JP3554700B2

JP3554700B2 - Diamond dies

Info

Publication number: JP3554700B2
Application number: JP2000293559A
Authority: JP
Inventors: 賢治藤井
Original assignee: ALMT Corp
Current assignee: ALMT Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002102917A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金線、ステンレス線、タングステン線など各種線材を５０μｍ以下に伸線加工するのに用いる単結晶ダイヤモンドダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線材の伸線用として、天然ダイヤモンドを使用したもの、人造単結晶ダイヤモンドを使用したもの、さらにはダイヤモンド焼結体を使用したものが知られている。これらのダイヤモンドダイスは、ダイヤモンドからなるダイス本体がステンレス鋼などの金属製のケースに一体に保持され、ダイヤモンドの部分には線材を通し伸線加工するための孔が形成されている。この孔の加工方法の例として、レーザにより穿孔を行い、研磨針を用いて超音波研磨を行うなどの方法により孔の内面を所定の形状に仕上げるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ダイヤモンドダイスに要求される性能として、伸線加工時の抵抗が小さく断線しないことや、伸線加工後の線材の品質すなわち表面粗さが小さく残留応力、カールが少ないことなどが要求される。
【０００４】
伸線加工時の抵抗や断線については、リダクションやベアリングの形状が影響するが、上記のような伸線加工後の径が５０μｍ以下のものでは、より断線しやすいという問題がある。さらに、ステンレス線、タングステン線などの硬質線材においては、この伸線加工時の抵抗によりベアリングの部分が欠けるという問題も発生することがある。
【０００５】
線材の品質については、孔の形状や面粗さなどが影響する。線材の面粗さは、リダクションやベアリングの部分の面粗さが影響し、線材のカールはリダクションやベアリングの形状の精度が影響する。孔の加工について、前述のような穿孔及び研磨を行っても、リダクションやベアリングの形状は孔の中心線に対して完全な対称形にすることは困難であり、僅かに非対称になる傾向がある。非対称の形状に仕上がった場合には、伸線加工を行った際に加工した線材がカールする原因となり、伸線された線材の真直度が悪くなる。特に伸線加工後の径が５０μｍ以下のダイヤモンドダイスでは、線材がカールし易い。線材がカールするのを極力防止するために、伸線機内で線材をダイスに供給する角度やダイスの取付位置を細かく調整しているが、この調整には非常に手間がかかる。また、線材をスプールに巻き取る際に容易に巻き取れるよう、ダイスを傾斜させて意識的に線癖を付けることもあるが、この場合にも線癖の度合いを調整するのに時間がかかることになる。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決するものであり、ダイスの孔加工を容易に行うことができ、伸線加工時の真直度及び線材の品質を向上させると共に、伸線加工時の抵抗を軽減して、断線しにくく、ダイヤモンドの欠けが発生しにくい高品質なダイヤモンドダイスを提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイヤモンドダイスは、適切な形状のバックリリーフを設けるとともに、リダクションの形状、ベアリングの長さ及び径、エクジットの形状を最適にすることで、伸線加工時の真直度及び線材の品質を向上させることができ、ダイヤモンドダイスの孔加工が容易にできるものである。この特徴とするところは、単結晶ダイヤモンドを用いたベアリング内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスにおいて、エクジットは凹形の曲面で形成され、リダクションの角度が１０度以上１６度以下、ベアリングの長さは０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下、バックリリーフの長さが０．２Ｄ以上０．７Ｄ以下、バックリリーフの角度を１０度以上２０度以下としたことである
【０００８】
本発明の第１の特徴として、バックリリーフを設けていることがあげられる。このバックリリーフを設けるために、エクジットを凹形の曲面としている。エクジットを凹形の曲面とするのは、ベアリング及びバックリリーフの部分の高精度な研磨を容易に行うためである。ベアリングの径が５０μｍ以下のダイヤモンドダイスでは従来の凸形の曲面であると、孔の出口から研磨を行う部分までの距離が長く、精密な研磨に高い技能を要した。後述のように、線材の品質を向上させるために、ベアリングやバックリリーフの部分の高精度な加工が必要になる。このために、エクジットを凹形にすることが必要になる。
【０００９】
バックリリーフの長さを０．２Ｄ以上にするのは、ステンレス、タングステンなどの硬質線材の伸線加工時にベアリングが欠けるのを防止するためである。伸線加工時にはベアリングの出口部分すなわちバックリリーフとの境界付近に大きな面圧がかかる。前述のように、凹形曲面のエクジットを設けた本発明のダイヤモンドダイスでは、この面圧によりベアリングが欠けやすいという問題が発生する。これを防止するために０．２Ｄ以上にする必要がある。
【００１０】
また、０．７Ｄ以下とするのは、第一の理由として、バックリリーフの面の研磨を容易にするためである。このようにすることで、均一にしかも面粗度が小さくなるように研磨することができ、伸線加工時に線材がぶれるのを防止する。第二の理由として、伸線加工する線材の口出しをする場合に線材をつかみやすくするためである。バックリリーフが長すぎると、口出しが困難になり線材をつかみにくくなる。これらの効果を向上させるために、より好ましくは、０．２Ｄ以上０．４Ｄ以下とする。
【００１１】
さらに、バックリリーフの角度を１０度以上２０度以下とするのは、ベアリングの部分で加工された線材の応力を適切に解放するために必要な角度である。この角度にすることで、線材の品質が向上する。
【００１２】
リダクションの角度を１０度以上とするのは潤滑効果を向上させるためであり、１６度以下とするのは、ダイスの面圧が大きくなりすぎないようにするためである。リダクションの角度によって、潤滑効果が悪くなったり、ダイスの面圧が大きくなって線材が断線したり、ダイスの摩耗が大きくなったりする。これを防止するために、ベアリングの長さを限定するとともに、リダクションの角度を１０度以上１６度以下にする必要がある。より好ましくは、ステンレス、タングステンなどの硬質線材では１０度以上１４度以下、銅線、金線、アルミ線などの軟質線材では１２度以上１６度以下とするのが良い。
【００１３】
また、リダクションの角度がばらついているとカールが発生し易いので、線材のカールを防止する観点から、リダクション半角のばらつきは、孔の軸に対して１度以内とするのが望ましい。これにより伸線加工時に線材のカールを防止する効果がより向上する。
【００１４】
ベアリングの長さを０．２Ｄ以上にするのは、線材の加工を行うために必要な長さであり、これより短いとベアリングの摩耗が早く、ダイヤモンドダイスの寿命が短くなる。また、１．０Ｄ以下にすることで、伸線加工時の抵抗を不必要に高くすることがなく、引き抜き抵抗を軽減できるので、線材の断線が防止される。ベアリングの部分は全体にわたり略一定の径とすることが好ましいが、この場合は特に、伸線抵抗及び断線防止の観点から１．０Ｄ以下とする必要がある。本発明では、伸線加工後の線径が５０μｍ以下のものとしており、細い線ではより断線しやすい問題が発生するが、１．０Ｄ以下にすることで断線が防止される。断線防止とダイスの寿命向上の観点から、より好ましくは、ステンレス、タングステンなどの硬質線材では０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下、銅線、金線、アルミ線などの軟質線材では０．２Ｄ以上０．６Ｄ以下とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態については、実施例の項で詳しく説明する。
【００１６】
【実施例】
図１（ａ）は、本発明のダイヤモンドダイスの平面図、（ｂ）は断面図、図２は本発明のダイヤモンドダイスの孔の部分の拡大断面図、図３は従来のダイヤモンドダイスの孔の部分の拡大断面図である。１はダイヤモンド、２は焼結合金、３は金属製のケースである。ダイヤモンド１は焼結合金２で保持されており、焼結合金２はケース３に固着されている。
【００１７】
本実施例では、ダイヤモンド１の厚みが６００μｍのダイヤモンドダイスを例にあげて説明する。
【００１８】
主に図２を参照して、ダイヤモンド１には孔が形成されており、上が入口側、下が出口側で、線材を伸線加工する際には入口側から線材を供給する。ダイヤモンド１の孔は、入口側から順にベル１ａ、アプローチ１ｂ、リダクション１ｃ、ベアリング１ｄ、バックリリーフ１ｅ、エクジット１ｆが形成されている。
【００１９】
（実施例１）
金線など軟質線材の伸線加工を行うダイヤモンドダイスとして、リダクション１ｃの長さ１００μｍ、角度は１２度、ベアリング１ｄの径は２５μｍ、長さは１０μｍ、バックリリーフ１ｅの長さは６μｍ、角度は１５度のものを用意した。
【００２０】
なお、リダクション１ｃの長さについては、本実施例のように１００μｍ程度にするのが適当である。この長さを長くしすぎると加工がしにくくなり、ベル１ａが狭くなる。逆にいえば、１００μｍ程度にすることで、ベル１ａを広くすることができ、伸線加工時に僅かに削られた金属粉が排出されやすい効果も生じる。また、エクジット１ｆの形状は、ベアリング１ｄやバックリリーフ１ｅの精密な研磨を容易にするため、凹形の曲面形状にする必要がある。この形状により、口出しをしやすくでき、伸線加工時に僅かに削られた金属粉が裏側から排出されやすくなる効果も生じる。
【００２１】
以上のようにして製作したダイヤモンドダイスを使い、伸線加工装置への取り付け、カール調整、伸線加工についての試験を行った。カール調整については、伸線加工後の線材がカールしなくなるまで調整するのに要する時間を測定した。また、比較例として、従来のダイヤモンドダイスについても試験を行った。
【００２２】
（実施例２）
ステンレス線など硬質線材の伸線加工を行うダイヤモンドダイスとして、リダクション１ｃの長さ１００μｍ、角度は１２度、ベアリング１ｄの径は２０μｍ、長さは１０μｍ、バックリリーフ１ｅの長さは８μｍ、角度は１５度のものを用意した。比較例として、従来のダイヤモンドダイスについても試験を行った。実施例１、２及び比較例の仕様及び結果を表１に示す。なお、比較例２、３、４については、ベアリングとエクジットの境界部にバックリリーフを設けず、半径数μｍの微少なＲを設けたものとした。
【００２３】
【表１】

【００２４】
本発明のダイヤモンドダイスと比較例のダイヤモンドダイスを取り付け及び調整を行った結果、所定の真直度が出るように調整できるまでの時間は、本発明のものが比較例に比べて、１／２の時間で可能であった。また、硬質線材を伸線加工したときの線材の断線についても、本発明のものは少なく断線しにくかった。さらにはベアリングの欠けについても、本発明のものは発生せず、高品質な加工ができるダイヤモンドダイスであることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、ベアリング内径Ｄが５０μｍ以下のダイヤモンドダイスにおいて、バックリリーフを設けるとともにエクジットの形状を凹形曲面とすることで、ベアリング及びバックリリーフの精密な研磨ができ、面粗度が向上するので、伸線加工後の線材の品質が向上し安定する。また、リダクションの角度を１０度以上１６度以下にすることで、潤滑効果が良くなりダイスの面圧が高くならないので、摩耗が少なくなり、ダイヤモンドダイスの寿命が向上する。さらに精密に研磨されたベアリングとの組み合わせにより、線材のカールが防止され真直度が向上するので、ダイヤモンドダイスを装置に取り付けたときの調整が短時間で行える。ベアリングとバックリリーフの長さを適切なものにすることで、線材の伸線抵抗を低くして断線を防止できる。また、伸線加工時の抵抗によりベアリングの部分が欠けるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のダイヤモンドダイスの平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明のダイヤモンドダイスの孔の部分を示した説明図である。
【図３】従来のダイヤモンドダイスの孔の部分を示した説明図である。
【符号の説明】
１ダイヤモンド
１ａベル
１ｂアプローチ
１ｃリダクション
１ｄベアリング
１ｅバックリリーフ
１ｆエクジット
２焼結合金
３ケース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a single crystal diamond die used for drawing various wire materials such as a gold wire, a stainless wire, and a tungsten wire to 50 μm or less.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, as a wire for drawing a wire, a wire using natural diamond, a wire using artificial single crystal diamond, and a wire using a sintered diamond have been known. In these diamond dies, a die main body made of diamond is integrally held in a metal case made of stainless steel or the like, and a hole is formed in the diamond portion for passing a wire through and drawing. As an example of the hole processing method, there is a method in which the inner surface of the hole is finished into a predetermined shape by a method such as punching by a laser and ultrasonic polishing using a polishing needle.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As the performance required for the diamond die, it is required that the resistance at the time of wire drawing is small and the wire is not broken, and the quality of the wire after wire drawing, that is, the surface roughness is small, the residual stress and the curl are small.
[0004]
Although the reduction and the shape of the bearing affect the resistance and the disconnection during the wire drawing, there is a problem that the wire having a diameter of 50 μm or less after the wire drawing is more likely to be disconnected. Further, in the case of a hard wire such as a stainless wire or a tungsten wire, there may be a problem that the bearing portion is chipped due to the resistance during the wire drawing.
[0005]
The quality of the wire is affected by the shape of the hole and the surface roughness. The surface roughness of the wire is affected by the reduction and the surface roughness of the bearing portion, and the curl of the wire is affected by the precision of the reduction and the shape of the bearing. Regarding the hole processing, it is difficult to make the shape of the reduction or the bearing completely symmetrical with respect to the center line of the hole even if the above-described drilling and polishing are performed, and the shape tends to be slightly asymmetric. . When the wire is finished in an asymmetrical shape, it causes the processed wire to curl when the wire is drawn, and the straightness of the drawn wire is deteriorated. In particular, in a diamond die having a diameter of 50 μm or less after wire drawing, the wire is easily curled. In order to prevent the wire from curling as much as possible, the angle at which the wire is supplied to the dies and the mounting position of the dies are finely adjusted in the wire drawing machine, but this adjustment is extremely troublesome. In addition, in order to easily wind the wire onto the spool, the die may be inclined to add a line habit consciously, but in this case, it takes time to adjust the degree of the wire habit. become.
[0006]
The present invention has been made to solve the above problems, and can easily perform the hole drilling of the die, improve the straightness at the time of wire drawing and the quality of the wire, and at the time of wire drawing. The present invention proposes a high-quality diamond die that reduces resistance, is less likely to be disconnected, and is less likely to cause chipping of diamond.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The diamond die of the present invention is provided with a back relief having an appropriate shape, and by optimizing the shape of the reduction, the length and diameter of the bearing, and the shape of the exit, the straightness and wire quality at the time of wire drawing are improved. The diameter of the diamond die can be easily improved. The feature of this feature is that, in a diamond die using a single crystal diamond and having a bearing inner diameter D of 50 μm or less, the exit is formed with a concave curved surface, the reduction angle is 10 ° or more and 16 ° or less, and the length of the bearing is The length of the back relief is 0.2D or more and 0.7D or less, and the angle of the back relief is 10 ° or more and 20 ° or less.
A first feature of the present invention is that a back relief is provided. In order to provide this back relief, the exit has a concave curved surface. The reason why the exit is formed into a concave curved surface is to easily perform high-precision polishing of the bearing and the back relief portion. In the case of a diamond die having a bearing diameter of 50 μm or less, a conventional convex curved surface requires a long distance from an outlet of a hole to a portion to be polished, requiring high skills for precise polishing. As will be described later, in order to improve the quality of the wire rod, it is necessary to machine the bearing and the back relief with high precision. This requires that the exit be concave.
[0009]
The reason why the length of the back relief is set to 0.2D or more is to prevent the bearing from being chipped at the time of drawing a hard wire such as stainless steel or tungsten. At the time of wire drawing, a large surface pressure is applied to the exit portion of the bearing, that is, near the boundary with the back relief. As described above, in the diamond die of the present invention provided with an exit having a concave curved surface, there is a problem that the bearing is easily chipped by the surface pressure. In order to prevent this, it is necessary to make it 0.2D or more.
[0010]
The first reason is to make the back relief surface easier to grind. By doing so, it is possible to polish the surface uniformly and to reduce the surface roughness, thereby preventing the wire rod from being blurred at the time of wire drawing. The second reason is to make it easy to grasp the wire rod when the wire rod to be drawn is taken out. If the back relief is too long, it is difficult to extract and it is difficult to grasp the wire. In order to improve these effects, it is more preferably set to 0.2D or more and 0.4D or less.
[0011]
Further, the reason why the angle of the back relief is set to 10 degrees or more and 20 degrees or less is an angle necessary to appropriately release the stress of the wire processed at the bearing portion. With this angle, the quality of the wire is improved.
[0012]
The reason why the reduction angle is set to 10 degrees or more is to improve the lubrication effect, and the reason why the reduction angle is set to 16 degrees or less is to prevent the surface pressure of the die from becoming too large. Depending on the angle of the reduction, the lubricating effect is deteriorated, the surface pressure of the die is increased, the wire is disconnected, and the wear of the die is increased. In order to prevent this, it is necessary to limit the length of the bearing and set the reduction angle to 10 degrees or more and 16 degrees or less. More preferably, it is 10 to 14 degrees for a hard wire such as stainless steel and tungsten, and 12 to 16 degrees for a soft wire such as a copper wire, a gold wire, and an aluminum wire.
[0013]
In addition, since curling is likely to occur when the angle of reduction varies, it is desirable that the variation of the half angle of reduction be within 1 degree with respect to the axis of the hole from the viewpoint of preventing curling of the wire. This further improves the effect of preventing the wire from curling during wire drawing.
[0014]
The reason for setting the length of the bearing to 0.2D or more is a length necessary for processing the wire rod. If the length is shorter than this, the bearing wears faster and the life of the diamond die is shortened. Further, by setting the resistance to 1.0D or less, the drawing resistance can be reduced without unnecessarily increasing the resistance at the time of wire drawing, thereby preventing the wire from being disconnected. It is preferable that the bearing portion has a substantially constant diameter over the entirety. In this case, however, it is particularly necessary to set the bearing portion to 1.0 D or less from the viewpoint of drawing resistance and prevention of disconnection. In the present invention, the wire diameter after the wire drawing is 50 μm or less, and a problem that the thin wire is more likely to be broken occurs, but by setting the wire diameter to 1.0D or less, the broken wire is prevented. From the viewpoint of preventing disconnection and improving the life of the die, more preferably, 0.2D or more and 1.0D or less for hard wires such as stainless steel and tungsten, and 0.2D or more for soft wires such as copper wire, gold wire and aluminum wire. .6D or less.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail in Examples.
[0016]
【Example】
1A is a plan view of a diamond die of the present invention, FIG. 2B is a cross-sectional view, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a hole portion of the diamond die of the present invention, and FIG. It is an expanded sectional view of a part. 1 is a diamond, 2 is a sintered alloy, and 3 is a metal case. Diamond 1 is held by sintered alloy 2, and sintered alloy 2 is fixed to case 3.
[0017]
In this embodiment, a diamond die in which the thickness of the diamond 1 is 600 μm will be described as an example.
[0018]
Referring mainly to FIG. 2, a hole is formed in diamond 1 and the upper side is the inlet side, and the lower side is the outlet side. When wire drawing is performed, the wire is supplied from the inlet. In the hole of the diamond 1, a bell 1a, an approach 1b, a reduction 1c, a bearing 1d, a back relief 1e, and an exit 1f are formed in this order from the entrance side.
[0019]
(Example 1)
As a diamond die for drawing a soft wire such as a gold wire, the reduction 1c has a length of 100 μm, the angle is 12 degrees, the diameter of the bearing 1d is 25 μm, the length is 10 μm, the length of the back relief 1e is 6 μm, and the angle is A 15 degree one was prepared.
[0020]
Note that the length of the reduction 1c is suitably set to about 100 μm as in this embodiment. If the length is too long, it becomes difficult to process, and the bell 1a becomes narrow. Conversely, by setting the thickness to about 100 μm, the bell 1a can be widened, and an effect that the metal powder slightly shaved at the time of the wire drawing is easily discharged is also generated. In addition, the shape of the exit 1f needs to be a concave curved surface in order to facilitate precise polishing of the bearing 1d and the back relief 1e. With this shape, tapping can be easily performed, and an effect that metal powder slightly shaved during wire drawing is easily discharged from the back side also occurs.
[0021]
Using the diamond dies manufactured as described above, tests were performed on mounting to a wire drawing device, curl adjustment, and wire drawing. Regarding the curl adjustment, the time required for adjusting the wire after the wire drawing process until the wire no longer curled was measured. Further, as a comparative example, a test was performed on a conventional diamond die.
[0022]
(Example 2)
As a diamond die for drawing hard wires such as stainless wire, the reduction 1c has a length of 100 μm, the angle is 12 degrees, the diameter of the bearing 1d is 20 μm, the length is 10 μm, the length of the back relief 1e is 8 μm, and the angle is A 15 degree one was prepared. As a comparative example, a test was also performed on a conventional diamond die. Table 1 shows the specifications and results of Examples 1 and 2 and Comparative Example. In Comparative Examples 2, 3, and 4, no back relief was provided at the boundary between the bearing and the exit, and a small radius having a radius of several μm was provided.
[0023]
[Table 1]

[0024]
As a result of mounting and adjusting the diamond die of the present invention and the diamond die of the comparative example, the time required for adjusting to obtain a predetermined straightness is one-half that of the present invention as compared with the comparative example. Time was possible. Also, regarding the breakage of the wire when the hard wire was drawn, the wire of the present invention was hardly broken. Furthermore, no chipping of the bearing was found in the present invention, and it was confirmed that the diamond die was capable of high quality processing.
[0025]
【The invention's effect】
As can be seen from the above description, in a diamond die having a bearing inner diameter D of 50 μm or less, by providing a back relief and making the shape of the exit a concave curved surface, the bearing and the back relief can be precisely polished, and the surface roughness can be improved. Therefore, the quality of the wire after the wire drawing is improved and stabilized. Further, by setting the reduction angle to 10 degrees or more and 16 degrees or less, the lubricating effect is improved and the surface pressure of the die is not increased, so that the wear is reduced and the life of the diamond die is improved. Further, the combination with the precisely polished bearing prevents curling of the wire and improves straightness, so that adjustment when the diamond die is mounted on the apparatus can be performed in a short time. By making the length of the bearing and the back relief appropriate, it is possible to reduce the wire drawing resistance of the wire and prevent the wire from breaking. Further, it is possible to prevent the bearing portion from being chipped due to resistance during wire drawing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view of a diamond die of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view.
FIG. 2 is an explanatory view showing a hole portion of a diamond die of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a hole portion of a conventional diamond die.
[Explanation of symbols]
1 diamond 1a bell 1b approach 1c reduction 1d bearing 1e back relief 1f exit 2 sintered alloy 3 case

Claims

In a diamond die having a bearing inner diameter D of 50 μm or less using single crystal diamond,
The exit is formed by a concave curved surface, the reduction angle is 10 degrees or more and 16 degrees or less, the bearing length is 0.2D or more and 1.0D or less, the back relief length is 0.2D or more and 0.7D or less, A diamond die, wherein the angle of the back relief is 10 degrees or more and 20 degrees or less.