【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ワークの切削に作用する切刃をなす切刃チップの、チップ支持体に対するろう付けに用いられるろう接材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切刃チップは、切削工具の工具本体に対して装着されるか、工具本体に保持されるスローアウェイチップのスローアウェイチップ本体に対して装着されるものである。
このような切刃チップとしては、一般的な超硬合金製のもののほか、切刃チップにおいて少なくとも切刃として使用される部位が、超硬合金よりもさらに硬質の、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超硬質材料を主体とする粉末を焼結してなる焼結体によって構成されているものがある。
この切刃チップは、切刃として使用される部位の硬度が非常に高いために、切刃の耐磨耗性が高く、切刃寿命が長い。また、このような切刃チップを用いることで、長い切刃寿命を獲得しつつ、工具本体やスローアウェイチップ本体等のチップ支持体を、一般的な工具本体やスローアウェイチップと同じ材質とすることができるので、高価な超硬質材料の使用量が少なくてすみ、経済的である。
【０００３】
ここで、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超硬質材料はろう材に対するぬれ性が低いため、一般的に、超硬質材料を用いた切刃チップは、超硬質材料からなる層をろう材に対するぬれ性の高い材料（例えば超硬合金）からなる層によって裏打ちした構成とされ、工具本体やスローアウェイチップ本体に対しては、超硬合金からなる層をろう付けすることによって装着される。
また、近年は、超硬質材料に対してもなじみやすい特殊なろう材が開発されており、超硬合金等の裏打ちがない切刃チップも、チップ支持体に対して直接ろう付けすることが可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０５２１０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、重切削や断続切削を行う場合には、その切削抵抗によって切削工具に振動が生じてしまうので、ワークの加工精度には限界があった。
また、あまり切削条件を厳しくすると、振動によって切刃チップに加わる負荷が大きくなるために切刃にチッピングが生じやすくなってしまい、切刃寿命を縮めてしまう。また、切削工具に限らず、振動や衝撃による悪影響が問題となる部材をろう付けする場合には、振動や衝撃による悪影響を低減させることが望まれていた。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ろう付けする部材に対する振動や衝撃による悪影響を低減させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明にかかるろう接材は、超硬合金とろう材との複合体を有することを特徴としている。
【０００８】
このろう接材では、ろう付けする部材間、たとえば切刃チップ支持体と切刃チップとの間に、超硬合金とろう材との複合体が配置されることとなる。
このような超硬合金とろう材との複合体は、十分な強度を有しながら、単に超硬合金からなる層とろう材からなる層とを積層した構成のものに比べて高い弾力性を有しており、衝撃緩衝材として高い性能を発揮する。
また、このろう接材では、このように複合体が高い弾力性を有しているので、ろう付けの際にろう付けする部材（例えば切刃チップ及び切刃チップ支持体）に生じた熱的ひずみが複合体によって吸収されることとなり、通常のろう材を用いた場合に比べてろう付けする部材同士の位置精度が高い。
ここで、この複合体に用いられるろう材は、ろう付けする部材の材質に応じて適宜選択されるものであって、ろう付けする部材、例えば切刃チップが超硬質材料によって構成されている場合には、超硬質材料のろう付けが可能なろう材が用いられる。
【０００９】
また、このろう接材において、複合体は、超硬合金の微粒子とろう材とを混合してなる粉末状またはペースト状とされていてもよい。
このようなろう接材は、従来のろう材と同様に取り扱うことができる。
【００１０】
また、このろう接材において、複合体は、超硬合金の微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造の多孔質焼結体を有する構成としてもよい。
【００１１】
このような三次元網目構造をなす多孔質焼結体は、粉末冶金法による例えば金属材料の製造工程において、スラリー状混合原料に、結合剤、界面活性剤、発泡剤などを添加して発泡させて得られた三次元網目構造の多孔質成形体を焼結することで製造されるものであって、多孔質成形体の製造条件を適宜調整することによって、その厚みや空隙率や空隙の寸法を容易に所望の値に設定できるようになっており、また任意の形状に成形することも容易である。
【００１２】
このような多孔質焼結体は、中実の骨格を有するがゆえに十分な強度を呈し、高い空隙率を設定することが可能であるので、この多孔質焼結体を用いた複合体は、より高い弾力性を有している。
そして、このろう接材は、ろう付けのために加熱すると、ろう材が溶融してその少なくとも一部が多孔質焼結体の空隙内に含浸されるとともに、残量が多孔質焼結体とろう付けする部材との間に回り込み、ろう付けする部材のろう付けに寄与する。
また、この多孔質焼結体は、空隙率が高いために、ろう材との接触面積も大きくろう材との結合強度が高いので、ろう付けした部材の接合強度が十分に確保される。
ここで、このろう接材は、ろう付けする部材間に単層で設けてもよく、また複数積層して設けてもよい。
【００１３】
このようなろう接材は、多孔質焼結体の形状を変えることで、例えばごく薄いシート状など、任意の形状に形成することができる。このため、粉末状またはペースト状のろう材に比べて取り扱いが容易で、粉末状またはペースト状のろう材のようにろう付け部位からはみ出して周囲を汚したりすることがない。
また、粉末状またはペースト状のろう材では、ろう付け部位からはみ出すなどするために材料のロスが避けられなかったが、このろう接材は、例えばシート状に成形したろう接材を必要な形状に切り出すか、もしくはろう接材を予め目的の形状に成形することで、使用量を適量とすることができ、材料のロスが生じない。
ここで、良好なろう付けを行うためには、ろう付け部位にろう材を極力薄くかつ均一に形成することが肝要である。しかし、粉末状またはペースト状のろう材では、ろう付け部位におけるろう材の厚みを均一にするのには熟練を要し、作業者によってろう付けの効果にばらつきが生じやすい。これに対して、本発明にかかるろう接材は、厚みが一定のごく薄いシート状に形成することができるので、作業者の熟練の程度によらず、安定したろう付けの効果を得ることができる。
【００１４】
また、多孔質焼結体の空隙率は、高い緩衝性能、ひずみ吸収性能を要する場合には高めに、高い強度を要する場合には低めに設定するなど、要求される特性に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙率が５０体積％よりも低いと、多孔質焼結体の剛性が高くなりすぎて弾力性が低下し、衝撃緩衝性能やひずみ吸収性能が低下してしまう。一方，空隙率が９０体積％を超えると、多孔質焼結体において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、多孔質焼結体の空隙率は５０体積％から９０体積％の範囲内とすることが好ましく、６０体積％から８５体積％の範囲内とすることがより好ましい。
【００１５】
また、多孔質焼結体の空隙の平均寸法も、高い緩衝性能、ひずみ吸収性能を要する場合には高めに、高い強度を要する場合には低めに設定するなど、要求される特性に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙の平均寸法が１０μｍよりも小さいと、多孔質焼結体の剛性が高くなりすぎて弾力性が低下し、緩衝性能やひずみ吸収性能が低下してしまう。一方，空隙の平均寸法が３００μｍよりも大きいと、多孔質焼結体において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、多孔質焼結体の空隙の平均寸法は１０μｍから３００μｍの範囲内に設定されることが好ましく、３０μｍから１５０μｍの範囲内とすることがより好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。
ここで、図１は本実施形態にかかるろう接材を用いて切刃チップをろう付けした切削工具の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部拡大側断面図、図２は本実施形態にかかるろう接材を用いて切刃チップをろう付けした切削工具の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は軸直交断面を示す一部拡大断面図、図３は本実施形態にかかるろう接材を用いてろう付けを行った部位を概略的に示す拡大側断面図、図４は本実施形態にかかるろう接材の主要部の構成を示すＳＥＭ写真である。
【００１７】
図１に示す切削工具１は、工具本体２のチップ取付座２ａに、切刃をなすスローアウェイチップ３が着脱可能にして装着される、いわゆるスローアウェイ式バイトである。
この切削工具１では、スローアウェイチップ３として、スローアウェイチップ本体４（切刃チップ支持体Ｈ）と、切刃をなす切刃チップＣとを有するスローアウェイチップを用いている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように，スローアウェイチップ本体４は、スローアウェイチップ３の切刃をなす部位に、切刃チップＣを受ける受け面Ｆが形成されており、切刃チップＣは、この受け面Ｆに対してろう付けされている。
このろう付けには、超硬合金とろう材との複合体を有するろう接材Ｂが用いられている。
ここで、スローアウェイチップ本体４には、少なくとも二面以上の受け面Ｆが形成されており、切刃チップＣは、複数の面をろう付けされることによってスローアウェイチップ本体４に装着されている。
【００１９】
図２に示す切削工具１１はエンドミルであって、棒状の工具本体１２（切刃チップ保持体Ｈ）の長手方向の先端部に先端切刃１３が設けられ、外周には外周切刃１４が設けられている。
この切削工具１１は、工具本体１２に対して、先端切刃１３、外周切刃１４として、切刃をなす切刃チップＣを装着したものである。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように，工具本体１２には、その外周に、切刃チップＣを受ける受け面Ｆが形成されており、外周切刃１４をなす切刃チップＣは、この受け面Ｆに対してろう付けされている。また、図示しないが、工具本体１２の先端にも、切刃チップＣを受ける受け面Ｆが形成されており、先端切刃１３をなす切刃チップＣは、この受け面Ｆに対してろう付けされている。
このろう付けには、図１に示す切削工具１と同様に、超硬合金とろう材との複合体を有するろう接材Ｂが用いられている。
ここで、工具本体１２において切刃チップＣが装着される部位には、一つの切刃チップＣに対応する受け面Ｆが少なくとも二面以上設けられており、各切刃チップＣは、それぞれ複数の面をろう付けされることによって工具本体１２に装着されている。
【００２１】
ここで、本実施の形態では、切刃チップＣは、以下のようにして作成した。
平均粒径３μｍのｃＢＮ粉末、０．５μｍ〜２μｍの粒径を有するＴｉＮ（窒化チタン）粉末、ＴｉＡｌ３（チタンアルミニウム）粉末、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）粉末を用意し、ｃＢＮ：６０質量％、ＴｉＮ：２４質量％、ＴｉＡｌ３：８質量％、Ａｌ２Ｏ３：８質量％の割合でそれぞれの粉末を秤量した。これらの粉末をボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥したのち、プレス成形によって直径２０ｍｍ厚さ１．５ｍｍの略円板状の成形体に加工した。この成形体を、超高圧装置（一般的なものでよい）に挿入し、温度１３５０°Ｃ、圧力５ＧＰａの条件で１時間保持して焼結した。得られた焼結体の上下面をダイヤモンド砥石により研削したのちにワイヤー放電加工機により１辺：５ｍｍ、厚さ１ｍｍの正三角形に切り出して、切刃チップＣとした。
【００２２】
図１、図２に示すように、切刃チップＣは、切刃チップ支持体Ｈに設けられる受け面Ｆに対して、ろう接材Ｂによってろう付けされている。このろう接材Ｂは、十分な強度を有し、かつ単に超硬合金からなる層とろう材からなる層とを積層した構成のものに比べて高い弾力性を有しており、衝撃緩衝材として高い性能を発揮する。
本実施の形態では、ろう接材Ｂは、超硬合金の微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造の多孔質焼結体Ｐを有している。また、このろう接材Ｂは、例えば多孔質焼結体Ｐに対して粉末状またはペースト状のろう材Ｓを擦りこんだり塗布したり、シート状のろう材Ｓを貼りつけた構成とされるほか、このようにろう材Ｓを擦りこんだり塗布したり貼り付けたりしたのちに加熱して少なくとも一部を溶融させる処理を経てろう材Ｓの少なくともその一部を多孔質焼結体Ｐの空隙内に含浸させた構成とされる。
【００２３】
多孔質焼結体Ｐは、例えばごく薄いシート状など、任意の形状に形成されるものであって、粉末冶金法による例えば金属材料の製造工程において、スラリー状混合原料に、結合剤、界面活性剤、発泡剤などを添加して発泡させて得られた三次元網目構造の多孔質成形体を焼結することで製造されるものであって、多孔質成形体の製造条件を適宜調整することによって、その厚みはもとより、空隙率や空隙の寸法を容易に所望の値に設定できるようになっている。
この多孔質焼結体Ｐとして用いられる超硬合金の一例としては、炭化タングステン（ＷＣ）を主体とした硬質相をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属で結合したものや、必要に応じて炭化チタン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、クロム（Ｃｒ）などを添加した従来より知られているものが挙げられる。
【００２４】
また、本実施の形態では、切刃チップＣは、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超硬質材料を主体とする粉末を焼結してなる焼結体によって構成されており、ろう材Ｓは、このような超硬質材料に対してなじみやすいもの、例えば、Ｃｕ（銅）：２０質量％、Ｔｉ（チタン）：２質量％、残量がＡｇ（銀）と不可避不純物とからなるろう材や、Ａｇ：６０質量％、Ｃｕ：２０質量％、Ｉｎ（インジウム）：１０質量％、Ｔｉ：２質量％を含むもの等、Ｔｉ、Ｎｉのような活性金属を含む活性ろう材が用いられる。
【００２５】
以下、これら切削工具１、１１において、切刃チップ支持体Ｈに対する切刃チップＣの装着方法を説明する。
まず、チップ保持体Ｈの受け面Ｆ上に、受け面Ｆと同形状のシート状のろう接材Ｂを設置する。ここで、ろう接材Ｂとしては、予め受け面Ｆと同形状のシート状に形成したものを用いてもよく、またシート状に形成したものから受け面Ｆと同形状に切り出したものを用いてもよい。
そして、このろう接材Ｂの上から、切刃チップＣを、受け面Ｆに受けられる面が受け面Ｆに対向するようにして載置する。
【００２６】
このようにして切刃チップＣを切刃チップ支持体Ｈに対して位置決めして載置したのち、固定冶具を用いるなどして切刃チップＣを切刃チップ支持体Ｈに仮固定し、この状態で、切刃チップＣ及び切刃チップ支持体Ｈを加熱して、これらの間に設けられたろう接材Ｂのろう材Ｓを溶融させる。
このように溶融したろう材Ｓは、少なくとも一部が多孔質焼結体Ｐの空隙内に含浸するとともに、残量が切刃チップ支持体Ｈの受け面Ｆ、及び切刃チップＣの表面に沿って回り込み、これらのろう付けに寄与する。
【００２７】
そして、このようにしてろう材Ｓを切刃チップＣの表面及び切刃チップ支持体Ｈの受け面Ｆに十分に回り込ませたのちに、切刃チップＣ及び切刃チップ支持体Ｈを冷却することで、切刃チップＣと切刃チップ支持体Ｈとが、間にろう接材Ｂを介在させた状態でろう付けされる。
【００２８】
このようにして切刃チップＣがろう付けされた切削工具１、１１では、切刃チップ支持体Ｈと切刃チップＣとの間に、高性能な衝撃緩衝材であるろう接材Ｂが配置されているので、切刃に切削抵抗による振動が生じにくく、ワークの加工精度が高い。また、このように切刃の振動が抑えられるとともに切刃に加わる負荷も低いので、切刃寿命も長い。
【００２９】
そして、このようにろう接材Ｂが高い弾力性を有しているので、ろう付けの際に切刃チップＣ及び切刃チップ支持体Ｈに生じた熱的ひずみがろう接材Ｂによって吸収されるため、通常のろう付けによる装着構造に比べて切刃チップＣの取り付け精度が高く、ワークの加工精度も高い。
【００３０】
さらに、本実施の形態では、ろう接材Ｂを構成する複合体は、超硬合金の微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造の多孔質焼結体Ｐを有している。この多孔質焼結体Ｐは、中実の骨格を有するがゆえに十分な強度を呈し、高い空隙率を設定することが可能であるので、この多孔質焼結体Ｐを用いた複合体は、さらに弾力性を高めることが可能である。
このため、本実施の形態にかかる切刃チップの装着構造、及びこの装着構造を採用した切削工具１、１１では、より一層切刃に振動が生じにくく、ワークの加工精度が高く、切刃寿命も長くなる。
また、本実施の形態にかかるろう接材Ｂでは、多孔質焼結体Ｐとろう材Ｓとの接触面積が大きく、ろう材Ｓとの結合強度も高いので、本実施の形態にかかる切刃チップの装着構造、及びこの装着構造を採用した切削工具１、１１では、切刃チップＣとチップ支持体Ｈとの接合強度が十分に確保される。
【００３１】
また、本実施の形態では、ろう接材Ｂは、多孔質焼結体Ｐにろう材Ｓを設けた構成としているので、粉末状またはペースト状のろう材に比べて取り扱いが容易で、粉末状またはペースト状のろう材のようにろう付け部位からはみ出して周囲を汚したりすることがない。
また、このろう接材Ｂは、例えばシート状に成形したろう接材を必要な形状に切り出すか、もしくはろう接材を予め目的の形状に成形することができるので、使用量を適量とすることができ、材料のロスが生じない。
また、このろう接材Ｂでは、厚みが一定のごく薄いシート状に形成することで、ろう付け部位に容易にろう材Ｓを極力薄くかつ均一に形成することができるので、作業者の熟練の程度によらず、安定したろう付けの効果を得ることができる。
【００３２】
ここで、上記実施の形態では、本発明にかかるろう接材Ｂを、スローアウェイ式バイト及びろう付けエンドミルにおける切刃チップＣのろう付けに用いた例を示したが、これに限られることなく、ろう接材Ｂは、工具本体に切刃チップをろう付けした付き刃バイト等の他の旋削工具や、フライス、リーマ、ガンドリル等のろう付け式の他の転削工具に適用してもよく、またスローアウェイチップ本体に切刃チップをろう付けしたスローアウェイチップを用いるスローアウェイ式の転削工具に適用してもよい。また、本発明にかかるろう接材は、これ以外にも、振動や衝撃による悪影響を低減させることが望ましい部材のろう付けに適用してもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、ろう接材Ｂに用いられる超高合金とろう材との複合体を、超硬合金の微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造の多孔質焼結体Ｐを有する構成としたが、これに限られることなく、複合体は、超硬合金の微粒子とろう材Ｓとを混合してなる粉末状またはペースト状とすることができる。
この場合には、ろう接材Ｂは、本発明に特有の効果を有しながら、従来のろう材と同様に取り扱うことができる。また、ろう接材Ｂがベースト状である場合には、よりろう接材Ｂの取り扱いが容易となる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明にかかるろう接材Ｂを用いて切刃チップをろう付けした切削工具による切削性能試験を行った。
この試験は、上記の切削工具１（ここでは工具形状はＴＮＧＡ１６０４０８とした。以下、実施例工具とする）について行った。また、比較のために、切削工具１と同形状で、切刃チップＣと同じ材料からなる超硬質材料層をろう材に対するぬれ性の高い超硬合金からなる層によって裏打ちした構成の切刃チップを切刃チップ支持体にろう付けした切削工具（以下、比較例工具１とする）と、チップ支持体Ｈに対して切刃チップＣを直接ろう付けした切削工具（以下、比較例工具２とする）についても同様の切削性能試験を行った。
【００３５】
ここで、実施例工具に用いたろう接材Ｂの多孔質焼結体Ｐ（以下、実施例焼結体とする）は、次のようにして作成した。
まず、微細粒子として、平均粒径０．５μｍ〜２μｍのＷＣ粉末、同１．５μｍのＴｉＣ０．５Ｎ０．５（以下ＴｉＣＮと表記）粉末、ＶＣ（炭化バナジウム）粉末、Ｍｏ２Ｃ（炭化二モリブデン）粉末、Ｎｉ粉末、同２μｍのＷＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、同１．３μｍのＣｏ粉末、同１．６μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ固溶体粉末（ＴｉＣ／ＷＣ＝３／７質量比）、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ固溶体粉末（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９／１質量比）を用意し、以下の表１に示す配合組成に配合してアルコール中でボールミルによる湿式混合を行った。
【００３６】
【表１】
【００３７】
得られたスラリーを乾燥して混合粉とした後、蒸留水、水溶性樹脂結合剤として水溶性セルロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、界面活性剤（アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム）、可塑剤としてグリセリン、及び、発泡剤となる有機溶剤（非水溶性有機溶剤）としてヘキサンを添加して攪拌し、発泡用スラリーとした。この発泡用スラリーの組成を、混合粉重量を１００としたときの比率で表１に示した。
【００３８】
次に、発泡用スラリーを、ドクターブレード法によって厚さ３ｍｍのシート状に成形し、ヘキサンを気化して成形体を発泡させた後、これを乾燥させることにより、多孔質成形体を得た。
得られた多孔質成形体を、実施例焼結体１〜３、６、７については、真空中１２８０°Ｃ〜１３３０゜Ｃの温度に、実施例焼結体４、５、８については、１００Ｐａの窒素雰囲気中１３００°Ｃ〜１３５０゜Ｃの温度に、いずれも１時間保持して焼結した。
【００３９】
ここで、これら実施例焼結体１〜８について、その空隙率と空隙の平均寸法を測定した。空隙の平均寸法は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真上で２０個の空隙の寸法を測定して求めた。この結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
この切削性能試験では、外径８０ｍｍで外周に幅５ｍｍ、深さ５ｍｍの溝を軸線に平行かつ周方向に等間隔に８本設けた丸棒（材質：ＳＣＭ４１５（浸炭焼入れ材、表面固さＨＲＣ６０））の外径切削（すなわち断続切削）を行い、各切削工具の切刃寿命とワークの表面粗さＲｍａｘとを測定した。このときの切削条件は、切削速度Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ、切り込み深さａｐ＝０．１ｍｍ、送りｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切削方法は湿式切削（クーラントとして水溶性クーラントを使用）であった。この結果を上記表２に示す。
【００４２】
この試験において、切削開始から５分経過した時点では、実施例工具１〜８、比較例工具１、２とも、切刃にチッピングが生じていないが、比較例工具１、２では、ワークの加工面の表面粗さＲｍａｘはそれぞれ２．９μｍ、３．０μｍであったのに対して、実施例工具１〜８では、いずれもワークの加工面の表面粗さＲｍａｘは１．９μｍ以下と、比較例工具１、２よりも良好であった。
そして、切削開始から７分経過した時点で、比較例工具１、２では切刃にチッピングが生じてしまったのに対して、実施例工具１〜８では、切刃にチッピングはみられなかった。また、この時点において、実施例工具１〜８によって加工されたワークの加工面の表面粗さＲｍａｘは、比較例工具１、２よりも良好であった。
また、切削開始から１５分経過した時点では、実施例工具７の切刃にもチッピングがみられたものの、実施例工具１〜６、８の切刃にはチッピングはみられなかった。また、この時点において、実施例工具１〜６、８によって加工されたワークの加工面の表面粗さＲｍａｘは、比較例工具１、２、及び実施例工具７によって加工されたワークの表面粗さＲｍａｘよりも良好であった。
さらに、切削開始から２０分経過した時点でも、実施例工具１〜６、８の切刃にはチッピングはみられなかったが、実施例工具６、８では、ろう接材Ｂがわずかに圧縮されていて、切刃位置が初期の位置からわずかにずれていた。また、この時点において、実施例工具１〜５によって加工されたワークの加工面の表面粗さＲｍａｘは、比較例工具１、２、及び実施例工具６〜８によって加工されたワークの表面粗さＲｍａｘよりも良好であった。
【００４３】
このことから、実施例工具１〜８では、比較例工具１、２よりも切刃の寿命が長い上、ワークの加工精度も高く、特に、実施例工具１〜５では、さらに切刃寿命が長く、加工精度も高いことがわかる。これは、実施例工具１〜８では、比較例工具よりも振動吸収性能が高く、切刃に加わる負荷が小さいためと思われ、特に、実施例工具１〜５では、ろう接材Ｂの多孔質焼結体Ｐの空隙率がさらに高く、空隙の平均寸法もさらに大きいため、より振動吸収性能が高く、切刃に加わる負荷がより一層小さいためと思われる。
また、実施例工具１〜７では、ろう接材Ｂに用いた多孔質焼結体Ｐの強度が高いために、長期にわたって切削を行っても、切削抵抗による多孔質焼結体Ｐの変形が少なく、切刃位置の変動が生じにくくなっていると思われる。
【００４４】
また、本発明にかかるろう接材Ｂを用いて切刃チップをろう付けした切削工具１１についても切削性能試験を行った。
この試験では、上記の切削工具１１として、直径１５ｍｍの一枚刃エンドミルを用い、工具本体１２に装着される切刃チップＣは上記の切削性能試験を行った切削工具１で用いたものと同じ材質とし、切刃チップＣのろう付けに用いたろう接材Ｂは、多孔質焼結体Ｐとして、上記切削試験で使用した実施例工具１〜８に用いた多孔質焼結体Ｐを用いたものとした。ここで、以下では、切削工具１１のうち、ろう接材Ｂの多孔質焼結体Ｐとして実施例工具１で用いた多孔質焼結体Ｐを用いたものを実施例工具９とし、同様に、多孔質焼結体Ｐとして実施例工具２、３、４、５、６、７、８で用いた多孔質焼結体Ｐを用いたものを、同順で実施例工具９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６とする。
また、比較のために、実施例工具９と同形状で、切刃チップＣと同じ材料からなる超硬質材料層をろう材に対するぬれ性の高い超硬合金からなる層によって裏打ちした構成の切刃チップを切刃チップ支持体にろう付けした切削工具（以下、比較例工具３とする）と、チップ支持体Ｈに対して切刃チップＣを直接ろう付けした切削工具（以下、比較例工具４とする）についても同様の切削性能試験を行った。
【００４５】
この切削性能試験では、ＳＫＤ１１焼入れ材の切削加工を行い、各切削工具の切刃寿命を測定した。このときの切削条件は、主軸回転数３０００ｒｐｍ、切り込みはＺ方向：１ｍｍ、Ｒ方向：０．３ｍｍ、送りＳｚ：０．３ｍｍ／刃、切削方法は湿式切削（クーラントとして水溶性クーラントを使用）とし、２０分間の連続加工を行った。
【００４６】
この試験において、切削開始から５分経過した時点で、比較例工具４では切刃にチッピングが生じてしまったのに対して、実施例工具９〜１６、比較例工具３では、切刃にチッピングはみられなかった。
また、切削開始から７分経過した時点では、比較例工具４の切刃にチッピングがみられたものの、実施例工具９〜１６の切刃にはチッピングはみられなかった。
そして、切削開始から１５分経過した時点では、実施例工具１５の切刃にもチッピングがみられ、１７分経過した時点では実施例工具１４の切刃にもチッピングがみられ、１９分経過した時点では実施例工具１６の切刃にもチッピングがみられたものの、実施例工具９〜１３の切刃には、２０分経過した時点でもチッピングはみられなかった。
【００４７】
このことから、実施例工具９〜１６では、比較例工具３、４よりも切刃の寿命が長く、特に、実施例工具９〜１３では、さらに切刃寿命が長いことがわかる。
これは、実施例工具９〜１６では、比較例工具よりも振動吸収性能が高く、切刃に加わる負荷が小さいためと思われ、特に、実施例工具９〜１３では、複合体Ｂの多孔質焼結体Ｐの空隙率がさらに高く、空隙の平均寸法もさらに大きいため、より振動吸収性能が高く、切刃に加わる負荷がより一層小さいためと思われる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明にかかるろう接材によれば、ろう付けする部材との間に配置された超硬合金とろう材との複合体が衝撃緩衝材として作用するために、ろう付けする部材に対する振動や衝撃による悪影響を低減させることができる。特に、切刃チップと切刃チップ支持体とのろう付けに用いた場合には、切刃に切削抵抗による振動が生じにくいので、ワークの加工精度が高い。また、このように切刃の振動が抑えられるとともに切刃に加わる負荷も低いので、切刃寿命も長い。
また、このろう接材を用いてろう付けした部材には、複合体によって、ろう付けの際にろう付けする部材に生じた熱的ひずみが吸収されるため、通常のろう付けを行った場合に比べてろう付けする部材同士の位置精度が高い。特に、切刃チップと切刃チップ支持体とのろう付けに用いた場合には、切刃チップの位置精度が高く、ワークの高精度な加工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるろう接材を用いて切刃チップをろう付けした切削工具の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるろう接材を用いて切刃チップをろう付けした切削工具の一例を示す図である。
【図３】本実施形態にかかるろう接材を用いてろう付けを行った部位を概略的に示す拡大側断面図である。
【図４】本実施形態にかかるろう接材の主要部の構成を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
１、１１切削工具
４ スローアウェイチップ本体（切刃チップ支持体）
１２ 工具本体（切刃チップ支持体） Ｂ ろう接材
Ｃ 切刃チップ Ｈ 切刃チップ支持体
Ｐ 多孔質焼結体 Ｓ ろう材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a brazing material used for brazing a cutting edge tip, which forms a cutting edge acting on cutting of a workpiece, to a chip support.
[0002]
[Prior art]
The cutting edge tip is attached to the tool body of the cutting tool, or is attached to the throwaway tip body of the throwaway tip held by the tool body.
As such a cutting edge tip, besides those made of a general cemented carbide, at least a portion used as a cutting edge in the cutting edge tip is harder than a cemented carbide, such as diamond or cBN. Some are constituted by a sintered body obtained by sintering a powder mainly composed of a material.
This cutting edge tip has a very high hardness at a portion used as a cutting edge, so that the cutting edge has high wear resistance and a long cutting edge life. In addition, by using such a cutting edge tip, a tip support such as a tool body or a throwaway tip body is made of the same material as a general tool body or a throwaway tip while obtaining a long cutting edge life. Therefore, the amount of expensive super-hard material used is small, and it is economical.
[0003]
Here, since super hard materials such as diamond and cBN have low wettability to brazing materials, generally, a cutting edge tip using super hard materials has a layer made of super hard materials having high wettability to brazing materials. It is backed by a layer made of a material (for example, a cemented carbide), and is attached to the tool body or the indexable tip body by brazing a layer made of a cemented carbide.
In recent years, special brazing materials that are easy to be used with super-hard materials have been developed, and cutting-edge tips that are not lined with cemented carbide can be directly brazed to the chip support. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-052108 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing heavy cutting or intermittent cutting, vibrations are generated in the cutting tool due to the cutting resistance, and there is a limit to the processing accuracy of the work.
Further, if the cutting conditions are too strict, the load applied to the cutting edge chip due to vibration increases, so that the cutting edge is likely to be chipped and the life of the cutting edge is shortened. Further, when brazing not only cutting tools but also members having adverse effects due to vibration or impact, it has been desired to reduce the adverse effects due to vibration or impact.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to reduce adverse effects of vibration and impact on a brazing member.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem, the following configuration is adopted.
That is, the brazing material according to the present invention is characterized by having a composite of a cemented carbide and a brazing material.
[0008]
In this brazing material, a composite of a cemented carbide and a brazing material is arranged between members to be brazed, for example, between the cutting edge tip support and the cutting edge tip.
Such a composite of cemented carbide and brazing material, while having sufficient strength, has higher elasticity than a structure in which a layer made of cemented carbide and a layer made of brazing material are simply laminated. It has high performance as a shock-absorbing material.
Further, in this brazing material, since the composite has high elasticity as described above, a thermal component generated in a brazing member (for example, a cutting edge tip and a cutting edge tip support) at the time of brazing. The strain is absorbed by the composite, and the positional accuracy of the members to be brazed is higher than in the case where a normal brazing material is used.
Here, the brazing material used in the composite is appropriately selected according to the material of the member to be brazed, and the member to be brazed, for example, when the cutting edge tip is made of a super-hard material , A brazing material capable of brazing an ultra-hard material is used.
[0009]
In this brazing material, the composite may be in the form of a powder or a paste obtained by mixing fine particles of a cemented carbide and a brazing material.
Such a brazing material can be handled in the same manner as a conventional brazing material.
[0010]
Further, in this brazing material, the composite is a porous sintered body having a three-dimensional network structure in which voids communicating with each other are formed between solid skeletons obtained by sintering fine particles of cemented carbide. May be provided.
[0011]
A porous sintered body having such a three-dimensional network structure is foamed by adding a binder, a surfactant, a foaming agent, and the like to a slurry-like mixed raw material in, for example, a manufacturing process of a metal material by powder metallurgy. It is manufactured by sintering the obtained three-dimensional network structure of the porous molded body, by appropriately adjusting the production conditions of the porous molded body, its thickness, porosity and dimensions of the voids Can be easily set to a desired value, and it is also easy to mold into an arbitrary shape.
[0012]
Since such a porous sintered body exhibits a sufficient strength because of having a solid skeleton, and it is possible to set a high porosity, a composite using this porous sintered body is It has higher elasticity.
When the brazing material is heated for brazing, the brazing material is melted and at least part of the brazing material is impregnated in the voids of the porous sintered body, and the remaining amount is the same as that of the porous sintered body. It wraps around between the brazing members and contributes to brazing of the brazing members.
In addition, since the porous sintered body has a high porosity and a large contact area with the brazing material and a high bonding strength with the brazing material, the bonding strength of the brazed member is sufficiently ensured.
Here, the brazing material may be provided in a single layer between members to be brazed, or may be provided in a plurality of layers.
[0013]
By changing the shape of the porous sintered body, such a brazing material can be formed into an arbitrary shape such as a very thin sheet. Therefore, it is easier to handle than a powdery or paste-like brazing material, and does not protrude from a brazing part and pollute the surroundings unlike a powdery or paste-like brazing material.
In addition, in the case of powdered or paste-like brazing material, loss of material was inevitable because it protruded from the brazing portion, but this brazing material is, for example, a sheet-shaped brazing material having a required shape. By cutting the brazing material or forming the brazing material in a desired shape in advance, the used amount can be adjusted to an appropriate amount, and material loss does not occur.
Here, in order to perform good brazing, it is important to form the brazing material as thinly and uniformly as possible at the brazing portion. However, in the case of a powdery or paste-like brazing material, skill is required to make the thickness of the brazing material uniform at the brazing portion, and the effect of the brazing tends to vary depending on the operator. On the other hand, the brazing material according to the present invention can be formed into a very thin sheet having a constant thickness, so that a stable brazing effect can be obtained regardless of the skill level of the operator. it can.
[0014]
In addition, the porosity of the porous sintered body is appropriately set according to the required characteristics, such as setting a higher value when high buffering performance and strain absorbing performance are required, and setting a lower value when high strength is required. However, if the porosity is lower than 50% by volume, the rigidity of the porous sintered body becomes too high, the elasticity is reduced, and the shock absorbing performance and the strain absorbing performance are reduced. On the other hand, when the porosity exceeds 90% by volume, the skeleton portion constituting the three-dimensional network structure in the porous sintered body becomes too small, and the strength may not be secured.
For this reason, the porosity of the porous sintered body is preferably in the range of 50% by volume to 90% by volume, and more preferably in the range of 60% by volume to 85% by volume.
[0015]
Also, the average size of the voids of the porous sintered body is appropriately set according to the required characteristics, such as setting a higher value when high buffering performance and strain absorbing performance are required, and setting a lower value when high strength is required. If the average size of the voids is smaller than 10 μm, the rigidity of the porous sintered body becomes too high, the elasticity is reduced, and the cushioning performance and the strain absorption performance are reduced. On the other hand, if the average size of the voids is larger than 300 μm, the number of skeleton parts constituting the three-dimensional network structure in the porous sintered body becomes too small, and the strength may not be secured.
For this reason, the average size of the voids in the porous sintered body is preferably set in the range of 10 μm to 300 μm, and more preferably in the range of 30 μm to 150 μm.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, FIG. 1 is a diagram showing an example of a cutting tool in which a cutting edge tip is brazed using the brazing material according to the present embodiment, where (a) is a plan view and (b) is a partially enlarged side. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a cutting tool in which a cutting edge tip is brazed using the brazing material according to the present embodiment, wherein FIG. FIG. 3 is an enlarged side sectional view schematically showing a portion brazed using the brazing material according to the present embodiment, and FIG. 4 is a main part of the brazing material according to the present embodiment. 5 is an SEM photograph showing a configuration of a part.
[0017]
A cutting tool 1 shown in FIG. 1 is a so-called throw-away type cutting tool in which a throw-away tip 3 serving as a cutting blade is detachably mounted on a tip mounting seat 2a of a tool body 2.
In the cutting tool 1, as the throwaway tip 3, a throwaway tip having a throwaway tip body 4 (cutting tip support H) and a cutting tip C serving as a cutting edge is used.
[0018]
As shown in FIG. 1 (b), the throw-away tip body 4 has a receiving surface F for receiving the cutting edge chip C at a portion forming a cutting edge of the throw-away tip 3, and the cutting edge tip C is The receiving surface F is brazed.
For this brazing, a brazing material B having a composite of a cemented carbide and a brazing material is used.
Here, at least two or more receiving surfaces F are formed on the throw-away tip body 4, and the cutting edge tip C is mounted on the throw-away tip body 4 by brazing a plurality of faces. I have.
[0019]
The cutting tool 11 shown in FIG. 2 is an end mill, in which a bar-shaped tool main body 12 (cutting edge chip holder H) is provided with a distal cutting edge 13 at a longitudinally distal end portion, and an outer peripheral cutting edge 14 is provided on the outer periphery. Have been.
The cutting tool 11 has a tool body 12 on which a cutting edge tip C serving as a cutting edge is mounted as a tip cutting edge 13 and an outer peripheral cutting edge 14.
[0020]
As shown in FIG. 2B, a receiving surface F for receiving the cutting edge chip C is formed on the outer periphery of the tool main body 12, and the cutting edge chip C forming the outer peripheral cutting edge 14 is formed on the receiving surface F. Brazed to F. Although not shown, a receiving surface F for receiving the cutting edge tip C is also formed at the tip of the tool body 12, and the cutting edge tip C forming the tip cutting edge 13 is brazed to the receiving surface F. Have been.
Similar to the cutting tool 1 shown in FIG. 1, a brazing material B having a composite of a cemented carbide and a brazing material is used for this brazing.
Here, at the site where the cutting edge chip C is mounted in the tool body 12, at least two or more receiving surfaces F corresponding to one cutting edge chip C are provided. Is attached to the tool body 12 by brazing.
[0021]
Here, in the present embodiment, the cutting edge tip C was prepared as follows.
CBN powder having an average particle size of 3 μm, TiN (titanium nitride) powder having a particle size of 0.5 μm to 2 μm, TiAl 3 (Titanium aluminum) powder, Al 2 O 3 (Alumina) powder is prepared, cBN: 60% by mass, TiN: 24% by mass, TiAl 3 : 8% by mass, Al 2 O 3 : Each powder was weighed at a ratio of 8% by mass. These powders were wet-mixed in a ball mill for 72 hours, dried, and then processed into a substantially disk-shaped molded body having a diameter of 20 mm and a thickness of 1.5 mm by press molding. This compact was inserted into an ultra-high pressure device (a common one may be used), and sintered for 1 hour at a temperature of 1350 ° C. and a pressure of 5 GPa. After grinding the upper and lower surfaces of the obtained sintered body with a diamond grindstone, it was cut into an equilateral triangle having a side of 5 mm and a thickness of 1 mm by a wire electric discharge machine to obtain a cutting edge chip C.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cutting edge tip C is brazed to a receiving surface F provided on the cutting edge tip support H by a brazing material B. The brazing material B has a sufficient strength, and has a higher elasticity than a structure in which a layer made of a cemented carbide and a layer made of a brazing material are simply laminated. Demonstrate high performance.
In the present embodiment, the brazing material B is a porous sintered body P having a three-dimensional network structure in which voids communicating with each other are formed between solid skeletons obtained by sintering fine particles of cemented carbide. have. Further, the brazing material B has a configuration in which, for example, a powdery or paste-like brazing material S is rubbed or applied to the porous sintered body P, or a sheet-like brazing material S is attached. In addition, after the brazing material S is rubbed, coated, or pasted, and then heated and at least partially melted, at least a part of the brazing material S is turned into a void of the porous sintered body P. It is configured to be impregnated inside.
[0023]
The porous sintered body P is formed into an arbitrary shape such as a very thin sheet. For example, in a production process of a metal material by a powder metallurgy method, a binder mixed with a binder, a surfactant, It is produced by sintering a porous molded body having a three-dimensional network structure obtained by adding an agent, a foaming agent and foaming, and appropriately adjusting the production conditions of the porous molded body. Accordingly, not only the thickness but also the porosity and the dimensions of the voids can be easily set to desired values.
Examples of the cemented carbide used as the porous sintered body P include a hard phase mainly composed of tungsten carbide (WC) combined with a metal such as cobalt (Co) and nickel (Ni). Accordingly, titanium carbide (TiC), titanium carbonitride (TiCN), tantalum carbide (TaC), niobium carbide (NbC), chromium carbide (Cr 3 C 2 ), Chromium (Cr) and the like are conventionally known.
[0024]
Further, in the present embodiment, the cutting edge tip C is constituted by a sintered body obtained by sintering a powder mainly composed of a super-hard material such as diamond or cBN. A material that is easily compatible with super-hard materials, for example, a brazing material composed of 20% by mass of Cu (copper), 2% by mass of Ti (titanium), and a balance of Ag (silver) and unavoidable impurities; An active brazing filler metal containing an active metal such as Ti or Ni, such as one containing 20% by mass, 20% by mass of Cu, 10% by mass of In (indium), and 2% by mass of Ti, is used.
[0025]
Hereinafter, a method of attaching the cutting edge tip C to the cutting edge tip support H in the cutting tools 1 and 11 will be described.
First, a sheet-shaped brazing material B having the same shape as the receiving surface F is placed on the receiving surface F of the chip holder H. Here, as the brazing material B, a material previously formed in a sheet shape having the same shape as the receiving surface F may be used, or a material cut out into the same shape as the receiving surface F from a sheet-shaped material may be used. You may.
Then, the cutting edge chip C is placed from above the brazing material B such that the surface that can be received by the receiving surface F faces the receiving surface F.
[0026]
After positioning the cutting tip C with respect to the cutting tip support H in this manner and placing it thereon, the cutting tip C is temporarily fixed to the cutting tip support H by using a fixing jig or the like. In this state, the cutting edge tip C and the cutting edge tip support H are heated to melt the brazing material S of the brazing material B provided therebetween.
At least a part of the molten brazing material S is impregnated in the voids of the porous sintered body P, and the remaining amount is on the receiving surface F of the cutting edge chip support H and the surface of the cutting edge chip C. Wrap around and contribute to these brazings.
[0027]
Then, after the brazing material S is sufficiently wrapped around the surface of the cutting edge tip C and the receiving surface F of the cutting edge tip support H, the cutting edge tip C and the cutting edge tip support H are cooled. Thus, the cutting edge chip C and the cutting edge chip support H are brazed with the brazing material B interposed therebetween.
[0028]
In the cutting tools 1 and 11 to which the cutting edge tip C has been brazed in this way, the brazing material B which is a high-performance impact buffer is disposed between the cutting edge tip support H and the cutting edge tip C. As a result, vibrations due to cutting resistance hardly occur on the cutting blade, and the processing accuracy of the workpiece is high. Further, since the vibration of the cutting blade is suppressed and the load applied to the cutting blade is low, the life of the cutting blade is long.
[0029]
And since the brazing material B has high elasticity in this way, the thermal strain generated in the cutting edge chip C and the cutting edge chip support H during brazing is absorbed by the brazing material B. Therefore, the mounting accuracy of the cutting edge chip C is higher than that of the mounting structure by normal brazing, and the processing accuracy of the work is also higher.
[0030]
Further, in the present embodiment, the composite constituting brazing material B has a three-dimensional network structure in which voids communicating with each other are formed between solid skeletons obtained by sintering fine particles of cemented carbide. Of the porous sintered body P. Since the porous sintered body P has a solid skeleton and exhibits sufficient strength and can set a high porosity, a composite using the porous sintered body P is: It is possible to further increase the elasticity.
For this reason, in the mounting structure of the cutting edge tip according to the present embodiment, and the cutting tools 1 and 11 employing the mounting structure, vibration is less likely to occur in the cutting edge, the processing accuracy of the work is high, and the life of the cutting edge is high. Is also longer.
In the brazing material B according to the present embodiment, the contact area between the porous sintered body P and the brazing material S is large, and the bonding strength with the brazing material S is high. In the chip mounting structure and the cutting tools 1 and 11 employing the mounting structure, the bonding strength between the cutting edge chip C and the chip support H is sufficiently ensured.
[0031]
Further, in the present embodiment, since the brazing material B has a structure in which the brazing material S is provided on the porous sintered body P, the brazing material B is easier to handle than a powdery or paste-like brazing material, and Also, unlike a brazing material in the form of a paste, it does not protrude from the brazing portion and does not stain the surroundings.
In addition, the brazing material B can be used, for example, by cutting a brazing material formed into a sheet shape into a required shape or forming the brazing material in a desired shape in advance. And no material loss occurs.
Further, since the brazing material B is formed in a very thin sheet having a constant thickness, the brazing material S can be easily formed as thinly and uniformly as possible at the brazing portion. Regardless of the degree, a stable brazing effect can be obtained.
[0032]
Here, in the above-described embodiment, an example is shown in which the brazing material B according to the present invention is used for brazing the cutting edge tip C in a throw-away type cutting tool and a brazing end mill, but is not limited thereto. The brazing material B may be applied to other turning tools such as a cutting tool having a cutting edge brazed to a tool body, and other brazing-type milling tools such as a milling machine, a reamer, and a gun drill. Alternatively, the present invention may be applied to a throw-away type milling tool using a throw-away tip obtained by brazing a cutting edge tip to a throw-away tip body. In addition, the brazing material according to the present invention may be applied to brazing of a member in which it is desired to reduce adverse effects due to vibration or impact.
[0033]
Further, in the above embodiment, the composite of the ultra-high alloy and the brazing material used for the brazing material B is provided with a void communicating with each other between solid skeletons obtained by sintering fine particles of cemented carbide. However, the present invention is not limited to this, and the composite may be a powdery material obtained by mixing fine particles of a cemented carbide and a brazing material S. Or it can be in the form of a paste.
In this case, the brazing material B can be handled in the same manner as the conventional brazing material, while having the effects specific to the present invention. Further, when the brazing material B is in a base shape, the handling of the brazing material B becomes easier.
[0034]
【Example】
Hereinafter, a cutting performance test was performed using a cutting tool in which a cutting edge tip was brazed using the brazing material B according to the present invention.
This test was performed on the above cutting tool 1 (here, the tool shape was TNGA160408; hereinafter, an example tool). Further, for comparison, a cutting edge tip having the same shape as the cutting tool 1 and having a configuration in which a super hard material layer made of the same material as the cutting edge tip C is lined with a layer made of a cemented carbide having high wettability to brazing material. A cutting tool (hereinafter referred to as Comparative Example Tool 1) in which the cutting edge chip C is directly brazed to the chip support H (hereinafter referred to as Comparative Example Tool 2). The same cutting performance test was performed for the same.
[0035]
Here, the porous sintered body P of the brazing material B used in the example tool (hereinafter, referred to as the example sintered body) was prepared as follows.
First, as fine particles, WC powder having an average particle size of 0.5 μm to 2 μm, 0.5 N 0.5 (Hereinafter referred to as TiCN) powder, VC (vanadium carbide) powder, Mo 2 C (dimolybdenum carbide) powder, Ni powder, 2 μm WC powder, Cr 3 C 2 Powder, 1.3 μm Co powder, 1.6 μm (Ti, W) C solid solution powder (TiC / WC = 3/7 mass ratio), (Ta, Nb) C solid solution powder (TaC / NbC = 9 / (1 mass ratio) was prepared, blended in the composition shown in Table 1 below, and wet-mixed in an alcohol by a ball mill.
[0036]
[Table 1]
[0037]
After drying the obtained slurry to form a mixed powder, distilled water, water-soluble cellulose (hydroxypropylmethylcellulose) as a water-soluble resin binder, a surfactant (sodium alpha-olefin sulfonate), glycerin as a plasticizer, and Hexane was added as an organic solvent (non-water-soluble organic solvent) serving as a foaming agent, followed by stirring to obtain a foaming slurry. The composition of this foaming slurry is shown in Table 1 in terms of a ratio when the weight of the mixed powder is 100.
[0038]
Next, the foaming slurry was formed into a sheet having a thickness of 3 mm by a doctor blade method, hexane was vaporized to foam the formed body, and the formed body was dried to obtain a porous formed body.
The obtained porous compact was heated at 1280 ° C. to 1330 ° C. in vacuum for the sintered examples 1 to 3, 6, and 7; Sintering was carried out at a temperature of 1300 ° C. to 1350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere of 100 Pa.
[0039]
Here, the porosity and the average size of the cavities of these sintered examples 1 to 8 were measured. The average size of the voids was determined by measuring the size of 20 voids on a photograph of a scanning electron microscope (SEM). Table 2 shows the results.
[0040]
[Table 2]
[0041]
In this cutting performance test, a round bar (Material: SCM415 (carburized and quenched material, surface hardness HRC60 )), The cutting edge life of each cutting tool and the surface roughness R of the work are performed. max And were measured. The cutting conditions at this time were cutting speed V = 200 m / min, cutting depth ap = 0.1 mm, feed f = 0.1 mm / rev, and the cutting method was wet cutting (water-soluble coolant was used as the coolant). . The results are shown in Table 2 above.
[0042]
In this test, chipping did not occur in the cutting edge of each of the example tools 1 to 8 and the comparative example tools 1 and 2 at the time when 5 minutes had elapsed from the start of cutting. Surface roughness R max Were 2.9 μm and 3.0 μm, respectively, whereas in Examples 1 to 8, the surface roughness R of the machined surface of the workpiece was max Was 1.9 μm or less, which was better than Comparative Tools 1 and 2.
Then, at the time when seven minutes have elapsed from the start of cutting, chipping has occurred in the cutting edge in the comparative example tools 1 and 2, whereas no chipping was observed in the cutting edge in the example tools 1 to 8. . At this time, the surface roughness R of the machined surface of the work machined by the example tools 1 to 8 max Was better than Comparative Tools 1 and 2.
At the time when 15 minutes had elapsed from the start of cutting, chipping was also observed on the cutting edge of Example Tool 7, but no chipping was observed on the cutting edges of Example Tools 1 to 6, and 8. At this time, the surface roughness R of the machined surface of the work machined by the example tools 1 to 6 and 8 max Is the surface roughness R of the workpiece processed by the comparative example tools 1 and 2 and the example tool 7. max Than was better.
Further, even after 20 minutes from the start of cutting, no chipping was observed on the cutting edges of the example tools 1 to 6 and 8, but in the example tools 6 and 8, the brazing material B was slightly compressed. And the cutting blade position was slightly deviated from the initial position. Also, at this time, the surface roughness R of the machined surface of the work machined by the tools 1 to 5 of the embodiment. max Is the surface roughness R of the workpiece processed by the comparative example tools 1 and 2 and the example tools 6 to 8 max Than was better.
[0043]
From this, in the example tools 1 to 8, the life of the cutting edge is longer than that of the comparative example tools 1 and 2, and the machining accuracy of the work is high. In particular, in the example tools 1 to 5, the life of the cutting edge is further increased. It can be seen that it is long and has high processing accuracy. This is considered to be because in Examples 1 to 8, the vibration absorption performance was higher than that of the comparative example tool, and the load applied to the cutting edge was small. This is probably because the porosity of the porous sintered body P is higher and the average size of the voids is further larger, so that the vibration absorption performance is higher and the load applied to the cutting blade is even smaller.
Further, in the tools 1 to 7 of the examples, since the strength of the porous sintered body P used for the brazing material B is high, even if the cutting is performed for a long time, the deformation of the porous sintered body P due to the cutting resistance is reduced. It seems that the variation of the cutting edge position is less likely to occur.
[0044]
A cutting performance test was also performed on a cutting tool 11 to which a cutting edge tip was brazed using the brazing material B according to the present invention.
In this test, a single-flute end mill having a diameter of 15 mm was used as the cutting tool 11, and the cutting tip C mounted on the tool body 12 was the same as that used in the cutting tool 1 that was subjected to the above-described cutting performance test. As the material, the brazing material B used for brazing the cutting edge tip C was used as the porous sintered body P, which was the porous sintered body P used in Examples 1 to 8 used in the above cutting test. It was taken. Here, in the following, among the cutting tools 11, a tool using the porous sintered body P used in the example tool 1 as the porous sintered body P of the brazing material B is referred to as an example tool 9, and similarly, , The porous sintered bodies P using the porous sintered bodies P used in the example tools 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 in the same order as the example tools 9, 10, 11 , 12, 13, 14, 15, and 16.
For comparison, a cutting edge having the same shape as that of the tool 9 of the embodiment and having a configuration in which a super-hard material layer made of the same material as the cutting edge tip C is backed by a layer made of a cemented carbide having high wettability to brazing material. A cutting tool in which a chip is brazed to a cutting edge chip support (hereinafter referred to as Comparative Example Tool 3), and a cutting tool in which a cutting edge chip C is directly brazed to a chip support H (hereinafter referred to as Comparative Example Tool 4) ) Was also subjected to the same cutting performance test.
[0045]
In this cutting performance test, cutting was performed on the SKD11 quenched material, and the cutting edge life of each cutting tool was measured. The cutting conditions at this time were: spindle rotation speed: 3000 rpm, cutting: Z direction: 1 mm, R direction: 0.3 mm, feed Sz: 0.3 mm / tooth, cutting method: wet cutting (water-soluble coolant was used as coolant). For 20 minutes.
[0046]
In this test, chipping occurred on the cutting edge in the comparative example tool 4 at the point of time when 5 minutes had elapsed from the start of cutting, whereas in the example tools 9 to 16 and the comparative example tool 3, chipping occurred on the cutting edge. Was not seen.
Further, at the point of time when 7 minutes had elapsed from the start of cutting, chipping was observed on the cutting edge of the comparative example tool 4, but no chipping was observed on the cutting edges of the example tools 9 to 16.
When 15 minutes have passed since the start of cutting, chipping was also observed on the cutting edge of the example tool 15, and after 17 minutes, chipping was also observed on the cutting edge of the example tool 14, and after 19 minutes. At the time, chipping was also observed on the cutting edge of the example tool 16, but no chipping was observed on the cutting edge of the example tools 9 to 13 even after 20 minutes.
[0047]
From this, it is understood that the life of the cutting edge is longer in the example tools 9 to 16 than in the comparative example tools 3 and 4, and particularly, the life of the cutting edge is further longer in the example tools 9 to 13.
This seems to be due to the fact that the example tools 9 to 16 have a higher vibration absorbing performance and a smaller load applied to the cutting edge than the comparative example tool. This is probably because the porosity of the sintered body P is higher and the average size of the porosity is larger, so that the vibration absorption performance is higher and the load applied to the cutting blade is even smaller.
[0048]
【The invention's effect】
According to the brazing material according to the present invention, since the composite of the cemented carbide and the brazing material disposed between the brazing member and the brazing material acts as an impact buffer, vibration or impact on the brazing member is Can reduce the adverse effects caused by the In particular, when used for brazing the cutting edge tip and the cutting edge chip support, vibration due to cutting resistance is less likely to occur on the cutting edge, so that the processing accuracy of the workpiece is high. Further, since the vibration of the cutting blade is suppressed and the load applied to the cutting blade is low, the life of the cutting blade is long.
In addition, in a member brazed using this brazing material, the composite absorbs the thermal strain generated in the member to be brazed at the time of brazing, so that when performing normal brazing, In comparison, the positional accuracy of the members to be brazed is high. In particular, when used for brazing the cutting edge tip to the cutting edge tip support, the position accuracy of the cutting edge tip is high, and the workpiece can be processed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a cutting tool in which a cutting edge tip is brazed using a brazing material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a cutting tool in which a cutting edge tip is brazed using a brazing material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional side view schematically showing a portion brazed using the brazing material according to the embodiment.
FIG. 4 is an SEM photograph showing a configuration of a main part of a brazing material according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1,11 cutting tools
4 Indexable insert body (cutting tip support)
12 Tool body (Cutting tip support) B Brazing material
C Cutting edge tip H Cutting edge tip support
P Porous sintered body S Brazing material
