CN1157277C - 稀土合金的切断方法以及切断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种稀土合金的切断方法，能够提高切断面的平面度，控制辊的磨损，使长时间的连续运转成为可能。该方法一面向利用由酯类聚氨酯橡胶形成的辊驱动的钢丝上施加19.6N以上、39.2N以下的拉力，一面向钢丝和被加工物之间供给游离磨料泥浆，切断稀土合金。或者将向钢丝和被加工物之间供给的泥浆的温度控制在预先设定的范围内。

Description

稀土合金的切断方法以及切断装置
技术领域
本发明涉及利用钢丝锯的稀土合金的切断方法，稀土合金板的制造方法以及稀土合金磁铁的制造方法，以及配置有该稀土合金磁铁的音圈马达。
背景技术
以前，为了从硅的锭料切出多个薄片而开发了利用钢丝锯切断锭料的技术，例如在特开平6-8234号公报上所公开的。按照这种技术，一面向移动的多个钢丝上供给含有磨削磨料的泥浆一边实施锭料的切削、切断，能够同时切出多个具有规定厚度的薄片。(游离磨料型钢丝锯)
另一方面，作为切断稀土合金锭料的方法，以前采用广为人知的例如利用旋转的滑动刃切割锭料的技术。但是，按照利用滑动刃切断的方法，由于切断刃的厚度比钢丝的直径厚，所以切削量肯定会增大，无法实现资源的有效利用。
稀土合金适合于用作例如磁铁材料。由于磁铁的用途多种多样，在各种电子仪器上也广泛使用，所以如果能够利用钢丝锯将稀土合金的锭料以较少的切削量同时制作成具有规定厚度的多个薄片，就会大幅度降低稀土类磁铁的制造成本。
特别是，作为稀土磁铁的重要用途的音圈马达的小型化不断发展，用于此处的稀土磁铁的厚度与以往相比显著变薄。所以，在制造音圈马达上所使用的稀土磁铁的过程中，利用切削量小的钢丝锯非常有利。
但是，尚无实用的利用钢丝锯技术切断稀土合金的报告。根据发明者的实验，如果利用游离磨料型钢丝锯对稀土合金的锭料进行切断加工处理，由于利用钢丝锯加工所产生的微粉、磨削废料(切屑或金属碎屑)使泥浆循环管在极短的时间内堵塞，其结果导致无法向钢丝上供给泥浆，而发生了钢丝断裂。为了避免这个问题，将全部泥浆每隔几个小时就完全更换，由于在更换泥浆时就必须中断利用钢丝锯进行的加工，因而无法适用于批量生产，不可能实现实用化。
另外，金属碎屑也容易堆积在切削槽内，而导致切削阻力显著增加，从而更容易产生钢丝断裂。虽然金属碎屑在泥浆的粘度降低至一定的值时容易从切削槽内排出，但是由于泥浆粘度低，则磨料不能附着在钢丝上，所以就不能高效率地切断坚硬而不易切断的稀土合金，也需要进行泥浆的粘度管理。
并且，在切断加工处理中，金属碎屑也容易堆积在辊的槽中，也有钢丝从其所盘绕的辊中脱落出来等现象频繁发生，切削精度显著降低这样的问题。这些问题，任何一个都是在以前的利用钢丝锯技术切断硅或者玻璃的锭料时未曾有过的。
另外，由于稀土合金一般包含有坚硬的立方晶相和具有粘性的稀土富相，所以与硅相比较而言不易切断加工，要用钢丝锯来切断稀土合金，则需要相对增大施加在钢丝上的拉力。但是，如果增大钢丝拉力，则驱动钢丝的辊会增加负荷，导致辊产生磨损。特别是，如果具有内聚性的稀土合金的金属碎屑进入辊的槽中，则由钢丝导致的辊的磨损就会更加急剧地发展。
另一方面，虽然如果减小钢丝拉力，则能够抑制辊的磨损，但是工件切断面的平面度就会降低，所以切断精度降低，不能用于实用。
并且，虽然也研究过将辊用金属材料构成，但是由于钢丝与辊表面之间产生打滑，因而无法采用金属制的辊。
发明内容
本发明即为鉴于诸如此类的问题而进行的，其主要目的为提供一种稀土合金的切断方法以及稀土合金的切断装置，能够抑制辊的磨损、可以进行长时间的连续运转，同时能够提高切断面的平面度。
另外，本发明的另一目的为提供一种应用上述稀土合金的切断方法的稀土合金磁铁的制造方法，以及配置着该稀土合金磁铁的音圈马达。
基于本发明的稀土合金的切断方法，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金的切断方法，使用至少钢丝接触面由有机高分子材料构成的驱动构件驱动所述钢丝，一边在所述钢丝上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力一边实行切断。
或者，基于本发明的稀土合金的切断方法，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金的切断方法，其特征是，使用至少钢丝接触面由有机高分子材料构成的驱动构件驱动所述钢丝，将所述泥浆的温度控制在预先设定的范围内。
在理想的实施例中，包含有回收含有切断所述被加工物时所产生的金属碎屑的泥浆、从所述泥浆中除去金属碎屑的工序，和对所述除去金属碎屑的泥浆进行温度控制的工序。
在理想的实施例中，所述被加工物为R-Fe-B系稀土类烧结磁铁(R为含有Y的稀土元素)。
最好是所述泥浆在25℃时的粘度处于从92到175(毫帕斯卡秒)的范围之间。
最好是利用磁力分离机从所述泥浆中收集金属碎屑。
最好是所述磁力分离机在收集所述金属碎屑的区域内产生0.3特斯拉以上的磁力。
最好是一边使所述稀土合金相对于所述钢丝从上方朝着下方下降，一边切断所述稀土合金。
最好其特征是，将所述稀土合金以分割为多个块锭的状态保持，所述泥浆的供给的至少一部分经由所述多个块锭的间隙而进行。
在理想的实施例中，向所述钢丝上供给所述泥浆的机构，配置在钢丝相对于所述被加工物的移动方向的相反的一侧上。
在理想的实施例中，所述驱动构件为由酯类聚氨酯橡胶所形成的辊。
基于本发明的稀土合金板的制造方法，包含有制造稀土合金锭料的工序，和利用所述稀土合金的切断方法，将所述稀土合金锭料分割为多个稀土合金板的工序。
基于本发明的稀土合金磁铁的制造方法，包含有通过将稀土合金粉末成型以及烧结、制造稀土合金磁铁的工序，和利用所述稀土合金的切断方法，将所述稀土合金磁铁分割为多个磁铁的工序。
基于本发明的音圈马达，配置着利用所述的稀土合金磁铁的制造方法所制造的稀土合金磁铁。
在理想的实施例中，所述稀土合金磁铁的厚度处于0.5～3.0mm的范围内。
基于本发明的稀土合金切断装置，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金切断装置，其特征是，配置着：向所述钢丝和所述被加工物之间供给所述泥浆的机构；至少钢丝接触面由有机高分子材料构成、驱动所述钢丝的驱动构件；和在所述钢丝上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力的机构。
或者，基于本发明的稀土合金切断装置，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金切断装置，其特征是，配置着：向所述钢丝和所述被加工物之间供给所述泥浆的机构；至少钢丝接触面由有机高分子材料构成、驱动所述钢丝的驱动构件；检测所述泥浆温度的温度检测器；和冷却所述泥浆、将所述泥浆的温度控制在预先设定的范围内的冷却器。
在理想的实施例中，所述稀土合金切断装置配置着加热所述泥浆的机构。
最好是所述稀土合金切断装置配置着利用磁力切断所述稀土合金时所产生的所述稀土合金的金属碎屑从所述泥浆中分离出来的磁力分离机。
最好是所述磁力分离机在除去所述金属碎屑的区域内产生0.3特斯拉以上的磁力。
最好是所述泥浆在25℃时的粘度处于92至175(毫帕斯卡秒)的范围内。
本申请的发明人发现，利用钢丝锯切断加工稀土合金，则加工时所产生的稀土合金的金属碎屑在泥浆内迅速沉淀，短时间内凝聚的现象，认为这正是妨碍利用钢丝锯切断稀土合金的实用化的很大的主要因素。凝集的金属碎屑阻碍钢丝锯装置内的泥浆循环管内的泥浆的循环，则由于因此而导致泥浆循环管堵塞，如果不频繁地进行泥浆更换则不可能实施长时间的连续运转。
金属碎屑的沉淀、凝集，一般认为是由于构成稀土合金的稀土元素或铁的比重比泥浆的分散剂(例如油)的比重大的缘故而产生的。作为用于泥浆的分散剂，出于使比分散剂比重大的较大的磨料分散于其中的目的而选择具有较高粘度的物体。作为磨料通常使用的SiC、金钢石、以及氧化铝(Al2O3)等的比重在约3～4的范围内，另一方面，利用钢丝锯切断硅或者石英玻璃的场合所产生的碎屑的比重也为3～4左右。因而，在利用钢丝锯技术切断硅或者石英玻璃的锭料的场合下，碎屑很容易和磨料同样均匀地分散在泥浆中，几乎不产生碎屑的沉淀、凝集，所以到现在为止都未发生过由此而引起的较大的问题。
如果提高泥浆的粘度，则由于稀土合金的金属碎屑容易均匀地分散在泥浆中，因而能够解决上述的金属碎屑凝集问题。但是，根据发明者的实验，即使提高泥浆的粘度，也会产生钢丝切断等的问题。其原因在于由于与硅等相比较，稀土合金的切削阻力明显较高。因而，本申请的发明者将泥浆的粘度降至比以前还要低，从而提高金属碎屑的洗涤性或者排出效率，由此而减少切削阻力，同时着眼于稀土合金金属碎屑的不易分散、被磁铁所吸引稀土合金碎屑的性质，利用磁力将金属碎屑从泥浆中分离，除去。通过这样，防止循环管内的堵塞的同时，几乎不需要泥浆的频繁更换，与现有技术相比较，能够显著改善连续运转时间。
并且，利用磁力吸引合金金属碎屑时，虽然金属碎屑由于泥浆中的油等的粘性而受到强烈的阻力，但是由于在本发明中使用粘度低的泥浆，同时利用具有较强磁力的磁铁，所以能够充分实用地进行金属碎屑的分离。
并且，在本发明中，通过将施加在钢丝上的拉力在14.7N以上，39.2N以下的范围内调整，可以防止由于钢丝而造成的辊的磨损，能够保持较高的切断面的平面度，很薄地切割稀土合金。
另外，在本发明中，将泥浆的温度控制在预先设定的范围(例如25℃以上30℃以下)内，阻止泥浆的温度随由切断加工而产生的热量等而变动。这是因为如果泥浆温度伴随切断加工运转而上升，则泥浆的粘度就从室温时的值开始变化，金属碎屑的分散性/排出性就会恶化。在本发明中，通过控制泥浆温度，能够解决这样的问题，能够长期稳定地实现较高的加工精度。
附图说明
图1为表示Nd-Fe-B永久磁铁的制造顺序的流程图。
图2(a)为表示固定在工件平台上的锭料块的主视图，(b)为其侧视图。
图3(a)为表示被恰当使用于本发明的实施例中的钢丝锯装置的主要部分的斜视图，(b)为其正面图。
图4(a)为主辊的轴向剖面，(b)为将设置在主辊的外圆周部分上的圆筒状的套管的一部分放大的轴向剖视图。
图5为表示上述钢丝锯装置的泥浆循环系统的概略构成图。
图6为表示安装在上述钢丝锯装置上的磁力分离机装置的透视图。
图7为表示钢丝的挠度值和钢丝速度的关系的曲线图。
图8为表示钢丝的挠度值和泥浆粘度的关系的曲线图。
图9为表示工件的切断速度和工件切断面的平面度的关系的曲线图。
图10为表示钢丝的断线次数和主辊的槽的深度的关系的曲线图。
图11为表示泥浆的比重如何随着钢丝锯加工时间变化的曲线图。
图12为表示工件切断面的表面波纹度(平面度)以及辊的磨损如何依存于钢丝拉力的图。
在上述附图中，20-稀土合金的锭料，22-粘结剂，24a～24c-锭料的块锭(工件块锭)，26-工件平台，28-石墨制支承平板，29-泥浆供给喷嘴，29a-狭缝状吹出口，30-钢丝锯装置的主要部分，32-钢丝，34a～34c-主辊(多槽辊)，36-喷嘴，37-泥浆的回收排放口，40-钢丝锯装置，42-泥浆供给槽，44-第1循环管，46-第2循环管，48-泥浆回收槽，49-第3循环管，50-磁力分离机，52-含金属碎屑的使用过的泥浆(污浊液体)，54-分离槽，54a-设置在分离槽上的开口部分，56-滚筒，57-阻尼辊，58-刮板，59-金属碎屑箱。
具体实施方式
下面说明本发明的稀土合金板的制造方法的实施例。在本实施例中，作为稀土合金，采用以钕(Nd)、铁(Fe)以及硼(B)为主要成分的三元化合物Nd-Fe-B，或者将Nd-Fe-B的Nd的一部分用Dy(镝)置换、将Fe的一部分用Co(钴)置换的化合物。Nd-Fe-B作为最大能量乘积超过320KJ/m3的强有力的钕磁铁材料而广为人知。
考照图1的流程图，简单说明制作Nd-Fe-B的锭料的方法。并且，作为磁铁材料的稀土合金的构成、制造方法，详细公开在美国专利第4770723号说明书或者美国专利第4792368号说明书等上。
首先，在图1的步骤S1处将原料按照规定的成分比正确称量之后，在步骤S2在真空或者氩气气氛的高频溶化炉中将原料溶化。将溶化的原料浇注到水冷铸模中，形成具有规定组成的原料合金。在步骤S3将原料合金粉碎，制成平均粒度3-4μm左右的微粉末。在步骤S4将微粉末装入金属模具中，在磁场中挤压成形。这时根据需要将微粉末和润滑剂混合之后进行挤压成形。然后，在步骤S5进行约1000-1200℃左右的烧结工序，就可以制造成钕磁铁原材料。然后，在步骤S6实行为提高磁铁的顽磁力而进行的约600℃的时效处理，完成稀土合金锭料的制作。锭料的尺寸例如为30mm×50mm×60mm。
在步骤S7进行稀土合金锭料的切断，加工形成从锭料切断的多个薄板(有时称为基板或者薄片)。在进行步骤S8以后的说明之前，下面详细说明利用本发明的钢丝锯技术切断加工稀土合金锭料的方法。
参照图2(a)以及(b)。首先，将利用上述方法制造的多个锭料20用例如由双液性的环氧树脂构成的粘接剂22相互粘接，作为多个块锭24a～24c以装配好的状态固定在铁制的工件平台26上。工件平台26与各块锭24a-24c之间的粘接也用粘接剂22来实现。更加详细地说，在工件平台26与各块锭24a-24c之间，配置着作为虚设物而发挥作用的石墨制支承平板28，该石墨制支承平板28也通过粘接剂22粘结在工件平台26以及各块锭24a～24c上。石墨制支承平板28承担着在块锭24a～24c的切断加工结束之后，到工件平台26的下降动作停止为止承受钢丝锯的切断加工，保持工件平台26的这种作为虚设物的作用。
在本实施例中，设计各毛坯的大小，使之沿着图2(a)的箭头A所示方向(下面称为钢丝移动方向)测量的各块锭24a～24c的尺寸为100mm左右。在本实施例中，由于一个锭料20沿着钢丝移动方向测得的尺寸为约50mm，因而通过将沿着钢丝移动方向上排列的2个锭料20重叠在一起，就能构成上述各个块锭24a～24c。
虽然将固定在工件平台26上的多个锭料20作为一个整体称为工件，但是通过将该工件分割为多个块锭，具有下面的优点。
一个块状的工件，如果钢丝移动方向尺寸(切削槽的长度)超过泥浆的输入量、变得过大，则工件的切断加工部分中就会产生泥浆供给不充分的区域，这样就有可能导致产生钢丝断线。但是由于本实施例的工件被分割成适当尺寸的块锭24a～24c，所以能够向块锭24a～24c的间隙中供给泥浆，从而能够解决泥浆供给不足的问题。另外，由于钢丝通过块锭的间隙时金属碎屑也能够从切削槽排出，所以提高了切断效率。
由于向块锭24a～24c的间隙中供给泥浆，所以在本实施例中，在工件平台26的上部配置着2根泥浆供给喷嘴29，经由狭缝状吹出口29a从泥浆供给喷嘴29中向下方喷射新鲜的泥浆。泥浆供给喷嘴29，从后面要说明的泥浆供给槽中接受不含金属碎屑的新鲜的泥浆或者已除去金属碎屑的泥浆。泥浆供给喷嘴29，设计成具有例如双重管式的结构，狭缝29a的宽度在纵向上变化，能够实现均匀的泥浆供给。能够作为泥浆供给喷嘴29使用的泥浆供给机构的结构，例如公开在特开平7-195358号公报上。
虽然在本实施例中如上所述的那样将工件分割为多个块锭，但是各块锭24a～24c的各自的钢丝移动方向尺寸应该设定多大，也随泥浆的粘度或钢丝移动速度而变化。另外，根据各锭料20的大小，构成一个块锭的锭料20的数目或配置也相应变化。考虑这些方面，将工件分割为最适当的尺寸的块锭即可。另外，虽然在本实施例中，将泥浆供给喷嘴29设置在工件平台26的上侧，但是也可以从工件平台26的下侧向块锭之间供给泥浆。
然后，参照图3(a)以及图3(b)，说明使用于本实施例中的钢丝锯装置的主要部分30。在该钢丝锯装置中，安装着一根钢丝多重卷绕的3个主辊34a～34c。其中，虽然2个主辊34a以及34b通过钢丝锯装置可自由旋转地支承着，但未与马达等驱动机构直接连接，而作为从动辊发挥作用。与此相对，主辊34c与未图示的驱动源例如马达相连接，通过该驱动源可以受到所需要的旋转力，以设定速度旋转。由于主辊34c经由钢丝32向2个主辊34a以及34b传递旋转力，因而作为驱动辊而发挥作用。
钢丝32，根据主辊34a～34c的旋转而被引导，一边按照规定速度(例如600～1000m/分)往复移动一边从未图示的卷轴卷绕到其它未图示的卷轴上。并且，钢丝的移动并不局限于往复动作，也可以一直朝着一个方向。
参照图4(a)以及图4(b)，说明主辊34a～34c的结构。在各辊34a～34c的表面上设置着套管62。在套管62的外圆周面上(主辊34a～34c的外圆周表面)，等间距形成有多个V形槽64，一根钢丝32嵌进多数的沟中，卷绕在各辊上。钢丝32的排列间距(钢丝列的间距)由该槽的间距而决定。在本实施例中，该间距设定为约2.0mm。由于该间距是对应于利用切断加工所应切出的薄板的厚度而设定的，所以选择使用具有恰当的间距的多槽辊34a～34c。并且，套管62能够固定在圆柱状的杆60的外圆周面上、与杆60一起整体旋转。在上述图3(a)以及图3(b)中，表示了一根钢丝32卷挂在主辊34a～34c的多数的槽64中的状态。
在本实施例中，辊的表面部分(套管62)，由有机高分子材料酯类聚氨酯橡胶(硬质弹性体)构成。在以前的用钢丝锯切断硅锭的装置的场合，使用容易提高槽的加工精度的醚类聚氨酯橡胶。根据本申请的发明人的实验，由醚类聚氨酯橡胶构成的套管，对于本实施例中使用的泥浆明显容易泡胀，从而使辊的耐磨损性降低。因而不能使用在约10个小时的连续运转中，无论如何也无法实用。在本实施例中使用适宜的泥浆的情况下，由于使用了浓度相对较低的表面活性剂或分散剂，所以即使对于不易被硅锭的钢丝锯切断中使用的泥浆泡胀的醚类聚氨酯橡胶，也容易产生泡胀的问题。虽然高硬度的酯类聚氨酯橡胶相对比较贵，但由于采用本实施例所使用的那样的泥浆可以实现长时间的连续运转，所以还是希望使用。在利用酯类聚氨酯橡胶制作主辊的情况下，几乎没有泡胀的问题，长时间的连续运转成为可能。另外，也不用担心在金属制辊上容易发生的脱槽的问题。
在本实施例的主辊34a～34c上，形成有具有0.3mm以上深度的V形槽64。在以前的切断加工硅锭的场合，槽的深度最多设定为0.2mm左右，但是如果采用具有这样的浅槽的主辊来加工象稀土合金这样的具有粘性的锭料，由于钢丝的挠曲程度大，时时发生脱槽，通过相邻的钢丝之间的相互接触而使钢丝断线。针对这一点，使槽深度在0.3mm以上，即可解决这样的问题。
并且，由于辊表面部分过于硬则钢丝在辊表面上容易打滑，所以有时会增加辊的磨损量。在这一点上，由于能够发挥酯类聚氨酯橡胶的适中的硬度，所以在控制辊磨损上发挥优良的效果。
钢丝例如由硬钢线(钢琴线)形成，使用粗细为0.06～0.25mm左右的线。并且，钢丝也可以由Ni-Cr或Fe-Ni等合金、W或Mo等高熔点金属，或者将尼龙纤维捆在一起形成。另外，作为磨料可以使用SiC、金刚石、以及氧化铝(Al2O3)，并且也可以使用B、C、CBN(Cubic Boron Nitride)等。
再次参照图3(a)以及图3(b)。在切断加工处理时，工件被压靠在移动的钢丝32中张挂在主辊34a和主辊34b之间的部分上。在本实施例中，泥浆至少能够从3处供给到钢丝32上，其中的两处的泥浆供给使用配置在工件平台26的上部的泥浆供给喷嘴29、利用块锭的间隙进行。剩下的一处泥浆供给，在图3(b)中从工件的左侧(钢丝移动方向A的上游一侧)利用喷嘴36a进行。泥浆的供给也可以使用在这些喷嘴29以及36a的基础上加上设置在钢丝移动方向A的下游一侧的喷嘴36b。
并且，本实施例的场合下，向钢丝上供给泥浆的机构(在这里为泥浆供给喷嘴29、喷嘴36a、以及喷嘴36b的各处的泥浆吹出口)配置在相对于块锭24a～24c的钢丝移动方向一侧(上游一侧)以及钢丝移动方向的反向一侧(下游一侧)的两处。由于辊利用从这些喷嘴吹出的泥浆的一部分被洗涤，另外钢丝上的金属碎屑的一部分也在到达辊之前被冲洗掉，所以辊的磨损得到控制。
在本实施例中，调整泥浆的成分，使所使用的泥浆在25℃时的粘度处于92至175(毫帕斯卡秒、mPaSec)的范围内。作为用于泥浆的分散剂的油，含有作为主要成分的精制矿油，其余含有酯(25～35％)、防锈添加剂(1％以下)、极压添加剂(1％以下)。并且，作为泥浆的分散剂，也能够使用乙二醇类水溶液等油以外的材料。
由于使用了这样的粘度较低的泥浆，所以由稀土合金形成的切削槽内产生的金属碎屑，迅速地流出到切削槽的外部(高排出效率)，从切削加工区域中排除出去。换而言之，洗涤性较好。因此，切削槽内的金属碎屑不会强烈阻碍钢丝的移动，从而能够解决由切削阻力增加而引起的钢丝断裂的问题。另外，由于使用粘性低的泥浆，所以也减少了由移动的钢丝带到主辊处的金属碎屑的量，能够控制金属碎屑在主辊上的槽内堆积的现象。其结果，能够防止钢丝断裂，另外也有在工件切断结束后能够将钢丝从工件上简单地取下这样的优点。并且，由于泥浆的使用，具有冷却切削部分、改善钢丝在工件上的“咬合”效果。
参照图3(b)。工件平台26在工件的切断加工处理时，通过未图示的驱动装置按照规定的速度(例如0.3～1.0mm/分)向下方沿着箭头D移动，将固定在工件平台26上的工件压靠在在水平横向(箭头A方向)上移动的钢丝32上。通过在工件和钢丝32之间供给充分的量的泥浆，从工件和钢丝32之间排出金属碎屑，通过这样可以连续地切削工件。虽然如果增加工件平台26的下降速度，就能提高切断效率，但由于切断阻力上升，因而会产生钢丝32的波动现象，有可能会导致工件切断面的平面度变差。工件切断面的平面度恶化，会增加后续工序的研磨作业所需的时间，增加废品的发生概率。因此，就有将工件的下降速度、即工件的切断速度设定在适当的范围内的必要。
随着工件的下降，按照固定间距排列的钢丝32作为多线钢丝锯磨削工件，随之而在工件上同时形成多个加工槽(切削槽)，增大该槽的深度，进行切断加工。加工槽将各锭料完全横穿过时，完成该锭料的切断加工，厚度取决于钢丝列的间距以及钢丝粗细的多个薄片同时被切出来。全部的锭料20的切断结束之后，通过上述驱动装置使工件平台26沿着箭头D上升。然后，各块锭从工件平台26上分离的同时，切断的各薄片就从各块锭上分离出来。
在本实施例中，将切断加工时的钢丝拉力调整在14.7N以上、39.2N以下。虽然如果超出该范围增大钢丝拉力，能提高工件切断面的平面度，但辊磨损更加剧烈。另一方面，如果钢丝拉力比14.7N还要小的话，则工件切断面的平面度就会降低。关于将钢丝拉力设定在上述范围内较好的理由，将参照图12在后面说明。
在本实施例中，由于使工件从钢丝32的上方下降实行切断加工，所以切断加工过的锭料20以通过粘接剂与工件平台26结合的状态，与工件平台26一同降下去。由于切断加工过的锭料20象这样位于钢丝的下方，所以即使工件上切断加工完了的部分从工件本体上分离、脱落，其脱落部分也不会与钢丝32再次接触。因此，切断加工完了的合金板以良好的质量状态传递到下一工序。
另外，在使工件从钢丝32的上方下降实行切断加工的场合下，由工件切削而产生的金属碎屑不会附着在钢丝32上，具有容易迅速排出的优点。这样，就能减小钢丝上产生的负荷，并有助于控制辊的磨损。
并且，在工件从上方压靠钢丝32的结构中，钢丝32朝着张挂钢丝32的辊和与钢丝32的接触部分的长度增加的方向挠曲。其结果，由于辊和钢丝32的接触面积增大，所以不容易产生钢丝32的打滑，同时钢丝32对于辊的挤压力(单位接触面积的挤压力)降低。钢丝32的挤压力的降低，在防止由钢丝32引起的对辊的磨损方面具有效果。
然后，参照图5说明钢丝锯装置40的泥浆循环系统的概略结构。如图5中示意表示的那样，在装置40内向钢丝锯装置的主要部分30供给泥浆的同时，设置着用于回收含有加工形成的金属碎屑的使用过的泥浆的泥浆循环系统。
在该装置40的场合，在工件的切断加工时，经由第1循环管44从泥浆供给槽42向图3(a)以及(b)所示的工件平台26上的泥浆供给管29以及喷嘴36a以及36b供给泥浆。这时，使用泵P1。用于切断加工的泥浆，从加工部分以及其周边滴下，通过位于下方的回收排放口37接收。泥浆经由第2循环管46从回收排放口37中运到分离槽处，在这里，通过后面要说明的磁力分离机50进行金属碎屑分离处理，转到回收槽48中贮存。通过该金属碎屑分离处理而恢复到与切断加工前的状态相近的状态的泥浆，经由第3循环管49被送到泥浆供给槽42中。这时使用中继泵P2。在第3循环管49的中途部分插入有过滤器F，过滤器F能够将利用磁力分离机50未除去的金属碎屑除去。作为过滤器F，适当地使用了袋状的袋滤器。
并且，泥浆供给槽42能够使可以透过过滤器F的微细的金属碎屑沉淀。因此能够进一步降低经由第1循环管44被送到主要部分30中的泥浆中残留的金属碎屑的量。并且，由于此时微细的金属碎屑被磁力分离机磁化而凝聚，因而变得容易沉淀。
象这样在本实施例中，由于一边循环进行泥浆的供给以及回收，一边高效率地进行金属碎屑的分离除去，所以泥浆更换作业的时间间隔显著延长，能够长时间连续地进行切断加工处理。在泥浆循环系统中，能够循环100升～300升左右的量的泥浆。并且，为了将泥浆粘度保持在所希望的范围内，最好是以适当的时间间隔补充新的泥浆。在这种情况下，也可以定期地实际测量泥浆粘度，在泥浆粘度偏离设定范围的情况下随时向装置内(例如泥浆供给槽42)补充新的泥浆。这种泥浆的部分供给，可以不中断切断加工处理，从这一点来看，与泥浆的全面更换大相径庭。
并且，在本实施例中，如图5所示的那样，在泥浆供给槽42中，安装着温度传感器47a和冷却装置47b。如果通过该温度传感器47a检测到的泥浆温度超过预先设定的温度(例如30℃)，则冷却装置47b开动，进行动作以冷却泥浆供给槽42内的泥浆。并且，从在切断加工部分将泥浆温度控制在适宜的范围内这一观点出发，作为泥浆温度的检测位置，例如在喷嘴36a、36b和磁力分离机50之间的位置处等，以靠近加工部分(或者泥浆供给部分)的位置为好。
另外，也可以设置为了测定从加工部分排出时的泥浆的温度而追加的温度传感器，根据在2处测定的泥浆温度控制冷却动作。如果这样，因为能够更加准确地检测循环的全部泥浆的温度，所以可以防止由冷却装置47b而导致的泥浆的过于冷却等，可以更稳定地向加工部分供给控制在适宜的温度范围内的泥浆。
温度传感器47a的输出，被输出到未图示的控制装置中，在该控制装置中，预先输入的设定温度的大小与检测温度的大小相比较。根据该比较结果，控制装置调节冷却装置47b的动作。
如图所示的那样，也可以设置冷却装置47b，配置在泥浆槽42的外侧，经由旁通管使泥浆槽42内的泥浆在冷却装置(热交换器)之间循环。如果这样，经温度调节过的泥浆不直接被送到钢丝锯装置的主要部分中，能够使泥浆槽42内的泥浆的平均温度缓慢地降低。因此，能够防止供给到钢丝锯装置的主要部分的泥浆的温度急剧地变化。如果能够这样以稳定的温度供给泥浆，供给到工件加工部分上的泥浆的粘度就不会急剧地变\化，所以能够进行稳定的切削。
并且，作为冷却装置47b的结构，在泥浆流动于其内部的管的外圆周面上，能够采用可以将冷却水作为热交换介质流淌的结构。管内的泥浆，通过冷却水经由管冷却，通过这样，降低泥浆温度。在这种情况下，泥浆的温度调节，可通过控制冷却水的流量以及/或冷却水的温度来实现。
在本实施例中，对于后面要说明的经过金属碎屑除去处理的泥浆进行温度调节。通过这样进行，能够防止在冷却装置(热交换器)中产生金属碎屑的沉淀，效率良好、确实可靠地冷却泥浆。
通常，由于泥浆被切断加工产生的热量或泵的热量等加热，所以泥浆温度有时上升到室温以上，例如60℃左右。但是，在本实施例中，由于通过上述温度传感器47a和冷却装置47b的组合，能够将泥浆温度例如维持30℃左右，所以泥浆温度的变动得到控制，长时间地保持所希望的泥浆粘度。在本实施例中，通过从上方将工件压靠在钢丝上，来进行工件的切断，泥浆以附着在钢丝上的状态被运送到切削槽(即加工部分)内。在这种场合下，通过调节泥浆温度，控制其粘度在规定的范围内，能够以使泥浆附着在钢丝上的状态，确实可靠地向切削槽内供给充分量的泥浆。
并且，在室温低的场合下，有时运行开始时的泥浆温度与加工时的定常温度(例如30℃)相比过于低。在这种情况下，如果在开始实际的切断加工之前，实行循环泥浆的动作，则通过用于循环泥浆的驱动泵等加热，泥浆温度上升到与上述定常动作温度近似的水平。在这样进行的情况下，也可以通过例如上述的温度传感器确认泥浆温度达到希望的温度范围内之后，再进行实际的切断加工。
下面参照图6说明磁力分离机50。该磁力分离机50能够从贮存含有金属碎屑的使用过的泥浆(污浊液体)52的分离槽54中，利用磁力将金属碎屑分离出来。分离槽54上设置着分离壁54a。该分离壁54a具有除去较大的金属碎屑的功能。浮游在污浊液体52中，能够和污浊液体52一起越过分离壁54a的细小的金属碎屑，通过下面详细说明的方法被磁力分离。
磁选机50具有在内侧配置着强有力的磁铁(永久磁铁或电磁铁)的滚筒56，和紧贴在滚筒56的外圆周面的一部分上旋转的阻尼辊57。滚筒56以固定轴为中心可自由旋转地被支承，以在分离槽54内与泥浆52部分接触的形态配置着。阻尼辊57，由耐油性橡胶等形成，通过弹簧的保持力压接在滚筒56的外圆周面上。滚筒56通过未图示的马达向箭头的方向旋转，则该旋转就向阻尼辊57上施加摩擦力，旋转驱动阻尼辊57。
在旋转的滚筒56的外圆周面上，浮游在泥浆52中的金属碎屑通过滚筒56内的磁铁吸附。吸附在滚筒56的外圆周面上的金属碎屑随着滚筒56的旋转被从泥浆52中除掉，经过滚筒56和阻尼辊57之间。金属碎屑立即通过刮板58从滚筒56的表面上刮下来，收集到金属碎屑箱59中。这样处理之后，除去金属碎屑的泥浆就通过管60从位于滚筒56的纵向端部被运到回收槽48中。可以作为这种磁力分离机50使用的金属碎屑除去机构的结构，例如公开在实公昭63-23962号公报上。根据后面要说明的发明者的实验，为了将泥浆中的稀土合金吸引到滚筒56的表面上，使处于泥浆52中的滚筒56的外圆周面(金属碎屑回收面)的磁力在0.27特斯拉以上为好，在0.3特斯拉以上则更好。降低泥浆的粘度，也会产生容易通过磁力分离机50回收稀土合金的金属碎屑这样的优点。这是因为由于在形成于泥浆52中的磁场中移动的金属碎屑所受的粘性阻力降低，能够效率良好地回收更多的金属碎屑。
如果利用这种磁力分离机高效率地除去金属碎屑，则能够保持较低的泥浆粘度，钢丝在工件切断面上所承受的切断载荷能够长时间保持足够小的水平。
下面，参照图7～图12，说明钢丝速度、泥浆粘度、以及工件切断速度等的详细情况。
图7表示了钢丝(直径0.18mmφ)的挠度值和钢丝速度(钢丝卷绕速度或者移动速度)的关系。将工件的下降速度大体上稳定地保持在15～25mm/小时(mm/hr)的范围内进行了实验。并且，工件的下降速度在15～30mm/小时的范围内，也得到了与图7相同的结果。
在利用钢丝进行的工件切断不能平稳进行的情况下，钢丝的挠度值就会增大。因此，钢丝的挠度值大，就表明工件的切削阻力大，工件的切断效率差，反之，钢丝的挠度值小，就表明工件的切断效率好。从图7中可以看出，钢丝速度在420～760m/分的范围内时，挠度值被控制在8mm以下，而钢丝速度处于420～760m/分的范围之外时，挠度值就会急剧增大。如果提高钢丝速度，切断刀刃的量(磨料附在钢丝上切断、磨削稀土合金的量)就会在一定程度上提高，如果钢丝速度提高幅度过大，由于钢丝上不能附着足够量的泥浆，所以切断刀刃的量实质上会降低。并且，钢丝速度在500～670m/分的范围内时，挠度值稳定在最小水平上。因此，钢丝速度设定在420～760m/分的范围内为好，处于500～670m/分的范围内则更好。
图8表示了钢丝的挠度值和泥浆粘度的关系。正如从图8看到的那样，在25℃时的泥浆粘度处于92～175(毫帕斯卡秒)的范围内时，挠度值在14mm以下，切断效率良好。特别是由于在25℃时的泥浆粘度处于110～150(毫帕斯卡秒)的范围内时，挠度值为8mm以下，切断效率达到更加令人满意的水平。由于在泥浆粘度高的情况下，稀土合金的金属碎屑容易堆积在工件的切削槽内，所以切削阻力增加，切断效率降低。其结果，导致钢丝的挠度值上升。因此，25℃时的泥浆粘度设定在92～175(毫帕斯卡秒)的范围内为好，处于110～150(毫帕斯卡秒)的范围内则更好。
图9表示了工件的切断速度和工件切断面的平面度之间的关系。切断速度与工件或者工件平台的下降速度相当。正如从图9看到的那样，增加工件的切断速度，则与之相随工件切断面的平面度就会变差。如果平面度超过0.030mm，考虑到后面的研磨工序所需的时间，整体作业效率就会降低。因此，最好使平面度处于0.030mm以下，以调整工件切断速度，使加工面的平面度处于0.030mm以下为好。为此，在本实施例的场合下，最好将工件的切断速度设定在29mm/小时以下。
图10表示了钢丝的断线次数和主辊的槽深度之间的关系。槽深度在0.3mm以上则断线次数就急剧减少。主辊的槽深度在0.5mm以上，则断线的可能性显著降低。槽深度在0.6mm以上的场合，几乎不发生断线。因此，从实用性出发槽深度需在0.3mm以上，最好为0.5mm以上。更为理想的槽深度为0.6mm以上。并且，虽然在图中没有表示，但在槽深度浅于0.3mm的情况下，断线次数超过15次/月。
图11为表示泥浆的比重如何随钢丝锯加工时间而变化的曲线图。泥浆中的稀土合金的金属碎屑浓度上升，则泥浆的比重增加。着眼于着一点，研究了金属碎屑浓度如何随装置运转时间而增加的问题。在图11中，表示了不使用磁力分离机的场合(未处理)、使用滚筒表面磁力为0.1特斯拉的磁力分离机的场合、以及磁力为0.3特斯拉的磁力分离机的场合的数据。正如从该图看到的那样，在滚筒表面磁力为0.3特斯拉的情况下，泥浆的比重实质上保持在固定的水平(约1.5)。这表明充分实现了金属碎屑的回收分离，其结果即使不实行泥浆的全面更换也能够进行长时间的连续运转。并且，在磁力为0.1特斯拉以下的场合，与不使用磁力分离机的场合相同，在加工时间为约4小时时发生了钢丝断线。
图12为表示工件切断面的表面波纹度(平面度)以及辊的磨损如何依存于钢丝拉力的曲线图。在图中，黑四角以及实线所示的曲线图表示工件切断面的平面度，黑菱形以及虚线所示的曲线图表示辊的磨损。另外，曲线图的左侧纵轴表示工件切断面的平面度，右侧纵轴表示辊磨损的程度。并且，“平面度”的值越小，切断面的波纹越少，越平坦。在这里，所谓“辊的磨损”，是指通过钢丝削掉辊表面的V形槽的底部、形成断面为Y字形的深沟而产生的、辊外圆周面(与钢丝的接触面)的磨损。在这里，将辊磨损的程度，用从V形槽的底部更深地形成的沟的深度来表现。并且，将图12的数据的详细情况在下述表1中表示。
                        表1
    钢丝拉力(N)   工件平面度(μm)     辊的磨损(μm)
    98     35     1
    14.7     15     0.5
    19.6     5     0.2
    24.5     2     0.1
    29.4     3     0.5
    34.3     5     1.2
    39.2     8     3
    44.1     13     8
将25℃时的粘度为约100(毫帕斯卡秒)的泥浆供给到钢丝上进行了实验。使钢丝以640m/分的速度向一个方向移动。使用的钢丝的芯线直径为0.18mm。使用的辊的直径为170mm，表面部分(钢丝接触面)由酯类聚氨酯橡胶形成。辊表面部分上形成的V形槽的深度为0.3mm，槽的宽度为0.2mm。工件用定压负载压在钢丝上，承受切削加工。分散在泥浆中的磨料由SiC形成，其平均粒度为20～28μm。另外，使用油作为泥浆的分散剂，泥浆中的油和磨料的重量比，为油∶磨料＝1∶1.1。
并且，在实验时通过固定载荷向钢丝上施加拉力，卷绕在辊上。钢丝拉力利用图3(b)所示的在主辊34c和储线部分之间引导钢丝的导辊的一个轴上设置测力传感器来测定。
从图12的曲线图可以了解下面的情况。
首先，虽然增加钢丝拉力，能提高工件切断面的平面度，但是辊磨损的程度会增加。辊的磨损增加，则钢丝就通过Y字形的深沟受到强烈的阻力，增加断线的可能性。当钢丝和辊之间发生打滑时辊的磨损产生并发展。根据实验，辊的磨损超过4μm，则切断的连续运转变得显著困难。因此，钢丝拉力最好在39.2N以下。
另一方面，如果钢丝拉力过小，由于工件切断面的平面度超过20μm，所以很难用于音圈马达。因此，钢丝拉力最好在14.7N以上。
根据上面的叙述，可以说在切断R-Fe-B类稀土类烧结磁铁(R为含有Y的稀土元素)这样的坚硬且具一定粘性的稀土合金的情况下，将钢丝拉力调整在14.7N以上、39.2N以下的范围内为好。并且，从进一步提高工件切断面的平面度、且进一步控制辊的磨损这一观点出发，钢丝拉力的更为理想的范围为19.6N以上、34.3N以下。
下面，对于在没有进行泥浆的温度控制的场合以及进行了温度控制的场合下，切断加工精度的差异进行评价。在未进行温度控制的场合，随着连续运转时间的延长，泥浆的温度上升，最后竟达到了60℃。其结果，泥浆的粘度偏离理想范围，磨料对于被加工物的“咬合”变差，切削效率降低，同时金属碎屑的排出性也降低。另外，磨料对于钢丝的附着性、即磨料吸附在钢丝上的性能变差。由于这些原因，钢丝的挠度值成为约15mm，工件切断面的平面度下降，同时被切断的工件的平行度也恶化。如果泥浆温度进一步上升，钢丝的挠度值就会进一步增大，切断精度明显下降。
针对于此，在利用上述的温度传感器以及冷却装置将泥浆温度控制在约30℃的情况下，钢丝的挠度值在5～10mm之间细微变化，没有较大的增加。其结果，工件切断面的平面度等也很好，长时间保持了较高的切断加工精度。
并且，上述的根据温度控制的有无来进行的加工精度的评价，基本上为在与图12的实验所说明的条件相同的条件下进行的，使钢丝拉力为24.5N、工件下降速度为0.3mm/秒而实行。在该实验中，泥浆温度的检测在第2循环管46的部分进行。正如从上述实验结果所看到的那样，即使使用在室温下处于适当的粘度范围的泥浆，而且通过磁力分离机将稀土合金的金属碎屑从泥浆中除去，在不实行泥浆温度的控制的场合下，连续运转过程中有可能会造成加工精度降低。
再次参照图1。对于各个利用上述方法切断加工得到的稀土合金板通过研磨进行精整加工，尺寸和形状都完备之后，为了提高长期的可靠性，在步骤S8处对合金板进行表面处理。在步骤S9处实行磁化工序之后，经过检查工序制作完成钕永久磁铁。
如上面所说明的那样，按照上述稀土合金板件的切断方法，由于即使在切断切削阻力大、金属碎屑容易凝聚的稀土合金的工件的场合，也能够提高切断面的平面度，且控制辊的磨损，所以可以实现钢丝锯的连续运转，达到优异的制造成品率。
并且，说明了使用Nd-Fe-B稀土合金磁铁材料作为被加工对象的实施例。这是因为考虑到由于Nd-Fe-B类烧结磁铁等R-T-(M)-B类烧结磁铁(R为含有Y的稀土元素，T为铁或者铁的一部分通过钴置换得到的，M为添加元素，B为硼)为含有坚硬的立方晶相和粘性强的R富相的材料，利用钢丝锯特别难切断，是能够最显著地发挥本发明的效果的被加工物。但是，由于切削阻力大、金属碎屑容易聚集这一性质与其它所有的稀土合金都相同，所以本发明即使将其它稀土合金作为被加工物使用也能够得到上述实施例所述的同样的效果。
使用上述的方法制造的稀土合金磁铁，与使用外圆周刃切断稀土合金锭料的场合相比较切断量小，适用于制造薄型的磁铁(例如厚度0.5～3.0mm)。近年来，由于使用在音圈马达上的稀土合金磁铁变得越来越薄，所以如果将利用本发明的方法制造的上述薄的稀土合金磁铁安装在音圈马达上，就能够提供具有较高性能的小型音圈马达。
根据本发明，即使在利用钢丝锯对稀土合金实行切断加工的场合下，也能够解决钢丝断裂或辊磨损的问题，并且使长时间的连续运转成为可能。

Claims (15)

1.一种稀土合金的切断方法，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金的切断方法，其特征在于使用至少钢丝接触面由有机高分子材料构成的驱动构件驱动所述钢丝，一边在所述钢丝上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力一边实行切断。
2.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，所述被加工物为R-Fe-B系稀土烧结磁铁，R为含有Y的稀土元素。
3.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，所述泥浆在25℃时的粘度处于从92到175毫帕斯卡秒的范围之间。
4.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，利用磁力分离机从所述泥浆中收集金属碎屑。
5.根据权利要求4所述的稀土合金的切断方法，所述磁力分离机在收集所述金属碎屑的区域内产生0.3特斯拉以上的磁力。
6.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，一边使所述稀土合金相对于所述钢丝从上方朝着下方下降，一边切断所述稀土合金。
7.根据权利要求1至权利要求6的任意一项所述的稀土合金的切断方法，其特征是，将所述稀土合金以分割为多个块锭的状态保持，所述泥浆的供给的至少一部分经由所述多个块锭的间隙而进行。
8.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，向所述钢丝上供给所述泥浆的机构，配置在钢丝相对于所述被加工物的移动方向的相反的一侧上。
9.根据权利要求1所述的稀土合金的切断方法，所述驱动构件为由酯类聚氨酯橡胶所形成的辊。
10.一种稀土合金板的制造方法，包含有制造稀土合金锭料的工序，和利用权利要求1至权利要求9的任意一项所述的稀土合金的切断方法，将所述稀土合金锭料分割为多个稀土合金板的工序。
11.一种稀土合金磁铁的制造方法，包含有通过将稀土合金粉末成型以及烧结、制造稀土合金磁铁的工序，和利用权利要求1至权利要求9的任意一项所述的稀土合金的切断方法，将所述稀土合金磁铁分割为多个磁铁的工序。
12.一种稀土合金切断装置，为一边将含有分散的游离磨料的泥浆供给到钢丝和被加工物之间一边切断所述被加工物的稀土合金切断装置，其特征是，配置着：向所述钢丝和所述被加工物之间供给所述泥浆的机构；至少钢丝接触面由有机高分子材料构成、驱动所述钢丝的驱动构件；和在所述钢丝上施加14.7N以上、39.2N以下的拉力的机构。
13.根据权利要求12所述的稀土合金切断装置，其特征是，配置着利用磁力切断所述稀土合金时所产生的所述稀土合金的金属碎屑从所述泥浆中分离出来的磁力分离机。
14.根据权利要求13所述的稀土合金切断装置，所述磁力分离机在除去所述金属碎屑的区域内产生0.3特斯拉以上的磁力。
15.根据权利要求12所述的稀土合金切断装置，所述泥浆在25℃时的粘度处于92至175毫帕斯卡秒的范围内。
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