒸気にｌ）
にくい銅等は、放電の熱エネルギーによって溶解部分の
ほとんどが蒸発せず微細な粒状となって飛散する時に加
工面に溶Ｍ−ｒるため付層量が多くなっている。また加
工速度についても低融点金属である亜鉛や錫が良好であ
ることが確認された。

しかしながら亜鉛や錫等の低融点金属は、第１表に示す
ように抗張力が小さく、ワイヤ電極＋１１の電極材とし
０．０５〜０．３龍の直径ケ有するものに線引すること
は断線が頻発し不可能である。

そこで、銅や黄銅の抗張力と高導電性をいかし。

加工速度が優れ、加工精度を改良するため、この発明の
実施例では、ワイヤ表面にセラミックスの繊維及びウィ
スカーを螺旋状または、綱目状に付着塗布し、ワイヤー
と一体化したもので、ワイヤの張力を大きくするととも
に耐熱性を高くシ、シかも被研削物との間に機械的研削
をし得るように構成したものである。

第２表 このワイヤ電極に用いるセラミックスとしては。

上記第２表に示した窒化ケイ素（Ｓｉ５１Ｊ４）、サフ
ァイア（α−ＡＡ！２０３）　、ベリリア（ｎｅｏ）　
、炭化ホウ素（Ｂ４．（り　、炭化ケイ素（ｓｉ’ｃ）
　、グラファイト等を繊維状に製造したもの、又はウィ
スカー（Ｗｈｉθｘｅｒｓ）とよばれる非常に欠陥め少
ない、あるいはこれを含まない繊維状の単結晶からなる
被料金。

銅、黄銅又はタングステン力）らなるワイヤ表面に第４
図（イ）及び（ロ）に示すように螺旋状又は綱目状に付
着一体化する。

ウィスカーは、断面積が約０．２闘以下で９通常０．２
〜０．５μｍ長さが断面の平均直径に比して１０倍以上
の単結晶で、最近では多結晶のものもこれに含まれるこ
とがある、 これら繊維やウィスカーの太さや螺旋ピッチ。

及び綱目間隔は、ワイヤサイズや加ニスピード。

被加工物によってかわるが、加工面を繊維によって接触
し研摩することが可能な厚さに１節する必要がある。こ
のワイヤの側面図を第４図に示す。

又断面図全第５図に示す。

このような構成及び製造法に基づいて製造されたワイヤ
電極は、繊維径ｏ、ｏｓｍワイヤ径０．３　ｉｆｆの場
合、トータル外径は０．４０　ｍｔｎとなる。繊維及び
ウィスカーとワイヤーとの接着法は、各種の方法がある
。例えは融点の低いインサート材を用いる「ろう付」法
、無機系接着剤を用いる方法。

あるいはインサート材を用いず直接固体状態で接着する
固体接着法、酸素に対して活性な高融点金属とセラミッ
クスとの界面での反応を利用する活性金属法、低融点の
酸化物混合系を用いるセラミックスフリット法、セラミ
ックスと金属を固体状態で接着する電圧印加接着法、ガ
スー金属共晶接合法９反応接合法などである。

このように繊維及びウィスカーとワイヤーが一体化はれ
たワイヤ電極は、第４図（イ）及び（ロ）に側面状態を
示し、ワイヤー（１１の周囲に繊維及びウィスカー（６
）が接着あるいは融着、結合しておシ非常に引張強度の
−いワイヤー電極と力っている。

この断面図を第５図の０）及び（ロ）に示ア。

このように完全に一体化された本発明によるワイヤ電極
は、第２表に示したように銅の引張り強度σｔ　＝　２
９９１−に対してサファイア炭化ケイ素はσｔ　＝　２
１００ｋｌｌｙ−と約１倍の強度全もち、しかも融点が
銅の１０８３℃　に対し炭化ケイ素は２６９０℃と優れ
ている。

従って加ニスピードを速く・する為の加工電流を多く流
丁事が可能で、しかも張力を大きくとれる為加工精度が
向上する。また同時にセラミックスによる機械的研削も
併用可能な為、第３図に示した付着物（５）は全くなく
、精密な加工が出来る。通常のワイヤ放電加工時の面粗
度はＲｍａｘ　１０〜２０μｍと大キく、セカンドカッ
トのいわゆる精密加工でも２〜５μｍである。これに対
し本発明によ゛　るワイヤ電極の場合１μｍ以下のいわ
ゆるサブミクロンオーダの精密な面粗さが得られる。

なお、上記実施例ではワイヤ表面にセラミックスの繊維
又はウィスカーを螺旋状あるいは、綱目状としたが、ラ
ンダムにワイヤ表面に接着、塗布。

あるいは融接法、溶射、粉末焼結法などの表面被覆法で
もよく、上記実施例と同様の効果が期待出来る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ワイヤの表面にセラ
ミックス繊維及びウィスカーを固着したことにより、加
工速度が倍増し、加工中のワイヤー切れがなくなり、切
断面の面精度がいわゆるサブミクロンオーダの優れた面
が得られる。しかもワイヤ電極の飛散による加工物への
付着は全くない精度の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤカット放電加工の状態を示す図。 第２図はワイヤ電極の張力と加工速度の関係を表わ子図
、第３図は従来のワイヤ電極の電極材の被加工物への付
着状態を示す図、第４図は本発明の一実施例を示すワイ
ヤ電極の側面図、第５図は同じくその断面図である。 図中＋Ｉ＋はワイヤ電極、（２）は被加工物、（３１は
加工液、（４）は加工溝、（５）は付着物、（６）は繊
維又はウィスカーである。 なお１図中同一符号は同一、又は相当部分を示−丁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅、黄銅、タングステンなどからなる直径０．０
   ５〜０．３ｍｍのワイヤ表面にセラミックスの繊維また
   はセラミックスのウイスカーを固着したことを特徴とす
   るワイヤカット放電加工用ワイヤ電極。
2. （２）セラミックスの繊維またはセラミックスのウイス
   カーを螺旋状又は綱目状に固着したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のワイヤカット放電加工用ワイ
   ヤ電極。