JP2001205568A

JP2001205568A - 希土類磁石切断用砥石刃

Info

Publication number: JP2001205568A
Application number: JP2000015144A
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: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】希土類磁石の切断加工において、高い送り速
度で切断加工を行っても精度良く加工できる希土類磁石
切断用砥石刃を提供する。【解決手段】粉末ハイス鋼からなる円板状の台金と、
前記台金の外周部分に電鋳により形成したダイヤモンド
系超砥粒を含有する砥石層と、から構成された外周刃で
あることを特徴とする希土類磁石切断用砥石刃。

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
加工するための回転砥石刃に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から硬質合金、セラミックス等を切
断加工するための切断砥石としては、図２に示すような
中空円板（台金）１の内周部分に超砥粒（ダイヤモンド
またはＣＢＮ等の超硬質の砥粒）を固着した砥石層２に
より内周刃を形成した超砥粒内周刃３や、図１に示すよ
うな中空円板を台金４としてその外周部分に超砥粒を固
着した砥石層５により外周刃を形成した超砥粒外周刃６
が使用されている。台金１、４の材質としては、アルミ
ニウム合金、Ｆｅ系合金、ＷＣ等を含む硬質合金あるい
はセラミックス等が利用されている。この一例として、
特開昭６３−１０９９８０号公報には、鋼材等の硬質材
料の切断を目的として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等を含有する合
金鋼からなる薄板円板状の台金の外周部にダイヤモンド
砥粒を付着したカッターホイールが開示されている。こ
のダイヤモンド砥粒を付着させる方法としてはメタルボ
ンド、レジンボンド、電着あるいは電鋳等が採用されて
いる。電鋳によりダイヤモンド砥粒を固着させた回転砥
石の一例としては、特開平６−７７６号公報に単結晶の
棒をウエハ状に切り出すための内周刃カッタが開示され
ている。

【０００３】また希土類焼結磁石の切断加工については
特開平９−１７４４４１号公報に、変形が少なく、切断
精度が高く、切断加工代が小さくかつ耐久性に優れた希
土類磁石切断用砥石外周刃の提供を目的として、ドーナ
ツ状の薄板超硬合金からなる台板の外周部分にダイヤモ
ンド系砥粒粉末を体積率で１０〜８０％含有させた外周
刃が開示されている。このように、希土類焼結磁石の切
断用砥石刃としては、一般にダイヤモンド系超砥粒を用
いた外周刃が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】希土類焼結磁石を所定
の寸法に切断加工する場合、切断コストの低減と切断精
度の向上が重要である。このためには下記の対策を行う
必要がある。１）切断加工代を極力少なくする。すなわち、極力厚さ
が薄い外周刃を使用し、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。なお、切断単重率は、（切断単
重率）＝（切断品の総重量）÷（切断に供した希土類焼
結磁石素材の総重量）×１００％で表わされる。２）厚さが薄い外周刃を使用しても、砥石全体に所定の
強度があり、切断加工時に曲がりやうねり等の変形が生
じないことが必要である。切断加工時に砥石の変形が生
じると加工精度、すなわち、切断面の平行度が低下する
からである。３）切断能率が高いこと、すなわち高い送り速度による
高速切断ができることが必要である。

【０００５】厚さが薄い希土類磁石切断用砥石刃にする
には図１に示す台金４の厚さｔ２を薄くしなければなら
ない。しかし、台金４の厚さｔ２を極端に薄くすると強
度が不足し、切断時、台金４に曲りやうねり等の変形が
発生する。この変形が発生すると、前記の通り切断品
（ワーク）の寸法精度が失われてしまうほか、被切断物
の希土類焼結磁石は硬くて脆いため、その切り屑が台金
４と被切断物との間に挟まって排除されにくくなり、台
金４を傷つけ超砥粒外周刃６の寿命を低下させたり、台
金４の曲りやうねりを増大させるという問題が生じる。
この不具合を解決するために特開平９−１７４４４１号
公報には、ＷＣ等を含有する焼結超硬合金製の台金を用
いた希土類磁石切断用外周刃が開示されている。同公報
には切断速度を８〜１５ｍｍ／分で希土類磁石を切断し
た場合、精度良く切断加工できたことが開示されてい
る。しかし、切断加工の生産性を向上させるために切断
速度を２０ｍｍ／分以上にすることが要求されてきてい
る。本発明の課題は、高い送り速度でも切断精度が良
く、かつ切断加工代が小さく切断できる希土類磁石切断
用砥石刃を提供することにある。

【０００６】

【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、粉末ハイス鋼からなる円板状の台金と、前記台金
の外周部分に電鋳により形成したダイヤモンド系超砥粒
を含有する砥石層と、から構成された希土類磁石切断用
外周砥石刃である。前記台金の厚さを０．１〜１ｍｍに
薄くした場合でも、高い送り速度にしたときの切断精度
が良くかつ切断加工代を小さくできるという有用な効果
を得ることができる。本発明の有用な効果を得るため
に、本発明の砥石刃の砥石層を構成するダイヤモンド系
超砥粒の体積率を１０〜８０％とすることが好ましい。

【０００７】前記ダイヤモンド系超砥粒は、天然または
合成工業用ダイヤモンドの粉末、ＣＢＮ粉末またはこれ
らの混合物からなり、その平均粒径は１０〜５００μｍ
であることが好ましく、１０〜１００μｍであることが
より好ましい。従来、超砥粒切断砥石において砥石刃と
なる砥石層の形成は、レジンボンドあるいはメタルボン
ド等の方法を採用していた。しかし、これらの方法では
希土類焼結磁石の切断用砥石刃として、砥石層内にダイ
ヤモンド系超砥粒を強固に固着することができなかっ
た。本発明の砥石刃は、電鋳により超砥粒の複数個が外
周刃を構成する砥石層の厚さ方向に強固に結合されてい
ることに特徴がある。これにより、砥石層の強度の向上
と超砥粒の剥離の防止ができ、２０ｍｍ／分以上の高い
送り速度にしたときの切断精度および切断単重率の向上
を実現したものである。

【０００８】本発明の砥石刃は、図１に示すように台金
４の材質として粉末ハイス鋼を使用し、その外周部分に
例えば平均粒径が１０〜１００μｍのダイヤモンド系超
砥粒を電鋳により固着した砥石層５を設けて外周刃とし
ている。この場合、台金４の厚さｔ２は０．１〜１．０
ｍｍとし、その外径を２５０ｍｍ以下、より実用的には
外径を５０〜１５０ｍｍにすれば十分に良好な切断性能
が得られる。また、砥石層５の厚さＴ２は、台金４の厚
さｔ２の１．１〜２倍程度にすることが好ましい。本発
明の砥石刃は、台金４に用いるハイス鋼素材を適宜選択
することにより所望の強度に調整することが可能であ
る。このため、外径を大きくした場合でも送り速度が３
０ｍｍ／分以上、さらには送り速度が５０ｍｍ／分とい
う高速切断に耐えることができる。

【０００９】本発明の砥石刃を用いれば、Ｒ’_１Ｃｏ_５
系、Ｒ’_２Ｃｏ_１７系（Ｒ’はＹを含む希土類元素の１
種または２種以上であり、Ｓｍを必須に含む）またはＲ
_２Ｔ _１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＹを含む希土類元素の
１種または２種以上でありＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙの１種また
は２種以上を必須に含み、ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏで
ある）を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系の希土類磁石（特に焼
結磁石）を高速切断したとき、従来に比べて切断寸法精
度および切断単重率を向上することができる。Ｒ’_１Ｃ
ｏ_５系希土類焼結磁石は、通常、重量％で３０〜４０％
のＳｍ、残部Ｃｏおよび不可避不純物からなる。Ｒ’_２
Ｃｏ_１７系希土類焼結磁石は、通常、重量％で２０〜２
８％のＳｍ、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、まず、原料金属
を秤量して溶解、鋳造法または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’_１
Ｃｏ_５系または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Ｒ’_１Ｃｏ_５系の場合は８５０〜１０
５０℃に０．５〜５時間保持後７５０〜９００℃まで
０．１〜５℃／分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１０〜
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７０
０〜９５０℃で一定の時間保持し、その後連続冷却また
は多段時効を行い、その後室温まで冷却する。

【００１０】Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、主要成
分のＲとＴとＢとの合計を１００重量％として、通常、
５〜４０％のＲ、０．２〜８％のＢ、残部Ｔからなる。
さらに、磁気特性や耐食性を改善するためにＣ、Ｓｉ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ（添加元
素）の1種または２種以上を所定量、Ｔに置換して含む
ことが許容される。前記添加元素の含有量は合計で８重
量％以下とするのがよい。また、Ｃｏの添加量は、Ｆｅ
の３０重量％以下を置換することが好ましい。前記添加
元素またはＣｏの含有量が前記範囲を超えると逆に磁気
特性が劣化する。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁
石は、まず、原料金属を秤量して溶解、鋳造法またはＲ
／Ｄ法により得られたＲ−Ｔ−Ｂ系合金を平均粉末粒径
２〜１０μｍまで微粉砕する。その後、磁場中で成形
し、１０００〜１２００℃で０．５〜５時間の焼結を行
った後、さらに４００〜１０００℃で１段または２段の
熱処理を施し、その後室温まで冷却する。その後、本発
明の砥石刃を用いて所定形状に切断後必要に応じて加工
する。その後表面処理を施し、実用に供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例を交えて詳細
に説明するが、下記の実施例により本発明が限定される
ものではない。図１は本発明の砥石刃の一例を示す上面
図（ａ）、（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図（ｂ）である。
希土類磁石切断用の超砥粒外周刃６は、粉末ハイス鋼か
らなる薄い円板状の台金４の外周部分に、電鋳によりダ
イヤモンド系超砥粒を含有する砥石層５を形成し、この
砥石層５が外周刃を構成している。台金４を、Ｍｏを３
〜１０重量％および／またはＷを１．２〜１９重量％含
有する高速度鋼（以下ハイス鋼；JISで規定されたSKH
2、SKH3、SKH4、SKH10、SKH51、SKH52、SKH53、SKH54、
SKH55、SKH56、SKH57、SKH58、SKH59のいずれか）であ
って、粉末冶金法により製造された粉末ハイス鋼を使用
することが望ましい。粉末ハイス鋼からなる台金４は次
のようにして製造することができる。１）まず、上記ハイス鋼を所定粒径の粉末にした後、モ
ールド内に充填して熱間静水圧プレス等により焼結して
所定形状の焼結素材を製造する。２）続いて、この素材に焼きなまし、鍛造、圧延および
焼き戻し等を行って硬度を上げた後、その厚さが０．１
〜１ｍｍになるように仕上整形する。粉末ハイス鋼は微
細な金属炭化物が均一に分散しているために、溶製材で
あるハイス鋼と比較して強度を１．５倍程度向上させる
ことができる。

【００１２】粉末ハイス鋼からなる台金４の外周部分
に、電鋳により外周刃となる砥石層５を形成する方法は
次のようにして行うことができる。１）台金４の砥石層５を形成する箇所を除いた部分をマ
スキングし、ＮｉまたはＣｏ等の金属イオンとダイヤ
モンド系超砥粒を均一に分散させたメッキ浴槽内にこの
台金４を浸漬する。続いて、この台金４を陽極に接続し
て、砥石層５を形成する部分にＮｉまたはＣｏ等のメッ
キ層を析出させながら、このメッキ層中に超砥粒を取り
込ませて砥石層５を形成する。２）前記砥石層５が所定の厚さに成長すると、台金４を
メッキ浴槽から取出し、この砥石層５が所定の形状と厚
さになるようにラップ盤等を用いて整形する。砥石層５
の厚さＴ２は、台金４の厚さの１．１〜２倍になるよう
に整形する。この結果、図１の回転砥石層部分５の厚さ
Ｔ２方向に複数個の超砥粒が強固に固着されたものが得
られる。

【００１３】（実施例１）粉末ハイス鋼（SKH55を出発
素材にして製造したもの）からなる台金（外径１００ｍ
ｍ×内径４０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍ）の外周部に電
鋳によりダイヤモンド系超砥粒をＮｉメッキで固定した
砥石層からなる外周刃を固着した超砥粒砥石刃を製作し
た。使用したダイヤモンド系超砥粒は平均粒径４０μｍ
の工業用合成ダイヤモンドである。この超砥粒からなる
外周刃の厚さは０．４０ｍｍ、砥石層中の前記超砥粒の
体積率は４０％とした。この外周砥石刃の１枚を回転切
断機にセットし、（Ｎｄ，Ｄｙ）_２（Ｆｅ，Ｃｏ）_１４
Ｂ型金属間化合物を主相とする焼結磁石素材の直方体ブ
ロックの切断試験を行った。切断加工の条件は、砥石刃
の回転数を６０００r.p.m.、送り速度を３０ｍｍ／分と
し、切削油に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寸法は長さ４６ｍｍ×幅４１ｍ
ｍ×厚さ７ｍｍであり、切断加工の方向は被切断物の長
さ方向とし、切断目標厚さが１．０２ｍｍになるように
ピッチ送りをして、複数の前記直方体ブロックから計５
０個の切断品を製作した。次に、各切断品の切断精度を
測定した。切断精度は、各切断品の切断面の中央部の１
点、両端隅部の各４点の計５点の厚さをマイクロメータ
で測定し、その最大値と最小値の差を切断加工の平行度
と見なして切断精度とした。求めた切断精度を表１に示
す。（実施例２）厚さ０．６５ｍｍの粉末ハイス鋼を台金と
して用いた以外は実施例１と同様にして本発明の外周砥
石刃を作製した。前記超砥粒からなる外周砥石層部分の
厚みは０．７０ｍｍであり、その砥石層中の超砥粒の体
積率は４０％であった。その後、砥石刃の回転数を７０
００r.p.m.、送り速度を５０ｍｍ／分、切断目標厚さを
１．２５μｍとした以外は実施例１と同様にして切断制
度を評価した。結果を表１に示す。（比較例１）実施例１の粉末ハイス鋼からなる台金に替
えて、同一寸法に形成したＴｉ合金製の台金を用いると
ともに、実施例１と同様のダイヤモンド系超砥粒を用い
て外周砥石刃（砥石層部分の厚さ０．４０ｍｍ）をメタ
ルボンド法により製作した。その後は実施例１と同様の
条件で切断試験を行った。なお、この砥石の砥石層中の
ダイヤモンド系超砥粒の体積率は４０％であった。切断
試験の結果を表１に示す。（比較例２）実施例２の粉末ハイス鋼からなる台金に替
えて、同一寸法に形成したＴｉ合金製の台金を用いると
ともに、実施例２と同様のダイヤモンド系超砥粒を用い
て外周砥石刃（砥石層部分の厚さ０．７０ｍｍ）をメタ
ルボンド法により製作した。その後は実施例１と同様の
条件で切断試験を行った。切断試験の結果を表１に示
す。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１の実施例１と比較例１との比較から、
粉末ハイス鋼製の台金を用いた実施例１は比較例１に比
べて２〜３倍の切断精度の向上を実現できたことがわか
る。また、実施例１の切断単重率は比較例１の切断単重
率よりも１．１％向上していた。これは、実施例1の外
周砥石刃の切断時の変形が小さく、切断精度を向上した
効果を反映したものと判断される。このように、実施例
１の切断刃を用いて高速切断した場合、切断精度および
切断単重率が向上するのは、粉末ハイス鋼製の台金がＴ
ｉ合金製の台金に比べて剛性（強度）が大きいことと、
メタルボンド法により形成した超砥粒砥石層に比べて電
鋳により形成した超砥粒砥石層における超砥粒同士の結
合力が強固なためと判断される。次に、実施例２と比較
例２との比較から、台金厚さよび切断目標厚さを厚くし
た場合でも、粉末ハイス鋼製の台金を用いた実施例２の
砥石刃の方が良好な切断精度を有することがわかる。ま
た、実施例１の切断単重率は比較例１の切断単重率より
も０．９％向上していた。なお、実施１の場合は実施例
２に比べて切断単重率が３．９％向上していた。これは
主に砥石層の厚みの差が効いている。

【００１６】本発明の砥石刃は希土類焼結磁石のみに限
定されず、公知の希土類永久磁石の切断に有用なもので
ある。例えば、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＹを
含む希土類元素の１種または２種以上でありＮｄ、Ｐ
ｒ、Ｄｙの１種または２種以上を必須に含み、ＴはＦｅ
またはＦｅとＣｏである）を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系合
金を鋳造後、熱間加工により異方性を付与したＲ−Ｔ−
Ｂ系永久磁石またはＲ_２Ｔ_１４Ｂ型金属間化合物を主相
としかつこの主相の平均結晶粒径が０．０１〜０．５μ
ｍである温間加工磁石の高速切断における切断精度およ
び切断単重率の向上に寄与することができる。また、本
発明の砥石刃の台金材質として、上記実施例では粉末ハ
イス鋼を用いたが、台金材質として溶製材を使用したハ
イス鋼またはＣｒおよびＷを含有する合金鋼を使用した
場合でも上記と類似の有用な効果を得ることできる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、送り速度：２０ｍｍ／
分以上の高速切断を行った場合の切断精度が高く、かつ
切断単重率を向上できる希土類磁石切断用砥石刃を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図面であり、（ａ）は
上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。

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

【符号の説明】

１：台金、２：砥石層、３：超砥粒内周刃、４：
台金、５：砥石層、６：超砥粒外周刃、Ｔ１，Ｔ２：回
転砥石層部分の厚さ、ｔ２：台金の厚さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２８Ｄ 1/24 Ｂ２８Ｄ 1/24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末ハイス鋼からなる円板状の台金と、
前記台金の外周部分に電鋳により形成したダイヤモンド
系超砥粒を含有する砥石層と、から構成された外周刃で
あることを特徴とする希土類磁石切断用砥石刃。