WO2003074229A1 - Technique de coupe d'un alliage a base de terre rare - Google Patents

Technique de coupe d'un alliage a base de terre rare Download PDF

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WO2003074229A1
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wire
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Sadahiko Kondo
Akira Miyachi
Hazime Ishida
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Definitions

  • the present invention relates to a method for cutting a rare earth alloy, and more particularly to a method for cutting a rare earth alloy using a wire saw having abrasive grains fixed to a core wire.
  • Rare earth alloys are used, for example, as strong magnet materials.
  • a rare earth magnet obtained by magnetizing a rare earth alloy is suitably used as a magnet for a voice coil motor used for positioning a magnetic head of a magnetic recording device, for example.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-190802 discloses a wire saw in which super-abrasive grains are fixed on the peripheral surface of a high-strength core wire by a bond layer (referred to as “fixed abrasive grain wire saw”). Using It discloses that hard and brittle materials such as recon, glass, neodymium, and ferrite can be cut.
  • a fixed-abrasive wire saw as described above can be used to simultaneously produce a large number of sheets of a predetermined thickness from a rare-earth alloy material with a small amount of shaving, the production cost of the rare-earth magnet will be greatly reduced.
  • a rare earth alloy is cut at a mass production level using a fixed abrasive wire saw.
  • the main cause of this is that the mechanical properties of rare earth alloys, particularly rare earth alloys manufactured by the sintering method (hereinafter referred to as “rare earth sintered alloys”).
  • the rare-earth sintered alloy has a brittle and hard main phase as a whole (that is, R 2 Fe 14 B crystal grains) and a grain boundary phase that causes ductile fracture.
  • the cutting resistance is higher, and as a result, the calorific value is larger.
  • the specific gravity of rare earth alloys is about 0.5, which is higher than that of materials such as silicon, and cutting chips (sludge) generated by cutting are hard to be discharged from the cutting part.
  • the oil-based coolant requires cost to treat the waste liquid so as not to cause environmental destruction, and it is difficult to separate the cutting waste in the waste liquid. There is a problem that reuse is difficult.
  • water or water-soluble cooling liquid
  • the cooling liquid has a viscosity (1.0 mm 2 Z s). Because it is too low to attach a sufficient amount to the running wire saw, it is not possible to supply a sufficient amount of water to the cutting part even if the wire saw is wet with water.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-1990 describes that a fixed-abrasive wire saw is moved at a high speed (for example, 20 ⁇ 0 mZ min) by running the wire saw in a coolant that overflows from a coolant tank. It discloses that the coolant can be reliably attached to the wire saw even when the vehicle is run at a speed.
  • a rare-earth alloy was deposited while a wire saw (for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1990) was running in overflowing water. After cutting, abrasive grains fall off, resin layer peels off, and even worse In this case, a wire-to-wire disconnection occurs. This problem occurred even when the running speed of the wire saw was, for example, about 8 ⁇ Om / min. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above points, and its main purpose is to extend the life of a wire saw when cutting a rare earth alloy using a coolant mainly composed of water in a wire saw device. is there.
  • a method for cutting a rare earth alloy according to the present invention is a method for cutting a rare earth alloy using a wire saw in which abrasive grains are fixed to a core wire with a resin layer, and a portion where the rare earth alloy is cut by the wire saw is used.
  • a step of cutting the rare earth alloy by running the wire-to-two in a state of being immersed in a cooling liquid containing water as a main component and having a surface tension of 25 mN / m to 6 OmNZm at 25 ° C.
  • the average distance between the abrasive grains adjacent to each other in the length direction is within a range of 150% or more and less than 400% of the average grain size of the abrasive grains, and the abrasive grains are formed of the resin layer.
  • a wire saw having an average height of a portion protruding from the surface of the abrasive grain is not more than about% of an average particle diameter of the abrasive grains, and a thickness deviation of the resin layer with respect to the core wire is not more than 40%. It is characterized by This achieves the above object.
  • the coolant containing water as a main component used in the method for cutting a rare earth alloy according to the present invention can be specified by a kinetic friction coefficient instead of the surface tension, and the kinetic friction coefficient of the rare earth alloy at 25 ° C is 0.1. It is characterized in that a cooling liquid in the range of 0.3 is used. It is preferable that the average grain size D of the abrasive grains satisfies the relationship of 20 m ⁇ D ⁇ 60 m.
  • the diameter of the core wire is preferably in the range of 0.15 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the step of running the wire saw is a step of running the wire saw between a plurality of rollers, wherein each of the plurality of rollers has a polymer layer in which a guide groove is formed,
  • the guide groove has a pair of slopes in which at least one slope forms an angle of 25 ° or more and less than 45 ° with respect to the radial direction of the roller, and the wire is allowed to run between the pair of slopes.
  • the resin layer is preferably formed of a phenol resin, an epoxy resin or a polyimide resin.
  • the rare earth alloy is an R—Fe—B based rare earth sintered alloy and an Nd—Fe—B based rare earth sintered alloy.
  • Fig. 1 (a) is a schematic cross-sectional view for explaining the definition of the abrasive protrusion rate of the wire saw
  • Fig. 1 (b) is a schematic cross-sectional view for explaining the definition of the thickness deviation rate of the wire saw. It is sectional drawing.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a wire-to-apparatus 100 suitably used for performing the method for cutting a rare earth alloy according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration near a cutting portion of the wire saw device 1 # shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a wire-to 20 suitably used for executing the method for cutting a rare earth alloy according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) schematically show the distribution of abrasive grains in a wire saw 2 # suitably used for performing the method for cutting a rare earth alloy according to the embodiment of the present invention. ) Shows the case where the average distance L between adjacent abrasive grains is 2 ⁇ 0% of the average grain size of the abrasive grains, and (b) shows the case where the average distance L is 3 ⁇ 0%.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a roller suitably used in the wire saw devices 100 and 200.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a conventional roller.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the slope 1 1S of the guide groove of the roller and the twist angle of the wire saw.
  • the method for cutting a rare earth alloy uses a wire-to-wire in which abrasive grains (typically diamond abrasive grains) are fixed to a core wire (typically a piano wire) with a resin layer, and the rare earth alloy is a wire saw.
  • the part to be cut is immersed in a coolant mainly composed of water whose surface tension at 25 ° C is in the range of 25 m NZm to 6 OmN / m, and the wire saw is run in a protruding state.
  • the average distance between adjacent abrasive grains is within the range of 15096% to less than 40% of the average grain size of the abrasive grains, and the average of the portions where the abrasive grains protrude from the surface of the resin layer
  • a wire saw whose height is less than or equal to 0% of the average grain size of the abrasive grains, and which has a wall thickness deviation of less than 40% with respect to the core wire of the resin layer.
  • a coolant having a dynamic friction coefficient of ⁇ .1 to ⁇ .3 at 25 ° C for rare earth alloys should be used as the coolant.
  • the step of cutting the rare earth alloy using a fixed abrasive wire saw has a surface tension at 25 ° C of 25 mN / m to 6 OmN / m (about 25 dyn / Since the cutting part is immersed in a cooling liquid within the range of (cm to about 60 dyn / cm), it can be cooled efficiently.
  • the coolant having a surface tension within the above range has a better wettability (or familiarity) with rare earth alloys and Z or wire saws than water.
  • the part where the rare earth alloy is cut by contact is also called a cutting groove.
  • the cooling liquid mainly composed of water has a higher specific heat than the oil-based cooling liquid (for example, mineral oil), so that the cooling efficiency is high.
  • the term “water-based cooling liquid” is used.
  • a cooling liquid in which 0% by weight or more of water is water.
  • the cooling liquid preferably used in the method for cutting a rare earth alloy of the present invention can be selected according to the kinetic friction coefficient for the rare earth alloy, and the kinetic friction coefficient at 25 ° C. is about ⁇ 0.1 to about 0.3.
  • the coolant within the range is equivalent to a coolant with a surface tension within the above range. Action ⁇ Effect can be exhibited.
  • the surface tension is considered to be an index indicating the permeability of the coolant to the cutting part, whereas the kinetic friction coefficient is considered to be an index of the lubricity given by the coolant to the cutting part. It is known that there is a qualitative correlation between the surface tension and the coefficient of dynamic friction.
  • the surface tension of the coolant is measured using the well-known Dunny tensiometer.
  • the dynamic friction coefficient of the coolant with respect to the rare-earth alloy is measured using a Masuda-type “four-ball friction tester” which is widely used as a basic tester in Japan.
  • the value at 25 ° C. for both the surface tension and the coefficient of kinetic friction is adopted as the value characterizing the cooling liquid.
  • the dynamic friction coefficient shown in the following examples is a value obtained by a four-ball friction tester using an iron ball.
  • the R—Fe—B based rare earth alloy exemplified in the examples contains iron. Since the amount is the largest among the component elements, the kinetic friction coefficient of the coolant determined using an iron ball can be adopted as a kinetic friction coefficient for rare earth alloys with a good approximation. Confirm this experimentally.
  • the composition and production method of a rare earth alloy suitably used as a rare earth magnet are described, for example, in U.S. Pat. No. 4,770,723 and U.S. Pat. No.
  • R-Fe- 4,792,368
  • Nd or Pr is mainly used as R
  • Fe may be partially replaced by a transition element (for example, Co)
  • B may be replaced by C.
  • the coolant used in the cutting method of the present invention was specified using the surface tension or the dynamic friction coefficient of 25 ° C, but the coolant used in actual use;
  • the temperature of the liquid is not limited to 25 ° C.
  • the surface tension and kinetic friction coefficient of the coolant depend on the temperature, so if the temperature of the coolant is outside the above temperature range, the surface tension of the coolant and the The dynamic friction coefficient is in a state very similar to the state outside the above numerical range, and the cooling efficiency or the cutting efficiency is reduced.
  • the above-mentioned cooling liquid is prepared by adding a surfactant or a synthetic lubricant called “synthetic (Synthetic)” to water.
  • Synthetic synthetic lubricant
  • water is the main component; the use of repellent liquid has a relatively low viscosity, so it is possible to easily separate rare earth alloy chips from the sludge generated by cutting, using a magnet, and cooling.
  • the liquid can be reused. Further, it is possible to prevent the disposal of the cooling liquid from adversely affecting the natural environment.
  • the amount of carbon contained in the sludge can be reduced, and the magnetic properties of the magnet recovered from the sludge and made from cutting chips can be improved.
  • the coolant may foam and the cooling efficiency may decrease.
  • a cooling liquid containing an antifoaming agent By using a cooling liquid containing an antifoaming agent, a decrease in cooling efficiency due to foaming of the cooling liquid can be suppressed.
  • a coolant with a pH in the range of 8 to 11 Thereby, corrosion of the rare earth alloy can be suppressed. It is more preferable to use a cooling liquid having a pH of 9 or more.
  • a cooling liquid containing a bell-proofing agent the oxidation of the rare earth alloy can be suppressed. These may be appropriately adjusted in consideration of the type of rare earth alloy and cutting conditions.
  • a wire-to-wire can be suitably used by fixing diamond-based abrasive grains to the outer peripheral surface of a core wire (typically, a piano wire) using a resin.
  • a resin typically, a phenol resin, an epoxy resin, or a polyimide resin
  • these resins have a high adhesive strength to an outer peripheral surface of a piano wire (hard steel wire), and are wetted by a coolant described later.
  • sex is also excellent in (permeability). also good (e.g., see Japanese Patent No. 3078020) was added a filler (e.g.
  • the abrasive grains Is fixed at a resin layer, the wire is cheaper than a wire manufactured using an electrodeposition method, and the cost for cutting the rare earth alloy can be reduced.
  • Abrasive material is not limited to diamond, S i C, B, C, it may be a CBN (Cu bic B oron N itride) or the like.
  • the use of the above-mentioned cooling fluid can suppress an abnormal rise in the temperature of the wire saw in the cutting process as compared with the case where water is used as the cooling fluid. As a result, abnormal shedding of abrasive grains, peeling of the resin layer, and disconnection of the wire saw can be suppressed.
  • the method of cutting a rare earth alloy according to the embodiment of the present invention in addition to selecting the coolant, by limiting the wire saw, it is possible to use the wire saw for a longer period of time, which further reduces the manufacturing cost. Reduce.
  • the average distance between adjacent abrasive grains in the length direction (running direction) is 15% to 4% of the average particle diameter D of the abrasive grains. %,
  • the average height of the portion where the abrasive grains protrude from the surface of the resin layer is not more than the average particle diameter D of the abrasive grains, and the deviation of the resin layer from the core wire is not more than 96.
  • the types were examined, and as a result, as described above, the density of the abrasive grains in the length direction of the wire saw and the abrasive grains protruded from the resin layer by being fixed to the outer periphery of the core wire by the resin layer
  • the average height (protrusion rate) of the part By adjusting the average height (protrusion rate) of the part and adjusting the thickness deviation of the resin layer relative to the core wire, individual abrasives can be cut during cutting while maintaining the dischargeability of cutting chips (sludge) in a good range. It is presumed that as a result of the uniform load applied to the particles, abnormal shedding of particles and separation of the resin layer from the resin layer are reduced.
  • the wire saw 20 has abrasive grains 24 fixed to the outer peripheral surface of a core wire 22 by a resin layer 26.
  • the average particle diameter of the abrasive grains 24 is D
  • the height (projection amount) of the portion where the abrasive grains 24 project from the resin layer 26 is P
  • the ratio of the protrusion ⁇ ⁇ P to the average particle diameter D is the ejection ratio.
  • P r (%) that is, Pr r (PZ
  • the protrusion ratio Pr can be determined, for example, from an optical micrograph of a cross section of a wire saw 12 mm.
  • the wire-to-20 is made by using a method called an enamel method or the like, in which a resin in which abrasive grains are dispersed (a solvent is mixed in as needed) is used for the core wire. Manufactured by coating the periphery. If the thickness of the resin layer is not sufficiently adjusted at this time, the thickness of the resin layer 26 in the cross section including the diameter of the wire 20 (core wire 22) is schematically shown in FIG. 1 (b). May not be uniform with respect to the core wire 22. In order to quantitatively evaluate such thickness deviation of the resin layer 26, the thickness deviation ratio Td (%) is defined as follows.
  • the minimum thickness ⁇ of the resin layer 26 is T r 1
  • the maximum value is T “h
  • the wall thickness deviation Td is (T rh—T“ ⁇ ) / ⁇ (T rh + T r 1) Z2 ⁇
  • the denominator (T rh + T r 1) 2 may be the average thickness of the resin layer 26.
  • the wall thickness deviation Td is the radius Rw of the core wire 22, the radius Rw of the resin layer 26,
  • the thickness of the resin layer 26 can be obtained, for example, from an optical micrograph of a cross section of the wire saw 2 mm.
  • the thickness deviation rate of the resin layer 26 is ⁇ %. Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent No.
  • a wire-to-20 that satisfies the above-described conditions controls the thickness of the resin layer using a floating die in a resin application step by an enamel method.
  • a wire-to-20 can be supplied from a general wire-source manufacturer (for example, Allied Materials Co., Ltd.) if the above specifications are specified.
  • the outer diameter of the wire saw 20 is preferably equal to or less than 0.3 mm, and more preferably equal to or less than 25 mm.
  • the lower limit of the outer diameter of the wire saw 20 is set so that a sufficient strength can be obtained, and in order to fix abrasive grains of a predetermined size with sufficient strength, the lower limit is 0.12 mm to 0.20 mm.
  • a core wire 22 having a diameter of about 0.15 mm to 0.20 mm is used.
  • the ⁇ P average particle diameter D of the abrasive grains 24 preferably satisfies the relationship of 20 m ⁇ D ⁇ 60 ⁇ m, and more preferably satisfies the relationship of 30 m ⁇ D ⁇ 6 ⁇ m. More preferably, it is particularly preferable to satisfy the relationship of 40 m ⁇ D ⁇ 60 m.
  • the wire saw 20 When the wire saw 20 according to the embodiment of the present invention is used, a good cutting efficiency can be realized, and the cutting chips can be easily discharged, so that the cutting can be performed at a relatively high traveling speed (for example, 10 ⁇ Om / min). In addition, it can be used for a longer time than before. Still, since the cooling liquid is efficiently cooled by the above-mentioned coolant, the rare earth alloy can be stably cut over a long period of time with good processing accuracy. Using a coolant containing water as a main component, compared to using an oil-based coolant, makes the traveling speed faster. The cutting efficiency can be optimized by setting the degree 2 ⁇ ⁇ to 30% »faster (for example, 110 ⁇ m / min to 12 ⁇ Om / min).
  • the coolant containing water as a main component used in the cutting method according to the embodiment of the present invention has a low viscosity (a kinematic viscosity of about 1 mm 2 Zs). 5 mm 2 Z s or more) Therefore, in order to enhance the discharge of cutting chips, in the cutting process, the cutting part is kept immersed in the cooling liquid contained in the tank, and the cooling liquid is It is preferable that the liquid be supplied from the bottom of the tank to the inside of the tank and be supplied from the opening of the tank to maintain the state of overflowing from the opening of the tank.
  • Chips discharged into the low-viscosity coolant easily settle, and only a small amount of chips are floating near the opening of the tank.
  • the wire saw In order to cut the cutting part in the cold state immersed in the coolant, the wire saw is arranged so as to run in the coolant near the opening of the tank, so the wire saw has less cutting waste.
  • the coolant travels in the coolant and the coolant is supplied to the cutting section with little cutting chips.
  • the amount of cutting chips in the cooling liquid supplied to the cutting section can be reduced. Further, the flow of the cooling liquid supplied from the opening of the tank also has an effect of mechanically washing away cutting chips attached to the wire saw.
  • the amount of the coolant overflowing in one minute is 50% or more of the volume of the tank. It is also preferred that the amount of coolant supplied from the opening is greater than the amount of reject liquid supplied from the bottom of the barrel). Further, by forming a cooling liquid flow (or airflow) of the curtain bark on a side of the opening of the tank that intersects with the running direction of the wire saw, the cooling liquid is prevented from overflowing from the opening of the tank. As a result, if the level of the overflowing coolant is higher than the wall of the tank, more coolant is supplied around the cut portion, and the amount of cutting chips in the coolant is further reduced. Can be reduced.
  • the discharge pressure for forming the cooling liquid flow is preferably in the range of 0.2 MPa (2 kgf Z cm 2 ) to 1.2 MPa (10 kgf / cm 2 ), and 0.4 MPa (4 kgf / cm 2 ) to ⁇ . 6 MPa (6 kgf Z cm 2 ). If the discharge pressure is lower than this range, a sufficient effect may not be obtained. If the discharge pressure is higher than this range, the wire source may bend and the processing accuracy may be reduced.
  • the coolant is also discharged to a pair of main rollers, which are disposed on both sides of the tank and regulate the traveling position of the wire saw, after the main roller provided for running the wire saw.
  • the temperature of the polymer layer for example, an organic polymer layer such as a urethane rubber layer
  • the running position of the wire saw can be prevented from shifting, and the wire saw can be prevented from coming off the groove. it can.
  • Cooling fluid can be reused (eg, used cyclically) by separating earth metal cuttings with a magnet.
  • the coolant mainly composed of water has a low viscosity
  • cutting chips can be easily separated. Further, by separating the cutting chips of the rare earth alloy, it is possible to easily carry out the waste liquid treatment of the cooling liquid and not to damage the environment.
  • cutting waste can be used as a recycled material for rare-earth alloys because it can reduce the amount of carbon that cannot be easily separated from R-Fe-II alloys (R is a rare earth element containing Y). Since the cooling liquid is mainly composed of water, it is easy to reduce the amount of carbon contained in the rare-earth alloy regenerated from cutting chips, so that a raw material used as a material for the rare-earth magnet can be obtained.
  • a method for separating cutting chips from sludge for example, a method disclosed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-36113 can be used.
  • the rare earth alloy can be cut with high precision and efficiency.
  • a small rare earth magnet for a voice coil motor used for positioning a magnetic head (for example, when the thickness is small). ⁇ . 5 mm to 3. O mm) can be manufactured with high precision and efficiency.
  • Neodymium (Nd-Fe-B) Sintered magnets are briefly described.
  • the method of producing a rare earth alloy as a magnet material is as follows.
  • a neodymium magnet sintered body can be manufactured by performing a sintering process at about 10000 ° C to about 120,000 ° C. After that, aging treatment is performed at about 60 ° C to improve the coercive force of the magnet, and the fabrication of the rare earth magnet sintered body is completed.
  • the size of the sintered body is, for example, 30 mmX5 OmmXoOmm.
  • the obtained sintered body is cut to form a plurality of thin plates (may be referred to as a substrate or a zehachi) cut from the sintered body. After finishing each of the obtained sintered compacts by polishing and adjusting their dimensions and shape, they are subjected to surface treatment to improve long-term reliability. Then, after performing the magnetizing step, the neodymium sintered magnet is completed through the inspection step. Note that the magnetizing step may be performed before the cutting step.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a wire-to-apparatus 100 suitably used for performing a method for cutting a rare earth alloy according to an embodiment of the present invention.
  • the wire saw device 10 has three main rollers 10a, 10b, and 10c, and a pair of reel bobbins 40a and 40b.
  • the main port 1a provided at the lower part of the tank 30 containing the cooling liquid is a drive roller, and the main ports provided on both sides of the tank 30 are the driven rollers. .
  • the wire saw 20 is wound, for example, from one reel bobbin 40a to the other reel pobin 40b while traveling reciprocally (so-called reciprocating drive method). At this time, by making the winding time of the reel bobbin 40a longer than the winding time of the other reel bobbin 40b, a new wire saw 2 is placed on the reel pobin 40a side while the wire saw 20 reciprocates. ⁇ can be supplied.
  • the traveling speed of the wire saw is, for example, in the range of 600 mZmin to 15 m / min, and the speed of supplying the new line is, for example, in the range of 1 mZmin to 5 mZmin.
  • wire saws 12 ⁇ are stretched in, for example, 150 rows.
  • the surface of the main rollers 10a, 1 ⁇ b and 1 ⁇ c is provided with grooves for guiding the wire saw 20 (for example, a depth of about 6. 6mm; not shown).
  • an organic polymer layer such as a urethane rubber layer.
  • the spacing between the rows of wire saws 2 mm is determined by the pitch of the inner groove.
  • the guide groove pitch is It is set according to the thickness of the plate to be cut from the sheet.
  • the polymer layer an inorganic polymer layer formed of a silicone elastomer or the like is used.
  • Traversers 42a and 42b for adjusting the winding position are provided near the reel bobbins 40a and 40b, respectively.
  • five guide rollers 44 and one tension roller 46 are provided on each side.
  • the tension of the wire saw 20 can be changed as appropriate according to various conditions (cutting length, cutting speed, running speed, etc.), and is set, for example, in the range of 2 ⁇ N to 4 ⁇ N.
  • the sintered body workpiece 5 ⁇ produced as described above is set in the wire saw device 1 ⁇ as follows.
  • the plurality of workpieces 50 are fixed to each other by, for example, an epoxy-based adhesive (not shown), and are assembled as a plurality of blocks. Fixed to work plate 54.
  • the work plate 54, the blocks of the work piece 50, and the carbon base plate 52 are also fixed to each other by an adhesive (not shown). After the cutting of the work piece 50 is completed, the carbon base plate 52 is cut by the wire saw 20 until the downward movement of the work plate 54 stops, thereby protecting the work plate 54. It functions as a dummy.
  • the size of each block is measured along the traveling direction of the wire saw 20 so that the size of each block is about 10 O mm.
  • the workpiece 5 ⁇ is divided into a plurality of blocks and arranged as described above.
  • the size of the wire saw 2 ⁇ in the running direction should be set according to the size of the coolant. It also changes depending on surface tension and running speed.
  • the number and arrangement of the work pieces 50 constituting one block also change depending on the size of each work piece 50. Taking these factors into consideration, the work piece 5 mm should be placed in the appropriate size for the mouthpiece.
  • the work piece 5 ⁇ set as described above is lowered by an elevating device provided with a motor 58, pressed against the traveling wire two 20 and cut.
  • the lowering speed of the workpiece 50 may vary depending on various conditions, and is set, for example, in a range of 2 ⁇ mmZhr to 50 mmZhr.
  • the coolant stored in the coolant tank 60 is pumped by a discharge pump 62 via a pipe 63.
  • the pipe 63 is branched into a lower pipe 64 and an upper pipe 66 on the way.
  • the lower piping 64 and the upper piping 66 are provided with valves 63b and 63a, respectively, for adjusting the flow rate of the coolant to them.
  • the lower pipe 64 is connected to a lower nozzle 64 a provided at the bottom of the tank 30 for immersing the cutting part.
  • the upper piping 66 cools the upper nozzles 66a, 66b and 66c for supplying coolant from the opening of the tank 30, and the main outlets 1 1b and 1 ⁇ c, respectively. Connected to the upper nozzles 66d and 66e provided for connection.
  • Vessel 3 ⁇ is supplied with coolant from upper nozzles 66a, 66b and 66c and lower nozzle 64a, at least during the cutting process.
  • the cooling liquid is maintained in a state of overflowing from the opening of the tank 3 ⁇ .
  • the coolant that overflows from the tank 3 ⁇ is guided to the collection tank 2 by the collection pan 0 provided below the tank 30 and is stored therein.
  • the collected coolant is sent to a coolant tank 60 via a circulation pipe 6 by a discharge pump 4 as shown in FIG. 2, for example.
  • a filter 8 is provided in the middle of the circulation pipe 6 to separate and remove cutting chips in the collected coolant.
  • the recovery method is not limited to this, and a mechanism for separating cutting chips by using a magnetic force may be provided (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-36113).
  • the tank 30 has an auxiliary wall 32 near an opening of a side wall intersecting the traveling direction of the wire saw 20.
  • the auxiliary wall 32 is formed of a plastic plate (for example, an acrylic plate), and is provided so as to be close to the unloaded wire-to-wheel traveling position indicated by a broken line in FIG.
  • the wire saw 20 is bent, and the cutting part is immersed in the coolant in the tank 30 as shown by the solid line in FIG. Become prone.
  • the wire saw 20 cuts the auxiliary wall 32 as the wire saw 20 moves, forming a slit.
  • the tank 30 has a capacity of, for example, about 35 L (liter), and the cutting liquid is supplied from the lower nozzle 64 a at a flow rate of about 3 LZ min during the cutting process.
  • the coolant is supplied from the upper nozzles 66a, 66b and 66c at a flow rate of about 90 L / min, and the coolant is constantly kept overflowing from the opening.
  • the wire-to-20 deflects during cutting, so it is not necessary to overflow the coolant.
  • the amount of coolant overflowing in one minute is preferably 50% or more of the tank volume.
  • fresh coolant be supplied more from the opening than from the bottom of the tank 30. Since a low-viscosity coolant containing water as a main component is used, the cuttings are discharged into the coolant and the cuttings easily settle.Therefore, when a large amount of coolant is supplied from the garden of the tank 3 ⁇ , it sinks. It is not preferable because cutting chips may float near the cutting portion.
  • the auxiliary wall 32 functions as a side wall of the tank 30 except for the slit formed by the wire saw 20 so as to keep the liquid level S of the cooling liquid high.
  • a curtain-shaped coolant flow is formed by using the nozzles 66b and 66e in a direction intersecting the traveling direction of the wire saw 12m at the opening of the tank 30 so that the coolant flows from the opening of the tank 30.
  • the discharge pressure for forming the coolant flow is preferably in the range of ⁇ .2M Pa (2 kgf / cm 2 ) to 1. ⁇ MPa (10 kgf / cm 2 ), and 0.4MPa.
  • the coolant is also discharged to a pair of main rollers 1 ⁇ b and 1 ⁇ c which are arranged on both sides of the tank 30 and regulate the traveling position of the wire saw 20.
  • the main rollers 10 b and 10 c have grooves formed on the surfaces of the main rollers 10 b and 10 c for guiding the wire saw 12 ⁇ .
  • the temperature rise of the polymer layer eg, urethane rubber layer
  • the cuttings (or sludge) attached or accumulated in the wire saw 20 or the guide groove can be washed away. It is possible to prevent the line position from being shifted and the wire saw 20 from coming off the groove.
  • Surfactants added to the coolant mainly composed of water include fatty acids such as fatty acid stones ⁇ naphthenate stones ⁇ , or long-chain alcohol sulfates, and sulfation of animal and vegetable oils as anion-based surfactants.
  • Sulfuric acid ester type such as oil or sulfonic acid type such as petroleum sulfonic acid salt; non-ionic polyoxyethylene alkyl phenyl ether and polyoxyethylene monosorbic acid monoester fatty acid ester such as sorbitan monofatty acid ester Or an alkylolamide such as fatty acid ethanolamide.
  • the surface tension and the coefficient of kinetic friction can be adjusted within a predetermined range by adding about 2% by weight of chemical solution type JP-049R-N (manufactured by Castrol) to water. it can.
  • synthetic type synthetic lubricants synthetic solution type, synthetic emulsion type and synthetic solution type can be used.
  • synthetic solution type is preferable, and concretely, , Shintairo 9954 (manufactured by Castrol) and # 830 and # 8Ryo (manufactured by Ushikochi Chemical Industry).
  • the surface tension (or the coefficient of kinetic friction) can be adjusted to a suitable range by adding about 2% to 100% by weight of water.
  • a bell stopper By adding a bell stopper, corrosion of the rare earth alloy can be prevented. Especially when cutting R-Fe-B rare earth alloys Is preferably 8 to 11 and more preferably 9 or more.
  • bell-stopping agents organic compounds such as carponic acid salts such as oleic acid benzoate, or amines such as triethanolamine, and inorganic compounds such as phosphate, borate, and molybdate. Acid salts or carbonates can be used.
  • non-ferrous metal anticorrosive for example, a nitrogen compound such as benzotriazole can be used, and as the preservative, a formaldehyde donor such as hexahydrid triazine can be used.
  • silicone emulsion can be used as the defoaming agent.
  • foaming of the cooling fluid is reduced, the permeability of the cooling fluid is improved, the cooling effect is enhanced, and the abnormal rise of the wire-to-20 temperature and abnormal wear are less likely to occur.
  • a material in which diamond abrasive grains 24 are fixed to the outer peripheral surface of a core wire (piano wire) 22 with a resin layer 26 is preferably used (of which phenol resin and epoxy resin are used as the resin). It is also preferable to use a polyimide resin, which has a high adhesive strength to the outer peripheral surface of the piano wire (hard steel wire) 22 and also has a good wettability (penetration) with the above-mentioned rejection liquid. Excellent.
  • a specific example of a suitable wire saw is a diamond wire having an average particle size of about 40 m on the outer circumference of a piano wire 22 having a diameter of about 0.18 mm. Is fixed with a phenol resin layer 26, and the wire saw 20 has an outer diameter of about ⁇ .24 mm.
  • the average distance between the abrasive grains 26 adjacent to each other in the length direction of the wire saw 20 is as follows.
  • the average particle diameter D of the abrasive grains is in the range of 150% or more and less than 400%.
  • the average distance L between adjacent abrasive grains in the longitudinal direction of the wire saw 20 is 2 ⁇ 0% »or 3 ⁇ of the average grain size D of the abrasive grains.
  • the load applied to the individual abrasive grains 24 is reduced, and as a result, the occurrence of abnormal shedding of the abrasive grains 24, peeling of the resin layer 26, and eventually disconnection are reduced.
  • the average distance L between adjacent abrasive grains is 400% or more, the distribution density of the abrasive grains 24 becomes too low, and as a result, the load applied to the individual abrasive grains 24 in the cutting process becomes too large, and abnormal shedding occurs. Will wake up.
  • the average distance L between adjacent abrasive grains is less than 150%, the distribution density of the abrasive grains 24 becomes too low, resulting in insufficient tip pocket capacity, which will be described later, and an increase in the discharge of cutting chips. The cutting efficiency is reduced.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) schematically show an example in which the outer peripheral surface (length: about 1.6 mm) of the wire saw 20 is stretched to a plane, and the abrasive grains 24 are uniformly distributed.
  • the abrasive grains 24 are unevenly distributed (however, the semi-quantitative effect on the distribution density of the abrasive grains due to the difference in the average distance L between adjacent abrasive grains can be understood from these figures.
  • the average distance between adjacent abrasive grains in the vacuum cleaner 20 can be determined from, for example, an optical microscope photograph.
  • the protrusion rate of the abrasive grains 22 in the wire saw 20 is preferably not more than 0%.
  • the protrusion ratio of the abrasive grains exceeds 40% Edinburgh If the protrusion ratio is 40% or less, the space formed between the abrasive grains 22 (tip pocket) 28 is not sufficiently large, so that the discharge of cutting chips is reduced, and as a result, the cutting efficiency is reduced. is there. It goes without saying that the size of the tip pocket 28 depends on the distance between adjacent abrasive grains as described above.
  • a wire saw whose resin material 26 has an uneven thickness ratio of 40% or less is used. If the uneven thickness ratio exceeds 40%, the load applied to the resin layer 26 to which the abrasive grains 24 are fixed becomes uneven, and if the cutting is performed using the wire-to-2 mm, the local strength of the resin layer 26 is reduced. As a result of the shortage, abnormal shedding of the abrasive grains 24 and peeling of the resin layer 26 are likely to occur.
  • a block of neodymium magnet sintered body (length in the running direction: 40 mm, lateral length: 50 mm, thickness: 3 mm) was manufactured using the wire saw device shown in Fig.
  • the block was cut so as to divide the horizontal side of the block.
  • a coolant WS-250B manufactured by Jushiro Chemical Industry Co., Ltd. is added to water (tap water) to cool the surface. Adjust the tension to 34.6 mNZm and the dynamic friction coefficient to 0.13.
  • the traveling speed of the wire saw 20 was 11 mZ, and the cutting speed (in the thickness direction) was 40 mmZ hours.
  • the diameter of the core wire (piano wire) 22 of the wire-to 20 is 0.18 mm, and the average grain size of the abrasive grains (diamond abrasive grains) 24 is 42 / m.
  • the resin a phenol resin was used, and the average thickness (ideal thickness) of the resin layer 26 was 2 ⁇ m.
  • the average distance between adjacent wire saws 2 mm and the protrusion rate and uneven thickness rate of abrasive grains were determined from optical micrographs. The uneven thickness ratio was measured for a section of about 1 mm at intervals of 500 mm and the result was used.
  • the peeling of the resin layer 26 was evaluated by visually observing the appearance of the wire saw 20 after processing the block of the neodymium magnet sintered body for 4 hours. For example, if the length of the wire saw 20 is 20 ⁇ m, peeling of 5mm or more is cumulative if it is 1 1m or more, and peeling occurs if the cumulative peeling length is 1 Om or more and 60m or less. "A small amount occurs” and “over 6 m” is regarded as “overall surface” ( and “small amount” is regarded as "intermittent occurrence” when the distance between adjacent peeling points is 20 m or more. The surface accuracy of the surface was measured using a contact-type roughness meter, and evaluated using the maximum waviness within a width of about 25 mm as a representative value.
  • the resin layer 26 does not peel off and cut.
  • the surface accuracy of the surface is better than about 8 m. So on the other hand, when the average distance between adjacent abrasive grains is less than ⁇ 15 ⁇ of the P average grain size, the cutting efficiency is low, and it has been difficult to achieve a cutting speed of 4 O mm Z hours.
  • the resin layer 26 When the average distance L between adjacent abrasive grains is 4% or more of the average particle size, the resin layer 26 is peeled off, and when the average distance L is 6% or more, the resin layer 26 extends over the entire surface of the wire saw 20. Layer 26 peels off and breaks. ( Also, when the average distance L between adjacent abrasive grains is 40% or more of the average grain size, the surface accuracy of the cut surface becomes a large bell of 8 m or more. From these facts, by setting the average distance L between adjacent abrasive grains of the wire saw 20 within a range of 15% to less than 40% of the average grain size of the abrasive grains, the life of the wire to 20 is improved. It can be seen that the length can be made longer and sufficient surface accuracy of the cut surface can be obtained.
  • the effect of the protrusion ratio of the abrasive grains 24 was examined, and the results are shown in Table 2.
  • Table 2 when a wire saw 20 with an overhang ratio of 1% or more is used, peeling of the resin layer 26 starts to occur, and the overhang ratio becomes 8 When a wire saw 2% exceeding 3% was used, disconnection occurred.
  • the surface accuracy (twist) of the cut surface becomes 1 Owm or more. It is more preferable to use the wire saw 20 having a protrusion ratio of 60% or less, since the surface accuracy of the cut surface can be suppressed to 8 m or less.
  • the protrusion ratio is preferably 40% or more.
  • Table 3 shows the results of examining the effect of the uneven thickness ratio of the resin layer 26.
  • the peeling of the resin layer 26 occurred when the wire saw 20 having the uneven thickness ratio of 50% or more was used, and the disconnection occurred when the wire saw 20 having the uneven thickness ratio of 100% or more was used.
  • the wire saw 20 having an uneven thickness ratio of 40% or less is used, the resin layer 26 does not peel.
  • the surface accuracy of the cut surface is a small value of 4 m or less.
  • the uneven thickness ratio is more preferably 3% or less, but even 4% or less can be used for mass production.
  • the occurrence of peeling or disconnection of the resin layer 26 of the wire saw 2 ⁇ also depends on the tension of the wire saw 20 that is allowed to run between the mouths. The above results are obtained when the wire-to-20 tension is set to 30 N. When the tension of the wire source is 25 N or more and 35 N or less, almost the same result can be obtained.
  • both the pair of slopes 1 OS of the guide groove 10G have an inclination angle in the above range with respect to the radial direction 10R of the roller 10a. If at least one of the OSs has an inclination angle in the above range, the effect of suppressing the occurrence of disconnection and sufficient processing accuracy can be obtained.
  • the inclined surface 1S of the guide groove 10G forms an inclination angle of 45 ° or more with respect to the roller 10R in the radial direction.
  • This is to efficiently and sufficiently discharge sludge from the guide groove 10G.
  • rare-earth alloys are cut because they have a main phase that causes brittle fracture and a grain boundary phase that causes ductile fracture. Because of the high resistance and the high specific gravity, the sludge discharge performance is poor.
  • the inclination angle was set to more than 45 °.
  • the position of the wire-to-20 forming the row of running lines is determined by the guide groove 10G formed in the polymer layer 1 ⁇ P of each of the rollers 1 ⁇ a, 10b and 10c, so that a certain traveling When moving from the line to the next running line, the wire saw 20 is hung obliquely in the guide groove 10G.
  • the slanted wire saw 2 ⁇ receives a twisting force from the slope 1 ⁇ S of the guide groove 10G.
  • the more the wire saw 20 is inclined the greater the twisting force it receives.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the inclination angle of the slope 10S of the roller guide groove and the twist angle of the wire saw.
  • the torsion angle ⁇ is proportional to the twisting force that the wire saw 20 receives from the roll. When the torsion angle is ⁇ 360 °, the wire is twisted once. Note that the results shown in Fig. 8 were obtained from a dynamic model calculation for the configuration described below. 7) It is assumed that the slope 1 OS has the same slope on both sides and fe. The results are shown.
  • Wire saw 20 with a tension of 30N (3 kgf) is placed between a pair of rollers (mouth of Fig. 1 —La 1 Ob and 10d) with a diameter of 170mm) arranged at 450mm interval (span). .
  • the supply of the new line is 2mZ, and the train runs back and forth in a cycle of 120 seconds. At this time, the wire saw 20 escapes from the roller after being reciprocated approximately 190 times. '
  • the wire when the wire is subjected to a twisting force of 5 times ( ⁇ 2 1800 °) within one span (450 mm), the wire It made about 500 turns while one 200km was running for 200 lines. That is, when a force of twisting 200 times X 5 times 2 1 ⁇ 00 times is received, about 50% of the force is accumulated as the actual twist. Therefore, the torsion angle ⁇ on the vertical axis in FIG. 8 indicates a value obtained by multiplying the torsion angle with respect to the torsional force obtained from the dynamic model calculation by 0.5. Also, from the static torsional rupture strength test, when the torsion angle actually accumulated in the wire saw 20 is 180 ° (5 times twisting), the probability of 1%> I estimated it would break.
  • the twisting force monotonically decreases as the inclination angle ⁇ of the groove 10G increases.
  • the inclination angle is 10 ° or more, and when the wire saw 20 is thick (diameter is ⁇ .25 mm), If the inclination angle is 25 ° or more, the breakage of the wire saw 20 can be suppressed.
  • the inclination angle of the slope 1OS of the guide groove 1OG is not less than 25 ° and less than 45 °.
  • the bottom 1 ⁇ B of the guide groove 1 ⁇ ⁇ 3 has a radius of curvature slightly smaller than the radius of the wire saw 120.
  • the life of the wire saw 20 can be further lengthened, in addition to the effect of using the wire saw 20 of the above-described embodiment.
  • the effect of the present embodiment is great.
  • the present invention has been described by exemplifying the wire saw device 100, the present invention is not limited to this, and an endless type wire saw device using a single reel pobin (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. No. gazette). Industrial applicability
  • a rare-earth sintered alloy for a rare-earth sintered magnet used in a voice coil motor can be efficiently cut by using an environmentally friendly coolant mainly composed of water. That is, the manufacturing cost of the rare earth sintered magnet can be reduced.

Landscapes

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Description

明 細 書 希土類合金の切断方法 技術分野
本発明は、 希土類合金の切断方法に関し、 特に、 芯線に砥粒を固 着させたワイヤソーを用いて希土類合金を切断する方法に関する。 背景技術
希土類合金は、 例えば、 強力な磁石材料として利用されている。 希土類合金を着磁することによって得られる希土類磁石は、 例えば, 磁気記録装置の磁気へッ ドの位置決めに用いられるボイスコイルモ ータ用の磁石として好適に用いられている。
希土類合金材料 （インゴッ 卜ゃ焼結体を含 ¾ちのとする。 ） を切 断する方法としては、 従来から、 例えば回転するスライシングブレ 一ドを用いて希土類合金材料をスライスする技術が採用されている t しかしながら、 スライシングブレードで切断する方法によれば、 切 断刃の厚さが比較的大きい め、 削りしろが多くなり、 希土類合金 材料の歩留まりが低く、 希土類合金製品 （例えば希土類磁石） のコ ストを上昇させる要因となってし、る。
スライシングブレードよりも削りしろが少ない切断方法として、 ワイヤソーを用いた方法がある。 例えぱ、 特開平 1 1 一 1 9 8 0 2 〇号公報は、 高強度の芯線の周面上に超砥粒をボンド層により固定 したワイヤソ一 （ 「固定砥粒ワイヤソ一」 という。 ） を用いて、 シ リコン、 ガラス、 ネオジム、 フェライト等の硬脆材料を切断できる ことを開示している。
上述のような固定砥粒ワイヤソーを用いて、 希土類合金材料から 少ない削り代で所定厚さの板を多数枚同時に作製することができれ ば、 希土類磁石の製造コス卜が大幅に低減される。 しかしながら、 固定砥粒ワイヤソーを用いて希土類合金を量産レベルで切断し と の報告は未だに無い。
本発明者が種々検討し 結果から、 この主な原因として、 希土類 合金、 特に、 焼結法によって製造された希土類合金 （以下、 「希土 類焼結合金」 を呼^。 ） の機械的な性質が、 シリコン等と大きく異 なることが挙げられる。 具体的には、 希土類焼結合金は、 全体とし て脆く、 且つ、 硬い主相 （すなわち R 2 F e 1 4 B結晶粒） と、 延性 的な破壊を起こす粒界相とを有するので、 シリコンに代表される硬 脆材料と異なり、 切削され難い。 すなわち、 シリコン等の硬脆材料 を切断する場合に比べて、 切削抵抗が高く、 その結果、 発熱量ち多 し、。 また、 希土類合金の比重は、 約了. 5とシリコン等の材料に比 ベて大きく、 切削によって生成される切削屑 （スラッジ） が切削部 から排出され難い。
従って、 希土類合金を、 高い加工精度で、 効率良く切削するため には、 切削抵抗を+分に低下させるとともに、 切削時に発生する熱 を効率良く放熱する、 すなわち切削部を効率良く冷却する必要があ る。 また、 切削によって生成される切削屑を効率良く排出する必要 がある。 そこで、 潤滑性に優れた冷却液 （ 「切削液」 ともいう。 ） を希土 類合金の切削部に十分に供給することによって、 切削抵抗を低下す るとともに、 切削時に発生する熱を効率良く放散することができる ( 発明者による実験の結果、 油性の冷却液を用いて、 ワイヤソ一を十 分な量の冷却液で濡らしておけば、 走行するワイヤソ一によって、 狭い切削部に冷却液を十分に供給することができる。
しかしながら、 油性の冷却液には、 環境破壊を起こさないよラに 廃液を処理する めにコス卜がかかること、 および、 廃液中の切削 屑を分別することが困難であり、 廃液や切削屑の再利用が困難であ るという問題がある。 これらのことを考慮すると、 冷却液としては 水 （ま は水溶性の冷却液） が好ましいのであるが、 水を冷却液と して用いると、 水は粘度 （1 . 0 m m 2 Z s ) が低いので、 走行す るワイヤソ一に十分な量を付着させることができないので、 ワイヤ ソーを水で濡らしても切削部に十分な量の水を供給することができ なし、。
特開平 1 1 一 1 9 8 0 2 0号公報は、 冷却液の槽からオーバーフ ローする冷却液中にワイヤソーを走行させることによって、 固定砥 粒ワイヤソーを高速 （例えば 2 0〇 0 m Z m i n ) で走行させる揚 合においても、 冷却液をワイヤソ一に確実に付着させることができ ることを開示している。 しかしながら、 本発明者の実験によると、 オーバ一フローしている水の中にワイヤソー （例えば、 特開平 1 1 一 1 9 8 0 2 0号公報に開示されている） を走行させながら希土類 合金を切削してち、 砥粒の脱落や、 樹脂層の剥離、 さらにひどい場 合にはワイヤツーの断線が発生する。 この不具合は、 ワイヤソ一の 走行速度が例えば 8〇 Om/m i n程度でも発生した。 発明の開示
本発明は上記の諸点に鑑みてなされたちのであり、 その主な目的 は、 ワイヤソー装置で水を主成分とする冷却液を用いて希土類合金 を切断する際のワイヤソ一の寿命を長くすることにある。
本発明による希土類合金の切断方法は、 芯線に砥粒を樹脂層によ つて固着させたワイヤソーを用いる希土類合金の切断方法であって, 前記希土類合金が前記ワイヤソ一によつて切削される部分を 25°C における表面張力が 25mN/m〜6 OmNZmの範囲内にある水 を主成分とする冷却液中に浸瀆した状態で、 前記ワイヤツーを走行 させることによって前記希土類合金を切削する工程を包含し、 前記 ワイヤソ一として、 長さ方向において互いに隣接する前記砥粒間の 平均距離が前記砥粒の平均粒径の 1 50%以上 400%未満の範囲 内にあり、 前記砥粒が前記樹脂層の表面から突き出している部分の 平均高さが前記砥粒の平均粒径の了〇％以下であって、 且つ、 前記 樹脂層の前記芯線に対する偏肉率が 40%以下であるワイヤソーを 用いることを特徴とし、 そのことによって上記目的が達成される。 本発明による希土類合金の切断方法に用いられる水を主成分とす る冷却液は、 表面張力の代わりに動摩擦係数によって特定すること もでき、 前記希土類合金に対する 25°Cにおける動摩擦係数が 0. 1〜0. 3の範囲内にある冷却液を用いることを特徴とする。 前記砥粒の平均粒径 Dは、 20 m≤D≤60 mの関係を満足 することが好ましい。
前記芯線の直径は 0. 1 5mm以上〇. 2mm以下の範囲内にあ ることが好ましい。
好ましい実施形態において、 前記ワイヤソーを走行させる工程は, ワイヤソーを複数のローラの間で走行させる工程であって、 前記複 数のローラのそれぞれは、 案内溝が形成された高分子層を有し、 前 記案内溝は、 少なくとも一方の斜面が前記ローラの半径方向に対し て 25° 以上 45° 未満の角度を成す一対の斜面を有し、 前記ワイ ャは前記一対の斜面の間を走行させられる。
前記樹脂層は、 フエノール樹脂、 エポキシ樹脂またはポリイミド 樹脂から形成されていることが好ましし、。
好ましい実施形態において、 前記希土類合金は、 R— F e— B系 希土類焼結合金であり、 Nd— F e— B系希土類焼結合金であって ちょい。
図面の簡単な説明
図 1 (a) はワイヤソ一の砥粒突き出し率の定義を説明するため の模式的な断面図であり、 図 1 (b) はワイヤソ一の偏肉率の定義 を説明するための模式的な断面図である。
図 2は、 本発明による実施形態の希土類合金の切断方法を実行す るために好適に用いられるワイヤツー装置 1 00を示す模式図であ 図 3は、 図 1 に示したワイヤソー装置 1 〇〇の切削部近傍の構成 を示す模式図である。
図 4は、 本発明による実施形態の希土類合金の切断方法を実行す るために好適に用いられるワイヤツー 20の断面構造を模式的に示 す図である。
図 5 (a) および （b) は、 本発明による実施形態の希土類合金 の切断方法を実行するために好適に用いられるワイヤソー 2〇にお ける砥粒分布を模式的に示すであり、 （a) は隣接砥粒間平均距離 Lが砥粒の平均粒径の 2〇0%、 （b) は 3〇 0%の場合を示して いる。
囡6は、 ワイヤソー装置 1 〇0および 200に好適に用いられる ローラの断面構造を模式的に示す図である。
図 7は、 従来のローラの断面構造を模式的に示す図である。
図 8は、 ローラの案内溝の斜面 1 〇 Sの傾斜角とワイヤソー捻れ 角との関係を示すグラフである。 発明を実施する めの最良の形態
本発明の実施形態による希土類合金の切断方法は、 芯線 （典型的 にはピアノ線） に砥粒 （典型的にはダイヤモンド砥粒） を樹脂層に よって固着させたワイヤツーを用い、 希土類合金がワイヤソ一によ つて切削される部分を 25°Cにおける表面張力が 25 m NZm〜 6 OmN/mの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬しだ伏 態で、 ワイヤソーを走行させることによって希土類合金を切削する 工程を包含し、 ワイヤソ一として、 長さ方向 （すなわち、 ワイヤソ 一の走行方向） において互いに隣接する砥粒間の平均距離が砥粒の 平均粒径の 1 5096以上 40〇％未満の範囲内にあり、 砥粒が樹脂 層の表面から突き出している部分の平均高さが砥粒の平均粒径の了 0%以下であって、 且つ、 樹脂層の芯線に対する偏肉率が 40%以 下であるワイヤソ一を用いる。 なお、 冷却液として、 希土類合金に 対する 25°Cにおける動摩擦係数が〇. 1 〜〇. 3のものを用いて ちょし、。
本発明の実施形態による希土類合金の切断方法において、 希土類 合金を固定砥粒ワイヤソーを用いて切削する工程は、 25°Cにおけ る表面張力が 25mN/m〜6 OmN/m (約 25 d y n / c m〜 約 60 d y n/c m) の範囲内にある冷却液に切削部が浸漬された 伏態で実行されるので、 ワイヤツーを効率良く冷却することができ る。 上記の範囲内の表面張力を有する冷却液は、 水に比べて、 希土 類合金および Zまたはワイヤソ一に対する濡れ性 （またはなじみ） が優れるので、 切削部 （希土類合金とワイヤソ一とが いに接触し 希土類合金が切削される部分。 切削溝ともいう。 ） に冷却液が効率 よ <浸透する めと考えられる。 勿論、 水を主成分とする冷却液は 油性冷却液 （例えば鉱油） に比べ比熱が高いので、 冷却効率が高い なお、 本明細書において、 「水を主成分とする)令却液」 とは、 全体 の了 0重量％以上が水である冷却液をいう。
本発明の希土類合金の切断方法において好適に用いられる冷却液 は、 '上記希土類合金に対する動摩擦係数によって選別することち可 能で、 25°Cにおける上記動摩擦係数が約〇. 1 〜約 0. 3の範囲 内にある冷却液は、 上記の範囲内の表面張力を有する冷却液と同等 の作用 · 効果を発揮し得る。 表面張力が切削部に対する冷却液の浸 透性を示す指標と考えられるのに対し、 動摩擦係数は切削部に対し て冷却液が与える潤滑性の指標と考えられる。 なお、 表面張力と動 摩擦係数との間に、 定性的な相関関係があることが知られている。 冷却液の表面張力は、 よく知られているデュヌィ表面張力計を用 いて測定される。 ま 、 希土類合金に対する冷却液の動的摩擦係数 は、 日本で基礎的な試験機として多用されている増田式 「四球式摩 擦試験機」 を用いて測定される。 本明細書においては、 表面張力お よび動摩擦係数のいずれについても、 25°Cにおける値を、 冷却液 を特徴付ける値として採用する。
なお、 以下の実施例で示す動摩擦係数は、 鉄球を用いて四球式摩 擦試験機で求め 値である。 実施例で例示する R— F e— B系希土 類合金 （Rは Yを含 ¾希土類元素で、 例えば、 Nd2F e14B金属 間化合物を主相とする合金） は、 鉄の含有量が成分元素の中で最ち 多いので、 鉄球を用いて求め 冷却液の動摩擦係数は、 良い近似で, 希土類合金に対する動摩擦係数として採用することができる。 この ことは実験的に確かめ 。 希土類磁石として好適に用いられる希土 類合金の組成および製造方法は、 例えば、 米国特許第 4, 770, 723号および米国特許第 4， 792, 368号に記載されている ( R— F e— B系希土類合金の典型的な組成では、 Rとして Ndまた は P rが主に用いられ、 F eは部分的に遷移元素 （例えば Co) に 部分的に置換されてちよく、 Bは Cによって置換されてちよい。 また、 25°Cの表面張力または動摩擦係数を用し、て、 本発明の切 断方法で用いられる冷却液を特定したが、 実際に使用する際の;令却 液の温度は、 2 5 °Cに限られない。 但し、 本発明の効果を得るため には、 1 5 °C〜3 5 °Cの範囲内に温度制御された冷却液を用いるこ とが好ましく、 2〇°C〜3 0 °Cの範囲内にあることがさらに好まし く、 2 3 °C〜2 8 °Cの範囲内にあることがさらに好ましい。 よく知 られているように、 冷却液の表面張力や動摩擦係数は温度に依存す るので、 実際に使用する)令却液の温度が上記の温度範囲からあまり 外れると、 冷却液の表面張力や動摩擦係数がそれぞれ上記の数値範 囲から外れた状態と良く似 状態となり、 冷却効率または切削効率 が低下する。
上記の冷却液は、 界面活性剤や、 いわゆる 「シンセティック ( S y n t h e t i c ) 」 と呼ばれる合成潤滑剤を水に添加することに よって調製される。 種類や添加量を調整することによって、 所定の 表面張力ゆ動摩擦係数を得ることができる。 また、 水を主成分とす る;令却液を用いると、 比較的粘度が低いので、 切削によって生成し スラッジから磁石を用いて希土類合金の切削屑を容易に分別する ことが可能で、 冷却液を再利用することができる。 また、 冷却液の 廃棄処理によって自然環境に悪影響を及ぼすことを防止することが できる。 また、 スラッジ中に含まれる炭素の量を減らすことができ, スラッジから回収され 切削屑を原料とする磁石の磁気特性を向上 することができる。
ワイヤソーを高速で走行させながら切削を行うと、 冷却液が発泡 し、 冷却効率が低下することがある。 消泡剤を含む冷却液を用いる ことによって、 冷却液の発泡による冷却効率の低下を抑制すること ができる。 さらに、 P Hが 8〜1 1 の範囲内にある冷却液を用いる ことによって、 希土類合金の腐食を抑制することができる。 PHが 9以上の冷却液を用いることがさらに好ましい。 ま 、 防鐘剤を含 ¾冷却液を用いることによって、 希土類合金の酸化を抑制すること ができる。 これらは、 希土類合金の種類ゆ切断条件等を考慮して、 適宜調整すればよい。
ワイヤソ一としては、 ダイヤモンド系砥粒を樹脂層で固着したも のが好適に甩いられる。 すなわち、 芯線 （典型的にはピアノ線） の 外周面にダイヤモンド系砥粒を樹脂を用いて固着し ワイヤツーを 好適に用いることができる。 そのなかでち、 樹脂としてフエノール 樹脂、 エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を用いることが好ましい ( これらの樹脂は、 ピアノ線 （硬鋼線） の外周面への接着強度が高く, ま 後述する冷却液に対する濡れ性 （浸透性） にも優れる。 樹脂に は必要に じてフィラー （例えば S i Cゆ A 1 203) を添加して もよい （例えば、 特許第 3078020号公報参照） 。 また、 砥粒 を樹脂層で固着したワイヤソ一は、 電着法を用いて製造されるワイ ャソ一よりち安価であり、 希土類合金の切断にかかるコス卜を低減 することができる。 なお、 ワイヤソ一の芯線は、 ピアノ線に限られ ず、 N i — C rゆ F e— N i等の合金、 Wや Mo等の高融点金属か ら形成されたちの、 またはナイロン繊維などの高強度繊維を束ねた ものから形成されていても良い。 また、 砥粒の材料はダイヤモンド に限定されず、 S i C、 B、 C、 CBN (Cu b i c B o r o n N i t r i d e) 等であってもよい。
上記の冷却液を用いると、 冷却液として水を用いる場合よりも、 切削工程におけるワイヤソ一の温度の異常上昇を抑制することがで きるので、 砥粒の異常脱粒、 樹脂層の剥離やワイヤソ一の断線を抑 制することができる。 本発明の実施形態による希土類合金の切断方 法においては、 冷却液の選定に加えて、 ワイヤソーを限定すること によって、 さらに長い期間に亘つてワイヤソーを使用することが可 能となり、 製造コストをさらに低減する。 後に実験例を示して説明 するように、 ワイヤソ一として、 長さ方向 （走行方向） において いに隣接する砥粒間の平均距離が砥粒の平均粒径 Dの 1 5〇％以上 4〇 0 %未満の範囲内にあり、 砥粒が樹脂層の表面から突き出して いる部分の平均高さが砥粒の平均粒径 Dの了 0 96以下であって、 且 つ、 樹脂層の芯線に対する偏肉率が 4 0 %以下であるワイヤソーを 用いることによって、 異常脱粒、 樹脂層の剥離や断線を低減するこ とができる。
後に実験例を示して説明するように、 種 検討し 結果、 上述の ように芯線の外周に樹脂層によって固着され 砥粒のワイヤソ一の 長さ方向における密度および砥粒が樹脂層から突き出している部分 の平均高さ （突き出し率） を調節するとともに樹脂層の芯線に対す る偏肉率を調整することによって、 切削屑 （スラッジ） の排出性を 良好な範囲に保ちつつ、 切削時に個々の砥粒に掛かる負荷が均一化 される結果、 異常脱粒、 樹脂層の剥離ゆ断線が低減されるちのと推 察される。
ここで、 図 1 ( a ) および （b ) を参照しながら、 本発明による 実施形態の切断方法に用いられるワイヤソーを特徴付ける突き出し 率 P rおよび偏肉率 T dの定義を説明する。 図 1 (a) に示すように、 ワイヤソー 20は、 芯線 22の外周面 に砥粒 24が樹脂層 26によって固着されている。 砥粒 24の平均 粒径を Dとし、 砥粒 24が樹脂層 26から突き出ている部分の高さ (突き出し量） を Pとし とき、 突き出し衋 Pの平均粒径 Dに対す る割合を突き出し率 P r (%) とする。 すなわち、 P r二 （PZ
D) X 1 0〇で表される。 突き出し率 P rは、 例えば、 ワイヤソ一 2〇の断面の光学顕微鏡写真から求めることができる。
ワイヤツー 20は、 例えば特許第 3078020号公報に記載さ れているように、 エナメル法と呼ばれる方法などを用いて、 砥粒を 分散した樹脂 （必要に麻じて溶剤が混入される） を芯線の外周に塗 布することによって製造される。 このときに樹脂層の厚さの調整が 十分になされないと、 図 1 (b) に模式的に示し ように、 ワイヤ ソ一 20 (芯線 22) の直径を含む断面において、 樹脂層 26の厚 さが芯線 22に対して均一でなくなることがある。 このような樹脂 層 26の厚さの偏りを定量的に評価するために、 偏肉率 Td (%) を以下のように定義する。
芯線 22の半径を Rw、 樹脂層 26の厚さの最小值を T r 1、 最 大値を T「 hとして、 偏肉率 Tdを （T r h— T「 〗 ） / { (T r h + T r 1 ) Z2} とする。 なお、 分母の （T r h + T r 1 ) ノ 2 は樹脂層 26の平均厚さとしてもよい。 偏肉率 Tdは、 芯線 22の 半径 Rw、 樹脂層 26の厚さの最小値 T r 〗 および最大值 T r hを 実測することによって求められる。 樹脂層 26の厚さは、 例えば、 ワイヤソー 2〇の断面の光学顕微鏡写真から求められる。 勿論、 理 想的な樹脂層 26の偏肉率は〇％である。 また、 上述の条件を満足するワイヤツー 20は、 例えば特許第 3 07802〇号公報に開示されているように、 エナメル法による樹 脂の塗布工程において浮きダイスを用いて樹脂層の厚さを制御する ことによって製造される。 このようなワイヤツー 20は、 上記の仕 様を指定すれば一般のワイヤソ一の製造業者 （例えば、 株式会社ァ ライ ドマテリアル） から供給され得る。
切削しろが少ないという利点を得るためには、 ワイヤソー 20の 外径は、 0. 3mm以下が好ましく、 〇. 25mm以下であること がさらに好ましい。 ワイヤソー 20の外径の下限値は+分な強度が 得られるように設定され、 且つ、 所定の大きさの砥粒を十分な強度 で固着する めに、 0. 1 2mm〜0. 20mm、 より好ましくは 0. 1 5mm〜0. 20 m m程度の直径の芯線 22が用いられる。 砥粒 24の∑P均粒径 Dは、 切削効率の観点から、 20 m≤D≤ 60〃 mの関係を満足することが好ましく、 30 m≤D≤6〇 mの関係を満足することがさらに好ましく、 特に、 40 m≤D≤ 60 mの関係を満足することが好ましい。
本発明の実施形態によるワイヤソー 20を用いると、 良好な切削 効率が実現でき、 且つ、 切削屑の排出性にも優れるので、 比較的高 い走行速度 （例えば 1 0〇Om/m i n) で切削できるとともに、 従来よりも長期間に亘つて使用することができる。 まだ、 上記の;令 却液によって効率良く冷却されるので、 良好な加工精度で、 長期間 に亘つて安定に希土類合金を切削することができる。 水を主成分と する冷却液を用いると、 油性の冷却液を用いる場合よりも、 走行速 度を 2〇〜30%»程度速く （例えば、 1 1 0〇m/m i n〜1 2〇 Om/m i n) 設定することによって、 切削効率を最適化できる。 本発明の実施形態による切断方法に用いる水を主成分とする冷却 液は、 粘度が低い （動粘度が約 1 mm2Zs) ので、 切削屑の排出 性が油性の冷却液 （一般に動粘度は 5mm2Z s以上） よりも低い < そこで、 切削屑の排出性を高める めに、 切削工程において、 切削 部が槽内に収容された冷却液に浸漬され 状態に維持され、 且つ、 冷却液は、 槽の底部から槽内に供給されるととちに、 槽の開口部か ら供給されることによって、 槽の開口部から溢れ出る状態に維持さ れることが好ましい。
粘度の低い冷却液中に排出された切削屑は、 容易に沈降し、 槽の 開口部付近に浮遊する切削屑は僅かである。 切削部を冷却液中に浸 漬した伏態で切削するためには、 ワイヤソ一は槽の開口部付近の冷 却液中を走行するように配置されるので、 ワイヤソ一は切削屑の少 ない冷却液中を走行し、 切削部には切削屑の少ない冷却液が供給さ れる。 特に、 槽の開口部からも冷却液を供給し、 開口部から溢れる 状態に維持することによって、 切削部に供給される冷却液中の切削 屑の量を低下させることができる。 さらに、 槽の開口部から供給さ れる冷却液の流れによって、 ワイヤソ一に付着した切削屑を機械的 に洗い流す効果も得られる。 冷却液が 1分間に溢れ出る量は、 槽の 容積の 50%以上であることが好ましい。 また、 開口部から供給さ れる冷却液の量は、 樽の底部から供給される)令却液の量よりち多い ことが好ましし、。 さらに、 槽の開口部のワイヤソ一の走行方向と交差する辺上に、 カーテン吠の冷却液流 （または気流） を形成することによって、 冷 却液が槽の開口部から溢れ出るのを抑制することによって、 溢れ出 る冷却液の液面を槽の壁よりも高くすると、 より多くの冷却液が切 削部の周囲に供給されることになるので、 冷却液中の切削屑の量を さらに低下させることができる。 冷却液流を形成する めの吐出圧 は、 0. 2MP a (2 k g f Z c m2) 〜1 . 〇M P a ( 1 0 k g f / c m2) の範囲内にあることが好ましく、 0. 4MP a (4 k g f / c m2) 〜〇. 6M P a (6 k g f Z c m2) の範囲内にあ ることがさらに好ましい。 この範囲よりも吐出圧が低いと充分な効 果が得られないことがあり、 この範囲よりも高いとワイヤソ一がた わみ、 加工精度が低下することがある。
また、 ワイヤソーを走行させる めに設けられるメインローラの ち、 槽の両側に配置され、 ワイヤソ一の走行位置を規制する一対 のメインローラにも冷却液を吐出することが好ましい。 これらのメ インローラに冷却液を吐出することによって、 メインローラの表面 に設けられている、 ワイヤソーを案内する めの溝を有する高分子 層 （例えばウレタンゴム層などの有機高分子層） の温度上昇を抑制 するとともに、 ワイヤソーまたは案内溝に付着ま は滞留した切削 屑 （またはスラッジ） を洗い流すことによって、 ワイヤソ一の走行 位置がずれたり、 ワイヤソ一が溝から外れ りするのを防止するこ とができる。
また、 切削工程で生成された、 希土類合金の切削屑を含むスラッ ジと冷却液とからなるダーティ液を回収し、 スラッジのなかから希 土類合金の切削屑を磁石を用いて分別することによって、 冷却液を 再利用 （例えば、 循環的に使用） することができる。 上述し; άよ に、 水を主成分とする冷却液は粘度が低いので、 切削屑を容易に分 別することができる。 また、 希土類合金の切削屑を分別することに よって、 冷却液の廃液処理を容易に且つ環境にダメージを与えない ように実施することができる。 さらに、 R— F e— Β系合金 （Rは Yを含 希土類元素） から容易に分離できない炭素を少なくできる めに、 切削屑を希土類合金の再生原料として利用することちでき る。 冷却液は水を主成分とするので、 切削屑から再生された希土類 合金に含まれる炭素の量を低くすることが容易なので、 希土類磁石 の材料として用いられる原料を得ることができる。 スラッジからの 切削屑の分別方法は、 例えば、 本願出願人が特開 2 0 0 2— 3 6 1 1 3号に開示した方法を用いることができる。
本発明の実施形態による切断方法を採用すると、 希土類合金を高 精度で且つ効率良く切断できるので、 例えば、 磁気ヘッドの位置決 めに用いられるボイスコイルモータ用の小さな希土類磁石 （例えば, 厚さが〇. 5 m m〜3. O m m ) を高精度で且つ効率良く製造する ことができる。
以下、 図面を参照しながら、 本発明による希土類合金の切断方法 の実施形態をさらに具体的に説明する。 本実施形態では、 上述のネ オジム磁石の製造に用いられるネオジム磁石焼結体の切断方法を説 明する。
ネオジム （N d— F e— B系） 焼結磁石を作製する方法を簡単に 説明する。 なお、 磁石材料としての希土類合金を作製する方法は、
6 例えば、 上述の米国特許第 4， 770, 了 23号明細書およびに米 国特許第 4, 792, 368号明細書に詳細に開示されている。 まず、 原料金属を所定の成分比に正確に秤量した後、 真空または アルゴンガス雰囲気で高周波溶解炉にて原料金属を溶解する。 溶解 した原料金属を水冷の鍵型に鎵込み、 所定の組成の原料合金を形成 する。 この原料合金を粉砕し、 平均粒径 3〜4 m程度の微粉末を 作製する。 この微粉末を金型に入れ、 磁界中でプレス成形する。 こ のとき必要に麻じて微粉末を潤滑剤と混合してからプレス成形を行 ろ。 次に、 約 1 000°0〜約1 2〇 0°C程度の焼結工程を行えばネ オジム磁石焼結体を作製することができる。 この後、 磁石の保磁力 を向上させるために約 6〇 0°Cでの時効処理を実行し、 希土類磁石 焼結体の作製を完了する。 焼結体のサイズは、 例えば 30mmX5 OmmX o Ommで る。
得られ 焼結体の切断加工を行い、 焼結体から切断しだ複数の薄 板 （基板またはゥェ八と称される場合がある） を形成する。 得られ た焼結体の薄板のそれぞれに対して研磨による仕上げ加工を行い、 寸法と形状を整えた後、 長期的な信頼性を向上させるため、 表面処 理を施す。 この後、 着磁工程を実行した後、 検査工程を経てネオジ 厶焼結磁石が完成する。 なお、 着磁工程を切断工程の前に行っても よい。
次に、 本発明の実施形態による切断方法を図 2から図 5を参照し ながら更に詳細に説明する。 図 2は、 本発明の実施形態による希土類合金の切断方法を実行す る めに好適に用いられるワイヤツー装置 1 00を示す概略構成図 である。
ワイヤソー装置 1 〇〇は、 3本のメインローラ 1 0 a、 1 0bお よび 1 0cと、 一対のリールボビン 40 aおよび 4〇 bとを有して いる。 冷却液を収容する槽 30の下部に設けられているメイン口一 ラ 1 〇 aが駆動ローラで、 槽 30の両側に設けられているメイン口 —ラ 1 Obおよび 1 O cは従動ローラである。 ワイヤソー 20は、 往復走行しながら、 例えば、 一方のリールボビン 40 aから他方の リ一ルポビン 40 bに巻き取られる （いわゆる、 往復駆動法） 。 こ のとき、 リールボビンの 40 aの巻き取り時間を他方のリールボビ ン 40 bの巻き取り時間よりも長くすることによって、 ワイヤソー 20を往復走行させながら、 リ一ルポビン 40 a側に新しいワイヤ ソー 2〇を供給することができる。 ワイヤソ一2〇の走行速度は、 例えば、 600mZm i nから 1 5〇〇m/m i nの範囲であり、 新線を供給する速度は、 例えば、 1 mZm i n〜5mZm i nの範 囲である。
メインローラ 1 0 a、 1 0 bおよび 1 〇 cの間には、 ワイヤソ一 2〇が例えば 1 50列に張設される。 ワイヤソ一 2〇の走行位置を 決めるために、 メインローラ 1 0 a、 1 〇 bおよび 1 〇 cの表面に は、 ワイヤソー 20を案内するための溝 （例えば深さ約〇. 6mm. 不図示） を有する高分子層 （例えばウレタンゴム層などの有機高分 子層） が設けられている。 ワイヤソー 2〇の列間の間隔は、 この案 内溝のピッチによって決められる。 案内溝のピッチは、 ワークピー スから切り出すべき板の厚さに麻じて設定される。 高分子層として は、 シリコーン系エラストマ等から形成された無機高分子層を用い ることちでぎる。
リールボビン 4 0 aおよび 4 0 bの近傍には、 巻き取り位置を調 整するための卜ラバーサ 4 2 aおよび 4 2 bがそれぞれ設けられて いる。 リールボビン 4 0 aおよび 4 0 bからメインローラ 1 0 aに 至るまでの経路中には、 それぞれの側に 5つのガイ ドロ一ラ 4 4と, 1 つのテンションローラ 4 6とが設けられており、 ワイヤソー 2 0 を案内するととちに、 その張力が調整される。 ワイヤソ一 2 0の張 力は、 種々の条件 （切削長、 切断速度、 走行速度など） に應じて適 宜変更され得るが、 例えば 2〇 N〜4〇 Nの範囲に設定される。 上述し ようにして作製された焼結体ワークピース 5〇は、 以下 の様にして、 ワイヤソー装置 1 〇〇にセッ 卜される。
複数のワークピース 5 0は、 例えばエポキシ系の接着剤 （不図 示） によって相互に固着され、 複数のブロックとして組み立てられ た状態で、 炭素べ一スプレー卜 5 2を間に介して、 鉄製のワークプ レート 5 4に固定される。 ワークプレート 5 4、 ワークピース 5 0 の各ブロックおよび炭素べ一スプレー卜 5 2も接着剤 （不図示） に よって互いに固着されている。 炭素ベースプレー卜 5 2は、 ワーク ピース 5 0の切断加工が終了し 後、 ワークプレー卜 5 4の下降動 作が停止するまでワイヤソー 2 0による切断加工を受け、 ワークプ レー卜 5 4を保護するというダミーとして機能する。
本実施形態では、 ワイヤソー 2 0の走行方向に沿って計測し 各 ブ口ックのサイズが 1 0 O m m程度になるように各プロックの大き さを設計している。 本実施形態では上述のようにワークピース 5〇 を複数のプロックに分割して配置しているが、 ワイヤソー 2〇の走 行方向におけるサイズをどの程度の大きさに設定すべきかは、 冷却 液の表面張力や走行速度によっても変化する。 ま 、 各ワークピー ス 5 0の大きさによって、 ひとつのブロックを構成するワークピー ス 5 0の数や配置も変化する。 これらを考慮して、 適宜最適なサイ ズのブ口ックに分けてワークピース 5〇を配置すればよい。
上述のようにセッ卜され ワークピース 5〇は、 モータ 5 8を備 える昇降装置によって下降され、 走行するワイヤツー 2 0に押し付 けられ、 切削加工される。 ワークピース 5 0の下降速度は、 種々の 条件に^じて変化し得るが、 例えば、 2〇m m Z h r〜5 0 m m Z h rの範囲内に設定される。
冷却液タンク 6 0に貯蔵されている冷却液は、 吐出ポンプ 6 2に よって、 配管 6 3を介して圧送される。 配管 6 3は、 途中で、 下部 配管 6 4と上部配管 6 6とに分岐されている。 下部配管 6 4および 上部配管 6 6には、 それぞれへの冷却液の流量を調整する めのバ ルブ 6 3 bおよび 6 3 aが設けられている。 下部配管 6 4は、 切削 部を浸漬する めの槽 3 0の底部に設けられた下部ノズル 6 4 aに 接続されている。 上部配管 6 6は、 槽 3 0の開口部から冷却液を供 給するための上部ノズル 6 6 a、 6 6 bおよび 6 6 cと、 メイン口 ーラ 1 〇 bおよび 1 〇 cをそれぞれ冷却するために設けられた上部 ノズル 6 6 dおよび 6 6 eとに接続されている。
槽 3〇には、 上部ノズル 6 6 a、 6 6 bおよび 6 6 cと下部ノズ ル 6 4 aとから冷却液が供給され、 少なくとち切削工程の間は、 図 2中に矢印 Fで示し ょラに、 冷却液が槽 3〇の開口部から溢れ出 る状態に維持される。 槽 3〇から溢れ出 冷却液は、 槽 3 0の下方 に設けられた回収用パン了 0によって回収タンク了 2に導かれ、 蓄 積される。 回収され 冷却液は、 例えば図 2に示し ように、 吐出 ポンプ了 4によって循環用配管了 6を介して、 冷却液タンク 6 0に 送られる。 循環用配管了 6の途中には、 フィルタ了 8が設けられて おり、 回収された冷却液中の切削屑が分別除去される。 回収方法は. これに限られず、 磁力を利用して切削屑を分別する機構を設けても よい （例えば特開 2 0 0 2— 3 6 1 1 3号参照） 。
次に、 図 3を参照しながら、 本発明による切断工程をさらに詳細 に説明する。
槽 3 0は、 ワイヤソー 2 0の走行方向と交差する側壁の開口部付 近に補助壁 3 2を有している。 この補助壁 3 2は、 プラスチック板 (例えばアクリル板） で形成されており、 図 3中に破線で示した無 負荷のワイヤツーの走行位置と近接するように設けられている。 切 断するためにワークピース 5 0を下降し、 ワイヤソー 2〇に接触さ せるとワイヤソ一 2 0はたわみ、 図 3中に実線で示したよ に、 槽 3 0内の冷却液に切削部が浸漬された伏態となる。 このとき、 ワイ ャソー 2〇がたゎ¾に連れて、 ワイヤソ一 2 0は補助壁 3 2を切削 し、 スリツ 卜を形成する。 ワイヤソー 2 0による切削が定常状態に なると、 たわみ量は一定し、 ワイヤソー 2 0は補助壁 3 2に形成さ れたスリツ 卜内を通過しながら、 ワークピース 5 0を切削する。 従 つて、 補助壁 3 2に形成されたスリツ 卜は、 ワイヤソー 2 0の走行 位置を規制するように機能し、 加工精度の安定にち寄与する。 槽 3 0は、 例えば約 3 5 L (リツ 卜ル） の容量を有しており、 切 削工程中は、 下部ノズル 6 4 aから約 3〇 L Z m i nの流璗で)令却 液が供給され、 上部ノズル 6 6 a、 6 6 bおよび 6 6 cから約 9 0 L / m i nの流量で冷却液が供給され、 常に冷却液が開口部から溢 れ出る状態に維持される。 ワイヤツー 2 0に冷却液を供給すること だけを考えると、 図 2に示したように、 切削中はワイヤツー 2 0が たわむので、 冷却液を溢れさせる必要は必ずしも無いが、 例示する ネオジム磁石焼結体では切削屑の排出性を向上するために、 上記の ような構成を採用することが好ましい。
切削屑の排出性を高めるためには、 切削部付近の冷却液内に含ま れる切削屑の量を減らすことが有効である。 十分な排出性を得る めには、 冷却液が 1 分間に溢れ出る量は、 槽の容積の 5 0 %以上で あることが好ましい。 さらに、 新鮮な冷却液は、 槽 3 0の底部より も開口部から多く供給することが好ましし、。 水を主成分とする粘度 の低い冷却液を用いているので、 冷却液中に排出され 切削屑は容 易に沈降するので、 槽 3〇の庭部から多くの冷却液を供給すると、 沈降した切削屑が切削部近傍に浮遊する原因となるので好ましくな し、。
また、 開口部から供給される新鮮な冷却液が占める割合を多くす ることが好ましい。 すなわち、 槽 3 0の開口部からも冷却液を供給 し、 開口部から溢れる状態に維持することによって、 切削部に供給 される冷却液中の切削屑の量を低下させることができる。 さらに、 槽 3〇の開口部から供給される冷却液の流れによって、 ワイヤソー 2 0に付着し 切削屑を機械的に洗い流す効果も得られる。 また、 上述し 補助壁 32は、 ワイヤソ一20によって形成され たスリッ ト以外の部分は、 槽 30の側壁として機能するので、 冷却 液の液面 Sを高く保つよろに機能する。 さらに、 槽 30の開口部の ワイヤソ一2〇の走行方向と交差する方向に、 ノズル 66 bおよび 66 eを用いて、 カーテン状の冷却液流を形成し、 冷却液が槽 30 の開口部から溢れ出るのを抑制することによって、 溢れ出る冷却液 の液面 Sを槽 30の補助壁 32よりも高くなるので、 より多くの冷 却液が切削部の周囲に供給され、 冷却液中の切削屑の量をさらに低 下させることができる。 冷却液流を形成するための吐出圧は、 〇. 2M P a (2 k g f / cm2) 〜1. 〇MP a ( 1 0 k g f / c m 2) の範囲内にあることが好ましく、 0. 4MP a (4 k g f / c m2) 〜0. 6MP a (6 k g f / cm2) の範囲内にあることが さらに好ましい。 この範囲よりも吐出圧が低いと充分な効果が得ら れないことがあり、 この範囲よりも高いとワイヤソー 20に^れが 発生し、 その結果、 加工精度が低下することがある。
また、 槽 30の両側に配置され、 ワイヤソー 20の走行位置を規 制する一対のメインローラ 1 〇bおよび 1 〇 cにも冷却液を吐出す ることが好ましい。 これらのメインローラ 1 Obおよび 1 O cに冷 却液を吐出することによって、 メインローラ 1 0 bおよび 1 0 cの 表面に設けられている、 ワイヤソ一2〇を案内するための溝を有す る高分子層 （例えばウレタンゴム層） の温度上昇を抑制するととも に、 ワイヤソー 20ま は案内溝に付着または滞留した切削屑 （ま たはスラッジ） を洗い流すことができるので、 ワイヤソ一 20の走 行位置がずれ り、 ワイヤソー 2 0が溝から外れ りするのを防止 することができる。
水を主成分とする冷却液に添加される界面活性剤としては、 ァニ オン系として、 脂肪酸石鹼ゅナフテン酸石鹼等の脂肪酸誘導体、 又 は長鎖アルコール硫酸エステルや動植物油の硫酸化油等の硫酸エス テル型、 又は石油スルホン酸塩等のスルホン酸型、 非イオン系とし て、 ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテルゆポリ才キシェ チレンモノ脂肪酸エステル等のポリオキシエチレン系、 ソルビタン モノ脂肪酸エステル等の多価アルコール系、 又は脂肪酸ジエタノー ルアミド等のアルキロールアミド系を用いることができる。 具体的 には、 ケミカルソリューションタイプの J P— 0 4 9了 N (カス卜 ロール社製） を水に 2重量％程度添加することによって、 表面張力 および動摩擦係数を所定の範囲内に調整することができる。
ま 、 シンセティックタイプ合成潤滑剤としては、 シンセテイツ ク · ソリューションタイプ、 シンセティック · ェマルシヨンタイプ およびシンセテイツクソリュブルタイプを用いることができ、 その なかでも、 シンセテイツク · ソリューションタイプが好ましく、 具 体的には、 シンタイロ 9 9 5 4 (カス卜ロール社製） や、 # 8 3 0 および # 8了0 (ュシ口化学工業社製） を挙げることができる。 い ずれも、 水に 2重量％〜1 〇重量％程度添加することによって、 表 面張力 （または動摩擦係数） を好適な範囲内に調整することができ る。
また、 鐘止め剤を含有させることで、 希土類合金の腐食を防止す ることができる。 特に、 R— F e— B系希土類合金を切断する際に は、 P Hを 8〜 1 1 とすることが好ましく、 P Hは 9以上であるこ とがさらに好ましい。 鐘止め剤としては、 有機系として、 ォレイン 酸塩ゆ安息香酸塩等のカルポン酸塩、 又は卜りエタノールアミン等 のァミン類、 無機系として、 りん酸塩、 ホウ酸塩、 モリブデン酸塩. タングステン酸塩、 又は炭酸塩を用いることができる。
また、 非鉄金属防食剤としては、 例えばべンズ卜リアゾール等の 窒素化合物を、 防腐剤としては、 へキサハイド口卜リアジン等のホ ル厶アルデヒド供与体を用いることができる。
また消泡剤としては、 シリコーンェマルジヨンを用いることがで きる。 消泡剤を含有させることで、 冷却液の泡立ちを少なくし、 冷 却液の浸透性をよくし、 冷却効果を高め、 ワイヤツー 2 0の温度の 異常上昇ゆ異常摩耗が起こりにくくなる。
図 4と図 5 ( a ) および （b ) を参照しながら、 本実施形態で好 適に用いられるワイヤソー 2〇の構造を説明する。 なお、 図 4では, ワイヤソー 2 0の一点鎖線で示した中央線から下半分は簡略化して し、る。
ワイヤソー 2 0としては、 芯線 （ピアノ線） 2 2の外周面にダイ ャモンド砥粒 2 4を樹脂層 2 6で固着したものが好適に用いられる ( そのなかでち、 樹脂としてフエノール樹脂、 エポキシ樹脂またはポ リイミド樹脂を用いることが好ましい。 これらの樹脂は、 ピアノ線 (硬鋼線） 2 2の外周面への接着強度が高く、 また上述した)令却液 に対する濡れ性 （浸透性） にも優れる。
好適なワイヤソ一 2〇の具体例としては、 直径が約 0. 1 8 m m のピアノ線 2 2の外周に平均粒径が約 4 0 mのダイヤモンド砥粒 をフエノール樹脂層 26で固着し 外径が約〇. 24mmのワイヤ ソー 20が挙げられる。 切削効率と切削屑 （スラッジ） の排出効率 の観点から、 ワイヤソー 20の長さ方向 （軸方向 ： 図 4中の一点破 線に平行な方向） における、 互いに隣接する砥粒 26間の平均距離 は、 砥粒の平均粒径 Dの 1 50%以上 400%未満の範囲内にある ものが好ましい。
例えば、 図 5 (a) および （b) に示したように、 ワイヤソー 2 0の長さ方向の隣接砥粒間の平均距離 Lが砥粒の平均粒径 Dの 2〇 0%»や 3〇〇％の場合には、 個々の砥粒 24に掛かる負荷が低減さ れ、 その結果、 砥粒 24の異常脱粒や樹脂層 26の剥離、 ひいては 断線の発生が低減される。 すなわち、 隣接砥粒間の平均距離 Lが 4 00%以上になると、 砥粒 24の分布密度が疎になりすぎる結果、 切削工程において個 の砥粒 24に掛かる負荷が大きくなりすぎ、 異常脱粒を起こしてしまう。 一方、 隣接砥粒間の平均距離 Lが 1 5 0%を下回ると、 砥粒 24の分巿密度が疎になりすぎる結果、 後述 するチップポケッ卜の容量が十分でなく、 切削屑の排出性が低下し, その結果、 切削効率が低下する。
なお、 図 5 (a) および （b) は、 ワイヤソ一 20の外周面 （長 さ約 1. 6mm) を平面に引き伸ばして、 砥粒 24が均一に分布し た例を模式的に示し が、 実際には、 砥粒 24が不均一に分布する ( しかしながら、 隣接砥粒間の平均距離 Lの違いによる砥粒の分布密 度に対する半定量的な影響はこれらの図から理解される。 実際のヮ ィャソ一 20における隣接砥粒間の平均距離しは、 例えば、 光学顕 微鏡写真から求めることができる。 さらに、 ワイヤソ一 20における砥粒 22の突き出し率は、 了 0%以下であることが好ましい。 突き出し率が 70%を超えると、 砥粒 22に掛かる負荷を樹脂層 26によって十分に支持できないた め、 異常脱粒ゆ樹脂層の剥離が発生しやすぐなる。 また、 切削屑の 排出性の観点からは、 砥粒の突き出し率は 40%»を超えることが好 ましい。 突き出し率が 40%以下であると、 砥粒 22間に形成され る空間 （チップポケッ 卜） 28の容積が十分でないため切削屑の排 出性が低下し、 その結果、 切削効率が低下することがある。 チップ ポケッ 卜 28の大きさは、 上述しだ隣接砥粒間距離にも依存してい ることは言うまでち無い。
さらに、 本実施形態の切断方法では、 樹脂層 26の偏肉率が 4 0%以下のワイヤソ一 2〇を用いる。 偏肉率が 40%を超えると、 砥粒 24を固着している樹脂層 26に掛かる負荷が不均一となり、 そのワイヤツー 2〇を用いて切断を行なうと、 樹脂層 26の局所的 な強度が不足する結果、 砥粒 24の異常脱粒や樹脂層 26の剥離が 発生しやすくなる。
以下に、 実験例を示して、 ワイヤツー 20の平均隣接間距離し、 砥粒の突き出し率および偏肉率と、 樹脂層 26の剥離や断線、 およ び切断面の面精度 （ラねり） との関係を説明する。
以下の実験例では、 ネオジム磁石焼結体のブロック （走行方向長 さ 40mm、 横方向長さ 50mm、 厚さ 3〇mm) を図 2に示した ワイヤソー装置 1 〇0を用いて、 上述の方法でブロックの横方向の 辺を分断するように切断した。 冷却液としては、 ュシロ化学工業社 製の WS— 250Bを水 （水道水） に添加することによって、 表面 張力を 34. 6mNZm、 動摩擦係数を 0. 1 3に調節し ものを 用い 。 ワイヤソー 20の走行速度は、 1 1 〇〇mZ分、 切断速度 (厚さ方向） は 40mmZ時間とし 。
ワイヤツー 20の芯線 （ピアノ線） 22の直径は 0. 1 8mm、 砥粒 （ダイヤモンド砥粒） 24の平均粒径は 42 / mとし 。 樹脂 としては、 フエノール樹脂を用い、 樹脂層 26の平均厚さ （理想的 な厚さ） が 2〇 mのものを用いた。 ワイヤソー 2〇の平均隣接間 距離し、 砥粒の突き出し率および偏肉率は、 光学顕微鏡写真から求 め 。 なお、 偏肉率は、 長さ 500mm間隔で約 1 〇箇所の断面に ついて測定し 結果を用いた。 樹脂層 26の剥がれは、 ネオジム磁 石焼結体のプロックを 4時間加工し 後のワイヤソ一 20の外観を 目視で観察することによって評価した。 例えば、 ワイヤソ一 20の 長さが 20〇mの場合、 長さが 5mm以上の剥がれが累積で 1 〇m 以上あれば剥がれ発生とし、 剥がれの長さの累積が 1 Om以上 60 m以下を 「少量発生」 とし、 6〇m超の場合を 「全面発生」 とし ( ま 、 「少量発生」 のうち、 隣接する剥がれ箇所の間隔が 20m以 上の場合を 「断続発生」 とした。 また、 切断面の面精度を接触式の 粗さ計を用いて測定し、 約 25mmの幅内の最大うねりを代表値と して用いて評価し 。
まず、 ワイヤソー 20の長さ方向の隣接砥粒間平均距離 Lの影響 を調べた結果を表 1に示す。
表 1から明らかなように、 隣接砥粒間平均距離 Lが砥粒の^:均粒 径の 1 50%以上 40〇％未満の範囲では樹脂層 26の剥がれは発 生せず、 また、 切断面の面精度ち約 8 m未満で良好であつだ。 そ れに対し、 隣接砥粒間平均距離しが∑P均粒径の 1 5〇¾>未満では切 削効率が低く、 4 O m m Z時間の切断速度を実現することは難しか つた。 ま 、 隣接砥粒間平均距離 Lが平均粒径の 4〇〇％以上にな ると樹脂層 2 6の剥がれが発生し、 6〇〇％以上になるとワイヤソ 一 2 0の全面に亘つて樹脂層 2 6が剥離し、 断線するものちあっ ( また、 隣接砥粒間平均距離 Lが平均粒径の 4 0〇％以上になると、 切断面の面精度が 8 m以上の大きな鐘となっ 。 これらのことか ら、 ワイヤソー 2 0の隣接砥粒間平均距離 Lは砥粒の平均粒径の 1 5〇％以上 4〇 0 %未満の範囲内に設定することによって、 ワイヤ ツー 2 0の寿命を長くできるとともに、 十分な切断面の面精度が得 られることが分かる。
[表 1 ]
Figure imgf000031_0001
次に、 砥粒 2 4の突き出し率の影響を調べ 結果を表 2に示す。 表 2から分かるように、 突き出し率が了 1 %以上のワイヤソー 2 0を用いると、 樹脂層 2 6の剥がれが発生し始め、 突き出し率が 8 3%を超えるワイヤソー 2〇を用いると断線が発生した。 また、 突 き出し率が了 1 %>以上のワイヤソ一20を用いると、 切断面の面精 度 （ろねり） が 1 Owm以上となつ 。 突き出し率が 60%以下の ワイヤソー 20を用いると、 切断面の面精度を 8 m以下に抑制す ることができるので更に好ましい。 但し、 突き出し率が 4〇％以下 のワイヤソ一を用いると、 樹脂層の剥がれは発生せず、 且つ、 十分 な切断面の面精度が得られる反面、 切削効率が低下することがある ( 従って、 突き出し率は 40%以上であることが好ましい。
[表 2]
Figure imgf000032_0001
次に、 樹脂層 26の偏肉率の影響を調べた結果を表 3に示す。 表 3から明らかなように、 偏肉率が 50%以上のワイヤソー 20 を用いると樹脂層 26の剥がれが発生し、 偏肉率が 1 00%以上の ワイヤツー 20を用いると断線が発生した。 これに対し偏肉率が 4 0%以下のワイヤソー 20を用いると樹脂層 26の剥がれは発生せ ず、 且つ、 切断面の面精度が 4 m以下の小さな値となっ 。 偏肉 率は 3〇·％以下であることがさらに好ましいが、 4〇％以下でも十 分量産に使用できる。
なお、 ワイヤソー 2〇の樹脂層 2 6の剥がれや断線の発生は、 口 一ラ間を走行させられるワイヤソー 2 0の張力にも依存する。 上述 の結果は、 ワイヤツー 2 0の張力を 3 0 Nとした場合の結果であり, ワイヤソ一の張力が 2 5 N以上 3 5 N以下である場合にほぽ同様の 結果を得ることができる。
[表 3 ]
Figure imgf000033_0001
次に、 上述のワイヤソ一を用いたワイヤソー装置 1 0〇のメイン ローラ 1 〇 a、 1 O bおよび 1 0 cの好ましい構造を説明する。 水を主成分とする冷却液を用いると、 油性の冷却液を用い 場合 よりもワイヤソ一の断線率が増加 （すなわち、 より短い時間で断 線） するとともに、 加工精度が低下するという問題が発生する。 本
3 発明者が種 検討し 結果、 図了に模式的に示すよろに、 ローラ 1 〇 a、 1 0bおよび 1 0 cの高分子層 1 0 Pに形成された案内溝 1 0Gの断面形状を、 案内溝 1 〇<3が有する一対の斜面 1 OSが口一 ラ 1 O aの半径方向 1 ORに対して 25° 以上 45° 未満の角度 (以下、 「傾斜角 （ο 」 という。 ） を成す構成を採用することに よって、 ワイヤソー 2〇の断線の発生をさらに抑制するとともに、 +分な加工精度を得ることができることがわかっ 。 傾斜角は、 3 0° .以上 35° 以下であることがさらに好ましい。
なお、 例示したように、 案内溝 1 0Gが有する一対の斜面 1 OS の両方がローラ 1 0 aの半径方向 1 0 Rに対して上記の範囲の傾斜 角を有することが好ましいが、 一対の斜面 1 OSの内の少なくとち 一方が上記の範囲の傾斜角を有していれば、 断線の発生を抑制する 効果および十分な加工精度を得ることができる。
従来は、 例えば図 7に示すように、 案内溝 1 0Gの斜面 1 〇Sが ローラの半径方向 1 0 Rに対して 45° 以上の傾斜角を成す構造を 採用してい 。 これは、 案内溝 1 0Gから効率よくスラッジを十分 に排出させるためであり、 特に、 希土類合金は脆性的な破壊を起こ す主相と延性的な破壊を起こす粒界相とを有する めに切削抵抗が 高く、 且つ、 比重が大きいのでスラッジの排出性が悪いため、 スラ ッジの排出性を高めるために、 傾斜角を 45° 超としていた。
しかしながら、 本発明者が検討し 結果、 斜面 1 OSの傾斜角を 45° よりち大きくすると、 断線発生率はそれほど低下せず、 し ろ、 加工精度が低下するという問題が発生することがわかった。 以 下に、 図 8を参照しながら、 この現象を説明する。 ワイヤソ一 20 は、 図 2を参照しながら説明したように、 ローラ 1 〇a、 1 0bお よび 1 0 cの間に亙いに平行な複数の走行線の列を形成するよ に 多条に掛けられる。 走行線の列を形成するワイヤツー 20の位置は. ローラ 1 〇 a、 1 0 bおよび 1 0 cのそれぞれの高分子層 1 〇 Pに 形成された案内溝 1 0Gによって規定されるので、 ある走行線から 隣の走行線に移る際に、 ワイヤソー 20は案内溝 1 0Gに斜めに掛 けられる。 この斜めに掛けられたワイヤソ一 2〇が案内溝 1 0Gの 斜面 1 〇 Sから捻回力を受ける。 ま 、 ワイヤソー 20が斜めにな るほどより大きな捻回力を受けることになる。
図 8は、 ローラの案内溝の斜面 1 0 Sの傾斜角とワイヤソ一の捻 れ角との関係を示すグラフである。 捻れ角 Ωは、 ワイヤソー 20が ロールから受ける捻回力に比例し、 捻れ角 Ω二 360° のときワイ ャソ一が一回捻回されていることを示す。 なお、 図 8に示した結果 は、 以下で説明する構成についての力学的なモデル計算から求め 7ό なお、 斜面 1 OSの傾斜角は、 両側の斜面で等しいとし fe。 結果を 示してし る。
450mmの間隔 （スパン） で配置した一対のローラ （図 1の口 —ラ 1 Obと 1 0d) 直径 1 70mm) の間に、 ワイヤソー 20を 張力 30N (3 k g f ) で 2〇0条配設する。 新線供給量は 2mZ 分で、 1 20秒サイクルで往復走行させる。 このとき、 ワイヤソ一 20は、 約 1 90回往復走行された後、 ローラから脱出することに なる。 '
ここで、 種 実験し 結果、 1スパン （450mm) の間でワイ ャソ一が 5回 （Ω二 1 800° ) 捻回する力を受けると、 ワイヤソ 一 2〇が 200条分走行する間に、 約 500回攛回した。 すなわち, 200条 X 5回二 1 〇 00回分捻回する力を受けたとき、 その約 5 0%分が実際の捻回として蓄積され 。 そこで、 図 8における縦軸 の捻れ角 Ωは、 力学的なモデル計算から求められる捻回力に対^す る捻れ角に 0. 5を乗じだ値を示している。 また、 静的な捻れ破断 強度試験から、 ワイヤソー 20に実際に蓄積される捻れ角が 1 80 〇° (5回捻回） となっ ときに、 1 〇％>の確率でワイ,ャソ一が破 断すると見積ちつた。
図 8からわかるように、 捻回力 （捻れ角） は、 溝 1 0Gの傾斜角 αが大きくなるにつれて単調に減少する。 単純に捻回力のみよるヮ ィャソ一 20の破断を考えると、 ワイヤソー 20が細い場合 （直径 d二 0. 1 9mm) には傾斜角を 1 0° 以上、 太い場合 （直径が〇. 25mm) でも傾斜角を 25° 以上とすれば、 ワイヤソ一 20の破 断を抑制できることになる。
しかしながら、 実験によると、 いずれのワイヤソー 20を用い 場合ち、 傾斜角が 45° 以上になると、 断線発生率があまり低下し なかった。 また、 傾斜角が 45° 以上になると加工精度が低下する という問題が発生し 。
これは、 傾斜角が大きくなると、 案内溝 1 0Gの幅 1 0W (図 6 参照） が大きくなり、 ワイヤソー 20が案内溝 1 0G内で振れたり, 更には、 隣接する案内溝 1 0Gに飛び移っ りするため、 ワイヤソ 一 20に掛かる張力や捻回力が不均一となり、 局所的に大きな麻力 が発生する結果、 ワイヤソー 2〇の断線が発生するものと考えられ る。 また、 ワイヤソー 20が案内溝 1 0G内を安定に走行しない結 果、 加工精度が低下するものと考えられる。 なお、 実験には、 高分 子層 1 0 Pとしてウレタンゴム層を用い、 冷却液としてはュシロ化 学工業社製 #830の約 1 0%水溶液を用いた。 ま 、 上記の実験 例と同じ希土類焼結磁石のワークピースを切断した。
上述の結果から、 案内溝 1 OGの斜面 1 OSの傾斜角は、 25° 以上 45° 未満であることが好ましい。 なお、 ワイヤソ一20の断 線をなるベく抑制する めには、 捻回力が低下するように、 傾斜角 を 30° 以上とすることが好ましく、 高い加工精度を得るためには 傾斜角を 35° 以下とすることが好ましい。 また、 なお、 案内溝 1 〇<3の底部 1 〇Bは、 ワイヤソ一 20の半径よりもやゆ小さめの曲 率半径に加工しておくことが好ましい。
上述したワイヤソ一装置 1 〇〇を用いると、 上述の実施形態のヮ ィャソ一 20を用いることによる効果と相まって、 ワイヤソー 20 の寿命を更に長くすることができる。 特に、 ローラ間距離が短い揚 合のように、 比較的大きな捻回力が発生する場合に、 本実施形態の 効果が大きし、。
ワイヤソ一装置 1 00を例示して本発明の実施形態を説明したが、 本発明はこれに限られず、 単一のリ一ルポビンを用いるェンドレス 型のワイヤソー装置 （例えば特開平 1 1—1 9801 8号公報参 照） に適用することができる。 産業上の利用可能性
本発明によると、 ワイヤソー装置で水を主成分とする冷却液を用 いて希土類合金を切断する際のワイヤソ一の寿命を長くすることが 161
可能になる。 従って、 水を主成分とする環境にやさしい冷却液を用 いて、 例えば、 ボイスコイルモータに用いられる希土類焼結磁石用 の希土類焼結合金を効率良く切断することが可能となる。 すなわち. 希土類焼結磁石の製造コス卜を低減することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 芯線に砥粒を樹脂層によって固着させ ワイヤソーを用い る希土類合金の切断方法であって、
前記希土類合金が前記ワイヤソ一によつて切削される部分を 2
5°Cにおける表面張力が 25mNZm〜6〇mN/mの範囲内にあ る水を主成分とする冷却液中に浸漬し 状態で、 前記ワイヤツーを 走行させることによって前記希土類合金を切削する工程を包含し、 前記ワイヤソ一として、 長さ方向において互いに隣接する前記砥 粒間の平均距離が前記砥粒の平均粒径の 1 50%以上 400%未満 の範囲内にあり、 前記砥粒が前記樹脂層の表面から突き出している 部分の平均高さが前記砥粒の平均粒径の了 0%以下であって、 且つ, 前記樹脂層の前記芯線に対する偏肉率が 40%以下であるワイヤソ 一を用いる、 希土類合金の切断方法。
2. 芯線に砥粒を樹脂層によって固着させ ワイヤツーを用い る希土類合金の切断方法であって、 ，
前記希土類合金が前記ワイヤソ一によつて切削される部分を前記 希土類合金に対する 25°Cにおける動摩擦係数が 0. 1〜〇. 3の 範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬した状態で、 前記ヮ ィャソ一を走行させることによって前記希土類合金を切削する工程 を包含し、
前記ワイヤソ一として、 長さ方向において互いに隣接する前記砥 粒間の平均距離が前記砥粒の平均粒径の 1 50%以上 4〇 0%未満 の範囲内にあり、 前記砥粒が前記樹脂層の表面から突き出している 部分の平均高さが前記砥粒の平均粒径の了 0%以下であって、 且つ. 前記樹脂層の前記芯線に対する偏肉率が 40%以下であるワイヤソ 一を用いる、 希土類合金の切断方法。
3. 前記砥粒の平均粒侄 Dは、 2◦ m≤ D≤ 6〇 mの関係 を満足する、 請求項 1または 2に記載の希土類合金の切断方法。
4. 前記芯線の直径は〇. 1 2mm以上 0. 2mm以下の範囲 内にある、 請求項 1から 3のいずれかに記載の希土類合金の切断方 法。
5. 前記樹脂層は、 フエノール樹脂、 エポキシ樹脂またはポリ イミド樹脂から形成されている、 請求項 1から 4のいずれかに記載 の希土類合金の切断方法。
6. 前記ワイヤソーを走行させる工程は、 ワイヤソーを複数の ローラの間で走行させる工程であって、
前記複数のローラのそれぞれは、 案内溝が形成された高分子層を 有し、 前記案内溝は、 少なくとも一方の斜面が前記ローラの半径方 向に対して 25° 以上 45° 未満の角度を成す一対の斜面を有し、 前記ワイヤは前記一対の斜面の間を走行させられる、 請求項 1から 5のいずれかに記載の希土類合金の切断方法。
7. 前記希土類合金は、 R— F e— B系希土類焼結合金である 請求項 1から 6のいずれかに記載の希土類合金の切断方法。
8. 前記希土類合金は、 Nd— F e— B系希土類焼結合金であ る請求項 7に記載の希土類合金の切断方法。
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