(57)【要約】【課題】細孔放電加工における孔精度の向上と、加工時間の短縮を可能とし、更に電極の耐消耗性を改善して電極の長寿命化を可能にした細孔放電加工用超硬合金電極及びマイクロ放電加工用に供される放電加工用超硬合金電極を提供することである。【解決手段】放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【請求項２】
請求項１項に記載の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、放電加工用超硬合金電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工用電極材料として炭化タングステン基超硬合金を用いた例が、以下の特許文献に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１２３４
【特許文献２】特開２００３−２６６２４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、孔精度の向上と加工時間の短縮及び加工時間バラツキを軽減することを目的とした炭化タングステン基超硬合金において、超硬合金のＷＣの平均粒径が０．８μｍ以上、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ及びその他不可避不純物の含有量が各々０．５重量％以下とした放電加工用超硬合金が開示されている。しかし、ＷＣの平均粒径は０．８μｍ以上と比較的大きな粒径範囲が選択されており、それ以下の超微粒合金の範囲は含んでおらず、電極サイズのＬ／Ｄの規定もない。特許文献２は、ワイヤカット放電加工機用の通電コマ用の粒径０．５μｍ以下の超微粒のＷＣの粉末に、Ｃｏの粉末を２．０重量％以下加え、更に粉末のＭｏ、Ｃｒ３Ｃ２、ＶＣ及びＮｂＣからなるグループから選択される少なくとも１種を所望量加えた混合粉末を、パルス通電加圧焼結によって焼結した超硬合金が開示されている。型彫り放電加工用の電極ではなく、ワイヤー放電加工用の通電コマ用の超硬合金に関するものであり、Ｃｏ量も２．０重量％以下のきわめて少ないものである。
本願発明は、細孔放電加工における孔精度の向上と、加工時間の短縮を可能とし、更に電極の耐消耗性を改善して電極の長寿命化を可能にした細孔放電加工用超硬合金電極及びマイクロ放電加工用に供される放電加工用超硬合金電極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明の放電加工用超硬合金電極は、放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極である。上記の構成を採用することによって、孔精度の向上と加工時間の短縮することが可能な細孔放電加工及びマイクロ放電加工用の微細な放電加工用超硬合金電極を提供することができる。ここで、細孔とは、直径が１ｍｍ以下の極めて細い孔である。また、本願発明の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明は、放電加工における孔精度の向上と、加工時間の短縮を可能とし、更に電極の耐消耗性を改善して電極の長寿命化を可能にした放電加工用超硬合金電極を提供することができた。従って、孔の真円度、直進性等の精度、孔明け時間、電極消耗とも優れており、工業上極めて有用である。本願発明はマイクロ放電加工において必要とされる極めて微細な電極を得ることを可能とし、急速に発展しているマイクロ放電加工の分野に広く適用することが可能となり、工業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本願発明における放電加工用の超硬合金製の電極において、該超硬合金は、ＷＣの平均粒径を２．０μｍ未満とする。この理由は、平均粒径が２．０μｍ以上ではＣｏ量を３ｗｔ％と少なくしても、Ｃｏ相の厚さが厚くなるため、電極の消耗が著しく大きくなるためである。超硬合金のＣｏ含有量は、３〜１５ｗｔ％、好ましくは３〜１２ｗｔ％とする。この理由は、加工孔の直進性は直接的に、また、真円度などの孔精度は間接的に超硬合金の電極棒素材の剛性率に依存するからである。即ち、超硬合金の剛性率は含有Ｃｏ量に依存し、その量が多いと、剛性が低下し、その量が少ないと剛性は高くなる。本願発明の放電加工用超硬合金電極は、Ｃｏ含有量が１５ｗ％を超えると剛性が低下し、孔の直進性と孔精度が得られない。また、３ｗｔ％未満では十分な焼結性を確保することが困難になる。好ましくは３〜１２ｗｔ％である。
本願発明の超硬合金のＲ／Ｓ値が、０．６５未満ではＣｏ中のＷ固溶量が多くなりすぎるため、加工速度が低下するため不都合である。即ち、孔明け時間が増加してしまう。またＲ／Ｓ値が０．９５を超えて大きいと、Ｗの固溶量が少なすぎるため電極の消耗量が多くなり不都合である。そこで、Ｒ／Ｓ値を０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５とする。
本願発明の超硬合金のＬ／Ｄ値が、２５０未満では放電が不安定になり、細孔の真円度が低下する。また、１０００００を超えると、超硬合金といえども、また加工物近くにガイドを設けたとしても剛性が不足して孔の直進性を確保することができなくなるため、不都合である。そこで、Ｌ／Ｄ値を２５０から１０００００に規定する。ここで、Ｄは電極形状が、細孔放電加工に適したストレート形状である場合、電極形状がマイクロ放電加工に適したテーパー形状、段付形状等、直径が一定でない場合であっても、実際に加工に寄与する電極先端部分の直径を示す。
【０００８】
本願発明の放電加工用超硬合金電極に導電性皮膜を被覆することにより更に、電極消耗を抑え、電極寿命を長寿命とすることが可能となり好ましい。導電性皮膜でない場合、即ち電気抵抗が大きい絶縁性の皮膜の場合には、放電加工用超硬合金電極への通電ができなくなり、放電現象を発生させることができず、加工することもできないので不都合である。図１に、放電加工による細孔加工の模式図を示す。ここで、棒状電極１の円筒面２に導電性皮膜３を被覆することは、電極先端部分の放電現象４を集中して発生させることにとって好ましい。この時、導電性皮膜の電気抵抗率Ｒと基体の電気抵抗率Ｐとの関係は、Ｒ＞Ｐとなるように制御することが好ましい。
棒状の電極を用いて細孔を加工する場合、棒状の電極は被加工物５の内部を軸方向６に送りながら加工を進める。この時、導電性皮膜の無い棒状電極先端部分と被加工物との間隙には、電気的な放電現象により細孔加工が進められる。効率よく加工を行うためには、放電現象が電極先端部分に集中して発生させることが好ましい。そこで、Ｒ＞Ｐの関係を有することにより、更に放電現象が電極先端部分に集中して発生させることができる。これは、被加工物内における電極円筒面と被加工物内壁との間隙部分の放電現象７を低減させることに有効となるからである。これによって、電極棒円筒面からの消耗を改善することができるとともに、加工した細孔の広がりも低減させることができるのである。導電性硬質皮膜は、基体に電流を供給するのに支障の無い程度の特性であればよい。
導電性皮膜の形成方法は、ホローカソードイオンプレーティング、アークイオンプレーティング、フィルターアークイオンプレーティング、スパッタ等の各種物理的蒸着法、又は、化学蒸着法、又は、それらの複合処理によって積層することが可能である。導電性皮膜の金属成分としてＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｂ、Ｗから選択される少なくとも１種以上、非金属成分としては、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｓ、Ｃｌから選択される少なくとも１種以上から構成される導電性皮膜であって、Ｒ＞Ｐの関係を有することが好ましい。また積層膜とすることもできる。被覆後に皮膜表面を機械的処理により、平滑にすることもできる。以下、実施例で詳細に説明を加える。
【実施例】
【０００９】
（実施例１）
平均粒径０．３〜２．２μｍのＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２、ＶＣ、ＴａＣ、ＮｂＣなどの添加物粉末を準備し、目的組成になるよう秤量し、適量の押し出し用の成形バインダーと共にアトライター混合機を用いてアルコール中で３時間混合した。混合終了後、ヘンシュル型真空乾燥機を用いてアルコールを除去したのち、押し出し装置を用いて、０．６ｍｍ径の丸棒形状の成形体を作製した。該成形体を、真空炉を用いて、成形バインダーを除去し続いて焼結を行い、超硬合金製丸棒を作製した。得られた焼結体の飽和磁化を測定し、飽和磁化比Ｒ／Ｓを算出した。また得られた超硬合金丸棒をセンタレス加工して、本発明例１〜１６を作製した。サイズは外径Ｄ値を０．１０ｍｍ、長さＬ値を３００ｍｍとした。従って、Ｌ／Ｄ値は３０００に設定した。また、本発明例１４〜１６は、電極形状に加工後、表１の備考欄記載の導電性皮膜を物理的蒸着法により被覆した。表１に本発明例１〜１６、及び比較例１７〜２１の組成、Ｒ／Ｓ値等を示す。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
本発明例１〜１６、比較例１７〜２１を用いて放電加工のテストを実施した。被加工材はＳＣＭ４３５材で厚さ１．０ｍｍ板を用い、これに貫通孔を開けるテストを行った。表２に評価結果を示す。孔数は５０孔とし、孔明け時間の平均値、電極消耗の平均値を記載した。また、真円度については各条件で加工した孔について、最後に加工した孔の内径が平均径±３σにすべての場所で入る場合に○印とし、平均値±３σに入らない場所がある場合に×印とした。更に直進性については、各条件で加工した孔について、最後に加工した孔について、入口の中心に対し、出口の中心が５μｍ以上ずれている場合に×印とし、５μｍ未満の場合に○印とした。
【００１２】
【表２】
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【００１３】
表１、２より、ＷＣ粒径に関しては、ＷＣ粒径が２μｍ未満の本発明例１〜５においては１孔当りの電極消耗は０．５〜０．７ｍｍと少ないのに対し、比較例１７の場合は、電極消耗が２．３ｍｍと著しく多くなり、細孔放電加工用電極として不適当であった。この理由は、ＷＣ粒径が本発明範囲外の２．２μｍとなっているからである。本発明例６〜１０は、Ｃｏ量が３〜１５ｗｔ％の範囲であり、孔の直進性が良好であった。これに対し、Ｃｏ量が２．５ｗｔ％の比較例１８は、焼結性が悪く、焼結体密度を緻密にすることができず、センタレス加工途中に折れが発生し、電極に加工することが困難であった。Ｃｏ量が１６％の比較例１９は、孔の直進性が×となり、細孔放電加工用電極として不適当であった。本発明例１１〜１３は、Ｒ／Ｓ値が０．６５〜０．９５の範囲内にあり、孔明け時間は６５〜７５秒、電極消耗は０．６〜０．７５ｍｍと良好であった。これに対し、Ｒ／Ｓ値が０．６の比較例２０は、孔明け時間が１２０秒と長くなった。また、Ｒ／Ｓ値が１．０の比較例２１は、電極消耗が２．１ｍｍときわめて大きくなり、両者ともに、細孔放電加工用電極として不適当であった。本発明例１４〜１６は導電性皮膜を被覆したものである。被覆を実施していない本発明例２と比較すると、電極消耗が１／２以下になり、細孔放電加工用電極として好適であった。
【００１４】
（実施例２）
実施例１と同様の方法によって、表３に示す目的組成の超硬合金製丸棒を作製した。これらを用いて各種の電極径Ｄ値、長さＬ値に加工して本発明例２２〜３３、比較例３４、３５とした。実施例１と同様の孔明け試験を実施した。評価は実施例１と同様の基準にて行った。その評価結果を表４に示す。
【００１５】
【表３】
2007152527.tif 000005
【００１６】
【表４】
2007152527.tif 000006
【００１７】
表３、４より、Ｌ／Ｄ値が３００〜２２５００である本発明例２２〜３３は、真円度、直進性とも良好であったのに対し、Ｌ／Ｄ値が２００と本発明範囲外の比較例３４、３５は、真円度が悪く、何れも細孔放電加工電極として不適当であった。
【００１８】
（実施例３）
実施例１と同様の方法によって、表５に示す目的組成の超硬合金製丸棒の本発明例３６〜４０、比較例４１を作製した。これらの丸棒とプレートを用いて以下の手順により、放電加工によって電極材料の先端部分が各種の電極径となるように加工した。手順の始めに、超硬合金製丸棒を軸中心に回転させながらプレート面と垂直方向に移動させ、プレートに基準孔を開けた。次に、回転軸方向に一旦に抜いた後、基準孔を開けた位置から回転軸をプレート面と平行方向に移動し偏心させた。そして、極性を切り替えて、電極材料が目的の電極径を得られるように回転させて放電加工を行った。これによって微細な先端径を持つ放電加工用電極を形成した。
ここで得られた電極を用いて、マイクロ放電加工を実施した。被加工材はＳＣＭ４３５の厚さ０．２ｍｍ板とし、これに貫通孔をあけるテストを行った。孔明け時間、電極消耗長さを記載した。また直進性については、孔の入口の中心に対し、出口の中心が１μｍ以上ずれている場合に×印とし、１μｍ未満の場合に○印とした。評価結果を表６に示す。
【００１９】
【表５】
2007152527.tif 000007
【００２０】
【表６】
2007152527.tif 000008
【００２１】
表５、６よりＬ／Ｄ値が５０００〜７５０００である本発明例３６〜４０は、直進性が良好であったのに対し、Ｌ／Ｄ値が１２００００と本発明範囲外の比較例４１は、直進性が悪くマイクロ放電加工用電極として不適当であった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、放電加工の模式図を示す。
【符号の説明】
【００２３】
１：棒状電極
２：円筒面
３：導電性皮膜
４：電極先端部分の放電現象
５：被加工物
６：軸方向
７：間隙部分の放電現象
【図１】
2007152527.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月21日(2006.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値（μＴｍ３／Ｋｇ）をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【請求項２】
請求項１項に記載の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本願発明の放電加工用超硬合金電極は、放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値（μＴｍ３／Ｋｇ）をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極である。上記の構成を採用することによって、孔精度の向上と加工時間の短縮することが可能な細孔放電加工及びマイクロ放電加工用の微細な放電加工用超硬合金電極を提供することができる。ここで、細孔とは、直径が１ｍｍ以下の極めて細い孔である。また、本願発明の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることが好ましい。
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月1日(2006.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【請求項２】
請求項１項に記載の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることを特徴とする放電加工用超硬合金電極。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本願発明の放電加工用超硬合金電極は、放電加工用の超硬合金電極において、該超硬合金電極は、ＷＣ平均粒径は２．０μｍ未満、Ｃｏ量は３〜１５ｗｔ％であり、飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ量（ｗｔ％）／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９５であり、該超硬合金電極の長さをＬ、直径をＤ、とした時、Ｌ／Ｄ値が２５０〜１０００００であることを特徴とする放電加工用超硬合金電極である。上記の構成を採用することによって、孔精度の向上と加工時間の短縮することが可能な細孔放電加工及びマイクロ放電加工用の微細な放電加工用超硬合金電極を提供することができる。ここで、細孔とは、直径が１ｍｍ以下の極めて細い孔である。また、本願発明の放電加工用超硬合金電極は、導電性皮膜が被覆されていることが好ましい。