(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを切断するためのワーク切断装置であって、
少なくとも切断中に前記ワークと接触する部分全面に超砥粒が分散されている複数の切断刃、
前記切断刃間に介挿されるスペーサ、
前記切断刃を８０００ｒｐｍ以上で回転させる第１駆動手段、ならびに
前記ワークを切断するために前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させる第２駆動手段を備え、
前記スペーサはその両主面外周にのみそれぞれ環状段部を有する、ワーク切断装置。
【請求項２】
前記第２駆動手段は、切断時の前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向が鉛直方向となるように前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させる、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項３】
前記第２駆動手段は、切断時の前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向が前記切断刃と前記ワークとの接点の法線方向となるように前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させる、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項４】
前記ワークを浸漬させるためのクーラントが収容された収容手段をさらに含み、前記クーラントに浸漬された前記ワークを前記切断刃によって切断する、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項５】
前記クーラントを前記ワークに供給するクーラント供給手段をさらに含む、請求項４に記載のワーク切断装置。
【請求項６】
前記切断刃は前記超砥粒を金属メッキ相中に分散して形成される、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項７】
前記切断刃はその先端に溝を有する、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項８】
前記切断刃の面方向に前記ワークを振動させる振動手段をさらに含む、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項９】
さらに、前記ワークの振動方向は前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向に垂直である、請求項８に記載のワーク切断装置。
【請求項１０】
前記ワークは希土類合金磁石部材である、請求項１に記載のワーク切断装置。
【請求項１１】
ワークを切断するためのワーク切断方法であって、
少なくとも切断中に前記ワークと接触する部分全面に超砥粒が分散されている複数の切断刃と、両主面外周にのみそれぞれ環状段部を有するスペーサとを準備し、前記切断刃間に前記スペーサを介挿する第１ステップ、ならびに
前記切断刃を８０００ｒｐｍ以上で回転させかつ前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させ、前記切断刃によって前記ワークを切断する第２ステップを備える、ワーク切断方法。
【請求項１２】
前記第２ステップでは、前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向が鉛直方向となるように前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させる、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１３】
前記第２ステップでは、前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向が前記切断刃と前記ワークとの接点の法線方向となるように前記切断刃および前記ワークの少なくともいずれか一方を移動させる、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１４】
前記第２ステップでは、前記ワークをクーラントに浸漬させた状態で前記切断刃によって切断する、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１５】
前記第２ステップでは、さらに前記クーラントを前記ワークに供給する、請求項１４に記載のワーク切断方法。
【請求項１６】
前記切断刃は前記超砥粒を金属メッキ相中に分散して形成される、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１７】
前記切断刃はその先端に溝を有する、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１８】
前記第２ステップでは、前記切断刃の面方向に前記ワークを振動させながら前記ワークを切断する、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【請求項１９】
さらに、前記ワークの振動方向は前記ワークに対する前記切断刃の相対的運動方向に垂直である、請求項１８に記載のワーク切断方法。
【請求項２０】
前記ワークは希土類合金磁石部材である、請求項１１に記載のワーク切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワーク切断装置およびワーク切断方法に関し、より特定的には、超砥粒が全面に分散されている切断刃を用いた、ワーク切断装置およびワーク切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの切断除去量を少なくできる切断刃として、電鋳によって形成された刃厚の小さい切断刃が提案されている。この切断刃は、たとえば特公平６−４９２７５号に開示されているように、Ｎｉ、Ｃｏからなる金属めっき相中にダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒を分散して形成されており、主として磁気ヘッドの基板の切断等に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
希土類磁石部材のような硬くて脆いワークであって厚みのあるものを、この切断刃で切断加工するには、切断刃の突き出し量を大きくしなければならない。しかし、刃厚が小さいことにも起因して切断刃の剛性が弱くなるため切断時に切断刃が変形し切断精度が悪くなる場合があった。
また、このような切断刃を用いてワークを切断するとき、切断刃の外周部と中心部との刃厚の差は小さいので、ワークの切断部にクーラントを供給するために重要なクリアランスが小さくなる。したがって、切断断面積が大きいワークを切断する場合、特に切断時にワークに形成される溝が長くなるときには、クーラントを切断部に十分に供給できず、切断刃の焼き付きが容易に発生し、切断刃の寿命が短くなってしまうという問題点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、比較的厚みのあるワークを切断する場合であっても切断精度を向上できる、ワーク切断装置およびワーク切断方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、切断刃の寿命を長くできる、ワーク切断装置およびワーク切断方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のワーク切断装置は、ワークを切断するためのワーク切断装置であって、少なくとも切断中にワークと接触する部分全面に超砥粒が分散されている複数の切断刃、切断刃間に介挿されるスペーサ、切断刃を８０００ｒｐｍ以上で回転させる第１駆動手段、ならびにワークを切断するために切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させる第２駆動手段を備え、スペーサはその両主面外周にのみそれぞれ環状段部を有することを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、第２駆動手段は、切断時のワークに対する切断刃の相対的運動方向が鉛直方向となるように切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
請求項３に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、第２駆動手段は、切断時のワークに対する切断刃の相対的運動方向が切断刃とワークとの接点の法線方向となるように切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
請求項４に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、ワークを浸漬させるためのクーラントが収容された収容手段をさらに含み、クーラントに浸漬されたワークを切断刃によって切断することを特徴とする。
請求項５に記載のワーク切断装置は、請求項４に記載のワーク切断装置において、クーラントをワークに供給するクーラント供給手段をさらに含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項６に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、切断刃は超砥粒を金属メッキ相中に分散して形成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項７に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、切断刃はその先端に溝を有することを特徴とする。
請求項８に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、切断刃の面方向にワークを振動させる振動手段をさらに含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項９に記載のワーク切断装置は、請求項８に記載のワーク切断装置において、さらに、ワークの振動方向はワークに対する切断刃の相対的運動方向に垂直であることを特徴とする。
請求項１０に記載のワーク切断装置は、請求項１に記載のワーク切断装置において、ワークは希土類合金磁石部材であることを特徴とする。
請求項１１に記載のワーク切断方法は、ワークを切断するためのワーク切断方法であって、少なくとも切断中にワークと接触する部分全面に超砥粒が分散されている複数の切断刃と、両主面外周にのみそれぞれ環状段部を有するスペーサとを準備し、切断刃間にスペーサを介挿する第１ステップ、ならびに切断刃を８０００ｒｐｍ以上で回転させかつ切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させ、切断刃によってワークを切断する第２ステップを備える。
【０００９】
請求項１２に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、第２ステップでは、ワークに対する切断刃の相対的運動方向が鉛直方向となるように切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
請求項１３に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、第２ステップでは、ワークに対する切断刃の相対的運動方向が切断刃とワークとの接点の法線方向となるように切断刃およびワークの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
請求項１４に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、第２ステップでは、ワークをクーラントに浸漬させた状態で切断刃によって切断することを特徴とする。
【００１０】
請求項１５に記載のワーク切断方法は、請求項１４に記載のワーク切断方法において、第２ステップでは、さらにクーラントをワークに供給することを特徴とする。
請求項１６に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、切断刃は超砥粒を金属メッキ相中に分散して形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１７に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、切断刃はその先端に溝を有することを特徴とする。
請求項１８に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、第２ステップでは、切断刃の面方向にワークを振動させながらワークを切断することを特徴とする。
【００１２】
請求項１９に記載のワーク切断方法は、請求項１８に記載のワーク切断方法において、さらに、ワークの振動方向はワークに対する切断刃の相対的運動方向に垂直であることを特徴とする。
請求項２０に記載のワーク切断方法は、請求項１１に記載のワーク切断方法において、ワークは希土類合金磁石部材であることを特徴とする。
【００１３】
超砥粒が全面に分散されている切断刃では切断刃とスペーサとの接触面積が大きくなればスペーサと接触する砥粒の数が増え切断刃の傾きが大きくなってしまうことがある。しかし、請求項１に記載のワーク切断装置のように、環状段部を有するスペーサを用いることによって、切断刃側面に分布する超砥粒とスペーサとの接触面積が小さくなり、切断刃取り付け時の切断刃の傾きが小さくなる。また、切断刃を８０００ｒｐｍ以上という高速で回転させることによって、遠心力による切断刃の動的剛性を高めることができる。したがって、切断中に切断刃がたわみ切断刃の側面がワークに擦れるということはない。その結果、切断精度を保つことができるとともに、焼き付きを防止でき切断刃の寿命を長くできる。請求項１１に記載のワーク切断方法についても同様である。
請求項２に記載のワーク切断装置では、たとえば、所定位置に配置されたワークに対して切断刃を回転させながら降下させて切り込むことによって、切断刃を変形させようとする力を小さくできるので、切断刃にかかる負荷が小さくなる。また、切断刃を高速回転させれば切断刃の動的剛性を高めることができる。したがって、切断刃が変形しにくくなるので、比較的厚みのあるワークを切断する場合であっても切断が安定しかつその精度を向上できる。請求項１２に記載のワーク切断方法についても同様である。
請求項３に記載のワーク切断装置では、たとえば、所定位置に配置されたワークに対してワークとの接点の法線方向から切断刃を回転させながら切り込むことによって、請求項２に記載のワーク切断装置と同様に、切断刃が変形しにくくなり、比較的厚みのあるワークを切断する場合であっても切断精度を向上できる。請求項１３に記載のワーク切断方法についても同様である。
【００１４】
請求項４に記載のワーク切断装置では、クーラントに浸漬されたワークを切断するので、ワークの切断部へクーラントを供給するために重要な、ワークと切断刃との間のクリアランスが小さくても、切断部にクーラントを十分に供給することができる。その結果、切断刃の焼き付きを防止でき、切断刃の寿命を長くすることができる。請求項１４に記載のワーク切断方法についても同様である。
切断刃を高速回転すると、切断刃の回転による連れまわり流によってたとえばワークの表面からクーラントが除去されてしまい切断部にクーラントを十分に供給できないことがある。しかし、請求項５に記載のワーク切断装置のように、ワークに別途クーラントを供給することによってワークをクーラントに十分に浸漬することができ、切断刃の焼き付きを一層防止できる。請求項１５に記載のワーク切断方法についても同様である。
【００１５】
請求項６に記載のワーク切断装置では、たとえば電鋳によって金属メッキ相中に超砥粒を分散させることによって、刃厚の小さい所望の切断刃が得られ、ワークの研削除去量を少なくできる。請求項１６に記載のワーク切断方法についても同様である。
【００１６】
請求項７に記載のワーク切断装置では、切断刃の先端に溝を設けることによって切断刃の刃先にクーラントが供給され易くなり、ワークを切断して得られる部材の寸法ばらつきが小さくなる。請求項１７に記載のワーク切断方法についても同様である。
【００１７】
請求項８に記載のワーク切断装置では、切断時に、ワークを切断刃の面方向に振動させることによって切断刃を周期的に切断部から隔てることができ、切断部へのクーラントの供給がさらに容易になる。また、切断刃の変形を補正でき、切断精度を向上させることができる。請求項１８に記載のワーク切断方法についても同様である。
請求項９に記載のワーク切断装置では、ワークの振動方向をさらにワークに対する切断刃の相対的運動方向に垂直にすることによって、切断刃に加わる切断負荷をさらに小さくできるので、切断刃の変形も起こりにくくなり、切断精度を向上できる。請求項１９に記載のワーク切断方法についても同様である。
請求項１０、２０に記載するように、硬くて脆く切断加工し難い希土類合金磁石部材をワークとして用いる場合に、この発明は特に有効となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のワーク切断装置１０はいわゆる片持ちタイプの外周刃切断機の一種であり、ベッド１２を含む。ベッド１２上にはコラム１４が立設される。コラム１４の前面には鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行する２本のレール１６が形成され、２本のレール１６には鉛直方向に摺動可能なスライダ１８が装着される。スライダ１８の背面には、鉛直方向のねじ孔を有するスライダ支持部２０が取り付けられ、スライダ支持部２０のねじ孔には切込軸として機能するねじ２２が螺入される。ねじ２２はコラム１４上に配設される昇降モータ２４によって回転される。したがって、昇降モータ２４の制御によってねじ２２が回転し、スライダ支持部２０を介してスライダ１８が上下動可能とされ、切断時には、後述する切断刃ブロック３０が矢印Ａ方向（下方向）に送られる。
また、スライダ１８の前面には支持部２６が設けられ、支持部２６によって回転軸２８が回動可能に支持される。
【００１９】
回転軸２８の一端には切断刃ブロック３０が取り付けられ、回転軸２８の他端にはカップリング３２を介して高速回転モータ３４が連結される。高速回転モータ３４はベース３５上に配置され、高速回転モータ３４によって回転軸２８、切断刃ブロック３０がたとえば矢印Ｂ方向に回転される。切断刃ブロック３０の回転速度は８０００ｒｐｍ以上が好ましい。なお、高速回転モータ３４は、切断刃ブロック３０に伴って鉛直方向に移動する。
図２を参照して、切断刃ブロック３０は、複数の切断刃３６と各切断刃３６間に介挿される環状のスペーサ３８とを含む。
【００２０】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、切断刃３６は、オールブレードタイプであり、たとえば電鋳によって主としてＮｉ、Ｃｏからなる金属めっき相４０中の全体に超砥粒４２を分散させて構成され、その刃厚Ｄ（図２参照）を小さくできる。このような切断刃３６を用いることによって、厚みのあるワーク５６（後述）を高速回転で切断するときの切断刃３６の動的剛性を確保できる。
超砥粒４２としては、天然または合成工業用ダイヤモンド粉末や、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）粉末や、天然または合成工業用ダイヤモンド粉末−ｃＢＮ粉末の混合物などが用いられる。
超砥粒４２の体積率は２０％〜３０％が好ましい。２０％未満であれば切断刃３６の摩耗に対して切断量が極めて少なくなるので切断効率が低くなる。一方、３０％を超えると超砥粒４２同士の間隔が狭くなるので、チップポケットが小さくなり切断刃３６の刃先にスラッジが滞留し、切断部６０（後述）へのクーラント５２（後述）の流入、排出が円滑でなくなる。したがって、切断負荷が大きくなり、切断刃３６の変形や焼き付きが発生して切断精度が悪くなる。超砥粒４２の体積率が２０％〜３０％であれば、クーラント５２の供給やスラッジの排出が容易となり、また、超砥粒４２の脱粒が起きやすいので切削抵抗が下がり、切断が円滑となり、切断効率および切断精度が良好となる。
【００２１】
切断刃３６の刃厚Ｄは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍにすることが望ましく、この場合、ワーク５６の研削除去量（削りしろ）を少なくできワーク５６から多くの部材６２（後述）を得ることができる。切断刃３６の刃厚Ｄが０．１ｍｍ未満なら切断刃３６の剛性が足りなくなり、０．５ｍｍを超えるとワーク５６の研削除去量が大きくなり、それぞれ問題を生じる。
また、切断刃３６がダイヤモンド系砥粒を用いラッピングによってソリ修正されたものであれば、切断精度をより向上できる。
なお、切断刃３６にポーラス（気孔）４３があれば、切断刃３６やワーク５６へクーラント５２をさらに容易に供給できる。
【００２２】
図１に戻って、ベース１２上には２本のレール４４が敷設され、レール４４には摺動可能に振動テーブル４６が装着され、振動テーブル４６は加振装置４８によって振動され、これによってワーク５６を振動できる。
振動テーブル４６すなわちワーク５６の振動方向は矢印Ｃに示すように、切断刃３６の面方向でありかつ矢印Ａに示す切断刃３６の切り込み方向に対して垂直とされる。
また、ワーク５６の振動周波数は１０Ｈｚ以上であることが望ましい。この場合、切断刃３６に加わる負荷が小さくなるので、切断刃３６の変形の補正が迅速となり、切断精度が向上する。
【００２３】
振動テーブル４６上には容器５０が配置され、図４に示すように容器５０内にはクーラント５２が収容される。クーラント５２は水を主成分とする。クーラント５２の表面張力は２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ（２５ｄｙｎ／ｃｍ〜６０ｄｙｎ／ｃｍ）が好ましい。主成分が水であれば冷却効果が高くなり、表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ（２５ｄｙｎ／ｃｍ〜６０ｄｙｎ／ｃｍ）であれば切断部６０へのクーラント５２の浸透性がよく、切断効率がよい。
クーラント５２に含まれる添加剤としては、界面活性剤またはシンセティックタイプ合成潤滑剤、錆止め剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、消泡剤を用いることができる。
【００２４】
界面活性剤としては、アニオン系として、脂肪酸石鹸やナフテン酸石鹸等の脂肪酸誘導体、また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、また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ェニルエーテルやポリオキシエ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、また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ＪＰ−０４９７Ｎ（カストロール社製）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好適な範囲内に調整することができる。
【００２５】
シンセティックタイプ合成潤滑剤としては、シンセティック・ソリューションタイプ、シンセティック・エマルションタイプおよびシンセティックソリュブルタイプを用いることができ、そのなかでも、シンセティック・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９９５４（カストロール社製）や＃８８０（ユシロ化学工業社製）を挙げることができる。いずれも、水に２重量％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好適な範囲内に調整することができる。
また、錆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。ここで、ＰＨは９〜１１とすることが好ましい。錆止め剤としては、有機系として、オレイン酸塩や安息香酸塩等のカルボン酸塩、またはトリエタノールアミン等のアミン類、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、または炭酸塩を用いることができる。
【００２６】
非鉄金属防食剤としては、たとえばベンズトリアゾール等の窒素化合物を、防腐剤としては、ヘキサハイドロトリアジン等のホルムアルデヒド供与体を用いることができる。
消泡剤としては、シリコーンエマルジョンを用いることができる。消泡剤を含有させることで、クーラント５２の泡立ちを少なくし、クーラント５２の浸透性をよくし、冷却効果を高め、刃先での温度上昇を防ぐことができる。したがって、切断刃３６の刃先での温度の異常上昇や異常摩耗が起こりにくくなる。
【００２７】
容器５０の底面にはクーラント５２を排出するための排出口（図示せず）が設けられる。容器５０の底面上には断面Ｖ字状の表面を有する貼付板５４が配置され、貼付板５４上には接着剤によってたとえば複数のワーク５６が固定される。容器５０内では、ワーク５６はクーラント５２に浸漬される。ワーク５６としては、たとえばネオジム合金等からなる希土類合金磁石部材（米国特許第４，７７０，７２３号、第４，７９２，３６８号に記載されている）が用いられる。
また、容器５２内に臨むようにクーラント供給装置（図示せず）のホース５８が配置され、ホース５８の先端からワーク５６にクーラント５２が吐出される。
切断時には、切断刃３６を矢印Ｂ方向に回転させ、スライダ１８を矢印Ａ方向に摺動させることによって切断刃３６をワーク５６に向かって一定速度で相対移動させる。そして、クーラント５２に浸漬されたワーク５６が切断刃３６によって所定の寸法に切断される。このとき、必要に応じてクーラント供給装置からのクーラント５２がホース５８を介してワーク５６に供給される。
【００２８】
このようなワーク切断装置１０によれば、以下のような効果が得られる。
一般に、ワーク切断装置では、切断刃が回転軸に完全に直角になるよう取り付けられるのが理想的であり、この場合には切断反力は切断刃面内に発生し、切断刃をその面に垂直に変形させる力は発生しない。しかし、現実的には、図５に示すように、切断刃取り付け誤差θ（θ＝０．０２〜０．０４度程度）が発生する。そして、たとえばＸフィードによって（ワーク５６に対して水平方向から切断刃３６を切り込むことによって）ワーク５６を切断する場合には、切断反力ｆの接線分力ｆ１の取り付け誤差分の分力ｆ２（＝ｆ１×ｓｉｎθ）が切断刃３６を変形させようとする力として作用し、切断刃３６が変形し、切断精度が悪くなる。切断刃３６が電鋳によって形成され切断刃３６が厚み方向において対称でないときも同様のことが起こる。
【００２９】
それに対して、矢印Ａで示すＺフィードによって（切断刃３６を鉛直方向に移動させることによって）ワーク５６を切断するワーク切断装置１０によれば、図６に示すように、切断刃取り付け誤差θがあっても、切断反力Ｆが回転軸２８の略中心方向になるので、接線分力Ｆ１は小さくなる。したがって、切断刃３６を変形させようとする分力Ｆ２（＝Ｆ１×ｓｉｎθ）は必然的に、図５に示す場合よりも小さくなり、切断刃３６にかかる負荷も小さくなり、切断刃３６が変形し難くなる。さらに、ワーク切断装置１０では、図１に示すように、ワーク５６をＶ字状に配置し鉛直方向（切り込み方向）から切断するので、切断時の押圧力によってワーク５６がずれるということはない。したがって、切断精度を向上できる。切断刃３６が電鋳によって形成され切断刃３６が厚み方向において対称でないときも同様に切断精度が向上する。
【００３０】
また、図７に示すように、ワーク切断装置１０による切断開始から切断終了までの切断刃３６のストロークＬ１は、図８に示すようにＸフィードする場合のストロークＬ２と比較して短縮できることがわかる。図１に示すように複数のワーク５６を並置する場合には、Ｘフィードする場合に比べて一層ストロークを短くでき、効果が顕著となる。
さらに、切断刃３６を８０００ｒｐｍ以上の高速で回転することによって、遠心力による切断刃３６の動的剛性が高まり、切断刃３６の変形が起こりにくくなり、ワーク５６を安定して切断できる。このように切断刃３６の動的剛性を大きくできるので、突き出し量Ｅ（図２参照）が２５ｍｍを超えるような比較的寸法の大きな切断刃３６であっても問題なく使用でき、突き出し量Ｅが３０ｍｍ程度の切断刃３６でも使用することができる。
【００３１】
したがって、ワーク切断装置１０によれば、比較的厚みのあるワーク５６を切断する場合であっても、ワーク５６の切削除去量を少なくできかつ切断精度を向上できる。特に、硬くて脆く切断し難いネオジウム合金等からなる希土類合金磁石部材であって厚みのあるワークを切断する場合に有効となる。
なお、切断速度が速いほど切断時に必要な剛性が高くなるので、切断刃３６を高速回転することは、切断速度が速い場合ほど効果的となる。
切断刃３６とワーク５６との接点の法線方向からワーク５６を切断する場合にも、上述の効果が得られる。
【００３２】
また、ワーク５６の切断時にはワーク５６がクーラント５２に浸漬されているので、ワーク５６と切断刃３６との間のクリアランスが小さくても切断部６０にクーラント５２を十分に供給することができる。また、上述のように切断刃３６を高速回転することによって切断刃３６の動的剛性が大きくなり、切断中に切断刃３６がたわみ切断刃３６の側面がワーク５６に擦れるということはない。したがって、比較的厚みのあるワーク５６を切断する場合であっても、切断刃３６の焼き付きを防止でき、切断刃３６の寿命を長くすることができる。さらに、ワーク５６の切断部６０にホース５８から別途クーラント５２を供給することによってワーク５６をクーラント５２に十分に浸漬することができ、切断刃３６の焼き付きを一層防止できる。
【００３３】
また、切断刃３６の外周部と中心部との刃厚の差は小さいので、図９に示すように、切断刃３６とワーク５６の切断部６０との間のクリアランスが小さくなる。しかし、切断時に、振動テーブル４６すなわちワーク５６を切断刃３６の面方向かつ切断刃３６の切り込み方向に垂直に振動させることによって、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、切断時に切断刃３６を周期的に切断部６０から隔てることができるので、切断部６０へのクーラント５２の供給が容易になり、さらに、スラッジの排出を促進することもできる。また、切断中の切断刃３６の変形を補正できる。さらに、切断刃３６に加わる切断負荷を小さくできるので、切断刃３６の変形も起こりにくくなる。したがって、切断精度を向上できる。
このようなワーク５６を振動させることによる効果は、切断速度を速くするほど顕著となる。
【００３４】
ついで、ワーク切断装置１０を用いてワーク５６を切断した各実験例について説明する。
以下の実験例１〜３は、表１に示す共通の実験条件下で行われ、図１１に示すように、ワーク５６を切断して得られた部材６２の５点の厚みの最大値と最小値との差を計算して寸法ばらつきを測定した。
【００３５】
【表１】
0003545695.tif 000002
【００３６】
（実験例１）
ワーク５６に対して鉛直方向から切断刃３６を切り込むＺフィード切断とワーク５６に対して水平方向から切断刃３６を切り込むＸフィード切断とを行った。このとき、両者とも、クーラント５２はワーク５６にホース５８からの吐出によって供給され、切断刃回転数は８０００ｒｐｍであり、切断速度はＺフィードでは２ｍｍ／ｍｉｎ、Ｘフィードでは５ｍｍ／ｍｉｎに設定された。Ｚフィードについては切断処理を２回行い、その平均値を求めた。なお、図１２、図１３および図１４において、＜左側＞とは図１に示す左側のワーク５６を切断して得られた内側の部材６２を指し、＜右側＞とは右側のワーク５６を切断して得られた内側の部材６２を指す。＜トータル＞の欄には、両方の内側の部材６２から得られる計１０点の厚みの最大値と最小値との差を示し、寸法ばらつきとした。
図１２（ａ）および（ｂ）に示す実験結果より、Ｚフィード切断は、Ｘフィード切断より寸法ばらつきが小さくなり、切断精度がよいことがわかる。
【００３７】
（実験例２）
ついで、切断刃回転数が８０００ｒｐｍと３６００ｒｐｍの各場合についてＺフィード切断を行った。切断刃回転数が８０００ｒｐｍの場合には、切断速度を１ｍｍ／ｍｉｎ、２ｍｍ／ｍｉｎ、４  ｍｍ／ｍｉｎ、６  ｍｍ／ｍｉｎと変化させ、切断刃回転数が３６００ｒｐｍの場合には、切断速度を１ｍｍ／ｍｉｎ、２ｍｍ／ｍｉｎ、３  ｍｍ／ｍｉｎと変化させて切断した。両者ともワーク５６は容器５０中のクーラント５２に浸漬された。なお、図１３（ａ）および図１４（ａ）において、ｎ＝３とは、切断処理を３回行い、その平均値を求めたことを示す。
図１３（ａ）および（ｂ）に示す実験結果より、切断刃回転数が３６００ｒｐｍの場合より８０００ｒｐｍの場合の方が寸法ばらつきが小さくなり、切断精度がよいことがわかる。また、切断刃回転数が３６００ｒｐｍでは、切断速度が３ｍｍ／ｍｉｎになると、切断刃３６のたわみによって砥粒に加わる加工負荷が大きくなりすぎ、切断刃３６に焼き付きが発生するが、切断刃回転数が８０００ｒｐｍでは、焼き付きは発生せず、切断刃３６の寿命を長くできる。したがって、切断刃３６を高速回転することによって切断精度を向上できかつ切断刃３６の寿命を長くできる。この効果は、突き出し量Ｅが２５ｍｍ以上ある場合に顕著となる。
【００３８】
（実験例３）
さらに、ワーク５６を容器５０中のクーラント５２に浸漬する場合とワーク５６にクーラント５２をホース５８から吐出する場合について、Ｚフィード切断を行った。このとき、切断刃回転数はともに８０００ｒｐｍとした。また、ワーク５６を容器５０中のクーラント５２に浸漬する場合には、切断速度を１ｍｍ／ｍｉｎ、２ｍｍ／ｍｉｎ、４  ｍｍ／ｍｉｎ、６ｍｍ／ｍｉｎと変化させ、ワーク５６にクーラント５２を吐出する場合には、切断速度を１ｍｍ／ｍｉｎ、２ｍｍ／ｍｉｎ、３  ｍｍ／ｍｉｎと変化させて切断した。
図１４（ａ）および（ｂ）に示す実験結果より、クーラント５２を吐出によって供給する場合では、切断速度が３ｍｍ／ｍｉｎになると、クーラント５２が連れまわり流によって切断部６０へ供給されにくくなるため切断刃３６に焼き付きが発生する。一方、ワーク５６を容器５０中のクーラント５２に浸漬する場合では、切断速度が６ｍｍ／ｍｉｎになっても焼き付きは発生しない。したがって、ワーク５６をクーラント５２に浸漬する方が、切断速度が速くなっても焼き付きが発生せず、良好に切断でき、切断刃３６の寿命を長くできる。また、ワーク５６をクーラント５２に浸漬する方が寸法ばらつきが小さくなり、切断精度がよい。
【００３９】
すなわち、切断刃３６の刃厚Ｄが０．３ｍｍであればクリアランスが小さくなり、クーラント５２の供給不足が生じやすいので、ワーク５６へクーラント５２を十分に供給するには容器５０内でクーラント５２にワーク５６を浸漬することが有効となる。
また、ワーク切断装置１０によれば、図１５からわかるように、ワーク５６を振動しない場合より、ワーク５６を振動して（ここでは振動周波数は２０Ｈｚ）切断する場合の方が寸法ばらつきが小さくなり、切断精度が向上することがわかる。切断速度が速くなる程その効果が顕著になる。
さらに、図１６（ａ）に示すように、切断時に加振することによって切断面のうねり（面うねり）も小さくでき、平坦度が向上する。
【００４０】
ここで、面うねりは次のようにして求められる。まず、ワーク５６を切断して得られた部材６２のうち、図１６（ｂ）に示す矢印Ｈ１、Ｈ２方向のそれぞれについて測定器（図示せず）を走らせて表面高さを測定する。そして、矢印Ｈ１、Ｈ２方向のそれぞれについて最大値と最小値との差を求め、その平均値をとり、面うねりとする。
なお、ワーク切断装置１０において、図１７（ａ）および（ｂ）に示すようなスペーサ３８ａが用いられてもよい。
スペーサ３８ａは、中空円板状に形成されその両主面外周にそれぞれ環状段部３８ｂを有し、切断刃３６間に介挿される。
ここで、環状段部３８ｂの有無に関する実験例４について説明する。
【００４１】
（実験例４）
スペーサとして、図２に示すように環状段部３８ｂを有しないスペーサ３８を用いた場合、および図１７（ａ）、（ｂ）に示すように環状段部３８ｂを有するスペーサ３８ａを用いた場合について、Ｚフィード切断を行った。
このとき、両者とも、切断刃３６は５枚組、突き出し量Ｅ＝２０ｍｍ、切断速度は２ｍｍ／ｍｉｎ、切断刃回転数は８０００ｒｐｍ、狙い厚みは２．０ｍｍ、ワーク５６は容器５０中のクーラント５２に浸漬されかつクーラント５２はホース５８から約２０ｋＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ２）の吐出圧力によってワーク５６に供給された。スペーサ３８ａの寸法は、外径１１０．０ｍｍ、内径６０．０ｍｍ、厚みＴ＝２．０ｍｍ、接触幅Ｗ＝９．０ｍｍ、段差Ｇ＝０．１ｍｍであった。スペーサ３８の寸法を含むその他の条件は表１と同様であった。
そして、表面が平面状の貼付板上に配置された１つのワーク５６を５枚組の切断刃３６で切断し、得られた内側の４つの部材６２（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）を用いて、寸法ばらつきおよび平行度を測定した。切断処理を３回行い、その平均値を求めた。
【００４２】
平行度は次のように算出される。ワーク５６を切断して得られる部材６２について、図１１に示す所定の５箇所の厚みを測定しその最大値と最小値との差を求める。この処理を、切り出された各部材６２毎に行い、各部材６２毎に求められた最大値と最小値との差の平均値を平行度とする。
実験例４における寸法ばらつきは、４つの部材６２（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）から得られる計２０点の厚みの最大値と最小値との差である。
【００４３】
図１８（ａ）および（ｂ）に示す実験結果より、環状段部３８ｂのないスペーサ３８を用いる場合より、環状段部３８ｂのあるスペーサ３８ａを用いる場合の方が、寸法ばらつきおよび平行度が小さく、切断精度がよいことがわかる。これは、切断刃３６にスペーサを組み付けるとき、スペーサ３８ａの方が、切断刃３６の側面に存在する超砥粒４２との接触面積が小さく超砥粒４２の干渉が少なくなり切断刃３６の傾きが小さくなるためと考えられる。また、環状段部３８ｂのあるスペーサ３８ａは、スペーサ３８よりも切断刃３６との接触面積が小さく、エッジ部分に集中して組み付け荷重がかかるので、切断刃３６がより強固に固定されるからと考えられる。
【００４４】
なお、環状段部３８ｂの接触幅Ｗは、スペーサ３８ａの外径と内径との差Ｐに対して１／３程度が好ましい。この場合、切断時に切断刃３６を確実に保持し、切断刃３６の傾きを小さくできる。
また、切断刃として、図１９（ａ）に示すような切断刃３６ａが用いられてもよい。
切断刃３６ａは、切断刃３６の先端に溝３６ｂを設けて形成される。溝３６ｂは、たとえば、幅１ｍｍ、深さ２ｍｍで、切断刃３６ａの外周を１６分割するように等間隔に１６個形成される。
溝３６ｂの有無に関する実験例５について説明する。
【００４５】
（実験例５）
切断刃として、溝３６ｂを有しない切断刃３６を用いた場合、および図１９（ａ）に示すように溝３６ｂを有する切断刃３６ａを用いた場合について、Ｚフィード切断を行った。
このとき、両者とも、スペーサ３８が用いられ、切断刃３６、３６ａは４枚組、突き出し量Ｅ＝２０ｍｍ、ワーク５６は容器５０中のクーラント５２に浸漬されかつクーラント５２はホース５８から約２０ｋＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ２）の吐出圧力によってワーク５６に供給された。その他は表１に示す実験条件と同様であった。
そして、断面略Ｖ字状の貼付板５４上に配置された２つのワーク５６を４枚組の切断刃３６または３６ａで切断し、得られた内側の６つの部材６２を用いて、寸法ばらつきを測定した。
【００４６】
実験例５では寸法ばらつきは次のようにして求められた。
まず、得られた６つの部材６２の計３０点の厚みを測定し、その最大値と最小値との差を求める。その処理を切断処理毎に行い、最大値と最小値との差の平均値を求め、寸法ばらつきとする。実験例５では、切断処理を３回行い平均値を求めた。
切断刃回転数が８０００ｒｐｍ、３６００ｒｐｍの各場合について、切断速度を２ｍｍ／ｍｉｎ、４  ｍｍ／ｍｉｎ、６ｍｍ／ｍｉｎと変化させてそれぞれ切断処理を行い、各場合について寸法ばらつきを算出した。
【００４７】
図２０（ａ）および（ｂ）に示す実験結果からわかるように、溝３６ｂのない切断刃３６を用いる場合より、溝３６ｂのある切断刃３６ａを用いる場合の方が、クーラント５２を刃先に供給し易くなり寸法ばらつきが小さくなる。特に、切断刃回転数が通常（３６００ｒｐｍ）のとき寸法ばらつきが小さくなる。
また、ワーク切断装置１０において、切断刃として切断刃３６ａ、スペーサとしてスペーサ３８ａを用いた場合には、突き出し量Ｅが２０ｍｍ以下では寸法ばらつきを０．１ｍｍ以下に小さくできた。このとき、切断刃３６ａのそりは３０μｍ以下であった。「そり」は、図１９（ｂ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ方向のそれぞれについて、表面高さの最大値と最小値とを加算して２で割って求められる。そりの測定には、たとえば触針式形状測定器が用いられる。
【００４８】
クーラント５２としては、浸透性に優れたシンセティックケミカルタイプが効果があり、切断刃３６ａのように溝３６ｂを設けることによって寸法ばらつきを小さくできた。
なお、図２１に示すように、ワーク切断装置１０において、容器５０を用いることなく断面Ｖ字状の表面（上面）を有する貼付板５４ａを用い、貼付板５４ａの上面底部からクーラント５２を供給するようにしてもよい。
すなわち、貼付板５４ａの斜面６４ａおよび６４ｂ上にはそれぞれ配置板６６ａおよび６６ｂが装着され、配置板６６ａおよび６６ｂ上にはそれぞれワーク５６が配置される。クーラント５２を溜めることができるように貼付板５４ａの両側面にはそれぞれ板状の囲み部材６８が取り付けられる。貼付板５４ａ内にはクーラント供給路７０が形成される。貼付板５４ａの側面に設けられた孔７２からクーラント５２がクーラント供給路７０内へ与えられ、貼付板５４ａの上面底部に設けられたたとえば複数の孔型の供給口７４からクーラント５２が上方向へ吐出される。
【００４９】
ワーク５６にクーラント５２をホース５８からのみならず、上述のように下からも供給することによって、切断部６０に十分にクーラント５２を供給することができる。このときのホース５８からのクーラント吐出量は５０Ｌ／ｍｉｎ〜２００Ｌ／ｍｉｎが好ましい。
この発明は、図２２（ａ）や図２１に示すような断面略Ｖ字状の貼付板５４、５４ａが用いられる場合に限定されない。図２２（ｂ）に示すように切断刃３６の外周とほぼ同じ曲率の断面円弧状の溝を有する貼付板５４ｂが用いられてもよい。また、図２２（ｃ）に示すように貼付板５４ｃ上に４つのワーク５６ａが一列に配置されてもよい。さらに、図２２（ｄ）に示すように表面が平面状の貼付板５４ｄ上に配置されたワーク５６を鉛直方向から切断するようにしてもよい。また、図２２（ｅ）に示すように鉛直方向に配置されたワーク５６の法線方向から水平に切断刃３６を移動させてワーク５６を切断するようにしてもよく、図２２（ｆ）に示すように鉛直方向に配置されたワーク５６を水平方向に移動させてワーク５６をその法線方向から切断刃３６によって切断するようにしてもよい。これらの場合であっても図６に示すように切断刃３６にかかる負荷が小さくなり、切断刃３６が変形しにくくなるので、切断精度が向上する。この発明は、切断時に、切断刃３６をワークに向けて移動させる場合に限定されず、ワークを切断刃３６に向けて移動させるようにしてもよい。切断刃３６ａを用いる場合も同様である。
【００５０】
なお、この発明の切断刃３６、３６ａは、電鋳タイプに限らず、レジンタイプや特公昭５２−３３３５６号に示すようなメタルタイプ等の任意のオールブレードタイプカッターであってもよい。
特公昭５２−３３３５６号に示すメタルボンドカッターに含まれるカッターホイールは次のようにして得られる。
まず、重量比で、Ｓｎ：１％〜１８％、Ａｇ：１％〜２０％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒのいずれか一種ないし数種５％〜４５％、残部Ｃｕからなる金属粉末と、天然および人造ダイヤモンドなどの砥粒とが均質になるよう混合される。この混合物が冷間で所定の寸法、形状に加圧成形され、その後還元雰囲気または中性雰囲気中において焼結される。この場合に使用されるダイヤモンドの粒度は♯１４０／１７０〜６００メッシュ（略１００μ〜３０μ）であって、その配合量は適用機種によっても相違するが、カッターホイール全体の５容量％〜３０容量％である。また、カッターホイールの冷間成形圧力は１ｔｏｎ／ｃｍ２〜５ｔｏｎ／ｃｍ２、焼結温度は６５０℃〜９００℃である。
【００５１】
また、特開平８−１０９４３１号、特開平８−１０９４３２号に示すようなダイヤモンド、ｃＢＮ等と超硬合金とを焼結処理したダイヤモンド焼結体合金を切断刃３６、３６ａに用いてもよい。
金属めっき相４０としては、切断に耐えられる剛性が得られるならば、Ｎｉ、Ｃｏ以外の任意の元素を用いることができる。
超砥粒４２は、切断刃のうち少なくとも切断中にワーク５６と接触する部分全面に分散されていればよく、たとえば、図２に突き出し量Ｅで示す突き出し部分にのみ分散されてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
この発明によれば、少なくとも切断中にワークと接触する部分全面に超砥粒が分散している切断刃を高速回転させ、鉛直方向または切断刃とワークとの接点の法線方向からワークを切断することで、ワークの研削除去量を少なくかつ多くの部材を得ることができ、その切断精度を向上できる。
また、ワークをクーラントに浸漬させて切断することで、希土類磁石部材のような硬くて脆いワークであって厚みのあるものを切断する場合でも、切断刃の焼き付きもなく、精度良く切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】切断刃ブロックの要部を示す断面図である。
【図３】（ａ）は切断刃を示す一部省略側面断面図であり、（ｂ）はその一部省略正面断面図である。
【図４】図１の実施形態の要部を示す図解図である。
【図５】Ｘフィード切断時に切断刃にかかる加工反力の関係を示す図解図である。
【図６】Ｚフィード切断時に切断刃にかかる加工反力の関係を示す図解図である。
【図７】Ｚフィード切断時の切断ストロークを示す図解図である。
【図８】Ｘフィード切断時の切断ストロークを示す図解図である。
【図９】切断刃をワークに切り込んだ状態を示す図解図である。
【図１０】ワークを振動したときのワークと切断刃との間のクリアランスを説明するための図解図である。
【図１１】切断によって得られた部材の厚みを測定する箇所を示す図解図である。
【図１２】（ａ）は実験例１の結果を示すテーブルであり、（ｂ）はそのグラフである。
【図１３】（ａ）は実験例２の結果を示すテーブルであり、（ｂ）はそのグラフである。
【図１４】（ａ）は実験例３の結果を示すテーブルであり、（ｂ）はそのグラフである。
【図１５】加振切断時の切断精度を示すグラフである。
【図１６】（ａ）は加振切断時の面うねりを示すグラフであり、（ｂ）は面うねりの測定箇所を示す図解図である。
【図１７】（ａ）はスペーサの変形例を示す正面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図１８】（ａ）は実験例４の結果を示すテーブルであり、（ｂ）はそのグラフである。
【図１９】（ａ）は切断刃の変形例を示す正面図であり、（ｂ）はそりを説明するための図解図である。
【図２０】（ａ）は実験例５の結果を示すテーブルであり、（ｂ）はそのグラフである。
【図２１】貼付板および囲み部材の一例を示す図解図である。
【図２２】ワークを切断する態様の変形例を示す図解図である。
【符号の説明】
１０      ワーク切断装置
２４      昇降モータ
２８      回転軸
３０      切断刃ブロック
３４      高速回転モータ
３６、３６ａ      切断刃
３６ｂ      溝
３８、３８ａ      スペーサ
３８ｂ      環状段部
４０      金属めっき相
４２      超砥粒
４６      振動テーブル
４８      加振装置
５０      容器
５２      クーラント
５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ      貼付板
５６、５６ａ      ワーク
５８      ホース
６０      切断部
６８      囲み部材
【図１】
0003545695.tif 000003
【図２】
0003545695.tif 000004
【図３】
0003545695.tif 000005
【図４】
0003545695.tif 000006
【図５】
0003545695.tif 000007
【図６】
0003545695.tif 000008
【図７】
0003545695.tif 000009
【図８】
0003545695.tif 000010
【図９】
0003545695.tif 000011
【図１０】
0003545695.tif 000012
【図１１】
0003545695.tif 000013
【図１２】
0003545695.tif 000014
【図１３】
0003545695.tif 000015
【図１４】
0003545695.tif 000016
【図１５】
0003545695.tif 000017
【図１６】
0003545695.tif 000018
【図１７】
0003545695.tif 000019
【図１８】
0003545695.tif 000020
【図１９】
0003545695.tif 000021
【図２０】
0003545695.tif 000022
【図２１】
0003545695.tif 000023
【図２２】
0003545695.tif 000024