JP2007253278A - 研切削体及び研切削体セット、これらを用いた研切削装置及び研切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率の良い研削加工及び精度の良い研削加工を行うことが可能な研切削体を提供する。
【解決手段】 切削用砥石２ａ〜２ｄと研削用砥石３ａ〜３ｃが組み合わされてなる研切削体である。切削用砥石２ａ〜ｄは、少なくとも一方の端面において外周部ｇの厚さよりも内周部ｎの厚さが小なる構造とされており、隣接する研削用砥石３ａ〜３ｃの端面が内周部に接し、研削方向において研削用砥石３ａ〜３ｃの一部が切削用砥石２ａ〜２ｄに重なっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば希土類焼結磁石を粉末冶金法により製造する際に希土類合金粉末成形体や希土類焼結磁石の研削加工等に用いられる研切削体及び研切削体セットに関するものであり、さらには、これら研切削体や研切削体セットを用いた研切削装置及び研切削方法に関する。

モータをはじめとする各種電気部品の小型化の要求、及びこれに対応した磁石の特性向上の要求に伴い、高性能小型磁石の開発が求められている。このような中、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等のＲ−Ｔ−Ｂ系（Ｒは、希土類元素の１種以上である。Ｔは、Ｆｅを必須とし、その他金属元素を含む。）焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるＮｄが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要が益々拡大する傾向にある。

希土類焼結磁石の製造方法としては、粉末冶金法が知られており、低コストでの製造が可能なことから広く用いられている。粉末冶金法により希土類焼結磁石を製造するには、先ず、原料合金インゴットを粗粉砕及び微粉砕し、粒径が数μｍ程度の原料合金粉を得る。このようにして得られた原料合金粉を磁場中で配向させ、磁場中成形を行う。磁場中成形後、成形体を真空中、または不活性ガス雰囲気中で焼結を行う。さらに、焼結時効や機械加工、表面処理等の工程を行う。

前述の粉末冶金法による希土類焼結磁石の製造においては、最終製品（希土類焼結磁石）を所定の形状とするために、成形段階において、あるいは焼結後において、切削加工が必要になる。例えば磁場中成形により金型内で所望の形状（例えば、アーク形状やリング形状等）に成形し、熱処理（焼結及び焼結時効）後に形状を整えるのが一般的であるが、小型化の要求に伴い、単品毎に処理していたのでは、生産効率が悪く、生産性の向上が課題となっている。そこで、成形工程において希土類合金粉末をブロック状に成形し、これを所定の輪郭形状に研削したり切断することで所定の形状とした後、焼結することが行われている。あるいは、例えばアーク形状の希土類焼結磁石を作製する場合、前記磁場中成形において一回り大きな矩形形状に成形し、あるいは前記アーク形状を複数個取りすることが可能な大きさのブロック形状に成形し、熱処理によって焼結体を作製した後に、輪郭加工用砥石を用いて輪郭加工し、さらには各製品毎に切断することで所望のアーク形状に加工処理することも試みられている。

前述のような輪郭加工や切断は、輪郭加工用砥石を用いた研削や切削刃を用いた切削により行われるが、例えばブロック状の被加工物に対して前記研削や切削を行う場合、それぞれ別工程にて行うというのが一般的である。例えば、研削面が平面の場合には、全体を研削した後、切削により切断することが多い。研削面が曲面の場合にも、曲面に研削した後、切削により切断することが多い。一方、研削面が曲面の場合には、多くは切断後曲面研削加工が行われる。ただし、曲面に研削した後、切削により切断することもある。

しかしながら、研削と切削を別工程で行う場合、工数の増加に伴って製造効率が低下し、生産性を損なう結果となる。そこで、切削と研削を同時に行い得る切削加工装置の開発が進められている（例えば、特許文献１等を参照）。

特許文献１は、本願出願人により提案されたものであり、主に電子部品の加工に適用される切削具、切削加工装置に関するものである。切削具の具体的な構成としては、複数の切削刃と回転軸とを含み、前記複数の切削刃は、円板形に形成され、円周で切削を行う回転切削刃であって、中心が前記回転軸と同軸上に組み合わされ、前記複数の切削刃の内少なくとも一つの切削刃は、他の切削刃より大径に形成されている。前記構成を有する切削具を用いれば、切削と研削加工が同時に行え、加工工程の複合化によるコストダウン、加工時間の短縮及び加工精度の向上が可能であり、また、複雑な形状の研削加工を切断と同時に行うことが可能である。
特開２００５−１１１６１７号公報

ところで、例えば特許文献１記載の発明のように複数の砥石（切削刃）を組み合わせて研切削体とする場合、特に研削加工を行う研削用砥石の端部の処理が問題となる。例えば研削加工形状を円弧状とする場合、研削用砥石の両端部は鋭利な形状とする必要があるが、このように研削用砥石の両端部を鋭利な形状とすると、先端の摩耗や欠け等により次第に研削加工形状が変化してしまい、加工精度を確保することができないという問題がある。また、これを解消するために、例えば前記研削用砥石の両端部（鋭利な形状となる部分）に面取りを施すと、前記面取りを施した部分の加工精度の低下が避けられず、結局は加工精度を確保することができないという問題が生ずる。

前記問題は、円弧状の研削加工を行う研削用砥石に限らず、研削用砥石全般に言えることである。研削用砥石の両端エッジ部は、欠け等を防止するために面取りを施すのが一般的であり、前記加工精度の低下が問題になる。また、例えば切削用砥石と研削用砥石を別体とし、研削用砥石による研削加工の後、切削用砥石による切断を行う場合にも同様の問題が生ずる。この場合には、加工精度が低下した部分を切削用砥石で切断することにより精度の高い加工物を得ることは可能であるが、切断幅を大きくせざるを得ず、無駄になる部分が多くなって製造歩留まりを低下し製造コストを増加する原因になる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、輪郭加工のような研削加工と切断のための切削加工とを同時に行うことができ、精度の良い研削及び切削を効率的に行うことが可能な研切削体及び研切削体セットを提供することを目的とする。また、本発明は、前記研切削体や研切削体セットを用いることで、所望形状への研削加工及び各製品への切断を効率良く行うことができ、生産性を飛躍的に向上することが可能な研切削装置及び研切削方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の研切削体は、切削用砥石と研削用砥石が組み合わされてなる研切削体であって、前記切削用砥石は、少なくとも一方の端面において外周部の厚さよりも内周部の厚さが小なる構造とされており、隣接する研削用砥石の端面が前記内周部に接し、研削方向において研削用砥石の一部が切削用砥石に重なっていることを特徴とする。

また、本発明の研切削体セットは、被加工物の両面に対してそれぞれ研削加工を行う１組の研切削体を備えた研切削体セットであって、少なくとも一方の研切削体は前記研切削体であることを特徴とする。さらに、本発明の研切削装置は、前記研切削体または研切削体セットを備えることを特徴とするものであり、本発明の研切削方法は、前記研切削装置により被加工物に対して研削加工と切削加工を行うことを特徴とする。

本発明においては、切削用砥石と研削用砥石とを組み合わせ、これらを一体化することにより研切削体が構成されているので、例えば輪郭加工等の研削加工と切削加工とが一括して行われる。また、研削方向において研削用砥石の一部が切削用砥石に重なり、研削用砥石の端部が切削用砥石の外周部の背後に隠れる形になるので、研削用砥石の端部の摩耗や欠け等が解消されるとともに、加工精度が低い研削用砥石の端部を研削に使用しなくなり、加工精度が向上する。また、切断幅を余分に設定する必要もない。

本発明によれば、輪郭加工のような研削加工と切断のための切削加工とを同時に行うことができ、しかも精度の良い研削及び切削を効率的に行うことが可能である。また、加工精度を向上するために切断幅を広くする必要もなく、無駄を省いて製造歩留まりの向上、製造コストの削減を図ることが可能である。したがって、本発明の研切削体や研切削体セットを用いた研切削装置や研切削方法によれば、所望形状への研削加工及び各製品への切断を効率良く、且つ精度良く行うことができ、生産性を大幅に向上することが可能である。

以下、本発明を適用した研切削体及び研切削体セット、さらには研切削装置及び研切削方法について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の研切削体１は、例えば図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数枚（ここでは４枚）の切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、これら切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間に配される複数（ここでは３つ）の研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃとから構成されるものである。各研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ２枚の切削用砥石に挟まれる形で設置されており、例えば研削用砥石３ａの両側には切削用砥石２ａ，２ｂが、研削用砥石３ｂの両側には切削用砥石２ｂ，２ｃが、研削用砥石３ｃの両側には切削用砥石２ｃ，２ｄが配置されている。したがって、例えば研削用砥石３ａと切削用砥石２ａ，２ｂによって、１つの製品（加工物）の輪郭加工とその両端部の切断が行われる。

ここで、前記切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、いわゆる切削ブレードと称されるものであり、厚さの薄い円板状の砥石により構成されている。これら切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、外周面の幅が狭く、例えばカッターのように被加工物を鋭利に切断する機能を有する。

一方、各研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃは、総型砥石に相当するものであり、前記切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ間の領域において、被加工物のほぼ全面に接触して所定の形状に削り出す研削加工（輪郭加工）を行うものである。したがって、例えば前記輪郭形状に対応して外周面形状が形成された電着砥石等が用いられる。

なお、前記研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃは、必ずしも被加工物の全面の輪郭加工を行うものでなくてもよく、被加工物の一部形状を輪郭加工するものであってもよい。また、本発明は、前記研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃの研削面が曲面形状である場合、効果が大きい。例えば平面研削の場合、研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃの端部に合わせ面が露出していないので磨耗に対しては問題は少ない。これに対して、研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃが曲面形状の場合、研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃの端部処理（R、C面取り）の影響を受け、その部分が露出しているとたとえ新品でも製品形状通りに研切削できないという問題がある。本発明を適用することで、このような問題を解消することができる。

電着砥石の電着面は、例えば台金の外周面に砥粒を電着固定することにより構成されるが、砥粒としては、例えばダイヤモンドや窒化ボロン立方晶（ＣＢＮ）等の超砥粒が用いられる。これら砥粒は、例えばＮｉ等の電着金属によって前記電着面に固定されている。また、電着砥石（研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃ）の電着面の形状は、加工物の輪郭形状に対応した形状とされ、例えば加工物がＣ型形状である場合、内側円弧面（内Ｒ面と称する。）や外側円弧面（外Ｒ面と称する。）に対応して断面円弧状の曲面とされている。

前記切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃは、前記の通り交互に配列されるとともに、両端部分がフランジ４，５で押さえられた状態でスピンドル（回転軸）６に固定されている。これにより研切削装置に装着され、前記スピンドル６を高速で回転し、前記切削用砥石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び研削用砥石３ａ，３ｂ，３ｃの外周面を被加工物に当接することで研削加工（輪郭加工）及び切削加工（切断）が行われる。

前記構成を採用することで、特に、研削面が曲面の場合はその効果が顕著である。被加工物を切断後、総型砥石を用いて曲面形状に輪郭加工する場合、曲面に沿って被加工物が逃げてしまい、その結果、曲面が偏心してしまうことがしばしば起こる。一方、本実施形態の方法によれば、両側を切削刃に規制され、且つ未切断部分が繋がった状態となっているので、加工物が曲面に沿って逃げることが起こらない。したがって、偏心を抑えることができ、寸法精度向上が顕著に現れる。被加工物の曲面に沿った逃げは研削抵抗が大きいほど強く現れる。焼結体の場合、成形体に比べ研削抵抗が大きいので、その傾向が顕著となる。

被加工物の材質等については任意であるが、例えば希土類焼結磁石を製造する際に、希土類合金粉末をプレス等により圧縮した成形体や、焼結後の希土類焼結磁石の研削加工に適用して好適である。特に、前記成形体の研切削加工に適用した場合には、研削負荷が小さくなり（すなわち削れ易くなり）、研削に際して飛び難く、送り速度を高めることができるという利点を有する。したがって効率的な研切削加工が可能であり、また切削用砥石２ａ〜２ｄや研削用砥石３ａ〜３ｃの摩耗を極めて微量に抑えることができる。研削量も例えば１０ｍｍ程度まで可能になり、本発明の選択範囲を広げることができ、より多くの形状にまで適用することができる。一方、焼結後の希土類焼結磁石の研切削加工に適用した場合には、その後の工程で寸法が変化することがないので、当該研切削加工によって寸法精度を確保することができる。

研削は、例えば被加工物を支持板上に固定して行うが、この時の被加工物の固定方法としては、粘着テープによる固定、電磁チャック、真空チャック等が例示される。被加工物が前記希土類合金粉末の成形体の場合には、真空チャックによる固定が好ましい。被加工物を０．１ＭＰａ程度の力で支持板に固定することにより、研削加工の際の飛び等を防止することが可能である。

研削に際しては、被加工物の前方に前記研切削体１を配置し、被加工物を前進させることによって研削を行う。前記研切削体１による研削では、被加工物の上面が各研削用砥石３ａ〜３ｃによって曲面研削され、所定の厚さとなるように輪郭加工される。同時に、前記切削用砥石２ａ〜２ｄによって被加工物の切断が行われる。

前記切削用砥石２ａ〜２ｄによる被加工物の切断は、切削用砥石２ａ〜２ｄの先端が支持板にまで到達することで行われるが、この時、切削用砥石２ａ〜２ｄの被加工物からの突き抜け量は、被加工物の厚さ比して僅かな量とすることが好ましい。前記突き抜け量はゼロとすることが理想的であり、これにより切削用砥石２ａ〜２ｄによる切削（切断）と研削用砥石３ａ〜３ｃによる研削（輪郭加工）が同時に終了し、被加工物が飛び難くなる。ただし、前記突き抜け量を厳密にゼロに制御することは難しく、通常は若干の突き抜け量をもった状態に設定する。この場合、切削用砥石２ａ〜２ｄによる切削が研削用砥石３ａ〜３ｃによる研削よりも先に終了してしまうが、前記突き抜け量が被加工物の厚さに比して僅かな量であればその時間差は僅かであり、前記被加工物の飛びについてはほとんど問題とならない。

図２は、前記研切削体１により研削加工された加工物７ａ〜７ｃを示すものである。各加工物７ａ〜７ｃにおいては、上面が曲面研削されるとともに、所定の寸法に切断されている。本例の場合、研削用砥石３ａ〜３ｃの研削面ｋｍが逆円弧面とされ、これに応じて加工物７ａ〜７ｃの上面が円弧面ｅｍに輪郭加工される。このとき、研削用砥石３ａの両側には切削用砥石２ａ，２ｂが、研削用砥石３ｂの両側には切削用砥石２ｂ，２ｃが、研削用砥石３ｃの両側には切削用砥石２ｃ，２ｄが配置されているので、各輪郭加工領域に対して切断位置が一義的に決まり、前記曲面研削された輪郭加工面に対して確実に切断位置が高精度に保たれる。例えば、輪郭加工と切断を別工程で行った場合には、各工程間で若干の位置ずれが生ずるおそれがあるが、本発明の研切削体１を使用した場合には、このような位置ずれの発生は皆無となる。特に、前記のように曲面形状に輪郭加工する場合、輪郭加工と切断を別々に行うと曲面の偏心等が起こりやすいが、本実施形態の研切削体１を用いることで輪郭加工形状に対して切断位置が一義的に決まり、非常に有効である。

前述のように切削用砥石２ａ〜２ｄと研削用砥石３ａ〜３ｃとを組み合わせる場合、研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部分の形状に留意する必要がある。例えば、本例の研切削体１のように研削用砥石３ａ〜３ｃの研削面の形状を逆円弧面とした場合、両端部分に鋭利なエッジ部が形成され、この部分が損傷し易くなるという不都合が生ずるおそれがある。このような不都合を解消するためには、鋭利な先端部を面取りして平坦化することが対策として考えられるが、この場合には切削用砥石２ａ〜２ｄと研削用砥石３ａ〜３ｃの境界部分に前記平坦化した部分が存在することになるので、研削面の連続性が損なわれ、不要な段差が形成されるという不都合がある。

このような場合には、例えば図３（ａ）に示すように、研削用砥石３ａ〜３ｃの前記エッジ部の先端を平坦化し、これにより形成された平坦面ｈを切削刃２ａ〜２ｄに設けた段差面ｋで支持するようにすれば、研削用砥石３ａ〜３ｃの不用意な損傷を抑えることが可能である。本例の場合、切削用砥石２ａ〜２ｄの外周部ｇの厚さよりも内周部ｎの厚さが小さくなるように設定されており、その結果、前記外周部ｇと内周部ｎの境界部分に段差面ｋが形成されている。したがって、図３（ｂ）に示すように、切削用砥石２ａ〜２ｄの内周部ｎの端面と研削用砥石３ａ〜３ｃの端面が接するように組み合わせ、研削用砥石３ａ〜３ｃの平坦面ｈを切削用砥石２ａ〜２ｄの段差面ｋに突き当てるように固定すれば、組み付け状態が安定なものとなるとともに、研削方向において研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部が切削用砥石２ａ〜２ｄの背後に隠れる形になる。なお、最も外側の切削用砥石２ａ及び切削用砥石２ｄについては、図３（ｃ）あるいは図３（ｄ）に示すように、片側にのみ段差面ｋが形成され、研削用砥石３ａあるいは研削用砥石３ｃが組み合わされる。

前述のような組み付け構造を採用した場合、先ず、研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部分が切削用砥石２ａ〜２ｄに食い込んだような形態となり、前記両端部分が切削用砥石２ａ〜２ｄの外周部ｇによって保護されることになり、研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部分の摩耗や欠け等を抑えることが可能である。また、研削用砥石３ａ〜３ｃにおいて、加工精度の悪い両端部分が研削に寄与しなくなるので、加工精度も向上し、切断幅の増加を抑制することもできる。さらに、切削用砥石２ａ〜２ｄと研削用砥石３ａ〜３ｃとの境界部分に研削形状を不連続化する部分も存在せず、研削によって余分な段差部等が形成されることもない。

前記構造においては、前記段差面ｋの寸法Ｄ（すなわち、平坦面ｈの寸法）を適正に設定することが好ましい。例えば、前記段差面ｋの寸法Ｄが小さすぎると、研削用砥石３ａ〜３ｂの両端部分を十分に保護することができなくなり、効果が十分に得られなくなるおそれがある。前記観点から、前記段差面ｋの寸法Ｄは０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。逆に、前記段差面ｋの寸法Ｄが大きくなると、切削用砥石２ａ〜２ｄの内周部ｎの厚さが薄くなり、強度上の問題が生ずる可能性があるので、これを考慮して設定することが好ましい。

また、前記構造において、前記研削用砥石３ａ〜３ｃの平坦面ｈの形状についても任意に変更可能であり、例えば前記平坦面ｈの周縁部に面取り（Ｃ面取り、あるいはＲ面取り）を施すことも可能である。これにより、研削用砥石３ａ〜３ｃの欠損等をさらに低減することが可能である。あるいは逆に、前記研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部を鋭利な形状のままとすることも可能である。前記研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部は、必ずしも切削用砥石２ａ〜２ｄの段差面ｋに突き合わされていなくてもよく、研削方向において切削用砥石２ａ〜２ｄの背後に隠れる形になっていればよい。したがって、仮に研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部が鋭利な形状のままでも、研削方向において切削用砥石２ａ〜２ｄの背後に隠れる形になっていれば研削に寄与せず、この部分を損傷する等のトラブルが発生することはない。

図４に研削用砥石３ｃと切削用砥石２ｄの組み付け部分を例にして具体的構造例を示す。図４（ａ）は研削用砥石３ｃの平坦面ｈと切削用砥石２ｄの段差面ｋの間に隙間Ｓ１がある場合、図４（ｂ）は研削用砥石３ｃの突き合わせ端面と切削用砥石２ｄの内周部ｇの間に隙間Ｓ２がある場合である。前記隙間Ｓ１，Ｓ２があってもこれら隙間Ｓ１，Ｓ２は切削用砥石２ａ〜２ｄの外周部ｇの背後に隠れる形になるので、研切削に何ら影響を及ぼすことはない。図４（ｃ）は研削用砥石３ｃの平坦面ｈが切削用砥石２ｄの段差面ｋからはみ出した例であり、図４（ｄ）は研削用砥石３ｃの平坦面ｈに相当する部分をＲ面取り加工してＲ面ｒとした例、図４（ｅ）研削用砥石３ｃの平坦面ｈに相当する部分をＲ面取り加工してＲ面ｒとするとともに研削用砥石３ｃのＲ面ｒが切削用砥石２ｄの段差面ｋからはみ出した例であり、いずれの場合にも問題無く研切削を行うことが可能である。

図５は、いわゆるＣ型形状への研削加工例を示すものである。この場合には、図５（ａ）に示す第１の研削加工と、図５（ｂ）に示す第２の研削加工を行う。第１の研削加工では、外Ｒ面に対応した逆円弧面の研削用砥石３ａ〜３ｃと切断用の切削用砥石２ａ〜２ｄを備えた第１の研切削体１Ａを用いる。この第１の研切削体１Ａは、外Ｒ面に対応した逆円弧面を有し、ワーク７に対して外Ｒ面を輪郭加工するものであり、図３に示す構造の研切削体を用いる。

この時、各切削用砥石２ａ〜２ｄによる切削は、ワーク７の厚さの中途位置までであり、この段階ではワーク７は切断されない。次いで、図５（ｂ）に示すように第２の研削加工を行うが、この第２の研削加工には内Ｒ面に対応して逆円弧面を有する研削用砥石３ｄ〜３ｆ及び切削用砥石２ｅ〜２ｈを備えた第２の研切削体１Ｂを用いる。第２の研切削体１Ｂによりワーク７の裏面側を研削加工することで内Ｒ面が形成される。また、この第２の研削加工では、各切削用砥石２ｅ〜２ｈの先端の研削深さが、前記第１の研削加工時の各切削用砥石２ａ〜２ｄによる切削位置まで到達する深さ以上の深さとされ、各加工物７ａ〜７ｃへの切断が行われる。前記研削加工により、図５（ｃ）に示すようなＣ型形状の加工物７ａ〜７ｃが形成される。図６は、前記第１の研削加工と第２の研削加工を連続的に行う研切削装置の一例を示すものである。この研切削装置では、ワーク７は搬送レール１１によって次々と搬送され、先ず、第１の研切削体１Ａによる第１の研削加工が行われ、次いで第２の研切削体１Ｂによる第２の研削加工が行われる。ここで、第２の研削加工はワーク７の下面側に対して行う必要があるので、付勢治具１２によってワーク７を上から押さえながら第２の研削加工を行う。図７は、第２の研削加工時の付勢治具１２によるワーク７の支持状態を示すものである。図７では付勢治具は直線状であり、曲面形状をもつワークに対して外周中央部を押さえる構造となっているが、ワーク外周面形状に合わせた押さえとすることもできる。その場合、ワークとの接触面積が増えるため、押さえがより一層有効になるばかりではなく、研削によるワークの周方向への逃げを抑制する位置規制効果も見込めるためである。

図８は、ブロック状のワーク１２から円柱形状の加工物を研削加工する例を示すものである。円柱形状の加工物を研削加工する場合には、図８（ａ）に示すように、半円形状の円弧面を有する研削用砥石３ａ〜３ｃを備えた研切削体１Ａ，１Ｂを上下一対配置し、図８（ｂ）さらには図８（ｃ）に示すように、前記ワーク７の両面側から輪郭加工及び切断を行う。この場合、上下一対の研切削体１Ａ，１Ｂが本発明の研切削体セットということになる。なお、上下一対の研切削体１Ａ，１Ｂでいわゆる両頭研削を行う場合には、上下いずれか一方の研切削体による研削を前研削、他方の研切削体による研削を後研削とし、時間差を設けることが好ましい。前記上下一対の研切削体１Ａ，１Ｂによりワーク７の両面を半円形状に輪郭加工することで、図８（ｄ）に示すような断面略円形の円柱状の加工物７ａ〜７ｃが形成される。

研削用砥石３ａ〜３ｃを前記半円形状に対応した円弧面とする場合、研削用砥石３ａ〜３ｃの両端部分に鋭利なエッジ部が形成され、この部分が損傷し易くなる。したがって、このような場合にも、例えば図９に示すように、前記エッジ部の先端を平坦化し、これにより形成された平坦面を切削用砥石２ａ〜２ｄに設けた段差面ｋで支持するようにすれば、研削用砥石３ａ〜３ｃの不用意な損傷や摩耗を抑えることが可能であり、また加工精度を向上することができる。

以上の構成を有する研切削体を用いることにより、加工精度を向上できるばかりでなく、輪郭加工や切断の加工効率を上げることができ、生産性の大幅な向上を実現することが可能である。また、輪郭加工面に対して切断位置が一義的に決まるため、確実に精度の高い研削加工を行うことが可能である。さらに、例えば研削用砥石と切削用砥石を個別に交換することが可能であり、また個々の研削用砥石を単純な形状の砥石により構成することができるの、コスト削減にも繋がる。

なお、研切削体の構成としては、前述の各例のように切削用砥石と円弧状の輪郭加工面を有する研削用砥石を組み合わせたものに限らず、例えば研削用砥石は、Ｒ面取り、Ｃ面取り、平面研削、曲面研削等を行うものであってもよい。さらには、特許文献１に記載されるように、複数の切削刃を組み合わせ、これらを切削用砥石及びベベル加工用砥石として使用する切削具にも適用可能である。例えば図１０に示すように、中央の切削用砥石２１の両面にベベル加工用砥石２２，２３を配置する場合に、切削用砥石２１の外周部ｇと内周部ｎの間に段差面ｋを形成し、ここにベベル加工用砥石２２，２３の傾斜面の先端を平坦化して突き当てるようにすることも可能である。また、必ずしも切削用砥石２１の両側にベベル加工用砥石を配置する必要はなく、例えば図１１に示すように、切削用砥石２１の片側にのみベベル加工用砥石２３を配置する場合にも、切削用砥石２１の一方の面にのみ段差面ｋを形成し、ここにベベル加工用砥石２３の傾斜面の先端を平坦化して突き当てるようにすることも可能である。図１２は、切削用砥石３１と平面研削砥石３２とを組み合わせた例である。平面研削砥石３２においては、図１２（ａ）に示すように両端部を例えばＲ面取りを施してＲ面ｒを形成することが多い。このような場合にも、前記切削用砥石３１に段差面ｋを設け、図１２（ｂ）に示すように、ここに平面研削砥石３２のＲ面ｒが入り込むようにすれば、Ｒ面ｒによる研削精度の低下を回避することが可能である。

前述の研切削体及び研切削体セット、さらには研切削装置及び研切削方法は、例えば希土類焼結磁石の製造加工に適用して好適である。この場合、希土類合金粉末の成型体や希土類焼結磁石を被加工物として前述の研削を行う。そこで、以下においては本発明が適用される希土類焼結磁石の製造方法について説明する。

希土類焼結磁石は、例えば希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素を主成分とするものであるが、磁石組成は特に限定されず、用途等に応じて任意に選択すればよい。例えば、希土類元素Ｒとは、具体的にはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ又はＬｕのことをいい、これらから１種又は２種以上を用いることができる。中でも、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素Ｒとしての主成分をＮｄとすることが好ましい。また、遷移金属元素Ｔは、従来から用いられている遷移金属元素をいずれも用いることができ、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等から１種又は２種以上を用いることができる。これらの中では、磁気特性の点からＦｅを主体とすることが好ましく、特に、キュリー温度の向上、粒界相の耐蝕性向上等に効果があるＣｏを添加することが好ましい。また、前記希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂのみならず、他の元素の含有を許容する。例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｖ、Ａｇ、Ｇｅ等の元素を適宜含有させることができる。一方で、酸素、窒素、炭素等の不純物元素を極力低減することが望ましい。特に磁気特性を害する酸素は、その量を７０００ｐｐｍ以下、さらには５０００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。酸素量が多いと非磁性成分である希土類酸化物相が増大して、磁気特性を低下させるからである。なお、研削対象となる希土類焼結磁石としては、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系の希土類焼結磁石に限られるものではない。例えば希土類焼結磁石は、ＳｍＣｏ系焼結磁石等であってもよく、これらについても本発明を適用することが効果的である。

希土類焼結磁石は粉末冶金法によって作製されるが、その製造プロセスは、基本的には、合金化工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、成形工程、焼結工程、時効工程とにより構成される。なお、酸化防止のために、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中、Ａｒガス雰囲気中等）で行う。

合金化工程では、原料となる金属、あるいは合金を所望の希土類合金粉末の組成に応じて配合し、真空あるいは不活性ガス、例えばＡｒ雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、任意の方法を採用し得るが、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法（連続鋳造法）が生産性等の観点から好適であり、得られる合金の形態の点でも好適である。

前記合金化の際に用いる原料金属（合金）としては、純希土類元素、希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。合金は、ほぼ最終磁石組成である単一の合金を用いても良いし、最終磁石組成になるように、組成の異なる複数種類の合金を混合しても良い。

粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板、あるいはインゴット等を、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させて脆化させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。

前述の粗粉砕工程が終了した後、必要に応じて粗粉砕した原料合金粉に潤滑剤を添加する。潤滑剤としては、例えば脂肪酸系化合物等を使用することができるが、特に、融点が６０℃〜１２０℃の脂肪酸や脂肪酸アミドを潤滑剤として用いることで、良好な磁気特性、特に高配向度で高い磁化を有する希土類焼結磁石を得ることができ、その種類や添加量によって、成形体強度を所定の値に調整することができる。

粗粉砕工程の後、微粉砕工程を行うが、この微粉砕工程は、例えば気流式粉砕機等を使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉を平均粒径が１〜１０μｍ程度、例えば３〜６μｍとなるまで微粉砕する。気流式粉砕機としては、ジェットミル等が好適である。

微粉砕工程の後、磁場中成形工程において、原料合金粉を磁場中にて成形する。具体的には、微粉砕工程にて得られた原料合金粉を電磁石を配置した金型内に充填し、磁場印加によって結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。磁場中成形は、成形圧力と磁界方向が平行な平行磁界成形、成形圧力と磁界方向が直交する直行磁界成形のいずれであってもよい。さらに、磁界印加手段として、パルス電源と空芯コイルも採用することができる。この磁場中成形は、例えば７００〜１６００ｋＡ／ｍの磁場中で、３０〜３００ＭＰａ、好ましくは１３０〜１６０ＭＰａ前後の圧力で行えばよい。

前記成形工程により成形した成形体を所定の形状に研削加工した後、焼結工程において、成形体に対して焼結処理を実施する。焼結処理では、前記成形体を真空または不活性ガス雰囲気中（Ａｒガス雰囲気中等）で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、例えば１０００〜１２００℃で１〜１０時間程度焼結すればよく、焼結後、急冷することが好ましい。なお、焼結工程においては、必要に応じて、焼結に先立って脱脂処理を行うことが好ましい。

前記焼結後には、得られた焼結体に時効処理を施すことが好ましい。この時効処理は、得られる希土類磁石の保磁力Ｈｃｊを制御する上で重要な工程であり、例えば不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施す。時効処理としては、２段時効処理が好ましく、１段目の時効処理工程では、８００℃前後の温度で１〜３時間保持する。次いで、室温〜２００℃の範囲内にまで急冷する第１急冷工程を設ける。２段目の時効処理工程では、６００℃前後の温度で１〜３時間保持する。次いで、室温まで急冷する第２急冷工程を設ける。６００℃近傍の熱処理で保磁力Ｈｃｊが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。

以上により、希土類焼結磁石が作製されるが、希土類合金粉末を圧縮成形した成形体、あるいは焼結後の希土類焼結磁石を被加工物とし、最終製品の形状に合わせて輪郭加工及び切断を行う。このとき、本発明の研切削体や研切削体セット、さらには研切削装置及び研切削方法を用いることで、飛躍的に生産性を向上することが可能であり、精度の高い研削加工を実現することが可能である。

以上、本発明を適用した研切削体、研切削体セット、研切削装置、及び研切削方法の実施形態について説明してきたが、本発明がこれら実施形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明を適用した研切削体の一例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 輪郭加工として円弧面の加工を行う研切削体及びこれにより形成される加工物の形状を示す図である。 本発明を適用した研切削体における切削用砥石と研削用砥石の組み合わせ構造を拡大して示す図であり、（ａ）は切削用砥石の段差面及び研削用砥石の端部の形状を示し、（ｂ）は組み付け状態を示し、（ｃ）、（ｄ）は最も外側の切削用砥石への研削用砥石の組み付け状態を示す。 （ａ）〜（ｅ）は研切削体における切削用砥石と研削用砥石の組み合わせ構造の他の例を拡大して示す図である。 Ｃ型形状の加工物の研削工程を示すものであり、（ａ）は外Ｒ面輪郭加工工程、（ｂ）は内Ｒ面輪郭加工及び切断工程、（ｃ）は形成されるＣ型形状の加工物を示す図である。 第１の研削工程と第２の研削工程を連続して行う研切削装置の一例を示す図である。 第２の研削工程における付勢治具によるワーク支持状態を示す図である。 円柱状の加工物の研削加工の様子を示すものであり、（ａ）は研切削体の配置状態、（ｂ）は第１の研削工程、（ｃ）は第２の研削後退、（ｄ）は研削加工された加工物の形状を示す図である。 図７に示す研削加工に使用される研切削体における切削用砥石と研削用砥石の組み合わせ構造を拡大して示す図である。 切削用砥石の両側にベベル加工用砥石を配置した例を示す概略断面図である。 切削用砥石の片側にベベル加工用砥石を配置した例を示す概略断面図である。 （ａ）は段差面を形成した切削用砥石と端部がＲ面取りされた平面研削砥石の組み合わせを示す図であり、（ｂ）は組み付け状態を示す図である。

符号の説明

１ 研切削体、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 切削用砥石、３ａ，３ｂ，３ｃ 研削用砥石、４，５ フランジ、６ スピンドル、７ ワーク（被加工物）、７ａ，７ｂ，７ｃ 加工物、１１ 搬送レール、１２ 付勢治具、ｈ 平坦面、ｋ 段差面

Claims (14)

1. 切削用砥石と研削用砥石が組み合わされてなる研切削体であって、前記切削用砥石は、少なくとも一方の端面において外周部の厚さよりも内周部の厚さが小なる構造とされており、隣接する研削用砥石の端面が前記内周部に接し、研削方向において研削用砥石の一部が切削用砥石に重なっていることを特徴とする研切削体。
2. 前記研削用砥石の前記端面側の研削面が一部平坦化されて平坦面とされており、前記平坦面が前記切削用砥石の外周部と内周部間の段差面に突き当てられていることを特徴とする請求項１記載の研切削体。
3. 前記切削用砥石の外周部と内周部の段差が０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の研切削体。
4. 前記研削用砥石の端縁部は面取りが施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の研切削体。
5. 前記研削用砥石は、被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の研切削体。
6. 前記研削用砥石が総型砥石であることを特徴とする請求項５記載の研切削体。
7. 前記研削用砥石は、Ｒ面取り、Ｃ面取り、平面研削、曲面研削から選ばれる少なくとも１種を行うことを特徴とする請求項５記載の研切削体。
8. 前記研削用砥石の両側に前記切削用砥石が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の研切削体。
9. 前記研削用砥石を複数備え、これら研削用砥石が並列に配列されるとともに、各研削用砥石の両側に前記切削用砥石が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の研切削体。
10. 被加工物の両面に対してそれぞれ研削加工を行う１組の研切削体を備えた研切削体セットであって、
    少なくとも一方の研切削体は、請求項１から８のいずれか１項記載の研切削体であることを特徴とする研切削体セット。
11. 各研切削体の研削用砥石の研削加工面が円弧状の面であり、研削により形成される加工物の形状がＣ型形状または円柱形状であることを特徴とする請求項１０記載の研切削体セット。
12. 請求項１から９のいずれか１項記載の研切削体、あるいは請求項１０または１１記載の研切削体セットを備えた研切削装置。
13. 請求項１２記載の研切削装置を用い、被加工物に対して研削加工と切削加工を同時に行うことを特徴とする研切削方法。
14. 前記被加工物が希土類合金粉末を圧縮成形した成形体または希土類焼結磁石であることを特徴とする請求項１３記載の研切削方法。
    

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