DE112021006652T5 - Insert and a cutting tool - Google Patents
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Abstract
In einer Transmissionsröntgenbeugung an einem Querschnitt eines Bornitrid-Sinterkörpers senkrecht zu einer ersten Fläche (7) wird eine Röntgenintensität an einer Spitze eines 111-Beugungspeaks von kubischem Bornitrid in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche (7) als IcBN(111)v bezeichnet. Die Röntgenintensität an der Spitze eines 002-Beugungspeaks von komprimiertem Bornitrid wird als IhBN(002)v bezeichnet. Die Röntgenintensität an der Spitze eines 111-Beugungspeaks von kubischem Bornitrid in einer Richtung parallel zur ersten Fläche 7 wird als IcBN(III)h bezeichnet. Die Röntgenintensität an der Spitze eines 002-Beugungspeaks von komprimiertem Bornitrid wird als IhBN(002)h bezeichnet. Der aus diesen Röntgenintensitäten ermittelte Gehaltswert des komprimierten Bornitrids ist größer als 0,002 und kleiner als 0,01. Der kubische Orientierungswert ist größer als 0,5, und der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids ist größer als der kubische Orientierungswert. Die Vickershärte in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche des Bornitrid-Sinterkörpers beträgt 40,0 GPa oder mehr bei 1000°C. In transmission X-ray diffraction on a cross section of a boron nitride sintered body perpendicular to a first surface (7), an X-ray intensity at a tip of a 111 diffraction peak of cubic boron nitride in the direction perpendicular to the first surface (7) is referred to as IcBN(111)v. The X-ray intensity at the top of a 002 diffraction peak of compressed boron nitride is denoted IhBN(002)v. The X-ray intensity at the top of a 111 diffraction peak of cubic boron nitride in a direction parallel to the first surface 7 is referred to as IcBN(III)h. The X-ray intensity at the top of a 002 diffraction peak of compressed boron nitride is denoted IhBN(002)h. The content value of the compressed boron nitride determined from these X-ray intensities is greater than 0.002 and less than 0.01. The cubic orientation value is greater than 0.5, and the orientation value of the compressed boron nitride is greater than the cubic orientation value. The Vickers hardness in a direction perpendicular to the first surface of the boron nitride sintered body is 40.0 GPa or more at 1000°C.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Einsatz und ein Schneidwerkzeug.The present disclosure relates to an insert and a cutting tool.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Ein Bornitrid-Sinterkörper hat eine hohe Härte. Der Bornitrid-Sinterkörper wird unter Ausnutzung seiner Eigenschaften z.B. in Einsätzen für Zerkleinerungselemente und Werkzeuge eingesetzt.A boron nitride sintered body has a high hardness. The boron nitride sintered body is used, for example, in inserts for shredding elements and tools, taking advantage of its properties.
Patentdokument 1 beschreibt einen Bornitrid-Sinterkörper, der kubisches Bornitrid enthält. Patentdokument 1 beschreibt auch einen polykristallinen Verbundstoff aus kubischem Bornitrid, der Bornitrid vom Wurtzit-Typ enthält und eine Orientierungsebene hat, in der das Verhältnis I(220)/I(111) einer Röntgenbeugungsintensität I(220) einer (220)-Ebene des kubischen Bornitrids zu einer Röntgenbeugungsintensität I(111) einer (111)-Ebene des kubischen Bornitrids kleiner als 0,1 ist. Mit anderen Worten: In der Orientierungsebene des polykristallinen Verbundstoffs aus kubischem Bornitrid ist die I(111) 10-mal oder mehr so groß wie die I(220). Das heißt, man kann sagen, dass die (111)-Ebene in der Orientierungsebene stark orientiert ist. Der polykristalline Verbundstoff aus kubischem Bornitrid wird durch Verwendung von orientiertem pBN als Rohmaterial gewonnen. Es wird festgestellt, dass, wenn man hexagonales Bornitrid als Vergleichsbeispiel hat, der Verschleiß groß und die Leistung als Schneidwerkzeug schlecht ist, selbst wenn die (111)-Ebene stark in der Orientierungsebene des kubischen Bornitrids orientiert ist.
ZITATENLISTEQUOTE LIST
PATENTLITERATURPATENT LITERATURE
Patentdokument 1:
KURZERLÄUTERUNGBRIEF EXPLANATION
Ein Einsatz gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Bornitrid-Sinterkörper mit einer ersten Fläche, einer zweiten Fläche und einer Schneidkante auf, die zumindest an einem Teil eines Kammteils der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordnet ist. Der Bornitrid-Sinterkörper enthält kubisches Bornitrid und komprimiertes Bornitrid. In einer Transmissionsröntgenbeugung eines Querschnitts des Bornitrid-Sinterkörpers senkrecht zur ersten Fläche wird in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche eine Röntgenintensität an einer Spitze eines 111-Beugungspeaks des kubischen Bornitrids als IcBN(111)v bezeichnet und wird eine Röntgenintensität an der Spitze eines 002-Beugungspeaks des komprimierten Bornitrids als IhBN(002)v bezeichnet, und in einer Richtung parallel zur ersten Fläche wird eine Röntgenintensität an einer Spitze eines 111-Beugungspeaks des kubischen Bornitrids als IcBN(111)h bezeichnet und wird eine Röntgenintensität an einer Spitze eines 002-Beugungspeaks des komprimierten Bornitrids als IhBN(002)h bezeichnet. Ein Gehaltswert des komprimierten Bornitrids, angegeben durch (IhBN(002)v + IhBN(002)h)/(IcBN(111)v + IcBN(111)h), ist größer als 0,002 und kleiner als 0,01. Ein kubischer Orientierungswert, angegeben durch IcBN(111)v/(IcBN(111)v + IcBN(111)h), ist größer als 0,5. Ein Orientierungswert des komprimierten Bornitrids, angegeben durch IhBN(002)v/(IhBNv(002) + IhBN(002)h), ist größer als der kubische Orientierungswert. Die Vickershärte in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche des Bornitrid-Sinterkörpers beträgt 40,0 GPa oder mehr bei 1000°C.An insert according to an aspect of the present disclosure includes a boron nitride sintered body having a first surface, a second surface, and a cutting edge disposed on at least a portion of a crest portion of the first surface and the second surface. The boron nitride sintered body contains cubic boron nitride and compressed boron nitride. In a transmission Diffraction peaks of the compressed boron nitride are referred to as IhBN(002)v, and in a direction parallel to the first surface, an X-ray intensity at a peak of a 111 diffraction peak of the cubic boron nitride is referred to as IcBN(111)h, and an X-ray intensity at a peak of a 002 Diffraction peaks of compressed boron nitride denoted as IhBN(002)h. A content value of the compressed boron nitride, indicated by (IhBN(002)v + IhBN(002)h)/(IcBN(111)v + IcBN(111)h), is greater than 0.002 and less than 0.01. A cubic orientation value, given by IcBN(111)v/(IcBN(111)v + IcBN(111)h), is greater than 0.5. An orientation value of the compressed boron nitride, indicated by IhBN(002)v/(IhBNv(002) + IhBN(002)h), is larger than the cubic orientation value. The Vickers hardness in a direction perpendicular to the first surface of the boron nitride sintered body is 40.0 GPa or more at 1000°C.
Ein Schneidwerkzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Halter mit einer Länge auf, die von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende reicht und eine Tasche an der Seite des ersten Endes aufweist, und der Einsatz befindet sich in der Tasche.A cutting tool according to an aspect of the present disclosure includes a holder having a length extending from a first end to a second end and a pocket on the side of the first end, and the insert is located in the pocket.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Einsatz gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.1 is a perspective view showing an example of use in accordance with the present disclosure. -
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für den Einsatz gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.2 is a perspective view showing another example of use in accordance with the present disclosure. -
3 zeigt ein Beispiel für ein Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung.3 shows an example of a cutting tool of the present disclosure. -
4 ist ein Diagramm, das Ergebnisse einer Hochtemperaturhärtemessung zeigt.4 is a diagram showing results of a high temperature hardness measurement.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Einsatzes und eines Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung (im Folgenden als „Ausführungsformen“ bezeichnet) unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die vorliegende Offenbarung ist durch die Ausführungsformen nicht beschränkt. Darüber hinaus können die Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden, so dass sie sich in Bezug auf den Verarbeitungsinhalt nicht widersprechen. In den folgenden Ausführungsformen sind gleiche Abschnitte durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und sich überschneidende Erläuterungen werden ausgelassen.The following is a detailed description of an insert and a cutting tool according to the present disclosure (hereinafter referred to as “embodiments”) with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the embodiments. Furthermore, the embodiments can be combined appropriately so that they do not contradict each other in terms of processing content. In the following embodiments, like portions are denoted by like reference numerals, and overlapping explanations are omitted.
In den unten beschriebenen Ausführungsformen können Ausdrücke wie „konstant“, „orthogonal“, „senkrecht“ und „parallel“ verwendet werden, jedoch müssen diese Ausdrücke nicht genau „konstant“, „orthogonal“, „senkrecht“ und „parallel“ bedeuten. Mit anderen Worten lässt jeder der oben beschriebenen Ausdrücke Abweichungen zu, z.B. bei der Fertigungsgenauigkeit, der Positioniergenauigkeit und dergleichen.In the embodiments described below, terms such as “constant,” “orthogonal,” “perpendicular,” and “parallel” may be used, but these terms need not exactly mean “constant,” “orthogonal,” “perpendicular,” and “parallel.” In other words, each of the expressions described above allows for variations in, for example, manufacturing accuracy, positioning accuracy, and the like.
Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigen die entsprechenden Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, in vereinfachter Form nur die notwendigen Hauptteile.To simplify the description, the corresponding drawings referred to below show in a simplified form only the necessary main parts.
Ein Einsatz aus einem Bornitrid-Sinterkörper ist bekannt. Der Einsatz dieses Typs ist im Hinblick auf die Erhöhung der Verschleißfestigkeit noch verbesserungsfähig.An insert made of a boron nitride sintered body is known. The use of this type can still be improved in terms of increasing wear resistance.
EinsatzMission
Zwischen dem Bornitrid-Sinterkörper 3 und dem Grundkörper 5 kann zum Beispiel ein Ti- oder Ag-haltiges Verbindungsmaterial (nicht gezeigt) angeordnet sein. Der Bornitrid-Sinterkörper 3 und der Grundkörper 5 können mit dem dazwischen angeordneten Verbindungsmaterial durch ein herkömmlich bekanntes Fügeverfahren zusammengefügt werden.For example, a connecting material containing Ti or Ag (not shown) can be arranged between the boron nitride sintered
Der Bornitrid-Sinterkörper 3 hat eine erste Fläche 7 und eine zweite Fläche 9. In den in den
Der Bornitrid-Sinterkörper 3 im Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung enthält kubisches Bornitrid und komprimiertes Bornitrid.The boron nitride sintered
Unter Daten, die in einer Transmissionsröntgenbeugung eines Querschnitts des Bornitrid-Sinterkörpers 3 senkrecht zur ersten Fläche 7 erhalten wurden, wird die Röntgenintensität der 111-Beugung des kubischen Bornitrids in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche 7 als IcBN(111)v bezeichnet. Die Röntgenintensität der 002-Beugung des komprimierten Bornitrids in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 7 wird als IhBN(002)v bezeichnet. Die Röntgenintensität der 111-Beugung des kubischen Bornitrids in einer Richtung parallel zur ersten Fläche 7 wird als IcBN(III)h bezeichnet, wobei die Daten aus der Transmissionsröntgenbeugung des Querschnitts des Bornitrid-Sinterkörpers 3 senkrecht zur ersten Fläche 7 stammen. Die Röntgenintensität der 002-Beugung des komprimierten Bornitrids in der Richtung parallel zur ersten Fläche 7 wird als IhBN(002)h bezeichnet.Among data obtained in a transmission X-ray diffraction of a cross section of the boron nitride sintered
Es ist zu beachten, dass die jeweiligen Ebenen in dem oben beschriebenen kubischen Bornitrid auf der Grundlage der JCPDS-Karte Nr. 01-075-6381 angegeben sind. Die entsprechenden Ebenen im komprimierten Bornitrid sind auf der Grundlage der JCPDS-Karte Nr. 18-251 spezifiziert. Die entsprechenden Ebenen im hexagonalen Bornitrid sind auf der Grundlage der JCPDS-Karte Nr. 00-045-0893 spezifiziert. Die entsprechenden Ebenen im später beschriebenen Bornitrid vom Wurtzit-Typ sind auf der Grundlage der JCPDS-Karte Nr. 00-049-1327 spezifiziert.It should be noted that the respective levels in the cubic boron nitride described above are indicated based on JCPDS card No. 01-075-6381. The corresponding levels in compressed boron nitride are specified based on JCPDS Chart No. 18-251. The corresponding planes in hexagonal boron nitride are specified based on JCPDS card No. 00-045-0893. The corresponding levels in the wurtzite-type boron nitride described later are specified based on JCPDS card No. 00-049-1327.
Die Transmissionsröntgendiffraktometrie kann z.B. mit einem gekrümmten IPX-Röntgendiffraktometer „RINT RAPID2“ erhältlich von der der Rigaku Corporation, durchgeführt werden.Transmission X-ray diffractometry can be carried out, for example, with a curved IPX X-ray diffractometer “RINT RAPID2” available from Rigaku Corporation.
Das Verhältnis (IhBN(002)v + IhBN(002)h)/(I(111)v + IcBN(111)h), das auf der Grundlage der einzelnen Röntgenintensitäten ermittelt wird, wird als Gehaltswert des komprimierten Bornitrids bezeichnet. Der Gehaltswert des komprimierten Bornitrids ist ein Index, der sich auf die Menge an komprimiertem Bornitrid bezieht, die der Bornitrid-Sinterkörper 3 aufweist. Je größer dieser Wert ist, desto mehr komprimiertes Bornitrid ist in dem Bornitrid-Sinterkörper 3 vorhanden. Der Gehaltswert des komprimierten Bornitrids ist nicht der Gehalt selbst.The ratio (IhBN(002)v + IhBN(002)h)/(I(111)v + IcBN(111)h), which is determined based on the individual X-ray intensities, is called the content value of the compressed boron nitride. The compressed boron nitride content value is an index related to the amount of compressed boron nitride that the boron nitride sintered
In dem Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung ist der Gehaltswert des komprimierten Bornitrids größer als 0,002 und kleiner als 0,01. Das heißt, der Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung enthält das komprimierte Bornitrid in dem Maße, dass diese Bedingung erfüllt ist. IcBN(111)v/(IcBN(111)v + IcBN(111)h), das auf der Grundlage jeder der Röntgenintensitäten erhalten wird, wird als kubischer Orientierungswert bezeichnet. Wenn der kubische Orientierungswert 0,5 beträgt, ist eine 111-Ebene des kubischen Bornitrids in einer zufälligen Richtung orientiert und befindet sich in einem nicht orientierten Zustand. Je größer der kubische Orientierungswert ist, desto mehr ist die 111-Ebene des kubischen Bornitrids, die der Bornitrid-Sinterkörper 3 aufweist, parallel zur ersten Fläche 7 orientiert.In the boron nitride sintered
In dem Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung ist der kubische Orientierungswert größer als 0,5. Mit anderen Worten, die Röntgenintensität an der Spitze eines 111-Beugungspeaks des kubischen Bornitrids in einer senkrechten Richtung ist größer als die Röntgenintensität an der Spitze eines 111-Beugungspeaks des kubischen Bornitrids in einer parallelen Richtung. Das heißt, man kann auch sagen, dass die 111-Ebene des kubischen Bornitrids entlang einer Normalrichtung der ersten Fläche 7 orientiert ist.In the boron nitride sintered
IhBN(002)v/(IhBN(002)v + IhBN(002)h), das auf der Grundlage jeder der Röntgenintensitäten erhalten wird, wird als Orientierungswert des komprimierten Bornitrids bezeichnet. Wenn der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids 0,5 beträgt, ist die 002-Ebene des komprimierten Bornitrids in einer zufälligen Richtung orientiert und befindet sich in einem nicht orientierten Zustand. Je größer der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids ist, desto mehr ist die 002-Ebene des komprimierten Bornitrids, das der Bornitrid-Sinterkörper 3 aufweist, parallel zur ersten Fläche 7 orientiert.IhBN(002)v/(IhBN(002)v + IhBN(002)h) obtained based on each of the X-ray intensities is called the orientation value of the compressed boron nitride. When the orientation value of the compressed boron nitride is 0.5, the 002 plane of the compressed boron nitride is oriented in a random direction and is in an unoriented state. The larger the orientation value of the compressed boron nitride, the more the 002 plane of the compressed boron nitride that the boron nitride sintered
In dem Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung ist der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids größer als der kubische Orientierungswert. Das heißt, die 002-Ebene des komprimierten Bornitrids ist in höherem Maße parallel zur ersten Fläche 7 orientiert als die 111-Ebene des kubischen Bornitrids.In the boron nitride sintered
Der Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung hat durch die obige Konfiguration eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Dieser Effekt scheint darauf zurückzuführen zu sein, dass der Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung eine geringe Menge an komprimiertem Bornitrid enthält, die 002-Ebene des komprimierten Bornitrids mehr in der ersten Fläche ausgerichtet ist und daher ein Werkstück, das an die erste Fläche angeschweißt ist, zusammen mit dem komprimierten Bornitrid abgeschält wird.The
Der Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung kann einen Gehaltswert des komprimierten Bornitrids von 0,004 oder mehr und 0,008 oder weniger aufweisen. Diese Konfiguration führt zu einer hohen Härte des Einsatzes 1.The boron nitride sintered
Der Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung kann einen kubischen Orientierungswert von 0,55 oder mehr aufweisen. Diese Konfiguration führt zu einer hohen Härte der ersten Fläche 7.The boron nitride sintered
Darüber hinaus kann der Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung einen Orientierungswert des komprimierten Bornitrids von 0,8 oder mehr aufweisen. Diese Konfiguration führt zu einer langen Lebensdauer des Einsatzes 1.Furthermore, the boron nitride sintered
Darüber hinaus kann der Bornitrid-Sinterkörper 3 in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung Bornitrid vom Wurtzit-Typ enthalten. Der Bornitrid-Sinterkörper 3, der diese Konfiguration hat, hat eine hohe Härte.Furthermore, the boron nitride sintered
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des kubischen Bornitrids in dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung kann 200 nm oder weniger betragen. Diese Konfiguration führt zu einer hohen Festigkeit des Einsatzes 1. Es ist zu beachten, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des kubischen Bornitrids 100 nm oder weniger betragen kann.An average particle diameter of the cubic boron nitride in the
Der Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung kann eine (nicht gezeigte) Hartschicht auf einer Oberfläche des Bornitrid-Sinterkörpers 3 aufweisen.The
Vickers-HärteVickers hardness
Bei dem Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung beträgt die Vickershärte in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche 7 des Bornitrid-Sinterkörpers 3 bei 1000°C 40,0 GPa oder mehr.In
Die Vickershärte in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 7 des Bornitrid-Sinterkörpers 3 ist bei 700°C größer als 45,0 GPa.The Vickers hardness in the direction perpendicular to the
Die Vickershärte in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 7 des Bornitrid-Sinterkörpers 3 ist bei 400°C größer als 47,0 GPa.The Vickers hardness in the direction perpendicular to the
Wie oben beschrieben, hat der Einsatz 1 der vorliegenden Offenbarung eine hohe Härte bei hohen Temperaturen und daher eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit beim Hochtemperaturschneiden.As described above, the
Schneidwerkzeugcutting tool
Das Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf
Wie in
Wie in
Die Tasche 103 ist ein Teil, in dem der Einsatz 1 montiert ist, und hat eine Sitzfläche, die parallel zu einer unteren Fläche des Halters 105 verläuft, und hat eine Beschränkungsseitenfläche, die senkrecht oder schräg zur Sitzfläche verläuft. Die Tasche 103 ist an der ersten Endseite des Halters 105 offen.The
Der Einsatz 1 wird in der Tasche 103 positioniert. Zu diesem Zeitpunkt kann die untere Fläche des Einsatzes 1 in direktem Kontakt mit der Tasche 103 stehen, oder es kann eine Platte (nicht gezeigt) zwischen dem Einsatz 1 und der Tasche 103 angeordnet sein.The
Der Einsatz 1 ist so am Halter 105 befestigt, dass zumindest ein Teil eines als Schneidkante 13 nutzbaren Abschnitts an einem Kammteil, an dem sich die Spanfläche 7 und die Freifläche 9 schneiden, aus dem Halter 105 nach außen vorsteht. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Einsatz 1 mit einer Befestigungsschraube 107 am Halter 105 befestigt. Das heißt, der Einsatz 1 wird am Halter 105 befestigt, indem die Befestigungsschraube 107 in ein Durchgangsloch 55 des Einsatzes 1 eingesetzt wird, ein vorderes Ende der Befestigungsschraube 107 in ein in der Tasche 103 definiertes Schraubenloch (nicht dargestellt) eingesetzt wird und die Abschnitte mit Gewinde miteinander verschraubt werden.The
Als ein Material für den Halter 105 kann Stahl oder Gusseisen verwendet werden. Unter diesen Materialien kann Stahl mit hoher Zähigkeit verwendet werden.As a material for the
In der vorliegenden Ausführungsform wird beispielhaft ein Schneidwerkzeug für einen sogenannten Drehvorgang verwendet. Beispiele für die Drehbearbeitung können die Bearbeitung des Innendurchmessers, die Bearbeitung des Außendurchmessers und die Bearbeitung mit Einstechen aufweisen. Es ist zu beachten, dass ein Schneidwerkzeug nicht auf solche beschränkt ist, die bei der Drehbearbeitung verwendet werden. Zum Beispiel kann der Einsatz 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform als Schneidwerkzeug für die Fräsbearbeitung verwendet werden.In the present embodiment, a cutting tool for a so-called turning operation is used as an example. Examples of turning machining may include inner diameter machining, outer diameter machining, and grooving machining. It should be noted that a cutting tool is not limited to those used in turning machining. For example, the
Verfahren zur HerstellungManufacturing process
Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Bornitrid-Sinterkörpers im Einsatz der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Zunächst wird hexagonales Bornitrid-Pulver hergestellt, das als Rohmaterial dient und eine flache Form hat. Es wird eines der im Handel erhältlichen Rohmaterialien verwendet, dessen durchschnittlicher Partikeldurchmesser 0,7 µm oder größer ist und dessen Gehalt an Sauerstoffverunreinigungen weniger als 0,5 Massenprozent beträgt. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des hexagonalen Bornitridpulvers bezieht sich auf einen Durchschnittswert der mit einem Elektronenmikroskop gemessenen Längen in Längsachsenrichtung des Bornitridpulvers. Das hexagonale Bornitridpulver kann einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,2 µm oder mehr und 30 µm oder weniger haben. Das hexagonale Bornitridpulver kann einen hohen Reinheitsgrad von 99 % oder mehr haben. Das hexagonale Bornitridpulver kann eine Katalysatorkomponente enthalten, die bei der Herstellung von kubischem Bornitridpulver verwendet wird. Alternativ kann auch ein Rohstoffpulver mit einer Reinheit von weniger als 99 % verwendet werden.An example of a method for producing a boron nitride sintered body using the present disclosure will be described below. First, hexagonal boron nitride powder is produced, which serves as raw material and has a flat shape. One of the commercially available raw materials whose average particle diameter is 0.7 μm or larger and whose oxygen impurity content is less than 0.5 mass percent is used. The average particle diameter of the hexagonal boron nitride powder refers to an average value of the lengths in the longitudinal axis direction of the boron nitride powder measured with an electron microscope. The hexagonal boron nitride powder may have an average particle diameter of 0.2 µm or more and 30 µm or less. The hexagonal boron nitride powder can have a high purity of 99% or more. The hexagonal boron nitride powder may contain a catalyst component used in the production of cubic boron nitride powder. Alternatively, a raw material powder with a purity of less than 99% can also be used.
Ein kubischer Orientierungswert und ein Orientierungswert des komprimierten Bornitrids nach dem Sintern kann durch Formen des Rohmaterialpulvers durch einachsiges Pressen und durch Steuern des Drucks während des Formens gesteuert werden. Das flache hexagonale Bornitridpulver wird während des Formens durch einachsiges Pressen so ausgerichtet, dass die 002-Ebene des hexagonalen Bornitridpulvers senkrecht zur Richtung der Pressachse des Pressens ausgerichtet ist. Wenn das uniaxiale Pressen so durchgeführt wird, dass derselbe Pulverpressling einem wiederholten Druck ausgesetzt wird, ist die Ausrichtung des hexagonalen Bornitridpulvers im Pulverpressling hoch.A cubic orientation value and an orientation value of the compressed boron nitride after sintering can be controlled by molding the raw material powder by uniaxial pressing and by controlling the pressure during molding. The flat hexagonal boron nitride powder is oriented during molding by uniaxial pressing so that the 002 plane of the hexagonal boron nitride powder is oriented perpendicular to the pressing axis direction of pressing. When the uniaxial pressing is carried out so that the same powder compact is subjected to repeated pressure, the orientation of the hexagonal boron nitride powder in the powder compact is high.
Anschließend kann der Bornitrid-Sinterkörper der vorliegenden Offenbarung durch Brennen des nach dem obigen Verfahren hergestellten Pulverpresslings bei einer Temperatur von 1800 bis 2200 Grad und einem Druck von 8 bis 1 0GPa erhalten werden. Der Anteil des komprimierten Bornitrids, der in dem Bornitrid-Sinterkörper enthalten ist, kann durch die Temperatur und den Druck während des Brennens gesteuert werden.Subsequently, the boron nitride sintered body of the present disclosure can be obtained by firing the powder compact prepared by the above method at a temperature of 1800 to 2200 degrees and a pressure of 8 to 10GPa. The proportion of compressed boron nitride contained in the boron nitride sintered body can be controlled by the temperature and pressure during firing.
Während der Bornitrid-Sinterkörper, der Einsatz und das Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Verbesserungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.While the boron nitride sintered body, insert and cutting tool of the present disclosure have been described, the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various improvements and changes can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
BeispielExample
Pulverpresslinge wurden durch einachsiges Pressen von hexagonalen Bornitridpulvern mit flacher Form und durchschnittlichen Partikeldurchmessern von 0,3 µm, 6 µm und 16 µm und einem Gehalt an Sauerstoffverunreinigungen von 0,3 Masse-% erhalten. Die gleichen hexagonalen Bornitridpulver wurden gleichmäßig zu Pulverpresslingen gepresst. Diese Pulverpresslinge wurden unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen gebrannt.Powder compacts were obtained by uniaxial pressing of flat-shaped hexagonal boron nitride powders with average particle diameters of 0.3 μm, 6 μm and 16 μm and an oxygen impurity content of 0.3 mass%. The same hexagonal boron nitride powders were uniformly pressed into powder compacts. These powder compacts were fired under the conditions shown in Table 1.
Anschließend wurden die erhaltenen Sinterkörper in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche der Sinterkörper geschnitten, wodurch Prüfkörper hergestellt wurden, die jeweils eine Oberfläche aufwiesen, die die erste Fläche im rechten Winkel schneidet und eine Dicke von etwa 0,5 mm hatten. Unter Verwendung des gekrümmten IP-Röntgendiffraktometers „RINT RAPID2“, erhältlich bei der Rigaku Corporation, wurden der Gehaltswert des komprimierten Bornitrids, der kubische Orientierungswert und der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids auf der Grundlage eines Querschnitts senkrecht zur ersten Fläche der Prüfkörper ermittelt. Die ermittelten Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]
Aus jedem der erhaltenen Sinterkörper wurde ein Teil geschnitten, um einen Einsatz herzustellen. Unter Verwendung der ersten Fläche des Einsatzes als Spanfläche wurde ein Schnittversuch durchgeführt. Die Bedingungen für den Schneidversuch sind im Folgenden festgelegt.A piece was cut from each of the obtained sintered bodies to make an insert. A cutting test was carried out using the first surface of the insert as the rake face. The conditions for the cutting test are set out below.
Bedingungen für den SchneidversuchConditions for the cutting test
- Material des Werkstücks: Ti-Legierung (Ti-6Al - 4V)Workpiece material: Ti alloy (Ti-6Al - 4V)
- Schnittbedingungen: Vc = 100 m/min, f = 0,1 mm/Umdrehung, ap = 0,4 mm, NassCutting conditions: Vc = 100 m/min, f = 0.1 mm/rev, ap = 0.4 mm, wet
- Verwendetes Werkzeug: CNGA120408Tool used: CNGA120408
Die Proben Nr. 1-3, 7, 11 und 15, bei denen es sich um die aus den unter einheitlichem Druck geformten Pulverpresslingen erhaltenen Proben handelt, weisen nicht die Konfiguration des Bornitrid-Sinterkörpers in dem Einsatz der vorliegenden Offenbarung auf. Selbst wenn ein durch einachsiges Pressen hergestellter Pulverpressling verwendet wurde, enthielten die Proben Nr. 8 bis 10, die mit einer Brenntemperatur von 2100°C und einem Brenndruck von 11 GPa hergestellt wurden, kein komprimiertes Bornitrid. Probe Nr. 16, die unter Verwendung eines durch einachsiges Pressen erhaltenen Pulverpresslings, einer Brenntemperatur von 2300°C und einem Brenndruck von 7,7 GPa hergestellt wurde, enthielt komprimiertes Bornitrid, aber der Orientierungswert des komprimierten Bornitrids war kleiner als der kubischer Orientierungswert.Samples Nos. 1-3, 7, 11 and 15, which are the samples obtained from the powder compacts formed under uniform pressure, do not have the configuration of the boron nitride sintered body in the application of the present disclosure. Even when a powder compact made by uniaxial pressing was used, Samples Nos. 8 to 10, which were made with a firing temperature of 2100°C and a firing pressure of 11 GPa, did not contain compressed boron nitride. Sample No. 16, which was prepared using a powder compact obtained by uniaxial pressing, a firing temperature of 2300 ° C and a firing pressure of 7.7 GPa, contained compressed boron nitride, but the orientation value of the compressed boron nitride was smaller than the cubic orientation value.
Andererseits hatten die Proben Nr. 4 bis 6 und 12 bis 14 der durch einachsiges Pressen geformten Proben Gehaltswerte des komprimierten Bornitrids von weniger als 0,005, kubische Orientierungswerte von mehr als 0,5 und Orientierungswerte des komprimierten Bornitrids von mehr als den kubischen Orientierungswerten und damit eine lange Lebensdauer. Es ist zu beachten, dass die durchschnittlichen PartikelDurchmesser der kubischen Bornitride der Proben Nr. 4 bis 6 und 12 bis 14 alle 200 nm oder kleiner waren. Insbesondere betrug der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Probe Nr. 4 und der Probe Nr. 12, für die ein Rohstoffpulver mit einem kleinen durchschnittlichen Partikeldurchmesser verwendet wurde, jeweils 100 nm oder weniger.On the other hand, Sample Nos. 4 to 6 and 12 to 14 of the samples formed by uniaxial pressing had compressed boron nitride content values of less than 0.005, cubic orientation values of more than 0.5, and compressed boron nitride orientation values of more than the cubic orientation values, and thus a long lifetime. Note that the average particle diameters of the cubic boron nitrides of samples Nos. 4 to 6 and 12 to 14 were all 200 nm or smaller. Specifically, the average particle diameter of Sample No. 4 and Sample No. 12 using a raw material powder having a small average particle diameter was 100 nm or less each.
Die Proben Nr. 5, 6, 12, 13 und 14, die alle einen kubischen Orientierungswert von 0,55 oder mehr aufwiesen, hatten eine längere Lebensdauer als Probe Nr. 4 mit einem kubischen Orientierungswert von weniger als 0,55. Die Proben Nr. 13 und 14, die jeweils einen Orientierungswert des komprimierten Bornitrids von 0,8 oder mehr aufwiesen, hatten eine längere Lebensdauer als die Probe Nr. 12 mit einem Orientierungswert des komprimierten Bornitrids von weniger als 0,8.Samples No. 5, 6, 12, 13 and 14, all of which had a cubic orientation value of 0.55 or more, had a longer life than sample No. 4 with a cubic orientation value of less than 0.55. Samples No. 13 and 14, each having a compressed boron nitride orientation value of 0.8 or more, had a longer life than Sample No. 12 having a compressed boron nitride orientation value of less than 0.8.
Proben, die die Konfigurationsanforderungen des Einsatzes der vorliegenden Offenbarung nicht erfüllen, hatten eine kürzere Lebensdauer als die Proben Nr. 4 bis 6 und 12 bis 14, die alle der Einsatz der vorliegenden Offenbarung sind.Samples that do not meet the configuration requirements of the use of the present disclosure had a shorter lifespan than Sample Nos. 4 to 6 and 12 to 14, all of which are the use of the present disclosure.
Messung der HochtemperaturhärteMeasuring high temperature hardness
Pulverpresslinge wurden durch einachsiges Pressen von hexagonalen Bornitridpulvern mit flacher Form und durchschnittlichen Partikeldurchmessern von 0,3 µm, 6 µm und 16 µm sowie einem Gehalt an Sauerstoffverunreinigungen von 0,3 Masse-% hergestellt. Der Pulverpressling wurde bei einer Brenntemperatur von 2100 bis 2200°C und 9 GPa gebrannt.Powder compacts were prepared by uniaxial pressing of flat-shaped hexagonal boron nitride powders with average particle diameters of 0.3 μm, 6 μm, and 16 μm and an oxygen impurity content of 0.3 mass%. The powder compact was fired at a firing temperature of 2100 to 2200 ° C and 9 GPa.
Anschließend wurde die Vickershärte des erhaltenen Sinterkörpers bei Temperaturumgebungen von 25°C, 400°C, 700°C bzw. 1000°C gemessen. Die Vickershärte wurde mit einem bekannten Testverfahren ermittelt, bei dem ein pyramidenförmiger (quadratischer) Eindringkörper aus Diamant in die erste Fläche (Spanfläche) des Sinterkörpers gedrückt und der nach dem Entfernen der Last verbleibende Eindruck gemessen wurde. Die Messbedingungen sind wie folgt.Subsequently, the Vickers hardness of the obtained sintered body was measured at temperature environments of 25°C, 400°C, 700°C and 1000°C, respectively. The Vickers hardness was determined using a known test method in which a pyramid-shaped (square) diamond indenter was pressed into the first surface (rake face) of the sintered body and the indentation remaining after the load was removed was measured. The measurement conditions are as follows.
MessbedingungenMeasurement conditions
- Messgerät: Hochtemperatur-Härtemessgerät vom Typ QM, erhältlich bei Nikon CorporationGauge: QM Type High Temperature Hardness Gauge available from Nikon Corporation
- Eindringkraft des Eindringkörpers: 4.9 NPenetration force of the indenter: 4.9 N
- Dauer des Eindringens des Eindringkörpers: 15 sDuration of penetration of the indenter: 15 s
- Messatmosphäre: VakuumMeasuring atmosphere: vacuum
Es ist zu beachten, dass die hier offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend sind. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können in einer Vielzahl von Arten umgesetzt werden. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgelassen, ersetzt oder in verschiedenen Arten modifiziert werden, ohne vom Umfang und Geist der beigefügten Ansprüche abzuweichen.It should be noted that the embodiments disclosed herein are in all respects exemplary and not limiting. The embodiments described above can be implemented in a variety of ways. The embodiments described above may be omitted, substituted or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
BEZUGSZEICHENREFERENCE MARKS
- 11
- EinsatzMission
- 33
- Bornitrid-SinterkörperBoron nitride sintered body
- 55
- GrundkörperBasic body
- 77
- Spanflächerake face
- 99
- Freiflächeopen space
- 1313
- Schneidkantecutting edge
- 101101
- Schneidwerkzeugcutting tool
- 103103
- TascheBag
- 105105
- Halterholder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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