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発明の名称 研切削体及び研削体セット、これらを用いた研削装置及び研削方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−253277(P2007−253277A)
公開日 平成19年10月4日(2007.10.4)
出願番号 特願2006−80500(P2006−80500)
出願日 平成18年3月23日(2006.3.23)
代理人 【識別番号】100105809
【弁理士】
【氏名又は名称】木森 有平
発明者 大野 文雄 / 斉藤 清 / 山沢 和人
要約 課題
効率の良い研削加工及び精度の良い研削加工を行うことが可能な研切削体を提供する。

解決手段
被加工物を切断する複数の切削刃2a、2b、2c、2dを備え、各切削刃2a〜2d間にワーク12の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石3a、3b、3cが装着されている。輪郭加工用砥石3a、3b、3cによってワーク12に対して輪郭加工が行われ、同時に切削刃2a、2b、2c、2dによって各加工物12a、12b、12cに切断される。
特許請求の範囲
【請求項1】
被加工物を切断する複数の切削刃を備え、各切削刃間に被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石が装着されていることを特徴とする研切削体。
【請求項2】
前記輪郭加工用砥石が総型砥石であることを特徴とする請求項1記載の研切削体。
【請求項3】
前記輪郭加工用砥石は、R面取り、C面取り、平面研削、曲面研削から選ばれる少なくとも1種を行うことを特徴とする請求項1または2記載の研切削体。
【請求項4】
被加工物の両面に対してそれぞれ研削加工を行う1組の研削体から構成され、
少なくとも一方の研削体は、被加工物を切断するための複数の切削刃を備え、各切削刃間に被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石が装着された研切削体であることを特徴とする研削体セット。
【請求項5】
前記1組の研削体の双方が、被加工物を切断するための複数の切削刃を備え、各切削刃間に被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石が装着された研切削体であることを特徴とする請求項4記載の研削体セット。
【請求項6】
各研切削体の輪郭加工用砥石に形成された輪郭加工面が円弧状の面であり、研削により形成される加工物の形状がC型形状または円柱形状であることを特徴とする請求項4または5記載の研削体セット。
【請求項7】
請求項1から3のいずれか1項記載の研切削体または請求項4から6のいずれか1項記載の研削体セットを備えた研削装置。
【請求項8】
請求項7記載の研削装置を用い、被加工物に対して加工物形状に対応した輪郭加工と切断を行うことを特徴とする研削方法。
【請求項9】
被加工物に対して複数の加工物形状に対応した輪郭加工と各加工物への切断を同時に行うことを特徴とする請求項8記載の研削方法。
【請求項10】
前記被加工物が希土類合金粉末の成形体または希土類焼結磁石であることを特徴とする請求項8または9記載の研削方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば希土類焼結磁石を粉末冶金法により製造する際に希土類合金粉末成形体や希土類焼結磁石の研削加工等に用いられる研切削体及び研削体セットに関するものであり、さらには、これら研切削体や研削体セットを用いた切削装置及び切削方法に関する。
【背景技術】
【0002】
モータをはじめとする各種電気部品の小型化の要求、及びこれに対応した磁石の特性向上の要求に伴い、高性能小型磁石の開発が求められている。このような中、例えばNd−Fe−B磁石等のR−T−B系(Rは、希土類元素の1種以上である。Tは、Feを必須とし、その他金属元素を含む。)焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるNdが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要が益々拡大する傾向にある。
【0003】
希土類焼結磁石の製造方法としては、粉末冶金法が知られており、低コストでの製造が可能なことから広く用いられている。粉末冶金法により希土類焼結磁石を製造するには、先ず、原料合金インゴットを粗粉砕及び微粉砕し、粒径が数μm程度の原料合金粉を得る。このようにして得られた原料合金粉を磁場中で配向させ、磁場中成形を行う。磁場中成形後、成形体を真空中、または不活性ガス雰囲気中で焼結を行う。さらに、焼結時効や機械加工、表面処理等の工程を行う。
【0004】
前述の粉末冶金法による希土類焼結磁石の製造においては、最終製品(希土類焼結磁石)を所定の形状とするために、成形段階において、あるいは焼結後において、切削加工が必要になる。例えば磁場中成形により金型内で所望の形状(例えば、アーク形状やリング形状等)に成形し、熱処理(焼結及び焼結時効)後に形状を整えるのが一般的であるが、小型化の要求に伴い、単品毎に処理していたのでは、生産効率が悪く、生産性の向上が課題となっている。そこで、成形工程において希土類合金粉末をブロック状に成形し、これを所定の輪郭形状に研削したり切断することで所定の形状とした後、焼結することが行われている。あるいは、例えばアーク形状の希土類焼結磁石を作製する場合、前記磁場中成形において一回り大きな矩形形状に成形し、あるいは前記アーク形状を複数個取りすることが可能な大きさのブロック形状に成形し、熱処理によって焼結体を作製した後に、輪郭加工用砥石を用いて輪郭加工し、さらには各製品毎に切断することで所望のアーク形状に加工処理することも試みられている。
【0005】
前述のような輪郭加工や切断は、輪郭加工用砥石を用いた研削や切削刃を用いた切削により行われるが、例えばブロック状の被加工物に対して前記研削や切削を行う場合、それぞれ別工程にて行うというのが一般的である。例えば、研削面が平面の場合には、全体を研削した後、切削により切断することが多い。一方、研削面が曲面の場合には、多くは切断後曲面研削加工が行われる。ただし、曲面に研削した後、切削により切断することもある。
【0006】
しかしながら、研削と切削を別工程で行う場合、工数の増加に伴って製造効率が低下し、生産性を損なう結果となる。そこで、切削と研削を同時に行い得る切削加工装置の開発が進められている(例えば、特許文献1等を参照)。
【0007】
特許文献1は、本願出願人により提案されたものであり、主に電子部品の加工に適用される切削具、切削加工装置に関するものである。切削具の具体的な構成としては、複数の切削刃と回転軸とを含み、前記複数の切削刃は、円板形に形成され、円周で切削を行う回転切削刃であって、中心が前記回転軸と同軸上に組み合わされ、前記複数の切削刃の内少なくとも一つの切削刃は、他の切削刃より大径に形成されている。前記構成を有する切削具を用いれば、切削と研削加工が同時に行え、加工工程の複合化によるコストダウン、加工時間の短縮及び加工精度の向上が可能であり、また、複雑な形状の研削加工を切断と同時に行うことが可能である。
【特許文献1】特開2005−111617号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1記載の切削具は、切断のための切削刃は1枚であり、複数列の加工には切削具を複数回往復動させる必要がある。これでは効率が悪く、大量生産には向かない。また、特許文献1記載の切削具では、切削と研削加工とを同時に行うことが可能ではあるものの、研削加工が行えるのは切断を行う切削刃の近傍に限られる。実際、特許文献1記載の切削具では、切断の際に端面研削(ベベル)を行っているにすぎない。したがって、適用可能な加工対象物が大きく制約され、例えば前記希土類合金粉末の成形体や希土類焼結磁石の輪郭加工に応用することは難しい。
【0009】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、輪郭加工のような研削加工と切断のための切削加工とを同時に行うことができ、精度の良い研削及び切削を効率的に行うことが可能な研切削体及び研削体セットを提供することを目的とする。また、本発明は、研削加工における制約がなく、様々な形状への輪郭加工が可能で、且つ輪郭加工された加工物を個別に切断することが可能な研切削体及び研削体セットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記研切削体や研削体セットを用いることで、所望形状への輪郭加工及び各製品への切断を効率良く行うことができ、生産性を飛躍的に向上することが可能な研削装置及び研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前述の目的を達成するために、本発明の研切削体は、被加工物を切断する複数の切削刃を備え、各切削刃間に被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石が装着されていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の研削体セットは、被加工物の両面に対してそれぞれ研削加工を行う1組の研削体から構成され、少なくとも一方の研削体は、被加工物を切断するための複数の切削刃を備え、各切削刃間に被加工物の輪郭形状の少なくとも一部を加工する輪郭加工用砥石が装着された研切削体であることを特徴とする。
【0012】
さらに、本発明の研削装置は、前記研切削体または研削体セットを備えることを特徴とするものであり、本発明の研削方法は、前記研削装置により被加工物に対して加工物形状に対応した輪郭加工と切断を行うことを特徴とする。
【0013】
本発明においては、複数枚の切削刃と、これら切削刃の間に配置される輪郭加工用砥石とを組み合わせ、これらを一体化することにより研切削体が構成されているので、輪郭加工と切断とが一括して行われる。また、輪郭加工用砥石と切削刃の組み合わせにより輪郭加工形状に対して切断位置が一義的に決まり、輪郭加工形状に対して精度良く位置決めした状態で切断が行われる。さらに、前記輪郭加工用砥石と切削刃の組み合わせを複数組設置すれば、一度の加工による生産量が2倍、あるいは3倍というように飛躍的に増加し、生産性が大幅に向上する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の研切削体及び研削体セットによれば、輪郭加工と切断とを同時に行うことができ、加工効率を大幅に向上することが可能である。また、本発明の研切削体及び研削体セットによれば、輪郭加工形状に対して切断位置が高精度に決まり、精度良い加工が可能である。さらに、本発明の研切削体及び研削体セットによれば、研削形状に対する制約がなく、様々な形状への輪郭加工が可能で、且つ輪郭加工された加工物を個別に切断することが可能である。さらにまた、本発明の研切削体及び研削体セットによれば、複数の加工物に対応した研削及び切断を一括して行うことができ、生産性を飛躍的に向上することが可能である。同様に、本発明の研削装置及び研削方法によれば、生産性や加工精度に優れた研削装置及び研削方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を適用した研切削体及び研削体セット、さらには研削装置及び研削方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
本実施形態の研切削体1は、例えば図1(a),(b)に示すように、複数枚(ここでは4枚)の切削刃2a,2b,2c,2dと、これら切削刃2a,2b,2c,2dの間に配される複数(ここでは3つ)の輪郭加工用砥石3a,3b,3cとから構成されるものである。各輪郭加工用砥石3a,3b,3cは、それぞれ2枚の切削刃に挟まれる形で設置されており、例えば輪郭加工用砥石3aの両側には切削刃2a,2bが、輪郭加工用砥石3bの両側には切削刃2b,2cが、輪郭加工用砥石3cの両側には切削刃2c,2dが配置されている。したがって、例えば輪郭加工用砥石3aと切削刃2a,2bによって、1つの製品(加工物)の輪郭加工とその両端部の切断が行われる。
【0017】
ここで、前記切削刃2a,2b,2c,2dは、いわゆる切削ブレードと称されるものであり、厚さの薄い円板状の砥石により構成されている。これら切削刃2a,2b,2c,2dは、外周面の幅が狭く、例えばカッターのように被加工物を鋭利に切断する機能を有する。
【0018】
一方、各輪郭加工用砥石3a,3b,3cは、総型砥石に相当するものであり、前記切削刃2a,2b,2c,2d間の領域において、被加工物の上面を円弧面に削り出す研削加工(輪郭加工)を行うものである。したがって、例えば前記輪郭形状(円弧面)に対応して外周面形状が形成された電着砥石等が用いられる。なお、前記輪郭加工用砥石3a,3b,3cは、必ずしも被加工物の全面の輪郭加工を行うものでなくてもよく、被加工物の一部形状を輪郭加工するものであってもよい。
【0019】
電着砥石の電着面は、例えば台金の外周面に砥粒を電着固定することにより構成されるが、砥粒としては、例えばダイヤモンドや窒化ボロン立方晶(CBN)等の超砥粒が用いられる。これら砥粒は、例えばNi等の電着金属によって前記電着面に固定されている。また、電着砥石(輪郭加工用砥石3a,3b,3c)の電着面の形状は、加工物の輪郭形状に対応した形状とされ、例えば加工物がC型形状である場合、内側円弧面(内R面と称する。)や外側円弧面(外R面と称する。)に対応して断面円弧状の曲面とされている。
【0020】
前記切削刃2a,2b,2c,2dと輪郭加工用砥石3a,3b,3cは、前記の通り交互に配列されるとともに、両端部分がフランジ4,5で押さえられた状態でスピンドル(回転軸)6に固定されている。これにより研削装置に装着され、前記スピンドル6を高速で回転し、前記切削刃2a,2b,2c,2d及び輪郭加工用砥石3a,3b,3cの外周面を被加工物に当接することで研削加工(輪郭加工)及び切削加工(切断)が行われる。
【0021】
図2は、前記研切削体(研削装置)による研削の様子を示すものである。ここでは支持板11上に載置されたワーク(被加工物)12に対して輪郭加工と切断とを同時に行う。ワーク12の材質等については任意であるが、例えば希土類焼結磁石を製造する際に、希土類合金粉末をプレス等により圧縮した成形体や、焼結後の希土類焼結磁石の研削加工に適用して好適である。特に、前記成形体の研削加工に適用した場合には、研削負荷が小さくなり(すなわち削れ易くなり)、研削に際して飛び難く、送り速度を高めることができるという利点を有する。したがって効率的な研削加工が可能であり、また切削刃2a〜2dや輪郭加工用砥石3a〜3cの摩耗を極めて微量に抑えることができる。研削量も例えば10mm程度まで可能になり、本発明の選択範囲を広げることができ、より多くの形状にまで適用することができる。一方、焼結後の希土類焼結磁石の研削加工に適用した場合には、その後の工程で寸法が変化することがないので、当該研削加工によって寸法精度を確保することができる。
【0022】
特に、研削面が曲面の場合はその効果が顕著である。被加工物を切断後、総型砥石を用いて曲面形状に輪郭加工する場合、曲面に沿って被加工物が逃げてしまうからである。その結果、曲面が偏心してしまうことがしばしば起こる。一方、本実施形態の方法によれば、両側を切削刃に規制され、且つ未切断部分が繋がった状態となっているので、加工物が曲面に沿って逃げることが起こらない。したがって、偏心を抑えることができ、寸法精度向上が顕著に現れる。被加工物の曲面に沿った逃げは研削抵抗が大きいほど強く現れる。焼結体の場合、成形体に比べ研削抵抗が大きいので、その傾向が顕著となる。
【0023】
研削は、前記のようにワーク12を支持板11上に固定して行うが、この時のワーク12の固定方法としては、粘着テープによる固定、電磁チャック、真空チャック等が例示される。ワーク12が前記希土類合金粉末の成形体の場合には、真空チャックによる固定が好ましい。前記ワーク12を0.1MPa程度の力で支持板11に固定することにより、研削加工の際の飛び等を防止することが可能である。
【0024】
図2(a)は、研削対象となるワーク12と、研削を行う研削体1を示すものである。研削体1においては、輪郭加工用砥石3a〜3cの研削面kmが逆円弧面とされ、これに応じてワーク12a〜12cの上面が円弧面emに輪郭加工される。研削に際しては、前記ワーク12の前方に前記研切削体1を配置し、ワーク12を前進させることによって研削を行う。前記研切削体1による研削では、図2(b)に示すように、ワーク12の上面が各輪郭加工用砥石3a〜3cによって曲面研削され、いわゆるカマボコ形状となるように輪郭加工される。同時に、前記切削刃2a〜2dによってワーク12の切断が行われる。
【0025】
前記切削刃2a〜2dによるワーク12の切断は、切削刃2a〜2dの先端が支持板11にまで到達することで行われるが、この時、切削刃2a〜2dのワーク12からの突き抜け量は、ワーク12の長さに比して僅かな量とすることが好ましい。前記突き抜け量はゼロとすることが理想的であり、これにより切削刃2a〜2dによる切削(切断)と輪郭加工用砥石3a〜3cによる研削(輪郭加工)が同時に終了し、ワーク12が飛び難くなる。ただし、前記突き抜け量を厳密にゼロに制御することは難しく、通常は若干の突き抜け量をもった状態に設定する。この場合、切削刃2a〜2dによる切削が輪郭加工用砥石3a〜3cによる研削よりも先に終了してしまうが、前記突き抜け量がワーク12の長さに比して僅かな量であればその時間差は僅かであり、前記ワーク12の飛びについてはほとんど問題とならない。
【0026】
図2(c)は、前記研切削体1により研削加工されたワーク12a〜12cを示すものである。各ワーク12a〜12cにおいては、上面が円弧面に研削されるとともに、所定の寸法に切断されている。このとき、輪郭加工用砥石3aの両側には切削刃2a,2bが、輪郭加工用砥石3bの両側には切削刃2b,2cが、輪郭加工用砥石3cの両側には切削刃2c,2dが配置されているので、各輪郭加工領域に対して切断位置が一義的に決まり、前記平面研削された輪郭加工面に対して確実に切断位置が高精度に保たれる。例えば、輪郭加工と切断を別工程で行った場合には、各工程間で若干の位置ずれが生ずるおそれがあるが、本発明の研切削体1を使用した場合には、このような位置ずれの発生は皆無となる。特に、前記のように曲面形状に輪郭加工する場合、輪郭加工と切断を別々に行うと曲面の偏心等が起こりやすいが、本実施形態の研切削体1を用いることで輪郭加工形状に対して切断位置が一義的に決まり、非常に有効である。
【0027】
前述の研切削体1においては、輪郭加工用砥石3a〜3cによる輪郭加工形状を任意に設計することが可能である。例えば図3は、輪郭加工用砥石3a〜3cにより平面加工を行う研切削体の一例を示すものである。この場合、各輪郭加工用砥石3a〜3cは、ワーク12の上面を平面研削する。図4は、輪郭加工用砥石3a〜3cにより円弧状の面取り加工(R面取り加工)を行う研切削体1の一例を示すものである。この場合には、前記輪郭加工用砥石3a〜3cは、平面研削部分hの両側端部にR面部分rを有し、このR面部分rによって加工物12a〜12cの両側縁部にR面rmを形成し、R面取り加工を行う。平面研削及びR面取り加工と同時に切削刃2a〜2dによって切断が行われることは、先の図1(a)、(b)に示す研切削体1と同様である。
【0028】
図5は、輪郭加工用砥石3a〜3cにより平面状の面取り加工(C面取り加工)を行う研切削体1の一例を示すものである。この場合には、前記輪郭加工用砥石3a〜3cは、平面研削部分hの両側端部に傾斜面部分cを有し、この傾斜面部分cによってワーク12a〜12cの両側縁部にC面cmを形成し、C面取り加工を行う。平面研削及びC面取り加工と同時に切削刃2a〜2dによって切断が行われることは、先の図1(a)、(b)に示す研切削体1と同様である。
【0029】
図6は、いわゆるC型形状への研削加工例を示すものである。この場合には、図6(a)に示す第1の研削加工と、図6(b)に示す第2の研削加工を行う。第1の研削加工では、外R面に対応した逆円弧面の輪郭加工用砥石3aから3cと切断用の切削刃2a〜2dを備えた第1の研切削体1Aを用いる。この第1の研切削体1Aは、外R面に対応した逆円弧面を有し、ワーク12に対して外R面を輪郭加工する。この時、各切削刃2a〜2dによる切削は、ワーク12の厚さの中途位置までであり、この段階ではワーク12は切断されない。次いで、図6(b)に示すように第2の研削加工を行うが、この第2の研削加工には内R面に対応して逆円弧面を有する輪郭加工用砥石3d〜3f及び切削刃2e〜2hを備えた第2の研切削体1Bを用いる。第2の研切削体1Bによりワーク12の裏面側を研削加工することで内R面が形成される。また、この第2の研削加工では、各切削刃2e〜2hの先端の研削深さが、前記第1の研削加工時の各切削刃2a〜2dによる切削位置まで到達する深さ以上の深さとされ、各加工物12a〜12cへの切断が行われる。前記研削加工により、図6(c)に示すようなC型形状の加工物12a〜12cが形成される。なお、上面側の研切削に際しては切削刃は必ずしも必要ではない。切削部に対応する位置が加工物に向かって突き出したような形状をもつ研削砥石のみで構成されていても良い。ただし、この場合、突き出した部分が他の部分より磨耗しやすく、磨耗した場合砥石全体を交換しなければならないので、切削刃と研削砥石を組み合わせた研切削体の方が効率的である。
【0030】
図7は、前記第1の研削加工と第2の研削加工を連続的に行う研削装置の一例を示すものである。この研削装置では、ワーク12は搬送レール31によって次々と搬送され、先ず、第1の研切削体1Aによる第1の研削加工が行われ、次いで第2の研切削体1Bによる第2の研削加工が行われる。ここで、第2の研削加工はワーク12の下面側に対して行う必要があるので、付勢治具32によってワーク12を上から押さえながら第2の研削加工を行う。図8は、第2の研削加工時の付勢治具32によるワーク12の支持状態を示すものである。図8では付勢治具は直線状であり、曲面形状をもつワークに対して外周中央部を押さえる構造となっているが、ワーク外周面形状に合わせた押さえとすることもできる。その場合、ワークとの接触面積が増えるため、押さえがより一層有効になるばかりではなく、研削によるワークの周方向への逃げを抑制する位置規制効果も見込める。
【0031】
本例は上下面の研切削加工を一度の送りで行う方法であるが、第1の研切削加工を行った後、加工面を下にして第2の研切削加工を行っても良い。ただし、この場合、内周及び外周の曲面の位置精度がずれないように注意して第2の研切削加工を行う必要がある。例えば、第1の研切削加工前のワークを面出ししておき、一方の側面を治具等に突き当てて第2の研切削加工を行うことにより、精度を確保できる。また第1の研削加工によって得られた形状と同様の面をもつ加工を施した支持板に、ワークを合わせ込み、その状態で第2の研切削加工を施すことにより精度を得ることができる。
【0032】
前記研切削体1においては、例えば複雑な形状の輪郭加工を行う場合には、輪郭加工用砥石3a〜3cを分割して構成することも可能である。図9は、このような研切削体1の一例を示すものである。本例の場合、図4に示す研切削体1と同様、C面取り加工を行うものであるが、図9(a)に示すように、C面cmに対応した傾斜面部分3a、3a、3b、3b、3c、3cと平面研削部分3a、3b、3cとが別砥石として構成され、複数のパーツ(砥石)を組み合わせることによってC面取り形状を輪郭加工可能とされている。なお、前記平面研削部分3a、3b、3cについては、研削機能を持たないスペーサとすることも可能である。この場合には、図9(b)に示すように、加工物の両端部分の面取り加工と切断が行われることになる。なお、前記構成においては、スペーサがワークと接触してしまうことを防ぐため、面取り用砥石(傾斜面部分3a、3a、3b、3b、3c、3c)端部の直径よりスペーサ(平面研削部分3a、3b、3c)の直径は小さくする必要がある。
【0033】
図10は、輪郭加工を行う部分を輪郭加工砥石と切削刃とから構成した例を示すものである。本例の場合、図10(a)に示す第1の研削加工工程で、第1の研削体を用いてワーク12の平面研削と溝13の加工を行う。第1の研削体は、平面研削を行う輪郭加工用砥石21に溝加工用の切削刃22を組み合わせたものである。この第1の研削体では、溝加工用の切削刃22a〜22dによってはワーク12の切断は行われない。次に、図10(b)に示すように、切断のための切削刃2a〜2d、輪郭加工(平面研削)のための輪郭加工用砥石3a、3a、3b、3b、3c、3c、さらには溝加工用の切削刃23a〜23cを備えた第2の研切削体を用いてワーク12の裏面側を研削加工する。この第2の研削加工工程により、ワーク12の裏面側の平面研削及び溝14の形成と、切削刃2a〜2dによる各加工物12a〜12cへの切断が行われる。前記第1の研削加工と第2の研削加工についても、先の図7に示す研削装置と同様の装置により行われる。この場合の付勢治具32によるワーク12a〜12cの支持状態を図11に示す。なお、本例の場合、溝加工用の切削刃は切断を目的とするものではないので、輪郭加工用の砥石と同列に扱っている。したがって、第1の研削体は研切削体ではないが、第2の研切削体と組み合わせ1組とすることで、研削体セットを構成している。
【0034】
また、切削刃と溝加工用の切削刃の間に輪郭加工用の砥石を挟みこんだ構造で無くても良い。この場合、切削刃と溝加工用の切削刃の間にスペーサを挟み込み、平面研削を行わずに、溝加工と切断のみを行う。先ず第1の研削体にてワークの溝加工のみを行う。次に、ワークの溝加工された面を下にして、まだ溝加工が行われていない面の溝加工及び切削刃による切断を同時に行う。この方法による加工では、上下の溝位置精度を出すために様々な工夫が必要である。例えば、加工前のワークを面出ししておき、一方の側面を治具等に突き当てて第2の研切削加工を行うことにより、精度を確保できる。また第1の溝加工によって得られた溝を利用し、第2の研切削加工のため準備した支持板にワークの溝に入るような凸部を設けておき、その凸部を溝に入れた状態で第2の研切削加工を施すことにより精度を得ることができる。
【0035】
図12は、ブロック状のワーク12から円柱形状の加工物を研削加工する例を示すものである。円柱形状の加工物を研削加工する場合には、図12(a)に示すように、半円形状の円弧面を有する輪郭加工用砥石3a〜3cを備えた研切削体1A,1Bを上下一対配置し、図12(b)さらには図12(c)に示すように、前記ワーク12の両面側から輪郭加工及び切断を行う。この場合、上下一対の研切削体1A,1Bが本発明の研切削体セットということになる。なお、上下一対の研切削体1A,1Bでいわゆる両頭研削を行う場合には、上下いずれか一方の研切削体による研削を前研削、他方の研切削体による研削を後研削とし、時間差を設けることが好ましい。前記上下一対の研切削体1A,1Bによりワーク12の両面を半円形状に輪郭加工することで、図12(d)に示すような断面略円形の円柱状の加工物12a〜12cが形成される。
【0036】
以上の構成を有する研削治具を用いることにより、輪郭加工や切断の加工効率を上げることができ、生産性の大幅な向上を実現することが可能である。また、輪郭加工面に対して切断位置が一義的に決まるため、確実に精度の高い研削加工を行うことが可能である。特に、曲面形状をもつ加工物の加工に有効である。さらに、例えば輪郭加工用砥石と切削刃を個別に交換することが可能であり、また個々の輪郭加工用砥石を単純な形状の砥石により構成することができるため、コスト削減にも繋がる。切削のように大きな切込み量や削り量を必要とする加工では磨耗しやすい。本研切削体は分割構成されているので、磨耗の大なる部分を交換すればよく、全体を総交換する必要が無いためである。
【0037】
前述の研切削体及び研削体セット、さらには研削装置及び研削方法は、例えば希土類焼結磁石の製造加工に適用して好適である。この場合、希土類合金粉末の成型体や希土類焼結磁石を被加工物として前述の研削を行う。そこで、以下においては本発明が適用される希土類焼結磁石の製造方法について説明する。
【0038】
希土類焼結磁石は、例えば希土類元素R、遷移金属元素T及びホウ素を主成分とするものであるが、磁石組成は特に限定されず、用途等に応じて任意に選択すればよい。例えば、希土類元素Rとは、具体的にはY、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb又はLuのことをいい、これらから1種又は2種以上を用いることができる。中でも、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素Rとしての主成分をNdとすることが好ましい。また、遷移金属元素Tは、従来から用いられている遷移金属元素をいずれも用いることができ、例えばFe、Co、Ni等から1種又は2種以上を用いることができる。これらの中では、磁気特性の点からFeを主体とすることが好ましく、特に、キュリー温度の向上、粒界相の耐蝕性向上等に効果があるCoを添加することが好ましい。また、前記希土類元素R、遷移金属元素T及びホウ素Bのみならず、他の元素の含有を許容する。例えば、Al、Cu、Zr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等の元素を適宜含有させることができる。一方で、酸素、窒素、炭素等の不純物元素を極力低減することが望ましい。特に磁気特性を害する酸素は、その量を7000ppm以下、さらには5000ppm以下とすることが望ましい。酸素量が多いと非磁性成分である希土類酸化物相が増大して、磁気特性を低下させるからである。なお、切断対象となる希土類焼結磁石としては、前記R−T−B系の希土類焼結磁石に限られるものではない。例えば希土類焼結磁石は、SmCo系焼結磁石等であってもよく、これらについても本発明を適用することが効果的である。
【0039】
希土類焼結磁石は粉末冶金法によって作製されるが、その製造プロセスは、基本的には、合金化工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、成形工程、焼結工程、時効工程とにより構成される。なお、酸化防止のために、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中(窒素ガス雰囲気中、Arガス雰囲気中等)で行う。
【0040】
合金化工程では、原料となる金属、あるいは合金を所望の希土類合金粉末の組成に応じて配合し、真空あるいは不活性ガス、例えばAr雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、任意の方法を採用し得るが、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法(連続鋳造法)が生産性等の観点から好適であり、得られる合金の形態の点でも好適である。
【0041】
前記合金化の際に用いる原料金属(合金)としては、純希土類元素、希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。合金は、ほぼ最終磁石組成である単一の合金を用いても良いし、最終磁石組成になるように、組成の異なる複数種類の合金を混合しても良い。
【0042】
粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板、あるいはインゴット等を、粒径数百μm程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させて脆化させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。
【0043】
前述の粗粉砕工程が終了した後、必要に応じて粗粉砕した原料合金粉に潤滑剤を添加する。潤滑剤としては、例えば脂肪酸系化合物等を使用することができるが、特に、融点が60℃〜120℃の脂肪酸や脂肪酸アミドを潤滑剤として用いることで、良好な磁気特性、特に高配向度で高い磁化を有する希土類焼結磁石を得ることができ、その種類や添加量によって、成形体強度を所定の値に調整することができる。
【0044】
粗粉砕工程の後、微粉砕工程を行うが、この微粉砕工程は、例えば気流式粉砕機等を使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉を平均粒径が1〜10μm程度、例えば3〜6μmとなるまで微粉砕する。気流式粉砕機としては、ジェットミル等が好適である。
【0045】
微粉砕工程の後、磁場中成形工程において、原料合金粉を磁場中にて成形する。具体的には、微粉砕工程にて得られた原料合金粉を電磁石を配置した金型内に充填し、磁場印加によって結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。磁場中成形は、成形圧力と磁界方向が平行な平行磁界成形、成形圧力と磁界方向が直交する直行磁界成形のいずれであってもよい。さらに、磁界印加手段として、パルス電源と空芯コイルも採用することができる。この磁場中成形は、例えば700〜1600kA/mの磁場中で、30〜300MPa、好ましくは130〜160MPa前後の圧力で行えばよい。
【0046】
前記成形工程により成形した成形体を所定の形状に研削加工した後、焼結工程において、成形体に対して焼結処理を実施する。焼結処理では、前記成形体を真空または不活性ガス雰囲気中(Arガス雰囲気中等)で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、例えば1000〜1200℃で1〜10時間程度焼結すればよく、焼結後、急冷することが好ましい。なお、焼結工程においては、必要に応じて、焼結に先立って脱脂処理を行うことが好ましい。
【0047】
前記焼結後には、得られた焼結体に時効処理を施すことが好ましい。この時効処理は、得られる希土類磁石の保磁力Hcjを制御する上で重要な工程であり、例えば不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施す。時効処理としては、2段時効処理が好ましく、1段目の時効処理工程では、800℃前後の温度で1〜3時間保持する。次いで、室温〜200℃の範囲内にまで急冷する第1急冷工程を設ける。2段目の時効処理工程では、600℃前後の温度で1〜3時間保持する。次いで、室温まで急冷する第2急冷工程を設ける。600℃近傍の熱処理で保磁力Hcjが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。
【0048】
以上により、希土類焼結磁石が作製されるが、希土類合金粉末を圧縮成形した成形体、あるいは焼結後の希土類焼結磁石を被加工物とし、最終製品の形状に合わせて輪郭加工及び切断を行う。このとき、本発明の研切削体や研削体セット、さらには研削装置及び研削方法を用いることで、飛躍的に生産性を向上することが可能であり、精度の高い研削加工を実現することが可能である。
【0049】
以上、本発明を適用した研切削体、研削体セット、研削装置、及び研削方法の実施形態について説明してきたが、本発明がこれら実施形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【実施例】
【0050】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【0051】
実施例
被加工物として40mm×40mm×6.5mmの四角いブロック状の希土類焼結磁石を用い、図2に示すような研切削体を用いて各加工物の上面を円弧面に輪郭加工するとともに、切断を行い、断面が図13に示すような蒲鉾型形状の加工物40を作製した。使用した研切削体は、2つの輪郭加工用砥石を備え、合計3枚の切削刃が各輪郭用砥石の両側に配置され、円弧面に輪郭加工された2つの加工物が一括して形成される。研切削体(切削刃及び輪郭加工用砥石)には♯60のダイヤモンド砥粒を電着固定した電着砥石を用い、研削加工に際しては、砥石周速600m/分、送り速度12mm/分とした。
【0052】
比較例
実施例と同様の希土類焼結磁石に対して、切削刃を用いた切断工程を行い、各加工物に切り出した後、各加工物の輪郭加工工程を行った。なお、切削は3ラインを同時に切断するマルチスライサーを用い、送り速度12mm/分にて行った。研削は送り速度12mm/秒にて、各加工物毎に行った。
【0053】
評価
前記実施例、比較例における研削効率、及び作製された加工物の位置ズレ精度について計測した。ここで、研削効率は、40mm×40mm×6.5mmの四角いブロック状の希土類焼結磁石から加工物2個を作製するのに要した時間にて、評価した。なお支持板への樹脂による接着等の加工以外工程は実際に作業を行った時間のみとし、樹脂加熱や冷却に要した時間は加えていない。位置ズレについては、円弧面の中心と加工物の中心のズレを評価した。先ず、加工物の両端より2mm内側の位置をハイトゲージを用いて加工物の高さを求めた。次にその高さの差をから曲率中心位置の、加工物の中心位置からのズレを算出した。結果を表1に示す。
【0054】
【表1】


【0055】
この表1から明らかなように、本発明を適用した実施例では、比較例に比べて研削効率が33%向上した。また、位置ズレ精度についても、本発明を適用した実施例において、比較例に比べ位置ズレ量を約5分の1と小さくすることができ、極めて良好な結果が得られた。比較例では、切削(切断)と研削(輪郭加工)を別工程で行っているため、研削時の曲面周方向に沿った加工物の逃げが発生し、そのため位置ズレを起こしたものと推測される。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本発明を適用した研切削体の一例を示すものであり、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図2】図1に示す研切削体による研削工程を示すものであり、(a)はワーク及び研切削体の形状を示す図、(b)は研削状態を示す図、(c)は研削により形成される加工物を示す図である。
【図3】輪郭加工として平面研削を行う研切削体及びこれにより形成される加工物の形状を示す図である。
【図4】R面取り加工を行う研切削体及びこれにより形成される加工物の形状を示す図である。
【図5】C面取り加工を行う研切削体及びこれにより形成される加工物の形状を示す図である。
【図6】C型形状の加工物の研削工程を示すものであり、(a)は外R面輪郭加工工程、(b)は内R面輪郭加工及び切断工程、(c)は形成されるC型形状の加工物を示す図である。
【図7】第1の研削工程と第2の研削工程を連続して行う研削装置の一例を示す図である。
【図8】第2の研削工程における付勢治具によるワーク支持状態を示す図である。
【図9】(a)は輪郭加工用砥石を複数のパーツ(砥石)を組み合わせて構成した研切削体の一例及びこれにより加工された加工物の形状を示す図であり、(b)は平面研削部分をスペーサとした場合の加工物の形状を示す図である。
【図10】輪郭加工用砥石と切削刃を組み合わせて輪郭加工を行う研切削体の一例を示すものであり、(a)は一方の面の輪郭加工及び溝を形成する工程、(b)は他方の面の輪郭加工、溝形成及び切断を行う工程を示す図である。
【図11】図10に示す研削加工において、第2の研削工程における付勢治具によるワーク支持状態を示す図である。
【図12】円柱状の加工物の研削加工の様子を示すものであり、(a)は研切削体の配置状態、(b)は第1の研削工程、(c)は第2の研削後退、(d)は研削加工された加工物の形状を示す図である。
【図13】実施例及び比較例で作製した加工物の形状及び寸法を示す図である。
【符号の説明】
【0057】
1 研切削体、2a,2b,2c,2d 切削刃、3a,3b,3c 輪郭加工用砥石、4,5 フランジ、6 スピンドル、11 支持板、12 ワーク(被加工物)、12a,12b,12c 加工物、31 搬送レール、32 付勢治具




 

 


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