CN103459091B - 硬质合金基底外刃切割轮及其制造方法 - Google Patents

硬质合金基底外刃切割轮及其制造方法 Download PDF

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Abstract

公开的硬质合金基底外刃切割轮包括硬质合金的环形薄圆片形式的基底，和基底外缘上的刃部。该刃部包含：预涂覆磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒；通过电镀或无电镀敷形成的用于将磨粒粘结在一起并粘结在基底上的金属或合金结合材料；渗入磨粒之间和磨粒与基底之间的具有最高350℃的熔点的金属或合金粘结剂。还公开了用于制造所述外刃切割轮的方法。

Description

硬质合金基底外刃切割轮及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种适用于切割稀土烧结磁体的硬质合金基底外径刃切割轮及其制造方法。
背景技术
对于稀土永磁块（或烧结磁体块）的切割加工，实现了多种切割技术，例如外径切割、内径切割和线锯切割。其中，外径刃切割轮使用最广泛。外径刃切割技术具有许多优点，包括廉价的切割工具、与硬质合金刃相关的相对低的切割余量、切割件良好的尺寸精度和相对高的加工速度。由于这些优点和改善的大量生产性，外径刃切割技术被广泛地应用于稀土烧结磁体块的切割。
用于切割稀土烧结磁体的外径刃切割轮公开在JP-A H09-174441、JP-A H10-175171和JP-A H10-175172中，这些外刃切割轮包含硬质合金基底，所述基底具有用酚醛树脂、镀镍等将金刚石或cBN磨粒粘结在其上的外缘。由于由硬质合金制成的基底在机械强度方面相对于现有技术的合金工具钢或高速钢得到提高，因此实现了加工精度上的提高、实现了通过使用薄刃减少余量带来的片的产率上的提高、并实现了高速加工带来的加工成本的降低。
尽管在切割和加工性能方面，使用硬质合金基底的外径刃切割轮比现有技术的外径刃切割轮得到提高，然而，市场不断地提出降低成本的要求。希望具有一种能够以高精度和高速度加工的高性能的切割轮。
引用列表
专利文件
专利文件1:JP-A H09-174441
专利文件2:JP-A H10-175171
专利文件3:JP-A H10-175172
专利文件4:JP-A2005-193358
专利文件5:JP-A H07-207254
专利文件6:JP2942989
专利文件7:JP-A2005-219169
专利文件8:WO96/23630
专利文件9:JP-A2009-172751
发明概述
技术问题
申请人以前提出过一种用树脂如酚醛树脂将金刚石磨粒粘结在环形硬质合金基底的外缘的技术，和用具有合适的杨氏模量的金属结合材料将金刚石或cBN磨粒粘结在环形硬质合金基底的外缘的技术(JP-A2009-172751)。
用于切割稀土烧结磁体块的外刃切割轮由两部分，基底和刃部组成。因为占切割轮大部分的基底由高模量的硬质合金制成，切割轮在机械强度方面得到提高，并因此切割精度高于现有技术的具有合金工具钢和高速钢基底的切割轮。由于与硬质合金基底结合的具有合适杨氏模量的金属结合材料，提高了整个切割轮的机械强度，从而与现有技术的用酚醛树脂或聚酰亚胺树脂作为磨粒结合材料的树脂结合型外刃切割轮相比，获得三项性能的提高，加工精度的提高、使用薄刃带来的材料产率的提高、和高切割速度带来的加工成本的降低。
硬质合金基底外刃切割轮可以通过在硬质合金基底的外缘附近产生磁场来制造，磁场作用在预涂覆磁性材料的磨粒上，以便磁化磨粒上的涂层，从而向基底的外缘吸引磨粒，并且在这种状态下进行镀敷，从而将磨粒粘结在外缘。该方法降低了外刃切割轮的制造成本。
通过上述方法生产的硬质合金基底外刃切割轮是一种以高性能为 特征的外刃切割轮。当使用该切割轮将稀土烧结磁体块切割成磁片时，有时因为磁体块可被切斜，或在磁片切割表面上留下切割轮的切割痕迹而使尺寸精度恶化。特别是，当使用例如具有80-200mm的外径、30-80mm的孔径、和0.1-1.0mm厚度的硬质合金基底外刃切割轮，并且以至少200mm3/min的每单位时间加工体积操作以进行高速、高负荷切割时，尺寸公差会超过50μm。如果尺寸精度恶化，则需要一些补救措施。例如，磁片必须经过如抛光的精研磨切割表面的附加步骤。外刃切割轮必须使用研磨砂轮修整，或者改变切割条件。
这成为磁片加工的障碍，该磁片适用于需要严格管理磁轭和磁体之间的间隙的电机，如线性电机和硬盘音圈电机（VCM），它们都需要高的尺寸精度（包括切割面平整度）和制造成本的降低。
本发明的目的是提供一种能够将稀土烧结磁体块切割成具有高尺寸精度的片的硬质合金基底外刃切割轮，以及一种以低成本制造该外刃切割轮的方法。
问题的解决
据推测，稀土烧结磁体块被切斜的现象的发生是因为外刃切割轮具有不横向对称的刃形状，使切割操作在易切割方向进行，以及因为当将外刃切割轮安装在加工工具上时，外刃切割轮发生翘曲。还推测，在磁片上留下切割痕迹的现象的发生是因为当由于上述原因将磁体块切斜的外刃切割轮在切割操作路径上突然改变运行方向时，新切割的切割表面没有与已经切割的切割表面平滑地汇合，形成了台阶。
在切割操作期间，发生了外刃切割轮的运行方向的突然改变，例如，当外刃切割轮的刃的一部分由于某种原因变形或剥落时；当刃边缘突然改变其形状时；当由于切割轮的进给速度比刃的研磨速度高，由该变形在刃内引起的内应力变得比从工件施加于刃上的外力大，结果，造成刃变形的力被释放而使刃变形时；和当切割槽被切割操作期间形成的碎屑或外部来源的异物填满或光滑化而造成外刃切割轮的运行被干扰时。为了消除任何在这种条件下可形成的切割痕迹，有效的是刃边缘不突然改变它的形状，和当在切割操作期间任何力施加到刃 上以改变它的运行方向时，刃发生变形到这样的程度使得变化前后的切割表面平滑地汇合。
在其中磨粒通过电镀或无电镀敷粘结到基底上形成刃部的外刃切割轮中产生空隙问题。由于磨粒具有一定的颗粒尺寸，在磨粒之间及磨粒与基底之间，粘结的磨粒仅部分接触，并且它们之间的空隙不能完全被镀层填埋。结果，即使在镀敷后刃部中还留有空隙。即，刃部包含与表面连通的空隙。
只要在切割操作期间施加到外刃切割轮上的负荷低，即使有这样空隙存在，高精度切割也是可能的，因为刃部没有经受由切割期间施加的力造成的实质变形。然而，在如此高的负荷下进行切割使得硬质合金基底变形的地方，刃边缘可部分地变形或脱落。一个防止刃部边缘变形或脱落的有效方法是通过增强刃边缘的强度。如后面要描述的，由于刃部应当具有足够的弹性以允许刃部变形使得能够平滑汇合切割表面，仅增强刃的强度来抵抗变形是不能够解决该问题的。
通过对满足高强度和弹性两者以及刃部所需机械性能的刃部结构做了进一步调查，本发明人已经发现通过利用磨粒之间和磨粒与基底之间的空隙，具体地是通过让金属或合金渗入该空隙获得了有效的刃部。包含硬质合金基底和这样的刃部的外刃切割轮在提高用它切割的磁片的尺寸精度上是有效的。渗入金属或合金的技术对于制造以高切割精度和低成本为特征的外刃切割轮是有效的。基于这些发现完成了本发明。
在一方面，本发明提供一种硬质合金基底外刃切割轮，其包括具有450-700GPa的杨氏模量、限定外缘的80-200mm的外径、30-80mm的内径、以及0.1-1.0mm的厚度的硬质合金的环形薄圆片形式的基底和该基底外缘上的刃部。
该刃部包括预涂覆磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒；通过电镀或无电镀敷形成的用于将磨粒粘结在一起并粘结到基底上的金属或合金结合材料；和具有最高350℃的熔点、渗入到磨粒之间和磨粒与基底之间的金属或合金粘结剂。
在一个优选实施方案中，粘结剂金属是Sn和/或Pb，粘结剂合金是选自包含Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn和Sn-Pb中的至少一种合金。还优选金属或合金粘结剂具有0.3-0.48的泊松比。
在一个优选实施方案中，基底具有至少40kA/m（0.05T）的饱和磁化强度。
在一个优选实施方案中，磨粒具有10-300μm的平均颗粒尺寸，还优选磨粒具有至少0.2的质量磁化率χg。
在另一方面，本发明提供一种制造硬质合金基底外刃切割轮的方法，其包括步骤：
提供具有450-700GPa的杨氏模量、限定外缘的80-200mm的外径、30-80mm的内径、和0.1-1.0mm的厚度的硬质合金的环形薄圆片形式的基底，
提供预涂覆磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒，
将永久磁体放置在基底外缘附近，使得由永久磁体产生的磁场可发生作用将经涂覆的磨粒磁力吸引并保持在基底外缘的附近，
将金属或合金电镀或无电镀敷到基底外缘和被磁力吸引和保持的经涂覆的磨粒上，用于将磨粒粘结在一起并且粘结到基底，以将磨粒牢固固定在基底外缘形成刃部，和
让具有最高350℃的熔点的金属或合金渗入磨粒之间和磨粒与基底之间的任何空隙。
在一个优选实施方案中，渗入金属是Sn和/或Pb，且渗入合金是选自Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn和Sn-Pb中的至少一种合金。还优选渗入金属或合金具有0.3-0.48的泊松比。
在一个优选实施方案中，基底具有至少40kA/m（0.05T）的饱和磁化强度。
在一个优选实施方案中，磨粒具有10-300μm的平均颗粒尺寸。还优选磨粒具有至少0.2的质量磁化率χg。
在一个优选实施方案中，在自基底的外缘延伸10mm或更小的距离的空间内，永久磁体产生至少8kA/m的磁场。
本发明的有益效果
使用硬质合金基底外刃切割轮，将稀土磁体切块割成磁片。仅采用切割操作就将磁片精加工为高尺寸精度。任何切割操作后的精加工都可以省略。以低成本获得具有高尺寸精度的稀土磁片。
另外，本发明的制造方法能够以优异的单位成本率制造该硬质合金基底外刃切割轮。
附图的简要说明
[图1]图1示意性地示出本发明的一个实施方案中的外刃切割轮，图1(A)是平面图，图1(B)是沿图1(A)中线B-B的剖面图，图1(C)是图1(B)中圆圈C(刃部)的放大图。
[图2]图2是本方法中使用的一个示例性夹具的分解透视图。
[图3]图3是图2中夹着基底的夹持件的外部放大剖视图。
[图4]图4(A)到4(D)是形成在基底上的刃部的不同实施方案的剖视图。
[图5]图5是实施例1中外刃切割轮的刃部侧表面的显微照片。
[图6]图6是显示切割精度与使用实施例1至4和对比例1的外刃切割轮切割的磁片数的关系的曲线图。
[图7]图7是显示应力与实施例1至4和对比例1的外刃切割轮的刃部变形的关系的曲线图。
实施方案说明
参照图1，图解说明了本发明的一个实施方案中的硬质合金基底外刃切割轮包括基底10和刃部20，基底10是硬质合金制成的环形薄圆片形式，刃部20设置在基底10的外缘上。该刃部20包括通过电镀或无电镀敷用金属或金属合金结合材料粘结的金刚石和/或cBN磨粒。
基底10是环形薄圆片(具有中心孔12的环形的薄片)形式，具有限定外缘的80-200mm、优选100-180mm的外径，限定孔12的30-80mm、优选40-70mm的内径、0.1-1.0mm、优选0.2-0.8mm的厚度。
需要注意，如图1所示，该基底10的圆片具有中心孔和外圆周。因此术语“径向”和“轴向”是相对于圆片中心而使用的，因此厚度是轴向尺寸，长度（或高度）是径向尺寸。类似地术语“内部”或“向内”和“外部”或“向外”是相对于圆片的中心或切割轮的旋转轴而使用的。
该基底具有0.1至1.0mm范围内的厚度和不超过200mm范围内的外径，因为这样尺寸的基底可高精度地制造，并且确保长时间以高尺寸精度一致性地切断加工工件，典型地为稀土烧结磁体块。厚度小于0.1mm导致与外径无关的明显翘曲的可能性，并且使得难以高精度制造基底。厚度超过1.0mm表明切割余量的增加。考虑到能通过现有的生产和加工硬质合金的技术制造的尺寸，外径最高为200mm。孔径设置在30到80mm的范围内以适应切断加工工具的轴。
制备基底的硬质合金的例子包括将周期表中的IVB、VB和VIB族中的金属的碳化物粉末，如WC、TiC、MoC、NbC、TaC和Cr3C2通过烧结结合在Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Sn或其金属合金的粘结剂基质中的那些硬质合金。在这些硬质合金中，优选典型的WC-Co、WC-Ti、C-Co和WC-TiC-TaC-Co系统。它们应当具有450-700GPa的杨氏模量。还优选那些具有易于电镀的导电性的硬质合金或那些能够用钯催化剂等给予这样导电性的硬质合金。当用钯催化剂等给予硬质合金导电性时，可以采用已知试剂，如用于ABS树脂金属化的金属化剂。
关于基底的磁性能，优选更大的饱和磁化强度以通过磁性吸引将磨粒保持在基底。然而，即使在较低饱和磁化强度的情况下，也可通过控制永久磁体的位置和磁场强度来将涂覆磁性材料的磨粒向基底磁性吸引。为此，具有至少40kA/m(0.05T)的饱和磁化强度的基底是令人满意的。
通过从具有给定厚度的基底上切下5mm见方的试样，并且利用振动试样磁强计（VSM）在24-25℃的温度测量试样的磁化曲线(4πI-H)来确定基底的饱和磁化强度。第一象限的磁化强度值的上限被指定为饱和磁化强度。
可以有利地对基底的外缘进行倒角（倒斜角或倒圆角），以便增强基底和刃部之间的结合强度，刃部通过用金属结合材料粘结磨粒而形成于基底上。基底外缘的倒角是有利的，因为即使当在研磨期间为调整刃厚度的目的错误地将刃过度研磨超过基底和磨粒层之间的边界时，金属结合材料被留在边界处以防止刃部被分离。倒角的角度和量可以根据基底的厚度和磨粒的平均颗粒尺寸来确定，因为倒角加工的合适范围取决于基底的厚度。
本文使用的磨粒是金刚石颗粒和/或cBN颗粒。磨粒应当用磁性材料进行涂覆。根据预期的应用来确定涂覆磁性材料之前的磨粒的尺寸和硬度。
例如，可以单独使用金刚石颗粒（包括天然金刚石和工业合成金刚石）或立方氮化硼（cBN）颗粒。金刚石颗粒和cBN颗粒的混合物也是可以接受的。根据工件，每种类型的磨粒可以选自单晶颗粒和多晶颗粒，并且可以单独使用或混合使用以便调整易碎性。另外，为了增强对随后涂覆的磁性材料的结合强度，在磨粒表面溅射厚度约1μm的金属如Fe、Co或Cr是有效的。
尽管颗粒尺寸取决于基底的厚度，优选磨粒具有10-300μm的平均颗粒尺寸。如果平均颗粒尺寸小于10μm，在磨粒之间会留下较小的空隙，使得在切割操作期间发生像光滑化和填满这样的问题，并损失切割能力。如果平均颗粒尺寸大于300μm，会产生例如通过它切割的磁片具有粗糙表面的问题。考虑到切割效率和寿命，可以单独使用或作为不同尺寸颗粒的混合物使用该范围内的某种尺寸的磨粒。
预先用磁性材料涂覆磨粒，这样经涂覆的磨粒可以在短时间内被磁性吸引到甚至具有低饱和磁化强度的硬质合金的基底上，并且被牢固固定在基底上以防止在通过镀敷的粘结步骤期间脱落。具体而言，优选经涂覆的磨粒具有至少0.2、更优选至少0.39的质量磁化率χg。典型地，磁性材料为选自Ni、Fe、和Co中的至少一种金属，两种或更多种这类金属的合金，或一种这样的金属或合金与选自P和Mn中的至少一种的合金。可以通过任何已知的技术，例如溅射、电镀或无 电镀敷用这样的磁性材料涂覆磨粒，直到涂层厚度达到磨粒直径的0.5-100％、优选2-80％。
由于经涂覆的磨粒的磁化率取决于涂覆的磁性材料的磁化率和磁性材料涂覆厚度，应当选择磁性材料的类型，以获得对于某种尺寸的磨粒所需的吸引力。然而，即使因为高磷含量而具有低磁化率的无电镀敷的镍磷涂层也可通过热处理使磁化率提高到某种程度。具有不同磁化率的多层涂覆也是可能的，例如，包括具有低磁化率的层和在其上的具有高磁化率的层的涂层。因此，经涂覆的磨粒的磁化率可以根据特殊状况进行调整。
只要经涂覆的磨粒具有至少0.2、优选至少0.39的质量磁化率χg，经涂覆的磨粒就可以被在基底周边附近产生的磁场迅速磁化。然后磨粒在图3所示的基底和夹具的永久磁体夹持件所限定的空间64内任一点上大体相等地被磁力吸引。如果经涂覆的磨粒的质量磁化率χg小于0.2，那么在那个空间内的磨粒不会被完全吸引。在这样弱的吸引下，一些磨粒在镀敷期间会脱落，不能形成磨粒层（或刃部）或形成了多孔的磨粒层，从而具有低的机械强度。
磨粒的质量磁化率χg可以通过以下方法确定，提供具有8mm的外径、6mm的内径、5mm的高度的树脂容器，将颗粒均匀地薄薄地分布以在容器内形成一或二层颗粒层，将颗粒从容器中取出，测量颗粒的重量，将它们放回到容器中，在颗粒层上放置具有约50℃的熔点的石蜡，并且在60℃的烘箱内加热容器。一但石蜡熔化，用盖子将容器封闭并且冷却。利用振动试样磁强计（VSM）在24-45℃的温度测量试样的初始磁化曲线（4πI-H）。初始磁化曲线拐点处的斜率给出了微分磁化率，用试样重量来除该微分磁化率，得到磨粒的质量磁化率χg。值得注意的是，用标准Ni试样校准磁场，并且磨粒密度被作为振实堆密度（tap bulkdensity）来测量。
磁性材料的涂覆厚度应当落入合适的范围，因为涂覆厚度可以影响刃部形成期间产生的空隙的尺寸。优选最小涂覆厚度为2.5μm，在该厚度所有磨粒可通过镀敷涂覆而基本没有空隙产生。例如，对于具 有优选的平均颗粒尺寸范围的最大值300μm的平均颗粒尺寸的磨粒，涂覆厚度为颗粒尺寸的至少0.5％，更优选至少0.8％。只要磁性材料的涂覆具有在此范围内的厚度，它就能提供在切割操作中使用外刃切割轮时能够减少磨粒脱落的保持力。只要选择合适类型的磁性材料用来涂覆，在镀敷步骤期间磨粒就会通过磁场被吸引并被保持在基底的外缘或其附近而没有脱落。
对于具有优选的平均颗粒尺寸范围的最小值的10μm的平均颗粒尺寸的磨粒，优选最大涂覆厚度达到磨粒平均颗粒尺寸的100％，因为否则在切割操作期间不能有效地发挥作用的磨粒部分增加，防止磨粒的自锐化的部分增加，并且加工能力下降。
将磨粒粘结在一起的金属结合材料是镀敷金属或合金。当形成刃部时，必须在基底的外缘附近设置永久磁体来产生磁场。例如，将两个或更多个具有至少0.3T的剩磁（或剩余磁通密度）的永久磁体设置在位于基底外缘内侧的基底的侧表面上，或设置在基底外缘内侧且自基底的侧表面间隔不超过20mm距离的空间内，从而在自基底外缘延伸10mm或更小的空间内产生至少8kA/m的磁场。磁场作用在预涂覆有磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒上，产生磁性吸引力。通过该磁性吸引力，磨粒被磁力吸引并牢固固定在基底外缘或其附近。在磨粒牢固固定的情况下，在基底外缘进行金属或合金的电镀或无电镀敷，从而将磨粒粘结到基底外缘。
本方法使用的夹具包括一对夹持件，每个夹持件包括外径大于基底外径的绝缘材料盖，和设置并牢固固定在基底外缘内侧的盖上的永久磁体。当基底被固定在夹持件之间的同时进行镀敷操作。
参考图2和3，显示了用于镀敷过程的一个示例性夹具。该夹具包括一对夹持件50、50，每个包括一个绝缘材料盖52和安装在盖52上的永久磁体54。基底1被夹在夹持件50和50之间。永久磁体54优选埋在盖52内。或者，永久磁体54安装在盖52上从而在组装时磁体54可以与基底1对接。
装入夹具中的永久磁体应当具有足够的磁力，以便在沉积金属结 合材料以粘结磨粒的镀敷过程期间保持吸引到基底上的磨粒。尽管所需磁力取决于基底外缘和磁体之间的距离，以及涂覆在磨粒上的磁性材料的磁化和磁化率，理想的磁力可以从永久磁体获得，该永久磁体具有至少0.3T的剩磁和至少0.2MA/m的矫顽力，优选至少0.6T的剩磁和至少0.8MA/m的矫顽力，更优选至少1.0T的剩磁和至少1.0MA/m矫顽力。
永久磁体具有的剩磁越大，它产生的磁场的梯度越大。因此当希望局部吸引磨粒时具有较大剩磁值的永久磁体是适宜的。从这个意义上讲，优选使用具有至少0.3T的剩磁的永久磁体来防止由于镀敷过程中镀敷溶液的搅拌和夹持基底的夹具的摇摆运动产生的振动而造成磨粒从基底上分离开。
当矫顽力较大时，即使当暴露于高温镀敷溶液时，磁体也能将磨粒长时间更强地磁性吸引在基底上。然后所使用的磁体的位置、形状和尺寸的选择自由度就增加了，方便了夹具的制造。具有较高矫顽力的磁体选自那些满足所需剩磁的磁体。
考虑到磁体与镀敷溶液的潜在接触，优选将永久磁体涂覆使得磁体可以更抗腐蚀。在这样的条件下选择涂覆材料使得镀敷溶液中涂覆材料的溶解度以及镀敷溶液中的金属种类的替换最小化。在一个其中金属结合材料被从镍镀浴中沉积出来的实施方案中，优选用于磁体的涂覆材料是金属例如Cu、Sn或Ni或者树脂例如环氧树脂或丙烯酸树脂。
装入夹具中的永久磁体的形状、尺寸和数量取决于硬质合金基底的尺寸和所希望的磁场的位置、方向和强度。例如，当希望将磨粒均匀粘结在基底外缘时，可以设置与基底外径相对应的磁体环，或沿着基底外缘连续并且封闭地布置与基底外径相对应的弧形磁体块或具有几毫米长侧面的长方体磁体块。为了降低磁体的成本，可以将磁体块间隔开以减少磁体块的数量。
尽管取决于所用磁体块的剩磁，还是可以增加磁体块之间的空间。由于磁体块被间隔开，涂覆有磁性材料的磨粒被分成被吸引的一组颗 粒和没被吸引的另一组颗粒。然后磨粒被交替粘结到基底外缘的一些区域而没有被粘结到其他的区域。形成由间隔开的块构成的刃部。
关于在基底外缘附近产生的磁场，通过改变安装在夹有基底的两个夹持件上的永久磁体的位置和磁化方向的组合可以产生各种磁场。通过反复进行磁场分析和实验来确定磁体的布置，使得在自基底外缘延伸10mm或更小距离的空间内产生至少8kA/m，优选至少40kA/m的磁场。当磁场强度小于8kA/m时，它具有短的磁力来吸引涂覆有磁性材料的磨粒，如果在这种状态下进行镀敷，在镀敷过程中磨粒会移动离开，作为结果形成具有很多空隙的刃部，或者磨粒以树枝状粘结，导致刃部的尺寸大于希望值。随后的修整会引起刃部的分离或花费更长的时间。这些都会提高制造的成本。
优选地，将永久磁体放置在离吸引磨粒的部分更近的地方。一般来讲，永久磁体被放置在基底外缘内侧的基底侧表面上，或在位于基底外缘内侧且自基底侧表面延伸不超过20mm距离的空间内，优选在位于外缘内侧且自基底的侧表面延伸不超过10mm距离的空间内。至少两个具有至少0.3T剩磁的永久磁体（具体地每个夹持件至少一个磁体）被放置在所述空间内的特定位置，使得磁体整个或部分地位于所述空间内，借此在自基底外缘延伸不超过10mm距离的空间内可产生具有至少8kA/m强度的磁场。然后，不管基底是由具有高饱和磁化强度和可能引起磁力的材料如合金工具钢或高速钢制备，或者是由具有低饱和磁化强度和较少可能引起磁力的材料如硬质合金制备，都能够在基底外缘附近产生具有合适磁力的磁场。当在磁场中供给涂覆有磁性材料的磨粒时，涂层被磁化，结果磨粒被吸引并保持在基底外缘或其附近。
关于磁体相对于基底外缘的位置，如果磁体没有放置在上面定义的空间内，特别是如果磁体放置在基底外缘的外侧，尽管很接近基底外缘，例如，在基底外缘向外0.5mm的距离，那么靠近基底外缘的磁场强度很高，但是可能存在一个磁场梯度颠倒的区域。那么磨粒倾向于显示从基底向上浮起并脱落的行为。如果磁体的位置在基底外缘内 侧，但在自基底外缘超过20mm的距离，那么在自基底外缘延伸不超过10mm距离的空间内的磁场趋于具有小于8kA/m的强度，具有磁性吸引磨粒的力变小的危险。在这种情况下，磁场强度可以通过增大磁体尺寸来提高。然而，大尺寸的磁体不仅在磨粒被吸引到的位置附近，而且在周围区域产生增强了强度的磁场，这是不希望的，因为一些磨粒可被吸引到磨粒不要被吸引的位置。大尺寸磁体不太现实，因为装入磁体的夹具也变得很大。
夹具（夹持件）的形状符合基底的形状。夹具（夹持件）的尺寸是这样的，当基底夹在夹持件之间时，夹持件内的永久磁体可以在相对于基底的希望的位置上。对于具有125mm的外径和0.26mm的厚度的基底和一排2.5mm长、2mm宽、1.5mm厚的永久磁体块，例如，使用具有至少125mm的外径和约20mm的厚度的圆盘作为夹持件。
具体地，夹具或夹持件的外径被选择为等于或大于｛基底的外径+（磨粒层的高度）×2｝，以便确保磨粒层的高度或径向突出量（图1（C）中的H2），并且选择夹具或夹持件的厚度以便提供足够的强度来防止由于移进或移出热镀浴产生的温度的突然变化而造成的翘曲。夹持件与磨粒接触的部分的厚度可以被减小到小于其余部分，以便确保在基底厚度方向上的磨粒层的轴向突出量（图1（C）中的T3）。将厚度等于轴向突出量的遮蔽胶带粘附在该部分，使得厚度可以与其余部分的厚度相等。
制备夹具或夹持件的材料优选是在其上没有镀层沉积的绝缘材料，因为为了将金属结合材料沉积在基底上，具有夹在夹持件之间的基底的整个夹具被浸入热镀浴中。更希望该绝缘材料应当在即使暴露于移进和移出镀浴的反复快速热循环时仍具有足以维持尺寸不变的耐化学性、最高约90℃的耐热性和耐热震性。还希望该绝缘材料应当具有足以防止夹持件由内应力（成型和加工中积累的）产生翘曲、使当浸入热镀浴时在夹持件和基底之间产生空隙的尺寸稳定性。当然，该绝缘材料应当是可加工的，以便可以高精度无裂缝和缺口地在任何位置加工用于接收永久磁体的槽。
具体地，夹持件由例如PPS、PEEK、POM、PAR、PSF和PES的工程塑料和如氧化铝的陶瓷制备。夹持件通过如下制备，选择合适的材料，考虑机械强度确定厚度和其它尺寸，将材料成型为该尺寸，和加工用于接收永久磁体的槽和用于接收进行电镀时需要的供电电极的凹进部分。使用时，组装一对这样制备的夹持件来将基底夹在其间。当夹持件与为基底供电使其能够进行电镀的电极被组装在一起时，该组装过程既提供电也提供机械箍紧，并且产生作为整体的小型组件。当然，优选将多个夹具如图2所示连接起来，从而多个基底可以同时镀敷，因为生产过程变得更有效率。
具体地，如图2所示，用于电镀并作为基底保持件的阴极56被安装在盖52的中心凹进部分。通过将一对夹持件50与基底1组合，将导电的支撑轴58插入夹持件和基底的孔，并且将它们箍紧在一起来组装夹具。在组装状态下，阴极56与轴58接触，允许从轴58向阴极56供电。在图2中，使用隔离件60和端帽62，两个夹具以合适的间隔安装在轴58上，每个夹具由一对夹持件50、50构成。可以理解图2中显示的夹具是用于电镀。在无电镀敷的情况下，不需要阴极，可以用非导电性保持件来代替，并且支撑轴也不需要是导电的。
使用夹具，镀敷按如下进行。通过在装入夹持件50、50中的永久磁体之间夹持基底1来组装夹具。在这种状态，如图3所示，通过夹持件50、50的盖52、52的外周部分52a、52a（向外延伸超出基底）和基底1的外缘限定了空间64。用天平称量合适量的预涂覆有磁性材料的磨粒并将其供给到空间64中，在空间64中磨粒被磁性吸引和保持。
保持在空间中的磨粒的量取决于基底的外径和厚度、磨粒的尺寸、和待形成的刃部的希望的高度和宽度。还优选多次重复保持磨粒和进行镀敷的过程，使得在基底外缘的任何位置上每单位体积磨粒的量相等，并且可以通过镀敷技术牢固地（tenaciously）粘结磨粒。
以这样的方式形成刃部。优选地，刃部包含10-80体积％、更优选30-75体积％的体积分数的磨粒。小于10体积％的体积分数意味着 较少的有助于切割的磨粒，导致在切割操作过程中阻力增加。超过80体积％的体积分数意味着在切割操作期间切割边缘变形量降低，在切割表面留下切割痕迹并且使尺寸精度和切割片外观变差。由于这些原因，切割速度必须慢下来。因此优选通过改变在磨粒上的磁性材料涂层的厚度来改变颗粒尺寸，从而为特定应用调整磨粒的体积分数。
如图1（C）所示，刃部20由一对夹腿22a、22b和主体20构成，夹腿22a、22b之间在轴向上夹住基底10的外边缘，主体20向外径向延伸超出基底10的外边（缘）。值得注意的是，这样划分是为了描述的方便，因为腿和主体一体形成刃部。刃部20的厚度大于基底10的厚度。为了形成这种设计的刃部，优选如图3所示构造空间64。
更具体地，对于在其之间夹住基底10的外缘的刃部20的夹腿22a、22b，每个优选具有0.1-10mm、更优选0.5-5mm的长度H1。每个腿22a、22b优选具有至少5μm（=0.005mm）、更优选5-2000μm、甚至更优选10-1000μm的厚度T3。腿22a、22b的总厚度优选为至少0.01mm，更优选0.01-4mm，甚至更优选0.02-2mm。刃部20的总厚度比基底10厚。如果夹腿22a、22b的长度H1小于0.1mm，它们在防止硬质合金基底外缘出现缺口和裂缝上还是有效的，但在增强基底方面效果小，并且有时不能防止基底由切割阻力造成的变形。如果长度H1超过10mm，基底的增强是在牺牲费用下得到的。如果夹腿的厚度T3小于5μm，如此薄的腿不能增强基底的机械强度或有效地排出金属碎屑。
如图4（A）-4（D）所示，夹腿22a、22b可以由金属结合材料24和磨粒26组成（图4（A）），由金属结合材料24组成（图4（B）），或包括由金属结合材料24组成的覆盖在基底10上的底层和由金属结合材料24和磨粒26组成的叠加层（图4（C））。值得注意，通过在图4（C）的结构上沉积金属结合材料以便如图4（D）所示围绕整个外表面，刃部的强度可以进一步提高。
在图4（B）-4（D）显示的实施方案中，夹腿与基底10接触的内侧部只由金属结合材料24形成。为此，基底是被遮住的，只有要在上 面形成夹腿的基底的部分是暴露的，在没有被遮住的基底部分进行镀敷。接着将基底安装在夹具上，用磨粒26填充空间64，并且进行镀敷。在电镀磨粒后，可以用另一对盖52、52将基底10遮住，盖52具有较小外径使得电镀的部分暴露出来，再次进行镀敷，形成由金属结合材料24组成的层作为刃部的最外层，如图4（D）所示。
重新参照图1（C），向外径向延伸超出基底10的外缘的刃部20的主体具有长度H2，尽管可以随着待粘结的磨粒的尺寸而变化，该长度优选为0.1-10mm，更优选为0.3-8mm。如果该主体的长度H2小于0.1mm，由于切割操作中的冲击和磨损，刃部会在短时间内消耗掉，这表明切割轮的寿命短。如果主体的长度H2超过10mm，刃部会变得易于变形，尽管变形取决于刃部的厚度（图1（C）中的T2），这导致切割出的磁片具有波状的切割表面，因此使尺寸精度变差。刃部的主体大体上由磨粒26、金属结合材料24、和金属粘结剂组成。
金属结合材料是通过镀敷沉积的金属或合金。本文使用的金属结合材料是选自Ni、Fe、Co、Cu和Sn中的至少一种金属，由至少两种上述金属组成的合金，或由至少一种上述金属或合金与磷（P）和锰（Mn）中的一种或两种组成的合金。该金属或合金通过镀敷沉积，使得在磨粒之间和磨粒与基底之间形成互连。
通过镀敷沉积金属结合材料的方法通常分为两种，电镀法和无电镀敷法。在本发明的实践中，电镀法容易控制残留在金属结合材料中的内应力并且生产成本低，无电镀敷（或化学镀）法确保相对均匀的金属结合材料的沉积，只要镀敷溶液渗透。两种方法可以单独或组合使用，使得刃部可以包含将在后面描述的合适范围的空隙。
可以通过合适的方式控制镀膜内的应力。例如，在单一金属镀敷如铜或镍镀敷，典型地为氨基磺酸镍镀敷中，可以通过在合适的范围内选择活性组分或氨基磺酸镍的浓度、镀敷期间的电流密度、镀浴的温度，和加入有机添加剂如邻苯磺酰亚胺（o-benzenesulfonimide）或对甲苯磺酰胺（p-toluenesulfonamide）或元素如Zn、S或Mn来控制应力。除此以外，在合金镀敷如Ni-Fe合金、Ni-Mn合金、Ni-P合金、 Ni-Co合金或Ni-Sn合金中，可以通过在合适的范围内选择合金中Fe、Mn、P、Co或Sn的含量、镀浴的温度和其它参数来控制应力。在合金镀敷的情况下，当然加入有机添加剂对控制应力是有效的。
可以通过选择已知镀浴中的任一种来沉积单一金属或合金，并采用该镀浴的常用镀敷条件来进行镀敷。
优选电镀浴的例子包括氨基磺酸盐瓦特（Watts）镍电镀浴，其包含250-600g/L的氨基磺酸镍、50-200g/L的硫酸镍、5-70g/L的氯化镍、20-40g/L的硼酸和适量的邻苯磺酰亚胺；和焦磷酸铜电镀浴，其包含30-150g/L的焦磷酸铜、100-450g/L的焦磷酸钾、1-20mL/L的25％的氨水、和5-20g/L的硝酸钾。典型的无电镀浴是镍磷合金无电镀浴，其包含10-50g/L的硫酸镍、10-50g/L的次磷酸钠、10-30g/L的乙酸钠、5-30g/L的柠檬酸钠和适量的硫脲。
通过镀敷法，磨粒被粘结在一起并粘结到基底的外缘，高精度地形成具有接近最终形状的尺寸的刃部，其中磨粒可以为金刚石磨粒、cBN磨粒或金刚石和cBN磨粒的混合物。
这样形成的刃部在磨粒之间和磨粒与基底之间包含空隙。根据本发明，具有最高350℃熔点的金属和/或合金粘结剂渗入到该空隙中。因此，外刃切割轮的刃部的特征是，从表面到内部的整个刃部，在磨粒之间和磨粒与基底之间存在具有最高350℃熔点的金属和/或合金。
合适的粘结剂或渗入剂包括金属如Sn和Pb，和合金如Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金和Sn-Pb合金，它们可以单独或作为包含上述至少两种的混合物使用。
该金属或合金可以渗入刃部，例如，通过将金属或合金加工成具有0.1-2.0mm、优选0.8-1.5mm的直径的线，颗粒或具有与刃部相同的形状和尺寸、具有0.05-1.5mm的厚度的薄膜环，将该线、颗粒或环放置在刃部上，在加热器如加热板上或在烘箱中加热该刃部至高于熔点的温度，保持该温度让熔化的金属或合金渗入刃部，之后缓慢冷却到室温。或者渗入是通过将外刃切割轮放置在在刃部附近具有间隙的下半模中，用称过重量的金属或合金填充该半模，将上半模与下半模 配合，在模上施加一定压力的同时加热该配合后的模，让熔化的金属或合金渗入刃部。之后冷却模，释放压力并将外刃切割轮从模中取出。加热之后的冷却步骤应当缓慢以避免任何残余应变。
在该金属或合金被置于刃部之前，可以向刃部施用试剂，该试剂是用于将该金属或合金保持在刃部或改善刃部的润湿性的，例如市售的含有氯或氟的焊剂。
当使用具有相对好的润湿性的低熔点金属或合金时，可以通过将基底夹在不锈钢、铁或铜的金属部件之间，给金属部件通电，使金属部件产生热，从而加热基底和刃部，并将加热的刃部与熔化的低熔点金属接触来进行渗入。
在得到的刃部中，磨粒、覆盖在磨粒上的磁性材料、金属结合材料、和渗入空隙的金属或合金粘结剂适当分散。
待渗入刃部的金属或合金应当优选具有以下物理性质。熔点不高于350℃，优选不高于300℃，目的是防止硬质合金基底变形而使尺寸精度变差或改变机械强度，和防止由于在硬质合金基底和刃部之间的热膨胀的显著不同而造成刃部的变形或产生应变。
金属或合金优选具有弹性，表示为泊松比在0.3-0.48，更优选在0.33-0.44。具有小于0.3泊松比的金属缺乏柔韧性并且难以平滑地汇合切割表面。具有大于0.48泊松比的金属在其它物理性质如硬度上有缺陷，具有刃边缘发生显著变形的危险。泊松比可以使用15×15×15mm的渗入金属或合金试样通过脉冲超声法进行测量。
金属或合金的硬度不能太高，硬度太高会防止当在切割操作期间磨粒磨损、破坏或脱落时磨粒的自锐化（新磨粒出现，有助于切割操作的现象），并且金属或合金的硬度低于用于粘结磨粒和在磨粒上的磁性材料涂层的金属结合材料的硬度。还优选即使当暴露于加工过程中使用的加工液或冷却液时，渗入金属或合金应当不发生强度的变化和腐蚀。
如果需要，通过使用氧化铝、碳化硅或金刚石的研磨砂轮的研磨或放电加工将在其内渗入有金属或合金的刃部调整为希望的尺寸。在 这点上，尽管取决于刃部的厚度，但可对刃部的边缘进行倒角（到斜角或倒圆角），其程度为至少C0.1或R0.1，因为这样的倒角加工对降低切割表面上的切割痕迹或减轻最终磁片的碎裂是有效的。
通过使用本发明的外刃切割轮，可以切割各种工件。典型的工件包括R-Co稀土烧结磁体和R-Fe-B稀土烧结磁体，其中R是包括Y的稀土元素的至少一种。这些磁体按如下制备。
R-Co稀土烧结磁体包括RCo5和R2Co17系统。其中，R2Co17磁体的组成（重量％）包含20-28%R、5-30%Fe、3-10%Cu、1-5%Zr和余量的Co。它们按如下制备，按该组成称量源材料，将其熔化，铸造熔体，和将合金细粉碎至1-20μm的平均颗粒尺寸，生产出R2Co17磁体粉末。然后在磁场中将粉末压紧并在1100-1250℃烧结0.5-5小时。将烧结体在低于烧结温度0-50℃的温度下固溶处理0.5-5小时，并且在700-950℃保持一段时间进行老化处理，然后冷却。
R-Fe-B稀土烧结磁体的组成（重量％）包含5-40%R、50-90%Fe和0.2-8%B。为了改善磁特性和耐腐蚀性，可以向其中加入附加的元素，附加元素选自C、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Sn、Hf、Ta、W等。附加元素的量对于Co为最高30重量％，对于其它元素为最高8重量％。该磁体按如下制备，按该组成称量源材料，将其熔化，铸造熔体，和将合金细粉碎至1-20μm的平均颗粒尺寸，生产出R-Fe-B磁体粉末。然后在磁场中将粉末压紧并在1000-1200℃烧结0.5-5小时，接着在400-1000℃保持一段时间进行老化处理，然后冷却。
使用本发明的外刃切割轮以高尺寸精度不在切割表面留下切割痕迹地将稀土磁体块切割成为磁片。特别是当刃部的边缘具有一个特定范围的压缩剪切应力时。例如，该外刃切割轮包括刃部，该刃部具有0.1-1.0mm的厚度、80-200mm的外径、将边缘倒角（倒圆角或倒斜角）为至少R0.1或C0.1的程度。通过将切割轮夹在5mm厚的圆形铁盘之间，将该切割轮水平地安装在夹具上，使得只有刃部暴露。如此保持切割轮使得基底不会在压缩下翘曲。在自基底外缘向外间隔开 0.3mm的位置，用压头在切割轮的旋转轴的轴向（或刃部的厚度方向）上以1mm/min的线速度按压刃部，压头的接触面积为长等于刃部的径向突出量（mm）减去0.3mm，宽度为10mm。测量对压头移动距离的应力。继续按压直到刃部破裂。随着压头移动距离的增加，可确认曲线图显示线性的区域即应力与压头的移动距离成比例的区域。计算在应力与变形量成比例的区域内的曲线斜率。只要该斜率在100-10000N/mm范围内，切割轮在以高尺寸精度不在切割表面留下切割痕迹地将稀土磁体块切割成为磁片方面就是有效的。
实施例
下面以说明的方式而非限制性的方式给出实施例和对比例。
[实施例1]
将由90wt％WC和10wt％Co组成的硬质合金加工成具有125mm外径、40mm内径、0.3mm厚度的环形薄圆片作为基底。该基底具有600GPa的杨氏模量、127kA/m(0.16T)的饱和磁化强度。
用胶带将该硬质合金基底遮住，使得只将自外缘向内延伸1.0mm的两个表面的圆周区域暴露。将该基底浸入40℃的市售碱性水溶液中10分钟以脱脂，用水清洗，浸入50℃、30-80g/L焦磷酸钠的水溶液中，以2-8A/dm2的电流密度进行电解。在去离子水中对该基底进行超声清洗并且浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下镀敷底涂层。一旦将遮盖胶带剥去后，用水清洗基底。
对具有130mm的外径、10mm的厚度的聚苯硫醚（PPS）树脂盘的一侧表面进行加工，形成具有123mm外径、119mm内径、1.5mm深度的槽。在该盘的槽内等间距布置75个2.5mm长、2mm宽，1.5mm厚的永久磁体块（Shin-Etsu稀土磁体有限公司生产的N39UH,Br=1.25T），永久磁体块的厚度方向与槽的深度方向对齐。用环氧树脂填充槽来牢固地将永久磁体块固定在槽内，完成装入磁体的夹持件。将基底夹在一对这样的构成夹具的夹持件之间，夹持件的磁体一侧面向内侧。在夹持状态，永久磁体沿着基底表面自基底外缘向内隔开1mm的距离。该永久磁体在基底外缘附近产生磁场，根据分析该磁场 在自基底外缘延伸10mm距离的空间内具有至少8kA/m(0.01T)的强度。
预先对金刚石磨粒进行NiP镀敷以形成经涂覆的金刚石磨粒，其具有0.588的质量磁化率χg和135μm的平均颗粒尺寸。在由夹持件和基底限定的凹进部分，供给0.4g经涂覆的金刚石磨粒，由此磨粒被磁力吸引到并均匀地分布在整个基底外缘。将其上吸引有磨粒的夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下进行电镀。取出夹具并用水清洗。重复磁力吸引0.4g经涂覆的金刚石磨粒、电镀和水洗的步骤。
用具有123mm的外径、10mm的厚度的PPS树脂圆盘夹持件代替夹具的夹持件。将基底夹在夹持件之间，使得磨粒层的侧表面暴露。将夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴，在5-20A/dm2的电流密度下通电，以在整个刃部沉积镀层。取出夹具并用水清洗，之后卸下基底并干燥，获得外刃切割轮。
用Sn-3Ag-0.5Cu合金制成1.0mm直径的线。注意到合金具有220℃的熔点、0.35的泊松比。线环被放置在外刃切割轮的刃部侧表面上，外刃切割轮被放入烘箱内。烘箱被加热到200℃，确定内部温度达到200℃后，进一步加热到250℃，在250℃保持约5分钟，然后关断。使外刃切割轮在烘箱中冷却下来。
使用表面研磨机械将外刃切割轮研磨以调整磨粒层的轴向凸起或厚度，使得在每一面磨粒层突出硬质合金基底50μm的距离（T3）。外径通过线放电研磨(WEDG)调整。对外刃切割轮进行修整，产生了硬质合金基底外刃切割轮，其具有厚度（T2）为0.4mm、外径为127mm的磨粒层或刃部。图5是刃部侧表面的显微照片。
[实施例2]
将由90wt％WC和10wt％Co组成的硬质合金加工成具有125mm外径、40mm内径、0.3mm厚度的环形薄圆片，作为基底。
用胶带将该硬质合金基底遮住，使得只将自外缘向内延伸1.5mm的两个表面的圆周区域暴露。将该基底浸入40℃的市售碱性水溶液中 10分钟以脱脂，用水清洗，浸入50℃、30-80g/L焦磷酸钠的水溶液中，在2-8A/dm2的电流密度下进行电解。在去离子水中对该基底进行超声清洗并且浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下镀敷底涂层。一旦将遮盖胶带剥去后，用水清洗基底。
对具有130mm的外径、10mm的厚度的聚苯硫醚（PPS）树脂盘的一侧表面进行加工，形成具有123mm外径、119mm内径、1.5mm深度的槽。在该盘的槽内等间距布置105个1.8mm长、2mm宽、1.5mm厚的永久磁体块（Shin-Etsu稀土磁体有限公司生产的N32Z,Br=1.14T），永久磁体块的厚度方向与槽的深度方向对齐。用环氧树脂填充槽来牢固地将永久磁体块固定在槽内，完成装入磁体的夹持件。将基底夹在一对这样的构成夹具的夹持件之间，夹持件的磁体一侧面向内侧。在夹持状态，永久磁体沿着基底表面自基底外缘向内间隔开1.5mm。该永久磁体在基底外缘附近产生磁场，根据分析该永久磁场在自基底外缘延伸10mm距离的空间内具有至少16kA/m(0.02T)的强度。
预先对金刚石磨粒进行NiP镀敷以形成经涂覆的金刚石磨粒，其具有0.588的质量磁化率χg和135μm的平均颗粒尺寸。在由夹持件和基底限定的凹进部分，供给0.4g经涂覆的金刚石磨粒，由此磨粒被磁力吸引到并均匀地分布在整个基底外缘。将其上吸引有磨粒的夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下进行电镀。取出夹具并用水清洗。重复磁力吸引0.4g经涂覆的金刚石磨粒、电镀和水洗的步骤三次。
用具有123mm的外径、10mm的厚度的PPS树脂圆盘夹持件代替夹具的夹持件。将基底夹在夹持件之间，使得磨粒层的侧表面暴露。将夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴，在5-20A/dm2的电流密度下通电，以在整个刃部沉积镀层。取出夹具并用水清洗，之后卸下基底并干燥，获得外刃切割轮。
用Sn-3Ag合金制成0.3mm直径的小球。注意到合金具有222℃的熔点、0.3的泊松比。小球被沿圆周放置在外刃切割轮的刃部侧表面 上，外刃切割轮被放入烘箱内。烘箱被加热到200℃，确定内部温度达到200℃后，进一步加热到250℃，在250℃保持约5分钟，然后关断。使外刃切割轮在烘箱中冷却下来。
使用表面研磨机械将外刃切割轮研磨以调整磨粒层的轴向凸起或厚度，使得在每一面磨粒层突出硬质合金基底50μm的距离。外径通过线放电研磨调整。对外刃切割轮进行修整，产生了硬质合金基底外刃切割轮，其具有厚度为0.4mm、外径为129mm的磨粒层或刃部。
[实施例3]
将由90wt％WC和10wt％Co组成的硬质合金加工成具有125mm外径、40mm内径、0.3mm厚度的环形薄圆片，作为基底。
用胶带将该硬质合金基底遮住，使得只将自外缘向内延伸1.0mm的两个表面的圆周区域暴露。将该基底浸入40℃的市售碱性水溶液中10分钟以脱脂，用水清洗，浸入50℃、30-80g/L焦磷酸钠的水溶液中，在2-8A/dm2的电流密度下进行电解。在去离子水中对该基底进行超声清洗并且浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下镀敷底涂层。一旦将遮盖胶带剥去后，用水清洗基底。
如实施例1中那样将基底夹在夹具的夹持件之间。预先对金刚石磨粒进行NiP镀敷以形成经涂覆的金刚石磨粒，其具有0.392的质量磁化率χg和130μm的平均颗粒尺寸。在由夹持件和基底限定的凹进部分，装入0.4g经涂覆的金刚石磨粒，由此磨粒被磁力吸引到并均匀地分布在整个基底外缘。将其上吸引有磨粒的夹具浸入40℃的焦磷酸铜镀浴中，在1-20A/dm2的电流密度下进行电镀。取出夹具并用水清洗。从夹具上卸下外刃切割轮并且进行干燥。
用Sn-Pb合金制成1.0mm直径的线。注意到合金具有185℃的熔点和0.38的泊松比。线环被放置在外刃切割轮的刃部侧表面上，外刃切割轮被放入烘箱内。烘箱被加热到200℃，确定内部温度达到200℃后，进一步加热到250℃，在250℃保持约5分钟，然后关断。使砂轮在烘箱中冷却下来。
使用表面研磨机械将外刃切割轮研磨以调整磨粒层的轴向凸起或 厚度，使得在每一面磨粒层突出硬质合金基底50μm的距离。外径通过线放电研磨调整。对外刃切割轮进行修整，产生了硬质合金基底外刃切割轮，其具有厚度为0.4mm、外径为126mm的磨粒层或刃部。
[实施例4]
将由95wt％WC和5wt％Co组成的硬质合金加工成具有125mm外径、40mm内径、0.3mm厚度的环形薄圆片，作为基底。该基底具有580GPa的杨氏模量、40kA/m(0.05T)的饱和磁化强度。
用胶带将该硬质合金基底遮住，使得只将自外缘向内延伸1.0mm的两个表面的圆周区域暴露。将该基底浸入40℃的市售的碱性水溶液中10分钟以脱脂，用水清洗，浸入50℃、30-80g/L焦磷酸钠的水溶液中，在2-8A/dm2的电流密度下进行电解。在去离子水中对该基底进行超声清洗并且浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下镀敷底涂层。一旦将遮盖胶带剥去后，用水清洗基底。
如实施例1中那样将基底夹在夹具的夹持件之间。预先对金刚石磨粒进行NiP镀敷以形成经涂覆的金刚石磨粒，其具有0.392的质量磁化率χg和130μm的平均颗粒尺寸。在由夹持件和基底限定的凹进部分，供给0.3g经涂覆的金刚石磨粒，由此磨粒被磁力吸引到并均匀地分布在整个基底外缘。将其上吸引有磨粒的夹具浸入80℃的无电镍磷合金镀浴中进行无电镀敷。取出夹具并用水清洗。重复磁力吸引0.3g经涂覆的金刚石磨粒、无电镀敷和水洗步骤两次。从夹具上卸下外刃切割轮并且进行干燥。
用Sn-3Ag-0.5Cu合金制成1.0mm直径的线。线环被放置在外刃切割轮的刃部侧表面上，外刃切割轮被放入烘箱内。烘箱被加热到200℃，确定内部温度达到200℃后，进一步加热到250℃，在250℃保持约5分钟，然后关断。使外刃切割轮在烘箱中冷却下来。
使用表面研磨机械将外刃切割轮研磨以调整磨粒层的轴向凸起或厚度，使得在每一面磨粒层突出硬质合金基底50μm的距离。外径通过线放电研磨调整。对外刃切割轮进行修整，产生了硬质合金基底外刃切割轮，其具有厚度为0.4mm、外径为127mm的磨粒层或刃部。
[对比例1]
将由90wt％WC和10wt％Co组成的硬质合金加工成具有125mm外径、40mm内径、0.3mm厚度的环形薄圆片，作为基底。
用胶带将该硬质合金基底遮住，使得只将自外缘向内延伸1.0mm的两个表面的圆周区域暴露。将该基底浸入40℃的市售碱性水溶液中10分钟以脱脂，用水清洗，浸入50℃、30-80g/L焦磷酸钠的水溶液中，在2-8A/dm2的电流密度下进行电解。在去离子水中对该基底进行超声清洗并且浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下镀敷底涂层。一旦将遮盖胶带剥去后，用水清洗基底。
如实施例1中那样将基底夹在夹具的夹持件之间。预先对金刚石磨粒进行NiP镀敷以形成经涂覆的金刚石磨粒，其具有0.392的质量磁化率χg和130μm的平均颗粒尺寸。在由夹持件和基底限定的凹进部分，供给0.4g经涂覆的金刚石磨粒，由此磨粒被磁力吸引到并均匀地分布在整个基底外缘。将其上吸引有磨粒的夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴中，在5-20A/dm2的电流密度下进行电镀。取出夹具并用水清洗。重复磁力吸引0.4g经涂覆的金刚石磨粒、电镀和水洗步骤。
用具有123mm的外径、10mm的厚度的PPS树脂圆盘夹持件代替夹具的夹持件。将基底夹在夹持件之间，使得磨粒层的侧表面暴露。将夹具浸入50℃的氨基磺酸盐瓦特镍镀浴，在5-20A/dm2的电流密度下通电，以在整个刃部沉积镀层。取出夹具并用水清洗。卸下基底并干燥，获得外刃切割轮。
使用表面研磨机械将外刃切割轮研磨以调整磨粒层的轴向凸起或厚度，使得在每一面磨粒层突出硬质合金基底50μm的距离。外径通过线放电研磨调整。对外刃切割轮进行修整，产生了硬质合金基底外刃切割轮，其具有厚度为0.4mm、外径为127mm的磨粒层或刃部。
表1报告了实施例1-4和对比例1的硬质合金基底外刃切割轮的制造成品百分率。镀敷成品百分率是这样计算的：每个实施例中制备直到通过镀敷粘结磨粒的步骤的15个试样，当没有磨粒脱落或磨粒层 没有缺陷时判定为好试样，并用好试样的数除以镀敷试样的数。加工成品百分率是这样计算的：对好试样实施粘结金属镀敷步骤后的步骤直到修整步骤，当磨粒层没有缺陷时判定为好试样，用好试样的数除以开始的好镀敷试样的数。总成品百分率是镀敷成品百分率乘以加工成品百分率，意指好试样的成品百分率为相对于切割轮制造中使用的起始基底的完成的外刃切割轮。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
镀敷成品率(%) 100 100 100 93 100
加工成品率(%) 100 100 100 100 87
总成品率{%) 100 100 100 93 87
从表1可以看出，实施例的成品率比对比例1的好。尤其是镀敷后的加工成品率是令人满意的。这说明本发明的制造方法在生产率上也得到提高。
使用本发明的硬质合金基底外刃切割轮，稀土烧结磁体块被机械切割为磁片。磁片的切割精度绘制在图6的曲线图中。
切割精度是通过提供实施例1-4和对比例1的十个外刃切割轮来评价的，每个实施例两个外刃切割轮。通过将十个外刃切割轮间隔1.5mm布置构成多切割轮组件，将旋转轴插入基底中的孔，将它们紧固在一起。通过以4500rpm的转速、30mm/min的进给速度操作多切割轮组件，将40mm宽、130mm长、20mm高的Nd-Fe-B稀土烧结磁体块机械切割成40mm宽、1.5mm长（＝厚（t））、20mm高的磁片。重复切割操作直到切割的磁片总量达到1010。在它们中，选择在一对相同实施例的切割轮之间切割的磁片用于检查。每个尺寸测量循环包括第1至第100片，表示总共十个循环。每个循环中的最初十片被取做试样（即来自第一循环的第1至第10片，来自第二循环的第101 至第110片，依此类推，和来自最后循环的第1001至第1010片）。对于每个循环中的十片，用千分尺测量每一片的中心和四个角（共五个点）的厚度（t）。五个测量值中最大值和最小值的差是切割精度（μm）。计算十片的切割精度的平均值。每个尺寸测量循环的平均值绘制在图6的曲线图中。
在对比例1中，在三个尺寸测量循环之后（从第301个切割的磁片以后）切割精度变差。在实施例1-4中，直到第十个循环（直到第1010切割的磁片）切割精度也没有变差。这显示本发明的外刃切割轮在使用耐久性上是足够的。
评价外刃切割轮的弹性或柔韧性，结果绘制在图7的曲线图中。评价了外刃切割轮在边缘处的压缩剪切应力。具体地，将外刃切割轮在边缘处倒角（倒圆角或倒斜角）为至少R0.1或C0.1的程度。通过将切割轮夹在5mm厚的环形铁盘之间，将切割轮水平地安装在夹具上，使得只有刃部暴露。将切割轮如此固定使得基底在压力下不会翘曲。在自基底外缘向外间隔0.3mm的位置，在切割轮的旋转轴的轴向（或刃部的厚度方向），以1mm/min的线速度用压头按压刃部，压头的接触面积的长度等于｛刃部的凸起(mm)减去0.3mm｝，宽度为10mm。用强度试验仪AG-1(Shimadzu Mfg.Co.,Ltd.)测量对于压头的移动距离的应力。继续按压直到刃部破裂。
如图7所示，在所有实施例中，当压头移动距离增加时，观察到曲线图显示线性的区域，即应力与压头移动距离成比例的区域。计算线性区域曲线的斜率（即，应力/压头移动距离），结果在表2中显示。
表2
在上述的切割试验中，使用实施例的外刃切割轮切割的所有磁片 都具有良好外观的切割表面。在使用对比例1的外刃切割轮切割的磁片的情况下，一些试样在三个尺寸测量循环之后（从第301个切割磁片以后，在切割表面上有切割痕迹或台阶。这表明，只要作为相对于压头移动距离的应力和表征切割轮的弹性或柔韧性给出的斜率不太高，即，刃部具有一定程度的柔韧性，对于以高尺寸精度、在切割表面没有切割痕迹地将磁体块机械切割成为磁片来说，外刃切割轮就是有效的。
这表明，当使用本发明的外刃切割轮将工件，典型地为稀土烧结磁体块机械切割为片时，切割的片具有高精度并且不需要切割后的精加工。可获得具有高尺寸精度的片。

Claims (9)

1.一种硬质合金基底外刃切割轮，包括具有450-700GPa杨氏模量的硬质合金的环形薄圆片形式的基底以及基底外缘上的刃部，该基底具有限定外缘的80-200mm的外径、30-80mm的内径、和0.1-1.0mm的厚度，
所述刃部包括：
预涂覆磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒，
通过电镀或无电镀敷形成的用于将磨粒粘结在一起并粘结在基底上的金属或合金结合材料，和
渗入磨粒之间和磨粒与基底之间的任何空隙的具有最高350℃的熔点且具有0.3-0.48的泊松比的合金粘结剂，其是选自Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn和Sn-Pb合金的至少一种合金，
其中，磨粒、金属或合金结合材料以及合金粘结剂分散在刃部中。
2.权利要求1所述的硬质合金基底外刃切割轮，其中所述基底具有至少40kA/m(0.05T)的饱和磁化强度。
3.权利要求1或2所述的硬质合金基底外刃切割轮，其中所述磨粒具有10-300μm的平均颗粒尺寸。
4.权利要求1或2所述的硬质合金基底外刃切割轮，其中所述磨粒具有至少0.2的质量磁化率χg。
5.一种制造硬质合金基底外刃切割轮的方法，包括步骤：
提供具有450-700GPa的杨氏模量、限定外缘的80-200mm的外径、30-80mm的内径、和0.1-1.0mm的厚度的硬质合金的环形薄圆片形式的基底，
提供预涂覆有磁性材料的金刚石和/或cBN磨粒，
将永久磁体放置在基底外缘附近，使得由永久磁体产生的磁场可发生作用以将经涂覆的磨粒磁力吸引并保持在基底外缘的附近，
将金属或合金电镀或无电镀敷到基底外缘和被磁力吸引和保持的经涂覆的磨粒上，用于将磨粒粘结在一起并且粘结到基底，以将磨粒牢固地固定在基底外缘从而形成刃部，和
让具有最高350℃的熔点且具有0.3-0.48的泊松比的合金渗入磨粒之间和磨粒与基底之间的任何空隙，渗入的合金是选自Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn、和Sn-Pb合金中的至少一种合金，
其中，磨粒、金属或合金结合材料以及渗入的合金分散在得到的刃部中。
6.权利要求5所述的方法，其中所述基底具有至少40kA/m(0.05T)的饱和磁化强度。
7.权利要求5或6所述的方法，其中所述磨粒具有10-300μm的平均颗粒尺寸。
8.权利要求5或6所述的方法，其中所述磨粒具有至少0.2的质量磁化率χg。
9.权利要求5或6所述的方法，在自基底的外缘延伸10mm或更小的距离的空间内，永久磁体产生至少8kA/m的磁场。
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