JP2004283984A

JP2004283984A - 切刃チップの装着構造、これを用いた切削工具、スローアウェイチップ

Info

Publication number: JP2004283984A
Application number: JP2003080801A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamamoto; 和男山本; Itsuro Tajima; 逸郎田嶋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】切削抵抗による切刃の振動を低減してワークの加工精度及び切刃の寿命を向上させる。
【解決手段】切刃チップ支持体Ｈに対して、切刃をなす切刃チップＣを、超硬合金とろう材との複合体Ｂを用いてろう付けする。この複合体Ｂ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を有し、この多孔質焼結体の空隙内に、ろう材の少なくとも一部が含浸されている構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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装着構造、この装着構造を用いた切削工具、スローアウェイチップに関する。
【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。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ワークの加工精度及び切刃の寿命を向上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、本発明にかかる切刃チップの装着構造は、切刃チップ支持体に対する切刃チップの装着構造であって、前記切刃チップは、前記切刃チップ支持体に対して、超硬合金とろう材との複合体によってろう付けされていることを特徴としている。
【０００８】
この切刃チップの装着構造では、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。
ここで、超硬合金とろう材との複合体とは、超硬合金の微細粒子とろう材とを混合したものや、超硬合金の微細粒子を焼結してなる多孔質焼結体にろう材を含浸させたものなど、超硬合金とろう材とが複合的に配置されてなる構造体を指す。
【０００９】
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、このように複合体が高い弾力性を有しているので、この複合体を用いた切刃チップの装着構造では、ろう付けの際に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、通常のろう付けによる装着構造に比べて切刃チップの位置精度が高い。
ここで、この複合体に用いられるろう材は、切刃チップの材質に応じて適宜選択されるものであって、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。
【００１０】
また、この切刃チップの装着構造において、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し、この多孔質焼結体の空隙内には、前記ろう材の少なくとも一部が含浸されてい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、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。
【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。
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、この多孔質焼結体を用いた複合体による切刃チップの装着構造では、複合体による切刃チップとチップ支持体との接合強度が十分に確保される。
ここで、この切刃チップの装着構造は、切刃チップとチップ支持体との間に、この複合体を単層で設けた構成としてもよく、また複数積層して設けた構成としてもよい。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、本発明にかかる切削工具は、工具本体に切刃をなす切刃チップが装着されてなる切削工具であって、前記工具本体に対する前記切刃チップの装着構造が、請求項１から４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造とされていることを特徴としている。
このように構成される切削工具では、工具本体に対する切刃チップの装着構造として、請求項１から４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造を採用しているので、同様の衝撃緩衝性能、歪み吸収性能を得ることができる。
【００１６】
また、本発明にかかるスローアウェイチップは、スローアウェイチップ本体に切刃をなす切刃チップが装着されてなるスローアウェイチップであって、前記スローアウェイチップ本体に対する前記切刃チップの装着構造が、請求項１から４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造とされていることを特徴としている。
このように構成されるスローアウェイチップでは、スローアウェイチップ本体に対する切刃チップの装着構造として、請求項１〜４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造を採用しているので、同様の衝撃緩衝性能、歪み吸収性能を得ることができる。
【００１７】
【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切刃チップの装着構造を採用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切刃チップの装着構造を採用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切刃チップの装着構造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切刃チップの装着構造の主要部の構成を示すＳＥＭ写真である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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Ｂが用いられている。この複合体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。
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。
【００２２】
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、ＴｉＡｌ_３（チタンアルミニウム）粉末、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）粉末を用意し、ｃＢＮ：６０質量％、ＴｉＮ：２４質量％、ＴｉＡｌ_３：８質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：８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。
【００２３】
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、複合体Ｂによってろう付けされている。
本実施の形態では、複合体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を有しており、この多孔質焼結体Ｐの空隙内には、ろう材Ｓの少なくとも一部が含浸されている。
【００２４】
多孔質焼結体Ｐは、シート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、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（Ｃｒ_３Ｃ_２）、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、粉末状、またはペースト状のろう材Ｓを適宜の分量載置する。
続いて、ろう材Ｓが設けられた受け面Ｆに対してシート状の多孔質焼結体Ｐを設置する。
そして、多孔質焼結体Ｐ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。
【００２７】
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材Ｓを溶融させる。
このように溶融したろう材Ｓは、切刃チップ支持体Ｈの受け面Ｆに沿って広がるとともに、少なくとも一部が多孔質焼結体Ｐの空隙内に入り込むこととなり、これによって多孔質焼結体Ｐとろう材Ｓとの複合体Ｂが形成される。そして、多孔質焼結体Ｐの空隙内に入り込んだろう材Ｓは、空隙を通じて多孔質焼結体Ｐを通過し、多孔質焼結体Ｐ上の切刃チップＣの表面まで達する。
【００２８】
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、間に複合体Ｂを介在させた状態でろう付けされる。
【００２９】
この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によれば、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複合体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。
【００３０】
そして、このように複合体Ｂが高い弾力性を有しているので、この複合体Ｂを用いた切刃チップの装着構造では、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複合体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。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、複合体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。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Ｂ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複合体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。
【００３２】
ここで、上記実施の形態では、本発明にかかる切刃チップの装着構造が適用される工具として、スローアウェイ式バイト及びろう付けエンドミルを示したが、これに限られることなく、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。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明にかかる切刃チップの装着構造を用い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。
【００３４】
ここで、実施例工具に用いた多孔質焼結体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ＴｉＣ_０．５Ｎ_０．５（以下ＴｉＣＮと表記）粉末、ＶＣ（炭化バナジウム）粉末、Ｍｏ_２Ｃ（炭化二モリブデン）粉末、Ｎｉ粉末、同２μｍのＷＣ粉末、Ｃｒ_３Ｃ_２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。
【００３５】
【表１】

【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
【表２】

【００４０】
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Ｒ_ｍａｘ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。
【００４１】
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Ｒ_ｍａｘ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Ｒ_ｍａｘ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Ｒ_ｍａｘ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Ｒ_ｍａｘ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Ｒ_ｍａｘ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、複合体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Ｒ_ｍａｘ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Ｒ_ｍａｘよりも良好であった。
【００４２】
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、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。
また、実施例工具１〜７では、複合体Ｂを構成する多孔質焼結体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。
【００４３】
また、本発明にかかる切刃チップの装着構造を用いた切削工具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複合体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、複合体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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
【発明の効果】
本発明にかかる切刃チップの装着構造によれば、切刃チップと切刃チップ支持体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、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、この切刃チップの装着構造では、複合体によってろう付けの際に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の位置精度が高く、ワークの高精度な加工が可能である。
【００４８】
同様に、この切刃チップの装着構造を採用した切削工具及びこの切刃チップの装着構造を採用したスローアウェイチップを用いる切削工具では、切削抵抗による切刃の振動が低減され、ワークの加工精度が高く、切刃寿命も長い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる切刃チップの装着構造を採用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切刃チップの装着構造を採用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切刃チップの装着構造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切刃チップの装着構造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複合体
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

Claims

切刃チップ支持体に対する切刃チップの装着構造であって、
前記切刃チップは、前記切刃チップ支持体に対して、超硬合金とろう材との複合体によってろう付けされていることを特徴とする切刃チップの装着構造。
前記複合体は、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し、
該多孔質焼結体の空隙内には、前記ろう材の少なくとも一部が含浸されていることを特徴とする請求項１記載の切刃チップの装着構造。
前記多孔質焼結体の空隙率が、５０体積％から９０体積％の範囲内とされていることを特徴とする請求項２記載の切刃チップの装着構造。
前記多孔質焼結体の空隙の平均寸法が１０μｍから３００μｍの範囲内とされていることを特徴とする請求項２または３に記載の切刃チップの装着構造。
工具本体に切刃をなす切刃チップが装着されてなる切削工具であって、
前記工具本体に対する前記切刃チップの装着構造が、請求項１から４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造とされていることを特徴とする切削工具。
スローアウェイチップ本体に切刃をなす切刃チップが装着されてなるスローアウェイチップであって、
前記スローアウェイチップ本体に対する前記切刃チップの装着構造が、請求項１から４のいずれかに記載の切刃チップの装着構造とされていることを特徴とするスローアウェイチップ。