(57)【要約】【課題】放電加工による微細孔加工において、放電の安定性を得ると同時に優れた加工能率を与え、微細放電電極の性能向上に寄与させる効果を奏することができる放電電極細線を提供。【解決手段】高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、  放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ又はＰＣＶＤにより絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又はＰＣＶＤによりTiNCからなるセラミックス被覆膜を含むカーボン系被覆膜を含み、前記カーボン系被覆膜の厚さは２μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は 100Ω以上とした。【選択図】図２
2007203389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、
前記放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）により絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又は周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の金属元素ならびにAl、Si、Ｂの一種あるいは二種以上の金属元素と窒素、酸素、炭素からなるセラミックス被覆膜を含み、
前記カーボン系被覆膜の最上層が炭素膜又は水素を若干含む炭素膜であり、
前記カーボン系被覆膜の厚さは 2μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は
100Ω以上であることを特徴とする高機能カーボン被覆膜放電電極細線。
【請求項２】
高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、前記放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）により絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素を主成分とする炭素膜であり、前記カーボン系被覆膜の厚さは 1μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は 100Ω以上である高機能カーボン被覆膜放電電極細線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電加工に使用される放電電極細線において絶縁性を確保し安定且つ高効率の放電加工を行うための放電電極細線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電電極線として使用される電極材は、銅やタングステンが用いられてきた。近年、細い穴明け要求もあってノズルなどの穴明けには機械加工以外では放電電極線による放電加工が用いられるようになた。このような細穴加工では従来タングステン線等が用いられてきたが0.1 mm以下の穴径で深穴となるとタングステン線では弱いので、特許文献１などでは、超硬細線を用いる改善が提案されてきている。本願出願時未公開の出願人の特願2004−259134号ではかかる目的とした超硬合金細線を提案する。しかしながらこれらの放電加工では放電加工機に使用する電極細線の振れや細線の弱さからくる被加工物間とのクリアランスなどによりクリアランスギャップの変動、その間の変動、あるいは水などの冷却剤による電極細線の振れ等から発生する漏洩電流のために安定且つ効率の良い加工を確保するのが難しい。
【特許文献１】特開2004-66317公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は従来の放電電極細線の放電加工時の状態を示す。クリアランスギャップａは放電電極細線が細いため冷却剤の影響などの外乱因子により変動することにより放電エネルギーロスＢを生ずる。この放電エネルギーロスＢは場合によっては電極細線Ｐの表層を改質してさらに外乱因子を増し、放電ギャップｈ2 の変動を引き起こすことになる。ｈ1 は放電深さである。これを防御するには  放電電極細線Ｐの外周に放電防止を行う被覆を行うことが考えられる。被覆する手法としてはメッキやＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）などの手法があるが、電気抵抗のある被覆材となると選択技は少なくなる。溶射等では細線は溶けてしまい使用不可能であり、ＰＶＤ又はＰＣＶＤなどを使用し且つＴｉＮなどの硬質且つ電気抵抗が金属と比較して１−２桁高い材料を被覆するのが望ましい。しかし、0.1mm φ以下の細線特に 300mm程度の長さのものを比較的均一に被覆することは実用上困難を伴う。ＰＶＤの被覆技術は超硬合金や高速度工具鋼を対象とするため、 500°Ｃ近く加熱が必要となる上、蒸着速度が速く被加工物に対する流入粒子エネルギーが高い。このため蒸着開始もしくは蒸着前のボンバード工程において細線が過剰に加熱され溶解断線等の不具合を生ずる。これに対し加熱工程を極力さけて低温で被覆すると電気抵抗が金属に近い値となり、実用的な放電電極被覆材としての作用が消えてしまう不具合を生じることとなった。
【０００４】
本発明の課題は、放電加工による微細孔加工において、放電の安定性を得ると同時に優れた加工能率を与え、微細放電電極の性能向上に寄与させる効果を奏することができる放電電極細線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、
前記放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）により絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又は周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の金属元素ならびにAl、Si、Ｂの一種あるいは二種以上の金属元素と窒素、酸素、炭素からなるセラミックス被覆膜を含み、
前記カーボン系被覆膜の最上層が炭素膜又は水素を若干含む炭素膜であり、
前記カーボン系被覆膜の厚さは 2μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は
100Ω以上であることを特徴とする高機能カーボン被覆膜放電電極細線を提供することにより上述した本発明の課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成により、本発明は高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ又はＰＣＶＤにより絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又は周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の金属元素ならびにAl、Si、Ｂの一種あるいは二種以上の金属元素と窒素、酸素、炭素からなるセラミックス被覆膜を含み、
前記カーボン系被覆膜の最上層が炭素膜又は水素を若干含む炭素膜であり、
前記カーボン系被覆膜の厚さは 2μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は 100Ω以上としたので、放電加工による微細孔加工において、放電の安定性を得ると同時に優れた加工能率を与え、微細放電電極の性能向上に寄与させる効果を奏することができる、高機能カーボン被覆膜放電電極細線を提供するものとなった。
【０００７】
好ましくは、高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、前記放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）により絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素を主成分とする炭素膜であり、前記カーボン系被覆膜の厚さは 1μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は 100Ω以上である高機能カーボン被覆膜放電電極細線が望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態の高機能カーボン被覆膜放電電極細線は、高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、前記放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）又はＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapour Deposition ）により絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又は周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の金属元素ならびにAl、Si、Ｂの一種あるいは二種以上の金属元素と窒素、酸素、炭素からなるセラミックス被覆膜を含み、
前記カーボン系被覆膜の最上層が炭素膜又は水素を若干含む炭素膜であり、
前記カーボン系被覆膜の厚さは 2μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は
100Ω以上としたものである。
【０００９】
本発明では、流入エネルギーが低く抵抗値の制御が比較的可能なＤＬＣ等のカーボン系被覆材を使用することとしたが、さらに0.1mm φ以下の細線になるとこのようなカーボン系被覆を行うために用いるＰＶＤ又はＰＣＶＤ装置への装填は非常に難しいものとなる。  図１に示すような本発明の実施形態の0.1mm φ以下の細線は、通常の線材と異なり、取り出す際、あるいは装着の際の微妙な力で折れてしまうという難点がある。例えば図２（ａ）に示す従来の放電電極細線に被覆膜を被覆するときに使用される機械的クランプ装置では、抑え金治具 1a,1bを、機械的なネジ止めやクランプ 2で放電電極細線 3をクランプするので、放電電極細線 3は抑え金治具 1a,1bそのものの出口 1c で折れてしまい使用不可能になる。これを解決するため図２（ｂ）に示す本発明の実施形態の放電電極細線に被覆膜を被覆するときに使用される取り出し装着では、調整したマグネット抑え金治具 4a,4bを使用した。すなわち強力な磁力を持つサマリウムコバルト系等を使用せずフェライ磁石などの弱いマグネット抑え金治具 4a,4bで放電電極細線 3をクランプする。又磁石自身に50-100μｍの溝1cを成形することによりクランプを可能にし磁石間の力発生による細線分断に対する力の分散を講じた。こうした被覆放電電極細線ではＤＬＣのようなカーボン系被覆膜を使用することにより、細線自身の剛性が向上し且つ漏洩電流によるエネルギーの散逸を極力抑えることにより、細線自身の外周における損傷を防止し安定性を確保するとともに放電先端部の電流密度が向上することによる加工能率の向上をもたらした。
【実施例１】
【００１０】
φ0.085 mmの超硬放電電極細線に水素を含まない炭素膜であるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）をＰＣＶＤ法により0.2 μｍ被覆し、超硬テストピースによりテスターにて抵抗を計測したところ 120Ω程度であった。この被覆細線を用いて5mm の調質CrMo鋼に穴明け試験を実施した。通常の超硬細線では 0.5mmの貫通穴で50秒を要するのに対し、被覆細線では42秒での加工が可能となった。
【実施例２】
【００１１】
φ0.050 mmの高速度鋼放電電極細線に水素を含む炭素膜であるＤＬＣをＰＣＶＤ法により0.1 μｍ被覆し、高速度鋼テストピースによりテスターにて抵抗を計測したところ 100Ω程度であった。この被覆細線を用い、0.5mm の導電性ジルコニア材料に穴明け試験を実施した。通常の高速度鋼細線では0.5 mmの貫通穴で 175秒を要するのに対し、被覆細線では 125秒での加工が可能となった。
【実施例３】
【００１２】
φ0.080mm の超硬放電電極細線にTiNCからなるセラミックス被覆膜であるＤＬＣをＰＶＤ法により0.2 μｍ被覆し、超硬テストピースによりテスターにて抵抗を計測したところ 180Ω程度であった。この被覆細線を用い、0.3mm のシリコンウエハーに穴明け試験を実施した。通常の超硬細線では0.3mm の貫通穴で75秒を要するのに対し、被覆細線では50秒での加工が可能になった。
【００１３】
〔本発明の実施形態の効果〕本発明の実施形態では、高速度工具鋼又は超硬合金からなるφ0.1 mm以下の放電電極細線において、放電電極細線の円筒部もしくは外周部にＰＶＤ又はＰＣＶＤにより絶縁性皮膜であるカーボン系被覆膜を被覆し、
前記カーボン系被覆膜は水素を含む炭素膜もしくは水素を含まない炭素膜、又はＰＣＶＤによりTiNCからなるセラミックス被覆膜を含むカーボン系被覆膜を含み、
前記カーボン系被覆膜の最上層が炭素膜又は水素を若干含む炭素膜であり、
前記カーボン系被覆膜の厚さは 2μｍ以下であり、前記カーボン系被覆膜の絶縁性は
100Ω以上としたので、放電加工による微細孔加工において、ＤＬＣのようなカーボン系被覆膜を使用することにより、細線自身の剛性が向上し且つ漏洩電流によるエネルギーの散逸を極力抑えることにより、細線自身の外周における損傷を防止し安定性を確保するとともに放電先端部の電流密度が向上することによる加工能率の向上をもたらした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】放電電極細線の放電加工時の状態を示す要部拡大立面図。
【図２】（ａ）は従来の放電電極細線に被覆膜を被覆するときに使用される機械的クランプ装置の斜視図、（ｂ）は本発明の実施形態の放電電極細線に被覆膜を被覆するときに使用されるマグネットクランプ装置の斜視図。
【符号の説明】
【００１５】
4a,4b ：マグネットクランプ装置、4d：溝
【図１】
2007203389.tif 000003
【図２】
2007203389.tif 000004