JP2002154001A

JP2002154001A - 切削工具

Info

Publication number: JP2002154001A
Application number: JP2001272564A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kato; 英喜加藤; Yuuki Hatano; 祐規波多野; Hideaki Yukimachi; 秀晃行待
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】熱的及び機械的に高負荷のかかる切削加工条
件においても安定した切削性能を長期間確保でき、かつ
安価に製造可能なセラミック切削工具を提供する。【解決手段】工具本体１のセラミック基体４を、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及び
Ｓｉの１種又は２種以上を硬質相形成金属元素Ｍとし
て、該硬質相形成金属元素Ｍの炭化物、窒化物及び硼化
物の少なくともいずれか、又はそれら炭化物、窒化物及
び硼化物の２種以上の固溶体を主成分とする硬質相が、
アルミナ系マトリックス相中に分散した複合セラミック
にて構成する。そのセラミック基体４の表面は、炭窒化
チタン又は窒化チタンを主成分とする被覆層１ｆにて覆
われ、かつ該被覆層１ｆは、表面に観察される結晶粒の
平均寸法が０．１〜０．５μｍであり、かつ平均厚さが
０．５〜２μｍとされる。このような、被覆層４ｆは、
形成温度が７５０〜９００℃の中低温域にてＣＶＤ法に
より形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工具本体部がセ
ラミックにて構成されるとともに、スローアウェイチッ
プ、エンドミルあるいはドリルなどに使用される切削工
具に関し、詳しくは耐摩耗性を改善するために、上記セ
ラミック製の工具本体部に表面被覆を施した切削工具に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、浸炭焼入鋼、ダイス鋼、工具鋼等
の高硬度材料は砥石により研削加工されてきたが、研削
加工は加工能率の点で問題がある。そこで、より高速に
て加工を行なうために、アルミナ−炭化チタン系複合セ
ラミックからなるセラミック工具やｃＢＮ（cubic Boro
n Nitride：立方晶窒化硼素）工具を用いた切削加工へ
の移行が図られている。アルミナ−炭化チタン系複合セ
ラミック製のセラミック工具は寿命が短く信頼性に乏し
い上、切削加工の更なる高速化へは対応が困難であるこ
とから、最近ではｃＢＮ工具が使用されることが多い。

【０００３】しかしながら、ｃＢＮ工具は切削性能には
優れているものの、人工ダイヤモンドなどと同様、超高
圧技術を利用して製造されるため非常に高価であり、普
及の大きな障害になっている。そこで、ユーザーの間で
はより安価でかつ高速切削加工においてｃＢＮ工具に匹
敵する性能のセラミック工具を得るべく、種々の提案が
なされている。例えば、特開平４−２８９００２号、特
開平５−６９２０５号あるいは特開平７−１３６８１０
号の各公報には、セラミック基体の表面にアルミナ、炭
化チタンあるいは窒化チタンなどの被覆層を、ＣＶＤ法
（Chemical Vapour Deposition：化学蒸着法）により形
成し、セラミック工具の耐摩耗性や耐欠損性を改善する
技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報では、被膜に生ずる成膜時の残留応力についてあまり
大きな注意が払われておらず、必ずしも顕著な性能改善
が望めない問題があった。すなわち、ＣＶＤ法では、ガ
ス状の原料物質の化学反応により被覆層の形成物質を合
成しつつセラミック基体表面に堆積させる手法をとる
が、この反応は、原料物質を活性化するために一般に１
０００℃以上の高温で行なわれる。そして、形成される
被覆層とセラミック基体との間の熱膨張係数の差が大き
いと、成膜後に常温に冷却する際に被覆層には大きな残
留応力が生ずる。また、被覆層が、熱膨張係数の異なる
材質にて複数層に構成されている場合は、層間の熱膨張
係数の差も残留応力の原因となりうる。セラミック工具
の場合、高速度工具鋼や超硬合金などで構成された工具
と比較して耐摩耗性には優れているが、耐欠損性、特に
前記した高硬度材の加工に際しての主要な寿命要因であ
るフレーキング欠損（刃先の貝殻状の欠損）に対しての
耐久性が不足しがちである。従って、上記のような被覆
層を施して使用する場合も、残留応力の高い被覆層で
は、耐欠損性に関して満足の行く性能を実現することは
望むべくもない。

【０００５】さらに、残留応力の問題は成膜時に限られ
るものではなく、例えば実際に工具として使用する際に
も被削材との接触摩擦にて高温に加熱されることから、
特に工具を繰り返し使用する場合は、このような加熱・
冷却のサイクルにより熱衝撃が反復して加わることにな
る。例えば窒化チタン系の被覆層を前記した複合セラミ
ックの表面に形成する場合、被覆層のほうが基体よりも
熱膨張係数が大きいため、ＣＶＤ成膜後の冷却時に被覆
層に生ずる残留応力は引張りとなり、工具の耐欠損性を
同様に低下させる一因となっている。特に、最近では、
さらなる省力化や高能率加工化への志向が著しく、上記
の問題は、熱的及び機械的に高負荷のかかる切削加工条
件でも使用に耐える工具を開発する上での障害ともなっ
ている。

【０００６】本発明の課題は、高硬度材の切削加工な
ど、熱的及び機械的に高負荷のかかる切削加工条件にお
いても安定した切削性能を長期にわたって確保すること
ができ、かつ安価に製造可能なセラミック系の切削工具
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明の切削工具は、Ｔｉ（チタ
ン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ
（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、
Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステ
ン）及びＳｉ（珪素）の１種又は２種以上を硬質相形成
金属元素Ｍとして、該硬質相形成金属元素Ｍの炭化物、
窒化物及び硼化物の少なくともいずれか、又はそれら炭
化物、窒化物及び硼化物の２種以上の固溶体を主成分と
する硬質相が、アルミナを主成分とするマトリックスセ
ラミックス相（以下、アルミナ系マトリックス相ともい
う）中に分散した複合セラミックからなるセラミック基
体の表面を、炭窒化チタン又は窒化チタンを主成分とす
る被覆層にて覆った工具本体部を有し、かつ前記被覆層
が、表面に観察される結晶粒の平均寸法が０．１〜０．
５μｍであり、かつ平均厚さが０．５〜２μｍであるこ
とを特徴とする。

【０００８】本発明において主眼としたのは、被覆層を
形成したセラミック切削工具において、被覆層とセラミ
ック基体との密着性を維持しつつ、耐欠損性の低下を如
何にして抑制するか、という点にある。この点に鑑みて
本発明者らが種々検討を行なった結果、セラミック基体
として、アルミナ系マトリックス相中に上記硬質相を分
散させた複合セラミックを採用し、さらに、被覆層の材
質として、特に炭窒化チタン又は窒化チタンを主成分と
するものを採用することにより、耐欠損性の向上を図る
上で有利であることが判明した。そして、さらに鋭意検
討を重ねた結果、形成される被覆層を構成する結晶粒の
平均寸法を０．１〜０．５μｍに調整し、平均厚さを
０．５〜２μｍとすることで、被覆層の残留応力を軽減
してさらに優れた耐欠損性を得られることを見出し、本
発明を完成するに至ったのである。

【０００９】炭窒化チタン又は窒化チタンを主成分とす
る被覆層においては、構成結晶粒の平均寸法が０．５μ
ｍ以下となることで、被覆層中の残留応力が抑制され、
工具の耐欠損性を大幅に改善することができる。本発明
者らの検討によると、被覆層中の結晶粒の寸法は、被覆
層の形成温度に依存して変化し、形成温度が低いほど結
晶粒の成長が抑制されて平均寸法は小さくなる傾向にあ
る。そして、工具の耐欠損性改善が顕著となる残留応力
抑制効果は、該平均寸法が０．５μｍ以下となる程度に
被覆層の形成温度が制限された場合に特に顕著となる。
これにより、より安価な上記複合セラミックを使用しつ
つ、前記したフレーキング欠損等が効果的に抑制され、
ｃＢＮ工具と同等もしくはこれに近い耐欠損性能を実現
することができるようになる。

【００１０】なお、本明細書において「主成分」とは、
着目している物質の全体において質量含有比率の最も高
い成分を意味する。従って、本発明の目的が達成され、
上記の効果が損なわれない範囲にて、副成分の含有を許
容するものである。また、粒径あるいは粒子の寸法と
は、図５に示すように、研磨断面組織に表れる粒子の外
形線に対し、粒子の内部を横切らない外接平行線を、該
粒子との位置関係を変えながら各種引いたときの、その
平行線の最小間隔ｄmin と、最大間隔ｄmaxとの平均値
（すなわち、ｄ＝（ｄmin＋ｄmax）／２）にて表すもの
とする。

【００１１】被覆層の結晶粒の平均寸法が０．５μｍを
超えると残留応力抑制効果は不十分となり、耐欠損性の
改善が望めなくなる。他方、該平均寸法を０．１μｍ未
満とすることは、被覆層の形成温度が極端に低くなるこ
とを意味し、均質な被覆層が得られなくなったり、被覆
層とセラミック基体との密着性が低下して工具使用時に
被膜剥離等を生じたりしやすくなる。被覆層の結晶粒の
平均寸法は、より望ましくは０．１〜０．３μｍとする
のがよい。

【００１２】また、被覆層の残留応力レベルは、被覆層
の厚さによっても影響を受ける。本発明では被覆層の平
均厚さを０．５〜２μｍとすることにより、前記残留応
力を効果的に抑制することができ、工具の耐欠損性を向
上させることができる。被覆層の平均厚さが０．５μｍ
未満では耐摩耗性が不十分となり、２μｍを超えると残
留応力レベルが増大して耐欠損性が損なわれることにつ
ながる。

【００１３】上記の被覆層は、具体的には７５０〜９０
０℃の中低温の温度範囲にてＣＶＤ成膜することが望ま
しい。被覆層の形成温度（反応温度）が９００℃以上で
は得られる被覆層の残留応力が高くなりすぎ、工具の耐
欠損性が十分に確保されなくなる。他方、７５０℃未満
では被覆層物質を形成するための化学反応が十分に進行
しなくなり、均質な被覆層を得ることが困難となる。被
覆層の形成温度は、より望ましくは８３０〜８８０℃と
するのがよい。

【００１４】ＣＶＤ成膜では、反応容器中に所期の形状
となしたセラミック基体を配置し、これを上記反応温度
に加熱しながら原料ガスをキャリアガス（例えば水素ガ
ス（Ｈ_２））とともに流し、原料ガスからの化学反応に
より被覆層物質生成を生成させつつセラミック基体表面
に堆積させる。原料ガスは、窒化チタン被膜を形成する
場合は、チタン源成分（例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ
_４）等の塩化チタン）と窒素源成分（例えば窒素ガス
（Ｎ_２）やアンモニア（ＮＨ_３））とを含有したガスを
使用することができ、炭窒化チタン被膜を形成する場合
は、上記窒化チタン被膜の原料ガスに、さらに炭素源成
分（メタンなどの炭化水素や、その他の有機化合物気
体）を混合したものを使用できる。また、窒素を含有し
た有機化合物を炭窒化チタン被膜の原料ガスとして用い
ることもできる。炭窒化チタンは、炭化チタン（一般
式：ＴｉＣ）と窒化チタン（一般式：ＴｉＮ）との固溶
体であり、一般式はＴｉＣ_１−ｘＮ_ｘである。ｘの値
は、原料ガス中の窒素源成分と炭素源成分との組成比に
応じて種々に設定できる。なお、成膜中の窒素源成分と
炭素源成分との組成比を連続的又は段階的に変更し、厚
さ方向にｘの値を連続的又は段階的に変化させた被覆層
を形成することもできる。例えば、ｘの値が小さい場合
（すなわち、炭化チタン成分が多い場合）は被覆層の耐
摩耗性が改善されるが、セラミック基体の材質によって
は密着性改善の観点においてｘの値が大きい（すなわ
ち、窒化チタン成分が多い）ほうが有利なこともありう
る。このようなとき、例えば窒素源成分量に対する炭素
源成分量の比率を徐々に増大させながら層形成すること
で、ｘがセラミック基体側にて大きく層表面側にて小さ
い傾斜組成型の被覆層を形成することが可能である。

【００１５】なお、被覆層の材質としては、セラミック
基体との密着性を向上させ、さらに工具の耐欠損性を一
層向上させる観点において、窒化チタンを用いることが
望ましく、炭窒化チタンを使用する場合においても、前
記したｘの値をなるべく大きくすること（例えば０．６
≦ｘ≦１とすること）が望ましい。これは、窒化チタン
のほうが炭化チタンあるいは炭窒化チタンよりも靭性に
優れ、より効果的に残留応力を緩和できるためであると
考えられる。そして、被覆層の材質として特に窒化チタ
ンを使用する場合、被覆層の平均厚さは、０．５〜１μ
ｍに調整されていることが望ましい。

【００１６】次に、硬質相は、セラミック基体を構成す
る複合セラミックの耐摩耗性を担う主要構成相であり、
その形成金属成分Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＳｉの１種又は２種以上を主
成分とする。これら硬質相形成金属元素Ｍは、炭化物、
窒化物及び硼化物のいずれかの形で含有されるか、ある
いはそれら炭化物、窒化物及び硼化物の２種以上の固溶
体として含有される。特に、炭化チタン、炭窒化チタ
ン、炭化タンタル、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭
化クロム、炭化モリブデンは硬度が高く、耐摩耗性付与
効果に優れているので本発明に好適に使用できる。な
お、ＨｆはＺｒを使用する際の不可避不純物として微量
が必然的に混入する場合がある。この他、硬質相には、
１質量％以下の不可避不純物など、硬質相として有する
べき耐摩耗性が損なわれない範囲にて、上記以外の金属
成分が含有されていてもよいことはもちろんである。

【００１７】複合セラミック中の硬質相の含有率は、５
〜４０体積％であるのがよい。硬質相の含有率が５体積
％未満になると、セラミック基体の硬度が不十分とな
り、工具の耐逃げ面磨耗性が不足して所望の性能が得ら
れなくなることにつながる。他方、硬質相の含有率が４
０体積％を超えると、複合セラミックの化学的な安定性
が損なわれ、工具の耐掬い面磨耗性が不足することにつ
ながる。複合セラミック中の硬質相の含有率は、より望
ましくは１５〜３５体積％とするのがよい。なお、本明
細書において、硬質相の体積含有率は、複合セラミック
の研磨断面において観察される硬質相の面積比率により
推定するものとする。

【００１８】また、硬質相結晶粒子の平均寸法は、０．
３〜１μｍであることが望ましい。硬質相結晶粒子の平
均寸法が１μｍを超えるとセラミック基体の強度が不足
し、耐フレーキング欠損性を十分に確保できなくなる場
合がある。一方、硬質相結晶粒子の平均寸法を０．３μ
ｍ以下とすることは、原料粉末の調製コストの高騰を招
くので望ましくない。硬質相結晶粒子の平均寸法は、よ
り望ましくは０．４〜０．７μｍとするのがよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例により説明する。図１は、本発明のセラミ
ック切削工具の一実施例であり、その工具本体部をなす
スローアウェイチップ１（以下、単にチップともいう）
を示している。該チップ１は、図１（ａ）に示すよう
に、偏平な略三角柱形状に形成されたセラミック基体４
の外面全体を、図１（ｃ）に示す被覆層１ｆで覆った構
造を有しており、例えばその主面１ｃがすくい面を（以
下、すくい面１ｃともいう）、側面１ｅが逃げ面を形成
する（以下、逃げ面１ｅともいう）。図１（ｂ）に示す
ように、チップ１は、その各コーナー部１ａにアールが
施され、同図（ｃ）に示すように各切れ刃１ｂに対応し
て面取部１ｋが形成されている。面取部１ｋは断面が平
面状とされ、すくい面をなす主面１ｃとのなす角度θが
例えば２０〜３５°の範囲で調整されている。なお、面
取部１ｋの断面形状を、図１（ｄ）に示すように外向き
の曲面（アール面）としたり、あるいは図１（ｅ）のよ
うに平面と曲面との組み合わせとしたりすることも可能
である。

【００２０】セラミック基体４は、すでに説明した硬質
相結晶粒子がアルミナ系マトリックス相中に分散した複
合セラミックからなる。複合セラミック中の硬質相結晶
粒子の含有比率は５〜４０体積％であり、断面組織にて
観察される硬質相結晶粒子の平均寸法は０．３〜１μｍ
である。また、被覆層１ｆは、窒化チタン又は炭窒化チ
タンを主成分とする被膜であり、被膜表面にて観察され
る結晶粒子の平均寸法は０．１〜０．５μｍであり、平
均膜厚は０．５〜２μｍである。

【００２１】以下、上記チップ１の製造方法の一例につ
いて説明する。原料粉末として、アルミナ粉末と硬質相
粉末及び焼結助剤粉末を所定量配合し、これに必要に応
じてバインダーを添加・混合してプレス成形（冷間静水
圧プレス法を含む）あるいは射出成形等の公知の方法で
成形することにより成形体を作製し、さらに該成形体を
焼成することによりセラミック基体４を得る。次いで、
セラミック基体４を反応容器内に配置し、反応容器内に
配置されたヒータにより、これを７５０〜９００℃の中
低温域に加熱する。例えば窒化チタン被膜を形成する場
合は、この状態にて反応容器内に原料ガスとしての四塩
化チタンと窒素ガスとを、キャリアガスとしての水素と
ともに流通し、原料ガスの分解・反応により窒化チタン
を合成しつつ、セラミック基体４の表面に堆積・成長さ
せて被覆層４ｆを形成する。なお、反応温度を上記範囲
に設定することで被覆層４ｆの結晶粒寸法が、また、成
長時間の加減により被覆層４ｆの形成厚さが、それぞれ
前述の範囲に調整される。

【００２２】上記チップ１は、図２に示すように、チッ
プホルダ１１に着脱可能に取り付けて使用する。具体的
には、チップホルダ１１の先端に設けられた凹状の取付
部１２に、チップ１の外周面を支持させる形で嵌め込
む。そして、その際に上面側となったチップ１の側面を
係止部材１５で挟み、その係止部材１５をネジ１３で止
めることにより、チップ１をチップホルダ１１に固定す
る。

【００２３】なお、本発明のセラミック切削工具は、フ
ライス工具やドリル等、他の切削工具にも適用できるこ
とはいうまでもない。図３は、その一例たる正面フライ
ス工具３０を示しており、回転ベース３１の外周面に複
数の切削チップ３２が植設されている。Ｗは切削される
ワークを示す。各切削チップ３２は上記チップ１と同様
の材質にて構成され、切れ刃３５に対して隣接するすく
い面３３と逃げ面３４とに、上記チップ１と同様の被覆
層が形成される。他方、図４は別例としてのドリル４０
を示しており、軸状の本体４１の先端面に、２個のドリ
ルチップ４２が取り付けられている。各チップ４２は上
記チップ１と同様の材質にて構成され、切れ刃４５に対
して隣接するすくい面４３と逃げ面４４とに、上記チッ
プ１と同様の被覆層が形成される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、原料粉末として、アルミナ粉末（平均粒径０．５μ
ｍ）、硬質相粉末としての炭化チタン、炭窒化チタン
（組成：ＴｉＣ_０．５Ｎ_０．５）、炭化タンタル及び炭
化タングステンの各種粉末（いずれも平均粒径１．０μ
ｍ）、及び焼結助剤粉末としての酸化イットリウム粉末
及び酸化ジスプロシウム粉末（いずれも平均粒径０．９
μｍ）を用意した。そして、これら粉末を表１に示す各
種組成となるように配合し、有機溶媒とともにアトライ
ターミルを用いて２４時間湿式混合・粉砕することによ
り原料スラリーを得た。そして、この原料スラリーを乾
燥後、バインダーとしてのパラフィンを添加し、１トン
／ｃｍ^２の圧力にて金型プレス成形することにより成形
体とした。成形体は脱バインダー処理の後、アルゴン雰
囲気にて表１の各種温度及び時間にて焼成した。また、
焼成後、必要に応じて温度１５００℃、圧力１．５ＧＰ
ａのアルゴン雰囲気にて熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処
理を行なった（ＨＩＰ処理の有無は表１に示してい
る）。こうして得られた焼成体を、図１に示す形状（た
だしコーナー部１ａにはアールを施していない）に研削
加工してセラミック基体４とした。なお、セラミック基
体４の寸法は、ＩＳＯ規格でＴＮＧＮ１６０４１２とし
て規定されているものを採用した。

【００２５】

【表１】

【００２６】各セラミック基体４の主面１ｃを鏡面研磨
し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察するととも
に、その観察画像上にて識別される硬質相結晶粒子（白
色のアルミナ質マトリックスセラミックス相中において
黒色領域として観察される）の寸法を、画像解析により
図５の定義に従って測定し、その平均値（平均粒径）と
面積率（硬質相結晶粒子の体積含有率に対応する）とを
求めた。結果を表２に示している。

【００２７】

【表２】

【００２８】こうして得られたセラミック基体４を公知
のＣＶＤ装置の反応容器内にセットし、下記のいずれか
の条件により被覆層を形成して、チップ試験品とした。
なお、反応時間の調整により、被覆層の形成膜厚を各種
変化させている：ＭＴ−ＴｉＣＮ層（実施例）層形成温度：８７０℃；雰囲気圧力：８０ｈＰａ；キャリアガス種別（流量）：Ｈ_２（１８リットル／
分）；原料ガス種別（種別）：Ｎ_２（１０リットル／分）、Ｔ
ｉＣｌ_４（１．８ミリリットル／分）、ＣＨ_３ＣＮ
（０．３ミリリットル／分）；ＭＴ−ＴｉＮ層（実施例）層形成温度：９００℃；雰囲気圧力：８００ｈＰａ；キャリアガス種別（流量）：Ｈ_２（１３．５リットル／
分）；原料ガス種別（種別）：Ｎ_２（５．６リットル／分）、
ＴｉＣｌ_４（０．８ミリリットル／分）；ＴｉＮ層（比較例）層形成温度：９８０℃；雰囲気圧力：８００ｈＰａ；キャリアガス種別（流量）：Ｈ_２（１３リットル／
分）；原料ガス種別（種別）：Ｎ_２（１０リットル／分）、Ｔ
ｉＣｌ_４（１．１ミリリットル／分）。なお、「ＭＴ−」は、７５０〜９００℃の中低温の温度
範囲にてＣＶＤ成膜されたことを意味する。

【００２９】なお、形成後の被覆層の構造をＸ線回折に
より調べたところ、及びの被覆層は窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）を主成分とするものであり、の被覆層は炭窒化
チタン（ＴｉＮ）を主成分とするものであることがわか
った。また、の被覆層の組成をＸ線光電子分光法によ
り調べたところ、ＴｉＣ_０．３Ｎ_０．７となっているこ
とがわかった。また、各試験片の被覆層の表面をＳＥＭ
にて観察し、前述の硬質相と同様に被覆層の構成結晶粒
の寸法を測定し、その平均値を求めた。さらに、後述す
る切削加工試験後に主面と直交する断面により各試験片
を切断し、その断面画像から被覆層の平均膜厚を測定し
た。以上の結果を表３に示している。

【００３０】

【表３】

【００３１】次に、各試料（工具）の切削性能の評価
は、下記の条件にて行なった。すなわち、図６（ａ）に
示す形状の棒状の被削材Ｗを軸線周りに回転させ、その
外周面に対しチップ試験品を図６（ｂ）に示すように当
接させ、主面１ｃの一方をすくい面、側面１ｅを逃げ面
として用いることにより、以下の切削条件にて被削材Ｗ
の外周面を湿式で連続切削した：被削材：浸炭焼入鋼（ＳＣＭ４１５；ビッカース硬さ
Ｈｖ＝７０〜８５ＧＰａ）形状：丸棒（外径φ２４０ｍｍ、長さ２００ｍ
ｍ）；切削速度Ｖ：２００ｍ／分；送り量：０．１ｍｍ／１回転；切り込み量：０．２ｍｍ；切削油：なし（乾式切削）；刃先処理：チャンファ０．２ｍｍ×２５゜＋アール
０．０２（図１（ｅ）のタイプ）；評価方法：刃先が欠損に至るまでの加工距離による耐
欠損性評価。

【００３２】以上の結果を表３に示す。すなわち、被覆
層の結晶粒の平均寸法と平均厚さとが本発明の請求項に
記載した数値範囲内に属するものは、良好な耐欠損性が
得られていることがわかる。なお、図７は、表３の番号
５の試験品（実施例）に形成した被覆層の表面
（（ａ））及び破断面（（ｂ））のＳＥＭ観察像であ
り、図８は同じく番号２１の試験品（実施例）に形成し
た被覆層の表面（（ａ））及び破断面（（ｂ））のＳＥ
Ｍ観察像である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック切削工具の一実施例として
のスローアウェイチップを示す斜視図、側面部分断面模
式図及び部分拡大斜視図（いくつかの変形例を含む）。

【図２】図１のスローアウェイチップをチップホルダに
取り付けた状態を示す斜視図。

【図３】本発明のセラミック切削工具をフライス工具と
して構成した例を示す斜視図及び拡大部分側面図。

【図４】本発明のセラミック切削工具をドリルとして構
成した例を示す正面図及び底面図。

【図５】粒子寸法の定義を示す説明図。

【図６】切削試験における被削材形状と、切削時の工具
との位置関係を示す説明図。

【図７】実施例で行なった実験の番号５の試験品（実施
例）に形成した被覆層の表面（（ａ））及び破断面
（（ｂ））のＳＥＭ観察像。

【図８】同じく番号２１の試験品（実施例）に形成した
被覆層の表面（（ａ））及び破断面（（ｂ））のＳＥＭ
観察像。

【符号の説明】

１スローアウェイチップ（工具本体）１ｃすくい面１ｅ逃げ面１ｆ被覆層４セラミック基体１１チップホルダ

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）Ｃ２３Ｃ 16/36 Ｃ２３Ｃ 16/36 (72)発明者行待秀晃愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 3C037 CC02 3C046 FF04 FF10 FF22 FF24 FF25 FF27 FF33 FF42 4K030 BA18 BA38 BA41 BB00 CA03 JA01 JA10 LA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＳｉの１種又は２種以上を硬質相形成
金属元素Ｍとして、該硬質相形成金属元素Ｍの炭化物、
窒化物及び硼化物の少なくともいずれか、又はそれら炭
化物、窒化物及び硼化物の２種以上の固溶体を主成分と
する硬質相が、アルミナを主成分とするマトリックスセ
ラミックス相中に分散した複合セラミックからなるセラ
ミック基体の表面を、炭窒化チタン又は窒化チタンを主
成分とする被覆層にて覆った工具本体部を有し、かつ前記被覆層は、表面に観察される結晶粒の平均寸法
が０．１〜０．５μｍであり、かつ平均厚さが０．５〜
２μｍであることを特徴とする切削工具。
【請求項２】前記被覆層は、７５０〜９００℃の温度
範囲にてＣＶＤ成膜されたものである請求項１記載の切
削工具。
【請求項３】前記セラミック基体をなす前記複合セラ
ミックは、前記硬質相の含有率が５〜４０体積％である
請求項１又は２に記載の切削工具。
【請求項４】前記セラミック基体をなす前記複合セラ
ミックは、前記硬質相の結晶粒子の平均寸法が０．３〜
１μｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
切削工具。
【請求項５】前記被覆層は窒化チタンを主成分とする
ものであり、かつその平均厚さが０．５〜１μｍである
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項６】前記工具本体部はスローアウェイチップ
として構成されている請求項１ないし５のいずれか１項
に記載の切削工具。
【請求項７】前記スローアウェイチップと、該スロー
アウェイチップが着脱可能に取り付けられるチップホル
ダとを有する請求項６記載の切削工具。