JP2001138113A - 耐熱鋳鋼穴加工方法 - Google Patents
耐熱鋳鋼穴加工方法Info
- Publication number
- JP2001138113A JP2001138113A JP31752899A JP31752899A JP2001138113A JP 2001138113 A JP2001138113 A JP 2001138113A JP 31752899 A JP31752899 A JP 31752899A JP 31752899 A JP31752899 A JP 31752899A JP 2001138113 A JP2001138113 A JP 2001138113A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- cast steel
- resistant cast
- drill
- drilling
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Drilling And Boring (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】４ａ、５ａ、６ａ族成分を添加した新しい耐熱
鋳鋼を高能率かつ長寿命に穴明けを行う加工法を提供す
ることを目的とする。 【構成】Ｃを０．２重量％以上、Ｎｉを８重量％以上、
Ｃｒを１５重量％以上及び４ａ、５ａ、６ａ族成分を１
種以上含有し、自動車部品を構成する耐熱鋳鋼を切削す
る方法において、ＷＣの平均粒度が１μｍ以下である微
粒系超硬合金を母材とし、ＴｉとＡｌを主成分とする硬
質皮膜を被覆したドリルを用いて構成する。
鋳鋼を高能率かつ長寿命に穴明けを行う加工法を提供す
ることを目的とする。 【構成】Ｃを０．２重量％以上、Ｎｉを８重量％以上、
Ｃｒを１５重量％以上及び４ａ、５ａ、６ａ族成分を１
種以上含有し、自動車部品を構成する耐熱鋳鋼を切削す
る方法において、ＷＣの平均粒度が１μｍ以下である微
粒系超硬合金を母材とし、ＴｉとＡｌを主成分とする硬
質皮膜を被覆したドリルを用いて構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱鋳鋼を長寿命に安定
して穴加工する加工方法に関する。
して穴加工する加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の耐熱鋳鋼は鉄を主成分としこれに
Ｎｉ、Ｃｒが添加された系が一般的であった。これらの
耐熱鋳鋼は主に高速度鋼のドリルを使用し３０ｍ／ｍｉ
ｎ以下の切削速度で穴加工を実施していた。ところが最
近環境問題からくる自動車の排気ガス規制にともない、
エンジンの燃焼温度を上昇させる必要がでてきた。そこ
で自動車部品の耐熱性を高めるため、従来の耐熱鋳鋼に
４ａ、５ａ、６ａ族成分を添加した新しい耐熱鋳鋼が市
場に現れ始めた。これらの新耐熱鋳鋼はさらに被切削性
が悪く、切削温度も著しく高くなり、従来の穴加工方法
では一本のドリルでせいぜい１００穴程度の加工加工し
か行えないのが現状である。
Ｎｉ、Ｃｒが添加された系が一般的であった。これらの
耐熱鋳鋼は主に高速度鋼のドリルを使用し３０ｍ／ｍｉ
ｎ以下の切削速度で穴加工を実施していた。ところが最
近環境問題からくる自動車の排気ガス規制にともない、
エンジンの燃焼温度を上昇させる必要がでてきた。そこ
で自動車部品の耐熱性を高めるため、従来の耐熱鋳鋼に
４ａ、５ａ、６ａ族成分を添加した新しい耐熱鋳鋼が市
場に現れ始めた。これらの新耐熱鋳鋼はさらに被切削性
が悪く、切削温度も著しく高くなり、従来の穴加工方法
では一本のドリルでせいぜい１００穴程度の加工加工し
か行えないのが現状である。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は上記新耐熱
鋳鋼を高能率かつ長寿命に穴明けを行う加工法を提供す
ることを目的とする。
鋳鋼を高能率かつ長寿命に穴明けを行う加工法を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決する手段】本発明者らは組成がＮｉ＝８重
量％、Ｃｒ＝１８重量％、Ｗ＝１０重量％からなる耐熱
鋳鋼の穴加工を鋭意研究を重ねた結果、母材には微粒系
の超硬合金を使用し、ＴｉＡｌＮに代表される硬質皮膜
を被覆したドリルを用い加工することにおいて、切削速
度５０ｍ／分においてでも１０００穴以上の穴加工が行
えることを確認するに至った。
量％、Ｃｒ＝１８重量％、Ｗ＝１０重量％からなる耐熱
鋳鋼の穴加工を鋭意研究を重ねた結果、母材には微粒系
の超硬合金を使用し、ＴｉＡｌＮに代表される硬質皮膜
を被覆したドリルを用い加工することにおいて、切削速
度５０ｍ／分においてでも１０００穴以上の穴加工が行
えることを確認するに至った。
【０００５】これら新耐熱鋳鋼の穴明けにおいては、ド
リルの刃先にチッピングが発生し易いためＴｉＣ、Ｔａ
Ｃを含むＰ種系ドリルではせいぜい５０穴加工位におい
てチッピングが発生し長寿命は達成されない。そのた
め、本願発明では超微粒子超硬合金を母材とする。更
に、硬質皮膜は、切削温度も５００℃を超えるためＴｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ等の硬質皮膜では酸化摩滅が発生しせいぜ
い１００穴程度の加工しか行えないため、ＴｉとＡｌを
主成分とする硬質皮膜を用いる。ＴｉとＡｌを主成分と
する硬質皮膜に、更に耐熱性を向上させるために、Ｓ
ｉ、Ｎｂ、Ｃｒ等を加えたり、それらの窒化物、酸窒化
物等を用いる事ができる。
リルの刃先にチッピングが発生し易いためＴｉＣ、Ｔａ
Ｃを含むＰ種系ドリルではせいぜい５０穴加工位におい
てチッピングが発生し長寿命は達成されない。そのた
め、本願発明では超微粒子超硬合金を母材とする。更
に、硬質皮膜は、切削温度も５００℃を超えるためＴｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ等の硬質皮膜では酸化摩滅が発生しせいぜ
い１００穴程度の加工しか行えないため、ＴｉとＡｌを
主成分とする硬質皮膜を用いる。ＴｉとＡｌを主成分と
する硬質皮膜に、更に耐熱性を向上させるために、Ｓ
ｉ、Ｎｂ、Ｃｒ等を加えたり、それらの窒化物、酸窒化
物等を用いる事ができる。
【０００６】さらに、本発明者は切削途中の刃先観察を
詳細に行った結果、これら新耐熱鋳鋼の穴加工において
は、ドリルの刃先に切削熱による塑性変形が発生する事
実を見出した。塑性変形を抑制するためには、切削によ
り生ずる熱を冷却により取り去るか、母材超硬合金の結
合相にＷを多く固溶させ固溶強化させることが極めて有
効であることを確認するに至った。そのため、該ドリル
にクーラント用の穴を設け、水溶性切削油剤やエアー等
をクーラントとして切れ刃近傍に供給し冷却する。
詳細に行った結果、これら新耐熱鋳鋼の穴加工において
は、ドリルの刃先に切削熱による塑性変形が発生する事
実を見出した。塑性変形を抑制するためには、切削によ
り生ずる熱を冷却により取り去るか、母材超硬合金の結
合相にＷを多く固溶させ固溶強化させることが極めて有
効であることを確認するに至った。そのため、該ドリル
にクーラント用の穴を設け、水溶性切削油剤やエアー等
をクーラントとして切れ刃近傍に供給し冷却する。
【０００７】次に、切削温度そのものをを低下させるた
めに、ＴｉとＡｌを主成分とする硬質皮膜の上層として
低摩擦係数を有する、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄ
ＬＣ）、ＭｏＳ２、ＴｉＶ系硬質皮膜、ＴｉＢ２、ＢＮ
系、ＣＮ系、ＮｉＯ系、ＡｌＯ系等の酸化物皮膜等の潤
滑性皮膜を被服することにより切削温度は約２００℃低
減が可能であり、結果塑性変形の発生を抑制することを
確認した。
めに、ＴｉとＡｌを主成分とする硬質皮膜の上層として
低摩擦係数を有する、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄ
ＬＣ）、ＭｏＳ２、ＴｉＶ系硬質皮膜、ＴｉＢ２、ＢＮ
系、ＣＮ系、ＮｉＯ系、ＡｌＯ系等の酸化物皮膜等の潤
滑性皮膜を被服することにより切削温度は約２００℃低
減が可能であり、結果塑性変形の発生を抑制することを
確認した。
【０００８】更に本発明の穴加工方法のドリルには、好
ましくはクーラント用の穴を有するものを用い、母材超
硬合金の保磁力を１５．８ｋＡ／ｍから２７．７ｋＡ／
ｍ、硬さをロックウェル硬度Ａスケールで９１．０から
９２．５とした母材を用いる。また、母材超硬合金のＣ
ｏを主成分とする結合相の格子定数を０．３５６０ｎｍ
から０．３５７５ｎｍとし、ＴｉとＡｌを主成分とする
硬質皮膜の上層として潤滑性向上皮膜を被覆したドリル
を使用することを特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法であ
る。
ましくはクーラント用の穴を有するものを用い、母材超
硬合金の保磁力を１５．８ｋＡ／ｍから２７．７ｋＡ／
ｍ、硬さをロックウェル硬度Ａスケールで９１．０から
９２．５とした母材を用いる。また、母材超硬合金のＣ
ｏを主成分とする結合相の格子定数を０．３５６０ｎｍ
から０．３５７５ｎｍとし、ＴｉとＡｌを主成分とする
硬質皮膜の上層として潤滑性向上皮膜を被覆したドリル
を使用することを特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法であ
る。
【０００９】次に数値を限定した理由を説明する。母材
の保磁力は１５．８ｋＡ／ｍを下回ると耐摩耗性が劣化
し、２７．７ｋＡ／ｍを超えるとチッピングが発生する
場合があるため１５．８ｋＡ／ｍから２７．７ｋＡ／ｍ
とした。硬さは９１．０を下回ると耐摩耗性が劣化し、
９２．５を超えると母材の靭性が劣化しドリルが折損す
る場合があるため９１．０から９２．５とした。結合相
の格子定数は０．３５６０ｎｍを下回るとＷによる固溶
強化が十分ではなく０．３５７５ｎｍを超えると合金中
に脆い脱炭相が発生する場合があるため０．３５６０ｎ
ｍから０．３５７５ｎｍとした。また水溶性クーラント
を使用する場合においても、外部からの供給より切れ刃
に沿って設けられたクーラントホールから刃先に直接供
給することが好ましい。以下、実施例により本発明を説
明する。
の保磁力は１５．８ｋＡ／ｍを下回ると耐摩耗性が劣化
し、２７．７ｋＡ／ｍを超えるとチッピングが発生する
場合があるため１５．８ｋＡ／ｍから２７．７ｋＡ／ｍ
とした。硬さは９１．０を下回ると耐摩耗性が劣化し、
９２．５を超えると母材の靭性が劣化しドリルが折損す
る場合があるため９１．０から９２．５とした。結合相
の格子定数は０．３５６０ｎｍを下回るとＷによる固溶
強化が十分ではなく０．３５７５ｎｍを超えると合金中
に脆い脱炭相が発生する場合があるため０．３５６０ｎ
ｍから０．３５７５ｎｍとした。また水溶性クーラント
を使用する場合においても、外部からの供給より切れ刃
に沿って設けられたクーラントホールから刃先に直接供
給することが好ましい。以下、実施例により本発明を説
明する。
【００１０】
【実施例】市販のＷＣ粉末、平均粒径が１μｍのＣｏ粉
末、同１．５μｍの（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ粉末、同１．５μｍ
のＴａＣ粉末を用い、通常の粉末冶金法により、表１に
示す本発明例及び比較例の超硬合金を用いて、φ８ｍｍ
のツイストドリルを製作した。
末、同１．５μｍの（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ粉末、同１．５μｍ
のＴａＣ粉末を用い、通常の粉末冶金法により、表１に
示す本発明例及び比較例の超硬合金を用いて、φ８ｍｍ
のツイストドリルを製作した。
【００１１】
【表１】
【００１２】次に、アーク放電によるイオンプレーティ
ング法によりバイアス１５０Ｖ、反応圧２Ｐａにおいて
３μｍの厚みに硬質皮膜を被覆した。硬質皮膜組成はタ
ーゲットの組成を調整することにより所定の組成を得
た。潤滑性皮膜はマグネトロンスパッタリング法により
ＴｉＡｌ系皮膜の上に０．５μｍの厚みの皮膜を形成し
た。これらの本発明例、比較例のφ８ｍｍのドリルを用
い前述の新耐熱鋳鋼を切削速度５０ｍ／ｍｉｎ、１刃当
たりの送り０．０８ｍｍ、加工穴深さ２４ｍｍの穴開け
を実施しドリルが折損するまでの加工穴数を求めた。そ
の結果を表１に併記する。
ング法によりバイアス１５０Ｖ、反応圧２Ｐａにおいて
３μｍの厚みに硬質皮膜を被覆した。硬質皮膜組成はタ
ーゲットの組成を調整することにより所定の組成を得
た。潤滑性皮膜はマグネトロンスパッタリング法により
ＴｉＡｌ系皮膜の上に０．５μｍの厚みの皮膜を形成し
た。これらの本発明例、比較例のφ８ｍｍのドリルを用
い前述の新耐熱鋳鋼を切削速度５０ｍ／ｍｉｎ、１刃当
たりの送り０．０８ｍｍ、加工穴深さ２４ｍｍの穴開け
を実施しドリルが折損するまでの加工穴数を求めた。そ
の結果を表１に併記する。
【００１３】本発明のもっとも好ましい実施例として試
料番号１３〜１７のように潤滑性向上皮膜を有するドリ
ルを採用した場合をあげることができる。この中でも特
にＡｌＯ系、ＮｉＯ系皮膜をＰＶＤで成膜した場合は優
れた成績となり、次いでＭｏＳ２、ＴｉＶＮが優れてい
ることが判った。ＤＬＣは鉄との反応のためか、潤滑性
向上皮膜が早く摩滅してしまい、比較的効果が薄かっ
た。試料１による切削では母材が若干硬すぎたため、比
較的早く折損してしまったが、試料２〜１７はそれぞれ
皮膜の特性を十分に発揮することができた。
料番号１３〜１７のように潤滑性向上皮膜を有するドリ
ルを採用した場合をあげることができる。この中でも特
にＡｌＯ系、ＮｉＯ系皮膜をＰＶＤで成膜した場合は優
れた成績となり、次いでＭｏＳ２、ＴｉＶＮが優れてい
ることが判った。ＤＬＣは鉄との反応のためか、潤滑性
向上皮膜が早く摩滅してしまい、比較的効果が薄かっ
た。試料１による切削では母材が若干硬すぎたため、比
較的早く折損してしまったが、試料２〜１７はそれぞれ
皮膜の特性を十分に発揮することができた。
【００１４】これらに対し比較例１８、１９では硬質皮
膜が初期に摩滅した。比較例２０、２３、２４は比較的
ＷＣの粒径が粗く、組織中にＢ１型固溶体相を有するタ
イプの超硬合金母材を用いた例であるが、摩耗が速く短
寿命であった。試料２５は母材が硬すぎ、かつ硬質皮膜
もＡｌを含まない系のものであったため、高い切削抵抗
に耐えられずに折損した。
膜が初期に摩滅した。比較例２０、２３、２４は比較的
ＷＣの粒径が粗く、組織中にＢ１型固溶体相を有するタ
イプの超硬合金母材を用いた例であるが、摩耗が速く短
寿命であった。試料２５は母材が硬すぎ、かつ硬質皮膜
もＡｌを含まない系のものであったため、高い切削抵抗
に耐えられずに折損した。
【００１５】
【発明の効果】本発明を適用することにより、新耐熱鋳
鋼を高能率かつ長寿命において穴加工が可能であり、特
に潤滑性皮膜を被覆した場合において最長寿命が達成さ
れた。
鋼を高能率かつ長寿命において穴加工が可能であり、特
に潤滑性皮膜を被覆した場合において最長寿命が達成さ
れた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃを０．２重量％以上、Ｎｉを８重量％
以上、Ｃｒを１５重量％以上及び耐熱性向上成分として
Ｃｒを除く４ａ、５ａ、６ａ族成分を１種以上含有する
耐熱鋳鋼を切削する方法であって、ＷＣの平均粒度が１
μｍ以下である微粒系超硬合金を母材とし、ＴｉとＡｌ
を主成分とする硬質皮膜を被覆したドリルを用いて穴明
けすることを特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の耐熱鋳鋼穴加工方法にお
いて、該ドリルはクーラント用の穴を有することを特徴
とする耐熱鋳鋼穴加工方法。 - 【請求項３】 請求項１及び２項記載の耐熱鋳鋼穴加工
方法において、該ドリルの母材超硬合金の保磁力が１
５．８ｋＡ／ｍから２７．７ｋＡ／ｍ、硬さがロックウ
ェル硬度Ａスケールで９１．０から９２．５であること
を特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の耐熱鋳鋼穴加工方
法において、該ドリルの母材超硬合金のＣｏを主成分と
する結合相の格子定数が０．３５６０ｎｍから０．３５
７５ｎｍであることを特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４記載の耐熱鋳鋼穴加工方
法において、ＴｉとＡｌを主成分とする硬質皮膜の上層
として潤滑性向上皮膜を被覆したドリルを使用すること
を特徴とする耐熱鋳鋼穴加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31752899A JP2001138113A (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 耐熱鋳鋼穴加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31752899A JP2001138113A (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 耐熱鋳鋼穴加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001138113A true JP2001138113A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=18089262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31752899A Pending JP2001138113A (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 耐熱鋳鋼穴加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001138113A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006312202A (ja) * | 2004-01-21 | 2006-11-16 | Minoru Umemoto | ナノ結晶層生成方法、そのナノ結晶層生成方法により生成されたナノ結晶層を備えた機械部品、及び、その機械部品の製造方法 |
| US8382919B2 (en) | 2004-01-21 | 2013-02-26 | Toyohashi University Of Technology | Process of forming nanocrystal layer |
-
1999
- 1999-11-08 JP JP31752899A patent/JP2001138113A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006312202A (ja) * | 2004-01-21 | 2006-11-16 | Minoru Umemoto | ナノ結晶層生成方法、そのナノ結晶層生成方法により生成されたナノ結晶層を備えた機械部品、及び、その機械部品の製造方法 |
| JP4711629B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2011-06-29 | 実 梅本 | ナノ結晶層生成方法、そのナノ結晶層生成方法により生成されたナノ結晶層を備えた機械部品、及び、その機械部品の製造方法 |
| US8382919B2 (en) | 2004-01-21 | 2013-02-26 | Toyohashi University Of Technology | Process of forming nanocrystal layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5188133B2 (ja) | 切削工具 | |
| CN102209798B (zh) | 切削工具寿命优良的机械结构用钢及其切削方法 | |
| JP3229947B2 (ja) | 表面被覆スローアウェイインサート | |
| JP4028368B2 (ja) | 表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| US7431542B2 (en) | Coated cutting insert | |
| JP2003508632A (ja) | 被覆された転削インサート | |
| JP2007119795A (ja) | 硬質皮膜及び硬質皮膜被覆工具 | |
| JP2007203450A (ja) | 耐熱性超合金（ｈｒｓａ）及びステンレス鋼の旋削加工に要求される切り欠け及び摩耗用の超硬合金インサート | |
| WO2001018272A1 (en) | Coated cemented carbide insert | |
| JP3016703B2 (ja) | 被覆硬質部材 | |
| JPH08209336A (ja) | 被覆硬質合金 | |
| Aslantas et al. | The performance of ceramic and cermet cutting tools for the machining of austempered ductile iron | |
| JP2000514723A (ja) | 冷間成形作業用工具 | |
| JP2001138113A (ja) | 耐熱鋳鋼穴加工方法 | |
| JP3029642B2 (ja) | 溶融金属に対する耐溶損性の優れた鋳造用金型または接溶湯器具 | |
| JP2003105565A (ja) | 耐摩耗性潤滑膜およびその被覆工具 | |
| JP6028374B2 (ja) | ターゲット及び硬質被膜被覆切削工具 | |
| JPH06330321A (ja) | 被覆硬質合金部材 | |
| JP2801484B2 (ja) | 切削工具用超硬合金 | |
| JP3779948B2 (ja) | 硬質皮膜被覆工具 | |
| EP1222316A1 (en) | Coated cemented carbide insert | |
| JP3679076B2 (ja) | 硬質皮膜被覆工具 | |
| JP4290866B2 (ja) | 被覆超硬合金部材の製造方法 | |
| JPH10306354A (ja) | 快削鋼材用の切削工具 | |
| JPH10298700A (ja) | 超硬合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040301 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040329 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040810 |