專利名稱：帶磨料刀片的多刀切割輪組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶磨料刀片(具體說，帶金剛石刀片)的多刀切割輪組件，更具體說，本發(fā)明涉及一種由多個切割輪組成的輪組件，每個切割輪在其輪體的外圓周上各帶有由磨料顆粒(例如金剛石顆粒)形成的刀片并且分別同軸地固定在一根軸上且相鄰的切割輪間保持合適的間隙，該輪組件用于在一次切割加工中從一整塊硬而脆的材料(例如燒結(jié)的稀土基磁性合金)料塊制成多個機切工件。
在另一種生產(chǎn)大量的尺寸相同的例如燒結(jié)稀土基磁性合金片的工業(yè)方法中，是采用粉末治金工藝一件接一件地制出許多磁片，所述的粉末冶金工藝包括將粉末模壓成粉末生坯并對該生坯進行燒結(jié)的工步，或者，通過粉末冶金方法制成大的磁性合金塊，然后采用合適的切割工具將該合金塊切開或者說切割成許多磁片，如果上述的燒結(jié)磁性合金具有各向?qū)缘拇判?，則切割時應(yīng)考慮磁片容易磁化的軸線。
在重復(fù)一種統(tǒng)一的粉末冶金過程而一個接一個地制成單一產(chǎn)品的前一種單件生產(chǎn)磁片的方法中，對工藝的唯一要求是由統(tǒng)一工藝生產(chǎn)的單一產(chǎn)品要合格，并能以高的生產(chǎn)率保證工藝的良好再現(xiàn)性，所以，燒結(jié)工件的機加工是相對比較簡單和容易的，不過，這種單件生產(chǎn)工藝不適用于制造小的磁片或沿磁化方向厚度小的磁片，因為相對于平面部分的尺寸看小磁片的變形或薄片的翹曲是不可避免地極為嚴重的，有時得不到任何合格產(chǎn)品。這些問題在后一種方法即加工大的磁性合金塊的方法中就不那么突出，在這種方法中可以較簡單地對粉末模壓和燒結(jié)工步進行工藝控制，所以，這種方法由于其高的生產(chǎn)率和好的通用性而成為生產(chǎn)稀土磁性合金產(chǎn)品的主流方法，另一方面，這種方法中重要的是要以盡可能高的尺寸精度和盡可能低的材料損耗提高加工由燒結(jié)法制得的大的燒結(jié)磁性合金塊的機加工工步的生產(chǎn)率。
廣泛用于加工大的燒結(jié)磁性合金塊的切割工具是帶內(nèi)刀片型或帶外刀片型的帶磨料刀片的切割輪。帶內(nèi)磨料顆粒刀片的切割輪是一種由薄的圓形輪體與沿該輪體的內(nèi)圓周上形成的磨料顆粒刀片組成的整體。帶外刀片型切割輪(如

圖1A、1B和1C所示)是一種由作為輪體的帶有軸孔5的薄圓盤1與沿該輪體1的外圓周上形成的磨料顆粒刀片2組成的整體6。按近幾年的發(fā)展趨勢來看，帶外刀片型切割輪優(yōu)于帶內(nèi)刀片型切割輪。如果，按圖2A和2B分別以透視圖和軸向剖視圖所示，將多個上述的切割輪6同軸地裝在一根轉(zhuǎn)軸10上并以墊圈3分別置于相鄰兩個切割輪6之間，使之在一次切割加工工件時制出多個磁片，那么帶外刀片型切割輪將會以其成倍增長的生產(chǎn)率而更為優(yōu)越。
如果工件的材料是一種燒結(jié)的稀土基磁性合金，上述的磨料顆粒最好是金剛石或立方氮化硼顆粒。這些磨料顆粒可采用各種方法粘結(jié)或者說燒結(jié)在一起而在輪體1的外圓周上形成切割刀片2，上述的粘結(jié)方法包括采用樹脂粘結(jié)劑的樹脂粘結(jié)法，采用金屬粘結(jié)劑的金屬粘結(jié)法，或者在磨料顆粒表面形成一層金屬鍍層的電沉積法，其中，樹脂粘結(jié)的刀片最適用于切割加工稀土基磁性合金，或者說，尤其適用于高硬度材料的稀土-鐵-硼系合金的燒結(jié)磁體。這是因為樹脂粘結(jié)劑的機械強度比金屬粘結(jié)劑低而使樹脂粘結(jié)的磨料顆粒間的結(jié)合強度不那么高，但樹脂粘結(jié)劑的低的彈性模量保證了工件與磨料顆粒之間的軟接觸條件和持久良好的切割質(zhì)量。在金屬粘結(jié)磨料顆粒的切割輪中，由于金屬粘結(jié)劑的機械強度和彈性模量高，可使刀片層的顆粒結(jié)合強度和抗磨性能高，但是，這些優(yōu)點卻出帶來一個缺點，即刀片層的磨料表面容易變鈍而增大切割阻力，盡管帶金屬粘結(jié)的磨料刀片的切割輪也用于稀土-鐵-硼系燒結(jié)磁性合金料塊的切割加工，但使用不那么廣泛。
在使用圖2A和2B所示的多刀切割輪組件對大塊稀土磁性合金料塊進行多刀切割而在一次切割或者說切開中得到多個磁片時，除了切割加工精度外，要考慮的最重要的因素之一是帶磨料刀片的切割輪的厚度與燒結(jié)稀土磁性合金的材料損耗之間的關(guān)系，因為切割輪的厚度較大必然引起切割材料的損耗增多并使磁片產(chǎn)品的數(shù)量減少，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率降低和生產(chǎn)成本提高。
當要求磨料刀片2的厚度按要求減小以便降低稀土磁性合金的材料損耗時，輪體1的厚度當然也要盡可能地小，但輪體1的厚度受到其所用材料的限制。鑒于成本低而機械強度高，普通的帶磨料刀片的切割輪的輪體材料幾乎只是采用JIS(日本工業(yè)標準)規(guī)定的合金工具鋼，包括SK、SKD、SKT和SKH級鋼。但是，如果使用具有鋼制的輪體的帶磨料刀片的切割輪來切割加工很硬的材料例如燒結(jié)的稀土磁性合金，則輪體的機械強度遠遠不夠，以致有時出現(xiàn)諸如切割輪變形和翹曲之類的問題，這對切出或者說切開的磁片的尺寸精度有不利影響。
而且，如果要減小帶磨料刀片的切割輪的輪體厚度還會碰到一個嚴重的難題。如圖1C所示(該圖是粘結(jié)到輪體1外圓周上的磨料刀片2的放大的軸向剖視圖)，磨料刀片的厚度t2大于輪體1的厚度t1，所以，當磨料刀片2切入工件時，就在輪體1與正在切割中的工件之間形成一個稱之為“切屑排出口”的寬度為t3(通常為0.01～0.2mm)的間隙，該排出口用作從輪體1表面排出切割粉屑的通道，只有增大寬度t3，才能使切屑盡可能順利地排出，但是，為了減小由切割加工造成的材料損耗又必須使t3盡可能小。
這就是說，使用由厚度t1小的輪體1制成的切割輪時遇到的困難是，磨料刀片厚度t2以及切屑排出口寬度t3不足以保證順利地排出切割工件的粉屑和磨料刀片2掉落的顆粒，從而使輪體1的表面被堵塞在排出口間隙內(nèi)的粉屑嚴重地刮傷和損壞，這個問題在加工稀土基燒結(jié)磁性合金塊時尤其嚴重，因為燒結(jié)的稀土磁性合金的硬度相當于甚至高于現(xiàn)有技術(shù)中通常用作帶磨料刀片的切割輪的輪體材料的合金工具鋼，并且具有顯著的脆性，會引起輪體1表面的嚴重損壞。一旦輪體1的表面被磨料刮傷并有局部塑性變形，輪體1就失去兩表面之間的應(yīng)力平衡。從而引起輪體1的變形例如翹曲和不平。當輪體1的厚度較小時，這個缺點尤為嚴重，即使只有很小的劃傷，也會引起大的翹曲或不平。輪體1的任何小的變形都會在進一步的切割加工中由于應(yīng)力的作用而加大輪體1的翹曲和不平度，從而顯著降低切出或者說切開的工件的尺寸精度。
具體地說，當使用圖2A和2B所示的具有多個同軸地安裝在一根軸10上、并用墊圈3將相鄰的切割輪6互相隔開一個間隙的帶磨料刀片的切割輪6的多刀切割輪組件進行切割加工時，所切出或者說切開的工件的尺寸(例如厚度)僅僅取決于相鄰的兩個切割輪之間的間隙，所以，輪體1的任何最微小的翹曲或不平都直接影響到切出或者說切開的產(chǎn)品的尺寸精度，除非頻繁地調(diào)節(jié)切割輪6之間的間隙，也就是說，調(diào)節(jié)墊圈3的厚度，這就顯著降低切割加工的生產(chǎn)率，或者過分地增加切割材料的損耗量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種沒有上述的現(xiàn)有技術(shù)的類似切割輪組件中存在的問題和缺點的新型的帶磨料刀片的多刀切割輪組件。
按照本發(fā)明提出的帶磨料刀片的多刀切割輪組件是一種含有如下零部件的輪組件(A)一根轉(zhuǎn)軸；(B)至少兩個分別由一個帶有供上述轉(zhuǎn)軸插入的中心孔的直徑不大于20mm、厚度為0.1～1mm的輪體和粘結(jié)到上述輪體的外圓周上的磨料刀片層組成的帶磨料刀片的切割輪，每個切割輪固定在插入到輪體的中心孔內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上；和(C)至少一個墊圈(墊圈數(shù)目比切割輪少1個)，每個墊圈具有一個供轉(zhuǎn)軸插入的中心孔并通過將轉(zhuǎn)軸插入其中心孔內(nèi)將它固定在軸上兩個帶磨料刀片的切割輪之間的位置，從而使兩個切割輪之間形成間隙，上述的帶磨料刀片的切割輪的輪體是用燒結(jié)金屬碳化物制成的，上述的帶磨料刀片的切割輪的磨料刀片層是用由粘結(jié)劑粘結(jié)在一起的磨料顆粒制成的。
具體地說，用燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體的楊氏模量應(yīng)為45000～70000kgf/mm2，或者說，其維氏硬度Hv應(yīng)為900～2000。
而且，形成上述磨料刀片層的磨料顆粒最好是平均顆粒直徑為50～250μm的金剛石顆粒、立方氮化硼顆粒、或者是這兩種顆粒的組合物，磨料刀片層中磨料顆粒所占的體積百分數(shù)最好為10％～50％，其余為粘結(jié)劑。
下面參看附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中
圖1A是作為本發(fā)明切割輪組件之一部分的單個帶磨料刀片的切割輪的平面圖；圖1B是圖1A所示切割輪的軸向剖視圖；圖1C是圖1B的放大圖，示出在輪體外圓周上的磨料刀片層；圖2A是帶有5個切割輪的帶磨料刀片的多刀切割輪組件的透視圖；圖2B是帶有7個切割輪的帶磨料刀片的多刀切割輪組件的軸向剖視圖；圖3是實例1與比較實例1相比較的切片厚度的精度隨切片的數(shù)量而變化的關(guān)系圖；圖4是實例3與比較實例4相比較的切片厚度的精度隨切片數(shù)量而變化的關(guān)系圖。
按照本發(fā)明，上述的多刀切割輪組件具有下列幾個基本的或者說任選的特征(1)組成上述輪組件的每個帶外磨料刀片的切割輪的輪體是用楊氏模量為45000～70000kgf/mm2或者維氏硬度Hv為900～2000的燒結(jié)金屬碳化物制成的；(2)輪體的外徑不大于200mm，其厚度為0.1～1mm。
(3)上述輪組件具有至少兩個或者(最好是)至少三個帶磨料刀片的切割輪，相應(yīng)地，具有至少一個夾在相鄰的兩個切割輪之間而使兩個輪子之間形成間隙的墊圈，一個輪組件中切割輪的數(shù)目可以多達200個。
(4)在磨料刀片層中所含的磨料顆粒最好是金剛石顆?；蛘呤橇⒎降痤w粒或者是二者的組合，磨料顆粒的平均直徑為50～250μm，在磨料刀片層中磨料顆粒的體積百分數(shù)為10～50％，其余為粘結(jié)劑；(5)磨料刀片層的厚度比輪體厚度大0.02～0.4mm，以便在輪體的兩側(cè)形成0.01～0.2mm的切屑排出口。
圖1A、1B和1C分別是作為本發(fā)明輪組件之一部分的單個帶磨料刀片的切割輪的磨料刀片層的平面圖、軸向剖視圖和局部放大的軸向剖視圖。
本發(fā)明輪組件的最重要特征在于，組成輪組件的每個帶磨料刀片的切割輪6的輪體1是由具有規(guī)定的楊氏模量或者具有規(guī)定的維氏硬度Hv的燒結(jié)金屬碳化物制成的，燒結(jié)的金屬碳化物是一種具有本身可用作切割刀片材料的硬度和韌度的材料。事實上，由燒結(jié)金屬碳化物制成的切割輪只是廣泛地實際應(yīng)用于各種材料包括木料、磚石、纖維、塑料和香煙濾嘴材料等的切割加工。在本發(fā)明的切割輪組件中，每個切割輪6都是一個由燒結(jié)金屬碳化物制的輪體1與一層在該輪體1外圓周上形成的磨料刀片層2組成的復(fù)合體，而磨料刀片層2則是由用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起的磨料顆粒例如金剛石顆粒和立方氮化硼顆粒制成的，因而切割輪組件甚至可以用于切割或者說切開硬度很高的材料例如永久磁鐵的稀土基合金的燒結(jié)料塊。
當使用輪體的外圓周上帶有磨料刀片的切割輪切割或者說切開高硬度材料例如稀土基磁性合金時，影響切割加工效果的最重要的因素之一是輪體的材料。根據(jù)這一觀點，本發(fā)明人進行了廣泛的研究以選擇一種用于帶磨料刀片的切割輪的輪體材料，要求這種材料在切割加工過程中所產(chǎn)生的大應(yīng)力的作用下不會由于輪體的翹曲或不平而出現(xiàn)問題，結(jié)果意外地發(fā)現(xiàn)，使用由燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體構(gòu)成的帶磨料刀片的切割輪可獲得十分滿意的效果(盡管燒結(jié)金屬碳化物的硬度通常低于大多數(shù)的陶瓷材料例如氧化鋁)。陶瓷材料制的輪體由于其脆性大通常會發(fā)生很大危險而不能用作切割輪，因為陶瓷制的輪體在切割硬工件例如燒結(jié)稀土基磁性合金時即使只受到小的沖擊力也易發(fā)生開裂和破斷。
燒結(jié)金屬碳化物是一種對屬于化學元素周期表中IVa族、Va族或VIa族的金屬的碳化物(例如碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉬MoC、碳化鈮NbC、碳化鉭TaC和碳化鉻Cr3C2等)的顆粒與金屬(例如鐵、鈷、鎳、鉬、銅、鉛和錫)或其合金的顆粒組成的粉末混合物進行燒結(jié)使金屬碳化物顆粒與金屬或合金燒結(jié)成混合相而得到的燒結(jié)體，特別適用的燒結(jié)金屬碳化物的實例有碳化鎢顆粒與鈷燒結(jié)的燒結(jié)體、碳化鎢-碳化鈦混合顆粒與鈷燒結(jié)的燒結(jié)體、和碳化鎢-碳化鈦-碳化鉭混合顆粒與鈷燒結(jié)的燒結(jié)體，當然，并不特別局限于這些。
重要的是由燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體1具有45000～70000kgf/mm2的楊氏模量，或900～2000的維氏硬度Hv，如果輪體1的楊氏模量太低，輪體1就會由于輪組件進行切割加工時受到的阻力而發(fā)生翹曲和不平，從而喪失采用燒結(jié)金屬碳化物所得到的輪體減薄的好處。但是，如果輪體的楊氏模量超過上述范圍的上限，那么，這樣高的楊氏模量必然隨之增大脆性致使輪體可能在切割加工中開裂和破斷，發(fā)生很大危險。如果輪體的維氏硬度太低，輪體就會在切割過程中被堵塞在位于輪體表面與切割中的硬度接近于(有時超過)輪體硬度的工件表面之間的切屑排出口中的切割粉屑所擦傷或者說損壞，從而引起或促使輪體的翹曲和不平。如果輪體的維氏硬度值超過上述范圍的上限，則有時會伴隨著材料韌性的降低，結(jié)果便會出現(xiàn)類似于上述的使用楊氏模量過高的輪體所出現(xiàn)的問題。
組成本發(fā)明的多刀切割輪組件所用的帶磨料刀片的切割輪6的數(shù)目為2～200，最好是3～200。使用僅由兩個切割輪6組成的輪組件得不到什么好處。如果切割輪6數(shù)目太多，切割輪組件的重量就過大，會造成搬運困難。相應(yīng)地，以交替順序安裝和固定在與切割輪6同一轉(zhuǎn)軸10上的墊圈3的數(shù)目為2～199，因為每個墊圈3是夾在兩個切割輪6之間的，當然也可以采用輪組件最外面的切割輪6夾在兩個墊圈3之間(如圖2A和2B所示)的結(jié)構(gòu)，這樣，墊圈3的數(shù)目比切割輪6多1個。
每個切割輪6的磨料刀片層2是用粘結(jié)劑使磨料(例如金剛石和立方氮化硼)顆粒粘結(jié)形成的，粘結(jié)磨料顆粒的方法不作具體限定，可根據(jù)粘結(jié)材料的類型采用樹脂粘結(jié)法、金屬粘結(jié)法、玻璃化粘結(jié)法、和電沉積粘結(jié)法。由于用燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體剛度高，故采用在各種粘結(jié)磨料顆粒的方法中切割抗力最大的金屬粘結(jié)法形成的磨料刀片層可保證切割硬工件時具有高的切割精度。與樹脂粘結(jié)的磨料刀片層相比金屬粘結(jié)的磨料刀片層通常具有更高的耐磨性從而使帶磨料刀片的切割輪具有較長的使用壽命，這方面它優(yōu)于樹脂粘結(jié)法，所以本發(fā)明的多刀切割輪組件可在不用將輪組件拆為單個切割輪以進行刀片的修整或更換的情況下用于切割加工，故大大提高了切割加工的生產(chǎn)率。
磨料刀片層2中所含的磨料顆粒不限于金剛石顆粒，它可以是立方氮化硼顆粒，或者是金剛石顆粒和氮化硼顆粒的組合。磨料刀片層2中所含的磨料顆粒的體積百分數(shù)是影響本發(fā)明輪組件中切割輪的性能的一個重要因素。換句話說，磨料刀片層2中磨料顆粒的體積百分數(shù)應(yīng)為10％～50％，如果磨料顆粒的體積百分數(shù)太低，切割輪就會由于參與切割的磨料顆粒的數(shù)量不足而沒有足夠的切割性能，結(jié)果就會因切割速度降低而使切割加工的效率過分降低。但是，如果磨料刀片層中磨料顆粒的體積百分數(shù)太高，磨料顆粒就可能由于使它們粘結(jié)在一起的粘結(jié)劑量的不足而從刀片上脫落下來，尤其是在切割硬度高的工件例如燒結(jié)稀土磁性合金塊時更是如此。
磨料刀片層2中所含的磨料顆粒的尺寸對于本發(fā)明的多刀切割輪組件的性能也是頗為重要的，根據(jù)本發(fā)明人在這方面廣泛研究的結(jié)果，磨料顆粒的平均直徑應(yīng)為50～250μm。如果磨料顆粒的平均顆粒直徑太小，磨料刀片層的表面就會由于磨料顆粒從刀片層的表面上凸起的高度小而過早地堆滿切割粉屑，從而使切割加工效率明顯下降。另一方面，如果磨料顆粒太粗，磨料刀片層的表面就必然粗糙，故切割加工出的工件表面也粗糙，不得不要求進行隨后的精加工拋光處理，并且還帶來一個問題，即磨料刀片層的厚度(相應(yīng)地切割輪的厚度)不能像所要求的那么小，即使采用很薄的輪體也是如此。
關(guān)于磨料刀片層2的厚度t2，(見圖1C)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，該厚度t2應(yīng)比輪體1的厚度t1(0.1～1mm)大0.02～0.4mm，這樣，輪體1每邊的切屑排出口的寬度t3就是0.01～0.2mm。當該排出口的寬度t3太小時，切割粉屑就容易堵塞在輪體1與切削中的工件表面之間，即使不擦傷輪體也會妨礙進一步進行切割加工。如果切屑排出口的寬度t3太大(從而磨料刀片層2的厚度t2較大)，盡管不存在切割粉屑堵塞的問題，切割加工的工件的材料損耗卻增多了。
不用多說，輪體的任何小的翹曲或不平都會對由切割或者說切開工件制成的產(chǎn)品的尺寸精度產(chǎn)生不利的影響，并因此而使切割材料的損耗增大。當輪體的厚度減薄以及輪體的直徑增大而使其制造有較大困難時，輪體的翹曲或不平就更為常見而且更為嚴重。在這一方面，本發(fā)明輪組件的用燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體比用于制造切割輪輪體的其它普通材料優(yōu)越。有關(guān)對輪體應(yīng)有的厚度和直徑的詳細研究結(jié)果得出的結(jié)論是輪體外徑不應(yīng)大于200mm，而厚度應(yīng)為0.1～1mm，這樣便可得到尺寸精度高而且沒有翹曲或不平的輪體，并具有良好的再現(xiàn)性。外徑超過200mm的輪體，或者雖然其外徑不超過200mm但其厚度小于0.1mm的輪體容易發(fā)生大的翹曲，即使采用燒結(jié)金屬碳化物制造的輪體也是這樣。用厚度大于1mm的輪體(這種輪體也可用普通的合金工具鋼制造)制成的多刀切割輪組件進行切割加工時，存在工件材料損耗太大的缺點，不符合本發(fā)明的目的。無需多說，外徑大于200mm的輪體成本太高，不適宜實際應(yīng)用，而厚度小于0.1mm的輪體在切割加工過程中則容易開裂或者破斷。
當然，上述的帶磨料刀片的多刀切割輪組件對于切割或者說切開任何硬而脆的材料都是有用的，但是，用在加工燒結(jié)稀土基合金的永久磁體產(chǎn)品，或者更具體地說，用在加工稀土-鐵-硼系磁性合金產(chǎn)品特別有利，這種合金通常含有5％～40％(重量)稀土金屬(或幾種稀土金屬)、50％～90％(重量)鐵、0.2％～8％(重量)硼，有時為了進一步改善磁性合金的磁性性能和抗腐蝕性能而添加一定量的一種或多種添加元素，這些添加元素包括碳、鋁、硅、鈦、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鋯、鈮、鉬、銀、錫、鉿、鉭和鎢。這些添加元素的加入量通常不超過合金總成分重量的8％(但鈷的加入量可高達30％(重量))，因為添加元素的加入量過多有不利影響，即要降低磁體的磁性性能。
上述的燒結(jié)稀土-鐵-硼系磁性合金的永久磁體可以按普通的粉末冶金方法制取，在該方法中，各組分以元素形式取規(guī)定比例的重量在一起熔化而成合金熔體，并將該熔體鑄造成合金錠，最后將該合金錠霧化處理成平均顆粒直徑為1～20μm的粉粒，然后在磁場中將合金粉粒模壓成生坯體，最后對合金粉末的生坯體進行熱處理首先在1000～2000℃燒結(jié)0.5～5h，然后在400～1000℃進行時效。
按照本發(fā)明，上述的帶磨料刀片的多刀切割輪組件由多個帶外刀片的切割輪組成，每個切割輪的輪體由可滿足楊氏模量為45000～70000kgf/mm2或維氏硬度Hv為900～2000的要求或同時滿足上述兩項指標要求并可制成圓盤的燒結(jié)金屬碳化物制成，上述的多刀切割輪組件盡管其輪體厚度較薄，但當用于切割或者說切開硬而脆的材料工件例如燒結(jié)稀土基永久磁體時，從切割精度和穩(wěn)定使用的壽命方面來說是十分有利的，可以降低切割加工成本，提高生產(chǎn)率，并顯著降低材料的切割損耗。
下面通過實例和比較實例詳細說明本發(fā)明的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，但是，這些實例不是對本發(fā)明的范圍的限制。
實例1將含有90％(重量)碳化鎢和10％(重量)鈷、其楊氏模量為62000kgf/mm2的燒結(jié)金屬碳化物制成外徑為115mm、內(nèi)徑為40mm、厚度為0.4mm的圓盤作為帶磨料刀片的切割輪的輪體。按下列方式用樹脂粘結(jié)法在上述輪體的外圓周上形成一層金剛石顆粒的磨料刀片層。于是，將上述輪體置于一金屬模內(nèi)，在輪體周圍的間隙內(nèi)充填一種由25％(體積)的平均顆粒直徑為150μm的金剛石顆粒與75％(體積)的熱固性酚醛樹脂顆粒組成的磨料混合料，然后加壓而成帶磨料刀片切割輪的形式，再使酚醛樹脂在180℃原位固化2小時。冷卻后，從金屬模取出切割輪，并在研磨機上進行精加工使磨料層的厚度為0.5mm。按上述方法制出兩個切割輪。
將上述兩個帶磨料刀片的切割輪安裝在直徑為40mm的軸上并用一個外徑80mm、內(nèi)徑40mm、厚度1.6mm的墊圈使它們之間保持1.6mm的間隔，這就裝配成一個雙刀切割輪組件，對該輪組件進行切割試驗，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘，以釹-鐵-硼永久磁性合金的燒結(jié)塊作為切割工件。切割速度為12mm/分鐘，切割面積是寬40mm、深15mm、每次切割得到一個目標厚度為1.50mm(控制誤差±0.05mm)的磁片。
按上述方式進行100次切割加工，并且每隔10次切割用千分尺在切出的磁片的中心點附近測量磁片厚度，其測量結(jié)果以折線I示于圖3，折線I左端的數(shù)據(jù)點代表第一次切出的磁片的厚度值。
如上述圖中所示，在上述切割試驗中得到的磁片，其厚度值均在目標值的控制范圍內(nèi)。不需要對墊圈厚度進行任何調(diào)整。
比較實例1試驗程序與實例1基本相同，但上述每個切割輪的由燒結(jié)金屬碳化物制成的輪體換成同樣尺寸的用SKD級普通合金工具鋼制成的輪體。測量磁片厚度的結(jié)果以折線II示于圖3。由于測量的厚度值落在控制范圍之外，故分別在第10次、第50次和第90次切割后以100μm增量、100μm增量、和50μm減量調(diào)整墊圈的厚度。
實例2將另一種由85％(重量)碳化鎢和15％(重量)鈷組成的并且楊氏模量為55000kgf/mm2的燒結(jié)金屬碳化物壓制成外徑為125mm、內(nèi)徑為40mm、厚度為0.5mm的圓盤作為帶磨料刀片的切割輪的輪體。在該輪體的外圓周上用由20％(體積)的、顆粒平均直徑為120μm的金剛石顆粒與80％(體積)的熱固性酚醛樹脂顆粒組成的磨料混合物形成一層厚度為0.6mm的金剛石顆粒的磨料刀片層，按上述方式做出31個帶磨料刀片的切割輪。
將由上述方法制得的帶磨料刀片的切割輪裝在直徑為40mm的軸上并在每兩個相鄰的切割輪間插入一個外徑為80mm、內(nèi)徑為40mm、厚度為1.1mm的墊圈使之彼此隔開，這就組裝成一個31刀切割輪組件。
用上述的多刀切割輪組件進行切割試驗，轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘，以尺寸為50×30×20mm的釹-鐵-硼系燒結(jié)稀土基磁性合金塊作為切割工件，沿垂直于50mm的長邊的方向的切割速度為15mm/min，每次切割切出30個尺寸為30×20mm的磁片，其目標厚度為1.0mm，控制誤差范圍為±0.05mm。對1000塊磁性合金重復(fù)進行上述的切割試驗，切出30000個磁片，每一個磁片都在其中心點附近測量其厚度。結(jié)果表明，所生產(chǎn)的全部磁片的厚度都處于控制范圍1.0±0.05mm內(nèi)，無需對墊圈厚度進行任何調(diào)整，也不用更換切割輪。切割材料的收得率為60％。
比較實例2試驗程序與上述的實例2基本相同，但將燒結(jié)金屬碳化物輪體換成尺寸相同的SKH級高速鋼輪體。
切割試驗結(jié)果表明只有經(jīng)118次對所有的墊圈進行厚度調(diào)整和27次更換新切割輪才能使30000個磁片的所需厚度保持在控制范圍之內(nèi)，其中，當由夾在墊圈之間的切割輪切出的磁片的厚度不落在控制范圍之內(nèi)時，就調(diào)整墊圈的厚度，而當用同一切割輪經(jīng)3次墊圈厚度的必要調(diào)整后仍不能使磁片的所需厚度進入控制范圍之內(nèi)時，就更換切割輪。切割材料的收得率為60％。比較實例3試驗程序與比較實例2基本相同，但每個SKH鋼輪體的厚度為0.9mm，而帶磨料刀片的切割輪的磨料刀片層的厚度為1.0mm。由于切割輪厚度增大，故多刀切割輪組件由25個切割輪(而不是31個切割輪)組成，這樣，每次切割使得到24個磁片。
切割試驗結(jié)果表明，只有經(jīng)15次對所有的墊圈進行厚度調(diào)整和兩次更換新制切割輪，才能使24000個磁片的所需厚度保持在控制范圍內(nèi)。切割材料的收得率為48％。實例3將由80％(重量)碳化鎢與20％(重量)鈷組成的楊氏模量為50000kgf/mm2的燒結(jié)金屬碳化物壓制成一個外徑100mm、內(nèi)徑40mm、厚度0.3mm的圓盤作為帶磨料刀片的切割輪的輪體，在該輪體的外圓周上按下述方式采用金屬粘結(jié)法形成一層平均顆粒直徑為100μm、配合比例為1∶1(重量)的人造金剛石顆粒與立方氮化硼顆粒的混合物的磨料顆粒刀片層，為此，將上述輪體置于一個金屬模內(nèi)，在輪體周圍的間隙內(nèi)填充由15％(體積)磨料顆粒與85％(體積)的金屬粘結(jié)劑顆粒組成的磨料混合物，然后加壓形成帶磨料刀片的切割輪的形式，并在700℃煅燒2小時。切割輪冷卻之后，在研磨機上進行精加工，使磨料刀片層的厚度為0.4mm。按上述方式制出兩個帶磨料刀片的切割輪。
將上述制成的兩個切割輪裝在直徑為40mm的軸上并在兩個切割輪之間插入一個外徑75mm、內(nèi)徑40、厚度2.1mm的墊圈，構(gòu)成一個雙刀切割輪組件，用這個輪組件按與實例1相同的方式進行燒結(jié)稀土磁性合金料塊的切割試驗，切割輪組件的轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分鐘，切割進刀速度為8mm/min，切割面積是50×10mm，切割的目標厚度為2.0mm，控制誤差范圍為±0.05mm。對500塊磁性合金料進行的切割試驗結(jié)果如圖4中折線III所示，結(jié)果令人滿意，每切割20次測量一次磁片厚度，直到500次，其磁片厚度值均保持在控制范圍內(nèi)，無需對墊圈厚度進行任何調(diào)整，圖4中折線III左端的數(shù)據(jù)點是第一次切出的磁片的測量結(jié)果。
比較實例4試驗程序與上述的實例3基本相同，但是每個切割輪的輪體用SKH級高速鋼而不是用燒結(jié)金屬碳化物制成。切割試驗的結(jié)果表明，必需在重復(fù)切割30次后以50μm的增量調(diào)整墊圈厚度才能使磁片厚度保持在控制范圍之內(nèi)。切割試驗超過240次后便不能繼續(xù)下去了，因為切割阻力過分增大，而且產(chǎn)品厚度誤差不可控制，如圖4中折線IV所示。
實例4將含有90％(重量)碳化鎢和10％(重量)鈷并具有維氏硬度Hv為1500的燒結(jié)金屬碳化物壓制成外徑115mm、內(nèi)徑40mm、厚度0.3mm的圓盤作為切割輪的輪體，按照與上述實例1相同的方式采用樹脂粘結(jié)法，用含有25％(體積)的平均顆粒直徑為150μm人造金剛石顆粒和75％(體積)熱固性酚醛樹脂顆粒的磨料混合物在上述輪體的外圓周上形成一層厚度為0.4mm的金剛石顆粒的磨料刀片層。按上述方法制出27個切割輪。
將上述27個切割輪裝在直徑為40mm的軸上每相鄰兩個切割輪之間插入一個外徑80mm、內(nèi)徑40mm、厚度1.6mm的墊圈使之彼此隔開，構(gòu)成一種多刀切割輪組件。用該輪組件進行切割試驗，轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘，切割工件是尺寸為50×30×15mm的燒結(jié)稀土磁性合金料塊，進刀速度為20mm/min，每次切割得到26個磁片，磁片產(chǎn)品的目標厚度為1.5mm，控制誤差范圍為±0.05mm。
經(jīng)1000次切割試驗的結(jié)果十分令人滿意，因為全部磁片產(chǎn)品的厚度都保持在目標厚度的控制范圍內(nèi)而無需對墊片厚度進行任何調(diào)整和更換新的切割輪。
比較實例5試驗程序與實例4大致相同，但其輪體用SKD合金工具鋼而不是燒結(jié)金屬碳化物制成。
切割試驗結(jié)果是，在完成200、400、600、800和1000次切割之前必需分別進行16次、28次、45次、61次和92次調(diào)整所有墊圈的厚度，而且在完成200、400、600、800和1000次切割之前必需分別3次、7次、12次、19次和26次更換全部的切割輪。
實例5將另一種由85％(重量)碳化鎢與15％(重量)鈷組成并具有維氏硬度為1250的燒結(jié)金屬碳化物壓制成外徑125mm、內(nèi)徑40mm、厚度0.4mm的圓盤作為帶磨料刀片的切割輪的輪體。用一種由20％(體積)的平均顆粒直徑為120μm的金剛石顆粒與80％(體積)的熱固性酚醛樹脂顆粒組成的磨料混合物在上述輪體的外圓周上形成一層厚度為0.5mm的金剛石顆粒的磨料刀片層。按上述方式制出34個帶磨料刀片的切割輪。
將上述帶磨料刀片的切割輪裝在直徑為40mm的軸上，并在相鄰的切割輪之間插入一個外徑80mm、內(nèi)徑40mm、厚度1.1mm的墊圈將它們彼此隔開，組裝成一個34刀的切割輪組件。按實例2相同的方式用上述制成的多刀切割輪組件進行切割試驗，輪組件轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分鐘，切割的工件為50×30×20mm的釹-鐵-硼系燒結(jié)稀土基磁性合金塊，進刀速度為15mm/min，一次切割可得到33個30×20mm的磁片，磁片的目標厚度是1.0mm，控制誤差范圍是±0.05mm。上述試驗對1000件合金塊重復(fù)進行，切出了33000個磁片，對每個磁片在其中心點附近測量厚度，結(jié)果表明，所有切出的磁片，厚度均在1.0±0.05mm的控制范圍內(nèi)，無需對墊圈厚度進行任何調(diào)整，也不用更換切割輪。切割材料的收得率為66％。
比較實例6試驗程序與上述實例5基本相同，但將維氏硬度Hv為1250的燒結(jié)金屬碳化物輪體換成同樣尺寸的維氏硬度Hv為800的另一種燒結(jié)金屬碳化物輪體。
切割試驗的結(jié)果是，只有經(jīng)過28次調(diào)整所有墊圈的厚度，并且4次更換新制切割輪，才使33000個磁片的所需厚度保持在上述控制范圍內(nèi)。切割材料的收得率為66％。
比較實例7試驗程序與上述實例5基本相同，但是，將維氏硬度Hv為1250的燒結(jié)金屬碳化物輪體換成厚度為0.9mm的SKD合金工具鋼輪體，并將磨料刀片層厚度從0.5mm增加到1.0mm。而且，組成多刀切割輪組件的切割輪數(shù)目改為25個，因此，一次切割可得到24個磁片。
切割試驗的結(jié)果是，只有經(jīng)過31次調(diào)整所有墊圈的厚度并且6次更換新制的切割輪才使24000個磁片的所需厚度保持的控制范圍內(nèi)。切割材料的收得率為48％。
實例6將另一種由80％(重量)碳化鎢與20％(重量)鈷組成的維氏硬度為Hv為1100的燒結(jié)金屬碳化物壓制成外徑為105mm、內(nèi)徑為40mm、厚度為0.3mm的圓盤作為帶磨料刀片的切割輪的輪體。采用金屬粘結(jié)法，用一種由85％(體積)的金屬粘結(jié)劑與15％(體積)的按重量比1∶1配制的平均顆粒直徑為100μm的金剛石顆粒和立方氮化硼顆粒的混合物組成的混合料在上述輪體的外圓周上形成一層磨料顆粒的刀片層，上述的金屬粘結(jié)劑由70％(重量)的銅與30％(重量)的錫組成。再將壓制成的磨料刀片層在700℃熱處理2小時，形成厚度為0.4mm的磨料刀片層。按上述方式制出32個帶磨料刀片的切割輪。
將上述制成的切割輪裝在直徑為40mm的軸上，并在各相鄰的切割輪之間插入一個外徑75mm、內(nèi)徑40mm、厚度1.3mm的墊圈將它們彼此隔開，組裝成一個32刀的切割輪組件。
用上述制得的多刀切割輪組件進行切割試驗，輪組件轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/分，切割工件是尺寸為50×30×10mm的釹-鐵-硼系燒結(jié)稀土基磁性合金塊，沿垂直于50mm長邊的方向的進刀速度為25mm/min，每次切割得到31個30×10mm的磁片。該磁片的目標厚度為1.2mm，控制誤差范圍是±0.05mm。上述試驗對1000件磁性合金塊重復(fù)進行，切出31000個磁片，對每個磁片在其中心點附近測量厚度，結(jié)果表明，全部切出的磁片，厚度均在1.2±0.05mm的控制范圍內(nèi)，無需對墊圈厚度進行任何調(diào)整，也不用更換切割輪。
比較實例8試驗程序與上述實例6基本相同，但將燒結(jié)金屬碳化物輪體更換成同樣尺寸的SKH級高速鋼輪體。
切割試驗結(jié)果是，在切割前200件、前400件、前600件、前800件和全部的1000件合金料塊的過程中，分別進行過22次、41次、78次、125次和161次調(diào)整全部墊圈的厚度，并且分別4次、11次、18次、36次和47次用新制切割輪更換全部切割輪，才使切割1000件磁合金料塊所得的31000個磁片的規(guī)定厚度保持在控制范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶磨料刀片的多刀切割輪組件，含有(A)一根轉(zhuǎn)軸；(B)至少兩個帶磨料刀片的切割輪，每個切割輪各含有一個帶有供插入上述轉(zhuǎn)軸用的中心孔的輪體與一層粘在該輪體的外圓周上的磨料刀片層，每個切割輪固定在插入其中心孔的轉(zhuǎn)軸上；(C)至少一個帶有供轉(zhuǎn)軸插入的中心孔的墊圈，該墊圈以轉(zhuǎn)軸插入其心孔中而固定在兩個上述的帶磨料刀片的切割輪之間的位置、從而使切割輪之間形成間隙，墊圈的數(shù)目比上述帶磨料刀片的切割輪的數(shù)目少1個，上述的帶磨料刀片的切割輪的輪體是用燒結(jié)金屬碳化物制成的，上述的帶磨料刀片的切割輪的磨料刀片層是用由粘結(jié)劑粘結(jié)在一起的磨料顆粒制成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的燒結(jié)金屬碳化物的楊氏模量為45000～70000kgf/mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的燒結(jié)金屬碳化物的維氏硬度Hv為900～2000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的燒結(jié)金屬碳化物是與鈷一起燒結(jié)的碳化鎢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述輪體的厚度為0.1～1mm，其外徑不大于200mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的帶磨料刀片的切割輪的數(shù)目為3～200個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的磨料刀片層含有10％～50％(體積)的磨料顆粒，其余為粘結(jié)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的磨料刀片層中所含的磨料顆粒是金剛石顆粒、立方氮化硼顆粒、或者是這兩者的組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的帶磨料刀片的多刀切割輪組件，其特征在于，上述的磨料顆粒的平均顆粒直徑為50～250μm。
全文摘要
一種由多個帶磨料刀片的切割輪和分別插在相鄰兩個切割輪之間形成間隙的墊圈組裝在一根轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成的帶磨料刀片的多刀切割輪組件。每個切割輪含有一個其外圓周上帶有含磨料(如金剛石)顆粒的刀片層的圓形輪體,輪體是用具有規(guī)定的楊氏模量或維氏硬度Hv的燒結(jié)金屬碳化物制成的,所以輪體的厚度可做成小至0.1mm,盡管輪體很薄,但是本發(fā)明的切割輪組用于切割十分硬而脆的材料時具有很高的切割精度和長的使用壽命。
文檔編號B28D5/00GK1229709SQ9810569
公開日1999年9月29日 申請日期1998年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月23日
發(fā)明者吉川昌夫, 美濃輪武久 申請人:信越化學工業(yè)株式會社