JP3892204B2

JP3892204B2 - 希土類磁石切断用ブレード及びその製造方法

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Publication number: JP3892204B2
Application number: JP2000091974A
Authority: JP
Inventors: 村健一木; 橋勇高; 木賢治鈴; 山繁実小
Original assignee: Read Co Ltd
Current assignee: Read Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP2001277136A

Description

【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オールブレードタイプのダイヤモンド又はｃＢＮブレード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希土類磁石を加工する時の切断刃は、厚さ０．４〜１ｍｍ程度の超硬あるいはハイス鋼の薄板円板等を芯金として、その外周部分にダイヤモンド砥粒をレジンボンドで固着したものが主流となっている。
希土類磁石を切断加工する際は、所定の公差内の切上がり寸法で切れることが最も重要であり、その上でコスト上の観点から材料ロスを減らし多数切り出すことが望まれるため、より薄く剛性の高いブレードが求められる。
【０００３】
しかし、ハイス鋼等の剛性の低い芯金では切断精度が悪く、どうしても厚いブレードを使用せざるを得なかった。又、超硬等の剛性の高い芯金を用いれば、ブレードが比較的薄くても精度よく切断することが可能になるが、従来の芯金付きブレードは、加工物との接触を避けるために、ダイヤ部と芯金部に片側５０μｍ程の逃げ寸法を設けており、芯金がダイヤ部より薄くなっているのが一般的である。そのため、芯金厚みが０．４ｍｍ以下ともなると、超硬、セラミック系の硬脆材の芯金では芯金材の脆さが顕著になり、加工時の破損を引き起こす危険があった。
【０００４】
又、超硬等の芯金とレジンボンドという全く異なる物同士を接着しているため、ブレードが薄くなると芯金の接着面積が小さくなり、接合強度が低下し、加工時に破損する可能性も大きくなる。
又、コスト面では大きく分けて芯金製作、そして芯金にレジンボンドを成型するという２工程を要してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、薄いブレードでありながら剛性や耐摩耗性があり、加工精度が高く、耐久性に優れ、かつコスト低減を図ることのできるオールブレードタイプの希土類磁石切断用ダイヤモンド又はｃＢＮブレードを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の希土類磁石切断用ブレードは、ブレード全体が、超硬合金又はサーメットをボンド材とし、ダイヤモンド又はｃＢＮの１種あるいは２種を砥粒とした焼結体から成り、その砥粒含有量が５〜５０Ｖｏｌ％であるオールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードであって、該ブレード外周部のみに粗い砥粒を用い、内周部には細粒の砥粒を用い、該ブレードの内周部を外周部に比べて数１０μｍ薄くした、ダイヤモンド又はｃＢＮブレードとすることを特徴とするものである。該ブレードは、マルチホイールとして用いる場合に、研削性を損なわずに精度を向上させるのに有効である。
本発明の希土類磁石切断用ブレードは、前記ボンド材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の硬質相、並びにＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒの１種又は２種以上の金属結合相より成る硬質合金であるのが適切である。
【０００７】
又、本発明の希土類磁石切断用ブレードは、前記砥粒の粒径が１０〜１００μｍであり、かつ砥粒表面がＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属及びＳｉでコーティングされているのが好ましいが、必ずしもそのコーティングの必要はなく、不コートとすることができる。
【０００８】
又、本発明の希土類磁石切断用ダイヤモンド又はｃＢＮブレードを製造する方法は、ボンド材となる硬質相物質と結合相物質の粉末を混合した後、砥粒となるダイヤモンド又はｃＢＮの粉末の１種あるいは２種の５〜５０Ｖｏｌ％を、該ブレード外周部に用いる粗い砥粒と、該ブレード内周部に用いる細い砥粒とがそれぞれ含まれる二種類の混合粉末を形成するように混合し、該粗い砥粒の混合粉末と該細い砥粒の混合粉末のいずれかを先に焼結型に充填した後、他方をその型に充填し、その後これらを同時に加圧しながら焼結し、その後該ブレードの厚さの仕上げ加工をすることにより該ブレードの内周部を外周部に比べて数１０μｍ薄くすることを特徴とするものである。
又、本発明の希土類磁石切断用ダイヤモンド又はｃＢＮブレードを製造する方法は、前記焼結が、プレス圧０．１〜２．０ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら焼結温度１０００〜１３００℃で焼結するのが適切である。
【０００９】
【作用】
本発明の希土類磁石切断用ダイヤモンド又はｃＢＮブレードは、芯金部分を含むブレード全体を、超硬合金又はサーメットをボンド材とし、ダイヤモンド又はｃＢＮの１種あるいは２種を砥粒とした焼結体とするとともに該ブレード外周部のみに粗い砥粒を用い、該内周部には細い砥粒を用いているため、ブレードの剛性や耐摩耗性が向上し、切断時にブレードと加工物が接触しても傷が入りにくいため、曲がり、反りが少なく、薄いブレードでも精度良く長期間切断可能になり、歩留りが向上する。さらに、マルチホイールとして用いる場合に、研削性を損なわずに精度を向上させるのに有効である。
又、ダイヤモンド又はｃＢＮ表面をＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属及びＳｉで数μｍ程度コーティングし、砥粒表面と上記遷移金属及びＳｉとの間で炭化物を形成させることによって砥粒保持力が増し、ひいてはブレードの剛性、強度及びブレードライフの面でも大幅に性能向上が図れる。
又、芯金部分を含むブレード全体を焼結体としているため、超硬芯金のような焼結芯金の芯金製作と殆ど同じ工程でブレード製作が可能であり、レジンボンド焼き付け以降の工程が一切省略できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ダイヤモンド又はｃＢＮ粉末の５〜５０Ｖｏｌ％と、ボンド材としての周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の硬質相、並びにＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒの１種又は２種以上の金属結合相より成る硬質合金の原料粉末の５０〜９５Ｖｏｌ％とを混合し、該混合粉末を型に充填し、その後加圧しながら焼結することにより、オールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードが製造される。
該オールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードは、そのブレードを構成する芯金であった部分を含めて、ブレード全体を硬質合金を結合材とするダイヤモンド又はｃＢＮ焼結体としており、その硬さはＨｖ１０００以上で、成分の硬質合金単体より硬くなる。
【００１１】
又、該オールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードは、ブレードの剛性・耐摩耗性が向上し、切断時にブレードと加工物が接触しても傷が入りにくいため、曲がり、反りが非常に少なくなることを見出している。
硬質合金の硬質相を形成する上記炭化物としては、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ３Ｃ２，Ｍｏ２Ｃ，ＷＣ，（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｃなどがあり、同窒化物としては、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，（Ｔｉ，Ｔａ）Ｎ，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｎなどがあり、更に、同ホウ化物としてはＴｉＢ２，ＺｒＢ２，ＨｆＢ２，ＶＢ２，ＮｂＢ２，ＴａＢ２，ＣｒＢ２，α−ＭｏＢ，α−ＷＢなどがある。
【００１２】
それらの複合化合物である炭窒化物としては、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔａ（Ｃ，Ｎ），（Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）などがあり、同炭ホウ化物としては、Ｔｉ（Ｃ，Ｂ），Ｔａ（Ｃ，Ｂ），（Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｂ）などがあり、更に、同炭窒ホウ化物としては、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｂ），（Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ，Ｂ）などがある。
なお、これらの化合物の２種以上は、焼結中に反応して例えば次のように変化することがある。
ＷＣ＋ＴｉＣ＝（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ
ＴｉＣ＋ＴｉＮ＝Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）
結合材としての１種又は２種以上の硬質相、及び１種又は２種以上の結合相よりなる硬質合金は、上述したところを任意に選択して任意に組み合わせることにより形成でき、例えば、ＷＣ−Ｃｏ，ＴｉＣ・ＴｉＮ−Ｍｏ２Ｃ−Ｎｉ等がある。
【００１３】
上記ブレードのより詳細な製造方法を以下に示す。
まず、ボンド材となる硬質相物質と結合相物質の粉末を湿式ボールミル中で２４時間混合させる。
乾燥後、結合材粉末とダイヤモンド又はｃＢＮ粉末を乳鉢にて混合する。
次いで、プレス圧０．１〜２．０ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら焼結温度１０００〜１３００℃で焼結体を作製する。
その際、ブレードに含有させるダイヤモンド又はｃＢＮ砥粒の体積率が５％未満では、切断に寄与する砥粒が少な過ぎて研削抵抗が大きくなり、かつ耐摩耗性が十分でなく、加工精度の悪化を防ぐのが困難になる。又、５０％を越えると砥粒間隔が小さく、加工時に目詰まりが生じ易く、かつ加工物に対する砥粒の食い込みが悪くなる。加えて衝撃に対して弱くなり、切断加工時にブレードが破損し易くなり危険である。よってダイヤモンド又はｃＢＮ砥粒の体積率は５〜５０％が望ましい。この体積率は、１０〜３５％とするのが更に望ましく、それによって、所期の効果をより高めることができる。
【００１４】
さらに、ダイヤモンド又はｃＢＮ砥粒の粒子径について検討した結果、平均粒径１０〜１００μｍが有効であることを確認した。これ以上の粗粒度になるとブレードの平面出し研磨が煩雑になり、作業性が著しく悪くなる。より望ましい平均粒径は、４０〜１００μｍである。
ここで、図１及び図２に示すように、主に切断に寄与するブレード２の外周部２ａのみに粗い砥粒３ａを用い、後述の実施例において用いているようなマルチ組みホイール１として組み込む際にスペーサー４で押さえられる内側部２ｂに細粒の砥粒３ｂを用いると、研削性を損なわずにマルチ組みホイールの精度を向上させることができる。その場合、焼結型を２層に分け、先にどちらかの混合粉を充填した後、もう一方の混合粉を充填し、同時焼結するといった方法で、簡単に２層のオールブレードとすることができる。
また、外周部２ａとその内側部２ｂに含まれる砥粒々度を上記のように設定することにより、内側部２ｂを外周部２ａに比べて数１０μｍ薄くすることができ、それにより加工時に内側部２ｂが被加工物に触れないようになり、研削抵抗の低減、研削液の水まわりがよくなるとうの効果が得られる。
【００１５】
又、ダイヤモンド又はｃＢＮ表面をＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属及びＳｉで数μｍ程度コーティングし、砥粒表面と上記遷移金属及びＳｉが炭化物を形成させることにより砥粒保持力が増すことを見出した。ここで砥粒とコーティング物との反応は芯金焼結時に炭化物を形成せしめてもよいし、予め砥粒を別工程で反応コーティングしたものを用いてもよい。
ブレード厚さが１ｍｍ以上になると、従来の台金付きブレードに比べ加工精度あるいは経済的な利点が見い出せないため、５０μｍ〜１ｍｍが望ましい。
ブレード作製に関しては、上記に示した通り直接ブレード焼結を行うため、従来のレジンボンド成型以降の工程が無くなり、製造原価の低減を図ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下においては、本発明の希土類磁石切断用ブレードに関連し、ブレード全体に均一な粒度の砥粒を用いた場合の切断効果を示す実験例について説明する。
〔実施例１〕
平均粒径１μｍのＷＣ９０重量％とＣｏ１０重量％をボールミル混合した後、粒径が６０〜７０μｍのダイヤモンド２０Ｖｏｌ％を乳鉢で混合した。
混合粉をφ１２２×４０Ｈの型に充填し、０．５ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら１２００℃で５分間焼結を行った。
これを厚さ０．４ｍｍに仕上げ加工し、オールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードとした。
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を被切断物として、切断試験を以下の条件で行った。
【００１７】
砥石１は、図３及び図４に示すように、厚さ２．４６ｍｍの鉄製スぺーサー４をブレード２間に挟み、ブレード突出し量１０ｍｍの６連マルチ組みホイールとして使用した。
切断にはスライシングマシンを使用し、砥石回転数５０００ｒｐｍ，送り速度１０ｍｍ／分で加工を行った。
切断用希土類磁石１０は、厚み５ｍｍ、幅５０ｍｍのものをカーボン治具１１上に並べて使用した。
切断性能の評価は切断精度により評価した。切断距離で２５０ｍｍ毎に切り出した各５枚の希土類磁石ＣＨ１〜ＣＨ５（図５）のうちで、１ライン目及び２ライン目の入口及び出口の切断片の厚みを、同図に▲１▼〜▲５▼として示す中央部１点、角部４点の計５点においてマイクロメーターで測定し、その最大値と最小値の差を切断精度とした。
表１に示した通り、希土類磁石切断用ブレードとしてのダイヤモンド又はｃＢＮ焼結体のオールブレードを使用することで、薄いブレードでも精度良く長期間切断可能であることが確認された。
【００１８】
〔比較例１〕
平均粒径１μｍのＷＣ９０重量％とＣｏ１０重量％をボールミル混合し、混合粉をφ１２２×４０Ｈの型に充填し、０．５ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら芯金を焼結した。これを厚さ０．３ｍｍに仕上げ加工を行い、さらに接着力を増すために外周に溝入れを行い芯金とした。その後、この芯金外周部にレジンボンドを焼成した。
これはバインダーとしてフェノール樹脂、砥石部の耐摩耗性を向上させる目的で銅粉末、そして平均粒径６０〜７０μｍのダイヤモンドを２０Ｖｏｌ％混合した粉末を、芯金がインサートされた金型の外周部に充填し２００℃で６０分間加圧焼結したものである。
焼結後の砥石は０．４ｍｍに仕上げ加工し希土類磁石切断用ダイヤモンドブレードとした。
このブレードについても実施例と同様の切断試験を行った。その結果を表２に示す。この比較例の場合、切断精度が実施例に比べ低く、安定性が得られなかった。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】
【発明の効果】
本発明の希土類磁石切断用ブレードによれば、剛性や耐摩耗性が向上し、薄いブレードでも精度良く長期間切断可能になり、歩留りが向上する。
よって、性能的・経済的に大きな効果をもたらし、又、芯金焼結・レジンボンド焼付け等の工程が不要になるため、更なるコストダウンも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレードの正面図である。
【図２】上記ブレードのＡ−Ａ線に沿う部分拡大断面図である。
【図３】実施例における試料切断片の作製態様を示す平面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】試料切断片の斜視図である。

Claims

ブレード全体が、超硬合金又はサーメットをボンド材とし、ダイヤモンド又はｃＢＮの１種あるいは２種を砥粒とした焼結体から成り、その砥粒含有量が５〜５０Ｖｏｌ％であるオールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードであって、
該ブレード外周部のみに粗い砥粒を用い、内周部には細粒の砥粒を用い、該ブレードの内周部を外周部に比べて数１０μｍ薄くした、
ことを特徴とする希土類磁石切断用ブレード。
前記ボンド材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の硬質相、並びにＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒの１種又は２種以上の金属結合相より成る硬質合金であることを特徴とする請求項１記載の希土類磁石切断用ブレード。
前記砥粒は、その粒径が１０〜１００μｍであり、かつ砥粒表面を不コート又はＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属及びＳｉでコーティングしたことを特徴とする請求項１又は２記載の希土類磁石切断用ブレード。
ボンド材となる硬質相物質と結合相物質の粉末を混合した後、砥粒となるダイヤモンド又はｃＢＮの粉末の１種あるいは２種の５〜５０Ｖｏｌ％を、該ブレード外周部に用いる粗い砥粒と、該ブレード内周部に用いる細い砥粒とがそれぞれ含まれる二種類の混合粉末を形成するように混合し、該粗い砥粒の混合粉末と該細い砥粒の混合粉末のいずれかを先に焼結型に充填した後、他方をその型に充填し、その後これらを同時に加圧しながら焼結し、その後該ブレードの厚さの仕上げ加工をすることにより該ブレードの内周部を外周部に比べて数１０μｍ薄くする、
ことを特徴とするオールブレードタイプの希土類磁石切断用ブレードの製造方法。
前記焼結は、プレス圧０．１〜２．０ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら焼結温度１０００〜１３００℃で焼結することを特徴とする請求項４記載の希土類磁石切断用ブレードの製造方法。