ワイヤ放電加工機用ワイヤ
【課題】芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、上記被覆層の最適厚さを理論的に算出する。
【解決手段】芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、
型彫り放電加工機の単発放電により、上記被覆層と同じ材料製のワークに形成された単発放電痕５の平均深さをＨave とし、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔS とし、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合ＸをＸ＝Sc・Fp／ΔS とした場合、上記ブラスメッキの最小メッキ厚さＴｂmin が、数式Ｔｂmin=Ｈave ・Ｘにより算出されるという理論式により、上記被覆層の最小厚さTbmin を算出することで課題解決の手段とする。
【解決手段】芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、
型彫り放電加工機の単発放電により、上記被覆層と同じ材料製のワークに形成された単発放電痕５の平均深さをＨave とし、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔS とし、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合ＸをＸ＝Sc・Fp／ΔS とした場合、上記ブラスメッキの最小メッキ厚さＴｂmin が、数式Ｔｂmin=Ｈave ・Ｘにより算出されるという理論式により、上記被覆層の最小厚さTbmin を算出することで課題解決の手段とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工機において、電極工具として使用される電極線、特に微細、精密加工用に供される、芯材（たとえば鋼線）の周囲に被覆層（たとえばブラスメッキ）が形成された電極線（以下「ワイヤ」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワイヤとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
このワイヤは、図１に示すように、芯材としての鋼線１の周囲に被覆層としてのブラスメッキ２が施された構成となっている。
【特許文献１】特開平３−１１１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来、上記のような構成のワイヤは広く使用されているものの、ブラスメッキの厚さ（被覆層の厚さ）についての理論的検討は殆ど行われていないというのが現状であり、特に、加工性能とメッキ層（被覆層）の最適厚さとの関係については、全く研究されていない。従って、従来のワイヤには、過度の厚さのブラスメッキが施されており、その分（メッキ）コストが高くなり、さらにワイヤにおける芯材の割合が必要以上に少ないため、芯材の強度を最大限活用できない、という課題がある。
本発明は、このような従来のワイヤにおける課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、型彫り放電加工機の単発放電により被覆層と同じ材料製のワーク（被覆層がたとえばブラスメッキの時はブラス製のワーク）に単発放電痕を形成し、その「放電エネルギー」と「放電痕の平均深さおよび直径」とを計測することにより、芯材の周囲に形成される被覆層（たとえばブラスメッキ層）の最適被覆厚さが理論的に算出できるということを見いだした。そして、この理論を実際の製品に適用して、芯材の周囲に形成される被覆層の最低厚さを算出することを課題解決の手段とする。
【０００５】
具体的には、芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、型彫り放電加工機の単発放電により被覆層と同じ材料製のワーク（被覆層が例えばブラスメッキの時はブラス製のワーク）に形成された単発放電痕の平均深さをＨave とし、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔSとし、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合ＸをＸ＝Sc・Fp／ΔS とした場合、上記被覆層の最小厚さＴｂmin が、数式Ｔｂmin ＝Ｈave ・Ｘにより算出されるという理論式により、上記被覆層の最小厚さＴｂmin を算出することで課題解決の手段とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、放電に必要な被覆層の最低厚さを数式により算出できるので、ワイヤの周囲に形成される被覆層の厚さを最低厚さに抑えることが可能となる。その結果、被覆層形成コスト（たとえばメッキコスト）を低減でき、製品単価を安くしながら、高加工性能のワイヤを得ることが可能となる。また、芯材としての鋼の割合いを必要以上に少なくすることがないため、ワイヤの強度を保つことができ、バランスのとれた電極線を製造することが可能となる。特に、ワイヤが、直径０．０２mm〜０．５mm程度の極細線である場合、芯材の強度を最大限活用できるので、極めて効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、被覆層がブラスメッキで形成されるワイヤを例にして本発明の実施形態を説明する。
図２は型彫り放電加工機１０の放電加工部を模試的に示すものであり、この実施形態では、ワーク３は（被覆層と同じ材料の）ブラス製であり、ワイヤピン（電極）４は鋼からなる。符号５はこの放電加工機１０によってワーク３の上面に形成された放電痕を示している。
【０００８】
計算対象とするワイヤ放電加工機における放電加工とほぼ等しい放電エネルギ−の条件で、この型彫り放電加工機１０において単発放電を行う。この放電により、ワーク３に図３に示すような、ほぼ円錐型の放電痕５が形成される。この円錐型の放電痕５の直径Ｄと最大深さH max とを計測する（図３参照）。
【０００９】
ここで、ワイヤの直径をｄとし、ワイヤの加工速度をWsとし、単位時間当たりに新たに加工に用いられるワイヤの進行方向のみの（加工面と対向する）表面積をΔS とすると、
表面積ΔS ＝π・ｄ・Ws／２
なる数式が成立する。
【００１０】
放電痕の面積Scは、Sc＝π・Ｄ2 ／４であるから、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合Ｘは、放電周波数をFpとすると
Ｘ＝Sc・Fp／ΔS （数式１）
となる。
【００１１】
放電痕の形状を、図３に示すような、逆円錐形状であると仮定すると、放電痕の平均除去深さ（平均深さ方向の長さ）Ｈave と最大深さＨmax とは、
Ｈave ＝Ｈmax ／３
なる数式で示す関係となる。
【００１２】
放電痕の平均除去深さ（平均深さ方向の長さ）Ｈave だけでは放電痕の重なりを勘案していないので、放電痕の平均除去深さＨave にワイヤ表面の放電痕が重なる割合Ｘを乗じることによって、実際のワイヤ放電加工時に起きている放電痕の重なりまでも考慮した数式が得られる。
つまり、Ｈave にＸを乗じた値が今回の加工条件で加工中に放電によって除去されないために必要な最小ブラスメッキ厚さＴｂmin に相当する。このことから、次の数式が得られる。
Ｔｂmin ＝Ｈave ・Ｘ（数式２）
【００１３】
次に一実例を示す。
ｄ＝０．２mm（２００μm）、Ｗｓ＝１０ｍ／min（≒１．６７×１０5μm／ｓ）、Ｄ＝９０μm、Ｆｐ＝２．２×１０4 ／ｓ、Ｈave ＝９μm を、数式１および数式２に代入すると、Ｘ＝２．６７３、Ｔｂmin ＝８．０２μm となる。
実際にメッキ厚さを変化させて複数種のワイヤを製造し、これらのワイヤについて放電によって除去されないために必要な最小ブラスメッキ厚さを計測すると約８μm であった。この数値（最小ブラスメッキ厚さが約８μm ）は、上記数式２などにより得られたメッキ厚さの値とほぼ同等である。このことは、上記の理論式が正確であることを証明するものである。
【００１４】
このように、この実施形態によれば、得られたワイヤは必要以上の余分なブラスメッキを施されていないので、製造のコストダウンを図ることができる。
また、上記の実例に示すような、極細電極線の場合、ワイヤには必要以上の余分なブラ
スメッキを施されていないので、芯材（鋼）の割合が必要以上に少なくなっておらず、その結果、芯材の強度を最大限に活用することができ、芯材（鋼）の強度を保持した、バランスのとれたワイヤが得られるというような効果も得られる。
【００１５】
本実施例におけるブラスメッキは、湿式メッキ、乾式メッキ（例えば、スパッタリング、イオンプレーティング等）で形成されたものである。
本発明における被覆層は、ブラスメッキに限定されるものでなく、２層以上の被覆層や複合メッキあるいはパイプで形成されていてもよい。また、上記複合層を構成する元素としては、目的に応じて、銅、亜鉛、金、アルミニウム、ニッケル等を様々に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としてのワイヤの断面図。
【図２】型彫り放電加工機の放電加工部の模試図。
【図３】放電痕の平均除去深さと最大深さとの関係を示す模試図断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１：鋼線（芯材）
２：鋼線（芯材）１の周囲に形成された被覆層（ブラスメッキ層）
３：ワーク
４：ワイヤピン（電極）
５：放電痕
Ｄ：放電痕５の直径
Ｈmax ：放電痕５の最大深さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工機において、電極工具として使用される電極線、特に微細、精密加工用に供される、芯材（たとえば鋼線）の周囲に被覆層（たとえばブラスメッキ）が形成された電極線（以下「ワイヤ」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワイヤとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
このワイヤは、図１に示すように、芯材としての鋼線１の周囲に被覆層としてのブラスメッキ２が施された構成となっている。
【特許文献１】特開平３−１１１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来、上記のような構成のワイヤは広く使用されているものの、ブラスメッキの厚さ（被覆層の厚さ）についての理論的検討は殆ど行われていないというのが現状であり、特に、加工性能とメッキ層（被覆層）の最適厚さとの関係については、全く研究されていない。従って、従来のワイヤには、過度の厚さのブラスメッキが施されており、その分（メッキ）コストが高くなり、さらにワイヤにおける芯材の割合が必要以上に少ないため、芯材の強度を最大限活用できない、という課題がある。
本発明は、このような従来のワイヤにおける課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、型彫り放電加工機の単発放電により被覆層と同じ材料製のワーク（被覆層がたとえばブラスメッキの時はブラス製のワーク）に単発放電痕を形成し、その「放電エネルギー」と「放電痕の平均深さおよび直径」とを計測することにより、芯材の周囲に形成される被覆層（たとえばブラスメッキ層）の最適被覆厚さが理論的に算出できるということを見いだした。そして、この理論を実際の製品に適用して、芯材の周囲に形成される被覆層の最低厚さを算出することを課題解決の手段とする。
【０００５】
具体的には、芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、型彫り放電加工機の単発放電により被覆層と同じ材料製のワーク（被覆層が例えばブラスメッキの時はブラス製のワーク）に形成された単発放電痕の平均深さをＨave とし、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔSとし、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合ＸをＸ＝Sc・Fp／ΔS とした場合、上記被覆層の最小厚さＴｂmin が、数式Ｔｂmin ＝Ｈave ・Ｘにより算出されるという理論式により、上記被覆層の最小厚さＴｂmin を算出することで課題解決の手段とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、放電に必要な被覆層の最低厚さを数式により算出できるので、ワイヤの周囲に形成される被覆層の厚さを最低厚さに抑えることが可能となる。その結果、被覆層形成コスト（たとえばメッキコスト）を低減でき、製品単価を安くしながら、高加工性能のワイヤを得ることが可能となる。また、芯材としての鋼の割合いを必要以上に少なくすることがないため、ワイヤの強度を保つことができ、バランスのとれた電極線を製造することが可能となる。特に、ワイヤが、直径０．０２mm〜０．５mm程度の極細線である場合、芯材の強度を最大限活用できるので、極めて効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、被覆層がブラスメッキで形成されるワイヤを例にして本発明の実施形態を説明する。
図２は型彫り放電加工機１０の放電加工部を模試的に示すものであり、この実施形態では、ワーク３は（被覆層と同じ材料の）ブラス製であり、ワイヤピン（電極）４は鋼からなる。符号５はこの放電加工機１０によってワーク３の上面に形成された放電痕を示している。
【０００８】
計算対象とするワイヤ放電加工機における放電加工とほぼ等しい放電エネルギ−の条件で、この型彫り放電加工機１０において単発放電を行う。この放電により、ワーク３に図３に示すような、ほぼ円錐型の放電痕５が形成される。この円錐型の放電痕５の直径Ｄと最大深さH max とを計測する（図３参照）。
【０００９】
ここで、ワイヤの直径をｄとし、ワイヤの加工速度をWsとし、単位時間当たりに新たに加工に用いられるワイヤの進行方向のみの（加工面と対向する）表面積をΔS とすると、
表面積ΔS ＝π・ｄ・Ws／２
なる数式が成立する。
【００１０】
放電痕の面積Scは、Sc＝π・Ｄ2 ／４であるから、ワイヤ表面における放電痕の重なる割合Ｘは、放電周波数をFpとすると
Ｘ＝Sc・Fp／ΔS （数式１）
となる。
【００１１】
放電痕の形状を、図３に示すような、逆円錐形状であると仮定すると、放電痕の平均除去深さ（平均深さ方向の長さ）Ｈave と最大深さＨmax とは、
Ｈave ＝Ｈmax ／３
なる数式で示す関係となる。
【００１２】
放電痕の平均除去深さ（平均深さ方向の長さ）Ｈave だけでは放電痕の重なりを勘案していないので、放電痕の平均除去深さＨave にワイヤ表面の放電痕が重なる割合Ｘを乗じることによって、実際のワイヤ放電加工時に起きている放電痕の重なりまでも考慮した数式が得られる。
つまり、Ｈave にＸを乗じた値が今回の加工条件で加工中に放電によって除去されないために必要な最小ブラスメッキ厚さＴｂmin に相当する。このことから、次の数式が得られる。
Ｔｂmin ＝Ｈave ・Ｘ（数式２）
【００１３】
次に一実例を示す。
ｄ＝０．２mm（２００μm）、Ｗｓ＝１０ｍ／min（≒１．６７×１０5μm／ｓ）、Ｄ＝９０μm、Ｆｐ＝２．２×１０4 ／ｓ、Ｈave ＝９μm を、数式１および数式２に代入すると、Ｘ＝２．６７３、Ｔｂmin ＝８．０２μm となる。
実際にメッキ厚さを変化させて複数種のワイヤを製造し、これらのワイヤについて放電によって除去されないために必要な最小ブラスメッキ厚さを計測すると約８μm であった。この数値（最小ブラスメッキ厚さが約８μm ）は、上記数式２などにより得られたメッキ厚さの値とほぼ同等である。このことは、上記の理論式が正確であることを証明するものである。
【００１４】
このように、この実施形態によれば、得られたワイヤは必要以上の余分なブラスメッキを施されていないので、製造のコストダウンを図ることができる。
また、上記の実例に示すような、極細電極線の場合、ワイヤには必要以上の余分なブラ
スメッキを施されていないので、芯材（鋼）の割合が必要以上に少なくなっておらず、その結果、芯材の強度を最大限に活用することができ、芯材（鋼）の強度を保持した、バランスのとれたワイヤが得られるというような効果も得られる。
【００１５】
本実施例におけるブラスメッキは、湿式メッキ、乾式メッキ（例えば、スパッタリング、イオンプレーティング等）で形成されたものである。
本発明における被覆層は、ブラスメッキに限定されるものでなく、２層以上の被覆層や複合メッキあるいはパイプで形成されていてもよい。また、上記複合層を構成する元素としては、目的に応じて、銅、亜鉛、金、アルミニウム、ニッケル等を様々に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としてのワイヤの断面図。
【図２】型彫り放電加工機の放電加工部の模試図。
【図３】放電痕の平均除去深さと最大深さとの関係を示す模試図断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１：鋼線（芯材）
２：鋼線（芯材）１の周囲に形成された被覆層（ブラスメッキ層）
３：ワーク
４：ワイヤピン（電極）
５：放電痕
Ｄ：放電痕５の直径
Ｈmax ：放電痕５の最大深さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、上記被覆層が、次の数式により算出された最小厚さＴｂmin を有することを特徴とするワイヤ。
Ｔｂmin=Ｈave ・Ｘ
ここで、
Ｈave は、型彫り放電加工機の単発放電により上記被覆層と同じ材料製のワークに形成
された単発放電痕の平均深さ。
Ｘは、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔS として、数式 Ｘ＝Sc・Fp／ΔS により計算された数値。
【請求項２】
上記ワイヤが、直径０．０２mm〜０．５mm程度の極細線であることを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機用のワイヤ。
【請求項１】
芯材と、同芯材の周囲に形成された被覆層とからなるワイヤ放電加工機用のワイヤにおいて、上記被覆層が、次の数式により算出された最小厚さＴｂmin を有することを特徴とするワイヤ。
Ｔｂmin=Ｈave ・Ｘ
ここで、
Ｈave は、型彫り放電加工機の単発放電により上記被覆層と同じ材料製のワークに形成
された単発放電痕の平均深さ。
Ｘは、型彫り放電加工機の単発放電により上記ワークに形成された単発放電痕の面積をScとし、放電周波数をFpとし、単位時間当たりのワイヤ進行方向の表面積をΔS として、数式 Ｘ＝Sc・Fp／ΔS により計算された数値。
【請求項２】
上記ワイヤが、直径０．０２mm〜０．５mm程度の極細線であることを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機用のワイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２８１３２９（Ｐ２００６−２８１３２９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０１０２５（Ｐ２００５−１０１０２５）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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