JP6696262B2 - 焼結体の形状加工方法および加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼結体の形状加工方法および加工装置に関し、特に、希土類焼結磁石の形状加工に好適に用いられる形状加工方法および加工装置に関する。

永久磁石（以下、単に「磁石」という。）は、種々の形状の磁石として用いられる。希土類磁石は、優れた磁気特性を有しており、広く利用されている。その中でも、ネオジム磁石として知られているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを必ず含む遷移金属元素）は、優れた磁気特性と比較的材料費が安価なことから広く利用されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石は、以下の方法で製造される。なお、本明細書において、着磁していない状態のものも磁石という。

所望の組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の粉末を用意する。合金粉末をプレス成形によって、所望の形状の成形体を得る。成形体を焼結することによって焼結体を得る。必要に応じて、焼結体は、いわゆる時効処理などの熱処理を受ける。熱処理の前または後に、機械加工を受けて、所望の大きさおよび形状の磁石となる。その後、磁石は機械加工で発生し磁石表面に付着した研削加工粉や研削液（冷却液）を除去するために洗浄される。その後、耐食性向上等の目的で種々の表面処理が施される場合もある。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造効率や材料の歩留りを向上させるために、最終的な磁石の形状（「ネットシェイプ」ということがある。）に近い形状を有する成形体を作製する試みがなされている。例えば、特許文献１には、かまぼこ状および瓦状（弓形またはＣ形ともいう。）の希土類焼結磁石の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、磁石を所望の形状（例えば瓦状）に効率よく加工する方法が開示されている。

特開２００６−２７８９１９号公報 特開平１１−３４７９００号公報

近年、モータ等の高性能化に伴い、磁石の形状および寸法の精度に対する要求は厳しくなっている。また、少量多品種の磁石の加工に容易に対応できる加工方法の開発が望まれている。ここでは、焼結磁石の形状加工について説明したが、これに限られず、フェライトなどのセラミック焼結体の形状加工についても同様の問題がある。

本発明の目的は、従来よりも高い加工精度が得られ、かつ、少量多品種の焼結体の形状加工に好適に用いられる形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置を提供することにある。

本発明の実施形態による、焼結体の形状加工方法は 凸状の第１主面と前記第１主面の反対側の第２主面とを有する焼結体を用意する工程ａと、前記焼結体の前記第１主面を部分的に研削することによって形成される第１基準面、および前記第２主面を少なくとも部分的に研削することによって形成される少なくとも１つの第２基準面、の内の少なくともいずれか一方を形成する工程ｂ１と、前記第１基準面または前記少なくとも１つの第２基準面が第１治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｃと、前記工程ｃで前記焼結体を固定した状態で、回転する第１研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面を凸状曲面に加工する、または、前記第２主面を凹状曲面または平坦な面に加工する工程ｄとを包含する。

ある実施形態において、前記工程ｂ１は、前記第１基準面および前記少なくとも１つの第２基準面の両方を形成する工程を包含する。

ある実施形態において、前記工程ｄは、前記焼結体を前記第１研削ホイールに対して第１の方向に第１の速度で移動させる工程と、前記第１研削ホイールに対して前記第１の方向とは逆の第２方向に、前記第１の速度よりも大きい第２の速度で移動させる工程とを包含する。前記第１の速度は例えば２００ｍｍ／ｍｉｎ以上５００ｍｍ／ｍｉｎ以下であり、前記第２の速度は例えば１０００ｍｍ／ｍｉｎ以上３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下である。

ある実施形態において、前記工程ｃは、複数個の前記焼結体を前記第１治具に一列に固定する工程を包含する。

ある実施形態において、前記工程ｄの後に、前記工程ｄで加工された前記第１主面または前記第２主面のいずれか一方の少なくとも一部が第２治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｅと、前記工程ｅで前記焼結体を固定した状態で、回転する第２研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面または前記第２主面の他方を所定の形状に加工する工程ｆとをさらに包含する。

ある実施形態において、前記工程ｆは、前記焼結体を前記第２研削ホイールに対して第３の方向に第３の速度で移動させながら、研削する工程と、前記第２研削ホイールに対して前記第３の方向とは逆の第４方向に、前記第３の速度よりも大きい第４の速度で移動させる工程とを包含する。前記第３の速度は例えば２００ｍｍ／ｍｉｎ以上５００ｍｍ／ｍｉｎ以下であり、前記第４の速度は例えば１０００ｍｍ／ｍｉｎ以上３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下である。

ある実施形態において、前記工程ｅは、複数個の前記焼結体を前記第２治具に一列に固定する工程を包含する。

ある実施形態において、上記いずれかに記載の焼結体の形状加工方法は、前記工程ｄで前記第１主面を凸状曲面に加工する。前記工程ｄの後、前記工程ｆで前記第2主面を凹状曲面または平坦な面に加工してもよい。前記第２主面が平坦な面であるとき、前記第２主面の全体を研削することによって前記第２基準面を形成しておけば、前記工程ｆを省略することができる。

ある実施形態において、前記工程ｄで前記第２主面を凹状曲面または平坦な面に加工し、前記工程ｆで前記第１主面を凸状曲面に加工する。

ある実施形態において、前記工程ａと前記工程ｄとの間に、前記焼結体の幅を規定する互いに平行な２つの第１側面を形成する工程ｂ２をさらに包含する。

ある実施形態において、前記工程ａと前記工程ｄとの間に、前記焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する工程ｂ３をさらに包含する。

本発明の実施形態による加工装置は、上記のいずれかの焼結体の形状加工方法に用いられる加工装置であって、ディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面または凸状曲面である研削ホイールと、回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸に前記研削ホイールを固定する油圧ブッシュとを備える片持ち研削部と、前記回転軸を上下方向に移動させる機構部とを有する。

ある実施形態において、回転軸は、２４０Ｎ／μｍ以上の剛性を有している。

本発明の実施形態によると、従来よりも高い加工精度が得られ、かつ、少量多品種の焼結体の形状加工に好適に用いられる形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置が提供される。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法を説明するフローチャートである。 （ａ）は、焼結磁石１０ａに第１基準面および第２基準面を形成する工程（工程Ｓｂ１）を説明するための模式図であり、（ｂ）は、焼結磁石１０ａの幅を規定する側面を形成する工程（工程Ｓｂ２）を説明するための模式図であり、（ｃ）は、焼結磁石１０ａの長さを規定する側面を形成する工程（工程Ｓｂ３）を説明するための模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、焼結磁石１０ａに凸状曲面を形成するための治具３０Ａおよび治具３０Ａに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、焼結磁石１０ａに凹状曲面を形成するための治具３０Ｂおよび治具３０Ｂに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図である。 （ａ）は、焼結磁石１０ａに凹状曲面を形成するための治具３０Ｃに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、焼結磁石１０ａに凸状曲面を形成するための治具３０Ｄに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す断面図である。 焼結磁石１０ａに凸状曲面を形成するための片持ち研削部を備える加工機４０Ａを示す模式図である。 焼結磁石１０ａに凹状曲面を形成するための片持ち研削部を備える加工機４０Ｂを示す模式図である。 （ａ)〜（ｃ）は、加工機４０Ａまたは４０Ｂが備える油圧ブッシュ４６を示す模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は回転軸４４に装着したときの様子を模式的に示す断面図である。 比較例の形状加工方法を示す模式図であり、（ａ）は焼結磁石１０に凸状曲面を形成する工程を示し、（ｂ）は焼結磁石１０に凹状曲面を形成する工程を示す模式図である。 比較例の形状加工に用いられる加工機９０を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態による形状加工方法が好適に用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１０ａ〜１０ｃを模式的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置を説明する。以下では、焼結体としてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を用いる例を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、希土類焼結磁石の中でも加工抵抗が高いので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を加工できれば、他の希土類磁石、フェライト磁石、その他のセラミック焼結体を加工することができる。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１０ａ〜１０ｃの形状加工に好適に用いられる。これらの焼結磁石１０ａ〜１０ｃは、モータなどに用いられる磁石で、凸状曲面（第１主面）を有している。

焼結磁石１０ａは、凸状曲面（第１主面）ＳＯ（外側Ｒ面）と、凹状曲面（第２主面）ＳＩ（内側Ｒ面）と、幅方向に平行な２つの側面ＳＷ１と、長さ方向Ｌ１に平行な２つの側面ＳＬ１とを有している。第１主面ＳＯと第２主面ＳＩは互いに対向し、幅方向に湾曲している。２つの側面ＳＷ１は、長さＬ１を規定し、２つの側面ＳＬ１は幅（最大幅）Ｗ１を規定している。

焼結磁石１０ａは、幅を規定する側面が段差を有しているが、図１１（ｂ）に示す焼結磁石１０ｂのように段差を有しないものもある。また、図１１（ｃ）に示す焼結磁石１０ｃのように、幅を規定する側面が傾斜しているものもある。また、第２主面ＳＩは、必ずしも曲面ではなく、平坦な面の場合もある。

焼結磁石１０ａ〜１０ｃの厚さＴ１〜Ｔ３は、例えば７ｍｍ〜１２ｍｍ、幅Ｗ１〜Ｗ３は４０ｍｍ〜７０ｍｍ、長さＬ１〜Ｌ３は５０ｍｍ〜７０ｍｍであり、１つの焼結磁石の質量（「単重」ということがある。）は１００ｇを超え、大きいものは２００ｇを超える。

このように大型の焼結磁石（単重が１００ｇを超えるものをいうことにする。）の形状加工は、加工負荷が大きいので、従来、例えば、図９（ａ）および（ｂ）を参照して説明する方法で行われていた。

まず、図９（ａ）に示す様に、カーボン製の台板８２上に接着材を用いて複数の焼結磁石１０を配列、固定する。焼結磁石１０は、ネットシェイプに近い形状を有する成形体を焼結したもので、焼結後に研削等の機械加工を受けていないものであり、表面に小さな凹凸を有する。また、成形体の密度分布などの影響で、焼結磁石の外形がひずんでいることがある。したがって、このような焼結磁石１０を直接真空吸着することができないので、接着剤を用いてカーボン製の台板８２上に固定する。なお、接着材で貼り合せる前に、台板８２と焼結磁石１０とを予め加熱しておく。台板８２を可動ステージ８０ａ上に例えば真空吸着法で固定する。この状態で、可動ステージ８０ａを移動させながら、研削ホイール５２ａで凸状曲面を研削する。その後、台板８２から焼結磁石１０を剥がし、接着材を除去する。この後、図９（ｂ）に示す様に、研削された凸状曲面を可動ステージ８０ｂに例えば真空吸着によって固定し、研削ホイール５２ｂで凹状曲面を研削する。

上記の工程は、人手によるところが多く、作業者による精度のばらつきが避けがたい。また、接着材を用いて貼り付ける工程や剥がす工程があるので、作業が煩雑で、スループットが低い。

研削加工には、例えば、図１０に示す加工機９０が用いられる。加工機９０は、平行に配列された３つの研削ホイール５２ａを回転軸９４で回転させる。加工機９０は、回転軸９４が支持部９２を介して両側から支持されている両持ちタイプである。研削時には、研削部に研削液が供給される。研削液が飛散する範囲を制限するために、遮蔽板７２が配置されるが、両持ちタイプの加工機９０では、図示した様に、加工機９０の機構部全体が研削液に晒されることになり、ベアリング等が壊れやすく故障が発生しやすい。また、両持ちタイプでは、研削ホイールの交換作業も煩雑である。

本発明の実施形態による焼結磁石の形状加工方法は、上記の問題の少なくとも一部を解決し、上記の比較例の方法よりも高い加工精度が得られ、かつ、少量多品種の焼結体の形状加工に好適に用いられる形状加工方法およびその方法に好適に用いられる加工装置が提供される。

図１に本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法のフローチャートを示す。本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、以下の工程Ｓａ〜Ｓｄを包含する。

工程Ｓａ：上記工程ａに相当する。凸状の第１主面と第１主面の反対側の第２主面とを有する焼結体を用意する。

工程Ｓｂ１：上記工程ｂ１に相当する。焼結体の第１主面を部分的に研削することによって形成される第１基準面、および第２主面を少なくとも部分的に研削することによって形成される少なくとも１つの第２基準面、の内の少なくともいずれか一方を形成する。

第２主面が凹状曲面の場合には、第２主面を部分的に研削することによって２つの第２基準面（例えば図２（ａ）に示す２つの第２基準面ＲＳａ２参照）を形成する。第２主面が平坦な面であるとき、第２主面の全体を研削することによって第２基準面を形成してもよい。例えば、かまぼこ形の焼結体の場合、第２基準面は最終的な焼結体の第２主面となり、その後に研削（加工）を受ける必要がない。以下で、第２主面が凹状曲面の場合を主に説明する。

工程Ｓｃ：上記工程ｃに相当する。第１基準面または少なくとも１つの第２基準面が第１治具に接触するように前記焼結体を固定する。すなわち、第１主面を上に向けて、第２主面の少なくとも１つの第２基準面が第１治具に接触するように焼結体を固定する（図３（ｃ）参照）。または、第２主面を上に向けて、第１主面の第１基準面が第１治具に接触するように焼結体を固定する（図５（ａ）参照）。

工程Ｓｄ：上記工程ｄに相当する。工程Ｓｃで焼結体を固定した状態で、回転する第１研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、第１主面を凸状曲面に加工する（図３（ｃ）参照）、または、第２主面を凹状曲面に加工する（図５（ａ）参照）。なお、第２主面が平坦な面の場合、工程Ｓｄにおいて、第２主面を平坦な面に加工してもよい。工程Ｓｄは、片持ちタイプの研削部を有する加工機を用いて行うことが好ましい。

工程Ｓａで準備する焼結体は、上述したように、ひずんでいることがある。そこで、工程Ｓｂ１で、第１主面および第２主面の少なくとも一方に加工の基準となる基準面を形成する。第１主面を部分的に研削することによって第１基準面が形成される。および／または、第２主面を少なくとも部分的に研削することによって少なくとも１つの第２基準面を形成する。例えば、第２主面が凹状曲面の場合、２つの第２基準面が形成され、第２主面が平坦な面の場合、１つの第２基準面が形成される。第２主面がひずんでいる場合には、３以上の第２基準面が形成される場合がある。

この第１基準面または少なくとも１つの第２基準面を利用して、治具に精度よく焼結体を固定する。第１基準面または第２基準面を利用して第１治具で固定するので、焼結体のひずみの有無や程度によらず、高い精度で固定することができる。また、接着剤を用いる必要もない。第１治具は焼結体の形状や大きさに応じて適宜準備すればよい。第１治具の例は後に図３を参照して説明する。

図２（ａ）を参照して説明するように、工程Ｓｂ１において、第１基準面および少なくとも１つの第２基準面の両方を形成してよい。このとき、第１基準面と少なくとも１つの第２基準面は互いに平行であることが好ましい。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、工程Ｓａと工程Ｓｄとの間に、焼結体の幅Ｗを規定する互いに平行な２つの第１側面を形成する工程Ｓｂ２をさらに包含してもよい。また、工程Ｓａと工程Ｓｄとの間に、焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する工程Ｓｂ３をさらに包含してもよい。求められる精度に応じて工程Ｓｂ２および／またはＳｂ３を行えばよい。工程Ｓｂ２によって形成された第１側面は、後述の工程Ｓｅにおいて、第２治具に焼結体を固定する際に幅方向の基準となり、焼結体の傾きを規制し、加工精度を向上させる役割を持つ。また、リターダやモータでは、円周方向における磁石の位置が性能に影響を与えるので、幅Ｗの精度は高いことが好ましく、工程Ｓｂ２を行うことが好ましい。なお、図１１（ｃ）に示した焼結磁石１０ｃのように幅を規定する側面が傾斜している場合には、工程Ｓｂ２において所定の傾斜した側面を形成すればよい。工程Ｓｂ１、Ｓｂ２および／またはＳｂ３は、例えば、図２を参照して後述するように、横軸対向２軸平面研削盤を用いて行われる。

本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、工程Ｓｄの後に、以下の工程ＳｅおよびＳｆを包含してもよい。

工程Ｓｅ：上記工程ｅに相当する。工程Ｓｄで加工された第１主面または第２主面のいずれか一方の少なくとも一部が第２治具に接触するように焼結体を固定する。

工程Ｓｆ：上記工程ｆに相当する。工程Ｓｅで焼結体を固定した状態で、回転する第２研削ホイールによって焼結体を研削することによって、第１主面または第２主面の他方を所定の形状に加工する。

例えば、工程Ｓｄで第１主面を加工した場合、工程Ｓｆは第２主面を加工する工程である。焼結磁石１０ａのように第２主面が凹状曲面の場合、工程Ｓｆは、第２主面を凹状曲面に加工する工程である。また、工程Ｓｄで第２主面を加工した場合、工程Ｓｆは第１主面を凸状曲面に加工する工程である。工程Ｓｆを行うことによって、焼結体の厚さを規定する第１主面および第２主面が所望の形状に加工される。

工程Ｓｆにおける加工の際には、工程Ｓｄで加工した面および両側の第１側面を基準面として、第２治具に固定することによって、焼結体を高い精度で固定することができる。このときにも接着剤を用いる必要がない。第２治具の例は図４を参照して説明するが、図４の例に限定されず、焼結体の形状や大きさに応じて適宜準備すればよい。第２治具は第１治具と同じものであってもよい。

以下、図２から図８を参照して、本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法およびそれに用いられる装置の具体例を説明する。ここでは、焼結体として、図１１（ａ）に示した焼結磁石１０ａを用いる。

図２（ａ）は、焼結磁石１０ａに第１基準面および第２基準面を形成する工程（工程Ｓｂ１）を説明するための模式図であり、図２（ｂ）は、焼結磁石１０ａの幅を規定する側面を形成する工程（工程Ｓｂ２）を説明するための模式図であり、図２（ｃ）は、焼結磁石１０ａの長さを規定する側面を形成する工程（工程Ｓｂ３）を説明するための模式図である。

工程Ｓｂ１は、例えば、図２（ａ）に示す様に、第１基準面ＲＳａ１と第２基準面ＲＳａ２とを形成する工程である。焼結磁石１０ａは弓形を有しているので、１つの第１基準面ＲＳａ１と２つの第２基準面ＲＳａ２が形成される。図１１（ｂ）に示した焼結磁石１０ｂの様なかまぼこ形の焼結磁石の場合、平坦な第２主面の全体を１つの第２基準面としてもよい。

工程Ｓｂ１は、図２（ａ）に示す様に、例えば、横軸対向２軸平面研削盤２０ａを用いて行われる。焼結磁石１０ａの第１主面ＳＯを部分的に研削することによって第１基準面ＲＳａ１を形成するとともに、第２主面ＳＩを部分的に研削することによって２つの第２基準面ＲＳａ２を形成する。第１基準面ＲＳａ１と２つの第２基準面ＲＳａ２とは互いに平行に形成される。なお、第１基準面ＲＳａ１および第２基準面ＲＳａ２は必ずしも両方形成する必要はなく、工程Ｓｄで第１主面ＳＯを加工する場合は第２基準面ＲＳａ２のみ、工程Ｓｄで第２主面ＳＩを加工する場合は第１基準面ＲＳａ１のみでもよい。第１基準面ＲＳａ１または第２基準面ＲＳａ２の一方だけを形成する場合には、例えば、平面研削盤を用いることができる。

第１基準面ＲＳａ１および２つの第２基準面ＲＳａ２の幅は、それぞれ独立に約１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定される。これよりも小さいと、基準面としての機能を十分に果たさなくなり、これよりも大きいと材料および研削時間が無駄になる。なお、第２主面ＳＩが平坦で、第２主面ＳＩ全体を１つの第２基準面ＲＳａ２とする場合は、この限りではない。このような第１基準面ＲＳａ１および第２基準面ＲＳａ２を形成するために、焼結磁石１０ａは予めネットシェイプよりも大きく設計されている。

工程Ｓｂ２は、図２（ｂ）に示す様に、例えば、横軸対向２軸平面研削盤２０ｂを用いて行われる。焼結磁石１０ａの一部を研削することによって、焼結磁石１０ａの幅Ｗ１を規定する互いに平行な２つの第１側面ＲＳｂ１、ＲＳｂ２を形成する。第１側面ＲＳｂ１およびＲＳｂ２は、工程Ｓｅにおいて、第２治具に焼結磁石１０ａを固定する際に幅方向の基準となり、焼結磁石１０ａの傾きを規制し、加工精度を向上させる。

工程Ｓｂ３は、図２（ｃ）に示す様に、例えば、横軸対向２軸平面研削盤２０ｃを用いて行われる。焼結磁石１０ａの一部を研削することによって、焼結磁石１０ａの長さＬ１を規定する互いに平行な２つの第２側面ＲＳｃ１、ＲＳｃ２を形成する。

横軸対向２軸平面研削盤２０ａ〜２０ｃは同じ装置を用いて、砥石の間隔だけを変えて使用してもよい。砥石は、例えば、レジンボンドでダイヤモンド砥粒を保持したレジンボンド砥石である。回転速度は例えば、５００ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下である。焼結磁石１０ａの送り速度は、例えば、０．５ｍ／ｍｉｎ以上３ｍ／ｍｉｎ以下である。このときに得られる幅Ｗ１および長さＬ１の寸法精度は、±０．０２ｍｍ程度である。

以下、工程Ｓｄで第１主面ＳＯを加工し、工程Ｓｆで第２主面ＳＩを加工する場合について説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、焼結磁石１０ａに凸状曲面を形成するための治具３０Ａおよび治具３０Ａに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図である。

本発明の実施形態による形状加工方法は、複数個の焼結磁石１０ａを第１治具に一列に固定する工程を包含してもよい。第１治具として、例えば、図３（ａ）に示す治具３０Ａを好適に用いることができる。治具３０Ａは、焼結磁石１０ａの幅Ｗ１を規定する２つの第１側面ＲＳｂ１、ＲＳｂ２に当接または近接する２つ側壁３２ａ、３２ｂと、焼結磁石１０ａの長さＬ１方向の一端に配置された側壁３２ｃと、焼結磁石１０ａの長さＬ方向の他端に配置された可動側壁３２ｄとを有する。複数個の焼結磁石１０ａは、図３（ｂ）に示す様に、長さＬ１方向に沿って互いに接触して配列される。可動側壁３２ｄを側壁３２ｃに向けて移動させることによって、複数個の焼結磁石１０ａを挟持する。締め付け部３４のねじ３４ｂを回すことによって、当て板部３４ａが可動側壁３２ｄを押し、可動側壁３２ｄを側壁３２ｃに向けて移動させる。可動側壁３２ｄは例えば１０ｃＮ・ｍの微小なトルクで複数個の焼結磁石１０ａを側壁３２ｃに向けて押す。作業者によるばらつきを抑制するために、微小トルクレンチを用いて、ねじ３４ｂを回すことが好ましい。焼結磁石１０ａの幅Ｗ１を規定する２つの第１側面ＲＳｂ１、ＲＳｂ２に当接または近接する２つ側壁３２ａ、３２ｂ間の距離Ｗは、焼結磁石１０ａの幅Ｗ１に対して、例えば、クリアランスが１．０μｍ以上５０μｍとなるようにする。距離Ｗは、焼結磁石１０ａに求められる寸法精度に応じて適宜設定される。側壁３２ａ、３２ｂはねじによって台板３０ａに固定されており、一方の側壁３２ａまたは３２ｂを緩めて、他方の側壁３２ｂまたは３２ａを固定し、これを基準に（すなわち、これに当接するように）、複数個の焼結磁石１０ａを配列した後、一方の側壁３２ａまたは３２ｂを複数個の焼結磁石１０ａの側面に当接するように固定してもよい。

このとき、焼結磁石１０ａは、図３（ｃ）に示す様に、第１主面ＳＯを上に向けて、第２主面ＳＩの第２基準面ＲＳａ２が治具３０Ａに接触するように焼結磁石１０ａを固定する。このようにして、焼結磁石１０ａは、接着剤を用いることなく治具３０Ａに固定される。もちろん、治具３０Ａと同様の構造の治具を用いて１つの焼結磁石１０ａを固定することができる。

この後、回転する第１研削ホイールによって焼結磁石１０ａの第１主面ＳＯ側を研削することによって、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する。加工工程は図６を参照して後述する。

第２主面ＳＩの加工には、例えば、図４に示す治具３０Ｂを用いることができる。図４（ａ）〜（ｃ）は、焼結磁石１０ａに凹状曲面を形成するための治具３０Ｂおよび治具３０Ｂに焼結磁石１０ａを固定する様子を模式的に示す図である。図３に示した治具３０Ａと実質的に同じ機能を有する部材には共通の参照符号を付し説明を省略する。

図４（ａ）〜（ｃ）に示す治具３０Ｂは、図３（ａ）〜（ｃ）に示した治具３０Ａと基本的に同じ構造を有しており、それに加えて、凸状曲面とされた第１主面ＳＯに接触する２本のレール３３ａ、３３ｂを有している。第２主面ＳＩを研削する工程では、焼結磁石１０ａは、第２主面ＳＩを上に向けて、第１主面ＳＯの少なくとも一部が治具３０Ｂに接触するように焼結磁石１０ａを固定すればよい。２本のレール３３ａおよび３３ｂは、凸状曲面の中心線に対して対称に配置されることが好ましい。治具３０Ｂに複数個の焼結磁石１０ａを配列、固定する方法は、治具３０Ａを用いる場合と同様である。

以上、図３および図４を参照して、工程Ｓｄで第１主面ＳＯを加工し、工程Ｓｆで第２主面ＳＩを加工する例を説明した。本発明の実施形態による焼結体の形状加工方法は、工程Ｓｄで第２主面ＳＩを加工し、工程Ｓｆで第１主面ＳＯを加工してもよい。

工程Ｓｄで焼結磁石１０ａの第２主面ＳＩを加工する場合、図５（ａ）に示す治具３０Ｃを用いて、焼結磁石１０ａの第２主面ＳＩを上に向けて、第１主面ＳＯの第１基準面ＲＳａ１が治具３０Ｃに接触するように焼結磁石１０ａを固定した状態で行う。

工程Ｓｆでは、工程Ｓｄで加工された第２主面ＳＩの一部が、図５（ｂ）に示す治具３０Ｄに接触するように焼結磁石１０ａを固定した状態で、第１主面ＳＯを凸状曲面に加工する。この順番で、焼結磁石１０ａを加工すると、図４に示した治具３０Ｂのようにレール３３ａ、３３ｂを有する治具を用いる必要がない。

図６および図７を参照して、研削工程を説明する。図６は、焼結磁石１０ａに凸状曲面を形成するための片持ち研削部を備える加工機４０Ａを示す模式図である。図７は、焼結体に凹状曲面を形成するための片持ち研削部を備える加工機４０Ｂを示す模式図である。加工機４０Ａが有する研削ホイール５２ａが凸状曲面を形成するためのものであるのに対し、加工機４０Ｂが有する研削ホイール５２ｂが凹状曲面を形成するためのものである点だけが異なる。

加工機４０Ａは、ディスクの外周面が半径方向に凹んだ曲面を有する研削ホイール５２ａと、回転軸４４を有するモータ４２と、モータ４２の回転軸４４に研削ホイール５２ａを固定する油圧ブッシュ４６とを備える片持ち研削部と、回転軸４４を上下方向に移動させる機構部６０とを有している。

治具３０Ａに固定された焼結磁石１０ａは、不図示の可動ステージ上に配置されており、回転軸に直交する方向に水平に前後に移動させられる。研削工程は、例えば、焼結磁石１０ａを研削ホイール５２ａに対して第１の方向に第１の速度で移動させながら研削する工程と、研削ホイール５２ａに対して１の方向とは逆の第２方向に第１の速度よりも大きい第２の速度で移動させる工程とを包含してもよい。第１の速度は例えば２００ｍｍ／ｍｉｎ以上５００ｍｍ／ｍｉｎ以下であり、第２の速度は例えば１０００ｍｍ／ｍｉｎ以上３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下である。第１の方向に第１の速度で移動させながら研削する工程において、研削工程の全部または大半が完了しているが、第２方向に第１の速度よりも大きい第２の速度で移動する工程において、第１の方向における研削工程よりも少ない研削を行ってもよい。

回転軸４４は、例えば、２４０Ｎ／μｍ（１μｍのたわみを発生させるために必要な断面２次モーメントの大きさ）以上の剛性を有していることが好ましい。図１０に示した両持ちタイプの加工機９０の回転軸９４の剛性は１０Ｎ／μｍ程度であり、加工機４０Ａの回転軸４４は、２０倍以上の剛性を有していることになる。このように高い剛性を有する回転軸４４を用いることによって、片持ちタイプであっても高い加工精度得ることができる。

研削ホイール５２ａは、ダイヤモンド砥粒（粒径１００μｍ〜２００μｍ）を一層だけ電着したものである。高い加工精度を得るためには、適宜交換する必要がある。また、ここで加工する焼結磁石は少量多品種なので、大きさや形状に応じて、研削ホイール５２ａを交換する頻度が高い。電着砥石は少量多品種で交換頻度の高い加工に適している。

ここでは、油圧ブッシュ４６を用いて、研削ホイール５２ａを回転軸４４に固定している。油圧ブッシュ４６としては、特表２００９−５０９０９９号公報（国際公開第2007/032730号）に記載の摩擦継手を用いることができる。例えば、ＥＴＰブッシュとしてＥＴＰ社が製造販売しているＥＴＰ−Ｔ−５０を用いることができる。

図８を参照する。図８（ａ)〜（ｃ）は、油圧ブッシュ４６を示す模式図であり、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は回転軸４４に装着したときの様子を模式的に示す断面図である。

油圧ブッシュ４６は、フランジ４６ｆとスリーブ４６ｓとを有している。プレッシャスクリュー４８を締め込むことによりスリーブ４６ｓのチャンバーに充填された圧力媒体４６ｍが加圧される。スリーブ４６ｓは圧力媒体４６ｍからの圧力を内部から受け、図８（ｃ）に示す様に、回転軸４４と研削ホイールのハブ５２ｈとを締結する。油圧ブッシュ４６は、止めねじ４７で回転軸４４に固定される。

油圧ブッシュ４６は、同心円性が高く、かつ、簡単に取り外しが可能であり、加工機４０Ａおよび４０Ｂは、図１０に示した加工機９０に比べ、作業性が極めて高い。油圧ブッシュ４６と回転軸４４はストレート嵌合であるので、回転軸４４がすり減りにくく、ゴミ噛み、偏芯などが起こりにくい。このため、砥石が長持ちし、テーパー嵌合の場合必要であった回転軸の修正研磨も不要となる。また、油圧式であるので、十分な力で回転軸４４を保持でき、回転軸４４の剛性を大きくできる。このため、片持ちタイプでも、高い加工精度を維持できる。また、研削液が飛散する範囲を制限するための遮蔽板７２によって、回転軸４４が支持されて端部が保護されるので、メインテナンスも容易である。

加工機４０Ａおよび４０Ｂを用いて、Ｔ１＝約１０ｍｍ、Ｗ１＝約５０ｍｍ、Ｌ１＝約６０ｍｍの焼結磁石１０ａを加工し、加工精度を評価したところ、第１主面（凸状曲面）ＳＯの９点（サンプル数１００個）で、ばらつき（最大値と最小値との差）が０．０３８ｍｍ、σが０．００９と非常に高い加工精度が得られた。

本発明の実施形態は、焼結体の形状加工方法および加工装置、特に、希土類焼結磁石の形状加工に好適に用いられる。

１０ 焼結体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 焼結磁石
２０ａ、２０ｂ 横軸対向２軸平面研削盤
３０Ａ、３０Ｂ 治具
４０Ａ、４０Ｂ 加工機
４２ モータ
４４ 回転軸
４６ 油圧ブッシュ
４６ｆ フランジ
４６ｍ 圧力媒体
４６ｓ スリーブ
４７ 止めねじ
４８ プレッシャスクリュー
５２ａ、５２ｂ 研削ホイール
５２ｈ ハブ
６０ 機構部
７２ 遮蔽板
８０ａ、８０ｂ 可動ステージ
８２ 台板

Claims (11)

1. 凸状曲面を有する弓形の焼結体を得るための形状加工方法であって、
   凸状の第１主面と前記第１主面の反対側の第２主面とを有する焼結体を用意する工程ａと、
   前記焼結体を固定治具に固定する際に、前記固定治具に接触させる基準面となり得る互いに平行な第１基準面と少なくとも１つの第２基準面とを形成する工程であって、横軸対向２軸平面研削盤を用いて、前記焼結体の前記第１主面を部分的に研削することによって前記第１基準面を形成するとともに、前記第２主面を少なくとも部分的に研削することによって前記少なくとも１つの第２基準面を形成する工程ｂ１と、
   前記第１基準面が第１治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｃと、
   前記工程ｃで前記焼結体を固定した状態で、回転する第１研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第２主面を凹状曲面に加工する工程ｄと、
   前記工程ｄの後に、前記工程ｄで加工された前記第２主面の少なくとも一部が第２治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｅと、
   前記工程ｅで前記焼結体を固定した状態で、回転する第２研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面を前記凸状曲面に加工する工程ｆと
   を包含する、焼結体の形状加工方法。
2. 凸状曲面を有するかまぼこ形または弓形の焼結体を得るための形状加工方法であって、
   凸状の第１主面と前記第１主面の反対側の第２主面とを有する焼結体を用意する工程ａと、
   前記焼結体を固定治具に固定する際に、前記固定治具に接触させる基準面となり得る互いに平行な第１基準面と少なくとも１つの第２基準面とを形成する工程であって、横軸対向２軸平面研削盤を用いて、前記焼結体の前記第１主面を部分的に研削することによって前記第１基準面を形成するとともに、前記第２主面を少なくとも部分的に研削することによって前記少なくとも１つの第２基準面を形成する工程ｂ１と、
   前記少なくとも１つの第２基準面が第１治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｃと、
   前記工程ｃで前記焼結体を固定した状態で、回転する第１研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第１主面を前記凸状曲面に加工する工程ｄと
   を包含する、焼結体の形状加工方法。
3. 前記工程ｄの後に、前記工程ｄで加工された前記第１主面の少なくとも一部が第２治具に接触するように前記焼結体を固定する工程ｅと、
   前記工程ｅで前記焼結体を固定した状態で、回転する第２研削ホイールによって前記焼結体を研削することによって、前記第２主面を凹状曲面に加工する工程ｆと
   を包含する、請求項２に記載の焼結体の形状加工方法。
4. 前記工程ｆは、前記焼結体を前記第２研削ホイールに対して第３の方向に第３の速度で移動させながら、研削する工程と、前記第２研削ホイールに対して前記第３の方向とは逆の第４方向に、前記第３の速度よりも大きい第４の速度で移動させる工程とを包含する、
   請求項１または３に記載の焼結体の形状加工方法。
5. 前記工程ｅは、複数個の前記焼結体を前記第２治具に一列に固定する工程を包含する、請求項１、３または４に記載の焼結体の形状加工方法。
6. 前記工程ｄは、前記焼結体を前記第１研削ホイールに対して第１の方向に第１の速度で移動させながら、研削する工程と、前記第１研削ホイールに対して前記第１の方向とは逆の第２方向に、前記第１の速度よりも大きい第２の速度で移動させる工程とを包含する、請求項１から５のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
7. 前記工程ａと前記工程ｄとの間に、前記焼結体の幅を規定する互いに平行な２つの第１側面を形成する工程ｂ２をさらに包含する、請求項１から６のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
8. 前記工程ａと前記工程ｄとの間に、前記焼結体の長さを規定する互いに平行な２つの第２側面を形成する工程ｂ３をさらに包含する、請求項１から７のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
9. 前記工程ｃは、複数個の前記焼結体を前記第１治具に一列に固定する工程を包含する、請求項１から８のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の焼結体の形状加工方法に用いられる加工装置であって、
    ディスクの外周面が半径方向に対して凹状曲面または凸状曲面である研削ホイールと、
    回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸に前記研削ホイールを固定する油圧ブッシュとを備える片持ち研削部と、
    前記回転軸を上下方向に移動させる機構部材と
    を有する、加工装置。
11. 回転軸は、２４０Ｎ／μｍ以上の剛性を有している、請求項１０に記載の加工装置。

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