JP2003001505A - チタン合金旋削加工用の超硬合金切削工具インサート - Google Patents

チタン合金旋削加工用の超硬合金切削工具インサート

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オルソン ビョールン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】チタン合金の部品の旋削加工に関し、工具寿命
と生産性の増加が得られるインサートを提供する。 【解決手段】チタン合金施削加工用の５〜７Ｗｔ％のＣ
ｏと残部ＷＣとからなる超硬合金切削工具インケート
で、焼結する工程と、最終の形状寸法にするための研削
の後にＡｒとＣｏの雰囲気中で熱処理を施し、表面を少
なくとも部分的に０．５〜８μｍのＣｏ層で覆うことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にチタン合
金の部品の旋削加工に関する。さらに、具体的には、本
発明は、工具寿命と生産性との予期せぬ増加が得られる
接触長さが短く且つ追加熱処理が施されたインサートを
使用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の航空機用の高効率エンジン及びガ
スタービンは、チタン基合金から製造されている。この
ような合金は、一般的にアルファ合金、アルファーベー
タ合金及びベータ合金と呼ばれる３群の合金に分けられ
る。Ａｌ、Ｖ、Ｓｎのような合金化元素は種々のタイプ
の合金を安定化し且つそれらの合金の資質を改変する。
非被覆超硬合金が通常チタン合金の機械加工に使用さ
れ、このような非被覆超硬合金は、チタン合金部品の汚
れを防止し、耐磨耗性と靭性と良好な高温特性を備え
る。約６ｗｔ％のＣｏと残部ＷＣとである１〜２μｍの
粒径を有する超硬合金は、チタン合金の機械加工のため
に最適な材料であると考察される。湿式機械加工は、熱
の発生を最小にするために使用され、それによって、工
具寿命を延ばす。乾式機械加工のほとんどは湿式機械加
工に比較して工具寿命が短い。
【０００３】一般的な切削データは、 形状：約２０ｍｍ直径の丸型インサート、 切削速度：４０〜６０ｍ／分、 送り：０．３〜０．４ｍｍ、 切り込み深さ：０．５〜１０．０ｍｍ、及び 米国特許第５，８９７，２７２号に規定されるような一
次ランドの長さ：機械加工される材料の変形条件に基づ
き送りの１〜２倍、である。
【０００４】典型的な摩耗機構は、不均一な逃げ面摩
耗、切れ刃のチッピング、境界摩耗(notch wear)及び構
成刃先(built-up edge)であり、全てが旋削加工された
部品の表面仕上げに悪影響をもたらし、且つ切れ刃の破
壊をもたらす。工具を交換する主な理由は、工具消耗の
リスクと旋削加工した部品への損傷である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題、及び課題を解決するた
めの手段】本発明は、長い工具寿命を備え且つ頻繁でな
い工具交換とを備える解決策を達成することを目的とす
る。
【０００６】好ましくは追加熱処理をした特有の一次ラ
ンドの長さを備え且つ被覆していない超硬合金切削工具
を用い、そして湿式で高圧力の冷却剤で機械加工するこ
とが、長い工具寿命を与え且つ生産性を向上させること
が意外にも判明した。不均一な逃げ面磨耗および切れ刃
のチッピングのような支配的で断続的な摩耗機構に関す
る課題は、非常に減少できることが判明した。
【０００７】本発明は、アルファタイプまたはアルファ
とベータとのタイプ、例えばＴｉ６Ａｌ４Ｖのようなチ
タン基合金を、冷却剤好ましくは高圧冷却剤とともに、
次の条件で旋削加工することに関する。
【０００８】形状：１０〜２５ｍｍ直径の丸型インサー
ト、好ましくは２０ｍｍ直径、 一次ランドの長さ：０．０５〜０．２５好ましくは０．
１〜０．２０最も好ましくは０．１２ｍｍ、 一次ランドの角度：−２０〜＋１０好ましくは−１０〜
０最も好ましくは−１０°、 切削速度：５０〜１５０ｍ／分好ましくは８０〜１００
ｍ／分、 送り：０．２〜０．７ｍｍ好ましくは０．３０〜０．６
０ｍｍ、 切り込み深さ：０．５〜１０ｍｍ好ましくは３〜６ｍ
ｍ、 最大切屑厚み：好ましくは０．３〜０．５ｍｍ、 冷却の圧力：１００〜５００ｂａｒ好ましくは２００〜
４００ｂａｒ、 超硬合金インサートは、５〜７ｗｔ％のＣｏと残部ＷＣ
とからなるかまたは含み、１〜２μｍの平均粒径を備え
る。このインサート表面の少なくとも機能部分の好まし
くは５０％以上さらに好ましくは７５％以上、最も好ま
しくはインサート表面の前面が、０．５〜８μｍ、好ま
しくは２〜５μｍ、最も好ましくは約３μｍの薄いＣｏ
層で覆われる。
【０００９】また、本発明は、チタン合金旋削加工用の
５〜７ｗｔ％のＣｏと残部ＷＣとからなる超硬合金切削
インサートを製造する方法に関する。
【００１０】最終の形状と寸法にするための研削する行
程との後に、このインサートは、１３７５〜１４２５℃
で、０．５〜１、５時間好ましくは０．５〜１時間、Ａ
ｒと２５〜５０％のＣｏの雰囲気中で、５０〜１００ｍ
ｂａｒの合計圧力で、前記インサートを熱処理する。１
２５０℃以下までの冷却速度は、４〜５℃／分にする必
要がある。
【００１１】
【発明の実施の形態、及び実施例】Ａ． ６ｗｔ％のＣ
ｏと残部ＷＣとを含み、１〜２μｍの平均粒径を備える
コロマントＨ１０Ａ、型式ＲＣＧＴ２００６００（Coro
mant(登録商標) H10A of style RCGT 200600）に類似の
切削工具インサートを、最終の寸法に研削し、その後、
このインサートは、１４００℃で４５分、Ａｒと２０％
のＣｏとの雰囲気中で、６０ｍｂａｒの合計圧力で熱処
理が施される。１２５０℃以下までの冷却速度は、４〜
５℃／分にする必要がある。このインサートの表面は、
８０％が３μｍのＣｏ層で覆われた（本発明）。
【００１２】Ｂ． Ａと同一の試料であるが熱処理な
し。
【００１３】インサートＡ及びＢは、下記の条件で、Ｔ
ｉ６Ａｌ４Ｖ部品の旋削加工に使用した。
【００１４】作業：半荒加工、 切削速度：以下の表を参照、 送り：０．７ｍｍ／回転、 切り込み深さ：４ｍｍ、 最大切屑厚み：０．３６ｍｍ、 ４００ｂａｒの超高圧冷却剤、 工具寿命／インサートは表に示す、 工具寿命基準：満足できない表面仕上げと、工具破壊の
危険、 工具寿命／インサート、（分） インサート Ａ Ｂ Ｂ 一次ランドの長さ、（ｍｍ） ０．１２ ０．１２ ０．７ 一次ランドの角度、（°） −１０ −１０ −１０ ６０ｍ／分 １２ １０ ７ ８０ｍ／分 １０ ８ ６ １００ｍ／分 ８ ６ ４
【００１５】
【発明の効果】一次ランドの長さを減少した超硬合金切
削工具インサートは、長期間の工具寿命が得られ、この
工具寿命は、最終形状に研削した後インサートをさらに
追加熱処理することによって改良される。すなわち、製
品に問題が無く且つ工具を度々交換することなく高生産
性が達成できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール−ギョーラン ペテルソン スウェーデン国，エス−437 32 リンド ーム，フリントステンスベーゲン 26 Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF09 FF25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チタン合金旋削加工用の５〜７ｗｔ％の
    Ｃｏと残部ＷＣとからなる超硬合金切削工具インサート
    であって、 前記インサートの表面を、少なくとも部分的に０．５〜
    ８μｍの薄いＣｏ層で覆うことを特徴とする超硬合金切
    削工具インサート。
  2. 【請求項２】 チタン合金旋削加工用の５〜７ｗｔ％の
    Ｃｏと残部ＷＣとからなる超硬合金切削工具インサート
    を製造する方法であって、 焼結する工程と、最終の形状と寸法とにするための研削
    する行程との後に、１３７５〜１４２５℃で、０．５〜
    １．５時間、Ａｒと２５〜５０％のＣｏとの雰囲気中
    で、５０〜１００ｍｂａｒの合計圧力で、前記インサー
    トを熱処理する工程、及び１２５０℃以下に４〜５℃／
    分の速度で冷却する工程、を特徴とする超硬合金切削工
    具インサートを製造する方法。
  3. 【請求項３】 ５〜７ｗｔ％のＣｏと残部ＷＣとからな
    る超硬合金切削工具インサートを用いて、チタン合金を
    旋削加工する方法であって、 一次ランドの長さ： ０．０５〜０．２５ｍｍ 一次ランドの角度： −２０°〜＋１０° 切削速度： ５０〜１５０ｍ／分 送り速度： ０．３〜０．６ｍｍ及び 切り込み深さ：０．５〜１０ｍｍ を条件とするチタン合金を旋削加工する方法。
  4. 【請求項４】 １００〜５００ｂａｒの圧力で冷却剤を
    用いることを特徴とする請求項３記載の方法。
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