JP2003311507A - 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具

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JP2003311507A
JP2003311507A JP2002125541A JP2002125541A JP2003311507A JP 2003311507 A JP2003311507 A JP 2003311507A JP 2002125541 A JP2002125541 A JP 2002125541A JP 2002125541 A JP2002125541 A JP 2002125541A JP 2003311507 A JP2003311507 A JP 2003311507A
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Natsuki Ichinomiya
夏樹 一宮
Takashi Fujisawa
隆史 藤澤
Kazuki Izumi
一樹 泉
Hidemitsu Takaoka
秀充 高岡
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Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チ
ッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具を提
供する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体または炭窒化チタン
系サーメット基体の表面に、TiとAlとYの複合窒化
物層からなる硬質被覆層を1〜15μmの全体平均層厚
で物理蒸着してなる硬質被覆層を、層厚方向にそって、
Al成分最高含有点(以下P点)とAl成分最低含有点
(以下Q点)とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在
し、かつ前記P点からQ点、前記Q点から前記P点へA
l成分含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有
し、さらに、上記P点が、組成式:(Ti1-(X+Z)Al
X Z)N、前記Q点が、組成式:(Ti1-(X+Z)AlX
Z)Nを満足し、かつ隣り合う上記P点とQ点の間隔
が、0.01〜0.1μmである硬質被覆層で構成す
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、硬質被覆層が高
強度と高靭性を有し、かつ高温硬さと耐熱性にもすぐ
れ、したがって特に各種の鋼や鋳鉄などの高速切削加工
を、高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重
切削条件で行なった場合にも、硬質被覆層がすぐれた耐
チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
(以下、被覆超硬工具という)に関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に、被覆超硬工具には、各種の鋼や
鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先
端部に着脱自在に取り付けて用いられるスローアウエイ
チップ、穴あけ切削加工などに用いられるドリルやミニ
チュアドリル、さらに面削加工や溝加工、肩加工などに
用いられるソリッドタイプのエンドミルなどがあり、ま
た前記スローアウエイチップを着脱自在に取り付けて前
記ソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行う
スローアウエイエンドミル工具などが知られている。 【0003】また、被覆超硬工具として、炭化タングス
テン(以下、WCで示す)基超硬合金または炭窒化チタ
ン(以下、TiCNで示す)基サーメットからなる基体
(以下、これらを総称して超硬基体と云う)の表面に、
組成式:(Ti1-(X+Z)AlX Z)N(ただし、原子比
で、Xは0.40〜0.65、Z:0.05〜0.1を
示す)を満足するTiとAlとYの複合窒化物[以下、
(Ti,Al,Y)Nで示す]層からなる硬質被覆層を
1〜15μmの平均層厚で物理蒸着してなる被覆超硬工
具が提案され、かかる被覆超硬工具が、硬質被覆層を構
成する前記(Ti,Al,Y)N層が高温硬さと耐熱性
(高温特性)、さらに強度と靭性を有することから、各
種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削加工に用いられ
ることも知られている。 【0004】さらに、上記の被覆超硬工具が、例えば図
2に概略説明図で示される物理蒸着装置の1種であるア
ークイオンプレーティング装置に上記の超硬基体を装入
し、ヒータで装置内を、例えば500℃の温度に加熱し
た状態で、アノード電極と所定組成を有するTi−Al
−Y合金がセットされたカソード電極(蒸発源)との間
に、例えば電流:90Aの条件でアーク放電を発生さ
せ、同時に装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入し
て、例えば2Paの反応雰囲気とし、一方上記超硬基体
には、例えば−100Vのバイアス電圧を印加した条件
で、前記超硬合金基体の表面に、上記(Ti,Al,
Y)N層からなる硬質被覆層を蒸着することにより製造
されることも知られている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】近年の切削加工装置の
高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化
および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これ
に伴い、切削加工は高速化の傾向を強め、かつ高切り込
みや高送りなどの重切削条件での切削加工を余儀なくさ
れる傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具において
は、これを通常の切削加工条件で用いた場合には問題は
ないが、切削加工を高速で、かつ高い機械的衝撃を伴う
高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合に
は、特に硬質被覆層の強度および靭性不足が原因でチッ
ピング(微小割れ)が発生し易く、比較的短時間で使用
寿命に至るのが現状である。 【0006】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、特に高速重切削加工で硬質被覆
層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆超硬工具を
開発すべく、上記の従来被覆超硬工具を構成する硬質被
覆層に着目し、研究を行った結果、(a)上記の図2に
示されるアークイオンプレーティング装置を用いて形成
された従来被覆超硬工具を構成する(Ti,Al,Y)
N層は、層厚全体に亘って実質的に均一な組成を有し、
したがって均質な高温硬さと耐熱性、さらに強度と靭性
を有するが、例えば図1(a)に概略平面図で、同
(b)に概略正面図で示される構造のアークイオンプレ
ーティング装置、すなわち装置中央部に超硬基体装着用
回転テーブルを設け、前記回転テーブルを挟んで、一方
側にAl成分最高含有点形成用Ti−Al−Y合金、他
方側にAl成分最低含有点形成用Ti−Al−Y合金を
いずれもカソード電極(蒸発源)として対向配置したア
ークイオンプレーティング装置を用い、この装置の前記
回転テーブルの外周部に沿って複数の超硬基体をリング
状に装着し、この状態で装置内雰囲気を窒素雰囲気とし
て前記回転テーブルを回転させると共に、蒸着形成され
る硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で超硬基体自体も
自転させながら、前記の両側のカソード電極(蒸発源)
とアノード電極との間にアーク放電を発生させて、前記
超硬基体の表面に(Ti,Al,Y)N層を形成する
と、この結果の(Ti,Al,Y)N層においては、回
転テーブル上にリング状に配置された前記超硬基体が上
記の一方側のTi−Al−Y合金のカソード電極(蒸発
源)に最も接近した時点で層中にAl成分最高含有点が
形成され、また前記超硬基体が上記の他方側のTi−A
l−Y合金のカソード電極に最も接近した時点で層中に
Al成分最低含有点が形成され、上記回転テーブルの回
転によって層中には層厚方向にそって前記Al成分最高
含有点とAl成分最低含有点が所定間隔をもって交互に
繰り返し現れると共に、前記Al成分最高含有点から前
記Al成分最低含有点、前記Al最低含有点から前記A
l成分最低含有点へAl成分含有量が連続的に変化する
成分濃度分布構造をもつようになること。 【0007】(b)上記(a)の繰り返し連続変化成分
濃度分布構造の(Ti,Al,Y)N層において、対向
配置の一方側のカソード電極(蒸発源)であるTi−A
l−Y合金におけるAlおよびY含有量を上記の従来
(Ti,Al,Y)N層形成用Ti−Al−Y合金のA
lおよびY含有量に相当するものとし、同他方側のカソ
ード電極(蒸発源)であるTi−Al−Y合金における
Al含有量を上記の従来Ti−Al−Y合金のAl含有
量に比して相対的に低いものとすると共に、超硬基体が
装着されている回転テーブルの回転速度を制御して、上
記Al成分最高含有点が、組成式:(Ti1-(X+Z)Al
X Z)N(ただし、原子比で、Xは0.40〜0.6
5、Z:0.005〜0.1を示す)、上記Al成分最
低含有点が、組成式:(Ti1-(X+Z)AlX Z)N(た
だし、原子比で、Xは0.05〜0.35、Z:0.0
05〜0.1を示す)、を満足し、かつ隣り合う上記A
l成分最高含有点とAl成分最低含有点の厚さ方向の間
隔を0.01〜0.1μmとすると、上記Al成分最高
含有点部分では、上記の従来(Ti,Al,Y)N層の
もつ高温硬さと耐熱性に相当する高温硬さと耐熱性(高
温特性)を示し、一方上記Al成分最低含有点部分で
は、前記Al成分最高含有点部分に比してAl含有量が
低く、相対的にTi含有量の高いものとなるので、一段
と高い強度と靭性が確保され、かつこれらAl成分最高
含有点とAl成分最低含有点の間隔をきわめて小さくし
たことから、層全体の特性として高温特性を保持した状
態で一段とすぐれた強度と靭性を具備するようになり、
したがって、硬質被覆層がかかる構成の(Ti,Al,
Y)N層からなる被覆超硬工具は、特に各種の鋼や鋳鉄
などの切削加工を、高速で、かつ高い機械的衝撃を伴う
高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合に
も、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮するよ
うになること。以上(a)および(b)に示される研究
結果を得たのである。 【0008】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、(Ti,A
l,Y)N層からなる硬質被覆層を1〜15μmの全体
平均層厚で物理蒸着してなる被覆超硬工具において、上
記硬質被覆層が、層厚方向にそって、Al成分最高含有
点とAl成分最低含有点とが所定間隔をおいて交互に繰
り返し存在し、かつ前記Al成分最高含有点から前記A
l成分最低含有点、前記Al成分最低含有点から前記A
l成分最高含有点へAl成分含有量が連続的に変化する
成分濃度分布構造を有し、さらに、上記Al成分最高含
有点が、組成式:(Ti1-(X+Y)AlX Z)N(ただ
し、原子比で、Xは0.40〜0.65、Y:0.00
5〜0.1を示す)、上記Al成分最低含有点が、組成
式:(Ti1-(X+Z)AlX Z)N(ただし、原子比で、
Xは0.05〜0.35、Z:0.005〜0.1を示
す)、を満足し、かつ隣り合う上記Al成分最高含有点
とAl成分最低含有点の間隔が、0.01〜0.1μm
である、高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッ
ピング性を発揮する被覆超硬工具に特徴を有するもので
ある。 【0009】つぎに、この発明の被覆超硬工具におい
て、これを構成する硬質被覆層の構成を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a)Al成分最高含有点の組成 Al成分最高含有点の(Ti,Al,Y)NにおけるT
i成分は強度および高靭性を向上させ、同Al成分は高
温硬さおよび耐熱性(高温特性)を向上させ、さらに同
Y成分は一段と高温硬さを向上させる作用があり、した
がってAlおよびY成分の含有割合が高くなればなるほ
ど高温特性は向上し、高熱発生を伴う高速切削に適合し
たものになるが、Alの含有割合を示すX値がTiとY
の合量に占める割合(原子比)で0.65を越えても、
またYの含有割合を示すZ値が同0.1を越えても、高
強度および高靭性を有するAl成分最低含有点が隣接し
て存在しても層自体の強度および靭性の低下は避けられ
ず、この結果チッピングなどが発生し易くなり、一方同
X値が同0.40未満でも、また同Z値が0.005未
満でも前記高温特性に所望の向上効果が得られないこと
から、X値を0.40〜0.65、Z値を0.005〜
0.1と定めた。 【0010】(b)Al成分最低含有点の組成 上記の通りAl成分最高含有点は相対的にすぐれた高温
特性を有するが、反面相対的に強度および靭性が不十分
であるため、このAl成分最高含有点の強度および靭性
不足を補う目的で、Ti含有割合が高く、一方Al含有
量が低く、これによって高強度および高靭性を有するよ
うになるAl成分最低含有点を厚さ方向に交互に介在さ
せるものであり、したがってAlの割合を示すX値がT
iおよびY成分との合量に占める割合(原子比)で0.
35を越えると、所望のすぐれた強度および靭性を確保
することができず、一方同X値が0.05未満になる
と、Al成分最低含有点に所望の高温特性を具備せしめ
ることができなくなることから、Al成分最低含有点で
のAlの割合を示すX値を0.05〜0.35と定め
た。Al成分最低含有点におけるY成分も、上記の通り
Al成分との共存で高温硬さを向上させ、高熱発生を伴
う高速切削に適応させる目的で含有するものであり、し
たがってZ値が0.005未満では所望の高温硬さ向上
効果が得られず、一方Z値が0.1を越えるとAl成分
最低含有点での強度および靭性に低下傾向が現れるよう
になり、所望の耐チッピング性向上が困難になることか
ら、Z値を0.005〜0.1と定めた。 【0011】(c)Al成分最高含有点とAl成分最低
含有点間の間隔 その間隔が0.01μm未満ではそれぞれの点を上記の
組成で明確に形成することが困難であり、この結果層に
所望の高温特性と強度および靭性を確保することができ
なくなり、またその間隔が0.1μmを越えるとそれぞ
れの点がもつ欠点、すなわちAl成分最高含有点であれ
ば強度および靭性不足、Al成分最低含有点であれば高
温特性不足が層内に局部的に現れ、これが原因でチッピ
ングが発生し易くなったり、摩耗進行が促進されるよう
になることから、その間隔を0.01〜0.1μmと定
めた。 【0012】(d)硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が1μm未満では、所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その平均層厚が15μmを越える
と、チッピングが発生し易くなることから、その平均層
厚を1〜15μmと定めた。 【0013】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。 (実施例1)原料粉末として、いずれも1〜3μmの平
均粒径を有するWC粉末、TiC粉末、VC粉末、Ta
C粉末、NbC粉末、Cr3 2 粉末、およびCo粉末
を用意し、これら原料粉末を、表1に示される配合組成
に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した
後、100MPa の圧力で圧粉体にプレス成形し、こ
の圧粉体を6Paの真空中、温度:1400℃に1時間
保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にR:0.03
のホーニング加工を施してISO規格・CNMG120
408のチップ形状をもったWC基超硬合金製の超硬基
体A1〜A10を形成した。 【0014】また、原料粉末として、いずれも0.5〜
2μmの平均粒径を有するTiCN(重量比でTiC/
TiN=50/50)粉末、Mo2 C粉末、ZrC粉
末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、Co粉末、お
よびNi粉末を用意し、これら原料粉末を、表2に示さ
れる配合組成に配合し、ボールミルで24時間湿式混合
し、乾燥した後、100MPaの圧力で圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を2kPaの窒素雰囲気中、温度:
1500℃に1時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃
部分にR:0.03のホーニング加工を施してISO規
格・CNMG120408のチップ形状をもったTiC
N系サーメット製の超硬基体B1〜B6を形成した。 【0015】ついで、上記の超硬基体A1〜A10およ
びB1〜B6のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄
し、乾燥した状態で、図1に示されるアークイオンプレ
ーティング装置内の回転テーブル上に外周部にそって装
着し、一方側のカソード電極(蒸発源)として、種々の
成分組成をもったAl成分最高含有点形成用Ti−Al
−Y合金、他方側のカソード電極(蒸発源)としてAl
成分最低含有点形成用Ti−Al−Y合金を前記回転テ
ーブルを挟んで対向配置し、またボンバート洗浄用金属
Tiも装着し、まず、装置内を排気して0.5Pa以下
の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を500℃に
加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転す
る超硬基体に−1000Vの直流バイアス電圧を印加
し、かつカソード電極の前記金属Tiとアノード電極と
の間に100Aの電流を流してアーク放電を発生させ、
もって超硬基体表面をTiボンバート洗浄し、ついで装
置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して2Paの反応
雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しなが
ら回転する超硬基体に−100Vの直流バイアス電圧を
印加し、かつそれぞれのカソード電極(前記Al成分最
高含有点形成用Ti−Al−Y合金およびAl成分最低
含有点形成用Ti−Al−Y合金)とアノード電極との
間に100Aの電流を流してアーク放電を発生させ、も
って前記超硬基体の表面に、層厚方向に沿って表3,4
に示される目標組成のAl成分最高含有点とAl成分最
低含有点とが交互に同じく表3,4に示される目標間隔
で繰り返し存在し、かつ前記Al成分最高含有点から前
記Al成分最低含有点、前記Al成分最低含有点から前
記Al成分最高含有点へAl成分含有量が連続的に変化
する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表3,4に示
される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着することによ
り、本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合
金製スローアウエイチップ(以下、本発明被覆超硬チッ
プと云う)1〜16をそれぞれ製造した。 【0016】また、比較の目的で、これら超硬基体A1
〜A10およびB1〜B6を、アセトン中で超音波洗浄
し、乾燥した状態で、それぞれ図2に示される通常のア
ークイオンプレーティング装置に装入し、カソード電極
(蒸発源)として種々の成分組成をもったTi−Al−
Y合金を装着し、またボンバート洗浄用金属Tiも装着
し、まず、装置内を排気して0.5Pa以下の真空に保
持しながら、ヒーターで装置内を500℃に加熱した
後、前記超硬基体に−1000Vの直流バイアス電圧を
印加し、カソード電極の前記金属Tiとアノード電極と
の間に100Aの電流を流してアーク放電を発生させ、
もって超硬基体表面をTiボンバート洗浄し、ついで装
置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して2Paの反応
雰囲気とすると共に、前記超硬基体に印加するバイアス
電圧を−100Vに下げて、前記カソード電極とアノー
ド電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記超硬
基体A1〜A10およびB1〜B6のそれぞれの表面
に、表5,6に示される目標組成および目標層厚を有
し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない(T
i,Al,Y)N層からなる硬質被覆層を蒸着すること
により、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合
金製スローアウエイチップ(以下、従来被覆超硬チップ
と云う)1〜16をそれぞれ製造した。 【0017】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ1〜1
6および従来被覆超硬チップ1〜16について、これを
工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状
態で、 被削材:JIS・SCM440の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切り込み:6mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件での合金鋼の乾式連続高速高切り込み切削加工試
験、 被削材:JIS・S45Cの長さ方向等間隔4本縦溝入
り丸棒、 切削速度:350m/min.、 切り込み:2.5mm、 送り:0.8mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高速高送り切削加工試験、
さらに、 被削材:JIS・FC300の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切り込み:6mm、 送り:0.35mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件での鋳鉄の乾式連続高速高切り込み切削加工試験
を行い、いずれの切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅
を測定した。この測定結果を表7に示した。 【0018】 【表1】 【0019】 【表2】【0020】 【表3】 【0021】 【表4】 【0022】 【表5】【0023】 【表6】 【0024】 【表7】【0025】(実施例2)原料粉末として、平均粒径:
5.5μmを有する中粗粒WC粉末、同0.8μmの微
粒WC粉末、同1.3μmのTaC粉末、同1.2μm
のNbC粉末、同1.2μmのZrC粉末、同2.3μ
mのCr32粉末、同1.5μmのVC粉末、同1.0
μmの(Ti,W)C粉末、および同1.8μmのCo
粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表8に示され
る配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン
中で24時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、10
0MPaの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形
し、これらの圧粉体を、6Paの真空雰囲気中、7℃/
分の昇温速度で1370〜1470℃の範囲内の所定の
温度に昇温し、この温度に1時間保持後、炉冷の条件で
焼結して、直径が8mm、13mm、および26mmの
3種の超硬基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記
の3種の丸棒焼結体から、研削加工にて、表8に示され
る組合せで、切刃部の直径×長さがそれぞれ6mm×1
3mm、10mm×22mm、および20mm×45m
mの寸法を有し、かついずれもねじれ角:30度の4枚
刃スクエア形状をもった超硬基体(エンドミル)C−1
〜C−8をそれぞれ製造した。 【0026】ついで、これらの超硬基体(エンドミル)
C−1〜C−8を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥し
た状態で、同じく図1に示されるアークイオンプレーテ
ィング装置に装入し、上記実施例1と同一の条件で、層
厚方向に沿って表9に示される目標組成のAl成分最高
含有点とAl成分最低含有点とが交互に同じく表9に示
される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Al成分最
高含有点から前記Al成分最低含有点、前記Al成分最
低含有点から前記Al成分最高含有点へAl成分含有量
が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じ
く表9に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着する
ことにより、本発明被覆超硬工具としての本発明表面被
覆超硬合金製エンドミル(以下、本発明被覆超硬エンド
ミルと云う)1〜8をそれぞれ製造した。 【0027】また、比較の目的で、上記の超硬基体(エ
ンドミル)C−1〜C−8を、アセトン中で超音波洗浄
し、乾燥した状態で、同じく図2に示される通常のアー
クイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例1と
同一の条件で、表10に示される目標組成および目標層
厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のな
い(Ti,Al,Y)N層からなる硬質被覆層を蒸着す
ることにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆
超硬合金製エンドミル(以下、従来被覆超硬エンドミル
と云う)1〜8をそれぞれ製造した。 【0028】つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル1
〜8および従来被覆超硬エンドミル1〜8のうち、本発
明被覆超硬エンドミル1〜3および従来被覆超硬エンド
ミル1〜3については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SKD11の板材、 切削速度:120m/min.、 溝深さ(切り込み):9mm、 テーブル送り:1280mm/分、 の条件での工具鋼の乾式高速高切り込み溝切削加工試
験、本発明被覆超硬エンドミル4〜6および従来被覆超
硬エンドミル4〜6については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SUS304の板材、 切削速度:120m/min.、 溝深さ(切り込み):15mm、 テーブル送り:760mm/分、 の条件でのステンレス鋼の乾式高速高切り込み溝切削加
工試験、本発明被覆超硬エンドミル7,8および従来被
覆超硬エンドミル7,8については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SNCM439の板材、 切削速度:150m/min.、 溝深さ(切り込み):10mm、 テーブル送り:480mm/分、 の条件での合金鋼の乾式高速高送り溝切削加工試験をそ
れぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周
刃の逃げ面摩耗幅が使用寿命の目安とされる0.1mm
に至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表
9、10にそれぞれ示した。 【0029】 【表8】 【0030】 【表9】 【0031】 【表10】【0032】(実施例3)上記の実施例2で製造した直
径が8mm(超硬基体C−1〜C−3形成用)、13m
m(超硬基体C−4〜C−6形成用)、および26mm
(超硬基体C−7、C−8形成用)の3種の丸棒焼結体
を用い、この3種の丸棒焼結体から、研削加工にて、溝
形成部の直径×長さがそれぞれ4mm×13mm(超硬
基体D−1〜D−3)、8mm×22mm(超硬基体D
−4〜D−6)、および16mm×45mm(超硬基体
D−7、D−8)の寸法を有し、かついずれもねじれ
角:30度の2枚刃形状をもった超硬基体(ドリル)D
−1〜D−8をそれぞれ製造した。 【0033】ついで、これらの超硬基体(ドリル)D−
1〜D−8の切刃に、ホーニングを施し、アセトン中で
超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図1に示される
アークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例
1と同一の条件で、層厚方向に沿って表11に示される
目標組成のAl成分最高含有点とAl成分最低含有点と
が交互に同じく表11に示される目標間隔で繰り返し存
在し、かつ前記Al成分最高含有点から前記Al成分最
低含有点、前記Al成分最低含有点から前記Al成分最
高含有点へAl成分含有量が連続的に変化する成分濃度
分布構造を有し、かつ同じく表11に示される目標全体
層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆超
硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製ドリル(以
下、本発明被覆超硬ドリルと云う)1〜8をそれぞれ製
造した。 【0034】また、比較の目的で、上記の超硬基体(ド
リル)D−1〜D−8の切刃に、ホーニングを施し、ア
セトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図2
に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装
入し、上記実施例1と同一の条件で、表12に示される
目標組成および目標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って
実質的に組成変化のない(Ti,Al,Y)N層からな
る硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具
としての従来表面被覆超硬合金製ドリル(以下、従来被
覆超硬ドリルと云う)1〜8をそれぞれ製造した。 【0035】つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル1〜8
および従来被覆超硬ドリル1〜8のうち、本発明被覆超
硬ドリル1〜3および従来被覆超硬ドリル1〜3につい
ては、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SKD61の板材、 切削速度:60m/min.、 送り:0.30mm/rev、 穴深さ:12mm の条件での工具鋼の湿式高速高送り穴あけ切削加工試
験、本発明被覆超硬ドリル4〜6および従来被覆超硬ド
リル4〜6については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・FCD400の板材、 切削速度:80m/min.、 送り:0.5mm/rev、 穴深さ:24mm の条件でのダクタイル鋳鉄の湿式高速高送り穴あけ切削
加工試験、本発明被覆超硬ドリル7,8および従来被覆
超硬ドリル7,8については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・FC300の板材、 切削速度:90m/min.、 送り:0.5mm/rev、 穴深さ:50mm の条件での鋳鉄の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験、
をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験
(水溶性切削油使用)でも先端切刃面の逃げ面摩耗幅が
0.3mmに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この
測定結果を表11、12にそれぞれ示した。 【0036】 【表11】 【0037】 【表12】 【0038】この結果得られた本発明被覆超硬工具とし
ての本発明被覆超硬チップ1〜16、本発明被覆超硬エ
ンドミル1〜8、および本発明被覆超硬ドリル1〜8を
構成する硬質被覆層におけるAl成分最高含有点とAl
成分最低含有点の組成、並びに従来被覆超硬工具として
の従来被覆超硬チップ1〜16、従来被覆超硬エンドミ
ル1〜8、および従来被覆超硬ドリル1〜8の硬質被覆
層の組成をオージェ分光分析装置を用いて測定したとこ
ろ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。ま
た、これらの本発明被覆超硬工具の硬質被覆層における
Al成分最高含有点とAl成分最低含有点間の間隔、お
よびこれの全体層厚、並びに従来被覆超硬工具の硬質被
覆層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定した
ところ、いずれも目標値と実質的に同じ値を示した。 【0039】 【発明の効果】表3〜12に示される結果から、硬質被
覆層が層厚方向に、相対的にすぐれた高温硬さと耐熱性
を有するAl成分最高含有点と相対的に高強度と高靭性
を有するAl成分最低含有点とが交互に所定間隔をおい
て繰り返し存在し、かつ前記Al成分最高含有点から前
記Al成分最低含有点、前記Al成分最低含有点から前
記Al成分最高含有点へAl成分含有量が連続的に変化
する成分濃度分布構造を有する本発明被覆超硬工具は、
いずれも各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高速で、か
つ高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切
削条件で行なった場合にも、硬質被覆層がすぐれた耐チ
ッピング性を発揮するのに対して、硬質被覆層が層厚方
向に沿って実質的に組成変化のない(Ti,Al,Y)
N層からなる従来被覆超硬工具においては、前記硬質被
覆層が高温硬さと耐熱性を有するものの、強度および靭
性に劣るものであるために、チッピングが発生し、これ
が原因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかで
ある。上述のように、この発明の被覆超硬工具は、通常
の条件での切削加工は勿論のこと、特に各種の鋼や鋳鉄
などの切削加工を、高速で、かつ高い機械的衝撃を伴う
高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合に
も、すぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってす
ぐれた耐摩耗性を示すものであるから、切削加工の省力
化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応
できるものである。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の被覆超硬工具を構成する硬質被覆層
を形成するのに用いたアークイオンプレーティング装置
を示し、(a)は概略平面図、(b)は概略正面図であ
る。 【図2】従来被覆超硬工具を構成する硬質被覆層を形成
するのに用いた通常のアークイオンプレーティング装置
の概略説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 隆史 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 泉 一樹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 高岡 秀充 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 Fターム(参考) 3C037 CC01 CC04 CC09 CC11 3C046 FF03 FF05 FF10 FF13 FF19 FF25 4K029 BA64 BC02 BD05 CA03 EA01

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体または
    炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、TiとAlと
    Yの複合窒化物層からなる硬質被覆層を1〜15μmの
    全体平均層厚で物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切
    削工具において、 上記硬質被覆層が、層厚方向にそって、Al成分最高含
    有点とAl成分最低含有点とが所定間隔をおいて交互に
    繰り返し存在し、かつ前記Al成分最高含有点から前記
    Al成分最低含有点、前記Al成分最低含有点から前記
    Al成分最高含有点へAl成分含有量が連続的に変化す
    る成分濃度分布構造を有し、 さらに、上記Al成分最高含有点が、組成式:(Ti
    1-(X+Z)AlX Z)N(ただし、原子比で、Xは0.4
    0〜0.65、Z:0.005〜0.1を示す)、 上記Al成分最低含有点が、組成式:(Ti1-(X+Z)
    X Z)N(ただし、原子比で、Xは0.05〜0.
    35、Z:0.005〜0.1を示す)、を満足し、か
    つ隣り合う上記Al成分最高含有点とAl成分最低含有
    点の間隔が、0.01〜0.1μmであること、を特徴
    とする高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピ
    ング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具。
JP2002125541A 2002-04-26 2002-04-26 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 Withdrawn JP2003311507A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281408A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2006289538A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2007007764A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP2007007741A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281408A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP4645818B2 (ja) * 2005-04-04 2011-03-09 三菱マテリアル株式会社 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2006289538A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP4645821B2 (ja) * 2005-04-08 2011-03-09 三菱マテリアル株式会社 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2007007741A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP4697659B2 (ja) * 2005-06-28 2011-06-08 三菱マテリアル株式会社 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP2007007764A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Mitsubishi Materials Corp 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP4697661B2 (ja) * 2005-06-30 2011-06-08 三菱マテリアル株式会社 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具

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