JP2009078309A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工具基体の表面に、硬質被覆層として、TiNからなる最内層、高窒素TiCNからなる内層、TiCO、TiCNOからなる内側密着層、α型Al2O3からなる中間層、TiCO、TiCNOからなる外側密着層、高炭素TiCNまたはTiCからなる外層を蒸着形成し、さらに、硬質被覆層の表面には、乾式もしくは湿式ブラスト処理を施し、硬質被覆層の表面平滑化、残留応力の低減化を図る。
【選択図】 図2
Description
(a)チタンの炭化物(以下、TiCで示す)層、窒化物(以下、TiNで示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層または炭窒酸化物(以下、TiCNOで示す)層のうち少なくとも1層以上のTi化合物層からなり、0.1〜5μmの平均層厚を有する内層、
(b)酸化アルミニウム層からなり、5〜50μmの平均層厚を有する中間層、
(c)TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層またはTiCNO層のうちの少なくとも1層以上のTi化合物層からなり、5〜100μmの平均層厚を有する外層、
上記(a)〜(c)からなる硬質被覆層を蒸着形成した被覆工具が知られている。
そして、上記被覆工具に対して、硬質被覆層の平滑化を図るため、あるいは、硬質被覆層に亀裂を導入して層内に残留する引張応力を開放するために、バレル処理やショットブラスト処理を施すことは周知の技術である。
そして、ダクタイル鋳鉄などの強靭な被削材を、高熱発生を伴い、かつ、切刃に高負荷がかかる高速高送り条件で切削加工を行った場合には、上記の2次亀裂の存在により硬質被覆層の強度が低下し、チッピング等の異常損傷の原因となることを見出した。
即ち、上記最内層−内層−内側密着層−中間層−外側密着層−外層という構造からなる硬質被覆層は、硬質被覆層を蒸着形成した後の引張残留応力が、最内層側から外層側へ向かうにしたがって低下する応力分布となっている(図1参照)。そして、上記層構造(応力分布)の硬質被覆層を形成した後、外層表面に対して乾式もしくは湿式ブラスト処理を行うと、外層は残留応力の十分な開放が図られる。しかし、最内層は工具基体に、また、内層は内側密着層に、それぞれ強固に密着接合しており、しかも、最内層あるいは内層は、もともと大きな引張の残留応力がかかっているため、最内層側あるいは内層側では完全な残留応力の開放は行われ得ない。そうすると、最内層あるいは内層に残る引張残留応力、即ち、上記ブラスト処理では開放することができなかった最内層、内層に残る引張残留応力は、外層に対しては、(中間層、外側密着層を介して)圧縮応力として作用する(図2参照)ことになり、結果として、外層に存在している冷却亀裂の拡大を抑制し、さらに、上記ブラスト処理による過多な2次亀裂の導入を抑制することになる。したがって、切刃に対して高負荷がかかる強靭なダクタイル鋳鉄の高速高送り切削加工においても、前記硬質被覆層はすぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた性能を発揮するようになる。
「 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層が蒸着形成された表面被覆切削工具において、
(a)最内層として、0.1〜0.5μmの平均層厚を有する窒化チタン層、
(b)内層として、
組成式:Ti(CXN1−X)
で表した場合、Xが0.2〜0.5(但し、原子比)を満足し、1〜3μmの平均層厚を有する炭窒化チタン層、
(c)内層と中間層の密着層として、0.1〜1μmの合計平均層厚を有し、炭酸化チタン層または炭窒酸化チタン層の1層以上からなる内側密着層、
を蒸着形成したことを特徴とする表面被覆切削工具。
(d)中間層として、1〜5μmの平均層厚を有するα型酸化アルミニウム層、
(e)中間層と外層の密着層として、0.1〜1μmの合計平均層厚を有し、炭酸化チタン層または炭窒酸化チタン層の1層以上からなる外側密着層、
(f)外層として、
組成式:Ti(CYN1−Y)
で表した場合、Yが0.6〜1(但し、原子比)を満足し、3〜10μmの平均層厚を有する炭窒化チタン層または炭化チタン層、
上記(a)〜(f)の各層で構成された硬質被覆層の表面に、乾式もしくは湿式ブラストが施された表面被覆切削工具(被覆工具)。」
に特徴を有するものである。
最内層のTiN層は、所定の高温硬さを有し、工具基体からのバインダー成分が硬質被覆層中へと拡散するのを抑止し、硬質被覆層と工具基体との密着強度向上に寄与するが、その平均層厚が0.1μm未満では、所望の効果を発揮することができず、一方、0.5μmを超えると、内層の残留応力の値に影響を与えてしまい、外層側に向かって引張残留応力が次第に減少する応力分布を形成し難くなるので、その平均層厚を0.1〜0.5μmと定めた。
炭窒化チタン層(TiCN層)からなる内層は、最内層(TiN層)および内側密着層(TiCO層、TiCNO層)のいずれに対してもすぐれた密着強度を有する。
内層のTiCN層を、
組成式:Ti(CXN1−X)
で表した場合、Xが0.2〜0.5(但し、原子比)を満足する必要があるが、その理由は次のとおりである。
即ち、中間層であるα型酸化アルミニウム層(α型Al2O3層)の熱膨張係数は8.2×10−6/℃前後であるから、外層側に向かって残留引張応力が小さくなるようにするためには、内層の熱膨張係数が中間層のそれより大であることが必要であり、そのためには、上記組成式:Ti(CXN1−X)において、Xの値を0.5以下としなければならない。ただ、Xの値が0.2より小さくなると、内層に発生する残留引張応力が大きくなりすぎて、内層自体の強度が低下し、チッピング等の異常損傷を発生しやすくなるので、Xの値を0.2〜0.5と定めた。また、内層の平均層厚が1μm未満では、外層側に向かって引張残留応力が次第に減少する応力分布を形成することが困難であり、その平均層厚が3μmを超えると、ダクタイル鋳鉄の高速高送り切削で異常損傷が発生しやすくなることから、内層の平均層厚を1〜3μmと定めた。
炭酸化チタン層(TiCO層)または炭窒酸化チタン層(TiCNO層)の1層以上からなる内側密着層は、内層と中間層(α型Al2O3層)との密着強度を増し、硬質被覆層の耐チッピング性を向上させる効果があるが、その合計平均層厚が0.1μm未満では密着強度向上効果がみられず、一方、その層厚が1μmを超えると、本来TiCO層、TiCNO層の強度が、TiCN層やα型Al2O3層に比べて劣るものであるため、チッピングなどの異常損傷が起き易くなることから、その合計平均層厚は0.1〜1μmと定めた。
中間層であるα型Al2O3層は、熱的および化学的に非常に安定した層であって、すぐれた高温硬さと耐熱性を有し、被覆工具の耐摩耗性を担保するが、その平均層厚が1μm未満では所望の性能を発揮することができず、一方、その平均層厚が5μmを超えるとするが、ダクタイル鋳鉄の高速高送り切削時に異常損傷が発生しやすくなることから、中間層の平均層厚を1〜5μmと定めた。
内側密着層の場合と同様に、炭酸化チタン層(TiCO層)または炭窒酸化チタン層(TiCNO層)の1層以上からなる外側密着層は、中間層(α型Al2O3層)と外層との密着強度を増し、硬質被覆層の耐チッピング性を向上させる効果があるが、その合計平均層厚が0.1μm未満では密着強度向上効果がみられず、一方、その層厚が1μmを超えると、本来TiCO層、TiCNO層の強度が、TiCN層やα型Al2O3層に比べて劣るものであるため、チッピングなどの異常損傷が起き易くなることから、その合計平均層厚は0.1〜1μmと定めた。
炭窒化チタン層(TiCN層)または炭化チタン層(TiC層)からなる外層は、外側密着層(TiCO層、TiCNO層)に対してすぐれた密着強度を有する。
外層のTiCN層またはTiC層を、
組成式:Ti(CYN1−Y)
で表した場合、Yが0.6〜1(但し、原子比)を満足する必要があるが、その理由は次のとおりである。
即ち、中間層であるα型酸化アルミニウム層(α型Al2O3層)の熱膨張係数は8.2×10−6/℃前後であるから、外層側に向かって残留引張応力が小さくなるようにするためには、外層の熱膨張係数を中間層のそれより小さくすることが必要であり、そのためには、上記組成式:Ti(CYN1−Y)において、Yの値を0.6以上としなければならない。
また、外層の平均層厚は3μm未満では、外層側に向かって引張残留応力が次第に減少する応力分布を形成することが困難であり、一方、その平均層厚が10μmを超えると、ダクタイル鋳鉄の高速高送り切削で異常損傷が発生しやすくなることから、外層の平均層厚を3〜10μmと定めた。
[切削条件A]
被削材: JIS・FCD600の丸棒、
切削速度: 350 m/min、
切り込み: 2 mm、
送り量: 0.5 mm/rev.、
切削時間: 5 分、
の条件でのダクタイル鋳鉄の湿式高速高送り切削試験(通常の切削速度および送り量は、それぞれ、200m/min、0.25mm/rev.)、
[切削条件B]
被削材: JIS・FCD800の丸棒、
切削速度: 250 m/min、
切り込み: 1.5 mm、
送り量: 0.45 mm/rev.、
切削時間: 5 分、
の条件でのダクタイル鋳鉄の湿式高速高送り切削試験(通常の切削速度および送り量は、それぞれ、150m/min、0.2mm/rev.)、
[切削条件C]
被削材: JIS・FCD600のブロック材
切削速度: 300 m/min、
切り込み: 2 mm、
一刃送り量: 0.35 mm/刃、
切削時間: 5 分、
の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式高速高送り切削試験(通常の切削速度および一刃送り量は、それぞれ、200m/min、0.15mm/刃)、
[切削条件D]
被削材: JIS・FCD700のブロック材
切削速度: 250 m/min、
切り込み: 1.5 mm、
一刃送り量: 0.32 mm/刃、
切削時間: 5 分、
の条件でのダクタイル鋳鉄の湿式高速高送り切削試験(通常の切削速度および一刃送り量は、それぞれ、180m/min、0.15mm/刃)、
そして、上記の各切削試験A〜Dにおける切刃の逃げ面摩耗幅を測定し、この測定結果を表6に示した。
Claims (1)
- 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層が蒸着形成された表面被覆切削工具において、
(a)最内層として、0.1〜0.5μmの平均層厚を有する窒化チタン層、
(b)内層として、
組成式:Ti(CXN1−X)
で表した場合、Xが0.2〜0.5(但し、原子比)を満足し、1〜3μmの平均層厚を有する炭窒化チタン層、
(c)内層と中間層の密着層として、0.1〜1μmの合計平均層厚を有し、炭酸化チタン層または炭窒酸化チタン層の1層以上からなる内側密着層、
を蒸着形成したことを特徴とする表面被覆切削工具。
(d)中間層として、1〜5μmの平均層厚を有するα型酸化アルミニウム層、
(e)中間層と外層の密着層として、0.1〜1μmの合計平均層厚を有し、炭酸化チタン層または炭窒酸化チタン層の1層以上からなる外側密着層、
(f)外層として、
組成式:Ti(CYN1−Y)
で表した場合、Yが0.6〜1(但し、原子比)を満足し、3〜10μmの平均層厚を有する炭窒化チタン層または炭化チタン層、
上記(a)〜(f)の各層で構成された硬質被覆層の表面に、乾式もしくは湿式ブラストが施された表面被覆切削工具。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012055976A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法 |
WO2012063515A1 (ja) | 2010-11-10 | 2012-05-18 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
JP2019107720A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
WO2021193676A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 京セラ株式会社 | 被覆工具 |
CN113924179A (zh) * | 2020-04-10 | 2022-01-11 | 住友电工硬质合金株式会社 | 切削工具 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04236763A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-25 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質層被覆超硬合金製切削工具 |
JPH06158325A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具 |
JPH06330352A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金部材及びその製造方法 |
JPH0711459A (ja) * | 1993-06-22 | 1995-01-13 | Hitachi Tool Eng Ltd | 被覆サーメット合金 |
JPH081412A (ja) * | 1994-06-24 | 1996-01-09 | Nachi Fujikoshi Corp | 積層被覆工具 |
JPH08158052A (ja) * | 1994-10-04 | 1996-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆硬質合金 |
-
2007
- 2007-09-25 JP JP2007247537A patent/JP5013261B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04236763A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-25 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質層被覆超硬合金製切削工具 |
JPH06158325A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具 |
JPH06330352A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金部材及びその製造方法 |
JPH0711459A (ja) * | 1993-06-22 | 1995-01-13 | Hitachi Tool Eng Ltd | 被覆サーメット合金 |
JPH081412A (ja) * | 1994-06-24 | 1996-01-09 | Nachi Fujikoshi Corp | 積層被覆工具 |
JPH08158052A (ja) * | 1994-10-04 | 1996-06-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆硬質合金 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012055976A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法 |
WO2012063515A1 (ja) | 2010-11-10 | 2012-05-18 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
US8715838B2 (en) | 2010-11-10 | 2014-05-06 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
JP2019107720A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
JP7029106B2 (ja) | 2017-12-18 | 2022-03-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
WO2021193676A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 京セラ株式会社 | 被覆工具 |
JPWO2021193676A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | ||
JP7431945B2 (ja) | 2020-03-27 | 2024-02-15 | 京セラ株式会社 | 被覆工具 |
US12103089B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-10-01 | Kyocera Corporation | Coated tool |
CN113924179A (zh) * | 2020-04-10 | 2022-01-11 | 住友电工硬质合金株式会社 | 切削工具 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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