JP2007268647A - End mill - Google Patents

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JP2007268647A
JP2007268647A JP2006096532A JP2006096532A JP2007268647A JP 2007268647 A JP2007268647 A JP 2007268647A JP 2006096532 A JP2006096532 A JP 2006096532A JP 2006096532 A JP2006096532 A JP 2006096532A JP 2007268647 A JP2007268647 A JP 2007268647A
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layer
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JP2006096532A
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Japanese (ja)
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Motoki Matsumoto
元基 松本
Seiichiro Kitaura
精一郎 北浦
Hiromitsu Tanaka
洋光 田中
Chuichi Ohashi
忠一 大橋
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Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end mill, preventing a tip from dislocating from a tool body, having a long life and stability and easily adjusting the length of the neck part to adjust the depth of working. <P>SOLUTION: This end mill 10 includes: the substantially cylindrical tip 14 constructed by integrally forming a cubic boron nitride sintered body layer 14A and a cemented carbide layer 14B; and a tool body 15 connected to the cemented carbide layer 14B on the rear end side of the tip 14 coaxially with the tip 14, wherein a cutting blade is formed at the tip of the tip 14. A fitting shaft part 16 is formed at least on the tip side of the tool body 15, the outside diameter of the tip face of the fitting shaft part 16 is the same as the outside diameter of the rear end face of the tip 14, and a joint part 20 is disposed between the rear end face of the tip 14 and the tip face of the fitting shaft part 16. The joint part 20 is a bonding layer including a diffusion layer where metal element is diffused to at leat one of the tip 14 and the tool body 15. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、金型の加工等に用いられる切削工具であるエンドミルに関する。   The present invention relates to an end mill which is a cutting tool used for machining a die.

近年、携帯電話等の筐体の製造に使用される金型を加工する工具として、立方晶窒化硼素焼結体(以下、cBNと称す)を使用したエンドミルが提供されている。cBNは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有しており、Fe,Co,Niといった金属との化学反応性が低いため、金型加工には最も適している材料である。cBNを使用したエンドミルにおいては、従来では加工できなかったHRC60以上の非常に硬い焼入れ鋼の切削加工が可能であり、高精度、長寿命の金型を提供することができるために注目されており、特にφ3以下の小径のエンドミルにおいては、金型の形状の複雑化及び小型化に伴い、今後の需要の増加が見込まれている。   In recent years, an end mill using a cubic boron nitride sintered body (hereinafter referred to as cBN) has been provided as a tool for processing a mold used for manufacturing a casing of a mobile phone or the like. cBN has the second most hardness after diamond and has low chemical reactivity with metals such as Fe, Co, and Ni, and is therefore the most suitable material for mold processing. End mills using cBN are attracting attention because they can cut hard hardened steel of HRC60 or higher, which could not be machined in the past, and can provide high-precision, long-life molds. In particular, in an end mill with a small diameter of φ3 or less, future demand is expected to increase with the complexity and miniaturization of the mold shape.

また、現在の金型の加工においては、自動運転により切削加工が行われており、エンドミルは、長時間(例えば、40時間)連続して使用されることがある。自動運転中にエンドミルが突発的に破損した場合には、加工途中の金型は再加工できず不良となり、生産性が著しく低下してしまうため、エンドミルには、その寿命が長寿命かつ安定していることが要求されている。   Further, in current machining of molds, cutting is performed by automatic operation, and the end mill may be used continuously for a long time (for example, 40 hours). If the end mill suddenly breaks during automatic operation, the mold in the middle of machining cannot be reworked and becomes defective, resulting in a significant decrease in productivity. The end mill has a long and stable life. It is required to be.

従来のcBNを使用したエンドミルとしては、例えば特許文献1、特許文献2に記載されたものが提案されている。
特許文献1に記載されたエンドミルは、小径のボールエンドミルであり、先端にボール刃が形成された切刃部と、この切刃部の外径と略同一外径とされた首部と、切刃部及び首部よりも大径とされたシャンク部とを備えており、切刃部と首部の長さにより、エンドミルの加工できる加工深さが決定される。
As an end mill using conventional cBN, for example, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.
The end mill described in Patent Literature 1 is a small-diameter ball end mill, a cutting blade portion having a ball blade formed at the tip thereof, a neck portion having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the cutting blade portion, and a cutting blade And a shank portion having a diameter larger than that of the neck portion and the neck portion, and the processing depth at which the end mill can be processed is determined by the lengths of the cutting edge portion and the neck portion.

また、このエンドミルは、先端に配置されるチップと、該チップに連接される工具本体とで構成されている。チップは、cBN層と超硬合金層との積層構造をなしており、cBN層にボール刃が形成されている。また、工具本体は、超硬合金により構成されており、その先端部には、チップ取付用の凹部が形成されている。この凹部に、チップの後端(超硬合金層側)が嵌め込まれ、チップの超硬合金層と工具本体の凹部との間がろう材により接合されている。   The end mill is composed of a tip disposed at the tip and a tool body connected to the tip. The chip has a laminated structure of a cBN layer and a cemented carbide layer, and a ball blade is formed on the cBN layer. The tool body is made of a cemented carbide, and a tip mounting recess is formed at the tip. The rear end (the cemented carbide layer side) of the chip is fitted into the recess, and the cemented carbide layer of the chip and the recess of the tool body are joined by a brazing material.

チップは、以下の手順により製造される。超硬合金で構成された基材の上部に、立方晶窒化硼素の粒子とバインダーとなる窒化チタンや炭化チタン等の粒子を混合した粉体をのせ、超高圧焼結装置の圧力空間に装填し、4GPa程度の高い圧力を加えた状態で1300℃程度まで加熱することにより、超硬合金層とcBN層が一体成形されたチップ素材が得られる。このチップ素材を放電ワイヤーカットにて円柱状に切断することで、チップが得られる。   The chip is manufactured by the following procedure. Put powder mixed with cubic boron nitride particles and titanium nitride or titanium carbide particles as binder on top of the substrate made of cemented carbide, and load it into the pressure space of the ultra high pressure sintering machine. A chip material in which a cemented carbide layer and a cBN layer are integrally formed is obtained by heating to about 1300 ° C. with a high pressure of about 4 GPa applied. A chip can be obtained by cutting this chip material into a cylindrical shape by a discharge wire cut.

一方、特許文献2に記載されたエンドミルは、小径のボールエンドミルであり、切刃部と首部とシャンク部とを備えており、切刃部と首部の長さによりエンドミルの加工できる加工深さが決定される。
このボールエンドミルでは、チップを工具本体先端面に直接ろう付けしている。つまり、cBN層と超硬合金層とで構成されたチップが、超硬合金からなる工具本体の先端部にろう材を介して接合されているのである。
特開2004−268202号公報 特開2002−144131号公報
On the other hand, the end mill described in Patent Document 2 is a small-diameter ball end mill, and includes a cutting edge part, a neck part, and a shank part, and the processing depth that can be processed by the end mill depends on the length of the cutting edge part and the neck part. It is determined.
In this ball end mill, the tip is brazed directly to the tip surface of the tool body. That is, the tip composed of the cBN layer and the cemented carbide layer is joined to the tip of the tool body made of the cemented carbide via the brazing material.
JP 2004-268202 A JP 2002-144131 A

ところで、特許文献1に記載されたエンドミルでは、チップが工具本体の凹部に挿入されてろう付けされているので、ろう付け面積が確保されてチップと工具本体とを強固に固定することができる。しかしながら、チップを工具本体の凹部で保持するためにチップの外径よりも工具本体先端の凹部の内径を大きくする必要があり、切刃部及び首部の長さが、チップの長さにより決定されることになる。つまり、上記構成のボールエンドミルにおいては、様々な加工深さに対応するために、その加工深さに対応したサイズでチップ素材を製作する必要があるのである。上述のように、チップ素材を大きくすると超高圧焼結装置の圧力空間に装填できるチップ素材の個数が限られるため、その製造コストが高くなってしまうといった問題があった。   By the way, in the end mill described in Patent Document 1, since the tip is inserted into the recess of the tool body and brazed, the brazing area is secured and the tip and the tool body can be firmly fixed. However, in order to hold the insert in the recess of the tool body, it is necessary to make the inner diameter of the recess at the tip of the tool body larger than the outer diameter of the insert, and the lengths of the cutting edge and neck are determined by the length of the insert. Will be. That is, in the ball end mill having the above-described configuration, in order to cope with various machining depths, it is necessary to manufacture a chip material with a size corresponding to the machining depth. As described above, when the chip material is enlarged, the number of chip materials that can be loaded in the pressure space of the ultra-high pressure sintering apparatus is limited.

一方、特許文献2に記載されたエンドミルでは、チップを工具本体の先端面にろう付けしているので、工具本体を加工することによって首部の長さを調整することが可能となり、加工深さに応じたエンドミルを提供することが可能である。しかし、チップの後端面と工具本体の先端面とをろう付けしているのでろう付け面積が小さくチップを強固に固定することができず切削時の切削抵抗によってチップが外れてしまうおそれがあった。特に、φ3以下の小径エンドミルにおいてはろう付け面積が小さすぎてエンドミルを構成することが困難であった。   On the other hand, in the end mill described in Patent Document 2, since the tip is brazed to the tip surface of the tool body, the length of the neck can be adjusted by machining the tool body, and the machining depth can be adjusted. It is possible to provide a suitable end mill. However, since the rear end surface of the tip and the tip end surface of the tool body are brazed, the tip is not able to be firmly fixed because the brazing area is small, and the tip may come off due to cutting resistance during cutting. . In particular, in a small-diameter end mill having a diameter of 3 or less, it is difficult to construct an end mill because the brazing area is too small.

また、特許文献2に記載されたエンドミルにおいては、先端の切刃が形成された部分にセラミックスコーティングを施しており、コーティング処理条件によっては、ろう付けした状態でコーティングを行うとろう材が溶融してしまうおそれがあった。このため、チップのみにコーティングを施した後にチップを工具本体にろう付けすることになる。
また、特許文献2に記載されたエンドミルにおいては、ろう付け位置を首部の最後端としている。しかし、この首部の最後端は切削抵抗による曲げ応力が最も集中する部分であり、切削抵抗によりチップが外れてしまうおそれがあった。
In the end mill described in Patent Document 2, a ceramic coating is applied to the portion where the cutting edge at the tip is formed, and depending on the coating processing conditions, the brazing material melts when coated in a brazed state. There was a risk of it. For this reason, the tip is brazed to the tool body after coating only the tip.
Moreover, in the end mill described in patent document 2, the brazing position is the rearmost end of the neck. However, the rearmost end of the neck is a portion where bending stress due to cutting resistance is most concentrated, and there is a possibility that the tip may come off due to cutting resistance.

ろう付けにおいては、一度溶融したろう材が凝固することによって接合する方法であるため、凝固時における体積収縮によって、凝固したろう材の内部に巣欠陥と呼ばれる空隙部が生じる場合がある。特に、φ3以下の小径のエンドミルでは、接合面積が非常に小さく、ろう材内部に巣欠陥が生じると、著しく接合強度が劣ることとなる。ろう材内部の巣欠陥の存在は、外観上では識別不可能なため、上記の構成のボールエンドミルでは、寿命が著しく短いものが市場に出回る可能性がある。   Since brazing is a method in which a once melted brazing material is solidified, a void called a nest defect may be generated inside the solidified brazing material due to volume shrinkage during solidification. In particular, in a small-diameter end mill having a diameter of φ3 or less, the bonding area is very small. Since the presence of nest defects inside the brazing material is indistinguishable in appearance, there is a possibility that a ball end mill having the above-described configuration will be on the market with a significantly short life.

本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、チップが工具本体から外れることなく寿命が長く安定しているとともに首部の長さを容易に調整して加工深さを調整できるエンドミルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an end mill that can adjust the processing depth by easily adjusting the length of the neck while maintaining the long life without the tip being detached from the tool body. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、この発明は、立方晶窒化硼素焼結体層と超硬合金層とが一体成形された略円柱形のチップと、該チップと軸線を同じくして該チップの後端側の前記超硬合金層に連接される工具本体とを備え、前記チップの先端部分に切刃が形成されたエンドミルであって、前記工具本体の少なくとも先端側には取付軸部が形成されており、該取付軸部の先端面の外径が前記チップの後端面の外径と同一径とされ、前記チップの前記後端面と前記取付軸部の前記先端面との間に接合部が配置され、該接合部は、金属元素が前記チップ及び前記工具本体のうち少なくとも一方へ拡散した拡散層を含む接合層とされていることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a substantially cylindrical chip in which a cubic boron nitride sintered body layer and a cemented carbide layer are integrally molded, A tool body connected to the cemented carbide layer on the end side, and an end mill having a cutting edge formed at a tip portion of the tip, and an attachment shaft portion is formed at least on the tip side of the tool body. And the outer diameter of the front end surface of the mounting shaft portion is the same as the outer diameter of the rear end surface of the chip, and a joint portion is provided between the rear end surface of the chip and the front end surface of the mounting shaft portion. The bonding portion is arranged to be a bonding layer including a diffusion layer in which a metal element diffuses into at least one of the tip and the tool body.

この構成のエンドミルにおいては、工具本体の先端に取付軸部が形成され、この取付軸部の先端面とチップの後端面との間に接合部が形成されているので、接合部に切削時の応力が集中することがない。
また、前記接合部が、金属元素が拡散された拡散層で構成されているので、その接合強度は、従来のろう付けによる接合に比べて著しく高く、チップと工具本体とを強固に固定できる。さらに、金属元素を拡散させる工程では、固体中の拡散現象を利用するため、接合する過程において金属が溶融されることがないので、上記のエンドミルの接合層には、ろう材内部に発生するような巣欠陥は存在しない。
In the end mill having this configuration, the attachment shaft portion is formed at the tip of the tool body, and the joint portion is formed between the tip surface of the attachment shaft portion and the rear end surface of the chip. There is no concentration of stress.
Further, since the joint portion is composed of a diffusion layer in which a metal element is diffused, the joint strength is remarkably higher than that of joining by conventional brazing, and the tip and the tool body can be firmly fixed. Furthermore, in the step of diffusing the metal element, since the diffusion phenomenon in the solid is used, the metal is not melted in the joining process, so that the joining layer of the end mill is likely to be generated inside the brazing material. There are no nest defects.

したがって、上記構成のエンドミルにおいては、接合部に応力が集中せずチップと工具本体とを強固に固定できるので、切削時にチップが外れることを防止できる。特に、φ3以下の小径のエンドミルのように接合面積が小さくでも、確実にチップと工具本体を固定できるため効果的である。   Therefore, in the end mill having the above-described configuration, the stress and the tool main body can be firmly fixed without concentrating stress on the joint portion, so that the tip can be prevented from coming off during cutting. In particular, even if the joining area is small, such as a small-diameter end mill having a diameter of 3 or less, it is effective because the tip and the tool body can be securely fixed.

また、前記チップの超硬合金層と超硬合金からなる工具本体とが一体となって構成されているので、前記チップの超硬合金層の大きさを小さくすることが可能となり、チップ素材の大きさを小さくできるので、その製造コストを大幅に低減できる。さらに、ネック長さを前記シャンクの形状により調整できるので、加工深さに応じたエンドミルを容易に提供できる。   In addition, since the cemented carbide layer of the tip and the tool body made of cemented carbide are integrally formed, it is possible to reduce the size of the cemented carbide layer of the tip, Since the size can be reduced, the manufacturing cost can be greatly reduced. Furthermore, since the neck length can be adjusted by the shape of the shank, an end mill corresponding to the processing depth can be easily provided.

ここで、前記チップの先端から前記接合部までの長さLを、前記取付軸部の外径Dに対して、L≦4.0×Dとなるように設定することにより、接合部への応力集中を確実に防止できる。また、切刃長さを確保するために、前記長さLを0.8×D≦L≦4.0×Dの範囲内に設定することがより好ましい。   Here, by setting the length L from the tip of the chip to the joint portion so that L ≦ 4.0 × D with respect to the outer diameter D of the mounting shaft portion, Stress concentration can be reliably prevented. In order to secure the cutting edge length, it is more preferable to set the length L within a range of 0.8 × D ≦ L ≦ 4.0 × D.

さらに、前記チップと前記工具本体との間に形成された前記接合層を、金属層と前記拡散層とから構成することにより、前記接合層に延性を有する金属層が具備されることになり、cBN層や超硬合金層に発生する応力を前記金属層によって、例えば温度変化に伴う熱応力を吸収でき、前記チップのcBN層及び超硬合金層でのクラックの発生を防止できる。また、前記金属層によって、熱応力に伴う残留応力を低減できるので、エンドミル使用時における前記チップの変形及び破損を防止できる。   Furthermore, by forming the bonding layer formed between the tip and the tool body from a metal layer and the diffusion layer, a metal layer having ductility is provided in the bonding layer, The stress generated in the cBN layer or the cemented carbide layer can be absorbed by the metal layer, for example, thermal stress accompanying a temperature change, and the occurrence of cracks in the cBN layer and the cemented carbide layer of the chip can be prevented. Moreover, since the residual stress accompanying thermal stress can be reduced by the metal layer, the tip can be prevented from being deformed and damaged when the end mill is used.

本発明によれば、チップが工具本体から外れることなく寿命が長く安定しているとともに首部の長さを容易に調整できるエンドミルを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the end mill which can adjust the length of a neck part easily while being long-lived and stable, without a chip | tip removing from a tool main body can be provided.

本発明の実施形態について、添付した図面を参照にして説明する。図1及び図2に、本発明の実施形態であるエンドミルの概略図を示す。また、図3及び図4に、エンドミルの先端に配置されるチップを示す。
エンドミル10は、図1に示すように円弧状に形成されたボール刃を有するボールエンドミルであって、その先端(図1において左側)部分に前記ボール刃を備えた切刃部11が形成されており、この切刃部11の後端側には切刃部11よりも僅かに小径とされた首部12が設けられ、該首部12のさらに後端側には一段大径とされたシャンク部13が形成されている。このように本実施形態であるエンドミルは、首部12の外径が切刃部11の外径よりも小さくされた、いわゆる首ぬすみタイプのエンドミルである。
そして、このエンドミル10の加工深さは、切刃部11と首部12の長さによって決定されることになる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are schematic views of an end mill that is an embodiment of the present invention. Moreover, the chip | tip arrange | positioned at FIG.3 and FIG.4 at the front-end | tip of an end mill is shown.
The end mill 10 is a ball end mill having a ball blade formed in an arc shape as shown in FIG. 1, and a cutting edge portion 11 having the ball blade is formed at the tip (left side in FIG. 1). In addition, a neck portion 12 having a slightly smaller diameter than the cutting blade portion 11 is provided on the rear end side of the cutting blade portion 11, and a shank portion 13 having a larger diameter on the further rear end side of the neck portion 12. Is formed. As described above, the end mill according to the present embodiment is a so-called neck-thin type end mill in which the outer diameter of the neck portion 12 is smaller than the outer diameter of the cutting edge portion 11.
The processing depth of the end mill 10 is determined by the lengths of the cutting edge portion 11 and the neck portion 12.

また、このエンドミル10は、チップ14と、このチップ14に連接される工具本体15とで構成されている。
チップ14は、図4に示すように概略円柱状をなしており、その先端(図4において上側)にcBN層14Aが形成され、該cBN層14Aに積層するように超硬合金層14Bが形成されている。
このチップ14は、次のようにして製造される。まず、超硬合金で構成された基材の上部に、立方晶窒化硼素の粒子とバインダーとなる窒化チタンや炭化チタン等の粒子を混合した粉体をのせ、超高圧焼結装置の圧力空間に装填し、4GPa程度の高い圧力を加えた状態で1300℃程度まで加熱することにより、図3に示すような超硬合金層32とcBN層31が一体成形されたチップ素材30を得る。このチップ素材30を放電ワイヤーカットにて円柱状に切断することで、チップ14が得られる。
The end mill 10 includes a tip 14 and a tool body 15 connected to the tip 14.
As shown in FIG. 4, the chip 14 has a substantially cylindrical shape. A cBN layer 14A is formed at the tip (upper side in FIG. 4), and a cemented carbide layer 14B is formed so as to be laminated on the cBN layer 14A. Has been.
The chip 14 is manufactured as follows. First, a powder in which cubic boron nitride particles and titanium nitride or titanium carbide particles as a binder are mixed is placed on the upper part of a base material made of cemented carbide, and the pressure space of the ultrahigh pressure sintering apparatus is placed. The chip material 30 in which the cemented carbide layer 32 and the cBN layer 31 are integrally formed as shown in FIG. 3 is obtained by loading and heating to about 1300 ° C. under a high pressure of about 4 GPa. The chip 14 is obtained by cutting the chip material 30 into a cylindrical shape by a discharge wire cut.

工具本体15は、一般的な超硬合金、例えばCoを結合材として用いた炭化タングステン基超硬合金によって構成されている。また、工具本体15は、概略多段円柱状をなしており、その先端側(図1において左側)に、チップ14の後端部分と略同径での一定の外径を有する円柱状の取付軸部16が形成されており、この取付軸部16の後端側に、後端に向かって径が拡大する拡径部17及び大径部18とが形成されている。   The tool body 15 is made of a general cemented carbide, for example, a tungsten carbide based cemented carbide using Co as a binder. Further, the tool body 15 has a substantially multi-stage columnar shape, and a cylindrical mounting shaft having a constant outer diameter substantially the same diameter as the rear end portion of the tip 14 on the tip side (left side in FIG. 1). A portion 16 is formed, and a diameter-expanded portion 17 and a large-diameter portion 18 whose diameter increases toward the rear end are formed on the rear end side of the mounting shaft portion 16.

そして、工具本体15の取付軸部16の先端面とチップ14の後端面との間に接合部20が形成されており、超硬合金同士の接合とされている。つまり、本実施形態においては、エンドミル10の首部12の途中にチップ14と工具本体15との接合部20が配置されているのである。
なお、本実施形態においては、チップ14の先端から接合部20までの長さL、すなわちチップ24の長さLは、取付軸部16の外径Dに対してL≦4.0×Dとなるように、さらには0.8×D≦L≦4.0×Dの範囲内となるように設定されており、より具体的には、L=1.6×Dに設定されている。
この接合部20は、チップ14の超硬合金層14B側にNiが拡散された拡散層21と、工具本体15の取付軸部16側にNiが拡散された拡散層22とを有する接合層で構成されている。
And the junction part 20 is formed between the front end surface of the attachment shaft part 16 of the tool main body 15, and the rear-end surface of the chip | tip 14, and it is set as joining of cemented carbide. That is, in the present embodiment, the joint portion 20 between the tip 14 and the tool body 15 is disposed in the middle of the neck portion 12 of the end mill 10.
In the present embodiment, the length L from the tip of the tip 14 to the joint portion 20, that is, the length L of the tip 24 is L ≦ 4.0 × D with respect to the outer diameter D of the mounting shaft portion 16. Thus, it is further set to be in the range of 0.8 × D ≦ L ≦ 4.0 × D, and more specifically, L = 1.6 × D.
This joint portion 20 is a joint layer having a diffusion layer 21 in which Ni is diffused on the cemented carbide layer 14B side of the chip 14 and a diffusion layer 22 in which Ni is diffused on the attachment shaft portion 16 side of the tool body 15. It is configured.

上記の接合層は次のような手順で形成される。チップ14の超硬合金層14Bと工具本体15の取付軸部16との間に、20ミクロン程度の厚さのNiメッキ層を介在させ、これらに約100MPaのプレスを行いながら、1050℃で約0.2時間保持することにより、Niメッキ層中のNi元素と超硬合金中の一成分であるCo元素が相互に拡散移動し、NiとCoの合金層となった拡散層21、22が形成されるのである。   The bonding layer is formed by the following procedure. An Ni plating layer having a thickness of about 20 microns is interposed between the cemented carbide layer 14B of the tip 14 and the mounting shaft portion 16 of the tool main body 15, and about 100 MPa is pressed at about 1050 ° C. while pressing about 100 MPa. By holding for 0.2 hours, the Ni element in the Ni plating layer and the Co element which is one component in the cemented carbide are diffused and transferred to each other, so that the diffusion layers 21 and 22 that are alloy layers of Ni and Co are formed. It is formed.

上記の構成のエンドミル10においては、工具本体15の取付軸部16の先端面とチップ14の後端面との間に接合部20が形成され、首部12の途中に接合部20が配置されているので、接合部20に切削時の応力が集中することがなく、切削時にチップ14が外れてしまうことを防止できる。さらに、チップ14の先端から接合部20までの長さLが、取付軸部16の外径Dに対してL≦4.0×Dとなるように、さらには0.8×D≦L≦4.0×Dの範囲内となるように、より具体的には、L=1.6×Dに設定されているので、接合部20への応力集中を確実に防止できるとともに、切刃長さを確保したエンドミル10を提供することができる。   In the end mill 10 having the above-described configuration, the joint portion 20 is formed between the front end surface of the mounting shaft portion 16 of the tool body 15 and the rear end surface of the tip 14, and the joint portion 20 is disposed in the middle of the neck portion 12. Therefore, the stress at the time of cutting does not concentrate on the joining part 20, and it can prevent that the chip | tip 14 remove | deviates at the time of cutting. Furthermore, the length L from the tip of the tip 14 to the joint portion 20 is such that L ≦ 4.0 × D with respect to the outer diameter D of the mounting shaft portion 16, and further 0.8 × D ≦ L ≦. More specifically, L = 1.6 × D is set so as to be within the range of 4.0 × D, so that stress concentration on the joint 20 can be surely prevented and the cutting edge length can be prevented. It is possible to provide the end mill 10 that ensures the thickness.

また、接合部20が拡散層21,22を有する接合層とされており、ろう付けにより接合された従来のエンドミル10に比べて、その接合強度が強固であるとともに耐熱性に優れるため、エンドミル10として使用してチップ14に負荷が掛かった場合や、加工による熱が発生した場合にも、チップ14が外れることを防止できる。また、上記のエンドミル10においては、ろう付けの場合に発生する巣欠陥は存在しないため、ある一定の接合強度をもつエンドミル10を安定して提供できる。   In addition, the joining portion 20 is a joining layer having diffusion layers 21 and 22 and has a stronger joining strength and excellent heat resistance than the conventional end mill 10 joined by brazing. It is possible to prevent the chip 14 from coming off even when a load is applied to the chip 14 or when heat is generated by processing. Further, in the above-described end mill 10, since there is no nest defect generated in brazing, the end mill 10 having a certain bonding strength can be provided stably.

さらに、超硬合金層14Bと工具本体15とが一体とされているので、チップ素材30の厚さ方向のサイズを小さくでき、チップ素材30を成形する超高圧焼結装置の圧力空間内に装填されるチップ素材30の個数を増やすことが可能となり、チップ素材30の製造コストを大きく低減することができる。
さらに、上記の構成のエンドミル10においては、エンドミル10の加工深さを決定する首部12の長さについて、工具本体15の取付軸部16の長さを変更することで容易に対応できる。
Furthermore, since the cemented carbide layer 14B and the tool body 15 are integrated, the size of the chip material 30 in the thickness direction can be reduced, and the chip material 30 is loaded into the pressure space of the ultra-high pressure sintering apparatus for forming the chip material 30. The number of chip materials 30 to be processed can be increased, and the manufacturing cost of the chip materials 30 can be greatly reduced.
Furthermore, in the end mill 10 having the above-described configuration, the length of the neck portion 12 that determines the processing depth of the end mill 10 can be easily handled by changing the length of the mounting shaft portion 16 of the tool body 15.

次に、本発明の第2の実施形態であるエンドミル10について説明する。図5及び図6に、本発明の第2の実施形態であるエンドミル10の概略図を示す。なお、第1の実施形態と同様の部材には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
このエンドミル10においては、チップ14の超硬合金層14Bと工具本体15の取付軸部16との間に接合部20が存在し、接合部20は、チップ14の超硬合金層14B側にNiが拡散された拡散層21と、工具本体15の取付軸部16側にNiが拡散された拡散層22と、Ni層23とからなる接合層とされている。チップ14のcBN層14Aは、cBN粒子が30〜70体積%含有され、残部が窒化チタン、炭化チタンなどのバインダーとで構成されている。
Next, the end mill 10 which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. 5 and 6 are schematic views of an end mill 10 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In this end mill 10, a joint 20 exists between the cemented carbide layer 14 </ b> B of the tip 14 and the mounting shaft portion 16 of the tool body 15, and the joint 20 is Ni on the cemented carbide layer 14 </ b> B side of the tip 14. The bonding layer includes a diffusion layer 21 in which Ni is diffused, a diffusion layer 22 in which Ni is diffused on the mounting shaft 16 side of the tool body 15, and a Ni layer 23. The cBN layer 14A of the chip 14 contains 30 to 70% by volume of cBN particles, and the remainder is composed of a binder such as titanium nitride or titanium carbide.

上記の接合層は次のような手順で形成される。チップ14の超硬合金層14Bと工具本体15の取付軸部16との間に、50ミクロン程度の厚さのNi箔を介在させ、これらに約100MPaのプレスを行いながら、950℃で約0.2時間保持することにより、Ni箔中のNi元素と超硬合金中のCo元素が相互に拡散移動し、NiとCoの合金層となった拡散層21、22と、拡散に寄与しないNi層23が形成される。   The bonding layer is formed by the following procedure. An Ni foil having a thickness of about 50 microns is interposed between the cemented carbide layer 14B of the tip 14 and the mounting shaft portion 16 of the tool body 15, and about 0 at 950 ° C. while being pressed at about 100 MPa. By holding for 2 hours, the Ni element in the Ni foil and the Co element in the cemented carbide are diffused and transferred to each other to form diffusion layers 21 and 22 that are alloy layers of Ni and Co, and Ni that does not contribute to diffusion. Layer 23 is formed.

このようにしてチップ14と工具本体15とが拡散接合によって接合されてエンドミル10が構成される。このエンドミル10は、先端に切刃が形成された切刃部11と、切刃部11と同一外径をなす首部12とを備えており、本実施形態では、首部12の途中にチップ14と工具本体15との接合部20が配置されているのである。   In this way, the end mill 10 is configured by joining the tip 14 and the tool body 15 by diffusion bonding. The end mill 10 includes a cutting edge portion 11 having a cutting edge formed at the tip thereof, and a neck portion 12 having the same outer diameter as the cutting edge portion 11. In the present embodiment, the end mill 10 and a tip 14 are disposed in the middle of the neck portion 12. The joint 20 with the tool body 15 is arranged.

上記の構成のエンドミル10においては、第1の実施形態と同様の効果を奏するともに、接合層に延性を有するNi層23が具備されていることにより、拡散処理後に常温に戻す過程においてcBN層14A、超硬合金層14Bに発生する熱応力がNi層23に吸収され、cBN層14Aにクラック等が発生することを防止できる。   The end mill 10 configured as described above has the same effect as that of the first embodiment, and the bonding layer includes the Ni layer 23 having ductility. Further, it is possible to prevent the thermal stress generated in the cemented carbide layer 14B from being absorbed by the Ni layer 23 and causing cracks and the like in the cBN layer 14A.

また、上記の構成のエンドミル10においては、cBN層14A、超硬合金層14Bに蓄えられた応力がNi層23に吸収されるため、cBN層14A、超硬合金層14Bの残留応力が低減され、チップ14の変形及び破損を防止することができる。特に、cBN粒子を30〜70体積%含有するcBN層14Aにおいては、超硬合金との熱膨張係数の差が大きく、拡散処理後に常温に戻す過程に発生する熱応力が大きくなるので、応力を吸収できるNi層23が具備されていることが、クラック等の発生防止及び残留応力によるチップ14の変形、破損防止に対して有効である。   Further, in the end mill 10 having the above configuration, the stress accumulated in the cBN layer 14A and the cemented carbide layer 14B is absorbed by the Ni layer 23, so that the residual stress in the cBN layer 14A and the cemented carbide layer 14B is reduced. Further, deformation and breakage of the chip 14 can be prevented. In particular, in the cBN layer 14A containing 30 to 70% by volume of cBN particles, the difference in thermal expansion coefficient from the cemented carbide is large, and the thermal stress generated in the process of returning to room temperature after the diffusion treatment becomes large. The Ni layer 23 that can be absorbed is effective in preventing the occurrence of cracks and the like and the deformation and breakage of the chip 14 due to residual stress.

以上、本発明の実施形態についてて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、拡散させる金属としてNiを挙げて説明したが、これに限定されることはなくFe、Ni、Co,Ta,Cu、Cr、Mo、Ti、Zr、W、V、Nb、Pd、Si及びHfから選択される1又は2以上の金属であってもよい。ただし、NiはCoと全率固溶するので、拡散が容易にできるため、拡散させる金属として好適である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the technical idea of the invention, it can change suitably.
For example, Ni has been described as the metal to be diffused, but the present invention is not limited to this, and Fe, Ni, Co, Ta, Cu, Cr, Mo, Ti, Zr, W, V, Nb, Pd, Si, and One or two or more metals selected from Hf may be used. However, since Ni completely dissolves with Co and can be easily diffused, Ni is suitable as a metal to be diffused.

また、先端が円弧状に形成されたボール刃を有するボールエンドミルとして説明したが、エンドミルの形状に限定はなく、先端刃が軸線に略直交するように形成されたスクエアエンドミルや先端外周部にR刃が形成されたラジアスエンドミルなどの他のエンドミルであってもよい。さらに、エンドミルの外径に制限はなく、例えば、外径10mm、コーナR1mmのコーナラジアスエンドミル等であっても良い。   In addition, the ball end mill having a ball blade having a tip formed in an arc shape has been described. However, the shape of the end mill is not limited, and a square end mill formed so that the tip blade is substantially perpendicular to the axis and an R on the outer periphery of the tip. Other end mills such as a radius end mill in which blades are formed may be used. Furthermore, the outer diameter of the end mill is not limited, and may be, for example, a corner radius end mill having an outer diameter of 10 mm and a corner R of 1 mm.

さらに、首部の外径が切刃部の外径よりも小さくされた、いわゆる首ぬすみタイプのエンドミルとして説明したが、これに限定されることはなく、切刃部の外径と首部の外径とが同一であってもよい。
また、首部の外径が一定とされたものとして説明したが、これに限定されることはなく、首部がテーパ状に形成されていてもよい。
Furthermore, the outer diameter of the neck has been smaller than the outer diameter of the cutting edge, but has been described as a so-called neck-thin end mill, but the present invention is not limited to this, and the outer diameter of the cutting edge and the outer diameter of the neck And may be the same.
Moreover, although demonstrated as what the outer diameter of the neck part was made constant, it is not limited to this, The neck part may be formed in the taper shape.

本発明の第1の実施形態であるエンドミルの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the end mill which is the 1st Embodiment of this invention. 図1示すエンドミルの接合部の拡大説明図である。It is an expansion explanatory view of the joined part of the end mill shown in FIG. 図1に示すエンドミルに使用されるチップを形成するためのチップ素材の説明図である。It is explanatory drawing of the chip | tip raw material for forming the chip | tip used for the end mill shown in FIG. 図1に示すエンドミルに使用されるチップの斜視図である。It is a perspective view of the chip | tip used for the end mill shown in FIG. 本発明の第2の実施形態であるエンドミルの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the end mill which is the 2nd Embodiment of this invention. 図5示すエンドミルの接合部の拡大説明図である。FIG. 6 is an enlarged explanatory view of a joint portion of the end mill shown in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンドミル
11 切刃部
12 首部
14 チップ
14A cBN層(立方晶窒化硼素焼結体層)
14B 超硬合金層
15 工具本体
16 取付軸部
20 接合部
21,22 拡散層
23 Ni層(金属層)
10 End mill 11 Cutting edge portion 12 Neck portion 14 Tip 14A cBN layer (cubic boron nitride sintered body layer)
14B Cemented carbide layer 15 Tool body 16 Mounting shaft portion 20 Joint portions 21, 22 Diffusion layer 23 Ni layer (metal layer)

Claims (3)

立方晶窒化硼素焼結体層と超硬合金層とが一体成形された略円柱形のチップと、該チップと軸線を同じくして該チップの後端側の前記超硬合金層に連接される工具本体とを備え、前記チップの先端部分に切刃が形成されたエンドミルであって、
前記工具本体の少なくとも先端側には取付軸部が形成されており、該取付軸部の先端面の外径が前記チップの後端面の外径と同一径とされ、前記チップの前記後端面と前記取付軸部の前記先端面との間に接合部が配置され、
該接合部は、金属元素が前記チップ及び前記工具本体のうち少なくとも一方へ拡散した拡散層を含む接合層とされていることを特徴とするエンドミル。
A substantially cylindrical chip in which a cubic boron nitride sintered body layer and a cemented carbide layer are integrally molded, and the chip and the same axis as the chip are connected to the cemented carbide layer on the rear end side of the chip. A tool body, and an end mill having a cutting edge formed at a tip portion of the tip,
An attachment shaft portion is formed at least on the front end side of the tool body, and the outer diameter of the front end surface of the attachment shaft portion is the same as the outer diameter of the rear end surface of the chip, and the rear end surface of the chip A joint portion is disposed between the front end surface of the mounting shaft portion,
The end mill is characterized in that the joining portion is a joining layer including a diffusion layer in which a metal element diffuses into at least one of the tip and the tool body.
前記チップの先端から前記接合部までの長さLは、前記取付軸部の外径Dに対して、L≦4.0×Dに設定されていることを特徴とする請求項1に記載のエンドミル。   2. The length L from the tip of the chip to the joint portion is set to L ≦ 4.0 × D with respect to the outer diameter D of the mounting shaft portion. End mill. 前記接合層は、金属層と前記拡散層とから構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンドミル。   The end mill according to claim 1, wherein the bonding layer includes a metal layer and the diffusion layer.
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