JP2001179533A - 被覆工具 - Google Patents
被覆工具Info
- Publication number
- JP2001179533A JP2001179533A JP36392499A JP36392499A JP2001179533A JP 2001179533 A JP2001179533 A JP 2001179533A JP 36392499 A JP36392499 A JP 36392499A JP 36392499 A JP36392499 A JP 36392499A JP 2001179533 A JP2001179533 A JP 2001179533A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- cutting
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- coated tool
- speed
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速度鋼及び超硬合金を基体としてなる工具
の耐凝着性又は耐圧着性を向上させた被覆工具を提供す
ることを目的とする。 【構成】 切削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度で
使用される高速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被覆
工具において、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし全
部に、０．０５μｍ〜５．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、Ｎ
ｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜の１
種以上を被覆し、更に、０．５μｍ〜１０．０μｍの硬
質皮膜と上記潤滑皮膜とを組合わせることにより構成す
る。
の耐凝着性又は耐圧着性を向上させた被覆工具を提供す
ることを目的とする。 【構成】 切削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度で
使用される高速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被覆
工具において、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし全
部に、０．０５μｍ〜５．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、Ｎ
ｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜の１
種以上を被覆し、更に、０．５μｍ〜１０．０μｍの硬
質皮膜と上記潤滑皮膜とを組合わせることにより構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低速切削域、特に切削
速度２０ｍ／ｍｉｎ以下で用いられるブローチ等の切削
工具に関する。
速度２０ｍ／ｍｉｎ以下で用いられるブローチ等の切削
工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質被膜を有する工具についてはイオン
プレーティングを主として一般化しており、金色を呈す
るＴｉＮコ−ティングが施された高速度工具を初めとし
てＴｉＣＮ等のコ−ティングが施された高速度鋼製又は
超硬合金製の工具に適用されている。これらは主として
耐摩耗性やより高速切削における耐熱性が重視されて開
発が進められている。しかし、低速切削域における皮膜
はほとんど検討されていないのが現状である。例えば、
ＴｉＡｌＮ皮膜の例として、特開平１１−３００５１８
号公報がある。
プレーティングを主として一般化しており、金色を呈す
るＴｉＮコ−ティングが施された高速度工具を初めとし
てＴｉＣＮ等のコ−ティングが施された高速度鋼製又は
超硬合金製の工具に適用されている。これらは主として
耐摩耗性やより高速切削における耐熱性が重視されて開
発が進められている。しかし、低速切削域における皮膜
はほとんど検討されていないのが現状である。例えば、
ＴｉＡｌＮ皮膜の例として、特開平１１−３００５１８
号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】低速切削域で用いる工
具として、代表的なものはブローチ工具であり、回転を
用いる旋削加工やフライス加工に比較して著しく低速で
あり、数メートル程度が実用され、高速ブローチ盤にお
いても十数メートルの速度にすぎない。低速における切
削では工具材料の耐摩耗性や耐熱性といった摩耗や熱に
関する基本的なものは問題とならず、凝着や圧着という
現象を伴うのが一般的である。切削は工具刃先の受ける
力が摩擦を伴い、被削材の分断あるいは切粉の生成過程
でこの摩擦現象が重要な役割を演じる。低速では、摩擦
現象において凝着又は圧着し易く、凝着物又は圧着物が
成長し易いという課題がある。このような摩擦低減によ
り、低速域で用いられる用途でもＴｉＮやＴｉＡｌＮ等
の被覆が用いられ、被削材に対応してダイヤ被覆も行わ
れている。本発明の課題は、高速度鋼及び超硬合金を基
体としてなる工具の耐凝着性又は耐圧着性を向上させた
被覆工具を提供することにある。
具として、代表的なものはブローチ工具であり、回転を
用いる旋削加工やフライス加工に比較して著しく低速で
あり、数メートル程度が実用され、高速ブローチ盤にお
いても十数メートルの速度にすぎない。低速における切
削では工具材料の耐摩耗性や耐熱性といった摩耗や熱に
関する基本的なものは問題とならず、凝着や圧着という
現象を伴うのが一般的である。切削は工具刃先の受ける
力が摩擦を伴い、被削材の分断あるいは切粉の生成過程
でこの摩擦現象が重要な役割を演じる。低速では、摩擦
現象において凝着又は圧着し易く、凝着物又は圧着物が
成長し易いという課題がある。このような摩擦低減によ
り、低速域で用いられる用途でもＴｉＮやＴｉＡｌＮ等
の被覆が用いられ、被削材に対応してダイヤ被覆も行わ
れている。本発明の課題は、高速度鋼及び超硬合金を基
体としてなる工具の耐凝着性又は耐圧着性を向上させた
被覆工具を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため本発明では、切
削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度で使用される高
速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被覆工具におい
て、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし全部に、０．
０５μｍ〜２．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、Ｔａ
Ｎ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜を１種以上を被
覆したことを特徴とする被覆工具を提供することによっ
て上述した従来技術の課題を解決した。更に、０．５μ
ｍ〜１０．０μｍの硬質皮膜と上記固体潤滑皮膜とを組
合わせることにより解決したものである。
削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度で使用される高
速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被覆工具におい
て、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし全部に、０．
０５μｍ〜２．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、Ｔａ
Ｎ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜を１種以上を被
覆したことを特徴とする被覆工具を提供することによっ
て上述した従来技術の課題を解決した。更に、０．５μ
ｍ〜１０．０μｍの硬質皮膜と上記固体潤滑皮膜とを組
合わせることにより解決したものである。
【０００５】先ず、ブローチのような低速で用いられる
工具切削では上述したような凝着又は圧着といった現象
により工具性能に制限が加えられるような場合、凝着又
は圧着しにくい材料を工具表面に被覆することが重要と
なる。そこで各種材料について調査研究を行い、硬さと
潤滑性を兼ね備えている固体潤滑剤を用いることにより
摩擦が低減され、この現象は単に摩擦を下げる作用とし
て凝着物や圧着物が成長を起こす以前に滑り除去される
効果によるものである。このような作用を生み出すため
には固体潤滑剤のなかでも硬さの高い潤滑膜を形成する
必要があり、ある程度の密着性を得るためにはＰＶＤの
場合、ＨｆＮを形成するのが良い。このＨｆＮ被膜を持
つ工具の作用は極めて仕上げ面粗さを向上させることで
あり、その主な作用は潤滑による凝着又は圧着の防止が
その大きな作用となり、切削性能を飛躍的に増大するも
のとなった。また、工具の切れ刃部を含む有効刃長の一
部ないし全部は、ブローチでは工具全体に被覆したり、
被覆後研磨によりすくい面の皮膜を除去したりすること
があり、一部乃至全部、とした。
工具切削では上述したような凝着又は圧着といった現象
により工具性能に制限が加えられるような場合、凝着又
は圧着しにくい材料を工具表面に被覆することが重要と
なる。そこで各種材料について調査研究を行い、硬さと
潤滑性を兼ね備えている固体潤滑剤を用いることにより
摩擦が低減され、この現象は単に摩擦を下げる作用とし
て凝着物や圧着物が成長を起こす以前に滑り除去される
効果によるものである。このような作用を生み出すため
には固体潤滑剤のなかでも硬さの高い潤滑膜を形成する
必要があり、ある程度の密着性を得るためにはＰＶＤの
場合、ＨｆＮを形成するのが良い。このＨｆＮ被膜を持
つ工具の作用は極めて仕上げ面粗さを向上させることで
あり、その主な作用は潤滑による凝着又は圧着の防止が
その大きな作用となり、切削性能を飛躍的に増大するも
のとなった。また、工具の切れ刃部を含む有効刃長の一
部ないし全部は、ブローチでは工具全体に被覆したり、
被覆後研磨によりすくい面の皮膜を除去したりすること
があり、一部乃至全部、とした。
【０００６】更に、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、
ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜としたのは、２硫化
モリブデンの様に低摩擦係数ではあるが柔らかいため切
削初期のみは効果があるものの、切屑等の擦過により摩
滅または持去られる等を防ぐためで有る。膜厚を０．０
５μｍ〜２．０μｍとしたのは、０．０５μｍ未満で
は、皮膜として薄すぎるため、潤滑効果が長く保てず、
また、２．０μｍを越えると厚くなり、剥離等の脱落を
起しやすくなるため０．０５μｍ〜５．０μｍの厚さと
した。更に好ましくは、０．３μｍ〜０．８μｍであ
る。
ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜としたのは、２硫化
モリブデンの様に低摩擦係数ではあるが柔らかいため切
削初期のみは効果があるものの、切屑等の擦過により摩
滅または持去られる等を防ぐためで有る。膜厚を０．０
５μｍ〜２．０μｍとしたのは、０．０５μｍ未満で
は、皮膜として薄すぎるため、潤滑効果が長く保てず、
また、２．０μｍを越えると厚くなり、剥離等の脱落を
起しやすくなるため０．０５μｍ〜５．０μｍの厚さと
した。更に好ましくは、０．３μｍ〜０．８μｍであ
る。
【０００７】次に、切れ刃の一部が回転中心付近で切削
を行うツイストドリル、ボールエンドミルの例で説明す
る。ドリルのチゼル近傍やボールエンドミルの中心刃近
傍では、外周刃を設定して被覆された皮膜では、低速切
削故にその性能が発揮されないこともあった。ツイスト
ドリルやボールエンドミル等では、耐摩耗性の強い皮
膜、例えばＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の上にＨｆＮを成膜
した場合、切削速度が高い外径付近では前記ＴｉＣＮ膜
の耐摩耗性が有効となり、低速領域では潤滑性を維持し
つつ、凝着等の摩耗が軽減され、長期に亘り優れた性能
を得ることができる。また、これらは刃溝においても有
効に作用する。特にツイストドリルのように、刃溝を切
屑が移動し、外部に排出される工具では、刃溝に被覆さ
れた潤滑性皮膜は切屑をスムーズに移動させ、かつ摩擦
抵抗を減少させるが、更に、切屑の擦過程度では摩滅し
たり、剥がれたりすることがなく、その効果は長く保た
れる。
を行うツイストドリル、ボールエンドミルの例で説明す
る。ドリルのチゼル近傍やボールエンドミルの中心刃近
傍では、外周刃を設定して被覆された皮膜では、低速切
削故にその性能が発揮されないこともあった。ツイスト
ドリルやボールエンドミル等では、耐摩耗性の強い皮
膜、例えばＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の上にＨｆＮを成膜
した場合、切削速度が高い外径付近では前記ＴｉＣＮ膜
の耐摩耗性が有効となり、低速領域では潤滑性を維持し
つつ、凝着等の摩耗が軽減され、長期に亘り優れた性能
を得ることができる。また、これらは刃溝においても有
効に作用する。特にツイストドリルのように、刃溝を切
屑が移動し、外部に排出される工具では、刃溝に被覆さ
れた潤滑性皮膜は切屑をスムーズに移動させ、かつ摩擦
抵抗を減少させるが、更に、切屑の擦過程度では摩滅し
たり、剥がれたりすることがなく、その効果は長く保た
れる。
【０００８】
【実施例】ジョイントのスプライン穴加工用スプライン
ブローチの例で説明する。その仕様は最大径２９．８ｍ
ｍ、歯数１５、全長６６０ｍｍであって、４１刃の切削
刃と１０刃の仕上げ刃を備えている。切削刃は順次所定
の切り込み量づつ切削して歯形を創成するが、各切削刃
の歯形は仕上り歯形と同一の形状をなしている。そのた
め、輪郭に段差部を生じないメリットがある。更に、前
記ブロ−チの刃部全面に厚さ０．７μｍのＨｆＮ被覆を
施してある。また、比較のため、同形状にＴｉＡｌＮを
１μｍ被覆したものを用いた。
ブローチの例で説明する。その仕様は最大径２９．８ｍ
ｍ、歯数１５、全長６６０ｍｍであって、４１刃の切削
刃と１０刃の仕上げ刃を備えている。切削刃は順次所定
の切り込み量づつ切削して歯形を創成するが、各切削刃
の歯形は仕上り歯形と同一の形状をなしている。そのた
め、輪郭に段差部を生じないメリットがある。更に、前
記ブロ−チの刃部全面に厚さ０．７μｍのＨｆＮ被覆を
施してある。また、比較のため、同形状にＴｉＡｌＮを
１μｍ被覆したものを用いた。
【０００９】被加工物は材質がニッケルクロムモリブデ
ン鋼（ＳＮＣＭ材）、切削長さ２４ｍｍであって、切削
速度５ｍ／ｍｉｎで切削した。評価はビトウィ−ン径の
変化量を測定することにより、寸法の変化で行った。本
発明例では、切削長さ２００ｍを越えてもビトウィ−ン
径の変化量は２０μｍ以下の安定した切削が可能であっ
た。比較例は、膜質がＴｉＮのためバニシング作用が働
き、ビトウィ−ン径の変化量が３０〜７０μｍと大き
く、長い工具寿命を得ることができなかった。
ン鋼（ＳＮＣＭ材）、切削長さ２４ｍｍであって、切削
速度５ｍ／ｍｉｎで切削した。評価はビトウィ−ン径の
変化量を測定することにより、寸法の変化で行った。本
発明例では、切削長さ２００ｍを越えてもビトウィ−ン
径の変化量は２０μｍ以下の安定した切削が可能であっ
た。比較例は、膜質がＴｉＮのためバニシング作用が働
き、ビトウィ−ン径の変化量が３０〜７０μｍと大き
く、長い工具寿命を得ることができなかった。
【００１０】次に、低速切削域を有する、超微粒子超硬
合金製のＲ１ｍｍ（刃径２ｍｍ）、刃数２枚刃のボ−ル
エンドミルを製作し、ＴｉＡｌＮ膜上にＴａＮを０．４
μｍの厚みで被覆し、本発明例のボールエンドミルを製
作した。比較例として、同様の寸法で、ＴｉＡｌＮのみ
の皮膜を製作した。切削試験は、被削材Ｓ５０Ｃ（ＨＲ
Ｃ２３）、肩削りで、エアブローを用いた乾式切削と
し、切り込み量は、軸方向、ピック方向とも０．１ｍ
ｍ、回転数２００００ｍｉｎ−１、送り速度１ｍ／ｍｉ
ｎで、各々５本づつ行い、使用初期（１０ｍ切削後）の
剥離の状態を観察した。本発明例は使用初期において、
５本とも正常な摩耗状態で有ったが、比較例では、２本
にチッピング、膜の剥離が回転中心付近に観察された。
続いて、これらの正常な摩耗状態のものを更に継続して
試験を行い、１００ｍ切削後でも、本発明例はシャープ
なエッジを保ち、特に、回転中心付近では、被膜に擦過
痕があるもの、溶着等は観察されず、正常な摩耗を示
し、切削を継続できる状態であった。比較例は、切削長
さを長くなるにつれ、基体が露出し、切り屑の溶着が増
加し５０ｍ切削において折損した。
合金製のＲ１ｍｍ（刃径２ｍｍ）、刃数２枚刃のボ−ル
エンドミルを製作し、ＴｉＡｌＮ膜上にＴａＮを０．４
μｍの厚みで被覆し、本発明例のボールエンドミルを製
作した。比較例として、同様の寸法で、ＴｉＡｌＮのみ
の皮膜を製作した。切削試験は、被削材Ｓ５０Ｃ（ＨＲ
Ｃ２３）、肩削りで、エアブローを用いた乾式切削と
し、切り込み量は、軸方向、ピック方向とも０．１ｍ
ｍ、回転数２００００ｍｉｎ−１、送り速度１ｍ／ｍｉ
ｎで、各々５本づつ行い、使用初期（１０ｍ切削後）の
剥離の状態を観察した。本発明例は使用初期において、
５本とも正常な摩耗状態で有ったが、比較例では、２本
にチッピング、膜の剥離が回転中心付近に観察された。
続いて、これらの正常な摩耗状態のものを更に継続して
試験を行い、１００ｍ切削後でも、本発明例はシャープ
なエッジを保ち、特に、回転中心付近では、被膜に擦過
痕があるもの、溶着等は観察されず、正常な摩耗を示
し、切削を継続できる状態であった。比較例は、切削長
さを長くなるにつれ、基体が露出し、切り屑の溶着が増
加し５０ｍ切削において折損した。
【００１１】
【発明の効果】以上の結果から、本願発明を適用するこ
とにより、ブローチ工具の様に低速で用い、またツイス
トドリルやボールエンドミルの様に低速域と高速域の両
方で用いられる工具では、回転中心付近の凝着や圧着を
軽減することができる。
とにより、ブローチ工具の様に低速で用い、またツイス
トドリルやボールエンドミルの様に低速域と高速域の両
方で用いられる工具では、回転中心付近の凝着や圧着を
軽減することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】切削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度
で使用される高速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被
覆工具において、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし
全部に、０．０５μｍ〜２．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、
ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜の
１種以上を被覆したことを特徴とする被覆工具。 - 【請求項２】切削速度が２０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度
で使用される高速度鋼及び超硬合金を基体としてなる被
覆工具において、工具の切れ刃部を含む刃の一部ないし
全部に、０．５μｍ〜１０．０μｍの硬質皮膜と０．０
５μｍ〜２．０μｍのＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、Ｔａ
Ｎ、ＭｏＮ、ＷＮからなる固体潤滑被膜、０．０５μｍ
〜５．０μｍの固体潤滑被膜の１種以上を被覆したこと
を特徴とする被覆工具。 - 【請求項３】 請求項１乃至２記載の被覆工具におい
て、前記被覆工具がブローチ工具であることを特徴とす
る特徴とする被覆工具。 - 【請求項４】請求項２記載の被覆工具において、前記硬
質皮膜は周期率表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属の炭化
物、窒化物、酸化物、硼化物、および炭化硼素、硬質窒
化硼素、硬質炭素さらにこれらの固溶体または混合体か
らなる群の内から選ばれた１種または２種以上の硬質物
質を１層または２層以上の多層で被覆したことを特徴と
する被覆工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36392499A JP2001179533A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36392499A JP2001179533A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 被覆工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001179533A true JP2001179533A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18480535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36392499A Pending JP2001179533A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001179533A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186179A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Nachi Fujikoshi Corp | ブローチ工具 |
| JP2012157938A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2012157939A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
-
1999
- 1999-12-22 JP JP36392499A patent/JP2001179533A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186179A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Nachi Fujikoshi Corp | ブローチ工具 |
| JP2012157938A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2012157939A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
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