工件切断装置和工件切断方法

专利名称：工件切断装置和工件切断方法
技术领域：
本发明涉及工件切断装置和工件切断方法，尤其涉及使用内周刀刃切断工件的工件切断装置和工件切断方法。
背景技术：
过去，为了从作为工件的硅锭或砷化镓锭等工件上切割出薄片状的晶片，使用了内周刀刃切断装置，使具有中空圆板状的薄台板和在此台板内缘上设置有刃口的内周刀刃高速旋转来切断该工件。通过使用内周刀刃切断装置进行切断加工，具有以高的合格率得到厚度很薄的制品的优点。
在这样的内周刀刃切断装置中，使工件向旋转的内周刀刃进给，或者将旋转的内周刀刃向工件进给来进行切断加工。一般在切断加工时产生的切断阻力，与工件与内周刀刃刃口的接触面积(切断面积)和工件或内周刀刃的送给速度(切断速度)成比例增加。当切断阻力增大时，发生很薄的内周刀刃向台板翘曲，而使刃口的位置改变，切割出的制品的切断面上的平整精度(切断精度)恶化。特别是在工件与刃口接触的瞬间，也就是在开始切断的瞬间，刃口的位置很容易改变，所以在开始切断的瞬间有必要抑制过大的送给速度。
为了防止工件切断精度的恶化，在专利文献1中公开了一种技术，根据由多个位置变化传感器检出的刃口位置变化量，使控制装置求出修正量，将其反馈到使内周刀刃改变位置的主轴位置变动驱动装置中，来修正刃口的位置。在专利文献2中公开了另一种技术，根据由多个传感器检出的刃口位置变化量，使控制装置求出修正量，将其反馈到气压调节装置中来修正刃口的位置。
专利文献1日本专利特开平4-122609公报专利文献2日本专利特开平5-318460公报

发明内容
但是，如专利文献1和专利文献2中公开的使用反馈控制的工件切断装置，其控制系统复杂，使工件切断装置的成本上升。
所以本发明的主要目的是提供一种工件切断装置和工件切断方法，能够无需复杂的控制系统，以低的成本构成工件切断装置，稳定地以高精度进行工件的切断加工。
按照本发明的观点，提供一种工件切断装置，该装置是使具有中空圆板状的台板和设置在台板的内缘上的刃口的内周刀刃旋转来切断工件的工件切断装置，该装置包括保持工件且将工件配置在可由内周刀刃切断的位置上的配置部；通过支撑配置部并使之移动，将工件向内周刀刃送给的移动部；以及与移动部相连接，并利用落下运动来牵引移动部移动的锤；和通过在移动部或锤上施加抑制因锤的牵引而使移动部移动的力，并至少能够在使工件与内周刀刃的刃口接触时抑制移动部的移动速度的速度抑制装置。
按照本发明的另一个观点，提供一种工件切断方法，是使具有中空圆板状的台板和设置在台板内缘上的刃口的内周刀刃旋转来将工件切断的方法，该方法包括由配置部将工件配置在能够被内周刀刃切断的位置上的工序；在支撑配置部的移动部上连接锤的工序；由进行落下运动的锤牵引而使移动部移动，随之将工件向内周刀刃送给的工序；通过在移动部或锤上施加抑制因锤的牵引而使移动部移动的力，并至少能够在使工件与旋转的内周刀刃的刃口接触时抑制移动部的移动速度，从而抑制工件向内周刀刃送给的速度并开始切断的工序。
在本发明中，由落下的锤牵引移动部，由此将工件向内周刀刃送给。然后，通过在移动部或锤上施加抑制因锤的牵引而使移动部移动的力，换句话说，通过在移动部上实质上施加与其移动方向相反方向的力或在锤上实质上施加与其落下方向相反的力，至少在工件与内周刀刃相接触时抑制移动部的移动速度，从而抑制相对于内周刀刃的工件过快的送给速度。从而能够以最适当的工件送给速度使工件与内周刀刃相接触，至少可减小在刚开始切断时刃口位置的改变，可稳定地以高精度开始切断加工。另外，可无需复杂的控制系统，以低的成本构成工件切断装置。
速度抑制装置优选包括设有螺纹槽的引导棒；使引导棒旋转的驱动装置；和使引导棒旋入螺纹且利用引导棒旋转来进行移动的抑制板。抑制板配置在阻碍因锤的牵引而使移动部移动的位置上，通过使抑制板以小于因锤的牵引而使的移动部移动的速度，与移动部向相同方向且与移动部相接触并进行移动，来抑制移动部的移动速度。如此，只要通过使抑制板的移动速度小于移动部的移动速度就能够抑制移动部的移动速度，无需复杂的控制系统，能够以低的成本构成工件切断装置。
速度抑制装置优选包括需要规定的力才能进行移动的阻抗部件。阻抗部件配置在阻碍因锤的牵引而使移动部移动的位置上，通过使移动部压紧阻抗部件并进行移动来抑制移动部的移动速度。在此情况下，无需对速度抑制装置进行控制，就能够以更低的成本构成工件切断装置。
速度抑制装置优选包括支撑锤的支撑部，和使支撑部下降的下降装置。下降装置以抑制锤落下的速度使支撑锤的支撑部下降，通过减小锤牵引移动部的牵引力来抑制移动部的移动速度。在此情况下，只需通过设定支撑部的下降速度使之小于没有支撑部时的锤的落下速度，所以就无需复杂的控制系统，能够以低成本构成工件切断装置。
在工件具有脆性的情况下，如果工件与内周刀刃的刃口接触时工件的送给速度太快，那么不仅对工件进行切断加工得到的制品的切断精度较差，而且还会产生碎屑(缺口)。在本发明中，即使在以具有硬而脆的性质且难以加工的稀土类烧结合金作为工件的情况下，也不会产生碎屑，能够稳定地以高精度进行工件的切断加工。
在切断工件时使用以水稀释水溶性冷却液原液而得到的水溶性冷却液的情况下，由于是以水作为主要成分，和以油作为主要成分的冷却液相比，对环境的负荷比较小，但容易起泡，而且由于表面张力比较大难以供给到内周刀刃上。特别是内周刀刃的刃口是由在中空圆板状的台板内周上电镀磨料粒而得到的磨料层构成的情况下，磨料粒的密度高(气孔小)，难以供给水溶性冷却液。而且，由于在内周刀刃上刃口向着圆心方向，因此，由离心力产生的漩流牢固地附着在刃口上，难以向刃口供给冷却液。因此在切断硬质工件时会由于冷却液供给不足而使内周刀刃烧蚀，还会出现缺口。优选使用以水稀释含表面活性剂5～20wt％和润滑剂10～40wt％的水溶性冷却液原液而得到的水溶性冷却液。在此情况下，能够适当地将冷却液供给到内周刀刃的刃口上，防止烧蚀和缺口。能够使刃口的磨耗最适当，延长进行高精度切断加工的内周刀刃的寿命。


图1是概略表示本发明一个实施方式的立体图。
图2(a)是概略表示本发明一个实施方式的主视图，(b)是其侧视图。
图3(a)是表示内周刀刃固定状态的示意图；(b)是表示冷却液喷嘴排出口的部分立体图；(c)是表示冷却液喷嘴排出口附近的示意图。
图4是表示由工件切断装置进行切断加工的工件的实例的示意图。
图5是表示工件与内周刀刃刃口位置之间关系和工件送给速度的示意图。
图6是表示速度抑制装置动作的示意图。
图7是表示由工件切断装置进行切断加工的工件的另一实例的示意图。
图8是表示冷却液表面张力和切断精度之间关系的实验结果，(a)是表格，(b)是图。
图9是用来说明制品厚度测量点的示意图。
图10是表示冷却液排出压力和切断精度之间关系的实验结果，(a)是表格，(b)是图。
图11是概略表示本发明另一个实施方式的侧视图。
图12(a)是概略表示本发明另一实施方式的主视图，(b)是其侧视图。
符号的说明10、100、200 工件切断装置12 底座32 内周刀刃
48 冷却液喷嘴50 导向槽52 导向孔53 移动部54 滑动台56 突出部59 配置部66 工件70 锤76、102、202 速度抑制装置78、104、204 导向部件80、206 导向棒82 抑制板84、106、220 送给限位块86、210 倒退限位块108、222 返回限位块110 阻抗部件208 提升板216 支撑板具体实施方式
下面参照

本发明的实施方式。
参照图1和图2，本发明的工件切断装置10的一个实施方式，该工件切断装置10，在纵向上配置有内周刀刃32(在下面叙述)，相对于旋转的内周刀刃32送给工件66(在下面叙述)并进行切断加工。
工件切断装置10包括底座12。在底座12上设有旋转支撑部14。在此旋转支撑部14中插入固定在卡盘体16上的转轴18，转轴18由轴承20和22支撑。由此可旋转地支撑卡盘体16。
如图2(a)所示，在旋转支撑部14内，在转轴18上安装传动带轮24。另外，在底座12内安装有转轴电机26，在转轴电机26的转轴上安装有电机传动带轮28。传动带轮24和电机传动带轮28由传动带30连接。通过驱动转轴电机26使传动带30转动，使转轴18转动，并使卡盘体16、内周刀刃32和张力头34都沿着图2(b)所示箭头A的方向旋转。
如图3(a)所示，内周刀刃32的外缘，被卡盘体16的端面和张力头34的端面夹住并固定。
具体说，在设置在张力头34外周上的多个螺孔36中旋入固定螺栓38，其前端插入贯穿设置在内周刀刃32外缘上的贯穿孔40中。然后，将固定螺栓38的前端旋入并锁死在设置于卡盘体16上的螺栓孔42中，由此将内周刀刃32固定。另外，在设置在张力头34内周的多个压紧螺栓孔44中旋入压紧螺栓46并压紧，由此可使内周刀刃32在圆周方向上张紧。
内周刀刃32是一个薄的刀刃，包括厚度例如0.3mm左右的中空圆板状的不锈钢合金制的台板32a，和用镍液等金属电镀液将金刚石磨料电镀在此台板32a的内周缘上而形成的磨料层的刃口32b。
另外，在刃口32b的附近配置有冷却液喷嘴48。冷却液喷嘴48，由排出口48a连续地排出来自图中未显示的冷却液供给部送来的冷却液并供给到刃口48上。如图3(b)和(c)可知，排出口48a形成将冷却液喷嘴48的前端切开的形状。按照包围刃口32b的方式从排出口48a排出冷却液。由图中未显示的温度调节部调节所供给的冷却液，以使其排出时的温度在22～35℃。而且排出压力调节为0.05～0.2MPa。在不足0.05MPa时，刃口32b会烧坏。而在超过0.2MPa时，会使刃口32b弯曲降低切断精度。
向刃口32b供给的冷却液，是在水中添加2～10wt％左右的水溶性冷却液原液形成的冷却液。此冷却液原液的主要成分按照日本专利特开2003-82335中所述。该冷却液原液，含有5～20wt％的羧酸等碳原子数为10～20的表面活性剂以提高对刃口32b的浸润性，并含有10～40wt％的乙二醇(glycol)类的分子量为76～10,000的润滑剂以提高刃口32b与工件66(在下面叙述)的润滑性。具体说，使用WS#252(YUSHIRO化学工业社)等作为冷却液原液。
将冷却液调整为，在25℃下的表面张力为20～40mN/m。当不足20mN/m时，在切断时磨料粒与工件66之间会发生打滑，不能进行有效的切削。而当超过40mN/m时，在磨料粒和工件66之间会由于冷却液供给不足导致切断阻力增加。
再回到图1和图2，在底座12上形成导向槽50，在导向槽50内，在导向槽50的长度方向中央部分形成有将底座12的上面开口导向孔52。在导向槽50中配置有移动部53。移动部53包括能够在长度方向上沿导向槽50滑动的滑动台54；设置在滑动台54的底面上且插入穿通导向孔52并向底座12内突出的突出部56；和竖直设置在滑动台54上的支撑部件58。
利用如上所述移动部53支撑配置部59。配置部59包括由支撑部件58支撑的割出机构60；由割出机构60支撑的固定夹具62以及设置于固定夹具62正面的碳等的粘贴板64；在粘贴板64的正面固定着工件66。割出机构60使固定夹具62在与内周刀刃32垂直的方向(箭头X的方向)上移动，将工件66配置在内周刀刃32的中心附近以将其切断。也就是说，由割出机构60就能够调节在工件66切断加工中得到的制品厚度。
割出机构60可以利用由图中未显示的控制部输入的信号进行驱动，也可以安装例如手柄等由手动驱动。
另外，在滑动台54的前面，连接有由例如钢琴线或钢丝构成的线状部件68的一端，在线状部件68的另一端连接有锤70。连接滑动台54和锤70的线状部件68，利用由辊轮支撑部72支撑的导向轮74进行引导。滑动台54由落下的锤70牵引，沿导向槽50滑动，并向箭头B的方向(参照图2(b))移动，将工件66从内周刀刃32的中心附近向外周方向送给。
在锤70上所使用的是相当于工件66重量3～6倍重的铁块。例如，工件66的重量为300～400g的情况下，在锤70上使用1.6kg的铁块。
再有，在底座12中导向孔52的下方设有抑制移动部53移动速度的速度抑制装置76。速度抑制装置76包括断面呈“匚”字状的导向部件78；形成有螺纹槽的导向棒80；使导向棒80旋入且沿导向部件78滑动的抑制板82；与导向部件78的一端相接合的送给限位块84；与导向部件78的另一端相接合的倒退限位块86；和与导向棒80相连接的电机88。
送给限位块84可旋转地保持导向棒80，并使导向棒80在倒退限位块86中穿过。在底座12内部固定导向部件78、送给限位块84和倒退限位块86，送给限位块84限制滑动的抑制板82前端的位置，而倒退限位块86则限制突出部56后端的位置。
利用连接的电机88驱动导向棒80以规定的速度旋转，使抑制板82向送给限位块84的方向(箭头B方向)或倒退限位块86的方向(与箭头B相反的方向)移动。此时，抑制板82并不随导向棒80的旋转驱动而旋转，而是沿导向部件78上滑动。
电机88的转速和旋转方向可以通过图中未显示的控制部进行改变。
作为由上述结构的工件切断装置10进行切断加工的工件66，使用例如稀土类烧结合金。作为稀土类烧结合金的工件66，其形状的一个例子如图4所示。
参照图4，工件66是，利用粘合剂一体形成立方体的稀土类烧结合金以提高制造效率，并在可利用配置部59将其设置在内周刀刃32的中心附近的限度内，形成适当大小的立方体。将如上形状的工件66进行切断加工而得到的制品，用在例如驱动光学摄像镜头用磁体中。
下面，参照图5和图6说明工件切断装置10的主要动作。
如图5(a)所示，在工件切断装置10动作前，由配置部59将如图4所示形状的稀土类烧结合金工件66配置在内周刀刃32的中心附近。而且，由线状部件68将相当于工件66重量3～6倍重的锤70连接在滑动台54上。此时如图6(a)所示，由于突出部56夹在抑制板82和倒退限位块86之间，所以滑动台54不能移动。
通过按动图中未显示的启动按钮驱动转轴电机26，使内周刀刃32转动，由排出口48a向刃口32b供给经过温度调节的冷却液。然后驱动速度抑制装置76的电机88，如图6(b)所示，使抑制板82向送给限位块84的方向移动，开始工件66的送给动作。
抑制板82的移动速度小于由锤70落下进行牵引的滑动台54的移动速度，使抑制板82和突出部56接触并向送给限位块84的方向移动。也就是说，使滑动台54在由抑制板82抑制其移动速度的同时，向箭头B的方向移动，将工件66向旋转的内周刀刃32送给，如图5(b)所示，使工件66和刃口32b接触开始进行切断。
在此，在切断中，当使抑制板82的移动速度间断地大于滑动台54的移动速度时，在前后方向上对刃口32b施加振动，使切断处的切断阻力减小，即使刀刃厚度很薄，刃口32b也不容易形成弯曲。而由于切断阻力减小，使切断精度提高。
如图5(c)所示，随着继续进行工件66的送给，工件66与刃口32b的接触面积(切断面积)增大，随之使切断阻力增大。由于切断阻力增大，使工件66的送给负荷(滑动台54的移动负荷)增大，滑动台54的移动速度，以至工件66的送给速度也就下降。由于与此滑动台54的移动速度下降相反，抑制板82的移动速度是一定的，所以在从切断开始后直到将工件66送给(切入)一定量时，如图6(c)所示，突出部56和抑制板82分离。然后只由落下的锤70的牵引而使滑动台54移动，送给工件66。
如图5(d)所示，当继续进行工件66的送给时，在某一时间点时，切断面积最大且一定，随之，也使工件66的送给速度一定。
如图5(e)所示，当继续进行工件66的送给时，刃口32b达到粘贴板64。由于由碳构成的粘贴板64的切断阻力小于由稀土类烧结合金构成的工件66的切断阻力，工件的切断面积也变小，故使滑动台54的移动速度以至工件66的送给速度升高。
然后，如图6(d)所示，当突出部56再次与和送给限位块84相接触的抑制板82接触，并完成工件66的送给动作。此时工件66和内周刀刃32处于如图5(f)所示的状态，切断加工完成。
切断加工结束后，通过驱动电机88向相反方向旋转，使抑制板82压住突出部56并向倒退限位块86的方向移动，恢复到图6(a)的状态。并且，突出部56和抑制板82的复位动作，可以通过例如按动返回按钮来进行，也可以在送给限位块84上安装传感器自动进行。
按照如上所述工件切断装置10，能够以最适当的工件66送给速度使工件66和内周刀刃32相接触。从而即使是厚度很薄的内周刀刃32，在刚开始切断时刃口32b的位置变化也很小，即使工件66是具有硬且脆的性质的稀土类烧结合金，也没有碎片，能够稳定地以高精度开始切断加工。另外，仅使抑制板82的移动速度小于滑动台54的移动速度就能够抑制移动部53的移动速度，无需复杂的控制系统，能够使工件切断装置10的结构成本更低，进一步就降低了由切断加工得到的制品的制造成本。
另外，通过使用将含有5～20wt％的表面活性剂，并含有10～40wt％的润滑剂的水溶性冷却液原液用水稀释后得到的水溶性冷却液，能够适当地向内周刀刃32的刃口32b供给冷却液，可防止烧蚀及出现缺口。而且，还可最适宜地进行刃口32b的磨耗，延长进行高精度切断加工的内周刀刃32的寿命。调节该水溶性冷却液的温度，以使其在向内周刀刃32供给(排出)温度为22～35℃，从而可有效地使用。
另外，冷却液优选在25℃下的表面张力调节为20～40mN/m。通过使表面张力为20～40mN/m，即使是在切断时因离心力使冷却液难以残留在刃口32b上的工件切断装置10，也可在刃口32b上适量地残留冷却液，使良好的切断成为可能。
另外，优选排出压力调节为0.05～0.2MPa。通过使排出压力为0.05～0.2MPa，能够抑制因向刃口32b上冷却液供给不足而引起的刃口32b的烧蚀或变形，能够以较高的精度进行切断。
而且，由立方体的稀土类烧结合金一体化构成的工件66，其形状并不限于图4所示的形状。而且，如果其横截面积较大，也可以单体进行切断加工。
图4所示形状工件66以外，可利用工件切断装置10对各种形状的工件66进行切断加工。由稀土类烧结合金构成的工件66的其它形状的例子，如图7所示。
如图7(a)所示，作为工件66也使用顶边和底边是圆弧的具有大致梯形断面的稀土类烧结合金进行切断加工。对这样形状的工件66进行切断加工而得到的制品，用于例如驱动VCM(音圈电机)用的磁体。而且，如图7(b)所示，如果其尺寸很小，也可以将如图7(a)所示形状的工件66用粘合剂粘成一个整体，以提高制造效率。而将如图7(a)所示形状的稀土类烧结合金形成一体而构成的工件66，其形状也不限于图7(b)中所示的形状。
在此使用的粘合剂，优选使用将CaCO3(碳酸钙)、明胶、松节油和松香混合而成的粘合剂。该粘合剂不会对刀刃厚度较小的内周刀刃造成损伤，也不易产生因切断负荷变化造成的刃口32b烧蚀和磨料粒脱落。而且，不会使工件66脱落。因此，优选粘合剂各成分的比为CaCO3∶明胶∶松香＝1∶0.6～1.0∶0.6～1.0。
为了提高制造效率，还用粘合剂等将圆柱状的稀土类烧结合金形成一体，构成如图7(c)至图7(e)所示形状的工件66进行切断加工。对如上所述形状的稀土类烧结合金工件66进行切断加工而得到的制品，可用于例如光学摄像镜头驱动用的磁体。将圆柱状稀土类烧结合金形成一体而构成的工件66，其形状也并不限于图7(c)至图7(e)所示的形状。如果其横截面积较大，也可以单个进行切断加工。
还可以如图7(f)所示，使用圆筒状的稀土类烧结合金作为工件66进行切断加工。
在对图7(f)所示形状的工件66进行切断加工的情况下，在切断开始之后切断面积立即达到最大。然后随着切断的继续进行，切断面积急剧减小，此时可通过不使突出部56和抑制板82分离，并在滑动台54的移动速度受到抑制的状态下进行切断加工。或者也存在使暂时分离的突出部56和抑制板82在切断加工中再次接触，再次抑制滑动台54的移动速度的可能。因此，有使工件66的送给动作所需时间，以至使切断加工所需时间延长，降低制造效率的问题。因此为防止制造效率的降低，也可以在工件66与刃口32b接触之后，由控制部使电机88的转速上升来提高抑制板82的移动速度。此外，还可以在固定夹具62上安装负荷传感器，当检测出规定值以上的负荷时，自动使电机88的转速上升，提高抑制板82的移动速度。
不言而喻，图4和图7所示以外，也可以考虑各种形状的工件66。
下面举例说明由工件切断装置10和不包括速度抑制装置76的工件切断装置对工件66进行切断加工，并对得到的制品的切断精度进行比较的实验。而且，工件切断装置10和不包括速度抑制装置76的工件切断装置在结构上的差别，只在于有没有速度抑制装置76。
加工条件如在表1中所示。
表1加工条件

使工件切断装置10和不包括速度抑制装置76的工件切断装置在相同加工条件下进行的实验。如表1所示，在本实验例中，使用了在厚度0.1mm的台板32a的内缘上，用镍电镀液电镀作为磨料粒的平均磨料粒直径60μm的人造金刚石而形成厚度0.26mm的磨料层作为刃口32b构成的内周刀刃32，作为台板32a的材质，使用具有超强抗拉特性的不锈钢合金。另外，此内周刀刃32的转速(圆周线速度)为1130m/min。
作为工件66，使用了被称为VCM块的，横截面积(端面面积)大约7.6cm2的如图7(a)所示形状的稀土类烧结合金。具体作为稀土类烧结合金，使用了进行液相烧结的含有较多Fe的Nd-Fe-B系烧结合金。Nd-Fe-B系烧结合金是在稀土类烧结合金中具有特别硬且脆的性质难以加工的材质。
使用1.6kg重的铁块作为锤70。
作为冷却液使用了将YUSHIRO化学工业社制造的WS#252用水稀释到10wt％而得到的冷却液。调整冷却液使其在排出时为25℃，以1.0L/min的排出量供给到刃口32b上。
由实验可得到表2所示的结果。
表2

在此实验中，由工件切断装置10和没有速度抑制装置76的工件切断装置分别在一个工件66上进行5次切断加工，对15个工件66反复进行。
在没有速度抑制装置76的工件切断装置中，得到的制品的平均厚度为3.418mm，与此相对在工件切断装置10中是3.404mm，更接近目标切断厚度(3.4mm)，可以高精度进行切断加工。
另外，在没有速度抑制装置76的工件切断装置中，得到的制品厚度偏差为0.014mm，与此相对在工件切断装置10中，是0.0051mm，厚度偏差降低到大约三分之一。
所谓“平均厚度”，是对切断加工所得到的全部制品的厚度进行测量，加和再平均得到的值。此外，在此实验例和下面的实验例中所谓“厚度偏差”，是对切断加工所得到的全部制品计算出与目标切断厚度(例如在此实验例中是3.4mm)的厚度误差，然后加和并平均后得到的值。
在工件切断装置10中进行，以不同种类的冷却液1和冷却液2，对内周刀刃32的耐久性进行比较的实验。
作为冷却液1，使用了含有10wt％的作为表面活性剂的羧酸和20wt％的作为润滑剂的乙二醇的水溶性冷却液原液用水稀释10倍得到的水溶性冷却液。而作为冷却液2，使用了含有4wt％的作为表面活性剂的羧酸和8wt％的作为润滑剂的乙二醇的水溶性冷却液原液用水稀释10倍得到的水溶性冷却液。调整冷却液1和冷却液2使其在排出时的温度为25℃。
加工条件如表3所示。
表3


如表3所示，在此实验例中，使用的内周刀刃32包括厚度0.1mm的台板32a，和由用镍电镀液将作为磨料的平均粒径60μm的人造金刚石电镀在台板32a的内缘上而形成厚度0.26mm的磨料层构成的刃口32b。使用具有超强抗拉特性的不锈钢合金作为台板32a的材质。内周刀刃32的转速(圆周线速度)为1130m/min。
作为工件66，使用的是被称为□块的端面的纵向和横向长度分别为20.2mm、52mm，深度为30mm，横截面积大约10.5cm2的如图4所示形状的Nd-Fe-B系烧结合金。
使用1.0kg的铁块作为锤70。
由实验可得到表4所示的结果。
表4

如表4所示，在向刃口32b供给冷却液2进行切断加工的情况下，内周刀刃32的平均寿命是800片(shot)。与此相对在向内周刀刃32b供给冷却液1进行切断加工的情况下，内周刀刃32的平均寿命为1200片，可延长内周刀刃32的寿命。
通过使用冷却液1，与使用冷却液2相比可使对于目标切断厚度(0.66mm)的厚度平均误差和厚度偏差降低。这就是说，通过使用冷却液1能够以更高的精度进行切断加工。
此外，下面说明在工件切断装置10中，改变冷却液的表面张力，利用每一种不同的表面张力对工件66进行切断加工而得到的制品，求出其厚度偏差的实验例。
加工条件如表5所示。
表5加工条件

如表5所示，在此实验例中，使用的内周刀刃32包括，由用镍电镀液将作为磨料粒的平均粒径60μm的人造金刚石电镀在厚度0.1mm的台板32a的内缘上而形成的厚度0.26mm磨料层构成的刃口32b。使用具有超强抗拉特性的不锈钢合金作为台板32a的材质。内周刀刃32的转速(圆周线速度)为1130m/min。
作为工件66，使用的是35mm×30mm×30mm的如图4所示形状的Nd-Fe-B系烧结合金。
使用1.6kg的铁块作为锤70。
作为冷却液，使用以水稀释YUSHIRO化学工业社制的WS#252而得到的冷却液。调整冷却液温度使其在排出时为25℃。排出压力设定为0.15MPa。在此所谓冷却液的排出压力指的是在冷却液喷嘴48的排出口48a处的冷却液压力。
在此实验中，由工件切断装置10对一个工件66进行5次切断加工，并对15个工件66反复进行加工。
实验结果如图8(a)和图8(b)所示，如果冷却液的表面张力在20～40mN/m的范围内，可使得到的制品厚度偏差很小。从而如果冷却液的表面张力在此范围内，能够以更高的精度进行切断加工。
在此实验例和后面的实验例中，“厚度偏差”是对切断加工得到的全部制品的厚度检测出误差，然后求和再平均所得到的值。在此按照如下的方法求得制品的“厚度误差”。对于切断加工得到的制品，用例如千分仪测量出如图9所示9个测量点的厚度，以其最大值和最小值之差作为制品的厚度误差。
此外，对在工件切断装置10中，改变冷却液的排出压力，利用每一个不同的排出压力对工件66进行切断加工，并求得所得制品的厚度偏差。
加工条件与上述表5相同。
也就是说，在此实验例中，使用的内周刀刃32a包括，由用镍电镀液将作为磨料粒的平均粒径60μm的人造金刚石电镀在厚度0.1mm的台板32a的内缘上而形成的厚度0.26mm磨料层构成的刃口32b。使用具有超强抗拉特性的不锈钢合金作为台板32a的材质。内周刀刃的转速(圆周线速度)为1130m/min。
作为工件66，使用的是35mm×30mm×30mm的如图4所示形状的Nd-Fe-B系烧结合金。
使用1.6kg的铁块作为锤70。
作为冷却液，使用以水稀释YUSHIRO化学工业社制的WS#252而的到的冷却液。调整冷却液温度使其在排出时为25℃，其表面张力设定为30mN/m。
在此实验中，由工件切断装置10对一个工件66进行5次切断加工，并对15个工件66重复进行加工。
实验的结果如图10(a)和(b)所示，如果冷却液的排出压力在0.05～0.2MPa的范围内，可使得到制品的厚度偏差很小。因此，如果冷却液的排出压力在此范围内，则能够以更高的精度进行切断加工。
下面参照图11说明本发明另一实施方式的工件切断装置100。
在切断装置100中，代替上述工件切断装置10中的速度抑制装置76而使用速度抑制装置102。其他结构与工件切断装置10相同，并省略重复说明。
在工件切断装置100中，抑制移动部53的移动速度的速度抑制装置102设置在底座12内，速度抑制装置102包括截面呈“匚”字形的导向部件104；与导向部件104的一端相接合的送给限位块106；与导向部件104的另一端相接合的返回限位块108；以及在导向部件104上滑动的阻抗部件110。
在底座12内，固定有导向部件104、送给限位块106和返回限位块108，阻抗部件110配置在与返回限位块108夹持住突出部56的位置上。阻抗部件110是例如铁块等的锤，使用与锤70相比较轻的物体。
在如上所述工件切断装置100的速度抑制装置102中，由锤70落下而向箭头B的方向移动的突出部56，通过压住需要规定的力才能移动的阻抗部件110并移动，来抑制了滑动台54的移动速度，以至抑制工件66过大的送给速度。
当工件切断装置100处于停止状态时，由图中未显示的支撑台支撑锤70使之不会落下。或者将锤70取下。
另外，当完成切断加工后，通过手动将滑动台54向返回限位块108的方向(与箭头B相反的方向)推回。此时锤70可以由支撑台支撑，也可以取下。然后，为了使与送给限位块106相接触的阻抗部件110向返回限位块108的方向移动，例如，可以在底座12的侧面设置图中未显示的开闭口，打开此开闭口，以手动使阻抗部件110移动。
按照这样的工件切断装置100，能够以最适当的工件66送给速度使工件66与内周刀刃32接触。从而即使是厚度很较薄的内周刀刃32也可在刚开始切断时减小刃口32b的位置变化，即使工件66是具有硬且脆的性质的稀土类烧结合金也没有碎屑，可稳定地以高精度开始切断加工。另外，没有必要对速度抑制装置102进行控制，能够以更低的成本制造工件切断装置100，以至进一步降低由切断加工得到的制品的制造成本。
再参照图12(a)和(b)说明本发明另一实施方式的工件切断装置200。
在工件切断装置200中，代替上述工件切断装置10中的速度抑制装置76而使用速度抑制装置202。在工件切断装置200中，其他结构与工件切断装置10相同，并省略重复说明。。
速度抑制装置202，在底座12内包括截面呈“匚”字形的导向部件204；形成螺纹槽的导向棒206；旋入导向棒206的螺纹内且使导向部件204滑动的提升板208；与导向部件204的上端相接合的倒退限位块210，和与导向棒206相连接的电机212。
此速度抑制装置202还包括与从形成在底座12侧面的提升孔214突出的提升板208的前端相连接，并支撑锤70的支撑板216。
导向部件204的下端与底座12内的底面相接合。导向棒206贯穿倒退限位块210，并可旋转地利用设置在底座12内底面上的轴承218进行保持。
另外，在工件切断装置200中，在底座12内的导向槽50的下方设有送给限位块220和返回限位块222。送给限位块220限制突出部56前端的位置，而返回限位块222限制突出部56后端的位置。
利用与之连接的电机212驱动导向棒206以规定速度旋转，并使提升板208和与提升板208相连接的支撑板216升降。此时提升板208沿导向部件204上下滑动，随着导向棒206的旋转驱动在左右没有振动的情况下移动。
而且，通过按动图中未显示的启动按钮使电机212开始转动。另外，可由图中未显示的控制部改变电机212的转速和旋转方向。
在如上所述工件切断装置200的速度抑制装置202中，使与提升板208相连接而且支撑有锤70的支撑板216，以抑制锤70落下的速度下降，由此减小锤70向箭头B方向牵引滑动台54的力，并抑制了滑动台54的移动速度，以至进一步抑制工件66过快的送给速度。
在工件切断装置200中，在对如图4所示的工件66进行切断加工的情况下，工件66的送给动作(切断动作)与在工件切断装置10中的工件66的送给动作是同样的。
在开始切断之后，继续进行工件66的送给，工件66的切断面积增大(参照图5(c))，随之切断阻力也增大。由于切断阻力变大，使得工件66的送给负荷增大，使滑动台54的移动速度降低以至工件66的送给速度降低。由于与此滑动台54的移动速度降低相反支撑板216的下降速度是一定的，所以在开始切断之后工件66被送给一定量的时间点时，锤70与支撑板216分离。
然后，只由落下的锤70牵引使滑动台54移动，到某一个时间点时切断面积最大而且达到一定(参照图5(d))，随之工件66的送给速度达到一定。
而且，当继续进行工件66的送给时，刃口32b达到粘贴板64(参照图5(c))。由于由碳构成的粘贴板64的切断阻力小于工件66的切断阻力，工件66的切断面积也变小，所以使锤70的落下速度以至工件66的送给速度提高。
然后，突出部56和送给限位块220接触，工件66送给的动作结束。
在切断加工结束后，由手动将滑动台54向返回限位块222的方向(与箭头B相反的方向)推回。此时利用因电机212的反向旋转而上升的支撑板216，再次将锤70支撑在图12(a)所示的位置上。锤70的复位动作可以通过例如按动复位按钮来进行，也可以由安装在抑制板216中的传感器自动进行。
按照如上所述工件切断装置200，能够以最适当的工件66送给速度使工件66与内周刀刃32相接触。从而即使是厚度很薄的内周刀刃32，也可以减小在刚开始切断时刃口32b的位置改变，即使工件66是具有硬且脆性质的稀土类烧结合金也不会有碎屑，能够稳定地以高精度开始切断加工。另外，只要设定支撑板216的下降速度，以使其达到可控制锤70落下的速度，就能够抑制移动部53的移动速度，无需复杂的控制系统，能够以低成本构成工件切断装置200，进一步能够降低由切断加工得到的制品的制造成本。
本发明也可以适用于内周刀刃平放的类型的工件切断装置。
本发明也可以适用于向工件送给内周刀刃而进行切断加工的类型的工件切断装置。
而且，也适用于使用在台板的外周缘具有刃口的外周刀刃(外周磨石)的工件切断装置。
在本发明中使用的工件并不限于稀土类烧结合金，硅、砷化镓等都可成为高精度切断加工的普遍对象。
上面用图详细地说明了本发明，但这只是简单的图解并作为一个例子，不应该将其理解为一种限制，本发明的精神和范围应由权利要求来限定。
权利要求
1.一种工件切断装置，是使具有中空圆板状的台板和设置在所述台板内缘上的刃口的内周刀刃旋转来切断工件的工件切断装置，其特征在于，包括保持所述工件且将所述工件配置在可由内周刀刃切断的位置上的配置部；通过支撑所述配置部并使之移动，将所述工件向所述内周刀刃送给的移动部；与所述移动部相连接，并利用落下运动来牵引所述移动部移动的锤；以及通过在所述移动部或所述锤上施加抑制因所述锤的牵引而使所述移动部移动的力，至少在使所述工件与所述内周刀刃的刃口接触时抑制所述移动部的移动速度的速度抑制装置。
2.如权利要求1中所述工件切断装置，其特征在于，所述速度抑制装置包括设有螺纹槽的引导棒；使所述引导棒旋转的驱动装置；和使所述引导棒旋入螺纹且利用引导棒旋转来进行移动的抑制板；所述抑制板配置在妨碍因所述锤的牵引而使所述移动部移动的位置上，通过使所述抑制板以小于因所述锤的牵引而使所述移动部移动的速度，与所述移动部向相同方向且与所述移动部接触并进行移动，来抑制所述移动部的移动速度。
3.如权利要求1中所述工件切断装置，其特征在于所述速度抑制装置包括需要规定的力才能进行移动的阻抗部件，所述阻抗部件配置在妨碍因所述锤的牵引而使移动部移动的位置上，通过使所述移动部压紧所述阻抗部件并进行移动，来抑制所述移动部的移动速度。
4.如权利要求1所述工件切断装置，其特征在于，所述速度抑制装置包括支撑所述锤的支撑部；和使所述支撑部下降的下降装置；所述下降装置通过抑制所述锤落下的速度使支撑所述锤使所述支撑部下降，并减小所述锤牵引所述移动部的牵引力来抑制所述移动部的移动速度。
5.一种工件切断方法，是使具有中空圆板状的台板和设置在所述台板内缘上的刃口的内周刀刃旋转来切断工件的工件切断方法，其特征在于，包括由配置部将所述工件配置在能够由所述内周刀刃切断的位置上的工序；在支撑所述配置部的移动部上连接锤的工序；由进行落下运动的所述锤牵引而使所述移动部移动，随之将所述工件向所述内周刀刃送给的工序；通过在所述移动部或所述锤上施加抑制因所述锤的牵引而使所述移动部移动的力，至少在使所述工件与所述旋转的内周刀刃的刃口接触时抑制所述移动部的移动速度，从而抑制所述工件向内周刀刃送给的速度并开始切断的工序。
6.如权利要求5所述工件切断方法，其特征在于通过在妨碍因所述锤的牵引而使所述移动部的移动的位置上配置抑制板，使所述抑制板以小于因所述锤的牵引而使所述移动部移动的速度，与所述移动部向相同方向且与所述移动部接触并进行移动，来抑制所述移动部的移动速度。
7.如权利要求5所述工件切断方法，其特征在于通过在妨碍因所述锤的牵引而使所述移动部移动的位置上配置需要规定的力才能进行移动的阻抗部件，并使所述移动部压紧所述阻抗部件进行移动，来抑制所述移动部的移动速度。
8.如权利要求5所述工件切断方法，其特征在于通过由所述支撑部支撑所述锤，以抑制所述锤的下落的速度使所述支撑部下降并减小所述锤牵引所述移动部的力，来抑制所述移动部的移动速度。
9.如权利要求5～8中任何一项所述工件切断方法，其特征在于所述工件为稀土类烧结合金。
10.如权利要求5～9中任何一项所述工件切断方法，其特征在于在切断所述工件时向所述刃口供给冷却液，向所述刃口供给的所述冷却液是水溶性冷却液原液的稀释液，所述冷却液原液含有5～20wt％的表面活性剂和10～40wt％的润滑剂。
全文摘要
本发明提供一种以简单的结构可稳定以高精度对工件66进行切断加工的工件切断装置(10)和工件切断方法。在工件切断装置(10)中，由配置部(59)将工件(66)配置在可由内周刀刃(32)切断的位置上。支撑配置部(59)的移动部(53)的滑动台(54)由落下的锤(70)牵引并移动，将工件(66)向旋转的内周刀刃(32)送给。使设置于移动部(53)的滑动台(54)的底面的突出部(56)和速度抑制装置(76)的抑制板(82)接触并向送给限位块(84)的方向(箭头B的方向)移动。抑制板(82)的移动速度小于因锤(70)牵引而使滑动台(54)移动的速度，抑制滑动台(54)的移动速度的同时将工件(66)向内周刀刃(32)送给，使工件(66)与刃口(32b)接触。
文档编号B28D5/02GK1867435SQ200480030199
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月15日 优先权日2003年10月16日
发明者近藤祯彦, 仲村刚, 小川亘, 宫垣和幸 申请人:株式会社新王磁材