TW200940262A - Cutting wheels, their manufacture and use - Google Patents

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200940262 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用來切斷稀土族燒結磁鐵的外周切刀及 其製造方法。 【先前技術】 關於用來切斷稀土族燒結磁鐵的外周切刀，專利文獻 φ 1〜3 (日本特開平9-1 7444 1號公報、日本特開平10- 175171號公報、日本特開平10-175172號公報）等揭示出 ，在超硬合金底板的外周部利用酚樹脂等來固定鑽石磨粒 的技術。藉由在超硬合金底板上固接鑽石磨粒，比起習知 的合金工具鋼或是闻速鋼，可提昇底板的機械強度，結果 可提昇加工切斷的精度。此外，使用超硬合金底板而將切 刀變薄，也能提高良率，且能加快加工速度。這種使用超 硬合金底板的切刀雖呈現比習知的外周切刀更優異的切斷 〇 性能，但爲了因應市場之進一步降低成本的要求，期望能 開發出超越習知的外周切刀性能之高性能切斷磨石。 關於稀土族（永久磁鐵）燒結磁鐵的切斷加工，雖可 用內周切斷或是線鋸切斷等各種的手段來實施，但利用外 周切刀的切斷加工乃是最爲廣泛採用的切斷方法。由於其 具備··切斷機的單價低、使用超硬切刀的話不會消耗太多 切割損耗（cutting margin )、精度佳、加工速度較快等的 特徵，是作爲量產性優異的加工方法而廣泛利用於稀土族 燒結磁鐵的切斷。 -5- 200940262 用來進行外周切斷的切刀的底板，以往是使用SKD 等的合金工具鋼或是高速鋼等的鋼鐵系的合金材料來製作 。然而，在本發明人等所提出之下述專利文獻1〜3等，係 揭示使用超硬合金製底板而構成的切斷磨石的技術。將 WC用Ni或Co等實施燒結而構成之超硬合金，乃楊氏模 數高達 450GPa〜700GPa的高剛性材料，是比楊氏模數 200 GPa左右的鋼鐵合金系材料強非常多的材料。 0 楊氏模數大，代表相對施加在切刀的切斷阻力，切刀 的變形量少，若在相同的切斷阻力下則切刀的彎曲量小， 又若切刀的彎曲程度相同，用較薄的切刀厚度就能以相同 加工精度來進行切斷。雖然施加於切刀單位面積的切斷阻 力變化不大，但藉由使切刀變薄，施加於切刀整體的切斷 阻力變小’在重疊複數片的切刀而同時將複數片的磁鐵一 起實施切斷加工的多片（multiple )切斷加工，施加於切 斷機整體的總切斷阻力會變小。藉此，即使是相同功率的 Q 馬達亦可增加多片切刀的片數，而在相同切刀片數下可減 少切斷阻力而謀求馬達電力的節約。又若馬達功率相對於 切斷阻力產生餘裕，則可加快磨石的行進而縮短切斷時間 〇 如此般’藉由採用高剛性的超硬合金底板，可大幅提 昇外周切斷加工的生產性。然而，市場對於稀土族燒結磁 鐵有更進一步的合理化要求，且降低成本的競爭相當激烈 。考慮到稀土族燒結磁鐵的材料良率，切斷時的切割損耗 是越小越好。此外，加工速度越快則生產性越高。因此期 -6 - 200940262 望能開發出，比起現狀的超硬合金切刀，在更薄的刀厚下 仍能獲得高剛性及高精度的外周切刀。 〔專利文獻1〕日本特開平9- 1 7444 1號公報 〔專利文獻2〕日本特開平10-175171號公報 〔專利文獻3〕日本特開平1〇- 1 75 1 72號公報 【發明內容】 u 本發明是因應於上述期望而開發完成者，其目的是爲 了提供一種外周切刀及其製造方法，可實施切斷精度高且 切斷加工損耗（m a r g i η )少的切斷，可實現加工良率的提 高及加工的低成本化。 本發明人等，爲了達成上述目的而進行深入探討的結 果發現，在超硬合金製底板的外周切斷磨石，藉由使用來 將鑽石磨粒、cBN磨粒或是該等的混合磨粒安裝於磨石的 外周部之結合材形成高強度及高剛性，即可提高切刀部的 〇 機械強度並同時提高外周切刀全體的機械剛性，藉此成功 地實現切刀的薄化和切斷速度的高速化。 亦即，本發明係提供下述外周切刀及其製造方法。 請求項1 : 一種外周切刀，其特徵在於：在外徑80〜200mm、厚 度0.1〜1.0mm、內孔直徑30〜80mm之超硬合金製的環狀且 有孔的圓形薄板所構成的底板的外周部，使用楊氏模數 0.7X1011〜4.0X10nPa的金屬結合材來保持鑽石磨粒、cBN 磨粒或是鑽石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒，而且該磨粒和 200940262 金屬結合材所構成的切刀部的厚度比上述底板厚度厚 0 _ 0 1 mm 以上。 請求項2 : 如請求項1記載的外周切刀，其中’金屬結合材的維 氏硬度爲100〜5 5 0，密度爲2.5〜12g/cm3。 請求項3 : 如請求項1或2記載的外周切刀，其中’金屬結合材 ^ ，係選自Ni、Fe、Co、Cu、Sn的至少1種的金屬、或是 該等金屬當中2種以上所組成的合金、或是該等金屬當中 的至少1種和P的合金所構成。 請求項4 : 如請求項1〜3中任一項記載的外周切刀，其中，金屬 結合材係藉由電沉積法，結合鑽石磨粒、cBN磨粒或是鑽 石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒而在底板外周部析出，藉此 來形成切刀部。 〇 請求項5 : 如請求項4記載的外周切刀，其中，電沉積析出於底 板的金屬結合材的內部殘留應力爲- 2xl08Pa〜2xlOsPa。 請求項6 : 如請求項1〜3中任一項記載的外周切刀，其中，金屬 結合材’係藉由焊接法來結合鑽石磨粒、c B N磨粒或是鑽 石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒而固接於底板外周部，藉此 來形成切刀部。 請求項7 : —種外周切刀之製造方法，其特徵在於： -8- 200940262 係在外徑 80〜200mm、厚度 0.1〜1.0mm、內孔 3 0〜8 Omm之超硬合金製的環狀且有孔的圓形薄板所相 底板的外周部，藉由電沉積法，結合鑽石磨粒、cBN 或是鑽石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒且以其電沉積厚 上述底板厚度厚0.01mm以上的方式析出楊氏模數 1011〜4.OxlOnPa的金屬結合材，藉此來形成切刀部。 請求項8 : 如請求項7記載的外周切刀之製造方法，其中， 積析出於底板的金屬結合材的內部殘留應力爲-2x1 xl08Pa 。 請求項9 = 一種外周切刀之製造方法，其特徵在於：係在 80~200mm、厚度0 _ 1〜1 · Omm、內孔直徑 30〜80mm之 合金製的環狀且有孔的圓形薄板所構成的底板的外周 藉由焊接法，結合鑽石磨粒、c BN磨粒或是鑽石磨 cBN磨粒的混合磨粒且以其焊接厚度比上述底板厚 0.01mm以上的方式焊接楊氏模數0.7X1011〜4.0χ10ηΙ 金屬結合材，藉此來形成切刀部。 請求項1 〇 : 如請求項7〜9中任一項記載的外周切刀之製造方 其中，金屬結合材的維氏硬度爲 100〜5 5 0，密 2.5~12g/cm3。 請求項11 : 如請求項7〜1 0中任一項記載的外周切刀之製造 直徑 成的 磨粒 度比 0.7x 電沉 Pa~2 外徑 超硬 部， 粒和 度厚 >a的 法’ 度爲 方法 -9- 200940262 ，其中，金屬結合材，係選自Ni、Fe、Co、Cu、S 少1種的金屬、或是該等金屬當中2種以上所組成 、或是該等金屬當中的至少1種和P的合金所構成 詳而言之’如上述般，習知的稀土族燒結磁鐵 用外周切刀，是使用所謂樹脂結合鑽石磨粒外周切 鑽石磨粒用酚樹脂等來固定），但爲了實現稀土族 鐵的加工良率的提高和加工的低成本化，是要求外 1 的薄化及切斷速度的高速化。 爲了因應該要求，在本發明是著眼於用來將磨 於超硬底板外周部的結合材，外周切刀係由：作爲 超硬底板部以及用來保持磨粒的切刀部所構成。切 由：作爲磨粒的鑽石磨粒、cBN磨粒或是鑽石磨粒 磨粒的混合磨粒、以及用來將其等結合於底板之結 構成。結合材，係用來保持磨粒並維持和底板的結 且能承受切斷時的旋轉力和硏磨阻力，以完成被切 φ 切斷。 接著說明結合材的形態及其作用，結合材的一 ，是使所形成的切刀在底板的外周部挾持底板的外 關於切刀部的構造，其挾持底板外緣的部分，依被 的材質和切斷目的，可以是混合存在著結合材和磨 粒層，也可以是結合材單獨的存在著。結果，切刀 .度變得比底板更厚。採用這種形狀有2個意義，其 結合材和底板的接觸面積變大’而能進行強力的把 採用僅接觸底板端面的形狀’結合材對於底板無法 η的至 的合金 〇 的切斷 刀（將 燒結磁 周切刀 粒保持 基板的 刀部係 和 cBN 合材所 合，而 削物的 大重點 緣。又 切斷物 粒之磨 部的厚 一是使 持。若 獲得良 -10- 200940262 好的接著力，而容易和底板分離。藉由以挾持底板的方式 接觸可增加接觸面積’而在底板和結合材間發揮強的結合 力。 另一個作用’是容易除去磨削液和切斷殘渣。切刀部 比底板更厚是指，在切刀部通過的部位，在底板和被切削 物（磁鐵）之間存在著間隙。該間隙，對於切斷加工是極 重要的。其理由在於’磨削液會進入該間隙部，而將在底 U 板和切刀之間產生的摩擦熱除去，而且會成爲讓切削粉的 殘渣隨著磨削液流走的路徑。若不存在該間隙，切削後的 殘渣會夾在切刀和磁鐵之間而產生很大的摩擦，且切削液 到不了刀口而無法奪走摩擦熱，將造成切斷無法繼續進行 0 關於結合材的硬度也必須加以注意。若鑽石或cBN的 角部變圓而使切削阻力變大，受到外力會造成鑽石或cBN 磨粒的脫落。在該等磨粒消失的部分，必須藉由被切削物 〇 的稀土族燒結磁鐵來削去結合材，以讓埋在下部的磨粒浮 出。當磨粒脫落或是完全曆耗時切刀的表面變成只有結合 材存在，因此必須將該磨粒消失的部分的結合材削去。只 要被切削物能將結合材削去，就會從下方自動產生新的磨 粒。若反覆進行此循環，即可自動地進行切口鋒利的切刀 的再生。 本發明，係有鑑於上述般之外周切刀的切刀部的結合 材所必要的各種特性，進行開發而獲得高性能的切刃。 亦即，藉由提昇切刀部所使用的結合材的機械性質， -11 - 200940262 可提昇外周切刀整體的機械強度’而獲得高性能 的切刀。習知所普遍進行的使用酌樹脂等的樹脂 於是使用樹脂或是塑膠，其本身的機械強度無法 期待。取代樹脂或塑膠，而是使用機械強度優異 屬或是金屬合金作爲結合材來形成切刀部’藉此 部的機械性質同時能補強底板的強度’而實現出 獲得改良之高性能的外周切刀。 在前述專利文獻1〜3，雖有局部電沉積及金 的相關敘述，但完全沒有提到其必要的機械性質 如本發明所示之提高底板外周部的切刀部的機械 由在於，該切刀部是和被切削物直接接觸，且是 板厚的部分，因此要對底板進行機械補強時補強 是最有效的。以包圍底板外周的方式用較厚的金 進行補強，關於底板整體的機械特性的提昇方面 有效的方法。 φ 藉由使用本發明所提供的外周切刀，可實施 局且切斷加工損耗少的切斷，而能謀求加工良率 加工的低成本化。 【實施方式】 本發明之外周切刀，例如第1圖所示，係在 製的環狀且有孔的圓形薄板（圓形環狀薄板）所 板1 〇的外周部，使用金屬結合材來結合鑽石磨 磨粒或是鑽石磨粒和C B N磨粒的混合 且高強度 結合，由 做任何的 的單一金 提昇切刀 機械剛性 屬結合材 和效果。 強度的理 必須比底 該切刀部 屬材料來 ，是極爲 切斷精度 的提昇及

超硬合金 構成的底 粒、c B N 磨粒，以形成由該磨 -12- 200940262 粒和上述金屬結合材所構成的切刀部2 0。 在此，上述底板（圓形環狀薄板）1 〇的外徑爲 80〜200mm，較佳爲1〇〇〜180mm，厚度爲〇·ι〜i.〇mm，較 佳爲 0.2〜0.8mm，內孔12的直徑爲 30〜80mm，較佳爲 40〜7 Omm。 用來構成底板的超硬合金較佳爲，將WC、Tie、Mo C 、NbC、TaC、Cr3C2等的屬於週期表IVB、VB、VIB族的 金屬的碳化物粉末使用Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Sn或 是其等的合金進行燒結結合而構成的合金，其等當中更佳 爲使用 WC-Co 系、WC-Ti 系、C-Co 系、WC-TiC-TaC-Co 系等的代表性者。在這些超硬合金，較佳爲具有可進行電 鍍之導電性，或是能利用鈀觸媒等來賦予導電性。關於利 用鈀觸媒等來賦予導電性，例如可使用公知的應用於對 AB S樹脂進行電鎪的情況等之導電化處理劑等。 在本發明，用來形成切刀部20的金屬結合材的楊氏 模數爲 0.7X1011 〜LOxloHpa，較佳爲 0.8χ10η 〜SJxloHpa 〇 若結合材的楊氏模數未達〇.7xl〇npa，受到高速切斷 時的切削阻力，切刀部會彎折而在切斷面發生彎曲和起伏 。另外，在楊氏模數超過4.0x1 O^Pa的情況，和底板同樣 地變形會變少而適於進行高精度切斷，但由於結合材的硬 度變高，在磨粒完全磨耗或脫落的情況，基於前述的理由 ，無法進行切刀的再生，而造成切斷性能變差。 再者，楊氏模數的測定，是將結合材單獨成形爲既定 -13- 200940262 的尺寸後，加工成測定用尺寸的試料，再在恆溫室利用共 振法進行測定。 結合材的維氏硬度宜爲100〜5 5 0，密度宜爲2.5~ 12g/cm3。此乃基於，稀土族燒結磁鐵的維氏硬度爲 600~800左右，藉由使用硬度比被切削物（稀土族燒結磁 鐵）更小的結合材來形成切刀部’按照需要可藉由稀土族 燒結磁鐵來削去結合材’以進行磨石的自動生成。關於結 合材的密度，是和維氏硬度有相關性’若未達2.5 g/cm3 ’ 由於比起磨粒的鑽石、c B N的密度會變得過小’磨粒的保 持強度會降低而造成磨粒脫落，又若大於l2g/cm3 ’由於 變得和底板（超硬合金）的密度相同或是更大’切刀部的 保持強度降低而會發生切刀部的損傷或脫落。 關於維氏硬度的測定，由於試料厚度很薄，爲了儘量 除去厚度影響而使用市售的維氏微硬度計來進行。 作爲上述金屬結合材，可使用選自Ni、Fe、Co、Cu 、Sn之至少1種的金屬，或是該等金屬的2種以上的合 金，或是該等金屬和p的合金。 另外，作爲要固定的磨粒，可使用鑽石（天然鑽石、 工業用合成鑽石）磨粒、CBN (立方晶系氮化砸）磨粒、 或是鑽石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒。 磨粒的大小，雖與要接合的底板的厚度有關，但平均 粒徑宜爲10〜500μιη。若平均粒徑未達ΙΟμιη，由於磨粒和 磨粒的間隙變少，切斷中容易發生堵塞而造成切斷能力變 差，若平均粒徑超過500μιη，可能發生磁鐵的切斷面變粗 -14- 200940262 等的不良情形。 切刀部20中的磨粒體積率爲10〜80體積％，較佳爲 15〜75積體％的範圍。未達10體積％時，有助於切斷之磨 粒的比例變少，超過80積體％時，切斷中的堵塞情形增多 ，這些情況都會造成切斷時的阻力增加，而不得不減緩切 斷速度，因此是按照目的來混合磨粒以外的物質以調整體 積率。 0 再者，如第1(c)圖所示，切刀部20是形成挾持底 板1 〇的前端部，且比底板1 〇的前端部更往前突出，切刀 部2 0的厚度是比底板1 0的厚度更厚。 這時，切刀部20之用來挾持底板10前端部的一對挾 持部22a、22b的長度分別爲0.1〜10mm，較佳爲0.5-5mm 。又這一對挾持部22a、22b的厚度T3，分別爲5μιη ( 0.005mm)以上，較佳爲 5~2000μιη，更佳爲 10 〜ΙΟΟΟμηι， 因此這一對挾持部22a、22b的合計厚度（亦即切刀部20 φ 之比底板10更厚的部分的厚度）爲0.01mm以上，較佳爲 0.01〜4mm，更佳爲0.02~2mm。若挾持部22a、22b的長度 HI未達0.1mm，雖可有效防止底板端部發生缺口和裂開 ，但其對超硬合金底板的補強效果不佳，可能無法防止切 斷時的阻力造成超硬合金底板的變形。另外，在Η 1超過 1 0mm的情況，針對超硬合金底板的補強，其成本效益（ cost performance)可能變差。另一方面，若T3未達5μιη ，可能無法提昇底板的機械強度，且變得無法有效排出切 斷殘渣。在底板外周部，基於防止作業中的損傷或裂開以 -15- 200940262 及提高電沉積強度的目的，可實施去角處理、凹口處理或 是兩者一起實施。去角處理，可爲C去角或是汉去角等， 是按照狀況來做適當的設定。又凹口處理，可爲三角形或 是矩形的凹凸，是按照底板厚度或是磨粒層高度等的狀況 來做適當的設定。 另外’如桌1(C) ( D ) (E)圖所不，挟持部22a 、22b可由金屬結合材24和磨粒26所形成〔第1 ( c )圖 0 〕，亦可由金屬結合材24單獨來形成〔第1(D)圖]， 亦可僅用金屬結合材24來覆蓋底板10，再以被覆於其上 方的方式形成金屬結合材24和磨粒26的層〔第1(E) 圖〕。 另一方面’切刀部20之比底板10更往前突出的突出 部28的突出長度（第1圖的H2)，雖是取決於要固定的 磨粒的大小，但宜爲 0.1〜10mm，更佳爲0.3〜8mm。若突 出長度未達0.1mm’受到切斷時的衝擊和磨耗而造成切刀 〇 部消失的時間變短，結果導致切刀的壽命變短；若超過 10mm，雖取決於切刀厚度（第1圖的T2)，但切刀部容 易發生變形’切斷面可能發生起伏而導致被切斷的磁鐵的 尺寸精度變差。再者’突出部28是由金屬結合材24和磨 粒26所形成。 將上述結合材形成於底板外周部的方法，可採用電沉 積法（電鍍法）或是焊接法。讓選自N i、F e、C 〇、C u、 Sri的至少1種以上的金屬、或是該等金屬的合金、或是 該等金屬和P的合金，藉由電沉積法或焊接法在超硬合金 -16- 200940262 底板上和磨粒結合。 利用鍍敷來形成結合材的方法，大致上區分成電沉積 法（電鍍法）和無電解鍍敷法合計2種，在本發明，有鑑 於以下的事由’現在是採用殘留於結合材的內部應力容易 控制且生產成本低的電沉積法。 在此的電鍍法’可使用能析出上述單一金屬或合金的 習知公知的電鍍液’且採用該電鍍液之通常的電鍍條件而 _ 依據公知的方法來進行。 另外’在如此般藉由電鍍來析出金屬結合材的情況， 關於利用該金屬結合材來結合上述磨粒而使其保持於底板 上的方法’除了能採用使用複合電鍍液（讓磨粒分散於電 鍍液中）而同時進行金屬析出及磨粒共析出之複合電鑛法 以外，還能採用以下的方法。 i ·在底板前端部的既定部位塗布導電性黏著劑以將磨 粒施以固定後，進行電鍍。 φ Π.將和導電性黏著劑混合在一起的磨粒塗布於底板前 端部的既定部位後，進行電鍍。 iii ·用設有些微空間（相當於磨粒層部分）的治具挾 持底板後，在該空間充塡磨粒，利用磨粒和治具和底板之 間產生的摩擦力來保持磨粒的狀態下，進行電鍍。 iv.將藉由鎪敷或濺鍍等來被覆Ni等的磁性體的磨粒 ，利用磁力吸附於底板前端部，在此狀態下進行電鍍。讓 底板感應磁力的方法包括：公知的方法（日本特開平7-207254號公報）、在用來挾持底板的治具內設置永久磁鐵 -17- 200940262 而將底板施以磁化的方法。 V.將用Ni或Cu等的有延展性的金屬被覆後的磨粒單 獨或是和金屬粉混合後，配置於底板前端部後放入模具， 施以加壓而將其固定住。 再者，關於磨粒，爲了提高藉由電鍍來固定時的接合 強度，可採用預先經由無電解鍍Cu或是無電解鍍Ni等進 行被覆的。 φ 在本發明，在藉由上述電沉積法來析出金屬結合材的 情況，所析出的電鍍金屬的應力宜爲-2xl〇SPa (壓縮應力 )〜+ 2xl08Pa (拉伸應力），更佳爲-1.8xl08Pa〜+1·8χ 108Pa。這時，要直接測定出電沉積賦予超硬底板的應力 會有困難。於是，以和在超硬底板外周部進行析出的電鍍 條件相同的條件，例如在市售的板條（strip )電沉積應力 計用的測試條、或是螺旋應力計（SPIRAL CONTRACT METER )所使用的內部應力測定用的測試片進行電鍍析出 φ 而測定電鍍皮膜的析出應力。將其結果和實施例之應用於 切斷試驗後的結果進行對比，求取適當的電鍍皮膜的應力 範圍，若以負符號代表電鍍皮膜的的壓縮應力、以正符號 代表電鍍皮膜的拉伸應力，則其範圍爲-2x l〇8Pa~ + 2x 1 08Pa。在電鍍皮膜的應力超出此範圍的情況，應力會造 成切刀部或超硬底板發生變形，又受到切斷時的阻力容易 發生變形。再者，本發明所說明的電鍍皮膜的應力’在電 鍍皮膜欲進行膨脹或收縮的情況，是指電鍍皮膜的膨脹或 收縮被要電鍍的對象物抑制所產生的內部應力。 -18- 200940262 電鑛皮膜的應力，在鍍銅或鍍鎳等的單一金屬，例如 電鎪磺胺酸鎳的情況，可將主成分之擴胺酸鎳的濃度、電 鍍時的電流密度、電鍍液的溫度控制在適當範圍，且添加 鄰苯磺醯亞胺、對甲苯磺胺酸等的有機添加物，或是添加 Zn、S等的元素’藉此來調節應力。除此外，在實施Ni_ Fe合金、Ni-Mn合金、Ni-P合金、Ni-Co合金、Ni-Sn合 金等的合金電鍍的情況，可將合金中的Fe、Μη、P、Co、 S η的含星、電鍍液的溫度等控制在適當範圍內，以進行 應力的調節。當然’在這些合金電鍍的情況，併用能調節 應力的有機添加物也是有效的。 液。 100〜600g/L 50〜250g/L 5〜70g/L 3 0〜40g/L 適量

以下例示出適當的電鍍 •磺胺酸鎳電鍍液 磺胺酸鎳 硫酸鎳 氯化鎳 硼酸 鄰苯磺醯亞胺 •磺胺酸鎳·鈷合金電鍍液

磺胺酸鎳 2 5 0〜600g/L

氯化鈷 2〜1 0 g / L

硼酸 30~40g/L 鄰苯磺醯亞胺 適量 -19- 200940262 •瓦特浴型鎳·鐵合金電鍍液

❹

硫酸錬 50~200g/L 氯化鎳 20~100g/L 硫酸鐵 5~20g/L 硼酸 30~40g/L 抗壞血酸鈉 適量 鄰苯磺醯亞胺 適量 特浴型鎳·磷合金電鍍液 硫酸鎳 50~200g/L 氯化鎳 20~ 1 00g/L 正磷酸 10〜80g/L 亞磷酸 1~30g/L 鄰苯磺醯亞胺 適量 磷酸銅電鍍液 焦磷酸銅 30〜150g/L 焦磷酸鉀 1 00〜45 0g/L 氨水 l~20ml/L 硝酸鉀 5〜20g/L 另外，在藉由焊接來形成結合材的情況’是預先將焊 料和磨粒混合後，塗布在底板的前端部分，或是和底板一 起放入模具後藉由加壓而固定在底板前端部分。再者，爲 200940262 了提高磨粒層和底板的結合強度，或是爲了抑制焊接時的 變形所造成之底板的彎折起伏，可在底板的外周部，藉由 電沉積法來析出金屬結合材以作爲焊接基底。 焊料必須對超硬合金具有濕潤性，又若焊料的熔點在 1 300°C以下，較佳爲1 10(TC以下，即可抑制底板的變形和 強度降低。 依據以上的方法，可同時實現出：將鑽石磨粒、cBN U 磨粒或是鑽石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒形成在超硬合金 底板的外周部，以及提高薄板化的底板的機械強度。關於 底板的尺寸，爲了製作出高精度的底板且能長期以良好的 尺寸精度來穩定地切斷稀土族燒結磁鐵，宜爲厚度在 0.1〜1mm的範圍，外徑（j)200mm以下。若厚度未達〇lmm ，不論外徑爲何，都容易發生很大的彎曲而難以製作出高 精度的底板，又若超過1mm，切斷加工損耗變大，並不符 合本發明的主旨。又將外徑設定在Φ20 0mm以下的理由# Q 於：這是根據現行的超硬合金的製造技術及加工技術所能 製作出的尺寸。關於內孔的直徑，爲了配合加工機的切刀 安裝軸的粗細而設定成Φ30~φ80ηιιη。 使用本發明的外周切刀來進行切斷的情況，作胃$切j 斷物，宜使用R-C〇系的稀土族燒結磁鐵和R-Fe_B系的稀 土族燒結磁鐵（R是包含Y之稀土族元素當中的至少〗種 )，這些磁鐵是如以下所說明般製造出。 R-Co系的稀土族燒結fe鐵包含RC〇5系、罕。 其中，例如RaCcM7系’以質量百分率計’是由2〇〜28%的 -21 - 200940262 R > 5~30% 的 Fe、3~10% 的 Cu、1〜5%的 Zr、 所組成。以前述成分比將原料秤量後，經由 ，將獲得的合金微粉碎成平均粒徑1〜20μιηί 系磁鐵粉末。然後在磁場中進行成形，接著 °C燒結0.5〜5小時，接著用比燒結溫度低〇〜 行0.5〜5小時的固溶化，最後在700〜9 50°C 後將其冷卻（實施時效處理）。 0 R-Fe-B系的稀土族燒結磁鐵，以質量百 5〜40% 的 R、5 0-90% 的 Fe、0.2〜8 % 的 B 所 善磁特性及耐蝕性，可添加C、A1、S i、T i 、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag 、W等的添加元素。這些添加元素的添加量 況爲質量百分率30%以下，其他元素的情況 8°/。以下。以前述成分比將原料秤量後，經由 ’將獲得的合金微粉碎成平均粒徑1〜2 0 μιη ϊι 〇 系磁鐵粉末。然後在磁場中進行成形，接著 °C燒結0 · 5 ~ 5小時，接著在4 0 0〜1 0 0 0。(：保持 其冷卻（實施時效處理）。 〔實施例〕 以下顯示實施例及比較例來更具體的說 本發明並不限於下述的實施例。 又在以下的例子，結合材的楊氏模數、 ϋ應、力’具體而言是採用以下的方法來進行 剩餘部的Co 熔解、鑄造後 而製得R2C〇17 以 1 1 0 0 ~ 1 2 5 0 5 的溫度進 保持一定時間 分率計，是由 組成，爲了改 、V、Cr、Μη 、Sn、Hf、Ta ，在C o的情 爲質量百分率 溶解、造後 ίίϊ 製得 R-Fe-B 以 1000~1200 一定時間後將 明本發明，但 維氏硬度、電 -22- 200940262 (楊氏模數） 在超硬底板上析出厚度2mm左右的結合材後，將結 合材剝離’藉由機械加工將該結合材的尺寸調整成1〇χ4〇>< tlmm左右。將該等的試料片依據jIS ri6〇5彎曲共振法進 行測定。 (維氏硬度） 將進行楊氏模數測定後的試料片，依〗I s R 1 6 1 0維氏 硬度試驗法，使用維氏微硬度計進行測定。 (電鍍應力） 在板條電沉積應力測定用的測試板條上析出厚度 5 0 μιη左右的結合材，測定其電鍍應力。 以質量百分率計’將W C 9 0 %、C ο 1 0 %的超硬合金加工 成外徑（f)125mmx內徑φ40ιηιηχ底板厚 0.3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外周端 起算往內側1 · 5 mm的部分露出’用市售的鹼性脫脂水溶液 於4 0 °C浸漬1 〇分鐘後’經由水洗’在5 0 °C的焦磷酸鈉 3 0〜8 0 g / L的水溶液中以電流量2〜8 A / d m2通電的狀態下進 行電解。將超硬合金底板在純1水中進彳了超首波洗淨後’用 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板’將預先實施鍍鎳後的 -23- 200940262 平均粒徑130μιη的鑽石磨粒依上述iv的方法配置成 超硬合金底板外周部，在5 0 °C的磺胺酸鎳電鍍液 5~2 0A/dm2的範圍之不同的電流量通電而進行電鍍後 由水洗，將其從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚0 ，獲得內部殘留應力不同的3種的稀土族燒結磁鐵用 積磨粒外周切刀。第2圖係顯示第1 ( D )圖所示態 切刀部的外觀相片。1 〇代表超硬合金底板，24代表 材所構成的層，2 4,2 6代表結合材和磨粒所構成的層 合材的楊氏模數爲S.OxloHpa，維氏硬度爲Hv318, 爲 8.8g/cm3，內部殘留應力爲-1.4xl08Pa、0.53x10s 2.0x 1 08Pa ° 〔實施例2〕 以質量百分率計，將WC90%、ColO%的超硬合金 成外徑<t»125mmx內徑<()40mmx底板厚 0.3mm的環狀且 φ 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外 起算往內側1 · 5 mm的部分露出，用市售的鹼性脫脂水 於40 °C浸漬1〇分鐘後’經由水洗，在50 °C的焦磷 30〜80g/L的水溶液中以電流量2〜8A/dm2通電的狀態 行電解。將超硬合金底板在純水中進行超音波洗淨後 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板，將預先實施鍍鎮 平均粒徑1 3 Ομιη的cBN磨粒依上述iv的方法配置成 超硬合金底板外周部’在5 0 °C的磺胺酸鎳電鍍液 5〜20A/dm2的電流量通電而進行電鍍後，經由水洗， 接觸 中以 ，經 .4mm 電沉 樣的 結合 。結 密度 Pa、 加工 有孔 周辆 溶液 酸鈉 下進 ，用 後的 接觸 中以 將其 -24- 200940262 從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚〇.4mm，獲得稀土族 燒結磁鐵用電沉積磨粒外周切刀。結合材的楊氏模數爲 2.0xl0nPa，維氏硬度爲Hv318，密度爲8.8g/cm3，內部 殘留應力爲〇.5xl〇8Pa。 〔實施例3〕 以質量百分率計，將WC90%、Co 10%的超硬合金加工 ^ 成外徑<|)125mmx內徑φ40ιηηιχ底板厚 0.3mm的環狀且有孔 Ό 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外周端 起算往內側1 .5mm的部分露出，用市售的鹼性脫脂水溶液 於40 °C浸漬1〇分鐘後，經由水洗，在50°C的焦磷酸鈉 30~80g/L的水溶液中以電流量2〜8A/dm2通電的狀態下進 行電解。將超硬合金底板在純水中進行超音波洗淨後，用 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板，和實施例1同樣的將 預先實施鍍鎳後的平均粒徑1 3 0 μηι的鑽石磨粒配置成接觸 Q 超硬合金底板外周部，在50°C的磺胺酸鎳·鈷合金電鍍液 中以5〜2 0A/dm2的電流量通電而進行電鑛後，經由水洗， 將其從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚0.4mm，獲得稀 土族燒結磁鐵用電沉積磨粒外周切刀。結合材的楊氏模數 爲2.4xl0"Pa，維氏硬度爲Hv480，密度爲8.8g/cm3，內 部殘留應力爲4.6xl07Pa。 〔實施例4〕 以質量百分率計，將WC90%、Co 10 %的超硬合金加工 -25- 200940262 成外徑（M25mmx內徑<()40mmx底板厚〇_3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外周端 起算往內側1 . 5 mm的部分露出’用市售的鹼性脫脂水溶液 於40 °C浸漬1〇分鐘後’經由水洗’在50 °C的焦磷酸鈉 30〜80g/L的水溶液中以電流量2〜8A/dm2通電的狀態下進 行電解。將超硬合金底板在純水中進行超音波洗淨後，用 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板，和實施例1同樣的將 Ο 預先實施鍍鎳後的平均粒徑υΟμηι的鑽石磨粒配置成接觸 超硬合金底板外周部，在60 °C的瓦特浴型的鎳·鐵合金電 鍍液中以5〜20A/dm2的範圍的不同電流量通電而進行電鍍 後，經由水洗，將其從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚 0.4 m m，獲得內部殘留應力不同的2種稀土族燒結磁鐵用 電沉積磨粒外周切刀。結合材的楊氏模數爲1.4xl〇nPa， 維氏硬度爲Hv422 ’密度爲8.7g/cm3，內部殘留應力爲 -0.5xl08Pa 、 1.5xl08Pa 。 ❹ 〔實施例5〕 以質量百分率計，將W C 9 0 %、C ο 1 0 %的超硬合金加工 成外徑φ125πιιηχ內徑<M〇mmx底板厚 〇.3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外周端 起算往內側1 .5mm的部分露出，用市售的鹼性脫脂水溶液 於40 °C浸漬1〇分鐘後，經由水洗，在50 °C的焦磷酸鈉 3 0〜80g/L的水溶液中以電流量2〜8A/dm2通電的狀態下進 行電解。將超硬合金底板在純水中進行超音波洗淨後，用 -26- 200940262 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板，和實施例1同樣的將 預先實施鍍鎳後的平均粒徑1 3 Ομιη的鑽石磨粒配置成接觸 超硬合金底板外周部，在60 °C的不同組成的瓦特浴型的鎳 •磷合金電鍍液中以5〜20A/dm2的電流量通電而進行電鍍 後，經由水洗，將其從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚 0.4mm，獲得維氏硬度不同的2種稀土族燒結磁鐵用電沉 積磨粒外周切刀。結合材的楊氏模數爲2.1 X 1 0 11 Pa，維氏 硬度爲Hv440、Hv52 8，密度爲8.8g/cm3，內部殘留應力 爲 0_9x 1 07Pa。 〔實施例6〕 以質量百分率計，將WC90%、Co 10%的超硬合金加工 成外徑（M25mmx內徑<(>40mmx底板厚〇_3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。用膠帶將該底板遮蔽成僅有從外周端 起算往內側1 · 5 mm的部分露出，用市售的鹼性脫脂水溶液 於40 °C浸漬1〇分鐘後，經由水洗，在50°C的焦磷酸鈉 30〜80g/L的水溶液中以電流量2〜8A/dm2通電的狀態下進 行電解。將超硬合金底板在純水中進行超音波洗淨後，用 電鍍用的治具來挾持超硬合金底板，和實施例1同樣的將 預先實施鍍鎳後的平均粒徑130μπι的鑽石磨粒配置成接觸 超硬合金底板外周部，在50 °C的焦磷酸銅電鍍液中以 5~20A/dm2的電流量通電而進行電鍍後，經由水洗，將其 從治具取出，用硏磨機加工成切刀厚〇.4mm，獲得稀土族 燒結磁鐵用電沉積磨粒外周切刀。結合材的楊氏模數爲 -27- 200940262 l_lxl〇npa，維氏硬度爲Hvl50，密度爲8.8g/cm3，內部 殘留應力爲〇.5xl07Pa。 〔比較例1〕 以質量百分率計，將WC90%、Co 10%的超硬合金加工 成外徑<M25mmx內徑φ40ηιιηχ底板厚〇.3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。將該底板放入模具中，將結合材（酚 樹脂粉末）和平均粒徑1 3 0 μιη的鑽石磨粒以磨粒體積率成 爲25% (磨粒25%，樹脂75% )的方式混合後充塡於模具 的外周部，進行加壓成形，保持放在模具的狀態下以1 80 °C進行2小時的加熱硬化。冷卻後從模具取出，用硏磨機 精加工成切刀厚度0.4mm後，獲得樹脂結合超硬合金外周 切刀。結合材的楊氏模數爲3.0xl09Pa，維氏硬度爲Hv50 ’密度爲 4.3g/cm3。 〔比較例2〕 以質量百分率計，將W C 9 0 %、C ο 1 0 %的超硬合金加工 成外徑（j)125mmx內徑φ40ιηηιχ底板厚0.3mm的環狀且有孔 的圓板而作成底板。將該底板放入模具中，將結合材（ WC粉末及Co粉末）和平均粒徑130μιη的鑽石磨粒以磨 粒體積率成爲25% (磨粒25%，結合材75% )的方式混合 後充塡於模具的外周部，進行加壓成形後從模具取出，調 整其厚度。接著，在氬環境氣氛下進行熱處理後，用硏磨 機精加工成切刀厚度0.4mm後，獲得燒結超硬合金外周切 -28- 200940262 刀。結合材的楊氏模數爲S.lxloHpa，維氏硬度爲hv687 ，密度爲 13.1g/cm3。 將實施例1〜6及比較例1、2所製作出的各外周切刀 和相同製法所製作出的外周切刀合計2片，做成間隔 1.5mm的多片外周切刀，將該多片外周切刀用磨石修整成 磨粒跑出的狀態後，以旋轉數5000rPm使用 W40mmx L100mmxH20mm的Nd-Fe-B系稀土族燒結磁鐵作爲被切斷 q 物而進行切斷試驗。 弟3圖顯不出 > 從開始使用起 > 以i〇mm/min的切斷 速度切斷 50 片後，將切斷速度改變成 10mm/min〜35mm/min的情況的磁鐵各5片，用測微計測 定每1片的中央部1點及角部4點合計5點的厚度，以每 1片的5點當中的最大値和最小値的差値作爲切斷精度（ μπι)，將5片的切斷精度取平均値並記載於圖中。 第4、5、6圖顯不出，對於以速度30mm/min切斷時 φ 的磁鐵各5片，用測微計測定每1片的中央部丨點及角部 4點合計5點的厚度，以每1片的5點當中的最大値和最 小値的差値作爲切斷精度（μπι )，將5片的切斷精度取平 均値並記載於圖中。 第3圖係針對切斷速度和切斷精度，將實施例1〜6和 比較例1進行對比。比較例隨著切斷速度提高其切斷精度 値明顯變大，在實施例雖有若干的差異，但其切斷精度都 在60μηι以下，可知就算是在高速切斷下仍能抑制尺寸不 均一。 -29- 200940262 第4圖係針對結合材的楊氏模數（彈性模數）和切斷 精度’將實施例1〜6和比較例1、2的結果彙整而得的圖 。比較例1的切斷精度爲1 5 0 μ m以上，比較例2的切斷精 度接近250μιη，都超過可容許的切斷精度（ι〇〇μηι)，實 施例1〜6都在切斷精度ΙΟΟμιη以下，而呈現良好的數値。 另外，圖中的虛線代表從這些點算出的回歸線，根據該回 歸線可推測出切斷精度良好的楊氏模數的範圍爲0.7 X 1 0 1 1 Pa〜4. Οχ 1 0 1 1 Pa ° 第5圖係針對結合材的維氏硬度和切斷精度，將實施 例1〜6和比較例1、2的結果彙整而得的圖。比較例1的 切斷精度爲150μιη以上，實施例1〜6都在切斷精度ΙΟΟμπι 以下，而呈現良好的尺寸均一性。根據圖中的回歸線可推 測出切斷精度成爲ΙΟΟμιη以下的維氏硬度範圍大致爲 HvlOO〜Hv550 〇 第6圖係針對結合材的內部應力和切斷精度，將實施 例1 ~6的結果彙整而得的圖。根據圖中的回歸線可推測出 ，和上述同樣的切斷精度成爲ΙΟΟμηι以下的範圍爲-2.Ox 1〇8Pa〜2·〇χ1〇8Pa 。 經由上述說明可確認出，依據本發明可提高切刀部的 機械強度且能提昇外周切刀整體的機械剛性，結果，即使 將切刀部薄化也只會造成些微的高速切斷時的切斷精度降 低。 【圖式簡單說明】 -30- 200940262 第1圖係顯示本發明的外周切刀的構造，（A)爲俯 視圖，（B )爲B - B線的截面圖，（c ) ( D ) ( E )爲外 周切刀的外周端部放大圖。 第2圖係顯示實施例1所製作的電沉積磨粒外周切刀 的切刀部外觀相片。 第3圖係針對實施例1的內部殘留應力〇.53x1 〇7P a的 電沉積磨粒外周切刀、實施例2、3、實施例4的內部殘留 應力1 .5x1 08Pa的電沉積磨粒外周切刀、實施例5的維氏 硬度Hv440的電沉積磨粒外周切刀、實施例6及比較例1 ，顯示切斷精度和切斷速度的關係。 第4圖係針對實施例1 ~ 6及比較例1、2，顯示切斷精 度和楊氏模數（彈性模數）的關係。 第5圖係針對實施例1〜6及比較例1、2，顯示切斷精 度和維氏硬度的關係。 第6圖係針對實施例1 ~6，顯示切斷精度和內部應力 的關係。 【主要元件符號說明】 1 0 :底板 20 :切刀部 22a、22b :挾持部 24 :金屬結合材 2 6 :磨粒 2 8 :突出部 -31 -

Claims (1)

1. 200940262 十、申請專利範圍 1.—種外周切刀，其特徵在於：在外徑80〜200mm、 厚度0.1〜1.0mm、內孔直徑30~80mm之超硬合金製的環狀 且有孔的圓形薄板所構成的底板的外周部，使用楊氏模數 0-7X1011〜LOxloHpa的金屬結合材來保持鑽石磨粒、cBN 磨粒或是鑽石磨粒和CBN磨粒的混合磨粒，而且該磨粒和 金屬結合材所構成的切刀部的厚度比上述底板厚度厚 ρ 0 · 0 1 m m 以上。 2 _如申請專利範圍第1項記載的外周切刀，其中，金 屬結合材的維氏硬度爲100〜550，密度爲2.5〜12g/cm3。 3 ·如申請專利範圍第1或2項記載的外周切刀，其中 ’金屬結合材’係選自Ni、Fe、Co、Cu、Sn的至少1種 的金屬、或是該等金屬當中2種以上所組成的合金、或是 該等金屬當中的至少1種和P的合金所構成。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項記載的外周切 Q 刀’其中’金屬結合材係藉由電沉積法，結合鑽石磨粒、 cBN磨粒或是鑽石磨粒和cBN磨粒的混合磨粒而在底板外 周部析出，藉此來形成切刀部。 5 ·如申請專利範圍第4項記載的外周切刀，其中，電 沉積析出於底板的金屬結合材的內部殘留應力爲-2 X 10 8Pa〜2χ1〇8pa。 6.如申請專利範圍第1至3項中任一項記載的外周切 刀，其中’金屬結合材’係藉由焊接法來結合鑽石磨粒、 c B N磨粒或是鑽石磨粒和c b N磨粒的混合磨粒而固接於底 -32- 200940262 板外周部，藉此來形成切刀部。 7. —種外周切刀之製造方法，其特徵在於：係在外徑 80~200mm、厚度0.1〜1.0mm、內孔直徑30〜80mm之超硬 合金製的環狀且有孔的圓形薄板所構成的底板的外周部， 藉由電沉積法，結合鑽石磨粒、cBN磨粒或是鑽石磨粒和 cBN磨粒的混合磨粒且以其電沉積厚度比上述底板厚度厚 0.01mm以上的方式析出楊氏模數O^xloH-LOxloUpa的 赢 金屬結合材，藉此來形成切刀部 8. 如申請專利範圍第7項記載的外周切刀之製造方法 ，其中，電沉積析出於底板的金屬結合材的內部殘留應力 爲-2x108Pa~2xl08Pa 。 9. 一種外周切刀之製造方法，其特徵在於：係在外徑 80~200mm、厚度〇 · 1〜1 · 〇 mm、內孔直徑3 0〜8 0 m m之超硬 合金製的環狀且有孔的圓形薄板所構成的底板的外周部， 藉由焊接法，結合鑽石磨粒、cBN磨粒或是鑽石磨粒和 Q c BN磨粒的混合磨粒且以其焊接厚度比上述底板厚度厚 0.0 1mm以上的方式焊接楊氏模數0.7x1 0 11〜4.0x1 O^Pa的 金屬結合材，藉此來形成切刀部。 1 0 ·如申請專利範圍第7至9項中任一項記載的外周 切刀之製造方法，其中，金屬結合材的維氏硬度爲 100 〜550，密度爲 2.5 〜12g/cm3。 1 1 .如申請專利範圍弟7至1 0項中任一項記載的外周 切刀之製造方法’其中’金屬結合材，係選自 Ni、Fe、 Co、Cu、Sn的至少1種的金屬、或是該等金屬當中2種 -33- 200940262 以上所組成的合金、或是該等金屬當中的至少1種和p的 合金所構成。

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