專利名稱：稀土合金的切割方法和切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種稀土合金的切割方法和切割裝置，詳細(xì)地說明，是關(guān)于將金剛石磨料等超磨料粘著在鋼絲上，用這種鋼絲切割稀土合金的方法和裝置的發(fā)明。
以前，為將硅塊切成多個(gè)薄片開發(fā)出了用鋼絲鋸切割硅塊的技術(shù)，如在特開平6-8234號(hào)公報(bào)中揭示的技術(shù)。依照這一技術(shù)，對(duì)移動(dòng)中的多鋼絲供給含有磨削磨料的漿液的同時(shí)對(duì)鑄塊進(jìn)行切削切斷加工，這樣就可同時(shí)切割出多片具有一定厚度的薄片。
另一方面，作為稀土合金的切割方法，以前的技術(shù)中，如眾所周知的采用旋轉(zhuǎn)薄片刀刃將鑄塊切割成薄片的技術(shù)。但是，使用旋轉(zhuǎn)薄片刀刃切割的方法，由于刀刃的厚度比鋼絲的直徑大，無(wú)論怎樣都要增加切削費(fèi)用，不能有效地利用資源。
稀土合金作為磁鐵材料適用于一定場(chǎng)合。由于磁鐵用途具有多樣化，又廣泛適用于各種電子儀器上，如果能用鋼絲鋸在低切削費(fèi)用下將稀土合金塊一次制作出多個(gè)規(guī)定厚度的薄片，稀土磁鐵的制造成本就會(huì)大幅度降低。
但是，還沒有以實(shí)用的鋼絲鋸技術(shù)切割稀土合金的報(bào)告。根據(jù)發(fā)明者們的實(shí)驗(yàn)，用游離磨料型鋼絲鋸對(duì)于稀土合金塊進(jìn)行切割加工處理時(shí)，由于鋸加工所產(chǎn)生的細(xì)粉和研磨削(磨削或淤渣)會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)將料漿循環(huán)管堵塞，其結(jié)果是往鋼絲鋸上供不上料漿而發(fā)生鋼絲切斷。為了避免發(fā)生這類問題，就要每隔幾小時(shí)將全部料漿更換一次。而每次更換料漿必須中斷加工，這樣，既不適于大量生產(chǎn)又不可能實(shí)用化。而且，淤渣很容易堆積在切削溝槽內(nèi)，為此，切削阻力就會(huì)顯著增加，更容易發(fā)生鋼絲切斷。再者，切割加工處理中，淤渣也很容易堆積在滾輪槽內(nèi)，卷在滾輪上的鋼絲從滾輪上脫槽的現(xiàn)象會(huì)頻繁發(fā)生，切割精度也明顯下降。這些問題，無(wú)論哪一種都不會(huì)出現(xiàn)在用鋼絲鋸技術(shù)切割硅或玻璃等塊狀體的場(chǎng)合。
另外，若使用磨粒在料漿中浮游型的游離磨料型鋼絲鋸，由于切割加工時(shí)磨粒會(huì)在切削部中轉(zhuǎn)動(dòng)，就有難以提高單位時(shí)間切削量(切削速度)的問題。特別是，稀土合金與硅，玻璃等比較，既硬又粘，是很難切割的材料，因此使用游離磨料型鋼絲鋸切割稀土合金時(shí)，切割速度非常小。
特開平8-126953號(hào)公報(bào)揭示了用帶有固定磨料的鋼絲鋸，以水為冷卻劑的硅塊切割技術(shù)。但是，若將這一技術(shù)用于稀土合金的切割加工，由于稀土合金的淤渣自切削槽中排出的排出性不好，會(huì)產(chǎn)生與游離磨料同樣的問題。
本發(fā)明鑒于如此這些問題，其主要目的是提供一種防止鋼絲切斷，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，能提高切割速度的稀土合金的切割方法和稀土合金的切割裝置。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種使用上記稀土合金的切割方法的稀土合金的磁鐵的制造方法，以及備有該稀土合金磁鐵的音頻線圈電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的稀土合金的切割方法，為用粘著磨料的鋼絲切割稀土合金的方法，其特征在于向鋼絲與稀土合金之間供給具有規(guī)定動(dòng)粘度切削液的同時(shí)切割稀土合金。
供給所述鋼絲與所述稀土合金之間的切削液的動(dòng)粘度，其理想范圍為6.0mm2/s～100.0mm2/s。
在理想實(shí)施例下，所述切削液為一種切削油，這種切削油在40℃時(shí)的粘度的理想范圍為4.0至40.0[mmPa.s]。
在理想實(shí)施例下，所述切削液為乙二醇系水溶性切削液，這種乙二醇系水溶性切削液在25℃時(shí)動(dòng)粘度的理想范圍為10.0mm2/s～67.0mm2/s。
理想的方法是通過控制所述切削液的溫度來控制所述切削液的粘度。
在切割所述稀土合金時(shí)會(huì)產(chǎn)生稀土合金的淤渣，理想的工藝包括回收含淤渣的切削液工藝和，在控制所述調(diào)節(jié)切削液溫度之前從回收切削液中除去淤渣的工藝。
所述控制切削液溫度的工藝的理想工藝包括，除去了淤渣的一部分切削液，調(diào)節(jié)其溫度的工藝和，將調(diào)節(jié)了所述溫度的一部分切削液與剩余的未調(diào)節(jié)溫度的切削液的混合工藝，以及向鋼絲與稀土合金之間供給所述混合好的切削液。
在切割稀土合金時(shí)會(huì)產(chǎn)生稀土合金的淤渣，理想的方法是用磁力從切削液中分離出稀土合金的淤渣。
在淤渣收集區(qū)域中，使用能具有0.27忒斯拉以上磁力的磁分離機(jī)是理想的。
在理想的實(shí)施例下，使用具備鋼絲鋸裝置，該裝置有可轉(zhuǎn)動(dòng)固定的多個(gè)滾輪，在滾輪外周上以規(guī)定節(jié)距帶有環(huán)狀多個(gè)槽和使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)卷在滾輪槽內(nèi)鋼絲移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
相對(duì)于所述鋼絲使稀土合金自上而下降，同時(shí)進(jìn)行切割所述稀土合金是理想的。
將稀土合金分割成多個(gè)單元，保持其狀態(tài)，至少有一部分切削液通過這些多個(gè)單元的間隙供給是理想的。
本發(fā)明的稀土合金板的制造方法包括稀土合金鑄塊的制作工藝和使用上述的任一種稀土合金的切割方法將稀土合金鑄塊分離成多個(gè)的稀土合金板的工藝。
本發(fā)明的稀土合金磁鐵的制造方法包括把稀土磁鐵合金粉末制作成燒結(jié)體的工藝和使用上記的任何一種稀土合金的切割方法將燒結(jié)體分離成多個(gè)的稀土合金磁鐵的工藝。
本發(fā)明的音頻線圈電動(dòng)機(jī)，其特征為帶有用上述稀土合金磁鐵的制造方法制作的稀土類合金磁鐵。
在理想實(shí)施例下，稀土合金磁鐵的厚度范圍為0.5～3.0mm。
本發(fā)明的稀土合金的切割裝置，是鋼絲切割稀土合金的裝置，其特征為粘著有磨粒的鋼絲和向所述鋼絲與所述稀土合金之間供給具有規(guī)定動(dòng)粘度的切削液的提供手段機(jī)構(gòu)。
向所述鋼絲與所述稀土合金之間供給的切削液的動(dòng)粘度在6.0mm2/s～100.0mm2/s范圍內(nèi)是理想的。
還具有控制供給所述鋼絲與稀土合金之間的切削液的動(dòng)粘度的粘度控制機(jī)構(gòu)是理想的。
所述粘度控制機(jī)構(gòu)，其理想的是，通過控制所述切削液的溫度來控制所述切削液的動(dòng)粘度。
所述粘度控制機(jī)構(gòu)備有收容切削液的容器、至少控制收容在容器中的切削液的一部分溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)和攪拌收容在所述容器中的切削液的攪拌裝置是理想的。
還備有通過磁力從所述切削液中分離在切割所述稀土合金時(shí)所產(chǎn)生的所述稀土合金的淤渣的磁分離機(jī)是理想的。
在理想實(shí)施例下，所述磁分離機(jī)在淤渣收集區(qū)域中可具有0.27忒斯位以上的磁力。
在本發(fā)明書中，所說的”切削液”是指除以水為主要成分且動(dòng)粘度約為1mm2/s的切削水以外的非水溶性切削液(也被叫做“非水溶性切削油劑”或者”切削油”)和水溶性切削液(也被叫做“水溶性切削油劑”)。
本發(fā)明者，為了達(dá)到提高切割速度的目的，使用粘著磨料的鋼絲切斷了稀土合金。通過將磨料固定在鋼絲上可阻止切削時(shí)磨料的滾動(dòng)，從而提高了切割速度。根據(jù)這個(gè)方法，雖然不需要使磨料浮游的料漿，但為了從切削部沖洗出(排出)淤渣，有必要向切削加工部供給切削水。根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，使用切削水的時(shí)候，稀土合金的淤渣很容易堆積在切削槽內(nèi)，由于這一原因，切削阻力顯著增加，容易發(fā)生鋼絲切斷。這種現(xiàn)象在前述的游離磨料型的情況下也很常見。但是，使用固定磨料鋼絲的時(shí)候，從切割對(duì)象稀土合金上，由于單位時(shí)間內(nèi)切削下的淤渣量很多，切削阻力的增大就成為很大的問題。
而且，所凝集的淤渣若阻礙了鋼絲鋸裝置內(nèi)的切削水循環(huán)管中切削水的循環(huán)，就會(huì)堵住切削水循環(huán)管，以致不頻繁進(jìn)行切削水的交換就不能實(shí)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以認(rèn)為淤渣的沉淀和凝集是由于構(gòu)成稀土合金的鐵和稀土元素的比重很大而產(chǎn)生的。使用鋼絲鋸切削硅塊，石英玻璃塊等的時(shí)候，淤渣會(huì)隨切削水很快沖洗出去，幾乎不產(chǎn)生淤渣的沉淀和凝集，至今沒有特別產(chǎn)生由此起因的大問題。
而使用切削水切割稀土合金的時(shí)候，帶有固定磨粒的鋼絲的磨耗劇烈，鋼絲的切削能力在短時(shí)間內(nèi)降低，其結(jié)果，切割速度會(huì)大大降低。稀土合金是既硬又具有高粘性的材料，所以切割時(shí)鋼絲與稀土合金之間產(chǎn)生的摩擦力較大。使用切削水切割稀土合金的時(shí)候，認(rèn)為充分降低這種摩擦是不可能的。在這一點(diǎn)上，在切割比稀土合金容易切割的硅和玻璃塊時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大問題。
本發(fā)明者沒有使用切削水，取而代之使用的是具有規(guī)定范圍粘度的切削液(如主要成分為精制礦物油的切削油，乙二醇系的水溶性切削油劑等)，通過使用這樣的切削液，已看出能夠降低切削阻力。如后所述，期望切削液的動(dòng)粘度在6.0mm2/s以上。而且著眼于可被磁鐵吸引的淤渣的性質(zhì)，就采用了用磁鐵從切削液中將淤渣分離和除去。根據(jù)這一作法，防止了切削液的循環(huán)管內(nèi)的堵塞，同時(shí)幾乎不需要頻繁的切削液交換，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間與以前的技術(shù)相比有顯著的改善。
而且，使切削液循環(huán)使用的時(shí)候，開始時(shí)供給的是與室溫差不多的較低溫度的切削液，切削液在吸收了鋼絲與稀土合金之間發(fā)生的摩擦熱后溫度會(huì)漸漸上升。使用循環(huán)切削液的過程中，切削液的溫度會(huì)上升到大約50℃以上。
根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，得知若切削液的溫度上升，隨著切削液的冷卻性切削液的粘度降低，供給象這樣的粘度降低了的切削液時(shí)，切割中的切削阻力就會(huì)增加。如

圖14中所示，切削水的動(dòng)粘度與溫度無(wú)關(guān)，為一定值(約1mm2/s)，與此相對(duì)應(yīng)，切削液(切削油和乙二醇系水溶性切削液)的動(dòng)粘度依賴于溫度變化較大。
在供給鋼絲與稀土合金之間的切削液的粘度隨溫度上升大大降低的情況下，隨鋼絲移動(dòng)形成的在切削槽內(nèi)的切削液的流動(dòng)會(huì)變得惡劣。因?yàn)檎扯冉档土说那邢饕旱牧鲃?dòng)很難受鋼絲移動(dòng)的影響(即，切削液難以隨鋼絲移動(dòng))。在這種情況下，比重較大的稀土合金淤渣很難從切削槽排出，其結(jié)果，由于槽內(nèi)堆積的淤渣使切削阻力增加。稀土合金的淤渣與硅等淤渣相比很硬，所以排不出淤渣的時(shí)候切削阻力就顯著增加。
而且，因?yàn)橄⊥梁辖鹕闲纬傻那邢鞑鄣膶挾群苷?如0.3mm以下)，直接向切削槽內(nèi)供給切削液很困難，因此，對(duì)鋼絲供給切削液，切削液附著在鋼絲的狀態(tài)下向切削槽內(nèi)供給。以這種方法供給的切削液若其粘度太低，就很容易從鋼絲上脫離下來，就不能向切削槽內(nèi)供給充足量的切削液。在這種情況下切削阻力也會(huì)增加。如果這樣使切削阻力增加，切削效率就會(huì)降低，鋼絲切斷的可能性就會(huì)增加，而且稀土磁鐵的切割斷面的加工精度就會(huì)降低等產(chǎn)生諸如此類的問題。
在此，本發(fā)明者在使具有規(guī)定范圍粘度的切削液循環(huán)使用時(shí)，對(duì)切削液的溫度作了調(diào)整。由于這一調(diào)整，在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也能夠維持切削液的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)也能夠控制切削液的動(dòng)粘度在一般所期望的范圍內(nèi)。這樣，既防止了切削阻力的增加，又高效率精度好地切割稀土合金成為可能。由于切削液的潤(rùn)滑性也影響著切削液的性能，切削液的理想動(dòng)粘度范圍根據(jù)使用的切削液的種類多少有所不同。另外，供給的切削液由于處于流動(dòng)狀態(tài)，在本說明書中，規(guī)定粘度用動(dòng)粘度(單位mm2/s)表示，但也可以規(guī)定用靜粘度(單位mmPa.s)。
下面對(duì)附圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明。
圖1出示的是Nd-Fe-B永久磁鐵的制作程序流程圖。
圖2(a)出示的是固定在工作板上的鑄塊單元的正視圖，(b)出示的是其側(cè)視圖。
圖3(a)出示的是本發(fā)明實(shí)施例中使用鋼絲鋸裝置的主要部的立體圖，(b)出示的是其正視圖。
圖4出示的是前記鋼絲鋸裝置的切削液循環(huán)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
圖5出示的是前記鋼絲鋸裝置上配備的磁分離機(jī)裝置的立體圖。
圖6為鋼絲的剖視圖。
圖7出示的是圖4的另一種例的鋼絲鋸裝置的切削液循環(huán)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
圖8出示的是圖7中所示的循環(huán)系統(tǒng)中配備的凈化裝置的立體圖。
圖9為洗去淤渣用水，切削液等時(shí)切割速度對(duì)應(yīng)于切割次數(shù)如何變化的曲線圖。
圖10出示的是切削油的粘度與鋼絲的變形量之間的關(guān)系曲線圖。
圖11為研究乙二醇系水溶性切削液的粘度與切割性能的關(guān)系使用的試驗(yàn)機(jī)。
圖12為表示乙二醇系水溶性切削液的粘度與切割性能的關(guān)系曲線圖。
圖13磁分離機(jī)的磁力與加工物切割面的平面度之間的關(guān)系曲線圖。
圖14切削液，切削水等的溫度和粘度的關(guān)系曲線圖。
圖中，20稀土合金的鑄塊；21粘接劑；24a～24cL鑄塊單元(加工物單元)；26工作板；28碳素鋼制基板；29切削液供給管；29a狹縫狀噴嘴；30鋼絲鋸裝置主要部；32鋼絲；34a～34c主滾輪(多槽滾輪)；36a～36b噴嘴；37料漿回收槽；40鋼絲鋸裝置；42切削液供給箱；44第1循環(huán)管；46第2循環(huán)管；48切削液回收箱；49第3循環(huán)管；50磁分離機(jī)；52含淤渣的用過的切削液(污液)；54分離槽；54a分離槽上設(shè)有的開口部；56滾筒；57壓輪；58刮板；59淤渣箱。
以下，就本發(fā)明的稀土合金板制造方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例中使用的稀土類合金以釹(Nd)，鐵(Fe)和硼(B)為主要成分的三元系化合物Nd-Fe-B，或者是Nd-Fe-B中Nd的一部分用Dy(鏑)置換，F(xiàn)e的一部分用Co(鈷)置換。眾所周知，Nd-Fe-B是作為最大能量積超過320KJ/m3的強(qiáng)力釹磁鐵材料。
參照?qǐng)D1的流程圖來簡(jiǎn)單地說明Nd-Fe-B鑄料的制作方法。制作作為磁鐵材料的稀土合金的方法已詳細(xì)揭示在美國(guó)專利第4，770，723說明書中。
首先，按圖1的步驟S1將原料按所定成分比正確稱量之后，步驟S2在真空或氬氣的高頻熔解爐中熔解原料。然后將熔解的原料鑄入水冷鑄型中，以形成所定組成的原料合金。在步驟S3中粉碎原料合金，制作出平均粒徑為3～4μm大小的微粉末。步驟S4是將粉末放入模具中，在磁場(chǎng)中加壓成型。這時(shí)，如有必要，可將微粉末與潤(rùn)滑劑混合之后進(jìn)行加壓成形。在步驟S5中若進(jìn)行約1000～1200℃的燒結(jié)工藝就能制作出釹磁鐵毛坯料。在這之后，步驟S6為提高磁鐵的保磁力，在約600℃下實(shí)行時(shí)效處理，稀土合金鑄塊制作完畢。鑄塊尺寸，例如為30mm×50mm×60mm。
步驟S7是進(jìn)行稀土合金塊的切割加工，將塊切割成多個(gè)的薄板(有時(shí)也稱為基板或薄片)。在對(duì)步驟S8以后進(jìn)行說明之前，以下先將本發(fā)明用鋼絲鋸切割稀土合金塊的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
參考圖2(a)和(b)。首先將用上述方法制作出的多個(gè)鑄塊20用環(huán)氧樹脂粘接劑22相互粘接，組裝成24a～24c的多個(gè)單元，用鐵制的作業(yè)板26固定。作業(yè)板26與各單元24a～24c間也用粘接劑22粘接。更詳細(xì)的是，作業(yè)板26與各單元24a～24c之間虛設(shè)一具有一定功能的碳基板28，這個(gè)碳基板28也用粘接劑22與作業(yè)板26和各單元24a～24c粘接。碳基板28在單元24a～24c的切割加工完畢直至作業(yè)板26下降動(dòng)作停止，都受到鋼絲鋸的切割，它作為虛設(shè)板起到了保護(hù)作業(yè)板26的作用。
在本實(shí)施例中，各單元的尺寸設(shè)計(jì)為，沿圖2(a)中箭頭A指示方向(以下稱為”鋼絲移動(dòng)方向”)測(cè)量出的各單元24a～24c的大小在100mm左右時(shí)的尺寸。在本實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)鑄塊20，沿鋼絲移動(dòng)方向測(cè)量出的尺寸為50mm，2個(gè)鑄塊20沿鋼絲移動(dòng)方向排列起來，基于這種重合，構(gòu)成各個(gè)上述單元24a～24c。
固定在作業(yè)板26上的多個(gè)鑄塊20，全體稱為”加工物”，將此加工物分割成多個(gè)單元，會(huì)產(chǎn)生以下有利點(diǎn)。
對(duì)于一個(gè)加工物，鋼絲移動(dòng)方向的長(zhǎng)度(切削槽的長(zhǎng)度)超出切削液輸入量太大的話，就會(huì)在加工物切割加工部中產(chǎn)生切削液供給不足的區(qū)域以致發(fā)生鋼絲短線等情況。但是，本實(shí)施例中的加工物以適當(dāng)?shù)某叽绶指顬閱卧?4a～24c，所以，向單元24a～24c的間隙中供給切削液便成為可能，可以解決切削液供給不足的問題。依照此作法，也可沖洗掉磨粒間聚集的淤渣，所以可提高切割效率。
為向單元24a～24c的間隙中供給切削液，在本實(shí)施例中，2根切削液供給管29設(shè)置在作業(yè)板26上部，通過狹縫狀噴嘴29a從切削液供給管29向下方噴射新鮮的切削液。切削液供給管29從后述的切削液供給槽得到不含淤渣的新切削液或者除去了淤渣的切削液。切削液供給管29；例如具有二重管構(gòu)造，下方的狹縫29a的寬度按長(zhǎng)度方向變化，設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)供給均一的切削液的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，如上所述雖然可將加工物分割為多個(gè)單元，但各就單元24a～24c的每個(gè)單元的鋼絲移動(dòng)方向上的尺寸應(yīng)設(shè)定為多大，要根據(jù)切削液的粘度，鋼絲移動(dòng)速度等而變化。而且，根據(jù)各鑄塊20的尺寸，構(gòu)成一個(gè)單元的鑄塊20的數(shù)量和布局也會(huì)變化?？紤]上述內(nèi)容，可以大小最為合適單元分割加工物。在本實(shí)施例中，在作業(yè)板26的上側(cè)雖設(shè)有切削液供給管29，但也可以在作業(yè)板26的下側(cè)向單元之間供給切削液。
下面，參考圖3(a)和圖3(b)來對(duì)本實(shí)施例中使用的鋼絲鋸裝置主要部30進(jìn)行說明。在這個(gè)鋼絲鋸裝置中一根鋼絲32繞幾圈繞在3個(gè)主滾輪34a～34c上。3個(gè)主滾輪中的2個(gè)34a和34b雖以轉(zhuǎn)動(dòng)自由的方式固定著，但不直接與電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置連接。其功能為從動(dòng)輪。而主滾輪34c與一未出示在圖中的驅(qū)動(dòng)源，如電動(dòng)機(jī)連接。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源得到所需旋轉(zhuǎn)力，以所設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)。主滾輪34c通過鋼絲32將旋轉(zhuǎn)力傳給2個(gè)主滾輪34a和34b，其功能為驅(qū)動(dòng)輪。
鋼絲32隨著主轉(zhuǎn)動(dòng)輪34a～34c的轉(zhuǎn)動(dòng)受到數(shù)公斤的牽引張力以所定速度(如600～1000m/分)往復(fù)移動(dòng)，同時(shí)從一個(gè)未出示在圖中輪軸卷向另一個(gè)未出示在圖中輪軸。
主轉(zhuǎn)動(dòng)輪34a～34c的外表帶有多個(gè)的等間距的槽，一根鋼絲32嵌入多數(shù)槽內(nèi)卷在各主轉(zhuǎn)動(dòng)輪上。鋼絲32的分布節(jié)距(鋼絲的間距)按溝槽節(jié)距所定。本實(shí)施例中這個(gè)節(jié)距設(shè)定在大約2.0mm左右。這個(gè)節(jié)距隨切割加工中應(yīng)切割出薄板的厚度而設(shè)定，所以可選擇具有適宜適當(dāng)節(jié)距的多槽轉(zhuǎn)動(dòng)輪使用。
鋼絲32，例如可由硬鋼絲(鋼琴線)作成，可使用直徑在0.06～0.25mm左右的鋼絲。圖6中出示了鋼絲斷面構(gòu)成圖。從圖6中可以看到，本實(shí)施例中，使用的鋼絲芯線61的表面上用樹脂膜63粘著著粒徑為30～60μm的金剛石磨料。樹脂膜63，例如由酚醛樹脂作成，其膜厚為0.02～0.04mm。粘著狀態(tài)相互接近的磨料62之間的間隔為磨粒中心對(duì)中心的距離，最好在大約為磨料62直徑的2～4倍左右。另外，也可用Ni等金屬膜取代樹脂膜63固定金剛石磨料62。
另外，鋼絲芯線61可用Ni-Cr或Fe-Ni等的合金，W或Mo等的高熔點(diǎn)金屬，還有尼龍纖維束作成。而且磨料的材料也不限于金剛石，SiC，B，C，CBN(Cubic Boron Nitride)等也可以。
在切割加工處理時(shí)，加工物壓在移動(dòng)鋼絲32主轉(zhuǎn)動(dòng)輪34a和主轉(zhuǎn)動(dòng)輪34b之間的部分上。在本實(shí)施例中，至少能在3處向鋼絲32上供給切削液，其中2處是由設(shè)置在工作板26上部的管29和狹縫狀噴嘴29a利用單元間的間隙供給切削液的。剩下的一處由圖3(b)中自加工物左側(cè)的噴嘴36a供給切削液。供給切削液除噴嘴29a和噴嘴36a以外，可加入其他噴嘴，如圖3(b)中，自加工物右側(cè)加入(36b)。
本實(shí)施例中，供給加工物與鋼絲之間切削液的動(dòng)粘度設(shè)定在6.0～100.0mm2/s，可進(jìn)行切削液材料的選擇以及成分的調(diào)整。加工物上形成的切削槽的寬度典型為0.3mm以下，非常窄，直接向切削槽內(nèi)提供切削液很困難。所以，對(duì)鋼絲供給切削液，由鋼絲將切削液帶入內(nèi)，然后再排出槽外。若切削液的動(dòng)粘度小于6.0mm2/s時(shí)，就會(huì)降低隨鋼絲移動(dòng)產(chǎn)生的切削液的流動(dòng)，很難將比重很大的稀土合金形成的淤渣排出槽外。其結(jié)果切削阻力上升。另外，切削液的動(dòng)粘度低時(shí)，切削液很容易脫離鋼絲，不能向切削槽內(nèi)供給充足量的切削液。另一方面，動(dòng)粘度大于100.0mm2/s時(shí)，切削液難以從鋼絲上脫離，由于粘性太大，很難向非常狹窄的切削槽內(nèi)導(dǎo)入切削液，也很難將導(dǎo)入切削槽內(nèi)的切削液排出。在這種情況下，降低了淤渣的排出性加大了切削阻力。而且，如果不向切削槽內(nèi)供給充足量的切削液，鋼絲與稀土合金之間就不能得到充分的潤(rùn)滑性(降低鋒利度)，切斷面的粗糙度和尺寸精度也不好。這種情況，接下來就需要研磨加工，增加加工時(shí)間，降低制造效率。在不能向鋼絲和稀土合金之間提供充分潤(rùn)滑性時(shí)，它們之間就會(huì)發(fā)生很大摩擦，以致產(chǎn)生鋼絲磨耗性升高的問題。其結(jié)果，切斷效率大大減小，同時(shí)縮短鋼絲壽命。
針對(duì)上述問題，若使用具有上記范圍內(nèi)粘度的切削液，使在稀土合金切削槽內(nèi)產(chǎn)生的淤渣(即，比重很大的稀土合金(如Nd合金的比重約為7.5))迅速流出切削槽外部(高排出效率)，排出切削加工區(qū)域。如果這樣，堆積在切削槽內(nèi)的淤渣就不會(huì)強(qiáng)烈防礙鋼絲的移動(dòng)，就能解決由于切削阻力的增加致使鋼絲斷裂等低切割效率的問題。另外，若使用上述較低粘性的切削液，隨移動(dòng)鋼絲送至主轉(zhuǎn)動(dòng)輪的淤渣的量就會(huì)減少，這也可抑制淤渣在主轉(zhuǎn)動(dòng)輪上的堆積現(xiàn)象。其結(jié)果，有防止鋼絲切斷，并且加工物切割終了后可簡(jiǎn)單地從加工物上拆下鋼絲等優(yōu)點(diǎn)。鋼絲與稀土合金之間供給的切削液粘度在13.0mm2/s～90mm2/s較為理想，若在13.0mm2/s～80mm2/s更為理想。
切削液中包含非水溶性切削液(切削油)或水溶性切削液。作為非水溶性切削液，如除主要成分含精制礦物油之外，還含有酯(25～35％)，防銹添加劑(1％以下)，硫磺系高壓添加劑(1％以下)的切削油(油系露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制HT-9)，可使用這種切削油。這種切削由于油價(jià)格便宜所以使用它可降低成本。作為水溶性切削液，如可使用乙二醇系切削液(油系露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，WL-2)。這樣的水溶性切削液與非水溶性切削液相比不污染環(huán)境。而且，水溶性切削液冒煙，引火的危險(xiǎn)性較小，比較安全，由于不產(chǎn)生油煙霧，使用水溶性切削液可改善工作環(huán)境。再者，由于容易除去淤渣，水溶性切削液對(duì)于再利用是一種很適用的材料。
參考圖3(b)，在加工物的切割加工處理時(shí)，工作板26按未出示在圖中的驅(qū)動(dòng)裝置的所定速度(0.5～1.0mm/分)沿箭頭D的方向向下移動(dòng)，將固定在工作板26上的加工物壓在沿水平方向(箭頭A方向)移動(dòng)的鋼絲32上。加工物與鋼絲32之間供給充足量的切削液，以此排出加工物與鋼絲32之間的淤渣，以這樣的方式能夠連續(xù)切削加工物。若工作板26的下降速度太快，雖提高了切割效率，但由于加大了切削阻力就會(huì)發(fā)生鋼絲32的波動(dòng)現(xiàn)象，加工物切斷面的平面度不好等諸類現(xiàn)象。加工物切斷面的平面度劣化，就需要以后的研磨操作，又增加時(shí)間，又使不合格品的發(fā)生率增加。所以，有必要將加工物的下降速度，即加工物切割速度設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
隨著加工物的下降，以一定節(jié)距分布的鋼絲32形成多根鋼絲鋸研削加工物，隨這一動(dòng)作進(jìn)行，使加工物上同時(shí)形成的多個(gè)加工槽(切削槽)的槽深增大，以此進(jìn)行切割加工。各鑄塊完全被切斷時(shí)，就完成了鑄塊的切割加工，同時(shí)切割出其厚度由鋼絲的節(jié)距和鋼絲的直徑?jīng)Q定了厚度的復(fù)數(shù)薄片。所有的鑄塊20都切割完了之后，由前述的驅(qū)動(dòng)裝置使工作板26沿箭頭D方向上升。之后，各單元從工作板上分離，同時(shí)，將切割下的各薄片從單元分離。
在本實(shí)施例中，由于隨著加工物自鋼絲32上方向下降而實(shí)行切割加工，受切割加工的鑄塊20用粘接劑與工作板26結(jié)合的狀態(tài)下，隨工作板下降移動(dòng)。受到這樣切割加工的鑄塊20因?yàn)樘幱阡摻z的下方位置，加工物切割加工完了部分即便從加工物主體分離，脫落，那一脫落部分不會(huì)再次與鋼絲32接觸。所以，切割加工進(jìn)行完了的合金板處于高品質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)向下一道工序。
下面，參照?qǐng)D4說明鋼絲鋸裝置40的切削液循環(huán)系統(tǒng)的大概構(gòu)成。圖4的模式圖中所示的是設(shè)置的切削液循環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)向裝置40內(nèi)的鋼絲鋸裝置的主要部30供給切削液，同時(shí)回收含有加工中形成的淤渣，使用過的切削液。
這個(gè)裝置40，在對(duì)加工物進(jìn)行切割加工時(shí)從切削液供給箱42，通過第1循環(huán)管44，向圖3(a)和(b)中所示的工作板26上切削液供給管29和噴嘴36供給切削液。這時(shí)，使用泵P1。切割加工中使用的切削液從加工部和其周圍滴下，其下方位置有一回收排水槽37來收取切削液。切削液自回收槽37通過第2循環(huán)管46運(yùn)往分離槽54，在這里用后述的磁鐵分離機(jī)50進(jìn)行淤渣的分離處理后積蓄在回收箱48中。基于這一淤渣分離處理，回到了接近于切割加工前狀態(tài)的切削液通過第3循環(huán)管49送入切削液供給箱42。這時(shí)使用中間泵P2。第3循環(huán)管49的途中插入過濾網(wǎng)F，過濾網(wǎng)F能將在磁分離機(jī)50處未能除去的淤渣除去。過濾網(wǎng)F以使用袋狀的袋過濾網(wǎng)較為合適。
切削液供給油箱42可對(duì)透過過濾網(wǎng)F的細(xì)微淤渣進(jìn)行沉淀。所以，通過第一循環(huán)管44往主要部30輸送的切削液中殘存的淤渣量就會(huì)減得更低。這時(shí)，由于微細(xì)淤渣由磁分離機(jī)50進(jìn)行磁化，也就較容易凝集和沉淀。
如上所述，在本實(shí)施例中，切削液的供給和回收以循環(huán)的方式進(jìn)行，同時(shí)有效地對(duì)淤渣實(shí)行了分離除去(過濾)，因此，切削液交換作業(yè)的間隔明顯延長(zhǎng)，切割加工處理可在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)作業(yè)。
特別是，使用切削油時(shí)候，最好維持切削油的粘度在所期望的范圍內(nèi)，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔捕給新的切削油。這時(shí)要定期實(shí)測(cè)切削油的粘度，若切削油的粘度在設(shè)定范圍之外時(shí)，隨時(shí)向裝置內(nèi)(切削液供給箱42)補(bǔ)給新切削油。象這樣部分補(bǔ)給切削油，不中斷切割加工處理就能進(jìn)行就這一點(diǎn)來說，與全量交換切削油相比有很大的不同。
下面，參照?qǐng)D5對(duì)磁分離機(jī)50進(jìn)行說明。這個(gè)磁分離機(jī)50能夠從儲(chǔ)存在分離槽54中含有淤渣的用過的切削液(污液)52中用磁力分離出淤渣。在分離槽54中設(shè)有分離壁54a。這個(gè)分離壁54a具有將尺寸大的淤渣在分離槽54中沉淀的功能。在污液52中浮游，隨污液52一同越過分離壁54a的細(xì)小淤渣，通過以下詳述的方法用磁氣分離。
磁分離機(jī)50，備有一個(gè)內(nèi)側(cè)配置了強(qiáng)力磁鐵(永久磁鐵或電磁鐵)的滾筒56和，與滾筒56外周的一部分緊密壓著并可轉(zhuǎn)動(dòng)的壓滾57。滾筒56以固定軸為中心可轉(zhuǎn)動(dòng)，在分離槽54內(nèi)，一部分可與切削液接觸。壓滾57是用耐油性橡膠材料作成，靠彈簧力緊壓在滾筒56外周表面上。滾筒56隨一未出示在圖中的電動(dòng)機(jī)按箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)給壓滾57一摩擦力驅(qū)動(dòng)壓滾57轉(zhuǎn)動(dòng)。
轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒56的外周表面上，由滾筒56內(nèi)的磁鐵吸附切削液52中浮游淤渣。滾筒56外周表面上吸著的淤渣隨滾筒56的轉(zhuǎn)動(dòng)自切削液中去除，從滾筒56和壓滾57之間通過。淤渣很快由刮刀58從滾筒56的表面刮去，被收集在淤渣箱59內(nèi)。以這樣的方式除去了淤渣的切削液，自滾筒56長(zhǎng)度方向的端部通過管60運(yùn)往回收槽48。象磁分離機(jī)50這樣的使用可能的淤渣除去機(jī)構(gòu)的構(gòu)造，揭示在實(shí)公昭63-23962號(hào)公報(bào)中。根據(jù)以后說明的發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，要將切削液中的稀土合金淤渣吸到滾筒56的表面上，切削液52中滾筒56的外周表面(淤渣吸附面)上的磁力最好在0.27忒斯拉以上，能在0.3忒斯拉以上為更好。若使用較低粘度的切削液，用磁分離機(jī)50可容易地回收稀土合金淤渣。這是由于在切削液52形成的磁場(chǎng)中移動(dòng)的淤渣所受粘性阻力減小的緣故，所以可以高效率地收集很多淤渣。
若使用這樣的分離機(jī)有效地除去淤渣，就能夠把循環(huán)使用切削液中含有的淤渣濃度維持在很低限度，切削液的粘度也可以維持很低，所以在加工物的切割面上鋼絲所受的切斷負(fù)荷經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間也可以保持在十分小的水平上。
以下，參照?qǐng)D7和圖8對(duì)具有溫度調(diào)節(jié)機(jī)的另一形式的切削液循環(huán)系統(tǒng)70的構(gòu)成進(jìn)行說明。對(duì)比上記圖4和圖5中所示的循環(huán)系統(tǒng)，具有同樣構(gòu)成的部分注有同樣的參照符號(hào)。以下，對(duì)于上記圖4和圖5中所示的循環(huán)系統(tǒng)的不同構(gòu)成部分進(jìn)行主要說明。
圖7中所示的切削液循環(huán)系統(tǒng)70中，在加工物切割加工時(shí)，從凈化裝置72通過第1循環(huán)管76向鋼絲鋸裝置的主要部30供給切削液。另一方面，用設(shè)在主要部30中的排水槽37接受的污液通過第2循環(huán)管運(yùn)往凈化裝置72，在此，經(jīng)前述的磁分離機(jī)50和袋狀過濾網(wǎng)84對(duì)淤渣進(jìn)行分離處理，然后收集在回收槽48(分離槽82和溫度調(diào)節(jié)槽92)中。
在主要部30中，由于吸收了鋼絲與稀土合金之間產(chǎn)生的摩擦熱，循環(huán)系統(tǒng)70中循環(huán)切削液的溫度全都上升。隨著溫度的上升切削液的粘性下降，以致切削中的切削阻力增加。針對(duì)這一問題，在循環(huán)系統(tǒng)70中使用與凈化裝置72連接的溫度調(diào)節(jié)機(jī)74，維持循環(huán)使用切削液的溫度在所定溫度范圍內(nèi)。溫度調(diào)節(jié)機(jī)74，可使用備有熱交換器等眾所周知的溫度調(diào)節(jié)機(jī)(特公平8-25125號(hào)公報(bào)中記載的溫度控制裝置等)，最為理想的溫度調(diào)節(jié)機(jī)74是既備有冷卻又備有加熱兩種機(jī)能的調(diào)節(jié)機(jī)。
溫度調(diào)節(jié)機(jī)74在切削液的溫度上升到超過所定值時(shí)動(dòng)作，控制供給主要部30的切削液溫度在所定范圍之內(nèi)。如此進(jìn)行切削液的溫度調(diào)節(jié)，供給鋼絲與稀土合金之間的切削液的粘度就能維持在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，不會(huì)增加切削阻力，為此，就不用進(jìn)行切削液的交換而使稀土磁鐵的切割連續(xù)進(jìn)行。
下面，參照?qǐng)D8來說明凈化裝置72的構(gòu)成。這個(gè)凈化裝置72是由前述的磁分離機(jī)50和帶有分離槽82的分離部80和，帶有溫度調(diào)節(jié)槽92的溫度調(diào)節(jié)部90構(gòu)成。分離槽82和溫度調(diào)節(jié)槽92由隔壁88隔開，隔壁88阻止切削液在槽間自由移動(dòng)。隔壁88的上部有一連通部88a(圖8中所示的形式是比82和92各槽側(cè)壁低的隔壁部分上方的間隙)，切削液可通過連通部88a在槽間移動(dòng)。即，分離槽82和溫度調(diào)節(jié)槽92，只在各槽上部位置連接成流體可移動(dòng)的連通結(jié)構(gòu)。
在分離部80中，從鋼絲鋸裝置送來的污液供給磁分離機(jī)50和袋狀過濾網(wǎng)84。磁分離機(jī)50具有短時(shí)間內(nèi)處理大量切削液的能力，適用于除去尺寸比較大的淤渣。而袋狀過濾網(wǎng)適用于除去尺寸比較小的淤渣。各分離裝置(磁分離機(jī)50和袋狀過濾網(wǎng)84)的處理能力對(duì)應(yīng)切削液中含有淤渣的大小，量等，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定向各分離裝置供給切削液的比例，就能高效率分離出淤渣。向磁分離機(jī)50和袋狀過濾網(wǎng)84供給切削液的比例設(shè)定為8∶2。但是分離裝置的形式?jīng)]有限制，比如，從磁分離機(jī)50流出的切削液的一部分在袋狀過濾網(wǎng)84過濾的形式也可以。
在磁分離機(jī)50中除去了淤渣的切削液，自滾筒56長(zhǎng)度方向的端部流出通過管85送往分離槽82。而經(jīng)袋狀過濾網(wǎng)84除去了淤渣的切削液，通過管86送往分離槽82。分離槽82的容積，例如設(shè)定在約200升左右。
自管85和86出口處流入分離槽82的切削液，由于有隔壁88要在分離槽82中作暫時(shí)停留，不能直接流入溫度調(diào)節(jié)槽92。因此，在磁分離機(jī)50和袋狀過濾網(wǎng)84中未除去的淤渣可在分離槽82進(jìn)行沉淀。其結(jié)果，只有分離槽82中的切削液上部的澄清部分可通過隔壁88流入溫度調(diào)節(jié)槽92。
在分離槽82中沉淀的淤渣用淤渣吸收泵87使其回到磁分離機(jī)50。這樣既可減低離槽82內(nèi)的淤渣量，并且又能給予淤渣再度回到磁分離機(jī)50中受到分離的機(jī)會(huì)。這樣作可提高凈化裝置72除去淤渣的性能。
為了一邊防止接近切削液面附近淤渣的上浮，一邊右要讓淤渣沉淀在吸收泵87的吸入口附近，如圖8所示，最好在隔壁88處設(shè)置一傾斜部來收集淤渣，和設(shè)定好管85和86的開口位置。
在分離槽82中切削液上部的澄清部分，通過連通部88a移動(dòng)至溫度調(diào)節(jié)槽92。溫度調(diào)節(jié)槽92的容積，例如設(shè)定為400升。供給溫度調(diào)節(jié)槽92的切削液幾乎不含淤渣。
這樣在溫度調(diào)節(jié)槽92中聚集的切削液，用泵P3送入溫度調(diào)節(jié)機(jī)74(參考圖7)，使其溫度下降后再回到溫度調(diào)節(jié)槽92。在將切削液送往溫度調(diào)節(jié)機(jī)74之前，由于要在分離部80中除去淤渣，在溫度調(diào)節(jié)機(jī)74中就不會(huì)由于淤渣積存在管內(nèi)而降低熱交換效率，也會(huì)提高切削液溫度調(diào)節(jié)效果。
在本實(shí)施例中，溫度調(diào)節(jié)槽92中的切削液的溫度升到所定溫度以上時(shí)，泵P3和溫度調(diào)節(jié)機(jī)74動(dòng)作，在這之后，溫度調(diào)節(jié)槽92中的切削液的溫度降到所定溫度以下時(shí)，泵P3和溫度調(diào)節(jié)機(jī)74停止動(dòng)作。所以，并不是將溫度調(diào)節(jié)槽92中的全部切削液送往溫度調(diào)節(jié)機(jī)74，而是在所定期間將切削液的一部分送入。進(jìn)行了溫度調(diào)節(jié)后返回的一部分切削液與溫度調(diào)節(jié)槽92中剩余的切削液用攪拌機(jī)94混合(攪拌)，以此使溫度調(diào)節(jié)槽92中的切削液的溫度均一化。這樣做與將溫度調(diào)節(jié)后的切削液直接送入鋼絲鋸裝置的主要部的情況相比，可防止供給送入鋼絲鋸裝置的主要部的切削液的溫度急劇變化。若能供給使鋼絲鋸裝置的主要部溫度安定的切削液，由于切削液的粘度不再有大的變化，就能使鋼絲鋸裝置進(jìn)行安定的切削加工。在本實(shí)施例中，使溫度調(diào)節(jié)機(jī)74有效地動(dòng)作，同時(shí)能夠維持溫度調(diào)節(jié)槽92中的切削液的溫度在規(guī)定溫度內(nèi)。
另一方面，會(huì)有因受室溫等影響切削液的溫度降低，致使切削液的粘度超出所定范圍升高的情況。在此情況下，淤渣的排除性降低，切割阻力增加。而且，也會(huì)產(chǎn)生磁分離機(jī)除去淤渣的能力低下的情況。在這種情況下，用溫度調(diào)節(jié)機(jī)74使切削液溫度上升，以至使切削液的粘度下降的方法是有利的。
溫度調(diào)節(jié)槽92中調(diào)節(jié)了溫度的切削液，用泵P4送往鋼絲鋸裝置的主要部30(圖7)。供給鋼絲與稀土合金之間的切削液的溫度，最好控制在15℃～35℃，控制在20℃～25℃度更好。
在上述的實(shí)施例中，實(shí)行循環(huán)式的切削液供給和回收，同時(shí)有效地實(shí)行分離除去淤渣，與此同時(shí)，進(jìn)行切削液的溫度控制以維持切削液的粘度在一適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。如上述作法，就可從切削槽中適量排出淤渣，維持切削阻力在很低的水準(zhǔn)上，這樣，既可提高切割效率，又能提高切斷面的精度。切削液交換作業(yè)的間隔也顯著延長(zhǎng)，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)的切割加工處理。
下面，參照?qǐng)D9～圖13的同時(shí)，對(duì)切割速度，切削液粘度和加工物切割的平面度等進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖9出示了，為了洗凈淤渣，使用水或切削液的時(shí)候，切割速度對(duì)應(yīng)于切割次數(shù)如何變化的曲線圖。在圖9的曲線中，黑三角為使用添加了酯的切削油的情況，黑四角為使用未添加酯的切削油的情況，黑菱形為使用水的情況。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，把長(zhǎng)度30m的鋼絲纏繞在滾筒上，以200m/分的速度往復(fù)動(dòng)作。所使用鋼絲的詳細(xì)條件是，線芯直徑φ0.18mm，成品直徑φ0.24mm，斷裂負(fù)荷68.6～83.4牛頓(7～8.5kgf)，磨料直徑40～60μm酚醛樹脂被膜厚度為30μm-60μm。加工物在定壓負(fù)荷下壓在鋼絲上進(jìn)行切削加工。向切削部分滴入上記的切削油或水，切削加工時(shí)間經(jīng)過所定時(shí)間(比如3分鐘)后，測(cè)定在加工物上形成凹槽的深度。這個(gè)切削深度用切削時(shí)間除的值，在圖9中記為”切割速度”。經(jīng)過最初的所定時(shí)間經(jīng)過之后，加工物的另一部分與鋼絲接觸，再對(duì)這一部分進(jìn)行加工。這樣作進(jìn)行15次切割加工，求出各個(gè)工程的切割速度。圖9曲線圖的橫軸(切割次數(shù))就表示的以上內(nèi)容。
從圖9中可以看到，用水沖洗淤渣時(shí)切割速度非常低，因此，用固定磨粒型鋼絲鋸裝置代替浮游磨粒型鋼絲鋸裝置沒有意義。使用切削油的情況下，用添加脂的油與不用添加脂的油相比切割速度約差1.5倍。
圖10出示鋼絲變形量與切削油粘度的關(guān)系。使用圖4所示的鋼絲鋸裝置，加工物的下降速度在0.5～1.0mm/分的范圍內(nèi)維持基本一定。只是將鋼絲的往復(fù)線速度分為800m/分和1000m/分。在圖10的曲線中，黑菱形是鋼絲的往復(fù)線速度為800m/分時(shí)，白圓圈是鋼絲的往復(fù)線速度為1000m/分時(shí)的曲線。用鋼絲切割加工物不能平穩(wěn)進(jìn)行時(shí)，鋼絲的變形量就增大。所謂鋼絲的變形量大就意味著加工物的切削阻力大，加工物的切割效率差，反之，鋼絲的變形量小就意味著加工物的切割效率好。
從圖10中可以看到，鋼絲的往復(fù)線速度設(shè)定在800m/分時(shí)，40℃粘度從4.0至40.0(mPa.s)的范圍內(nèi)使用某種切削油時(shí)，鋼絲的變形量在25mm以下，切割效率好。特別是40℃粘度從4.5至20.0(mPa.s)的范圍內(nèi)使用某種切削油時(shí)，鋼絲的變形量低于20mm，切割效率達(dá)到更好的水準(zhǔn)。另一方面，鋼絲的往復(fù)線速度設(shè)定為1000m/分時(shí)，40℃粘度從9.5至50.0(mPa.s)的范圍內(nèi)使用某種切削油時(shí)，鋼絲的變形量低于25mm，切割效率好。
在此實(shí)驗(yàn)中，供給鋼絲和稀土合金之間的切削油，一邊調(diào)節(jié)其溫度一邊循環(huán)使用使其維持在一適當(dāng)溫度(25℃)下。鋼絲速度設(shè)定在800m/分時(shí)，使用的上記40℃粘度從4.0至40.0(mPa.s)的范圍內(nèi)某種切削油的約在25℃的動(dòng)粘度為6.0mm2/s～90.0mm2/s。而鋼絲速度設(shè)定在1000m/分時(shí)，使用的上記40℃粘度從9.5至50.0(mPa.s)的范圍內(nèi)某種切削油的約在25℃的動(dòng)粘度為13.0mm2/s～100.0mm2/s。即若鋼絲速度設(shè)定適當(dāng)，向鋼絲和稀土合金之間供給具有6.0mm2/s～100.0mm2/s動(dòng)粘度的切削液，變形量就能控制在25mm以下。
供給鋼絲的切削液的粘度在所定范圍以外時(shí)，稀土合金淤渣很容易聚集在切削槽內(nèi)，為此，切削阻力增加，切割效率低下。其結(jié)果，鋼絲的變形量上升。從中得知，最好設(shè)定40℃時(shí)切削油粘度在4.0至40.0(mPa.s)的范圍內(nèi)，若在4.5至20.0(mPa.s)的范圍內(nèi)更好。而鋼絲速度比較大的時(shí)候，設(shè)定40℃時(shí)切削油粘度在9。5至50.0(mPa.s)的范圍內(nèi)為最好。
根據(jù)使用這樣的切削油，最好向鋼絲和稀土合金之間供給具有6.0mm2/s～100.0mm2/s動(dòng)粘度的切削液。如這樣做，就會(huì)抑制切削阻力增加，實(shí)現(xiàn)高的切割效率。如上所述，根據(jù)切削速度，切削液的期望粘度范圍多少有所不同。因此，為了使用大范圍的鋼絲速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇盆F切割，供給具有13.0mm2/s～90.0mm2/s動(dòng)粘度的切削液更為理想。
下面，參照?qǐng)D11和圖12，使用乙二醇系水溶性切削液時(shí)，對(duì)于切割性能粘度的影響進(jìn)行說明。
圖11出示了后述圖12中所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)(評(píng)價(jià)機(jī))10的構(gòu)成。試驗(yàn)機(jī)10備有，外周面上卷有切割用鋼絲12并且回轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(未出示在圖中)連接的卷絲滾筒102和，自卷絲滾筒102，通過被切割物(加工物)14切割部104引導(dǎo)鋼絲12再卷回滾筒102的多個(gè)滑輪106和，能夠使切割部104處對(duì)著鋼絲12的切割物14作直線移動(dòng)(接觸)的移動(dòng)裝置108。另外，鋼絲12的路經(jīng)途中，設(shè)有張力調(diào)節(jié)裝置110。張力調(diào)節(jié)裝置110是一個(gè)在卷有鋼絲12的可動(dòng)滑輪112，給112向外側(cè)施加一個(gè)拉力T，這個(gè)拉力給12一個(gè)張力，因此可防止鋼絲12松弛。而且，張力調(diào)節(jié)裝置110具有，在由于與加工物14接觸鋼絲12在所定張力以上工作時(shí)，與上記拉力T對(duì)抗，使可動(dòng)滑輪112向內(nèi)側(cè)移動(dòng)所構(gòu)成。所以，它可緩和施加在鋼絲12上的張力，同時(shí)，能夠使鋼絲12對(duì)于加工物14施加得的應(yīng)力保持平衡(即，對(duì)于加工物14以一定的壓力與鋼絲接觸)。
在切割部104的鋼絲12′的上方，設(shè)有切削液供給噴嘴114，自噴嘴114向鋼絲12′滴下或噴射切削液。供給鋼絲12′的切削液不循環(huán)使用而是廢棄，所以切供給鋼絲12′的切削液的溫度大約保持一定。
用這個(gè)試驗(yàn)機(jī)10，從噴嘴114向鋼絲12′滴下乙二醇系水溶性切削液，測(cè)定了切割性能。另外，卷絲滾筒102的轉(zhuǎn)動(dòng)方向定時(shí)反轉(zhuǎn)，使鋼絲12′以線速度200m/分雙向移動(dòng)。還有，若拉力T和移動(dòng)裝置108的移動(dòng)速度設(shè)定適當(dāng)，鋼絲12′對(duì)加工物14以4牛頓的定壓力接觸，在定壓負(fù)荷下進(jìn)行切割。加工物14由塊狀的稀土燒結(jié)磁鐵作成。
在大約25℃的溫度下，切削液使用的是各種不同粘度的乙二醇系水溶性切削液(油茜露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制WL-1～WL-5)。使用切削液的25℃的動(dòng)粘度為10.0mm2/s～67.0mm2/s。
圖12是用試驗(yàn)機(jī)10得出的切削液的動(dòng)粘度v[mm2/s]和，鋒利低下系數(shù)α[％/單位對(duì)數(shù)時(shí)間]和切割性能定數(shù)γ[％]之間的關(guān)系曲線。切割性能定數(shù)γ表示的是切割初期時(shí)切割性能(鋒利度)的參數(shù)，特別是，可認(rèn)為是受淤渣排出性等的影響的因素。鋒利低下系數(shù)α表示的是與時(shí)間有關(guān)的切割性能的低下率(α＜0)的參數(shù)，特別是，可認(rèn)為指的是鋼絲磨耗的因素。具體的，切割性能定數(shù)γ和鋒利低下系數(shù)α，為滿足下式(1)的值。
Y=αln(t)+γ(1)式(1)中，t表示切割時(shí)間(但以3分鐘為1單位)，Y表示切割性能比。切割性能比Y定義為，使用25℃時(shí)動(dòng)粘度為16mm2/s(40℃時(shí)粘度為9.6mPa.s參考圖10)的切削油的初期切割性能為100時(shí)的切割性能。切割性能是根據(jù)測(cè)定鋼絲在稀土合金上形成的切削槽的深度決定的。從式(1)中，切割性能定數(shù)γ表示3分鐘后(t=1)的切割性能比(對(duì)切削油)，鋒利低下系數(shù)α表示對(duì)對(duì)數(shù)時(shí)間(ln(t))切削性能的變化率。
從圖12的曲線得知，使用25℃時(shí)動(dòng)粘度為10.0mm2/s～67.0mm2/s的乙二醇系水溶性切削液時(shí)，切割性能定數(shù)γ不足100[％]，比使用上記切削油時(shí)的切削性能低。但是，各水溶性切削液的切割性能定數(shù)γ在75[％]以上，得到這樣的切割性能，就可進(jìn)行效率較好的稀土合金的切割。另外，使用具有上記范圍動(dòng)粘度的乙二醇系水溶性切削液時(shí)，鋒利低下系數(shù)α在-16。5[％/單位對(duì)數(shù)時(shí)間]以上，即使進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)切割時(shí)鋒利度也不大幅度降低。使用乙二醇系水溶性切削液時(shí)的鋒利低下系數(shù)α值與使用切削水時(shí)相比，鋒利低下系數(shù)的值已是足夠好的值了。
如這樣使用乙二醇系水溶性切削液時(shí)，與使用切削油時(shí)相比，雖然切削效率不好，相反，由于不產(chǎn)生油煙有作業(yè)性好等優(yōu)點(diǎn)。而且，水溶性切削液不很污染環(huán)境，由于這些優(yōu)點(diǎn)，還是希望使用水溶性切削液。另外，由于可比較容易從水溶性切削液中除去淤渣，所以在循環(huán)使用切削液時(shí)，水溶性切削液比切削油視為較合適的材料。
從上述內(nèi)容中可得出，使用乙二醇系水溶性切削液時(shí)，最好設(shè)定25℃時(shí)動(dòng)粘度為10.0mm2/s～67.0mm2/s。特別是使用25℃時(shí)動(dòng)粘度為41mm2/s的乙二醇系水溶性切削液(油茜露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制WL-2)較為理想。若使用這樣的乙二醇系水溶性切削液就不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境等問題，就可能進(jìn)行高效率稀土合金的切割。
圖13出示的是，磁分離機(jī)的淤渣收集面(淤渣吸附區(qū)域)中磁力與加工物切割面的平面度的關(guān)系，和磁分離機(jī)的淤渣收集面(淤渣吸附區(qū)域)中磁力與淤渣排出量(每1小時(shí)從切削液中去除淤渣的量)的關(guān)系。圖13出示的是，以1kg/小時(shí)的淤渣從加工物切割面進(jìn)入切削液為條件得到的數(shù)據(jù)。這時(shí)的磁力(表面磁通密度)，使用高斯測(cè)量?jī)x和探示器(均為貝爾公司制)，使探示器接觸淤渣收集面測(cè)定的。
從圖13得知，如果磁分離機(jī)的磁力增加，淤渣排出量就增加，提高加工物切割面的平面度。用磁分離機(jī)從切削液中淤渣的排出量少時(shí)，若淤渣的收集分離不充分的話，淤渣濃度上升。這就與提高由鋼絲向加工進(jìn)行部分供給切削液中的淤渣濃度有關(guān)系。其結(jié)果，對(duì)鋼絲的切削阻力增加，由于鋼絲變形，加工的平坦度低下。若用磁分離機(jī)適當(dāng)除去稀土合金的淤渣，除改善平面度以外，不實(shí)行鋼絲切削液的全部交換也可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
如果加工物切割面的平面度超過100μm，由于要考慮需要后研磨加工所需時(shí)間的整個(gè)作業(yè)效率低下的情況，最好平面度在15μm以下，磁力也應(yīng)調(diào)整在使加工面的平面度在15μm以下。為此，磁分離機(jī)的滾筒表面上的磁力最好設(shè)定在0.27忒斯拉以上，0.30忒斯拉以上為更佳。
再參考圖1，使用上記方法切割完畢的稀土合金板，對(duì)其每一個(gè)進(jìn)行研磨的精加工，尺寸和形狀整備好后，為了提高長(zhǎng)期的信賴性，在步驟S8對(duì)合金板實(shí)施表面處理。在步驟S9實(shí)行著磁之后，經(jīng)檢查工序釹的永久磁鐵就完成了。
實(shí)施例1[使用同時(shí)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的切削油]利用圖7中所示的鋼絲鋸裝置，進(jìn)行稀土合金的切割。切削液使用的是油茜露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制的切削油(HT-9)。
溫度調(diào)節(jié)機(jī)使用的是關(guān)東精機(jī)株式會(huì)社制的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)機(jī)(KTC-3B)。這個(gè)裝置具有加熱和冷卻兩個(gè)功能。
另外，使用的切割用鋼絲，芯線徑0.18mm，酚醛樹脂厚度20μm，磨粒材質(zhì)金剛石，磨粒徑40～60μm，平均磨粒間隔(相鄰磨粒的中心至中心的距離)100μm。這種鋼絲的線速度以800m/分往復(fù)移動(dòng)。新線供給量2m/分，鋼絲張力30牛頓的條件使此裝置運(yùn)行。被切割物是20mm×40mm×60mm的稀土合金7節(jié)并粘接，以40mm/分的下降速度與鋼絲接觸。
在上記條件下，起動(dòng)溫度調(diào)節(jié)機(jī)，維持切削油的溫度在25℃～28℃的范圍，同時(shí)實(shí)行稀土合金的切割。切入稀土合金180mm處，觀察切斷面，面精度Ra為0。8μm以下，Rmax為7μm以下，形成了平滑的面。切下的稀土合金，作為電動(dòng)機(jī)的音頻線圈使用，滿足所要求的質(zhì)量。另外，切割中鋼絲變形量略維持一定，沒有發(fā)生切割阻力的增加。
比較例1[使用不進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的切削油]除不起動(dòng)溫度調(diào)節(jié)機(jī)以外，與上記實(shí)施例1同樣進(jìn)行稀土合金的切割。切削油的溫度最初為20℃，但隨著切割的進(jìn)行上升至50℃。
切入稀土合金180mm處，觀察切斷面，后切割的部分面精度低下，切斷面精度Ra為1.5μm以上，Rmax為15μm以上，形成凹凸很大的面。切下的稀土合金，作為電動(dòng)機(jī)的音頻線圈使用，沒滿足所要求的質(zhì)量。另外，切割中鋼絲變形量逐漸增加，看了到切割阻力的增加。
實(shí)施例2[使用進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的乙二醇系水溶性切削液]切削液使用的是油茜露化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制的乙二醇系水溶性切削液(WL-2)。除此以外與上記實(shí)施例1同樣，維持切削油的溫度在25℃～28℃的范圍，同時(shí)實(shí)行稀土合金的切割。切入稀土合金180mm處，觀察切斷面，面精度Ra為0.8μm以下，Rmax為7μm以下，形成了平滑的面。切下的稀土合金，作為電動(dòng)機(jī)的音頻線圈使用，滿足所要求的質(zhì)量。另外，切割中鋼絲變形量略維持一定，沒有發(fā)生切割阻力的增加。
比較例2[使用不進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的乙二醇系水溶性切削液]
除不起動(dòng)溫度調(diào)節(jié)機(jī)以外，與上記實(shí)施例2同樣進(jìn)行稀土合金的切割。乙二醇系水溶性切削液的溫度最初為20℃，但隨著切割的進(jìn)行上升至50℃。
切入稀土合金180mm處，觀察切斷面，后切割的部分面精度低下，切斷面精度Ra為1.5μm以上，Rmax為15μm以上，形成凹凸很大的面。切下的稀土合金，作為電動(dòng)機(jī)的音頻線圈使用，沒滿足所要求的質(zhì)量。另外，切割中鋼絲變形量逐漸增加，看到了切割阻力的增加。
如以上說明，根據(jù)上記稀土合金板制品的制造方法，可得到以下所示的很多好的效果。
1．由于提高了從加工物處切削液的排出效率，鋼絲受到的切割阻力減低，能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)切割加工作業(yè)。
2．能夠提高加工物切割面的平面度。因此，改善了制品的制造合格率。
3．對(duì)于稀土合金，鋼絲鋸的切割效率可最優(yōu)化。
4．由于可以有效地除去切削液中的淤渣，不實(shí)施頻繁的切削液更換也減低加工物切割面處受到的鋼絲切割的負(fù)荷，因此能夠提高切割速度。
5．無(wú)論加工物是否凌亂，與鋼絲接觸的方式可防止制品質(zhì)量的低劣。
至此，有關(guān)稀土合金板的制造方法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并不只限與此。例如，對(duì)于具有板狀以外的形狀加工的稀土合金制品，零件的制作，本發(fā)明的切割方法也很適用。
并且，雖然以Nd-Fe-B的稀土合金磁鐵材料作為被加工對(duì)象對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，切削阻力大，淤渣易聚集的性質(zhì)是稀土合金全體共通特點(diǎn)，因此，本發(fā)明使用其他的稀土合金作為被加工物時(shí)，可以得到與上記實(shí)施例中陳述的效果同樣的效果。
用上述方法制作的稀土合金磁鐵，與用圓周刀刃切割稀土合金塊的方法相比，切割費(fèi)用少，適用于制造薄型磁鐵(如厚度為0。5～3.0mm)。近年來，使用于音頻線圈電動(dòng)機(jī)的稀土合金磁鐵漸漸趨于薄型，因此，使用本發(fā)明的方法制造的上記薄型稀土合金磁鐵安裝在音頻線圈電動(dòng)機(jī)上，能夠提供具有高性能，小型的音頻線圈電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)稀土合金用鋼絲鋸實(shí)行切割加工時(shí)，可防止鋼絲切斷，必要的切削液交換次數(shù)顯著降低，其結(jié)果，可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1．一種是切割稀土合金的方法，是使用粘著有磨料的鋼絲切割稀土合金，其特征為在鋼絲與稀土合金之間供給具有規(guī)定動(dòng)粘度的切削液的同時(shí)切割稀土合金。
2．按照權(quán)利要求1所述的稀土合金的切割方法，其特征為供給所述鋼絲和所述稀土合金之間的切削液的動(dòng)粘度范圍在6.0mm2/s～100.0mm2/s。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的稀土合金的切割方法，其特征在于所述切削液為切削油。
4．按照權(quán)利要求3所述的稀土合金的切割方法，其特征為切削油在40℃的粘度范圍從4.0至40.0[mPa.s]。
5．按照權(quán)利要求1或2所述的稀土合金的切割方法，其特征在于所述切削液為乙二醇系水溶性切削液。
6．按照權(quán)利要求5所述的稀土合金的切割方法，其特征為所述乙二醇系水溶性切削液，在25℃時(shí)的動(dòng)粘度范圍在10.0mm2/s～67.0mm2/s。
7．按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割方法，其特征在于通過控制所述切削液的溫度控制所述切削液的動(dòng)粘度。
8．按照權(quán)利要求7所述的稀土合金的切割方法，其特征在于包括回收含有在切割稀土合金時(shí)所產(chǎn)生的所述稀土合金淤渣的切削液的工藝和控制所述切削液溫度之前，從所回收的切削液除去淤渣的工藝。
9．按照權(quán)利要求8所述的稀土合金的切割方法，其特征為所述控制切削液溫度的工藝，包括調(diào)節(jié)已除去淤渣的一部分切削液的溫度的工藝和混合已調(diào)節(jié)過溫度的一部分切削液與未調(diào)節(jié)溫度的一部分切削液的工藝，并且向鋼絲和稀土合金之間供給混合過的所述切削液。
10．按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割方法，其特征為用磁力從切削液中分離在切割所述稀土合金時(shí)所產(chǎn)生的稀土合金淤渣。
11．按照權(quán)利要求10所述的稀土合金的切割方法，其特征為在收集淤渣的區(qū)域中，用具有0.27忒斯拉以上磁力的磁分離器收集淤渣。
12．按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割方法，其特征為使用鋼絲鋸裝置，該裝置具有可轉(zhuǎn)動(dòng)固定為的多個(gè)滾輪，滾輪外周上以規(guī)定節(jié)距形成環(huán)狀多個(gè)槽和使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)卷在所述滾輪槽內(nèi)鋼絲移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
13．按照權(quán)利要求12所述的稀土合金的切割方法，其特征為，相對(duì)于所述鋼絲使稀土合金自上而下下降，同時(shí)進(jìn)行切割所述稀土合金。
14．按照權(quán)利要求13所述的稀土合金的切割方法，其特征為，將稀土合金分割成多個(gè)單元，保持其狀態(tài)，并且通過這些多個(gè)單元的間隙供給至少一部分所述切削液。
15．一種稀土合金板制造方法，包括制作稀土合金鑄塊的工藝和用按照權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割方法，將稀土合金塊分離成多個(gè)稀土合金板的工藝。
16．一種稀土合金磁鐵的制造方法，其特征在于包括從稀土磁鐵合金粉末制作燒結(jié)體的工藝和用按照權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割方法，把前記燒結(jié)體分離成多個(gè)的稀土合金磁鐵的工藝。
17．一種音頻線圈電機(jī)，其特征在具有通過權(quán)利要求16所述的稀土合金磁鐵的制造方法所制造的稀土合金磁鐵。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的音頻線圈電機(jī)，其特征在于具有所述稀土合金磁鐵的厚度在0.5～3.0mm范圍內(nèi)。
19．一種稀土合金的切割裝置，是用鋼絲切割稀土合金的裝置，其特征為具有粘著有磨料的鋼絲和向所述鋼絲與所述稀土合金之間供給具有規(guī)定動(dòng)粘度的切削液的提供機(jī)構(gòu)。
20．按照權(quán)利要求19所述的稀土合金的切割裝置，其特征為向所述鋼絲與所述稀土合金之間所供給的切削液的動(dòng)粘度在6.0mm2/s～100.0mm2/s范圍內(nèi)。
21．按照權(quán)利要求19或20所述的稀土合金的切割裝置，其特征在于還具有向鋼絲與稀土合金之間供給的切削液的動(dòng)粘度實(shí)行動(dòng)控制的粘度控制機(jī)構(gòu)。
22．按照權(quán)利要求21所述的稀土合金的切割裝置，其特征為所述粘度控制機(jī)構(gòu)是通過控制所述切削液的溫度控制所述切削液的動(dòng)粘度。
23．按照權(quán)利要求22所述的稀土合金的切割裝置，其特征在于所述粘度控制機(jī)構(gòu)具有收容切削液的容器、至少控制一部分收容在容器中的切削液溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)和攪拌收容在容器中的切削液的攪拌裝置。
24．按照權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的稀土合金的切割裝置，其特征為具有磁分離機(jī)，該磁分離機(jī)通過磁力分離在切割稀土合金時(shí)產(chǎn)生稀土合金的淤渣。
25．按照權(quán)利要求24所述的稀土合金的切割裝置，其特征為所述磁分離機(jī)在淤渣收集區(qū)域中具有0.27忒斯拉以上的磁力。
全文摘要
稀土合金的切割方法是向粘著磨料的鋼絲與稀土合金之間供給切削液的同時(shí)進(jìn)行稀土合金的切割,使用動(dòng)粘度在6.0—100.0mm
文檔編號(hào)B03C1/00GK1288798SQ0012438
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者石田一, 近藤禎彥, 宮地章 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社