-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen beschichteten Sinterhartmetall-Schaftfräser, der hervorragende Abnutzungsbeständigkeit
während
einer langen Zeit zeigt, da die Hartstoffschichten des Schaftfräsers aufgrund
der hervorragenden Adhäsion
nicht abgeschält
werden, sogar wenn der Schaftfräser
beim Hochgeschwindigkeitsschneiden verwendet wird.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
Üblicherweise
sind beschichtete Sinterhartmetall-Schaftfräser bekannt, die aus einem
Sinterhartmetallsubstrat auf Wolframcarbidbasis (im Folgenden als
WC bezeichnet) (im Folgenden einfach als Sinterhartmetallsubstrat
bezeichnet) mit einem Oberflächenbereich
aufgebaut sind, auf dem in einer mittleren Schichtdicke von 0,5
bis 5 μm
Hartstoffschichten aufgebracht sind, die aus einer Ti-Verbindungsschicht
bestehen, welche aus einer oder mehr Schichten aus Titancabid (TiC),
Titannitrid (TiN), Titancarbidnitrid (TiCN), Titanoxycarbid (TiCO),
Titanoxynitrid (TiNO) und Titanoxicarbonitrid (TiCNO) aufgebaut
sind, wobei jede dieser Hartmaterialschichten durch chemische Mitteltemperatur-Dampfabscheidung
gebildet wird (eine Methode, die im Allgemeinen als MT-CVD bezeichnet
wird, durch die die Dampfabscheidung bei 700–980°C erfolgt, was relativ niedriger
ist als die Dampfabscheidungstemperatur 1000–1150°C, die bei der üblichen
chemischen Hochtemperatur-Dampfabscheidung verwendet wird (im Folgenden
als HT-CVD bezeichnet)), wie beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 62-88509 gezeigt.
-
Da beim Schneidprozess Arbeit und
Energie in großem
Ausmaß eingespart
wurden, besteht seit Kurzem eine Tendenz dahingehend, dass die Schneidgeschwindigkeit
als eine der Schneidbedingungen entsprechend noch mehr erhöht wird.
Wenn die üblichen beschichteten
Sinterhartmetall-Schaftfräser
unter solchen Hochgeschwindigkeitsbeding-ungen verwendet werden,
schälen
sich die Hartmetallschichten aufgrund ihrer nicht ausreichenden
Adhäsion
leicht ab, wodurch die Schaftfräser
deutlich abgenutzt werden und die Lebenszeit in relativ kurzer Zeit
endet.
-
Um dieses Problem zu löser, haben
die Erfinder ihre Aufmerksam-keit unter dem obigen Gesichtspunkt
auf die üblichen
beschichteten Sinterhartmetall-Schaftfräser gerichtet und Untersuchungen
zur Verbes-serung der Adhäsion
der die Schaftfräser
bildenden Hartstoffschichten durchgeführt.
-
Als Ergebnis haben die Erfinder die
Schlussfolgerung gezogen, dass bei Anordnung eines beschichteten
Sinterhartmetallschaft-Fräsers in
den folgenden Punkten (a), (b) und (c) die Adhäsion der Ti-Verbindungsschicht
an der Oberfläche
des Sinterhartmetallsubstrat-Schaftfräsers stark durch eine Oberflächenschicht
verbessert wird, welche im Oberflächenbereich durch Erwärmen auf
eine hohe Temperatur darauf geformt wird, und dass so die Hartmetallschicht
des beschichteten Sinterhartmetall-Schaftfräsers nicht abgeschält wird,
sogar wenn der Schaftfräser
beim Hochgeschwin-digkeitsschneiden verwendet wird, und dass der Schaftfräser eine
hervorragende Abnutzungsbeständigkeit
während
einer langen Zeit zeigt:
- (a) Das Sinterhartmetallsubstrat
hat eine Zusammensetzung aus 5–20
Gew.-% Co (im Folgenden bedeutet% Gew.-%) als Binderphase bildende
Komponente, darüber
hinaus, falls notwendig, 0,1–2%
einer oder zwei Arten von Cr und V als Binderphase bildende Komponente,
darüber
hinaus, falls notwendig, 0,1–5% einer
oder mehr Arten von Carbiden, Nitriden und Carbonitriden von Ti,
Ta, Nb und Zr (im Folgenden als TiC, TiN, TiCN, TaC, TaN, TaCN,
NbC, NbN, NbCN, ZrC, ZrN und ZrCN jeweils bezeichnet) genauso wie zwei
oder mehr Arten fester Lösungen
davon (im Folgenden sind diese als Ti, Ta, Nb, Zr) C • N als Gesamtheit
angegeben) als disperse Phase bildende Komponente, und der Rest
WC als disperse Phase bildende Komponente und unvermeidbare Verunreinigungen,
wobei das WC eine verfeinerte Partikel-struktur mit einer mittleren
Partikelgröße von 0,1– 1,5 μm aufweist;
- (b) Wenn das in (a) gezeigte Sinterhartmetallsubstrat auf eine
hohe Temperatur in einer Wasserstoffatmosphäre erwärmt wird, in die Kohlendioxidgas
oder Titantetrachlorid unter den Bedingungen zugemischt wird, dass
die Atmosphäre
auf einen Druck von 50–550
Torr eingestellt wird, und das Substrat bei einer Temperatur von
900–1000°C während 1
bis 15 Minuten gehalten wird, wird eine durch die Reaktion der Kompositcarbide
von Co und W (im Folgenden als ComWnC gezeigt) gebildete Oberflächenschicht
im Oberflächen-bereich
der Basissubstanz über
eine vorher bestimmte Tiefe von der äußersten Oberfläche der Schneidkante
davon gebildet.
- (c) Hartstoffschichten aus einer Ti-Verbindungsschicht und,
falls notwendig, einer Aluminiumoxidschicht (im Folgenden als Al2O3 bezeichnet) werden
auf der Oberfläche
des Substrats gebildet, welche die Oberflächenschicht aufweist, welche
durch Erwärmen
auf eine hohe Temperatur gebildet wird und in der das in (b) durch
eine Reaktion gebildete ComWnC
verteilt ist, wobei die Ti-Verbindungsschicht aus einer mehr Schichten
aus TiC, TiN, TiCN, TiCO, TiNO und TiCNO unter Verwendung von MT-CVD
aufgebaut ist und die Aluminium-oxidschicht unter Verwendung von
MT-CVD oder HT-CVD gebildet wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung, die auf
der Basis des Ergebnisses der obigen Untersuchung erzielt wurde, ist
durch einen beschichteten Sinterhartmetall-Schaftfräser charakterisiert,
der Hartstoffschichten mit hervorragender Adhäsion aufweist, wobei der Schaftfräser ein
Sinterhart-metallsubstrat auf Wolframcarbidbasis mit einer Zusammensetzung
aus 5–20
Gew.-% CO als Binderphase bildende Komponente, darüber hinaus,
falls notwendig, 0,1–2%
einer oder zwei Arten von Cr und V als Binderphase bildende Komponente,
darüber
hinaus, falls notwendig, 0,1–5%
einer oder mehr Arten von (Ti, Ta, Nb, Zr) C·N als disperse Phase bildende
Komponente aufweist und der Rest WC als disperse Phase bildende
Komponente und unvermeidbare Verunreinigungen ist, wobei das WC
eine verfeinerte Partikelstruktur mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1–1,5 μm aufweist,
das Sinterhartmetallsubstrat eine auf dem Oberflächenbereich davon gebildete
Oberflächenschicht
aufweist, die durch Erwärmen
auf eine hohe Temperatur gebildet wird und wobei durch die Reaktion
erzeugtes ComWnC über eine
Tiefe von 0,1–2 μm von der äußersten
Oberfläche
der Schneidkante an verteilt ist, und das Substrat darüber hinaus
Schichten aufweist, die aus einer Ti-Verbindungsschicht und darüber hinaus,
falls notwendig, einer Al2O3-Schicht
aufgebaut sind, die darauf in einer mittleren Schichtdicke von 0,5–4,5 μm gebildet sind,
wobei die Ti-Verbindungsschicht
aus einer oder mehr Schichten aus TiC, TiN, TiCN, TiCO, TiNO und
TiCNO unter Verwendung von MT-CVD und die Al2O3-Schicht
unter Verwendung von MT-CVD oder HT-CVD gebildet werden.
-
Als nächstes werden die Gründe beschrieben,
warum die Zusammensetzungen des Sinterhartmetallsubstrats, das den
beschich-teten Sinterhartmetall-Schaftfräser der vorliegenden Erfindung
bildet, die mittlere Partikelgröße der WC-Partikel
und die Verteilungstiefe des ComWnC und die mittlere Schichtdicke der Hartstoffschichten
wie oben beschrieben beschränkt
sind.
-
(a) Co-Gehalt
-
Co hat eine Wirkung bei der Verbesserung
der Sinterfähigkeit
und dadurch bei der Verbesserung der Härte des Sinterhartmetallsubstrats.
Wenn der Co-Gehalt geringer ist als 5%, kann jedoch der gewünschte härteverbessernde
Effekt nicht erzielt werden, während,
wenn der Co-Gehalt größer ist
als 20%, nicht nur die Abnutzungsbeständigkeit des Sinterhartmetallsubstrats
selbst geserkt wird, sondern auch das Sinterhartmetallsubstrat selbst
durch die beim Hochgeschwindigkeits-schneiden erzeugte Wärme deformiert
wird. Daher wird der Co-Gehalt auf 5–20% und bevorzugt 8–12% festgesetzt.
-
(b) Cr und V
-
Cr und V sind in einer notwendigen
Menge enthalten, da sie als Feststoff in Co als Binderphase bildende
Komponente gelöst
sind, um es dadurch zu verstärken
und auch zur Verfeinerung der WC-Partikel
beizutragen, und haben darüber
hinaus eine Wirkung bei der Förderung
der Bildung des durch Reaktion gebildeten ComWnC, welches in der Oberflächenschicht verteilt ist, die
durch Erwärmen
auf die hohe Temperatur gebildet wird, um dadurch die Adhäsion der
Hartstoffschichten zu verbessern, die durch das durch Reaktion gebildete
ComWnC erreicht
wird. Wenn ihr Gehalt geringer ist als 0,1%, kann jedoch nicht erwartet
werden, dass die obige Wirkung den gewünschten Effekt erzielt, während, wenn
ihr Gehalt größer ist
als 2%, die obige Wirkung gesättigt
ist und ein verbessernder Effekt nicht weiter erhöht werden
kann. Daher ist ihr Gehalt auf 0,1–2% und bevorzugt 4–0,8% eingestellt.
-
Wenn der beschichtete Sinterhartmetall-Schaftfräser hergestellt
wird, ist es bevorzugt, dass Cr und V als Binderphase bildende Komponente
in Form von Carbiden, Nitriden und Oxiden von Cr und V verwendet werden
(im Folgenden als Cr3C2,
CrN, Cr2O3, VC,
VN und V2O5 und
weiter als (Cr, V) C·N·o als
Gesamtheit gezeigt) als Materialpulver verwendet werden. Da diese
Materialpulver als Feststoff in Co als Binderphase bildende Komponente
gelöst
werden, wenn das Sintern durchgeführt wird, und eine Binderphase
bilden, kann kein Cr und V als eine der Komponenten enthaltendes
Präzipitat
durch ein optisches Mikroskop oder ein Elektronen-Scanning-Mikroskop
beobachtet werden.
-
(c) (Ti, Ta, Nb, Zr) C·N
-
Da diese Komponenten eine Wirkung
bei der Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit des Sinterhartmetallsubstrats
haben, sind sie in einer notwendigen Menge enthalten. Wenn ihr Gehalt
geringer ist als 0,1%, kann jedoch ein gewünschter die Abnutzungsbeständigkeit
verbessernder Effekt nicht erzielt werden, während, wenn sie größer ist
als 5%, die Härte
erniedrigt wird. Daher wird ihr Gehalt auf 0,1–5% und bevorzugt 1–2,5% festgesetzt.
-
(d) Mittlere Partikelgröße von WC
-
Es ist beabsichtigt, die Festigkeit
des Sinterhartmetallsubstrats durch die verfeinerte Partikelstruktur der
WC-Partikel zu verbessern, und die verfeinerte Partikelstruktur
wird durch Einstellen der Partikelgröße des als Materialpulver verwendeten
WC-Pulvers auf 1,5 μm
oder weniger erreicht. Dem entsprechend kann der gewünschte die
Festigkeit verbessernde Effekt nicht erzielt werden, wenn die mittlere
Partikelgröße des Materialpulvers
größer ist
als 1,5 μm,
während,
wenn sie geringer ist als 0,1 μm,
die Abnutzungsbeständigkeit
erniedrigt wird. Daher wird die mittlere Partikelgröße des WC-Pulvers
auf 0,1–1,5 μm und bevorzugt
auf 0,6– 1,0 μm eingestellt.
-
(e) Mittlere Verteilungstiefe
von ComWnC
-
Da der Bereich des Schaftfräsers, der
zum Schneiden beiträgt,
eine Schneidkante ist und der Bereich des Schaftfräsers, welcher
weit entfernt von der Schneidkante liegt, zum Schneiden nicht beiträgt, ist
die mittlere Verteilungstiefe von ComWnC im Bereich der Schneidkante wichtig. Daher
wird die mittlere Verteilungstiefe hier beschrieben. Wenn die mittlere
Verteilungstiefe von ComWnC geringer ist als 0,1 μm, ist der
Anteil davon, der in der Oberflächenschicht
verteilt ist und durch Erwärmen
auf die hohe Temperatur gebildet wird, zu klein, als dass ComWnC eine gewünschte hervorragende
Adhäsion
an den Hartstoffschichten gewährleisten
könnte, während, wenn
die mittlere Verteilungstiefe davon größer ist als 2 μm, leicht
Absplitterungen an der Schneidkante auftreten können, da der Anteil der mittleren
Verteilungstiefe von ComWnC
im äußersten
Oberflächenbereich
des Sinterhartmetallsubstrats übermäßig groß ist. Daher
wird die mittlere Verteilungstiefe auf 0,1–2 μm und bevorzugt auf 0,5–1,5 μm festgelegt.
-
(f) Mittlere Schichtdicke
der Hartstoffschichten
-
Wenn die mittlere Schichtdicke der
Hartstoffschichten geringer ist als 0,5 μm, kann keine hervorragende
Abnutzungsbeständigkeit
erzielt werden, während,
wenn die mittlere Schichtdicke größer ist als 4,5 μm, leicht
Absplitterungen an der Schneidkante verursacht werden. Daher wird
die mittlere Schichtdicke auf 0,5–4,5 μm und bevorzugt 1,5–2,5 μm festgesetzt.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Ein beschichteter Sinterhartmetall-Schaftfräser der
vorliegenden Erfindung wird genauer unter Bezug aus Ausführungsformen
beschrieben.
-
(Ausführungsform 1)
-
WC-Pulver mit einer vorher bestimmten
mittleren Partikelgröße im Bereich
von 0,1–1,5 μm, verschiedene
Carbidpulver, Nitridpulver und Carbonitridpulver, jeweils mit einer
mittleren Partikelgröße von 0,5 μm wie in
Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt, die (Ti, Ta, Nb, Zr) C·N bilden
und Co-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm wurden als Materialpulver
hergestellt. Diese Materialpulver wurden zu den in Tabelle 1 und
Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen gemischt, in einer Kugelmühle während 72
Stunden nass gemischt und getrocknet und anschließend mit
einem Druck von 2 t/cm2 zu Kompaktrohlingen
gepresst, und der Kompaktrohling wurde unter den Bedingungen im
Vakuum gesintert, dass er während
einer Stunde im Vakuum von 1 × 10–3 Torr
bei einer vorher bestimmten Temperatur im Bereich von 1350–1500°C gehalten
wurde, und es wurden Sinterhartmetallsubstrate a-z gebildet, die
Zusammensetzungen aufwieser, welche im Wesertlichen gleich mit den
obigen gemischten Zusammensetzungen waren und WC-Partikel mit den
in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten mittleren Partikelgrößen aufwieser.
-
Weiter wurden Sinterhartmetallsubstrate
A-Z hergestellt, in denen eine durch Erwärmen auf eine hohe Temperatur
gebildete Oberflächen-schicht
im Oberflächenbereich
jedes der Sinterhartmetallsubstrate a-z unter den in Tabelle 3 und
Tabelle 4 gezeigten Bedingungen ausgebildet wurde, wobei die Oberfläche mit
darin verteiltem ComWnC über die
in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigten mittleren Tiefen gezeigt ist.
-
Anschließend wurden Hartstoffschichten
mit den in Tabelle 6 und Tabelle 7 gezeigten Zusammensetzungen und
mittleren Schichtdicken unter den in Tabelle 5 gezeigten Bedingungen
auf der Oberfläche
jedes der Sinterhartmetallsubstrate A-Z gebildet, und beschichtete
Sinterhartmetallstirnschaftfräser
der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als beschichtete Schaftfräser der
Erfindung bezeichnet) 1–26
wurden hergestellt. Die Schaftfräser
waren aus einem Schaftbereich und einem zweischneidigen Bereich
aufgebaut und hatten einen Stirnradius von 5 mm und einen Drallwinkel
von 30°.
-
Für
Vergleichszwecke wurden beschichtete Vergleichs-Sinterhartmetall-Schaftfräser (im
Folgenden als beschichtete Vergleichs-Schaftfräser bezeichnet) 1–26 jeweils
unter gleichen Bedingungen wie den obigen Bedingungen hergestellt
mit der Ausnahme, dass Sinterhartmetallsubstrate a-z, auf denen
die durch Erwärmen
auf eine hohe Temperatur gebildeten Oberflächenschichten nicht ausgebildet
waren, anstelle der Sinterhartmetallsubstrate A-Z mit den obigen
Oberflächenschichten
wie in Tabelle 8 gezeigt, verwendet wurden.
-
Als nächstes wurde mit Hilfe der
resultierenden Schaftfräser
1– 26
der vorliegenden Erfindung und der resultierenden beschichteten
Vergleichs-Schaftfräser
1–26 ein
Hochgeschwindigkeits-Kopierfräser
mit legiertem Stahl in trockenem Zustand durch alternierendes Abwärts- und
Aufwärtsfräser unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Abnutzungsbreite
der Maximum-Freifläche
der Schneidkante jedes der Schaftfräser wurde gemesser.
-
Zu schneidendes Material SKD61 (Härte: HRC:
53)
| Schneidgeschwindigkeit: | 800m/min |
| Zufuhr
pro Zahn: | 0,1
mm/Schneidkante |
| Schneidtiefe: | 0,5
mm |
| Schneidbreite: | 0,5
mm |
| Schneidlänge: | 250
m |
-
Da die beschichteten Vergleichs-Schaftfräser 1–26 bei
hoher Geschwindigkeit abgenutzt wurden, wurde der Schneidvorgang
mit ihnen unterbrochen, als die Breite der Maximum-Freiflächenabnutzung
der Schneidkante 0,3 mm erreichte, und die Schneidlänge bis
zu dieser Zeit wurde gemesser. Tabelle 6 bis Tabelle 8 zeigen das
jeweilige Messergebnis.
-
(Ausführungsform 2)
-
WC-Pulver mit einer vorher bestimmten
Partikelgröße im Bereich
von 0,1–1,5 μm, Cr3C2-Pulver mit der mittleren
Partikelgröße von 0,5 μm, VC-Pulver
mit der mittleren Partikelgröße von 0,5 μm und Co-Pulver
mit der mittleren Partikelgröße von 0,5 μm wurden
als Materialpulver hergestellt. Diese Materialpulver wurden in einem
vorher bestimmten Mischungsverhältnis
gemischt, in einer Kugelmühle
während
72 Stunden nass gemischt und getrocknet und anschließend zu
einem Kompaktrohling bei einem Druck von 1 t/cm2 gepresst,
und der Kompaktrohling wurde im Vakuum unter Bedingungen gesintert,
dass er während
einer Stunde im Vakuum von 1 × 10–3 Torr
bei einer vorher bestimmten Temperatur im Bereich von 1350–1500°C gehalten
wurde, und die Sinterhartmetallsubstrate a-t, die die in Tabelle
9 gezeigten Zusammensetzungen aufwieser und WC mit der in Tabelle
9 gezeigten mittleren Partikelgröße umfassten,
wurden geformt.
-
Weiter wurden Sinterhartmetallsubstrate
A-T hergestellt durch Ausbilden einer durch Erwärmen auf eine hohe Temperatur
ausgebildeten Oberflächenschicht
im Oberflächenbereich
jedes der Sinterhartmetall-substrate a-z unter den in Tabelle 10
gezeigten Bedingungen, wobei die Oberflächenschicht mit darin verteiltem
ComWnC in den in
Tabelle 10 gezeigten mittleren Tiefen gezeigt ist.
-
Anschließend wurden Hartstoffschichten
mit den in Tabelle 12 gezeigten Zusammensetzungen und mittleren
Schichtdicken unter den in Tabelle 11 gezeigten Bedingungen auf
der Oberfläche
jedes der Sinterhartmetallsubstrate A-T ausgebildet, und beschichtete
Sinterhart-metallstirnräser
der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als erfindungsgemäße beschichtete
Schaftfräser
bezeichnet) 1–20
wurden jeweils hergestellt. Die Schaftfräser waren aus einem Schaftbereich
und einem zweischneidigen Bereich aufgebaut und hatten einen Stirnradius
von 5 mm und einen Drallwinkel von 30°.
-
Zum Vergleich wurden beschichtete
Vergleich-Sinterhartmetall-Schaftfräser (im
Folgenden als beschichtete Vergleichs-Schaftfräser) 1–20 jeweils hergestellt unter
Bedingungen, die gleich den obigen Bedingungen waren mit der Ausnahme,
dass die Sinterhartmetallsubstrate a-t, bei denen die durch Erwärmen auf eine
hohe Temperatur ausgebildeten Oberflächenschichten nicht gebildet
waren, anstelle der Sinterhartmetallsubstrate A-T verwendet wurden,
die die obigen Oberflächenschichten
aufwieser, wie in Tabelle 13 gezeigt.
-
Als nächstes wurde mit Hilfe der
resultierenden beschichteten Schaftfräser 1–20 der vorliegenden Erfindung
und der resultierenden beschichteten Vergleichs-Schaftfräser 1–20 ein
Hochgeschwindigkeits-Kopierfräser
mit legiertem Stahl in trockenem Zustand durch Wechseln des Aufwärts- und
Abwärtsfräser unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Abnutzungstiefe
der Maximum-Freifläche
der Schneidkante jedes der Schaftfräser wurde gemesser.
| Zu
schneidendes Material: | SKD61
(Härte:
HRC: 53) |
| Schneidgeschwindigkeit: | 500
m/min |
| Zufuhr
pro Zahn: | 0,1
mm/Schneidkante |
| Schneidtiefe: | 0,5
mm |
| Schneidbreite: | 0,5
mm |
| Schneidlänge: | 350
m |
-
Tabelle 12 und Tabelle 13 zeigen
das jeweilige Messergebnis.
-
(Ausführungsform 3)
-
WC-Pulver mit einer vorher bestimmten
mittleren Partikelgröße im Bereich
von 0,1–1,5 μm, verschiedene
Carbidpulver, Nitridpulver und Carbonitridpulver, jeweils mit einer
mittleren Partikelgröße von 0,5 μm, die (Ti,
Ta, Nb, Zr) C·N
bilden und Co-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm wurden
als Materialpulver hergestellt. Diese Materialpulver wurden in einem
vorher bestimmten Mischungsverhältnis
gemischt, in einer Kugelmühle
während
72 Stunden nass gemischt und getrocknet und anschließend zu
einem Kompaktrohling bei einem Druck von 1 t/cm2 gepresst,
und der Kompaktrohling wurde im Vakuum unter Bedingungen gesintert, dass
er während
einer Stunde im Vakuum von 1 × 10–3 Torr
bei einer vorher bestimmten Temperatur im Bereich von 1350–1500°C gehalten
wurde, und die Sinterhartmetallsubstrate a-s, die die in Tabelle
14 gezeigten Zusammensetzungen aufwieser und WC mit der in Tabelle
14 gezeigten mittleren Partikelgröße umfassten, wurden geformt.
-
Weiter wurden Sinterhartmetallsubstrate
A-S hergestellt durch Ausbilden einer durch Erwärmen auf eine hohe Temperatur
ausgebildeten Oberflächenschicht
im Oberflächenbereich
jedes der Sinterhartmetall-substrate a-s unter den in Tabelle 15
gezeigten Bedingungen, wobei die Oberflächenschicht mit darin verteiltem
ComWnC in den in
Tabelle 15 gezeigten mittleren Tiefen gezeigt ist.
-
Anschließend wurden Hartstoffschichten
mit den in Tabelle 17 gezeigten Zusammensetzungen und mittleren
Schichtdicken unter den in Tabelle 16 gezeigten Bedingungen auf
der Oberfläche
jedes der Sinterhartmetallsubstrate A-S ausgebildet, und beschichtete
Sinterhart-metallkugelfräser
der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als erfindungsgemäße beschichtete
Schaftfräser
bezeichnet) 1–19
wurden jeweils hergestellt. Die Schaftfräser waren aus einem Schaftbereich
und einem zweischneidigen Bereich aufgebaut und hatten einen Stirnradius
von 5 mm und einen Drallwinkel von 30°.
-
Zum Vergleich wurden beschichtete
Vergleichs-Sinterhartmetall-Schaftfräser (im
Folgenden als beschichtete Vergleichs-Schaftfräser) 1–19 jeweils hergestellt unter
Bedingungen, die gleich den obigen Bedingungen waren mit der Ausnahme,
dass die Sinterhartmetallsubstrate a-t, bei denen die durch Erwärmen auf eine
hohe Temperatur ausgebildeten Oberflächenschichten nicht gebildet
waren, anstelle der Sinterhartmetallsubstrate A-S verwendet wurden,
die die obigen Oberflächenschichten
aufwieser, wie in Tabelle 18 gezeigt.
-
Als nächstes wurde mit Hilfe der
resultierenden beschichteten Schaftfräser 1–19 der vorliegenden Erfindung
und der resultierenden beschichteten Vergleichs-Schaftfräser 1–19 ein
Hochgeschwindigkeits-Kopierfräser
mit legiertem Stahl in trockenem Zustand durch Wechseln des Aufwärts- und
Abwärtsfräser unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Abnutzungstiefe
der Maximum-Freifläche
der Schneidkante jedes der Schaftfräser wurde gemesser.
| Zu
schneidendes Material: | SKD61
(Härte:
HRC: 53) |
| Schneidgeschwindigkeit: | 650
m/min |
| Zufuhr
pro Zahn: | 0,1
mm/Schneidkante |
| Schneidtiefe: | 0,5
mm |
| Schneidbreite: | 0,5
mm |
| Schneiddauer: | 50
min |
-
Tabelle 17 und Tabelle 18 zeigen
das jeweilige Messergebnis.
-
Aus den in Tabellen 6–8, 12,
13, 17 und 18 gezeigten Ergebnisser geht hervor, dass die erfindungsgemäßen Hartstoffschichten
der beschichteten Schaftfräser
sich nicht ablösten
und die Schaftfräser
dadurch hervorragende Abnutzungsbeständigkeit zeigten, während die
Hartstoffschichten der beschichteten Vergleichs-Schaftfräser sich
im Verlauf des Schneidens ablösten
und die Schaftfräser
stark durch die Ablösung abgenutzt
wurden und ihre Lebensdauer nach relativ kurzer Zeit endete.
-
Da die Adhäsion der Hartstoffschichten
an der Oberfläche
des Sinterhartmetallsubstrats stark durch das in der Oberflächenschicht
verteilte ComWnC
stark verbessert wird, die im Oberflächenbereich der Basissubstanz
durch Erwärmen
auf eine hohe Temperatur gebildet wird wie oben beschrieben, werden
in den erfindungsgemäßen beschichteten
Sinterhartmetall-Schaftfräsern
die Hartstoffschichten nicht abgelöst, nicht nur, wenn die Schaftfräser unter üblichen
Schneidbedingungen verwendet werden, sondern auch, wenn sie beim Hochgeschwindigkeits-schneiden
eingesetzt werden. Dem entsprechend zeigen die beschichteten Sinterhartmetall-Schaftfräser der
vorliegenden Erfindung hervorragende Abnutzungsbeständigkeit
während
einer langen Zeit.
-
-
-
-
-
-
[In Tabelle 5 zeigen Positionen mit
* chemische Hochtemperatur-Dampfabscheidung
(HT-CVD) und Positionen ohne * zeigen chemische Mitteltemperatur-Dampfabscheidung
(MT-CVD).]
-
-
-
-
[In Tabelle 11 zeigen Positionen
mit * chemische Hochtemperatur-Dampfabscheidung
(HT-CVD) und Positionen ohne * zeigen chemische Mitteltemperatur-Dampfabscheidung
(MT-CVD).]
-
-
[In Tabelle 16 zeigen Positionen
mit * chemische Hochtemperatur-5
Dampfabscheidung (HT-CVD) und Positionen ohne * zeigen chemische
Mitteltemperatur-Dampfabscheidung (MT-CVD).]
