(57)【要約】【課題】  長時間の安定したワイアー放電加工を可能にするワイアー放電加工方法およびその方法を実施するための装置の提供。加工に不具合を生じさせる緑青の発生を防止する手段の提供。【解決手段】  イオン交換樹脂（１１）により純水とされ、さらにイオン交換樹脂（１５）により重金属イオン、とりわけ銅イオンが除かれた水を、誘電体としてワイアー放電加工に用いる。緑青の発生を抑制して、長期間にわたり安定したワイアー放電加工が可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイアーと被加工物との間で放電を生じさせて、これにより被加工物の一部を除去して成形が行なわれるワイアー放電加工方法であって、
重金属イオンが除かれた水を、誘電体として前記ワイアーと前記被加工物との間に置くことを特徴とする、ワイアー放電加工方法。
【請求項２】
前記水を、前記ワイアーと前記被加工物との間に誘電体として置いた後、重金属イオンを除き、再び前記ワイアーと前記被加工物との間に置くよう循環させる、請求項１に記載のワイアー放電加工方法。
【請求項３】
前記水をイオン交換樹脂と接触させることにより重金属イオンを除く、請求項１または２に記載のワイアー放電加工方法。
【請求項４】
前記イオン交換樹脂が、重金属イオンを捕捉可能なキレート構造を有するものである、請求項３に記載のワイアー放電加工方法。
【請求項５】
前記重金属イオンが、前記ワイアーまたは前記被加工物に含まれる重金属由来のイオンである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のワイアー放電加工方法。
【請求項６】
前記重金属イオンが、銅、亜鉛、および鉄からなる群から選ばれるものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のワイアー放電加工方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のワイアー放電加工方法を実施するための装置であって、
ワイアーと被加工物との間で放電を生じさせて、これにより被加工物の一部を除去して被加工物の成形を行うワイアー放電加工手段と、
誘電体として水を、前記ワイアーと前記被加工物との間に置く手段と、
前記水から重金属イオンを除去する重金属イオン除去手段と
を少なくとも備えてなることを特徴とする、ワイアー放電加工装置。
【請求項８】
前記ワイアーと前記被加工物との間に誘電体として置かれた水を、前記重金属イオン除去手段に導入して重金属イオンを除き、その後再び前記ワイアーと前記被加工物との間に置くよう循環させる手段を備えてなる、請求項７に記載のワイアー放電加工装置。
【請求項９】
前記重金属イオン除去手段がイオン交換樹脂である、請求項７または８に記載のワイアー放電加工装置。
【請求項１０】
前記イオン交換樹脂が、重金属イオンを捕捉可能なキレート構造を有するものである、請求項７〜９のいずれか一項に記載のワイアー放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイアー放電加工方法およびその装置に関し、さらに詳しくは、長時間の安定した運転を可能にするワイアー放電加工方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、電極と被加工物との間に短い周期で繰り返されるアーク放電によって被加工物表面の一部を除去する機械加工の方法である。ワイアー放電加工はこの放電加工の一種で、金属の細いワイアーを電極として、これを繰り出しながら、被加工物との間のアーク放電により被加工物を所望の形状に切り出す。金型などの精密加工に好ましく用いられる加工方法である。被加工物とワイアーとの間には、誘電体として水または油が置かれる。水を利用する場合には、被加工物とワイアーとの間に水を吹き掛ける方式と、水を満たす浸漬方式が一般的には知られている。
【０００３】
誘電体として水を使用する場合、水の抵抗率（電気伝導度）は、イオン交換により純水化して一定の範囲にあるよう制御されるのが通常である。さらに、水のその他の特性・性質を改善することもなされている。例えば、特開２００２−３０１６２４号公報（特許文献１）は、被加工物の腐食を防止するために、腐食性イオンである硫酸イオンと塩化物イオン濃度を低下させ、他方で水の電気伝導度を上昇させない方法が提案されている。この方法では、亜硝酸イオンとともに炭酸イオン、炭酸水素イオンおよび水酸化物イオンのうちの１種以上を固定した陰イオン交換樹脂と水とを接触させ循環させる。
【０００４】
しかしながら、本発明者の知る限りでは、ワイアー加工放電の誘電体としての水に対して重金属のイオン濃度の制御を行うとの提案は、これまでなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、今般、ワイアー放電加工の誘電体としての水の重金属イオン濃度を制御することで、長時間の安定したワイアー放電加工が可能になるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づくものである。
【０００７】
従って、本発明は、長時間の安定したワイアー放電加工を可能にするワイアー放電加工方法およびその方法を実施するための装置の提供をその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明によるワイアー放電加工方法は、ワイアーと被加工物との間で放電を生じさせて、これにより被加工物の一部を除去して成形が行なわれる方法であって、重金属イオンが除かれた水を、誘電体として前記ワイアーと前記被加工物との間に置くことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の一つの態様によれば、前記水を、前記ワイアーと前記被加工物との間に誘電体として置いた後、重金属イオンを除き、再び前記ワイアーと前記被加工物との間に置くよう循環させる。
【００１０】
また、さらに好ましい態様によれば、重金属イオンは水をイオン交換樹脂と接触させることにより除かれ、より好ましい態様によれば、イオン交換樹脂は重金属イオンを捕捉可能なキレート構造を有するものである。
【００１１】
また、本発明によるワイアー放電加工装置は、上記の本発明によるワイアー放電加工方法を実施するための装置であって、ワイアーと被加工物との間で放電を生じさせて、これにより被加工物の一部を除去して被加工物の成形を行うワイアー放電加工手段と、誘電体として水を、前記ワイアーと前記被加工物との間に置く手段と、前記水から重金属イオンを除去する重金属イオン除去手段とを少なくとも備えてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一つの態様によれば、本発明によるワイアー放電加工装置は、前記ワイアーと前記被加工物との間に誘電体として置かれた水を、前記重金属イオン除去手段に導入して重金属イオンを除き、その後再び前記ワイアーと前記被加工物との間に置くよう循環させる手段を備えてなる。
【００１３】
また、さらに好ましい態様によれば、重金属イオン除去手段がイオン交換樹脂であり、より好ましい態様によれば、イオン交換樹脂は重金属イオンを捕捉可能なキレート構造を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ワイアー放電加工装置において、誘電体としての水が循環される系を説明する図である。
【図２】図１の装置において、純水化のためのイオン交換樹脂を備える純水化手段１１と、重金属イオン除去手段１５を、水の循環経路に対して直列に設けた構成を示す図である。
【図３】図１の装置において、純水化のためのイオン交換樹脂を備える純水化手段１１と、重金属イオン除去手段１５を、水の循環経路に対して並列に設けた構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
重金属イオンの制御
本発明によれば、重金属イオンの除去により、長時間の安定したワイアー放電加工が可能になる。放電加工装置の運転をある時間続けると、装置の水の循環経路においてノズルを始めとした細孔の詰まりが観察された。本発明に従い、重金属イオンの存在を制御した結果、このような不具合の発生が大きく抑制された。本発明に従い、重金属イオンの存在を制御することで、系内、とりわけ水と接触する箇所あるいは水が留まる槽などにおいて水と接触する箇所での変色の発生が認められなくなった。本発明者の観察によれば、この変色は銅を主生物とする酸化物であり、いわゆる緑青を主たる成分とする物質であって、この発生を抑制できたことが上記不具合を改善できた要因であると推察された。つまり、この変色が進み、最悪の場合、析出物として水に流れ出すことがある。本発明にあっては、この原因物質と思われる重金属のイオンの除くことで、このような不具合の発生を効率よく抑制できたものと考えられる。なお、この重金属は、ワイアーおよび被加工物に含まれる重金属であると思われ、加工中に微量ながら水中に溶出してしまうものと思われる。
【００１６】
本発明において制御の対象となる重金属イオンは、好ましくは、銅、亜鉛、および鉄からなる群から選ばれるものである。とりわけ銅イオン濃度を制御することで良好な結果が得られる。具体的には、重金属イオン濃度を０．０５ｐｐｍ以下とする。好ましくは、少なくとも銅イオンの濃度を０．０５ｐｐｍ以下とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様によれば、重金属イオン濃度の制御をイオン交換樹脂により行う。より好ましい態様によれば、キレート構造を有する樹脂により重金属イオンを捕捉する。水の電気伝導度を上げるイオン種を放出しない態様で重金属イオンを捕捉するものであるため好ましい。とりわけ二価の重金属イオンを選択的に捕捉するキレート構造を有する樹脂が好ましい。このようなキレート構造を有する樹脂は公知であり、また市販されており、それらを利用することができ、その具体例としては、イミジノ酢酸をキレート構造として有するポリマー、イミノプロピオン酸基やアミノリン酸基をキレート構造として有するポリマー等があげられる。
【００１８】
ワイアー放電加工装置および水循環系
本発明による方法および装置にあって、重金属イオン濃度を制御するとの構成を除き、ワイアー放電加工方法および装置は、公知のまたはこれから知られる方法および装置であってよい。
【００１９】
本発明による方法および装置における、誘電体としての水が循環される系を、図面を参照しながら説明する。図１において、加工槽１は、ワイアーと被加工物との間に放電を生じさせ、被加工物を加工する操作が行われる箇所であり、この加工槽１中に水が満たされ、その中で被加工物への化合を行う加工装置２が浸漬される。なお、本発明は、このような被加工物が水に浸漬される態様のみならず、ワイアーと被加工物の間に水を吹きかける方式に対しても適用可能である。
【００２０】
この加工槽１に満たされる水は、清水槽３から清水経路４を通じて、ポンプ５により導かれる。加工槽１の水はワイアーと被加工物の間に誘電体として置かれた後、汚水経路６通じて、汚水槽７に一旦溜められる。この汚水槽７の水は汚水経路８を通じてポンプ９により清水槽３に戻される。その際、フィルター１０を通し、析出物などを除去するのが一般的である。
【００２１】
清水槽３の水は、ワイアー放電加工の開始前に、イオン交換樹脂を備える純水化手段１１に導かれ、イオン交換樹脂と接触させることにより誘電体として十分な程度まで純水とされる。図１にあっては、水は、経路１２を通じてポンプ１３により純水化手段１１に導かれ、経路１４を介して清水槽３に戻る。放電加工中、このイオン交換樹脂による純水化のプロセスは連続的に行われてもよく、また清水槽３中の水の電気伝導度をモニターしながら、一定の値を超えたならば純水化プロセスを行うように構成されてもよい。一般に、純水度は約２０μｓ/ｃｍ（５０万Ω）以上とされ、通常は５〜２０μＳ/ｃｍ程度の範囲に維持される。
【００２２】
本発明にあっては、この水の循環経路のいずれかの箇所において、重金属イオンを除く手段を設ける。例えば、図１中のＡまたはＢの箇所に設けることができる。その具体的な構成を、図２および図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図２は、純水化手段１１と、重金属イオン除去手段１５を、水の循環経路に対して直列に備えてなる構成を示すものである。なお、図１に示される加工槽と繋がる構成は、図２においては省略されている。図中、重金属イオン除去手段１５内には、キレート構造を有し、重金属イオンを捕捉可能な樹脂が充填される。清水槽３にある水は、ポンプ１３により経路１２ａを通じて、まず重金属イオン除去手段１５に導かれ、重金属イオンが除かれ、次に経路１２ｂを通じて純水化手段１１に導かれ、経路１４を通じて清水槽３に戻る。本発明において、純水化手段１１と重金属イオン除去手段１５は逆の順序とされてもよい。
【００２４】
図３は、純水化手段１１と、重金属イオン除去手段１５を、水の循環経路に対して並列に備えてなる構成を示すものである。なお、図１に示される加工槽と繋がる構成は、図３においても省略されている。図中、清水槽３にある水は、経路１２ｃを通じてポンプ１３ａにより重金属イオン除去手段１５に導かれ、重金属イオンが除かれ、経路１４ａを通じて清水槽３に戻る。清水槽３にある水は、他方で、ポンプ１３ｂにより経路１２ｃを通じて、純水化手段１１に導かれ純水化され、経路１４ａを通じて清水槽３に戻る。勿論ポンプ１３ａの１台で配管の分岐により行うこともできる。また、図２および図３のいずれの態様にあっても、イオン交換手段１１および重金属イオン除去手段１５は筒またはタンクの形状とされて、これら筒またはタンクだけ取り外して取り替えることができるようにすることができる。これによりイオン交換樹脂の再生あるいは交換を取り外して容易に行うことができる。
【実施例】
【００２５】
本発明を以下の実施例によりさらに説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
図１に示される基本構造を有するワイアー放電加工機（ＦＡＮＵＣ社製：１８０ｉＳ−ＷＢ）において、イミノジ酢酸官能基を有するポリスチレン樹脂を充填したイオン交換樹脂筒と、純水化のためのイオン交換樹脂筒とを並列に設置した。３ケ月間運転した後、加工槽、清水槽、その他水流路を観察したところ、緑青と思われる変色の発生は認められなかった。３か月の運転後の加工槽および清水槽における水中の銅イオン濃度を測定したところ、加工槽では０．０７ｐｐｍ、清水槽では検出限度（０．０５ｐｐｍ）以下であった。
【００２７】
実施例２
図１に示される基本構造を有するワイアー放電加工機（ＦＡＮＵＣ社製：３１０ｉＳ−ＷＡ）において、イミノジ酢酸官能基を有するポリスチレン樹脂を充填したイオン交換樹脂筒と、純水化のためのイオン交換樹脂筒とを直列に設置した。６か月間運転した後、加工槽、清水槽、その他水流路を観察したところ、緑青と思われる変色の発生は認められなかった。６か月の運転後の清水槽における水中の銅イオン濃度を測定したところ、検出限度（０．０５ｐｐｍ）以下であった。なお、イミノジ酢酸官能基を有するポリスチレン樹脂を充填したイオン交換樹脂筒を設置せずに６か月間運転したときの清水槽における銅イオン濃度は０．１１ｐｐｍであり、水と接触する箇所において緑青と思われる変色が観察された。
【００２８】
比較例
ワイアー放電加工機（ＦＡＮＵＣ社製：１６−Ｗ）において、重金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂筒を設けず、純水化のためのイオン交換樹脂筒を設置した状態で６ケ月間運転した。その後、加工槽、清水槽、その他水流路を観察したところ、緑青と思われる変色の発生が認められた。加工槽および清水槽における水中の銅イオン濃度を測定したところ、加工槽では０．２６ｐｐｍ、清水槽では０．０７ｐｐｍであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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