(57)【要約】【課題】高電圧や高張力下で使用可能な、小径のワイヤ放電加工用電極線を提供する。【解決手段】電極線１０は、０．７８〜１．０５重量％の炭素を含む鋼線１１と、その鋼線１１の表面に形成されたアルミニウムめっき層１２と、からなる。その線径は３０〜１００μｍであり、引張り強さが２０００〜４０００ＭＰａである。めっき層１２の表面には、凹凸１２ａが形成され表面積が増加している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．７８〜１．０５重量％の炭素を含む鋼線と、その鋼線の表面に形成されたアルミニウムめっき層と、を有し、
線径が３０〜１００μｍであり、
引張り強さが２０００〜４０００ＭＰａである、ワイヤ放電加工用電極線。
【請求項２】
前記アルミニウムめっき層は、表面積が増加するような割れを有する請求項１に記載のワイヤ放電加工用電極線。
【請求項３】
鋼線の表面をめっき処理してアルミニウムめっき層を形成する工程と、
前記鋼線を伸線し、同時に前記アルミニウムめっき層に表面積が増加するような割れを生じさせる工程と、を含むワイヤ放電加工用電極線の製造方法。
【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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワーク（被加工物）を所望の形状に切断する切断加工方法として、ワイヤ放電加工法が知られている。
ワイヤ放電加工法は、ワイヤからなる放電加工用電極線をワークに貫通させた状態で、その電極線とワークの間に電圧を付与して放電を生じさせ、放電にともなう熱でワークを溶融させ、また加工液の気化爆発でその溶融部分を除去することによりおこなわれる。
そのワークを前後左右に移動させてワーク上の電極線の軌跡に沿って連続的に溶融除去させてゆくことで、所望の形状へと切断加工がおこなわれる。
【０００３】
ところで、電極線の線径が小さいほど精密な加工が可能となるため、電極線の小径化の要請が存在する。その一方で、放電加工の際には電極線が撓まないように張力が付与されるが、小径化すると付与された張力に耐えられず断線が生じやすくなるため、電極線の引張り強さ向上の要請も存在する。
【０００４】
従来は電極線としては、安価であり導電性が高いことから、銅線や黄銅線などの銅系ワイヤがよく用いられていたが、銅は引張り強さが比較的小さいため、小径化すると断線が頻繁に発生し、上記要請に応えることができなかった。
小径の電極線として、引張り強さの高いタングステンワイヤやモリブデンワイヤが用いられることもあるが、非常に高価であった。
【０００５】
そこで特許文献１に記載されているように、電極線として芯線となる鋼線の表面を銅と亜鉛で被覆したものも考えられている。
このような電極線は、銅系ワイヤと比較すれば芯線が鋼線であることから引張り強さがある程度向上しており、またタングステンワイヤ等と比較すれば安価でもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０７９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし表面に銅をめっき等した鋼線の場合でも、その表面箇所をなす銅は引張り強さが低いため、小径化、高張力化を図るには依然として不充分である。
また銅めっき自体は放電加工性能が悪いため、放電加工性能を向上させるためには、特許文献１のように亜鉛等の低融点金属をさらに外層に被覆するか、これを銅と合金化する必要があるが、これにより電極線の導電率は急激に落ちてしまう。
このような導電率の低下を防止するためにめっきの厚みを大きくすると、今度は引張り強さが低下してしまうし、小径化の要請にも反する。
【０００８】
このような銅の特性から、特許文献１の電極線に高電圧や高張力を付与して加工の速度や精度を向上させようとすると、電極線が断線してしまう問題があった。
そして電極線を小径化しようとすると、一層引張り強さが低下してしまうため、銅をめっき等した電極線を一定以下に小径化することは事実上不可能であった。
【０００９】
そこで本発明の解決すべき課題は、高電圧や高張力下で使用可能な、小径の電極線およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するため、本発明のワイヤ放電加工用電極線を、０．７８〜１．０５重量％の炭素を含む鋼線と、その鋼線の表面に形成されたアルミニウムめっき層と、を有し、線径が３０〜１００μｍであり、引張り強さが２０００〜４０００ＭＰａであるものとしたのである。
【００１１】
前記アルミニウムめっき層は、表面積が増加するような割れを有するのが好ましい。
そのような割れを生じさせるワイヤ放電加工用電極線の製造方法としては、鋼線の表面をめっき処理してアルミニウムめっき層を形成する工程と、前記鋼線を伸線し、同時に前記アルミニウムめっき層に表面積が増加するような割れを生じさせる工程と、を含むものが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
鋼線にアルミニウムめっきを施して電極線を構成することにより、アルミニウムは沸点が銅よりも低いため（アルミニウムは２７５０Ｋ程度、銅は２８５５Ｋ程度）、放電加工時にその蒸発潜熱で電極線が冷却される。
そのため高電圧や高張力下で使用可能な、良好な加工速度および精度が得られる、小径の電極線が実現可能である。
【００１３】
また、アルミニウムは銅よりも仕事関数（表面から電子１個を取り除くのに必要なエネルギー）が小さいため（アルミニウムは４．２ｅＶ程度、銅は４．６５ｅＶ程度）、放電が速やかにおこなわれ、加工速度がさらに向上する。
さらに、アルミニウムは銅よりも軽量かつ安価であるため、電極線の軽量化および低廉化が図られる。
【００１４】
電極線のアルミニウムめっき層が表面積が増加するような割れを有する場合には、表面の凹凸により放電箇所が増加して放電効率が向上するとともに、表面積増加に伴う放熱および冷却効果も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ワイヤ放電加工用電極線の断面図
【図２】ワイヤ放電加工用電極線の製造工程全体の概要を示す流れ図
【図３】ワイヤ放電加工用電極線の使用状態の概要を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、実施形態のワイヤ放電加工用電極線１０は、芯線となる鋼線１１と、鋼線１１の表面に形成されたアルミニウムめっき層１２と、からなる。
【００１７】
ここで電極線１０の線径は、３０〜１００μｍであり、その引張り強さは２０００〜４０００ＭＰａである。
芯線となる鋼線１１は、０．７８〜１．０５重量％の炭素を含む。このような鋼線１１としては、いわゆる８０カーボンのピアノ線やいわゆる１００カーボンのピアノ線が例示できる。
アルミニウムめっき層１２は、図１（ｂ）に示すように、微細な割れにより表面に多数の凹凸１２ａが生じている。したがって、凹凸１２ａがない場合に比べて表面積が増加している。
アルミニウムめっき層１２の厚みは、電極線１０の引張り強さが２０００〜４０００ＭＰａとなる限り、特に限定されない。また凹凸１２ａの高低差等の寸法も特に限定されない。
【００１８】
この電極線１０は、図２に示すような工程を経て製造される。なお、ここでは最小の工程数を示しており、これ以外の工程が加えられてもよい。
【００１９】
まずＳ０で線径４．０〜６．０ｍｍの線材（鋼線１１）を準備する。
この線材はあらかじめ酸洗等されることで適宜スケールが除去されているものとする。
つぎにＳ１で、この線材をたとえば乾式伸線機により、線径０．４〜１．５ｍｍに一次伸線する。
さらにＳ２で、この伸線された線材を加熱および急速冷却してパテンティング処理をおこなう。
【００２０】
またＳ３で、このパテンティング処理された線材に、めっき処理を施し、その表面にアルミニウムめっき層１２を形成する。
めっき処理の方式については、特に限定されず一般的な方法による。具体的には、電気めっき法、溶融塩めっき法が例示できる。また、押し出し加工法の一種であるコンフォームによりアルミニウムの被膜を形成するような場合も、本明細書でいうめっき処理に含まれるものとする。
ちなみに電気めっき法によるアルミニウムめっきの詳細を開示した文献としては、特開２００８−１９５９９０号公報が、溶融塩めっき法によるアルミニウムめっきの詳細を開示した論文としては、上田幹人、宇井幸一著「低温溶融塩・室温イオン液体を用いるＡｌおよびＡｌ合金電析」がそれぞれ挙げられる。
【００２１】
最後にＳ４で、このアルミニウムめっき層１２が形成された線材をたとえば湿式伸線機により、線径３０〜１００μｍに仕上げ伸線（二次伸線）して、電極線が完成する。
伸線時には、図１（ｂ）のように、アルミニウムめっき層１２に微少な割れにともなう多数の凹凸１２ａが意図的に生じるように、その引張り力、減面率等を調整しておくものとする。
【００２２】
実施形態の電極線１０およびその製造方法は以上のようであり、次にその使用方法を、図３を参照して説明する。なお、図３は模式図であって、各部品の寸法等を正確に表すものではない。
【００２３】
まず図示省略のテーブル上にワークｗを平面移動可能に載置し、このワークｗ内にスタートスポットｓを形成し、ここに実施形態の電極線１０を通す。スタートスポットｓと電極線１０との間には、わずかな隙間が存在する。
【００２４】
電極線１０の一端は供給リール２０に、他端は巻取リール３０に、それぞれテンションローラ４０を介して巻回される。これら供給リール２０および巻取リール３０の回転により、電極線１０は供給リール２０から巻取リール３０に送られるようになっている。
ここで電極線１０に付与される張力は、一対のテンションローラ４０により調節されている。
【００２５】
この状態で、電源５０から電極線１０とワークｗとの間に電圧を間欠的に付与する。なお、電極線１０とワークｗとは、水などの放電液に浸漬されているものとする。
電圧の付与により、電極線１０とワークｗとの間に放電が生じ、これにともなう熱によりワークｗの電極線周囲の箇所が非接触状態のままで溶融を開始する。
電極線１０を順送りしつつ、ワークｗを移動させてゆくと、ワークｗ上の電極線の軌跡に沿って溶融によるカットラインｃが形成され、切断加工がおこなわれることになる。
【００２６】
ここで実施形態の電極線１０は、線径が３０〜１００μｍと比較的小さく、それにもかかわらず芯線が鋼線１１であることなどから引張り強さが２０００〜４０００ＭＰａと大きい。そのため、高張力下で使用可能であり、加工速度および精度が向上している。
またアルミニウムは導電率が比較的大きいため（約６１％ＩＡＣＳ）、放電性能も良好である。
【００２７】
さらに電極線１０は、その表面に凹凸１２ａが形成されているため、放電が生じる箇所が増加しており、加工の効率がいっそう向上している。
凹凸１２ａにより電極線１０の表面積が増加しているため、アルミニウムめっき層１２の蒸発潜熱などによる電極線冷却の効率も向上している。したがって高電圧化で使用可能であり、いっそう加工速度が向上している。
なおアルミニウムは仕事関数が小さいため、電圧付与から電極線１０からの放電開始までの立ち上がりの時間が早く、この観点からも加工速度が向上している。
【００２８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【００２９】
たとえば、電極線１０のアルミニウムめっき層１２に割れが生じないようにしてもよい。
また、鋼線１１とアルミニウムめっき層１２の間に、めっき処理時などに生じうる鉄-アルミニウム合金を有していてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ワイヤ放電加工用電極線
１１  鋼線
１２  アルミニウムめっき層
１２ａ  凹凸
２０  供給リール
３０  巻取リール
４０  テンションローラ
５０  電源
ｗ  被加工物（ワーク）
ｓ  スタートスポット
ｃ  カットライン
【図１】
2013139073.tif 000003
【図２】
2013139073.tif 000004
【図３】
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