(57)【要約】【課題】  希土類磁石の切断面における正確なエッジ形状を与えることができる切断砥石による切断加工方法の提供。【解決手段】  ステージ上に固定された希土類磁石バルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて研削により小片に切断加工する方法である。希土類磁石バルク材の少なくとも下面をダミー材で覆ってステージ上に配置しこの最上面を押さえ付けて固定することで、希土類磁石バルク材の表面をダミー材により拘束しつつ研削による切断面を与える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に固定された希土類磁石バルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて研削により小片に切断加工する方法であって、
前記希土類磁石バルク材の少なくとも下面をダミー材で覆って前記ステージ上に配置しこの最上面を押さえ付けて固定し、前記希土類磁石バルク材の表面を前記ダミー材により拘束しつつ研削による切断面を与えることを特徴とする切断加工方法。
【請求項２】
前記希土類磁石バルク材の上面をダミー材で覆って前記ステージ上に配置することを特徴とする請求項１記載の切断加工方法。
【請求項３】
前記切断面を挟んだ両側において、前記最上面を前記ステージに向けて押しつけるクランプ板がそれぞれ与えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切断加工方法。
【請求項４】
前記希土類磁石バルク材は積層させた上で前記ダミー材を与えられることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の切断加工方法。
【請求項５】
前記希土類磁石バルク材は熱間塑性加工により製造されたバルク材であることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の切断加工方法。
【請求項６】
前記ダミー材はカーボン板であることを特徴とする請求項１乃至５のうちの１つに記載の切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石を切断砥石により切断加工する方法に関し、特に、希土類磁石バルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて研削により小片に切断加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージ上に固定されたバルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて、研削により小片に切断加工する方法が知られている。かかる切断加工方法は「のこ刃」の如きを用いる切断加工方法と比較して、切断対象へ与えるダメージが小さく、平坦な切断面が得られるため、精密切断加工に適している。
【０００３】
例えば、特許文献１では、顕微鏡試料の作成のような精密切断加工であって、バリの発生を防止し切断面における正確なエッジを得ることができる切断砥石による切断加工方法を開示している。詳細には、切断対象であるバルク材の表面に該バルク材と同じ材料又は同程度の硬さを有するダミー材を接着剤で貼り合わせ、このサンドイッチ構造体をダイヤモンドディスク（ブレード）で切断し、その後に接着剤を溶剤で除去するのである。切断対象であるバルク材表面が切断時の最表面とならないようにダミー材を貼り合わせておくことで、ディスクがバルク材を押し切ろうとする際に削りカスがディスク側面からバルク材表面に押し出されてバリとなることを防止するとしている。ここでは延性／展性に富み、バリを形成するような軟質金属材料からなるバルク材を切断の対象としている。
【０００４】
一方、脆性材料でもディスクがバルク材を押し切ろうとする際に削りカス（研削粉）が生じ、チッピングのような欠けが生起しやすい。つまり、切断面における正確なエッジ形状を得ることが難しい。そこで、特許文献１のように切断面にダミー剤を接着剤で貼り合わせ、切断後に接着剤を除去するような方法も採用され得る。
【０００５】
ところで、従来のフェライト磁石などに比べ残留磁束密度や保磁力の高い高性能磁石として、ＮｄやＳｍなどの希土類元素を含む金属間化合物からなる希土類磁石が知られている。かかる希土類磁石は金属間化合物からなる脆性材料であるが、生産効率の観点からバルク材を得た後に小片に切断加工されることが多く、切断加工における各種提案がなされている。
【０００６】
例えば、特許文献２では、希土類焼結磁石を切断砥石により切断加工するときのクランプ方法について開示している。可撓性を有する合成樹脂成形体からなる載置台の上にブロック状の希土類焼結磁石からなるバルク材を載置し、これを包囲するように合成樹脂成形体で形成された押さえ部材で包みバルク材を載置台へ向けて押圧、クランプする。これを回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて、載置台及び押さえ部材とともに切断し、バルク材を小片に切断加工するのである。載置台及び押さえ部材によって形成される内周面は切断面の形状と一致し、切断時の切断方向におけるバルク材のずれが規制され、高い切断寸法精度を達成できると述べている。
【０００７】
また、特許文献３では、希土類焼結磁石を切断砥石により切断加工するときのクランプ方法について開示している。湾曲した瓦状の希土類焼結磁石からなるバルク材の湾曲両端部をそれぞれ第１及び第２のクランプ部に挿入して側縁を係止した上で、第１及び第２のクランプ部を接近せしめるように力を与えてバルク材を両側から挟み込んでクランプする。回転するディスク状の切断砥石を同軸上に離間して複数配置させ、第１及び第２のクランプ部の上方からバルク材に向けて進行させ、同時に多数の小片に切断加工するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１９９７３５号公報
【特許文献２】特開２００６−６８９９８号公報
【特許文献３】特開２００７−４４８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
希土類磁石バルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて研削により小片に切断加工する方法において、バルク材の表面にチッピングのような欠けが生じやすく切断面における正確なエッジ形状を得ることが困難である。特に、熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材ではこの傾向が顕著であるとされている。
【００１０】
本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、希土類磁石の切断面に正確なエッジ形状を与えることができる切断砥石による切断加工方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による切断加工方法は、ステージ上に固定された希土類磁石バルク材を回転するディスク状の切断砥石の回転面に沿って相対移動させて研削により小片に切断加工する方法であって、前記希土類磁石バルク材の少なくとも下面をダミー材で覆って前記ステージ上に配置しこの最上面を押さえ付けて固定し、前記希土類磁石バルク材の表面を前記ダミー材により拘束しつつ研削による切断面を与えることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、希土類磁石バルク材の切断溝には、ディスク状の切断砥石のエッジの進行方向に沿った応力変動が生じ、表面近傍にはチッピングを生起させ得るが、特にチッピングをより多く生起させ得る切り抜け側となる下面をダミー材で拘束しておくことで、この応力変動によるチッピングの生起を抑制し、切断面における正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００１３】
上記した発明において、前記希土類磁石バルク材の上面をダミー材で覆って前記ステージ上に配置することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、下面及び上面の両面においてチッピングの生起を抑制し、切断面における正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００１４】
上記した発明において、前記切断面を挟んだ両側において、前記最上面を前記ステージに向けて押しつけるクランプ板がそれぞれ与えられていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、切断溝を挟んだ表面をダミー材で確実に拘束でき、切断面における正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００１５】
上記した発明において、前記希土類磁石バルク材は積層させた上で前記ダミー材を与えられることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、バルク材の表面を積層面で突き合わせて連続させることで積層面に応力変動を生じさせず、切断面における正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００１６】
上記した発明において、前記希土類磁石バルク材は熱間塑性加工により製造されたバルク材であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、特に熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材における圧延軸による異方性をダミー材で拘束し、ディスク状の切断砥石のエッジの進行方向に沿った応力変動によるチッピングの生起を抑制できる。つまり、切断面における正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００１７】
上記した発明において、前記ダミー材はカーボン板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、剛性の高いカーボン板により希土類磁石バルク材の切断溝近傍の表面を確実に拘束し、ディスク状の切断砥石のエッジの進行方向に沿った応力変動によるチッピングの生起を抑制し、切断面におけるより正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】バルク材の切断状態を示す（ａ）側面図、（ｂ）要部の底面図、（ｃ）要部の正断面図である。
【図２】熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材の側断面図である、
【図３】バルク材のステージへの組み付け方法を示す分解斜視図である。
【図４】バルク材をステージに組み付けた状態を示す斜視図である。
【図５】本発明による実施例としての切断方法を示す断面図である。
【図６】切断後のバルク材の断面付近を示す斜視図である。
【図７】他の実施例によるバルク材をステージに組み付けた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ディスク状の切断砥石により希土類磁石のバルク材を切断加工しようとすると、切断砥石の回転方向に沿ってバルク材への切り込み側面及び切り抜け側面の切断面近傍にチッピングなどの「欠け」が発生し易い。特に、その「欠け」は切り抜け側面でより多く発生し易い。これについて、図１のようにＸ，Ｙ，Ｚを定義し、説明する。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、Ｙ軸に垂直な面内（紙面内）で矢印Ｒの向きに回転するディスク状の切断砥石１０を白抜きの矢印Ｄの方向に進行させ、板状のバルク材１を切断加工する場合を考える。切断砥石１０は、バルク材１の上面５ａから切り込み、下面５ｂへと切り抜けるように回転しつつ、バルク材１と当接する研削位置７を＋Ｘ方向に移動させる。このとき、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面に平行な、対向する一対の切断面３からなる切断溝３ａを形成していく。
【００２１】
ここで、脆性材料である希土類磁石のバルク材１の上面５ａ及び下面５ｂと切断面３との稜線の角部近傍にはチッピングのような欠け２が発生し得る。欠け２は、研削位置７における切断砥石１０のエッジとバルク材１との接触における応力変動の影響を受け、切断砥石１０の矢印Ｄ方向への送り速度を大とするほど発生しやすい傾向にある。この研削位置７における切削加工の応力変動は、衝撃力となってバルク材１の上面５ａ又は下面５ｂと切断面３との稜線角部に伝達し、チッピングのような欠けを生じさせるのである。特に、チッピング片を取り去るように力を与えられる下面５ｂと切断面３との稜線角部では欠けがより多くなる（図１（ｂ）及び（ｃ）参照）。そのため、バルク材１の切断後において正確なエッジ形状を得ることが難しい。
【００２２】
また、熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材の切断においては、このような欠け２がより発生しやすくなる。例えば、バルク材１’として、熱間押し出し加工によって製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の切断について説明する。
【００２３】
図２に示すように、熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材１’は、製造工程において熱間押し出し加工によりＺ軸（上下）方向に圧縮荷重を受け、Ｚ軸方向を厚さとする板状体とされる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の結晶（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ結晶）は、熱間加工での圧縮荷重による応力方向、すなわち厚さ方向（Ｚ軸方向）にｃ軸を配向させて異方性を生じる。これによって、バルク材１’はｃ軸に沿った方向に磁化しやすくなり、高磁力を保持し得るのである。他方で、機械的異方性も生じる。
【００２４】
熱間加工後において、結晶粒は、ｃ軸と垂直な方向、すなわち、バルク材１’の幅及び長さ方向に伸展し、Ｘ−Ｙ平面に沿った扁平な略円板状となる。このような扁平な結晶粒４を含むバルク材１’では、結晶粒の長手方向に垂直な方向の引張応力が作用し、つまり、ｃ軸と平行な引張応力が作用すると、結晶粒界に沿って割れるように脆性破壊されやすい。故に、図１と同様に、バルク材１’を厚さ方向に沿った切断面３によって切断し小片に加工しようとすると、研削位置７において−Ｚ方向に応力変動を受けて、チッピングのような欠けを生起しやすいのである。
【００２５】
次に、上記したような欠けの発生を防止し得るバルク材１の切断加工方法の１つの実施例について説明する。
【００２６】
図３に示すように、希土類磁石の板状のバルク材１を板状のダミー板２１及び２２によって、上下面を全て覆うように上下から挟み、積層体２０を得る。ここでダミー板２１及び２２によって挟まれるバルク材１は、複数枚を積層させてもよく、本実施例では２枚を積層させている。下側のダミー板２２は、後述するステージ３０に切断砥石１０を干渉させないよう、十分な板厚さを有しており、上側のダミー板２１よりも厚い。
【００２７】
続いて、ダミー板２１及び２２とバルク材１との積層体２０は、図示しない切断機に備えられたステージ３０の上に、適宜、治具等を介して載置される。ステージ３０は、その上に固定されたワークを切断するため、回転する切断砥石１０に対して相対位置を制御され得る。なお、ここでは説明を簡単にするために、積層体２０の最下面２２ｂ（ダミー板２２の下面）をステージ３０の上面に治具等を用いず、直接、当接させて載置することとした。
【００２８】
ステージ３０の上面には、４つのクランプ治具３１（３１−１ａ、３１−１ｂ、３１−２ａ、３１−２ｂ）が図示しないボルトによって固定され、このクランプ治具３１は積層体２０の最上面２１ａ（ダミー板２１の上面）よりも若干低い高さとなっている。クランプ治具３１−１ａ及び３１−１ｂ、又は、クランプ治具３１−２ａ及び３１−２ｂは、積層体２０の幅よりもＸ軸方向に広い間隔を有して互いに離間して配置されている。また、クランプ治具３１−１ａ及び３１−２ａ、又は、クランプ治具３１−１ｂ及び３１−２ｂは、互いの間に切断砥石１０を通過させ得る距離だけＹ軸方向に離間して配置されている。
【００２９】
図４を併せて参照すると、クランプ治具３１−１ａ及び３１−１ｂの間にはクランプ板３２−１が懸架されて、クランプ板３２−１の両端部がクランプ治具３１−１ａ及び３１−１ｂの上に図示しないボルトなどで締結される。同様に、クランプ治具３１−２ａ及び３１−２ｂの間にはクランプ板３２−２が懸架されて、クランプ板３２−２の両端部がクランプ治具３１−２ａ及び３１−２ｂの上に締結される。これにより、クランプ板３２は積層体２０の最上面２１ａを下方向（−Ｚ方向）に向けて押圧し、積層体２０をステージ３０に向けて押さえつける。
【００３０】
ここで、ダミー板２１及び２２はカーボンの平板を用いるが、剛性が高く且つバルク材１の表面への密着性の高い材料であればよい。つまり、ダミー板２１及び２２は、バルク材１の切断位置の両側において、上面５ａ及び下面５ｂを面圧で拘束できる材料であればよい。
【００３１】
次に、切断砥石１０を回転させながら積層体２０の方向（白抜きの矢印Ｄの方向）へ相対移動させ、２組のクランプ治具３１−１ｂ及び３１−２ｂ、３１−１ａ及び３１−２ａの間を通過させていく。すなわち、切断砥石１０によるバルク材１の研削切断を行う。
【００３２】
図５を併せて参照すると、切断砥石１０の回転軸の位置（高さ位置）は、切断砥石１０のエッジの最下端の通過する軌跡１１を積層体２０のうちの下側のダミー板２２の内部を通るように定められる。これにより、切断砥石１０はステージ３０に干渉することなく、バルク材１を切断できる。つまり、ダミー板２２のうち軌跡１１の下側は、切断されない残存部２２’となる。
【００３３】
ここで、上下に向いた矢印に示したように、剛性の高いダミー板２１及び２２はバルク材１の切断溝３ａ（図１参照）の両側エッジにおいて、バルク材１の上面５ａ及び下面５ｂを面圧で拘束している。
【００３４】
図６に示すように、切断溝３ａを形成する切断面３と、バルク材１の下面５ｂとの角部の一部の微小部分６に注目する。微小部分６は、ダミー板２２に上から押しつけられて、その下面５ｂを面圧で拘束されている。切断砥石１０によりバルク材１を切断し切断溝３ａが移動すると、微小部分６は切断溝３ａ内に露出する。つまり、微小部分６は、切断砥石１０からの応力変動による衝撃力で分離（剥離）し又は破砕されて、切断溝３ａ内へ移動し得る。しかしながら、微小部分６はダミー板２２からの面圧を受けており、切断溝３ａ内へ移動しようとする応力を摩擦力によって拘束され、また、衝撃力による応力を分散させ得るから、前記したような分離（剥離）や破砕によるチッピングのような欠けの生成が抑制されるのである。
【００３５】
同様に、バルク材１の上面５ａについても面圧で拘束されており、切断面３との角部の一部の微小部分６’に注目すると、ダミー板２１によって上から押さえつけられている。故に、微小部分６’はダミー板２１からの面圧で切断溝３ａ内への移動を拘束され、分離（剥離）や破砕によるチッピングのような欠けの生成が抑制されるのである。
【００３６】
更に、バルク材１同士の積層面では、同じ材料が突き合わされて連続しているので、応力集中を生じさせず、従って、上記したような衝撃力による分離（剥離）や破砕によるチッピングのような欠けの生成が生じづらい。
【００３７】
なお、クランプ板３２によってダミー板２１をステージ３０に向けて押しつけたとき、ダミー板２１をバルク材１に押しつける荷重は、所定以上とすることでチッピングのような欠け２の発生をほとんど防止できる。例えば、上記した実施例での熱間塑性加工により製造された希土類磁石バルク材の切断では、送り速度を１５〜６０ｍｍ／ｍｉｎとしたいずれの場合であっても、クランプ板３２の締結による荷重を１５ｋｇｆ以上として、チッピングのような欠け２の発生をほとんど防止できた。そこで、クランプ荷重を調整できるよう、負荷荷重を検出可能なエアシリンダを更に用いてもよい。
【００３８】
更に、バルク材１が熱間塑性加工により製造された希土類磁石であっても、チッピングのような欠け２の発生を抑制でき、正確なエッジ形状を与え得る。つまり、バルク材１の厚さ方向と垂直な平面に沿って扁平な結晶粒４（図２参照）が配向し機械的異方性が生じていたとしても、ダミー板で結晶粒４の扁平面に垂直な方向から押しつけ荷重が与えられる。これにより、積層した結晶粒４間の分離（剥離）が抑制され、切断砥石１０のエッジの進行方向に沿った応力変動によるチッピングのような欠けの生成が抑制されるのである。
【００３９】
以上、本実施例によれば、希土類磁石のバルク材１の上面５ａ及び下面５ｂの各表面をダミー板で拘束、特に少なくともチッピングをより多く生起させる切り抜け側の表面をダミー板２２で拘束する。切り抜け側となるバルク材１の下面５ｂをダミー板２２が覆っていることで、切断砥石１０の回転方向下方へ引っ張る力が切断溝３ａの両側に作用してもチッピングの生起を抑制する。これに加えて、ダミー板２１及び２２によるバルク材１の上面５ａ及び下面５ｂの各表面の拘束により、上記したような切断溝３ａ内へのチッピングも抑制できる。つまり、切断砥石１０の研削に伴う応力変動によるチッピングの生起を抑制し、上面５ａ及び下面５ｂと切断面３との稜線近傍において正確なエッジ形状を与えることができるのである。
【００４０】
なお、上記した実施例に関して、図７に示すように、複数のクランプ板３２によって積層体２０をステージ３０に向けて押さえつけ、クランプ板３２の間で切断砥石１０によりバルク材１を切断してもよい。かかる場合、順次、切断溝３ａが形成されていくが、各切断溝３の両側エッジにおいて独立してバルク材１の上面５ａ及び下面５ｂをダミー板２１及び２２からの面圧で拘束しているので、チッピングのような欠けの生起を抑制できる。更に、複数の切断砥石１０により、バルク材１を切断してもよい。かかる場合であっても、切断溝３ａのそれぞれが独立してその両側エッジにおいてバルク材１の上面５ａ及び下面５ｂをダミー板２１及び２２からの面圧で拘束しているので、チッピングのような欠けの生起を抑制できる。
【００４１】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００４２】
１    バルク材
２    欠け
３    切断面
１０  切断砥石
２１、２２  ダミー板
３０  ステージ
３１  クランプ治具
３２  クランプ板
【図１】
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【図２】
2015000461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015000461.tif 000007
【図６】
2015000461.tif 000008
【図７】
2015000461.tif 000009