一种切割装置及其使用方法与流程

相关申请的交叉引用

根据35u.s.c.119(a)，本非临时专利申请要求专利申请no.2015-192779的优先权，该专利申请no.2015-192779在日本的申请日为2015年9月30日，该文献的整个内容被本文参引。

本发明涉及一种切割装置，该切割装置用于连续切断加工一系列稀土合金的烧结磁体块，例如以高效方式将各烧结磁体块切成多个合适形状和/或尺寸的磁体件。

背景技术：

目前，由于它们的超级磁特性，稀土烧结磁体(通常为基于钕和钐的磁体)广泛用于马达、传感器和其它装置中，以便安装在硬盘、空调、混合车辆等中。例如，在汽车领域中，在考虑全球环境问题的情况下，在很多国家中执行严格的燃料消耗规定。作为解决方案，能够降低内燃机负载的混合汽车的发展和使用已经加速和很广泛，用于电力转向系统和电油泵的电辅助装置也很普遍。用于这些用途的电马达必须满足低型面、轻重量和高性能的要求。基于nd和sm的烧结磁体由于它们的超级特性而经常使用。

近来，这些马达需要进一步提高它们的性能。在很多情况下，为了提高效率，烧结磁体块被分成小尺寸的磁体件，这些磁体件安装就位。为了生产这种小尺寸的分开磁体件，提供较大尺寸的磁体块作为开始原料和将该磁体块切割成多个磁体件的方法很高效。已知的切割装置包括多个外径(od)刀片和多个线锯。在任何情况下，为了防止磁体合金切屑撒布和保证切割尺寸的精度，用于切割磁体合金块的大部分方法和装置为分批生产模式，其中，烧结磁体块切割成多个零件，同时该磁体块通过夹持机构而牢固固定在切割夹具上。

参考图8，图中表示了包括多个od刀片的现有技术装置。多个磁体块1粘接固定在碳夹具101上，该碳夹具101安装在滑动台板102上。夹具101沿箭头方向以预定速度运动，同时多个od刀片2(在图中为6个刀片)沿箭头方向旋转。磁体块1与碳夹具101一起由旋转刀片2连续切断加工。这样，将一个磁体块分割成多个磁体件(在图中为5个零件)。

下面详细介绍切断加工磁体块的这种方法。首先，固体蜡(例如nikkaseikoco.，ltd.的adfix系列蜡)通过加热而在预定温度熔化，并施加给碳夹具101。多个磁体块1(在图中20个磁体块)布置成串，并粘接固定在碳夹具101上。夹具101安装在滑动台板102上。这时，通过插入垫片103和拧紧三个螺钉104，夹具101精确定位和牢固固定。

在这种状态中，滑动台板102沿箭头方向运动，多个od刀片2高速旋转，冷却剂从冷却剂供给喷嘴3供给到切割部位。各磁体块1与碳夹具101表面一起通过旋转刀片2而切断加工。一个磁体块1分成5个磁体件11。在完成切断加工后，切割装置中断，螺钉104松开，碳夹具101拆卸，夹具再次加热，以便熔化蜡，并从夹具101上取下磁体件11。在由有机溶剂在升高温度下清洁和进行热空气干燥之后，取回磁体件11。一旦除去残留在夹具的、粘接磁体的表面上的任何蜡沉积，碳夹具101就准备重新使用，也就是，在新的磁体块1粘接固定于其上之后再次进行切割操作。通过重复切割操作，磁体块1切割成磁体件。

不过，上述分批制造方法包括附属的步骤、布置和转换，例如将磁体块设置在夹具中、安装和拆卸夹具、加热和通过有机溶剂来清洁，这明显降低了操作能力和生产率。

引用文献列表

专利文献1：jp-a2012-000708(us20110312255)

专利文献2：jp-a2010-110851

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种切割装置，用于以高效方式连续地将一系列的烧结稀土磁体块各自切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件，该装置成功地大大提供了磁体件的生产率。

在一个方面，本发明提供了一种切割装置，用于连续地将一系列烧结磁体块各自切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件，它包括：

导轨，该导轨包括：在其上表面中开槽的载体通路，用于接收和引导一系列磁体块；以及在预定位置处的切断部分，该导轨提供有多个狭缝；

用于将磁体块连续挤出至导轨上的装置；

保持器板，该保持器板布置在导轨的切断部分上，用于从上面保持沿导轨向前运动的磁体块，保持器板提供有多个狭缝；以及

多个od刀片，这些od刀片有在它们的周边处的切割刃，该od刀片用于绕垂直于向前运动方向延伸的轴线旋转，同时切割刃穿过保持器板中的狭缝延伸、横过载体通路和伸入导轨中的狭缝内。挤出装置操作成连续挤出多个磁体块，将它们布置在导轨的载体通路中，并使得它们在预定压力下以预定速度向前运动，这样，一串磁体块布置在载体通路中和在该载体通路中向前运动。当一个磁体块运动经过切断部分时，od刀片将该磁体块切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件，同时保持器板将该磁体块保持就位。该多个磁体件在切断部分的下游从导轨上取回。

优选是，切割装置还包括用于将冷却剂供给切割部位的装置，在该切割部位处，od刀片与磁体块接触。

在优选实施例中，多个od刀片以预定间距同轴地布置，以使得一个磁体块在多个位置处进行切断加工。

在优选实施例中，保持器板包括：扁平保持部分，该扁平保持部分平行于导轨布置，并与磁体块相抵；以及向上弯曲附接部分，该向上弯曲附接部分布置在保持部分的、沿运动方向的相对端处，该附接部分可弹性变形。保持器板通过使得附接部分的端部部分与装置的多个部分连接而安装在导轨上面。

优选是，切割装置还包括用于向下偏压保持器板的装置，以便在预定压力下保持磁体块。

在另一优选实施例中，保持器板的、与磁体块相抵的至少一部分为波纹形。

在另一方面，本发明提供了一种用于通过使用上面限定的切割装置来连续切断加工一系列磁体块而连续制造合适形状和/或合适尺寸的烧结磁体件的方法。

概括地说，本发明的连续切割装置操作成这样，使得一系列的烧结磁体块在导轨上成串布置，直线向前运动，并在导轨上的预定位置处通过旋转的od刀片来连续切断加工。磁体块在由保持器板保持时保持稳定的姿态，直到磁体块运动至切割部位。因此，处于稳定姿态的磁体块进行切断加工。因为磁体块由挤出装置以预定速度恒定地挤出，因此一串磁体块布置在导轨上，并以稳定方式以恒定速度向前运动。因此，通过旋转od刀片来进行的切断加工是稳定和有效的。

通过这种连续切割装置，一系列烧结磁体块连续地向前运动和由旋转od刀片来切断加工。切割装置能够以高效方式连续地将一系列烧结磁体块各自切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件，而省略了附属的步骤、布置和转换，例如将磁体块设置在夹具中、安装和拆卸夹具、加热和通过有机溶剂来清洁，如包含在现有技术的分批制造方法中。这明显提高了磁体件的生产率。

发明的有利效果

本发明的连续切割装置有效地将一系列烧结磁体块各自切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件。与分批生产模式的现有技术装置相比，本发明明显提高了生产率，并保证烧结磁体件的高效生产。

附图说明

图1是本发明一个实施例的切割装置的示意透视图。

图2是在切割装置中的磁体块挤出装置的示意图。

图3是在切割装置中的切断部分和od刀片组件在从上面看时的示意图。

图4是在切割装置中的切断部分和od刀片组件在从下面看时的示意图。

图5是在切割装置中的切断部分和od刀片组件的纵剖图。

图6是在切割装置中的一个示例保持器板的透视图。

图7是在切割装置中的另一示例保持器板的正视图。

图8是现有技术的切割装置的示意透视图。

具体实施方式

下面使用的术语“上游”和“下游”是结合磁体块沿导轨的向前(在所有图中，从左向右)运动来使用。还有，术语“纵向”对应于磁体块的运动方向，“侧向”对应于与它垂直的方向。磁体块为基本矩形块或板，具有沿侧向方向的宽度、沿纵向方向的长度和沿竖直方向的厚度(图5中)。尽管块的截面优选是矩形(在所有图中)，但是上侧可以为圆顶形或弯曲。要分割的烧结磁体块通常为稀土烧结磁体块，例如基于nd或sm的烧结磁体，尽管铁烧结磁体也可以用。

参考图1，图中表示了根据本发明一个实施例的、用于连续切割烧结磁体块的装置。简要地说，连续切割装置包括：导轨5；用于将一系列烧结磁体块1挤出至导轨5上的装置(或挤出器)4，以便使得一串磁体块沿导轨5向前运动；以及多个外径(od)刀片2，这些外径(od)刀片2旋转，以便将(沿导轨5运动的)各磁体块切断加工成磁体件。

如图2中所示，磁体块挤出器4包括：下部挤出传送器41，该下部挤出传送器有相对较长的传送表面；以及上部挤出传送器42，该上部挤出传送器42有相对较短的传送表面，布置在下部传送器41的下游部分的上面。下部和上部传送器41和42布置成使得一个传送表面与另一传送表面相对和平行。上部传送器42安装成用于竖直运动，并可以通过提升机构(未示出)而上下运动，这样，磁体块1可以夹在下部和上部传送器41和42之间。下部和上部传送器41和42由相应的驱动器(未示出)驱动，以使得它们的皮带可以以预定速度运动。下部和上部传送器41和42的皮带以相同速度分别顺时针和逆时针地同步回转。布置在下部传送器41上的一串磁体块1在下部传送器41的下游皮带部分处夹在下部和上部传送器41和42之间，并在预定压力下连续挤出至导轨5上。这里，一串磁体块的意思是磁体块紧密排列。

导轨5包括直线形载体通路51，该载体通路51在它的上表面中开槽，并由侧壁确定，用于接受和引导一串磁体块1。通过挤出器4的连续挤出作用，该串磁体块1沿导轨5从左向右连续运动，如图1中所示。导轨5还在载体通路51的底部中提供有狭缝52，该狭缝52对应于在切断部分55中的od刀片2，如图4和5中所示。od刀片2的切割刃从上面插入相应狭缝52中。应当知道，在所示实施例中(其中，包括6个od刀片2)，6个狭缝52形成于导轨5中。狭缝52的长度优选是od刀片2的插入长度(即，在图5中与狭缝共面的od刀片段的长度)的110％至130％。狭缝52的宽度不超过od刀片2的宽度的4倍(见图4)，这样，od刀片2在旋转过程中不会与它接触。

导轨5的载体通路51是用于接收和引导磁体块1的直线形槽道。确定载体通路51的侧壁低于磁体块1的厚度。这样，当磁体块1沿载体通路51运动时，磁体块的上部部分(沿厚度方向)超过导轨5的侧壁凸出。载体通路51的宽度基本等于磁体块1的宽度，因此，磁体块1可以在没有较大侧向摆动的情况下沿载体通路51平滑地运动。

保持器板6安装在导轨5的切断部分55(狭缝52形成于该切断部分55处)的上面，并在od刀片2和导轨5之间。如图5和6中所示，保持器板6包括扁平保持部分61和可弹性变形的附接部分62，该附接部分62有向上弯曲的端部部分。扁平保持部分61布置成平行于导轨5，并与磁体块1相抵。附接部分62与竖立在导轨5上的4个柱53接合，用于竖直运动，因此安装保持器板6.中心保持部分61布置成从上面覆盖在导轨5中的载体通路51。覆盖载体通路51的保持部分61提供有与od刀片2相对应的狭缝63。如图5中所示，od刀片2的切割刃从上面穿过狭缝63和横过导轨5的载体通路51延伸，并局部插入导轨5中的狭缝52。应当知道，在所示实施例中(其中包括6个od刀片2)，在导轨5中形成6个狭缝52，且在保持器板6中形成6个狭缝63。狭缝63的长度优选是od刀片2的插入长度(即，在图5中与狭缝共面的od刀片段的长度)的120％至150％。狭缝63的宽度不超过od刀片2的厚度的5倍，这样，od刀片2在旋转过程中不会与它接触。

如图6中所示，成弹簧54形式的偏压装置安装在柱53上，用于在预定压力下向下偏压保持器板6。弹簧54的偏压力和弯曲附接部分62的弹性力帮助保持器板6在预定压力下保持沿导轨5的载体通路51向前运动的磁体块1，因此，各磁体块1可以保持就位，即在由od刀片2切割时处于稳定姿态。保持器板6的、用于保持磁体块1的保持部分61优选是长度为切割长度cl的150％至200％(见图5)，od刀片2的切割刃在该切割长度cl上插入磁体块1中。通过这种结构，保持器板6不仅有效地保持实际正在切割的一个磁体块，还保持一个上游磁体块和一个下游磁体块，从而导致提高切断尺寸精度。应当知道，弹簧(保持器板偏压装置)54并不是必须。在一些实例中，省略弹簧54，磁体块1只通过附接部分62的弹性力来保持。

保持器板6用于保持或按压沿导轨5的载体通路51向前运动的磁体块1。希望在不损失按压力的情况下降低对于磁体块1的运动的摩擦阻力。如图7中所示，另一示例保持器板6a包括保持部分61a，该保持部分61a为波纹形截面，以便减小与磁体块1的接触面积。这种保持器板6a有效地减小与磁体块1的摩擦阻力，而并不损失按压力。在这种实施例中，波纹的节距(或者脊至脊的距离)优选是直到20mm，尽管它根据磁体块1的尺寸和磁体件11在切断后的尺寸而变化。例如，当磁体块1沿切割方向具有10至30mm的长度时，节距可以为大约8mm。

最好如图3至5中所示，多个刀片组件包括多个外径(od)刀片2，这些外径(od)刀片2在轴向间隔开的位置处同轴地安装在旋转轴22上，各od刀片2包括圆形或环形盘以及在盘的周边上的切割刃。轴22侧向延伸，即垂直于磁体块1的运动方向。在所示实施例中，组件包括同轴安装的6个od刀片2，这些od刀片2通过垫片25而间隔开预定间隔。轴22与驱动机构21(图1中简单表示)连接，用于使得od刀片2以预定速度旋转。当多个刀片组件定位成使得od刀片2的切割刃从上面伸入保持器板6的狭缝63内和横过导轨5的载体通路51，并局部插入导轨5中的狭缝52内时，od刀片2旋转，以便将沿导轨5的载体通路51运动的各磁体块1切断加工成多个磁体件。应当知道，如由图5中可见，磁体块1从左向右(或向前)运动，od刀片2逆时针旋转，因此暗示切断加工通过所谓的“向下切割磨削”来进行。

当该多个刀片组件包括至少三个od刀片2时(例如，在所示实施例中6个od刀片2)，优选是，分配为切割磁体块1的侧端部分的两个外部od刀片23比四个内部od刀片24更厚。例如，在后面介绍的实验中，内部刀片24具有0.5mm的轴向厚度，外部刀片23具有1.5mm的轴向厚度。制成为较厚和因此刚性的外部刀片23保证它们在切割磁体块1的过程中侧向对齐，从而导致切断加工的较高尺寸精度。

如图1中所示，成供给喷嘴3形式的冷却剂供给装置布置在该多个刀片组件的上游，用于将冷却剂(例如可水溶的研磨稀释流体或浆)从导管(未示出)供给由od刀片2切割磁体块1的部位。冷却剂供给喷嘴3布置在导轨5的上面和下面，最好如图5中所示，这样，冷却剂通过在保持器板6中的狭缝63和在导轨5中的狭缝52而喷射至切割部位。

下面介绍怎样使用连续切割装置来将一个磁体块1切断加工成5个磁体件11。

如图2中所示，要分割的磁体块1连续地供给磁体挤出器4的下部传送器41的上游侧，以便将一串磁体块1布置在下部传送器41上。该串磁体块1夹在上部和下部传送器42和41之间，并在预定压力下以预定速度向前挤出至导轨5的载体通路51上。同时，驱动机构21驱动，以便使得od刀片2以预定速度旋转，且冷却剂从供给喷嘴3朝向旋转od刀片2的切割刃喷射。

当磁体块1从挤出器4传送给导轨5时，一串磁体块布置在导轨5的载体通路51中，并在磁体块1的上部部分(沿厚度方向)超过导轨5的侧壁凸出的情况下沿载体通路51向前运动。然后，磁体块1在保持器板6的下面运动至切断部分55中，并在由保持器板6向下保持的同时进一步运动。在这种状态中，在冷却剂的连续供给情况下，一个磁体块1由旋转od刀片2切断加工成5个磁体件11。切割的磁体件11在导轨5的下游取回。

在切割步骤中，磁体块1由确定载体通路51的侧壁侧向限制，通过挤出器4的推动力而纵向(运动方向)夹持在上游和下游的相邻磁体块1之间，并由保持器板6的按压力竖直限制。因此，磁体块1在保持完全稳定姿态的同时进行切断加工，从而保证切割的较高尺寸精度。当一系列磁体块1以预定速度连续挤出和沿载体通路51向前运动时，能够连续地切断加工该系列磁体块。也就是，切断加工能够有较高的尺寸精度。

od刀片2的转速和磁体块1的运动速度(或切割速度)并不特别限制，它们可以根据磁体块1的特性(例如硬度)和尺寸以及od刀片切割刃的切割能力来确定。例如，在由具有树脂粘接金刚石磨粒的切割刃部分的od刀片来切断加工稀土烧结磁体(通常为基于nd或sm的烧结磁体)块的实验中，od刀片的转速可以在1000至15000rpm的范围内，更优选是3000至10000rpm，运动(或切割)速度可以在20至500mm/min的范围内，更优选是50至300mm/min。

还优选是，各磁体块在至少四个表面上抛光，也就是，沿纵向(运动)方向的磁体块侧表面(磁体块在该侧表面处相互接触)以及沿厚度方向的磁体块上表面和下表面(该上表面和下表面与保持器板6和导轨5接触)，因此，磁体块1沿导轨5的载体通路51平滑运动。

如上所述，本发明的连续切割装置操作为这样，一系列的烧结磁体块1在导轨5上布置成一串，直线向前运动，并在导轨5上的预定位置处由旋转的od刀片2连续切断加工。各磁体块1在由保持器板6来保持时将保持稳定姿态，直到磁体块运动至切割部位。因此，处于稳定姿态的磁体块进行切断加工。因为磁体块由挤出器4以预定速度恒定地挤出，因此一串磁体块布置在导轨5上，并以稳定方式以预定速度向前运动。因此，由旋转od刀片2进行的切断加工稳定和有效。

通过这种连续切割装置，一系列烧结磁体块连续地向前运动和由旋转od刀片来切断加工。切割装置能够连续地将一系列烧结磁体块各自切断加工成多个合适形状和/或尺寸的磁体件。本发明省略了附属的步骤、布置和转换，例如将磁体块设置在夹具中、安装和拆卸夹具、加热和通过有机溶剂来清洁，如包含在现有技术的分批制造方法中。本发明明显提高了磁体件的生产率。

实例

下面给出的实验用于进一步示例说明本发明的优点。

使用图1至6中所示的连续切割装置(实例)和图8中所示的现有技术分批切割装置(对比实例)，各磁体块根据上述处理过程而切断加工成5个磁体件。对磁体件的尺寸精度和生产率进行评估。

实例和对比实例的公共参数

磁体块1

提供有矩形截面的、基于nd的烧结稀土磁体块(40mmx20mmx5mm)，该烧结稀土磁体块在所有表面上都研磨至±0.1mm的精度。

磁体件11

磁体块切断加工成7mmx20mmx5mm的五个磁体件

od刀片2

od刀片各自有在硬质合金盘的周边处的、树脂粘接金刚石磨粒的切割刃部分。多个刀片组件包括两个外部od刀片23和四个内部od刀片24，该外部od刀片23具有120mm的外径和1.5mm的厚度，该内部od刀片24具有120mm的外径和0.5mm的厚度。刀片以6000rpm的速度沿向下切割磨削的方向旋转。

切割速度

切割速度(即，磁体块的运动速度)为100mm/min。

冷却剂

可水溶的研磨稀释流体作为冷却剂而以20l/min的流速供给。

实例中的参数

保持器板6

保持器板6的厚度为0.5mm，包括：保持部分61，该保持部分61有100mm的长度；以及狭缝63，该狭缝63有90mm的长度以及用于外部刀片23的2mm宽度和用于内部刀片24的1mm宽度。

导轨5

导轨5提供有狭缝52，该狭缝52有50mm的长度以及用于外部刀片23的2mm宽度和用于内部刀片24的1mm宽度。

对比实例中的参数

将磁体块安装在夹具上

固体蜡(nikkaseikoco.，ltd.的adfix系列蜡)施加给碳夹具101(450mmx50mmx20mm)，该碳夹具101在热板上加热至140℃，因此蜡熔化和涂覆在该碳夹具101上。20个磁体块1在碳夹具101上布置成串，该碳夹具101冷却至室温，因此磁铁块粘接固定在夹具上。夹具101安装在滑动台板102上，并通过螺钉104牢固固定。随后进行切割操作。

切割后操作

夹具101从滑动台板102上取下，并在热板上加热至140℃，因此，切割的磁体件11与夹具101脱开。在取回前，磁体件11进行加热和由有机溶剂来清洁，并通过热空气来干燥。蜡残余物从夹具101上除去，该夹具101准备重新使用。

通过任一模式的切断操作，获得1000个磁体件。使用数字千分尺来在5个点处测量各磁体件的尺寸(宽度)，这5个点包括切割表面的四个拐角和一个中心。这样，检查磁体件离设置宽度7mm的变化。结果表示如下。

切割宽度的变化(最大–最小)

实例的装置：0.105mm

对比实例的装置：0.108mm

证明实例的装置获得与对比实例的现有技术装置同等水平的尺寸精度。在由实例的装置进行的切断操作中，通过节省布置时间和连续的切断操作而大大提高装置的可用性。生产率比对比实例的现有技术装置提高50％。

日本专利申请公开no.2015-192779被本文参引。

尽管已经介绍了一些优选实施例，但是根据上面的教导可以对它们进行多种变化和改进。因此，应当知道，本发明可以在不脱离附加权利要求的范围的情况下以与特别说明不同的方式来实施。