(57)【要約】【課題】被加工物を高精度に溶断することが可能なワイヤカット放電加工用電極線を提供するものである。【解決手段】本発明に係るワイヤカット放電加工用電極線１０は、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材１０を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材１０の表面から線材１０の中心に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したことを特徴とするワイヤカット放電加工用電極線。
【請求項２】
低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を同心円状の複層に、かつ、各層をそれぞれ異なる合金で形成し、各層の低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したことを特徴とするワイヤカット放電加工用電極線。
【請求項３】
上記低融点金属元素が、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、又はＡｌから選択される少なくとも一種である請求項１又は２記載のワイヤカット放電加工用電極線。
【請求項４】
Ｃｕ−Ｚｎで線材を同心円状の複層に形成し、かつ、各Ｃｕ−Ｚｎ層のＺｎ濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したことを特徴とするワイヤカット放電加工用電極線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤカット放電加工用電極線に係り、特に、被加工物を高精度に放電加工するための電極線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤカット放電加工は、電極線を連続的に走行させながら、電極線と被加工物との間に電圧を印可することで電極線と被加工物との間に放電を発生させ、その放電で発生する熱によって被加工物を溶断し、被加工物を所望の形状に形成する加工方法である。
【０００３】
従来のワイヤカット放電加工用電極線としては、図７に示すようにＣｕ−Ｚｎ線材７１の単体からなるもの（単体型）、図８に示すようにＣｕ−Ｚｎ、Ｃｕ又はＣｕ合金、或いはＦｅ又はＦｅ合金からなる心線８１の表面にＺｎ濃度が３５ｗｔ％前後のＣｕ−Ｚｎ層８２を被覆形成したもの（被覆型）等が挙げられる。
【０００４】
ここで、高速のワイヤカット放電加工に用いる電極線は、線材の最外層での効率的なＺｎの気化爆発が必要とされるため、高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ層を被覆形成している。例えば、図９に示すように、この高Ｚｎ濃度のＣｕ−Ｚｎ層は、線材の最表面よりも、表面からの距離が１０μｍ前後の部分のＺｎ濃度が最も高くなるように形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、電極線の導電性は放電加工性能（加工速度）に大きく影響するため、心材を、導電性の良好なＣｕ又はＣｕ合金や、高電流による溶断を避けるため耐熱性Ｃｕ合金等で形成している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３００１３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電加工では、図１０に示すように、被加工物１０１の溶断の際、電極線１０３自体が放電により劣化・消耗することから、放電加工後の電極線（消耗ワイヤ）１０４の線径は、放電加工前と比較して１〜数十μｍ程度細くなってしまう。このため、被加工物１０１の溶断部分１０２の寸法は、電極線１０３側（図１０中では上側）よりも消耗ワイヤ１０４側（図１０中では下側）の方が大きくなってしまう、すなわち被加工物１０１の溶断部分１０２の、電極線１０３の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差Δｄが生じるという問題があった。
【０００８】
この被加工物１０１の寸法差Δｄを極力抑えるためには、
▲１▼  電極線１０３の走行速度を速くする、
▲２▼  放電加工における加工電流値を小さくする、
▲３▼  寸法適正化のための放電加工を行う（放電加工回数を増やす）、
等の方法が挙げられる。
【０００９】
しかし、▲１▼の方法の場合、電極線１０３の走行速度をあまり速くすると電極線１０３が断線してしまい、また、▲２▼の方法の場合、電極線１０３の走行速度を遅くする必要があり、その結果、放電加工に要する時間の長時間化を招いてしまい、さらに、▲３▼の方法の場合、放電加工の工程数増大を招いてしまうという問題があった。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、被加工物を高精度に溶断することが可能なワイヤカット放電加工用電極線を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るワイヤカット放電加工用電極線は、請求項１に示すように、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したものである。また、請求項２に示すように、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を同心円状の複層に、かつ、各層をそれぞれ異なる合金で形成し、各層の低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したものである。
【００１２】
ここで、請求項３に示すように、上記低融点金属元素は、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、又はＡｌから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００１３】
以上の構成によれば、線材又は各層に含まれる低融点金属元素の気化爆発作用によって、放電加工の進行に伴って電極線に消耗が生じても、被加工物の溶断部分の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差が生じるのを抑制することができる。また、線材又は各層の低融点金属元素の濃度は、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成しているため、電極線の消耗の進行に伴って気化爆発作用は更に高まる。
【００１４】
また、請求項４に示すように、Ｃｕ−Ｚｎで線材を同心円状の複層に形成し、かつ、各Ｃｕ−Ｚｎ層のＺｎ濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成したものである。
【００１５】
以上の構成によれば、各Ｃｕ−Ｚｎ層のＺｎの気化爆発作用によって、放電加工の進行に伴って電極線に消耗が生じても、被加工物の溶断部分の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差が生じるのを抑制することができる。また、各Ｃｕ−Ｚｎ層のＺｎ濃度は、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成しているため、電極線の消耗の進行に伴って気化爆発作用は更に高まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図を図１に、図１の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を図２に示す。
【００１８】
第１の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線は、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的（又は断続的）に高く形成したものである。
【００１９】
具体的には、図１、図２に示すように、濃度がｍ２の低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金からなる心材１１の周りに、低融点金属元素の濃度が、線材１０の表面から線材１０の中心に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置（図１、図２中ではｒ／２の位置）まで連続的（ｍ１〜ｍ２）に高くなるように濃度傾斜層１２を形成したものである。ここで、濃度傾斜層１２と表しているが、この濃度傾斜層１２は、心材１１と連続的に一体形成されるものであり、実際には、心材１１と濃度傾斜層１２との間に明確な境界はない。
【００２０】
濃度傾斜層１２は、例えば、心材１１の周りに、低融点金属元素の濃度が段階的に傾斜するように複数の金属層を被覆形成し、その後、加熱することにより、低融点金属元素を拡散させて連続的な濃度傾斜とする。
【００２１】
濃度傾斜層１２における低融点金属元素の濃度範囲（ｍ１〜ｍ２）は特に限定するものではないが、心材１１における低融点金属元素の濃度との兼ね合いから、１０〜５０ｗｔ％が好ましい。ここで、濃度上限ｍ２が５０ｗｔ％を超えると、必然的に心材１１における低融点金属元素の濃度も５０ｗｔ％超となり、伸線時の冷間加工性が低下してしまうためであり、また、濃度下限ｍ１が１０ｗｔ％未満だと、放電加工速度を著しく低下させてしまうためである。
【００２２】
濃度傾斜層１２の層厚の範囲下限は、放電加工後の電極線の消耗量に相当する分、つまり、半径ｒを１とした場合は０．１５〜０．２０程度であり、例えば、半径が１２５μｍの場合は２０μｍ前後である。
【００２３】
低融点金属元素としては、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、又はＡｌから選択される少なくとも一種である。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００２５】
第２の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図を図３に、図３の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を図４に、第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図を図５に、図５の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を図６に示す。
【００２６】
第２及び第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線は、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を同心円状の複層に、かつ、各層をそれぞれ異なる合金で形成し、各層の低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで断続的（又は連続的）に高く形成したものである。
【００２７】
（第２の実施の形態）
具体的には、図３、図４に示すように、第２の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線３０は、濃度がｍ４の低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金からなる心材３１の周りに、低融点金属元素の濃度が心材３１の構成合金よりも低濃度（ｍ３）のＣｕ合金又はＦｅ合金からなる被覆層３２を形成し、低融点金属元素の濃度が、線材３０の表面から線材３０の中心（図３、図４中では中心Ｏの位置）に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置までｍ３、ｍ４と断続的に高くなるように形成したものである。被覆層３２の層厚はＬ１である。
（第３の実施の形態）
また、図５、図６に示すように、第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線５０は、濃度がｍ７の低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金からなる心材５１の周りに、低融点金属元素の濃度が心材５１の構成合金よりも低濃度（ｍ６）のＣｕ合金又はＦｅ合金からなる被覆内層５２を形成し、その被覆内層５２の周りに、低融点金属元素の濃度が被覆内層５２の構成合金よりも低濃度（ｍ７）のＣｕ合金又はＦｅ合金からなる被覆外層５３を形成し、低融点金属元素の濃度が、線材５０の表面から線材５０の中心（図５、図６中では中心Ｏの位置）に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置までｍ５、ｍ６、ｍ７と断続的に高くなるように形成したものである。被覆外層５３の層厚はＬ２、被覆内層５２の層厚は（Ｌ３−Ｌ２）である。
【００２８】
ここで、電極線５０の加工速度を更に高めるべく、導電率の高い、好ましくは導電率が高く、かつ、高耐熱性のＣｕ又はＣｕ合金で心材５１の本体を形成し、この心材本体の周りに、濃度がｍ７の低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金の層を形成することで、心材５１を構成してもよい。この場合、心材本体の半径は、電極線５０の半径ｒの１／２、すなわちｒ／２未満に形成する。
【００２９】
また、被覆層３２、被覆内層５２、及び被覆外層５３の形成方法は、線材の被覆層形成に慣用的に用いられている全ての方法が適用可能であり、特に限定するものではない。
【００３０】
以上、第２及び第３の実施の形態においては、低融点金属元素の濃度が、線材の表面から線材の中心に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置まで断続的に高くなるように形成した場合について説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、各電極線３０，５０に対して低融点金属元素の拡散熱処理を施し、低融点金属元素の濃度が、線材の表面から線材の中心に向かって、最も深くて半径ｒの１／２の位置まで連続的に高くなるように形成してもよい。また、電極線５０に対する拡散熱処理は、被覆外層５３を形成後に一括して又は各層５２，５３を形成する都度ごとに行ってもよい。
【００３１】
次に、第１〜第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の作用を、添付図面に基づいて説明する。
【００３２】
放電加工用電極線を用いて放電加工を行うと、通常、加工の進行に伴って電極線が消耗する。このため、低融点金属元素を含まない電極線を用いて放電加工を行うと、図１０に示したように、被加工物１０１の溶断部分１０２の、電極線１０３の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差Δｄが生じる。
【００３３】
よって、第１〜第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線１０，３０，５０においては、低融点金属元素、例えばＺｎ、Ａｌなどを含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成している。
【００３４】
この電極線１０，３０，５０においては、放電加工によって発生する熱で、含まれる低融点金属元素の気化爆発が生じる。このため、放電加工の進行に伴って電極線１０，３０，５０に消耗が生じると、通常は、被加工物の溶断部分の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差Δｄが生じるが、この低融点金属元素の気化爆発作用によって、この寸法差Δｄが生じるのを抑制することができる。また、低融点金属元素の濃度は、線材表面から線材中心に向かって連続的又は断続的に高くなっているため、この気化爆発作用は、電極線の消耗が大きくなる程に連続的又は断続的に高まる。このため、寸法差Δｄが更に生じにくくなる。
【００３５】
つまり、電極線１０，３０，５０によれば、放電加工の進行に伴う電極線の消耗度合いに関係なく、常に一定（又は略一定）の溶断能力が得られることから、放電加工精度を常に一定（又は略一定）に保つことができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
Ｃｕ−４３Ｚｎ（ｗｔ％）からなる心材の周りに、Ｃｕ−３５Ｚｎ（ｗｔ％）からなり、かつ、層厚が２０μｍの被覆層を形成し、外径がφ２５０μｍのワイヤカット放電加工用電極線を作製した。
【００３８】
（実施例２）
Ｃｕ−４５Ｚｎ（ｗｔ％）からなる心材の周りに、順次、Ｃｕ−３５Ｚｎ（ｗｔ％）からなり、かつ、層厚が２０μｍの被覆内層及びＣｕ−２５Ｚｎ（ｗｔ％）からなり、かつ、層厚が２０μｍの被覆外層を形成し、外径がφ２５０μｍのワイヤカット放電加工用電極線を作製した。
【００３９】
（実施例３）
実施例２と同様にして被覆外層まで形成した後、６００℃×２ｈｒの拡散熱処理を施し、Ｚｎ濃度が線材表面から線材中心に向かって連続的に高くなるように形成し、こうして得た線材を複数の伸線ダイスに通して縮径加工を施し、最外層に濃度傾斜層を有する外径がφ２５０μｍのワイヤカット放電加工用電極線を作製した。
【００４０】
（従来例１）
Ｃｕ−３５Ｚｎ（ｗｔ％）単体からなり、外径がφ２５０μｍのワイヤカット放電加工用電極線を作製した。
【００４１】
＜試験１＞
実施例１〜３及び従来例１の電極線を用いて、ＳＫＤ−１１（ＪＩＳ規格）からなる板厚が６０ｍｍの厚板鋼材（被加工物）に放電加工を施し、９ｍｍ角のパンチ穴を溶断形成する。放電加工は、標準的な５回仕上げにより行った。
【００４２】
その結果、実施例１〜３の電極線を用いて放電加工を行った場合、図１０に示した被加工物１０１の溶断部分１０２の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで、寸法差は全くなかった。
【００４３】
これに対して、比較例１の電極線を用いて放電加工を行った場合、図１０に示した被加工物１０１の溶断部分１０２の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで、寸法差が０．００２ｍｍ（２μｍ）あり、加工精度では０．０２２％の誤差があった。
【００４４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、低融点金属元素を含んだＣｕ合金又はＦｅ合金で線材を構成し、かつ、その低融点金属元素の濃度を、線材表面から線材中心に向かって、最も深くて半径の１／２の位置まで連続的又は断続的に高く形成することで、放電加工の進行に伴って電極線に消耗が生じても、その消耗の進行に伴って低融点金属元素の気化爆発作用が連続的又は断続的に高くなることから、被加工物の溶断部分の、電極線の走行方向上流側と走行方向下流側とで寸法差が生じるのを抑制することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図である。
【図２】図１の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図である。
【図４】図３の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を示す図である。
【図５】第３の実施の形態に係るワイヤカット放電加工用電極線の横断面図である。
【図６】図５の電極線における線材表面からの距離と低融点金属元素濃度との関係を示す図である。
【図７】従来の単体型ワイヤカット放電加工用電極線の横断面図である。
【図８】従来の被覆型ワイヤカット放電加工用電極線の横断面図である。
【図９】図８の電極線における線材表面からの距離とＺｎ濃度との関係を示す図である。
【図１０】ワイヤカット放電加工用電極線による被加工物の溶断状態を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０  ワイヤカット放電加工用電極線（線材）
１１，３１，５１  心材（線材）
１２  濃度傾斜層（層）
３２  被覆層（層）
５２  被覆内層（層）
５３  被覆外層（層）
ｒ  線材半径
【図１】
2004148420.tif 000003
【図２】
2004148420.tif 000004
【図３】
2004148420.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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