(57)【要約】【課題】小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができる微細加工に好適なワイヤ放電加工用電極線を提供する。【解決手段】鋼線（ピアノ線）１１の表面に黄銅めっき層１２を設けた線材を伸線加工してなる電極線１０（ワイヤ放電加工用電極線）の最表面全面に、浸漬等により、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等、母材よりも電気抵抗の大きい厚み０．１〜５μｍの非絶縁性抵抗膜１３を設ける。Ｗ（タングステン）線からなる電極線の場合も同様に最表面全面に非絶縁性抵抗膜を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表面の略全面に母材よりも電気抵抗の大きい非絶縁性抵抗膜を有することを特徴とするワイヤ放電加工用電極線。
【請求項２】
前記非絶縁性抵抗膜は、金属炭化物または樹脂の膜である請求項1記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項３】
前記非絶縁性抵抗膜は、厚みが０．１〜５μｍである請求項１または２記載のワイヤ放電加工用電極線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線、特に、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができる微細加工に好適なワイヤ放電加工用電極線に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工は、放電加工用の電極として電極線（ワイヤ電極）を使用し、電極線と被加工物（ワーク）との間に放電電圧を印加して、放電現象により発生した熱で被加工物を溶解切断する加工法であり、その電極線は線径が０．２ｍｍ程度のものが一般的であり、また、微細な加工の場合には線径１００μｍ以下（０．０１〜０．１ｍｍ）といった細線径の電極線を使用している。そして、その電極線には、線径が比較的大きいものでは、黄銅（Brass）すなわち真鍮のワイヤを使用している。黄銅線は、導電率が高いため放電時の発熱が小さく、放電特性も優れている。しかし、黄銅線は強度（引張り強さ）が大きくないため、線径が小さい電極線には使用することができない。そこで、線径が小さいもの、特に、微細加工に用いる線径が１００μｍ以下のものでは、高温での強度（引張り強さ）が高いＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）のワイヤを使用している。しかし、タングステン線やモリブデン線は、価格および製造性に問題がある。その他、ワイヤ放電加工用電極線として、鋼線の表面に銅や黄銅のめっき等を施したワイヤや、更にその最表面に亜鉛めっきを施したワイヤ（複合線）も開発されている。
【０００３】
また、ワイヤ放電加工では、安定して放電を発生させるために電極線と被加工物との間に数ミクロン〜数十ミクロンの間隙（極間距離）すなわち放電ギャップが必要で、加工中の放電電圧および放電電流をモニターしながら被加工物を加工方向へサブミリ秒オーダで前進後退させて放電ギャップを適正に保持する制御（極間サーボ制御）を行うが、微細加工の場合には、極間が狭くなり、特に、高速加工中は電極線の振れ等による電極線と被加工物の接触（短絡）が避けらず、短絡による異常放電で電極線が断線して加工面性状が悪化するという問題があるということから、そうした高速加工中の振れ等による短絡で異常放電が発生して断線する頻度を低減し、加工面性状の悪化を防止するために、ワイヤ放電加工用電極線の表面に斑点状の絶縁膜をまだら状に施すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２８１３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤ放電加工では、放電ギャップが大きいと、大きな放電が発生して被加工物のダメージが大きくなり、加工速度は速くなるが、加工面が粗くなる。また、放電ギャップを小さくすると、放電が小さくなり、加工面がきれいになるが、加工速度は遅くなり、また、加工が不安定となりやすく、加工能率が低下する。また、放電ギャップが小さいと、短絡による異常放電が発生し易くなる。また、上記のように短絡による異常放電を防止するためにワイヤ表面に斑点状の絶縁膜をまだら状に施すと、電極線と被加工が接触したときの短絡を減らすことはできるが、絶縁膜は電気を通さないため、放電に有効に寄与する表面積が少なくなり、放電回数が減少し、加工速度が更に遅くなる。
【０００５】
本発明は、こうした問題を解決するもので、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができる微細加工に好適なワイヤ放電加工用電極線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】
【０００６】
本発明は、ワイヤ放電加工用電極線の最表面の略全面に、非絶縁性でワイヤ母材（黄銅、鋼、Ｗ、Ｍｏ等）よりも電気抵抗の大きい抵抗膜を設けることで、放電特性を損なうことなく加工速度低下の主要因の一つである短絡の発生を抑制しつつ、極間サーボ制御によって放電ギャップを十分に小さくすることができ、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させて加工面性状を向上させることができるとともに、放電頻度を極限にまで増加させて加工能率を高めることができることを見出したものであり、ワイヤ放電加工用電極線を最表面の略全面に放電母材よりも電気抵抗の大きい非絶縁性抵抗膜を有するものとすることで上記課題を解決したものである。
【０００７】
このワイヤ放電加工用電極線の非絶縁性抵抗膜は、例えば金属炭化物または樹脂の膜である。
【０００８】
また、このワイヤ放電加工用電極線の非絶縁性抵抗膜は、厚みが０．１〜５μｍであるのがよい。
【０００９】
ちなみに、従来はワイヤ放電加工用電極線の伸線加工の前処理として表面に金属酸化物あるいは金属炭化物を析出させる処理を行い、伸線後にそれら金属酸化物や金属炭化物を除去している。その場合の、伸線前のワイヤ表面に形成される酸化物あるいは炭化物の層は、一般に０．１μｍよりも薄い。本発明は、こうしたものとは根本的に技術思想が異なり、最終的にワイヤ最表面の略全面に金属炭化物等の非絶縁性抵抗膜を存在させるのであって、伸線のために形成した金属酸化物や金属炭化物を伸線後に除去するものとは構成上も明確に異なるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のワイヤ放電加工用電極線は、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができ、ワイヤ放電加工機に使用して極間サーブ制御（サーボ電圧値の制御）を最適化することで、放電ギャップを小さくして加工面をきれいにすることができるとともに、加工溝幅を小さくすることができ、且つ、放電回数を増やして加工速度を速くすることができ、微細加工の加工能率を高めることが可能となる。また、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができるため、必ずしもＷ（タングステン）等を母材としないでも微細加工用として安価に供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態の一例のワイヤ放電加工用電極線（以下、電極線１０という。）の断面構造を模式的に示している。図において、１１は鋼線（ピアノ線）、１２は黄銅めっき層、１３は非絶縁性抵抗膜である。この電極線１０は、鋼線（ピアノ線）１１の表面に黄銅めっき層１２を設けた線材を伸線加工し、最終伸線加工後に、浸漬により最表面に樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等）の非絶縁性抵抗膜１３を設けたものである。
【００１２】
また、図２は、本発明の実施の形態の他の例のワイヤ放電加工用電極線（以下、電極線２０という。）の断面構造を模式的に示している。図において、２１はＷ（タングステン）線、２２は非絶縁性抵抗膜である。この電極線２０は、Ｗ線２１を伸線加工し、最終伸線加工後に、浸漬により最表面に樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等）の非絶縁性抵抗膜２２を設けたものである。
【００１３】
これらの電極線１０，２０は、いずれも母材線径が０．０１〜０．２ｍｍ、非絶縁性抵抗膜１３，２２の厚みが０．１〜５μｍである。非絶縁性抵抗膜１３，２２は、ワイヤ母材である鋼線（ピアノ線）および黄銅、あるいはＷ（タングステン）よりも電気抵抗が大きく、ワイヤ最表面の略全面を覆っている。
【００１４】
これらの電極線１０，２０は、ワーク放電加工機（図示せず）のワイヤ電極として使用し、放電回路を介して電極線１０，２０と被加工物（ワーク）との間に放電電圧を印加して、放電現象により発生した熱で被加工物を溶解切断するものであり、電極線１０，２０の最表面の略全面に、母材よりも電気抵抗の大きい非絶縁性抵抗膜１３，２２を有することで、放電特性を損なうことなく加工速度低下の主要因の一つである短絡の発生を抑制しつつ、極間サーボ制御によって放電ギャップを十分に小さくすることができ、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させて加工面性状を向上させることができるとともに、放電頻度を極限にまで増加させて加工能率を高めることができ、特に線径１００μｍ以下の細線を使用する微細加工に好適である。
【００１５】
なお、上記実施の形態の電極線１０，２０は、黄銅めっき鋼およびＷ（タングステン）の電極線に本発明を適用してワイヤ最表面に非絶縁性抵抗膜を設けたものであるが、他に、鋼線（ピアノ線）の表面に銅めっきを施した電極線や、鋼線（ピアノ線）の表面に黄銅めっきあるいは銅めっきを施し、更にその表面に亜鉛めっきを施した電極線、Ｍｏ（モリブデン）を母材とする電極線等にも本発明を適用することができる。
【００１６】
非絶縁性抵抗膜１３，２２は、樹脂の他に、浸炭等による金属炭化物の膜であってもよい。
【００１７】
樹脂の非絶縁性抵抗膜を設けるについては、浸漬（溶剤揮発による塗布）の他、押し出し成形、ＵＶ成形といった方法を用いることも可能である。
【実施例１】
【００１８】
表１は、線径０．２ｍｍの黄銅線に、浸漬により厚み０．１〜５μｍの樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた本発明の実施例の電極線８種類と、線径０．２ｍｍの黄銅線に、浸漬により厚み０．１μｍ未満および５μｍ超の樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた比較例の電極線５種類と、線径０．２ｍｍの黄銅線で非絶縁性抵抗膜を設けていない従来例１種類の各サンプルを作成し、これらを使用してＳＫＤ１１の被加工物をワイヤ放電によりスリット加工し、その時の加工速度および加工溝幅を測定した試験結果を示している。使用した放電加工機は、（株）ソディック社製ＡＱ５５０Ｌで、加工液はイオン交換水を用いた。
【表１】
2008296350.tif 000003
【００１９】
この試験結果（表１）から分かるように、実施例の各電極線は、従来例に較べて加工速度が大きくなり（放電回数が増加する）、加工溝幅が小さくなる（放電ギャップを小さくできる）。比較例のものでは、抵抗膜が薄い場合は加工速度が従来例と大差がなく、抵抗膜が厚い場合は、従来例より加工速度が遅くなり、また、給電ガイドによる電極線への通電が不安定となって、加工が安定しない。
【実施例２】
【００２０】
表２は、線径０．０５ｍｍの黄銅めっき鋼線に、浸漬により厚み０．１〜５μｍの樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた本発明の実施例の電極線４種類と、線径０．０５ｍｍの黄銅めっき鋼線に、浸漬により厚み０．１μｍ未満および５μｍ超の樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた比較例の電極線４種類と、線径０．０５ｍｍの黄銅めっき鋼線で非絶縁性抵抗膜を設けていない従来例１種類の各サンプルを作成し、これらを使用してＳＫＤ１１の被加工物をワイヤ放電によりスリット加工し、その時の加工速度および加工溝幅を測定した試験結果を示している。使用した放電加工機は、（株）ソディック社製ＡＰ−２００Ｌで、加工液は（株）ソディックハイテック社製３０ニュートラルオイルを用いた。
【表２】
2008296350.tif 000004
【００２１】
この試験結果（表２）から分かるように、実施例の各電極線は、従来例に較べて加工速度が大きくなり（放電回数が増加する）、加工溝幅が小さくなる（放電ギャップを小さくできる）。比較例のものでは、抵抗膜が薄い場合は加工速度が従来例と大差がなく、抵抗膜が厚い場合は、従来例より加工速度が遅くなり、また、給電ガイドによる電極線への通電が不安定となって、加工が安定しない。
【実施例３】
【００２２】
表３は、線径０．０５ｍｍのＷ線に、浸漬により厚み０．１〜５μｍの樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた本発明の実施例の電極線４種類と、線径０．０５ｍｍのＷ線に、浸漬により厚み０．１μｍ未満および５μｍ超の樹脂（アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂）の非絶縁性抵抗膜を設けた比較例の電極線４種類と、線径０．０５ｍｍのＷ線で非絶縁性抵抗膜を設けていない従来例１種類の各サンプルを作成し、これらを使用してＳＫＤ１１の被加工物をワイヤ放電によりスリット加工し、その時の加工速度および加工溝幅を測定した試験結果を示している。使用した放電加工機は、（株）ソディック社製ＡＰ−２００Ｌで、加工液は（株）ソディックハイテック社製３０ニュートラルオイルを用いた。
【表３】
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【００２３】
この試験結果（表３）から分かるように、実施例の各電極線は、従来例に較べて加工速度が大きくなり（放電回数が増加する）、加工溝幅が小さくなる（放電ギャップを小さくできる）。比較例のものでは、抵抗膜が薄い場合は加工速度が従来例と大差がなく、抵抗膜が厚い場合は、従来例より加工速度が遅くなり、また、給電ガイドによる電極線への通電が不安定となって、加工が安定しない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例のワイヤ放電加工用電極線の断面構造の模式図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の例のワイヤ放電加工用電極線の断面構造の模式図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０、２０  電極線（ワイヤ放電加工用電極線）
１１  鋼線（ピアノ線）
１２  黄銅めっき層
１３、２２  非絶縁性抵抗膜
２１  Ｗ（タングステン）線
【図１】
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【図２】
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