專利名稱：稀土合金的切斷方法和稀土磁鐵的制造方法及鋼絲鋸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土合金的切斷方法和稀土磁鐵的制造方法及鋼絲鋸裝置。特別是用芯線粘著磨粒的鋼絲(sawing-wire)切斷稀土合金的方法和用這種方法制造稀土磁鐵的方法及鋼絲鋸裝置。
作為稀土合金錠(包括燒結(jié)體)的切斷方法，目前采用的是用旋轉(zhuǎn)的切斷刀片切斷鋼錠的技術(shù)。但是，采用切斷刀片切斷的方法，由于刀片較厚，切削余量較大，稀土合金材料的成品率低，因此導(dǎo)致稀土合金制品(如稀土磁鐵)成本升高。
作為比切斷刀片切削余量少的切斷方法有使用鋼絲的方法。如特開平11-198020號公報所述，用通過粘結(jié)層將超磨粒固定在高強度芯線四周的鋼絲(稱為固定磨粒鋼絲)，可切斷硅、玻璃、釹、鐵氧體等硬脆材料。
如果使用上述固定磨粒鋼絲，則能以很少的切削余量由稀土合金錠同時制成多片規(guī)定厚度的板，使稀土磁鐵的制造成本大幅度下降。但至今還未有用固定磨粒鋼絲批量切斷稀土合金的報告。
本發(fā)明者通過各種研究認為，其主要原因是稀土合金，特別是用燒結(jié)方法制造的稀土合金(以下稱稀土燒結(jié)合金)的機械特性與硅等材料有很大區(qū)別。具體而言，即稀土燒結(jié)合金因為具有整體脆且硬的主相(即R2Fe14B結(jié)晶粒)和引起延性破壞的晶間相，所以與硅所代表的硬脆材料不同，很難切削。也就是說，與硅等硬脆材料的切斷狀況相比，其切削阻力大，因此發(fā)熱量增加。另外，稀土合金的比重約為7.5，比硅等材料大，因此，切削產(chǎn)生的切屑(淤渣)很難從切口排出。
因此，為高精度、高效率地切削稀土合金，必須在充分降低切削阻力的同時，有效地釋放切削時產(chǎn)生的熱量，即必須對切口進行高效冷卻。另外，還必須對切削產(chǎn)生的切屑進行高效排出。
通過向稀土合金的切口提供充分的潤滑性能優(yōu)異的冷卻液(也稱為切削液)，可降低切削阻力，同時還可有效地釋放切削時產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明者的試驗結(jié)果顯示，如果使用油性冷卻液，并且用足夠量的冷卻液濕潤鋼絲，可以通過移動的鋼絲向狹窄的切口提供充分的冷卻液。
但是為不破壞環(huán)境，使用油性冷卻液時需進行廢液處理，這將使成本增加。而且，因較難分揀出廢液中的切屑，所以廢液和切屑的再利用較困難。如果由于上述問題，優(yōu)選水作為冷卻液(或水溶性冷卻液)的話，則由于水的粘度(1.0mm2/s)較低，而不能充分地附著在移動的鋼絲上。因此，即使鋼絲被水濕潤，也不能向切口提供充分的水。
特開平11-198020號公報報道，若讓鋼絲在從冷卻液槽中溢流的冷卻液中移動，則可使固定磨粒鋼絲以很高的速度移動(如2000m/min)，這樣冷卻液可確實附著在鋼絲上。但是，本發(fā)明者經(jīng)試驗得知，即使讓鋼絲一邊在溢流的水中移動(如特開平11-198020號公報所示)，一邊切削稀土合金，也會導(dǎo)致磨粒脫落，甚至發(fā)生鋼絲的斷線。這種情況在鋼絲的移動速度為800m/min左右就會發(fā)生。因此可以認為，即使采用上述方法，也不能向切口提供足夠的水。
另外，經(jīng)本發(fā)明者研究發(fā)現(xiàn)，若使用以水為主要成分的冷卻液，在纏繞鋼絲的線軸上，由于鋼絲之間的接觸摩擦，會發(fā)生磨粒從鋼絲上剝落(有時稱為脫粒)的現(xiàn)象。
這是由于以水為主要成分的冷卻液與油性冷卻液相比，對鋼絲的附著力低容易被震落而且易蒸發(fā)。因此在線軸上纏繞時，附著在鋼絲上的冷卻液非常少甚至幾乎沒有，使得鋼絲之間因摩擦而發(fā)熱，并且不能降低機械摩擦力?？梢酝茰y，這是因為雖然鋼絲在切口處提供了冷卻液，但在纏繞線軸之前的移動過程中，冷卻液已飛濺掉了。
另外，即使鋼絲之間的摩擦未到使磨粒脫粒的地步，但由于對磨粒的機械損傷，將導(dǎo)致切削精度下降、切削率降低。更嚴重的情況是使磨粒與粘結(jié)層一起剝落。即，若使用以水為主要成分的冷卻液，在線軸上的鋼絲之間的摩擦將會縮短鋼絲的壽命。固定磨粒鋼絲價格較高，為降低切斷加工費用，希望延長鋼絲的壽命。
另外，使用以水為主要成分的冷卻液與使用油性冷卻液相比，存在著鋼絲的斷線頻率高、壽命短等問題。
本發(fā)明第1方面的稀土合金的切斷方法是使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土合金的切斷方法，包括將前述稀土合金的被前述鋼絲切削的部分浸漬在溫度為25℃時的表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的以水為主要成分的冷卻液中，通過前述鋼絲的移動切削前述稀土合金的工序。
前述冷卻液優(yōu)選含有水溶性合成潤滑劑和重量在前述合成潤滑劑重量的10～50倍范圍內(nèi)的水。
前述冷卻液也可含有表面活性劑和重量在表面活性劑重量的10～50倍范圍內(nèi)的水。
前述冷卻液也可含有消泡劑。
前述冷卻液的PH優(yōu)選為8～11，更優(yōu)選為9以上。
前述冷卻液也可含有防銹劑。
在一種優(yōu)選實施方式中，前述磨粒是通過在前述芯線外周形成的樹脂層固定的。
在另一種優(yōu)選實施方式中，在前述鋼絲移動方向的、相互鄰接的前述磨粒間的平均距離在前述磨粒的平均粒徑的150％～600％范圍內(nèi)。并且，前述磨粒從前述樹脂層表面突出的部分之平均高度在10～40μm范圍內(nèi)。
前述磨粒的平均粒徑D的優(yōu)選范圍為20μm≤D≤60μm。
在前述切削工序中，前述稀土合金的由前述鋼絲切削的部分被浸漬在槽內(nèi)的前述冷卻液中，前述冷卻液通過從前述槽的底部向槽內(nèi)供給，同時還從前述槽的開口部供給，保持著從前述開口部溢流的狀態(tài)。
在前述切削工序中，前述冷卻液1分鐘的溢流量優(yōu)選為前述槽的容積的50％以上。
在前述切削工序中，從前述開口部供給的前述冷卻液的量優(yōu)選比從前述底部供給的量多。
在前述切削工序中，也可通過在與前述槽的前述開口部的前述鋼絲的移動方向交叉處附近形成的簾狀氣流或冷卻液流，控制前述冷卻液從前述槽的前述開口部溢出。
前述鋼絲用滾輪驅(qū)動。前述滾輪具有形成導(dǎo)向溝的高分子層。前述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少一個斜面優(yōu)選與前述滾輪的表面成50°以上角度。前述鋼絲優(yōu)選在前述一對斜面間移動。
前述稀土合金可以是R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金，也可以是Nd-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
本發(fā)明第1方面的稀土磁鐵的制造方法包括用稀土合金粉末制作稀土磁鐵燒結(jié)體的工序；以及用上述本發(fā)明第1方面的任一種稀土合金的切斷方法，從前述燒結(jié)體分出多個稀土磁鐵的工序。
本發(fā)明第1方面的音圈馬達具有用上述第1方面的稀土磁鐵的制造方法制備的稀土磁鐵。前述稀土磁鐵的厚度也可以在0.5～3.0mm范圍內(nèi)。
本發(fā)明第2方面的稀土合金的切斷方法是使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土合金的切斷方法，包括使纏繞在線軸上的鋼絲在多個滾輪間移動的工序；向纏繞在線軸上的前述鋼絲或在前述線軸附近移動的前述鋼絲提供以水為主要成分的第1冷卻液的工序；一邊向前述稀土合金的被前述鋼絲切削的部分提供以水為主要成分的第2冷卻液，一邊用移動中的前述鋼絲切削前述稀土合金的工序。
前述第1冷卻液相對于稀土合金在25℃時的動摩擦系數(shù)優(yōu)選在0.3以下。
前述第2冷卻液相對于稀土合金在25℃時的動摩擦系數(shù)優(yōu)選在0.1～0.3范圍內(nèi)。
前述第1冷卻液優(yōu)選用噴霧法提供給前述鋼絲。
在一種優(yōu)選實施方式中，前述磨粒是通過在前述芯線外周形成的樹脂層固定的。
前述樹脂優(yōu)選為苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂。
在另一種優(yōu)選實施方式中，在前述鋼絲移動方向，相互鄰接的前述磨粒間的平均距離在前述磨粒的平均粒徑的150％～600％的范圍內(nèi)，并且前述磨粒在前述樹脂層表面突出的部分之平均高度在10～40μm范圍內(nèi)。
前述第1冷卻液也可以比前述第2冷卻液的粘度高。
前述第1冷卻液和第2冷卻液優(yōu)選在15～35℃范圍內(nèi)。
前述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，前述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少一個斜面優(yōu)選與前述滾輪的表面成50°以上的角度。前述鋼絲在前述一對斜面間移動。
前述稀土合金可以是R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金，也可以是Nd-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
本發(fā)明第2方面的稀土磁鐵的制造方法包括用稀土合金粉末制作稀土磁鐵燒結(jié)體的工序；以及用上述本發(fā)明第2方面的任一種稀土合金的切斷方法從前述燒結(jié)體分出多個稀土磁鐵的工序。
本發(fā)明第2方面的音圈馬達具有用上述第2方面的稀土磁鐵的制造方法制備的稀土磁鐵。前述稀土磁鐵的厚度也可以在0.5～3.0mm范圍內(nèi)。
本發(fā)明第2方面的鋼絲鋸裝置具有芯線固定有磨粒的鋼絲；在周邊纏繞有前述鋼絲的線軸；將纏繞在前述線軸上的前述鋼絲引出并使其移動的多個滾輪；向前述鋼絲切削的被切削物切口提供第1冷卻液的裝置；以及向纏繞在前述線軸上的前述鋼絲或在前述線軸附近移動的前述鋼絲提供第2冷卻液的裝置。
提供前述第2冷卻液的裝置優(yōu)選具備噴霧裝置。
前述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，前述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少一個斜面優(yōu)選與前述滾輪的表面成50°以上的角度，前述鋼絲在前述一對斜面間移動。
本發(fā)明的其它鋼絲鋸裝置具有芯線固定有磨粒的鋼絲；在周邊纏繞有前述鋼絲的線軸；將纏繞在前述線軸上的前述鋼絲引出并使其移動的多個滾輪；以及向前述鋼絲切削的被切削物切口提供冷卻液的裝置，前述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，前述導(dǎo)向溝有一對斜面，其中至少一個斜面優(yōu)選與前述滾輪的表面成50°以上的角度，前述鋼絲在前述一對斜面間移動。
在前述多個滾輪間移動的前述鋼絲的張力優(yōu)選在25N以上35N以下。
圖2為構(gòu)成

圖1所示鋼絲鋸裝置100的切削部分附近的模式圖。
圖3為適用于本發(fā)明實施方式中稀土合金切斷方法的鋼絲20的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為適用于本發(fā)明其它實施方式中稀土合金切斷方法的鋼絲鋸裝置200的模式圖。
圖5為在鋼絲鋸裝置200中，向纏繞在線軸40a和40b上的鋼絲20提供冷卻液的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6為適用于鋼絲鋸裝置100和200的滾輪的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為現(xiàn)有的滾輪的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明第1方面的稀土合金的切斷方法是用芯線(典型為鋼琴線)粘著磨粒(典型為金剛石磨粒)的鋼絲切斷稀土合金的方法，包括將稀土合金的被鋼絲切削的部分浸漬在溫度為25℃、表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的水溶性冷卻液中，通過鋼絲的移動切削稀土合金的工序。使用相對于稀土合金在25℃時的動摩擦系數(shù)為0.1～0.3的冷卻液。
在本發(fā)明第1方面稀土合金的切斷方法中，由于用粘著磨粒鋼絲切削稀土合金的工序是將切口浸漬在溫度為25℃、表面張力約25～60mN/m(約25～約60dyn/cm)范圍內(nèi)的冷卻液中進行的，因此可高效地冷卻鋼絲。這是由于表面張力在上述范圍內(nèi)的冷卻液與水相比，對稀土合金和/或鋼絲的濕潤性(或浸透性)較好，因此冷卻液可高效地浸透進切削部(即稀土合金和鋼絲相互接觸、切削稀土合金的部分，也稱為切口)。因為以水為主要成分的冷卻液比油性冷卻液(如礦物油)比熱高，因此冷卻效率高。另外，在本說明書中的所謂“以水為主要成分的冷卻液”指水占總量70重量％以上的冷卻液。
適用于本發(fā)明稀土合金切斷方法的冷卻液也可按相對于上述稀土合金的動摩擦系數(shù)來選擇。溫度為25℃的上述動摩擦系數(shù)在約0.1～0.3范圍內(nèi)的冷卻液，與表面張力在上述范圍內(nèi)的冷卻液具有同等的作用，可得到相同的效果。表面張力可以認為是表示冷卻液對于切口的浸透性的指標，而動摩擦系數(shù)可以認為是表示冷卻液對于切口的潤滑性的指標。并且已知表面張力和動摩擦系數(shù)之間具有定性的相關(guān)性。
冷卻液的表面張力用已知的デユヌイ表面張力計測量。冷卻液相對于稀土合金的動摩擦系數(shù)用在日本作為基礎(chǔ)測試機被廣泛使用的增田式“四球式摩擦測試機”進行測定。在本說明書中，表面張力和動摩擦系數(shù)的任一個都是采用在25℃時的值作為表示冷卻液特征的值。
以下實施例所示的動摩擦系數(shù)為用鐵球在四球式摩擦測試機上求出的值。因為實施例使用的R-Fe-B系稀土合金(R為含Y的稀土元素，例如以Nd2Fe14B金屬間化合物為主相的合金)在其成分元素中鐵的含量最多，因此用鐵球求出的冷卻液動摩擦系數(shù)是比較近似的值，可以作為相對于稀土合金的動摩擦系數(shù)采用，這是經(jīng)過試驗證實了的。適用于稀土磁鐵的稀土合金的組分及制造方法如美國專利4770723和4792368號所記載的。在R-Fe-B系稀土合金的典型組成中，作為R主要使用Nd或Pr，鐵的一部分可用過渡金屬(例如Co)部分取代，B可用C取代。另外，使用25℃時的表面張力或動摩擦系數(shù)是對本發(fā)明的切斷方法所使用的冷卻液的特殊規(guī)定。在實際使用時，冷卻液的溫度不是僅限于25℃。但是，為得到本發(fā)明的效果，所使用的冷卻液的溫度優(yōu)選控制在15～35℃范圍內(nèi)，更優(yōu)選為20～30℃，特別優(yōu)選為20～25℃。眾所周知，冷卻液的表面張力及動摩擦系數(shù)與溫度有關(guān)，因此，若實際使用的冷卻液的溫度超出上述溫度范圍較多的話，冷卻液的表面張力及動摩擦系數(shù)也分別呈現(xiàn)出與超出上述數(shù)值范圍的狀態(tài)相似的狀態(tài)，冷卻效率或切削效率將下降。
由于使用上述冷卻液可抑制鋼絲溫度的異常上升，因此可抑制或防止磨粒的異常脫粒及鋼絲斷線。從而可防止加工精度下降，同時還可延長鋼絲的使用時間降低制造成本。
上述冷卻液可通過向水中添加表面活性劑和稱為“合成劑”的合成潤滑劑等進行調(diào)制?？赏ㄟ^調(diào)整種類和添加量得到規(guī)定的表面張力和動摩擦系數(shù)。另外，使用以水為主要成分的冷卻液時，由于其粘度較低，用磁鐵可容易地將稀土合金的切屑從切削生成的淤渣中分離出來，因此冷卻液可再利用。可防止冷卻液的廢棄處理對自然環(huán)境造成的惡劣影響。另外，還可減少淤渣中含碳的量，可提高以淤渣回收的切屑為原料的磁鐵的磁特性。
一邊使鋼絲高速移動一邊切削時，冷卻液有時會發(fā)泡導(dǎo)致冷卻效率降低。若使用含有消泡劑的冷卻液，則可抑制由于冷卻液發(fā)泡而導(dǎo)致的冷卻效率的降低。另外，若使用PH在8-11范圍內(nèi)的冷卻液，可抑制稀土合金的腐蝕。優(yōu)選PH為9以上的冷卻液。另外，使用含防銹劑的冷卻液，可抑制稀土合金的氧化。上述情況可根據(jù)稀土合金的種類和切斷條件等進行適當調(diào)整。
作為鋼絲，優(yōu)選使用樹脂粘著金剛石磨粒的鋼絲。即，用樹脂將金剛石磨粒粘著在芯線(典型為鋼琴線)外周的鋼絲。其中，樹脂優(yōu)選酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂。這些樹脂對鋼琴線(硬鋼絲)外周的接著強度較高，另外對后述的冷卻液的濕潤性(浸透性)也較好。另外，比用電沉積法制造的鋼絲便宜，可降低稀土合金的切斷成本。另外，鋼絲的芯線不僅限于鋼琴線，也可使用由Ni-Cr和Fe-Ni等合金、W和Mo等高融點金屬制成的芯線，還可使用由尼龍纖維等高強度纖維束制成的芯線。另外，磨粒的材料也不僅限于金剛石，也可使用SiC、B、C、CBN(Cubic Boron Nitride)等。
為減少切削余量，鋼絲的外徑優(yōu)選在0.3mm以下，更優(yōu)選為0.25mm以下。鋼絲外徑的下限值設(shè)定成使鋼絲具有足夠的強度。并且為使規(guī)定大小的磨粒能夠以充分的強度粘著于芯線，芯線直徑優(yōu)選為0.12～0.20mm，更優(yōu)選為0.15～0.2mm。磨粒的平均粒徑D，從切削效率的角度考慮，優(yōu)選滿足20μm≤D≤60μm，更優(yōu)選為30μm≤D≤60μm，特別優(yōu)選為40μm≤D≤60μm。從切削效率和切屑(淤渣)的排出效率考慮，在鋼絲的移動方向，相互鄰接的磨粒間的平均距離在磨粒的平均粒徑D的150％～600％范圍內(nèi)。并且，磨粒從樹脂層表面突出的部分的平均高度優(yōu)選在10～40μm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在15～40μm。上述規(guī)格的鋼絲一般鋼絲制造廠(例如，株式會社アライドマテリアル)都能提供。
使用上述鋼絲可實現(xiàn)良好的切削效率。并且，由于切屑排出性好，因此能以較高的移動速度(例如1000m/min)進行切削。另外由于上述冷卻液可進行高效冷卻，因此能以良好的加工精度長時間穩(wěn)定地進行稀土合金的切削。使用以水為主要成分的冷卻液可比使用油性冷卻液提高移動速度20％～30％(例如1100～1200m/min)，因此可使切削效率達到最佳化。
本發(fā)明切斷方法使用的以水為主要成分的冷卻液，由于其粘度低(動粘度約1mm2/s)，因此切屑的排出性比油性冷卻液(一般動粘度為5mm2/s以上)低。為提高切屑的排出性，在切削工序中，保持著切口浸漬在槽內(nèi)冷卻液中的狀態(tài)，并且在從槽的底部向槽內(nèi)提供冷卻液的同時，還從槽的開口處提供冷卻液，保持著冷卻液從槽的開口處溢出的狀態(tài)較好。
從粘度較低的冷卻液中排出的切屑很容易沉降，因此漂浮在槽的開口部附近的切屑很少。為在冷卻液浸漬的狀態(tài)下對切口進行切削，將鋼絲設(shè)置在槽的開口部附近的冷卻液中移動，鋼絲在切屑很少的冷卻液中移動，可向切口提供切屑較少的冷卻液。特別是還從槽的開口部提供冷卻液，保持著從開口部溢流的狀態(tài)，因此可減少供給切口的冷卻液中的切屑數(shù)量。另外，通過從槽的開口部供給的冷卻液的流動，可起到機械沖洗鋼絲上附著的切屑的效果。冷卻液1分鐘的溢出量優(yōu)選在槽的容積的50％以上。另外，從開口部提供的冷卻液的量優(yōu)選多于從槽的底部提供的冷卻液的量。
另外，通過在槽的開口部與鋼絲移動方向交叉處形成的簾狀冷卻液流(或氣流)，抑制了冷卻液從槽的開口處溢出，使溢出的冷卻液的液面比槽壁高，因此可向切口周圍提供更多的冷卻液，從而可進一步降低冷卻液中切屑的量。為形成冷卻液流的排出壓力優(yōu)選在0.2MPa(2kgf/cm2)～1.0MPa(10kgf/cm2)范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.4MPa(4kgf/cm2)～0.6MPa(6kgf/cm2)。排出壓力低于上述范圍，則不能得到良好的效果，若高于上述范圍，則鋼絲松弛，加工精度下降。
另外，向為鋼絲移動而設(shè)置的主滾輪中的安放在槽的兩側(cè)、限制鋼絲移動位置的一對主滾輪輸出冷卻液較好。通過向這對主滾輪輸出冷卻液，可抑制設(shè)計在滾輪表面的、具有鋼絲導(dǎo)向溝的高分子層(如聚胺酯橡膠等有機高分子層)的溫度上升，同時還可沖洗掉附著或滯留在鋼絲或?qū)驕蟽?nèi)的切屑(或淤渣)，防止鋼絲移動位置偏移或鋼絲從導(dǎo)向溝移出。
通過回收切削工序生成的由含有稀土合金切屑的淤渣和冷卻液形成的污液，并用磁鐵分離出淤渣中的稀土合金切屑，可實現(xiàn)冷卻液的再利用(例如循環(huán)使用)。如上所述，由于以水為主要成分的冷卻液粘度較低，切屑的分離很容易。通過分離稀土合金的切屑，使冷卻液的廢液處理可容易地且不破壞環(huán)境地進行。另外，從R-Fe-B系合金(R為含Y的稀土元素)較難分離的碳產(chǎn)生得很少，因此切屑可作為稀土合金的再生原料使用。由于冷卻液以水為主要成分，很容易降低從切屑再生的稀土合金的含碳量，因此可得到作為稀土磁鐵材料使用的原料。從淤渣分出切屑的方法可使用如本申請人在特愿2000～224481號中所示的方法。
如上所述，本發(fā)明的切斷方法可適用于很難切斷的稀土燒結(jié)合金，特別是R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。用本發(fā)明切斷方法切斷的稀土合金，通過磁化可得到稀土磁鐵。磁化工序在切削工序之前或之后進行均可。用R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金制造的稀土燒結(jié)磁鐵，適于用作確定磁頭位置的音圈馬達的材料。本發(fā)明的切斷方法，特別適用于本申請人在美國專利4770723及美國專利4792368號的說明書中所示的R-Fe-B系稀土燒結(jié)磁鐵(合金)的切斷。其中，較適合于具有由釹(Nd)、鐵(Fe)及硼(B)為主要成分的正方晶構(gòu)造的Nd2Fe14B金屬間化合物的硬主相(富鐵相)和富Nd的粘性晶間相的稀土燒結(jié)磁鐵(合金)(以下稱為“釹磁鐵(合金)”)的切斷和制造。釹磁鐵的代表例為住友特殊金屬公司制作的商品名為NEOMAX的材料。
由于采用本發(fā)明第1方面的切斷方法可高精度、高效率地切斷稀土合金，因此可以高精度且高效率地制造用于確定磁頭位置的音圈馬達用小塊稀土磁鐵(例如厚度為0.5～3.0mm)。
下面，對本發(fā)明第2方面的實施方式的稀土合金的切斷方法及稀土磁鐵的制造方法進行說明。
本發(fā)明第2方面的稀土合金的切斷使用芯線(典型為鋼琴線)粘著磨粒(典型為金剛石磨粒)的鋼絲(固定磨粒鋼絲)。讓纏繞在線軸上的鋼絲在多個滾輪間移動，一邊使稀土合金(工件)下降壓向移動的鋼絲一邊進行切斷。此時，一邊向被鋼絲切削的稀土合金的切削部分提供以水為主要成分的冷卻液(第2冷卻液)一邊進行切削。另外，還向纏繞在線軸上的鋼絲或在線軸附近移動的鋼絲提供以水為主要成分的冷卻液(第1冷卻液)。
在本發(fā)明第2方面的實施方式中，由于還向纏繞在線軸上的鋼絲提供冷卻液，可降低線軸上鋼絲之間由于摩擦產(chǎn)生的熱和機械摩擦力。這樣，因為減少了鋼絲的機械損傷，故抑制了切削精度及切削效率的降低，而且還可延長鋼絲的壽命。向切口提供的冷卻液(第2冷卻液)和提供方法與本發(fā)明第1方面的實施方式相同。
第1冷卻液相對于稀土合金在25℃時的動摩擦系數(shù)優(yōu)選在0.3以下，更優(yōu)選在0.15以下。第2冷卻液相對于稀土合金在25℃時的動摩擦系數(shù)在0.1～0.3的范圍內(nèi)較好。
另外，使用25℃時的動摩擦系數(shù)是對本發(fā)明切斷方法中使用的第1及第2冷卻液的特殊規(guī)定。實際使用時的冷卻液溫度不僅限于25℃。但是，為得到本發(fā)明的效果，優(yōu)選使用溫度范圍控制在15～35℃內(nèi)的冷卻液，更優(yōu)選為20～30℃，特別優(yōu)選為20～25℃。
使用具有上述動摩擦系數(shù)的冷卻液，可有效地抑制鋼絲溫度的異常上升，從而可有效地抑制、防止磨粒的異常脫粒及鋼絲的斷線。這樣，在防止加工精度下降的同時，鋼絲可使用更長的時間，因此降低了制造成本。
由于向纏繞在線軸上的鋼絲或在線軸附近移動的鋼絲提供的第1冷卻液與向切口提供的第2冷卻液的效果是相同的，因此第1冷卻液和第2冷卻液也可使用同一種冷卻液。但是，為使第1冷卻液容易附著于纏繞在線軸上的鋼絲及在線軸附近移動的鋼絲上，也可使用比第2冷卻液粘度高的冷卻液。另外，作為第1冷卻液或第2冷卻液，可以使用粘度在1～50mPa·s(動粘度1～50mm2/s)的冷卻液。為提高第1冷卻液對鋼絲的附著性，優(yōu)選使用具有5mPa·s以上粘度(5mm2/s以上的動粘度)的冷卻液。冷卻液的粘度可通過調(diào)整上述與水混合的潤滑劑的濃度進行控制。
第1冷卻液并不一定在整個切削過程始終提供，只要能維持纏繞在線軸上的鋼絲有充分的冷卻液，第1冷卻液也可間斷地提供。另外，以水為主要成分的冷卻液(特別是含有鏈烷醇胺的冷卻液)比油性冷卻液對樹脂的影響更惡劣，因此在使用樹脂層粘著磨粒的鋼絲時，冷卻液的量少一些較好。對纏繞在線軸上的鋼絲或在線軸附近移動的鋼絲可用噴霧法或滴液法進行冷卻液的供給。特別是噴霧法，可用少量的冷卻液均勻地提供給纏繞在線軸上的鋼絲，故優(yōu)選。冷卻液的供給量可根據(jù)鋼絲的種類、長度、移動速度等適當設(shè)定，例如可設(shè)定在50～500ml/min范圍內(nèi)。但是，在使用電沉積鋼絲(如用鍍Ni層粘著磨粒的鋼絲)等耐水系冷卻液的鋼絲時，可將整個線軸浸漬在冷卻液中。
在上述本發(fā)明的第1方面及第2方面的實施方式中，在使鋼絲移動的滾輪的高分子層中形成的導(dǎo)向溝采用具有一對斜面的結(jié)構(gòu)，其中至少有一個斜面相對于滾輪的表面成50°以上的角度。通過讓鋼絲在一對斜面間移動，可在使用以水為主要成分的冷卻液時抑制鋼絲的斷線。當然，優(yōu)選為一對斜面均與滾輪表面成50°以上的角度。特別是使?jié)L輪間移動的鋼絲的張力在25N以上35N以下較好。另外，滾輪的表面為與滾輪的軸方向平行的平面。
(實施方式1)以下參照附圖對本發(fā)明的稀土合金的切斷方法的實施方式進行更具體的說明。在本實施方式中，對用于制造上述釹磁鐵的釹磁鐵燒結(jié)體的切斷方法進行了說明。
先對釹(Nd-Fe-B)燒結(jié)磁鐵的制作方法進行簡單說明。另外，作為磁鐵材料的稀土合金的制作方法如上述的美國專利4770723號及美國專利4792368號的說明書所示。
首先，對原料金屬按所規(guī)定的成份比進行正確稱量，然后在真空或氬氣氛中用高頻熔化爐將原料金屬熔化。將熔化的原料金屬注入水冷鑄模中，制成規(guī)定組成的原料合金。將該原料合金粉碎，制成平均粒徑為3～4μm左右的微細粉末。將該微細粉末放入模具中，在磁場中進行壓制成型。也可根據(jù)需要在微細粉末中混合潤滑劑后進行壓制成型。然后在約1000～1200℃進行燒結(jié)，制成釹磁鐵燒結(jié)體。之后為提高磁鐵的矯頑磁力，在約600℃進行時效處理，這樣就制成了稀土磁鐵燒結(jié)體。燒結(jié)體的尺寸例如30mm×50mm×5mm。
然后對所得到的燒結(jié)體進行切斷加工，從燒結(jié)體上切下數(shù)個薄板(有時稱為基板或薄片)。對所得到的燒結(jié)體薄板分別用研磨的方法進行精加工，加工好尺寸和形狀后，為提高長期穩(wěn)定性，進行表面處理。完成磁化工序后，經(jīng)檢驗合格便完成了釹永久磁鐵的制作。另外，磁化工序也可在切斷工序之前進行。
下面，參照圖1～圖3對本發(fā)明的切斷方法進行說明。
圖1為適用于本發(fā)明實施方式的稀土合金切斷方法的鋼絲鋸裝置100的簡略結(jié)構(gòu)圖。
鋼絲鋸裝置100具有3個主滾輪10a、10b和10c，還有一對線軸40a和40b。設(shè)置在冷卻液收納槽30下部的主滾輪10a為驅(qū)動輪，設(shè)置在槽30兩側(cè)的主滾輪10b和10c為從動輪。鋼絲20一邊往復(fù)移動一邊從一方的線軸40a纏繞到另一方的線軸40b(所謂的往復(fù)驅(qū)動法)。此時，通過讓線軸40a的纏繞時間比另一方線軸40b的纏繞時間長，可使鋼絲20一邊往復(fù)移動一邊向線軸40a提供新的鋼絲20。鋼絲20的移動速度例如可以在600～1500m/min范圍內(nèi)，新線的供給速度例如可以在1～5m/min范圍內(nèi)。
在主滾輪10a、10b和10c之間，可拉設(shè)150列鋼絲20。為確定鋼絲20的移動位置，在主滾輪10a、10b和10c的表面設(shè)置具有用于引導(dǎo)鋼絲20的溝(例如深約0.6mm，未圖示)的高分子層(例如聚胺酯橡膠層等有機高分子層)。鋼絲20的列間間隔由導(dǎo)向溝的間距決定。導(dǎo)向溝的間距相應(yīng)于從工件切出的板的厚度進行設(shè)定。高分子層可使用硅系彈性體等制成的無機高分子層。
在線軸40a和40b附近，分別設(shè)置用于調(diào)整纏繞位置的橫梁42a和42b。在從線軸40a和40b至主滾輪10a的途中，在每一邊分別設(shè)置有5個導(dǎo)向輪44和一個張緊輪46。在為鋼絲20導(dǎo)向的同時進行張力調(diào)整。鋼絲20的張力可相應(yīng)各種條件(切削長度、切斷速度、移動速度等)進行適當改變，例如設(shè)定在20～40N的范圍內(nèi)。
如上述那樣制作的燒結(jié)體工件50，可按下述方法安裝在鋼絲鋸裝置100上。
多個工件50通過環(huán)氧系粘接劑(未圖示)相互粘接、構(gòu)成多個塊的形式，放在碳基平板52之間，用鐵制的工件壓板54固定。工件壓板54、工件50的各塊及碳基平板52用粘接劑(未圖示)相互粘接。碳基平板52在工件50的切斷加工終了后，至工件壓板54的下降動作停止之前，仍受到鋼絲20的切斷加工，用空切起到保護工件壓板54的效果。
在本實施方式中，工件塊的大小是按沿鋼絲20的移動方向所測量的各工件塊的尺寸約100mm進行設(shè)計的。在這里，鋼絲20的切削長度約200mm。在本實施方式中，按上述尺寸將工件50分割成數(shù)個塊進行配置，但也可根據(jù)冷卻液的表面張力和移動速度改變在鋼絲20的移動方向上的塊的尺寸大小。并且，也可根據(jù)工件50的大小，改變構(gòu)成一個塊的工件50的數(shù)量和配置。也可考慮上述情況，分成最佳尺寸的塊進行工件50的配置。
將上述調(diào)整好的工件50，用備有馬達58的升降裝置使其下降，壓向移動的鋼絲20進行切削加工。工件50的下降速度可按各種條件進行變化，例如設(shè)定在20～50mm/hr的范圍內(nèi)。
貯放在冷卻液罐60中的冷卻液，用輸出泵62通過配管63進行壓力輸送。配管63在中途被分成下部配管64和上部配管66。在下部配管64和上部配管66上分別設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻液流量的閥63b和63a。下部配管64與浸漬切口用的槽30底部設(shè)置的下噴嘴64a相連接。上部配管66與用于從槽30開口處提供冷卻液的上噴嘴66a、66b和66c以及用于分別冷卻主滾輪10b及10c而設(shè)置的上噴嘴66d、66e相連接。
從上噴嘴66a、66b和66c以及下噴嘴64a向槽30提供冷卻液。至少在切削工序中，優(yōu)選保持如圖1箭頭F所示那樣冷卻液從槽30的開口溢出的狀態(tài)。從槽30溢出的冷卻液，通過設(shè)置在槽30下方的回收盤70導(dǎo)入回收罐72中貯存?；厥盏睦鋮s液如圖1所示，由輸出泵74通過循環(huán)用配管76送入冷卻液罐60。在循環(huán)配管76的中途設(shè)置有過濾器78，用于分離并去除回收的冷卻液中的切屑?；厥盏姆椒]有限定，也可設(shè)置用磁力將切屑分離的裝置(可參照特愿2000～224481)。
下面參照圖2對本發(fā)明的切斷工序進行更詳細的說明。
槽30在與鋼絲20的移動方向交叉的側(cè)壁開口部附近具有輔助壁32。輔助壁32由塑料板(如丙烯基板)制成，安裝在圖2虛線所示的無載荷時的鋼絲的移動位置附近。為進行切斷使工件50下降，與鋼絲20接觸后鋼絲20彎曲，如圖2實線所示，呈切口浸漬在槽30內(nèi)的冷卻液中的狀態(tài)。此時，鋼絲20在彎曲的同時切削輔助壁32，形成縫隙。鋼絲20的切削進入正常狀態(tài)后彎曲量為一定值，鋼絲20一邊從輔助壁32上形成的縫隙通過，一邊對工件50進行切削。在輔助壁32上所形成的縫隙，起到限制鋼絲20的移動位置的作用，從而可穩(wěn)定加工精度。
槽30的容量約35L，在切削工序中，從下噴嘴64a以約30L/min的流量提供冷卻液，從上噴嘴66a、66b及66c以約90L/min的流量提供冷卻液，使冷卻液始終保持從開口部溢出的狀態(tài)。如果只考慮向鋼絲20提供冷卻液，由于如圖2所示在切削中鋼絲20是彎曲的，因此冷卻液不一定需要溢出。但在切斷例如釹磁鐵燒結(jié)體時，為提高切屑的排出性，優(yōu)選采用上述結(jié)構(gòu)。
為提高切屑的排出性，有效的方法是減少切口附近冷卻液含有的切屑量。為得到充分的排出性，冷卻液1分鐘的溢出量優(yōu)選在槽容積的50％以上。并且，從槽30的開口部提供的新鮮冷卻液比底部多較好。由于使用以水為主要成分的低粘度冷卻液，從冷卻液中排出的切屑容易下沉，因此若從槽30底部提供大量的冷卻液，會導(dǎo)致下沉的切削漂浮到切口附近，不理想。
為使從開口部供給的新鮮冷卻液占的比例大，優(yōu)選使上部存在的冷卻液比移動的鋼絲20上的多。即，通過從槽30的開口部提供冷卻液，保持著從開口部溢流的狀態(tài)，可使供給切口的冷卻液中的切屑量降低。通過槽30開口部提供的冷卻液的流動，可起到將鋼絲20附著的切屑進行機械沖洗的效果。
另外，上述的輔助壁32，由鋼絲20形成的縫隙以外的部分可起到作為槽30的側(cè)壁的功能，因此可將冷卻液的液面S保持得很高。在與槽30開口部的鋼絲20的移動方向交叉的地方，用噴嘴66b和66c形成簾狀冷卻流，抑制冷卻液從槽30的開口部溢出，從而使溢出冷卻液的液面S比槽30的輔助壁32高，因此可向切口周圍提供更多的冷卻液，使冷卻液中的切屑量進一步降低。形成冷卻液流的輸出壓優(yōu)選在0.2MPa(2kgf/cm2)～1.0MPa(10kgf/cm2)的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.4MPa(4kgf/cm2)～0.6MPa(6kgf/cm2)的范圍內(nèi)。輸出壓低于該范圍則起不到充分的作用，若高于該范圍會使鋼絲20產(chǎn)生搖晃，導(dǎo)致加工精度下降。
另外，優(yōu)選向設(shè)置在槽30兩側(cè)的、限制鋼絲20移動位置的一對主滾輪10b和10c輸出冷卻液。通過向主滾輪10b和10c輸出冷卻液，可抑制設(shè)在主滾輪10b和10c表面、具有用于引導(dǎo)鋼絲20的溝的高分子層(如聚胺酯橡膠)的溫度上升，同時還可以沖洗掉鋼絲20或?qū)驕细街驕舻那行?或淤渣)，從而可防止鋼絲20的移動位置錯位或從溝內(nèi)脫出，同時還可提高排出性。
作為向以水為主要成分的冷卻液中添加的表面活性劑可以是陰離子系的表面活性劑，如脂肪酸皂或環(huán)烷酸皂等脂肪酸衍生物、長鏈醇硫酸酯或動植物油的硫酸化油等硫酸酯型、或者石油磺酸鹽等磺酸型，還可以是非離子系的表面活性劑，如聚氧乙烯烷基苯酚醚或聚氧化乙烯單脂肪酸酯等聚氧化乙烯系、山梨糖醇單脂肪酸酯等多價醇系、或者脂肪酸二乙醇胺等烷基醇酰胺系。具體地說，通過向水中添加2重量％左右的化學(xué)溶液型的JP-0497N(凱斯特羅公司制造)，可將表面張力及動摩擦系數(shù)調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)。
作為合成型潤滑劑可以使用合成溶液型、合成乳化液型和合成可溶性型潤滑劑。其中優(yōu)選為合成溶液型潤滑劑，具體可以使用シンタイロ9954(凱斯特羅公司制造)、#830及#870(ユシロ化學(xué)工業(yè)公司制造)。通過向水中添加2重量％～10重量％的上述任何一種潤滑劑，可將表面張力(或動摩擦系數(shù))調(diào)整在適當范圍內(nèi)。
另外，含有防銹劑可防止稀土合金的腐蝕。特別是切斷R-Fe-B系稀土合金時，PH優(yōu)選為8～11，更優(yōu)選為9以上。作為防銹劑，有機系的可使用油酸鹽或苯甲酸鹽等羧酸鹽、或者三乙醇胺等胺類，無機系的可使用磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽或碳酸鹽。
作為有色金屬防腐劑，可使用苯并三唑等氮化物、作為防腐劑，可使用六氫化三嗪等甲醛供給體。
消泡劑可以使用聚硅氧烷乳液。含有消泡劑可減少冷卻液起泡，使冷卻液的浸透性良好，提高冷卻效果，從而防止鋼絲20的溫度上升，使鋼絲20很難產(chǎn)生溫度異常上升及異常磨損的現(xiàn)象。
參照圖3對適用于本實施方式的鋼絲20的結(jié)構(gòu)進行說明。圖中簡化了鋼絲20的點劃線所示的中央線以下的部分。
鋼絲20為芯線(鋼琴線)22外周用樹脂層26粘著有金剛石磨粒24的鋼絲。其中樹脂可以使用苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂。這些樹脂對鋼琴線(硬鋼線)22外周的接著強度高，而且對上述的冷卻液的濕潤性(浸透性)好。
較適用的鋼絲20的具體例子如下在直徑約為0.18mm的鋼琴線22的外周，用苯酚樹脂層26固定平均粒徑約45μm的金剛石磨粒，形成外徑約為0.24mm的鋼絲20。從切削效率和切屑排出的角度考慮，在鋼絲20的移動方向(軸向圖中與點劃線平行的方向)，相互鄰接的磨粒24間的平均距離在磨粒平均粒徑D的150％～600％范圍內(nèi)較好。特別是平均粒徑D較小時，優(yōu)選使磨粒間的平均距離為磨粒平均粒徑D的150％～400％，這樣可降低各磨粒上的負荷。磨粒24從苯酚樹脂層26表面突出部分的平均高度優(yōu)選在10～40μm范圍內(nèi)。這種鋼絲20，由于在磨粒24間形成適當大小的空間(也稱為排屑槽)28，因此在具有良好的切削效率的同時還具有良好的排出性。
(實施方式2)下面參照圖4對本發(fā)明實施方式2的稀土合金的切斷方法進行說明。
圖4為適用于本發(fā)明實施方式的稀土合金的切斷方法的鋼絲鋸裝置200的簡要結(jié)構(gòu)圖。
鋼絲鋸裝置200比實施方式1中的鋼絲鋸裝置100多了向纏繞在線軸40a和40b的鋼絲20提供冷卻液的噴霧裝置80a和80b。由于在本實施方式中使用了用樹脂粘著磨粒的鋼絲20，故為了將少量的冷卻液有效地給與鋼絲20，采用了噴霧法。
噴霧裝置80a和80b如圖5所示，通過向噴嘴提供冷卻液(例如200ml/min)和空氣(例如0.4MPa)進行噴霧。使用的冷卻液與后述冷卻液罐60中供給切口的冷卻液相同?？上蛘麄€纏繞在線軸40a、40b(例如芯外徑170mm，高340mm)上的鋼絲20進行冷卻液噴霧。進行噴霧的冷卻液使用后述冷卻液罐60貯藏的冷卻液，用輸出泵通過配管將冷卻液分別壓力輸送到噴霧裝置80a和80b。當然，也可以另外設(shè)置供給噴霧裝置80a和80b的冷卻液罐，也可以使用與供給切口的冷卻液不同的冷卻液。
為減少由于冷卻液造成的鋼絲損傷和/或減少冷卻液的使用量，也可以限定冷卻液的噴霧范圍。也可讓噴霧裝置與圖4所示橫梁42a和42b同時動作，作為對進行纏繞(及輸送)動作的鋼絲20之間產(chǎn)生摩擦的范圍選擇性地提供冷卻液的裝置。特別是，在鋼絲上固定的磨粒損傷鋼絲的樹脂層的情況較多。另外，如實施方式1所示，因鋼絲往復(fù)移動，故移動方向在反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較強的張力。
冷卻液的提供方法不只限于示例中的噴霧裝置80a和80b，也可使用滴下裝置。在提供較多冷卻液的情況下，可根據(jù)需要在線軸40a和40b下部設(shè)置回收、再利用剩余冷卻液的回收盤。在冷卻液的回收路徑上設(shè)置過濾器和/或磁力分離機，將回收的冷卻液中含有的切屑分開除去。
在本實施方式中舉出了向纏繞在線軸上的鋼絲噴霧冷卻液的結(jié)構(gòu)，也可向?qū)⒗p繞線軸的鋼絲提供冷卻液。如果使相互接觸的鋼絲的至少一方處于濕潤狀態(tài)，便可減少對磨粒的損傷。
纏繞在線軸40a和40b上的鋼絲20由于相互摩擦而受到的損傷也與鋼絲20的張力有關(guān)。因此，優(yōu)選設(shè)置降低纏繞線軸40a和40b的張力的裝置。作為降低纏繞張力的裝置，可使用特開平9-29607號公報、特開平9-314548號公報、特開平10-166353號公報和特開平10-277914號公報所記載的裝置。在線軸40a和40b上的纏繞張力優(yōu)選在15N以下。另外，為使纏繞在線軸40a和40b上的鋼絲不產(chǎn)生松弛、滑落、亂線的現(xiàn)象，纏繞張力優(yōu)選在4N以上較好。若小于4N樹脂反而易產(chǎn)生剝落。
用上述鋼絲鋸裝置200和滿足實施方式1所示規(guī)格的アライドマテリアル公司制的鋼絲，對上述釹磁鐵合金的切斷效果進行驗證。冷卻液使用的是約10％的ユシロ化學(xué)工業(yè)公司制的#830的水溶液(液溫23℃)，以200ml/min的供給量向線軸噴霧，在最大移動速度為1100m/分、張力為30N，切入量為40mm/小時，新線供給量2m/分的條件下，鋼絲雙向移動進行切斷。與不向線軸40a和40b(線長38km)噴霧冷卻液的情況相比，磨粒和樹脂層的脫離量減少到原來的3分之1左右。通過調(diào)節(jié)ユシロ化學(xué)工業(yè)公司制的#830的濃度，得到的動摩擦系數(shù)為0.11～0.13、表面張力為33～36mN/m，粘度為1～4mPa·s(動粘度為1～4mm2/s)的冷卻液可得到同樣的效果。
如上所述，本發(fā)明的實施方式2，用鋼絲鋸裝置使用以水為主要成分的冷卻液在切斷稀土合金時可延長鋼絲的壽命。與實施方式1的切斷方法組合使用可得到最佳效果，但向切口提供冷卻液也可使用其它方式。
下面對實施方式1的鋼絲鋸裝置100和實施方式2的鋼絲鋸裝置200的主滾輪10a、10b和10c的優(yōu)選結(jié)構(gòu)進行說明。
與使用油性冷卻液相比使用以水為主要成分的冷卻液會使鋼絲的斷線率增加，即在短時間內(nèi)就會斷線。經(jīng)過各種研究認為，這是由于水系冷卻液比油性冷卻液潤滑能力低，不能充分降低鋼絲與滾輪導(dǎo)向溝的斜面之間的摩擦，鋼絲表面的磨粒侵入斜面的表面，再加上張力使鋼絲受到扭曲力所致。
滾輪10a的在高分子層10P中形成的導(dǎo)向溝10G的斷面形狀如圖6所示。通過采用導(dǎo)向溝10G的一對斜面10S相對于滾輪10a的表面10T具有50°以上的角度(也稱為傾斜角)的結(jié)構(gòu)，可抑制鋼絲20發(fā)生斷線。另外，如圖所示，優(yōu)選導(dǎo)向溝10G的一對斜面10S均相對于滾輪10a的表面10T具有50°以上的角度，但只要一對斜面10S內(nèi)至少一個斜面相對于表面10T具有50°以上的角度，就可起到抑制斷線的效果。
圖7所示為與此相對優(yōu)選的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向溝10G的斜面10S相對于滾輪表面10T的角度在45°以下。這是由于稀土合金即有引起脆性破壞的主相又有引起延性破壞的晶間相，使得切削阻力增高，而且由于比重較大淤渣排出性不好，因此這種設(shè)計可使淤渣高效率地從導(dǎo)向溝排出。但是，由于導(dǎo)向溝10G的斜面10S的傾斜角度在45°以下，使得上述斜面10S與鋼絲20間的摩擦力增大，易產(chǎn)生斷線。特別是，在鋼絲20往復(fù)移動的情況下，在移動方向反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較強的張力。
準備斜面10S的傾斜角不同的滾輪10a、10b和10c，用鋼絲鋸裝置100對斷線發(fā)生的次數(shù)進行評價。作為高分子層10P使用聚氨酯橡膠，作為冷卻液使用約10％的ユシロ化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)的#830的水溶液。求出與實施方式1相同的稀土燒結(jié)磁鐵工件在300小時連續(xù)切斷過程中鋼絲20的斷線次數(shù)。斜面10S的傾斜角與斷線次數(shù)的關(guān)系如表1所示。[表1]

由表1可知，導(dǎo)向溝10G的傾斜面10S的傾斜角在50°以上時，鋼絲20的斷線次數(shù)下降?？梢哉J為，這是由于傾斜角在50°以上時，斜面10S和鋼絲20間的摩擦降低會使鋼絲20的扭曲力下降。另外，還可以看出，當傾斜角在70°以上時斷線次數(shù)有若干增加的趨勢?？梢哉J為，這是由于淤渣的排出性降低所致。由試驗結(jié)果可知，導(dǎo)向溝10G的傾斜面10S的傾斜角優(yōu)選在50°以上80°以下，更優(yōu)選為50°以上65°以下。若傾斜角超過80°，易使鋼絲20從導(dǎo)向溝10中脫出，因此優(yōu)選在80°以下。另外，導(dǎo)向溝10G的底部10B，優(yōu)選加工成曲率半徑比鋼絲20的半徑稍小。
另外，鋼絲20的斷線次數(shù)與在滾輪間移動的鋼絲20的張力有關(guān)。表1所示結(jié)果是鋼絲20的張力為30N時的結(jié)果。鋼絲張力在25N以上35N以下可得到同樣的結(jié)果。
以鋼絲鋸裝置100和200說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限于此，也可適用于使用單一線軸的環(huán)型鋼絲鋸裝置(例如參照特開平11-198018號公報)。
如上所述，本發(fā)明提供了可使用以水為主要成分的冷卻液、用固定磨粒鋼絲切斷稀土合金的方法。利用本發(fā)明可減少鋼絲的磨粒及鋼絲的損傷，從而延長鋼絲的使用壽命。并且，本發(fā)明還提供了適用于上述切斷方法的鋼絲鋸裝置。
使用本發(fā)明的切斷方法，能以高的加工精度、少的切削量進行稀土合金的切斷，從而可減少高價的稀土金屬合金材料的損耗。另外，由于可容易地實現(xiàn)冷卻液的循環(huán)利用，因此不會對環(huán)境造成影響，而且還可降低廢液處理的成本，從而可降低稀土金屬合金的加工成本，使切斷產(chǎn)品、例如磁頭用的音圈馬達中使用的稀土磁鐵的制造成本降低。
權(quán)利要求
1.一種使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土合金的切斷方法，包括將所述稀土合金的被所述鋼絲切削的部分浸漬在溫度為25℃時的表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的以水為主要成分的冷卻液中、通過使所述鋼絲移動而切削所述稀土合金的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述冷卻液包含水溶性合成潤滑劑和重量在所述合成潤滑劑重量的10～50倍的水。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述冷卻液包含表面活性劑和重量在表面活性劑重量的10～50倍的水。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述冷卻液含有消泡劑。
5.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述冷卻液的PH為8～11。
6.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述冷卻液含有防銹劑。
7.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述磨粒是通過形成在所述芯線外周的樹脂層進行固定的。
8.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述鋼絲移動方向的、相互鄰接的所述磨粒間的平均距離在所述磨粒的平均粒徑的150％～600％范圍內(nèi)，且所述磨粒從所述樹脂層表面突出的部分之平均高度在10～40μm范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述磨粒的平均粒徑D滿足20μm≤D≤60μm的關(guān)系。
10.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述切削工序中，所述稀土合金被所述鋼絲切削的部分浸漬在槽內(nèi)的所述冷卻液中，通過所述冷卻液從所述槽的底部向所述槽內(nèi)供給，同時還從所述槽的開口部供給，保持著從所述開口部溢流的狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述切削工序中，所述冷卻液1分鐘的溢流量為所述槽的容積的50％以上。
12.如權(quán)利要求10所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述切削工序中，從所述開口部供給的所述冷卻液的量比從所述底部供給的所述冷卻液的量多。
13.如權(quán)利要求10所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述切削工序中，通過在與所述槽的所述開口部的所述鋼絲的移動方向交叉的地方形成的簾狀氣流或冷卻液流，抑制所述冷卻液從所述槽的所述開口部溢出。
14.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述鋼絲由滾輪驅(qū)動，所述滾輪具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，所述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少有一個斜面與所述滾輪的表面成50°以上角度，使所述鋼絲在所述一對斜面間移動。
15.如權(quán)利要求1所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述稀土合金為R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
16.如權(quán)利要求15所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述稀土合金為Nd-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
17.一種使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土合金的切斷方法，包括使纏繞在線軸上的鋼絲在多個滾輪間移動的工序；向纏繞在所述線軸上的所述鋼絲或在所述線軸附近移動的所述鋼絲提供以水為主要成分的第1冷卻液的工序；一邊向被所述鋼絲切削的所述稀土合金的切削部分供給以水為主要成分的第2冷卻液，一邊用移動中的所述鋼絲對所述稀土合金進行切削的工序。
18.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述第1冷卻液相對于稀土合金在25℃的動摩擦系數(shù)在0.3以下。
19.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述第2冷卻液相對于稀土合金在25℃的動摩擦系數(shù)在0.1～0.3的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，用噴霧法向所述鋼絲供給所述第1冷卻液。
21.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述磨粒是通過形成在所述芯線外周的樹脂層進行固定的。
22.如權(quán)利要求21所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述樹脂為苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂。
23.如權(quán)利要求21所述的稀土合金的切斷方法，其中，在所述鋼絲移動方向的，相互鄰接的所述磨粒間的平均距離在所述磨粒的平均粒徑的150％～600％的范圍內(nèi)，并且所述磨粒從所述樹脂層表面突出的部分之平均高度在10～40μm的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述第1冷卻液比所述第2冷卻液的粘度高。
25.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述第1冷卻液和所述第2冷卻液在15～35℃的范圍內(nèi)。
26.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，所述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少有一個斜面與所述滾輪的表面成50°以上的角度，使所述鋼絲在所述一對斜面間移動。
27.如權(quán)利要求17所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述稀土合金為R-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
28.如權(quán)利要求27所述的稀土合金的切斷方法，其中，所述稀土合金為Nd-Fe-B系稀土燒結(jié)合金。
29.一種稀土磁鐵的制造方法，包括從稀土合金粉末制成稀土磁鐵燒結(jié)體的工序，將所述燒結(jié)體分割成數(shù)個稀土磁鐵的工序，所述分割稀土磁鐵的工序為使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土磁鐵的切斷方法，包括將所述稀土磁鐵的被所述鋼絲切削的部分浸漬在25℃的表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的以水為主要成分的冷卻液中，通過使所述鋼絲移動而切削所述稀土磁鐵的工序。
30.一種稀土磁鐵的制造方法，包括由稀土合金粉末制成稀土磁鐵燒結(jié)體的工序，將所述燒結(jié)體分割成數(shù)個稀土磁鐵的工序，所述稀土磁鐵的分割工序為使用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土磁鐵的切斷方法，包括使纏繞在線軸上的鋼絲在多個滾輪間移動的工序，向纏繞在所述線軸上的所述鋼絲或在所述線軸附近移動的所述鋼絲提供以水為主要成分的第1冷卻液的工序，一邊向所述稀土磁鐵的被所述鋼絲切削的部分提供以水為主要成分的第2冷卻液一邊用移動中的所述鋼絲切削所述稀土磁鐵的工序。
31.一種鋼絲鋸裝置，具有芯線固定有磨粒的鋼絲；在周邊纏繞有所述鋼絲的線軸；將纏繞在線軸上的所述鋼絲拉出并使其移動的多個滾輪；向被切割物的被所述鋼絲切削的部分提供第1冷卻液的裝置；以及向纏繞在所述線軸上的所述鋼絲或在所述線軸附近移動的所述鋼絲提供第2冷卻液的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的鋼絲鋸裝置，其中，提供所述第2冷卻液的裝置具有噴霧裝置。
33.如權(quán)利要求31所述的鋼絲鋸裝置，其中，所述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，所述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少有一個斜面相對于所述滾輪的表面成50°以上的角度，使所述鋼絲在所述一對斜面間移動。
34.一種鋼絲鋸裝置，具有芯線固定有磨粒的鋼絲；在周邊纏繞有所述鋼絲的線軸；將纏繞在所述線軸上的所述鋼絲拉出并使其移動的多個滾輪；以及向被切削物的被所述鋼絲切削的部分提供冷卻液的裝置，所述多個滾輪分別具有形成導(dǎo)向溝的高分子層，所述導(dǎo)向溝具有一對斜面，其中至少有一個斜面相對于所述滾輪的表面成50°以上的角度，使所述鋼絲在所述一對斜面間移動。
35.如權(quán)利要求34所述的鋼絲鋸裝置，其中，在所述多個滾輪間移動的所述鋼絲的張力在25N以上35N以下。
36.一種具有稀土磁鐵的音圈馬達，所述音圈馬達用包括由稀土合金粉末制成稀土磁鐵燒結(jié)體的工序和從所述燒結(jié)體分割出數(shù)個稀土磁鐵的工序的稀土磁鐵的制造方法制造，所述稀土磁鐵的分割工序為用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土磁鐵的切斷方法，包括將所述稀土磁鐵的被所述鋼絲切削的部分浸漬在25℃的表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的以水為主要成分的冷卻液中、通過使所述鋼絲移動來切削所述稀土磁鐵的工序。
37.一種具有稀土磁鐵的音圈馬達，所述音圈馬達用包括由稀土合金粉末制成稀土磁鐵燒結(jié)體的工序和從所述燒結(jié)體分割出數(shù)個稀土磁鐵的工序的稀土磁鐵的制造方法制造，所述稀土磁鐵的分割工序為用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土磁鐵的切斷方法，包括使纏繞在線軸上的鋼絲在多個滾輪間移動的工序，向纏繞在所述線軸上的鋼絲或在所述線軸附近移動的所述鋼絲提供以水為主要成分的第1冷卻液的工序，一邊向所述稀土磁鐵的被所述鋼絲切削的部分提供以水為主要成分的第2冷卻液一邊用移動中的所述鋼絲切削所述稀土磁鐵的工序。
全文摘要
一種用芯線固定有磨粒的鋼絲切斷稀土合金的方法。包括將稀土合金的被鋼絲切削的部分浸漬在25℃的表面張力在25～60mN/m范圍內(nèi)的以水為主要成分的冷卻液中、通過鋼絲的移動切削稀土合金的工序。
文檔編號B23Q11/10GK1356194SQ01139610
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月24日
發(fā)明者近藤禎彥, 宮地章, 石田一 申請人:住友特殊金屬株式會社