JP2000094337A

JP2000094337A - 希土類磁石切断用超砥粒砥石刃およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000094337A
Application number: JP10264273A
Authority: JP
Inventors: Osamu Isoda; 修磯田; Takahito Suzuki; 貴仁鈴木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代
が小さく、かつ超砥粒砥石刃を構成する台板のリサイク
ルが可能な希土類磁石切断用の超砥粒砥石刃およびその
製造方法を提供する。【解決手段】チタン合金製の台板と、この台板の外周
または内周の切り刃部に超砥粒を含有する砥石層を接合
してなる希土類磁石切断用超砥粒砥石刃であって、前記
台板が引張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のチタン合金か
らなり、かつ前記砥石層が超砥粒を体積率で１０〜８０
％含有することを特徴とする希土類磁石切断用超砥粒砥
石刃。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は希土類磁石を切断す
るのに有効な希土類磁石切断用超砥粒砥石刃およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の希土類焼結磁石の切断刃として
は、図１に示すような中空円板の内周部分に超砥粒（ダ
イヤモンドやＣＢＮ等の超硬質の砥粒）を固着した超砥
粒砥石内周刃や、図２に示すような円板を台板としてそ
の外周部分に超砥粒を固着した超砥粒砥石外周刃がある
が、最近では超砥粒砥石外周刃が生産性の点から主流と
なってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】切断砥石を使用して希
土類焼結磁石を切断加工する場合、切断砥石の刃厚と被
切断物（希土類焼結磁石）の切断加工歩留りとの関係が
重要なコスト要因であり、極力薄い刃を使用し、かつ切
断加工精度を良くして、切断加工に供する希土類焼結磁
石素材から所定寸法の切断品（ワーク）に至る切断歩留
りを示す切断単重率を上げることが肝要である。（切断
単重率）＝（切断品の総重量）÷（切断に要する希土類
焼結磁石素材の総重量）×１００％で定義される値で
ある。薄い切断刃にするには、図１、図２に示す砥石台
板６，２６を薄くする必要がある。図１の内周刃１０で
は比較的薄い回転切断刃の製作が可能であり、例えば厚
みｔ１＝０．１ｍｍ程度のステンレス鋼製の台板を用い
て厚みＴ１＝０．２５〜０．５ｍｍ程度の切れ刃をもつ
内周刃が製作されている。しかし、チタン合金製の台板
６を用いた図１の内周刃１０において、厚みｔ１，Ｔ１
を小さくして行くと、切断品に曲がりやうねり等を発生
させる問題がある。次に、図２の外周刃２０の場合、例
えばチタン合金を無作為に選択してその厚みｔ２を１ｍ
ｍ以下にした薄板形状の台板２６を採用すると機械強度
が不足し、切断に際し曲がりやうねり等の変形を発生さ
せるという問題がある。この場合は、希土類焼結磁石の
切断品（ワーク）の寸法精度が失われてしまう他、被切
断物の希土類焼結磁石は硬くて脆いため、その切り屑が
台板２６と被切断物（図示省略）との間に挟まって排除
されにくく台板２６を傷つけ外周刃２０の寿命を低下さ
せたり、台板２６の曲がりやうねりを増大させるという
問題がある。このため、切断単重率を改善する障害とな
っていた。また、従来の超砥粒砥石刃は所定の期間切断
加工に使用した後廃棄されている。よって、台板を構成
する金属資源の浪費、使用済み回転砥石刃の廃棄による
環境汚染、コストダウンの障害となる等の問題を有す
る。したがって、本発明の課題は、変形が少なく、切断
精度が高く、切断加工代が小さく、かつ超砥粒砥石刃を
構成する台板のリサイクルが可能な希土類磁石切断用の
超砥粒砥石刃およびその製造方法を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、チタン合金製の台板と、この台板の外周または内
周の切り刃部に超砥粒を含有する砥石層を接合してなる
希土類磁石切断用超砥粒砥石刃であって、前記台板が引
張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のチタン合金からなり、
かつ前記砥石層が超砥粒を体積率で１０〜８０％含有す
る希土類磁石切断用超砥粒砥石刃である。

【０００５】また、本発明は、チタン合金製の台板と、
この台板の外周または内周の切り刃部に超砥粒を含有す
る砥石層を接合してなる希土類磁石切断用超砥粒砥石刃
の製造方法において、この希土類磁石切断用超砥粒砥石
刃の使用済みのもののチタン合金製の台板に溶体化処理
と時効処理または熱処理を施した後、必要に応じて所定
の機械加工を行い、その後前記台板の外周または内周の
切り刃部に超砥粒を含有する砥石層を接合する希土類磁
石切断用超砥粒砥石刃の製造方法である。溶体化処理と
時効処理または熱処理は加工による内部歪みを除去し、
室温における引張強さを９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上とする
ために必要である。溶体化処理は通常大気中で７００〜
１０００℃×０．５〜１０時間保持する加熱条件で行う
が、必要により真空やＡｒガス雰囲気中で処理してもよ
い。時効処理は溶体化処理に続けて行われ、通常大気中
で３５０〜７００℃×０．５〜１０時間保持する加熱条
件で行う。必要により真空やＡｒガス雰囲気中で熱処理
してもよい。時効処理は１段時効や２段以上の多段時効
を採用することができる。熱処理は通常大気中で５００
〜７００℃×０．５〜１０時間保持する加熱条件で行
う。一般的に、前記の（溶体化処理＋時効処理）を施し
た場合に比べて引張強さがやや低下する傾向にある。

【０００６】前記超砥粒は天然または合成工業用ダイヤ
モンドの粉末、ＣＢＮ粉末およびこれらの混合物からな
り、その平均粉末粒径が１０〜５００μｍであることが
好ましい。切断に際し曲がりやうねり等の変形を抑えて
良好な寸法精度の切断品が得られる超砥粒砥石外周刃で
あって、そのチタン合金製の台板の寸法を外径２５０ｍ
ｍ以下としかつ厚みを１〜０．１ｍｍの薄板とするため
に、前記チタン合金製の台板の引張強度を９５ｋｇｆ／
ｍｍ^２以上にすることが必要である。また、切断に際し
曲がりやうねり等の変形を抑えて良好な寸法精度の切断
品が得られる超砥粒砥石内周刃であって、そのチタン合
金製の台板の厚みを０．１〜０．５ｍｍ、より好ましく
は０．１〜０．２ｍｍとするために、前記チタン合金製
の台板の引張強度を９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上にすること
が必要である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
特長は硬くて脆い硬質材料である希土類焼結磁石に代表
される希土類磁石の切断加工に好適な薄い回転切断刃の
台板材質として引張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のチタ
ン合金を採用し、さらにこのチタン合金の台板の外周ま
たは内周の切り刃部に超砥粒を体積率で１０〜８０％含
有する砥粒層を固着させることにある。また、本発明
は、（溶体化処理＋時効処理）または熱処理後、必要に
応じて冷間圧延等の機械加工を施し、さらに砥石層を固
着後一定期間切断加工に使用することを１サイクルとし
て、多サイクルの繰り返しの使用が可能なチタン合金製
台板を用いることを特長としている。希土類磁石を薄い
外周刃または内周刃で切断する場合、その構造上台板の
材質が非常に重要である。切断時に力を受けても曲がり
やうねりが非常に小さくかつ薄い超砥粒砥石刃の台板に
なるとともに、リサイクルが可能な台板材料を種々検討
した結果、本発明者らは引張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以
上のチタン合金を採用することにより前記課題を克服で
きることを見出した。引張強さからいえばアルミナ等の
セラミックスの方が大きいが靭性に乏しく、特に被加工
物が希土類焼結磁石の場合、切断中に衝撃で割れてしま
うこともしばしばあり非常に危険で、薄い希土類磁石切
断用超砥粒砥石刃の台板には適さない。

【０００８】例えば図２により説明すると、切り刃部は
前記チタン合金製台板２６の外周部分に超砥粒粉末を結
合剤を用いて固着させて砥石層２３を形成し外周切断刃
２０とする。結合剤についてはメタルボンド、レジンボ
ンド、ビトリファイドボンド、電着ボンド等のいずれの
方法でもよい。ただし、砥石層２３に含まれる超砥粒の
体積率が１０％未満では切断に寄与する超砥粒が少なす
ぎて切れ味が悪くなり切断速度を極端に遅くせざるを得
なくなり切断効率が低下する。また８０％を越えると逆
に結合剤が少なすぎて超砥粒を固着する力が減少し、希
土類焼結磁石のような硬い被切断物では砥粒が切断に十
分寄与せずに脱粒してしまう。したがって、希土類磁石
切断用超砥粒砥石外周刃または内周刃の砥石層部におけ
る超砥粒の体積率は１０〜８０％の範囲が好ましい。

【０００９】また、超砥粒は天然または合成工業用ダイ
ヤモンド粉末以外に、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）粉
末、天然または合成工業用ダイヤモンド粉末−ＣＢＮ粉
末の混合物でもよい。ＣＢＮはダイヤモンドに次いで硬
い物質である。このＣＢＮ粉末をダイヤモンド粉末の一
部または全てと置き換えても希土類磁石の外周切断刃ま
たは内周切断刃としてダイヤモンド砥粒の場合と同じ性
能を示すことができる。

【００１０】さらに、砥粒の種類以外に砥粒粒度につい
ても検討した結果、ダイヤモンド粉末、ＣＢＮ粉末、そ
れらの混合物の砥粒の平均粉末粒度が１０〜５００μｍ
の範囲が好ましいことがわかった。希土類磁石を切断す
るに際し、平均粉末粒度が１０μｍ未満の砥粒を用いる
と砥粒の突き出しが悪いため目詰まりし易く切断能率が
低下する。また平均粉末粒度が５００μｍを越えると切
断能率は高いものの、希土類磁石の切断面粗さが荒くな
ったり、台板を薄くしても砥石層部の厚みが厚くなり結
果として薄い外周刃または内周刃が得られない等の不具
合を生じるためである。

【００１１】台板自体に反りやうねりがあり寸法精度が
良くない場合、それを反映して切断後の希土類磁石の寸
法精度が悪くなり結果的に切断加工代が大きくなるとい
う問題もある。台板の反りやうねりは台板が薄くなるほ
ど、直径が大きくなるほど発生し易くなる。本発明の外
周刃に用いる前記チタン合金製台板の好適な寸法につい
て種々検討した結果、外径が２５０ｍｍ以下でありかつ
厚みが０．１〜１ｍｍの場合でも十分に良好な切断性能
が得られることを見出した。すなわち外径が２５０ｍｍ
を越えると、あるいは外径が２５０ｍｍ以下であっても
その厚みが０．１ｍｍ未満の場合、大きな反りが発生し
寸法精度の良好なワークが得られない。外径を２５０ｍ
ｍ以下としたのは、一般的に台板内径（中心孔直径）が
通常４０ｍｍ以上であることによるが、被切断物の大き
さによっては台板内径を４０ｍｍ未満にする場合もあり
この場合は比例的に２０〜３０ｍｍの外径寸法にまで小
さくなる場合がある。

【００１２】本発明の希土類磁石切断用超砥粒砥石外周
刃または内周刃を用いて、ＲＣｏ_５系、Ｒ_２Ｃｏ_１７系
（ＲはＳｍを必須とし、Ｙを含む希土類元素の１種また
は２種以上）またはＲ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土
類元素のうちの１種または２種以上）の希土類磁石（特
に焼結磁石）を切断すると、良好な切断寸法精度と高い
切断単重率とが得られ、好ましい。ＲＣｏ_５系希土類焼
結磁石は、通常、重量％で３０〜４０％のＲ、残部Ｃｏ
および不可避不純物からなる。Ｒ_２Ｃｏ_１７系希土類焼
結磁石は、通常、重量％で２０〜２８％のＲ、５〜３０
％のＦｅ、３〜１０％のＣｕ、１〜５％のＺｒおよび／
またはＨｆ、残部Ｃｏおよび不可避不純物からなる。こ
れらは、例えば、先ず、原料金属を秤量して溶解、鋳造
および／またはＲ／Ｄ法により得られた合金を平均粉末
粒径１〜２０μｍまで微粉砕し、ＲＣｏ_５系、Ｒ_２Ｃｏ
_１７系磁石粉末を得る。その後磁場中で成形し、さらに
１１００〜１２５０℃で０．５〜５時間の焼結、次いで
真空中または不活性ガス雰囲気中においてＲＣｏ_５系の
場合は８５０〜１０５０℃に０．５〜５時間保持後７５
０〜９００℃まで０．１〜５℃／ｍｉｎの冷却速度で冷
却後、室温まで急冷する。Ｒ_２Ｃｏ_１７系の場合は焼結
温度よりも０〜５０℃低い温度域で０．５〜５時間溶体
化処理した後、時効処理を施す。時効処理は通常初段時
効として７００〜９５０℃で一定の時間保持し、その後
連続冷却または多段時効を行う。

【００１３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石は、通常、
重量％で５〜４０％のＲ、残部Ｆｅ、０．２〜８％のＢ
および不可避不純物からなり、磁気特性や耐食性を改善
するためにC、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Z
n、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Sn、Hf、Ta、W等の添加元素の
１種または２種以上を含むことができる。前記添加元素
の含有量は、Ｃｏの場合３０重量％以下、その他の添加
元素の場合は合計で８重量％以下とするのがよい。前記
含有量を超えると逆に磁気特性が劣化する。Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法は、先ず、原料金属を秤
量して溶解、鋳造／および／またはＲ／Ｄ法により得ら
れた合金を平均粉末粒径１〜２０μｍまで微粉砕し、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を得る。その後磁場中で成形し、
１０００〜１２００℃で０．５〜５時間の焼結を行い、
さらに４００〜１０００℃で１段または２段の熱処理を
施して製造される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明によれば、希土類磁石切断
用超砥粒砥石刃の台板を引張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以
上のチタン合金からなる薄板円板に形成し、さらに外周
切れ刃部分または内周切れ刃部分に超砥粒粉末による砥
石層を設けることによって、薄い外周刃または内周刃で
も希土類磁石を精度よくかつ長期にわたって安定して切
断加工でき、切断加工のコストダウン、切断歩留まりの
向上に寄与することができる。また、本発明によれば、
台板のリサイクルによるコストダウン、環境汚染の抑制
等に寄与することができる。

【００１５】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例により限定されるもの
ではない。（実施例1〜３、比較例１）表１に示すように、引張強
さの異なる４種のＴｉ合金素材を用いて外径１２５ｍｍ
×内径４０ｍｍ×厚み（図２のｔ２）を０．１〜１ｍｍ
にした中空薄板円板に加工し、外周刃用台板２６とし
た。加工済みの各台板の両側面の平面度はいずれも０．
０２ｍｍ以内、平行度（厚みのばらつき）は０．００５
ｍｍ以内であり、良好である。次いで、台板２６の外周
部に結合剤にレジンを使用するレジンボンド法によりダ
イヤモンド砥粒を固着し、外周切断刃を作製した。すな
わち、円板砥石形状の金型キャビティに前記チタン合金
製の各台板を順次セットし、各外周部分に熱硬化性フェ
ノール樹脂をバインダーとし、平均粉末粒径１５０μｍ
の人工ダイヤモンドを体積率で２５％（砥粒２５％、レ
ジン７５％）に混合した粉末を充填し、プレスにより砥
石形状に成形した。その後、金型にセットしたまま１２
０〜１８０℃で２時間加熱硬化させ、冷却後ラップ盤に
て刃厚（図２のＴ２）が０．２〜１．１ｍｍになるよう
に仕上げ加工し、希土類磁石切断用超砥粒砥石外周刃と
した。

【００１６】実施例１〜３および比較例１で作製した外
周刃をそれぞれ用いて、（Ｎｄ，Ｄｙ）_２Ｆｅ_１４Ｂを
主相とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の直方体ブロ
ックを被切断物として下記の条件で切断試験を行なっ
た。表１の各例において、それぞれ外周刃２枚を１．５
ｍｍ間隔で回転切断機（図示省略）にセットし、回転数
５０００ｒｐｍ、切断速度１２ｍｍ／ｍｉｎで被切断物
を切断した。切削油として水溶性切削油剤を使用した。
被切断物である前記直方体ブロックの切断面積は幅４０
ｍｍ×高さ２０ｍｍである。切断を始めてから１０００
枚までの切断品について、１０枚毎に各々前記２枚の外
周刃で切断されたワーク（希土類焼結磁石）の中央部１
点と両端部の２点の計３点の厚みをマイクロメーターで
測定し、３点の平均値をその切断された希土類磁石の厚
み寸法とみなし、また３点の最大値と最小値の差を平行
度すなわち切断精度として評価した。この切断試験のワ
ークの目標切断寸法を厚み１．４ｍｍに設定した。ま
た、切断を始めてから１０００枚までの切断品について
の切断単重率をもとめた。これらの結果を表１に示す。
表１から、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の切断に、引
張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のチタン合金製台板を用
いた超砥粒砥石外周刃を用いることによって、刃厚が薄
くても切断精度よくかつ切断歩留まりがよく、長期にわ
たって安定して切断できることがわかる。

【００１７】

【表１】

【００１８】（実施例４）表１の実施例１の外周刃を一
定期間切断作業に使用して廃棄される状態のものを準備
した。次に、この廃棄状態の外周刃に対して表２の実施
例４に示す条件の（溶体化処理＋時効処理）を施した。
続いて、得られたものの変形を是正しかつ外周に付着す
る砥石層の残さを除去するために、圧延、研削、研磨加
工等を施した。この結果、得られた台板は所定の寸法を
有し両側面の平面度はいずれも０．０２ｍｍ以内、平行
度（厚みのばらつき）は０．００５ｍｍ以内であり、良
好である。次に、前記台板の外周部に結合剤にメタルを
使用するメタルボンド法によりダイヤモンド砥粒を固着
し、外周切断刃を作製した。製作工程は略実施例１と同
様であるが、バインターとして重量％でＣｕ７０％−Ｓ
ｎ３０％の組成の粉末を用い、砥粒として平均粉末粒径
１００μｍの人工ダイヤモンドおよびＣＢＮを重量比で
１：１に混合した粉末を体積率で１５％（砥粒１５％、
メタルバインダー８５％）になるように配合した。な
お、プレス後の加熱焼成は７００〜８００℃×２時間行
ない、次いで仕上げ加工を施し、刃厚１．０ｍｍの希土
類磁石用超砥粒砥石外周刃を作製した。作製した外周刃
を用いた以外は実施例１と同様な切断試験を行なったと
ころ、実施例１と略同様の良好な切断性能を有すること
を確認した。

【００１９】（比較例２）実施例４で準備した廃却され
る状態の外周刃を用いて、その外周刃の摩減した砥石層
を機械加工により除去した後、以後は実施例４と同様に
して外周部分にメタルボンド法によりダイヤモンド砥粒
を固着し、外周刃を作製した。この外周刃の台板の両側
面の平面度は０．０２ｍｍを大きく超えて変形してお
り、前記ブロックの切断に使用することができなかっ
た。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２より、廃棄後の外周刃に（溶体化処理
＋時効処理）を施すことにより、台板のリサイクルが可
能であり、かつ切断特性も良好であることがわかる

【００２２】上記実施例では外周刃の場合を記載した
が、本発明においては、長期にわたり切断精度を維持し
ながら切断可能であり、切断加工代を極力小さくできる
とともに、リサイクルが可能な内周刃であって、そのチ
タン合金製の台板の厚みを０．１〜０．５ｍｍ、より好
ましくは０．１〜０．２ｍｍにすることができる。

【００２３】本発明の砥石刃においては台板に各種の表
面処理を施すことができる。例えば、図１、２の台板６，
２６の側面にアルミナ溶射被膜（図示省略）を設けて耐
摩耗性を向上することができる。また、メタルボンド法
による場合は台板６と砥石層３との接触界面または台板
２６と砥石層２３との接触界面に、銅被膜（図示省略）
を設けることが台板と砥石層との密着性を向上するため
に好ましい。銅被膜は、シュー酸等で複数回該当する台
板表面をエッチングした後、その表面にハロゲン化銅を
塗布し、これを熱分解させることで得られる。また、台
板にＣｒめっきや化成処理（リン酸塩被膜等）、窒化処
理、硬化肉盛、ＴｉＮのイオンプレーティング等を施し
てもよい。

【００２４】本発明は希土類焼結磁石のみならず、公知
の永久磁石材料に適用可能である。例えば、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系の鋳造、熱間加工磁石や、超急冷法により得られた
薄片を用いて高密度化することで得られる温間加工磁石
（ＭＱ２、ＭＱ３）等にも適用できる。さらには希土類
ボンド磁石の切断にも好適である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、長期にわたり切断精度
を維持しながら希土類磁石を切断可能であり、かつ切断
加工代を極力小さくできるとともに、台板をリサイクル
でき、産業上の利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】内周刃の構造を示す図面であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図２】外周刃の構造を示す図面であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１０内周刃、２０外周刃、６，２６砥石台板、
３，２３砥石層、ｔ１，ｔ２台板の厚み、Ｔ１，Ｔ
２刃厚または切断加工代。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン合金製の台板と、この台板の外周
または内周の切り刃部に超砥粒を含有する砥石層を接合
してなる希土類磁石切断用超砥粒砥石刃であって、前記
台板が引張強さ９５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上のチタン合金か
らなり、かつ前記砥石層が超砥粒を体積率で１０〜８０
％含有することを特徴とする希土類磁石切断用超砥粒砥
石刃。
【請求項２】チタン合金製の台板と、この台板の外周
または内周の切り刃部に超砥粒を含有する砥石層を接合
してなる希土類磁石切断用超砥粒砥石刃の製造方法にお
いて、この希土類磁石切断用超砥粒砥石刃の使用済みの
もののチタン合金製の台板に溶体化処理と時効処理また
は熱処理を施した後、必要に応じて所定の機械加工を行
い、その後前記台板の外周または内周の切り刃部に超砥
粒を含有する砥石層を接合することを特徴とする希土類
磁石切断用超砥粒砥石刃の製造方法。