(57)【要約】【課題】ワイヤソー装置で水を主成分とする冷却液を用いて切断する際のワイヤの寿命を長くする。【解決手段】芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤ２０を用いる切断方法であって、表面がグリコールを含む潤滑液によって被覆されたワイヤを一対のリールボビン４０ａ、４０ｂに巻く準備工程と、一対のリールボビンに巻かれたワイヤを複数のローラ１０ａ〜１０ｃの間を走行させる工程と、希土類合金がワイヤによって切削される部分に水を主成分とする第１冷却液を供給しながら、走行しているワイヤで希土類合金を切削する工程とを包含する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤを用いる切断方法であって、
表面がグリコールを含む潤滑液によって被覆されたワイヤをリールボビンに巻く準備工程と、
前記リールボビンに巻かれたワイヤを複数のローラの間で走行させる工程と、
ワークピースが前記ワイヤによって切削される部分に水を主成分とする第１冷却液を供給しながら、走行している前記ワイヤで前記ワークピースを切削する工程と、
を包含する切断方法。
【請求項２】
前記リールボビンに巻かれた前記ワイヤまたは前記リールボビンの近傍を走行する前記ワイヤに、水を主成分とする第２冷却液を供給する工程をさらに包含する、請求項１に記載の切断方法。
【請求項３】
前記第２冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．３以下である、請求項２に記載の切断方法。
【請求項４】
前記第２冷却液はグリコールを含む、請求項２または３に記載の切断方法。
【請求項５】
前記第２冷却液は噴霧法によって前記ワイヤに供給される、請求項２から４のいずれかに記載の切断方法。
【請求項６】
前記準備工程において、前記リールボビンに前記ワイヤを巻くときの張力は７Ｎ以上１５Ｎ以下の範囲内にある、請求項１から５のいずれかに記載の切断方法。
【請求項７】
前記リールボビンに前記ワイヤを巻くときのピッチは前記ワイヤの外径の２倍未満である、請求項１から６のいずれかに記載の切断方法。
【請求項８】
前記第１冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３の範囲内にある、請求項１から７のいずれかに記載の切断方法。
【請求項９】
前記樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂である、請求項１から８のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１０】
前記ワイヤの走行方向における、互いに隣接する前記砥粒間の平均距離は、前記砥粒の平均粒径の１００％〜６００％の範囲内にあり、且つ、前記砥粒が前記樹脂層の表面から突出している部分の平均高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲内にある、請求項１から９のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１１】
前記第２冷却液は前記第１冷却液よりも粘度が高い、請求項１から１０のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１２】
前記第２冷却液および前記第１冷却液の温度は、１５℃から３５℃の範囲にある、請求項１から１１のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１３】
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１２のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１４】
前記ワークピースは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金から形成されている請求項１から１３のいずれかに記載の切断方法。
【請求項１５】
前記ワークピースは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金から形成されているである請求項１４に記載の切断方法。
【請求項１６】
希土類合金粉末から希土類磁石の焼結体を作製する工程と、請求項１から１５のいずれかに記載の切断方法を用いて、前記焼結体から複数の希土類磁石を分離する工程と、
を包含する、希土類磁石の製造方法。
【請求項１７】
芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤと、
前記ワイヤがその周辺に巻きつけられるリールボビンと、
前記リールボビンに巻きつけられた前記ワイヤを引き出し、走行させる複数のローラと、
前記ワイヤがワークピースを切削する部分に第１冷却液を供給する装置と、
前記リールボビンに巻き付けられている前記ワイヤまたは前記リールボビンの近傍を走行する前記ワイヤにグリコールを含む第２冷却液を供給する装置と、
を備える、ワイヤソー装置。
【請求項１８】
前記第２冷却液を供給する装置は噴霧装置を備えている請求項１７に記載のワイヤソー装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の希土類磁石の製造方法によって製造された希土類磁石を備えるボイスコイルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤソーを用いる切断方法およびワイヤソー装置ならびに希土類磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類合金は、例えば、強力な磁石の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磁石として好適に用いられている。
【０００３】
希土類合金のインゴット（焼結体を含むものとする。）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ードを用いてインゴットをスライスする技術が採用されている。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、切断刃の厚さは比較的大きいため、削り代が多くなり、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いる。
【０００４】
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、ワイヤを用いた方法がある。例えば、特許文献１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（「固定砥粒ワイヤ」と呼ばれることもある。）を用いて、シリコン、サファイア、水晶、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。
【０００５】
上述のような固定砥粒ワイヤを用いて、希土類合金の塊（インゴット）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トが大幅に低減される。しかしながら、固定砥粒ワイヤを用いて希土類合金を量産レベルで切断したとの報告は未だに無い。
【０００６】
発明者が種々検討した結果から、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」を呼ぶ。）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、主に脆性的な破壊を起こす硬い主相（Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相）と、延性的な破壊を起こす粒界相（Ｒリッチ相）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、発熱量も多い。また、希土類合金の比重は、約７．５とシリコン等の材料に比べて大きく、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。
【０００７】
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、切削抵抗を十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。
【０００８】
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、ワイヤを十分な量の冷却液で濡らしておけば、走行するワイヤによって、狭い切削部に冷却液を十分に供給することができる。
【０００９】
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うに廃液を処理するためにコストがかかること、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。また、希土類合金の切削屑を再利用する際に、原料中の炭素含有量が増加し、磁気特性を低下させるため好ましくないという問題もある。これらのことを考慮すると、冷却液としては水（または水溶性の冷却液）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（動粘度：１．０ｍｍ２／ｓ）が低いので、走行するワイヤに十分な量を付着させることができないので、ワイヤ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い。
【００１０】
特許文献１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を走行させることによって、固定砥粒ワイヤを高速（例えば２０００ｍ／ｍｉｎ）で走行させる場合においても、冷却液をワイヤ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、オーバーフローしている水の中にワイヤ（例えば、特許文献１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も、砥粒の脱落や、ひどい場合にはワイヤの断線が発生する。この不具合は、ワイヤの走行速度が例えば８００ｍ／ｍｉｎ程度でも発生した。これは、上記の方法を採用しても、切削抵抗が高く、また、水が切削部に十分に供給されないためと考えられる。
【００１１】
本発明者が種々検討した結果、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍの範囲内（または動摩擦係数が０．１〜０．３の範囲内）にある水を主成分とする冷却液を切削部に供給することによって、ワイヤを効率良く冷却することができることを見出した（特願２０００−３５８４６２号および特願２００１−３１８８６７号）。上記の範囲内の表面張力または動摩擦係数を有する冷却液は、水に比べて、希土類合金および／またはワイヤに対する濡れ性（またはなじみ）が優れるので、切削部（希土類合金とワイヤとが互いに接触し、希土類合金が切削される部分。切削溝ともいう。）に冷却液が効率よく浸透するためと考えられる。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、「水を主成分とする冷却液」とは、全体の７０重量％以上が水である冷却液をいうものとする。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１９８０２０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者がさらに検討した結果、水を主成分とする冷却液を用いると、ワイヤが巻き付けられるリールボビンにおいて、ワイヤ同士の接触摩擦によって、砥粒がワイヤから剥がれる（脱粒と呼ぶことがある。）という現象が生じるという問題があることがわかった。
【００１４】
これは、水を主成分とする冷却液は油性の冷却液に比べてワイヤに対する付着力が低く且つ蒸発しやすいので、リールボビンに巻き取られるときにはワイヤに付着している冷却液は僅かまたはほとんど無く、ワイヤ同士の摩擦による発熱および機械的な摩擦力を低減することができないためであることがわかった。すなわち、これは切断部には冷却液がワイヤに供給されるものの、リールボビンに巻きとられるまでに走行中において冷却液がはじき飛ばされるからであると推測される。
【００１５】
また、ワイヤ同士の摩擦は、砥粒の脱粒に至らなくとも、砥粒に機械的なダメージを与えるので、切削精度を低下させたり、切削効率が低下したりする。さらにひどい場合には、砥粒が樹脂層（ボンド層）とともに剥がれてしまうこともある。すなわち、水を主成分とする冷却液を用いると、リールボビンにおけるワイヤ同士の摩擦によってワイヤの寿命が短くなる。固定砥粒ワイヤは比較的高価なので、切断加工にかかる費用を低減するためにも、ワイヤの寿命を長くすることが望ましい。
【００１６】
また、芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤを用いると、樹脂層が芯線から剥離（離脱）する「樹脂剥がれ」が発生することがある。種々検討した結果、この樹脂剥がれの原因は、上述したワイヤ同士の接触摩擦によるダメージだけでなく、樹脂層が水を主成分とする冷却液（特に、アルカリ性の防錆剤などのアミン類を含む冷却液）によってダメージを受けることにも一因があることがわかった。
【００１７】
上述したように、特に、希土類合金はワイヤソーを用いて切断することが難しいが、水を主成分とする冷却液を用いるとワイヤの寿命が短くなるという問題は、シリコン、サファイア、水晶、ガラス、ネオジム、フェライト等の硬脆材料を切断する場合にも発生する。
【００１８】
本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、水を主成分とする冷却液を用いてワイヤソー装置で切断する際のワイヤの寿命を長くすることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の切断方法は、芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤを用いる切断方法であって、表面がグリコールを含む潤滑液によって被覆されたワイヤをリールボビンに巻く準備工程と、前記リールボビンに巻かれたワイヤを複数のローラの間で走行させる工程と、ワークピース（被切削物）が前記ワイヤによって切削される部分に水を主成分とする第１冷却液を供給しながら、走行している前記ワイヤでワークピースを切削する工程とを包含し、そのことによって、上記目的が達成される。特に、樹脂剥がれの問題の発生を抑制することができる。
【００２０】
前記リールボビンに巻かれた前記ワイヤまたは前記リールボビンの近傍を走行する前記ワイヤに、水を主成分とする第２冷却液を供給する工程をさらに包含することが好ましい。
【００２１】
前記第２冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．３以下であることが好ましい。
【００２２】
前記第２冷却液はグリコールを含んでもよい。
【００２３】
前記第２冷却液は噴霧法によって前記ワイヤに供給されてもよい。
【００２４】
前記準備工程において、前記リールボビンに前記ワイヤを巻くときの張力は７Ｎ以上１５Ｎ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２５】
前記リールボビンに前記ワイヤを巻くときのピッチは前記ワイヤの外径の２倍未満であることが好ましく、外径の１００％超１９０％以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
前記第１冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３の範囲内にあることが好ましい。
【００２７】
前記樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂であることが好ましい。
【００２８】
前記ワイヤの走行方向における、互いに隣接する前記砥粒間の平均距離は、前記砥粒の平均粒径の１００％〜６００％の範囲内にあり、且つ、前記砥粒が前記樹脂層の表面から突出している部分の平均高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
前記第２冷却液は前記第１冷却液よりも粘度が高いことが好ましい。
【００３０】
前記第１冷却液および前記第２冷却液の温度は１５℃から３５℃の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
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ことが好ましい。
【００３２】
ワークピースは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金であってよく、例えば、ワークピースは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金であってもよい。
【００３３】
本発明の希土類磁石の製造方法は、希土類合金粉末から希土類磁石の焼結体を作製する工程と、上記のいずれかの切断方法を用いて、前記焼結体から複数の希土類磁石を分離する工程とを包含することを特徴とする。
【００３４】
本発明のワイヤソー装置は、芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤと、前記ワイヤがその周辺に巻きつけられるリールボビンと、前記リールボビンに巻きつけられた前記ワイヤを引き出し、走行させる複数のローラと、前記ワイヤがワークピースを切削する部分に第１冷却液を供給する装置と、前記リールボビンに巻き付けられている前記ワイヤまたは前記リールボビンの近傍を走行する前記ワイヤにグリコールを含む第２冷却液を供給する装置とを備え、そのことによって上記目的が達成される。
【００３５】
前記第２冷却液を供給する装置は噴霧装置を備えている構成としても良い。
【００３６】
本発明の希土類磁石の製造方法によって製造された希土類磁石は、ボイスコイルモータに好適に用いられる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による実施形態の切断方法を説明する。
【００３８】
本発明による切断方法は、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）を固着させたワイヤ（固定砥粒ワイヤ）を用いる。一対のリールボビンに巻かれたワイヤを複数のローラの間で走行させ、走行しているワイヤに希土類合金（ワーク）を押し当てながら切断する。このとき、希土類合金がワイヤによって切削される部分に水を主成分とする冷却液（第１冷却液）を供給しながら切削を行う。ここで、ワイヤをリールボビンに巻く準備工程において、ワイヤの表面をグリコールを含む潤滑液によって被覆することによって、芯線の外周面に形成された樹脂層によって砥粒が固着されたワイヤにおける樹脂剥離の発生を抑制することができる。
【００３９】
グリコールを含む潤滑液はグリコール原液またはグリコールを５０質量％以上含む水溶液を好適に用いることができる。グリコールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンを好適に用いることができる。グリコールは、樹脂層よりも親水性（保水性）が高いので、樹脂層が水を吸湿することを防止するように作用するものと考えられる。また、ワイヤをリールボビンに巻く準備工程においてワイヤに付与されるグリコールを含む潤滑液は、切削される部分に供給され冷却液よりも潤滑性が高いことが好ましい。
【００４０】
グリコールを含む潤滑剤でワイヤの表面を覆う工程は、ワイヤソー装置のリールボビンにワイヤを巻く際に実行することが好ましい。グリコール（またはグリコール水溶液）をワイヤ表面に付与する方法としては、スプレーによる散布法や、滴下法、塗布法、浸漬法などを適宜用いることができる。ワイヤをリールボビンに巻くときの張力は７Ｎ以上１５Ｎ以下の範囲内にあることが好ましい。張力が７Ｎよりも低いとワイヤの巻き込みが発生することがあり、１５Ｎを超えるとワイヤ同士の摩擦による損傷が発生しやすくなる。また、張力をこの範囲に設定すると、良好な切断精度を得ることができるので好ましい。
【００４１】
また、リールボビンにワイヤを巻くときのピッチ（ワイヤの中心間距離）はワイヤの外径の２倍未満であることが好ましく、外径の１００％超１９０％以下であることがさらに好ましい。このように巻き取りの際のピッチを調整することによって、リールボビンに先に巻かれたワイヤの間に次のワイヤが入り込むことが防止され、ワイヤの撓みやワイヤ同士の摩擦の発生を抑制することができる。
【００４２】
このように、ワイヤソー装置の準備工程において、リールボビンにワイヤを巻く際にグリコールを含む潤滑液でワイヤを被覆すると、ワイヤを保存している状態における吸湿によるワイヤの樹脂層の劣化を抑制することが出来る。グリコールを含む潤滑液のワイヤへの付与は、準備工程に限られず、例えば、上記第２冷却液中にグリコールを添加・混合してもよい。
【００４３】
ワイヤの寿命を長くするために、さらに、一対のリールボビンに巻かれたワイヤまたは一対のリールボビンの近傍を走行するワイヤにも水を主成分とする冷却液（第２冷却液）を供給することが好ましい。リールボビンに巻かれたワイヤにも冷却液を供給することによって、リールボビンにおけるワイヤ同士の摩擦による発熱および機械的な摩擦力が低減される。その結果、ワイヤが受ける機械的なダメージが低減されるので、切削精度や切削効率の低下が抑制され、且つ、ワイヤの寿命が長くなる。
【００４４】
第１冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３の範囲内にあることが好ましい。また、第２冷却液は、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．３以下であることが好ましく、０．１５以下であることがさらに好ましい。なお、以下の実施形態で示す動摩擦係数は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金の焼結体を用いて四球式摩擦試験機で求めた値である。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系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。
【００４５】
なお、２５℃の動摩擦係数を用いて、本発明の切断方法で用いられる第１および第２冷却液を特定したが、実際に使用する際の冷却液の温度は、２５℃に限られない。但し、本発明の効果を得るためには、１５℃〜３５℃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、２０℃〜３０℃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、冷却液の動摩擦係数は温度に依存するので、実際に使用する冷却液の温度が上記の温度範囲からあまり外れると、冷却液の動摩擦係数が上記の数値範囲から外れた状態と良く似た状態となり、冷却効率が低下する。
【００４６】
上記の動摩擦係数を有する冷却液を用いることによって、ワイヤの温度の異常上昇を効果的に抑制することができるので、砥粒の異常脱粒やワイヤの断線を効果的に抑制・防止することができる。その結果、加工精度の低下が防止されるとともに、従来よりも長い期間に亘ってワイヤを使用することが可能となるので製造コストを低減することができる。
【００４７】
この効果は、切削部に供給する第１冷却液およびリールボビンに巻かれたワイヤまたは一対のリールボビンの近傍を走行するワイヤに供給する第２冷却液に共通であるので、第１冷却液と第２冷却液として同じ冷却液を用いても良い。但し、第２冷却液がリールボビンに巻かれたワイヤまたはリールボビンの近傍を走行するワイヤに付着しやすいように、第１冷却液より粘度の高い冷却液を用いてもよい。なお、第２冷却液および第１冷却液としては、粘度が１ｍＰａ・ｓから５０ｍＰａ・ｓ（動粘度：１ｍｍ２／ｓから５０ｍｍ２／ｓ）の冷却液を好適に用いることができる。第２冷却液のワイヤへの付着性を高めるためには、５ｍＰａ・ｓ以上の粘度（５ｍｍ２／ｓ以上の動粘度）を有する冷却液を用いることが好ましい。冷却液の粘度は、後述する水と混合する潤滑剤の濃度を制御することによって調整することができる。
【００４８】
第２冷却液は、切削工程の全期間に亘って供給する必要は必ずしも無く、リールボビンに巻かれたワイヤに十分な量の冷却液が付与された状態を維持できるのであれば、第２冷却液を間欠的に供給していても良い。なお、水を主成分とする冷却液（特にアルカノールアミンなどを含むもの）は油性冷却液よりも樹脂に対して悪影響を及ぼすので、樹脂層を用いて砥粒を固定したワイヤを用いる場合には、冷却液の量は少ない方が好ましい。従って、リールボビンに巻かれたワイヤまたはリールボビンの近傍を走行するワイヤに対しては、噴霧法や滴下法を用いて冷却液を供給することが好ましい。特に、噴霧法は少量の冷却液をリールボビンに巻かれたワイヤに均一に供給することができるので好ましい。冷却液の供給量は、ワイヤの種類、長さ、走査速度などに適宜設定すればよく、例えば、５０ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎの範囲に設定される。但し、電着ワイヤ（例えばＮｉめっき層を用いて砥粒を固定したワイヤ）など水系冷却液に対する耐性に優れたワイヤを用いる場合には、例えばリールボビン全体を冷却液に浸漬してもよい。
【００４９】
上記の冷却液は、界面活性剤や、いわゆる「シンセティック（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）」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、所定の動摩擦係数を得ることができる。また、水を主成分とする冷却液を用いると、比較的粘度が低いので、切削によって生成した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た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。
【００５０】
ワイヤ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、ＰＨが８〜１１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。また、防錆剤を含む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、希土類合金の種類や切断条件等を考慮して、適宜調整すればよい。
【００５１】
ワイヤとしては、ダイヤモンド系砥粒を樹脂で固着したものが好適に用いられる。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たワイヤを好適に用いることができる。そのなかでも、樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂および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、また後述する冷却液に対する濡れ性（浸透性）にも優れる。また、電着法を用いて製造されるワイヤよりも安価であり、希土類合金の切断にかかるコストを低減することができる。なお、ワイヤの芯線は、ピアノ線に限られず、Ｎｉ−ＣｒやＦｅ−Ｎｉ等の合金、ＷやＭｏ等の高融点金属から形成されたもの、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、ＳｉＣ、Ｂ、Ｃ、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ　Ｂｏｒｏｎ　Ｎｉｔｒｉｄｅ）等であってもよい。
【００５２】
切削しろが少ないという利点を得るためには、ワイヤの外径は、０．３ｍｍ以下が好ましく、０．２５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ワイヤの外径の下限値は、十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ために、０．１２ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度の直径の芯線が用いられる。砥粒の平均粒径Ｄは、切削効率の観点から、２０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することが好ましく、特に、４０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することが好ましい。また、切削効率と切削屑（スラッジ）の排出効率の観点から、ワイヤの走行方向における、互いに隣接する砥粒間の平均距離は、砥粒の平均粒径Ｄの１００％〜６００％の範囲内にあることが好ましく、且つ、砥粒がフェノール樹脂層の表面から突出している部分の平均高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲内にあることが好ましい。このワイヤは、上記の仕様を指定すれば一般のワイヤの製造業者（例えば、株式会社アライドマテリアル）から供給され得る。
【００５３】
このようなワイヤを用いると、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１０００ｍ／ｍｉｎ）でも切削できる。また、上記の冷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、長期間に亘っ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２０〜３０％程度速く（例えば、１１００ｍ／ｍｉｎ〜１２００ｍ／ｍｉｎ）設定することによって、切削効率を最適化できる。
【００５４】
本発明の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１ｍｍ２／ｓ）ので、切削屑の排出性が油性の冷却液（一般に動粘度は５ｍｍ２／ｓ以上）よりも低い。そこで、切削屑の排出性を高めるために、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た状態で維持され、且つ、冷却液は、槽の底部から槽内に供給されるとともに、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。
【００５５】
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状態で切削するためには、ワイヤ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、槽の底部から供給される冷却液の量よりも多いことが好ましい。
【００５６】
さらに、槽の開口部にカーテン状の冷却液流（または気流）を形成し、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。ここでは、ワイヤの走行方向と交差する槽の開口部の辺上にカーテン状に冷却液流を形成した。冷却液流を形成するための吐出圧は、０．２ＭＰａ（２ｋｇ／ｃｍ２）〜１．０ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ２）の範囲内にあることが好ましく、０．４ＭＰａ（４ｋｇ／ｃｍ２）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇ／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がたわみ、加工精度が低下することがある。
【００５７】
また、ワイヤを走行させるために設けられるメインローラのうち、槽の両側に配置され、ワイヤ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、ワイヤを案内するための溝を有する有機高分子層（例えばウレタンゴム層）の温度上昇を抑制するとともに、ワイヤまたは案内溝に付着または滞留した切削屑（またはスラッジ）を洗い流すことによって、ワイヤの走行位置がずれたり、ワイヤが溝から外れたりするのを防止することができる。
【００５８】
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。上述したように、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、切削屑を希土類合金の再生原料として利用することもできる。本発明の切断方法に用いられ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、本願出願人が特願２０００−２２４４８１号に開示した方法を用いることができる。
【００５９】
本発明による切断方法は、上述したように、切断が難しい希土類焼結合金、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金の切断に好適に適用される。本発明による切断方法によって切断された希土類合金を着磁することによって、希土類磁石が得られる。着磁工程は、切削工程の前に行ってもよいし、後に行ってもよい。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金を用いて製造される希土類焼結磁石は、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材料として好適に用いられる。本発明による切断方法は、特に、本願出願人らによる米国特許第４，７７０，７２３号明細書および米国特許第４，７９２，３６８号明細書に開示されているＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石（合金）の切断に好適に用いられる。さらに、そのなかでも、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびホウ素（Ｂ）を主成分とし、正方晶構造のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ金属間化合物からなる硬い主相（鉄リッチ相）と、Ｎｄリッチな粘りのある粒界相とを有する希土類焼結磁石（合金）（以下、「ネオジム磁石（合金）」と称する。）の切断および製造に好適に適用される。ネオジム磁石の代表的な例として、住友特殊金属社製、商品名ＮＥＯＭＡＸがある。
【００６０】
本発明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０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ）を高精度で且つ効率良く製造することができる。
【００６１】
上述の本発明の実施形態において、さらに、ワイヤを走行させるローラの高分子層に形成された案内溝が、少なくとも一方の斜面が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する構成を採用し、ワイヤが一対の斜面の間を走行させることによって、水を主成分とする冷却液を用いた場合に発生するワイヤの切断を抑制することができる。勿論、一対の斜面がローラの半径方向に対して２５°以上４５°未満の角度を成すことが好ましい。特に、ローラ間を走行させられるワイヤの張力は２５Ｎ以上３５Ｎ以下であることが好ましい。なお、ローラの表面とは、ローラの軸方向に平行な平面である。
【００６２】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明による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。
【００６３】
ネオジム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）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、例えば、上述の米国特許第４，７７０，７２３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。
【００６４】
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鋳型に鋳込み、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３〜４μｍ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。このとき必要に応じて微粉末を潤滑剤と混合してからプレス成形を行う。次に、約１０００℃〜約１２００℃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６００℃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３０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００６５】
得られた焼結体の切断加工を行い、焼結体から切断した複数の薄板（基板またはウェハ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ム永久磁石が完成する。なお、着磁工程を切断工程の前に行ってもよい。
【００６６】
次に、本発明による切断方法を図１から図４を参照しながら説明する。
【００６７】
図１は、本発明による実施形態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装置１００を示す概略構成図である。
【００６８】
ワイヤソー装置１００は、３本のメインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと、一対のリールボビン４０ａおよび４０ｂ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ローラ１０ａが駆動ローラで、槽３０の両側に設けられているメインローラ１０ｂおよび１０ｃは従動ローラである。ワイヤ２０は、往復走行しながら、例えば、一方のリールボビン４０ａから他方のリールボビン４０ｂに巻き取られる。このとき、リールボビンの４０ａの巻き取り時間を他方のリールボビン４０ｂの巻き取り時間よりも長くすることによって、ワイヤ２０を往復走行させながら、リールボビン４０ａ側に新しいワイヤ２０を供給することができる。ワイヤ２０の走行速度は、例えば、２００ｍ／ｍｉｎから１５００ｍ／ｍｉｎの範囲であり、新線を供給する速度は、例えば、０ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎの範囲である。
【００６９】
メインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの間には、ワイヤ２０が例えば１５０列に張設される。ワイヤ２０の走行位置を決めるために、メインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの表面には、ワイヤ２０を案内するための溝（例えば深さ約０．６ｍｍ、不図示）を有する有機高分子層（例えばウレタンゴム層）が設けられている。ワイヤ２０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、ワークから切り出すべき板の厚さに応じて設定される。
【００７０】
リールボビン４０ａおよび４０ｂの近傍には、巻き取り位置を調整するためのトラバーサ４２ａおよび４２ｂがそれぞれ設けられている。リールボビン４０ａおよび４０ｂからメインローラ１０ａに至るまでの経路中には、それぞれの側に５つのガイドローラ４４と、１つのテンションローラ４６とが設けられており、ワイヤ２０を案内するとともに、その張力が調整される。ワイヤ２０の張力は、種々の条件（切削長、切断速度、走行速度など）に応じて適宜変更され得るが、例えば２０Ｎ〜４０Ｎの範囲に設定される。
【００７１】
なお、リールボビン４０ａおよび４０ｂに巻き取られたワイヤ２０が互いに摩擦し合うことによって受けるダメージは、ワイヤ２０の張力にも依存する。そこで、リールリボン４０ａおよび４０ｂに巻き取るための張力を低減する機構を設けることが好ましい。巻き取り張力を低減する機構としては、例えば、特開平９−２９６０７号公報、特開平９−３１４５４８号公報、特開平１０−１６６３５３号公報や特開平１０−２７７９１４号公報に記載されているような機構を用いることができる。リールボビン４０ａおよび４０ｂにおける巻取り張力は７Ｎ以上１５Ｎ以下の範囲内にすることが好ましい。
【００７２】
ワイヤソー装置１００は、さらにリールボビン４０ａおよび４０ｂに巻き取られているワイヤ２０に冷却液を供給するための噴霧装置８０ａおよび８０ｂを備えている。本実施形態では、樹脂で砥粒を固定したワイヤ２０を用いるので、少量の冷却液を効率的にワイヤ２０に付与するために噴霧法を採用する。
【００７３】
噴霧装置８０ａおよび８０ｂは、例えば、図２に示したように、冷却液（例えば２００ｍｌ／ｍｉｎ）とエアー（例えば０．４ＭＰａ）と噴霧ノズルに供給することによって、後述する冷却液６０切削部に供給される後述の冷却液と同じものを用いる。リールボビン４０ａ、４０ｂ（例えば、芯外径１７０ｍｍ、高さ３４０ｍｍ）に巻き付けられているワイヤ２０の全体に亘って冷却液を噴霧することができる。ここでは、冷却液として、後述する冷却液タンク６０に貯蔵されている冷却液を共通に用い、吐出ポンプによって配管を介して噴霧装置８０ａおよび８０ｂまでそれぞれ圧送される。勿論、噴霧装置８０ａおよび８０ｂに冷却液を供給するために冷却液タンクを別途設け、切削部に供給する冷却液と異なる冷却液を用いてもよい。
【００７４】
さらに、冷却液によるワイヤ２０へのダメージおよび／または冷却液の使用量を減らすために、冷却液を噴霧する領域を限定してもよい。図１に示したトラバーサ４２ａおよび４２ｂの動きに同期させ、巻き取り（および送り出し）動作が行われ、ワイヤ２０同士の摩擦が発生している領域に選択的に冷却液を供給する機構としても良い。特に、例示したようにワイヤ２０を往復走行させる場合、走行方向の反転時にリールボビン４０ａおよび４０ｂに巻かれたワイヤ２０同士に強い摩擦力が発生するので、少なくともこの領域に冷却液を供給することが好ましい。
【００７５】
冷却液を供給する手段は、例示した噴霧装置８０ａおよび８０ｂに限られず滴下装置などを用いても良い。比較的多くの冷却液を供給する場合には、必要に応じて、リールボビン４０ａおよび４０ｂの下部に余剰の冷却液を回収、再利用するための回収用パンを設けることが好ましい。冷却液の回収経路にはフィルタおよび／またはマグネットセパレータを設け、回収した冷却液に含まれる切屑を分別除去することが好ましい。
【００７６】
なお、本実施形態では、リールボビン４０ａおよび４０ｂに巻き取られたワイヤ２０に冷却液を噴霧する構成を例示したが、リールボビン４０ａおよび４０ｂに巻き取られる直前（または送り出された直後）のワイヤ２０に対して冷却液を供給しても良い。互いに接触するワイヤの少なくとも一方が濡れた状態であれば砥粒へのダメージを小さくすることができる。また、リールボビン４０ａおよび４０ｂから送り出された直後のワイヤ２０に冷却液を供給することによって、ワイヤ２０が、ガイドローラ４４、テンションローラ４６やメインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの案内溝と接触することによって生じる損傷を低減することもできる。
【００７７】
上述したようにして作製された焼結体ワーク５０は、以下の様にして、ワイヤソー装置１００にセットされる。
【００７８】
複数のワーク５０は、例えばエポキシ系またはホットメルト系の接着剤（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、炭素ベースプレート５２を間に介して、鉄製のワークプレート５４に固定される。ワークプレート５４、ワーク５０の各ブロックおよび炭素ベースプレート５２も接着剤（不図示）によって互いに固着されている。炭素製ベースプレート５２は、ワーク５０の切断加工が終了した後、ワークプレート５４の下降動作が停止するまでワイヤ２０による切断加工を受け、ワークプレート５４を保護するというダミーとして機能する。
【００７９】
本実施形態では、ワイヤ２０の走行方向に沿って計測した各ブロックのサイズが１００ｍｍ程度になるように各ブロックの大きさを設計している。従って、ここでは、ワイヤ２０による切削長さは、約２００ｍｍである。本実施形態では上述のようにワーク５０を複数のブロックに分割して配置しているが、ワイヤ２０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、冷却液の動摩擦係数や走行速度によっても変化する。また、各ワーク５０の大きさによって、ひとつのブロックを構成するワーク５０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ロックに分けてワーク５０を配置すればよい。
【００８０】
上述のようにセットされたワーク５０は、モータ５８を備える昇降装置によって下降され、走行するワイヤ２０に押し付けられ、切削加工される。ワーク５０の下降速度は、種々の条件に応じて変化し得るが、例えば、２０ｍｍ／ｈｒ〜５０ｍｍ／ｈｒの範囲内に設定される。
【００８１】
冷却液タンク６０に貯蔵されている冷却液は、吐出ポンプ６２によって、配管６３を介して圧送される。配管６３は、途中で、下部配管６４と上部配管６６とに分岐されている。下部配管６４および上部配管６６には、それぞれへの冷却液の流量を調整するためのバルブ６３ｂおよび６３ａが設けられている。下部配管６４は、切削部を浸漬するための槽３０の底部に設けられた下部ノズル６４ａに接続されている。上部配管６６は、槽３０の開口部から冷却液を供給するための上部ノズル６６ａ、６６ｂおよび６６ｃと、メインローラ１０ｂおよび１０ｃをそれぞれ冷却するために設けられた上部ノズル６６ｄおよび６６ｅとに接続されている。
【００８２】
槽３０には、上部ノズル６６ａ、６６ｂおよび６６ｃと下部ノズル６４ａとから冷却液が供給され、少なくとも切削工程の間は、図１中に矢印Ｆで示したように、冷却液が槽３０の開口部から溢れ出る状態に維持される。槽３０から溢れ出た冷却液は、槽３０の下方に設けられた回収用パン７０によって回収タンク７２に導かれ、蓄積される。回収された冷却液は、例えば図１に示したように、吐出ポンプ７４によって循環用配管７６を介して、冷却液タンク６０に送られる。循環用配管７６の途中には、フィルタ７８が設けられており、回収された冷却液に含まれる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（例えば特願２０００−２２４４８１号参照）。
【００８３】
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。
【００８４】
槽３０は、ワイヤ２０の走行方向と交差する側壁の開口部付近に補助壁３２を有している。この補助壁３２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時におけるワイヤ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５０を下降し、ワイヤ２０に接触させるとワイヤ２０はたわみ、図３中に実線で示したように、槽３０内の冷却液に切削部が浸漬された状態となる。このとき、ワイヤ２０がたわむに連れて、ワイヤ２０は補助壁３２を切削し、スリットを形成する。ワイヤ２０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２０は補助壁３２に形成されたスリット内を通過しながら、ワーク５０を切削する。従って、補助壁３２に形成されたスリットは、ワイヤ２０の走行位置を規制するように機能し、加工精度の安定にも寄与する。
【００８５】
槽３０は、例えば約３５ｌ（リットル）の容量を有しており、切削工程中は、下部ノズル６４ａから約３０ｌ／ｍｉｎの流量で冷却液が供給され、上部ノズル６６ａ、６６ｂおよび６６ｃから約９０ｌ／ｍｉｎ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２０に冷却液を供給することだけを考えると、図３に示したように、切削中はワイヤ２０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を切断するときに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。
【００８６】
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ためには、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。さらに、新鮮な冷却液は、槽３０の底部よりも開口部から多く供給することが好ましい。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た切削屑は容易に沈降するので、槽３０の底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い。
【００８７】
また、開口部からワイヤ２０（つまり切削溝）に供給される新鮮な冷却液が占める割合を多くするために、走行するワイヤ２０よりも上方から供給される冷却液を多くすることが好ましい。すなわち、槽３０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に含まれる切削屑の量を低下させることができる。さらに、槽３０の開口部から供給される冷却液の流れによって、ワイヤ２０に付着した切削屑を機械的に洗い流す効果も得られる。
【００８８】
また、上述した補助壁３２は、ワイヤ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を高く保つように機能する。さらに、槽３０の開口部のワイヤ２０の走行方向と交差する辺に、ノズル６６ｂおよび６６ｃ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。これにより、溢れ出る冷却液の液面Ｓを槽３０の補助壁３２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ための吐出圧は、０．２ＭＰａ（２ｋｇ／ｃｍ２）〜１．０ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ２）の範囲内にあることが好ましく、０．４ＭＰａ（４ｋｇ／ｃｍ２）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇ／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２０にぶれが発生し、その結果、加工精度が低下することがある。
【００８９】
また、槽３０の両側に配置され、ワイヤ２０の走行位置を規制する一対のメインローラ１０ｂおよび１０ｃ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１０ｂおよび１０ｃに冷却液を吐出することによって、メインローラ１０ｂおよび１０ｃの表面に設けられている、ワイヤ２０を案内するための溝を有する有機高分子層（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２０また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２０の走行位置がずれたり、ワイヤ２０が溝から外れたりするのを防止することができるとともに、排出性を向上する効果も得られる。
【００９０】
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、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、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、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、動摩擦係数を所定の範囲内に調整することができる。
【００９１】
また、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、グリコールおよびアルカノールアミン等を含む潤滑剤（ユシロ化学工業社製＃８３０および＃８７０）や、シンタイロ９９５４（カストロール社製）を挙げることができる。いずれも、水に２重量％〜１０重量％程度添加することによって、動摩擦係数を好適な範囲内に調整することができる。
【００９２】
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。特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金を切断する際には、ＰＨを８〜１１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、又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、又は炭酸塩を用いることができる。
【００９３】
また、非鉄金属防食剤としては、例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。
【００９４】
また消泡剤としては、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、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２０での温度上昇を防ぎ、ワイヤ２０の温度の異常上昇や異常摩耗が起こりにくくなる。
【００９５】
図４を参照しながら、本実施形態で好適に用いられるワイヤ２０の構造を説明する。なお、図中では、ワイヤ２０の一点鎖線で示した中央線から下半分は簡略化している。
【００９６】
ワイヤ２０としては、芯線（ピアノ線）２２の外周面にダイヤモンド砥粒２４を樹脂層２６で固着したものが好適に用いられる。そのなかでも、樹脂としてフェノール樹脂、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）２２の外周面への接着強度が高く、また上述した冷却液に対する濡れ性（浸透性）にも優れる。また、砥粒としては、ダイヤモンド砥粒の他にＳｉＣなどを用いてもよい。
【００９７】
好適なワイヤ２０の具体例としては、直径が約０．１８ｍｍのピアノ線２２の外周に、平均粒径が約４５μｍのダイヤモンド砥粒を、フェノール樹脂層２６で固着し、外径が約０．２４ｍｍのワイヤ２０が挙げられる。また、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２０の走行方向（軸方向：図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２４間の平均距離は、砥粒の平均粒径Ｄの１００％〜６００％の範囲内にあるものが好ましい。さらに、砥粒２２がフェノール樹脂層２６の表面から突出している部分の平均高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲内にあることが好ましい。このようなワイヤ２０は、砥粒２２間に適度な大きさの空間（「チップポケット」と呼ばれることもある）２８が形成されているので、良好な切削効率を有するとともに、良好な排出性を有する。
【００９８】
上述のワイヤソー装置１００で、ワイヤとして上述の仕様を満足するアライドマテリアル製のワイヤを用いて、上述のネオジム磁石合金を切断した場合の効果を検証した。冷却液としてユシロ化学製＃８３０の約１０％水溶液（液温２３℃）を供給量２００ｍｌ／ｍｉｎでリールボビンに噴霧しながら、最大走行速度１１００ｍ／分、張力３０Ｎ、切り込み量４０ｍｍ／時間、新線供給量２ｍ／分の条件で、ワイヤを双方向に走行させながら切断した。その結果、リールボビン４０ａおよび４０ｂ（ワイヤ長３８ｋｍ）に冷却液を噴霧しない場合に比べ、砥粒および樹脂層の脱離量が３分の１程度に低減した。ユシロ化学製＃８３０の濃度を調節することによって得られた、動摩擦係数０．１１〜０．１３、表面張力３３〜３６ｍＮ／ｍ、粘度１〜４ｍＰａ・ｓ（動粘度１〜４ｍｍ２／ｓ）の冷却液を用いた場合にほぼ同様の結果が得られた。
【００９９】
また、冷却液を噴霧する前にワイヤの表面をグリコールで被覆することによって、樹脂剥がれが抑制されることを確かめた。ワイヤ表面のグリコールによる被覆は以下のようにして実行した。
【０１００】
上記ワイヤ（ワイヤ外径０．２４ｍｍ）をリールボビンに巻き取る際に、巻き取り張力を約１０Ｎ、巻き取りピッチを約０．４６ｍｍとして、巻き取りながら、グリコールを染み込ませた布を用いて、ワイヤの表面をグリコール（例えば、ポリオキシアルキレンの原液）で被覆した。
【０１０１】
グリコール被覆したワイヤを用いることによって、グリコール被覆を施さないワイヤを用いた場合、樹脂剥がれの発生率が約２０％（３８２／１９００）であったものを、約２％（３／２３７）まで低下できた。なお、新線供給量を３ｍ／分とした以外の条件は、上記と同じである。また、表面をグリコールを含む潤滑剤で被覆することによって、ワイヤを保存している期間、保存環境による、樹脂剥がれの発生率のばらつきを低減する効果も認められた。ここで、樹脂剥がれの評価は、以下のようにして行った。上記条件でネオジム磁石合金を５時間切断加工した後で、切断に使用したワイヤ（約９００ｍ）に５ｍｍ以上の樹脂剥がれが発生したものを樹脂剥がれ不良発生とした。
【０１０２】
グリコールは非常に親水性（保水性）が強いので、樹脂層が空気中に含まれている水を吸収するのを防止するように作用すると考えられる。グリコールのこの効果を効率的に発揮させるためには、グリコールを直接ワイヤの表面に付与することが好ましいが、水で希釈して用いても良い。この場合、付与方法にも依存するが、グリコール濃度が５０質量％以上の水溶液として用いることが好ましい。ここで、水溶液とするのは、冷却液として水系冷却液を用いるので、冷却液と混合した際に、冷却液の作用に悪影響を及ぼさないためである。グリコールは水に対する溶解性に優れ、且つ、潤滑性にも優れるので、水系冷却液と混合されても、悪影響を及ぼすことがない。
【０１０３】
なお、ここでは、グリコールを含む潤滑剤で表面を被覆したワイヤを用い、さらにリールボビンに冷却液を噴霧しながら、切断工程を実行する実施形態を例示したが、リールボビンに冷却液を噴霧する工程を省略しても、グリコールを予め塗布することによって樹脂剥がれを抑制する効果を得ることができる。もちろん、例示したように、併用することが最も好ましい。
【０１０４】
次に、実施形態１のワイヤソー装置１００のメインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの好ましい構造を説明する。
【０１０５】
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た場合よりもワイヤの断線率が増加（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。本発明者が種々検討した結果、図５に模式的に示すように、ローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの高分子層１０Ｐに形成された案内溝１０Ｇの断面形状を、案内溝１０Ｇが有する一対の斜面１０Ｓがローラ１０ａの半径方向１０Ｒに対して２５°以上４５°未満の角度（以下、「傾斜角（α）」という。）を成す構成を採用することによって、ワイヤ２０の断線の発生を抑制するとともに、十分な加工精度を得ることができることがわかった。傾斜角は、３０°以上３５°以下であることがさらに好ましい。
【０１０６】
なお、例示したように、案内溝１０Ｇが有する一対の斜面１０Ｓの両方がローラ１０ａの半径方向１０Ｒ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１０Ｓの内の少なくとも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。
【０１０７】
従来は、例えば図６に示すように、案内溝１０Ｇの斜面１０Ｓがローラの半径方向１０Ｒに対して４５°以上の傾斜角を成す構造を採用していた。これは、案内溝１０Ｇ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粒界相とを有するた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。
【０１０８】
しかしながら、本発明者が検討した結果、斜面１０Ｓの傾斜角を４５°よりも大きくすると、断線発生率はそれほど低下せず、むしろ、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７を参照しながら、この現象を説明する。
【０１０９】
図７は、ローラの案内溝の斜面１０Ｓの傾斜角とワイヤ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２０がロールから受ける捻回力に比例し、捻れ角Ω＝３６０°のときワイヤが一回捻回されていることを示す。なお、図７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た。なお、斜面１０Ｓの傾斜角は、両側の斜面で等しいとした。結果を示している。
【０１１０】
４５０ｍｍの間隔（スパン）で配置した一対のローラ（図１のローラ１０ｂと１０ｄ）直径１７０ｍｍ）の間に、ワイヤ２０を張力３０Ｎ（３ｋｇｆ）で２００条配設する。新線供給量は２ｍ／分で、１２０秒サイクルで往復走行させる。このとき、ワイヤ２０は、約１９０回往復走行された後、ローラから脱出することになる。
【０１１１】
ここで、種々実験した結果、１スパン（４５０ｍｍ）の間でワイヤが５回（Ω＝１８００°）捻回する力を受けると、ワイヤ２０が２００条分走行する間に、約５００回捻回した。すなわち、２００条×５回＝１０００回分捻回する力を受けたとき、その約５０％分が実際の捻回として蓄積された。そこで、図７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応する捻れ角に０．５を乗じた値を示している。また、静的な捻れ破断強度試験から、ワイヤ２０に実際に蓄積される捻れ角が１８００°（５回捻回）となったときに、１０％の確率でワイヤが破断すると見積もった。
【０１１２】
図７からわかるように、捻回力（捻れ角）は、溝１０Ｇ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ワイヤ２０の破断を考えると、ワイヤ２０が細い場合（直径ｄ＝０．１９ｍｍ）には傾斜角を１０°以上、太い場合（直径が０．２５ｍｍ）でも傾斜角を２５°以上とすれば、ワイヤ２０の破断を抑制できることになる。
【０１１３】
しかしながら、実験によると、いずれのワイヤ２０を用いた場合も、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た。
【０１１４】
これは、傾斜角が大きくなると、案内溝１０Ｇの幅１０Ｗ（図５参照）が大きくなり、ワイヤ２０が案内溝１０Ｇ内で振れたり、更には、隣接する案内溝１０Ｇに飛び移ったりするため、ワイヤ２０に掛かる張力や念回力が不均一となり、局所的に大きな応力が発生する結果、ワイヤ２０の断線が発生するものと考えられる。また、ワイヤ２０が案内溝１０Ｇ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１０Ｐとしてウレタンゴム層を用い、冷却液としてはユシロ化学工業社製＃８３０の約１０％水溶液を用いた。また、実施形態１と同じ希土類焼結磁石のワークピースを切断した。
【０１１５】
上述の結果から、案内溝１０Ｇの斜面１０Ｓ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２０の断線をなるべく抑制するためには、念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１０Ｇの底部１０Ｂは、ワイヤ２０の半径よりもやや小さめの曲率半径に加工しておくことが好ましい。
【０１１６】
ここでは、ワイヤ２０の張力を２０Ｎとした場合の結果を説明したが、ワイヤの張力が２０Ｎ以上３５Ｎ以下である場合にほぼ同様の結果を得ることができる。
【０１１７】
ワイヤソー装置１００および２００を例示しながら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、単一のリールボビンを用いるエンドレス型のワイヤソー装置（例えば特開平１１−１９８０１８号公報参照）に適用することができる。
【０１１８】
上述したように、本発明の実施形態によると、ワイヤソー装置で水を主成分とする冷却液を用い希土類合金を切断する際のワイヤの寿命を長くすることが可能となる。希土類合金は、脆性的な破壊を起こす硬い主相と延性的な破壊を起こす粒界相とを有するため、ワイヤソーを用いて切断することが特に難しいので、本発明の効果が特に顕著である。本発明の実施形態による切断方法を採用すると、希土類合金を切断する場合に限られず、シリコン、サファイア、水晶、ガラス、ネオジム、フェライト等の硬脆材料を、水を主成分とする冷却液を用いて切断する場合にも、ワイヤの寿命を長くすることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によると、水を主成分とする冷却液を用いてワイヤソー装置で切断する際のワイヤの寿命を長くすることが可能となる。
【０１２０】
本発明の切断方法を用いると、水を主成分とする冷却液を用いて、高い加工精度で、且つ、少ない切削しろで、希土類合金や他の硬脆材料を切断することができる。従って、材料の歩留まりが向上するとともに、冷却液として水を主成分とする冷却液を用いるので、環境に優しく、また、切断後の洗浄工程を簡略化することが可能で、さらに、廃液の処理のコストを低減することもできる。
【０１２１】
本発明の切断方法は、シリコンなどの硬脆材料よりも切断し難い希土類合金を切断する場合に顕著な効果を奏する。希土類合金の材料は高価なので、材料の歩留まりを向上することによるコストメリットが大きい。また、廃液から切削屑を分別し、冷却液の循環使用を容易に実現できるので、環境に優しく、また、廃液の処理のコストを低減することができる。従って、希土類合金の加工コストが低減され、切断品、例えば、磁気ヘッド用のボイスコイルモータを低価格で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態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装置１００を示す模式図である。
【図２】ワイヤソー装置１００におけるリールボビン４０ａおよび４０ｂに巻かれたワイヤ２０に冷却液を供給するための構造を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したワイヤソー装置１００の切削部近傍の構成を示す模式図である。
【図４】本発明による実施形態の切断方法を実行するために好適に用いられるワイヤ２０の断面構造を模式的に示す図である。
【図５】ワイヤソー装置１００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６】従来のローラの断面構造を模式的に示す図である。
【図７】ローラの案内溝の斜面１０Ｓの傾斜角とワイヤ捻れ角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　メインローラ
２０　ワイヤ
３０　槽
４０ａ、４０ｂ　リールボビン
４２ａ、４２ｂ　トラバーサ
５０　ワーク
６０　冷却液タンク
７０　回収用パン
８０ａ、８０ｂ　噴霧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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