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JPS61146422A - ワイヤ−放電加工用電極線の製造方法 - Google Patents

ワイヤ−放電加工用電極線の製造方法

Info

Publication number
JPS61146422A
JPS61146422A JP26587384A JP26587384A JPS61146422A JP S61146422 A JPS61146422 A JP S61146422A JP 26587384 A JP26587384 A JP 26587384A JP 26587384 A JP26587384 A JP 26587384A JP S61146422 A JPS61146422 A JP S61146422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
discharge machining
electrical discharge
electrode
machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26587384A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Takano
悟 高野
Shigeo Ezaki
江崎 繁男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP26587384A priority Critical patent/JPS61146422A/ja
Publication of JPS61146422A publication Critical patent/JPS61146422A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/08Wire electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ワイヤー放電加工に使用する電極線の製造方
法に関するものである。
(背景技術) ワイヤー放電加工は、被加工体と線状の加工電極(電極
線と称す)との間に、水等の加工液を介して間欠的な放
電を行なわせながら、該電極線と被加工体とを相対的に
移動させて被加工体を所望の形状に切断する方法であり
、例えば各種金型の製造に利用されている。
ワイヤー放電加工用電極線としては、通常直径0.2〜
0.8銀の銅線または黄銅線、0.03〜0.1B の
タングステン線等が使用される。近年、主として優れた
高速大電流用半導体の出現による加工電源の進歩と、電
気条件の制御により、高し1加工速度が得られるように
なり、それに伴い加工特性に及ぼす電極線の影響も大き
く現れるようになった。
この観点から、電極線として好適な材料の開発が盛んに
なっている。
例えば特公昭59−9298号(以下、先例1と称す)
には、高い加工速度が得られる電極線として、5〜40
%Zn、 0.1〜4%AI!、残部Cuからなる電極
線が提案されている。同じ目的で、特公昭57−564
8号(以下、先例2と称す)には、Zn  またはCd
  を少くとも50%含む合金からなる金属層で芯が被
覆された電極線が、特開昭56−62730号(以下、
先例3と称す)には、導電性材料製のコアに低融点金属
層を被覆し、さらにその上に半導体効果を有する非金属
製薄膜を有する電極線が提案されている。
ワイヤー放電加工用電極線材料としては、■断線せずに
高い放電加工速度が得られること、■加工精度、特にコ
ーナー加工での高い精度を得るkめに高い張力での放電
加工が可能なこと、■製造コストが安価であることが要
求される。高速のワイヤー放電加工では、加工溝内で電
極成分が被加工体上に転移し、加工溝内面に大量に付着
する現象がしばしば発生する。多くの加工機は、著しい
短絡発生時に加工溝を経由しての線の位置の後退をさせ
る機能を有している。上記の付着現象はこの動作の大き
な障害となる他、一般に付着の大きい電極線はど最高加
工速度が小さくなり、そのためこの付着が少ないことも
重要な要求特性となる。
上述の先例1.2および3はこれらの特性の向上を目的
としているが、次のような欠点を有している。引例1で
提案されているAJ  を含有する黄銅からなる電極線
は、高温での強度が優れているため高い張力での加工が
可能であるが、得られる加工速度は、高々通常の黄銅線
の1.1 倍に過ぎない。先例2および3に提案されて
いる電極線は、Zn  等の軟かい金属または合金層を
有するために、最高加工速度は通常の黄銅線の1.3倍
以上が可能であるけれども、Zn  等の低融点金属層
の存在のために引張強さが低下してしまい、加工時にか
けられる張力も低くなる。
従って全長に亘り均一に前述の放電加工要求特性が優れ
た電極線を容易にかつ安価に製造する方法が要望されて
いた。
(発明の開示) 本発明は、上述の事情に鑑み成されたもので、放電加工
速度が高く、かつ高い張力での放電加工が可能なワイヤ
ー放電加工用電極線を容易にかつ安価に製造する方法を
提供せんとするものである。
本発明は、Zn 28〜37とSi、 Ti、 Y、 
Zr、Alのうち1種または2種以上を合計で0.2〜
2%含有するCu−Zn系合金線をCu  をほとんど
酸化せず、かつ亜鉛を酸化する雰囲気中で加熱して、線
表面に酸化亜鉛を主成分とする被膜を形成し、これを伸
線することを特徴とするワイヤー放電加工用電極線の製
造方法である。
本発明において、芯材としてZn28〜87%、Si。
Ti、 Zr、 AJ のうち1種または2種以上を合
計で0.2〜2%、残部Cu からなる合金を利用する
理由は、これらの合金では、後述する条件下で、容易に
密着性が良好でかつ放電加工に対して優れた効果を有す
る皮膜が得られる上に、これらの芯材自体が導電性、強
度等の点でワイヤー放電加工用電極線として優れている
からである。本発明の方法で酸化亜鉛50%以上を含有
する皮膜を形成した場合にも、放電による溶融−飛散等
は芯材に達する。電極線表面での放電は繰返し行われる
ため芯材自体の強度はワイヤー放電加工の加工速度や加
工精度向上にとって重要なのである。従来の黄銅役割は
明確にされていないが、引張強さ時に放電による発熱下
での引張強さを上げると同時に・、放電性、例えば仕事
函数や消イオン効果により、放電頻度の向上や集中放電
の防止効果を有しているものと推定される。同じ理由に
より本発明の製造方法による電極線の芯材も、Zn28
〜37%未満とCu  を主体とする合金が好ましい。
Zn28%未満では放電加工特性が劣り、Zn 濃度が
高い方が好ましい。−J Zn 37%を超えると、伸
線加工が極めて困難となり工業的に実用できない。Si
Ti、 Zr、 AI!  のうち1種または2種を上
記Cu−Zn合金に添加する最大の理由は、これらの合
金で容易に密着性が良好で、かつ放電加工に対して優れ
た効果を有する皮膜が得られるからである。例えば、こ
れらを含まないZn 35%−Cu 6596合金では
、後述する条件で得られる皮膜は薄い上に、伸線加工で
大部分剥落する。これらの添加元素を添加しても、合計
が0.2%未満では、やはり密着性が良好な皮膜は得る
ことができない。これらの添加元素の組み合わせは任意
であるが、いずれも合計が2%を超えると伸線が困難に
なり、工業上実用できない。また、これらの添加元素は
、いずれも高温強度を向上させる効果があり、芯材だけ
でも、通常の黄銅線に比べると高いワイヤ・放電加工速
度と加工精度を与える効果もある。他の添加元素例えば
、Sn、 Pb、 Fe 等では、芯材自体でのワイヤ
ー放電加工速度や精度の向上効果も極めて小さく、また
、密着性の良い皮膜も得られにくい。
本発明においては、このようなCu−Zn系合金線の表
面に所望の被膜を形成させるため、Cuをほとんど酸化
せず、かつZn  を酸化する雰囲気中で加熱処理を施
す。その雰囲気はCu−Zn系合金線の種類によって若
干変化するが、一般には400℃以上、より好ましくは
500℃以上で、酸素分圧10−5〜10−1気圧、よ
り好ましくは10−4〜10−2気圧である。
加熱時間は、上述のより好ましい温度範囲、酸素分圧範
囲である500℃以上、10−4〜1O−2気圧で、一
般には45分以上が必要である。温度、酸素分圧、時間
がCu−Zn系合金の酸化に及ぼす影響は複雑であり、
例えば65%Cu−35%Zn 合金を大気中500℃
で加熱処理した場合、30分では被膜が薄い上に被膜中
のCu  の酸化物の比率が高く、24時間ではZn 
 の酸化物の比率が増加するが、被膜が剥離し易くなる
。一般的に400℃未満または酸素分圧10−5  未
満では、被膜の形成速度が著しく低いために、所望の被
膜厚を得るためには極めて長時間を要し、実用上高い放
電加工速度を有する電極線は得られない。この観点から
は温度は高い方が好ましいが、高過ぎると被膜が剥離し
易くなる場合があり、400〜700℃が適当である。
酸素分圧が10−1  気圧を越えると、前述したよう
に、かえって被膜の形成速度が低下したり、被膜中のC
u  の酸化物の比率が増加し、高い放電加工速度を有
する電極線が得られなくなる。また加熱時間45分未満
では、一般には所望の厚さの被膜は形成され難い。
電極線としての皮膜厚は0.1μ 未満では放電加工速
度が被膜のない場合の1.1倍を越えることがなく、2
μ以上ではワイヤーへの給電や、被加工物との位置を検
出するための接触検知が困難になる。より好ましくは0
.3〜0.8μであり、この範囲のZn  の酸化物を
主成分とする被膜では、一般に放電加工速度で被膜のな
い場合の1.2倍を越え、しかも給電、接触検知に影響
を与えない。
しかしながら、皮膜厚の測定にはスパッタエツチングを
行ないながらオージェ電子分光分析を行う等特殊な分析
機器を要する。通常の管理では、皮膜を酸に溶解して、
溶解前後の重量差から付着量として算出する方法を使用
できる。付着量としては、0.6〜12P/mJより好
ましく ハ1.8〜48 J’/ Fn 2が、ワイヤ
ー放電加工用電極線として好ましい上記効果を与える。
雰囲気中の酸素以外のガスはN2、ケロシン、真空等、
非酸化性あるいは還元性ガスでも影響はない。Zn は
水素等の還元性ガス中でも酸素があれば酸化が進行する
このような雰囲気下で形成された被膜の組成は複雑であ
り、特に本発明のより好ましい実施法である酸化処理後
伸線を行う方法では、被膜中への伸線潤滑剤の含浸で多
量のCを含むようになる。
全被膜中の酸化亜鉛と、Cu、 ZnおよびCuの酸化
物の和の比(ZnO/Cu+Zn+CuO+Cu 20
 )  が50%以上であれば、高い放電加工速度が得
られる。
本発明で述べる酸化亜鉛を主成分とする被膜とは、この
ような被膜を意味するものである。
次に、放電加工は数μm−10数μm のギャップでの
微小な過渡的な放電の繰返しによる加工であり、詳細な
機構の解明は困難であるが、本発明により形成される酸
化亜鉛を主成分とする被膜の存在により、表面の仕事函
数が低下して、比較的低い温度で高い電流密度の放電を
可能にすること、亜鉛の消イオン効果により持続的な放
電の発生を防止すること、接触抵抗の増加による被加工
物との軽い短絡時の過大な電流発生の防止等により、放
電加工時の極間電圧および加工電流が著しく安定する効
果を生じさせると推定される。又被加工物への電極成分
の付着は、上記先例1による電極線を使用して加工溝が
付着物でほとんど埋まるような条件でも、非常にわずか
である。最高放電加工速度は、通常の黄銅線に比し、2
0〜50%向上させることができる。
この酸化処理後電極線として十分な引張強さを保有する
場合は、そのまま放電加工用電極線として使用される。
本発明において行な°われる被膜形成後の伸線・は、外
径を調整するとともに、上述の酸化処理時に軟化した線
を加工硬化し、ワイヤー放電加工時の張力を高くとれる
ようにするためである。又伸線は被膜の表面に存在する
酸化被膜の粉末(カス)を除去するか、又は固着させ、
る働きをする。
上述の酸化処理で得た被膜は伸線後薄く伸ばされ、相当
度保持される。ただし、伸線の総断面減少率は60〜9
9.5%が好ましく、60%未満では高い引張強さが得
られない上に表面が粗(,99,5%以上では、被膜が
ほとんど消失し、いずれも高速、高精度のワイヤー放電
加工が行えない。
なお、本発明は上述の酸化処理と伸線を複数回繰返して
も良い。
(実施例) Zn 35%と各種添加元素を含有する各種サイズの黄
銅線を、表1に示す各種雰囲気および処理条件で酸化処
理して変色した被膜を形成させた。
最終サイズ(0,2U& )で処理したもの以外の線は
、処理後伸線して0.200±0.001 tnxwの
線とした。
表1に示す比較例のx9〜i12は通常の黄銅線を各種
雰囲気および処理条件で処理したものである。
得られた0、2tnxiの線を電極線として下記条件で
ワイヤー放電加工を行なった。
放電加工条件 加工液比抵抗    10X104Ω、αパルス幅  
    3μsec。
休止時間      3μsec・ 電源電圧      120v コンデンサ容量  2.11tF 加工電圧      40〜45V 加工液圧力    上ノズル 15 Kf / cat
”下ノズル 1、、.5・Kf / an2ワイヤー送
り速度  25鎮/sec 加工送り速度   断線しない最大値に設定被加工物 
    厚さ301jlLの5KD−10材放電加工時
の最高放電加工速度は表1に示す通りである。
表1より本発明によるム1〜i8は、比較例のi9〜i
12に比べ、放電加工速度が10〜30%大きいことが
分る。
(発明の効果) 上述のように構成された本発明のワイヤー放電加工用電
極線の製造方法は次のような効果がある。
(イ)Zn 28〜37とSi、 Ti、 Y、 Zr
、 Al のうち1種または2種以上を合計で0.2〜
2%を含有するCu−Zn系合金線をCu  をほとん
ど酸化せず、かつZnを酸化する雰囲気中で加熱するた
め、線表面のCuの酸化物の形成が極めてわずかで、被
膜は酸化亜鉛が主成分となり、全長に亘り均一で適切な
厚さく例、0.01〜2μm)の被膜が得られるので、
ワイヤー放電加工時、詳細な機構は明らかでないが、極
間電圧および加工電流が著しく安定し、又被加工物への
電極成分の付着が少ないため、放電加工速度が大で、全
長に亘り放電加工特性の優れた電極線を製造し得る。
(ロ)上述の酸化処理は酸素分圧を調節するのみで熱処
理と同様に行ない得るため、製造が容易で、かつ製造コ
ストが安い。
(ハ)上述の被膜形成後、伸線するため、酸化処理時に
軟化した線を加工硬化し、引張強さを向上するので、高
い張力での放電加工が可能な電極線を製造し得る。
又この場合、(ロ)項と同じ理由により、酸化処理と伸
線性向上のための熱処理の兼用も可能であるなめ、安価
に製造し得る。
又上述の伸線により、線表面の被膜の粉末(カス)を除
去するか又は固着し、表面を平滑化するため、放電を安
定化し、放電加工速度を一層向上する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Zn28〜37%、Si、Ti、Y、Zr、Al
    のうち1種または2種以上を合計で0.2〜2%、残部
    Cuからなる合金線を、Cuをほとんど酸化せず、かつ
    Znを酸化する雰囲気中で加熱して、線表面に酸化亜鉛
    を主成分とする被膜を形成し、しかる後伸線することを
    特徴とするワイヤー放電加工用電極線の製造方法。
  2. (2)被膜形成後の伸線の総断面減少率が60〜99.
    5%である特許請求の範囲第1項記載のワイヤー放電加
    工用電極線の製造方法。
JP26587384A 1984-12-17 1984-12-17 ワイヤ−放電加工用電極線の製造方法 Pending JPS61146422A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007075951A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Nippon Steel Corp 単結晶インゴットの外形加工方法
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