JP2000296410A - End mill made of composite material - Google Patents

End mill made of composite material

Info

Publication number
JP2000296410A
JP2000296410A JP11105553A JP10555399A JP2000296410A JP 2000296410 A JP2000296410 A JP 2000296410A JP 11105553 A JP11105553 A JP 11105553A JP 10555399 A JP10555399 A JP 10555399A JP 2000296410 A JP2000296410 A JP 2000296410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end mill
metal component
composite material
cutting
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11105553A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Kuwabara
光雄 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP11105553A priority Critical patent/JP2000296410A/en
Publication of JP2000296410A publication Critical patent/JP2000296410A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/18Ceramic

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end mill made of composite material the surface of which is hard and has wear resistance and the inside of which has high toughness. SOLUTION: A cutting part 12 constituting this end mill 10 has two cutting edges 18 extending from both ends of an end face cutting edge 16. A metal part 20 rich in metal is provided in the end mill inside of the cutting part 12, a ceramics part 22 rich in ceramics is provided on the end mill surface, and between these parts, an inclined part 24 in which the rate of metal component is gradually decreased from the end mill inside toward the end mill surface, is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス成分
と金属成分とを含む複合材で構成される複合材製エンド
ミルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite end mill comprising a composite material containing a ceramic component and a metal component.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、各種の機械加工分野において、
エンドミルを用いた溝加工や平面または端面加工が行わ
れている。この種の加工作業中には、エンドミルに対し
て種々の応力が作用している。例えば、切削材に押し付
け力を付与する際の圧縮応力、食い付き部や切削部に作
用する引っ張り応力、さらに加工を行う部分と加工に使
用されない部分との間の引っ張り応力等が挙げられる。
このため、エンドミルによる切削加工が、実際上、不安
定となり易く、刃先チッピングや欠損、折損、あるい
は、加工部位の寸法精度の低下が惹起されるおそれがあ
り、高硬度、高強度および高靱性を有するエンドミルが
要求されている。そこで、通常、エンドミルの材質とし
て、高速度鋼や超硬等が広く採用されている。
2. Description of the Related Art Generally, in various machining fields,
Groove processing and flat or end face processing using an end mill are performed. During this type of machining operation, various stresses act on the end mill. For example, there are a compressive stress when applying a pressing force to the cutting material, a tensile stress acting on the biting portion and the cutting portion, and a tensile stress between a portion to be processed and a portion not used for the processing.
For this reason, cutting by an end mill is likely to be unstable in practice, and may cause chipping, chipping, breakage, or a decrease in dimensional accuracy of a machined portion, resulting in high hardness, high strength and high toughness. There is a demand for an end mill having the same. Therefore, high-speed steel, carbide, and the like are generally widely used as the material of the end mill.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速度
鋼は、高強度および高靱性を有するものの、耐摩耗性や
圧縮強度および剛性に問題がある一方、超硬は、高剛
性、高硬度および高圧縮強度を有するものの、靱性に問
題がある。言い換えれば、剛性や耐摩耗性を向上させよ
うとすると靱性や強度が劣化する一方、強度や靱性を向
上させようとすると剛性や硬度が低下してしまい、特に
高速加工および高負荷に耐え得るエンドミルを製作する
ことは、現実的には極めて困難なものとなっている。
However, although high-speed steel has high strength and high toughness, it has problems in wear resistance, compressive strength and rigidity, whereas carbides have high rigidity, high hardness and high rigidity. Although it has compressive strength, there is a problem in toughness. In other words, toughness and strength deteriorate when trying to improve rigidity and wear resistance, but rigidity and hardness decrease when trying to improve strength and toughness. Is extremely difficult in practice.

【0004】その際、超硬材や高速度鋼に硬質被膜コー
ティング等の表面処理を施す工夫がなされているが、エ
ンドミル刃先の精度が低下するとともに、高負荷応力下
や高温下では被膜の剥がれ等が惹起してしまい、実用に
供することができなかった。
At this time, various measures have been taken to apply a surface treatment such as hard coating to the superhard material or high-speed steel. However, the accuracy of the edge of the end mill decreases, and the coating peels off under high load stress or high temperature. And so on, and could not be put to practical use.

【0005】そこで、実際に切削加工を行うエンドミル
表層近傍が高硬度でかつ耐摩耗性を有するとともに、エ
ンドミル内部が高強度を有するエンドミルの開発を検討
したところ、本出願人による特許第2593354号や
特開平8−127807号公報等に開示されている「セ
ラミックス粉末と金属成分とを含む傾斜機能を有する複
合材」を応用することを見い出した。
[0005] In view of the above, when the development of an end mill having high hardness and abrasion resistance in the vicinity of the surface of the end mill where cutting is actually performed and having high strength inside the end mill was studied, Japanese Patent No. 2593354, filed by the present applicant, It has been found that a “composite material having a gradient function containing a ceramic powder and a metal component” disclosed in JP-A-8-127807 and the like is applied.

【0006】すなわち、本発明は、表面が高硬度で内部
に向かうに従って靱性や強度等の物性が向上する傾斜機
能を有する複合材製エンドミルを提供することを目的と
する。
That is, an object of the present invention is to provide an end mill made of a composite material having a tilting function in which physical properties such as toughness and strength are improved as the surface goes toward the inside with high hardness.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る複合材製エ
ンドミルでは、セラミックス成分と金属成分とを含む複
合材で構成されるとともに、エンドミル内部からエンド
ミル表面に向かうに従って、前記複合材中の前記金属成
分の割合が漸減している。ここで、複合材中の金属成分
の割合と硬度、強度および靱性とには相関があり、金属
成分の割合が少なくなってセラミックス成分の割合が多
くなると、硬度、耐摩耗性および剛性等が向上するもの
の脆くなってしまう。一方、この脆さを改善するため
に、金属成分の割合を多くすると、強度および靱性は向
上するものの、剛性および耐摩耗性が低下してしまう。
The end mill made of a composite material according to the present invention is composed of a composite material containing a ceramic component and a metal component. The end mill in the composite material moves from the inside of the end mill to the end mill surface. The ratio of the metal component is gradually decreasing. Here, there is a correlation between the proportion of the metal component in the composite material and the hardness, strength, and toughness. When the proportion of the metal component decreases and the proportion of the ceramic component increases, the hardness, wear resistance, rigidity, and the like are improved. But it becomes brittle. On the other hand, when the proportion of the metal component is increased to improve the brittleness, the strength and the toughness are improved, but the rigidity and the wear resistance are reduced.

【0008】そこで、実際に加工を行うエンドミル表面
側を高硬度で耐摩耗性を有する物性とし、エンドミル内
部を高靱性で高強度を有する物性とするとともに、前記
表面側と前記内部側との間の組成や物性が緩やかに変化
するようにすれば、応力集中がなく、所望の耐摩耗性を
備えつつ、寸法精度の高い鋭利な刃先を有するエンドミ
ルを得ることができる。
In view of this, the surface of the end mill where the actual processing is performed is made of a material having high hardness and wear resistance, and the inside of the end mill is made of a material having high toughness and high strength. By gradually changing the composition and physical properties of the end mill, it is possible to obtain an end mill having a sharp cutting edge with high dimensional accuracy while maintaining desired wear resistance without stress concentration.

【0009】このため、エンドミル表面近傍のセラミッ
クス粒子は、内部に比べて粒成長を促して粗大化しつつ
内部に向かうに従って小さくなり、金属成分がこの粒成
長に伴う粒子組成再配列により内部に集積される。従っ
て、実際に加工を行うエンドミル表面部分の組成がセラ
ミックスリッチで高耐摩耗性を有し、エンドミル内部が
金属リッチで高強度および高靱性を有するとともに、エ
ンドミル内部における応力集中を有効に減少させること
が可能になる。
Therefore, the ceramic particles in the vicinity of the surface of the end mill promote the grain growth as compared with the inside and become coarser and become smaller toward the inside, and the metal components are accumulated inside by the rearrangement of the particle composition accompanying the grain growth. You. Therefore, the composition of the surface of the end mill that is actually processed is ceramic-rich and has high wear resistance, the inside of the end mill is metal-rich and has high strength and high toughness, and stress concentration inside the end mill is effectively reduced. Becomes possible.

【0010】また、実際に切削を行うエンドミル表面近
傍をセラミックスリッチとし、粒子を粗大化しているた
めに、切削加工時にこのエンドミル表面近傍に発生する
熱の伝達および拡散性が向上する。従って、熱に伴うマ
イクロクラックの発生を防止して、これにより生ずるチ
ッピングや構成刃先を改善したため、切削性能が大きく
向上することになる。
[0010] Further, since the vicinity of the surface of the end mill where the cutting is actually performed is made rich in ceramics and the particles are coarsened, the transmission and diffusion of heat generated near the surface of the end mill during cutting are improved. Therefore, the generation of microcracks due to heat is prevented, and the resulting chipping and constituent edges are improved, so that the cutting performance is greatly improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る複合材製エンドミル10の一部断面側面図であ
り、図2は、前記エンドミル10の縦断面正面図であ
る。
FIG. 1 is a partial sectional side view of a composite end mill 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional front view of the end mill 10. As shown in FIG.

【0012】エンドミル10は、2枚刃エンドミルを構
成しており、刃部12とシャンク部14とを一体的に備
えている。刃部12は、刃先先端に端面切刃16を有し
ており、この端面切刃16の両端から2つの切刃18が
所定のねじれ角を有して軸方向(矢印A方向)に設けら
れている。エンドミル10は、セラミックス成分と金属
成分とを含む複合材で構成されており、エンドミル内部
に金属リッチな金属部20が設けられるとともに、エン
ドミル表面にはセラミックスリッチなセラミックス部2
2が設けられる。金属部20とセラミックス部22との
間には、エンドミル内部からエンドミル表面に向かうに
従って金属成分の割合が漸減する傾斜部24が設けられ
ている。
The end mill 10 constitutes a two-flute end mill, and has a blade portion 12 and a shank portion 14 integrally. The blade portion 12 has an end face cutting edge 16 at the tip of the cutting edge, and two cutting edges 18 are provided from both ends of the end face cutting edge 16 at a predetermined twist angle in the axial direction (the direction of arrow A). ing. The end mill 10 is made of a composite material containing a ceramic component and a metal component. A metal-rich metal portion 20 is provided inside the end mill, and a ceramic-rich ceramic portion 2 is provided on the end mill surface.
2 are provided. An inclined portion 24 is provided between the metal portion 20 and the ceramic portion 22 so that the ratio of the metal component gradually decreases from the inside of the end mill toward the end mill surface.

【0013】金属成分は、周期表のVIII族元素の鉄
(Fe)、ニッケル(Ni)またはコバルト(Co)の
中から選ばれる少なくとも一種以上であり、必要に応じ
てクロム(Cr)、バナジウム(V)、マンガン(M
n)、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)等
が混入される。複合材中の金属成分の割合は、3wt%
〜15wt%、より好ましくは、5wt%〜10wt%
の範囲内に設定される。
The metal component is at least one selected from the group VIII elements of the periodic table, iron (Fe), nickel (Ni) and cobalt (Co), and if necessary, chromium (Cr), vanadium ( V), manganese (M
n), molybdenum (Mo) or tungsten (W) is mixed. The ratio of the metal component in the composite material is 3 wt%
~ 15wt%, more preferably 5wt% ~ 10wt%
Is set within the range.

【0014】金属成分が3wt%未満では、金属量が少
なくなり過ぎてエンドミル10が脆くなり、現実的に使
用することができないものとなってしまう。金属成分が
3wt%以上であると、エンドミル10の表面側の金属
成分の割合を1wt%以下とすることができ、エンドミ
ル内部には相対的に8wt%程度の金属成分を集積する
ことが可能になり、実用に供することができる。なお、
素材を焼結した後、刃付け等の加工を施してエンドミル
10を製造する際には、その刃先強度をも考慮する必要
があり、金属成分の割合が5wt%以上であることが望
ましい。
If the metal component is less than 3% by weight, the amount of metal becomes too small, and the end mill 10 becomes brittle, and cannot be used in practice. When the metal component is 3 wt% or more, the ratio of the metal component on the surface side of the end mill 10 can be set to 1 wt% or less, and the metal component of about 8 wt% can be relatively accumulated inside the end mill. It can be put to practical use. In addition,
When the end mill 10 is manufactured by performing processing such as cutting after the sintering of the material, it is necessary to consider the strength of the cutting edge, and it is desirable that the ratio of the metal component is 5 wt% or more.

【0015】ここで、セラミックス粒子として2μm前
後の粉末原料を用いた場合、エンドミル表面近傍の粒子
は、添加される粒子成長剤や焼結温度、時間および雰囲
気等により変化し、例えば、3倍〜30倍程度に成長す
る。エンドミル10において、切刃18の強度が要求さ
れる際には、3倍〜6倍程度まで成長させる一方、主に
耐摩耗性が要求される際には、10倍〜20倍程度まで
成長させる。このとき、エンドミル10の表面近傍の金
属成分の割合は1wt%〜5wt%程度であり、このエ
ンドミル10の内部の金属成分の割合は成長度合いや傾
斜部24の厚み等により変化し、例えば、表面近傍で5
wt%の場合、内部で8wt%〜13wt%程度乃至は
それ以上となる。
Here, when a powder material of about 2 μm is used as the ceramic particles, the particles near the end mill surface vary depending on the added particle growth agent, sintering temperature, time, atmosphere, etc. It grows about 30 times. In the end mill 10, when the strength of the cutting edge 18 is required, the cutting blade 18 is grown up to about 3 to 6 times, while when the wear resistance is mainly required, it is grown up to about 10 to 20 times. . At this time, the ratio of the metal component near the surface of the end mill 10 is about 1 wt% to 5 wt%, and the ratio of the metal component inside the end mill 10 changes depending on the growth degree, the thickness of the inclined portion 24, and the like. 5 near
In the case of wt%, it is about 8 wt% to 13 wt% or more inside.

【0016】金属成分の割合は、上限が15wt%、よ
り好ましくは10wt%に設定される。例えば、ブロー
チ盤等における加工や深穴加工では、ガンドリルに近似
した長尺なエンドミル10が用いられ、高剛性と高強度
が要求されるとともに、特に、大きな引っ張り強度が要
求される。この場合、含有する金属成分の量を増加して
折損等を回避しようとする際、金属成分の割合が15w
t%以上になると、耐摩耗性が劣化するおそれがある。
The upper limit of the ratio of the metal component is set to 15 wt%, more preferably 10 wt%. For example, in processing on a broaching machine or the like or deep hole processing, a long end mill 10 similar to a gun drill is used, and high rigidity and high strength are required, and particularly, high tensile strength is required. In this case, when trying to avoid breakage or the like by increasing the amount of the contained metal component, the ratio of the metal component is 15 watts.
If it exceeds t%, the abrasion resistance may be deteriorated.

【0017】また、金属成分の割合が15wt%に設定
され、表面近傍で金属成分が5wt%程度のエンドミル
10において、HRA93程度の硬度を確保しようとし
た場合、前記エンドミル10の直径が25mm程度の大
きさであれば、エンドミル中央部の金属成分が20wt
%以上程度となって、高速度鋼に近い靱性を有して機能
的には十分である。
Further, in an end mill 10 having a metal component ratio of 15 wt% and a metal component of about 5 wt% in the vicinity of the surface, if it is attempted to secure a hardness of about HRA 93, the diameter of the end mill 10 is about 25 mm. If the size is large, the metal component at the center of the end mill is 20 wt.
% Or more, and has a toughness close to that of high-speed steel and is functionally sufficient.

【0018】なお、直径が10mm〜20mm程度のエ
ンドミル10において、上記のようにエンドミル中央部
の金属成分の量を20wt%以上程度にするためには、
複合材中の前記金属成分の割合を10wt%に設定すれ
ばよく、これ以上の割合で金属成分を添加しても強度や
靱性に寄与することがなく、エンドミル10全体の剛性
が低下してしまう。
In the end mill 10 having a diameter of about 10 mm to 20 mm, as described above, in order to make the amount of the metal component at the center of the end mill about 20 wt% or more,
It is sufficient that the ratio of the metal component in the composite material is set to 10 wt%. Even if the metal component is added at a higher ratio, it does not contribute to strength or toughness, and the rigidity of the entire end mill 10 is reduced. .

【0019】エンドミル10の傾斜部24の厚さは、数
100μm、好ましくは0.3mm以上に設定される。
エンドミル10では、金属成分の量と熱伝導および粒子
の大きさと熱伝導に相関があり、発生する熱応力が熱伝
達の勾配になるため、傾斜部24の厚さが変化すること
により熱応力そのものが変化する。傾斜部24の厚さが
数μm〜数10μmでは、発生する熱応力や加工時の応
力の緩和量が小さく、金属成分の割合を好適にコントロ
ールしたとしても所望の効果を得ることができない。
The thickness of the inclined portion 24 of the end mill 10 is set to several hundred μm, preferably 0.3 mm or more.
In the end mill 10, there is a correlation between the amount of the metal component and the heat conduction and the particle size and the heat conduction, and the generated thermal stress becomes a gradient of the heat transfer. Changes. When the thickness of the inclined portion 24 is several μm to several tens μm, the amount of relaxation of the generated thermal stress and the stress at the time of processing is small, and a desired effect cannot be obtained even if the ratio of the metal component is appropriately controlled.

【0020】一方、傾斜部24の厚さを大きく設定する
ことが考えられるが、エンドミル10が大径なものとな
ってしまう。実用上のエンドミル10の直径が25mm
程度以下であるため、傾斜部24の厚さの上限を10m
mに設定する。
On the other hand, it is conceivable to set the thickness of the inclined portion 24 to be large, but the end mill 10 becomes large in diameter. The diameter of a practical end mill 10 is 25 mm
The upper limit of the thickness of the inclined portion 24 is 10 m
Set to m.

【0021】エンドミル10を構成する複合材中のセラ
ミックス成分は、炭化タングステン(WC)、炭化チタ
ン(TiC)、炭化2モリブデン(Mo2 C)、炭化タ
ンタル(TaC)、炭化ニオブ(NbC)、炭化クロム
(Cr3 2 )または炭化バナジウム(VC)の中から
選択される少なくとも一種以上を主体とするものであ
り、必要に応じて窒化物、硼化物あるいは炭窒化物の種
々のものをその一部に添加してもよい。
The ceramic components in the composite material constituting the end mill 10 include tungsten carbide (WC), titanium carbide (TiC), molybdenum carbide (Mo 2 C), tantalum carbide (TaC), niobium carbide (NbC), and carbon carbide. It is mainly composed of at least one selected from chromium (Cr 3 C 2 ) or vanadium carbide (VC), and various kinds of nitrides, borides or carbonitrides may be used as necessary. You may add to a part.

【0022】セラミックス量は、85wt%≦WC+T
iC+Mo2 C+TaC+NbC+Cr3 2 +VC≦
97wt%に設定される。これらのセラミックス成分
は、エンドミル10による切削時に実際に切削を行う切
刃18を構成しており、耐熱性、耐摩耗性および耐蝕性
等の性質を備えている。セラミックス量が97wt%を
超えると、金属成分の量が少なくなりすぎ、耐摩耗性は
十分であるものの、強度および靱性が低くなって実用に
供することが難しい。
The amount of ceramic is 85 wt% ≦ WC + T
iC + Mo 2 C + TaC + NbC + Cr 3 C 2 + VC ≦
It is set to 97 wt%. These ceramic components constitute the cutting edge 18 that actually performs cutting when cutting by the end mill 10, and have properties such as heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance. If the amount of ceramics exceeds 97 wt%, the amount of the metal component becomes too small, and the wear resistance is sufficient, but the strength and toughness are reduced, and it is difficult to put to practical use.

【0023】一方、セラミックス成分が85wt%未満
では、金属成分が多くなりすぎ、エンドミル10のドレ
ス後の使用等においては、耐摩耗性が著しく劣化する場
合がある。エンドミル10の表面硬度は、HRA88以
上である。この値未満では、エンドミル10の切刃18
に金属成分の露出割合が多くなり、被削材との摩擦係数
(μ)が高くなって発熱の増大を招き、前記被削材の加
工表面が粗くなるとともに、前記エンドミル10の切刃
18自体の損耗が大きくなってしまう。
On the other hand, if the ceramic component is less than 85% by weight, the metal component becomes too large, and when used after dressing the end mill 10, the wear resistance may be significantly deteriorated. The surface hardness of the end mill 10 is HRA88 or more. Below this value, the cutting edge 18 of the end mill 10
In addition, the exposure ratio of the metal component increases, the coefficient of friction (μ) with the work material increases, causing an increase in heat generation, the work surface of the work material becomes rough, and the cutting edge 18 of the end mill 10 itself Wear will be increased.

【0024】このように、第1の実施形態に係るエンド
ミル10では、高速度鋼に比べて物性的にも有利であ
り、加工精度および加工面が有効に向上することにな
る。しかも、エンドミル10の交換頻度が少なくなり、
長期間にわたって良好に使用することが可能になる。ま
た、エンドミル10では、粒成長剤を適宜選択すること
により、例えば、金属成分としてニッケルが使用される
場合、前記エンドミル10の表面硬度がHRA94、さ
らにHRA98になり、硬質セラミックス被膜コーティ
ングを施した以上の値が得られる。
As described above, the end mill 10 according to the first embodiment is advantageous in physical properties as compared with the high-speed steel, and the machining accuracy and the machining surface are effectively improved. Moreover, the frequency of replacing the end mill 10 is reduced,
Good use over a long period of time becomes possible. In addition, in the end mill 10, by appropriately selecting a grain growth agent, for example, when nickel is used as a metal component, the surface hardness of the end mill 10 becomes HRA94 and further HRA98, and the hard ceramic coating is applied. Is obtained.

【0025】図3は、本発明の第2の実施形態に係る複
合材製エンドミル(4枚刃エンドミル)10aの一部断
面側面図であり、図4は、本発明の第3の実施形態に係
る複合材製エンドミル(直刃型エンドミル)10bの一
部断面側面図である。また、図5、図6および図7は、
本発明の第4、第5および第6の実施形態に係る複合材
製エンドミル(2枚刃、3枚刃および4枚刃スパイラル
エンドミル)10c〜10eの一部断面側面図である。
なお、上述した第1の実施形態に係るエンドミル10と
同一の構成要素には同一の参照数字に符号a〜eを付し
て、その詳細な説明は省略する。
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill (four-flute end mill) 10a according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. It is a partial cross-sectional side view of such a composite end mill (straight-edge end mill) 10b. FIGS. 5, 6 and 7 show,
FIG. 10 is a partial cross-sectional side view of composite end mills (two-, three- and four-blade spiral end mills) 10c to 10e according to fourth, fifth and sixth embodiments of the present invention.
The same components as those of the end mill 10 according to the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.

【0026】このように構成されるエンドミル10a〜
10eでは、高速度鋼や超硬で構成されるエンドミルに
比べ、高速加工が容易に遂行される等、第1の実施形態
に係るエンドミル10と同様の効果が得られる。実施例1 実施例1では、平均結晶粒径が2.2μmの炭化タング
ステン(WC)粉末を89wt%、平均粒径が2μmの
炭化ニオブ(NbC)粉末を2wt%、平均粒径が2.
4μmの炭化タンタル(TaC)粉末を1wt%、およ
び、コバルト(Co)粉末を8wt%の割合で、有機溶
媒を媒液としてボールミルを用いて72時間十分に混合
した。この混合物を液分が9%になるように調製した
後、成形用バインダの影響を回避するためにバインダレ
スで、金型内静水圧加圧成形法により100MPaの成
形圧力にて外接円がφ25mm×150mmの成形体を
成形した。
The end mills 10a-
In 10e, the same effects as those of the end mill 10 according to the first embodiment are obtained, such as that high-speed machining is easily performed as compared with an end mill made of high-speed steel or carbide. Example 1 In Example 1, 89 wt% of tungsten carbide (WC) powder having an average crystal grain size of 2.2 μm, 2 wt% of niobium carbide (NbC) powder having an average grain size of 2 μm, and an average grain size of 2.
4 μm of tantalum carbide (TaC) powder and 1 wt% of cobalt (Co) powder were thoroughly mixed at a ratio of 8 wt% using a ball mill with an organic solvent as a solvent for 72 hours. After this mixture was prepared so that the liquid content was 9%, the circumcircle was φ25 mm at a molding pressure of 100 MPa by a hydrostatic pressure molding method in a mold without a binder in order to avoid the influence of the molding binder. A molded article of × 150 mm was molded.

【0027】成形後、窒素ガスを流通させながら50P
aで成形体に残存するヘキサンを除去した後、900℃
で30×60秒間の仮焼成を行い、成形体の含浸時にお
ける崩壊を防止した。さらに、仮焼成体の均質性を向上
させるため、焼成後にφ15mmになるように切削加工
が施された。次いで、10%濃度のNi塩水溶液中に仮
焼成体を浸漬し、その後、130℃の排気型熱風乾燥炉
で乾燥処理を施し、仮焼成体内におけるNi濃度の傾斜
化を図った。
After molding, 50 P
After removing the hexane remaining in the molded body in a,
For 30 x 60 seconds to prevent collapse during impregnation of the molded article. Further, in order to improve the homogeneity of the calcined body, a cutting process was performed so as to have a diameter of 15 mm after the burning. Next, the calcined body was immersed in a 10% concentration aqueous solution of Ni salt, and then subjected to a drying treatment in an exhaust-type hot-air drying oven at 130 ° C., thereby steepening the Ni concentration in the calcined body.

【0028】一方、上記の基礎物性において、Ni濃度
を同一としながら、コバルト量を炭化タングステン量の
制御によって増減させ、仮焼成体をNi塩水溶液中に浸
漬するとともに、粉体中に埋設して乾燥させることによ
り均質体を得た。
On the other hand, in the above basic properties, the amount of cobalt is increased or decreased by controlling the amount of tungsten carbide while keeping the Ni concentration the same, and the calcined body is immersed in an aqueous solution of Ni salt and embedded in powder. By drying, a homogenous body was obtained.

【0029】これらを十分乾燥させた後、窒素流通下に
おいて、50Pa、1400℃の温度で1時間保持して
焼結処理を施した。図8に、焼結体の表面からの距離と
硬度および靱性との関係が示されている。
After these were sufficiently dried, they were sintered at a temperature of 50 Pa and a temperature of 1400 ° C. for 1 hour under a nitrogen flow. FIG. 8 shows the relationship between the distance from the surface of the sintered body and the hardness and toughness.

【0030】ここで、傾斜機能領域は約7mmであり、
表面の高硬度均質層の厚さは約0.3mmであり、硬度
はHRA93であった。図8に示す市販材の同等製品の
硬度がHRA90.5程度であるのに比べて、実施例1
の硬度は非常に高い値となった。また、靱性は、同一試
験条件下の測定において、市販品の7MPam1/2 に比
べ、実施例1では、内部がその2倍近い値となった。
Here, the gradient functional area is about 7 mm,
The thickness of the high hardness homogeneous layer on the surface was about 0.3 mm, and the hardness was HRA93. The hardness of the equivalent product of the commercial material shown in FIG.
Has a very high hardness. Further, in the measurement under the same test conditions, the toughness of the inside of Example 1 was almost twice as large as that of 7 MPam 1/2 of a commercially available product.

【0031】さらに、実施例1で得られた焼結体の断面
を顕微鏡を用いて観察し、その粒子の大きさを測定した
ところ、図9に示す結果が得られた。これにより、焼結
体の表面近傍の粒子は、内部に比べて3〜4倍程度の大
きさに成長していることが判った。
Further, the cross section of the sintered body obtained in Example 1 was observed using a microscope, and the size of the particles was measured. The result shown in FIG. 9 was obtained. Thus, it was found that the particles near the surface of the sintered body grew about 3 to 4 times as large as the inside.

【0032】図10は、均質体組成としたときのコバル
ト量と強度の関係を、粒成長剤の含浸の有無により比較
したものである。これによれば、含浸操作を行うことに
より、含浸物がセラミックス粒子の成長を促進するとと
もに、バインダの役割を担うコバルトと密接に結合し、
強度の改善が見られた。すなわち、セラミックス粒子と
金属とが従来以上に密接に結合し、強度の改善効果が高
くなった。これにより、実施例1で得られた焼結体の各
性質は、超硬を凌ぐものであり、エンドミルとしての性
能が飛躍的に向上するという効果が得られる。実施例2 実施例2では、実施例1に従って成形された焼結体を用
いて、図1および図3に示すエンドミル10、10aを
製作した。エンドミル10aは、アルミニウムテスト用
の4枚刃エンドミルを構成する一方、エンドミル10
は、SCMテスト用の2枚刃エンドミルを構成する。
FIG. 10 is a graph comparing the relationship between the amount of cobalt and the strength in the case of a homogeneous composition depending on the presence or absence of a grain growth agent. According to this, by performing the impregnation operation, the impregnated material promotes the growth of the ceramic particles, and is closely bonded to cobalt, which plays a role of a binder,
An improvement in strength was seen. That is, the ceramic particles and the metal were more closely bonded than before, and the effect of improving the strength was enhanced. As a result, the properties of the sintered body obtained in Example 1 are superior to those of carbide, and an effect that the performance as an end mill is dramatically improved can be obtained. Example 2 In Example 2, the end mills 10 and 10a shown in FIGS. 1 and 3 were manufactured using the sintered body formed according to Example 1. The end mill 10a constitutes a four-flute end mill for aluminum test, while the end mill 10a
Constitutes a two-flute end mill for SCM test.

【0033】具体的には、実施例1と同様の組成の複合
材を用いて成形体を成形し、この成形体を仮焼成した
後、仮加工しておき、10%濃度のNi塩水溶液に浸漬
し、乾燥後に同一条件で焼成処理を施した。焼成処理し
た後、刃付け加工等を行ってエンドミル10aを製作し
た。比較工具として、市販の超微粒子超硬材を同一加工
条件および同一刃付け条件にて製作し、アルミ加工ライ
ンでそれぞれの性能を比較する実験を行った。被削材
は、高シリコン含有のアルミニウム合金ADC12相当
材であった。
More specifically, a molded body was formed using a composite material having the same composition as in Example 1, and the molded body was preliminarily calcined and preliminarily worked to prepare a 10% strength aqueous solution of Ni salt. After immersion and drying, a baking treatment was performed under the same conditions. After the baking treatment, the end mill 10a was manufactured by performing a cutting process or the like. As a comparative tool, a commercially available ultra-fine particle super hard material was manufactured under the same processing conditions and the same cutting condition, and an experiment was performed to compare the respective performances in an aluminum processing line. The work material was a high silicon content aluminum alloy ADC12 equivalent material.

【0034】そのテスト結果が、図11に示されてい
る。市販超硬材では、耐摩耗性および強度等が高いにも
かかわらず、5000×100mm溝を経過した時点で
既に構成刃先の形成が見られ、10000×100mm
溝ではチッピングにより刃先の欠け等も確認された。そ
して、この時点で加工された溝精度は相当に劣化してお
り、その後は摩耗によって刃先に欠けが発生してしまっ
た。これに対して、エンドミル10aでは、エンドミル
内部からエンドミル表面に向けて金属成分が漸減してお
り、構成刃先の形成も見られず、しかも加工された穴精
度も良好であるという結果が得られた。
FIG. 11 shows the test results. In the case of a commercially available cemented carbide material, although the wear resistance and strength are high, the formation of the constituent cutting edge is already seen at the time when the groove passes through the 5000 × 100 mm groove, and the 10,000 × 100 mm
In the groove, chipping of the cutting edge was also confirmed by chipping. Then, the precision of the groove processed at this point was considerably deteriorated, and thereafter, the chip edge was chipped by wear. On the other hand, in the end mill 10a, the metal component was gradually decreased from the inside of the end mill toward the end mill surface, the formation of the constituent edge was not observed, and the result that the precision of the machined hole was good was obtained. .

【0035】一方、鉄系材のテストとして、JISP−
10を基本組成とし、上記と同様に10%濃度のニッケ
ル塩水溶液に仮焼成体を浸漬し、焼成処理を施してエン
ドミル10を製作した。このエンドミル10では、刃部
12の領域部分のみに高硬度化されるとともに傾斜材化
されている。比較工具として、市販品のP−10系統材
にアルミナ、窒化チタン、炭窒化チタンまたは炭化チタ
ンの多層コーティングを施した耐摩耗性等に優れるエン
ドミルを製作した。そして、被削材としてSCM435
を用い、回転数が1800rpmで送りが60mmの加
工条件下に、エンドミル10と市販品の加工実験を行っ
たところ、型寿命までの加工量が、エンドミル10では
約300kmであるのに対し、比較工具では68kmで
あった。このエンドミル10では、前記比較工具の4倍
程度の加工量となって、非常に優れるという結果が得ら
れた。
On the other hand, JISP-
The end mill 10 was manufactured by immersing the calcined body in a 10% concentration nickel salt aqueous solution in the same manner as described above and subjecting the calcined body to a calcining treatment. In the end mill 10, only the region of the blade portion 12 is hardened and formed into an inclined material. As a comparative tool, an end mill having excellent wear resistance and the like was produced by applying a multilayer coating of alumina, titanium nitride, titanium carbonitride or titanium carbide to a commercially available P-10 material. And SCM435 as a work material
When the end mill 10 and a commercially available product were subjected to machining experiments under the machining conditions of a rotation speed of 1800 rpm and a feed of 60 mm, the machining amount until the die life was about 300 km in the end mill 10, whereas the It was 68 km for the tool. With this end mill 10, the machining amount was about four times that of the comparative tool, and a very excellent result was obtained.

【0036】このように、実施例2では、アルミニウム
系材や鉄系材等の種々の異なる材種の加工の際に、従来
工具に比べて耐久性が著しく向上するとともに、高硬質
コーティング被膜を有するものに比べても、加工性に優
れ、生産ラインの連続性が向上し、しかも、高速加工や
超高速加工にも適するという効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment, when machining various kinds of materials such as aluminum-based materials and iron-based materials, the durability is remarkably improved as compared with the conventional tool, and the high hard coating film is formed. Compared with those having, it has an effect of being excellent in workability, improving the continuity of the production line, and suitable for high-speed processing and ultra-high-speed processing.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明に係る複合材製エンドミルでは、
エンドミル内部からエンドミル表面に向かうに従って、
複合材中の金属成分の割合が漸減するため、実際に加工
を行う切刃部分が高硬度でかつ耐摩耗性を有する一方、
エンドミル内部が高靱性かつ高強度を有するとともに、
この間の組成や物性が緩やかに変化する。これにより、
高速加工に適するとともに、耐用性が大幅に向上するこ
とになる。
In the composite end mill according to the present invention,
From the inside of the end mill to the end mill surface,
Because the ratio of the metal component in the composite material gradually decreases, the cutting edge part that actually performs processing has high hardness and wear resistance,
The inside of the end mill has high toughness and high strength,
During this time, the composition and physical properties gradually change. This allows
It is suitable for high-speed machining and greatly improves the durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る複合材製エンド
ミルの一部断面側面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記エンドミルの縦断面正面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional front view of the end mill.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る複合材製エンド
ミルの一部断面側面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態に係る複合材製エンド
ミルの一部断面側面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態に係る複合材製エンド
ミル(2枚刃)の一部断面側面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill (two blades) according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施形態に係る複合材製エンド
ミル(3枚刃)の一部断面側面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill (three blades) according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施形態に係る複合材製エンド
ミル(4枚刃)の一部断面側面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional side view of a composite end mill (four blades) according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】エンドミル表面からの距離と硬度および靱性の
関係説明図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the distance from the end mill surface and the hardness and toughness.

【図9】ニッケル添加による炭化タングステン粒子の成
長状態の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a growth state of tungsten carbide particles by adding nickel.

【図10】コバルト量と強度の関係説明図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the amount of cobalt and strength.

【図11】実加工ラインのテスト結果の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a test result of an actual machining line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10a〜10e…エンドミル 12、12a〜12e…刃部 14、14a〜14
e…シャンク部 16、16a〜16e…端面切刃 18、18a〜18
e…切刃 20、20a〜20e…金属部 22、22a〜22
e…セラミックス部 24、24a〜24e…傾斜部
10, 10a to 10e: End mill 12, 12a to 12e: Blade part 14, 14a to 14
e: Shank part 16, 16a-16e: End face cutting edge 18, 18a-18
e: Cutting blade 20, 20a-20e: Metal part 22, 22a-22
e: ceramic part 24, 24a to 24e: inclined part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミックス成分と金属成分とを含む複合
材で構成されるとともに、 エンドミル内部からエンドミル表面に向かうに従って、
前記複合材中の前記金属成分の割合が漸減することを特
徴とする複合材製エンドミル。
1. An end mill comprising a composite material containing a ceramic component and a metal component.
An end mill made of a composite material, wherein a ratio of the metal component in the composite material is gradually reduced.
【請求項2】請求項1記載のエンドミルにおいて、前記
金属成分の割合が漸減する傾斜部の厚さが、0.3mm
〜10mmの範囲内に設定されることを特徴とする複合
材製エンドミル。
2. The end mill according to claim 1, wherein the thickness of the inclined portion where the ratio of the metal component gradually decreases is 0.3 mm.
A composite end mill characterized in that the end mill is set within a range of 10 to 10 mm.
【請求項3】請求項1または2記載のエンドミルにおい
て、前記複合材中の前記金属成分は、周期表のVIII
族のFe、NiまたはCoの中から選択される少なくと
も一種以上の金属成分であり、 前記複合材中の前記セラミックス成分は、WC、Ti
C、Mo2 C、TaC、NbC、Cr3 2 またはVC
の中から選択される少なくとも一種以上のセラミックス
成分であり、かつ、セラミックス量が、 85wt%≦WC+TiC+Mo2 C+TaC+NbC
+Cr3 2 +VC≦97wt% に設定されることを特徴とする複合材製エンドミル。
3. The end mill according to claim 1, wherein the metal component in the composite material is VIII of the periodic table.
At least one metal component selected from the group consisting of Fe, Ni and Co, and the ceramic component in the composite material is WC, Ti
C, Mo 2 C, TaC, NbC, Cr 3 C 2 or VC
And at least one ceramic component selected from the group consisting of: 85 wt% ≦ WC + TiC + Mo 2 C + TaC + NbC
An end mill made of a composite material, wherein + Cr 3 C 2 + VC ≦ 97 wt%.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエ
ンドミルにおいて、前記エンドミル表面の硬度がHRA
88以上であることを特徴とする複合材製エンドミル。
4. The end mill according to claim 1, wherein the hardness of the end mill surface is HRA.
A composite end mill having a diameter of 88 or more.
JP11105553A 1999-04-13 1999-04-13 End mill made of composite material Withdrawn JP2000296410A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11105553A JP2000296410A (en) 1999-04-13 1999-04-13 End mill made of composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11105553A JP2000296410A (en) 1999-04-13 1999-04-13 End mill made of composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000296410A true JP2000296410A (en) 2000-10-24

Family

ID=14410764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11105553A Withdrawn JP2000296410A (en) 1999-04-13 1999-04-13 End mill made of composite material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000296410A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104368856A (en) * 2013-08-14 2015-02-25 铠钜科技股份有限公司 Composite cutter
US10293411B2 (en) * 2016-11-15 2019-05-21 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104368856A (en) * 2013-08-14 2015-02-25 铠钜科技股份有限公司 Composite cutter
US10293411B2 (en) * 2016-11-15 2019-05-21 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
EP3542934A4 (en) * 2016-11-15 2020-06-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4842962B2 (en) Sintered cemented carbide using vanadium as gradient forming element
KR100695493B1 (en) Low thermal conductivity hard metal
JP2001514081A (en) Elongated rotary tool made of cermet containing Co-Ni-Fe binder
JPH02254131A (en) Nitrogen-containing cermet having excellent various characteristics, its manufacture and coated nitrogen-containing cermet
CN113396233A (en) Hard powder particles with improved compressibility and green strength
JP5157056B2 (en) Cubic boron nitride sintered body, coated cubic boron nitride sintered body, and cutting tool for hardened steel comprising the same
JP4739484B2 (en) Titanium-based carbonitride alloy
JP3861056B2 (en) Manufacturing method of cutting tool
JPH0196084A (en) Surface-coated cubic boron nitride-based material sintered under superhigh pressure to be used for cutting tool
JP2000296410A (en) End mill made of composite material
JP3366659B2 (en) Heterogeneous layer surface-finished sintered alloy and method for producing the same
JP2000296405A (en) Drill made of composite material
JP4172754B2 (en) TiCN-based cermet and method for producing the same
JP4739482B2 (en) Titanium-based carbonitride alloy
JP2000296411A (en) Reamer made of composite material
JP2000301279A (en) Complex material-made forging die
JP3691290B2 (en) Composite coating material
JPH0328172A (en) High toughness-and high hardness-sintered material
JP2000345214A (en) Tap formed of composite material
JP2004223666A (en) Cutting tool for rough machining
JP2000296401A (en) Cutting tool made of composite material
JP4739483B2 (en) Titanium-based carbonitride alloy
JP2000296412A (en) Hob made of composite material
JP3368367B2 (en) Tungsten carbide based cemented carbide and cutting tools
KR100497850B1 (en) sinterd alloy of tungsten carbide having tensile strength and wear resistance character & cutting tools using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051205

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070131