(57)【要約】【課題】  ワイヤ放電加工において、使用による消耗を抑制する。【解決手段】  ワイヤ放電加工装置１は、ワイヤ電極１０と、ワイヤ電極１０に電流を供給する給電子２０ａ，２０ｂと、被加工物１００とワイヤ電極１０とに電圧を供給する加工電源３０とを有する。給電子２０ａ，２０ｂは、導電性を有する導電性セラミックスによって形成される。加工電源３０は、給電子２０ａ，２０ｂを介して、ワイヤ電極１０及び被加工物１００に加工電圧を印加する。これにより、ワイヤ電極１０と被加工物１００との間にアーク放電を発生させて被加工物１００を加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対して放電を繰り返す金属製のワイヤ電極と接触し、前記ワイヤ電極に所定の電圧を供給するワイヤ放電加工装置用給電子であって、
前記ワイヤ放電加工装置用給電子は、導電性を有する導電性セラミックスによって形成されるワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項２】
前記ワイヤ放電加工装置用給電子は、炭化珪素を含む材料によって形成される請求項１に記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項３】
ワイヤ放電加工装置用給電子のビッカース硬さは、１，０００ＨＶ以上である請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項４】
前記ワイヤ放電加工装置用給電子の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置用給電子。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかのワイヤ放電加工装置用給電子を備えるワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に対して放電を繰り返す金属製のワイヤ電極と接触し、ワイヤ電極に所定の電圧を供給するワイヤ放電加工装置用給電子及びワイヤ放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属の細いワイヤによって形成されたワイヤ電極を用い、ワイヤ電極と被加工物との間において繰り返されるアーク放電によって被加工物を加工するワイヤ放電加工装置では、ワイヤ電極と接触する給電子の消耗を抑制する様々な対策が図られている。
【０００３】
例えば、ワイヤ電極を給電子に向けて押圧するワイヤ電極押付けガイドが設けられたワイヤ放電加工装置が知られている（特許文献１参照）。このようなワイヤ放電加工装置によれば、被加工物の加工時にワイヤ電極が振動してもワイヤ電極が給電子から離れないため、ワイヤ電極と給電子との間での放電による給電子の消耗を抑制できる。
【特許文献１】特開平５−９６４２１号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したワイヤ電極押付けガイドが設けられたワイヤ放電加工装置では、給電子の消耗抑制について一定の効果はあるものの、依然として給電子は消耗し易く、さらなる改善が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、使用による消耗をさらに抑制したワイヤ放電加工装置用給電子、及びワイヤ放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、被加工物（被加工物１００）に対して放電を繰り返す金属製のワイヤ電極（ワイヤ電極１０）と接触し、前記ワイヤ電極に所定の電圧を供給するワイヤ放電加工装置用給電子（給電子２０ａ，２０ｂ）であって、前記ワイヤ放電加工装置用給電子は、導電性を有する導電性セラミックスによって形成されることを要旨とする。
【０００７】
本発明の第１の特徴によれば、導電性セラミックスを用いることにより、給電子の耐久性を高められる。このため、ワイヤ電極と給電子とを十分に密着させることができる。これにより、ワイヤ電極と給電子との間の機械的擦動によって、ワイヤ電極が給電子から遊離することを防止することができる。また、ワイヤ電極と給電子との間において、不要な放電が発生したとしても、放電による損耗を抑止することができる。
【０００８】
従って、本発明の第１の特徴によれば、ワイヤ電極と給電子とを十分に密着させても、使用による給電子の消耗を抑制することができる。また、ワイヤ電極と給電子との間において、不要な放電が発生したとしても、放電によって起こる損耗を抑止することができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、ワイヤ放電加工装置用給電子は、炭化珪素を含む材料によって形成されることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、ワイヤ放電加工装置用給電子のビッカース硬さは、１，０００ＨＶ以上であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、ワイヤ放電加工装置用給電子の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至第４の何れか１つの特徴に係るワイヤ放電加工装置用給電子を備えるワイヤ放電加工装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の特徴によれば、使用による消耗をさらに抑制したワイヤ放電加工装置用給電子、及びワイヤ放電加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係るワイヤ放電加工装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）ワイヤ放電加工装置の概略構成、（２）給電子の構成、（３）評価、（４）作用・効果、及び（５）その他の実施形態について説明する。
【００１５】
なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１６】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
（１）装置の概略構成
図面を参照して、本発明の実施形態として示すワイヤ放電加工装置１を説明する。図１は、ワイヤ放電加工装置１を説明する構成図である。
【００１８】
図１に示すように、ワイヤ放電加工装置１は、ワイヤ電極１０と、ワイヤ電極１０に電流を供給する給電子２０ａ，２０ｂと、被加工物１００とワイヤ電極１０とに電圧を供給する加工電源３０とを有する。
【００１９】
ワイヤ放電加工装置１は、ワイヤ供給部１１と、ワイヤ回収部１２とを有する。ワイヤ供給部１１は、ワイヤ電極１０を順次送り出す駆動部（不図示）を備える。ワイヤ回収部１２は、使用済みのワイヤ電極１０を回収する。
【００２０】
ワイヤ電極１０は、金属製である。ワイヤ電極１０としては、例えば、黄銅線、リン青銅線、鉄線等を使用することができる。ワイヤ電極１０は、被加工物１００に形成された孔、隙間、溝等に配設される。
【００２１】
ワイヤ放電加工装置１は、ローラ１３ａ，１３ｂを有する。ローラ１３ａ，１３ｂには、ワイヤ供給部１３から送り出されるワイヤ電極１０が掛けられる。ローラ１３ａ，１３ｂは、ローラ１３ａとローラ１３ｂとに掛けられたワイヤ電極１０が撓まないように、所定の張力を与えている。
【００２２】
給電子２０ａは、給電子支持部２１ａに配置される。給電子２０ｂは、給電子支持部２１ｂに配置される。給電子２０ａ，２０ｂは、ワイヤ電極１０と接触し、ワイヤ電極１０に電流を供給する。給電子２０ａ，２０ｂは、導電性を有する導電性セラミックスによって形成される。給電子２０ａ，２０ｂの詳細については、後述する。
【００２３】
給電子支持部２１ａ，２１ｂには、加工液を噴出する加工液ノズル２２ａ，２２ｂが形成される。
【００２４】
ワイヤ放電加工装置１は、加工液供給部４０を有する。加工液供給部４０には、供給管４１が連結される。加工液供給部４０は、放電加工中に、加工液ノズル２２ａ，２２ｂに対して供給管４１を介して加工液を供給する。
【００２５】
加工電源３０は、給電子２０ａ，２０ｂを介して、ワイヤ電極１０及び被加工物１００に加工電圧を印加する。ワイヤ電極１０及び被加工物１００に加工電圧が印加されることにより両者の間にアーク放電が起こる。これにより、被加工物１００を加工することができる。
【００２６】
次に、被加工物１００の加工処理におけるワイヤ放電加工装置１の動作について説明する。ワイヤ電極１０は、被加工物１００に形成された孔、隙間、溝等に配設される。ワイヤ電極１０は、放電加工時には、ローラ１３ａ，１３ｂによって張力が与えられた状態で、給電子２０ａ，２０ｂと摺動される。ワイヤ電極１０は、給電子から給電される。
【００２７】
ワイヤ電極１０が被加工物１００に形成された孔、隙間、溝を通過するとき、ワイヤ電極１０と被加工物１００との間において、連続的にアーク放電を行う。
【００２８】
放電加工中には、加工液供給部４０から供給管４１を介して、加工液ノズル２２ａ，２２ｂに加工液が供給される。加工液は、加工液ノズル２２ａ，２２ｂからワイヤ電極１０及び被加工物１００に向けて噴出される。
【００２９】
加工液は、ワイヤ電極１０及び被加工物１００を冷却するとともに、加工箇所を洗浄する。加工液は、給電子支持部２１ａ，２１ｂに形成された加工液ノズル２２ａ，２２ｂを通過する際に、給電子２０ａ，２０ｂを冷却する。
【００３０】
なお、ワイヤ電極１０が送り出される速度、給電子２０ａ，２０ｂと被加工物１００とに印加する電圧、電流等は、図示しない制御部によって適宜制御される。
【００３１】
以上のように、ワイヤ電極１０と被加工物１００との間において、連続的にアーク放電を行うことにより、被加工物１００の表面が崩壊させられる。つまり、スラッジ化させられる。スラッジを除去することにより、所望の表面形状を得ることができる。放電加工により、高硬さを有する金属材料の成形が可能である。また、金属材料の表面に対して細やかな加工を行うことが可能である。
【００３２】
（２）給電子の構成
給電子２０ａ，２０ｂは、導電性を有する導電性セラミックスによって形成される。給電子２０ａ，２０ｂとして適用可能な導電性セラミックスは、炭化珪素セラミックス、硼化チタンセラミックス、窒化珪素と窒化アルミニウムとを焼結して得られる酸窒化珪素アルミニウム（ＳｉＡｌＯＮ（サイアロンセラミックス））等である。
【００３３】
給電子２０ａ，２０ｂは、黄銅線、リン青銅線、鉄線等のような金属性のワイヤ電極１０と接触する。そのため、給電子２０ａ，２０ｂそのものの温度は、ワイヤ電極１０の融点付近まで上昇しないことが好ましい。
【００３４】
そこで、給電子２０ａ，２０ｂは、導電性を有するとともに、熱伝導率の高い導電性セラミックスによって形成されることが好ましい。給電子２０ａ，２０ｂとして適用可能な導電性セラミックスの物性を下記に示す。
【００３５】
ビッカース硬さ：１，０００ＨＶ以上
熱伝導率：１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上
体積抵抗率：０．１Ω・ｃｍ以下
給電子２０ａ，２０ｂのビッカース硬さは、１，０００ＨＶ以上であることが好ましい。ビッカース硬さが１，０００ＨＶ以下であると、ワイヤ電極との間の機械的擦動によって給電子が著しく消耗する。
【００３６】
給電子２０ａ，２０ｂの熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であると、冷却特性が悪化する。これにより、給電子２０ａ，２０ｂの温度は、金属性のワイヤ電極１０（黄銅線、リン青銅線、鉄線等）の融点付近まで上昇する。
【００３７】
（３）評価
導電性セラミックスとして、表１に示す炭化珪素導電性セラミックスを用いて給電子２０ａ，２０ｂを作製した。具体的に、炭化珪素セラミックスとしては、商品名ピュアベータ（株式会社ブリヂストン社製）を使用した。炭化珪素セラミックスと、給電子として使用可能な従来の材料との物性の違いを表１に示す。
【表１】
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【００３８】
表１に示すように、炭化タングステンの熱伝導率は、４４〜８７Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、黒鉛の硬さは、ビッカース硬さに換算すると、３６０〜８００ＨＶ程度に相当する。また、酸化ジルコニウムの熱伝導率は、２０〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３９】
これに対して、炭化珪素セラミックスは、ビッカース硬さ：２，２００ＨＶ、熱伝導率：２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、体積抵抗率：２．００Ｅ−２Ω・ｃｍであり、上述した条件の何れも満たす。
【００４０】
（４）作用・効果
上述したように、給電子２０ａ，２０ｂを導電性セラミックスとすることにより、給電子２０ａ，２０ｂの耐久性を高められる。このため、ワイヤ電極１０と給電子２０ａ，２０ｂとを十分に密着させることができる。これにより、ワイヤ電極１０と給電子２０ａ，２０ｂとの間の機械的擦動によって、ワイヤ電極１０が給電子２０ａ，２０ｂから遊離することを防止することができる。また、ワイヤ電極１０と給電子２０ａ，２０ｂとの間において、不要な放電が発生したとしても、放電による損耗を防止することができる。
【００４１】
従って、ワイヤ放電加工装置１によれば、ワイヤ電極１０と給電子２０ａ，２０ｂとを十分に密着させても、使用による給電子の消耗を抑制することができる。また、ワイヤ電極１０と給電子２０ａ，２０ｂとの間において、不要な放電が発生したとしても、放電によって起こる損耗を抑止することができる。
【００４２】
上述の実施形態では、給電子２０ａ，２０ｂのビッカース硬さは、１，０００ＨＶ以上である。導電性セラミックスのうち、従来の給電子と遜色のない硬さ、若しくはそれ以上の硬さを有する導電性セラミックスを使用することにより、給電子２０ａ，２０ｂの耐摩耗性を高めることができる。
【００４３】
上述の実施形態では、給電子２０ａ，２０ｂの熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると、冷却特性が向上するため、金属性のワイヤ電極１０（黄銅線、リン青銅線、鉄線等）の融点付近にまで温度が上昇することがない。
【００４４】
（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
【００４５】
上述の実施形態では、ワイヤ電極１０は、ワイヤ供給部１１から所定の速度で送り出されて、ワイヤ回収部１２において回収される構造であるとして説明した。しかし、この形態に限定されない。例えば、ワイヤ電極１０は、所定の使用回数又は時間に応じて適宜交換されるものであってもよい。
【００４６】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のワイヤ放電加工装置を説明する構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ワイヤ放電加工装置、１０…ワイヤ電極、１１…ワイヤ供給部、１２…ワイヤ回収部、１３ａ，１３ｂ…ローラ、２０ａ，２０ｂ…給電子、２１ａ，２１ｂ…給電子支持部、２２ａ，２２ｂ…加工液ノズル、３０…加工電源、４０…加工液供給管、４１…供給管４１、１００…被加工物
【図１】
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