CN1296871A - 工件切削装置和切削方法 - Google Patents
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Abstract
一种工件切削装置,包括具有一其中完全分布有超硬磨粒的镀金属表面的多个切削刀片。使切削刀片以不低于8000rpm的高速转动并且使刀片相对工件垂直或沿刀片与工件之间的一切点的法线移动来切削浸没在冷却液中的工件。冷却液可从一软管供应到切削区域。切削时,工件平行于刀片主表面且垂直于切削方向地振动。较佳地,切削刀片的一末端形成有一切口,在切削刀片之间插有隔离件,隔离件的两个主表面外圆周部形成有环状台阶部。
Description
本发明涉及一种工件切削装置和切削方法，具体地，涉及采用切削刀片的工件切削装置和切削方法，其中该切削刀片表面含有分布在其整个之中的超硬磨粒。
以往，刀片厚度较小的电铸切削刀片一直作为一种能够从一工件上减少切除材料数量的切削刀片。如日本专利公开号(处于已经过审查的异议期)6-49275所揭示的，这种切削刀片一般是将诸如金刚石、cBN等材料制成的超硬磨粒分布在Ni和Co的镀金属的表面中而形成的。这种切削刀片主要用于切削磁头的基板。
当切削刀片用于切削脆硬的厚工件，诸如稀土类磁性件时，就必须增加切削刀片的突出量。然而，由于诸如切削刀片厚度较小而降低切削刀片刚度等原因，通常会使切削刀片在切削过程中变形，从而使切削精度下降。
而且，当采用如上所述的切削刀片切削此工件时，在切削刀片的外圆周部和中心部之间的厚度差较小。因而，只有较小的间隙可用来向工件的切削区域供给冷却液。所以，当需要切削加工的工件部分面积较大时，尤其是要在切削过程中在工件上切出一个深槽时，就不可能向切削区域供给足够的冷却液，故易使切削刀片损坏，从而产生使切削刀片寿命缩短的问题。
鉴于此，本发明的一个主要目的在于提供一种工件切削装置和切削方法，即使在切削具有较大厚度的工件时也能够改善切削精度。
本发明的另一个目的在于提供一种能够增加切削刀片寿命的工件切削装置和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于切削一工件的工件切削装置，包括：其表面含有分布于其整个之中的超硬磨粒的切削刀片；用于驱动切削刀片转动的第一驱动装置；以及用于使所述切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动的第二驱动装置，其中在切削时，切削刀片相对工件的运动方向垂直于工件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种切削工件的工件切削方法，包括：第一步：制备一切削刀片，其表面中含有分布在其整个之中的超硬磨粒；以及第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个在一个方面上移动用切削刀片切削工件，其中切削刀片相对工件的移动方向垂直于工件。
根据本发明，例如，通过降低转动着的切削刀片，从而可切入置于一预定位置上的工件，这样可减小产生切削刀片变形的作用力，因而降低作用到切削刀片上的负荷。另外，当切削刀片在高速下转动时，切削刀片的动态刚度能够增加。所以，切削刀片不易变形，因而能够使切削稳定，并且即被切削的工件厚度较大，也可提高切削精度。
根据本发明又一个方面，提供了一种切削工件的工件切削装置，包括：其表面上含有分布有其整个之中的超硬磨粒的切削刀片；用于驱动所述切削刀片转动的第一驱动装置；以及用于使所述切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动的第二驱动装置，其中，在切削时，所述切削刀片相对工件的移动方向在经过切削刀片和工件之间一切点的法线上。
根据本发明另一个方面，提供了一用于切削工件的工件切削方法，包括：第一步：制备一切削刀片，其表面中含有分布在其整个之中的超硬磨粒；以及第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个在一个方面上移动用切削刀片切削工件，其中切削刀片相对工件的移动方向沿着经过切削刀片和工件之间一切点的法线。
根据本发明，例如，通过切入置于一预定位置上的工件，并且使转动着的切削刀片沿着经过与工件相切点的一法线移动，切削刀片在如上所述的发明中不易变形，因而即使被切削的工件具有较大厚度，其切削精度也可提高。
根据本发明再一个方面，提供了用于切削工件的工件切削装置，包括：装有用于浸没所述工件的冷却液的容器；其表面含有分布在其整个之中的超硬磨粒的切削刀片；用于驱动所述切削刀片转动的第一驱动装置；以及用于使所述切削刀片和工件中的至少一个移动以切削浸在冷却液中的工件的第二驱动装置。
根据本发明的另一个方面，提供了用于切削工件的工件切削方法，包括：第一步：制备一切削刀片，其表面含有分布在其整个之中的超硬磨粒；以及第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个移动而用切削刀片对浸没在冷却液中的工件进行切削。
根据本发明，由于切削是在工件浸在冷却液中的情况下进行的，即使工件和切削刀片之间基本为使冷却液输送到工件切削区域的间隙较小，冷却液也可以充分地输送到切削区域。因此，可防止切削刀片因过热损坏，而可以延长切削刀片的使用寿命。
较佳地，冷却液也可以积极地输送到工件。当切削刀片高速转动时，伴随转动着的切削刀片的气流将冷却液从工件表面上吹走，有时就可不能将冷却液充分地供应到切削区域。然而，通过积极地对着工件输送冷却液，工件可以完全浸没在冷却液中，而更加可靠地防止切削刀片损坏。
此外，较佳地，制备多个切削刀片和一隔离件，所述隔离件包括两个主表面，各主表面具有一形成有一环状台阶部的外圆部分，所述隔离件插在两个相邻的切削刀片之间。在切削刀片表面含有分布于其整个之中的超硬磨粒时，如果切削刀片和隔离件之间接触面积较大，接触隔离件的磨粒数量就增加，这往往会增加切削刀片的倾斜量。然而，通过采用具有如上所述环状台阶部的隔离件，就可减小隔离件和分布在切削刀片侧面中的超硬磨粒之间的接触面积，从而在安装切削刀片时，可减小切削刀片的倾斜量。
另外，较佳地，切削刀片例如是藉由电铸方式而形成的，并包括一其上分布有超硬磨粒的镀金属的表面。这可形成具有较小刀片厚度的所需切削刀片，而可以减少从工件上去除的材料数量。
较佳地，在切削刀片末端部形成有一切口。这有助于将冷却液输送到切削刀片的切削刀刃处，从而使通过切削工件所获得的零件尺寸不一致性减小。
再者，较佳地，切削刀片不低于8000rpm的高速下转动。这可离心地增加切削刀片的动态刚度。所以，切削刀片在切削过程中不会变形，以及切削刀片的侧表面在切削过程中不与工件接触。因此，可保持切削精度并且避免切削刀片损坏，并延长切削刀片的寿命。
另外，较佳地，在切削时，工件在平行于切削刀片的主表面的一个方面上振动。对于这种结构，切削刀片可以周期地离开切削区域，而使冷却液易于输送到切削区域中。此外，切削刀片可从一变形状态恢复到正常状态，而提高切削精度。
较佳地，工件的振动方向垂直于切削刀片相对工件移动的方向。由于此结构，可以进一步减小作用到切削刀片上的切削负荷。所以，切削刀片不易变形，而可提高切削精度。
当工件是脆硬的难切削的稀土合金磁性件时，本发明尤其有效。
从以下参照附图对实施例所做的描述中，可进一步了解本发明的上述目的、其它目的、特点、内容和优点。
图1是本发明一个实施例的立体图；
图2是表示组切削刀片的主要部分的截面图；
图3A是表示一切削刀片的局部省略的截面侧视图；图3B是其局部省略的截面前视图；
图4是图1所示实施例主要部分的示意图；
图5是表示在X方向进给切削过程中，作用在切削刀片上的切削反作用力的关系示意图；
图6是表示在Z方向进给切削过程中，作用在切削刀片上的切削反作用力的关系示意图；
图7是表示在Z方向进给切削时切削行程示意图；
图8是表示在X方向进给切削时切削行程示意图；
图9是表示切削刀片进入一工件的状态示意图；
图10A-10C都是用于描述在工件振动时工件和切削刀片之间间隙的示意图；
图11是表示用于测量切削所形成的一零件厚度的各个测量点示意图；
图12A是表示例1实验结果的表格；图12B是其图表；
图13A是表示例2实验结果的表格；图13B是其图表；
图14A是表示例3实验结果的表格；图14B是其图表；
图15是表示在振动切削时切削精度的图表；
图16A是表示振动切削时表面波度的图表；图16B是表示用于测量表面波度的测量点简图；
图17A是表示隔离件的一变化型式的前视图；图17B是其截面图；
图18A是例4实验结果的表格；图18B是其图表；
图19A是切削刀片的一变化型式的前视图；图19B是叙述变形的示意图；
图20A是例5实验结果的表格；图20B是其图表；
图21是表示贴付板一例和围绕件一例的示意图；以及
图22A-22F都是表示切削工件模式变化的示意图。
以下，结合附图对本发明的一个实施例进行描述。
参见图1，作为本发明一个实施例的工件切削装置是所谓的悬臂式盘状刀片切削装置，并且包括一机架12。机架12有一上表面，上表面设有一立柱14。立柱14的前表面由一对相互平行的导轨16构成，导轨在垂直方向上(沿Z轴)延伸。一对导轨16引导一滑块18在垂直方向上滑动。滑块18的背面上具有一滑块支撑部20，该支撑部上形成有一垂向的螺纹孔。在滑块支撑部20的螺纹孔中啮合有一起到切削进给轴作用的螺杆22。螺杆22由设置在立柱14上的一升降电机24驱动而转动。这样，升降电机24可控制螺杆22的转动，从而通过滑块支撑部20使滑块18垂向移动。切削时，下文中将描述的组切削刀片30在箭头A所示方向上进给(向下方向)。
而且，滑块18有一前面，前面上设有一支撑部26。支撑部26可转动地支撑着一转轴28。
转轴28具有安装有组切削刀片30的一端部。转轴28的另一端部藉由一连轴节32而连接到一高速电机34上。高速电机34设置在一基座35上。高速电机34带动转轴28和组切削刀片30例如在箭头B所示的方向上转动。组切削刀片30的转速较佳地不低于8000rpm。高速电机34并随组切削刀片30在垂直方向移动。
参见图2，组切削刀片30包括多个切削刀片36和多个分别插在一对相邻切削刀片36之间的环形隔离件38。
如图3A和3B所示，切削刀片36是整圈都有刀刃的，具有主要由镍和钴形成的一金属板40，超硬磨粒42例如通过电铸方式分布在其整个之中。因而，切削刀片36的刀片厚度D(见图2)可制得较小。通过采用如上所述的切削刀片36，可保证在高转速切削一厚工件56(将在下文中描述)所必需的切削刀片36的动态刚度。
超硬磨粒42可以是这样的基质，诸如天然或合成金刚石粉末、cBN(立方晶系氮化硼)粉末、天然或合成金刚石粉末和cBN粉末的混合物。
较佳地，超硬磨粒42的混合体积比为20％-30％。当混合比小于20％时，由于切削量对于切削刀片36的磨损而言极小，故切削效率较低。另一方面，当混合比大于30％时，超硬磨粒42之间的间隙较小，会减小纳屑槽尺寸，从而使金属碎屑堵塞在切削刀片36的切削刃处，妨碍冷却液52(如下所述)流畅地流入和流出切削区域60(如下所述)。所以，会增加切削负荷，而产生切削刀片36的变形和因过热而损坏的问题，从而使切削精度下降。当超硬磨粒42的体积比例为20％-30％时，冷却液52的供给和金属碎屑的排出都较容易，超硬磨粒42可顺利地显露出来，减小切削阻力，使切削顺利进行，而获得高切削效率和切削精度。
切削刀片36的刀片厚度D较佳地为0.1-0.5mm。在此范围内，可以减少从工件56上磨削掉的材料数量(切削余量)，而除了工件56外，还可以获得大量的零件62(在下面叙述)。当切削刀片36的刀片厚度小于0.1mm时，切削刀片36的刚度很差。另一方面，当刀片厚度D超过0.5mm时，从工件56上磨削掉的材料量太大。因此，在这两种情况下，都存在缺陷。
另外，当通过磨掉一个金刚石磨粒而消除了切削刀片36的偏差时，可进一步改善切削精度。
应当注意，当切削刀片36具有关于若干小孔43时，冷却液52可以更容易地供给到切削刀片36和工件56。
再参见图1，基座12的上表面设有两个导轨44。在导轨44上，滑动地安装有一振动台46。振动台46藉由一振动装置48振动，这样可使工件56振动。
如箭头C所示，振动台46或工件56的振动方向平行于切削刀片36的主表面并且垂直于由箭头A所指的切削方向，箭头A所指方向为切削刀片36的进给方向。
另外，工件56的振动频率较佳地不小于10赫兹。在此情况下，作用在切削刀片36上的负荷较小，所以可以快速地修正切削刀片36的变形，而提高切削精度。
在振动台46上设有一容器50。如图4所示，容器50盛有冷却液52。冷却液52主要由水构成。冷却液52的表面张力较佳地为25dyn/cm2-60dyn/cm2。由于主要成份为水，故冷却效率高，并由于表面张力较佳地为25dyn/cm2-60dyn/cm2，冷却液52渗入切削区域60的渗透率也高，因此切削效率也高。
冷却液52可包括这样的添加剂，诸如表面活性剂或合成类润滑剂、防锈剂、非铁金属防蚀剂、防腐剂和消泡助剂。
表面活性剂可以是负离子表面活性剂或非离子表面活性剂。负离子表面活性剂的例子是诸如脂肪酸盐和环烷酸盐等的一脂肪酸衍生物；诸如长链醇酯硫酸盐和动物或植物油的硫酸化油等的一硫酸酯表面活性剂；以及诸如石油磺酸盐的一磺酸表面活性剂。非离子表面活性活性剂的例子是诸如聚氧化乙烯烷代苯基醚和聚氧化乙烯单脂肪酸酯的一聚氧化乙烯表面活性剂；诸如山梨糖醇酐单脂肪酸酯的一多元醇表面活性剂；以及诸如脂肪酸二乙醇胺的一醇胺表面活性剂。具体地，表面张力和动态摩擦系数可以在较佳地范围内通过向水中添加重量百分比近似2％的化学溶液类表面活性剂(由卡索有限公司生产的JP-0497N)来调节。
合成类润滑剂可以是任一种合成溶液类润滑剂、合成乳液类润滑剂和合成可溶类润滑剂，其中合成溶液类润滑剂是较佳的。合成溶液类润滑剂的具体例子可以是Syntairo9954(由卡索有限公司生产)和#880(由Yushiro化学工业有限公司生产)。当对水中添加这些润滑剂中的任一种使其浓度近似2％重量百分比时，表面张力和动态摩擦系数可以在较佳范围内进行调节。
而且，当冷却液54包括防锈剂时，可防止稀土合金的腐蚀。在此实施例中，冷却液54的pH值较佳地设定为9至11。防锈剂可以是有机或无机的。有机防锈剂的例子为诸如油酸盐和苯甲酸盐的羧酸盐，以及诸如三乙醇胺的胺，无机防锈剂的例子为磷酸盐、硼酸盐、钼酸盐、钨酸盐和碳酸盐。
非铁金属防蚀剂的一个例子是诸如苯并三唑的氮化合物，防腐剂的一个例子是诸如六氢化三嗪的甲醛供体。
硅酮乳液可用作消泡剂。当冷却液52包括消泡剂时，可防止冷却液52起泡而获得高渗透率。因此，冷却效果可增强，并可避免在切削刃处温度升高。因而，可扼制切削刀片36的切削刃处温度异常升高和异常磨损。
容器50具有一底面，其上设有用于排放冷却液52的排放孔(未示)。在容器50的底面上，设有一贴付板54，该贴付板具有在截面为V形的一上表面。在贴付板54的上表面上，例如用粘合剂固定有多个工件56。在容器50中，工件56浸在冷却液52中。工件56可以是这样的物质，如由钕合金等制成的稀土合金磁性件(如美国专利4,770,723和4,792,368所揭示的)。
另外，来自冷却液供给装置(未示)的一软管58对准容器52内部设置。冷却液52从软管58一端输送到工件56上。
切削时，切削刀片36在箭头B所示方向上转动，滑块18在箭头A所示方向上转动，因此使切削刀片36相对地朝着工件56以恒速移动，从而使切削刀片36将浸在冷却液52中的工件56切削成预定尺寸。此时，来自冷却液供给装置的冷却液52根据需要从软管58输送到工件56上。
根据如上所述的工件切削装置10，可获得以下效果。
具体地，在一般工件切削装置中，切削刀片较理想地应当安装成相对转轴成一精确的直角。在此情况下，仅在切削刀片表面中产生切削反作用，或者不会产生使切削刀片垂直于切削刀片转动平面的变形的作用力。然而，如图5所示，实际上存在一切削刀片安装误差θ(θ=约0.02-0.04度)。例如当沿着X方向进给(例如使切削刀片36水平移动)来切削工件56时，切削反作用f包括一切向分力f1，f1包括一与安装误差对应的分力f2(f2=f1×sinθ)，而成为使切削刀片36变形的作用力。因此，切削刀片36变形，切削精度下降。即使以电铸方式形成切削刀片36以及不存在切削刀片36厚度的镜象对称，也存在同样的问题。
相反，如图6所示，根据沿着箭头A(例如，使切削刀片36垂直移动)所指的Z方向进给切削工件56的工件切削装置10，即使有切削刀片安装误差θ，由于切削反作用力F主要朝着转轴28的中心作用，切向分力F1变得较小。所以，使切削刀片36变形的分力F2(=F1×sinθ)必然变得小于图5所示的情况。这可减小作用在切削刀片36上的负荷，因而，使切削刀片36不易变形。而且，根据如图1所示的工件切削装置10，由于工件设置成V形，并且切削是在垂直方向(在垂直切削方向)上进行的，工件56在切削时不会由于压力而位移。所以，可以提高切削精度。即使切削刀片36是电铸形成的以及不存在切削刀片36厚度的镜象对称，也可以提高切削精度。
另外，如图7所示，与如图8所示的在X方向进给的行程L2相比，切削刀片36从工件切削装置10的切削开始位置到结束位置的行程L1可以缩短。当如图1所示，多个工件56并排放置时，该行程可比X方向进给时进一步缩短，而使效果更明显。
而且，通过使切削刀片36在不低于8000rpm的高速下转动，切削刀片36的动态刚度可由于离心力而增加，切削刀片36不易变形，故可以稳定地切削工件56。由于切削刀片36的动态刚度可如上所述地增加，切削刀片36的尺寸可制得较大，而不存在使用问题，并且突出量E(见图2)可大于25mm。还可以使用突出量E约为30mm的切削刀片36。
所以，根据工件切削装置10，即使被切削的工件56较厚，也可以减少从工件56上磨削掉的材料量，从而提高切削精度。当切削由硬质的、脆性难切削钕合金等构成的厚稀土合金磁性件时，此效果尤其明显。
在此应当注意，当切削速度增加时，切削所需的刚度也增加。所以，切削刀片36高速转动的效果在切削速度增加时更加显著。
当沿着经过切削刀片36和工件56之间切点的法线而切削工件56时，也可以获得上述效果。
此外，由于工件56在切削时是浸在冷却液52中的，即使工件56和切削刀片36之间的间隙较小，冷却液52可充分地供应到切削区域60。而且，通过切削刀片36在如上所述的高速下转动，切削刀片36的动态刚度也可增加。所以，切削刀片36在切削过程中不会变形，因而，切削刀片36的侧面在切削过程中不会接触工件56。因而，即使被切削的工件56有相对较高的高度(在进给方向上)，也可避免切削刀片36的损坏，而可以增加切削刀片36的使用寿命。而且，通过将冷却液52从软管58积极地输送到工件56的切削区域60，可以使工件56充分地浸在冷却液52中，并且可以更加可靠地避免切削刀片36的损坏。
另外，由于切削刀片36的外圆周部和中心部之间厚度差较小，如图9所示，切削刀片36和工件56的切削区域60之间的间隙也较小。然而，通过使振动台46、即工件56平等于切削刀片36主表面以及垂直于切削刀片36的进给方向振动，切削刀片36在切削时可以周期地离开切削区域60，如图10A-图10C所示。这使得易于将冷却液52输送到切削区域60并且促使金属碎屑排出。另外，在切削过程中，还可使切削刀片36从变形状态恢复到正常形状。而且，由于作用在切削刀片36上的切削负荷可减小，因此切削刀片36不易变形。所以，可提高切削精度。
当切削速度增加时，通过使工件56振动所获得的如上所述效果尤其显著。
接下来，将对多个实验例进行描述，其中工件56采用工件切削装置10切削。
以下实验例1-3在表格1所示的条件下进行。如图11所示，在通过切削工件56所获得的各个零件62中的五点上测量厚度，计算厚度测量值的最大值和最小值之间的差以获得尺寸不一致性。
表1实验条件
| 切削刀片 | 金刚石磨粒+镍+钴+其它合金磨粒：金刚石(人造)磨粒直径：30μm-40μm尺寸：外径： 150mm刀片厚度：0.3mm内径： 60mm一组刀片中装有两个刀片 |
| 隔离件 | 尺寸：外径： 110mm厚度： 2.0mm内径： 60mm |
| 冷却液 | 输出压力：2kgf/cm2-4kgf/cm2冷却液类型：化学溶液式2％稀释度表面张力：25dyn/cm2-60dyn/cm2 |
| 容器 | 容积：2升尺寸：150mm×190mm×70mm |
| 工件 | 稀土合金磁性件(R-Fe-B磁铁)尺寸：60mm×40mm×20mm目标厚度：2.1mm |
实验例1)
进行两类切削：在Z方向进给切削时，切削刀片36垂直于工件56进给，而在X方向进给切削时，切削刀片36对工件56水平进给。在两种情况下，冷却液52都从软管58排出而供给到工件56上，切削刀片36以8000rpm的速度转动。切削速度在Z方向进给切削时为2mm/min，在X方向进给时为5mm/min。在Z方向进给切削时进行两次切削，对测量值计算平均值。应当注意，在图12A、图13A和图14A中，“左侧”一词指通过对图1中左手侧所示的工件56进行切削而在切削刀片内产生的零件62。同样地，“右侧”一词指通过对图1右手侧所示的工件56进行切削而在切削刀片内产生的零件62。“总”栏示出了尺寸不一致性，该不一致性由在对两侧零件62(左和右)进行总共10次厚度测量中所获得的最大值和最小值之间差值表示。
从图12A和图12B所示的实验结果中可知，Z方向进给切削比X方向进给切削的尺寸不一致性小且切削精度高。
(实验例2)
接着，切削刀片以8000rpm和3600rpm两种转速进行Z方向进给切削。对应于切削刀片转速8000rpm采用四种不同的切削速度：1mm/min、2mm/min、4mm/min和6mm/min。对于切削刀片转速3600rpm采用三种不同的切削速度：1mm/min、2mm/min和3mm/min。在各种情况下，工件56都是浸没在容器50内的冷却液52中的。应当注意，图13A和14A所示的小写“n=3”表示进行三次切削，所示的值都是平均值。
从图13A和图13B所示的实验结果可知，切削刀片转速8000rpm比3600rpm的尺寸不一致性小且精度高。而且，在切削刀片转速为3600rpm和切削速度为3mm/min时，由于切削刀片36的变形，作用到磨粒上的切削负荷很大，而导致切削刀片36损坏。相反，当切削刀片转速为8000rpm时，不会发生损坏，而可增加切削刀片36的使用寿命。所以，通过使切削刀片36在高速下转动，可以提高切削精度并且可延长切削刀片36的寿命。当突出量E不小于25mm时，此效果更加明显。
(实验例3)
在两种不同情况下，进行Z方向进给切削：一种情况是，工件56浸滑在容器52的冷却液52中，另一种情况下，冷却液52从软管58排出到工件56上。在各种情况下，切削刀片转速都为8000rpm。对于工件56浸没在容器50中的冷却液52的情况而言，采用四种不同的切削速度1mm/min、2mm/min、4mm/min和6mm/min。对于冷却液52排到工件56上的情况而言，采用三种不同的切削速度1mm/min、2mm/min和3mm/min。
从图14A和14B所示的实验结果可知，当冷却液52通过排出供给时，当切削速度为3mm/min时，会发生切削刀片36的损坏，这是由于供给到切削区域60r冷却液52被伴随着切削刀片36转动而带出的气流中断。相反，当工件56浸没在容器50的冷却液52中时，即速切削速度达6mm/min，也不会发生损坏。所以，将工件56浸没在冷却液52中即使在较高切削速度下也可以较好地防止损坏，而达到较好的切削效果和延长切削刀片36的寿命。另外，浸在冷却液52中的工件56可以有较好的尺寸不一致性和切削精度。
具体地，当切削刀片36的刀片厚度D为0.3mm时，间隙较小，易于发生冷却液52的供应短缺。所以，为了向工件56充分地供应冷却液52，效果好的是将工件56浸在容器50的冷却液52中。
此外，根据工件切削装置10，从图15中可了解，当工件56在切削过程中振动(在此例中为20赫兹)比在切削过程中工件56不振动时的尺寸不一致性低、切削精度高。当切削速度增加时，效果尤其明显。
再者，如图16A所示，通过在切削过程中增加振动，切削表面的波度(表面波度)也可较小，得到改善的平整度。
表面波度以以下方式获得。首先，在通过切削工件56所获得的零件62的一个表面上，通过将一个测量仪器(未示)沿着箭头H1和H2所示的方向移动测量表面的高度(如图16B所示)。在箭头H1、H2所指的各个方向上获得一最大测量值和一最小测量值的差值，然后对差值进行平均以表示表面波度。
应当注意，在工件切削装置10中，可采用如图17A和17B所示的隔离件38a。
隔离件38a由一具有两个主表面的环状盘构成，各主表面具有一形成有一环状台阶部38b的外圆周部，隔离件插在切削刀片36之间。
以下将描述实验例4，该实验是对环状台阶部38b进行的。
(实验例4)
在两种情况下进行Z方向进给切削：其一，采用如图2所示的无环状台阶部38b的隔离件，其二是采用如图17A和17B所示的有环状台阶部38b的隔离件。
在两种情况下，组切削刀片中装有五片切削刀片36，并且突出量E=20mm。切削速度为2mm/min，切削刀片转速为8000rpm，目标厚度为2.0mm。工件56浸没在容器50的冷却液52中，冷却液52从软管58以2kgf/cm2的输出压力供给到工件56上。隔离件38a的尺寸为：外径为110.0mm、内径为60.0mm、厚度T=2.0mm，接触宽度W=9.0mm，台阶部间隙G=0.1mm。包括隔离件38的其它条件都与表格1所列出的相同。
一个工件56设置在一具有平上表面的贴付板上，并且由含有五片切削刀片36的组切削刀片切削，而产生四个内部零件62(编号1-4)，对其尺寸不一致性和平行度进行测量。在各个情况下进行三次切削，并对测量值计算平均值。
以以下方法获得“平行度”。具体地，对于通过切削工件56所获得的各个部件62而言，在如图11所示的五个预定位置进行厚度测量，并获得最大值和最小值之间的差值。对所获得的各个部件62都进行此操作，计算各个零件62的最大值和最小值之间的差值并且平均以得出平行度。
在实验例4中的尺寸不一致性是对四个零件62(编号1-4)所做的总共20次测量所获得的最大值和最小值之间的差值。
从图18A和图18B所获得的实验结果可知，采用具有环状台阶部38b的隔离件38a与采用无环状台阶部38b的隔离件38相比，其尺寸不一致性和平行度小且切削精度高。这大概是：当将隔离件38a安装到切削刀片36时，隔离件38a只有很小的面积与颁在切削刀片36侧面中的超硬磨粒42接触，而使来自于超硬磨粒42的干扰较小，因而使切削刀片36的倾料量较小。而且，形成有环状台阶部38b的隔离件38a与切削刀片36的接触面积比隔离件38与切削刀片的接触面积小。这可使装配力集中在边缘部，而将切削刀片36固定得更加牢固。
应当注意，环状台阶部38b的接触宽度W较佳地约为隔离件38a外径和内径之间差值P的1/3。在此情况下，切削刀片36在切削时可以可靠地保持住，并可减小切削刀片36的倾斜。
而且，图19A所示的切削刀片36a也可用作切削刀片。
切削刀片36a通过在切削刀片36的末端部分形成若干切口36b而形成。切口36b宽度例如为1mm、深为2mm并且以一定间隔形成总共十六个切口，而将切削刀片36a的外圆周分成十六个相等部分。
以下描述实验例5，该实验是对切口36b而进行的。
(实验例5)
在两种情况下进行Z方向进给切削：其一，采用不具有切口36b的切削刀片36，其二，采用具有如图19A所示切口36b的切削刀片36a。
在两种情况下，实验条件如下：采用隔离件38；分别将四片切削刀片36和36a装入组切削刀片中，其突出量分别为E=20mm；工件56浸在容器50的冷却液52中；冷却液52从软管58以2kgf/cm2的排出压力供应到工件56上。其它条件与表格1中所列的相同。
两个工件56设置在上表面在截面中大致呈V形的贴付板54上，并且由四片切削刀片36或36a构成的组切削刀片进行切削。测量所获得的六个内部零件62的尺寸不一致性。
在实验例5中，“尺寸不一致性”以以下方法获得。
具体地，对于六个所获得的零件62而言，测量总共三十个位置的厚度，并获得最大值和最小值之间的差值。此操作可在各次切削操作中进行，对所获得的差值计算平均值以得出尺寸不一致性。在实验例5中，进行三次切削操作，并对各个情况下所获得的值计算平均值。
采用两种切削刀片转速，即8000rpm和3600rpm。在各种转速下，以三种不同的切削速度2mm/min、4mm/min和6mm/min进行切削操作，计算各种情况下的尺寸不一致性。
从图20A和20B所示的实验结果中可知，采用具有切口36b的切削刀片36a与采用无切口36b的切削刀片36相比，冷却液52更容易输送到刀片切削刃上，其尺寸不一致性较小。当切削刀片转速为通常转速时(3600rpm)，其尺寸不一致性尤其小。
另外，在工件切削装置10中，当采用切削刀片36a用作切削刀片，采用隔离件38a用作隔离件，可将尺寸不一致性减小到不大于0.1mm，并且突出量E不大于20mm。此时，切削刀片36a的变形不大于30μm。通过对表面高度的最大值和最小值计算平均值，可获得在图19B中的箭头X和箭头Y所指方向上的“变形”。例如采用一描迹针式轮廓测量仪进行测量。
发现具有高渗透性的合成化学类冷却液用作冷却液52是有效的，以及通过在切削刀片36a中设置切口36b可减小尺寸不一致性。
应当注意，如图21所示，在工件切削装置10中，可采用这样一种结构，即采用表面(上表面)在截面中为V形的贴付板54a，冷却液52从贴付板54a的上表面底部输出，而不采用容器50。
具体地，贴付板54a具有分别设有配置板66a、66b的倾斜面64a、64b。工件56分别分置在配置板66a、66b上。为了留住冷却液52，将一板状围挡件68安装在贴付板54a各个侧面上。冷却液供应通道70形成在贴付板54a内部。冷却液52从设置在贴付板54a的侧面上的一个孔72送入冷却液供应通道70。然后，冷却液52从例如形成在贴付板54a的上表面底部的多个孔所构成的供应口74向上排出
不仅使冷却液从软管58向工件56供应冷却液52，而且如上所述地从下方供应冷却液，这可将冷却液52充分地供应给切削区域60。从软管58排出的冷却液52量较佳地为50L/min-200L/min。
而且，本发明并不限于采用如图22A所示的具有大致V形截面的贴付板54。另外，如图22B所示，也可采用形成有一槽的贴付板54a，该槽具有一大致与切削刀片36的外圆周曲率相同曲率的弧形截面。另外，如图22C所示，可以在贴付板54b上一排放置四个工件56a。又如图22D所示，可相对工件56垂直地切削，该工件放置在具有一平上表面的贴付板54c上。如图22E所示，对工件56的切削可通过使切削刀片36沿着经过与垂直放置的工件56相切的点的法线而水平进给地切削。再如图22F所示，工件56可垂直放置并且水平进给以沿着经过与切削刀片36相切的点的法线来切削工件56。在各种情况下，如图6所示，施加到切削刀片36上的负荷减小并且切削刀片36不易变形，因此可提高切削精度。本发明并不限于在切削时切削刀片36向工件移动的情况。另一种形式，工件可向切削刀片36移动。这种形式也可用于使用切削刀片36a的情况。
应当注意，切削刀片36、36a不必是电铸式的，而可以整圈都有刀刃形式的刀具中的任一种类型，包括日本专利公报(已经审查而处于异议期)52-33356所揭示的树脂类和金属类。
以下可获得一包括在日本专利公报(已经审查而处于异议期)52-33356所揭示的金属粘结切削工具中的切削轮。
具体地，首先，将含有重量百分比为1％-18％的锡、1％-20％银、5％-45％铁、镍、钴和铬中的一种或多种的金属粉末以及其余成份铜与由天然金刚石、合成金刚石等构成的磨粒均匀地混合。压缩此混合物并且在一冷却加工过程中形成一预定尺寸和形状的压实体，然后在低于大气压或正常大气压下烧结。在这情况中所用的金刚石磨料尺寸为#140/170-600目(约100μm-30μm)。金刚石的混合比例可以是整个切削轮体积的5％-30％，当然此比例也可根据需要而改变。在切削轮冷却成形操作中所采用的压力为1ton/cm2-5ton/cm2，烧结温度650℃-900℃。
另外，在切削刀片36、36a中可采用通过烧结金刚石、cBN或类似材料与一硬合金所制成的一烧结金刚石合金，如日本专利公开号8-109431和8-109432所揭示的那样。
金属板相40不必由镍和钴制成，而可以用任何其它金属元素制成，只要所制成的切削刀片刚度可承受切削操作。
至此对本发明民作了详细叙述图示，但显然这些描述和附图只能表示本发明的一个例子，而不应被视为对本发明的限制。本发明的精神和范围应当仅由所附权利要求书来限定。
Claims (22)
1．用于切削一工件的一工件切削装置，包括：
其表面含有分布于其整个之中的超硬磨粒的一切削刀片；
用于驱动切削刀片转动的第一驱动装置；以及
用于使所述切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动的第二驱动装置，其中在切削时，切削刀片相对工件的运动方向垂直于工件。
2．用于切削一工件的一工件切削装置，包括；
其表面上含有分布于其整个之中的超硬磨粒的一切削刀片；
用于驱动所述切削刀片转动的第一驱动装置；以及
用于使所述切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动的第二驱动装置，其中，在切削时，所述切削刀片相对工件的移动方向在经过切削刀片和工件之间的一切点的法线上。
3．用于切削一工件的一工件切削装置，包括：
装有用于浸没所述工件的冷却液的一容器，
其表面含有分布于其整个之中的超硬磨粒的一切削刀片；
用于驱动所述切削刀片转动的第一驱动装置；以及
用于使所述切削刀片和工件中的至少一个移动以切削浸在冷却液中的工件的第二驱动装置。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括用于将所述冷却液供给到工件上的冷却液供给装置。
5．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，包括多个切削刀片和插在所述切削刀片之间的隔离件，所述隔离件包括两个主表面，所述各主表面具有形成有一环状台阶部的外圆周部分。
6．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述切削刀片包括一分布有超硬磨粒的金属板相。
7．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述切削刀片的一末端部形成有一切口。
8．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述切削刀片转速不低于8000rpm。
9．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，还包括用于使所述工件在平行于切削刀片的一个主表面的方向上振动的振动装置。
10．如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述工件的振动方向垂直于所述切削刀片相对工件运动的方向。
11．如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述工件是稀土合金磁性件。
12．用于切削一工件的一工件切削方法，包括：
第一步：制备一切削刀片，其表面中含有分布在其整个之中的超硬磨粒；以及
第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动而切削工件，其中切削刀片相对工件的移动方向垂直于工件。
13．用于切削一工件的一工件切削方法，包括：
第一步：制备一切削刀片，其表面中含有分布在其整个之中的超硬磨粒；以及
第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个在一个方向上移动而切削工件，其中切削刀片相对工件的移动方向沿着经过切削刀片和工件之间一切点的法线。
14．用于切削一工件的一工件切削方法，包括：
第一步：制备一切削刀片，其整个表面中含有分布在其中的超硬磨粒；以及
第二步：通过使切削刀片转动并且使切削刀片和工件中的至少一个移动而用切削刀片对浸没在冷却液中的工件进行切削。
15．如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷却液在第二步骤中供给工件。
16．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，制备多个切削刀片和一隔离件，所述隔离件包括两个主表面，各主表面具有一形成有一环状台阶部的外圆部分，所述隔离件在第一步骤中插在两个相邻的切削刀片之间。
17．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述切削刀片包括其中分布有超硬磨粒的金属板相。
18．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述切削刀片的一末端形成有一切口。
19．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述切削刀片转速不低于8000rpm。
20．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，在第二步骤中，当工件在平行于切削刀片的一个主表面的方向上振动时，对工件进行切削。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于，工件的振动方向垂直于切削刀片相对工件移动的方法。
22．如权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述工件为稀土合金磁性件。
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| CI03 | Correction of invention patent | ||
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: A transferee of the entry into force of the contract Correct: Hitachi metal ring magnets (Nantong) Co. Ltd. False: Hitachi metal ring Ci material (Nantong) Co. Ltd. Number: 11 Volume: 33 |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20060726 |
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| CX01 | Expiry of patent term |