JP2003326449A

JP2003326449A - 希土類合金の切断方法

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Publication number: JP2003326449A
Application number: JP2003045961A
Authority: JP
Inventors: Sadahiko Kondo; 禎彦近藤; Akira Miyaji; 章宮地; Hajime Ishida; 一石田
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2003-11-18
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP3770879B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイヤソー装置で水を主成分とする冷却液を
用いて希土類合金を切断する際のワイヤソーの寿命を長
くする。【解決手段】芯線２２に砥粒２４を樹脂層２６によっ
て固着させたワイヤソー２０を用いる希土類合金の切断
方法であって、希土類合金がワイヤソーによって切削さ
れる部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６
０ｍＮ／ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に
浸漬した状態で、ワイヤソーを走行させることによって
希土類合金を切削する工程を包含し、ワイヤソーとし
て、長さ方向において互いに隣接する砥粒間の平均距離
が砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の範囲内
にあり、砥粒が樹脂層の表面から突き出している部分の
平均高さが砥粒の平均粒径の７０％以下であって、且
つ、樹脂層の芯線に対する偏肉率が４０％以下であるワ
イヤソーを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類合金の切断
方法に関し、特に、芯線に砥粒を固着させたワイヤソー
を用いて希土類合金を切断する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】希土類合金は、例えば、強力な磁石材料
として利用されている。希土類合金を着磁することによ
って得られる希土類磁石は、例えば、磁気記録装置の磁
気ヘッドの位置決めに用いられるボイスコイルモータ用
の磁石として好適に用いられている。

【０００３】希土類合金材料（インゴットや焼結体を含
むものとする。）を切断する方法としては、従来から、
例えば回転するスライシングブレードを用いて希土類合
金材料をスライスする技術が採用されている。しかしな
がら、スライシングブレードで切断する方法によれば、
切断刃の厚さが比較的大きいため、削りしろが多くな
り、希土類合金材料の歩留まりが低く、希土類合金製品
（例えば希土類磁石）のコストを上昇させる要因となっ
ている。

【０００４】スライシングブレードよりも削りしろが少
ない切断方法として、ワイヤソーを用いた方法がある。
例えば、特許文献１は、高強度の芯線の周面上に超砥粒
をボンド層により固定したワイヤソー（「固定砥粒ワイ
ヤソー」という。）を用いて、シリコン、ガラス、ネオ
ジム、フェライト等の硬脆材料を切断できることを開示
している。

【０００５】上述のような固定砥粒ワイヤソーを用い
て、希土類合金材料から少ない削り代で所定厚さの板を
多数枚同時に作製することができれば、希土類磁石の製
造コストが大幅に低減される。しかしながら、固定砥粒
ワイヤソーを用いて希土類合金を量産レベルで切断した
との報告は未だに無い。

【０００６】本発明者が種々検討した結果から、この主
な原因として、希土類合金、特に、焼結法によって製造
された希土類合金（以下、「希土類焼結合金」を呼
ぶ。）の機械的な性質が、シリコン等と大きく異なるこ
とが挙げられる。具体的には、希土類焼結合金は、全体
として脆く、且つ、硬い主相（すなわちＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ結
晶粒）と、延性的な破壊を起こす粒界相とを有するの
で、シリコンに代表される硬脆材料と異なり、切削され
難い。すなわち、シリコン等の硬脆材料を切断する場合
に比べて、切削抵抗が高く、その結果、発熱量も多い。
また、希土類合金の比重は、約７．５とシリコン等の材
料に比べて大きく、切削によって生成される切削屑（ス
ラッジ）が切削部から排出され難い。

【０００７】従って、希土類合金を、高い加工精度で、
効率良く切削するためには、切削抵抗を十分に低下させ
るとともに、切削時に発生する熱を効率良く放熱する、
すなわち切削部を効率良く冷却する必要がある。また、
切削によって生成される切削屑を効率良く排出する必要
がある。

【０００８】そこで、潤滑性に優れた冷却液（「切削
液」ともいう。）を希土類合金の切削部に十分に供給す
ることによって、切削抵抗を低下するとともに、切削時
に発生する熱を効率良く放散することができる。発明者
による実験の結果、油性の冷却液を用いて、ワイヤソー
を十分な量の冷却液で濡らしておけば、走行するワイヤ
ソーによって、狭い切削部に冷却液を十分に供給するこ
とができる。

【０００９】

【特許文献１】特開平１１−１９８０２０号公報

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、油性の
冷却液には、環境破壊を起こさないように廃液を処理す
るためにコストがかかること、および、廃液中の切削屑
を分別することが困難であり、廃液や切削屑の再利用が
困難であるという問題がある。これらのことを考慮する
と、冷却液としては水（または水溶性の冷却液）が好ま
しいのであるが、水を冷却液として用いると、水は粘度
（１．０ｍｍ²／ｓ）が低いので、走行するワイヤソー
に十分な量を付着させることができないので、ワイヤソ
ーを水で濡らしても切削部に十分な量の水を供給するこ
とができない。

【００１１】特許文献１は、冷却液の槽からオーバーフ
ローする冷却液中にワイヤソーを走行させることによっ
て、固定砥粒ワイヤソーを高速（例えば２０００ｍ／ｍ
ｉｎ）で走行させる場合においても、冷却液をワイヤソ
ーに確実に付着させることができることを開示してい
る。しかしながら、本発明者の実験によると、オーバー
フローしている水の中にワイヤソー（例えば、特許文献
１に開示されている）を走行させながら希土類合金を切
削しても、砥粒の脱落や、樹脂層の剥離、さらにひどい
場合にはワイヤソーの断線が発生する。この不具合は、
ワイヤソーの走行速度が例えば８００ｍ／ｍｉｎ程度で
も発生した。

【００１２】本発明は上記の諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、ワイヤソー装置で水を主成分
とする冷却液を用いて希土類合金を切断する際のワイヤ
ソーの寿命を長くすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による希土類合金
の切断方法は、芯線に砥粒を樹脂層によって固着させた
ワイヤソーを用いる希土類合金の切断方法であって、前
記希土類合金が前記ワイヤソーによって切削される部分
を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／
ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬した
状態で、前記ワイヤソーを走行させることによって前記
希土類合金を切削する工程を包含し、前記ワイヤソーと
して、長さ方向において互いに隣接する前記砥粒間の平
均距離が前記砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未
満の範囲内にあり、前記砥粒が前記樹脂層の表面から突
き出している部分の平均高さが前記砥粒の平均粒径の７
０％以下であって、且つ、前記樹脂層の前記芯線に対す
る偏肉率が４０％以下であるワイヤソーを用いることを
特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。

【００１４】本発明による希土類合金の切断方法に用い
られる水を主成分とする冷却液は、表面張力の代わりに
動摩擦係数によって特定することもでき、前記希土類合
金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３
の範囲内にある冷却液を用いることを特徴とする。

【００１５】前記砥粒の平均粒径Ｄは、２０μｍ≦Ｄ≦
６０μｍの関係を満足することが好ましい。

【００１６】前記芯線の直径は０．１５ｍｍ以上０．２
ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

【００１７】好ましい実施形態において、前記ワイヤソ
ーを走行させる工程は、ワイヤソーを複数のローラの間
で走行させる工程であって、前記複数のローラのそれぞ
れは、案内溝が形成された高分子層を有し、前記案内溝
は、少なくとも一方の斜面が前記ローラの半径方向に対
して２５°以上４５°未満の角度を成す一対の斜面を有
し、前記ワイヤは前記一対の斜面の間を走行させられ
る。

【００１８】前記樹脂層は、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂またはポリイミド樹脂から形成されていることが好
ましい。

【００１９】好ましい実施形態において、前記希土類合
金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金であり、Ｎｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ系希土類焼結合金であってもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態による希土類合
金の切断方法は、芯線（典型的にはピアノ線）に砥粒
（典型的にはダイヤモンド砥粒）を樹脂層によって固着
させたワイヤソーを用い、希土類合金がワイヤソーによ
って切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍ
Ｎ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍの範囲内にある水を主成分とする
冷却液中に浸漬した状態で、ワイヤソーを走行させるこ
とによって希土類合金を切削する工程を包含し、ワイヤ
ソーとして、長さ方向（すなわち、ワイヤソーの走行方
向）において互いに隣接する砥粒間の平均距離が砥粒の
平均粒径の１５０％以上４００％未満の範囲内にあり、
砥粒が樹脂層の表面から突き出している部分の平均高さ
が砥粒の平均粒径の７０％以下であって、且つ、樹脂層
の芯線に対する偏肉率が４０％以下であるワイヤソーを
用いる。なお、冷却液として、希土類合金に対する２５
℃における動摩擦係数が０．１〜０．３のものを用いて
もよい。

【００２１】本発明の実施形態による希土類合金の切断
方法において、希土類合金を固定砥粒ワイヤソーを用い
て切削する工程は、２５℃における表面張力が２５ｍＮ
／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ（約２５ｄｙｎ／ｃｍ〜約６０ｄｙ
ｎ／ｃｍ）の範囲内にある冷却液に切削部が浸漬された
状態で実行されるので、ワイヤソーを効率良く冷却する
ことができる。上記の範囲内の表面張力を有する冷却液
は、水に比べて、希土類合金および／またはワイヤソー
に対する濡れ性（またはなじみ）が優れるので、切削部
（希土類合金とワイヤソーとが互いに接触し、希土類合
金が切削される部分。切削溝ともいう。）に冷却液が効
率よく浸透するためと考えられる。勿論、水を主成分と
する冷却液は、油性冷却液（例えば鉱油）に比べ比熱が
高いので、冷却効率が高い。なお、本明細書において、
「水を主成分とする冷却液」とは、全体の７０重量％以
上が水である冷却液をいう。

【００２２】本発明の希土類合金の切断方法において好
適に用いられる冷却液は、上記希土類合金に対する動摩
擦係数によって選別することも可能で、２５℃における
上記動摩擦係数が約０．１〜約０．３の範囲内にある冷
却液は、上記の範囲内の表面張力を有する冷却液と同等
の作用・効果を発揮し得る。表面張力が切削部に対する
冷却液の浸透性を示す指標と考えられるのに対し、動摩
擦係数は切削部に対して冷却液が与える潤滑性の指標と
考えられる。なお、表面張力と動摩擦係数との間に、定
性的な相関関係があることが知られている。

【００２３】冷却液の表面張力は、よく知られているデ
ュヌイ表面張力計を用いて測定される。また、希土類合
金に対する冷却液の動的摩擦係数は、日本で基礎的な試
験機として多用されている増田式「四球式摩擦試験機」
を用いて測定される。本明細書においては、表面張力お
よび動摩擦係数のいずれについても、２５℃における値
を、冷却液を特徴付ける値として採用する。

【００２４】なお、以下の実施例で示す動摩擦係数は、
鉄球を用いて四球式摩擦試験機で求めた値である。実施
例で例示するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金（ＲはＹを含む
希土類元素で、例えば、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ金属間化合物を
主相とする合金）は、鉄の含有量が成分元素の中で最も
多いので、鉄球を用いて求めた冷却液の動摩擦係数は、
良い近似で、希土類合金に対する動摩擦係数として採用
することができる。このことは実験的に確かめた。希土
類磁石として好適に用いられる希土類合金の組成および
製造方法は、例えば、米国特許第４，７７０，７２３号
および米国特許第４，７９２，３６８号に記載されてい
る。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金の典型的な組成では、Ｒ
としてＮｄまたはＰｒが主に用いられ、Ｆｅは部分的に
遷移元素（例えばＣｏ）に部分的に置換されてもよく、
ＢはＣによって置換されてもよい。

【００２５】また、２５℃の表面張力または動摩擦係数
を用いて、本発明の切断方法で用いられる冷却液を特定
したが、実際に使用する際の冷却液の温度は、２５℃に
限られない。但し、本発明の効果を得るためには、１５
℃〜３５℃の範囲内に温度制御された冷却液を用いるこ
とが好ましく、２０℃〜３０℃の範囲内にあることがさ
らに好ましく、２３℃〜２８℃の範囲内にあることがさ
らに好ましい。よく知られているように、冷却液の表面
張力や動摩擦係数は温度に依存するので、実際に使用す
る冷却液の温度が上記の温度範囲からあまり外れると、
冷却液の表面張力や動摩擦係数がそれぞれ上記の数値範
囲から外れた状態と良く似た状態となり、冷却効率また
は切削効率が低下する。

【００２６】上記の冷却液は、界面活性剤や、いわゆる
「シンセティック（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）」と呼ばれる
合成潤滑剤を水に添加することによって調製される。種
類や添加量を調整することによって、所定の表面張力や
動摩擦係数を得ることができる。また、水を主成分とす
る冷却液を用いると、比較的粘度が低いので、切削によ
って生成したスラッジから磁石を用いて希土類合金の切
削屑を容易に分別することが可能で、冷却液を再利用す
ることができる。また、冷却液の廃棄処理によって自然
環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。ま
た、スラッジ中に含まれる炭素の量を減らすことがで
き、スラッジから回収された切削屑を原料とする磁石の
磁気特性を向上することができる。

【００２７】ワイヤソーを高速で走行させながら切削を
行うと、冷却液が発泡し、冷却効率が低下することがあ
る。消泡剤を含む冷却液を用いることによって、冷却液
の発泡による冷却効率の低下を抑制することができる。
さらに、ＰＨが８〜１１の範囲内にある冷却液を用いる
ことによって、希土類合金の腐食を抑制することができ
る。ＰＨが９以上の冷却液を用いることがさらに好まし
い。また、防錆剤を含む冷却液を用いることによって、
希土類合金の酸化を抑制することができる。これらは、
希土類合金の種類や切断条件等を考慮して、適宜調整す
ればよい。

【００２８】ワイヤソーとしては、ダイヤモンド系砥粒
を樹脂層で固着したものが好適に用いられる。すなわ
ち、芯線（典型的にはピアノ線）の外周面にダイヤモン
ド系砥粒を樹脂を用いて固着したワイヤソーを好適に用
いることができる。そのなかでも、樹脂としてフェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を用いるこ
とが好ましい。これらの樹脂は、ピアノ線（硬鋼線）の
外周面への接着強度が高く、また後述する冷却液に対す
る濡れ性（浸透性）にも優れる。樹脂には必要に応じて
フィラー（例えばＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃）を添加してもよい
（例えば、特許第３０７８０２０号公報参照）。また、
砥粒を樹脂層で固着したワイヤソーは、電着法を用いて
製造されるワイヤソーよりも安価であり、希土類合金の
切断にかかるコストを低減することができる。なお、ワ
イヤソーの芯線は、ピアノ線に限られず、Ｎｉ−Ｃｒや
Ｆｅ−Ｎｉ等の合金、ＷやＭｏ等の高融点金属から形成
されたもの、またはナイロン繊維などの高強度繊維を束
ねたものから形成されていても良い。また、砥粒の材料
はダイヤモンドに限定されず、ＳｉＣ、Ｂ、Ｃ、ＣＢＮ
（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）等であっ
てもよい。

【００２９】上記の冷却液を用いると、冷却液として水
を用いる場合よりも、切削工程におけるワイヤソーの温
度の異常上昇を抑制することができるので、砥粒の異常
脱粒、樹脂層の剥離やワイヤソーの断線を抑制すること
ができる。本発明の実施形態による希土類合金の切断方
法においては、冷却液の選定に加えて、ワイヤソーを限
定することによって、さらに長い期間に亘ってワイヤソ
ーを使用することが可能となり、製造コストをさらに低
減する。後に実験例を示して説明するように、ワイヤソ
ーとして、長さ方向（走行方向）において互いに隣接す
る砥粒間の平均距離が砥粒の平均粒径Ｄの１５０％以上
４００％未満の範囲内にあり、砥粒が樹脂層の表面から
突き出している部分の平均高さが砥粒の平均粒径Ｄの７
０％以下であって、且つ、樹脂層の芯線に対する偏肉率
が４０％以下であるワイヤソーを用いることによって、
異常脱粒、樹脂層の剥離や断線を低減することができ
る。

【００３０】後に実験例を示して説明するように、種々
検討した結果、上述のように芯線の外周に樹脂層によっ
て固着された砥粒のワイヤソーの長さ方向における密度
および砥粒が樹脂層から突き出している部分の平均高さ
（突き出し率）を調節するとともに樹脂層の芯線に対す
る偏肉率を調整することによって、切削屑（スラッジ）
の排出性を良好な範囲に保ちつつ、切削時に個々の砥粒
に掛かる負荷が均一化される結果、異常脱粒、樹脂層の
剥離や断線が低減されるものと推察される。

【００３１】ここで、図１（ａ）および（ｂ）を参照し
ながら、本発明による実施形態の切断方法に用いられる
ワイヤソーを特徴付ける突き出し率Ｐｒおよび偏肉率Ｔ
ｄの定義を説明する。

【００３２】図１（ａ）に示すように、ワイヤソー２０
は、芯線２２の外周面に砥粒２４が樹脂層２６によって
固着されている。砥粒２４の平均粒径をＤとし、砥粒２
４が樹脂層２６から突き出ている部分の高さ（突き出し
量）をＰとしたとき、突き出し量Ｐの平均粒径Ｄに対す
る割合を突き出し率Ｐｒ（％）とする。すなわち、Ｐｒ
＝（Ｐ／Ｄ）×１００で表される。突き出し率Ｐｒは、
例えば、ワイヤソー２０の断面の光学顕微鏡写真から求
めることができる。

【００３３】ワイヤソー２０は、例えば特許第３０７８
０２０号公報に記載されているように、エナメル法と呼
ばれる方法などを用いて、砥粒を分散した樹脂（必要に
応じて溶剤が混入される）を芯線の外周に塗布すること
によって製造される。このときに樹脂層の厚さの調整が
十分になされないと、図１（ｂ）に模式的に示したよう
に、ワイヤソー２０（芯線２２）の直径を含む断面にお
いて、樹脂層２６の厚さが芯線２２に対して均一でなく
なることがある。このような樹脂層２６の厚さの偏りを
定量的に評価するために、偏肉率Ｔｄ（％）を以下のよ
うに定義する。

【００３４】芯線２２の半径をＲｗ、樹脂層２６の厚さ
の最小値をＴｒｌ、最大値をＴｒｈとして、偏肉率Ｔｄ
を（Ｔｒｈ−Ｔｒｌ）／｛（Ｔｒｈ＋Ｔｒｌ）／２｝と
する。なお、分母の（Ｔｒｈ＋Ｔｒｌ）／２は樹脂層２
６の平均厚さとしてもよい。偏肉率Ｔｄは、芯線２２の
半径Ｒｗ、樹脂層２６の厚さの最小値Ｔｒｌおよび最大
値Ｔｒｈを実測することによって求められる。樹脂層２
６の厚さは、例えば、ワイヤソー２０の断面の光学顕微
鏡写真から求められる。勿論、理想的な樹脂層２６の偏
肉率は０％である。

【００３５】また、上述の条件を満足するワイヤソー２
０は、例えば特許第３０７８０２０号公報に開示されて
いるように、エナメル法による樹脂の塗布工程において
浮きダイスを用いて樹脂層の厚さを制御することによっ
て製造される。このようなワイヤソー２０は、上記の仕
様を指定すれば一般のワイヤソーの製造業者（例えば、
株式会社アライドマテリアル）から供給され得る。

【００３６】切削しろが少ないという利点を得るために
は、ワイヤソー２０の外径は、０．３ｍｍ以下が好まし
く、０．２５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ワ
イヤソー２０の外径の下限値は十分な強度が得られるよ
うに設定され、且つ、所定の大きさの砥粒を十分な強度
で固着するために、０．１２ｍｍ〜０．２０ｍｍ、より
好ましくは０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度の直径の芯
線２２が用いられる。

【００３７】砥粒２４の平均粒径Ｄは、切削効率の観点
から、２０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することが
好ましく、３０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足するこ
とがさらに好ましく、特に、４０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの
関係を満足することが好ましい。

【００３８】本発明の実施形態によるワイヤソー２０を
用いると、良好な切削効率が実現でき、且つ、切削屑の
排出性にも優れるので、比較的高い走行速度（例えば１
０００ｍ／ｍｉｎ）で切削できるとともに、従来よりも
長期間に亘って使用することができる。また、上記の冷
却液によって効率良く冷却されるので、良好な加工精度
で、長期間に亘って安定に希土類合金を切削することが
できる。水を主成分とする冷却液を用いると、油性の冷
却液を用いる場合よりも、走行速度を２０〜３０％程度
速く（例えば、１１００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉ
ｎ）設定することによって、切削効率を最適化できる。

【００３９】本発明の実施形態による切断方法に用いる
水を主成分とする冷却液は、粘度が低い（動粘度が約１
ｍｍ²／ｓ）ので、切削屑の排出性が油性の冷却液（一
般に動粘度は５ｍｍ²／ｓ以上）よりも低い。そこで、
切削屑の排出性を高めるために、切削工程において、切
削部が槽内に収容された冷却液に浸漬された状態に維持
され、且つ、冷却液は、槽の底部から槽内に供給される
とともに、槽の開口部から供給されることによって、槽
の開口部から溢れ出る状態に維持されることが好まし
い。

【００４０】粘度の低い冷却液中に排出された切削屑
は、容易に沈降し、槽の開口部付近に浮遊する切削屑は
僅かである。切削部を冷却液中に浸漬した状態で切削す
るためには、ワイヤソーは槽の開口部付近の冷却液中を
走行するように配置されるので、ワイヤソーは切削屑の
少ない冷却液中を走行し、切削部には切削屑の少ない冷
却液が供給される。特に、槽の開口部からも冷却液を供
給し、開口部から溢れる状態に維持することによって、
切削部に供給される冷却液中の切削屑の量を低下させる
ことができる。さらに、槽の開口部から供給される冷却
液の流れによって、ワイヤソーに付着した切削屑を機械
的に洗い流す効果も得られる。冷却液が１分間に溢れ出
る量は、槽の容積の５０％以上であることが好ましい。
また、開口部から供給される冷却液の量は、槽の底部か
ら供給される冷却液の量よりも多いことが好ましい。

【００４１】さらに、槽の開口部のワイヤソーの走行方
向と交差する辺上に、カーテン状の冷却液流（または気
流）を形成することによって、冷却液が槽の開口部から
溢れ出るのを抑制することによって、溢れ出る冷却液の
液面を槽の壁よりも高くすると、より多くの冷却液が切
削部の周囲に供給されることになるので、冷却液中の切
削屑の量をさらに低下させることができる。冷却液流を
形成するための吐出圧は、０．２ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）〜１．０ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ²）の範囲内に
あることが好ましく、０．４ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇｆ／ｃｍ²）の範囲内にあ
ることがさらに好ましい。この範囲よりも吐出圧が低い
と充分な効果が得られないことがあり、この範囲よりも
高いとワイヤソーがたわみ、加工精度が低下することが
ある。

【００４２】また、ワイヤソーを走行させるために設け
られるメインローラのうち、槽の両側に配置され、ワイ
ヤソーの走行位置を規制する一対のメインローラにも冷
却液を吐出することが好ましい。これらのメインローラ
に冷却液を吐出することによって、メインローラの表面
に設けられている、ワイヤソーを案内するための溝を有
する高分子層（例えばウレタンゴム層などの有機高分子
層）の温度上昇を抑制するとともに、ワイヤソーまたは
案内溝に付着または滞留した切削屑（またはスラッジ）
を洗い流すことによって、ワイヤソーの走行位置がずれ
たり、ワイヤソーが溝から外れたりするのを防止するこ
とができる。

【００４３】また、切削工程で生成された、希土類合金
の切削屑を含むスラッジと冷却液とからなるダーティ液
を回収し、スラッジのなかから希土類合金の切削屑を磁
石を用いて分別することによって、冷却液を再利用（例
えば、循環的に使用）することができる。上述したよう
に、水を主成分とする冷却液は粘度が低いので、切削屑
を容易に分別することができる。また、希土類合金の切
削屑を分別することによって、冷却液の廃液処理を容易
に且つ環境にダメージを与えないように実施することが
できる。さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金（ＲはＹを含む希
土類元素）から容易に分離できない炭素を少なくできる
ために、切削屑を希土類合金の再生原料として利用する
こともできる。冷却液は水を主成分とするので、切削屑
から再生された希土類合金に含まれる炭素の量を低くす
ることが容易なので、希土類磁石の材料として用いられ
る原料を得ることができる。スラッジからの切削屑の分
別方法は、例えば、本願出願人が特開２００２−３６１
１３号に開示した方法を用いることができる。

【００４４】本発明の実施形態による切断方法を採用す
ると、希土類合金を高精度で且つ効率良く切断できるの
で、例えば、磁気ヘッドの位置決めに用いられるボイス
コイルモータ用の小さな希土類磁石（例えば、厚さが
０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ）を高精度で且つ効率良く製造
することができる。

【００４５】以下、図面を参照しながら、本発明による
希土類合金の切断方法の実施形態をさらに具体的に説明
する。本実施形態では、上述のネオジム磁石の製造に用
いられるネオジム磁石焼結体の切断方法を説明する。

【００４６】ネオジム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）焼結磁石を
作製する方法を簡単に説明する。なお、磁石材料として
の希土類合金を作製する方法は、例えば、上述の米国特
許第４，７７０，７２３号明細書およびに米国特許第
４，７９２，３６８号明細書に詳細に開示されている。

【００４７】まず、原料金属を所定の成分比に正確に秤
量した後、真空またはアルゴンガス雰囲気で高周波溶解
炉にて原料金属を溶解する。溶解した原料金属を水冷の
鋳型に鋳込み、所定の組成の原料合金を形成する。この
原料合金を粉砕し、平均粒径３〜４μｍ程度の微粉末を
作製する。この微粉末を金型に入れ、磁界中でプレス成
形する。このとき必要に応じて微粉末を潤滑剤と混合し
てからプレス成形を行う。次に、約１０００℃〜約１２
００℃程度の焼結工程を行えばネオジム磁石焼結体を作
製することができる。この後、磁石の保磁力を向上させ
るために約６００℃での時効処理を実行し、希土類磁石
焼結体の作製を完了する。焼結体のサイズは、例えば３
０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍである。

【００４８】得られた焼結体の切断加工を行い、焼結体
から切断した複数の薄板（基板またはウェハと称される
場合がある）を形成する。得られた焼結体の薄板のそれ
ぞれに対して研磨による仕上げ加工を行い、寸法と形状
を整えた後、長期的な信頼性を向上させるため、表面処
理を施す。この後、着磁工程を実行した後、検査工程を
経てネオジム焼結磁石が完成する。なお、着磁工程を切
断工程の前に行ってもよい。

【００４９】次に、本発明の実施形態による切断方法を
図２から図５を参照しながら更に詳細に説明する。

【００５０】図２は、本発明の実施形態による希土類合
金の切断方法を実行するために好適に用いられるワイヤ
ソー装置１００を示す概略構成図である。

【００５１】ワイヤソー装置１００は、３本のメインロ
ーラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと、一対のリールボビ
ン４０ａおよび４０ｂとを有している。冷却液を収容す
る槽３０の下部に設けられているメインローラ１０ａが
駆動ローラで、槽３０の両側に設けられているメインロ
ーラ１０ｂおよび１０ｃは従動ローラである。ワイヤソ
ー２０は、往復走行しながら、例えば、一方のリールボ
ビン４０ａから他方のリールボビン４０ｂに巻き取られ
る（いわゆる、往復駆動法）。このとき、リールボビン
の４０ａの巻き取り時間を他方のリールボビン４０ｂの
巻き取り時間よりも長くすることによって、ワイヤソー
２０を往復走行させながら、リールボビン４０ａ側に新
しいワイヤソー２０を供給することができる。ワイヤソ
ー２０の走行速度は、例えば、６００ｍ／ｍｉｎから１
５００ｍ／ｍｉｎの範囲であり、新線を供給する速度
は、例えば、１ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎの範囲であ
る。

【００５２】メインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ
の間には、ワイヤソー２０が例えば１５０列に張設され
る。ワイヤソー２０の走行位置を決めるために、メイン
ローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの表面には、ワイヤ
ソー２０を案内するための溝（例えば深さ約０．６ｍ
ｍ、不図示）を有する高分子層（例えばウレタンゴム層
などの有機高分子層）が設けられている。ワイヤソー２
０の列間の間隔は、この案内溝のピッチによって決めら
れる。案内溝のピッチは、ワークピースから切り出すべ
き板の厚さに応じて設定される。高分子層としては、シ
リコーン系エラストマ等から形成された無機高分子層を
用いることもできる。

【００５３】リールボビン４０ａおよび４０ｂの近傍に
は、巻き取り位置を調整するためのトラバーサ４２ａお
よび４２ｂがそれぞれ設けられている。リールボビン４
０ａおよび４０ｂからメインローラ１０ａに至るまでの
経路中には、それぞれの側に５つのガイドローラ４４
と、１つのテンションローラ４６とが設けられており、
ワイヤソー２０を案内するとともに、その張力が調整さ
れる。ワイヤソー２０の張力は、種々の条件（切削長、
切断速度、走行速度など）に応じて適宜変更され得る
が、例えば２０Ｎ〜４０Ｎの範囲に設定される。

【００５４】上述したようにして作製された焼結体ワー
クピース５０は、以下の様にして、ワイヤソー装置１０
０にセットされる。

【００５５】複数のワークピース５０は、例えばエポキ
シ系の接着剤（不図示）によって相互に固着され、複数
のブロックとして組み立てられた状態で、炭素ベースプ
レート５２を間に介して、鉄製のワークプレート５４に
固定される。ワークプレート５４、ワークピース５０の
各ブロックおよび炭素ベースプレート５２も接着剤（不
図示）によって互いに固着されている。炭素ベースプレ
ート５２は、ワークピース５０の切断加工が終了した
後、ワークプレート５４の下降動作が停止するまでワイ
ヤソー２０による切断加工を受け、ワークプレート５４
を保護するというダミーとして機能する。

【００５６】本実施形態では、ワイヤソー２０の走行方
向に沿って計測した各ブロックのサイズが１００ｍｍ程
度になるように各ブロックの大きさを設計している。本
実施形態では上述のようにワークピース５０を複数のブ
ロックに分割して配置しているが、ワイヤソー２０の走
行方向におけるサイズをどの程度の大きさに設定すべき
かは、冷却液の表面張力や走行速度によっても変化す
る。また、各ワークピース５０の大きさによって、ひと
つのブロックを構成するワークピース５０の数や配置も
変化する。これらを考慮して、適宜最適なサイズのブロ
ックに分けてワークピース５０を配置すればよい。

【００５７】上述のようにセットされたワークピース５
０は、モータ５８を備える昇降装置によって下降され、
走行するワイヤソー２０に押し付けられ、切削加工され
る。ワークピース５０の下降速度は、種々の条件に応じ
て変化し得るが、例えば、２０ｍｍ／ｈｒ〜５０ｍｍ／
ｈｒの範囲内に設定される。

【００５８】冷却液タンク６０に貯蔵されている冷却液
は、吐出ポンプ６２によって、配管６３を介して圧送さ
れる。配管６３は、途中で、下部配管６４と上部配管６
６とに分岐されている。下部配管６４および上部配管６
６には、それぞれへの冷却液の流量を調整するためのバ
ルブ６３ｂおよび６３ａが設けられている。下部配管６
４は、切削部を浸漬するための槽３０の底部に設けられ
た下部ノズル６４ａに接続されている。上部配管６６
は、槽３０の開口部から冷却液を供給するための上部ノ
ズル６６ａ、６６ｂおよび６６ｃと、メインローラ１０
ｂおよび１０ｃをそれぞれ冷却するために設けられた上
部ノズル６６ｄおよび６６ｅとに接続されている。

【００５９】槽３０には、上部ノズル６６ａ、６６ｂお
よび６６ｃと下部ノズル６４ａとから冷却液が供給さ
れ、少なくとも切削工程の間は、図２中に矢印Ｆで示し
たように、冷却液が槽３０の開口部から溢れ出る状態に
維持される。槽３０から溢れ出た冷却液は、槽３０の下
方に設けられた回収用パン７０によって回収タンク７２
に導かれ、蓄積される。回収された冷却液は、例えば図
２に示したように、吐出ポンプ７４によって循環用配管
７６を介して、冷却液タンク６０に送られる。循環用配
管７６の途中には、フィルタ７８が設けられており、回
収された冷却液中の切削屑が分別除去される。回収方法
は、これに限られず、磁力を利用して切削屑を分別する
機構を設けてもよい（例えば特開２００２−３６１１３
号参照）。

【００６０】次に、図３を参照しながら、本発明による
切断工程をさらに詳細に説明する。

【００６１】槽３０は、ワイヤソー２０の走行方向と交
差する側壁の開口部付近に補助壁３２を有している。こ
の補助壁３２は、プラスチック板（例えばアクリル板）
で形成されており、図３中に破線で示した無負荷のワイ
ヤソーの走行位置と近接するように設けられている。切
断するためにワークピース５０を下降し、ワイヤソー２
０に接触させるとワイヤソー２０はたわみ、図３中に実
線で示したように、槽３０内の冷却液に切削部が浸漬さ
れた状態となる。このとき、ワイヤソー２０がたわむに
連れて、ワイヤソー２０は補助壁３２を切削し、スリッ
トを形成する。ワイヤソー２０による切削が定常状態に
なると、たわみ量は一定し、ワイヤソー２０は補助壁３
２に形成されたスリット内を通過しながら、ワークピー
ス５０を切削する。従って、補助壁３２に形成されたス
リットは、ワイヤソー２０の走行位置を規制するように
機能し、加工精度の安定にも寄与する。

【００６２】槽３０は、例えば約３５Ｌ（リットル）の
容量を有しており、切削工程中は、下部ノズル６４ａか
ら約３０Ｌ／ｍｉｎの流量で冷却液が供給され、上部ノ
ズル６６ａ、６６ｂおよび６６ｃから約９０Ｌ／ｍｉｎ
の流量で冷却液が供給され、常に冷却液が開口部から溢
れ出る状態に維持される。ワイヤソー２０に冷却液を供
給することだけを考えると、図２に示したように、切削
中はワイヤソー２０がたわむので、冷却液を溢れさせる
必要は必ずしも無いが、例示するネオジム磁石焼結体で
は切削屑の排出性を向上するために、上記のような構成
を採用することが好ましい。

【００６３】切削屑の排出性を高めるためには、切削部
付近の冷却液内に含まれる切削屑の量を減らすことが有
効である。十分な排出性を得るためには、冷却液が１分
間に溢れ出る量は、槽の容積の５０％以上であることが
好ましい。さらに、新鮮な冷却液は、槽３０の底部より
も開口部から多く供給することが好ましい。水を主成分
とする粘度の低い冷却液を用いているので、冷却液中に
排出された切削屑は容易に沈降するので、槽３０の底部
から多くの冷却液を供給すると、沈降した切削屑が切削
部近傍に浮遊する原因となるので好ましくない。

【００６４】また、開口部から供給される新鮮な冷却液
が占める割合を多くすることが好ましい。すなわち、槽
３０の開口部からも冷却液を供給し、開口部から溢れる
状態に維持することによって、切削部に供給される冷却
液中の切削屑の量を低下させることができる。さらに、
槽３０の開口部から供給される冷却液の流れによって、
ワイヤソー２０に付着した切削屑を機械的に洗い流す効
果も得られる。

【００６５】また、上述した補助壁３２は、ワイヤソー
２０によって形成されたスリット以外の部分は、槽３０
の側壁として機能するので、冷却液の液面Ｓを高く保つ
ように機能する。さらに、槽３０の開口部のワイヤソー
２０の走行方向と交差する方向に、ノズル６６ｂおよび
６６ｅを用いて、カーテン状の冷却液流を形成し、冷却
液が槽３０の開口部から溢れ出るのを抑制することによ
って、溢れ出る冷却液の液面Ｓを槽３０の補助壁３２よ
りも高くなるので、より多くの冷却液が切削部の周囲に
供給され、冷却液中の切削屑の量をさらに低下させるこ
とができる。冷却液流を形成するための吐出圧は、０．
２ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ²）〜１．０ＭＰａ（１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）の範囲内にあることが好ましく、０．４
ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ²）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇｆ
／ｃｍ²）の範囲内にあることがさらに好ましい。この
範囲よりも吐出圧が低いと充分な効果が得られないこと
があり、この範囲よりも高いとワイヤソー２０にぶれが
発生し、その結果、加工精度が低下することがある。

【００６６】また、槽３０の両側に配置され、ワイヤソ
ー２０の走行位置を規制する一対のメインローラ１０ｂ
および１０ｃにも冷却液を吐出することが好ましい。こ
れらのメインローラ１０ｂおよび１０ｃに冷却液を吐出
することによって、メインローラ１０ｂおよび１０ｃの
表面に設けられている、ワイヤソー２０を案内するため
の溝を有する高分子層（例えばウレタンゴム層）の温度
上昇を抑制するとともに、ワイヤソー２０または案内溝
に付着または滞留した切削屑（またはスラッジ）を洗い
流すことができるので、ワイヤソー２０の走行位置がず
れたり、ワイヤソー２０が溝から外れたりするのを防止
することができる。

【００６７】水を主成分とする冷却液に添加される界面
活性剤としては、アニオン系として、脂肪酸石鹸やナフ
テン酸石鹸等の脂肪酸誘導体、又は長鎖アルコール硫酸
エステルや動植物油の硫酸化油等の硫酸エステル型、又
は石油スルホン酸塩等のスルホン酸型、非イオン系とし
て、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルやポ
リオキシエチレンモノ脂肪酸エステル等のポリオキシエ
チレン系、ソルビタンモノ脂肪酸エステル等の多価アル
コール系、又は脂肪酸ジエタノールアミド等のアルキロ
ールアミド系を用いることができる。具体的には、ケミ
カルソリューションタイプのＪＰ−０４９７Ｎ（カスト
ロール社製）を水に２重量％程度添加することによっ
て、表面張力および動摩擦係数を所定の範囲内に調整す
ることができる。

【００６８】また、シンセティックタイプ合成潤滑剤と
しては、シンセティック・ソリューションタイプ、シン
セティック・エマルションタイプおよびシンセティック
ソリュブルタイプを用いることができ、そのなかでも、
シンセティック・ソリューションタイプが好ましく、具
体的には、シンタイロ９９５４（カストロール社製）
や、＃８３０および＃８７０（ユシロ化学工業社製）を
挙げることができる。いずれも、水に２重量％〜１０重
量％程度添加することによって、表面張力（または動摩
擦係数）を好適な範囲内に調整することができる。

【００６９】また、錆止め剤を含有させることで、希土
類合金の腐食を防止することができる。特に、Ｒ−Ｆｅ
−Ｂ系希土類合金を切断する際には、ＰＨを８〜１１と
することが好ましく、ＰＨは９以上であることがさらに
好ましい。錆止め剤としては、有機系として、オレイン
酸塩や安息香酸塩等のカルボン酸塩、又はトリエタノー
ルアミン等のアミン類、無機系として、りん酸塩、ホウ
酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、又は炭酸塩
を用いることができる。

【００７０】また、非鉄金属防食剤としては、例えばベ
ンズトリアゾール等の窒素化合物を、防腐剤としては、
ヘキサハイドロトリアジン等のホルムアルデヒド供与体
を用いることができる。

【００７１】また消泡剤としては、シリコーンエマルジ
ョンを用いることができる。消泡剤を含有させること
で、冷却液の泡立ちを少なくし、冷却液の浸透性をよく
し、冷却効果を高め、ワイヤソー２０の温度の異常上昇
や異常摩耗が起こりにくくなる。

【００７２】図４と図５（ａ）および（ｂ）を参照しな
がら、本実施形態で好適に用いられるワイヤソー２０の
構造を説明する。なお、図４では、ワイヤソー２０の一
点鎖線で示した中央線から下半分は簡略化している。

【００７３】ワイヤソー２０としては、芯線（ピアノ
線）２２の外周面にダイヤモンド砥粒２４を樹脂層２６
で固着したものが好適に用いられる。そのなかでも、樹
脂としてフェノール樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミ
ド樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂は、ピア
ノ線（硬鋼線）２２の外周面への接着強度が高く、また
上述した冷却液に対する濡れ性（浸透性）にも優れる。

【００７４】好適なワイヤソー２０の具体例としては、
直径が約０．１８ｍｍのピアノ線２２の外周に平均粒径
が約４０μｍのダイヤモンド砥粒をフェノール樹脂層２
６で固着した外径が約０．２４ｍｍのワイヤソー２０が
挙げられる。切削効率と切削屑（スラッジ）の排出効率
の観点から、ワイヤソー２０の長さ方向（軸方向：図４
中の一点破線に平行な方向）における、互いに隣接する
砥粒２６間の平均距離は、砥粒の平均粒径Ｄの１５０％
以上４００％未満の範囲内にあるものが好ましい。

【００７５】例えば、図５（ａ）および（ｂ）に示した
ように、ワイヤソー２０の長さ方向の隣接砥粒間の平均
距離Ｌが砥粒の平均粒径Ｄの２００％や３００％の場合
には、個々の砥粒２４に掛かる負荷が低減され、その結
果、砥粒２４の異常脱粒や樹脂層２６の剥離、ひいては
断線の発生が低減される。すなわち、隣接砥粒間の平均
距離Ｌが４００％以上になると、砥粒２４の分布密度が
疎になりすぎる結果、切削工程において個々の砥粒２４
に掛かる負荷が大きくなりすぎ、異常脱粒を起こしてし
まう。一方、隣接砥粒間の平均距離Ｌが１５０％を下回
ると、砥粒２４の分布密度が疎になりすぎる結果、後述
するチップポケットの容量が十分でなく、切削屑の排出
性が低下し、その結果、切削効率が低下する。

【００７６】なお、図５（ａ）および（ｂ）は、ワイヤ
ソー２０の外周面（長さ約１．６ｍｍ）を平面に引き伸
ばして、砥粒２４が均一に分布した例を模式的に示した
が、実際には、砥粒２４が不均一に分布する。しかしな
がら、隣接砥粒間の平均距離Ｌの違いによる砥粒の分布
密度に対する半定量的な影響はこれらの図から理解され
る。実際のワイヤソー２０における隣接砥粒間の平均距
離Ｌは、例えば、光学顕微鏡写真から求めることができ
る。

【００７７】さらに、ワイヤソー２０における砥粒２２
の突き出し率は、７０％以下であることが好ましい。突
き出し率が７０％を超えると、砥粒２２に掛かる負荷を
樹脂層２６によって十分に支持できないため、異常脱粒
や樹脂層の剥離が発生しやすくなる。また、切削屑の排
出性の観点からは、砥粒の突き出し率は４０％を超える
ことが好ましい。突き出し率が４０％以下であると、砥
粒２２間に形成される空間（チップポケット）２８の容
積が十分でないため切削屑の排出性が低下し、その結
果、切削効率が低下することがある。チップポケット２
８の大きさは、上述した隣接砥粒間距離にも依存してい
ることは言うまでも無い。

【００７８】さらに、本実施形態の切断方法では、樹脂
層２６の偏肉率が４０％以下のワイヤソー２０を用い
る。偏肉率が４０％を超えると、砥粒２４を固着してい
る樹脂層２６に掛かる負荷が不均一となり、そのワイヤ
ソー２０を用いて切断を行なうと、樹脂層２６の局所的
な強度が不足する結果、砥粒２４の異常脱粒や樹脂層２
６の剥離が発生しやすくなる。

【００７９】以下に、実験例を示して、ワイヤソー２０
の平均隣接間距離Ｌ、砥粒の突き出し率および偏肉率
と、樹脂層２６の剥離や断線、および切断面の面精度
（うねり）との関係を説明する。

【００８０】以下の実験例では、ネオジム磁石焼結体の
ブロック（走行方向長さ４０ｍｍ、横方向長さ５０ｍ
ｍ、厚さ３０ｍｍ）を図２に示したワイヤソー装置１０
０を用いて、上述の方法でブロックの横方向の辺を分断
するように切断した。冷却液としては、ユシロ化学工業
社製のＷＳ−２５０Ｂを水（水道水）に添加することに
よって、表面張力を３４．６ｍＮ／ｍ、動摩擦係数を
０．１３に調節したものを用いた。ワイヤソー２０の走
行速度は、１１００ｍ／分、切断速度（厚さ方向）は４
０ｍｍ／時間とした。

【００８１】ワイヤソー２０の芯線（ピアノ線）２２の
直径は０．１８ｍｍ、砥粒（ダイヤモンド砥粒）２４の
平均粒径は４２μｍとした。樹脂としては、フェノール
樹脂を用い、樹脂層２６の平均厚さ（理想的な厚さ）が
２０μｍのものを用いた。ワイヤソー２０の平均隣接間
距離Ｌ、砥粒の突き出し率および偏肉率は、光学顕微鏡
写真から求めた。なお、偏肉率は、長さ５００ｍｍ間隔
で約１０箇所の断面について測定した結果を用いた。樹
脂層２６の剥がれは、ネオジム磁石焼結体のブロックを
４時間加工した後のワイヤソー２０の外観を目視で観察
することによって評価した。例えば、ワイヤソー２０の
長さが２００ｍの場合、長さが５ｍｍ以上の剥がれが累
積で１０ｍ以上あれば剥がれ発生とし、剥がれの長さの
累積が１０ｍ以上６０ｍ以下を「少量発生」とし、６０
ｍ超の場合を「全面発生」とした。また、「少量発生」
のうち、隣接する剥がれ箇所の間隔が２０ｍ以上の場合
を「断続発生」とした。また、切断面の面精度を接触式
の粗さ計を用いて測定し、約２５ｍｍの幅内の最大うね
りを代表値として用いて評価した。

【００８２】まず、ワイヤソー２０の長さ方向の隣接砥
粒間平均距離Ｌの影響を調べた結果を表１に示す。

【００８３】表１から明らかなように、隣接砥粒間平均
距離Ｌが砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の
範囲では樹脂層２６の剥がれは発生せず、また、切断面
の面精度も約８μｍ未満で良好であった。それに対し、
隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒径の１５０％未満では切
削効率が低く、４０ｍｍ／時間の切断速度を実現するこ
とは難しかった。また、隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒
径の４００％以上になると樹脂層２６の剥がれが発生
し、６００％以上になるとワイヤソー２０の全面に亘っ
て樹脂層２６が剥離し、断線するものもあった。また、
隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒径の４００％以上になる
と、切断面の面精度が８μｍ以上の大きな値となった。
これらのことから、ワイヤソー２０の隣接砥粒間平均距
離Ｌは砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の範
囲内に設定することによって、ワイヤソー２０の寿命を
長くできるとともに、十分な切断面の面精度が得られる
ことが分かる。

【００８４】

【表１】

【００８５】次に、砥粒２４の突き出し率の影響を調べ
た結果を表２に示す。

【００８６】表２から分かるように、突き出し率が７１
％以上のワイヤソー２０を用いると、樹脂層２６の剥が
れが発生し始め、突き出し率が８３％を超えるワイヤソ
ー２０を用いると断線が発生した。また、突き出し率が
７１％以上のワイヤソー２０を用いると、切断面の面精
度（うねり）が１０μｍ以上となった。突き出し率が６
０％以下のワイヤソー２０を用いると、切断面の面精度
を８μｍ以下に抑制することができるので更に好まし
い。但し、突き出し率が４０％以下のワイヤソーを用い
ると、樹脂層の剥がれは発生せず、且つ、十分な切断面
の面精度が得られる反面、切削効率が低下することがあ
る。従って、突き出し率は４０％以上であることが好ま
しい。

【００８７】

【表２】

【００８８】次に、樹脂層２６の偏肉率の影響を調べた
結果を表３に示す。

【００８９】表３から明らかなように、偏肉率が５０％
以上のワイヤソー２０を用いると樹脂層２６の剥がれが
発生し、偏肉率が１００％以上のワイヤソー２０を用い
ると断線が発生した。これに対し偏肉率が４０％以下の
ワイヤソー２０を用いると樹脂層２６の剥がれは発生せ
ず、且つ、切断面の面精度が４μｍ以下の小さな値とな
った。偏肉率は３０％以下であることがさらに好ましい
が、４０％以下でも十分量産に使用できる。

【００９０】なお、ワイヤソー２０の樹脂層２６の剥が
れや断線の発生は、ローラ間を走行させられるワイヤソ
ー２０の張力にも依存する。上述の結果は、ワイヤソー
２０の張力を３０Ｎとした場合の結果であり、ワイヤソ
ーの張力が２５Ｎ以上３５Ｎ以下である場合にほぼ同様
の結果を得ることができる。

【００９１】

【表３】

【００９２】次に、上述のワイヤソーを用いたワイヤソ
ー装置１００のメインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０
ｃの好ましい構造を説明する。

【００９３】水を主成分とする冷却液を用いると、油性
の冷却液を用いた場合よりもワイヤソーの断線率が増加
（すなわち、より短い時間で断線）するとともに、加工
精度が低下するという問題が発生する。本発明者が種々
検討した結果、図７に模式的に示すように、ローラ１０
ａ、１０ｂおよび１０ｃの高分子層１０Ｐに形成された
案内溝１０Ｇの断面形状を、案内溝１０Ｇが有する一対
の斜面１０Ｓがローラ１０ａの半径方向１０Ｒに対して
２５°以上４５°未満の角度（以下、「傾斜角（α）」
という。）を成す構成を採用することによって、ワイヤ
ソー２０の断線の発生をさらに抑制するとともに、十分
な加工精度を得ることができることがわかった。傾斜角
は、３０°以上３５°以下であることがさらに好まし
い。

【００９４】なお、例示したように、案内溝１０Ｇが有
する一対の斜面１０Ｓの両方がローラ１０ａの半径方向
１０Ｒに対して上記の範囲の傾斜角を有することが好ま
しいが、一対の斜面１０Ｓの内の少なくとも一方が上記
の範囲の傾斜角を有していれば、断線の発生を抑制する
効果および十分な加工精度を得ることができる。

【００９５】従来は、例えば図７に示すように、案内溝
１０Ｇの斜面１０Ｓがローラの半径方向１０Ｒに対して
４５°以上の傾斜角を成す構造を採用していた。これ
は、案内溝１０Ｇから効率よくスラッジを十分に排出さ
せるためであり、特に、希土類合金は脆性的な破壊を起
こす主相と延性的な破壊を起こす粒界相とを有するため
に切削抵抗が高く、且つ、比重が大きいのでスラッジの
排出性が悪いため、スラッジの排出性を高めるために、
傾斜角を４５°超としていた。

【００９６】しかしながら、本発明者が検討した結果、
斜面１０Ｓの傾斜角を４５°よりも大きくすると、断線
発生率はそれほど低下せず、むしろ、加工精度が低下す
るという問題が発生することがわかった。以下に、図８
を参照しながら、この現象を説明する。ワイヤソー２０
は、図２を参照しながら説明したように、ローラ１０
ａ、１０ｂおよび１０ｃの間に互いに平行な複数の走行
線の列を形成するように多条に掛けられる。走行線の列
を形成するワイヤソー２０の位置は、ローラ１０ａ、１
０ｂおよび１０ｃのそれぞれの高分子層１０Ｐに形成さ
れた案内溝１０Ｇによって規定されるので、ある走行線
から隣の走行線に移る際に、ワイヤソー２０は案内溝１
０Ｇに斜めに掛けられる。この斜めに掛けられたワイヤ
ソー２０が案内溝１０Ｇの斜面１０Ｓから捻回力を受け
る。また、ワイヤソー２０が斜めになるほどより大きな
捻回力を受けることになる。

【００９７】図８は、ローラの案内溝の斜面１０Ｓの傾
斜角とワイヤソーの捻れ角との関係を示すグラフであ
る。捻れ角Ωは、ワイヤソー２０がロールから受ける捻
回力に比例し、捻れ角Ω＝３６０°のときワイヤソーが
一回捻回されていることを示す。なお、図８に示した結
果は、以下で説明する構成についての力学的なモデル計
算から求めた。なお、斜面１０Ｓの傾斜角は、両側の斜
面で等しいとした。結果を示している。

【００９８】４５０ｍｍの間隔（スパン）で配置した一
対のローラ（図１のローラ１０ｂと１０ｄ）直径１７０
ｍｍ）の間に、ワイヤソー２０を張力３０Ｎ（３ｋｇ
ｆ）で２００条配設する。新線供給量は２ｍ／分で、１
２０秒サイクルで往復走行させる。このとき、ワイヤソ
ー２０は、約１９０回往復走行された後、ローラから脱
出することになる。

【００９９】ここで、種々実験した結果、１スパン（４
５０ｍｍ）の間でワイヤソーが５回（Ω＝１８００°）
捻回する力を受けると、ワイヤソー２０が２００条分走
行する間に、約５００回捻回した。すなわち、２００条
×５回＝１０００回分捻回する力を受けたとき、その約
５０％分が実際の捻回として蓄積された。そこで、図８
における縦軸の捻れ角Ωは、力学的なモデル計算から求
められる捻回力に対応する捻れ角に０．５を乗じた値を
示している。また、静的な捻れ破断強度試験から、ワイ
ヤソー２０に実際に蓄積される捻れ角が１８００°（５
回捻回）となったときに、１０％の確率でワイヤソーが
破断すると見積もった。

【０１００】図８からわかるように、捻回力（捻れ角）
は、溝１０Ｇの傾斜角αが大きくなるにつれて単調に減
少する。単純に捻回力のみよるワイヤソー２０の破断を
考えると、ワイヤソー２０が細い場合（直径ｄ＝０．１
９ｍｍ）には傾斜角を１０°以上、太い場合（直径が
０．２５ｍｍ）でも傾斜角を２５°以上とすれば、ワイ
ヤソー２０の破断を抑制できることになる。

【０１０１】しかしながら、実験によると、いずれのワ
イヤソー２０を用いた場合も、傾斜角が４５°以上にな
ると、断線発生率があまり低下しなかった。また、傾斜
角が４５°以上になると加工精度が低下するという問題
が発生した。

【０１０２】これは、傾斜角が大きくなると、案内溝１
０Ｇの幅１０Ｗ（図６参照）が大きくなり、ワイヤソー
２０が案内溝１０Ｇ内で振れたり、更には、隣接する案
内溝１０Ｇに飛び移ったりするため、ワイヤソー２０に
掛かる張力や捻回力が不均一となり、局所的に大きな応
力が発生する結果、ワイヤソー２０の断線が発生するも
のと考えられる。また、ワイヤソー２０が案内溝１０Ｇ
内を安定に走行しない結果、加工精度が低下するものと
考えられる。なお、実験には、高分子層１０Ｐとしてウ
レタンゴム層を用い、冷却液としてはユシロ化学工業社
製＃８３０の約１０％水溶液を用いた。また、上記の実
験例と同じ希土類焼結磁石のワークピースを切断した。

【０１０３】上述の結果から、案内溝１０Ｇの斜面１０
Ｓの傾斜角は、２５°以上４５°未満であることが好ま
しい。なお、ワイヤソー２０の断線をなるべく抑制する
ためには、捻回力が低下するように、傾斜角を３０°以
上とすることが好ましく、高い加工精度を得るためには
傾斜角を３５°以下とすることが好ましい。また、な
お、案内溝１０Ｇの底部１０Ｂは、ワイヤソー２０の半
径よりもやや小さめの曲率半径に加工しておくことが好
ましい。

【０１０４】上述したワイヤソー装置１００を用いる
と、上述の実施形態のワイヤソー２０を用いることによ
る効果と相まって、ワイヤソー２０の寿命を更に長くす
ることができる。特に、ローラ間距離が短い場合のよう
に、比較的大きな捻回力が発生する場合に、本実施形態
の効果が大きい。

【０１０５】ワイヤソー装置１００を例示して本発明の
実施形態を説明したが、本発明はこれに限られず、単一
のリールボビンを用いるエンドレス型のワイヤソー装置
（例えば特開平１１−１９８０１８号公報参照）に適用
することができる。

【０１０６】

【発明の効果】本発明によると、ワイヤソー装置で水を
主成分とする冷却液を用いて希土類合金を切断する際の
ワイヤソーの寿命を長くすることが可能になる。従っ
て、水を主成分とする環境にやさしい冷却液を用いて、
例えば、ボイスコイルモータに用いられる希土類焼結磁
石用の希土類焼結合金を効率良く切断することが可能と
なる。すなわち、希土類焼結磁石の製造コストを低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はワイヤソーの砥粒突き出し率の定義を
説明するための模式的な断面図であり、（ｂ）はワイヤ
ソーの偏肉率の定義を説明するための模式的な断面図で
ある。

【図２】本発明による実施形態の希土類合金の切断方法
を実行するために好適に用いられるワイヤソー装置１０
０を示す模式図である。

【図３】図１に示したワイヤソー装置１００の切削部近
傍の構成を示す模式図である。

【図４】本発明による実施形態の希土類合金の切断方法
を実行するために好適に用いられるワイヤソー２０の断
面構造を模式的に示す図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態
の希土類合金の切断方法を実行するために好適に用いら
れるワイヤソー２０における砥粒分布を模式的に示すで
あり、（ａ）は隣接砥粒間平均距離Ｌが砥粒の平均粒径
の２００％、（ｂ）は３００％の場合を示している。

【図６】ワイヤソー装置１００および２００に好適に用
いられるローラの断面構造を模式的に示す図である。

【図７】従来のローラの断面構造を模式的に示す図であ
る。

【図８】ローラの案内溝の斜面１０Ｓの傾斜角とワイヤ
ソー捻れ角との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ、１０ｃメインローラ２０ワイヤソー２２芯線２４砥粒２６樹脂層２８チップポケット３０槽４０ａ、４０ｂリールボビン４２ａ、４２ｂトラバーサ５０ワーク６０冷却液タンク７０回収用パン８０ａ、８０ｂ噴霧装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田一大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号住友特殊金属株式会社山崎製作所内Ｆターム(参考） 3C047 FF06 GG11 3C058 AA05 AA09 AC04 CA04 CB03 CB05 DA03 3C069 AA01 BA06 BB01 BB04 CA00 DA06 EA02 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯線に砥粒を樹脂層によって固着させた
ワイヤソーを用いる希土類合金の切断方法であって、前記希土類合金が前記ワイヤソーによって切削される部
分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ
／ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬し
た状態で、前記ワイヤソーを走行させることによって前
記希土類合金を切削する工程を包含し、前記ワイヤソーとして、長さ方向において互いに隣接す
る前記砥粒間の平均距離が前記砥粒の平均粒径の１５０
％以上４００％未満の範囲内にあり、前記砥粒が前記樹
脂層の表面から突き出している部分の平均高さが前記砥
粒の平均粒径の７０％以下であって、且つ、前記樹脂層
の前記芯線に対する偏肉率が４０％以下であるワイヤソ
ーを用いる、希土類合金の切断方法。
【請求項２】芯線に砥粒を樹脂層によって固着させた
ワイヤソーを用いる希土類合金の切断方法であって、前記希土類合金が前記ワイヤソーによって切削される部
分を前記希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数
が０．１〜０．３の範囲内にある水を主成分とする冷却
液中に浸漬した状態で、前記ワイヤソーを走行させるこ
とによって前記希土類合金を切削する工程を包含し、前記ワイヤソーとして、長さ方向において互いに隣接す
る前記砥粒間の平均距離が前記砥粒の平均粒径の１５０
％以上４００％未満の範囲内にあり、前記砥粒が前記樹
脂層の表面から突き出している部分の平均高さが前記砥
粒の平均粒径の７０％以下であって、且つ、前記樹脂層
の前記芯線に対する偏肉率が４０％以下であるワイヤソ
ーを用いる、希土類合金の切断方法。
【請求項３】前記砥粒の平均粒径Ｄは、２０μｍ≦Ｄ
≦６０μｍの関係を満足する、請求項１または２に記載
の希土類合金の切断方法。
【請求項４】前記芯線の直径は０．１２ｍｍ以上０．
２ｍｍ以下の範囲内にある、請求項１から３のいずれか
に記載の希土類合金の切断方法。
【請求項５】前記樹脂層は、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂またはポリイミド樹脂から形成されている、請求
項１から４のいずれかに記載の希土類合金の切断方法。
【請求項６】前記ワイヤソーを走行させる工程は、ワ
イヤソーを複数のローラの間で走行させる工程であっ
て、前記複数のローラのそれぞれは、案内溝が形成された高
分子層を有し、前記案内溝は、少なくとも一方の斜面が
前記ローラの半径方向に対して２５°以上４５°未満の
角度を成す一対の斜面を有し、前記ワイヤは前記一対の
斜面の間を走行させられる、請求項１から５のいずれか
に記載の希土類合金の切断方法。
【請求項７】前記希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土
類焼結合金である請求項１から６のいずれかに記載の希
土類合金の切断方法。
【請求項８】前記希土類合金は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希
土類焼結合金である請求項７に記載の希土類合金の切断
方法。