JP7214430B2

JP7214430B2 - ワイヤー工具

Info

Publication number: JP7214430B2
Application number: JP2018197804A
Authority: JP
Inventors: 裕堀田; 秀之浅井; 智寛松木; 彰裕田中
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2023-01-30
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: JP2020062738A

Description

本発明は、ネオジム磁石やアルニコ磁石など、鉄含有量が４５％以上の合金材料の切断に使用されるワイヤー工具に関する。

近年、自動車業界においては電気自動車の生産が増加し、これに伴って、電気自動車に使用されるネオジム磁石の需要が伸長しているが、供給安定性の観点から希元素Ｄｙ（ジスプロシウム）フリーのネオジム磁石が開発され、その需要も高まりつつある。

Ｄｙフリーのネオジム磁石は難削材であり、これを切断するワイヤー工具の砥粒としてダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒を電着固定したワイヤー工具が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載された「ワイヤー工具」は、高弾性型の合金製長尺細線を芯線とする外表面に、金属被覆層を介して平均粒子径が１５～６０μｍのｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）の微細砥粒を固着して構成されている。この「ワイヤー工具」は、希土類合金などの被加工物の切断に好適であり、切断性に優れ、長寿命である旨、特許文献１に記載されている。

特許文献２に記載された「固定砥粒ワイヤー」は、ワイヤー上に固定される砥粒が、ダイヤモンド砥粒及びｃＢＮ砥粒の両方を含み、ダイヤモンド砥粒とｃＢＮ砥粒との含有比率を２０：８０～７０：３０としたものである。この「固定砥粒ワイヤー」は、アルニコ合金、フェライト合金やネオジム合金など、鉄を４５％以上含有する合金の切断に適しており、切れ味の向上及び加工コストの低減を図ることができる旨、特許文献２に記載されている。

特開２０１１－１２１１６１号公報特開２０１５－９３２５号公報

特許文献１に記載された「ワイヤー工具」及び特許文献２に記載された「固定砥粒ワイヤー」はそれぞれ優れた性能を備えているが、Ｄｙフリーのネオジム磁石は鉄を多く含む難削材であるため、より切れ味の良いワイヤー工具が要請されている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、Ｄｙフリーのネオジム磁石の切断加工に好適であり、切れ味に優れたワイヤー工具を提供することにある。

本発明に係るワイヤー工具は、ワイヤーの外周にニッケルメッキによって砥粒が固定されたワイヤー工具であって、
前記砥粒がｃＢＮ砥粒であり、
前記砥粒の平均突出し量が前記砥粒の平均粒径の０．６倍以上１．２倍以下であることを特徴とする。

前記ワイヤー工具においては、前記砥粒の平均粒径が５μｍ～８０μｍであることが望ましい。

前記ワイヤー工具においては、前記砥粒の突出し量の変動係数が０．０９以下であることが望ましい。

前記ワイヤー工具においては、前記砥粒の突出し量が前記平均突出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の１０％以下であり、前記平均突出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の１０％以下であることが望ましい。

本発明により、Ｄｙフリーのネオジム磁石の切断加工に好適であり、切れ味に優れたワイヤー工具を提供することができる。

本発明の実施形態であるワイヤー工具を示す断面模式図である。図１の一部拡大図である。ワイヤー工具の線径の測定方法を示す模式図である。ワイヤー工具の砥粒付着量の測定方法を示す模式図である。ワイヤーソー装置を示す概略説明図である。

以下、図１～図５に基づいて、本発明の実施形態であるワイヤー工具１０について説明する。図１，図２に示すように、ワイヤー工具１０は、芯線１の外周に下地メッキ２が施されたワイヤー５の外周にニッケルメッキ３によって複数の砥粒４が固定されたワイヤー工具である。芯線１はピアノ線であり、下地メッキはニッケルメッキであり、砥粒４はｃＢＮ砥粒である。

ここで、図１～図４に基づいて、ワイヤー工具１０の線径などの測定方法、砥粒４の突出し量、平均突出し量、突出し量の変動係数、全砥粒数、砥粒数、砥粒４の平均粒径について説明する。

ワイヤー工具１０の「線径（ワイヤー径）」は、図３（ａ）に示すようなレーザー線径器（レーザー変位計）１００を使用して測定を行う。レーザー線径器１００の送光部１０１と受光部１０２との間をワイヤー工具１０が通過するようにセットし、図３（ｂ）に示すように、ワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）当たり４３２０回スキャンすることによりワイヤー工具１０の線径を４３２０回測定し、それによって得られた測定値の最大値を出力して記録する。

なお、図４（ａ）に示すように、ワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）当たり４３２０回測定して得られた４３２０個の測定値は、図４（ｂ）に示すように、ワイヤー工具１０の芯線１の円周方向に対する砥粒４の付着位置によって影響を受ける。即ち、図４（ｂ）中に示す（１）～（５）の５つの位置における測定値のうち、（１），（２），（４），（５）における測定値は、本来の線径よりも小さい値となる。このため、図４（ｃ）に示すように、４３２０個の測定値のうちで最大値を示す（３）の位置における測定値をワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）当たりの線径としている。

砥粒４の「突出し量」は、図２に示すように、ワイヤー工具の線径（外径）をＭ、芯線（ピアノ線）１の外径をＲ（＝１８０μｍ）、下地メッキ２の厚さをｔ（＝１．５μｍ）、ニッケルメッキ（埋め込みメッキ）３の厚さをＴ（＝１４μｍ）としたとき、下記の式によって算出した値である。
突出し量＝（Ｍ－Ｒ－２ｔ）／２－Ｔ

砥粒４の「平均突出し量」は、ワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）ごとに出力される線径Ｍより砥粒４の突出し量を１ｍごとに算出し、ワイヤー工具１０の全長に亘って得られた突出し量の全データの算術平均値である。

砥粒４の「突出し量の変動係数」は、ワイヤー工具１０の全長に亘る砥粒４の突出し量の全データの標準偏差を、ワイヤー工具１０の全長に亘って得られた砥粒の突出し量の全データの算術平均値、即ち砥粒４の「平均突出し量」で割って得られる値である。即ち、変動係数＝標準偏差/平均値である。

「全砥粒数」、「砥粒数」について説明する。図３に示す測定方法により、ワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）ごとの線径データがワイヤー工具１０の全長に亘って得られるので、ワイヤー工具１０の単位長さＬ（１ｍ）ごとに１個の砥粒４があると仮定すれば、ワイヤー工具１０の全長が１ｋｍであるとき「全砥粒数」は１０００個となる。また「砥粒数」は、全砥粒数のうち、ある一定の条件を満たす砥粒の数である。

砥粒４の「平均粒径」は、粒度分布測定器（レーザー回析散乱法）によって測定した粒度分布のメジアン径である。

図１，図２に示すワイヤー工具１０及び比較例である従来のワイヤー工具２０，３０（図示せず）を図５に示すワイヤーソー装置５０にセットして被削材ＴＰの切断試験を行い、それぞれ切れ味を評価した。切れ味は、図５に示すように、切断作業中のワイヤー工具の撓み量Ｓ（ｍｍ）を測定し、測定値の大小によって評価した。測定によって得られたワイヤー工具の撓み量Ｓの値が小さいほど切れ味が良いことを示す。

ワイヤー工具１０，２０，３０，４０のスペックは以下の通りであるが、ワイヤー工具の線径（＝２８０μｍ）、芯線の線径（＝１８０μｍ）及び砥粒の平均粒径（＝３５μｍ）についてはワイヤー工具１０，２０，３０，４０において共通している。

（１）ワイヤー工具１０について
砥粒４はｃＢＮ砥粒であり、
砥粒４の平均突出し量が砥粒４の平均粒径の１．０５倍（０．６倍以上１．２倍以下）であり、
砥粒４の突出し量の変動係数が０．０７（０．０９以下）であり、
砥粒４の突出し量が、平均突出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の９．８５％（１０％以下）であり、突出し量が平均突出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の６．５％（１０％以下）である。

（２）ワイヤー工具２０について
砥粒はｃＢＮ砥粒であり、
砥粒の平均突出し量が砥粒４の平均粒径の０．６８倍（０．６倍以上１．２倍以下）であり、
砥粒の突出し量の変動係数が０．１０であり、
砥粒の突出し量が平均突出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の６．０％（１０％以下）であり、
砥粒の突出し量が平均突出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の０．１％（１０％以下）である。

（３）ワイヤー工具３０について、
砥粒はダイヤモンド砥粒であり、
砥粒の平均突出し量が砥粒の平均粒径の０．７２倍（０．６倍以上１．２倍以下）であり、
砥粒の突出し量の変動係数が０．０６（０．０９以下）であり、
砥粒の突出し量が平均突き出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の２．５％（１０％以下）であり、砥粒の突出し量が平均突き出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の２．０％（１０％以下）である。

（４）ワイヤー工具４０について、
砥粒はダイヤモンド砥粒であり、
砥粒の平均突出し量が砥粒の平均粒径の０．９６倍（０．６倍以上１．２倍以下）であり、
砥粒の突出し量の変動係数が０．０８（０．０９以下）であり、
砥粒の突出し量が平均突き出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の７．８％（１０％以下）であり、砥粒の突出し量が平均突き出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の２．８％（１０％以下）である。

図５において、ワイヤーソー装置５０はタカトリ社のＭＳＤ－Ｋ２であり、被削材ＴＰはＤｙフリーのネオジム磁石であり、幅が５０ｍｍであり、高さが６０ｍｍである。加工条件については、線速が５００ｍ／ｍｉｎであり、ワイヤー工具のテンションが３５Ｎであり、被削材ＴＰのフィード速度が５０ｍｍ／ｈｏｕｒである。また、研削液はノリタケワイヤーカットである。

前述した条件において、ワイヤー工具１０，２０，３０，４０を使用して被削材ＴＰの切断作業を行い、それぞれの撓み量Ｓを測定したところ、下記のような結果が得られた。
ワイヤー工具１０：撓み量Ｓ＝８ｍｍ
ワイヤー工具２０：撓み量Ｓ＝９．５ｍｍ
ワイヤー工具３０：撓み量Ｓ＝１７．５ｍｍ
ワイヤー工具４０：撓み量Ｓ＝１６ｍｍ

前述した結果を見ると、ワイヤー工具１０の撓み量８ｍｍは最も小さく、従来のワイヤー工具２０，３０，４０に比べ、最大９．５ｍｍ減少していることが分かる。この結果は、ワイヤー工具１０は、Ｄｙフリーのネオジム磁石の切断加工に好適であり、切れ味が大幅に向上していることを示している。ワイヤー工具１０において、砥粒４はｃＢＮ砥粒であるが、これに限定するものではないので、Ｂ₄Ｃ砥粒を使用することもできる。

なお、図１～図５に基づいて説明したワイヤー工具１０は、本発明に係るワイヤー工具の一例を示すものであり、本発明のワイヤー工具は前述したワイヤー工具１０に限定されない。

本発明のワイヤー工具は、Ｄｙフリーのネオジム磁石などの難削材の切断工具として自動車産業や電気機械産業などの分野において広く利用することができる。

１芯線
２下地メッキ
３ニッケルメッキ（埋め込みメッキ）
４砥粒
５ワイヤー
１０ワイヤー工具
５０ワイヤーソー装置
１００レーザー線径器
１０１送光部
１０２受光部
Ｍワイヤー工具の線径（外径）
Ｒ芯線（ピアノ線）の外径
Ｓ撓み量
ｔ下地メッキの厚さ
Ｔニッケルメッキ（埋め込みメッキ）の厚さ
ＴＰ被削材

Claims

ワイヤーの外周にニッケルメッキによって砥粒が固定されたワイヤー工具であって、
前記砥粒がｃＢＮ砥粒であり、
前記砥粒の平均突出し量が前記砥粒の平均粒径の０．６倍以上１．２倍以下であるワイヤー工具。
前記砥粒の平均粒径が５μｍ～８０μｍである請求項１記載のワイヤー工具。
前記砥粒の突出し量の変動係数が０．０９以下である請求項１または２記載のワイヤー工具。
前記砥粒の突出し量が前記砥粒の平均突出し量の１．１倍を超える砥粒数が全砥粒数の１０％以下であり、前記砥粒の突出し量が前記砥粒の平均突出し量の０．９倍未満である砥粒数が全砥粒数の１０％以下である請求項２または３記載のワイヤー工具。