DE10022677B4

DE10022677B4 - Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung und Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetall-Magneten

Info

Publication number: DE10022677B4
Application number: DE10022677A
Authority: DE
Inventors: Sadahiko Takarazuka Kondo
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: CN1289663A; DE10022677A1; TW440494B; MY120614A; CN1133525C; US6471583B1

Abstract

Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung, das die folgenden Stufen umfasst:
– Bereitstellung eines Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung;
– Bereitstellung einer drehbar gelagerten Schleifscheibe (1), die auf ihrem Umfangsabschnitt einen Schleifrand (1b) aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält; und
– Schleifen des Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung, wobei sich die Schleifscheibe (1) dreht und der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) mit dem Block (2) in Kontakt gebracht wird und dem Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) ein Kühlmittel (3) zugeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlmittel (3) eine Oberflächenspannung von 25 bis 60 mN/m aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 2 und 27 angegebenen Gattung. Solche Verfahren sind bekannt aus Patent abstracts of Japan, CD-ROM, JP 05092420 A .

Eine Seltenerdmetall-Legierung wird beispielsweise als Material für einen starken Magneten verwendet. Ein Seltenerdmetall-Magnet, der durch Magnetisieren einer Seltenerdmetall-Legierung erhalten wird, wird zweckmäßig beispielsweise als Material für einen Schwingspulenmotor verwendet, der bei der Positionierung eines Magnetkopfes einer Magnetaufzeichnungs-Vorrichtung eingesetzt wird.

Aus der JP 9-174441 A ist eine Schleifscheibe bekannt, die auf ihrem Umfang einen Schleifrand aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einer Menge von 10 bis 80 % enthält und bei einer mechanischen Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung eingesetzt wird.

Auch in der JP 61-264 106 A wird ein Verfahren zur Bearbeitung einer R-Fe-B-Seltenerdmetall-Legierung mit einer Diamant-Schleifscheibe oder dgl. in einem nichtoxidierenden Öl zur Verhinderung der Oxidation der Oberfläche der Seltenerdmetall-Legierung vorgeschlagen.

Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen in Bezug auf das Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung jedoch gefunden, daß bei den konventionellen Verfahren die nachstehend beschriebenen Probleme auftreten. Für die wirksame und genaue spanabhebende Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung, die eine Hauptphase, in der ein Sprödbruch auftritt, und eine Grenzschicht, in der ein Verformungsbruch auftritt, aufweist, beispielsweise einer Seltenerdmetall-Legierung, die durch Sintern hergestellt worden ist (nachstehend als "Seltenerdmetall-Sinterlegierung" bezeichnet) ist es erforderlich, die bei der spanabhebenden Bearbeitung entstehende Wärme wirksam abzuführen, d.h. den spanabhebend zu bearbeitenden Teil zu kühlen.

Selbst wenn die in der JP 9-174441 A beschriebene Schleifscheibe verwendet wird, steigt die Temperatur des Schleifrandes übermäßig an, wenn nicht der spanabhebend zu bearbeitende Teil wirksam gekühlt wird, und die abnorm hohe Temperatur kann einen abnormen Abrieb der Schleifscheibe oder einen abnorm hohen Verlust an Diamant-Schleifmaterial-Teilchen hervorrufen. Der abnorme Abrieb und der abnorm hohe Verlust können dazu führen, dass die Genauigkeit der spanabhebenden Bearbeitung in nachteiliger Weise abnimmt und die Kosten für die spanabhebende Bearbeitung zunehmen, weil die Lebensdauer der teuren Schleifscheibe verkürzt wird. In dieser Publikation wird das Kühlen des spanabhebend zu bearbeitenden Teils überhaupt nicht erwähnt.

Außerdem ist es bei dem in der JP 61-264 106 A beschriebenen Verfahren, obgleich dabei das nicht-oxidierende Öl die Oxidation unterdrücken kann, schwierig, die Schleifscheibe, welche die Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält, ausreichend zu kühlen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren zur höchst genauen und wirksamen spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetalllegierung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetall-Magneten bereitzustellen.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Patentansprüche 1, 2 und 27 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung umfasst die Stufen:

– Bereitstellung eines Blockes aus der Seltenerdmetall-Legierung;
– Bereitstellung einer drehbar gelagerten Schleifscheibe, die auf ihrem Umfangsabschnitt einen Schleifrand aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält, und
– Schleifen des Blockes aus der Seltenerdmetall-Legierung, wobei sich die Schleifscheibe dreht und der Schleifrand der Schleifscheibe mit dem Block in Kontakt gebracht wird, und dem Schleifrand der Schleifscheibe ein Kühlmittel (manchmal als "Schleiflösung" bezeichnet) zugeführt wird, wobei das Kühlmittel eine Oberflächen spannung von 25 bis 60 mN/m (25 bis 60 dyn/cm) aufweist. Das Kühlmittel kann durch ein solches ersetzt werden, das einen dynamischen Reibungskoeffizienten gegenüber der Seltenerdmetall-Legierung bei 25°C von 0,1 bis 0,3 aufweist.

Das Kühlmittel enthält vorzugsweise Wasser als eine Hauptkomponente. Außerdem enthält das Kühlmittel vorzugsweise ein Antischäumungsmmittel. Außerdem weist das Kühlmittel vorzugsweise einen pH-Wert von 9 bis 11 auf. Das Kühlmittel enthält außerdem vorzugsweise einen Rostinhibitor.

Der Schleifrand der Schleifscheibe kann ein Phenolharz und Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einem Volumenanteil von 10 bis 80 % enthalten. Vorzugsweise weist die Schleifscheibe eine scheibenförmige Basisplatte auf, ist der Schleifrand auf einem Umfangsabschnitt der Basisplatte angeordnet und besteht die Basisplatte aus einer Sinterhartlegierung.

In dem Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung kann die Seltenerdmetall-Legierung eine R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sinterlegierung sein.

Das Kühlmittel wird vorzugsweise auf den Schleifrand aufgespritzt.

Das Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung kann außerdem die Stufen umfassen:

– Sammeln des Schlamms, der die Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung und das Kühlmittel umfasst, der während des Schleifens des Blockes gebildet wird, und
– Abtrennen der Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung von dem gesammelten Schlamm unter Verwendung eines Magneten.

Wenn die Stufe zum Schleifen des Blockes eine weitere Stufe zum Bewegen der Schleifscheibe relativ zu dem Block umfasst, kann der Block nach dem erfindungsgemä ßen Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung in Stücke geschnitten werden.

Bei der Stufe des Schleifens des Blockes werden die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe, die Schneidegeschwindigkeit und der Druck, mit dem das Kühlmittel aufgespritzt wird, vorzugsweise so eingestellt, dass eine Tangentialkraft Fx und eine Radialkraft Fz, die jeweils auf den Block einwirken, innerhalb vorgegebener Bereiche liegen.

Das Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung umfasst vorzugsweise außerdem die Stufen:

– Überwachen der Kraft Fx und der Kraft Fz; und
– Bestimmung, ob die Kraft Fx und die Kraft Fz jeweils innerhalb der vorgegebenen Bereiche liegen oder nicht.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen eines Verfahrens zur spanabhebenden Bearbeitung (nachstehend vereinfacht als "Bearbeitung" bezeichnet) einer Seltenerdmetall-Legierung und eines Verfahrens zur Herstellung eines Seltenerdmetall-Magneten beschrieben.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung weist das Kühlmittel, das dem Schleifrand in der Stufe des Schleifens der Seltenerdmetall-Legierung mit einer Schleifscheibe, die auf ihrem Umfangabschnitt einen Schleifrand aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält, zugeführt wird, eine Oberflächenspannung bei 25°C von etwa 25 bis etwa 60 mN/m (etwa 25 bis etwa 60 dyn/cm) auf. Deshalb kann der Schleifrand wirksam gekühlt werden. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass das Kühlmittel, das eine Oberflächespannung innerhalb des obengenannten Bereiches aufweist, dem Wasser in Bezug auf die Permeabilität in dem Schleifrand, welcher die Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält, überlegen ist, so dass das Kühlmittel in den geschliffenen Teil (d.h. in den Teil der Seltenerdmetall-Legierung, die mit dem Schleifrand in Kontakt gebracht wird und geschliffen werden soll) auf wirksame Weise eindringen kann.

Das beim Schleifen zweckmäßig verwendete Kühlmittel kann ausgewählt werden auf der Basis des dynamischen Reibungskoeffizienten gegenüber der Seltenerdmetall-Legierung. Ein Kühlmittel, das einen dynamischen Reibungskoeffizienten bei 25°C von etwa 0,1 bis etwa 0,3 aufweist, kann eine äquivalente Funktion und Wirkung aufweisen wie ein Kühlmittel, das eine Oberflächenspannung innerhalb des obengenannten Bereiches aufweist. Während die Oberflächenspannung als Index für die Permeabilität des Kühlmittels in dem Schleifrand angesehen werden kann, kann der dynamische Reibungskoeffizient als Index für die Schmiereigenschaften, die dem Schleifrand durch das Kühlmittel verliehen werden, angesehen werden. Es ist bekannt, daß es eine qualitative Korrelation zwischen der Oberflächenspannung und dem dynamischen Reibungskoeffizienten gibt.

Die Oberflächenspannung des Kühlmittels wird mit einem allgemein bekannten Nouy-Oberflächenmeter bestimmt. Der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels gegenüber der Seltenerdmetall-Legierung wird außerdem mit einer "Vier-Kugel-Testvorrichtung" vom Masuda-Typ, die allgemein als grundlegende Testvorrichtung in Japan verwendet wird, bestimmt. Sowohl in Bezug auf die Oberflächenspannung als auch in Bezug auf den dynamischen Reibungskoeffizienten werden die bei 25° erhaltenen Werte hier zur Charakterisierung des Kühlmittels verwendet.

Der in der nachstehend beschriebenen Ausführungsform erwähnte dynamische Reibungskoeffizient wird erhalten mit der Vier-Kugel-Testvorrichtung unter Verwendung von Eisenkugeln. Eine R-Fe-B-Seltenerdmetall-Legierung (z.B. eine Legierung, die eine intermetallische Nd₂Fe₁₄B-Verbindung als Hauptphase enthält), wie sie beispielhaft in der Ausführungsform angegeben ist, enthält Eisen als höchsten Gehalt und deshalb kann der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels, der durch Verwendung der Eisenkugeln erhalten wird, in ausreichendem Maße angenähert werden und angesehen werden als dynamischer Reibungskoeffizient gegenüber der Seltenerdmetall-Legierung. Die Zusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung der Seltenerdmetall-Legierung sind beispielsweise in den US-Patenten 4 770 723 und US 4 792 368 beschrieben.

Obgleich das in dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren verwendete Kühlmittel hier charakterisiert wird unter Verwendung der Oberflächenspannung oder des dynamischen Reibungskoeffizienten bei 25°C ist die Temperatur des Kühlmittels bei der praktischen Verwendung nicht auf 25°C beschränkt. Um jedoch den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen, wird das Kühlmittel vorzugsweise so kontrolliert, dass seine Temperatur innerhalb des Bereiches von 20 bis 30°C liegt. Wie allgemein bekannt, hängen die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels von der Temperatur ab. Der Zustand, bei dem die Temperatur des Kühlmittels bei der praktischen Verwendung zu weit von dem obengenannten Bereich entfernt ist, ist ähnlich dem Zustand, in dem die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels außerhalb der obengenannten Bereiche liegen und der Kühlungswirkungsgrad ist in einem solchen Zustand beeinträchtigt.

Da der abnorme Temperaturanstieg des Schleifrandes durch Verwendung des Kühlmittels unterdrückt werden kann, können der abnorme Abrieb der Schleifkante sowie die abnorm großen Verluste an Diamant-Schleifmittel-Teilchen unterdrückt oder vermieden werden. Infolgedessen kann die Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit verhindert werden und die Bearbeitungskosten können reduziert werden, weil die Schleifscheibe für einen längeren Zeitraum als bei dem konventionellen Verfahren verwendet werden kann.

Das Kühlmittel enthält vorzugsweise Wasser als eine Hauptkomponente. Der Grund dafür ist der, dass Wasser eine vergleichsweise große spezifische Wärme und damit einen hohen Kühlungswirkungsgrad aufweist. Außerdem können dann, wenn das Kühlmittel Wasser enthält, die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient innerhalb der obengenannten Bereiche leicht eingestellt werden durch Kontrolle des Typs und der Menge eines Tensids, das zugegeben werden soll. Außerdem können die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche erhalten werden durch Zugabe eines synthetischen Schmiermittels, allgemein als "Synthetik" bezeichnet, anstellt des Tensids zu dem Wasser. Ferner ist dann, wenn das Kühlmittel Wasser als eine Hauptkomponente enthält, die Viskosität des Kühlmittels vergleichsweise niedrig und deshalb kann der Abfall aus der Seltenerdmetall- Legierung mit einem Magneten leicht aus dem Schlamm abgetrennt werden, der durch das Schleifen entsteht. Das Kühlmittel kann damit recycled werden. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass das Kühlmittel dann, wenn es verworfen wird, die natürliche Umgebung schädigt. Da die Seltenerdmetall-Legierung dem Kühlmittel für eine verhältnismäßig kurze Zeitspanne ausgesetzt ist, können die Eigenschaften der Seltenerdmetall-Legierung durch die Oxidation, die während dieser Einwirkung verursacht wird, nicht verschlechtert werden.

Wenn das Schleifen durchgeführt wird, während die Schleifscheibe mit hoher Geschwindigkeit rotiert, kann das Kühlmittel aufschäumen, wodurch der Kühlungswirkungsgrad beeinträchtigt werden kann. Durch Zugabe eines Antischäumungsmittels zu dem Kühlmittel kann diese Abnahme des Kühlungswirkungsgrades unterdrückt werden. Außerdem kann dann, wenn das Kühlmittel einen pH-Wert in dem Bereich zwischen 9 und 11 aufweist, eine Korrosion der Seltenerdmetall-Legierung unterdrückt werden. Darüber hinaus kann durch Zugabe eines Rostinhibitors zu dem Kühlmittel eine Oxidation der Seltenerdmetall-Legierung unterdrückt werden. Diese Zusätze können in geeigneter Weise eingestellt werden unter Berücksichtigung des Typs der Seltenerdmetall-Legierung und der Bearbeitungsbedingungen.

Die Schleifscheibe weist einen Schleifrand auf, der (die) Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält. Vorzugsweise wird ein Harz als Bindemittel zum Befestigen der Diamant-Schleifmittel-Teilchen an dem peripheren Abschnitt (Umfangsabschnitt) einer scheibenförmigen Basisplatte der Schleifscheibe verwendet. Das heißt mit anderen Worten, die Schieifscheibe weist vorzugsweise einen Schleifrand auf, der (die) ein Harz und die Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schleifscheibe einen Schleifrand aufweist, der ein Phenolharz als Bindemittel und die Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einem Volumenverhältnis von 10 bis 80 %, vorzugsweise von 10 bis 50 %, enthält. Das Phenolharz dient zur Verbesserung der Haftung an dem peripheren Abschnitt (Umfangsabschnitt) der nachstehend beschriebenen scheibenförmigen Basisplatte sowie zur Verbesserung der Benetzbarkeit (Permeabilität) mit dem Kühlmittel, wie nachstehend beschrieben. Wenn der Volumenanteil der Diamant-Schleifmittel-Teilchen innerhalb des obengenannten Bereiches liegt, kann außerdem verhindert werden, daß die Diamant-Schleifmittel-Teilchen in übermäßig großer Menge verloren gehen, sondern nur in einer zulässigen Menge verloren gehen (nämlich nur Teilchen mit einem verminderten Schleifvermögen verloren gehen), was zu einer Stabilisierung beim Schleifen führt. Wenn die Schleifscheibe einen Schleifrand aufweist, die ein Phenolharz und eine geeignete Menge Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält, können auf diese Weise nicht nur eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit, sondern auch ein ausgeprägter Kühlungseffekt des Kühlmittels erzielt werden. Als Folge davon kann die Seltenerdmetall-Legierung für einen langen Zeitraum auf stabile Weise geschliffen werden. Die Basisplatte der Schleifscheibe wird vorzugsweise aus einer Sinterhartlegierung hergestellt. Beispielsweise weist eine Sinterhartlegierung vom Wolframcarbid-Typ einen hohen Elastizitätsmodul auf und wird durch eine Kraft, die bei der Bearbeitung einwirkt, minimal verformt und deshalb kann eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielt werden, wenn diese Legierung zur Herstellung der Basisplatte verwendet wird. Da die Sinterhartlegierung außerdem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann die an dem Schleifrand erzeugte Reibungswärme wirksam abgeführt werden. Die Schleifscheibe weist somit vom Standpunkt der Bearbeitungsgenauigkeit und des Kühlungswirkungsgrades aus betrachtet vorzugsweise eine Basisplatte aus einer Sinterhartlegierung auf. Die obengenannte Schleifscheibe kann von irgendeinem Hersteller von Schleifscheiben (beispielsweise von der Firma Asahi Diamond Industrial Co., Ltd.) bezogen werden unter Angabe der vorstehend beschriebenen Spezifikation.

Alternativ kann die Basisplatte der Schleifscheibe eine Diamant-Sintersubstanz sein, die ein hartes Metall als Bindemittel enthält (wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentpublikation JP 8-109431 A beschrieben) oder eine kubische Bornitrid- Sintersubstanz sein, die ein hartes Metall als Bindemittel enthält (wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentpublikation JP 8-109 432 A beschrieben). Insbesondere wird die Diamant-Sintersubstanz (erhältlich von der Firma Lead Co., Ltd.) vorzugsweise als Basisplatte für das Schleifrad verwendet wegen ihres hohen Young'schen Modul von bis zu etwa 550 GPa (etwa 55 000 kg/mm²). Da diese Diamant-Sintersubstanz ein Diamant-Pulver auf ihrer Oberfläche trägt, kann sie darüber hinaus auch als Schleifrand verwendet werden, ohne dass ein zusätzlicher Schleifrand bereitgestellt wird. Auch in einem solchen Fall kann das Kühlmittel einen ausreichenden Kühlungseffekt aufweisen.

Die Schleifscheibe dreht sich im allgemeinen mit einer hohen Geschwindigkeit, die um den Umfang der Schleifscheibe herum einen Luftstrom verursacht, der als "begleitender Luftstrom" bezeichnet wird. Das Kühlmittel kann auf stabile Weise dem Schleifrand zugeführt werden, ohne dass es durch den begleitenden Luftstrom behindert wird, indem man das Kühlmittel auf den Schleifrand aufspritzt. Auf diese Weise kann die sich schnell drehende Schleifscheibe wirksam gekühlt werden. Wenn das Kühlmittel aufgespritzt wird, kann es auch mit einer kompakteren oder einfacheren Struktur zugeführt werden als für den Fall, dass die Schleifscheibe in ein Bad aus dem Kühlmittel eingetaucht wird.

Wenn der Schlamm, der beim Schleifen gebildet wird und die Schleifabfälle der Seltenerdmetall-Legierung und das Kühlmittel umfasst, gesammelt wird, um die Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung unter Verwendung eines Magneten aus dem gesammelten Schlamm abzutrennen, kann das Kühlmittel recycled werden (beispielsweise zyklisch verwendet werden). Das Kühlmittel wird zweckmäßig recycled, wenn es Wasser enthält, wie vorstehend angegeben. Wenn die Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung auf diese Weise abgetrennt worden sind, kann die resultierende Schleiflösung einfach verworfen werden, ohne dass die Umwelt geschädigt wird.

Selbstverständlich kann der Seltenerdmetall-Legierungsblock zu Werkstücken zerschnitten werden, indem man den Block mit der Schleifscheibe, die relativ zu dem Block bewegt wird, schleift. Nach dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren kann der Seltenerdmetall-Legierungsblock genau und wirksam geschnitten werden. Daher kann ein kleines Stück aus der Seltenerdmetall-Legierung für die Verwendung beispielsweise in einem Schwingspulenmotor, der zum Positionieren eines Magnetkopfes verwendet wird, genau und wirksam hergestellt werden.

Außerdem werden die Rotationsgeschwindigkeit des Schleifrandes, die Schneidegeschwindigkeit und der Druck zum Aufspritzen des Kühlmittels beim Schleifen so eingestellt, daß eine Kraft Fx, die auf den Block entlang einer Tangente der Schleifscheibe einwirkt, und eine Kraft Fz, die auf den Block entlang einer radialen Richtung der Schleifscheibe einwirkt, innerhalb der vorher festgelegten Bereiche liegen können. Dadurch kann die Genauigkeit und/oder der Wirkungsgrad der Bearbeitung verbessert werden. Wenn das Schleifen so durchgeführt wird, daß die Kräfte Fx und Fz überwacht werden, um zu prüfen, ob sie innerhalb der vorgegebenen Bereiche liegen, kann außerdem die Qualität der bearbeiteten Produkte gesteuert werden und die Austauschzeit für die Schleifscheibe kann in geeigneter Weise festgelegt werden. Als Folge davon kann die Wirksamkeit der Bearbeitung weiter verbessert werden.

Beim Schleifen können die Kraft Fx, die an den Seltenerdmetall-Legierungsblock entlang der Tangente der Schleifscheibe (in der Regel in der horizontalen Richtung) angelegt wird, und die Kraft Fz, die an den Block in radialer Richtung der Schleifscheibe (in der Regel in vertikaler Richtung) angelegt wird, mit einem bekannten Dynamometer unter Verwendung eines Quarz-Sensors (erhältlich beispielsweise von der Firma Kistler Japan Co., Ltd.) bestimmt werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren vorzugsweise angewendet auf die Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Sinterlegierung, die schwierig zu bearbeiten ist, insbesondere einer R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sinterlegierung. Ein Seltenerdmetall-Magnet kann erhalten werden durch Magnetisieren einer Seltenerdmetall-Legierung, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens bearbeitet worden ist. Die Magnetisierung kann vor oder nach dem Schleifen durchgeführt werden. Insbesondere wird ein Seltenerdmetall-Sintermagnet, der aus einer R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sinterlegierung hergestellt worden ist, zweckmäßig als Material für einen Schwingspulenmotor verwendet, der zum Positionieren eines Magnetkopfes eingesetzt wird. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren angewendet zur Bearbeitung eines R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sintermagneten (-Legierung), wie er (sie) in den US-Patenten US 4 770 723 und US 4 792 368 beschrieben ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere angewendet zur Bearbeitung und Herstellung eines Seltenerdmetall-Sintermagneten (-Legierung), der (die) Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B) als Hauptkomponenten enthält und eine harte Hauptphase aus einer intermetallischen Nd₂Fe₁₄B-Verbindung mit einer tetragonalen Struktur (eine Eisenreiche Phase) und eine Nd-reiche duktile Korngrenzenphase aufweist (nachstehend als "Neodym-Magnet (-Legierung)" bezeichnet).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt das Schneiden eines Seltenerdmetall-Legierungsblockes nach einem Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 stellt ein charakteristisches Diagramm dar, das die Änderung der Tangentialkraft Fx, die in Umfangsrichtung der Schleifscheibe der 1 einwirkt, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung zeigt;
3 stellt ein charakteristisches Diagramm dar, das die Änderung der Radialkraft Fz, die in Schneiderichtung der Schleifscheibe der 1 einwirkt, in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung zeigt;
4 stellt ein charakteristisches Diagramm dar, das die Änderung der Tangentialkraft Fx, die in Umfangsrichtung der Schleifscheibe der 1 einwirkt, in Abhängigkeit von dem dynamischen Reibungkoeffizienten zeigt; und
5 stellt ein charakteristisches Diagramm dar, das die Änderung der Radialkraft Fz, die in Schneiderichtung der Schleifscheibe der 1 einwirkt, in Abhängigkeit von dem dynamischen Reibungkoeffizienten zeigt.
Ausführungsform
Nachstehend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanabhebenden Bearbeitung (zum Schleifen und Schneiden) einer Seltenerdmetall-Legierung beschrieben.
Die 1 zeigt den Block (2) einer Seltenerdmetall-Legierung (Werkstück), der durch das Schleifen mit einer Schleifscheibe 1 geschnitten wird.
Der bei dieser Ausführungsform verwendete Block 2 ist eine Neodym-Legierung mit einer Höhe (entlang der Längsrichtung der Zeichnung) von etwa 20 mm, einer Länge (entlang der Breitenrichtung der Zeichnung) von etwa 40 mm und einer Breite (entlang der Richtung senkrecht zur Oberfläche der Zeichnung) von etwa 60 mm. Der Block 2 weist eine gewölbte Oberfläche auf.
Die Schleifscheibe 1 umfasst eine scheibenförmige Basisplatte 1a und einen Schleifrand 1b, der auf dem Umfangsabschnitt der Basisplatte 1a vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Basisplatte 1a aus einer harten Sinterlegierung, wie Wolframcarbid, hergestellt. Besonders bevorzugt wird sie aus einer harten Sinterlegierung mit einem Young'schen Modul von etwa 450 bis etwa 700 GPa (45 000 bis 70 000 kg/mm²) hergestellt. Wenn der Young'sche Modul unter etwa 450 GPa (etwa 45 000 kg/mm²) liegt, kann die Basisplatte während des Schneidens sich verformen oder wellig werden, und wenn er etwa 700 GPa (70 000 kg/mm²) übersteigt, ist die Basisplatte so hart und spröde, dass sie leicht beschädigt werden kann. Eine harte Sinterlegierung vom Wolframcarbid-Typ ist vorteilhaft, weil die Reibungswärme, die an dem Schleifrand 1b entsteht, der auf der Basisplatte 1a vorgesehen ist, wirksam abgeführt werden kann aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit, die bis zu etwa 59 W/m·°C (etwa 0,14 cal/cm·s) beträgt.
Der Schleifrand 1b wird gebildet, indem man mit einem Harz Diamant-Schleifmittel-Teilchen (Pulver) mit einer Teilchengrößen von 0,1 bis 0,3 mm auf den peripheren Abschnitt (Umfangsabschnitt) der Basisplatte 1a beispielsweise in einem Volumenanteil von 10 bis 80 % aufbringt. Der Volumenanteil der Diamant-Schleifmittel-Teilchen beträgt besonders bevorzugt 10 bis 50 %. Als Schleifmittel-Teilchen wird ein Schleifmittelpulver aus natürlichem oder synthetischem industriellem Diamant verwendet. Die Schleifmittel-Teilchen können kubisches Bornitrid (cBN) umfassen.
Der Schleifrand 1b enthält vorzugsweise ein Phenolharz als Harz zum Befestigen der Schleifmittel-Teilchen. Bei dieser Ausführungsform weist die Schleifscheibe 1 einen Schleifrand 1b auf, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einem Volumenanteil von 10 bis 50 % und ein Phenolharz enthält. Wenn somit das Phenolharz darin enthalten ist, kann das Schleifen mit einem hohen Schneidewirkungsgrad durchgeführt werden, weil das Phenolharz durch die während des Schleifens gebildete Wärme in geeigneter Weise entfernt wird.
Bei dieser Ausführungsform hat die Schleifscheibe 1 einen Radius von etwa 150 mm, eine Dicke der Basisplatte 1a von 0,5 mm, eine Dicke des Schleifrandes 1b von 0,6 mm und eine Breite (Länge in radialer Richtung) des Schleifrandes 1b von etwa 3 mm. Obgleich in 1 nur eine Schleifscheibe 1 dargestellt ist, können beispielsweise 6 Schleifscheiben 1 parallel zueinander mit einem Abstand von 2 mm (in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Zeichnung) angeordnet sein, so dass der Block 2 gleichzeitig in 7 Stücke zerschnitten werden kann.
Die Schleifscheibe 1 dreht sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1000 bis 3000 m/min, so dass der Block 2 in einer durch einen Pfeil dargestellten Richtung (nämlich in einer z-Richtung, die in der Regel der vertikalen Richtung entspricht) mit einer Schneidegeschwindigkeit von 3 bis 10 mm/min geschnitten werden kann. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit weniger als 1000 m/min beträgt, wird der Schleifrand 1b abnorm abgerieben und es tritt ein abnorm hoher Verlust an Schleifmittel-Teilchen auf. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit 3000 m/min übersteigt, wird der begleitende Luftstrom so stark, daß ein Kühlmittel schwierig aufzubringen ist und das gesamte System vibriert. Wenn die Schneidegeschwindigkeit unter 3 mm/min liegt, ist außerdem der Produktionswirkungsgrad niedrig und wenn sie 10 mm/min übersteigt, wird die Schleifscheibe übermäßig stark abgenutzt.
Der Block 2 wird mit dem Schleifrand 1b geschnitten, wobei ein Kühlmittel 3 zugeführt wird. Das Kühlmittel 3 wird dem Schleifrand 1b zugeführt, durch Aufspritzen mittels einer Düse 3a. Da das Kühlmittel auf diese Weise auf den Schleifrand 1b aufgespritzt wird, kann es dem Schleifrand 1b einwandfrei zugeführt werden, wodurch ein abnormer Temperaturanstieg und ein abnormer Abrieb an dem Schleifrand 1b verhindert werden können.
Das Kühlmittel 3 wird aus der Düse 3a aufgespritzt bei einem Druck von etwa 20 bis etwa 150 kPa (2-15 kg/cm²) und besonders bevorzugt von etwa 30 bis etwa 70 kPa (etwa 3 bis 7 kg/cm²). Wenn der Druck unter etwa 20 kPa (etwa 2 kg/cm²) liegt, wird das Kühlmittel 3 durch den Luftstrom, der am Umfang der Schleifscheibe 1 als Folge der Rotation der Schleifscheibe 1 erzeugt wird, weggeblasen, so dass das Kühlmittel dem Schleifrand 1b nicht in ausreichender Weise zugeführt werden kann. Dadurch kann die Temperatur des Schleifrandes 1b abnorm ansteigen. Wenn der Druck etwa 50 kPa (etwa 5 kg/cm²) übersteigt, kann die Schleifscheibe 1 unnötig vibrieren durch eine Pulsation einer Pumpe, die zur Zuführung des Kühlmittels 3 oder dgl. verwendet wird. Als Folge davon kann die Genauigkeit der Bearbeitung des Blockes 2 schlechter werden. Wenn der Druck etwa 30 bis etwa 70 kPa (etwa 3 bis 7 kg/cm²) beträgt, kann die Lebensdauer der Schleifscheibe 1 verlängert sein und die Genauigkeit der Bearbeitung des Blockes 2 kann verbessert sein. Durch die Düse 3a wird das Kühlmittel 3 außerdem vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zu dem Schleifrand 1b (d.h. in radialer Richtung der Schleifscheibe) aufgespritzt.
Bei dieser Ausführungsform ist das Kühlmittel 3 ein wässriges Schmiermittel, das Wasser als eine Hauptkomponente und ein Tensid oder ein Gleitmittel vom synthetischen Typ, einen Rostinhibitor, ein Nicht-Eisenmetall-Antikorrosionsmittel, ein antiseptisches Mittel und ein Antischäumungsmittel als weitere Komponenten enthält. Wenn das Kühlmittel 3 Wasser als eine Hauptkomponente enthält, kann der Kühlungseffekt verbessert werden, wodurch ein abnormer Temperaturanstieg an dem geschliffenen Teil unterdrückt werden kann. Da das Kühlmittel ein Tensid oder ein Gleitmittel vom synthetischen Typ enthält, kann auch der Permeationseffekt verbessert werden und die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels können leicht eingestellt werden.
Vorzugsweise weist das Kühlmittel 3 eine Oberflächenspannung von etwa 25 bis etwa 60 mN/m (etwa 25-60 dyn/cm) auf. Der dynamische Reibungskoeffizient zwischen dem Kühlmittel und dem Block 2 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,3.
Das Tensid, das der Wasser als eine Hauptkomponente enthaltenden Schleiflösung zugesetzt wird, kann ein anionisches Tensid oder ein nicht-ionisches Tensid sein. Beispiele für das anionische Tensid sind Fettsäure-Derivate, z.B. Fettsäureseife und Naphthensäureseife; ein Sulfatester-Tensid, z.B. ein langkettiger Alkoholsulfatester und ein sulfatiertes tierisches oder pflanzliches Öl; und ein Sulfonsäure-Tensid, z.B. Petroleumsulfonat. Beispiele für das nicht-ionische Tensid sind ein Polyoxyethylen-Tensid, z.B. Polyoxyethylen-alkylphenylether und Polyoxyethylen-monofettsäureester; ein Polyhydroxyalkohol- Tensid, z.B. Sorbitanmonofettsäureester; und ein Alkylolamid-Tensid, z.B. ein Fettsäurediethanolamid. Insbesondere die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient können innerhalb der bevorzugten Bereiche eingestellt werden durch Zugabe von etwa 2 Gew.-% eines Tensids vom chemischen Lösungs-Typ JP-0497N (hergestellt von der Firma Castrol Limited).
Das Gleitmittel vom synthetischen Typ kann irgendein Gleitmittel vom synthetischen Lösungs-Typ, ein Gleitmittel vom synthetischen Emulsions-Typ und ein Gleitmittel vom synthetischen löslichen Typ sein, unter denen das Gleitmittel vom synthetischen Lösung-Typ bevorzug ist. Spezifische Beispiele für das Gleitmittel vom synthetischen Lösungs-Typ sind Syntilo 9954 (hergestellt von der Firma Castrol Limited) und #870 (hergestellt von der Firma Yushiro Chemical Industry Co., Ltd.). Wenn irgendeines dieser Gleitmittel dem Wasser zugegeben wird in einer Konzentration von etwa 2 Gew.-%, können die Oberflächenspannung und der dynamische Reibungskoeffizient innerhalb der bevorzugten Bereiche eingestellt werden.
Außerdem kann dann, wenn das Kühlmittel 3 einen Rostinhibitor enthält, die Korrosion der Seltenerdmetall-Legierung verhindert werden. Bei dieser Ausführungsform wird der pH-Wert des Kühlmittels vorzugsweise auf 9 bis 11 eingestellt. Der Rostinhibitor kann eine organische oder eine anorganische Verbindung sein. Beispiele für einen organischen Rostinhibitor sind ein Carboxylat wie Oleat und Benzoat, und ein Amin, wie Triethanolamin, und Beispiele für den anorganischen Rostinhibitor sind ein Phosphat, Borat, Molybdat, Wolframat und Carbonat.
Ein Beispiel für das Nicht-Eisenmetall-Antikorrosionsmittel ist eine Stickstoff-Verbindung wie Benzotriazol, und ein Beispiel für das antiseptische Mittel ist ein Formaldehyd-Donor wie Hexahydrotriazin.
Außerdem kann eine Siliciumemulsion als Antischäumungsmittel verwendet werden. Wenn das Kühlmittel 3 ein Antischäumungsmittel enthält, kann verhindert werden, dass das Kühlmittel 3 aufschäumt, um so eine hohe Permeabilität zu erzielen. Als Folge davon kann der Kühlungseffekt verbessert werden und ein Temperaturanstieg an dem Schleifrand 1b kann vermieden werden. Auf diese Weise können ein abnormer Tempe raturanstieg und ein abnormer Abrieb des Schleifrandes 1b der Schleifscheibe 1 unterdrückt werden.
In dem in 1 dargestellten Zustand wirken eine Tangentialkraft (Schneidewiderstand) Fx in der Umfangsrichtung der Schleifscheibe 1 und eine Radialkraft (Schneidewiderstand) Fz in der Schneiderichtung auf den geschliffenen Teil (Kontaktteil) zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Block 2 ein. Die Kräfte Fx und Fz werden mit einem Quarz-System-Vier-Komponenten-Dynamometer 5, wie er von der Firma Kistler Japan Co., Ltd., erhältlich ist, bestimmt. Auf dem Dynamometer 5 werden Platten (z.B. eine Stahlplatte) 4a und 4b jeweils in einer geeigneten Größe angeordnet, auf die der Block 2 gelegt wird. Auf diese Weise werden die an den Block 2 angelegten Kräfte (die Kräfte Fx und Fz) durch die Platten 4a und 4b übertragen, so dass sie mit dem Dynamometer 5 gemessen werden.
Zur Bestimmung der Kräfte Fx und Fz zur Bewertung derselben werden verschiedene Kühlmittel mit unterschiedlicher Oberflächenspannung und unterschiedlichen dynamischen Reibungskoeffizienten verwendet. Die Oberflächenspannung und die dynamischen Reibungskoeffizienten der für die Bewertung verwendeten Kühlmittel sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Die Kühlmittel A und B sind Kühlmittel vom synthetischen Typ. Die Kühlmittel C und D sind Kühlmittel vom chemischen Lösungs-Typ und das Kühlmittel E ist Leitungswasser. Obgleich der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels C vergleichsweise klein ist, bezogen auf seine Oberflächenspannung, besteht im Wesentlichen eine Korrelation zwischen der Oberflächenspannung und dem dynamischen Reibungskoeffizienten. Tabelle 1
An diesem Punkt ist bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 1, die auf 3000 m/min eingestellt ist, eine Änderung der Kräfte Fx und Fz entsprechend der Ober flächenspannung des Kühlmittels 3 jeweils in den 2 und 3 dargestellt. Die Kräfte werden bei einer Schneidegeschwindigkeit der Schleifscheibe 1 von 3 mm/min, 5 mm/min und 10 mm/min gemessen.
Wenn die Oberflächenspannung geringer ist, dringt das Kühlmittel 3 leichter in den Schleifrand 1b und den Block 2 ein und wenn die Oberflächenspannung höher ist, dringt das Kühlmittel 3 weniger gut in den Schleifrand 1b und den Block 2 ein. Daher wird dann, wenn die Oberflächenspannung des Kühlmittels gering ist, eine große Menge des Kühlmittels dem Kontaktteil zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Block 2 zugeführt und wenn die Oberflächenspannung groß ist, wird eine geringere Menge des Kühlmittels dem Kontaktteil zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Block 2 zugeführt.
Zuerst ist in Bezug auf die Eigenschaft, die bei einer Schneidegeschwindigkeit von 10 mm/min erzielt wird, wie in 2 dargestellt, die Tangentialkraft Fx ein Minimum, wenn die Oberflächenspannung etwa 40 mN/m (etwa 40 dyn/cm) beträgt, und die Kraft Fx nimmt in beiden Fällen zu, wenn die Oberflächenspannung kleiner und größer ist als etwa 40 mN/m. Wenn die Oberflächenspannung größer ist als etwa 40 mN/m, wird das Schleifen durchgeführt, während das Kühlmittel 3 in unzureichender Menge zwischen dem Schleifrand 1b und dem Block 2 zugeführt wird, was zu einem Anstieg des Widerstandes führt. Diese Tendenz nimmt zu, wenn die Schneidegeschwindigkeit höher wird. Andererseits nimmt dann, wenn die Oberflächenspannung kleiner als etwa 40 mN/m ist, obgleich das Kühlmittel in ausreichender Menge zugeführt wird, die Kraft Fx noch zu. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Kühlmittel das in übermäßiger Menge dem Schleifrand 1b zugeführt worden ist, auf dem Block 2 rutscht (gleitet), was zu Schwierigkeiten beim Schleifen führt. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Schleifscheibe 1 verformt wird, so dass eine Reibung zwischen der seitlichen Oberfläche der Schleifscheibe 1 und der seitlichen Oberfläche einer eingeschliffenen Rille, die in dem Block 2 erzeugt worden ist, auftritt.
Danach wird bezüglich der Eigenschaft, die bei einer Schneidegeschwindigkeit von 5 mm/min erzielt wird, wie in 2 dargestellt, die Kraft Fx klein, wenn die Oberflächenspannung des Kühlmittels 3 etwa 30 bis etwa 40 mN/m (etwa 30-40 dyn/cm) beträgt. Außerdem ist in Bezug auf die Eigenschaft, die bei einer Schneidegeschwindigkeit von 3 mm/min erhalten wird, wie in 2 dargestellt, die Kraft Fx klein, wenn die Oberflächenspannung etwa 50 bis etwa 60 mN/m (etwa 50-60 dyn/cm) beträgt.
Daher steht, obgleich der Bereich zur Minimierung der Kraft Fx in Abhängigkeit von der Schneidegeschwindigkeit variiert, wenn die Oberflächenspannung kleiner als etwa 25 mN/m (etwa 25 dyn/cm) ist, der dynamische Reibungskoeffizient im Wesentlichen in Korrelation zu der Oberflächenspannung kleiner als 0,1. Als Folge davon kann das Schleifen nicht wirksam durchgeführt werden, weil die Schleifmittel-Teilchen auf dem Block (2) gleiten. Wenn die Oberflächenspannung etwa 60 mN/m (etwa 60 dyn/cm) übersteigt, führt außerdem eine unzureichende Zuführung des Kühlmittels 3 zur Tendenz, dass die Kraft ansteigt. Unter Berücksichtigung dieser Umstände liegt die Oberflächenspannung des Kühlmittels vorzugsweise in dem Bereich zwischen etwa 25 und etwa 60 mN/m (etwa 25-60 dyn/cm).
Danach wird in Bezug auf die Eigenschaft, die bei einer Schneidegeschwindigkeit von 10 mm/min erhalten wird, wie in 3 dargestellt, die Radialkraft Fz im Wesentlichen konstant, unabhängig von der Änderung der Oberflächenspannung des Kühlmittels 3. Das heißt mit anderen Worten, wenn die Schneidegeschwindigkeit 10 mm/min beträgt, beeinflusst das Kühlmittel 3 kaum die Kraft Fz, die entlang der Schneiderichtung angelegt wird. Dann ist in Bezug auf die Eigenschaften, die bei Schneidegeschwindigkeiten von 3 mm/min und 5 mm/min erzielt werden, die Kraft Fz im Wesentlichen äquivalent zu demjenigen, der bei einer Schneidegeschwindigkeit von 10 mm/min erzielt wird, wenn die Oberflächenspannung weniger als etwa 25 mN/m (25 dyn/cm) beträgt. Deshalb beeinflusst dann, wenn die Oberflächenspannung kleiner als etwa 25 mN/m (25 dyn/cm) ist, das Kühlmittel kaum die Kraft Fz auch bei diesen Schneidegeschwindigkeiten. Andererseits ist die Kraft Fz klein, wenn die Oberflächenspannung etwa 40 bis etwa 60 mN/m (etwa 40-60 dyn/cm) beträgt.
Wenn die Schneidegeschwindigkeit weniger als 10 mm/min beträgt, beeinflusst daher das Kühlmittel 3 die Kraft Fz, die entlang der Schneiderichtung angelegt wird, aber auch im Hinblick auf die Eigenschaften in der Schneiderichtung liegt die Oberflächenspannung vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 25 bis etwa 60 mN/m (etwa 25-60 dyn/cm).
Außerdem änderten sich bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 1, die auf 3000 m/min eingestellt worden war, die Kräfte Fx und Fz entsprechend dem dynamischen Reibungskoeffizienten, durch Änderung der Oberflächenspannung des Kühlmittels 3, wie in den 4 und 5 jeweils dargestellt. Auch in diesem Falle werden die Kräfte bei einer Schneidegeschwindigkeit der Schleifscheibe 1 von 3 mm/min, 5 mm/min und 10 mm/min bestimmt.
Wenn die Oberflächenspannung des Kühlmittels 3 gering ist, dringt das Kühlmittel in den Schleifrand 1b und in den Block 2 in einer großen Menge ein und dadurch wird der dynamische Reibungskoeffizient gering. Wenn dagegen die Oberflächenspannung des Kühlmittels groß ist, dringt das Kühlmittel weniger in den Schleifrand 1b und in den Block 2 ein und dadurch ist der dynamische Reibungskoeffizient groß.
Zuerst ist im Hinblick auf die Eigenschaft, die bei einer Schneidegeschwindigkeit von 10 mm/min erzielt wird, wie in 4 dargestellt, die Tangentialkraft Fx ein Minimum, wenn der dynamische Reibungskoeffizient etwa 0,15 bis etwa 0,2 beträgt, und die Kraft Fx nimmt in beiden Fällen zu, wenn der dynamische Reibungskoeffizient kleiner als 0,15 und größer als 0,2 ist.
Danach wird in Bezug auf die Eigenschaften, wie sie in 5 dargestellt sind, die Radialkraft Fz klein bei irgendeiner der Schneidegeschwindigkeiten, wenn der dynamische Reibungskoeffizient etwa 0,3 beträgt. Wenn der dynamische Reibungskoeffizient kleiner als 0,3 ist, wird das Kühlmittel 3 in übermäßig hoher Menge zugeführt, so dass die Schleifscheibe 1 zum Rutschen neigt. Insbesondere dann, wenn der dynamische Reibungskoeffizient etwa 0,1 beträgt, nähern sich die Kräfte Fz einander an unabhängig von der Schneidegeschwindigkeit. Das heißt mit anderen Worten, wenn der dynamische Reibungskoeffizient kleiner als 0,1 ist, wird durch die Schleifscheibe 1 der Block 2 kaum geschliffen, sondern gleitet bzw. rutscht lediglich auf demselben. Andererseits variiert dann, wenn der dynamische Reibungskoeffizient 0,3 übersteigt, die Kraft Fz nicht stark, wie in 5 dargestellt, es sind jedoch hohe Verluste an Schleifmittel-Teilchen und ein hoher abnormer Abrieb festzustellen, wenn der dynamische Reibungskoeffizient größer als 0,3 ist. Daher liegt der dynamische Reibungskoeffizient vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 0,3.
Die Dicke eines Werkstückes aus der Seltenerdmetall-Legierung, das aus dem Block 2 unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Bearbeitungsverfahrens ausgeschnitten worden ist, wird mit einem Mikrometer bestimmt zur Bewertung der Bearbeitungsgenauigkeit. Wenn die Oberflächenspannung des verwendeten Kühlmittels 3 etwa 25 bis etwa 60 mN/m (etwa 25-60 dyn/cm) beträgt, oder wenn der dynamische Reibungskoeffizient des Kühlmittels 3 etwa 0,1 bis etwa 0,3 beträgt, kann eine ausreichende Bearbeitungsgenauigkeit (z.B. eine Genauigkeit auf ± 75 μm) erzielt werden bei einer Schneidegeschwindigkeit von 3 mm/min, 5 mm/min und 10 mm/min. Außerdem können der abnorme Abrieb als Folge des abnormen Temperaturanstiegs des Schleifrandes 1b und die abnorm hohen Verluste an Diamant-Schleifmittel-Teilchen unterdrückt werden, so daß die Schleifscheibe 1 über einen längeren Zeitraum hinweg verwendet werden kann als dann, wenn beispielsweise Wasser (mit einer Oberflächenspannung von etwa 70 dyn/cm) verwendet wird. Die Bearbeitungs-Genauigkeit ist besonders hoch und die Schleifscheibe 1 kann für einen besonders langen Zeitraum verwendet werden, wenn die Oberflächenspannung des Kühlmittels etwa 25 bis etwa 40 mN/m (etwa 25-40 dyn/cm) beträgt.
Nach der Glättung (Egalisierung) der Oberfläche des erhaltenen Werkstücks aus der Seltenerdmetall-Legierung durch mechanisches Polieren wird das Werkstück mit einem Schutzüberzug versehen, um eine Oxidation zu verhindern, und es wird nach einem generellen Verfahren magnetisiert, wodurch ein Seltenerdmetall-Sintermagnet erhalten wird. Dieser Seltenerdmetall-Sintermagnet wird zweckmäßig verwendet als Material für einen Schwingspulenmotor für die Positionierung eines Magnetkopfes. Selbstverständlich kann eine Seltenerdmetall-Legierung auch vor ihrer Bearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren magnetisiert werden.
Auf diese Weise kann der Effekt der Kühlung des Schleifrandes 1b der Schleifscheibe 1 verbessert werden durch Einstellung der Oberflächenspannung des Kühlmittels 3 (des Permeabilitätsindex) und des dynamischen Reibungskoeffizienten (des Schmiereigenschaftes-Index) innerhalb der obengenannten Bereiche. Das vorstehend beschriebene Kühlmittel weist eine Oberflächenspannung innerhalb des Bereiches von etwa 25 bis etwa 60 mN/m und einen dynamischen Reibungskoeffizienten innerhalb des Bereiches von etwa 0,1 bis etwa 0,3 auf. Da im Wesentlichen eine Korrelation zwischen der Oberflächenspannung und dem dynamischen Reibungskoeffizienten besteht, kann das zu verwendende Kühlmittel auf der Basis irgendeiner dieser Werte ausgewählt werden. Die Eigenschaft des Kühlmittels (beispielsweise die Leichtigkeit der Schaumbildung) kann jedoch zu einer Schwankung der Korrelation zwischen der Oberflächenspannung und dem dynamischen Reibungskoeffizienten führen und daher liegen sowohl die Oberflächenspannung als auch der dynamische Reibungskoeffizient vorzugsweise innerhalb der obengenannten Bereiche.
Nach dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren kann somit eine Seltenerdmetall-Legierung mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit geschnitten werden und deshalb können die Material-Verluste an der teuren Seltenerdmetall-Legierung herabgesetzt werden. Die Bearbeitungskosten für die Seltenerdmetall-Legierung können dementsprechend herabgesetzt werden, so dass Produkte, beispielsweise ein Schwingspulenmotor für einen Magnetkopf, mit niedrigen Kosten hergestellt werden können. Auch kann die Lebensdauer einer vergleichsweise teuren Schleifscheibe 1 verlängert werden, was zu einer weiteren Herabsetzung der Bearbeitungskosten führt.

Claims

Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung, das die folgenden Stufen umfasst: – Bereitstellung eines Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung; – Bereitstellung einer drehbar gelagerten Schleifscheibe (1), die auf ihrem Umfangsabschnitt einen Schleifrand (1b) aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält; und – Schleifen des Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung, wobei sich die Schleifscheibe (1) dreht und der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) mit dem Block (2) in Kontakt gebracht wird und dem Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) ein Kühlmittel (3) zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) eine Oberflächenspannung von 25 bis 60 mN/m aufweist.
Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung einer Seltenerdmetall-Legierung, das die folgenden Stufen umfasst: – Bereitstellung eines Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung; – Bereitstellung einer drehbar gelagerten Schleifscheibe (1), die auf ihrem Umfangsabschnitt einen Schleifrand (1b) aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält; und – Schleifen des Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung, wobei sich die Schleifscheibe (1) dreht und der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) mit dem Block (2) in Kontakt gebracht wird und dem Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) ein Kühlmittel (3) zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) einen dynamischen Reibungskoeffizienten gegenüber der Seltenerdmetall-Legierung von 0,1 bis 0,3 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlmittel (3) Wasser als eine Hauptkomponente enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlmittel (3) ein Antischäumungsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlmittel (3) einen pH-Wert von 9 bis 11 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlmittel (3) einen Rostinhibitor enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) außerdem ein Phenolharz und Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einem Volumenanteil von 10 bis 80 % enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schleifscheibe (1) eine scheibenförmige Basisplatte (1a) aufweist, der Schleifrand (1b) auf dem Umfangsabschnitt der Basisplatte (1a) angeordnet ist und die Basisplatte (1a) aus einer Sinterhartlegierung hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Seltenerdmetall-Legierung eine R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sinterlegierung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlmittel (3) auf den Schleifrand (1b) aufgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Stufen umfasst: – Sammeln des Schlamms, der die Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung und das Kühlmittel (3) umfasst, der während des Schleifens des Blockes (2) gebildet wird; und – Abtrennen der Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung von dem gesammelten Schlamm unter Verwendung eines Magneten.
Verfahren nach Anspruch 1, das während des Schleifens des Blockes (2) eine weitere Stufe umfasst, in der die Schleifscheibe (1) relativ zu dem Block (2) bewegt wird, wodurch der Block (2) in Stücke geschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während des Schleifens des Blockes (2) die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe (1), die Schneidegeschwindigkeit und der Druck zum Aufspritzen des Kühlmittels (3) so eingestellt werden, dass eine Tangentialkraft Fx und eine Radialkraft Fz an den Block (2) angelegt werden, die jeweils innerhalb vorgegebener Bereiche liegen.
Verfahren nach Anspruch 13, das außerdem die Stufen umfasst: – Überwachung der Kraft Fx und der Kraft Fz; und – Bestimmung, ob die Kraft Fx und die Kraft Fz jeweils innerhalb der vorgegebenen Bereiche liegen oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Kühlmittel (3) Wasser als eine Hauptkomponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Kühlmittel (3) ein Antischäumungsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Kühlmittel (3) einen pH-Wert von 9 bis 11 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Kühlmittel (3) einen Rostinhibitor enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) außerdem ein Phenolharz und Diamant-Schleifmittel-Teilchen in einem Volumenanteil von 10 bis 80 % enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Schleifscheibe (1) eine scheibenförmige Basisplatte (1a) aufweist, der Schleifrand (1b) auf dem Umfangsabschnitt der Basisplatte (1a) angeordnet ist und die Basisplatte (1a) aus einer Sinterhartlegierung hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Seltenerdmetall-Legierung eine R-Fe-B-Seltenerdmetall-Sinterlegierung ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Kühlmittel (3) auf den Schleifrand (1b) aufgespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das außerdem die Stufen umfasst: – Sammeln des Schlamms, der die Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung und das Kühlmittel (3) umfasst, der während des Schleifens des Blockes (2) gebildet wird; und – Abtrennen der Schleifabfälle aus der Seltenerdmetall-Legierung von dem gesammelten Schlamm unter Verwendung eines Magneten.
Verfahren nach Anspruch 2, das während des Schleifens des Blockes (2) eine weitere Stufe umfasst, in der die Schleifscheibe (1) relativ zu dem Block (2) bewegt wird, wodurch der Block (2) in Stücke geschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem während des Schleifens des Blockes (2) die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe (1), die Schneidegeschwindigkeit und der Druck zum Aufspritzen des Kühlmittels (3) so eingestellt werden, dass eine Tangentialkraft Fx und eine Radialkraft Fz an den Block (2) angelegt werden, die jeweils innerhalb vorgegebener Bereiche liegen.
Verfahren nach Anspruch 25, das außerdem die Stufen umfasst: – Überwachung der Kraft Fx und der Kraft Fz; und – Bestimmung, ob die Kraft Fx und die Kraft Fz jeweils innerhalb der vorgegebenen Bereiche liegen oder nicht.
Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetall-Magneten, das die folgenden Stufen umfasst: – Bereitstellung eines Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung; – Bereitstellung einer drehbar gelagerten Schleifscheibe (1), die auf ihrem Umfangsabschnitt einen Schleifrand (1b) aufweist, der Diamant-Schleifmittel-Teilchen enthält; – Schleifen des Blockes (2) aus der Seltenerdmetall-Legierung, wobei sich die Schleifscheibe (1) dreht und der Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) mit dem Block (2) in Kontakt gebracht wird und dem Schleifrand (1b) der Schleifscheibe (1) ein Kühlmittel (3) zugeführt wird; und – Magnetisieren der Seltenerdmetall-Legierung; dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) eine Oberflächenspannung von 25 bis 60 mN/m aufweist.