CN108247538A - 稀土烧结磁体的固定夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明为稀土烧结磁体的固定夹具。提供用于在将磁体块切割加工成片时固定磁体块(M)的固定夹具，所述夹具包括其上放置磁体块的下部夹持体(31)，设置在磁体块上的上部夹持体(32)和用于按压所述夹持体以对磁体块施加压力的按压单元(33)。下部夹具(31)的与磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道(311)，以限定弹性悬臂(312)，由此，通过悬臂(312)的排斥力，磁体块被保持在所述夹持体之间。

Description

稀土烧结磁体的固定夹具
技术领域
本发明涉及当将稀土烧结磁体块(典型地是Nd-Fe-B烧结磁体块)切割加工成多个片时用于固定稀土烧结磁体块的固定夹具。
背景技术
用于制造烧结磁体的商业产品的系统包括单部件系统和多部件系统，在单部件系统中，在压制成型阶段生产与所述产品基本相同形状的部件，在多部件系统中，一旦成型为大块，则其通过加工被分割成多个部件。当希望制造小尺寸部件或在磁化方向上具有减小的厚度的部件时，压制成型和烧结的顺序难以形成正常形状的烧结部件。因此，多部件系统是烧结磁体制造的主流。
作为用于切割稀土烧结磁体块的工具，从生产率的观点考虑，主要使用砂轮外径(OD)刀片，该砂轮外径刀片具有粘结到作为芯的薄盘外周缘的金刚石磨粒。在OD刀片的情况下，可以进行多重切割。例如，包括交替有隔离件的、同轴地安装在旋转轴上的多个切割砂轮刀片的多刀片组件能够进行多重切割加工，即，一次将块加工成多个部件。
目前对更有效地制造稀土烧结磁体的需求带来了扩大待切割加工的磁体块尺寸的倾向，显示了增加的切割深度。当磁体块具有增加的高度时，切割砂轮刀片的有效直径，即，从旋转轴或隔离件到刀片的外周缘的距离(对应于可用于切割的切割砂轮刀片的最大高度)必须增加。这种较大直径的切割砂轮刀片更易于变形，尤其是轴向偏移。结果，稀土磁体块被切割成形状和尺寸精确度劣化的片。现有技术使用较厚的切割砂轮刀片来避免变形。然而，较厚的切割砂轮刀片不方便在于通过切割除去更多的材料。于是，与薄的切割砂轮刀片相比，从相同尺寸的磁体块切割出的磁体片的数量减少。在稀土金属价格上涨的经济环境下，磁体片数量的减少反映在稀土磁体产品的制造成本上。
在希望有在不增加切割砂轮刀片的有效直径下切割加工具有增加的切割深度的磁体块的方法时，已知的是包括锯切磁体块的上半部分，上下颠倒该磁体块和锯切该磁体块的下半部分(上下颠倒后的上半部分)的方法。与沿一个方向锯切磁体块的方法相比，该方法成功地将切割砂轮刀片的有效直径减小到约一半，从而克服了上述讨论的尺寸精度和与厚刀片有关的待锯厚度的问题，但是需要严格对准上下颠倒前后的切割位置。对准切割位置的步骤需要时间。如果切割位置即使稍未对准，则在上下切割面之间会形成台阶。如果是这样，在切割加工之后，必须通过表面研磨来消除台阶或将台阶弄平。如在商业制造中经常发生的情况那样，当连续进行切割加工时，在实质意义上不可能切割加工所有的磁体块而不在上下切割面之间留下台阶。因此，通常将磁体块锯成具有考虑了用于表面研磨的余量的稍厚的片。在这种情况下，从相同尺寸的磁体块切出的磁体片的数量也减少了。
现有技术文献
专利文献1：JP-A 2010-110850
专利文献2：JP-A 2010-110851
专利文献3：JP-A 2010-110966
专利文献4：JP-A 2011-156655
专利文献5：JP-A 2011-156863
专利文献6：JP-A 2012-000708(US2011/0312255A1)
发明内容
本发明的目的是提供磁体块固定夹具，该磁体块固定夹具用于通过使用多个具有减小的有效直径的薄的切割砂轮刀片，在控制切割面之间台阶形成的同时以高精度将具有相当高度的稀土烧结磁体块切割加工成多个片的方法。
本发明涉及使用多刀片组件来多重切割加工稀土烧结磁体块的方法，该多刀片组件包括多个在轴向间隔开的位置同轴地安装在旋转轴上的切割砂轮刀片，每个刀片包括薄盘形式的芯和在所述芯的外周缘上的周缘切割部分。切割砂轮刀片旋转并进给以将磁体块切割加工成多个片。发明人已经发现，上述目的可通过以下来实现：将多刀片组件设置成其可平行于刀片的旋转平面移动，旋转和进给刀片，在一侧开始磁体块的加工操作以在磁体块中形成切割槽，在将磁体块切割成片之前，中断加工操作，在磁体块保持固定的状态下，将多刀片组件平行于刀片旋转平面地移动到磁体块的另一侧，在所述另一侧重新开始磁体块的加工操作，以在磁体块中形成切割槽，直到从一侧形成的切割槽与从另一侧形成的切割槽彼此汇合，由此将磁体块切割成片。然后，通过使用包括具有减小的有效直径的多个薄的切割砂轮刀片的多刀片组件，不需要对准磁体块，平行于刀片的旋转平面进给多刀片组件，能够在控制切割面之间的台阶的形成的同时，以高精确度和生产率将具有相当高度的稀土类烧结磁体块切割加工或锯切成多个片。
在稀土烧结磁体块的多重切割加工中，磁体块的一侧和另一侧优选在水平方向上为相反侧。更优选地，磁体块在其上表面和下表面由固定夹具夹持。进一步优选地，所述固定夹具包括其上放置所述磁体块的第一夹持体、设置在所述磁体块上的第二夹持体以及用于按压所述第一夹持体和所述第二夹持体以从所述磁体块的上侧和下侧中的一方或双方对磁体块施加压力的按压单元。一个夹持体(或两个夹持体)的与磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道，该通道从对应于磁体块的加工面的位置向内延伸，以限定弹性悬臂，由此通过由弹性悬臂的垂直运动产生的排斥力，磁体块被保持在第一夹持体和第二夹持体之间。尽管由于其结构的原因，磁体块在施加明显的力时易于破裂或碎裂，但夹具确保磁体块以牢固、柔性的方式垂直地保持在固定夹具内。当在水平方向上于一侧或另一侧对磁体块加工时，这进一步有效地有助于高精度加工。
与通过使用包括多个在轴向间隔开的位置同轴地安装在旋转轴上的切割砂轮刀片的多刀片组件，旋转并进给切割砂轮刀片以将磁体块切割加工成多个片的多重切割加工稀土烧结磁体块的方法相结合，本发明提供一种用于固定所述磁体块的固定夹具，所述固定夹具包括其上放置所述磁体块的第一夹持体、设置在所述磁体块上的第二夹持体和用于按压所述第一夹持体和第二夹持体以从所述磁体块的上侧和下侧中的一方或双方对磁体块施加压力的按压单元。至少一个夹持体的与磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道，该通道从对应于磁体块的加工面的位置向内延伸，以限定弹性悬臂，由此，通过由弹性悬臂的垂直运动产生的排斥力，磁体块被保持在第一夹持体和第二夹持体之间。
在一个优选实施方式中，至少一个夹持体的与磁体块相邻设置的部分在对应于磁体块的相对的加工面的位置附近被部分地升高以形成垫，使得夹持体仅在其垫处与磁体块的相对的表面接触。
在一个优选实施方式中，至少一个夹持体的与磁体块相邻设置的部分在对应于磁体块的相对的加工面的位置设置有缘部，所述缘部与磁体块啮合以防止磁体块脱离。
在进一步优选的实施方式中，仅第一夹持体设置有弹性悬臂，且第二夹持体的与磁体块相邻设置的表面是平坦的，使得第二夹持体与磁体块的整个相对的表面以平面接触。
发明的有益效果
使用多个具有减小的有效直径的薄的切割砂轮刀片，能够以高精度将具有相当高度的稀土烧结磁体块锯切成多个片。本发明对于控制切割面上的台阶的形成也是有效的。
附图说明
图1是示出本发明中使用的一个示例性多刀片组件的透视图。
图2A至2F是示意性地示出根据本发明的一个示例性多重切割加工方法的正视图，图2A示出了放置在磁体块的一侧的多刀片组件，图2B示出了在一侧加工磁体块的步骤。图2C示出了在一侧磁体块的加工完成情况，图2D示出了移动到磁体块的另一侧的多刀片组件，图2E示出了在另一侧加工磁体块的步骤，图2F示出了在另一侧磁体块的加工完成情况。
图3A至3C示出了与冷却剂供给喷嘴组合的一个示例性多刀片组件，图3A是正视图，图3B是侧视图，图3C是显示狭缝的喷嘴的底面图。
图4A和4B示出一个示例性的固定夹具，图4A是截面图，图4B是侧视图。
图5是显示固定夹具中的另一个示例性第一夹持体的局部正视图。
具体实施方式
在下面的描述中，在图中所示的几个视图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件。应当理解，诸如“上”，“下”，“向外”，“向内”，“垂直”等的术语是便于理解的词语，并且不被解释为限制性的术语。在此，大致矩形形状的磁体块在水平方向的一侧和另一侧上具有相反的表面，并且在垂直方向上具有上端和下端。术语“加工面”是指待切割加工的磁体块的表面。
根据本发明的用于多重切割加工稀土烧结磁体块的方法使用多刀片组件，该多刀片组件包括在轴向间隔开的位置同轴地安装在旋转轴上的多个切割砂轮刀片，每个刀片包括薄盘形式的芯和在所述芯的外周缘上的周缘切割部分。多刀片组件相对于磁体块放置。使切割砂轮刀片旋转并进给以将磁体块切割加工成多个磁体片。在加工操作过程中，在磁体块中形成切割槽。
任何现有技术的众所周知的多刀片组件都可以用于多重切割加工方法中。如图1所示，一个示例性多刀片组件1包括旋转轴12和多个切割砂轮刀片或OD刀片11，所述切割砂轮刀片或OD刀片11与间隔件(图2中的13所示)交替地，即在轴向间隔开的位置同轴地安装在轴12上。每个刀片11包括薄盘或薄环形盘形式的芯11b和在所述芯11b的外周缘上的周缘切割部分或磨粒粘结部分11a。注意，切割砂轮刀片11的数量不受特别限制，尽管刀片的数量通常在2至100的范围，在图1的示例中示出了19个刀片。
芯的尺寸不受特别限制。芯具有优选80～250mm，更优选100～200mm的外径，和0.1～1.4mm，更优选0.2～1.0mm的厚度。薄环形盘形式的芯具有优选30～100mm，更优选40～90mm的直径的孔。可以理解的是，旋转轴延伸穿过刀片组件中的刀片的孔。
尽管由于切割部分或刀尖能够更薄而优选硬质合金的芯，但切割砂轮刀片的芯可由通常用于切割刀片的任何希望的材料制成，其包括工具钢SK、SKS、SKD、SKT和SKH。合适的制成芯的硬质合金包括周期表中IVA(4)族、VA(5)族和VIA(6)族中的金属的粉末碳化物，如WC、TiC、MoC、NbC、TaC和Cr3C2与Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Sn或其合金烧结的合金形式。其中，典型的是WC-Co体系、WC-Ni体系、TiC-Co体系和WC-TiC-TaC-Co体系且优选在此使用。
形成周缘切割部分或磨粒粘结部分以覆盖芯的外周缘，并基本上由磨粒和粘结剂组成。通常使用粘结剂将金刚石磨粒、cBN磨粒或金刚石与cBN的混合磨粒粘结到芯的外周缘。包括使用树脂粘结剂的树脂粘结、使用金属粘结剂的金属粘结以及电镀的三个粘结系统是典型的，并且它们中的任何一个都可以在此使用。
周缘切割部分或磨粒粘结部分在芯的厚度或轴向方向上具有宽度W，其为(T+0.01)mm到(T+4)mm，更优选地为(T+0.02)mm到(T+1)mm，条件是芯具有厚度T。从芯的外周缘径向向外突出的周缘切割部分或磨粒粘结部分的外部的突出距离优选为0.1～8mm，更优选为0.3～5mm，这取决于待粘结的磨粒的尺寸。在芯的径向上周缘切割部分的距离(即整个周缘切割部分的径向距离)优选为0.1～10mm，更优选为0.3～8mm。切割砂轮刀片之间的间隔可以根据切割后的磁体片的厚度适当地选择，并且优选地设定为比磁体片的厚度略大的距离，例如大0.01～0.4mm。对于加工操作，切割砂轮刀片优选地以1,000～15,000rpm，更优选地以3,000～10,000rpm旋转。
稀土类烧结磁体块被保持为在水平方向上呈现一侧和另一侧，且在垂直方向上呈现上表面和下表面。多刀片组件设置成使其可平行于刀片的旋转平面移动。通过旋转和进给切割砂轮刀片，将磁体块加工或锯切成多个片。根据本发明，通过如下切割加工磁体块：在一侧开始磁体块的加工操作，以在磁体块中形成切割槽，在将磁体块切割成片之前中断加工操作，在保持磁体块位置的状态下，将多刀片组件平行于刀片旋转平面地移动至磁体块的另一侧，并且在所述另一侧重新开始磁体块的加工操作，以在磁体块中形成切割槽，直到由所述一侧形成的切割槽与由所述另一侧形成的切割槽彼此汇合，由此将磁体块切割成片。换句话说，对磁体块依次从前表面和后表面进行加工。
参照图2A至2F，更详细地描述加工操作。如图2A所示，多刀片组件1设置在磁体块M的一侧(图2A中右侧)，切割砂轮刀片11的旋转平面垂直地延伸。如图2B所示，通过将旋转的刀片组件1从磁体块M的下端向上端进给来开始加工操作，其中刀片从面向磁体块M的一侧转而面向磁体块M的另一侧。如图2C中所示，在磁体块M中形成的切割槽达到与磁体块M的厚度的约一半相对应的深度(由细线示出)时，中断加工操作。然后，如图2D所示，在磁体块M保持固定的状态下，将刀片组件1与刀片11的旋转平面平行地移动到磁体块M的另一侧。如图2E中所示，通过将旋转的刀片组件1从磁体块M的下端向上端进给来重新开始加工操作，其中刀片从面向磁体块M的所述另一侧转而面向磁体块M的所述一侧，以在磁体块M的剩余的一半部分中形成切割槽。最后，如图2F中所示，从一侧形成的切割槽与从另一侧形成的切割槽彼此汇合。即，磁体块在整个厚度上被锯开，由此磁体块M被分割成多个片。注意，在图2中，在刀片11之间于旋转轴12上设置间隔件13，其余结构与图1中相同。
根据本发明，在每个切割加工步骤中待更换的工件(或稀土烧结磁体块)在加工操作过程中被固定不动。另一方面，切割工具(或多刀片组件)在相同的位置上容易重复相同的操作。因此，多刀片组件平行于切割砂轮刀片的旋转平面移动，具体地，多刀片组件从磁体块的一侧移动到另一侧，使得在运动前后切割砂轮刀片的旋转平面保持在相同的假想平面。然后，能够重复加工操作而不会在从一侧形成的切割槽与从另一侧形成的切割槽之间引起任何未对准。因此，使用多个具有减小的有效直径的薄的切割砂轮刀片，能够以高精度将具有相当高度的稀土烧结磁体块锯切成多个片，同时使在切割槽之间的汇合点处的切割面上的台阶最小化。
本发明的方法涉及具有至少为5mm，典型地为10～100mm的高度的稀土烧结磁体块，以及具有至多为1.2mm，更优选地为0.2～0.9mm的芯厚度和至多200mm，更优选为10～180mm的有效直径的切割砂轮刀片的使用。值得注意的是，有效直径是从旋转轴或隔离件到刀片外缘的距离，并且对应于能够由刀片切割的磁体块的最大高度。于是，与现有技术相比，能够以高精度和高效率切割磁体块。
在本发明的实践中，磁体块的一侧和另一侧可以是垂直方向上的一侧和另一侧，即，磁体块的加工面可以设置为垂直方向上的上表面和下表面，且磁体块可在上侧加工然后在下侧加工。但是，如图2A～2F中所示，推荐磁体块的一侧和另一侧设置为水平方向上的一侧和另一侧，因为容易以该姿势固定磁体块，且可使后述的重力对于磁体块、刀片及冷却液(切削液)的影响在一侧和另一侧相等。即，将磁体块的加工面沿右/左方向(或者前/后方向)配置，且在右侧和左侧(在前侧和后侧)加工磁体块。
在一侧和另一侧的每个加工操作中，可以在垂直于磁体块的加工面进给切割砂轮刀片的同时加工磁体块，例如，在图2A至2F中所示的多刀片组件1和磁体块M的布置中，在水平进给刀片11的同时加工磁体块。然而，由于优选磁体块被支承在其加工面的相反端(在图2A至2F中所示的多刀片组件1和磁体块M的布置中，磁体块被支承在上端和下端)，因此推荐在刀片11平行于磁体块的加工面进给的同时加工磁体块，即，如图2A至2F中所示，在刀片11垂直进给的同时加工磁体块M。
通过旋转切割砂轮刀片(即，OD刀片)，供给切削液，并且在使刀片的砂轮部分保持与磁体块接触的状态下使刀片相对于磁体块移动(具体地在磁体块的横向和/或厚度方向上移动刀片)来将稀土烧结磁体块切割成多个片。然后通过切割砂轮刀片将磁体块切割或加工。应该指出，此处使用的切削液也被称为冷却剂，并且是液体，通常是水，其可以含有液体或固体的添加剂。
在磁体块的多重切割加工中，通过任何合适的方式将磁体块牢固地固定。在一种方法中，将磁体块用蜡或类似的粘结剂粘结到支承板(例如碳系材料的支承板)上，所述蜡或类似的粘结剂能够在加工操作之后被除去，由此在加工操作之前将磁体块牢固地固定。在另一方法中，通过固定夹具牢固地固定磁体块。
在加工磁体块时，首先在磁体块的一侧，使多刀片组件和磁体块中的一者或两者在磁体块的切割方向或横向方向上从磁体块的一端向另一端相对移动(平行于磁体块的加工面)，由此磁体块的加工面在整个横向方向上被加工到预定深度，以在磁体块中形成切割槽。
切割槽可以通过一次加工操作形成，或者通过在与磁体块的加工面垂直的方向上重复多次加工操作形成。根据切割砂轮刀片的磨损程度，尽管深度在每次加工操作中稍有变化，但是切割槽的深度优选为待切割的磁体块高度的40％～70％，最优选为约50％。切割槽的宽度由切割砂轮刀片的宽度决定。通常，由于在加工操作过程中切割砂轮刀片的振动，切割槽的宽度稍大于切割砂轮刀片的宽度，并且具体地在等于切割砂轮刀片(或周缘切割部分)的宽度最多加1mm，更优选最多加0.5mm，甚至更优选最多加0.1mm的范围。
在磁体块被分割成不连续的片之前，中断加工操作。将多刀片组件从磁体块的一侧移动到另一侧。在磁体块的所述另一侧重新开始加工操作。像在所述一侧上一样，多刀片组件和磁体块中的一者或两者在磁体块的切割方向或横向方向上从磁体块的一端向另一端相对移动(平行于磁体块的加工面)，由此在整个横向方向上将磁体块的加工面加工到预定深度，以在磁体块中形成切割槽。类似地，切割槽可以通过一次加工操作或通过在磁体块的高度方向上重复多次加工操作来形成。以此方式，在第一个槽切割之后留下的磁体块部分被切割加工。
在加工操作过程中，切割砂轮刀片优选以至少10m/sec，更优选20～80m/sec的圆周速度旋转。而且，切割砂轮刀片优选以至少10mm/min，更优选20～500mm/min的进给或行进速率进给。有利地，能够进行高速加工的本发明的方法确保在加工过程中比现有技术的方法更高的精度和更高的效率。
在稀土烧结磁体块的多重切割加工过程中，通常将冷却剂或切削液供给至切割砂轮刀片以促进加工。为此，优选使用冷却剂供给喷嘴，该冷却剂供给喷嘴在一端具有冷却剂入口和在另一端形成的与多个切割砂轮刀片相对应的多个狭缝。
一个示例性的冷却剂供给喷嘴示于图3中。该冷却剂供给喷嘴2包括中空壳体，该中空壳体在一端具有用作冷却剂入口22的开口，并且在另一端设置有多个狭缝21。狭缝的数量对应于切割砂轮刀片的数量，并且通常等于多刀片组件1中的切割砂轮刀片11的数量。狭缝的数量没有特别限制，尽管狭缝的数量通常在2～100的范围内，在图3的实例中示出了十一个狭缝。供给喷嘴2与多刀片组件1组合，使得每个切割砂轮刀片11的外周缘部分可以插入到供给喷嘴2中的对应狭缝21中。然后，狭缝21以对应于切割砂轮刀片11之间的间隔的间隔布置，并且狭缝21以直线且彼此平行地延伸。从图3中可看到，在切割砂轮刀片11之间的旋转轴12上设置间隔件13。
插入到供给喷嘴中的相应狭缝中的每个切割砂轮刀片的外周缘部分的功能是使得与切割砂轮刀片接触的冷却剂被携带到切割砂轮刀片的表面(外周缘部分)上并且被传送到磁体块上的切割加工点。于是，狭缝具有的宽度必须大于切割砂轮刀片的宽度(即，外切割部分的宽度W)。通过具有太大宽度的狭缝，冷却剂可能不能有效地供给至切割砂轮刀片，并且更多部分的冷却剂可能从狭缝排出。如果切割砂轮刀片的周缘切割部分具有宽度W(mm)，则供给喷嘴中的狭缝优选地具有从大于W mm到(W+6)mm，更优选地从(W+0.1)mm到(W+6)mm的宽度。狭缝具有的长度使得当将切割砂轮刀片的外周缘部分插入狭缝中时，外周缘部分可以与供给喷嘴内的冷却剂完全接触。狭缝长度往往优选为切割砂轮刀片芯的外径的约2％～30％。
在多重切割加工稀土烧结磁体块的方法中，优选使用由一对夹持体构成的固定夹具沿垂直(或加工)方向夹住磁体块，以将磁体块牢固地固定。在一个实施方式中，固定夹具包括其上放置磁体块的第一夹持体，设置在磁体块上的第二夹持体以及用于按压所述第一夹持体和所述第二夹持体以从所述磁体块的上表面和下表面中的一方或双方对磁体块施加压力的按压单元。此外，至少一个夹持体的与磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道，该通道从对应于磁体块的一个加工面的位置向内延伸，以限定弹性悬臂，由此通过由弹性悬臂的垂直运动产生的排斥力，磁体块被保持在第一夹持体和第二夹持体之间。制造第一夹持体和第二夹持体的材料应该是具有刚性与弹性(挠度)和/或回弹性的平衡的材料，并且优选可易于加工。合适的材料包括金属材料，典型地为诸如铬钼钢的钢材料和诸如硬铝的铝合金，以及树脂材料，典型地为诸如聚缩醛的工程塑料。
图4显示了一个示例性的固定夹具。固定夹具包括其上放置磁体块M的第一夹持体31，设置在磁体块M上的第二夹持体32以及用于按压第一夹持体31和第二夹持体32以从所述磁体块M的上表面和下表面中的一方或双方对磁体块M施加压力的按压单元33。此外，在第一夹持体31与磁体块邻接的一侧，第一夹持体31的与磁体块M相邻设置的部分设置有大致水平的通道311、311，其各自从对应于磁体块M的一个加工面的位置向内延伸，以限定第一夹持体31中的弹性悬臂312、312(在通道311、311之上)。通过由弹性悬臂312、312的向下运动产生的排斥力，磁体块M被保持在第一夹持体31和第二夹持体32之间。
按压单元33包括框架331，其包围第一夹持体31、磁体块M、第二夹持体32以及用于在远离磁体块M的上表面上按压第二夹持体32的螺钉332、332。螺钉332、332以螺纹接合的方式延伸贯穿框架331的顶部梁。当螺钉332、332在框架331的螺纹孔中转动时，它们压下第二夹持体32，以通过第二夹持体32对磁体块M施加压力。压力的数值可以通过螺钉的拧紧扭矩或者如果需要通过使用弹簧来控制。然后可以根据特定的加工负荷来调节压力的数值。如果压力的数值太低，意味着加工负荷大于压力，则工件可能移动并且加工精度变差。如果压力的数值过大，则在切割加工的最后阶段，即在将磁体块分割成片时，工件会移动，导致磁体片产生碎裂或破损。尽管在所示实施方式中按压单元33由框架331和螺钉332组成，但是按压单元的构造不限于此，例如，按压单元可以由框架、附加构件以及气缸或液压缸、活塞等构建。
上述构造的固定夹具特别在多重切割加工过程中磁体块的一侧和另一侧在水平方向上是相反侧，即，磁体块的加工面沿右-左方向(或者前-后方向)设置，并且从右侧和左侧(或者从前侧和后侧)加工磁体块时是有效的。使用该固定夹具确保磁体块以牢固、柔性的方式垂直固定。
在固定夹具的一个优选实施方式中，限定弹性悬臂的与磁体块相邻侧的夹持体的部分在磁体块的加工面附近的位置部分地升高以形成垫，使得夹持体仅在所述垫处接触磁体块的相对的表面。具体来说，如图4A中所示，第一夹持体31在其与磁体块相邻侧，在对应于磁体块M的加工面的位置(图4A中左侧和右侧)部分地升高，即，第一夹持体31的远侧部分相对于其余部分升高(形成得比其余部分更厚或更高)以形成垫312a、312a。然后第一夹持体31仅在弹性悬臂312、312上的垫312a、312a处与磁体块M的相对的表面接触。上述包括弹性悬臂和垫的夹持体的构造确保当弹性悬臂312、312移动并离开磁体块M(图4A中向下)时，它们产生对磁体块M的排斥力，以防止磁体块M倾斜。
在固定夹具的一个优选实施方式中，限定弹性悬臂的、相邻磁体块侧的夹持体的部分在其对应于磁体块的加工面的端部设置有缘部，所述缘部与磁体块啮合以防止磁体块脱离。具体来说，如图4A中所示，相邻磁体块侧的第一夹持体31的部分在其对应于磁体块的加工面的端部进一步升高，即，第一夹持体31对应于磁体块M的加工面的端部(图4A中左侧和右侧)相对于其余的远端部分312a、312a升高(使得比其余部分厚或高)以形成缘部。升高的缘部或钩312b、312b与磁体块M啮合，从而即使当弹性悬臂312、312移动并与磁体块M分开(图4A中向下)时也防止磁体块M从第一夹持体31脱离。
在所列示的实施方式中，第一夹持体的与磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道，其各自从对应于磁体块的加工面的位置向内延伸，以限定通道上方的弹性悬臂，即，两个通道沿相反的方向延伸并形成两个弹性悬臂。本发明不限于所列示的实施方式。例如，在图5中所示的第一夹持体31的情况下，第一夹持体31的与磁体块M相邻设置的部分设置有从对应于磁体块M的一个加工面的位置向内延伸的大致水平的通道311，以限定弹性悬臂312(在通道311上方)。通过由弹性悬臂312的向下运动所产生的排斥力，磁体块M被保持在第一夹持体31和第二夹持体32之间。类似地，第一夹持体31的与磁体块M相邻设置的部分在对应于磁体块M的加工面的位置部分地升高(图5中左侧和右侧)，即第一夹持体31的远侧部相对于其余部分升高(使得比其余部分更厚或高)以形成垫312a、312a，并且第一夹持体31的另外的远侧部分进一步升高以形成啮合缘部312b、312b。
在进一步的实施方式中，固定夹具可以设置有与多刀片组件的切割砂轮刀片相对应的多个导向槽，使得每个切割砂轮刀片的外周缘部分可以插入相应的导向槽中。例如，如图4B中所示，第一夹持体31和第二夹持体32在与磁体块相邻侧(在第一夹持体31的上部和第二夹持体32的下部中)设置有多个与多刀片组件1的切割砂轮刀片11相对应的导向槽31a和32a。注意，尽管在图4B的示例中示出了十一个槽，但导向槽31a或32a的数量不受特别限制。可在磁体块的切割加工之前，即在磁体块被夹具固定之前，在夹持体中预先形成导向槽。或者，通过具有无导向槽的夹持体的夹具来固定磁体块，并且当首先加工磁体块时，在加工磁体块的同时加工第一夹持体31或第二夹持体32，从而限定导向槽。
在加工操作过程中，每个切割砂轮刀片11的外周缘部分插入到第一夹持体31中对应的导向槽31a或第二夹持体32的导向槽32a中。然后，槽31a、32a以对应于切割砂轮刀片11之间的间隔的间隔来布置，并且槽31a、32a成直线且彼此平行地延伸。导向槽31a、32a之间的间隔等于或小于从磁体块M切割出的磁体片的厚度。
每个导向槽的宽度应该大于每个切割砂轮刀片的宽度(即，周缘切割部分的宽度)。如果切割砂轮刀片的周缘切割部分具有宽度W(mm)，则导向槽应该优选地具有从大于Wmm到(W+6)mm且更优选从(W+0.1)mm到(W+6)mm的宽度。选择每个导向槽的长度(沿切割方向)和高度，使得在加工磁体块的过程中切割砂轮刀片可在导向槽内移动。
在固定夹具的优选实施方式中，第一夹持体和第二夹持体中只有一个设置一个或多个弹性悬臂，而另一个不设置弹性悬臂。例如，第二夹持体的与磁体块接触的表面优选是平坦的，使得该表面与磁体块的整个相对的表面以平面接触。具体而言，如图4A和图4B中所示，仅第一夹持体31设置有弹性悬臂，并且第二夹持体32的与磁体块M接触的表面是平坦的，使得该夹持体的表面与磁体块M的整个相对的表面接触。在图4A和图4B中，当通过将切割砂轮刀片垂直地从一个夹持体侧(具有弹性悬臂)向另一夹持体侧进给，例如，从具有弹性悬臂的第一夹持体31侧向不具有弹性悬臂第二夹持体32侧进给，即从底部垂直地向顶部进给来加工磁体块时，这种构造的夹具是有利的。当在紧靠磁体块的情况下用切割砂轮刀片加工磁体块时，在迫使磁体块加工的刀片的进给方向上向前设置的夹持体被施加更强的力。在这种情况下，第二夹持体与磁体体块整个表面的平面接触确保更稳定的支撑。
值得注意的是，不具有弹性悬臂的夹持体也可以在其相邻磁体块侧以及在其对应于磁体块的加工面的端部设置有用于防止磁体块分离的啮合缘部。具体来说，如图4A中所示，第二夹持体32的相邻磁体块M的部分在其对应于磁体块M的加工面的端部升高(图4A中左侧和右侧)，以限定啮合缘部32b、32b。即使当第一夹持体31的弹性悬臂312、312移动并与磁体块M分开(图4A中向下)时，升高的缘部或啮合钩32b、32b也有效地防止磁体块M从第二夹持体32脱离。
在切割加工过程中，切割砂轮刀片优选旋转，使得刀片的切割点处的刀片旋转方向与刀片的进给方向相反。参照图2A至2F中所示的多刀片组件1和磁体块M的布置，其中在一侧和另一侧的每个切割加工操作过程中多刀片组件1从底部向顶部进给，刀片在一侧逆时针旋转并且在另一侧顺时针旋转，如图2A至2F中所示。即，刀片的旋转方向在一侧和另一侧之间相反。在以这种方式设置刀片旋转方向的情况下，切屑和冷却液可以向下排出，从而易于处理切屑和冷却液。
这里用来切割加工的工件是稀土烧结磁体块。作为工件的稀土烧结磁体(或稀土永磁体)不受特别的限制。合适的稀土磁体包括R-Fe-B系的烧结稀土磁体，其中R是包括钇的至少一种稀土元素。合适的R-Fe-B系的烧结稀土磁体是以重量百分比计含有5-40％的R、50-90％的Fe、0.2～8％的B以及任选地选自以下的一种或多种添加元素：C、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Sn、Hf、Ta和W用来改善磁性能和耐腐蚀性的那些磁体。所添加的添加元素的量是常规的，例如至多30重量％的Co和至多8重量％的其它元素。合适的R-Fe-B系的烧结稀土磁体例如可通过如下制备：称量源金属材料，熔化，铸造成合金锭，将合金细粉碎成平均粒径为1～20μm的颗粒，即烧结的R-Fe-B磁体粉末，在磁场中由该粉末形成压块，在1000～1200℃下烧结该压块0.5～5小时，然后在400～1000℃热处理。
实施例
以下给出实施例和比较例以进一步说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1
通过提供具有外径为15mm，内径为0mm，厚度为.35mm的硬质合金(由90重量％的WC和10重量％的Co组成)的圆环形盘芯，并通过树脂粘结技术将人造金刚石磨粒粘结到芯的外周缘，以形成含有25体积％的平均粒径为150μm的金刚石磨粒的砂轮部分(周缘切割部分)来制造切割砂轮刀片(OD刀片)。磨料部分从芯的轴向延伸在每一侧为0.025mm，即，磨料部分的宽度为0.4mm(在芯部的厚度方向)。
使用切割砂轮刀片，在下述条件下对作为Nd-Fe-B稀土烧结磁体块的工件进行切割试验。通过以1.68mm的轴向间隔将46个刀片(其间插入有隔离件)同轴地安装在轴上来制造多刀片组件。每个隔离件具有外径82mm，内径60mm，厚度1.68mm。多刀片组件的这种设置使得磁体块被切割成具有厚度1.6mm的磁体条。如图3中所示，多刀片组件与冷却剂供给喷嘴组合，使得每个刀片的外周缘部分被插入供给喷嘴中的相应狭缝中。
工件是具有长度94mm、宽度45mm、高度23mm的Nd-Fe-B稀土烧结磁体块。通过多刀片组件，磁体块在46个纵向等间距的位置被加工并被分割成47个磁体条。在排除两端的两个磁体条的情况下，回收了45个1.6mm厚的磁体条作为有效产品(稀土烧结磁体片)。即，该系统被设计成从一个磁体块产生45个磁体条。
在加工之前，用图4中所示的固定夹具将Nd-Fe-B稀土烧结磁体块固定。固定夹具包括第一夹持体和第二夹持体，该第一夹持体和第二夹持体在磁体块的切割位置设置有具有0.6mm的宽度(在磁体块的纵向方向)、56mm的长度(在磁体块的横向方向)、24mm的高度(在磁体块的厚度方向)、与刀片相同的数量(＝46)的导向槽，使得刀片与导向槽对准。
加工操作如下。在使牢固地固定磁体块的固定夹具保持不动的同时，从冷却剂供给喷嘴以60L/min的流量供给冷却剂。然后如图2A中所示，将其切割砂轮刀片11的旋转平面垂直延伸的多刀片组件1置于磁体块M的一侧(图2A中右侧)。刀片组件1从该位置垂直向上进给。如图2A和2B中所示，在刀片11的切割点，切割砂轮刀片11以8,500rpm(圆周速度51.2m/sec)在与刀片组件1的进给方向相反的方向(在图中为逆时针方向)旋转。
接下来，在从冷却剂供给喷嘴供给冷却剂的同时，将与固定夹具的第一夹持体31相邻放置的多刀片组件1从磁体块M的一侧向另一侧移动(在图2A中从右到左)，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中0.5mm的距离。刀片组件1以400mm/min的速度垂直向上(即，从磁体块M的底部到顶部)进给来开始加工操作以在磁体块M中形成具有0.5mm深度的切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述一侧垂直向下移动。现在相邻固定夹具的第一夹持体31放置的刀片组件1从磁体块M的所述一侧向所述另一侧移动，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中另外0.5mm的距离(即0.5+0.5mm)。刀片组件1以400mm/min的速度垂直向上进给，用来加工操作，以在磁体块M中形成切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述一侧垂直向下移动。重复加工操作，直到切割槽达到磁体块M厚度的约一半，如图2C所示。此时，使加工操作一度中断。
然后，如图2D中所示，在磁体块M保持不动的状态下，将多刀片组件1平行于切割砂轮刀片11的旋转平面地移动到磁体块M的所述另一侧。如图2D和2E中所示，在刀片11的切割点，切割砂轮刀片11以8,500rpm(圆周速度51.2m/sec)沿与多刀片组件1的进给方向相反的方向(图中顺时针方向)旋转。
接下来，在从冷却剂供给喷嘴供给冷却剂的同时，将与固定夹具的第一夹持体31相邻放置的多刀片组件1从磁体块M的所述另一侧向所述一侧移动(在图2D中从左到右)，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中0.5mm的距离。将刀片组件1以400mm/min的速度垂直向上进给来重新开始加工操作，以在磁体块M中形成具有0.5mm深度的切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述另一侧垂直向下移动。将现在与第一夹持体31相邻放置的刀片组件1从磁体块M的所述另一侧向所述一侧移动，使得刀片11从刀片外缘插入到导向槽31a中另外0.5mm的距离(即，0.5+0.5mm)。刀片组件1以400mm/min的速度垂直向上进给，用来加工操作，以在磁体块M中形成切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述另一侧垂直向下移动。重复加工操作直到切割槽到达磁体块M厚度的剩余一半，如图2F中所示。此时，从所述一侧和所述另一侧形成的切割槽汇合在一起，由此磁体块M在其整个厚度上被锯开，即被分割成磁体条。
切割加工12块Nd-Fe-B稀土烧结磁体块，评价锯切精度。对于分割后回收的每个磁体条，在磁体条的相反的切割面上测量切割槽(从一侧和另一侧)之间汇合处的台阶的最大高度。为了评价离散磁体条的厚度变化，通过测微计在包括切割面的中心和四个角的5个点测量每个磁体条的相反的切割面之间的厚度。5个测量点的厚度的最大值与最小值之间的差值(A值)为3～46μm，A值的平均值计算为15μm。另外，为了评价离散的磁体条的厚度变化，包括切割面的中心和四个角的5个点的相反的切割面之间的厚度的测量平均值(B值)为1.566～1.641mm，且B值的平均值计算为1.601mm。
比较例1
通过与实施例1相同的工序在一侧对磁体块进行切割加工。将固定夹具松开，将磁体块从夹具松开并上下颠倒，再次用固定夹具将磁体块固定，在上下颠倒之后，使磁体块中的切割槽与夹具中的导向槽对准。通过与实施例1中的所述一侧加工相同的工序在所述另一侧对磁体块进行切割加工。以这种方式，从所述一侧和所述另一侧形成的切割槽汇合在一起，由此磁体块M在其整个厚度上被锯开，即，分割成磁体条。
对12个Nd-Fe-B稀土烧结磁体块进行切割加工，与实施例1同样地评价锯切精度。结果，A值的范围为6～98μm，A值的平均值为35μm，B值的范围为1.551～1.633mm，B值的平均值为1.592mm。
实施例2
通过提供具有外径125mm，内径60mm，厚度0.35mm的硬质合金(由90重量％的WC和10重量％的Co组成)的圆环形盘芯，并通过树脂粘结技术将人造金刚石磨粒粘结到芯的外周缘，以形成含有25体积％的平均粒径为150μm的金刚石磨粒的磨料部分(周缘切割部分)来制造切割砂轮刀片(OD刀片)。砂轮部分从芯的轴向延伸在每一侧为0.025mm，即砂轮部分的宽度为0.4mm(在芯部的厚度方向)。
使用切割砂轮刀片，在下述条件下对作为Nd-Fe-B稀土烧结磁体块的工件进行切割试验。通过以1.79mm的轴向间隔将30个刀片(其间插入有隔离件)同轴地安装在轴上来制造多刀片组件。每个隔离件的外径为93mm，内径为60mm，厚度为1.79mm。多刀片组件的这种设置使得磁体块被切割成厚度为1.71mm的磁体条。如图3中所示，多刀片组件与冷却剂供给喷嘴组合，使得每个刀片的外周缘部分插入供给喷嘴中的相应狭缝中。
工件是长度63mm、宽度44mm、高度21.5mm的Nd-Fe-B稀土烧结磁体块。通过多刀片组件，磁体块在30个纵向等间距的位置被加工，并被分割成31个磁体条。在排除两端的两个磁体条的情况下，回收了29个1.71mm厚的磁体条作为有效产品(稀土烧结磁体片)。即，该系统被设计成从一个磁体块产生29个磁体条。
在加工之前，Nd-Fe-B稀土烧结磁体块用图4中所示的固定夹具固定。固定夹具包括第一夹持体和第二夹持体，该第一夹持体和第二夹持体在磁体块的切割位置设置有具有0.6mm的宽度(在磁体块的纵向方向)、56mm的长度(在磁体块的横向方向)、22.5mm的高度(在磁体块的厚度方向)、与刀片的数量相同(＝30)的导向槽，使得刀片与导向槽对准。
加工操作如下。在使牢固地固定磁体块的固定夹具保持不动的同时，从冷却剂供给喷嘴以60L/min的流量供给冷却剂。然后如图2A中所示，将其切割砂轮刀片11的旋转平面垂直延伸的多刀片组件1置于磁体块M的一侧(图2A中右侧)。刀片组件1从该位置垂直向上进给。如图2A和2B中所示，在刀片11的切割点，切割砂轮刀片11以8,500rpm(圆周速度55.6m/sec)在与刀片组件1的进给方向相反的方向(在图中为逆时针方向)旋转。
接下来，在从冷却剂供给喷嘴供给冷却剂的同时，将与固定夹具的第一夹持体31相邻放置的多刀片组件1从磁体块M的一侧向另一侧移动(在图2A中从右到左)，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中0.25mm的距离。将刀片组件1以1000mm/min的速度垂直向上(即，从磁体块M的底部到顶部)进给来开始加工操作以在磁体块M中形成具有0.25mm深度的切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述一侧垂直向下移动。现在相邻固定夹具的第一夹持体31放置的刀片组件1从磁体块M的所述一侧向所述另一侧移动，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中另外0.25mm(即0.25+0.25mm)的距离。刀片组件1以1000mm/min的速度从磁体块M的底部向顶部垂直向上进给，用来加工操作，以在磁体块M中形成切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述一侧垂直向下移动。重复加工操作，直到切割槽到达磁体块M厚度的约一半，如图2C所示。此时，使加工操作一度中断。
然后，如图2D中所示，在磁体块M保持不动的状态下，将多刀片组件1平行于切割砂轮刀片11的旋转平面地移动到磁体块M的所述另一侧。如图2D和2E中所示，在刀片11的切割点，切割砂轮刀片11以8,500rpm(圆周速度55.6m/sec)沿与多刀片组件1的进给方向相反的方向(图中顺时针方向)旋转。
接下来，在从冷却剂供给喷嘴供给冷却剂的同时，将与第一夹持体31相邻放置的多刀片组件1从磁体块M的所述另一侧向所述一侧移动(在图2D中从左到右)，使得刀片11从刀片周缘插入到导向槽31a中0.25mm的距离。将刀片组件1以1000mm/min的速度垂直向上进给来重新开始加工操作，以在磁体块M中形成具有0.25mm深度的切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述另一侧垂直向下移动。将现在与第一夹持体31相邻放置的刀片组件1从磁体块M的所述另一侧向所述一侧移动，使得刀片11从刀片外缘插入到导向槽31a中另外0.25mm的距离(即，0.25+0.25mm)。刀片组件1以1000mm/min的速度垂直向上进给，用来加工操作，以在磁体块M中形成切割槽。一旦刀片组件1到达磁体块M的顶部，刀片组件1在所述另一侧垂直向下移动。重复加工操作直到切割槽到达磁体块M厚度的剩余一半，如图2F中所示。此时，从所述一侧和所述另一侧形成的切割槽汇合在一起，由此磁体块M在其整个厚度上被锯开，即被分割成磁体条。
对5块Nd-Fe-B稀土烧结磁体块进行切割加工，并与实施例1同样地评价锯切精度。结果，A值的范围为1～25μm，A值的平均值为8μm，B值的范围为1.697～1.734mm，B值平均值为1.717mm。
比较例2
通过与实施例2相同的工序在一侧对磁体块进行切割加工。将固定夹具松开，将磁体块从夹具松开并上下颠倒，再次用固定夹具将磁体块固定，在上下颠倒之后，使磁体块中的切割槽与夹具中的导向槽对准。通过与实施例2中的所述一侧加工相同的工序在所述另一侧对磁体块进行切割加工。以这种方式，从所述一侧和所述另一侧形成的切割槽汇合在一起，由此磁体块M在其整个厚度上被锯开，即，分割成磁体条。
对5个Nd-Fe-B稀土烧结磁体块进行切割加工，与实施例1同样地评价锯切精度。结果，A值的范围为7～79μm，A值的平均值为40μm，B值的范围为1.667～1.717mm，B值的平均值为1.693mm。

Claims (4)

1.用于固定磁体块的固定夹具，其适用于通过使用多刀片组件，旋转并进给切割砂轮刀片以将磁体块切割成多个片的多重切割加工稀土烧结磁体块的方法，
所述多刀片组件包括在轴向间隔开的位置同轴地安装在旋转轴上的多个切割砂轮刀片，
所述固定夹具包括其上放置所述磁体块的第一夹持体，设置在所述磁体块上的第二夹持体，以及用于按压所述第一夹持体和所述第二夹持体以从所述磁体块的上表面和下表面中的一方或双方对所述磁体块施加压力的按压单元，其中，
至少一个夹持体的与所述磁体块相邻设置的部分设置有大致水平的通道，该通道从对应于磁体块的加工面的位置向内延伸，以限定弹性悬臂，由此，通过由弹性悬臂的垂直运动产生的排斥力，所述磁体块被保持在所述第一夹持体和第二夹持体之间。
2.根据权利要求1所述的固定夹具，其中至少一个夹持体的与所述磁体块相邻设置的部分在对应于所述磁体块的相对的加工面的位置附近被部分地升高以形成垫，使得所述夹持体仅在其垫处与磁体块的相对的表面接触。
3.根据权利要求1所述的固定夹具，其中至少一个夹持体的与所述磁体块相邻设置的部分在对应于所述磁体块的相对的加工面的位置设置有缘部，所述缘部与所述磁体块啮合以防止所述磁体块脱离。
4.根据权利要求1所述的固定夹具，其中仅所述第一夹持体设置有所述弹性悬臂，并且所述第二夹持体的与所述磁体块相邻设置的表面是平坦的，使得所述第二夹持体与所述磁体块的整个相对的表面以平面接触。
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