(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線に砥粒を樹脂層によっ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ーによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ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、前記ワイヤソ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、
前記ワイヤソーとして、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１５０％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７０％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、希土類合金の切断方法。
【請求項２】
芯線に砥粒を樹脂層によっ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ーによって切削される部分を前記希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３の範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬した状態で、前記ワイヤソ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、
前記ワイヤソーとして、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１５０％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７０％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、希土類合金の切断方法。
【請求項３】
前記砥粒の平均粒径Ｄは、２０μｍ≦Ｄ≦６０μｍ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。
【請求項４】
前記芯線の直径は０．１２ｍｍ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。
【請求項５】
前記樹脂層は、フェノール樹脂、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。
【請求項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。
【請求項７】
前記希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−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。
【請求項８】
前記希土類合金は、Ｎｄ−Ｆｅ−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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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】
希土類合金材料（インゴットや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希土類合金材料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、切断刃の厚さが比較的大きいため、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、ワイヤソー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ソー（「固定砥粒ワイヤソー」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。
【０００５】
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ト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たとの報告は未だに無い。
【０００６】
本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、全体として脆く、且つ、硬い主相（すなわちＲ2Ｆｅ14Ｂ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】
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、ワイヤソーを十分な量の冷却液で濡らしておけば、走行するワイヤソーによって、狭い切削部に冷却液を十分に供給することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１９８０２０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
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。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（１．０ｍｍ2／ｓ）が低いので、走行するワイヤソー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い。
【００１１】
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２０００ｍ／ｍｉｎ）で走行させる場合においても、冷却液をワイヤソー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ソー（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、樹脂層の剥離、さらにひどい場合にはワイヤソーの断線が発生する。この不具合は、ワイヤソーの走行速度が例えば８００ｍ／ｍｉｎ程度でも発生した。
【００１２】
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、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ーの寿命を長くすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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っ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ーによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ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、前記ワイヤソ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、前記ワイヤソーとして、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１５０％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７０％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。
【００１４】
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℃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。
【００１５】
前記砥粒の平均粒径Ｄは、２０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することが好ましい。
【００１６】
前記芯線の直径は０．１５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００１７】
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、前記ワイヤは前記一対の斜面の間を走行させられる。
【００１８】
前記樹脂層は、フェノール樹脂、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い。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記希土類合金は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金であり、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結合金であってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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ソーを用い、希土類合金がワイヤソーによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ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、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、ワイヤソーとして、長さ方向（すなわち、ワイヤソーの走行方向）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１５０％以上４００％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７０％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ーを用いる。なお、冷却液として、希土類合金に対する２５℃における動摩擦係数が０．１〜０．３のものを用いてもよい。
【００２１】
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℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍ（約２５ｄｙｎ／ｃｍ〜約６０ｄｙｎ／ｃｍ）の範囲内にある冷却液に切削部が浸漬された状態で実行されるので、ワイヤソ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／またはワイヤソーに対する濡れ性（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ーとが互いに接触し、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。
【００２２】
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も可能で、２５℃における上記動摩擦係数が約０．１〜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。
【００２３】
冷却液の表面張力は、よく知られているデュヌイ表面張力計を用いて測定される。また、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℃における値を、冷却液を特徴付ける値として採用する。
【００２４】
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た値である。実施例で例示するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金（ＲはＹを含む希土類元素で、例えば、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ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も多いので、鉄球を用いて求めた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た。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−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金の典型的な組成では、ＲとしてＮｄまたはＰｒが主に用いられ、Ｆｅは部分的に遷移元素（例えばＣｏ）に部分的に置換されてもよく、ＢはＣによって置換されてもよい。
【００２５】
また、２５℃の表面張力または動摩擦係数を用いて、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く、２３℃〜２８℃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た状態となり、冷却効率または切削効率が低下する。
【００２６】
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、所定の表面張力や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。
【００２７】
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、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。ＰＨが９以上の冷却液を用いることがさらに好ましい。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。
【００２８】
ワイヤソーとしては、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ソーを好適に用いることができる。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）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。樹脂には必要に応じてフィラー（例えばＳｉＣやＡｌ2Ｏ3）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ーは、電着法を用いて製造されるワイヤソーよりも安価であり、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、ワイヤソーの芯線は、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。
【００２９】
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ー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ー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っ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、ワイヤソーとして、長さ方向（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Ｄの１５０％以上４００％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７０％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。
【００３０】
後に実験例を示して説明するように、種々検討した結果、上述のように芯線の外周に樹脂層によって固着された砥粒のワイヤソー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、樹脂層の剥離や断線が低減されるものと推察される。
【００３１】
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Ｐｒおよび偏肉率Ｔｄの定義を説明する。
【００３２】
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としたとき、突き出し量Ｐの平均粒径Ｄに対する割合を突き出し率Ｐｒ（％）とする。すなわち、Ｐｒ＝（Ｐ／Ｄ）×１００で表される。突き出し率Ｐｒは、例えば、ワイヤソー２０の断面の光学顕微鏡写真から求めることができる。
【００３３】
ワイヤソー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（必要に応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）に模式的に示したように、ワイヤソー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。
【００３４】
芯線２２の半径をＲｗ、樹脂層２６の厚さの最小値をＴｒｌ、最大値をＴｒｈとして、偏肉率Ｔｄを（Ｔｒｈ−Ｔｒｌ）／｛（Ｔｒｈ＋Ｔｒｌ）／２｝とする。なお、分母の（Ｔｒｈ＋Ｔｒｌ）／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Ｔｒｌおよび最大値Ｔｒｈ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２０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０％である。
【００３５】
また、上述の条件を満足するワイヤソー２０は、例えば特許第３０７８０２０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。このようなワイヤソー２０は、上記の仕様を指定すれば一般のワイヤソーの製造業者（例えば、株式会社アライドマテリアル）から供給され得る。
【００３６】
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、０．２５ｍｍ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、より好ましくは０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度の直径の芯線２２が用いられる。
【００３７】
砥粒２４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、３０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することがさらに好ましく、特に、４０μｍ≦Ｄ≦６０μｍの関係を満足することが好ましい。
【００３８】
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１０００ｍ／ｍｉｎ）で切削できるとともに、従来よりも長期間に亘って使用することができる。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、ワイヤソー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、ワイヤソー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、ワイヤソー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。
【００４１】
さらに、槽の開口部のワイヤソーの走行方向と交差する辺上に、カーテン状の冷却液流（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ための吐出圧は、０．２ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ2）〜１．０ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ2）の範囲内にあることが好ましく、０．４ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ2）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇｆ／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がたわみ、加工精度が低下することがある。
【００４２】
また、ワイヤソー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、ワイヤソー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た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、ワイヤソーの走行位置がずれたり、ワイヤソーが溝から外れたりするのを防止することができる。
【００４３】
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、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金（ＲはＹを含む希土類元素）から容易に分離できない炭素を少なくできるために、切削屑を希土類合金の再生原料として利用することもできる。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２００２−３６１１３号に開示した方法を用いることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
ネオジム（Ｎｄ−Ｆｅ−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、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。ワイヤソー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（いわゆる、往復駆動法）。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、ワイヤソー２０を往復走行させながら、リールボビン４０ａ側に新しいワイヤソー２０を供給することができる。ワイヤソー２０の走行速度は、例えば、６００ｍ／ｍｉｎから１５００ｍ／ｍｉｎの範囲であり、新線を供給する速度は、例えば、１ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎの範囲である。
【００５２】
メインローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの間には、ワイヤソー２０が例えば１５０列に張設される。ワイヤソー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、ワイヤソー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、ワークピースから切り出すべき板の厚さに応じて設定される。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もできる。
【００５３】
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、ワイヤソー２０を案内するとともに、その張力が調整される。ワイヤソー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。
【００５４】
上述したようにして作製された焼結体ワークピース５０は、以下の様にして、ワイヤソー装置１００にセットされる。
【００５５】
複数のワークピース５０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、ワークピース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。炭素ベースプレート５２は、ワークピース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ソー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。
【００５６】
本実施形態では、ワイヤソー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。本実施形態では上述のようにワークピース５０を複数のブロックに分割して配置しているが、ワイヤソー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、冷却液の表面張力や走行速度によっても変化する。また、各ワークピース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ピース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ピース５０を配置すればよい。
【００５７】
上述のようにセットされたワークピース５０は、モータ５８を備える昇降装置によって下降され、走行するワイヤソー２０に押し付けられ、切削加工される。ワークピース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。
【００５８】
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。
【００５９】
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２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２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２００２−３６１１３号参照）。
【００６０】
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。
【００６１】
槽３０は、ワイヤソー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のワイヤソ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５０を下降し、ワイヤソー２０に接触させるとワイヤソー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、ワイヤソー２０がたわむに連れて、ワイヤソー２０は補助壁３２を切削し、スリットを形成する。ワイヤソー２０による切削が定常状態になると、たわみ量は一定し、ワイヤソー２０は補助壁３２に形成されたスリット内を通過しながら、ワークピース５０を切削する。従って、補助壁３２に形成されたスリットは、ワイヤソー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。
【００６２】
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。ワイヤソー２０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、切削中はワイヤソー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。
【００６３】
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。
【００６４】
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中の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、ワイヤソー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。
【００６５】
また、上述した補助壁３２は、ワイヤソー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の開口部のワイヤソー２０の走行方向と交差する方向に、ノズル６６ｂおよび６６ｅ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、０．２ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ2）〜１．０ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ2）の範囲内にあることが好ましく、０．４ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ2）〜０．６ＭＰａ（６ｋｇｆ／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にぶれが発生し、その結果、加工精度が低下することがある。
【００６６】
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、ワイヤソー２０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、ワイヤソー２０の走行位置がずれたり、ワイヤソー２０が溝から外れたりするのを防止することができる。
【００６７】
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、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。
【００６８】
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、シンタイロ９９５４（カストロール社製）や、＃８３０および＃８７０（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％〜１０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。
【００６９】
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く、ＰＨは９以上であることがさらに好ましい。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、ワイヤソー２０の温度の異常上昇や異常摩耗が起こりにくくなる。
【００７２】
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２０の構造を説明する。なお、図４では、ワイヤソー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。
【００７３】
ワイヤソー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。
【００７４】
好適なワイヤソー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４０μｍのダイヤモンド砥粒をフェノール樹脂層２６で固着した外径が約０．２４ｍｍ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１５０％以上４００％未満の範囲内にあるものが好ましい。
【００７５】
例えば、図５（ａ）および（ｂ）に示したように、ワイヤソー２０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２００％や３００％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４００％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々の砥粒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１５０％を下回ると、砥粒２４の分布密度が疎になりすぎる結果、後述するチップポケット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。
【００７６】
なお、図５（ａ）および（ｂ）は、ワイヤソー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たが、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。実際のワイヤソー２０における隣接砥粒間の平均距離Ｌは、例えば、光学顕微鏡写真から求めることができる。
【００７７】
さらに、ワイヤソー２０における砥粒２２の突き出し率は、７０％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、異常脱粒や樹脂層の剥離が発生しやすくなる。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（チップポケット）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。チップポケット２８の大きさは、上述した隣接砥粒間距離にも依存していることは言うまでも無い。
【００７８】
さらに、本実施形態の切断方法では、樹脂層２６の偏肉率が４０％以下のワイヤソー２０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、そのワイヤソー２０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。
【００７９】
以下に、実験例を示して、ワイヤソー２０の平均隣接間距離Ｌ、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（うねり）との関係を説明する。
【００８０】
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３０ｍｍ）を図２に示したワイヤソー装置１００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、ユ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３４．６ｍＮ／ｍ、動摩擦係数を０．１３に調節したものを用いた。ワイヤソー２０の走行速度は、１１００ｍ／分、切断速度（厚さ方向）は４０ｍｍ／時間とした。
【００８１】
ワイヤソー２０の芯線（ピアノ線）２２の直径は０．１８ｍｍ、砥粒（ダイヤモンド砥粒）２４の平均粒径は４２μｍとした。樹脂としては、フェノール樹脂を用い、樹脂層２６の平均厚さ（理想的な厚さ）が２０μｍのものを用いた。ワイヤソー２０の平均隣接間距離Ｌ、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た。なお、偏肉率は、長さ５００ｍｍ間隔で約１０箇所の断面について測定した結果を用いた。樹脂層２６の剥がれは、ネオジム磁石焼結体のブロックを４時間加工した後のワイヤソー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、ワイヤソー２０の長さが２００ｍの場合、長さが５ｍｍ以上の剥がれが累積で１０ｍ以上あれば剥がれ発生とし、剥がれの長さの累積が１０ｍ以上６０ｍ以下を「少量発生」とし、６０ｍ超の場合を「全面発生」とした。また、「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た。
【００８２】
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。
【００８３】
表１から明らかなように、隣接砥粒間平均距離Ｌが砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の範囲では樹脂層２６の剥がれは発生せず、また、切断面の面精度も約８μｍ未満で良好であった。それに対し、隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒径の１５０％未満では切削効率が低く、４０ｍｍ／時間の切断速度を実現することは難しかった。また、隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒径の４００％以上になると樹脂層２６の剥がれが発生し、６００％以上になるとワイヤソー２０の全面に亘って樹脂層２６が剥離し、断線するものもあった。また、隣接砥粒間平均距離Ｌが平均粒径の４００％以上になると、切断面の面精度が８μｍ以上の大きな値となった。これらのことから、ワイヤソー２０の隣接砥粒間平均距離Ｌは砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の範囲内に設定することによって、ワイヤソー２０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。
【００８４】
【表１】
0003770879.tif 000002
【００８５】
次に、砥粒２４の突き出し率の影響を調べた結果を表２に示す。
【００８６】
表２から分かるように、突き出し率が７１％以上のワイヤソー２０を用いると、樹脂層２６の剥がれが発生し始め、突き出し率が８３％を超えるワイヤソー２０を用いると断線が発生した。また、突き出し率が７１％以上のワイヤソー２０を用いると、切断面の面精度（うねり）が１０μｍ以上となった。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８μｍ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４０％以下のワイヤソーを用いると、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。
【００８７】
【表２】
0003770879.tif 000003
【００８８】
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。
【００８９】
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１００％以上のワイヤソー２０を用いると断線が発生した。これに対し偏肉率が４０％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４μｍ以下の小さな値となった。偏肉率は３０％以下であることがさらに好ましいが、４０％以下でも十分量産に使用できる。
【００９０】
なお、ワイヤソー２０の樹脂層２６の剥がれや断線の発生は、ローラ間を走行させられるワイヤソー２０の張力にも依存する。上述の結果は、ワイヤソー２０の張力を３０Ｎとした場合の結果であり、ワイヤソーの張力が２５Ｎ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。
【００９１】
【表３】
0003770879.tif 000004
【００９２】
次に、上述のワイヤソーを用いたワイヤソー装置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。
【００９３】
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ソーの断線率が増加（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７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、ワイヤソー２０の断線の発生をさらに抑制するとともに、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。
【００９４】
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。
【００９５】
従来は、例えば図７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起こす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。
【００９６】
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８を参照しながら、この現象を説明する。ワイヤソー２０は、図２を参照しながら説明したように、ローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの間に互いに平行な複数の走行線の列を形成するように多条に掛けられる。走行線の列を形成するワイヤソー２０の位置は、ローラ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃのそれぞれの高分子層１０Ｐに形成された案内溝１０Ｇ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１０Ｇに斜めに掛けられる。この斜めに掛けられたワイヤソー２０が案内溝１０Ｇの斜面１０Ｓから捻回力を受ける。また、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。
【００９７】
図８は、ローラの案内溝の斜面１０Ｓの傾斜角とワイヤソー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＝３６０°のときワイヤソー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。
【００９８】
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、ワイヤソー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、ワイヤソー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。
【００９９】
ここで、種々実験した結果、１スパン（４５０ｍｍ）の間でワイヤソーが５回（Ω＝１８００°）捻回する力を受けると、ワイヤソー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、ワイヤソー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％の確率でワイヤソーが破断すると見積もった。
【０１００】
図８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ソー２０の破断を考えると、ワイヤソー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、ワイヤソー２０の破断を抑制できることになる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
これは、傾斜角が大きくなると、案内溝１０Ｇの幅１０Ｗ（図６参照）が大きくなり、ワイヤソー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、ワイヤソー２０に掛かる張力や捻回力が不均一となり、局所的に大きな応力が発生する結果、ワイヤソー２０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、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。
【０１０３】
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、ワイヤソー２０の断線をなるべく抑制するためには、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１０Ｇの底部１０Ｂは、ワイヤソー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。
【０１０４】
上述したワイヤソー装置１００を用いると、上述の実施形態のワイヤソー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場合のように、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い。
【０１０５】
ワイヤソー装置１００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。
【０１０６】
【発明の効果】
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ーの寿命を長くすることが可能になる。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トを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はワイヤソー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、（ｂ）はワイヤソー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】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装置１００を示す模式図である。
【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２０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２００％、（ｂ）は３００％の場合を示している。
【図６】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７】従来のローラの断面構造を模式的に示す図である。
【図８】ローラの案内溝の斜面１０Ｓ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。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  メインローラ
２０  ワイヤソー
２２  芯線
２４  砥粒
２６  樹脂層
２８  チップポケット
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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【図８】
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