[发明专利]用于稀土磁体的多重切割加工的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来将磁体块切割加工成多件的方法。

背景技术

用来制造稀土磁体的商业产品的系统包括单零件系统以及多零件系统，在单零件系统中，在压力模制阶段制成与产品形状大体相同的零件；在多零件系统中，在模制出大的块体之后，通过机加工将该块体分成多个零件。这些系统在图1中示意性地示出。图1A示出单零件系统，该单零件系统包括压力模制、烧结或热处理、以及精加工步骤。模制的零件101、烧结或热处理的零件102以及精加工的零件(或产品)103的形状和尺寸大体相同。在进行了正常的烧结的情况下，得到接近网状的烧结零件，并且精加工步骤的负荷(load)相对较低。然而，当希望制造小尺寸的零件或在磁化方向上具有减小厚度的零件时，压力模制和烧结工序难以形成正常形状的烧结零件，导致制造成品率降低，在最坏情况下，这样的零件甚至不能形成。

相反，在图1B中所示的多零件系统消除了上述问题，并且允许按高生产率和高通用性进行压力模制和烧结或热处理步骤。它现在成为稀土磁体制造的主流。在多零件系统中，模制的块体101和烧结或热处理的块体102的形状和尺寸大体相同，但随后的精加工步骤需要切割。对于成品零件103的制造的关键在于，如何按最高效和浪费最少的方式对块体进行切割加工。

用来切割稀土磁体块的工具包括两种类型：金刚石砂轮内径(Inner-Diameter，ID)刀片，具有粘结到薄环形盘的内周缘上的金刚石砂粒；和金刚石砂轮外径(Outer-Diameter，OD)刀片，具有粘结到作为芯部的薄盘的外周缘上的金刚石砂粒。当今使用OD刀片的切割加工技术成为主流，特别是从生产率方面考虑。因为单刀片切割模式，所以使用ID刀片的加工技术的生产率较低。在OD刀片的情况下，多重切割是可能的。图2示出一种例示性的多刀片组件1，该多刀片组件1包括多个切割磨蚀刀片11，这些切割磨蚀刀片11与垫片(未示出)交替地同轴安装在转动轴12上，每个刀片11包括呈薄环形盘形式的芯部11b、和在芯部11b的外周缘边沿上的磨蚀磨粒层11a。这种多刀片组件1能够多重切割加工，就是说，将块体一次加工成多个零件。

对于OD磨蚀刀片的制造，金刚石磨粒一般由三种典型的粘结系统粘结，这三种典型的粘结系统包括：借助于树脂粘合剂的树脂粘结、借助于金属粘合剂的金属粘结，以及电镀。这些切割磨蚀刀片常常用在稀土磁体块的切割中。

当使用切割磨蚀刀片来将一定尺寸的稀土磁体块加工成多个零件时，切割刀片的切割部分(轴向)宽度的关系与工件(磁体块)的材料成品率决定性地相关。重要的是，通过使用具有最小厚度的切割部分、以高精度加工以使加工余量最小化和减少碎屑、以及增加可得到的零件数量，而使材料成品率和生产率得以最大化。

从材料成品率的观点出发，为了形成具有最小宽度的切割部分(或较薄切割部分)，切割轮芯部必须很薄。在图2中所示的OD刀片11的情况下，从材料成本和机械强度的观点出发，其芯部11b通常由钢材料制成。在这些钢材料中，根据JIS标准分类为SK、SKS、SKD、SKT、及SKH的合金工具钢常常用在商业实践中。然而，在由薄OD刀片切割加工诸如稀土磁体之类的硬材料的尝试中，合金工具钢的现有技术芯部的机械强度不足，并且在切割加工期间变形或弯曲，失去尺寸精度。

解决这种问题的一种方案是供稀土磁体合金使用的切割轮，该切割轮包括硬质合金的芯部，对于该芯部，借助于诸如树脂粘结、金属粘结或电镀之类的粘结系统，粘结诸如金刚石或cBN之类的高硬度磨蚀磨粒，如在JP-A 10-175172中描述的那样。作为芯部材料的硬质合金的使用，减轻了在加工期间由应力生成的弯曲变形，保证以高精度切割加工稀土磁体。然而，如果在稀土磁体的加工期间，提供到切割部分的切割液的供应量不足，则即使当使用硬质合金的芯部时，切割轮也可能产生像钝化和加载之类的问题，这些问题会增大在过程期间的加工力，并且引起碎屑和弯曲，对于加工状态造成有害的影响。

解决这个问题的手段包括：在切割刀片附近布置多个喷嘴，用来将切割液强迫地供给到各个切割部分；以及提供大容量的泵，以便供应大体积的切割液。前一种手段对于与多刀片组件(该多刀片组件包括以约1mm的紧密间隔而布置的多个刀片)相结合地实施而言是十分困难的，因为喷嘴不能布置在刀片附近。在供给大体积的切割液的后一种手段中，在切割刀片的转动期间在切割部分周围产生的空气流，使切割液在它到达切割部分之前分流和散开。如果将高压力施加到切割液上以强迫地供给它，则该压力对高精度加工而言是有害的，因为它使切割刀片弯曲并且产生振动。