[发明专利]外刃切割砂轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切割稀土烧结磁体的外刃切割砂轮，以及制造该外刃 切割砂轮的方法。

背景技术

用于切割稀土烧结磁体的外刃切割砂轮在JP-A 9-174441、JP-A 10-175171 和JP-A 10-175172中都有公开，这些外刃切割砂轮包含硬质合金基底，所述基 底具有用酚醛树脂等将金刚石磨粒粘结在其上的外缘。由于金刚石磨粒粘结在 硬质合金基底上，因此基底在机械强度方面相对于现有技术的合金工具钢和高 速钢得到提高，从而提高了机加工精度。并且通过使用硬质合金基底减少刃的 厚度，改善了机加工产率并提高了机加工速度。虽然这种使用了硬质合金基底 的切割砂轮显示出优于现有技术外刃切割砂轮的切割性能，但市场对减少切割 砂轮成本提出了与日俱增的要求。希望具有胜过现有技术的外刃切割砂轮的新 型高性能切割砂轮。

尽管在机加工稀土永久磁体或烧结磁体中可以采用多种切割技术，包括外 刃切割、内刃切割和线锯切割技术，然而最广泛使用外刃切割技术。由于外刃 切割技术具有许多优点，包括廉价的切割砂轮、使用硬金属刃时的可接受的切 割公差、高精度、较高的机加工速度和大规模制造，因此该技术被广泛地应用 在稀土烧结磁体的切割中。

用于外刃切割的传统切割砂轮所使用的基底由钢合金材料制成，如本领域 中的合金工具钢(如JIS中的SKD级)和高速钢。然而，在JP-A 9-174441、JP-A 10-175171和JP-A 10-175172(发明人将这些内容做为现有技术)中公开了使 用硬质合金基底的切割砂轮。通过使用钴或镍金属的结合材料基质对碳化钨 (WC)磨粒烧结胶结制成的硬质合金，是杨氏模量高达450-700GPa的坚固材料， 比杨氏模量为约200GPa的钢合金材料强度显著更大。

高杨氏模量意味着减小刃在切割力(或者切割阻力)下的变形量。反过来 又意味着在同样的切割力下，刃的弯曲减小，意味着在同样的刃弯曲下，即使 刃的厚度减小也可以保证同样的切割精度。虽然作用在刃的每单位面积上的切 割力基本保持不变，但是由于刃厚度变小，作用在刃上的总切割力变小。在多 道机加工过程中，磁体块一次被包含多个切割砂轮的切割装置机加工成多片， 作用在切割装置上的总切割力减小。这对于相同功率的马达可使切割砂轮数目 增加，或者对于相同数目的切割砂轮使切割力减小，从而节省了马达功率。如 果马达功率相对于切割力具有富余，则可以加快切割砂轮装置的前进以缩短所 需的切割时间。

使用高模量的硬质合金基底显著改善了外刃切割的生产能力。然而，随着 制造商进入激烈地追求低成本的竞争中，市场对稀土烧结磁体的需求日益增加。 对于稀土永久磁体材料的有效利用率，切割公差越小，材料利用效率越高。机 加工速度越快，生产能力提高越多。这样就希望有一种外刃切割砂轮，尽管它 的刃厚度比当前的硬质合金基底的切割砂轮的刃厚度小，但还能够提供高模量 和高精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种外刃切割砂轮及其制造方法，该外刃切割砂轮能 够以高精度和低公差进行切割，同时增加机加工产率，并降低机加工成本。

本发明涉及一种外刃切割砂轮，其包含硬质合金制成的基底。具有较高强 度和较高模量的金属结合材料用来将包含金刚石磨粒、CBN磨粒，或者金刚石磨 粒与CBN磨粒的混合物的磨粒粘结到基底的外缘，由此改善刃部的机械强度以 及外刃切割砂轮的总体机机械刚性。因此本发明成功地减小了刃部的厚度，加 快了切割速度。

一方面，本发明提供了一种外刃切割砂轮，其包括：限定外周缘的外径为 80-200mm，限定孔的内径为30-80mm，厚度为0.1到1.0mm的硬质合金环形 薄圆片基底，和设置于该基底的外周缘上的刃部，其包含有用金属结合材料结 合的磨粒，所述磨粒包含金刚石磨粒、CBN磨粒或者金刚石磨粒与CBN磨粒的混 合物，金属结合材料的杨氏模量为0.7×10¹¹-4.0×10¹¹Pa，刃部的厚度比基底 的厚度至少大0.01mm。

在优选实施方案中，金属结合材料的维氏硬度为100-550，密度为 2.5-12g/cm³。典型地，金属结合材料包括选自Ni、Fe、Co、Cu和Sn中的至少 一种金属、包含上述金属中的至少两种的合金、或包含上述金属中的至少一种 与磷的合金。