专利名称：带磨料刀片的多刀切割轮组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带磨料刀片(具体说，带金刚石刀片)的多刀切割轮组件，更具体说，本发明涉及一种由多个切割轮组成的轮组件，每个切割轮在其轮体的外圆周上各带有由磨料颗粒(例如金刚石颗粒)形成的刀片并且分别同轴地固定在一根轴上且相邻的切割轮间保持合适的间隙，该轮组件用于在一次切割加工中从一整块硬而脆的材料(例如烧结的稀土基磁性合金)料块制成多个机切工件。
在另一种生产大量的尺寸相同的例如烧结稀土基磁性合金片的工业方法中，是采用粉末治金工艺一件接一件地制出许多磁片，所述的粉末冶金工艺包括将粉末模压成粉末生坯并对该生坯进行烧结的工步，或者，通过粉末冶金方法制成大的磁性合金块，然后采用合适的切割工具将该合金块切开或者说切割成许多磁片，如果上述的烧结磁性合金具有各向导性的磁性，则切割时应考虑磁片容易磁化的轴线。
在重复一种统一的粉末冶金过程而一个接一个地制成单一产品的前一种单件生产磁片的方法中，对工艺的唯一要求是由统一工艺生产的单一产品要合格，并能以高的生产率保证工艺的良好再现性，所以，烧结工件的机加工是相对比较简单和容易的，不过，这种单件生产工艺不适用于制造小的磁片或沿磁化方向厚度小的磁片，因为相对于平面部分的尺寸看小磁片的变形或薄片的翘曲是不可避免地极为严重的，有时得不到任何合格产品。这些问题在后一种方法即加工大的磁性合金块的方法中就不那么突出，在这种方法中可以较简单地对粉末模压和烧结工步进行工艺控制，所以，这种方法由于其高的生产率和好的通用性而成为生产稀土磁性合金产品的主流方法，另一方面，这种方法中重要的是要以尽可能高的尺寸精度和尽可能低的材料损耗提高加工由烧结法制得的大的烧结磁性合金块的机加工工步的生产率。
广泛用于加工大的烧结磁性合金块的切割工具是带内刀片型或带外刀片型的带磨料刀片的切割轮。带内磨料颗粒刀片的切割轮是一种由薄的圆形轮体与沿该轮体的内圆周上形成的磨料颗粒刀片组成的整体。带外刀片型切割轮(如
图1A、1B和1C所示)是一种由作为轮体的带有轴孔5的薄圆盘1与沿该轮体1的外圆周上形成的磨料颗粒刀片2组成的整体6。按近几年的发展趋势来看，带外刀片型切割轮优于带内刀片型切割轮。如果，按图2A和2B分别以透视图和轴向剖视图所示，将多个上述的切割轮6同轴地装在一根转轴10上并以垫圈3分别置于相邻两个切割轮6之间，使之在一次切割加工工件时制出多个磁片，那么带外刀片型切割轮将会以其成倍增长的生产率而更为优越。
如果工件的材料是一种烧结的稀土基磁性合金，上述的磨料颗粒最好是金刚石或立方氮化硼颗粒。这些磨料颗粒可采用各种方法粘结或者说烧结在一起而在轮体1的外圆周上形成切割刀片2，上述的粘结方法包括采用树脂粘结剂的树脂粘结法，采用金属粘结剂的金属粘结法，或者在磨料颗粒表面形成一层金属镀层的电沉积法，其中，树脂粘结的刀片最适用于切割加工稀土基磁性合金，或者说，尤其适用于高硬度材料的稀土-铁-硼系合金的烧结磁体。这是因为树脂粘结剂的机械强度比金属粘结剂低而使树脂粘结的磨料颗粒间的结合强度不那么高，但树脂粘结剂的低的弹性模量保证了工件与磨料颗粒之间的软接触条件和持久良好的切割质量。在金属粘结磨料颗粒的切割轮中，由于金属粘结剂的机械强度和弹性模量高，可使刀片层的颗粒结合强度和抗磨性能高，但是，这些优点却出带来一个缺点，即刀片层的磨料表面容易变钝而增大切割阻力，尽管带金属粘结的磨料刀片的切割轮也用于稀土-铁-硼系烧结磁性合金料块的切割加工，但使用不那么广泛。
在使用图2A和2B所示的多刀切割轮组件对大块稀土磁性合金料块进行多刀切割而在一次切割或者说切开中得到多个磁片时，除了切割加工精度外，要考虑的最重要的因素之一是带磨料刀片的切割轮的厚度与烧结稀土磁性合金的材料损耗之间的关系，因为切割轮的厚度较大必然引起切割材料的损耗增多并使磁片产品的数量减少，从而导致生产率降低和生产成本提高。
当要求磨料刀片2的厚度按要求减小以便降低稀土磁性合金的材料损耗时，轮体1的厚度当然也要尽可能地小，但轮体1的厚度受到其所用材料的限制。鉴于成本低而机械强度高，普通的带磨料刀片的切割轮的轮体材料几乎只是采用JIS(日本工业标准)规定的合金工具钢，包括SK、SKD、SKT和SKH级钢。但是，如果使用具有钢制的轮体的带磨料刀片的切割轮来切割加工很硬的材料例如烧结的稀土磁性合金，则轮体的机械强度远远不够，以致有时出现诸如切割轮变形和翘曲之类的问题，这对切出或者说切开的磁片的尺寸精度有不利影响。
而且，如果要减小带磨料刀片的切割轮的轮体厚度还会碰到一个严重的难题。如图1C所示(该图是粘结到轮体1外圆周上的磨料刀片2的放大的轴向剖视图)，磨料刀片的厚度t2大于轮体1的厚度t1，所以，当磨料刀片2切入工件时，就在轮体1与正在切割中的工件之间形成一个称之为“切屑排出口”的宽度为t3(通常为0.01～0.2mm)的间隙，该排出口用作从轮体1表面排出切割粉屑的通道，只有增大宽度t3，才能使切屑尽可能顺利地排出，但是，为了减小由切割加工造成的材料损耗又必须使t3尽可能小。
这就是说，使用由厚度t1小的轮体1制成的切割轮时遇到的困难是，磨料刀片厚度t2以及切屑排出口宽度t3不足以保证顺利地排出切割工件的粉屑和磨料刀片2掉落的颗粒，从而使轮体1的表面被堵塞在排出口间隙内的粉屑严重地刮伤和损坏，这个问题在加工稀土基烧结磁性合金块时尤其严重，因为烧结的稀土磁性合金的硬度相当于甚至高于现有技术中通常用作带磨料刀片的切割轮的轮体材料的合金工具钢，并且具有显著的脆性，会引起轮体1表面的严重损坏。一旦轮体1的表面被磨料刮伤并有局部塑性变形，轮体1就失去两表面之间的应力平衡。从而引起轮体1的变形例如翘曲和不平。当轮体1的厚度较小时，这个缺点尤为严重，即使只有很小的划伤，也会引起大的翘曲或不平。轮体1的任何小的变形都会在进一步的切割加工中由于应力的作用而加大轮体1的翘曲和不平度，从而显著降低切出或者说切开的工件的尺寸精度。
具体地说，当使用图2A和2B所示的具有多个同轴地安装在一根轴10上、并用垫圈3将相邻的切割轮6互相隔开一个间隙的带磨料刀片的切割轮6的多刀切割轮组件进行切割加工时，所切出或者说切开的工件的尺寸(例如厚度)仅仅取决于相邻的两个切割轮之间的间隙，所以，轮体1的任何最微小的翘曲或不平都直接影响到切出或者说切开的产品的尺寸精度，除非频繁地调节切割轮6之间的间隙，也就是说，调节垫圈3的厚度，这就显著降低切割加工的生产率，或者过分地增加切割材料的损耗量。
因此，本发明的目的是提供一种没有上述的现有技术的类似切割轮组件中存在的问题和缺点的新型的带磨料刀片的多刀切割轮组件。
按照本发明提出的带磨料刀片的多刀切割轮组件是一种含有如下零部件的轮组件(A)一根转轴；(B)至少两个分别由一个带有供上述转轴插入的中心孔的直径不大于20mm、厚度为0.1～1mm的轮体和粘结到上述轮体的外圆周上的磨料刀片层组成的带磨料刀片的切割轮，每个切割轮固定在插入到轮体的中心孔内的转轴上；和(C)至少一个垫圈(垫圈数目比切割轮少1个)，每个垫圈具有一个供转轴插入的中心孔并通过将转轴插入其中心孔内将它固定在轴上两个带磨料刀片的切割轮之间的位置，从而使两个切割轮之间形成间隙，上述的带磨料刀片的切割轮的轮体是用烧结金属碳化物制成的，上述的带磨料刀片的切割轮的磨料刀片层是用由粘结剂粘结在一起的磨料颗粒制成的。
具体地说，用烧结金属碳化物制成的轮体的杨氏模量应为45000～70000kgf/mm2，或者说，其维氏硬度Hv应为900～2000。
而且，形成上述磨料刀片层的磨料颗粒最好是平均颗粒直径为50～250μm的金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、或者是这两种颗粒的组合物，磨料刀片层中磨料颗粒所占的体积百分数最好为10％～50％，其余为粘结剂。
下面参看附图详细说明本发明，附图中
图1A是作为本发明切割轮组件之一部分的单个带磨料刀片的切割轮的平面图；图1B是图1A所示切割轮的轴向剖视图；图1C是图1B的放大图，示出在轮体外圆周上的磨料刀片层；图2A是带有5个切割轮的带磨料刀片的多刀切割轮组件的透视图；图2B是带有7个切割轮的带磨料刀片的多刀切割轮组件的轴向剖视图；图3是实例1与比较实例1相比较的切片厚度的精度随切片的数量而变化的关系图；图4是实例3与比较实例4相比较的切片厚度的精度随切片数量而变化的关系图。
按照本发明，上述的多刀切割轮组件具有下列几个基本的或者说任选的特征(1)组成上述轮组件的每个带外磨料刀片的切割轮的轮体是用杨氏模量为45000～70000kgf/mm2或者维氏硬度Hv为900～2000的烧结金属碳化物制成的；(2)轮体的外径不大于200mm，其厚度为0.1～1mm。
(3)上述轮组件具有至少两个或者(最好是)至少三个带磨料刀片的切割轮，相应地，具有至少一个夹在相邻的两个切割轮之间而使两个轮子之间形成间隙的垫圈，一个轮组件中切割轮的数目可以多达200个。
(4)在磨料刀片层中所含的磨料颗粒最好是金刚石颗粒或者是立方氮化硼颗粒或者是二者的组合，磨料颗粒的平均直径为50～250μm，在磨料刀片层中磨料颗粒的体积百分数为10～50％，其余为粘结剂；(5)磨料刀片层的厚度比轮体厚度大0.02～0.4mm，以便在轮体的两侧形成0.01～0.2mm的切屑排出口。
图1A、1B和1C分别是作为本发明轮组件之一部分的单个带磨料刀片的切割轮的磨料刀片层的平面图、轴向剖视图和局部放大的轴向剖视图。
本发明轮组件的最重要特征在于，组成轮组件的每个带磨料刀片的切割轮6的轮体1是由具有规定的杨氏模量或者具有规定的维氏硬度Hv的烧结金属碳化物制成的，烧结的金属碳化物是一种具有本身可用作切割刀片材料的硬度和韧度的材料。事实上，由烧结金属碳化物制成的切割轮只是广泛地实际应用于各种材料包括木料、砖石、纤维、塑料和香烟滤嘴材料等的切割加工。在本发明的切割轮组件中，每个切割轮6都是一个由烧结金属碳化物制的轮体1与一层在该轮体1外圆周上形成的磨料刀片层2组成的复合体，而磨料刀片层2则是由用粘结剂粘结在一起的磨料颗粒例如金刚石颗粒和立方氮化硼颗粒制成的，因而切割轮组件甚至可以用于切割或者说切开硬度很高的材料例如永久磁铁的稀土基合金的烧结料块。
当使用轮体的外圆周上带有磨料刀片的切割轮切割或者说切开高硬度材料例如稀土基磁性合金时，影响切割加工效果的最重要的因素之一是轮体的材料。根据这一观点，本发明人进行了广泛的研究以选择一种用于带磨料刀片的切割轮的轮体材料，要求这种材料在切割加工过程中所产生的大应力的作用下不会由于轮体的翘曲或不平而出现问题，结果意外地发现，使用由烧结金属碳化物制成的轮体构成的带磨料刀片的切割轮可获得十分满意的效果(尽管烧结金属碳化物的硬度通常低于大多数的陶瓷材料例如氧化铝)。陶瓷材料制的轮体由于其脆性大通常会发生很大危险而不能用作切割轮，因为陶瓷制的轮体在切割硬工件例如烧结稀土基磁性合金时即使只受到小的冲击力也易发生开裂和破断。
烧结金属碳化物是一种对属于化学元素周期表中IVa族、Va族或VIa族的金属的碳化物(例如碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钼MoC、碳化铌NbC、碳化钽TaC和碳化铬Cr3C2等)的颗粒与金属(例如铁、钴、镍、钼、铜、铅和锡)或其合金的颗粒组成的粉末混合物进行烧结使金属碳化物颗粒与金属或合金烧结成混合相而得到的烧结体，特别适用的烧结金属碳化物的实例有碳化钨颗粒与钴烧结的烧结体、碳化钨-碳化钛混合颗粒与钴烧结的烧结体、和碳化钨-碳化钛-碳化钽混合颗粒与钴烧结的烧结体，当然，并不特别局限于这些。
重要的是由烧结金属碳化物制成的轮体1具有45000～70000kgf/mm2的杨氏模量，或900～2000的维氏硬度Hv，如果轮体1的杨氏模量太低，轮体1就会由于轮组件进行切割加工时受到的阻力而发生翘曲和不平，从而丧失采用烧结金属碳化物所得到的轮体减薄的好处。但是，如果轮体的杨氏模量超过上述范围的上限，那么，这样高的杨氏模量必然随之增大脆性致使轮体可能在切割加工中开裂和破断，发生很大危险。如果轮体的维氏硬度太低，轮体就会在切割过程中被堵塞在位于轮体表面与切割中的硬度接近于(有时超过)轮体硬度的工件表面之间的切屑排出口中的切割粉屑所擦伤或者说损坏，从而引起或促使轮体的翘曲和不平。如果轮体的维氏硬度值超过上述范围的上限，则有时会伴随着材料韧性的降低，结果便会出现类似于上述的使用杨氏模量过高的轮体所出现的问题。
组成本发明的多刀切割轮组件所用的带磨料刀片的切割轮6的数目为2～200，最好是3～200。使用仅由两个切割轮6组成的轮组件得不到什么好处。如果切割轮6数目太多，切割轮组件的重量就过大，会造成搬运困难。相应地，以交替顺序安装和固定在与切割轮6同一转轴10上的垫圈3的数目为2～199，因为每个垫圈3是夹在两个切割轮6之间的，当然也可以采用轮组件最外面的切割轮6夹在两个垫圈3之间(如图2A和2B所示)的结构，这样，垫圈3的数目比切割轮6多1个。
每个切割轮6的磨料刀片层2是用粘结剂使磨料(例如金刚石和立方氮化硼)颗粒粘结形成的，粘结磨料颗粒的方法不作具体限定，可根据粘结材料的类型采用树脂粘结法、金属粘结法、玻璃化粘结法、和电沉积粘结法。由于用烧结金属碳化物制成的轮体刚度高，故采用在各种粘结磨料颗粒的方法中切割抗力最大的金属粘结法形成的磨料刀片层可保证切割硬工件时具有高的切割精度。与树脂粘结的磨料刀片层相比金属粘结的磨料刀片层通常具有更高的耐磨性从而使带磨料刀片的切割轮具有较长的使用寿命，这方面它优于树脂粘结法，所以本发明的多刀切割轮组件可在不用将轮组件拆为单个切割轮以进行刀片的修整或更换的情况下用于切割加工，故大大提高了切割加工的生产率。
磨料刀片层2中所含的磨料颗粒不限于金刚石颗粒，它可以是立方氮化硼颗粒，或者是金刚石颗粒和氮化硼颗粒的组合。磨料刀片层2中所含的磨料颗粒的体积百分数是影响本发明轮组件中切割轮的性能的一个重要因素。换句话说，磨料刀片层2中磨料颗粒的体积百分数应为10％～50％，如果磨料颗粒的体积百分数太低，切割轮就会由于参与切割的磨料颗粒的数量不足而没有足够的切割性能，结果就会因切割速度降低而使切割加工的效率过分降低。但是，如果磨料刀片层中磨料颗粒的体积百分数太高，磨料颗粒就可能由于使它们粘结在一起的粘结剂量的不足而从刀片上脱落下来，尤其是在切割硬度高的工件例如烧结稀土磁性合金块时更是如此。
磨料刀片层2中所含的磨料颗粒的尺寸对于本发明的多刀切割轮组件的性能也是颇为重要的，根据本发明人在这方面广泛研究的结果，磨料颗粒的平均直径应为50～250μm。如果磨料颗粒的平均颗粒直径太小，磨料刀片层的表面就会由于磨料颗粒从刀片层的表面上凸起的高度小而过早地堆满切割粉屑，从而使切割加工效率明显下降。另一方面，如果磨料颗粒太粗，磨料刀片层的表面就必然粗糙，故切割加工出的工件表面也粗糙，不得不要求进行随后的精加工抛光处理，并且还带来一个问题，即磨料刀片层的厚度(相应地切割轮的厚度)不能像所要求的那么小，即使采用很薄的轮体也是如此。
关于磨料刀片层2的厚度t2，(见图1C)，业已发现，该厚度t2应比轮体1的厚度t1(0.1～1mm)大0.02～0.4mm，这样，轮体1每边的切屑排出口的宽度t3就是0.01～0.2mm。当该排出口的宽度t3太小时，切割粉屑就容易堵塞在轮体1与切削中的工件表面之间，即使不擦伤轮体也会妨碍进一步进行切割加工。如果切屑排出口的宽度t3太大(从而磨料刀片层2的厚度t2较大)，尽管不存在切割粉屑堵塞的问题，切割加工的工件的材料损耗却增多了。
不用多说，轮体的任何小的翘曲或不平都会对由切割或者说切开工件制成的产品的尺寸精度产生不利的影响，并因此而使切割材料的损耗增大。当轮体的厚度减薄以及轮体的直径增大而使其制造有较大困难时，轮体的翘曲或不平就更为常见而且更为严重。在这一方面，本发明轮组件的用烧结金属碳化物制成的轮体比用于制造切割轮轮体的其它普通材料优越。有关对轮体应有的厚度和直径的详细研究结果得出的结论是轮体外径不应大于200mm，而厚度应为0.1～1mm，这样便可得到尺寸精度高而且没有翘曲或不平的轮体，并具有良好的再现性。外径超过200mm的轮体，或者虽然其外径不超过200mm但其厚度小于0.1mm的轮体容易发生大的翘曲，即使采用烧结金属碳化物制造的轮体也是这样。用厚度大于1mm的轮体(这种轮体也可用普通的合金工具钢制造)制成的多刀切割轮组件进行切割加工时，存在工件材料损耗太大的缺点，不符合本发明的目的。无需多说，外径大于200mm的轮体成本太高，不适宜实际应用，而厚度小于0.1mm的轮体在切割加工过程中则容易开裂或者破断。
当然，上述的带磨料刀片的多刀切割轮组件对于切割或者说切开任何硬而脆的材料都是有用的，但是，用在加工烧结稀土基合金的永久磁体产品，或者更具体地说，用在加工稀土-铁-硼系磁性合金产品特别有利，这种合金通常含有5％～40％(重量)稀土金属(或几种稀土金属)、50％～90％(重量)铁、0.2％～8％(重量)硼，有时为了进一步改善磁性合金的磁性性能和抗腐蚀性能而添加一定量的一种或多种添加元素，这些添加元素包括碳、铝、硅、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、锡、铪、钽和钨。这些添加元素的加入量通常不超过合金总成分重量的8％(但钴的加入量可高达30％(重量))，因为添加元素的加入量过多有不利影响，即要降低磁体的磁性性能。
上述的烧结稀土-铁-硼系磁性合金的永久磁体可以按普通的粉末冶金方法制取，在该方法中，各组分以元素形式取规定比例的重量在一起熔化而成合金熔体，并将该熔体铸造成合金锭，最后将该合金锭雾化处理成平均颗粒直径为1～20μm的粉粒，然后在磁场中将合金粉粒模压成生坯体，最后对合金粉末的生坯体进行热处理首先在1000～2000℃烧结0.5～5h，然后在400～1000℃进行时效。
按照本发明，上述的带磨料刀片的多刀切割轮组件由多个带外刀片的切割轮组成，每个切割轮的轮体由可满足杨氏模量为45000～70000kgf/mm2或维氏硬度Hv为900～2000的要求或同时满足上述两项指标要求并可制成圆盘的烧结金属碳化物制成，上述的多刀切割轮组件尽管其轮体厚度较薄，但当用于切割或者说切开硬而脆的材料工件例如烧结稀土基永久磁体时，从切割精度和稳定使用的寿命方面来说是十分有利的，可以降低切割加工成本，提高生产率，并显著降低材料的切割损耗。
下面通过实例和比较实例详细说明本发明的带磨料刀片的多刀切割轮组件，但是，这些实例不是对本发明的范围的限制。
实例1将含有90％(重量)碳化钨和10％(重量)钴、其杨氏模量为62000kgf/mm2的烧结金属碳化物制成外径为115mm、内径为40mm、厚度为0.4mm的圆盘作为带磨料刀片的切割轮的轮体。按下列方式用树脂粘结法在上述轮体的外圆周上形成一层金刚石颗粒的磨料刀片层。于是，将上述轮体置于一金属模内，在轮体周围的间隙内充填一种由25％(体积)的平均颗粒直径为150μm的金刚石颗粒与75％(体积)的热固性酚醛树脂颗粒组成的磨料混合料，然后加压而成带磨料刀片切割轮的形式，再使酚醛树脂在180℃原位固化2小时。冷却后，从金属模取出切割轮，并在研磨机上进行精加工使磨料层的厚度为0.5mm。按上述方法制出两个切割轮。
将上述两个带磨料刀片的切割轮安装在直径为40mm的轴上并用一个外径80mm、内径40mm、厚度1.6mm的垫圈使它们之间保持1.6mm的间隔，这就装配成一个双刀切割轮组件，对该轮组件进行切割试验，转速为5000转/分钟，以钕-铁-硼永久磁性合金的烧结块作为切割工件。切割速度为12mm/分钟，切割面积是宽40mm、深15mm、每次切割得到一个目标厚度为1.50mm(控制误差±0.05mm)的磁片。
按上述方式进行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点附近测量磁片厚度，其测量结果以折线I示于图3，折线I左端的数据点代表第一次切出的磁片的厚度值。
如上述图中所示，在上述切割试验中得到的磁片，其厚度值均在目标值的控制范围内。不需要对垫圈厚度进行任何调整。
比较实例1试验程序与实例1基本相同，但上述每个切割轮的由烧结金属碳化物制成的轮体换成同样尺寸的用SKD级普通合金工具钢制成的轮体。测量磁片厚度的结果以折线II示于图3。由于测量的厚度值落在控制范围之外，故分别在第10次、第50次和第90次切割后以100μm增量、100μm增量、和50μm减量调整垫圈的厚度。
实例2将另一种由85％(重量)碳化钨和15％(重量)钴组成的并且杨氏模量为55000kgf/mm2的烧结金属碳化物压制成外径为125mm、内径为40mm、厚度为0.5mm的圆盘作为带磨料刀片的切割轮的轮体。在该轮体的外圆周上用由20％(体积)的、颗粒平均直径为120μm的金刚石颗粒与80％(体积)的热固性酚醛树脂颗粒组成的磨料混合物形成一层厚度为0.6mm的金刚石颗粒的磨料刀片层，按上述方式做出31个带磨料刀片的切割轮。
将由上述方法制得的带磨料刀片的切割轮装在直径为40mm的轴上并在每两个相邻的切割轮间插入一个外径为80mm、内径为40mm、厚度为1.1mm的垫圈使之彼此隔开，这就组装成一个31刀切割轮组件。
用上述的多刀切割轮组件进行切割试验，转速为6000转/分钟，以尺寸为50×30×20mm的钕-铁-硼系烧结稀土基磁性合金块作为切割工件，沿垂直于50mm的长边的方向的切割速度为15mm/min，每次切割切出30个尺寸为30×20mm的磁片，其目标厚度为1.0mm，控制误差范围为±0.05mm。对1000块磁性合金重复进行上述的切割试验，切出30000个磁片，每一个磁片都在其中心点附近测量其厚度。结果表明，所生产的全部磁片的厚度都处于控制范围1.0±0.05mm内，无需对垫圈厚度进行任何调整，也不用更换切割轮。切割材料的收得率为60％。
比较实例2试验程序与上述的实例2基本相同，但将烧结金属碳化物轮体换成尺寸相同的SKH级高速钢轮体。
切割试验结果表明只有经118次对所有的垫圈进行厚度调整和27次更换新切割轮才能使30000个磁片的所需厚度保持在控制范围之内，其中，当由夹在垫圈之间的切割轮切出的磁片的厚度不落在控制范围之内时，就调整垫圈的厚度，而当用同一切割轮经3次垫圈厚度的必要调整后仍不能使磁片的所需厚度进入控制范围之内时，就更换切割轮。切割材料的收得率为60％。比较实例3试验程序与比较实例2基本相同，但每个SKH钢轮体的厚度为0.9mm，而带磨料刀片的切割轮的磨料刀片层的厚度为1.0mm。由于切割轮厚度增大，故多刀切割轮组件由25个切割轮(而不是31个切割轮)组成，这样，每次切割使得到24个磁片。
切割试验结果表明，只有经15次对所有的垫圈进行厚度调整和两次更换新制切割轮，才能使24000个磁片的所需厚度保持在控制范围内。切割材料的收得率为48％。实例3将由80％(重量)碳化钨与20％(重量)钴组成的杨氏模量为50000kgf/mm2的烧结金属碳化物压制成一个外径100mm、内径40mm、厚度0.3mm的圆盘作为带磨料刀片的切割轮的轮体，在该轮体的外圆周上按下述方式采用金属粘结法形成一层平均颗粒直径为100μm、配合比例为1∶1(重量)的人造金刚石颗粒与立方氮化硼颗粒的混合物的磨料颗粒刀片层，为此，将上述轮体置于一个金属模内，在轮体周围的间隙内填充由15％(体积)磨料颗粒与85％(体积)的金属粘结剂颗粒组成的磨料混合物，然后加压形成带磨料刀片的切割轮的形式，并在700℃煅烧2小时。切割轮冷却之后，在研磨机上进行精加工，使磨料刀片层的厚度为0.4mm。按上述方式制出两个带磨料刀片的切割轮。
将上述制成的两个切割轮装在直径为40mm的轴上并在两个切割轮之间插入一个外径75mm、内径40、厚度2.1mm的垫圈，构成一个双刀切割轮组件，用这个轮组件按与实例1相同的方式进行烧结稀土磁性合金料块的切割试验，切割轮组件的转速为5500转/分钟，切割进刀速度为8mm/min，切割面积是50×10mm，切割的目标厚度为2.0mm，控制误差范围为±0.05mm。对500块磁性合金料进行的切割试验结果如图4中折线III所示，结果令人满意，每切割20次测量一次磁片厚度，直到500次，其磁片厚度值均保持在控制范围内，无需对垫圈厚度进行任何调整，图4中折线III左端的数据点是第一次切出的磁片的测量结果。
比较实例4试验程序与上述的实例3基本相同，但是每个切割轮的轮体用SKH级高速钢而不是用烧结金属碳化物制成。切割试验的结果表明，必需在重复切割30次后以50μm的增量调整垫圈厚度才能使磁片厚度保持在控制范围之内。切割试验超过240次后便不能继续下去了，因为切割阻力过分增大，而且产品厚度误差不可控制，如图4中折线IV所示。
实例4将含有90％(重量)碳化钨和10％(重量)钴并具有维氏硬度Hv为1500的烧结金属碳化物压制成外径115mm、内径40mm、厚度0.3mm的圆盘作为切割轮的轮体，按照与上述实例1相同的方式采用树脂粘结法，用含有25％(体积)的平均颗粒直径为150μm人造金刚石颗粒和75％(体积)热固性酚醛树脂颗粒的磨料混合物在上述轮体的外圆周上形成一层厚度为0.4mm的金刚石颗粒的磨料刀片层。按上述方法制出27个切割轮。
将上述27个切割轮装在直径为40mm的轴上每相邻两个切割轮之间插入一个外径80mm、内径40mm、厚度1.6mm的垫圈使之彼此隔开，构成一种多刀切割轮组件。用该轮组件进行切割试验，转速为6000转/分钟，切割工件是尺寸为50×30×15mm的烧结稀土磁性合金料块，进刀速度为20mm/min，每次切割得到26个磁片，磁片产品的目标厚度为1.5mm，控制误差范围为±0.05mm。
经1000次切割试验的结果十分令人满意，因为全部磁片产品的厚度都保持在目标厚度的控制范围内而无需对垫片厚度进行任何调整和更换新的切割轮。
比较实例5试验程序与实例4大致相同，但其轮体用SKD合金工具钢而不是烧结金属碳化物制成。
切割试验结果是，在完成200、400、600、800和1000次切割之前必需分别进行16次、28次、45次、61次和92次调整所有垫圈的厚度，而且在完成200、400、600、800和1000次切割之前必需分别3次、7次、12次、19次和26次更换全部的切割轮。
实例5将另一种由85％(重量)碳化钨与15％(重量)钴组成并具有维氏硬度为1250的烧结金属碳化物压制成外径125mm、内径40mm、厚度0.4mm的圆盘作为带磨料刀片的切割轮的轮体。用一种由20％(体积)的平均颗粒直径为120μm的金刚石颗粒与80％(体积)的热固性酚醛树脂颗粒组成的磨料混合物在上述轮体的外圆周上形成一层厚度为0.5mm的金刚石颗粒的磨料刀片层。按上述方式制出34个带磨料刀片的切割轮。
将上述带磨料刀片的切割轮装在直径为40mm的轴上，并在相邻的切割轮之间插入一个外径80mm、内径40mm、厚度1.1mm的垫圈将它们彼此隔开，组装成一个34刀的切割轮组件。按实例2相同的方式用上述制成的多刀切割轮组件进行切割试验，轮组件转速为5500转/分钟，切割的工件为50×30×20mm的钕-铁-硼系烧结稀土基磁性合金块，进刀速度为15mm/min，一次切割可得到33个30×20mm的磁片，磁片的目标厚度是1.0mm，控制误差范围是±0.05mm。上述试验对1000件合金块重复进行，切出了33000个磁片，对每个磁片在其中心点附近测量厚度，结果表明，所有切出的磁片，厚度均在1.0±0.05mm的控制范围内，无需对垫圈厚度进行任何调整，也不用更换切割轮。切割材料的收得率为66％。
比较实例6试验程序与上述实例5基本相同，但将维氏硬度Hv为1250的烧结金属碳化物轮体换成同样尺寸的维氏硬度Hv为800的另一种烧结金属碳化物轮体。
切割试验的结果是，只有经过28次调整所有垫圈的厚度，并且4次更换新制切割轮，才使33000个磁片的所需厚度保持在上述控制范围内。切割材料的收得率为66％。
比较实例7试验程序与上述实例5基本相同，但是，将维氏硬度Hv为1250的烧结金属碳化物轮体换成厚度为0.9mm的SKD合金工具钢轮体，并将磨料刀片层厚度从0.5mm增加到1.0mm。而且，组成多刀切割轮组件的切割轮数目改为25个，因此，一次切割可得到24个磁片。
切割试验的结果是，只有经过31次调整所有垫圈的厚度并且6次更换新制的切割轮才使24000个磁片的所需厚度保持的控制范围内。切割材料的收得率为48％。
实例6将另一种由80％(重量)碳化钨与20％(重量)钴组成的维氏硬度为Hv为1100的烧结金属碳化物压制成外径为105mm、内径为40mm、厚度为0.3mm的圆盘作为带磨料刀片的切割轮的轮体。采用金属粘结法，用一种由85％(体积)的金属粘结剂与15％(体积)的按重量比1∶1配制的平均颗粒直径为100μm的金刚石颗粒和立方氮化硼颗粒的混合物组成的混合料在上述轮体的外圆周上形成一层磨料颗粒的刀片层，上述的金属粘结剂由70％(重量)的铜与30％(重量)的锡组成。再将压制成的磨料刀片层在700℃热处理2小时，形成厚度为0.4mm的磨料刀片层。按上述方式制出32个带磨料刀片的切割轮。
将上述制成的切割轮装在直径为40mm的轴上，并在各相邻的切割轮之间插入一个外径75mm、内径40mm、厚度1.3mm的垫圈将它们彼此隔开，组装成一个32刀的切割轮组件。
用上述制得的多刀切割轮组件进行切割试验，轮组件转速为8000转/分，切割工件是尺寸为50×30×10mm的钕-铁-硼系烧结稀土基磁性合金块，沿垂直于50mm长边的方向的进刀速度为25mm/min，每次切割得到31个30×10mm的磁片。该磁片的目标厚度为1.2mm，控制误差范围是±0.05mm。上述试验对1000件磁性合金块重复进行，切出31000个磁片，对每个磁片在其中心点附近测量厚度，结果表明，全部切出的磁片，厚度均在1.2±0.05mm的控制范围内，无需对垫圈厚度进行任何调整，也不用更换切割轮。
比较实例8试验程序与上述实例6基本相同，但将烧结金属碳化物轮体更换成同样尺寸的SKH级高速钢轮体。
切割试验结果是，在切割前200件、前400件、前600件、前800件和全部的1000件合金料块的过程中，分别进行过22次、41次、78次、125次和161次调整全部垫圈的厚度，并且分别4次、11次、18次、36次和47次用新制切割轮更换全部切割轮，才使切割1000件磁合金料块所得的31000个磁片的规定厚度保持在控制范围之内。
权利要求
1.一种带磨料刀片的多刀切割轮组件，含有(A)一根转轴；(B)至少两个带磨料刀片的切割轮，每个切割轮各含有一个带有供插入上述转轴用的中心孔的轮体与一层粘在该轮体的外圆周上的磨料刀片层，每个切割轮固定在插入其中心孔的转轴上；(C)至少一个带有供转轴插入的中心孔的垫圈，该垫圈以转轴插入其心孔中而固定在两个上述的带磨料刀片的切割轮之间的位置、从而使切割轮之间形成间隙，垫圈的数目比上述带磨料刀片的切割轮的数目少1个，上述的带磨料刀片的切割轮的轮体是用烧结金属碳化物制成的，上述的带磨料刀片的切割轮的磨料刀片层是用由粘结剂粘结在一起的磨料颗粒制成的。
2.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的烧结金属碳化物的杨氏模量为45000～70000kgf/mm2。
3.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的烧结金属碳化物的维氏硬度Hv为900～2000。
4.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的烧结金属碳化物是与钴一起烧结的碳化钨。
5.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述轮体的厚度为0.1～1mm，其外径不大于200mm。
6.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的带磨料刀片的切割轮的数目为3～200个。
7.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的磨料刀片层含有10％～50％(体积)的磨料颗粒，其余为粘结剂。
8.根据权利要求1的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的磨料刀片层中所含的磨料颗粒是金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、或者是这两者的组合物。
9.根据权利要求8的带磨料刀片的多刀切割轮组件，其特征在于，上述的磨料颗粒的平均颗粒直径为50～250μm。
全文摘要
一种由多个带磨料刀片的切割轮和分别插在相邻两个切割轮之间形成间隙的垫圈组装在一根转轴上构成的带磨料刀片的多刀切割轮组件。每个切割轮含有一个其外圆周上带有含磨料(如金刚石)颗粒的刀片层的圆形轮体,轮体是用具有规定的杨氏模量或维氏硬度Hv的烧结金属碳化物制成的,所以轮体的厚度可做成小至0.1mm,尽管轮体很薄,但是本发明的切割轮组用于切割十分硬而脆的材料时具有很高的切割精度和长的使用寿命。
文档编号B28D5/00GK1229709SQ9810569
公开日1999年9月29日 申请日期1998年3月23日 优先权日1998年2月23日
发明者吉川昌夫, 美浓轮武久 申请人:信越化学工业株式会社