(57)【要約】【課題】消耗が少なく、超高合金の結合相で腐食現象が小さく長寿命で、作業性を大幅に向上できる給電子を備えたワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工装置用給電子を提供する。【解決手段】被加工物に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極を配設し前記間隙に加工液を供給すると共に、ワイヤ電極と接触する給電子を配置しこの給電子を介してパルス電圧を供給し、前記間隙に断続放電を発生させて被加工物を放電加工するワイヤ放電加工装置において、給電子はW−Ti(タンク゛ステン−チタン)，W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン），W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属の中から選ばれる１で形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極を配設し前記間隙に加工液を供給すると共に、前記ワイヤ電極と接触する給電子を配置しこの給電子を介してパルス電圧を供給し、前記間隙に断続放電を発生させて前記被加工物を放電加工するワイヤ放電加工装置において、前記給電子はW−Ti(タンク゛ステン−チタン)，W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン），W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属の中から選ばれる１で形成されていることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記給電子はW−Ti(タンク゛ステン−チタン)焼結金属で形成され、そのTi含有量が0.5％〜3.0％であることを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記給電子はW−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン焼結金属で形成され、そのNi−Fe−Mo含有量が1.5％〜4.5％であることを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記給電子はW−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属で形成され、そのTi−Ni−Mo含有量がTi1.0％〜1.5％,Ni−Mo1.0％〜3.5％であることを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
被加工物に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極と接触し、前記間隙に断続放電を発生させるためのパルス電圧を供給するワイヤ放電加工装置用給電子であって、W−Ti(タンク゛ステン−チタン)，W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン），W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属の中から選ばれる１で形成されていることを特徴とするワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項６】
前記W−Ti(タンク゛ステン−チタン)焼結金属で形成され、そのTi含有量が0.5％〜3.0％であることを特徴とする請求項５記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項７】
前記W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン焼結金属で形成され、そのNi−Fe−Mo含有量が1.5％〜4.5％であることを特徴とする請求項５記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項８】
前記W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属で形成され、そのTi−Ni−Mo含有量がTi1.0％〜1.5％,Ni−Mo1.0％〜3.5％であることを特徴とする請求項５記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤ電極に電力を供給する給電子の材料組成を最適化し、給電子を加工時の消耗を少なく、長寿命とする放電加工装置及びワイヤ放電加工装置用給電子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の放電加工装置の一例として、特許文献１及び２が挙げられる。ワイヤ放電加工装置は、被加工物と直線上に延伸されたワイヤ電極（ワイヤは給電子と接触させ逐次電力が供給される）との間の間隙に加工液を供給し、その間隙に断続放電を発生させ、この放電によって被加工物の加工領域を極めて局部的に軟化・溶融するとともに、断続的に変化する圧力を発生させて、軟化・溶融した被加工領域を剥離・除去することにより目的とする加工を行うものである。
【０００３】
ワイヤ放電加工装置に使用されるワイヤ電極は加工時の放電によって消耗する。従って、
加工部にワイヤ電極を逐次供給する送り機構が付加されており、しかも、逐次供給状態に
あるワイヤ電極に給電を行う必要がある。この時の給電電力が安定していないと、加工時
の放電が安定せず、高精度な加工を行うことができない。このため、ワイヤ電極に給電を
行う給電装置には、常に安定した電力を供給する配慮が具備されている。
【０００４】
ワイヤ電極に電力を供給する給電子においても同様で、ワイヤ電極の摺動および被加工物を加工する際の局部的な圧力変動に伴なう振動等による給電子とワイヤ電極の空隙に放電が発生することによって消耗する。同時に異種金属界面の局部化学反応等による腐食摩耗によっても消耗する。このような給電子の材料としては、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ），Ａｇ−Ｗ，Ｃｕ−Ｗがよく知られており、この中でも超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）が主に使用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２４５３２９号公報
【特許文献１】特開平４−３６０７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような放電加工装置では、所定時間加工を行うと給電子が摩耗し、ワイヤ電極と接触不良が発生することがあった。ワイヤ電極との接触不良が起きると、安定した電力の供給ができず所望の放電加工ができなくなったり、ワイヤ電極が断線したりする。このため、給電子が消耗すると、その都度新しい給電子と取替えたり、円筒型給電子の場合はワイヤ電極１との接触箇所を変えるため回転する必要があった。
この場合、給電子の交換作業の頻度が多くなると、加工作業を中断する回数も多くなるために、作業の効率が低下し、作業性の面で好ましくなかった。
【０００７】
そこで、この発明では消耗が少なく、超高合金の結合相で腐食現象が小さく長寿命で、作業性を大幅に向上できる給電子を備えたワイヤ放電加工装置及びワイヤ放電加工装置用給電子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、被加工物に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極を配設し前記間隙に加工液を供給すると共に、前記ワイヤ電極と接触する給電子を配置しこの給電子を介してパルス電圧を供給し、前記間隙に断続放電を発生させて前記被加工物を放電加工するワイヤ放電加工装置において、前記給電子はW−Ti(タンク゛ステン−チタン)，W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン），W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属の中から選ばれる１で形成されているものである。
【０００９】
また、この発明は、被加工物に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極と接触し、前記間隙に断続放電を発生させるためのパルス電圧を供給するワイヤ放電加工装置用給電子であって、W−Ti(タンク゛ステン−チタン)，W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン），W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属の中から選ばれる１で形成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による放電加工装置は、加工中の放電による給電子の消耗、化学的腐食が低減され、給電子が長寿命となり、給電子の交換作業の頻度が減り、加工作業を中断する回数も減少し、放電加工装置の作業効率及び作業性を著しく向上する。
【００１１】
また、この発明によるワイヤ放電加工装置用給電子は、加工中の放電による消耗、化学的腐食が低減され、長寿命となり、その交換作業の頻度が減り、加工作業を中断する回数も減少し、放電加工装置の作業効率及び作業性を著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はワイヤ放電加工装置の基本構成を示す概略構成図である。
図１において、被加工物６に対し間隙を介して連続的に移動するワイヤ電極１を配設し前記間隙に加工液を供給すると共に、被加工物６を挟んで、ワイヤ電極１と接触する上部給電子３、上部給電子４を配置し、これらの給電子を介してパルス電源ユニット５からワイヤ電極１にパルス電圧を供給し、前記間隙に断続放電を発生させて被加工物６を放電加工する。
ワイヤ電極１はワイヤガイドプーリ２ａ，２ｂ及び上部ガイド３ａ，３ｂ、下部ガイド４ａ，４ｂに沿って矢印方向に送られる。上部・下部給電子３，４は、上部、下部ともに上部ガイド３ａ，３ｂ、下部ガイド４ａ，４ｂを装備したガイドブロック共有化円筒型給電子となっており、ワイヤ電極１を押圧する位置構造に配設されている。
なお、図１で破線部分は、被加工物６を含め加工液として循環水（濾過・イオン交換された）が流れている部位を示す。
【００１３】
このような構成の放電加工装置において、消耗が少なく、長時間使用できる給電子とするためには円筒形状の給電子においても、給電子３，４に適切な材料を選定する必要がある。そこで、材料の電気的特性、機械的特性、熱的特性及び化学的安定性等を加味した材料を用いて給電子３，４を製作し、この給電子３，４を装着したワイヤ放電加工装置で、実際の加工を行い、その外観及び摩耗量を求めた。
【００１４】
図１に示すような円筒(外周面上下テーパ加工)給電子３，４をW−Ti(タンク゛ステン−チタン)焼結金属（Ti含有量：１重量％）を用いて製作し、給電子３，４としてワイヤ放電加工装置で実際に加工を行い加工前後の給電子の外観及び消耗量を測定した。被加工材料は金型鋼（YXR3）、板厚４４ｍｍ，ワイヤ電極は直径0.25ｍｍの黄銅線を使用し、図３に示した加工条件で１００時間加工を行って測定した。
【００１５】
図３中の上部給電子３の消耗深さ、消耗幅はワイヤ電極１との接触により、上部給電子３に発生した傷を測定したものである。
この図３から明らかなように、W−Ti(タンク゛ステン−チタン)焼結金属で形成された給電子３の消耗量（深さ）は、従来の超硬合金(W−Mo)給電子に比べて約１／６、W(タンク゛ステン)に比べて１／２以下に著しく減少していることがわかる。しかも、外観上も表面の腐食等がなくワイヤ電極１の断線等を誘起しないことがわかる。これは、図２に示す化学的腐食（イオン化）がしにくいことによるものである。
【００１６】
W−Ti焼結金属の場合、そのTi含有量が0.5％〜3.0％が焼結合金として、緻密な金属組成を形成することができ、特に機械・電気的磨耗及び電喰（化学的腐食）に対して有効な組成範囲となる。Ti3.0％以上、例えば、Ti(4%)の場合は図４に示すごとく超硬合金に比較すると摩耗量は少なくなるが、著しい効果は発現しない結果となった。これは、Ti3.0％以上の焼結金属では、内部組織が緻密に形成されにくい結果によるものと推察される。
【００１７】
また、従来、給電子に使用する焼結超硬合金には、ＷＣ−Ｃｏ，Ｃｕ−Ｗ等が使用されているが、中性或いは弱酸性溶液中における超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）の場合を例にとると、図２に示す局部電池形成により、結合相であるＣｏがＷＣを残した形になりＣｏイオンとして溶出（アノード反応：図２―1.2式）する。また同時に溶液中の溶存酸素が還元され、水素イオンになる（カソード反応：図２−1.3式）も起こる。腐食はこれらの反応が釣り合う形で進行していく（腐食反応：図２−1.1式）。硬質材料の腐食が進行すると、結合相であるＣｏが環境にさらされている表面から溶出することになり、特に表面層の強度が低下し、摺動摩耗や剥離摩耗が加速的に進行する。特に放電加工液中では、摺動摩耗や剥離摩耗がさらに加速される。
【００１８】
このように、実施の形態１は、ワイヤ電極１に加工液を供給しながら、ワイヤ電極1と被加工物６間にパルス電圧を加えて、被加工物６を放電加工するワイヤ放電加工装置において、ワイヤ電極１に電力を供給する給電子３，４をW−Ti焼結金属で形成したものである。
従って給電子３，４に高い電気伝導率、高融点、高熱伝導率のW−Ti焼結金属を使用していることから放電による消耗の低減、ワイヤ電極１との摺動による摩耗が低減されるとともに、加工装置液中（中性イオン交換水溶液）での化学的腐食も低減される。
このため、給電子３，４が長寿命となり、給電子３，４の交換作業回数が減り、加工作業を中断する頻度も大きく減少する。
【００１９】
実施の形態２.
図３に記載したように給電子３、４を、W−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステンーニッケルー鉄ーモリフ゛テ゛ン）焼結合金で形成したものであり、実施の形態１と同様に円筒給電子を製作し、給電子３，４として放電加工装置の給電子として実際の加工を行い消耗量と、円筒表面の加工前後の外観変化を測定したものである。このW−Ni−Fe−Mo焼結金属は、WにNi−Fe−Moを添加して焼結したものである。
なお、被加工材料、ワイヤ電極、加工条件等は実施の形態1と同一であり、図３に消耗量、外観の状態変化を示した。
実施の形態1と同様に図３から明らかなように、W−Ni−Fe−Mo焼結給電子の消耗量（深さ）は、従来の超硬合金(W−Mo)給電子に比べて約１／８、Wに比べて約１／３に著しく減少していることがわかる。しかも、外観上も表面の腐食等がなくワイヤ電極１の断線等を誘起しないことがわかる。
【００２０】
このように、実施の形態２は、ワイヤ電極１に加工液を供給しながら、ワイヤ電極1と被加工物６間にパルス電圧を加えて、被加工物６を放電加工するワイヤ放電加工装置において、ワイヤ電極１に電力を供給する給電子３，４にW−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステン−ニッケルー鉄−モリフ゛テ゛ン）焼結金属を使用したものである。
従って給電子３，４に高い電気伝導率、高融点、高熱伝導率のW−Ni−Fe−Mo（タンク゛ステン−ニッケルー鉄−モリフ゛テ゛ン）を使用していることから放電による消耗の低減、ワイヤ電極１との摩耗が低減されるとともに、化学的腐食も低減される。
このため、給電子３，４が長寿命となり、給電子３，４の交換作業回数が減り、加工作業を中断する頻度も大きく減少する。
【００２１】
なお、W−Ti−Ni−Mo焼結金属で、Ni−Fe−Mo(5%)の場合は図４に示すごとく超硬合金に比較すると実施の形態１と同様に摩耗量は少なくなるが、著しい効果は発現しない結果となった。
【００２２】
実施の形態３.
図３に記載したように給電子３、４を、W−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタン−ニッケルーモリフ゛テ゛ン）焼結金属で形成したものであり、実施の形態１と同様に円筒給電子を製作し、給電子３，４として放電加工装置の給電子として実際の加工を行い、消耗量と、円筒表面の加工前後の外観変化を測定したものである。このW−Ti−Ni−Mo焼結金属は、WにTi−Ni−Moを添加して焼結したものである。
なお、被加工材料、ワイヤ電極、加工条件等は実施の形態1と同一であり、図３に消耗量、外観の状態変化を示した。
実施の形態1と同様に図３から明らかなように、W−Ti−Ni−Mo焼結給電子３，４の消耗量（深さ）は、従来の超硬合金(W−Mo)給電子３，４に比べて約１／８、Wに比べて約１／３に著しく減少していることがわかる。しかも、外観上も表面の腐食等がなくワイヤ電極１の断線等を誘起しないことがわかる。
【００２３】
このように、実施の形態３は、ワイヤ電極１に加工液を供給しながら、ワイヤ電極1と被加工物６間にパルス電圧を加えて、被加工物６を放電加工するワイヤ放電加工装置において、ワイヤ電極１に電力を供給する給電子３，４にW−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタンーニッケルーモリフ゛テ゛ン）を使用したものである。
従って給電子３，４に高い電気伝導率、高融点、高熱伝導率のＷ−Ti−Ni−Mo（タンク゛ステン−チタンーニッケルーモリフ゛テ゛ン）を使用していることから放電による消耗の低減、ワイヤ電極１との摩耗が低減されるとともに、化学的腐食も低減される。
このため、給電子３，４が長寿命となり、給電子３，４の交換作業回数が減り、加工作業を中断する頻度も大きく減少する。
【００２４】
なお、W−Ti−Ni−Mo焼結金属で、Ti−Ni−Mo(4%)の場合は図４に示すごとく超硬合金に比較すると実施の形態１と同様に摩耗量は少なくなるが、著しい効果は発現しない結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１〜３のワイヤ放電加工装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１〜３のワイヤ放電加工装置における給電子の加工中の表面状態を化学的変化で模式した図である。
【図３】この発明の各実施の形態における給電子について加工条件、測定結果を従来例と比較して示す説明図である。
【図４】この発明の各実施の形態における特定組成材料の給電子について加工条件、測定結果を従来例と比較して示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ワイヤ電極、２ａ，２ｂ  ワイヤガイドプーリ、３  上部給電子、３ａ，３ｂ  上部ガイド、４  下部給電子、４ａ，４ｂ  下部ガイド、５  パルス電源ユニット、６  被加工物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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