專利名稱：稀土合金的切斷方法以及切斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用鋼絲鋸的稀土合金的切斷方法，稀土合金板的制造方法以及稀土合金磁鐵的制造方法，以及配置有該稀土合金磁鐵的音圈馬達(dá)。
以前，為了從硅的錠料切出多個(gè)薄片而開發(fā)了利用鋼絲鋸切斷錠料的技術(shù)，例如在特開平6-8234號(hào)公報(bào)上所公開的。按照這種技術(shù)，一面向移動(dòng)的多個(gè)鋼絲上供給含有磨削磨料的泥漿一邊實(shí)施錠料的切削、切斷，能夠同時(shí)切出多個(gè)具有規(guī)定厚度的薄片。(游離磨料型鋼絲鋸)另一方面，作為切斷稀土合金錠料的方法，以前采用廣為人知的例如利用旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)刃切割錠料的技術(shù)。但是，按照利用滑動(dòng)刃切斷的方法，由于切斷刃的厚度比鋼絲的直徑厚，所以切削量肯定會(huì)增大，無法實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。
稀土合金適合于用作例如磁鐵材料。由于磁鐵的用途多種多樣，在各種電子儀器上也廣泛使用，所以如果能夠利用鋼絲鋸將稀土合金的錠料以較少的切削量同時(shí)制作成具有規(guī)定厚度的多個(gè)薄片，就會(huì)大幅度降低稀土類磁鐵的制造成本。
特別是，作為稀土磁鐵的重要用途的音圈馬達(dá)的小型化不斷發(fā)展，用于此處的稀土磁鐵的厚度與以往相比顯著變薄。所以，在制造音圈馬達(dá)上所使用的稀土磁鐵的過程中，利用切削量小的鋼絲鋸非常有利。
但是，尚無實(shí)用的利用鋼絲鋸技術(shù)切斷稀土合金的報(bào)告。根據(jù)發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，如果利用游離磨料型鋼絲鋸對(duì)稀土合金的錠料進(jìn)行切斷加工處理，由于利用鋼絲鋸加工所產(chǎn)生的微粉、磨削廢料(切屑或金屬碎屑)使泥漿循環(huán)管在極短的時(shí)間內(nèi)堵塞，其結(jié)果導(dǎo)致無法向鋼絲上供給泥漿，而發(fā)生了鋼絲斷裂。為了避免這個(gè)問題，將全部泥漿每隔幾個(gè)小時(shí)就完全更換，由于在更換泥漿時(shí)就必須中斷利用鋼絲鋸進(jìn)行的加工，因而無法適用于批量生產(chǎn)，不可能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
另外，金屬碎屑也容易堆積在切削槽內(nèi)，而導(dǎo)致切削阻力顯著增加，從而更容易產(chǎn)生鋼絲斷裂。雖然金屬碎屑在泥漿的粘度降低至一定的值時(shí)容易從切削槽內(nèi)排出，但是由于泥漿粘度低，則磨料不能附著在鋼絲上，所以就不能高效率地切斷堅(jiān)硬而不易切斷的稀土合金，也需要進(jìn)行泥漿的粘度管理。
并且，在切斷加工處理中，金屬碎屑也容易堆積在輥的槽中，也有鋼絲從其所盤繞的輥中脫落出來等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，切削精度顯著降低這樣的問題。這些問題，任何一個(gè)都是在以前的利用鋼絲鋸技術(shù)切斷硅或者玻璃的錠料時(shí)未曾有過的。
另外，由于稀土合金一般包含有堅(jiān)硬的立方晶相和具有粘性的稀土富相，所以與硅相比較而言不易切斷加工，要用鋼絲鋸來切斷稀土合金，則需要相對(duì)增大施加在鋼絲上的拉力。但是，如果增大鋼絲拉力，則驅(qū)動(dòng)鋼絲的輥會(huì)增加負(fù)荷，導(dǎo)致輥產(chǎn)生磨損。特別是，如果具有內(nèi)聚性的稀土合金的金屬碎屑進(jìn)入輥的槽中，則由鋼絲導(dǎo)致的輥的磨損就會(huì)更加急劇地發(fā)展。
另一方面，雖然如果減小鋼絲拉力，則能夠抑制輥的磨損，但是工件切斷面的平面度就會(huì)降低，所以切斷精度降低，不能用于實(shí)用。
并且，雖然也研究過將輥用金屬材料構(gòu)成，但是由于鋼絲與輥表面之間產(chǎn)生打滑，因而無法采用金屬制的輥。
本發(fā)明即為鑒于諸如此類的問題而進(jìn)行的，其主要目的為提供一種稀土合金的切斷方法以及稀土合金的切斷裝置，能夠抑制輥的磨損、可以進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能夠提高切斷面的平面度。
另外，本發(fā)明的另一目的為提供一種應(yīng)用上述稀土合金的切斷方法的稀土合金磁鐵的制造方法，以及配置著該稀土合金磁鐵的音圈馬達(dá)。
基于本發(fā)明的稀土合金的切斷方法，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金的切斷方法，使用至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)所述鋼絲，一邊在所述鋼絲上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力一邊實(shí)行切斷。
或者，基于本發(fā)明的稀土合金的切斷方法，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金的切斷方法，其特征是，使用至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)所述鋼絲，將所述泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
在理想的實(shí)施例中，包含有回收含有切斷所述被加工物時(shí)所產(chǎn)生的金屬碎屑的泥漿、從所述泥漿中除去金屬碎屑的工序，和對(duì)所述除去金屬碎屑的泥漿進(jìn)行溫度控制的工序。
在理想的實(shí)施例中，所述被加工物為R-Fe-B系稀土類燒結(jié)磁鐵(R為含有Y的稀土元素)。
最好是所述泥漿在25℃時(shí)的粘度處于從92到175(毫帕斯卡秒)的范圍之間。
最好是利用磁力分離機(jī)從所述泥漿中收集金屬碎屑。
最好是所述磁力分離機(jī)在收集所述金屬碎屑的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生0.3特斯拉以上的磁力。
最好是一邊使所述稀土合金相對(duì)于所述鋼絲從上方朝著下方下降，一邊切斷所述稀土合金。
最好其特征是，將所述稀土合金以分割為多個(gè)塊錠的狀態(tài)保持，所述泥漿的供給的至少一部分經(jīng)由所述多個(gè)塊錠的間隙而進(jìn)行。
在理想的實(shí)施例中，向所述鋼絲上供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)，配置在鋼絲相對(duì)于所述被加工物的移動(dòng)方向的相反的一側(cè)上。
在理想的實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件為由酯類聚氨酯橡膠所形成的輥。
基于本發(fā)明的稀土合金板的制造方法，包含有制造稀土合金錠料的工序，和利用所述稀土合金的切斷方法，將所述稀土合金錠料分割為多個(gè)稀土合金板的工序。
基于本發(fā)明的稀土合金磁鐵的制造方法，包含有通過將稀土合金粉末成型以及燒結(jié)、制造稀土合金磁鐵的工序，和利用所述稀土合金的切斷方法，將所述稀土合金磁鐵分割為多個(gè)磁鐵的工序。
基于本發(fā)明的音圈馬達(dá)，配置著利用所述的稀土合金磁鐵的制造方法所制造的稀土合金磁鐵。
在理想的實(shí)施例中，所述稀土合金磁鐵的厚度處于0.5～3.0mm的范圍內(nèi)。
基于本發(fā)明的稀土合金切斷裝置，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金切斷裝置，其特征是，配置著向所述鋼絲和所述被加工物之間供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)；至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成、驅(qū)動(dòng)所述鋼絲的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件；和在所述鋼絲上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力的機(jī)構(gòu)。
或者，基于本發(fā)明的稀土合金切斷裝置，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金切斷裝置，其特征是，配置著向所述鋼絲和所述被加工物之間供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)；至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成、驅(qū)動(dòng)所述鋼絲的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件；檢測(cè)所述泥漿溫度的溫度檢測(cè)器；和冷卻所述泥漿、將所述泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的冷卻器。
在理想的實(shí)施例中，所述稀土合金切斷裝置配置著加熱所述泥漿的機(jī)構(gòu)。
最好是所述稀土合金切斷裝置配置著利用磁力切斷所述稀土合金時(shí)所產(chǎn)生的所述稀土合金的金屬碎屑從所述泥漿中分離出來的磁力分離機(jī)。
最好是所述磁力分離機(jī)在除去所述金屬碎屑的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生0.3特斯拉以上的磁力。
最好是所述泥漿在25℃時(shí)的粘度處于92至175(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)。
本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用鋼絲鋸切斷加工稀土合金，則加工時(shí)所產(chǎn)生的稀土合金的金屬碎屑在泥漿內(nèi)迅速沉淀，短時(shí)間內(nèi)凝聚的現(xiàn)象，認(rèn)為這正是妨礙利用鋼絲鋸切斷稀土合金的實(shí)用化的很大的主要因素。凝集的金屬碎屑阻礙鋼絲鋸裝置內(nèi)的泥漿循環(huán)管內(nèi)的泥漿的循環(huán)，則由于因此而導(dǎo)致泥漿循環(huán)管堵塞，如果不頻繁地進(jìn)行泥漿更換則不可能實(shí)施長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
金屬碎屑的沉淀、凝集，一般認(rèn)為是由于構(gòu)成稀土合金的稀土元素或鐵的比重比泥漿的分散劑(例如油)的比重大的緣故而產(chǎn)生的。作為用于泥漿的分散劑，出于使比分散劑比重大的較大的磨料分散于其中的目的而選擇具有較高粘度的物體。作為磨料通常使用的SiC、金鋼石、以及氧化鋁(Al2O3)等的比重在約3～4的范圍內(nèi)，另一方面，利用鋼絲鋸切斷硅或者石英玻璃的場(chǎng)合所產(chǎn)生的碎屑的比重也為3～4左右。因而，在利用鋼絲鋸技術(shù)切斷硅或者石英玻璃的錠料的場(chǎng)合下，碎屑很容易和磨料同樣均勻地分散在泥漿中，幾乎不產(chǎn)生碎屑的沉淀、凝集，所以到現(xiàn)在為止都未發(fā)生過由此而引起的較大的問題。
如果提高泥漿的粘度，則由于稀土合金的金屬碎屑容易均勻地分散在泥漿中，因而能夠解決上述的金屬碎屑凝集問題。但是，根據(jù)發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，即使提高泥漿的粘度，也會(huì)產(chǎn)生鋼絲切斷等的問題。其原因在于由于與硅等相比較，稀土合金的切削阻力明顯較高。因而，本申請(qǐng)的發(fā)明者將泥漿的粘度降至比以前還要低，從而提高金屬碎屑的洗滌性或者排出效率，由此而減少切削阻力，同時(shí)著眼于稀土合金金屬碎屑的不易分散、被磁鐵所吸引稀土合金碎屑的性質(zhì)，利用磁力將金屬碎屑從泥漿中分離，除去。通過這樣，防止循環(huán)管內(nèi)的堵塞的同時(shí)，幾乎不需要泥漿的頻繁更換，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，能夠顯著改善連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
并且，利用磁力吸引合金金屬碎屑時(shí)，雖然金屬碎屑由于泥漿中的油等的粘性而受到強(qiáng)烈的阻力，但是由于在本發(fā)明中使用粘度低的泥漿，同時(shí)利用具有較強(qiáng)磁力的磁鐵，所以能夠充分實(shí)用地進(jìn)行金屬碎屑的分離。
并且，在本發(fā)明中，通過將施加在鋼絲上的拉力在14.7N以上，39.2N以下的范圍內(nèi)調(diào)整，可以防止由于鋼絲而造成的輥的磨損，能夠保持較高的切斷面的平面度，很薄地切割稀土合金。
另外，在本發(fā)明中，將泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍(例如25℃以上30℃以下)內(nèi)，阻止泥漿的溫度隨由切斷加工而產(chǎn)生的熱量等而變動(dòng)。這是因?yàn)槿绻酀{溫度伴隨切斷加工運(yùn)轉(zhuǎn)而上升，則泥漿的粘度就從室溫時(shí)的值開始變化，金屬碎屑的分散性/排出性就會(huì)惡化。在本發(fā)明中，通過控制泥漿溫度，能夠解決這樣的問題，能夠長期穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)較高的加工精度。
下面對(duì)圖紙及其標(biāo)號(hào)進(jìn)行簡單說明。


圖1為表示Nd-Fe-B永久磁鐵的制造順序的流程圖。
圖2(a)為表示固定在工件平臺(tái)上的錠料塊的主視圖，(b)為其側(cè)視圖。
圖3(a)為表示被恰當(dāng)使用于本發(fā)明的實(shí)施例中的鋼絲鋸裝置的主要部分的斜視圖，(b)為其正面圖。
圖4(a)為主輥的軸向剖面，(b)為將設(shè)置在主輥的外圓周部分上的圓筒狀的套管的一部分放大的軸向剖視圖。
圖5為表示上述鋼絲鋸裝置的泥漿循環(huán)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
圖6為表示安裝在上述鋼絲鋸裝置上的磁力分離機(jī)裝置的透視圖。
圖7為表示鋼絲的撓度值和鋼絲速度的關(guān)系的曲線圖。
圖8為表示鋼絲的撓度值和泥漿粘度的關(guān)系的曲線圖。
圖9為表示工件的切斷速度和工件切斷面的平面度的關(guān)系的曲線圖。
圖10為表示鋼絲的斷線次數(shù)和主輥的槽的深度的關(guān)系的曲線圖。
圖11為表示泥漿的比重如何隨著鋼絲鋸加工時(shí)間變化的曲線圖。
圖12為表示工件切斷面的表面波紋度(平面度)以及輥的磨損如何依存于鋼絲拉力的圖。
在上述附圖中，20-稀土合金的錠料，22-粘結(jié)劑，24a～24c-錠料的塊錠(工件塊錠)，26-工件平臺(tái)，28-石墨制支承平板，29-泥漿供給噴嘴，29a-狹縫狀吹出口，30-鋼絲鋸裝置的主要部分，32-鋼絲，34a～34c-主輥(多槽輥)，36-噴嘴，37-泥漿的回收排放口，40-鋼絲鋸裝置，42-泥漿供給槽，44-第1循環(huán)管，46-第2循環(huán)管，48-泥漿回收槽，49-第3循環(huán)管，50-磁力分離機(jī)，52-含金屬碎屑的使用過的泥漿(污濁液體)，54-分離槽，54a-設(shè)置在分離槽上的開口部分，56-滾筒，57-阻尼輥，58-刮板，59-金屬碎屑箱。
實(shí)施例下面說明本發(fā)明的稀土合金板的制造方法的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，作為稀土合金，采用以釹(Nd)、鐵(Fe)以及硼(B)為主要成分的三元化合物Nd-Fe-B，或者將Nd-Fe-B的Nd的一部分用Dy(鏑)置換、將Fe的一部分用Co(鈷)置換的化合物。Nd-Fe-B作為最大能量乘積超過320KJ/m3的強(qiáng)有力的釹磁鐵材料而廣為人知。
考照?qǐng)D1的流程圖，簡單說明制作Nd-Fe-B的錠料的方法。并且，作為磁鐵材料的稀土合金的構(gòu)成、制造方法，詳細(xì)公開在美國專利第4770723號(hào)說明書或者美國專利第4792368號(hào)說明書等上。
首先，在圖1的步驟S1處將原料按照規(guī)定的成分比正確稱量之后，在步驟S2在真空或者氬氣氣氛的高頻溶化爐中將原料溶化。將溶化的原料澆注到水冷鑄模中，形成具有規(guī)定組成的原料合金。在步驟S3將原料合金粉碎，制成平均粒度3-4μm左右的微粉末。在步驟S4將微粉末裝入金屬模具中，在磁場(chǎng)中擠壓成形。這時(shí)根據(jù)需要將微粉末和潤滑劑混合之后進(jìn)行擠壓成形。然后，在步驟S5進(jìn)行約1000-1200℃左右的燒結(jié)工序，就可以制造成釹磁鐵原材料。然后，在步驟S6實(shí)行為提高磁鐵的頑磁力而進(jìn)行的約600℃的時(shí)效處理，完成稀土合金錠料的制作。錠料的尺寸例如為30mm×50mm×60mm。
在步驟S7進(jìn)行稀土合金錠料的切斷，加工形成從錠料切斷的多個(gè)薄板(有時(shí)稱為基板或者薄片)。在進(jìn)行步驟S8以后的說明之前，下面詳細(xì)說明利用本發(fā)明的鋼絲鋸技術(shù)切斷加工稀土合金錠料的方法。
參照?qǐng)D2(a)以及(b)。首先，將利用上述方法制造的多個(gè)錠料20用例如由雙液性的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的粘接劑22相互粘接，作為多個(gè)塊錠24a～24c以裝配好的狀態(tài)固定在鐵制的工件平臺(tái)26上。工件平臺(tái)26與各塊錠24a-24c之間的粘接也用粘接劑22來實(shí)現(xiàn)。更加詳細(xì)地說，在工件平臺(tái)26與各塊錠24a-24c之間，配置著作為虛設(shè)物而發(fā)揮作用的石墨制支承平板28，該石墨制支承平板28也通過粘接劑22粘結(jié)在工件平臺(tái)26以及各塊錠24a～24c上。石墨制支承平板28承擔(dān)著在塊錠24a～24c的切斷加工結(jié)束之后，到工件平臺(tái)26的下降動(dòng)作停止為止承受鋼絲鋸的切斷加工，保持工件平臺(tái)26的這種作為虛設(shè)物的作用。
在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)各毛坯的大小，使之沿著圖2(a)的箭頭A所示方向(下面稱為鋼絲移動(dòng)方向)測(cè)量的各塊錠24a～24c的尺寸為100mm左右。在本實(shí)施例中，由于一個(gè)錠料20沿著鋼絲移動(dòng)方向測(cè)得的尺寸為約50mm，因而通過將沿著鋼絲移動(dòng)方向上排列的2個(gè)錠料20重疊在一起，就能構(gòu)成上述各個(gè)塊錠24a～24c。
雖然將固定在工件平臺(tái)26上的多個(gè)錠料20作為一個(gè)整體稱為工件，但是通過將該工件分割為多個(gè)塊錠，具有下面的優(yōu)點(diǎn)。
一個(gè)塊狀的工件，如果鋼絲移動(dòng)方向尺寸(切削槽的長度)超過泥漿的輸入量、變得過大，則工件的切斷加工部分中就會(huì)產(chǎn)生泥漿供給不充分的區(qū)域，這樣就有可能導(dǎo)致產(chǎn)生鋼絲斷線。但是由于本實(shí)施例的工件被分割成適當(dāng)尺寸的塊錠24a～24c，所以能夠向塊錠24a～24c的間隙中供給泥漿，從而能夠解決泥漿供給不足的問題。另外，由于鋼絲通過塊錠的間隙時(shí)金屬碎屑也能夠從切削槽排出，所以提高了切斷效率。
由于向塊錠24a～24c的間隙中供給泥漿，所以在本實(shí)施例中，在工件平臺(tái)26的上部配置著2根泥漿供給噴嘴29，經(jīng)由狹縫狀吹出口29a從泥漿供給噴嘴29中向下方噴射新鮮的泥漿。泥漿供給噴嘴29，從后面要說明的泥漿供給槽中接受不含金屬碎屑的新鮮的泥漿或者已除去金屬碎屑的泥漿。泥漿供給噴嘴29，設(shè)計(jì)成具有例如雙重管式的結(jié)構(gòu)，狹縫29a的寬度在縱向上變化，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的泥漿供給。能夠作為泥漿供給噴嘴29使用的泥漿供給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，例如公開在特開平7-195358號(hào)公報(bào)上。
雖然在本實(shí)施例中如上所述的那樣將工件分割為多個(gè)塊錠，但是各塊錠24a～24c的各自的鋼絲移動(dòng)方向尺寸應(yīng)該設(shè)定多大，也隨泥漿的粘度或鋼絲移動(dòng)速度而變化。另外，根據(jù)各錠料20的大小，構(gòu)成一個(gè)塊錠的錠料20的數(shù)目或配置也相應(yīng)變化?？紤]這些方面，將工件分割為最適當(dāng)?shù)某叽绲膲K錠即可。另外，雖然在本實(shí)施例中，將泥漿供給噴嘴29設(shè)置在工件平臺(tái)26的上側(cè)，但是也可以從工件平臺(tái)26的下側(cè)向塊錠之間供給泥漿。
然后，參照?qǐng)D3(a)以及圖3(b)，說明使用于本實(shí)施例中的鋼絲鋸裝置的主要部分30。在該鋼絲鋸裝置中，安裝著一根鋼絲多重卷繞的3個(gè)主輥34a～34c。其中，雖然2個(gè)主輥34a以及34b通過鋼絲鋸裝置可自由旋轉(zhuǎn)地支承著，但未與馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接連接，而作為從動(dòng)輥發(fā)揮作用。與此相對(duì)，主輥34c與未圖示的驅(qū)動(dòng)源例如馬達(dá)相連接，通過該驅(qū)動(dòng)源可以受到所需要的旋轉(zhuǎn)力，以設(shè)定速度旋轉(zhuǎn)。由于主輥34c經(jīng)由鋼絲32向2個(gè)主輥34a以及34b傳遞旋轉(zhuǎn)力，因而作為驅(qū)動(dòng)輥而發(fā)揮作用。
鋼絲32，根據(jù)主輥34a～34c的旋轉(zhuǎn)而被引導(dǎo)，一邊按照規(guī)定速度(例如600～1000m/分)往復(fù)移動(dòng)一邊從未圖示的卷軸卷繞到其它未圖示的卷軸上。并且，鋼絲的移動(dòng)并不局限于往復(fù)動(dòng)作，也可以一直朝著一個(gè)方向。
參照?qǐng)D4(a)以及圖4(b)，說明主輥34a～34c的結(jié)構(gòu)。在各輥34a～34c的表面上設(shè)置著套管62。在套管62的外圓周面上(主輥34a～34c的外圓周表面)，等間距形成有多個(gè)V形槽64，一根鋼絲32嵌進(jìn)多數(shù)的溝中，卷繞在各輥上。鋼絲32的排列間距(鋼絲列的間距)由該槽的間距而決定。在本實(shí)施例中，該間距設(shè)定為約2.0mm。由于該間距是對(duì)應(yīng)于利用切斷加工所應(yīng)切出的薄板的厚度而設(shè)定的，所以選擇使用具有恰當(dāng)?shù)拈g距的多槽輥34a～34c。并且，套管62能夠固定在圓柱狀的桿60的外圓周面上、與桿60一起整體旋轉(zhuǎn)。在上述圖3(a)以及圖3(b)中，表示了一根鋼絲32卷掛在主輥34a～34c的多數(shù)的槽64中的狀態(tài)。
在本實(shí)施例中，輥的表面部分(套管62)，由有機(jī)高分子材料酯類聚氨酯橡膠(硬質(zhì)彈性體)構(gòu)成。在以前的用鋼絲鋸切斷硅錠的裝置的場(chǎng)合，使用容易提高槽的加工精度的醚類聚氨酯橡膠。根據(jù)本申請(qǐng)的發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，由醚類聚氨酯橡膠構(gòu)成的套管，對(duì)于本實(shí)施例中使用的泥漿明顯容易泡脹，從而使輥的耐磨損性降低。因而不能使用在約10個(gè)小時(shí)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，無論如何也無法實(shí)用。在本實(shí)施例中使用適宜的泥漿的情況下，由于使用了濃度相對(duì)較低的表面活性劑或分散劑，所以即使對(duì)于不易被硅錠的鋼絲鋸切斷中使用的泥漿泡脹的醚類聚氨酯橡膠，也容易產(chǎn)生泡脹的問題。雖然高硬度的酯類聚氨酯橡膠相對(duì)比較貴，但由于采用本實(shí)施例所使用的那樣的泥漿可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以還是希望使用。在利用酯類聚氨酯橡膠制作主輥的情況下，幾乎沒有泡脹的問題，長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能。另外，也不用擔(dān)心在金屬制輥上容易發(fā)生的脫槽的問題。
在本實(shí)施例的主輥34a～34c上，形成有具有0.3mm以上深度的V形槽64。在以前的切斷加工硅錠的場(chǎng)合，槽的深度最多設(shè)定為0.2mm左右，但是如果采用具有這樣的淺槽的主輥來加工象稀土合金這樣的具有粘性的錠料，由于鋼絲的撓曲程度大，時(shí)時(shí)發(fā)生脫槽，通過相鄰的鋼絲之間的相互接觸而使鋼絲斷線。針對(duì)這一點(diǎn)，使槽深度在0.3mm以上，即可解決這樣的問題。
并且，由于輥表面部分過于硬則鋼絲在輥表面上容易打滑，所以有時(shí)會(huì)增加輥的磨損量。在這一點(diǎn)上，由于能夠發(fā)揮酯類聚氨酯橡膠的適中的硬度，所以在控制輥磨損上發(fā)揮優(yōu)良的效果。
鋼絲例如由硬鋼線(鋼琴線)形成，使用粗細(xì)為0.06～0.25mm左右的線。并且，鋼絲也可以由Ni-Cr或Fe-Ni等合金、W或Mo等高熔點(diǎn)金屬，或者將尼龍纖維捆在一起形成。另外，作為磨料可以使用SiC、金剛石、以及氧化鋁(Al2O3)，并且也可以使用B、C、CBN(Cubic Boron Nitride)等。
再次參照?qǐng)D3(a)以及圖3(b)。在切斷加工處理時(shí)，工件被壓靠在移動(dòng)的鋼絲32中張掛在主輥34a和主輥34b之間的部分上。在本實(shí)施例中，泥漿至少能夠從3處供給到鋼絲32上，其中的兩處的泥漿供給使用配置在工件平臺(tái)26的上部的泥漿供給噴嘴29、利用塊錠的間隙進(jìn)行。剩下的一處泥漿供給，在圖3(b)中從工件的左側(cè)(鋼絲移動(dòng)方向A的上游一側(cè))利用噴嘴36a進(jìn)行。泥漿的供給也可以使用在這些噴嘴29以及36a的基礎(chǔ)上加上設(shè)置在鋼絲移動(dòng)方向A的下游一側(cè)的噴嘴36b。
并且，本實(shí)施例的場(chǎng)合下，向鋼絲上供給泥漿的機(jī)構(gòu)(在這里為泥漿供給噴嘴29、噴嘴36a、以及噴嘴36b的各處的泥漿吹出口)配置在相對(duì)于塊錠24a～24c的鋼絲移動(dòng)方向一側(cè)(上游一側(cè))以及鋼絲移動(dòng)方向的反向一側(cè)(下游一側(cè))的兩處。由于輥利用從這些噴嘴吹出的泥漿的一部分被洗滌，另外鋼絲上的金屬碎屑的一部分也在到達(dá)輥之前被沖洗掉，所以輥的磨損得到控制。
在本實(shí)施例中，調(diào)整泥漿的成分，使所使用的泥漿在25℃時(shí)的粘度處于92至175(毫帕斯卡秒、mPaSec)的范圍內(nèi)。作為用于泥漿的分散劑的油，含有作為主要成分的精制礦油，其余含有酯(25～35％)、防銹添加劑(1％以下)、極壓添加劑(1％以下)。并且，作為泥漿的分散劑，也能夠使用乙二醇類水溶液等油以外的材料。
由于使用了這樣的粘度較低的泥漿，所以由稀土合金形成的切削槽內(nèi)產(chǎn)生的金屬碎屑，迅速地流出到切削槽的外部(高排出效率)，從切削加工區(qū)域中排除出去。換而言之，洗滌性較好。因此，切削槽內(nèi)的金屬碎屑不會(huì)強(qiáng)烈阻礙鋼絲的移動(dòng)，從而能夠解決由切削阻力增加而引起的鋼絲斷裂的問題。另外，由于使用粘性低的泥漿，所以也減少了由移動(dòng)的鋼絲帶到主輥處的金屬碎屑的量，能夠控制金屬碎屑在主輥上的槽內(nèi)堆積的現(xiàn)象。其結(jié)果，能夠防止鋼絲斷裂，另外也有在工件切斷結(jié)束后能夠?qū)摻z從工件上簡單地取下這樣的優(yōu)點(diǎn)。并且，由于泥漿的使用，具有冷卻切削部分、改善鋼絲在工件上的“咬合”效果。
參照?qǐng)D3(b)。工件平臺(tái)26在工件的切斷加工處理時(shí)，通過未圖示的驅(qū)動(dòng)裝置按照規(guī)定的速度(例如0.3～1.0mm/分)向下方沿著箭頭D移動(dòng)，將固定在工件平臺(tái)26上的工件壓靠在在水平橫向(箭頭A方向)上移動(dòng)的鋼絲32上。通過在工件和鋼絲32之間供給充分的量的泥漿，從工件和鋼絲32之間排出金屬碎屑，通過這樣可以連續(xù)地切削工件。雖然如果增加工件平臺(tái)26的下降速度，就能提高切斷效率，但由于切斷阻力上升，因而會(huì)產(chǎn)生鋼絲32的波動(dòng)現(xiàn)象，有可能會(huì)導(dǎo)致工件切斷面的平面度變差。工件切斷面的平面度惡化，會(huì)增加后續(xù)工序的研磨作業(yè)所需的時(shí)間，增加廢品的發(fā)生概率。因此，就有將工件的下降速度、即工件的切斷速度設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)的必要。
隨著工件的下降，按照固定間距排列的鋼絲32作為多線鋼絲鋸磨削工件，隨之而在工件上同時(shí)形成多個(gè)加工槽(切削槽)，增大該槽的深度，進(jìn)行切斷加工。加工槽將各錠料完全橫穿過時(shí)，完成該錠料的切斷加工，厚度取決于鋼絲列的間距以及鋼絲粗細(xì)的多個(gè)薄片同時(shí)被切出來。全部的錠料20的切斷結(jié)束之后，通過上述驅(qū)動(dòng)裝置使工件平臺(tái)26沿著箭頭D上升。然后，各塊錠從工件平臺(tái)26上分離的同時(shí)，切斷的各薄片就從各塊錠上分離出來。
在本實(shí)施例中，將切斷加工時(shí)的鋼絲拉力調(diào)整在14.7N以上、39.2N以下。雖然如果超出該范圍增大鋼絲拉力，能提高工件切斷面的平面度，但輥磨損更加劇烈。另一方面，如果鋼絲拉力比14.7N還要小的話，則工件切斷面的平面度就會(huì)降低。關(guān)于將鋼絲拉力設(shè)定在上述范圍內(nèi)較好的理由，將參照?qǐng)D12在后面說明。
在本實(shí)施例中，由于使工件從鋼絲32的上方下降實(shí)行切斷加工，所以切斷加工過的錠料20以通過粘接劑與工件平臺(tái)26結(jié)合的狀態(tài)，與工件平臺(tái)26一同降下去。由于切斷加工過的錠料20象這樣位于鋼絲的下方，所以即使工件上切斷加工完了的部分從工件本體上分離、脫落，其脫落部分也不會(huì)與鋼絲32再次接觸。因此，切斷加工完了的合金板以良好的質(zhì)量狀態(tài)傳遞到下一工序。
另外，在使工件從鋼絲32的上方下降實(shí)行切斷加工的場(chǎng)合下，由工件切削而產(chǎn)生的金屬碎屑不會(huì)附著在鋼絲32上，具有容易迅速排出的優(yōu)點(diǎn)。這樣，就能減小鋼絲上產(chǎn)生的負(fù)荷，并有助于控制輥的磨損。
并且，在工件從上方壓靠鋼絲32的結(jié)構(gòu)中，鋼絲32朝著張掛鋼絲32的輥和與鋼絲32的接觸部分的長度增加的方向撓曲。其結(jié)果，由于輥和鋼絲32的接觸面積增大，所以不容易產(chǎn)生鋼絲32的打滑，同時(shí)鋼絲32對(duì)于輥的擠壓力(單位接觸面積的擠壓力)降低。鋼絲32的擠壓力的降低，在防止由鋼絲32引起的對(duì)輥的磨損方面具有效果。
然后，參照?qǐng)D5說明鋼絲鋸裝置40的泥漿循環(huán)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)。如圖5中示意表示的那樣，在裝置40內(nèi)向鋼絲鋸裝置的主要部分30供給泥漿的同時(shí)，設(shè)置著用于回收含有加工形成的金屬碎屑的使用過的泥漿的泥漿循環(huán)系統(tǒng)。
在該裝置40的場(chǎng)合，在工件的切斷加工時(shí)，經(jīng)由第1循環(huán)管44從泥漿供給槽42向圖3(a)以及(b)所示的工件平臺(tái)26上的泥漿供給管29以及噴嘴36a以及36b供給泥漿。這時(shí)，使用泵P1。用于切斷加工的泥漿，從加工部分以及其周邊滴下，通過位于下方的回收排放口37接收。泥漿經(jīng)由第2循環(huán)管46從回收排放口37中運(yùn)到分離槽處，在這里，通過后面要說明的磁力分離機(jī)50進(jìn)行金屬碎屑分離處理，轉(zhuǎn)到回收槽48中貯存。通過該金屬碎屑分離處理而恢復(fù)到與切斷加工前的狀態(tài)相近的狀態(tài)的泥漿，經(jīng)由第3循環(huán)管49被送到泥漿供給槽42中。這時(shí)使用中繼泵P2。在第3循環(huán)管49的中途部分插入有過濾器F，過濾器F能夠?qū)⒗么帕Ψ蛛x機(jī)50未除去的金屬碎屑除去。作為過濾器F，適當(dāng)?shù)厥褂昧舜鼱畹拇鼮V器。
并且，泥漿供給槽42能夠使可以透過過濾器F的微細(xì)的金屬碎屑沉淀。因此能夠進(jìn)一步降低經(jīng)由第1循環(huán)管44被送到主要部分30中的泥漿中殘留的金屬碎屑的量。并且，由于此時(shí)微細(xì)的金屬碎屑被磁力分離機(jī)磁化而凝聚，因而變得容易沉淀。
象這樣在本實(shí)施例中，由于一邊循環(huán)進(jìn)行泥漿的供給以及回收，一邊高效率地進(jìn)行金屬碎屑的分離除去，所以泥漿更換作業(yè)的時(shí)間間隔顯著延長，能夠長時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行切斷加工處理。在泥漿循環(huán)系統(tǒng)中，能夠循環(huán)100升～300升左右的量的泥漿。并且，為了將泥漿粘度保持在所希望的范圍內(nèi)，最好是以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔補(bǔ)充新的泥漿。在這種情況下，也可以定期地實(shí)際測(cè)量泥漿粘度，在泥漿粘度偏離設(shè)定范圍的情況下隨時(shí)向裝置內(nèi)(例如泥漿供給槽42)補(bǔ)充新的泥漿。這種泥漿的部分供給，可以不中斷切斷加工處理，從這一點(diǎn)來看，與泥漿的全面更換大相徑庭。
并且，在本實(shí)施例中，如圖5所示的那樣，在泥漿供給槽42中，安裝著溫度傳感器47a和冷卻裝置47b。如果通過該溫度傳感器47a檢測(cè)到的泥漿溫度超過預(yù)先設(shè)定的溫度(例如30℃)，則冷卻裝置47b開動(dòng)，進(jìn)行動(dòng)作以冷卻泥漿供給槽42內(nèi)的泥漿。并且，從在切斷加工部分將泥漿溫度控制在適宜的范圍內(nèi)這一觀點(diǎn)出發(fā)，作為泥漿溫度的檢測(cè)位置，例如在噴嘴36a、36b和磁力分離機(jī)50之間的位置處等，以靠近加工部分(或者泥漿供給部分)的位置為好。
另外，也可以設(shè)置為了測(cè)定從加工部分排出時(shí)的泥漿的溫度而追加的溫度傳感器，根據(jù)在2處測(cè)定的泥漿溫度控制冷卻動(dòng)作。如果這樣，因?yàn)槟軌蚋訙?zhǔn)確地檢測(cè)循環(huán)的全部泥漿的溫度，所以可以防止由冷卻裝置47b而導(dǎo)致的泥漿的過于冷卻等，可以更穩(wěn)定地向加工部分供給控制在適宜的溫度范圍內(nèi)的泥漿。
溫度傳感器47a的輸出，被輸出到未圖示的控制裝置中，在該控制裝置中，預(yù)先輸入的設(shè)定溫度的大小與檢測(cè)溫度的大小相比較。根據(jù)該比較結(jié)果，控制裝置調(diào)節(jié)冷卻裝置47b的動(dòng)作。
如圖所示的那樣，也可以設(shè)置冷卻裝置47b，配置在泥漿槽42的外側(cè)，經(jīng)由旁通管使泥漿槽42內(nèi)的泥漿在冷卻裝置(熱交換器)之間循環(huán)。如果這樣，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)過的泥漿不直接被送到鋼絲鋸裝置的主要部分中，能夠使泥漿槽42內(nèi)的泥漿的平均溫度緩慢地降低。因此，能夠防止供給到鋼絲鋸裝置的主要部分的泥漿的溫度急劇地變化。如果能夠這樣以穩(wěn)定的溫度供給泥漿，供給到工件加工部分上的泥漿的粘度就不會(huì)急劇地變\化，所以能夠進(jìn)行穩(wěn)定的切削。
并且，作為冷卻裝置47b的結(jié)構(gòu)，在泥漿流動(dòng)于其內(nèi)部的管的外圓周面上，能夠采用可以將冷卻水作為熱交換介質(zhì)流淌的結(jié)構(gòu)。管內(nèi)的泥漿，通過冷卻水經(jīng)由管冷卻，通過這樣，降低泥漿溫度。在這種情況下，泥漿的溫度調(diào)節(jié)，可通過控制冷卻水的流量以及/或冷卻水的溫度來實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例中，對(duì)于后面要說明的經(jīng)過金屬碎屑除去處理的泥漿進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。通過這樣進(jìn)行，能夠防止在冷卻裝置(熱交換器)中產(chǎn)生金屬碎屑的沉淀，效率良好、確實(shí)可靠地冷卻泥漿。
通常，由于泥漿被切斷加工產(chǎn)生的熱量或泵的熱量等加熱，所以泥漿溫度有時(shí)上升到室溫以上，例如60℃左右。但是，在本實(shí)施例中，由于通過上述溫度傳感器47a和冷卻裝置47b的組合，能夠?qū)⒛酀{溫度例如維持30℃左右，所以泥漿溫度的變動(dòng)得到控制，長時(shí)間地保持所希望的泥漿粘度。在本實(shí)施例中，通過從上方將工件壓靠在鋼絲上，來進(jìn)行工件的切斷，泥漿以附著在鋼絲上的狀態(tài)被運(yùn)送到切削槽(即加工部分)內(nèi)。在這種場(chǎng)合下，通過調(diào)節(jié)泥漿溫度，控制其粘度在規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠以使泥漿附著在鋼絲上的狀態(tài)，確實(shí)可靠地向切削槽內(nèi)供給充分量的泥漿。
并且，在室溫低的場(chǎng)合下，有時(shí)運(yùn)行開始時(shí)的泥漿溫度與加工時(shí)的定常溫度(例如30℃)相比過于低。在這種情況下，如果在開始實(shí)際的切斷加工之前，實(shí)行循環(huán)泥漿的動(dòng)作，則通過用于循環(huán)泥漿的驅(qū)動(dòng)泵等加熱，泥漿溫度上升到與上述定常動(dòng)作溫度近似的水平。在這樣進(jìn)行的情況下，也可以通過例如上述的溫度傳感器確認(rèn)泥漿溫度達(dá)到希望的溫度范圍內(nèi)之后，再進(jìn)行實(shí)際的切斷加工。
下面參照?qǐng)D6說明磁力分離機(jī)50。該磁力分離機(jī)50能夠從貯存含有金屬碎屑的使用過的泥漿(污濁液體)52的分離槽54中，利用磁力將金屬碎屑分離出來。分離槽54上設(shè)置著分離壁54a。該分離壁54a具有除去較大的金屬碎屑的功能。浮游在污濁液體52中，能夠和污濁液體52一起越過分離壁54a的細(xì)小的金屬碎屑，通過下面詳細(xì)說明的方法被磁力分離。
磁選機(jī)50具有在內(nèi)側(cè)配置著強(qiáng)有力的磁鐵(永久磁鐵或電磁鐵)的滾筒56，和緊貼在滾筒56的外圓周面的一部分上旋轉(zhuǎn)的阻尼輥57。滾筒56以固定軸為中心可自由旋轉(zhuǎn)地被支承，以在分離槽54內(nèi)與泥漿52部分接觸的形態(tài)配置著。阻尼輥57，由耐油性橡膠等形成，通過彈簧的保持力壓接在滾筒56的外圓周面上。滾筒56通過未圖示的馬達(dá)向箭頭的方向旋轉(zhuǎn)，則該旋轉(zhuǎn)就向阻尼輥57上施加摩擦力，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)阻尼輥57。
在旋轉(zhuǎn)的滾筒56的外圓周面上，浮游在泥漿52中的金屬碎屑通過滾筒56內(nèi)的磁鐵吸附。吸附在滾筒56的外圓周面上的金屬碎屑隨著滾筒56的旋轉(zhuǎn)被從泥漿52中除掉，經(jīng)過滾筒56和阻尼輥57之間。金屬碎屑立即通過刮板58從滾筒56的表面上刮下來，收集到金屬碎屑箱59中。這樣處理之后，除去金屬碎屑的泥漿就通過管60從位于滾筒56的縱向端部被運(yùn)到回收槽48中。可以作為這種磁力分離機(jī)50使用的金屬碎屑除去機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，例如公開在實(shí)公昭63-23962號(hào)公報(bào)上。根據(jù)后面要說明的發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，為了將泥漿中的稀土合金吸引到滾筒56的表面上，使處于泥漿52中的滾筒56的外圓周面(金屬碎屑回收面)的磁力在0.27特斯拉以上為好，在0.3特斯拉以上則更好。降低泥漿的粘度，也會(huì)產(chǎn)生容易通過磁力分離機(jī)50回收稀土合金的金屬碎屑這樣的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)橛捎谠谛纬捎谀酀{52中的磁場(chǎng)中移動(dòng)的金屬碎屑所受的粘性阻力降低，能夠效率良好地回收更多的金屬碎屑。
如果利用這種磁力分離機(jī)高效率地除去金屬碎屑，則能夠保持較低的泥漿粘度，鋼絲在工件切斷面上所承受的切斷載荷能夠長時(shí)間保持足夠小的水平。
下面，參照?qǐng)D7～圖12，說明鋼絲速度、泥漿粘度、以及工件切斷速度等的詳細(xì)情況。
圖7表示了鋼絲(直徑0.18mmφ)的撓度值和鋼絲速度(鋼絲卷繞速度或者移動(dòng)速度)的關(guān)系。將工件的下降速度大體上穩(wěn)定地保持在15～25mm/小時(shí)(mm/hr)的范圍內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。并且，工件的下降速度在15～30mm/小時(shí)的范圍內(nèi)，也得到了與圖7相同的結(jié)果。
在利用鋼絲進(jìn)行的工件切斷不能平穩(wěn)進(jìn)行的情況下，鋼絲的撓度值就會(huì)增大。因此，鋼絲的撓度值大，就表明工件的切削阻力大，工件的切斷效率差，反之，鋼絲的撓度值小，就表明工件的切斷效率好。從圖7中可以看出，鋼絲速度在420～760m/分的范圍內(nèi)時(shí)，撓度值被控制在8mm以下，而鋼絲速度處于420～760m/分的范圍之外時(shí)，撓度值就會(huì)急劇增大。如果提高鋼絲速度，切斷刀刃的量(磨料附在鋼絲上切斷、磨削稀土合金的量)就會(huì)在一定程度上提高，如果鋼絲速度提高幅度過大，由于鋼絲上不能附著足夠量的泥漿，所以切斷刀刃的量實(shí)質(zhì)上會(huì)降低。并且，鋼絲速度在500～670m/分的范圍內(nèi)時(shí)，撓度值穩(wěn)定在最小水平上。因此，鋼絲速度設(shè)定在420～760m/分的范圍內(nèi)為好，處于500～670m/分的范圍內(nèi)則更好。
圖8表示了鋼絲的撓度值和泥漿粘度的關(guān)系。正如從圖8看到的那樣，在25℃時(shí)的泥漿粘度處于92～175(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)時(shí)，撓度值在14mm以下，切斷效率良好。特別是由于在25℃時(shí)的泥漿粘度處于110～150(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)時(shí)，撓度值為8mm以下，切斷效率達(dá)到更加令人滿意的水平。由于在泥漿粘度高的情況下，稀土合金的金屬碎屑容易堆積在工件的切削槽內(nèi)，所以切削阻力增加，切斷效率降低。其結(jié)果，導(dǎo)致鋼絲的撓度值上升。因此，25℃時(shí)的泥漿粘度設(shè)定在92～175(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)為好，處于110～150(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)則更好。
圖9表示了工件的切斷速度和工件切斷面的平面度之間的關(guān)系。切斷速度與工件或者工件平臺(tái)的下降速度相當(dāng)。正如從圖9看到的那樣，增加工件的切斷速度，則與之相隨工件切斷面的平面度就會(huì)變差。如果平面度超過0.030mm，考慮到后面的研磨工序所需的時(shí)間，整體作業(yè)效率就會(huì)降低。因此，最好使平面度處于0.030mm以下，以調(diào)整工件切斷速度，使加工面的平面度處于0.030mm以下為好。為此，在本實(shí)施例的場(chǎng)合下，最好將工件的切斷速度設(shè)定在29mm/小時(shí)以下。
圖10表示了鋼絲的斷線次數(shù)和主輥的槽深度之間的關(guān)系。槽深度在0.3mm以上則斷線次數(shù)就急劇減少。主輥的槽深度在0.5mm以上，則斷線的可能性顯著降低。槽深度在0.6mm以上的場(chǎng)合，幾乎不發(fā)生斷線。因此，從實(shí)用性出發(fā)槽深度需在0.3mm以上，最好為0.5mm以上。更為理想的槽深度為0.6mm以上。并且，雖然在圖中沒有表示，但在槽深度淺于0.3mm的情況下，斷線次數(shù)超過15次/月。
圖11為表示泥漿的比重如何隨鋼絲鋸加工時(shí)間而變化的曲線圖。泥漿中的稀土合金的金屬碎屑濃度上升，則泥漿的比重增加。著眼于著一點(diǎn)，研究了金屬碎屑濃度如何隨裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間而增加的問題。在圖11中，表示了不使用磁力分離機(jī)的場(chǎng)合(未處理)、使用滾筒表面磁力為0.1特斯拉的磁力分離機(jī)的場(chǎng)合、以及磁力為0.3特斯拉的磁力分離機(jī)的場(chǎng)合的數(shù)據(jù)。正如從該圖看到的那樣，在滾筒表面磁力為0.3特斯拉的情況下，泥漿的比重實(shí)質(zhì)上保持在固定的水平(約1.5)。這表明充分實(shí)現(xiàn)了金屬碎屑的回收分離，其結(jié)果即使不實(shí)行泥漿的全面更換也能夠進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，在磁力為0.1特斯拉以下的場(chǎng)合，與不使用磁力分離機(jī)的場(chǎng)合相同，在加工時(shí)間為約4小時(shí)時(shí)發(fā)生了鋼絲斷線。
圖12為表示工件切斷面的表面波紋度(平面度)以及輥的磨損如何依存于鋼絲拉力的曲線圖。在圖中，黑四角以及實(shí)線所示的曲線圖表示工件切斷面的平面度，黑菱形以及虛線所示的曲線圖表示輥的磨損。另外，曲線圖的左側(cè)縱軸表示工件切斷面的平面度，右側(cè)縱軸表示輥磨損的程度。并且，“平面度”的值越小，切斷面的波紋越少，越平坦。在這里，所謂“輥的磨損”，是指通過鋼絲削掉輥表面的V形槽的底部、形成斷面為Y字形的深溝而產(chǎn)生的、輥外圓周面(與鋼絲的接觸面)的磨損。在這里，將輥磨損的程度，用從V形槽的底部更深地形成的溝的深度來表現(xiàn)。并且，將圖12的數(shù)據(jù)的詳細(xì)情況在下述表1中表示。
表1
將25℃時(shí)的粘度為約100(毫帕斯卡秒)的泥漿供給到鋼絲上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。使鋼絲以640m/分的速度向一個(gè)方向移動(dòng)。使用的鋼絲的芯線直徑為0.18mm。使用的輥的直徑為170mm，表面部分(鋼絲接觸面)由酯類聚氨酯橡膠形成。輥表面部分上形成的V形槽的深度為0.3mm，槽的寬度為0.2mm。工件用定壓負(fù)載壓在鋼絲上，承受切削加工。分散在泥漿中的磨料由SiC形成，其平均粒度為20～28μm。另外，使用油作為泥漿的分散劑，泥漿中的油和磨料的重量比，為油∶磨料=1∶1.1。
并且，在實(shí)驗(yàn)時(shí)通過固定載荷向鋼絲上施加拉力，卷繞在輥上。鋼絲拉力利用圖3(b)所示的在主輥34c和儲(chǔ)線部分之間引導(dǎo)鋼絲的導(dǎo)輥的一個(gè)軸上設(shè)置測(cè)力傳感器來測(cè)定。
從圖12的曲線圖可以了解下面的情況。
首先，雖然增加鋼絲拉力，能提高工件切斷面的平面度，但是輥磨損的程度會(huì)增加。輥的磨損增加，則鋼絲就通過Y字形的深溝受到強(qiáng)烈的阻力，增加斷線的可能性。當(dāng)鋼絲和輥之間發(fā)生打滑時(shí)輥的磨損產(chǎn)生并發(fā)展。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，輥的磨損超過4μm，則切斷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)變得顯著困難。因此，鋼絲拉力最好在39.2N以下。
另一方面，如果鋼絲拉力過小，由于工件切斷面的平面度超過20μm，所以很難用于音圈馬達(dá)。因此，鋼絲拉力最好在14.7N以上。
根據(jù)上面的敘述，可以說在切斷R-Fe-B類稀土類燒結(jié)磁鐵(R為含有Y的稀土元素)這樣的堅(jiān)硬且具一定粘性的稀土合金的情況下，將鋼絲拉力調(diào)整在14.7N以上、39.2N以下的范圍內(nèi)為好。并且，從進(jìn)一步提高工件切斷面的平面度、且進(jìn)一步控制輥的磨損這一觀點(diǎn)出發(fā)，鋼絲拉力的更為理想的范圍為19.6N以上、34.3N以下。
下面，對(duì)于在沒有進(jìn)行泥漿的溫度控制的場(chǎng)合以及進(jìn)行了溫度控制的場(chǎng)合下，切斷加工精度的差異進(jìn)行評(píng)價(jià)。在未進(jìn)行溫度控制的場(chǎng)合，隨著連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長，泥漿的溫度上升，最后竟達(dá)到了60℃。其結(jié)果，泥漿的粘度偏離理想范圍，磨料對(duì)于被加工物的“咬合”變差，切削效率降低，同時(shí)金屬碎屑的排出性也降低。另外，磨料對(duì)于鋼絲的附著性、即磨料吸附在鋼絲上的性能變差。由于這些原因，鋼絲的撓度值成為約15mm，工件切斷面的平面度下降，同時(shí)被切斷的工件的平行度也惡化。如果泥漿溫度進(jìn)一步上升，鋼絲的撓度值就會(huì)進(jìn)一步增大，切斷精度明顯下降。
針對(duì)于此，在利用上述的溫度傳感器以及冷卻裝置將泥漿溫度控制在約30℃的情況下，鋼絲的撓度值在5～10mm之間細(xì)微變化，沒有較大的增加。其結(jié)果，工件切斷面的平面度等也很好，長時(shí)間保持了較高的切斷加工精度。
并且，上述的根據(jù)溫度控制的有無來進(jìn)行的加工精度的評(píng)價(jià)，基本上為在與圖12的實(shí)驗(yàn)所說明的條件相同的條件下進(jìn)行的，使鋼絲拉力為24.5N、工件下降速度為0.3mm/秒而實(shí)行。在該實(shí)驗(yàn)中，泥漿溫度的檢測(cè)在第2循環(huán)管46的部分進(jìn)行。正如從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果所看到的那樣，即使使用在室溫下處于適當(dāng)?shù)恼扯确秶哪酀{，而且通過磁力分離機(jī)將稀土合金的金屬碎屑從泥漿中除去，在不實(shí)行泥漿溫度的控制的場(chǎng)合下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有可能會(huì)造成加工精度降低。
再次參照?qǐng)D1。對(duì)于各個(gè)利用上述方法切斷加工得到的稀土合金板通過研磨進(jìn)行精整加工，尺寸和形狀都完備之后，為了提高長期的可靠性，在步驟S8處對(duì)合金板進(jìn)行表面處理。在步驟S9處實(shí)行磁化工序之后，經(jīng)過檢查工序制作完成釹永久磁鐵。
如上面所說明的那樣，按照上述稀土合金板件的切斷方法，由于即使在切斷切削阻力大、金屬碎屑容易凝聚的稀土合金的工件的場(chǎng)合，也能夠提高切斷面的平面度，且控制輥的磨損，所以可以實(shí)現(xiàn)鋼絲鋸的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到優(yōu)異的制造成品率。
并且，說明了使用Nd-Fe-B稀土合金磁鐵材料作為被加工對(duì)象的實(shí)施例。這是因?yàn)榭紤]到由于Nd-Fe-B類燒結(jié)磁鐵等R-T-(M)-B類燒結(jié)磁鐵(R為含有Y的稀土元素，T為鐵或者鐵的一部分通過鈷置換得到的，M為添加元素，B為硼)為含有堅(jiān)硬的立方晶相和粘性強(qiáng)的R富相的材料，利用鋼絲鋸特別難切斷，是能夠最顯著地發(fā)揮本發(fā)明的效果的被加工物。但是，由于切削阻力大、金屬碎屑容易聚集這一性質(zhì)與其它所有的稀土合金都相同，所以本發(fā)明即使將其它稀土合金作為被加工物使用也能夠得到上述實(shí)施例所述的同樣的效果。
使用上述的方法制造的稀土合金磁鐵，與使用外圓周刃切斷稀土合金錠料的場(chǎng)合相比較切斷量小，適用于制造薄型的磁鐵(例如厚度0.5～3.0mm)。近年來，由于使用在音圈馬達(dá)上的稀土合金磁鐵變得越來越薄，所以如果將利用本發(fā)明的方法制造的上述薄的稀土合金磁鐵安裝在音圈馬達(dá)上，就能夠提供具有較高性能的小型音圈馬達(dá)。
根據(jù)本發(fā)明，即使在利用鋼絲鋸對(duì)稀土合金實(shí)行切斷加工的場(chǎng)合下，也能夠解決鋼絲斷裂或輥磨損的問題，并且使長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能。
權(quán)利要求
1．一種稀土合金的切斷方法，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金的切斷方法，使用至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)所述鋼絲，一邊在所述鋼絲上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力一邊實(shí)行切斷。
2．一種稀土合金的切斷方法，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金，其特征是，使用至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)所述鋼絲，將所述泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的稀土合金的切斷方法，包含有回收含有切斷所述被加工物時(shí)所產(chǎn)生的金屬碎屑的泥漿、從所述泥漿中除去金屬碎屑的工序，和對(duì)所述除去金屬碎屑的泥漿進(jìn)行溫度控制的工序。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，所述被加工物為R-Fe-B系稀土燒結(jié)磁鐵(R為含有Y的稀土元素)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，所述泥漿在25℃時(shí)的粘度處于從92到175(毫帕斯卡秒)的范圍之間。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，利用磁力分離機(jī)從所述泥漿中收集金屬碎屑。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的稀土合金的切斷方法，所述磁力分離機(jī)在收集所述金屬碎屑的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生0.3特斯拉以上的磁力。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，一邊使所述稀土合金相對(duì)于所述鋼絲從上方朝著下方下降，一邊切斷所述稀土合金。
9．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，其特征是，將所述稀土合金以分割為多個(gè)塊錠的狀態(tài)保持，所述泥漿的供給的至少一部分經(jīng)由所述多個(gè)塊錠的間隙而進(jìn)行。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，向所述鋼絲上供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)，配置在鋼絲相對(duì)于所述被加工物的移動(dòng)方向的相反的一側(cè)上。
11．根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求10的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件為由酯類聚氨酯橡膠所形成的輥。
12．一種稀土合金板的制造方法，包含有制造稀土合金錠料的工序，和利用權(quán)利要求1至權(quán)利要求11的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，將所述稀土合金錠料分割為多個(gè)稀土合金板的工序。
13．一種稀土合金磁鐵的制造方法，包含有通過將稀土合金粉末成型以及燒結(jié)、制造稀土合金磁鐵的工序，和利用權(quán)利要求1至權(quán)利要求11的任意一項(xiàng)所述的稀土合金的切斷方法，將所述稀土合金磁鐵分割為多個(gè)磁鐵的工序。
14．一種音圈馬達(dá)，其特征是配置著利用權(quán)利要求13所述的稀土合金磁鐵的制造方法所制造的稀土合金磁鐵。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的音圈馬達(dá)，所述稀土合金磁鐵的厚度處于0.5～3.0mm的范圍內(nèi)。
16．一種稀土合金切斷裝置，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金切斷裝置，其特征是，配置著向所述鋼絲和所述被加工物之間供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)；至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成、驅(qū)動(dòng)所述鋼絲的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件；和在所述鋼絲上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力的機(jī)構(gòu)。
17．一種稀土合金切斷裝置，為一邊將含有分散的游離磨料的泥漿供給到鋼絲和被加工物之間一邊切斷所述被加工物的稀土合金切斷裝置，其特征是，配置著向所述鋼絲和所述被加工物之間供給所述泥漿的機(jī)構(gòu)；至少鋼絲接觸面由有機(jī)高分子材料構(gòu)成、驅(qū)動(dòng)所述鋼絲的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件；檢測(cè)所述泥漿溫度的溫度檢測(cè)器；和冷卻所述泥漿、將所述泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的冷卻器。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的稀土合金切斷裝置，配置著加熱所述泥漿的機(jī)構(gòu)。
19．根據(jù)權(quán)利要求16至權(quán)利要求18的任意一項(xiàng)所述的稀土合金切斷裝置，其特征是，配置著利用磁力切斷所述稀土合金時(shí)所產(chǎn)生的所述稀土合金的金屬碎屑從所述泥漿中分離出來的磁力分離機(jī)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的稀土合金切斷裝置，所述磁力分離機(jī)在除去所述金屬碎屑的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生0.3特斯拉以上的磁力。
21．根據(jù)權(quán)利要求16至權(quán)利要求20的任意一項(xiàng)所述的稀土合金切斷裝置，所述泥漿在25℃時(shí)的粘度處于92至175(毫帕斯卡秒)的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種稀土合金的切斷方法,能夠提高切斷面的平面度,控制輥的磨損,使長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能。該方法一面向利用由酯類聚氨酯橡膠形成的輥驅(qū)動(dòng)的鋼絲上施加19.6N以上、39.2N以下的拉力,一面向鋼絲和被加工物之間供給游離磨料泥漿,切斷稀土合金。或者將向鋼絲和被加工物之間供給的泥漿的溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)B28D5/00GK1304821SQ00132110
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者石田一 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社