(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極をワークの加工形状に対応した形状に案内することでワークを所定形状に放電加工するための規定ガイドからなるワイヤ放電加工機用ワイヤガイドであって、ガイド基体の端面に、ダイヤモンド被覆層で形成され、ワイヤ電極の外形と整合する曲面状の凹部溝を設け、該凹部溝をワイヤ電極の摺接面としたことを特徴とするワイヤ放電加工機用ワイヤガイド。
【請求項２】
上記ガイド基体の端面に、第１のダイヤモンド被覆層を形成し、該第１のダイヤモンド被覆層の表面にマスキング治具を載置したあと、第２のダイヤモンド被覆層を設けて曲面状の凹部溝を形成する工程からなる請求項１に記載のワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ワイヤ放電加工機におけるワイヤ電極を摺動案内するためのワイヤ放電加工機用ワイヤガイドとその製造方法に関するものであり、特に、このワイヤ放電加工機用ワイヤガイドは、加工電圧を印加したワイヤ電極を案内、支持する走行ガイド及びワイヤ電極の走行経路をワークの加工形状に対応した形状に案内するための規定ガイドとして使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極を巻き付けた供給リールから線径０．１〜０．３５ｍｍ程度の径を有するワイヤ電極を取り出し、該ワイヤ電極を上下に配置された走行ガイドで鉛直線状に案内、支持するとともに、前記ワイヤ電極の走行経路に設けられた給電部材により、ワイヤ電極に加工電圧を印加してワイヤ電極とワークとの間で放電させ、この放電エネルギーによりワークを加工するようになっている。
【０００３】
また、このようなワイヤ放電加工機に用いられるワイヤガイドは、絶縁性を有するとともに傷付き難く、しかも、摺接面を走行するワイヤ電極を傷付け難い材質により形成する必要があることから、高硬度を有するアルミナセラミックスやサファイアにより形成され、ワイヤ電極との摺接面には、ワイヤ電極が位置ずれを生じないようにＶ溝を形成したものがあった（実公昭６３−４６１９８号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、弛みを生じないように張力がかけられた状態で加工電圧が印加されたワイヤ電極の表面は非常に硬くなっており、セラミックスの中でも高硬度を有するアルミナセラミックスやサファイアで形成したワイヤガイドであっても硬度が充分でなかった。その為、ワイヤ電極との摺動によりワイヤガイドの摺接面にスリ傷（溝）を生じ、その部分にワイヤ電極が走行するとワイヤ電極の表面が削られてしまうという問題があった。しかも、削られたワイヤ電極の金属粉が前記ワイヤガイドの摺接面に付着して積み重なると、ワイヤ電極のビルトアップ現象を生じ、ワイヤガイドが使用できなくなるという恐れもあった。
【０００５】
そこで、このようなワイヤガイドの摺接面を、ダイヤモンド粉末に添加剤を加えて焼結したダイヤモンド焼結体で構成することが提案されている。
【０００６】
しかし、ダイヤモンド焼結体は硬度が非常に高いため、ワイヤガイドの形状及びワイヤ電極の外形に整合した高精度のＶ溝を加工することは難しかった。また、ダイヤモンド粉末の量を少なくすると、加工性がある程度改善されるものの、硬度が大幅に低下するとともに、不純物により絶縁性が損なわれて漏電を生じる恐れがあった。しかも、ワイヤ電極との摺動によりダイヤモンド粒子の脱落を生じるため、やはりビルトアップ現象を生じてしまうなどのさまざまな問題があった。
【０００７】
また、ワイヤガイドを構成するガイド基体の端面に予めＶ溝を形成しておき、該Ｖ溝面にダイヤモンド膜を被覆して摺接面を形成することも提案されているが、このような方法により摺接面を形成しても成膜後に切削・研摩加工を要するとともに、その加工が非常に難しいため、高い寸法精度が要求されるワイヤガイドのＶ溝を形成することは難しかった。
【０００８】
一方、従来のワイヤ放電加工機では、上下に設けられた一対の走行ガイドで鉛直線状に支持したワイヤ電極にワークを接近させ、放電エネルギーにより加工するため、例えば、図６に示すような三次元的な曲面を有するワーク２０を加工することができなかった。
【０００９】
そこで、本出願人は加工範囲にあるワイヤ電極の走行経路をワークの加工形状に対応した形状に案内するための規定ガイドを備えたワイヤ放電加工機を先に提案している（特開平６−１４３０４０号公報参照）。このワイヤ放電加工機は、前記規定ガイドの摺接面上にあるワイヤ電極にワークを接近させ、放電加工するようになっており、その摺接面は加工中にワークとの接触を防止するためにワイヤ電極の線径と略同一か、もしくはそれより小さい幅に設けてあった。
【００１０】
ところが、前記規定ガイドの摺接面の幅は非常に狭いため、加工中にワイヤ電極が脱線しやすく、脱線を防止するために摺接面にＶ溝を形成しようとしても、摺接面の幅が狭すぎるために加工が非常に難しいといった問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、耐摩耗性に優れるとともに、ワイヤ電極の断線を生じ難く、しかも、摺接面の幅が狭くとも上記特性を満足するワイヤ放電加工機用ワイヤガイドとその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、ワイヤ電極をワークの加工形状に対応した形状に案内することでワークを所定形状に放電加工するための規定ガイドからなるワイヤ放電加工機用ワイヤガイドであって、ガイド基体の端面に、ダイヤモンド被覆層で形成され、ワイヤ電極の外形と整合する曲面状の凹部溝を設け、該凹部溝をワイヤ電極の摺接面としたものである。
【００１３】
また、本発明は、ワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを構成するガイド基体の端面に、第１のダイヤモンド被覆層を形成し、該第１のダイヤモンド被覆層の表面にマスキング治具を載置したあと、さらに、第２のダイヤモンド被覆層を前記第１のダイヤモンド被覆層の表面に設けることにより、ダイヤモンド被覆層からなる凹部溝を形成したものである。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、ワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの摺接面を、非常に高い硬度を有するダイヤモンド被覆層により形成してあるため、上記摺接面にワイヤ電極が摺動したとしてもスリ傷を生じることがなく、また、短期間で摩耗することもない。しかも、ダイヤモンドには自己潤滑作用があるため、ワイヤ電極との摺動抵抗を大幅に低減することができ、滑らかな案内が可能である。
【００１５】
また、本発明によれば、ワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを構成するガイド基体の端面に、ダイヤモンド被覆層により形成した凹部溝を設けてあるため、何らかの衝撃によりワイヤ電極が振動したとしても上記凹部溝から脱線することが殆どなく、安定して支持することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、ワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの凹部溝をダイヤモンド被覆層により形成する方法として、ダイヤモンド被覆層を積層するようにしたものであり、第１のダイヤモンド被覆層を形成したあと、該第１のダイヤモンド被覆層の表面にマスキング治具を載置し、さらに、第２のダイヤモンド被覆層を形成して凹部溝を形成するため、高硬度のダイヤモンド被覆層により高精度の凹部溝を容易に形成することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明実施例を説明する。
【００１８】
図１は本発明のワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを備えたワイヤ放電加工機の概略図、図２は図１のワイヤ電極４を案内、支持するとともに、ワイヤ電極４をワーク１０の加工形状に対応した形状に案内するための規定ガイド１を示す斜視図、図３は図１のワイヤ電極４を案内、支持するとともに、加工範囲を規定するための走行ガイド２を示す斜視図で、（ａ）は上部走行ガイド２、（ｂ）は下部走行ガイド３である。
【００１９】
図１に示すワイヤ放電加工機は、黄銅、タングステン、モリブデンなどからなる線径０．１〜０．３５ｍｍ程度のワイヤ電極４が巻き付けられた供給リール８からワイヤ電極４を供給し、供給側ガイドローラ６を介して上下に間隔を設けて配置した走行ガイド２，３間で加工を行う放電加工部に案内したあと、ワイヤ電極４を巻付けリール７により一定の張力をかけながら巻き取るようになっている。そして、上記放電加工部には、ワーク１０の加工形状に対応した形状にワイヤ電極４の走行経路を案内するための規定ガイド１を設けてあり、ワイヤ電極４の走行経路に設けた給電部材５よりワイヤ電極４に加工電圧を印加して、上記規定ガイド１で支持するワイヤ電極４にワーク１０を接近させることでワーク１０を所定形状に放電加工するようになっている。
【００２０】
このように、図１のワイヤ放電加工機は、放電加工部に規定ガイド１を設けてあるため、鉛直方向に曲面を有する図１のようなワーク１０を形成することができることは勿論のこと、図６に示すような鉛直方向に三次元的な曲面を有するワーク２０であっても、ワーク２０自体を鉛直軸回りに回転させれば容易に加工することができる。
【００２１】
ところで、上記規定ガイド１は、図２（ａ）に示すように、ガイド基体１１の端面１１ａにワイヤ電極４の外形と高精度に整合する曲面状の凹部溝１２ｃを備えたダイヤモンド被覆層１２を被覆して構成してあり、上記凹部溝１２ｃを摺接面１ａとしてある。その為、ワイヤ電極４の位置ずれを防止し、ワイヤ電極４に振動が生じたとしても摺接面１ａから脱線することが殆どないため、ワイヤ電極４を安定に案内、支持することができる。
【００２２】
ただし、ガイド基体１１の端面１１ａの幅は加工条件にもよるが、図２（ｂ）に示すように、ワイヤ電極４の線径と略同一か、それよりも小さい幅となるようにそれぞれしぼり込んだ形状としてある。また、上記端面１１ａの鉛直方向は、ワーク１０の加工形状に対応した形状に設けてあり、その水平方向は平坦状に設けてある。
【００２３】
このように規定ガイド１を構成するガイド基体１１の端面１１ａの幅を、ワイヤ電極４の線径と略同一、又はそれよりも小さい幅になるようにしぼり込んだ形状とするのは、例えば、図６に示すような鉛直方向に三次元的な曲面を有するワーク２０を加工する場合、ガイド基体１１の端面１１ａの幅がワイヤ電極４の線径よりも大きいと、ガイド基体１１の端面１１ａ及び側面１１ｂがワーク２０と接触して所定の形状に加工できない恐れがあるためであり、どのような加工形状を持つワーク１０にも対応できるよう前記端面１１ａの幅をワイヤ電極４の線径と略同一、又はそれより小さい幅としてある。
【００２４】
また、ガイド基体１１の端面１１ａの鉛直方向の形状については、ワーク１０の加工形状に応じて適宜、最適な形状に設ければよい。
【００２５】
なお、図２（ａ）に示す規定ガイド１は、ガイド基体１１の両端部を左右同形状として、それぞれダイヤモンド被覆層１２からなる凹部溝１２ｃを備えてあるため、一方端のダイヤモンド被覆層１２が摩耗したとしても、他方端のダイヤモンド被覆層１２からなる凹部溝１２ｃを摺接面１ａとすることができるため、一つの規定ガイド１で長期間にわたり使用することができる。
【００２６】
次いで、ワイヤ放電加工機に設けられるその他のガイドの参考例として、上記放電加工部を形成する上部走行ガイド２は、図３（ａ）に示すように、ガイド基体２１が円盤形状をしており、２つの側壁２１ａ，２１ｂとが中央部で貼り合わされ、その外周には、中央にＶ形状の凹部溝２２ｃを備えたダイヤモンド被覆層２２を被覆して構成してあり、該ダイヤモンド被覆層２２の凹部溝２２ｃを摺接面２ａとし、ワイヤ電極４を案内、支持するようにしてある。
【００２７】
ただし、前記凹部溝２２ｃの溝形状はＶ形状だけに限定するものではなく、他にＵ溝や半円溝、あるいは角溝などワイヤ電極４の断線を生じないような形状であれば良い。
【００２８】
同様に、ワイヤ放電加工機に設けられるその他のガイドの参考例として、上記放電加工部を形成する下部走行ガイド３は、図３（ｂ）に示すように、一対のガイド基体３１ａ，３１ｂによりワイヤ電極４を挾持して案内支持するように構成してあり、一方のガイド基体３１ａの端面には平面状のダイヤモンド被覆層３２ａを被覆し、他方のガイド基体３１ｂの端面にはＶ形状の凹部溝３２ｃを備えたダイヤモンド被覆層３２ｂを被覆してある。そして、前記ガイド基体３１ａのダイヤモンド被覆層３２ａと、ガイド基体３１ｂのダイヤモンド被覆層３２ｂに備える凹部溝３２ｃとで形成されるガイド孔を摺接面３ａ，３ｂとし、ワイヤ電極４を案内、支持するようにしてある。なお、前記凹部溝３２ｃの溝形状は、Ｕ溝や角溝であってもよい。また、他の実施例として、各々のガイド基体３１ａ，３１ｂの端面に、ワイヤ電極４の外形と高精度に整合する半円状の凹部溝３２ｃをそれぞれ備えたダイヤモンド被覆層３２ａ，３２ｂを設けてワイヤ電極４を案内、支持したものであってもよい。
【００２９】
ところで、上記規定ガイド１及び走行ガイド２，３を構成するガイド基体１１，２１，３１は、ダイヤモンド被覆層１２，２２，３２が剥がれないようダイヤモンドと熱膨張係数が近似した材質により形成しなければならないことから、特定の金属あるいはセラミックスにより形成することが好ましい。
【００３０】
例えば、ガイド基体１１，２１，３１を構成することができる金属としては、鉄系金属（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）を含まないタングステンやモリブテンなどの高融点金属、あるいはＣｏの含有量が少ない超硬合金などが好ましい。なお、ガイド基体１１，２１，３１を金属で形成する場合、被覆層１２，２２，３２をなすダイヤモンドも僅かであるが導電性を有しているため、ワイヤ電極４と接すると漏電を生じる恐れがある。その為、ガイド基体１１，２１，３１を金属で形成する時には確実にアースすることが必要である。
【００３１】
また、ガイド基体１１，２１，３１をセラミックスにより構成する場合、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等を主体とするセラミックスであって、焼結助剤を所定量配合したものがよい。例えば、炭化珪素に対してはＣ、Ｂ、Ｂ４Ｃ  、Ａｌ２Ｏ３  、Ｙ２Ｏ３等のうち少なくとも一種を、窒化珪素に対しては周期律表２ａ、３ａ族元素の酸化物や窒化物のうち少なくとも一種をそれぞれ焼結助剤として添加し、さらに、窒化アルミニウムに対してはＹ２Ｏ３やＹＦ３  、アルカリ土類金属化合物、硼素化合物、希土類系酸化物等のうち少なくとも一種をそれぞれ焼結助剤として添加したものを用いれば良い。
【００３２】
特に、上記炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムを主体とするセラミックスは、熱膨張係数が３．０〜６．０×１０−６／℃程度と被覆層１２，２２，３２を形成するダイヤモンドの熱膨張係数（３．１４×１０−６／℃程度）と近似しているために、被覆層１２，２２，３２の成膜時の高熱やワイヤ電極４との摺動に伴う摩擦熱によるダイヤモンド被覆層１２，２２，３２の剥離がなく、強固にガイド基体１１，２１，３１と接合することができる。
【００３３】
また、規定ガイドからなるワイヤ放電加工機用ワイヤガイド１、その他のワイヤガイドである上部走行ガイド２、下部走行ガイド３の摺接面１ａ，２ａ，３ａ，３ｂを構成するダイヤモンド被覆層１２，２２，３２は、ビッカース硬度９０００ｋｇ／ｍｍ2 以上を有する結晶質ダイヤモンドにより形成することが好ましい。また、被覆層１２，２２，３２の一部を非晶質ダイヤモンドにより形成してもよく、この場合、ビッカース硬度２０００ｋｇ／ｍｍ２以上、好ましくは５０００ｋｇ／ｍｍ２以上の硬度を有する非晶質ダイヤモンドであれば、加工電圧を印加したワイヤ電極４との摺動においても傷付いたり、短期間で摩耗することもない。
【００３４】
なお、ここで非晶質ダイヤモンドとは、非常に緻密で結晶粒界が見られず、ガラスを割ったような形態をした非晶質構造をしたもので、規則的な結晶構造を持つ結晶質ダイヤモンドとは異なる構造のものである。ただし、結晶質ダイヤモンドを含んだ非晶質ダイヤモンドであってもよい。
【００３５】
また、本発明のダイヤモンドとは、結晶質ダイヤモンド及び非晶質ダイヤモンドを含む広義の意味で用いている。
【００３６】
次に、図２に示す規定ガイド１からなる本発明のワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの製造方法を説明する。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｄ）はダイヤモンド被覆層１２の成膜工程を示す図であり、まず、図４（ａ）に示すように、端面１１ａを中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０５〜０．４μｍ、好ましくは０．１５〜０．２μｍの面粗さに仕上げたガイド基体１１の端面１１ａに、気相合成法を用いて１μｍ〜１００μｍの均一な膜厚ｈを有する結晶質ダイヤモンドからなる第１のダイヤモンド被覆層１２ａを形成し、そのあと、ダイヤモンド被覆層１２ａの表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍ程度に研摩する。特に、上記第１のダイヤモンド被覆層１２ａは、ワイヤ電極４と常に摺動することから高硬度を有する結晶質ダイヤモンドで形成しておくことが重要である。
【００３８】
ここで、上記ガイド基体１１の端面１１ａを中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０５〜０．４μｍとするのは、端面１１ａの面粗さが０．０５μｍより小さいと、端面１１ａと第１のダイヤモンド被覆層１２ａとの間で充分なアンカー効果が得られず、ワイヤ電極４との摺動により第１のダイヤモンド被覆層１２ａが剥がれてしまうからである。ただし、アンカー効果を持たせるために端面１１ａの面粗さを０．４μｍより大きくすると、第１のダイヤモンド被覆層１２ａの膜厚ｈが薄い時には、端面１１ａの面粗さがそのまま摺接面１ａの面粗さとなって現れるため、摺接面１ａを滑らかな面とすることができず、その結果、ワイヤ電極４を傷付け、滑らかに摺動、案内することができない。
【００３９】
また、上記ガイド基体１１の端面１１ａに被覆する第１のダイヤモンド被覆層１２ａの膜厚ｈを１〜１００μｍとしたのは、膜厚ｈが１μｍより小さいと、膜厚ｈが薄すぎるために短期間で第１のダイヤモンド被覆層１２ａが摩耗するからであり、逆に、第１のダイヤモンド被覆層１２ａの膜厚ｈが１００μｍより大きいと、成膜過程でダイヤモンド被覆層１２ａ中に過度の残留応力が発生し、使用中にクラックを生じて破損する恐れがあるためである。
【００４０】
なお、上記膜形成手段としては、ＰＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ法（ＥＣＲ法）、プラズマジェット法、スパッタリング法等などが挙げられるが、これらの中でも電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ法（ＥＣＲ法）は他の膜形成方法に比べて再現性が良く、均一で且つ均質なダイヤモンド被覆層１２ａを成膜することができ、高精度なダイヤモンド被覆層１２ａを形成するには最も好ましい方法である。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記第１のダイヤモンド被覆層１２ａの表面に、ワイヤ電極４の外形と整合する曲面状の凹部溝１２ｃを形成するため、上記第１のダイヤモンド被覆層１２ａの表面に、ワイヤ電極４と同一形状をした円柱状のマスキング治具３０を載置し、図４（ｃ）に示すように、第１のダイヤモンド被覆層１２ａの膜形成方法と同様な気相合成法により、結晶質ダイヤモンド又は非晶質ダイヤモンドからなる第２のダイヤモンド被覆層１２ｂを膜厚ｋ１〜１００μｍの範囲で被覆する。ここで、第２のダイヤモンド被覆層１２ｂの膜厚ｋを１〜１００μｍの範囲としたのは、膜厚ｋが１μｍ未満であると、ワイヤ電極４を支持する段差部１３が低すぎるため、ワイヤ電極４に振動が発生すると凹部溝１２ｃから脱線してしまうからであり、逆に、膜厚ｋを１００μｍより大きくすると、マスキング治具３０の除去が困難になるとともに、成膜過程で第２のダイヤモンド被覆層１２ｂ中に過度の残留応力が発生し、クラックを生じて欠けてしまう恐れがあるからである。
【００４２】
なお、第２のダイヤモンド被覆層１２ｂも高硬度を有する結晶質ダイヤモンドにより形成することが好ましいが、この第２のダイヤモンド被覆層１２ｂは主にワイヤ電極４の脱線を支持するために設けたものであるため、非晶質ダイヤモンドにより形成してもよい。
【００４３】
このようにしてガイド基体１１の端面１１ａに被覆したダイヤモンド被覆層１２からマスキング治具３０を取り除き研摩を施せば、図４（ｄ）に示すように、ダイヤモンド被覆層１２からなる曲面状の凹部溝１２ｃをガイド基体１１の端面１１ａに形成することができ、得られた曲面状の凹部溝１２ｃはワイヤ電極４の外形と高精度に整合するため、安定してワイヤ電極４を案内、支持できる規定ガイド１を得ることができる。
【００４４】
さらに、図４（ｄ）に示すようなダイヤモンド被覆層１２からなる曲面状の凹部溝１２ｃをガイド基体１１の端面１１ａに形成する他の方法として、図４（ａ）の工程を経た第１のダイヤモンド被覆層１２ａの表面に、図５（ａ）に示すようなガイド基体１１の端面１１ａの幅より小さい幅を有する凸部３２を持ったマスキング治具３１を載置し、図５（ｂ）に示すように、図４（ｃ）の工程同様な気相合成法により結晶質ダイヤモンド又は非晶質ダイヤモンドからなる第２のダイヤモンド被覆層１２ｂを膜厚ｋ１〜１００μｍの範囲で被覆しても良く、その後、上記マスキング治具３１を取り除き、研摩を施せば、図４（ｄ）に示すようなダイヤモンド被覆層１２からなる曲面状の凹部溝１２ｃをガイド基体１１の端面１１ａに形成することができる。
【００４５】
以上のように、本発明は凹部溝１２ｃをダイヤモンド被覆層１２ａ，１２ｂを積層して形成するようにしてあるため、高硬度のダイヤモンド被覆層１２にワイヤ電極４と高精度に整合する凹部溝１２ｃを形成することができる。
【００４６】
なお、上記膜形成手段によるダイヤモンド被覆層１２の成膜は、高温雰囲気中で行われることから、マスキング治具３０、３１としてモリブテンやタングステンなどの熱膨張係数が小さい高融点金属により形成することが好ましい。
【００４７】
〔実験例１〕
ここで、本発明の規定ガイド１を図１に示すワイヤ放電加工機に組み込み、ワーク１０の加工を行った時のワイヤ電極４と規定ガイド１との摺動状態について測定を行った。
【００４８】
まず、本発明の規定ガイド１を構成するガイド基体１１は、主原料としてα−ＳｉＮ粉又はβ−ＳｉＮ粉、あるいはα−ＳｉＮ粉とβ−ＳｉＮ粉との混合原料を用い、Ｙ２  Ｏ３  やＡｌ２  Ｏ３  などの焼結助剤とともにバインダーを添加して混練乾燥したあと、金型中に充填して所定形状に成形し、１６００℃〜１７００℃程度の焼成温度で焼成することにより、図２に示す形状をしたガイド基体１１を窒化珪素質セラミックスにより形成した。そして、このガイド基体１１の端面１１ａに電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ法（ＥＣＲ法）により膜厚ｈが１０μｍ程度の結晶質ダイヤモンドからなる第１のダイヤモンド被覆層１２ａを被覆し、その表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍ程度に研摩した。次に、上記第１のダイヤモンド被覆層１２ａの表面にマスキング治具３０として線径０．２ｍｍのモリブテンワイヤを載置して第１のダイヤモンド被覆層１２ａと同様に電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ法（ＥＣＲ法）により結晶質ダイヤモンドからなる第２のダイヤモンド被覆層１２ｂを膜厚ｋ５μｍ程度に設け、マスキング治具３０を取り除いて凹部溝１２ｃを中心線平均粗さ（Ｒａ）０．１μｍ程度に研摩することにより、ダイヤモンド被覆層１２で形成した曲面状の凹部溝１２ｃを備える規定ガイド１を製作した。
【００４９】
また、比較例として結晶質ダイヤモンドからなる第１のダイヤモンド被覆層１２ａのみを被覆した規定ガイド、及び摺接面に曲面状の凹部溝を備えたサファイア製の規定ガイドをそれぞれ試作して同様の実験を行った。
【００５０】
なお、ワイヤ電極４には線径０．２ｍｍの黄銅を用い、ワイヤ電極４の走行速度５０ｍｍ／秒、ワイヤ張力０．５ｋｇｆ、平均加工電流１０Ａ、平均加工電圧４０Ｖ、加工送り速度６ｍｍ／分、加工液圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ２  の条件で図１に示すようなＲ座付きのパンチ形状をしたワーク１０を５０時間加工した。
【００５１】
その結果、第１のダイヤモンド被覆層１２ａのみを形成した規定ガイドでは、試験初期の段階でワイヤ電極４が脱線し、直したとしても脱線の繰り返しのため、実用的でなかった。また、摺接面がサファイアからなる規定ガイドでは、１時間の加工で摺接面に５μｍの摩耗が見られ、ワーク１０の加工精度にも影響が見られた。
【００５２】
これに対し、本発明の規定ガイド１は、５０時間の加工において一度もワイヤ電極４の脱線が見られなかった。また、摺接面１ａを見ても傷や摩耗粉の堆積は認められず、ダイヤモンド被覆層１２の摩耗量も２μｍ以下と殆ど摩耗がなかった。しかも、ダイヤモンド被覆層１２がガイド基体１１から剥離することもなかった。
【００５３】
〔実験例２〕
次に、ボール・オン・ディスク試験によりダイヤモンド被覆層とワイヤ電極４を構成する黄銅との摺動特性について測定を行った。
【００５４】
実験条件としては、窒化珪素質セラミックスからなる球の表面に、電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ法（ＥＣＲ法）によりダイヤモンド被覆層を形成してボールを形成し、このボールに押圧荷重２ｋｇｆの力で黄銅製ディスクを押し付け、無潤滑状態において相対速度２ｍ／秒の速度でディスクを７時間回転させた時の摩擦係数、及びボール表面の比摩耗量を測定した。
【００５５】
また、比較例として窒化珪素質セラミック製のボール及びサファイア製のボールもそれぞれ試作して同様の実験を行った。
【００５６】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００５７】
【表１】
0003623532.tif 000002
【００５８】
表１より判るように、比較例である試料Ｎｏ．４，５の窒化珪素質セラミック製のボール及びサファイア製のボールは、黄銅製ディスクとの摩擦係数が非常に大きく、また、ボールの比摩耗量においてもなかりの摩耗が見られた。
【００５９】
これに対し、本発明に係る試料Ｎｏ．１〜３のダイヤモンド被覆層を設けたボールは、摩擦係数が０．１以下と小さく、また、ボールに被覆したダイヤモンド被覆層の比摩耗量も８×１０−８ｍｍ３  ／Ｎ／ｍ以下と殆ど摩耗が見られなかった。
【００６０】
また、表１の試料Ｎｏ．１〜３より判るように、ダイヤモンド被覆層の膜厚が厚くなるに従ってボールの比摩耗量が減少しており、特にダイヤモンド被覆層の膜厚を５μｍ以上とすれば殆ど摩耗が見られないことが判った。
【００６１】
従って、少なくとも第１のダイヤモンド被覆層１２ａの膜厚を５μｍ以上とすれば、特にワイヤ電極４との摺動性に優れるとともに、摩耗し難いワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを提供できることが判る。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のワイヤ放電加工機用ワイヤガイドは、ガイド基体の端面に、ダイヤモンド被覆層で形成した凹部溝を設け、該凹部溝をワイヤ電極の摺接面としたことにより、加工電圧を印加したワイヤ電極との摺動においても摺接面にスリ傷を生じたり、短期間で摩耗することがないため、ワイヤ電極のビルトアップ現象を生じることなく、長期間にわたりワイヤ電極を安定に案内、支持することができる。しかも、ワイヤ電極との摩擦係数を小さくすることができることから滑らかに案内することができる。その為、ワイヤ電極を案内、支持するとともに、走行経路を規定する走行ガイドやワイヤ電極をワークの加工形状に対応した形状に案内する規定ガイドとして最適に用いることができる。
【００６３】
また、本発明は、ワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの摺接面をなす凹部溝を、ダイヤモンド被覆層を積層して形成したことにより、高硬度のダイヤモンド被覆層に高精度の凹部溝を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを備えたワイヤ放電加工機を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る規定ガイドからなるワイヤ放電加工機用ワイヤガイドを示す斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】ワイヤ放電加工機に用いられる他のワイヤガイドの参考例である走行ガイドを示す斜視図であり、（ａ）は上部走行ガイドを、（ｂ）は下部走行ガイドをそれぞれ示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの凹部溝を備えるダイヤモンド被覆層を形成するための第１の成膜工程を示す部分断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明に係るワイヤ放電加工機用ワイヤガイドの凹部溝を備えるダイヤモンド被覆層を形成するための第２の成膜工程を示す部分断面図である。
【図６】鉛直方向に三次元的な曲面を有するワークを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：規定ガイド
２：上部走行ガイド
３：下部走行ガイド
４：ワイヤ電極
５：給電部材
６：供給側ガイドローラ
７：巻付けリール
８：供給リール
10：ワーク
11：ガイド基体
12：ダイヤモンド被覆層
12c：凹部溝
30，31：マスキング治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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