JP2003191129A - 金属材料切削用工具 - Google Patents
金属材料切削用工具Info
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- JP2003191129A JP2003191129A JP2001391129A JP2001391129A JP2003191129A JP 2003191129 A JP2003191129 A JP 2003191129A JP 2001391129 A JP2001391129 A JP 2001391129A JP 2001391129 A JP2001391129 A JP 2001391129A JP 2003191129 A JP2003191129 A JP 2003191129A
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- Japan
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- cutting
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】複雑な形状の工具の製造コストを低減し、且
つ、少なくとも切れ刃部を超硬質合金製で製作すること
により、超硬質合金製の材料の特徴を発揮させる金属材
料切削用工具を提供することを目的とする。 【構成】金属材料切削用工具において、該工具は少なく
とも基体、溶射皮膜で構成され、該溶射皮膜は、超硬質
合金とし、該工具の切れ刃のすくい角を負角にしたこと
を特徴とする。
つ、少なくとも切れ刃部を超硬質合金製で製作すること
により、超硬質合金製の材料の特徴を発揮させる金属材
料切削用工具を提供することを目的とする。 【構成】金属材料切削用工具において、該工具は少なく
とも基体、溶射皮膜で構成され、該溶射皮膜は、超硬質
合金とし、該工具の切れ刃のすくい角を負角にしたこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、金属材料切削用に用
いる工具に関する。
いる工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料切削用の工具には、高速度鋼、
超硬合金等で製作された工具が用いられている。これら
の工具は、各々一長一短があり、高速度鋼は、安価であ
るが、超硬合金製工具ほど切削速度を上げることが出来
ず、現在では、複雑な形状を有する切削工具、例えば、
ブローチ、総型フライス等の一部に用いられている。超
硬質合金製工具は、高価で、切削速度を上げることがで
きる反面、もともと脆性材料であり、研削加工に工数を
有するため、比較的単純な形状を有する切削工具、例え
ば、ドリル、エンドミル等の一部に用いられている。超
硬質合金の中でも、超硬合金製の工具では、製造コスト
の低減を、ソリッド工具−超硬合金単体で製作された工
具、を刃先交換式のインサートを機械的に又はろう付け
等による固着により固定し、切削工具を製作することに
より製造コストを低減していた。
超硬合金等で製作された工具が用いられている。これら
の工具は、各々一長一短があり、高速度鋼は、安価であ
るが、超硬合金製工具ほど切削速度を上げることが出来
ず、現在では、複雑な形状を有する切削工具、例えば、
ブローチ、総型フライス等の一部に用いられている。超
硬質合金製工具は、高価で、切削速度を上げることがで
きる反面、もともと脆性材料であり、研削加工に工数を
有するため、比較的単純な形状を有する切削工具、例え
ば、ドリル、エンドミル等の一部に用いられている。超
硬質合金の中でも、超硬合金製の工具では、製造コスト
の低減を、ソリッド工具−超硬合金単体で製作された工
具、を刃先交換式のインサートを機械的に又はろう付け
等による固着により固定し、切削工具を製作することに
より製造コストを低減していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の様な刃
先交換式では、インサートを固着するためのスペース、
固着手段等を格納するスペース等が必要となり、上記の
ような複雑な形状を有する切削工具には適用できない、
とい課題が有った。ろう付け式の工具では、固着手段の
スペースが不要となるメリットがあるも、ろう付け時の
加熱・冷却に伴う変形、残留応力等の問題から、刃数の
多い工具には用いられていないのが現状である。
先交換式では、インサートを固着するためのスペース、
固着手段等を格納するスペース等が必要となり、上記の
ような複雑な形状を有する切削工具には適用できない、
とい課題が有った。ろう付け式の工具では、固着手段の
スペースが不要となるメリットがあるも、ろう付け時の
加熱・冷却に伴う変形、残留応力等の問題から、刃数の
多い工具には用いられていないのが現状である。
【０００４】
【本発明の目的】本発明は、複雑な形状の工具の製造コ
ストを低減し、且つ、少なくとも切れ刃部を超硬質合金
製で製作することにより、超硬質合金製の材料の特徴を
発揮させる金属材料切削用工具を提供することを目的と
する。
ストを低減し、且つ、少なくとも切れ刃部を超硬質合金
製で製作することにより、超硬質合金製の材料の特徴を
発揮させる金属材料切削用工具を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため、本願発明で
は、金属材料切削用工具において、該工具は少なくとも
基体、溶射皮膜で構成され、該溶射皮膜は、超硬質合金
とし、該工具の切れ刃のすくい角を負角にしたことを特
徴とする。
は、金属材料切削用工具において、該工具は少なくとも
基体、溶射皮膜で構成され、該溶射皮膜は、超硬質合金
とし、該工具の切れ刃のすくい角を負角にしたことを特
徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】先ず、工具の基体は、現在一般的
に用いられている高速度鋼でも良く、形状は刃先加工を
行う前の、中間仕上げの状態のもので十分である。この
基体に、超硬質合金の溶射皮膜を設けることにより、例
えば、０．１〜５ｍｍ程度の厚さで溶射皮膜を設ける。
溶射皮膜により、刃先部全体が皮膜で覆われるため、最
終仕上げとなる刃付け加工を行い、切れ刃のすくい角を
負角にし、工具として完成する。ここで、切れ刃のすく
い角を負角にしたことにより、切れ刃の刃先強度が向上
し、耐チッピング性が向上する。その反面、切れ味が劣
り、切削中の切削熱が危惧されるが、超硬質合金製の溶
射皮膜により耐熱性が向上するため、問題とはならな
い。
に用いられている高速度鋼でも良く、形状は刃先加工を
行う前の、中間仕上げの状態のもので十分である。この
基体に、超硬質合金の溶射皮膜を設けることにより、例
えば、０．１〜５ｍｍ程度の厚さで溶射皮膜を設ける。
溶射皮膜により、刃先部全体が皮膜で覆われるため、最
終仕上げとなる刃付け加工を行い、切れ刃のすくい角を
負角にし、工具として完成する。ここで、切れ刃のすく
い角を負角にしたことにより、切れ刃の刃先強度が向上
し、耐チッピング性が向上する。その反面、切れ味が劣
り、切削中の切削熱が危惧されるが、超硬質合金製の溶
射皮膜により耐熱性が向上するため、問題とはならな
い。
【０００７】第２に、超硬質合金製の溶射皮膜は、超硬
合金のＪＩＳＫ種、Ｍ種、Ｐ種、Ｚ種等、ＴｉＣＮ基サ
ーメット等が、その工具と被削材等により選択される。
例えば、仕上げを含むブローチのような工具に適用する
場合には、超硬合金のＫ１０やＴｉＣＮ基サーメット
が、荒用に用いる場合には、強度が要求されるので同Ｋ
３０、Ｍ２０、Ｐ３０等の材種が適用され、更に、これ
らを２層に用いても良い。第３に、溶射皮膜は、従来の
化学蒸着法や物理蒸着法の皮膜の厚さは数ミクロン〜十
数ミクロンの厚さで有るのに対し、膜の厚さが０．１〜
５ｍｍ程度であり、数百倍程度厚く設けることが出来る
ため、切削時に基体の受ける切削熱の影響がほぼ無視で
きる程度となるため、基体となる鋼種は、高速度鋼より
も安価な構造用鋼や合金鋼程度の、耐熱性に対しては弱
い鋼種でも十分である。
合金のＪＩＳＫ種、Ｍ種、Ｐ種、Ｚ種等、ＴｉＣＮ基サ
ーメット等が、その工具と被削材等により選択される。
例えば、仕上げを含むブローチのような工具に適用する
場合には、超硬合金のＫ１０やＴｉＣＮ基サーメット
が、荒用に用いる場合には、強度が要求されるので同Ｋ
３０、Ｍ２０、Ｐ３０等の材種が適用され、更に、これ
らを２層に用いても良い。第３に、溶射皮膜は、従来の
化学蒸着法や物理蒸着法の皮膜の厚さは数ミクロン〜十
数ミクロンの厚さで有るのに対し、膜の厚さが０．１〜
５ｍｍ程度であり、数百倍程度厚く設けることが出来る
ため、切削時に基体の受ける切削熱の影響がほぼ無視で
きる程度となるため、基体となる鋼種は、高速度鋼より
も安価な構造用鋼や合金鋼程度の、耐熱性に対しては弱
い鋼種でも十分である。
【０００８】第４に、溶射は、例えば、プラズマ溶射等
で行い、溶射に伴う熱の影響を最小限に止める。溶射自
体は高温を伴うが、プラズマ溶射では、高温にさらされ
る時間が短時間で、工具にとっては熱の影響、例えば、
変形、歪みに伴う精度の劣化等、を最小限に抑えること
が出来る。また、プラズマ溶射では、高密度の皮膜を生
成でき、工具切れ刃に用いる際には、ポア（巣）が少な
く、溶射被膜の溶射面が平滑である。
で行い、溶射に伴う熱の影響を最小限に止める。溶射自
体は高温を伴うが、プラズマ溶射では、高温にさらされ
る時間が短時間で、工具にとっては熱の影響、例えば、
変形、歪みに伴う精度の劣化等、を最小限に抑えること
が出来る。また、プラズマ溶射では、高密度の皮膜を生
成でき、工具切れ刃に用いる際には、ポア（巣）が少な
く、溶射被膜の溶射面が平滑である。
【０００９】第５に、溶射皮膜は、２層、３層に重ねて
も、刃毎に異種の材種を設けても良く、例えば、荒用の
エンドミル等の機械的衝撃が作用する工具では、高強度
な超硬合金を用いるが、本願発明では、鋼の基体に、耐
摩耗性に優れる超硬合金を容赦し、その上層に強度に優
れる超硬合金を溶射しても良い。また、ブローチのよう
に、１工具中に荒刃、中仕上げ刃、仕上げ刃が設けられ
ている工具では、各々の用途に適した異なる材種の溶射
皮膜を設けても良い。更に、溶射皮膜を刃付け加工した
後に、物理蒸着法等で被覆することにより、更なる耐摩
耗性、潤滑性等を向上させることが出来る。以下、実施
例に基づき本発明を具体的に説明する。
も、刃毎に異種の材種を設けても良く、例えば、荒用の
エンドミル等の機械的衝撃が作用する工具では、高強度
な超硬合金を用いるが、本願発明では、鋼の基体に、耐
摩耗性に優れる超硬合金を容赦し、その上層に強度に優
れる超硬合金を溶射しても良い。また、ブローチのよう
に、１工具中に荒刃、中仕上げ刃、仕上げ刃が設けられ
ている工具では、各々の用途に適した異なる材種の溶射
皮膜を設けても良い。更に、溶射皮膜を刃付け加工した
後に、物理蒸着法等で被覆することにより、更なる耐摩
耗性、潤滑性等を向上させることが出来る。以下、実施
例に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１０】
【実施例】本発明例１として、鋼切削用の切削工具であ
る幅１０ｍｍ、高さ３８ｍｍ、全長１５０ｍｍのサーフ
ェースブローチにおいて、該ブローチの基体の材料に硬
さＨＲＣ６７に熱処理したＳＫＨ５５材を用い、切れ刃
部表面にＷＣ粒径が１μｍ、Ｃｏ量が６重量％の超硬合
金の溶射皮膜０．５ｍｍを有し、該工具の切れ刃のすく
い角を−５°にしたものを製作した。また、比較のた
め、従来例２として、超硬合金単体で同じ材質からな
る、同形状のサーフェースブローチも製作した。製作コ
ストを対比すると、基体、本発明例１−ＳＫＨ５５材、
従来例−超硬合金ソリッドであり、素材比が低減でき、
更に、超硬合金部分の研削代が少なくでき、溶射に係る
コストを差し引いても、トータル的に工具コストを１／
４程度に低減することができた。
る幅１０ｍｍ、高さ３８ｍｍ、全長１５０ｍｍのサーフ
ェースブローチにおいて、該ブローチの基体の材料に硬
さＨＲＣ６７に熱処理したＳＫＨ５５材を用い、切れ刃
部表面にＷＣ粒径が１μｍ、Ｃｏ量が６重量％の超硬合
金の溶射皮膜０．５ｍｍを有し、該工具の切れ刃のすく
い角を−５°にしたものを製作した。また、比較のた
め、従来例２として、超硬合金単体で同じ材質からな
る、同形状のサーフェースブローチも製作した。製作コ
ストを対比すると、基体、本発明例１−ＳＫＨ５５材、
従来例−超硬合金ソリッドであり、素材比が低減でき、
更に、超硬合金部分の研削代が少なくでき、溶射に係る
コストを差し引いても、トータル的に工具コストを１／
４程度に低減することができた。
【００１１】本発明例３〜１９として、本発明例１のサ
ーフェースブローチおいて、溶射皮膜である超硬合金の
ＷＣ粒径及び／又はＣｏ量を変化させたものを１７種類
製作した。本発明例３〜６は、Ｃｏ量を６重量％と一定
とし、ＷＣ粒径を１μｍを超える粗粒から中粒サイズの
範囲で変化させたものであり、ＷＣ粒径を本発明例３は
２．５μｍ、本発明例４は２μｍ、本発明例５は１．５
μｍ、本発明例６は１．２μｍとしたものである。次に
本発明例７〜１２は、ＷＣ粒径を１μｍと０．８μｍの
微粒サイズとし、Ｃｏ量を変化させたものであり、本発
明例７〜９は、ＷＣ粒径を１μｍと一定とし、Ｃｏ量を
本発明例７は８重量％、本発明例８は１０重量％、本発
明例９は１２重量％、また、本発明例１０〜１２は、Ｗ
Ｃ粒径を０．８μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１０
は６重量％、本発明例１１は８重量％、本発明例１２は
１０重量％である。次に本発明例１３〜１９は、ＷＣ粒
径を０．６μｍと０．４μｍの超微粒サイズとし、Ｃｏ
量を変化させたものであり、本発明例１３〜１７は、Ｗ
Ｃ粒径を０．６μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１３
は６重量％、本発明例１４は８重量％、本発明例１５は
１０重量％、本発明例１６は１２重量％、本発明例１７
は１４重量％、また、本発明例１８、１９は、ＷＣ粒径
を０．４μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１８は８重
量％、本発明例１９は１２重量％である。本発明例１、
３〜１９、従来例２の１９例のサーフェースブローチ
を、切削速度５ｍ／ｍｉｎで不水溶性切削液を使用し、
被削材が機械構造用炭素鋼であるＳ５０Ｃ材の加工で、
従来例２の再研削までの規定加工数である１００００個
の定数個の加工可否をテストした。その結果、本発明例
及び従来例共に今回製作したサーフェースブローチは、
全てにおいて再研削までの規定加工数である１００００
個の定数個の加工ができた。
ーフェースブローチおいて、溶射皮膜である超硬合金の
ＷＣ粒径及び／又はＣｏ量を変化させたものを１７種類
製作した。本発明例３〜６は、Ｃｏ量を６重量％と一定
とし、ＷＣ粒径を１μｍを超える粗粒から中粒サイズの
範囲で変化させたものであり、ＷＣ粒径を本発明例３は
２．５μｍ、本発明例４は２μｍ、本発明例５は１．５
μｍ、本発明例６は１．２μｍとしたものである。次に
本発明例７〜１２は、ＷＣ粒径を１μｍと０．８μｍの
微粒サイズとし、Ｃｏ量を変化させたものであり、本発
明例７〜９は、ＷＣ粒径を１μｍと一定とし、Ｃｏ量を
本発明例７は８重量％、本発明例８は１０重量％、本発
明例９は１２重量％、また、本発明例１０〜１２は、Ｗ
Ｃ粒径を０．８μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１０
は６重量％、本発明例１１は８重量％、本発明例１２は
１０重量％である。次に本発明例１３〜１９は、ＷＣ粒
径を０．６μｍと０．４μｍの超微粒サイズとし、Ｃｏ
量を変化させたものであり、本発明例１３〜１７は、Ｗ
Ｃ粒径を０．６μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１３
は６重量％、本発明例１４は８重量％、本発明例１５は
１０重量％、本発明例１６は１２重量％、本発明例１７
は１４重量％、また、本発明例１８、１９は、ＷＣ粒径
を０．４μｍと一定とし、Ｃｏ量を本発明例１８は８重
量％、本発明例１９は１２重量％である。本発明例１、
３〜１９、従来例２の１９例のサーフェースブローチ
を、切削速度５ｍ／ｍｉｎで不水溶性切削液を使用し、
被削材が機械構造用炭素鋼であるＳ５０Ｃ材の加工で、
従来例２の再研削までの規定加工数である１００００個
の定数個の加工可否をテストした。その結果、本発明例
及び従来例共に今回製作したサーフェースブローチは、
全てにおいて再研削までの規定加工数である１００００
個の定数個の加工ができた。
【００１２】本発明例２０、２１、２２として、本発明
例１のサーフェースブローチの切れ刃すくい角を−１０
°、−２０°、−３０°にしたものを製作した。工具コ
ストは本発明例１と比較して、差のない状態であった。
また、前記同様の切削条件で切削テストを行った。その
結果、本発明例２０〜２２は、切削加工中の耐チッピン
グ性を向上させ、良好な加工面粗さを得ることができ
た。特に本発明例２０、２１は切れ味も良好であり、本
発明例１と同様、良好な切削状態であった。
例１のサーフェースブローチの切れ刃すくい角を−１０
°、−２０°、−３０°にしたものを製作した。工具コ
ストは本発明例１と比較して、差のない状態であった。
また、前記同様の切削条件で切削テストを行った。その
結果、本発明例２０〜２２は、切削加工中の耐チッピン
グ性を向上させ、良好な加工面粗さを得ることができ
た。特に本発明例２０、２１は切れ味も良好であり、本
発明例１と同様、良好な切削状態であった。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、鉄鋼材
料や非鉄金属材料等の金属材料を切削加工するのに用い
る切削工具において、高能率、長寿命、高精度等の工具
性能を維持しつつ、工具コストを低減した切削工具を提
供することができた。
料や非鉄金属材料等の金属材料を切削加工するのに用い
る切削工具において、高能率、長寿命、高精度等の工具
性能を維持しつつ、工具コストを低減した切削工具を提
供することができた。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C046 CC06 FF02 FF09
3C050 BA00
4K031 AA02 CB45 CB46 DA01
Claims (2)
- 【請求項１】金属材料切削用工具において、該工具は少
なくとも基体、溶射皮膜で構成され、該溶射皮膜を超硬
質合金とし、該工具の切れ刃のすくい角を負角にしたこ
と特徴とする金属材料切削用工具。 - 【請求項２】請求項１記載の金属材料切削用工具におい
て、該すくい角が負角の０°を超え、３０°以下である
ことを特徴とする金属材料切削用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391129A JP2003191129A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 金属材料切削用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391129A JP2003191129A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 金属材料切削用工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003191129A true JP2003191129A (ja) | 2003-07-08 |
Family
ID=27598811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001391129A Abandoned JP2003191129A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 金属材料切削用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003191129A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007190633A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Tungaloy Corp | 切削工具 |
| JP2013188832A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Mitsubishi Materials Corp | Ｗｃ基超硬合金製切削工具インサート |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001391129A patent/JP2003191129A/ja not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007190633A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Tungaloy Corp | 切削工具 |
| JP2013188832A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Mitsubishi Materials Corp | Ｗｃ基超硬合金製切削工具インサート |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041018 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20050825 |