TW201347915A - 外部刀片切削輪之整修及製造 - Google Patents

外部刀片切削輪之整修及製造 Download PDF

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Abstract

包含基座及金屬或合金黏合研磨粒子之刀片區(11)的外部刀片切削輪(1)係藉由以下步驟來加以整修：將該切削輪夾在一對圓形夾具(2)之間，使得該刀片區(11)突出超過該等夾具；將該切削輪浸沒在電解拋光液中；相對於該刀片區定位對置電極(4,5,6)；以及產生電解拋光，藉以去除該金屬或合金黏著劑的一部分與接收在切屑袋中之切屑，直到研磨粒子暴露在該刀片區的表面上為止。

Description

外部刀片切削輪之整修及製造
本發明係相關於整修外直徑刀片切削輪之方法，外直徑刀片切削輪包含燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金黏著劑的研磨層。
就稀土永久性磁鐵(燒結磁鐵)的切削而言，使用外直徑刀片切削輪之鋸開方法是眾所皆知的。由於包括不昂貴的切削輪、使用堅硬金屬刀片之可接受的切削容許度、工作件的高尺寸準確性、相當高的加工速度、及大規模的製造等許多有利點，外部刀片切削技術被廣泛用於稀土燒結磁鐵的切削上。
專利文件1至3揭示用於稀土永久性磁鐵的切削之外部刀片切削輪。已知的切削輪包含：燒結碳化物基座；以及具有藉由典型上為鎳電鍍之金屬或合金電鍍黏合到基座的外周圍之金剛鑽或CBN(立方晶氮化硼)研磨粒子的刀片區。
外部刀片切削輪典型上以如下方式製造：設置燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座；分佈金剛鑽或CBN研磨粒子在基座的外周圍上；以及電鍍或無電電鍍金屬或合金，以沉積用以將研磨粒子黏合在一起或黏合到基座之金屬或合金黏著劑，而形成由研磨粒子與金屬或合金黏著劑所組成的研磨層。研磨層構成刀片區。在形成刀片區之後，構成刀片區的研磨層被造形及整修以將研磨粒子暴露在外面。由於切削邊緣在備製之後隨著使用而磨損，所以以適當時間間隔進行像在備製的後面之整修處理的整修處理，以便恢復切削邊緣。
整修處理通常係實施如下：藉由線放電加工(EDM)或藉由使用金剛鑽、CBN、SiC、或礬土粒子的砂輪形式之整修器，以及研磨研磨層的表面，以去除阻塞的切屑或刮除黏合材料，藉以露出新的研磨粒子。
整修處理是否令人滿意會大大影響備製之後或恢復之後的切削性能，例如留下切削記號在切削表面上或產生切削準確性的差異。希望具有外部刀片切削輪的整修方法，其能夠充分整修，以確保接收在刀片區中之切屑袋中的切屑被去除以及去除黏合材料的一部分，而露出新的研磨粒子，藉以提高外部刀片切削輪的性能。
引用表
專利文件1：JP-A H09-174441
專利文件2：JP-A H10-175171
專利文件3：JP-A H10-175172
專利文件4：JP-A S63-216627
專利文件5：JP-A H05-005605
本發明係相關於外部刀片切削輪，其包含燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金黏著劑的研磨層。本發明的目的在於提供令人滿意且有效率的整修外部刀片切削輪之方法，使得被整修的切削輪準備好用於有效的切削操作。另一目的在於提供使用整修方法來製造此種外部刀片切削輪之方法。
連同外部刀片切削輪，此外部刀片切削輪包含燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金黏著劑的研磨層，本發明人已發現在整修外部刀片切削輪的刀片區中，若藉由電解拋光溶解掉黏著劑的一部分和接收在切屑袋中之切屑，則有效地暴露出研磨粒子及形成切屑袋，而達成令人滿意的精修。
繼續進一步研究藉由電解拋光有效整修刀片區，本發明人已發現藉由以下方法可保證非常有效且一致的電解拋光：藉由將外部刀片切削輪夾在一對圓形夾具之間以固定切削輪，使得切削輪的相對表面在預定範圍被夾具覆蓋，及刀片區突出超過圓形夾具的外邊緣；將夾在夾具之間的切削輪浸沒在電解拋光槽的電解拋光液中；設置與刀片區 的外周邊隔開且圍住刀片區的外周邊之電極，以及與刀片區的側表面相對且隔開之一對電極，來作為對置電極；以及透過圓形夾具和對置電極傳導電力到切削輪。即、能夠有有效且令人滿意的整修操作。亦已發現假使在電鍍浴中，在具有研磨粒子保留在其外周圍上之基座上產生電鍍或無電電鍍，為了沉積形成刀片區的金屬或合金黏著劑，在藉由線放電加工(EDM)及/或砂輪來整形或修整刀片區之後，可使用電鍍或無電電鍍步驟中之電鍍浴作為電解拋光液。
因此，在一態樣中，本發明提供整修外部刀片切削輪之方法，外部刀片切削輪包含具有外周圍之燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的該外周圍上之刀片區，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金的研磨層，方法包含以下步驟：將外部刀片切削輪夾在一對圓形夾具之間以固定切削輪，使得切削輪的相對表面在預定範圍被夾具覆蓋，及刀片區突出超過圓形夾具的外邊緣，將夾在夾具之間的切削輪浸沒在電解拋光槽的電解拋光液中，設置與刀片區的外周邊隔開且圍住刀片區的外周邊之電極，以及與刀片區的側表面相對且隔開之一對電極，來作為對置電極，以及在切削輪與對置電極之間傳導電力，以電解方式溶解掉研磨粒子之間的金屬或合金之一部分與接收在刀片區表 面中之切屑袋中的切屑，直到研磨粒子從刀片區表面局部升起為止。
在較佳實施例中，對置電極包括：籠形電極，其與刀片區的外周邊隔開且圍住刀片區的外周邊；以及一對環狀電極，其與刀片區的側表面相對且隔開。
在較佳實施例中，刀片區中之研磨粒子為金剛鑽及/或CBN(立方晶氮化硼)粒子，以及用以將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金係藉由電鍍或無電電鍍所形成。在較佳實施例中，用於黏合之金屬係選自Ni(鎳)及Cu(銅)，以及用於黏合之合金係選自Ni-Fe(鎳-鐵)、Ni-Mn(鎳-錳)、Ni-P(鎳-磷)、Ni-Co(鎳-鈷)、和Ni-Sn(鎳-錫)合金。
在較佳實施例中，刀片區另包含金屬或合金，其滲透到研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的空隙內。較佳的是，滲透之金屬為Sn(錫)及/或Pb(鉛)，以及滲透之合金係選自Sn-Ag-Cu(錫-銀-銅)、Sn-Ag(錫-銀)、Sn-Cu(錫-銅)、Sn-Zn(錫-鋅)、和Sn-Pb(錫-鉛)合金及其混合物。
在另一態樣中，本發明提供製造外部刀片切削輪之方法，外部刀片切削輪包含具有外周圍之燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區，方法包含以下步驟：在電鍍浴中，於具有研磨粒子保留在其外周圍上之基座上產生電鍍或無電電鍍，以沉積將研磨粒子彼此黏合且 黏合到基座之金屬或合金，藉以形成由研磨粒子與金屬或合金所組成之研磨層，研磨層構成刀片區，藉由線放電加工及/或砂輪來修整研磨層的突出物、厚度、和外直徑，以及使用電鍍或無電電鍍步驟中之電鍍浴作為電解拋光液，藉由上文所定義的整修方法來整修切削輪，藉以以電解方式溶解掉研磨粒子之間的金屬或合金之一部分與接收在刀片區表面中之切屑袋中的切屑，直到研磨粒子從刀片區表面局部升起為止。
在較佳實施例中，研磨粒子為金剛鑽及/或CBN粒子。
在較佳實施例中，用以黏合之金屬係選自Ni(鎳)及Cu(銅)，以及用以黏合之合金係選自Ni-Fe(鎳-鐵)、Ni-Mn(鎳-錳)、Ni-P(鎳-磷)、Ni-Co(鎳-鈷)、和Ni-Sn(鎳-錫)合金。
製造方法可包含：在電鍍或無電電鍍以形成由研磨粒子及金屬或合金所組成之研磨層的步驟之後，產生進一步電鍍或無電電鍍以形成電鍍覆蓋來增加研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的黏合強度之步驟；或者將熔化金屬及/或合金滲透到研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的空隙內以及凝固其內的金屬及/或合金之步驟。較佳的是，滲透之金屬為Sn(錫)及/或Pb(鉛)，以及滲透之合金係選自Sn-Ag-Cu(錫-銀-銅)、Sn-Ag(錫-銀)、Sn-Cu(錫-銅)、Sn-Zn(錫-鋅)、和Sn-Pb(錫-鉛)合金及 其混合物。
用以整修外部刀片切削輪之本發明方法確保刀片區之有效且令人滿意的整修，外部刀片切削輪包含燒結碳化物基座、由研磨粒子所組成的刀片區、以及形成在基座的外周圍上之金屬或合金黏著劑。可以有效且一致的方式製造高性能的外部刀片切削輪。
p‧‧‧突出物
d‧‧‧徑向距離
1‧‧‧外部刀片切削輪
2‧‧‧圓形夾具
3‧‧‧電解拋光槽
4‧‧‧籠形電極
5‧‧‧下環狀電極
6‧‧‧上環狀電極
11‧‧‧刀片區
12‧‧‧基座
21‧‧‧電極板
22‧‧‧支撐
23‧‧‧電力饋送段
24‧‧‧墊圈
25‧‧‧末端塊
31‧‧‧電加熱器
32‧‧‧管道
41‧‧‧框架
42‧‧‧框架
51‧‧‧網眼
61‧‧‧網眼
62‧‧‧掛鉤
圖1為用於本發明的整修方法之例示圓形夾具的概要圖。
圖2為固定在夾具之間的外部刀片切削輪之概要圖，圖2A為整體裝配圖，圖2B為一情況之外周圍部圖，及圖2C為另一情況之外周圍部圖。
圖3為用於整修或製造方法之電解拋光或電鍍槽的概要立體圖。
圖4為使用作為整修或製造方法中的對置電極(在電解拋光期間)或陽極(在電鍍期間)之一例示籠形電極的概要立體圖。
圖5為使用作為整修方法中之對置電極的一對環狀電極之概要立體圖。
圖6為整修方法中之相對於對置電極的切削輪之刀片區的概要放大圖。
圖7為例子1中之外部刀片切削輪的刀片區之側表面的光學立體顯微鏡下之顯微照相。
圖8為比較例子1中之外部刀片切削輪的刀片區之側表面的光學立體顯微鏡下之顯微照相。
圖9為由外部刀片切削輪所切削之稀土永久性磁鐵段的表面之顯微照相，圖9A及9B分別對應於例子1及2。
圖10為由外部刀片切削輪所切削之稀土永久性磁鐵段的表面之顯微照相，圖10A及10B分別對應於比較例子1及2。
圖11為例子1、2與比較例子1、2的外部刀片切削輪所切削之稀土永久性磁鐵段的尺寸準確性之比較圖。
注意的是，因為碟具有中央和外周邊，所以相對於碟的中央來使用語詞“徑向”及“軸向”。因此，厚度為軸向尺寸，及高度為徑向尺寸。同樣地，相對於碟的中央來使用語詞“外部”等等。
如此處所使用一般，語詞“電解拋光”意指以電解方式拋光。
本發明係相關於外部刀片切削輪，其包含燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金的研磨層。本發明的一實施例為藉由電解拋光來整修外部刀片切削輪之刀片區的方法。外部刀片 切削輪係藉由將其夾在一對圓形夾具之間來固定，並且浸沒在電解拋光槽的電解拋光液中，在其中實施電解拋光。
外部刀片切削輪係藉由將切削輪夾在一對圓形夾具之間來固定，使得切削輪的相對表面在預定範圍被夾具覆蓋，及刀片區突出超過圓形夾具的外邊緣。圖1圖示用以將外部刀片切削輪1夾在其間之一對圓形夾具2、2。
在圖1中，圓形夾具2、2被圖示作具有螺釘插入孔(未圖示)在中央之碟。圓形夾具2係由包括工程塑膠或諸如礬土等陶瓷之介電材料所製成，及具有小於欲待整修之切削輪1的外直徑之外直徑。護圈/電極板21、21係安裝在圓形夾具2、2的中央凹處。電極板21、21係透過電力饋送段23、23與導電支撐或棒22電接觸，以便電力可從支撐22傳導到電極板21、21。注意的是，與電解拋光槽中的電解拋光液相接觸之這些電力傳導構件的部位被塗敷有諸如矽氧烷(silicone)等介電材料。墊圈24係插入上夾具2與支撐22之間，及另一墊圈24係插入下夾具2與末端塊25之間。
如圖1所示，切削輪1被置放在圓形夾具2及2之間。從支撐22突出的螺釘部與從末端塊25突出的螺釘部以螺紋式嚙合到電力饋送段23、23中之內部刻有螺紋的孔(未圖示)，以透過墊圈24、24拴緊圓形夾具2、2，如圖2A所示。然後，圓形夾具2、2固定夾在其間的切削輪1。
因為護圈/電極板21、21係在適當壓力下與切削輪1 的基座相接觸，所以電力可透過電力饋送段23、23從支撐22傳導到電極板21、21，藉以電流可流動到切削輪1。再者，因為圓形夾具2、2具有小於切削輪1的外直徑，所以切削輪的相對表面在預定範圍被覆蓋有夾具，及切削輪1的外周圍上之刀片區11突出超過圓形夾具2、2的外邊緣，如最佳圖示於圖2B一般。超過夾具2、2之刀片區11的(徑向)突出物“p”應被設定成等於或大於刀片區11的厚度(或軸向距離)較佳，以確保刀片區11突出超過圓形夾具2、2的外邊緣。
夾在圓形夾具2、2之間的切削輪1係浸沒在電解拋光槽中的電解拋光液。與刀片區11的外周邊隔開且圍住刀片區的外周邊之電極以及與刀片區的側表面相對且隔開之一對電極被設置作為對置電極。利用此設定，實施電解拋光。
此處所使用的電解拋光槽可類似於藉由電鍍形成刀片區所使用的電鍍池。一例示電解拋光槽為配備有加熱池之電加熱器31及循環池之管道32之箱型槽3。另一選擇是，電解拋光槽可以是藉由無電電鍍形成刀片區所使用的無電電鍍池，對置電極係配置在其中。
再者，以某種間隔圍住刀片區11的外周邊且充作一對置電極之電極可類似於電鍍刀片區所使用的陽極。一例示電極為由兩個大及小的圓柱型框架41及42所組成之圓柱形籠形電極4，圓柱型框架41及42各個包含一對環和連接此等環的幾個柱子且共中心套疊及以帶子鏈結在一 起，如圖4所示。
以某種間隔與刀片區11的側表面相對且亦充作對置電極之一對電極可以是例如環狀電極5、6，如圖5所示。下環狀電極5將配置在切削輪1下方(接近電解拋光槽3的底部)，及包含環狀框架和配置在環狀框架內側之環狀金屬網眼51。上環狀電極6將配置在切削輪1上方，及包含環狀框架和配置在環狀框架內側之環狀金屬網眼61。各個具有鉤子在頂部之四個直立掛鉤62係裝附於上電極6的環狀框架。上環狀電極6係定位在切削輪1上方，具有掛鉤62的鉤子與籠形電極4的上周圍嚙合在一起。
這些對置電極4、5、6係由皆由諸如鈦、奧斯田體不銹鋼、或鎳等導電金屬材料所形成之框架及網眼所組成。在這些當中，就輕量和抗腐蝕而言，鈦最適合。
由圓形夾具2、2固定之切削輪1被接收在電解拋光槽3中，及籠形電極4和環狀電極5、6係妥善安裝。如圖6所示，以以下此種關係定位這些構件：籠形電極4以某種間隔圍住基座12(或切削輪1)的外周圍上之刀片區11的周邊，以及一對環狀電極5、6係以某種間隔與刀片區11的側表面相對。電流透過電力饋送段23和電極板21從支撐22傳導到切削輪1。亦將電傳導到作為對置電極之籠形電極4和環狀電極5、6。然後以電解方式拋光切削輪1的刀片區11之表面。
依據刀片區11中之金屬或合金黏著劑，電解拋光所 使用的電解拋光液係可選自眾所皆知的電解拋光液。典型上，使用容易溶解掉金屬或合金黏著劑之電解拋光液。再者，可根據黏著劑類型和整修程度來適當決定電解條件。在使用諸如藉由鎳電鍍等單一金屬作為黏著劑之例子中，可使用具有與用於鎳電鍍的鎳電鍍浴相同組成之電解拋光液。尤其是，含有240至380 g/L的硫酸鎳、40至90 g/L的氯化鎳、及40至60 g/L的硼酸之鎳電鍍浴，或者含有450至650 g/L的氨基磺酸鎳、5至15 g/L的氯化鎳、及30至40 g/L的硼酸之氨基磺酸鎳電鍍浴可被使用作為電解拋光液。在使用鎳電鍍浴作為電解拋光液之前一例子中，可在電流密度1至10 A/dm2中產生電解拋光。在使用氨基磺酸鎳電鍍浴之後一例子中，可在電流密度3至10 A/dm2中產生電解拋光。
另一選擇是，可使用藉由無電電鍍之鎳沉積所使用的無電鎳電鍍浴作為電解拋光液。尤其是，可使用含有20至25 g/L的硫酸鎳、20至25 g/L的次磷酸鈉、5至10 g/L的醋酸鈉、及5至10 g/L的檸檬酸鈉之無電鎳電鍍浴作為電解拋光液。在此例中，可在電流密度0.3至1.0 A/dm2中產生電解拋光。
如上所提及一般，經過本發明的整修方法之外部刀片切削輪為包含燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在基座的外周圍上之刀片區之外部刀片切削輪，刀片區為包含研磨粒子以及將粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金黏著劑的研磨層。
並未特別限制此處所使用之研磨粒子和金屬或合金黏著劑。研磨粒子的例子包括：金剛鑽粒子、立方晶氮化硼(CBN)粒子、礬土粒子、礬土基粒子、SiC粒子、及SiC基粒子。在這些當中，金剛鑽粒子及/或CBN粒子較佳。雖然並未侷限於此，但是為欲待藉由電鍍或無電電鍍所沉積之單一金屬或合金之黏合金屬或合金較佳。尤其是，金屬係選自Ni(鎳)及Cu(銅)較佳。合金係選自Ni-Fe(鎳-鐵)、Ni-Mn(鎳-錳)、Ni-P(鎳-磷)、Ni-Co(鎳-鈷)、和Ni-Sn(鎳-錫)合金較佳。
金屬或合金滲透到研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的微小空隙內亦可接受。滲透金屬可以是Sn(錫)及Pb(鉛)的其中之一或二者。滲透合金係可選自例如Sn-Ag-Cu(錫-銀-銅)、Sn-Ag(錫-銀)、Sn-Cu(錫-銅)、Sn-Zn(錫-鋅)、和Sn-Pb(錫-鉛)合金或其混合物。
本發明之整修方法當然有利於用在整修具有不鋒利的切削邊緣之外部刀片切削輪的整修處理，以恢復鋒利的切削邊緣。因為可使用用於形成刀片區之電鍍浴或無電電鍍浴作為電解拋光液，所以本發明的整修方法亦可有利於用在外部刀片切削輪的製造處理之整修步驟，其藉由電鍍或無電電鍍來沉積金屬或合金黏著劑在研磨粒子四周以形成刀片區、修整刀片區、以及整修刀片區。
即、本發明的另一實施例為外部刀片切削輪的製造方法，外部刀片切削輪包含具有外周圍之燒結碳化物的環狀 薄碟形式之基座以及形成在基座的該外周圍上之刀片區，方法包含以下步驟：在電鍍浴中，於具有研磨粒子保留在其外周圍上之基座上產生電鍍或無電電鍍，以沉積將研磨粒子彼此黏合且黏合到基座之金屬或合金，藉以形成由研磨粒子與金屬或合金所組成之研磨層，研磨層構成該刀片區；藉由線放電加工及/或砂輪來修整研磨層的突出物、厚度、和外直徑；以及使用電鍍或無電電鍍步驟中之電鍍浴作為電解拋光液，藉由一實施例的整修方法來整修切削輪。如此處所使用一般，研磨層的語詞“突出物”為從基座的軸方向上之基座表面所測量的研磨層之高度。
當產生電鍍或無電電鍍，以沉積金屬或合金在基座上，以形成充作刀片區的研磨層時，與上述整修方法所使用之圓形夾具相同的夾具可被用在電鍍或無電電鍍。然而，在此事例中，圓形夾具2、2的外直徑大於基座12，如圖2C所示，以定義填滿研磨粒子之夾具2、2的外周圍部之間的空間。利用固定在空間中的研磨粒子實施電鍍，藉以電鍍金屬或合金將研磨粒子黏合在一起及黏合到基板。依據欲待形成在那裡之刀片區11的尺寸，可適當決定用以接收研磨粒子之空間的徑向距離“d”。欲待藉由電鍍或無電電鍍所沉積之金屬或合金被例示化如上。
用以固定研磨粒子在圓形夾具2、2的外周圍部之間的空間中之機制可以例如是磁性引力。磁性固定係可藉由事先以磁性材料塗敷研磨粒子，以及將永久性磁鐵裝附於圓形夾具2、2來達成，藉以由磁性引力固定研磨粒子在 空間中。
在實施電鍍時，可使用類似於圖3所示之浴的電鍍浴。在電鍍的事例中，籠形電極4被使用作為除了對置電極以外的陽極，及不需要一對環狀電極5、6。在藉由電解拋光整修之事例中，此電鍍浴可被使用作為電解拋光浴，而除了將一對環狀電極5、6定位且連同籠形電極4一起使用作為對置電極之外不必實質上修改。
一旦由研磨粒子和金屬或合金黏著劑所組成之研磨層係藉由電鍍或無電電鍍所形成，則可實施額外電鍍或無電電鍍，以形成電鍍覆蓋來增加研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的黏合強度。可以與先前電鍍或無電電鍍相同的方式來實施此覆蓋電鍍。唯一的差異在於圓形夾具2、2的外直徑小於切削輪，以便研磨層形式的刀片區11突出超過圓形夾具2、2的外邊緣，如圖2B所示。然後覆蓋電鍍被應用到研磨層。
另一選擇是，一旦由研磨粒子和金屬或合金黏著劑所組成之研磨層係藉由電鍍或無電電鍍所形成，則可將熔化金屬及/或合金滲透到研磨粒子之間或研磨粒子與基座之間的空隙內以及在那裡凝固。尤其是，在具有由透過電鍍或無電電鍍黏合研磨粒子到基座所形成之刀片區的外部刀片切削輪中，因為所使用的研磨粒子具有某種粒子尺寸，所以研磨粒子被黏合，使得粒子之間和粒子與基座之間的接觸僅是局部的。空隙被留在研磨粒子之間和研磨粒子與基座之間。電鍍或無電電鍍無法以電鍍金屬或合金完全填 滿這些空隙。結果甚至在電鍍之後，刀片區仍舊包含與其表面相通之空隙。若此種空隙被填滿金屬或合金，則黏合強度被提高，最終可得到較高的加工準確性。在金屬或合金與上述相同時，滲透金屬或合金具有達350℃的熔點較佳。
例如藉由將金屬或合金加工成具有直徑0.1至2.0 mm(0.8至1.5 mm)較佳的線、顆粒、或與具有厚度0.05至1.5 mm的刀片區相同形狀和尺寸之薄膜環；將線、顆粒、或環擱在刀片區上；在諸如熱板等加熱器上或在烤箱中加熱刀片區到熔點以上的溫度；固定溫度以使熔化金屬或合金滲透到刀片區內，而後緩慢冷卻到室溫，可將金屬或合金滲透到研磨層或刀片區內。另一選擇是，將滲透實施如下：藉由將外部刀片切削輪置放在具有空隙在刀片區附近的塑模下半部中，以稱重過的金屬或合金量填充塑模下半部，將塑模上半部與塑模下半部接合，在塑模各處施加某種壓力的同時加熱已接合的塑模以使熔化金屬或合金滲透到刀片區內。之後，冷卻塑模，然後釋放壓力，及從塑模取出輪。在加熱之後的冷卻步驟應該緩慢，以便避免任何殘餘的應力。
在將金屬或合金擱在研磨層或刀片區上之前，例如，可將市面上買得到的含氯或氟之焊料助熔劑塗敷於刀片區，以提高刀片區的可濕性或保留金屬或合金到刀片區。
在如上述將研磨層或刀片區形成於基座的外周圍上之後以及在藉由本發明方法的整修被應用到刀片區之前，藉 由線放電加工(EDM)或藉由以氧化鋁、碳化矽、或金剛鑽的砂輪研磨和拋光來修整刀片區的突出物、厚度、及外直徑。在此點上，雖然依據刀片區的厚度而定，但是會將刀片區的邊緣去角(成斜面或成圓形)到至少C0.1或R0.1的程度，因為此種去角對降低切削表面上的切削記號或者減輕邊緣中之磁鐵段的切屑是有效的。之後，刀片區係經過本發明方法的整修。
例子
下面所給予的例子僅為圖解說明而非限制。
例子1
具有內直徑60 mm及外直徑133 mm之環狀薄碟形式的燒結碳化物基座係藉由將其夾在一對圓形夾具之間來予以固定，如圖1、2A、及2B所示。圓形夾具具有小於基座的外直徑2 mm之外直徑，以便基座的外邊緣突出超過夾具的外周邊1 mm。在鎳電鍍浴#1(定義如下)中實施電鍍，以沉積底塗層。基座然後係藉由將其夾在一對圓形夾具2、2之間來予以固定，如圖1、2A、及2C所示。圓形夾具2、2具有大於基座的外直徑2 mm之外直徑。永久性磁鐵段被建立在夾具的外周圍部中。定義在夾具的外周圍部之間的空間(圖2C)被0.8 g的預塗敷有磁性材料(鎳)且具有平均粒子尺寸130μm之金剛鑽研磨粒子填滿。藉由磁力將金剛鑽粒子固定在空間內。裝配被浸沒在 電鍍槽3中之鎳電鍍浴#2(定義如下)，如圖3所示。電鍍被實施以沉積鎳，而將研磨粒子黏合在一起且黏合到基座，藉以將研磨粒子黏合到基座的外周圍以形成研磨層。在此點，籠形電極4充作陽極。
接著，基座係藉由將其夾在一對圓形夾具之間來予以固定，如圖1、2A、及2B所示。圓形夾具具有小於研磨層裸基座的外直徑2 mm之外直徑，以便基座的外周圍上之研磨層突出超過夾具的外周邊。在電鍍槽3中之氨基磺酸鎳電鍍浴實施電鍍(定義如下)，如圖3所示，以沉積電鍍覆蓋來增加研磨粒子之間和研磨粒子與基座之間的黏合強度。如此獲得的研磨層係使用兩砂輪(WA及GC砂輪)來研磨，藉以修整研磨層的突出物和厚度，以便研磨層具有50μm的突出物。藉由線EDM將研磨層進一步研磨到135 mm的外直徑，以完成刀片區。
接著，具有所形成的刀片區之基座係藉由將其夾在一對圓形夾具之間來予以固定，如圖1、2A、及2B所示。圓形夾具具有小於刀片區裸基座的外直徑2 mm之外直徑，以便刀片區突出超過夾具的外周邊。使用(先前電鍍所使用的)鎳電鍍浴#2作為電解拋光液藉由拋光來整修刀片區，以完成外部刀片切削輪。在此點，先前電鍍所使用之圖3的電鍍槽3被使用作為電解拋光槽，及如圖5所示之環狀電極5、6被定位成如圖6所示。利用將環狀電極5、6和籠形電極4設定作對置電極，及基座作為陽極，以實施電解拋光。
鎳電鍍浴#1(底塗層電鍍)
鎳電鍍浴#2
氨基磺酸鎳電鍍浴
在光學立體顯微鏡下觀察最後的外部刀片切削輪之刀片區的側表面，具有微影照相圖示在圖7。明顯地，研磨粒子完全露出(或升起)，及明確的切屑袋被定義在研磨粒子之間。
使用外部刀片切削輪，在下面條件下將稀土永久性磁鐵塊(Nd-Fe-B磁鐵)切削加工成磁鐵段。
圖9A為切削磁鐵段的切削表面之照相。從圖9A明顯看出，切削表面是平滑的且沒有切削記號。使用外部刀片切削輪，鋸開2 mm厚的四個磁鐵段。各段的相對切削表面之間的厚度之最大差異被測量以評估切削的尺寸準確性。結果描繪在圖11的圖表中。從圖11明顯看出，由最大厚度差約0.025μm來證明四個磁鐵段具有大幅提高的尺寸準確性。證明外部刀片切削輪提高加工準確性。
比較例子1
除了省略電解拋光之外，其他如例子1一般製造外部 刀片切削輪，及取而代之的是，整修係藉由利用砂輪來研磨及藉由線EDM來加工所達成。藉由以砂輪研磨來修整研磨層的突出物、厚度、及外直徑(突出物50μm)，及藉由線EDM來修整外直徑。
在光學立體顯微鏡下觀察外部刀片切削輪的刀片區之側表面，具有顯微照相圖示於圖8。些許研磨粒子暴露在側表面上，及看不見明確的切屑袋。
使用外部刀片切削輪，在如例子1一樣的條件下將稀土永久性磁鐵塊(Nd-Fe-B磁鐵)切削加工成磁鐵段。圖10A為切削磁鐵段的切削表面之照相。從圖10A明顯看出，看見許多切削記號及切削表面無法被接受。使用外部刀片切削輪，如例子1一般鋸開四個磁鐵段，以評估切削的尺寸準確性。最大厚度差異被描繪在圖11的圖表中。從圖11明顯看出，由最大厚度差遠遠超過0.05μm來證明四個磁鐵段的尺寸準確性較差。因此，外部刀片切削輪在加工準確性上比例子1差。
例子2
除了省略覆蓋電鍍之外，其他如例子1一般製造外部刀片切削輪，及取而代之的是，將Sn-Pb合金滲透到研磨層或刀片區內。藉由將刀片區裸基座擱在230℃的熱板上，加熱基座達5分鐘，使用230℃的焊鐵來熔化具有直徑8 mm的Sn-Pb合金之線，塗敷熔化的合金到基座上的熱刀片區，使合金滲透，及使刀片區能夠冷卻來實施Sn- Pb合金之滲透。
使用外部刀片切削輪，在如例子1一樣的條件下將稀土永久性磁鐵塊(Nd-Fe-B磁鐵)切削加工成磁鐵段。圖9B為切削磁鐵段的切削表面之照相。從圖9B明顯看出，切削表面是平滑的且沒有切削記號。使用外部刀片切削輪，如例子1一般鋸開四個磁鐵段，以評估切削的尺寸準確性。最大厚度差異被描繪在圖11的圖表中。從圖11明顯看出，由最大厚度差約0.025μm來證明四個磁鐵段具有大幅提高的尺寸準確性。證明外部刀片切削輪提高加工準確性。
比較例子2
除了省略電解拋光之外，其他如例子2一般製造外部刀片切削輪，及取而代之的是，整修係藉由利用砂輪來研磨及藉由線EDM來加工所達成。藉由以砂輪研磨來修整研磨層的突出物、厚度、及外直徑(突出物50μm)，及藉由線EDM來修整外直徑。
使用外部刀片切削輪，在如例子1一樣的條件下將稀土永久性磁鐵塊(Nd-Fe-B磁鐵)切削加工成磁鐵段。圖10B為切削磁鐵段的切削表面之照相。從圖10B明顯看出，看見許多切削記號及切削表面無法被接受。使用外部刀片切削輪，如例子1一般鋸開四個磁鐵段，以評估切削的尺寸準確性。最大厚度差異被描繪在圖11的圖表中。從圖11明顯看出，由最大厚度差遠遠超過0.1μm且具有 一段顯示出超過0.2μm的明顯厚度變化來證明四個磁鐵段的尺寸準確性較差。因此，外部刀片切削輪在加工準確性上比例子2差。
p‧‧‧突出物
d‧‧‧徑向距離
1‧‧‧外部刀片切削輪
2‧‧‧圓形夾具
11‧‧‧刀片區
12‧‧‧基座
21‧‧‧電極板
22‧‧‧支撐
23‧‧‧電力饋送段
24‧‧‧墊圈
25‧‧‧末端塊

Claims (12)

  1. 一種整修外部刀片切削輪之方法，該外部刀片切削輪包含具有外周圍之燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在該基座的該外周圍上之刀片區，該刀片區為包含研磨粒子以及將該等粒子彼此黏合且黏合到該基座之金屬或合金的研磨層，該方法包含以下步驟：將該外部刀片切削輪夾在一對圓形夾具之間以固定該切削輪，使得該切削輪的相對表面在預定範圍被覆蓋有該等夾具，及該刀片區突出超過該等圓形夾具的外邊緣，將夾在該等夾具之間的該切削輪浸沒在電解拋光槽的電解拋光液中，設置與該刀片區的外周邊隔開且圍住該刀片區的該外周邊之電極，以及與該刀片區的側表面相對且隔開之一對電極，來作為對置電極，以及在該切削輪與該對置電極之間傳導電力，以電解方式溶解掉研磨粒子之間的該金屬或合金之一部分與接收在該刀片區表面中之切屑袋中的切屑，直到研磨粒子從該刀片區表面局部升起為止。
  2. 根據申請專利範圍第1項之整修方法，其中，該對置電極包括：籠形電極，其與該刀片區的該外周邊隔開且圍住該刀片區的該外周邊；以及一對環狀電極，其與該刀片區的該等側表面相對且隔開。
  3. 根據申請專利範圍第1項之整修方法，其中，該刀片區中之該等研磨粒子為金剛鑽及/或CBN(立方晶氮 化硼)粒子，以及用以將該等粒子彼此黏合且黏合到該基座之該金屬或合金係藉由電鍍或無電電鍍所形成。
  4. 根據申請專利範圍第1項之整修方法，其中，在用以將該等粒子彼此黏合且黏合到該基座之該金屬或合金中，用於黏合之該金屬係選自Ni(鎳)及Cu(銅)，以及用於黏合之該合金係選自Ni-Fe(鎳-鐵)、Ni-Mn(鎳-錳)、Ni-P(鎳-磷)、Ni-Co(鎳-鈷)、和Ni-Sn(鎳-錫)合金所組成的群組。
  5. 根據申請專利範圍第1項之整修方法，其中，該刀片區另包含金屬或合金，其滲透到研磨粒子之間或研磨粒子與該基座之間的空隙內。
  6. 根據申請專利範圍第5項之整修方法，其中，滲透之該金屬為Sn(錫)及/或Pb(鉛)，以及滲透之該合金係選自Sn-Ag-Cu(錫-銀-銅)、Sn-Ag(錫-銀)、Sn-Cu(錫-銅)、Sn-Zn(錫-鋅)、和Sn-Pb(錫-鉛)合金所組成的群組及其混合物。
  7. 一種製造外部刀片切削輪之方法，該外部刀片切削輪包含具有外周圍之燒結碳化物的環狀薄碟形式之基座以及形成在該基座的該外周圍上之刀片區，該方法包含以下步驟：在電鍍浴中，於具有研磨粒子保留在其外周圍上之該基座上產生電鍍或無電電鍍，以沉積將該等研磨粒子彼此黏合且黏合到該基座之金屬或合金，藉以形成由該研磨粒子與該金屬或合金所組成之研磨層，該研磨層構成該刀片 區，藉由線放電加工及/或砂輪來修整該研磨層的突出物、厚度、和外直徑，以及使用該電鍍或無電電鍍步驟中之該電鍍浴作為電解拋光液，藉由申請專利範圍第1項之方法來整修該切削輪，藉以以電解方式溶解掉研磨粒子之間的該金屬或合金之一部分與接收在該刀片區表面中之切屑袋中的切屑，直到研磨粒子從該刀片區表面局部升起為止。
  8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中，該等研磨粒子為金剛鑽及/或CBN粒子。
  9. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中，在用以將該等粒子彼此黏合且黏合到該基座之該金屬或合金中，用以黏合之該金屬係選自Ni(鎳)及Cu(銅)，以及用以黏合之該合金係選自Ni-Fe(鎳-鐵)、Ni-Mn(鎳-錳)、Ni-P(鎳-磷)、Ni-Co(鎳-鈷)、和Ni-Sn(鎳-錫)合金所組成的群組。
  10. 根據申請專利範圍第7項之方法，包含在電鍍或無電電鍍以形成由研磨粒子及該金屬或合金所組成之研磨層的步驟之後，產生進一步電鍍或無電電鍍以形成電鍍覆蓋來增加研磨粒子之間或研磨粒子與該基座之間的黏合強度之步驟。
  11. 根據申請專利範圍第7項之方法，包含在電鍍或無電電鍍以形成由研磨粒子及該金屬或合金所組成之研磨層的步驟之後，將熔化金屬及/或合金滲透到研磨粒子之 間或研磨粒子與該基座之間的空隙內以及凝固其內的該金屬及/或合金之步驟。
  12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，滲透之該金屬為Sn(錫)及/或Pb(鉛)，以及滲透之該合金係選自Sn-Ag-Cu(錫-銀-銅)、Sn-Ag(錫-銀)、Sn-Cu(錫-銅)、Sn-Zn(錫-鋅)、和Sn-Pb(錫-鉛)合金所組成的群組及其混合物。
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