(57)【要約】【解決課題】高硬度材料からなる線材を切断して小片部材を製造する方法において、高精度の切断面を得ることができ、かつ、材料の損失のないものを提供する。【解決手段】本発明は、高硬度材料よりなる線材から、小片を切断加工する方法であって、所定の（ａ）〜（ｆ）工程からなる６工程を順に繰り返し行う線材の切断加工方法である。本発明に係る切断方法によれば、高硬度材料からなる線材を高精度に切断可能であり、かつ、高硬度材料の損失を防ぐことができる。そして、本発明に係る方法により切断した線材は、切断面の均一性に優れ、点火プラグ電極に用いれば、安定的な放電特性を得ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高硬度材料よりなる線材から、設定長さＬの小片を切断加工する方法であって、
下記（ａ）〜（ｆ）工程を順に繰り返し行う線材の切断加工方法。
（ａ）前記線材を冶具により拘束した後、線材を押し出して前記冶具の端面から長さＣの突出部を形成する工程。
（ｂ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有し、その端部と前記冶具端面との距離Ｇｎ、及び、加工代Ｗｎをそれぞれ有するｎ個の切断工具（１≦ｎ≦５）により前記長さＣの突出部を連続的に切断する工程であって、各切断工具の加工代Ｗｎの合計（Ｗ１＋Ｗ２＋・・・Ｗｎ）をＣとし、更に、ｎ番目の切断工具の加工面端部と冶具端面との距離Ｇｎを略ゼロとして切断する工程。
（ｃ）線材を押し出して前記冶具の端面から長さＣ'（ここで、Ｃ'＜Ｃ）の突出部を形成する工程。
（ｄ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を１つ有し、その端部と前記冶具端面との距離Ｇｍが略ゼロであると共に、加工代Ｗｍが長さＣ'である切断工具により、前記長さＣ'の突出部を切断する工程。
（ｅ）線材を押し出して、前記冶具の端面から長さＬ以上の線材を押し出す工程。
（ｆ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有し、その端部と前記冶具端面との距離が略ゼロであると共に、加工代がＬ以上である切断工具により、（ｅ）工程で押し出された線材を切断する工程。
【請求項２】
（ｅ）工程における線材の押し出し長さをＬ＋Ｃ＋Ｃ'として（ａ）〜（ｆ）工程を行うことで得た小片を回収後、当該小片の（ｆ）工程により切断した端部について、（ａ）工程〜（ｅ）工程の処理を順に行う請求項１記載の切断加工方法。
【請求項３】
切断工具として、（ｂ）工程におけるｎ個の切断工具および（ｄ）工程における切断工具が一体となっているものを用いる請求項１又は請求項２記載の切断加工方法。
【請求項４】
線材を構成する高硬度材料は、白金合金、ロジウム合金、イリジウム合金、ルテニウム合金である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高硬度材料からなる線材を切断して小片（チップ）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、点火プラグ用の電極チップのような微小な小片部材の製造においては、その構成材料からなる線材を製造し、これを所定の長さに切断して製造されることが多い。この線材の切断方法としては、線材を冶具に固定した後、製品長さに押し出して突出部分を切断工具（ダイス）で切断する工程が一般的である。
【０００３】
上記のようなダイスカットによる小片部材の加工は、製造効率や材料歩留まりに優れ、その構成材料が比較的軟質のものについては有用である。しかし、点火プラグ用の電極チップの構成材料は、白金、イリジウム、ロジウム等の貴金属の合金が多く、かかる高硬度材料にダイスカットを適用すると、その切断面に問題が生じ易い。即ち、高硬度材料を切断したとき、その破断面は均一なものとなり難く、工具による切断加工に起因して形成される比較的滑らかな面（切断面）と、加工時の応力による材料破断に起因して形成される凹凸のある面（破断面）が形成され、また、切断面端部において変形（ダレ）が生じる。このような、切断面や破断面の形成、更に、ダレの発生は、切断面の精度（均一性）を損なうが、点火プラグ電極においては、安定的な放電特性を得るために好ましくないものである。
【０００４】
そこで、高硬度材料からなる線材について、切断面の精度向上を考慮しつつ切断する方法として、ワイヤソーを適用することがある（特許文献１）。ワイヤソーは、ワイヤー表面に結着した砥粒により線材を摩耗させて切断する方法であるため、均一な切断面を形成することができ、端部のダレも生じ難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の通り、ワイヤソーによる切断は線材の摩耗によるものであるから、ワイヤー幅の分だけの材料のロスが生じる。この点、点火プラグ用電極を構成する白金等の貴金属は高価であるものが多いことから、切断により生じた切粉を回収することが好ましい。しかし、この切粉は、切断作業で通常用いられる潤滑液に懸濁してスラリー状となっており、回収が困難な状態となっており、結果として材料の損失が生じることとなる。
【０００７】
そこで本発明は、高硬度材料からなる線材を切断して小片部材を製造する方法において、高精度の切断面を得ることができ、かつ、材料の損失のないものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、高硬度材料よりなる線材から、設定長さＬの小片を切断加工する方法であって、下記（ａ）〜（ｆ）工程を順に繰り返し行う線材の切断加工方法である。
【０００９】
（ａ）前記線材を冶具により拘束した後、線材を押し出して前記冶具の端面から長さＣの突出部を形成する工程。
（ｂ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有し、その端部と前記冶具端面との距離Ｇｎ、及び、加工代Ｗｎをそれぞれ有するｎ個の切断工具（１≦ｎ≦５）により前記長さＣの突出部を連続的に切断する工程であって、各切断工具の加工代Ｗｎの合計（Ｗ１＋Ｗ２＋・・・Ｗｎ）をＣとし、更に、ｎ番目の切断工具の加工面端部と冶具端面との距離Ｇｎを略ゼロとして切断する工程。
（ｃ）線材を押し出して前記冶具の端面から長さＣ'（ここで、Ｃ'＜Ｃ）の突出部を形成する工程。
（ｄ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を１つ有し、その端部と前記冶具端面との距離Ｇｍが略ゼロであると共に、加工代Ｗｍが長さＣ'である切断工具により、前記長さＣ'の突出部を切断する工程。
（ｅ）線材を押し出して、前記冶具の端面から長さＬ以上の線材を押し出す工程。
（ｆ）端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有し、その端部と前記冶具端面との距離が略ゼロであると共に、加工代がＬ以上である切断工具により、（ｅ）工程で押し出された線材を切断する工程。
【００１０】
ここで、上記（ａ）〜（ｆ）の各工程について説明する。まず、最初の（ａ）工程は、（ｂ）工程で線材を切断加工するための準備工程である。その工程内容としては、はじめに、加工対象となる線材を切断加工容易とするために、冶具により拘束する。次に、未加工で凹凸のみられる線材断面を平滑に加工するため、線材を押し出して冶具の端面から加工に必要な長さＣの突出部を形成する。そして、この突出部を切断するべく、次の（ｂ）工程へ移る。
【００１１】
続く（ｂ）工程では、切断工具の加工面端部により、（ａ）工程で押し出しした長さＣの突出部を切断する。この工程で使用する切断工具は、線材の切断面が斜めにならないようにするため、端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有する。そして、線材の高硬度材料の種類によっては、長さＣの突出部を複数回に分けて切断する場合がある。加工面端部による切断で生じる破断面やダレを最小限に抑えるためである。そのため、切断工具も複数必要な場合があり、線材の種類に応じて、（ｂ）工程ではｎ個（１≦ｎ≦５）の切断工具を必要とする。
【００１２】
ここで、加工代（Ｗｎ）とは、切断工具の加工面端部が突出部を切断する長さであり、その長さは、線材の高硬度材料の種類や切断回数に応じて異なってくる。但し、（ｂ）工程では長さＣの突出部を全て切断することとなるので、各切断工具の加工代の合計（Ｗ１＋Ｗ２＋・・・Ｗｎ）は長さＣと等しくなる。例えば、（ｂ）工程で１つだけ切断工具を用いる場合は、その切断工具の加工代（Ｗ１）は長さＣであり、切断工具を５個用いる場合は、５つの加工代（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５）の合計が長さＣと等しくなる。
【００１３】
また、切断工具の加工面の端部と冶具端面との距離（ギャップ）（Ｇｎ）も、加工代に応じて切断工具ごとに異なってくる。但し、（ｂ）工程では長さＣの突出部を全て切断することとなるので、（ｂ）工程にて最後に線材を切断するｎ番目の切断工具におけるギャップ（Ｇｎ）は、略ゼロとなる。例えば、（ｂ）工程で１つだけ切断工具を用いる場合は、その切断工具におけるギャップ（Ｇ１）が略ゼロであり、切断工具を５個用いる場合は、５つめの切断工具におけるギャップ（Ｇ５）が略ゼロとなる。
【００１４】
尚、切断の際に加える力や切断の速度等の切断条件は、対象となる線材の高硬度材料の種類により、適宜調整し、最適化することができる。
【００１５】
上記（ｂ）工程において、切断条件を線材の種類に応じて適宜最適化して切断したとしても、切断面にわずかながら破断面やダレが発生してしまう。例えば、高硬度材料の中でも比較的硬い材料からなる線材を切断した場合、図１（１）に示すように切断面が破断してしまい、波形形状となってしまう。一方、比較的軟らかい材料からなる線材を切断した場合では、図１（３）に示すように切断面にダレが生じてしまう。
【００１６】
そこで、下記（ｄ）工程で線材を再度切断加工する必要があり、その準備工程として線材を押し出す（ｃ）工程を設けることとなる。この（ｃ）工程は、線材を押し出して突出部を形成する工程であり、その基本的な手順は（ａ）工程と同様である。ここで、突出部の冶具の端面からの長さＣ'は、線材の高硬度材料の種類に応じて異なり（図１（２）、（４））、また、同じ材料の線材であっても加工処理の度に異なる場合もある。但し、（ｂ）工程後の切断面は、わずかに凹凸が生じる程度であり、常にＣ'＜Ｃとなる関係にある。Ｃ'がＣよりも大きいと、（ｂ）工程で切断面をある程度平滑に整えたにも関わらず、下記の（ｄ）工程の切断により、破断面やダレが余計に発生してしまい平滑面が得られないからである。Ｃ'とＣの関係は、実際には線材の高硬度材料の種類や加工処理の度に異なってくるが、およそＣ'＝０．２Ｃ〜０．５Ｃの範囲内に収まる。
【００１７】
（Ｃ）工程で突出部を形成後、（ｄ）工程では、切断工具の加工面端部により、長さＣ'の突出部を切断する。この工程では、（ｂ）工程と同様に、端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有する切断工具を用いるものの、加工面は１つであり、切断回数も１回で長さＣ'の突出部を切断する。従って、（ｄ）工程ではギャップ（Ｇｍ）は略ゼロとなり、加工代Ｗｍも長さＣ'となる。
【００１８】
（ｄ）工程により、切断面は平坦で面精度に優れるものとなる。後は、設定長さＬの小片を得るための工程を残すのみであり、まず、（ｅ）工程では、冶具の端面から長さＬ以上の線材を押し出す。下記（ｆ）工程で線材を切断するため、その前準備をする工程である。
【００１９】
続いて、（ｆ）工程では、切断工具の加工面端部により、線材が長さＬの小片となるように切断する。この工程では、（ｂ）工程、（ｄ）工程と同様に、端部の進行方向が線材の断面と並行である加工面を有する切断工具を用いる。そして、切断工具の加工面は１つであり、切断回数も１回である。そのため、（ｆ）工程ではギャップは略ゼロとなり、加工代はＬ以上となる。
【００２０】
本発明によれば、複数の切断工具による端面処理により、凹凸を有する破断面は消失し、平坦で面精度に優れる切断面を得ることができる。また、本発明においては、ワイヤソーのような湿式での加工とは異なり、ドライ状態の切粉が排出されるため、素材回収にも有利である。これらにより、本願発明は、線材からの小片部材切断に際し、高精度の切断面を得つつ、材料の損失も少ない方法となっている。
【００２１】
上記の（ａ）〜（ｆ）工程は、小片部材の一方端面を平坦で面精度に優れる切断面とする加工処理である。よって他方の端面についても高精度の端面とするためには、同様の加工処理を行う必要がある。このとき、他方の端面についても、突出部の設定が必要となるため、設定長さＬの小片を得るには、上記の（ｅ）工程における線材の押し出し長さをＬ＋Ｃ＋Ｃ'として（ａ）〜（ｆ）工程を行い、小片を切断する。そして、切断後の小片を回収後、当該小片の（ｆ）工程により切断した端部について、（ａ）工程〜（ｅ）工程の処理を順に行う。
【００２２】
また、本発明では、複数の切断工具による端面処理を行うものであるが、切断工具として、（ｂ）工程におけるｎ個の切断工具および（ｄ）工程における切断工具が一体となっており、かつ加工面をｍ個（ｍ＝ｎ＋１）有するものを用いるのが好ましい。
【００２３】
以上説明した本発明の加工対象である線材を構成する高硬度材料は、白金合金、ロジウム合金、イリジウム合金、ルテニウム合金への適用が特に効果的である。
【００２４】
尚、このような高硬度材料からなる線材の端面を、平坦で面精度に優れる切断面とするためには、線材を加工する切断工具は更に高硬度であることが好ましい。本発明において線材を加工する切断工具には超硬合金を用いた。超硬合金の中でも、タングステンを主成分としてコバルト組成を混合した焼結合金のうち、引っ張り強さや衝撃強さ、耐摩耗、高硬度性に優れた工具材質に適したものを選定して、加工に供した。特に炭化タングステンを用いた超硬合金は切断工具として好適である。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、高硬度材料からなる線材を小片部材に加工する際に高精度の端面とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ｂ）工程後の線材の切断面及び（ｃ）工程の突出部長さＣ'について説明する図。
【図２】本実施形態の線材切断工程の概略を説明する図。
【図３】本実施形態で使用した複数の加工面を有する切断工具の図。
【図４】本実施形態で使用した切断工具の加工面端部と冶具端面との距離（ギャップ）Ｇ及び加工代Ｗを説明する図。
【図５】切断面の評価内容を説明する図。
【図６】線材の切断面及び側面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。
【００２８】
第１実施形態：本実施形態では、貴金属合金（白金−２０％ロジウム合金）からなる線材（φ０．７２ｍｍ）を切断して、長さ０．８ｍｍの円柱状の小片部材を製造した。本実施形態における、加工工程の概略を図２に示す。
【００２９】
図２の通り、まず、線材を冶具で拘束した後、線材を押し出して冶具端面から長さＣの突出部を形成する（（ａ）工程）。
【００３０】
次に、突出部に対して切断工具により端面処理を行う（（ｂ）工程）。ここでは、複数の切断工具が一体化されたものとして、その端部と冶具端面との距離ＧｎとＧｍ、及び加工代ＷｎとＷｍが相違する３つの加工面を有する切断工具を用いる。この切断工具のうち２つの加工面を（ｂ）工程に使用し、残り１つの加工面を（ｄ）工程に使用する。この切断工具の寸法については、後述する。
【００３１】
切断工具による（ｂ）工程の端面処理がなされた後、切断工具を一旦停止し、線材を押し出して冶具端面から長さＣ'の突出部を形成する（（ｃ）工程）。
【００３２】
そして、この押し出された線材を、引き続き切断工具により切断する（（ｄ）工程）。このときの切断工具の加工面端部と前記冶具端面との距離（Ｇｍ）はゼロとする。これにより線材の端部がＣ'切断され、凹凸を有する破断面は消失し、平坦で面精度に優れる切断面が得られる。
【００３３】
切断工具による（ｄ）工程の端面処理がなされた後、線材を冶具の端面から長さＬ（製造する小片部材寸法：０．８ｍｍ）押し出す（（ｅ）工程）。
【００３４】
そして、この押し出された線材を（ｂ）工程及び（ｄ）工程とは別の切断工具により切断する（（ｆ）工程）。このときの切断工具の加工面端部と前記冶具端面との距離はゼロとする。これにより、寸法０．８ｍｍの小片部材が１個製造される。複数の小片部材を製造する場合には、以上の（ａ）〜（ｆ）工程を順に繰返す。
【００３５】
本実施形態における加工条件は、まず、（ａ）工程における線材の押し出し長さ（突出部長さＣ）を０．０３ｍｍとした。この突出部の寸法は、（ｂ）工程での加工長さに相当するものである。そして、（ｃ）工程における突出部長さＣ'は０．０１ｍｍとした。この突出部の寸法は、同様に（ｄ）工程での加工長さに相当する。
【００３６】
そして、図３は、（ｂ）工程及び（ｄ）工程に使用する一体型の切断工具の外観を示すものである。本実施形態における切断工具は、３つの加工面と加工面端部を有し、各加工面はその加工面端部と冶具端面との距離（ギャップ）Ｇと加工代Ｗが以下のように調節されている（図４）。
・第１加工面（（ｂ）工程用）  Ｇ１：０．０１ｍｍ  Ｗ１：０．０２ｍｍ
・第２加工面（（ｂ）工程用）  Ｇ２：      ０ｍｍ  Ｗ２：０．０１ｍｍ
・第３加工面（（ｄ）工程用）  Ｇ３：      ０ｍｍ  Ｗ３：０．０１ｍｍ
【００３７】
尚、切断工具は、加工面端部でのみ線材の切断面と接触するように、テーパー形状となっている。これは、実際に線材を切断する際、線材がわずかな歪みを生じることで冶具からはみだしてしまうことがあり、このような場合において、切断工具がはみだした線材に接触して、切断面に傷を付けてしまわないようにするためである。
【００３８】
以上の方法、条件により貴金属合金線材を切断加工したときの小片部材端面の評価を行った。この評価は、図５のように切断面の一端（最初に切断工具が接する側）を基準点（深さ０）とし、図中の（１）〜（４）及び最深部（５）の基準点に対する深さを測定し、切断面の凹凸の有無を評価するものである。評価は、３つの小片サンプルについて行った。表１にその結果を示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示す比較例１は、ワイヤソーで線材を切断加工したときの小片部材端面を評価したものである。同様に、比較例２は、本発明の（ｄ）工程を行わずに（ｂ）工程のみを行った場合の小片部材端面を評価したものである。いずれの比較例においても、線材は実施例で切断したものと同じものを使用した。
【００４１】
表１から、（ｂ）工程のみの切断加工をした比較例２の小片部材と比べて、本実施形態で切断加工した小片部材はその最大高低差が極めて小さいことがわかった。そして、本実施形態の方法によれば、ワイヤソーで切断した比較例１の場合と同等に、切断面が平坦となることが確認された。
【００４２】
図６は、本実施形態で切断加工した小片部材の切断面及び側面を、ＳＥＭで撮影したものである。図６の上の切断面は、（ｆ）工程後の切断面であり、この切断面は側面図における右側の切断面と対応している。そして、図６の真ん中の切断面は、（ａ）工程〜（ｄ）工程を行った後の切断面であり、側面図における左側の面と対応している。この写真からは、単に１回だけ切断処理をした（ｆ）工程後の切断面の場合、ダレの発生がみとめられるものの、（ａ）工程〜（ｄ）工程により複数回切断処理をする本発明の方法によれば、平滑な切断面が得られることがわかる。
【００４３】
以上の結果から、本願発明に係る切断加工方法によれば、高硬度材料からなる線材を高精度に切断可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る切断方法によれば、高硬度材料からなる線材を高精度に切断可能であり、かつ、高硬度材料の損失を防ぐことができる。そして、本発明に係る方法により切断した線材は、切断面の均一性に優れ、点火プラグ電極に用いれば、安定的な放電特性を得ることができる。
【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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