JP2010082740A - Surface coated cutting tool - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface coated cutting tool capable of cutting a material to be cut having a wide range of hardness and strength and reducing replacement frequency of the surface coated cutting tool. <P>SOLUTION: The surface coated cutting tool has a base material and a coating formed on the base material. The coating includes at least one layer of coating layers. At least the one layer is a Zr-contained coating layer containing Zr and further the surface coated cutting tool has two or more cutting blade parts. The Zr content of the coating in a first cutting blade as one of the cutting blade parts is different from that in at least one cutting blade of other cutting blade parts except the first cutting blade. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができ、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a surface-coated cutting tool that can cut a work material having a wide range of hardness and strength and can reduce the number of times of replacement of the surface-coated cutting tool.

近年の市場のニーズとして、1つの切削工具であらゆる硬度の被削材を切削することができるような切削工具であって、しかも長期間使用しても表面被覆切削工具の摩耗が少なく、表面被覆切削工具の交換する回数を少なくすることができる表面被覆切削工具の登場が望まれている。   As a market need in recent years, it is a cutting tool that can cut a work material of all hardness with one cutting tool, and even if it is used for a long period of time, the wear of the surface-coated cutting tool is small, and the surface coating The appearance of a surface-coated cutting tool that can reduce the number of times of exchanging the cutting tool is desired.

一般に、表面被覆切削工具をはじめとする切削工具の基材として用いられる超硬合金やサーメットは、耐熱亀裂性、耐酸化性、高温硬度、破壊靭性などの特性に優れていることが要求され、現状の切削工具の基材に用いられる超硬合金およびサーメットは、耐熱亀裂性や破壊靭性を改善するために、多くの研究者により様々な工夫がなされてきている。   In general, cemented carbides and cermets used as base materials for cutting tools including surface-coated cutting tools are required to have excellent properties such as heat crack resistance, oxidation resistance, high temperature hardness, fracture toughness, In order to improve the thermal crack resistance and fracture toughness, cemented carbides and cermets used for the base materials of current cutting tools have been devised by various researchers.

この超硬合金やサーメットのような粉体をプレスして焼結する方法で製造された基材を用いる表面被覆切削工具は、基材上に複数の被覆層を有しており、その被覆層に含まれる硬質材料の結晶構造を変えることや被覆層に含まれる硬質材料の含有量を変えることにより、その耐熱亀裂性や破壊靭性を調整することができる。   A surface-coated cutting tool using a base material manufactured by a method of pressing and sintering a powder such as cemented carbide or cermet has a plurality of coating layers on the base material, and the coating layer The heat crack resistance and fracture toughness can be adjusted by changing the crystal structure of the hard material contained in the material or changing the content of the hard material contained in the coating layer.

これらの被覆層に含まれる硬質材料の結晶構造や含有量を適宜変えることによって、部位ごとに耐熱亀裂性や破壊靭性の調整するような試みは、従来からなされており、たとえば特開2003−82432号公報(特許文献1)では部位によって硬質材料の被覆層の結合相量を変える技術が提案されている。本技術の表面被覆切削工具によれば、硬質材料の被覆層の結合相量が低い部位は耐熱亀裂性を有し、硬質材料の被覆層の結合相量が高い部位は破壊靭性を有することから、様々な強度や硬度を有する各種の被削材に対応できる点で優れていた。   Attempts have conventionally been made to adjust the thermal crack resistance and fracture toughness for each site by appropriately changing the crystal structure and content of the hard material contained in these coating layers. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-82432 Japanese Patent Publication (Patent Document 1) proposes a technique for changing the amount of a binder phase of a hard material coating layer depending on a part. According to the surface-coated cutting tool of the present technology, a portion where the binder phase of the hard material coating layer is low has thermal crack resistance, and a portion where the binder phase of the hard material coating layer is high has fracture toughness. It is excellent in that it can be applied to various work materials having various strengths and hardnesses.

しかし、その表面被覆切削工具の対応できる被削材の硬度や強度の範囲は、十分とはいえず、さらに広範囲の硬度や強度に対応できる表面被覆切削工具の登場が望まれていた。   However, the range of hardness and strength of the work material that can be handled by the surface-coated cutting tool is not sufficient, and the appearance of a surface-coated cutting tool that can handle a wider range of hardness and strength has been desired.

このような状況の中、表面被覆切削工具の部位によって耐熱亀裂性や破壊靭性の特性を変える別の試みとして特開2006−236447号公報(特許文献2)に、部位によって硬質材料の被覆層の厚みを変える表面被覆切削工具が提案されている。本技術による表面被覆切削工具によれば、硬質材料の被覆層の厚みが薄い部位は耐熱亀裂性を有し、硬質材料の被覆層の厚みが厚い部位は破壊靭性を有することから、広範囲の硬度や強度を有する被削材に対応することが一応可能であった。   Under such circumstances, as another attempt to change the characteristics of thermal crack resistance and fracture toughness depending on the part of the surface-coated cutting tool, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-236447 (Patent Document 2) describes a hard material coating layer depending on the part. Surface-coated cutting tools that vary the thickness have been proposed. According to the surface-coated cutting tool according to the present technology, the hard material coating layer having a thin thickness has heat crack resistance, and the hard material coating layer having a thick thickness has fracture toughness. It was possible to cope with work materials with high strength.

しかし、この表面被覆切削工具を長期間使用すれば、硬質材料の被覆層に摩耗減少が起こり、特に硬質材料の被覆層の厚みが薄い部位に摩耗減少が起こると、表面被覆切削工具の耐熱亀裂性の性能が損なわれ、結果として表面被覆切削工具を交換する頻度が多くなってしまうという新たな問題が生じていた。   However, if this surface-coated cutting tool is used for a long period of time, wear reduction occurs in the hard material coating layer. As a result, there is a new problem that the frequency of replacing the surface-coated cutting tool is increased.

以上のことから、現状では広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができる表面被覆切削工具であって、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具の登場が望まれている。
特開2003−82432号公報 特開2006−236447号公報
Based on the above, the emergence of surface-coated cutting tools that can cut work materials with a wide range of hardness and strength and that can reduce the number of replacements of surface-coated cutting tools. Is desired.
JP 2003-82432 A JP 2006-236447 A

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができ、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具を提供することである。   The present invention has been made in view of the current situation as described above. The object of the present invention is to cut a work material having a wide range of hardness and strength, and to replace the surface-coated cutting tool. It is an object of the present invention to provide a surface-coated cutting tool capable of reducing the amount of the cutting.

本発明者は、上記課題を解決するべく種々の検討を重ねた結果、表面被覆切削工具の部位によって異なる硬度や強度を有していることが広範囲の被削材を切削する上で理想的状態であるとの知見を得、この知見に基づきさらに鋭意検討を重ねることにより、被膜に含まれるZrの分布に注目し、表面被覆切削工具の切削に関与する部位によってZrの含有量を変えることが上記目的に対して最も効果的であるとの更なる知見を得、この知見の下、更に鋭意検討を重ねることによりついに本発明を完成したものである。   As a result of various studies to solve the above problems, the inventor has an ideal state for cutting a wide range of work materials having different hardness and strength depending on the part of the surface-coated cutting tool. It is possible to change the Zr content depending on the part involved in the cutting of the surface-coated cutting tool by paying attention to the distribution of Zr contained in the coating by further studying based on this knowledge. The present invention has finally been completed by obtaining further knowledge that it is most effective for the above-mentioned purpose, and by further intensive studies under this knowledge.

すなわち、本発明の表面被覆切削工具は、基材と該基材上に形成された被膜とを備える表面被覆切削工具であって、該被膜は、少なくとも1層の被覆層を含み、該被覆層のうち少なくとも1層は、Zrを含有するZr含有被覆層であり、さらに上記表面被覆切削工具は、2以上の切れ刃部を有し、この切れ刃部のうち1の切れ刃部である第1切れ刃部における被膜のZr含有量は、該第1切れ刃部を除く他の切れ刃部のうちの少なくとも1の切れ刃部における被膜のZr含有量と異なることを特徴とする。   That is, the surface-coated cutting tool of the present invention is a surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating formed on the substrate, and the coating includes at least one coating layer, and the coating layer At least one layer is a Zr-containing coating layer containing Zr, and the surface-coated cutting tool further has two or more cutting edge portions, and the first cutting edge portion is a first cutting edge portion of the cutting edge portions. The Zr content of the coating in one cutting edge is different from the Zr content of the coating in at least one of the other cutting edges except the first cutting edge.

また、本発明の表面被覆切削工具において、被膜のZr含有量は、いずれか1の切れ刃部における被膜のZr含有量のうち、そのZr含有量が最大となるZr含有量をX1とし、そのZr含有量が最小となるZr含有量をX2とし、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をXaveとする場合、X1、X2およびXaveが下記式(I)を満たすことが好ましい。 Moreover, in the surface-coated cutting tool of the present invention, the Zr content of the coating is X 1 among the Zr contents of the coating in any one of the cutting edges, and the Zr content that maximizes the Zr content is X 1 , When the Zr content that minimizes the Zr content is X 2 and the average value of the Zr content of the coating in all the cutting edges is X ave , X 1 , X 2, and X ave are represented by the following formula (I ) Is preferably satisfied.

(X1−X2)/Xave≧0.04・・・(I)
また、本発明の表面被覆切削工具は、2のすくい面を有し、該すくい面は、いずれも少なくとも2本の対角線を有し、該対角線は、該対角線の両端が上記切れ刃部に含まれ、該すくい面のうち、面積が広い方のすくい面を第1すくい面とし、面積が狭い方のすくい面を第2すくい面とし、この第1すくい面の対角線のうち、いずれか1の対角線である第1対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY1とし、該第2すくい面の対角線のうち、上記第1対角線に平行な対角線である第2対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY2とし、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をYaveとする場合、Y1、Y2およびYaveが下記式(II)を満たすことが好ましい。
(X 1 −X 2 ) / X ave ≧ 0.04 (I)
Further, the surface-coated cutting tool of the present invention has two rake faces, each of the rake faces has at least two diagonal lines, and both ends of the diagonal lines are included in the cutting edge portion. Of the rake faces, the rake face having a larger area is defined as a first rake face, the rake face having a smaller area is defined as a second rake face, and one of the diagonal lines of the first rake face is selected. The average value of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the first diagonal line, which is a diagonal line, is Y 1, and is a diagonal line parallel to the first diagonal line among the diagonal lines of the second rake face When the average value of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the second diagonal line is Y 2 and the average value of the Zr content of the coating at all the cutting edges is Y ave , Y 1 , Y 2 and Y ave preferably satisfy the following formula (II).

(Y1−Y2)/Yave≧0.04・・・(II)
また、本発明の表面被覆切削工具は、少なくとも2の逃げ面を有し、該逃げ面のうち1の逃げ面は、他の逃げ面のうちの少なくとも1の逃げ面と交差する1の稜を共有稜として有し、この共有稜は、上記表面被覆切削工具において複数存在し、かつ該共有稜の両端は、上述の切れ刃部に含まれ、該共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第1共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z1が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最大となり、該共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第2共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z2が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最小となり、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をZaveとする場合、Z1、Z2およびZaveが下記式(III)を満たすことが好ましい。
(Y 1 −Y 2 ) / Y ave ≧ 0.04 (II)
The surface-coated cutting tool of the present invention has at least two flank surfaces, and one flank surface of the flank surfaces has one ridge that intersects at least one flank surface among the other flank surfaces. There are a plurality of shared ridges in the surface-coated cutting tool, and both ends of the shared ridge are included in the above-mentioned cutting edge portion, and any one of the shared ridges The average value Z 1 of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the first shared ridge is the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the other shared ridge. becomes maximum among the average values, among the shared edges, any one mean value Z 2 of Zr content of the film in the second cutting edge portions located at both ends of the second shared edge is shared edges of the other Among the average values of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the common ridge It becomes minimum, when the average value of the Zr content of the film in all the cutting edge portion and the Z ave, it is preferable that Z 1, Z 2 and Z ave satisfy the following formula (III).

(Z1−Z2)/Zave≧0.04・・・(III)
上述の第1共有稜は、上記第1すくい面にある対角線のうち、いずれか1の対角線と交差し、該対角線は上述の第2共有稜とも交差することが好ましい。
(Z 1 -Z 2) / Z ave ≧ 0.04 ··· (III)
It is preferable that the first shared edge described above intersects with any one of the diagonal lines on the first rake face, and the diagonal line also intersects with the second shared edge described above.

本発明の表面被覆切削工具は、ネガティブチップであれば、本発明の効果が顕著となる。   If the surface-coated cutting tool of the present invention is a negative tip, the effect of the present invention becomes remarkable.

ここで、上記被膜は、酸化アルミニウムを主体として含む酸化アルミニウム層またはチタン化合物を主体として含むチタン化合物層のいずれか一方または両方を含むことが好ましい。   Here, the coating preferably includes one or both of an aluminum oxide layer mainly containing aluminum oxide and a titanium compound layer mainly containing a titanium compound.

また、上記Zr含有被覆層は、上記酸化アルミニウム層または上記チタン化合物層のいずれか一方または両方であることが好ましい。   The Zr-containing coating layer is preferably one or both of the aluminum oxide layer and the titanium compound layer.

また、上記被膜は、Zr含有被覆層以外に、少なくとも1層の硬質化合物層を含んでおり、この硬質化合物層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、Siおよび硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を主体として含む層であることが好ましく、チタンと、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を主体として含む層であることがさらに好ましい。   Further, the coating includes at least one hard compound layer in addition to the Zr-containing coating layer, and the hard compound layer is composed of IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, Si in the periodic table. And a layer mainly comprising a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, More preferably, the layer mainly contains a compound composed of at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron.

本発明によれば、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができ、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a surface-coated cutting tool that can cut a work material having a wide range of hardness and strength and can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool.

以下、本発明の表面被覆切削工具の各部についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では図面を用いて説明しているが、本発明の図面において、同一の参照符号を付したものは同一部分または相当部分を示している。また、各図面はあくまでも説明用の模式的なものであって、表面被覆切削工具本体と切れ刃部のサイズ比は実際のものとは異なり得る。   Hereinafter, each part of the surface-coated cutting tool of the present invention will be described in more detail. In the following description, the description is made with reference to the drawings. In the drawings of the present invention, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. Each drawing is a schematic diagram for explanation only, and the size ratio between the surface-coated cutting tool body and the cutting edge portion may be different from the actual size.

<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された被膜を含んでおり、その被膜は少なくとも1層の被覆層を含み、さらに2以上の切れ刃部を備えるものである。このような構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、上面およびそれに平行な断面が多角形または円形(好ましくは、菱形、正方形、三角形、長方形、丸形など)をなす形状を有している。
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention includes a base material and a coating film formed on the base material, the coating film includes at least one coating layer, and further includes two or more cutting edge portions. is there. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a configuration has a shape in which the upper surface and a cross section parallel to the upper surface are polygonal or circular (preferably, diamond, square, triangle, rectangle, round, etc.). .

図1に、本発明の表面被覆切削工具の好ましい一例の模式的な斜視図を示している。この表面被覆切削工具101は、切削加工時において被削材の切り屑と接触するすくい面と、被削材自体に接触する逃げ面とを有している。図1においては通常、菱型の2つの面がすくい面102a,102bとなり、菱型以外の4つの面が逃げ面103となる。   FIG. 1 shows a schematic perspective view of a preferred example of the surface-coated cutting tool of the present invention. This surface-coated cutting tool 101 has a rake face that comes into contact with chips of the work material during cutting and a flank face that comes into contact with the work material itself. In FIG. 1, two rhombus surfaces are usually rake surfaces 102 a and 102 b, and four surfaces other than the rhombus surfaces are flank surfaces 103.

また、逃げ面103のうちの1の逃げ面と、他の1の逃げ面とが交わる稜を共有稜104といい、1の逃げ面と1のすくい面とが交わる稜を刃先稜線106というが、この共有稜104および刃先稜線106は、各々面とりされていてもよい。このように面とり加工がされ、明確な稜を構成しなくなっても、本発明では、刃先稜線あるいは共有稜と呼ぶものとする。また、このような表面被覆切削工具101は、上面の中央に下面まで貫通する孔が設けられていてもよい。   Further, a ridge where one flank of the flank 103 and the other one flank intersect is called a shared ridge 104, and a ridge where one flank and one rake face intersect is called a cutting edge ridge line 106. The shared ridge 104 and the cutting edge ridge line 106 may each be chamfered. Even if chamfering is performed in this way and no clear edge is formed, in the present invention, it is referred to as a cutting edge edge line or a shared edge. Further, such a surface-coated cutting tool 101 may be provided with a hole penetrating to the lower surface in the center of the upper surface.

また、本発明の表面被覆切削工具は、すくい面にチップブレーカと呼ばれる凹凸形状が形成されていても差し支えなく、また、表面被覆切削工具の形状はネガティブチップの形状またはポジティブチップの形状のいずれの形状もとることができるが、使用用途において、どちらの形状を用いてもよい場合は両面使用できるためチップ1個あたりの使用可能な切れ刃数が多い、ネガティブチップを用いることが好ましい。   Further, the surface-coated cutting tool of the present invention may have a concavo-convex shape called a chip breaker formed on the rake face, and the shape of the surface-coated cutting tool may be either a negative tip shape or a positive tip shape. Although it is possible to take a shape, it is preferable to use a negative tip having a large number of cutting edges per tip because it can be used on both sides when either shape may be used.

<切れ刃部>
本発明の表面被覆切削工具101において、「切れ刃部」とは、表面被覆切削工具101のコーナー部分であって切削に関与する部分をいう。本発明において「切れ刃部」という場合は、基材のコーナー部分または被膜のコーナー部分のいずれか一方または両方を含むものとする。
<Cutting edge>
In the surface-coated cutting tool 101 of the present invention, the “cutting edge portion” refers to a corner portion of the surface-coated cutting tool 101 that is involved in cutting. In the present invention, the “cutting edge portion” includes one or both of the corner portion of the substrate and the corner portion of the coating.

たとえば、図1に示される表面被覆切削工具101において、切れ刃部は、表面被覆切削工具101の斜線を付した部分を指す。なお、図1において、斜線部分は1つの切れ刃部分にのみ付されているが、表面被覆切削工具101の頂点にある、8つのコーナー部分すべてが切れ刃部107となる(便宜的に他の7つの切れ刃部には斜線を付していない)。   For example, in the surface-coated cutting tool 101 shown in FIG. 1, the cutting edge portion indicates a hatched portion of the surface-coated cutting tool 101. In FIG. 1, the hatched portion is attached to only one cutting edge portion, but all eight corner portions at the apex of the surface-coated cutting tool 101 become cutting edge portions 107 (for convenience, other cutting edge portions 107). The seven cutting edges are not shaded).

ここで、上記「コーナー部分」とは、図1に示されるように2つの刃先稜線106a,106bと1つの共有稜104とが交差する交点から1つの刃先稜線106a方向に延びる所定長さ(t1mm)と、他の刃先稜線106bの方向に延びる所定長さ(t2mm)と、その共有稜104から所定長さ(hmm)とを各辺とする四角柱の部分をいう。なお、本発明でいう交点は、各々面とりがされていてもよく、このように面とり加工がされていても交点と呼ぶものとする。 Here, the “corner portion” is a predetermined length (t) extending in the direction of one cutting edge ridge line 106a from the intersection where the two cutting edge ridge lines 106a, 106b and one common ridge 104 intersect as shown in FIG. say 1 mm), a predetermined length extending in the direction of the other cutting edge 106b and (t 2 mm), a portion of the quadrangular prism to the shared predetermined from crest 104 length (hmm) and the respective sides. In addition, each intersection point as used in the present invention may be chamfered, and even if chamfering is performed in this way, it is called an intersection point.

ここで、上記切れ刃部の長さ(t1mm)、(t2mm)および(hmm)を具体的な数値によって特定することは困難である。これは、表面被覆切削工具の形状、被削材の種類等により切削に関与する部分の範囲が異なるためである。よって、この切れ刃部を定義する場合、上述のように「切削に関与する部分」とするのが最も好適であるが、あえてこの長さ(t1mm)、(t2mm)および(hmm)を規定するならば、それは上記共有稜および刃先稜線の長さの0.5%以上40%以下とすることができる(この長さは多角形の形状により必ずしも各稜で同じ長さとなるものではない)。なお、上記の「切削に関与する部分」とは、被削材と接触する部分および被削材と接触はしないが切り屑と接触する部分をいう。 Here, it is difficult to specify the length (t 1 mm), (t 2 mm), and (hmm) of the cutting edge portion by specific numerical values. This is because the range of parts involved in cutting differs depending on the shape of the surface-coated cutting tool, the type of work material, and the like. Therefore, when this cutting edge portion is defined, it is most preferable to set it as the “part relating to cutting” as described above, but this length (t 1 mm), (t 2 mm) and (hmm) ), It can be 0.5% or more and 40% or less of the length of the shared ridge and the edge of the cutting edge (this length is always the same length at each ridge due to the polygonal shape) is not). In addition, said "part which is concerned in cutting" means the part which contacts a work material, and the part which does not contact a work material but contacts a chip.

<被膜>
本発明の表面被覆切削工具101において基材上に形成される「被膜」とは、基材の一部または全部を覆う膜であって、少なくとも1層の被覆層を含むものである。本発明の表面被覆切削工具101の被膜は、Zrを含有することを特徴とし、被膜にZrを含有することによって、従来よりも表面被覆切削工具の靭性と耐摩耗性とをより高度に両立させることができる。
<Coating>
The “film” formed on the base material in the surface-coated cutting tool 101 of the present invention is a film that covers a part or all of the base material, and includes at least one coating layer. The coating of the surface-coated cutting tool 101 of the present invention is characterized by containing Zr, and by containing Zr in the coating, both the toughness and the wear resistance of the surface-coated cutting tool are made higher than ever. be able to.

このような被膜の合計厚み(被覆層を2以上含む場合は、各被覆層の合計厚み)は、0.1〜30μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜25μmであり、さらに好ましくは、1〜20μmである。被膜の合計厚みが0.1μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、被膜の合計厚みが30μmを超えると残留応力が大きくなり、基材との密着性が低下する虞があり好ましくない。   The total thickness of such a coating (when two or more coating layers are included, the total thickness of each coating layer) is preferably 0.1 to 30 μm, more preferably 0.5 to 25 μm, even more preferably. Is 1-20 μm. When the total thickness of the coating is less than 0.1 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. When the total thickness of the coating exceeds 30 μm, the residual stress increases, Adhesion may be reduced, which is not preferable.

なお、膜厚の測定方法としては、切削工具を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察することにより求めることができる。以下に被膜を構成する被覆層の各層について説明する。   In addition, as a measuring method of a film thickness, it can obtain | require by cut | disconnecting a cutting tool and observing the cross section using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope). Below, each layer of the coating layer which comprises a film is demonstrated.

<Zr含有被覆層>
被膜を構成する被覆層の少なくとも1層である「Zr含有被覆層」は、被膜に含まれる被覆層のうちの1の被覆層であって、Zrを含有する層である。このZr含有被覆層を含むことによって、従来よりも表面被覆切削工具の靭性と耐摩耗性とをより高度に両立させることができる。
<Zr-containing coating layer>
The “Zr-containing coating layer”, which is at least one of the coating layers constituting the coating, is one of the coating layers included in the coating and is a layer containing Zr. By including this Zr-containing coating layer, both the toughness and the wear resistance of the surface-coated cutting tool can be achieved at a higher level than before.

なお、本発明において、「被膜に含まれるZr」と表現することがあるが、これは必ずしも被膜にZrが均一に含まれている必要はなく、Zrの含有量が部分的に高い部分や低い部分を有することがあってもよい。   In the present invention, it may be expressed as “Zr contained in the film”, but it is not always necessary that the film contains Zr uniformly, and the Zr content is partially high or low. It may have a part.

この被膜に含まれるZrの含有量と切れ刃部の耐摩耗性および靭性との関係は、被膜に含まれるZrの含有量が多くなるにつれ靭性が向上する傾向にあり、被膜に含まれるZrの含有量が少なくなるにつれ耐摩耗性が向上する傾向にある。   The relationship between the content of Zr contained in the coating and the wear resistance and toughness of the cutting edge portion tends to improve toughness as the content of Zr contained in the coating increases. As the content decreases, the wear resistance tends to improve.

ここで、本発明において「Zrを含有する」とは、不可避不純物として含まれる程度以上に含まれていることをいい、この不可避不純物として被膜に含まれる量を具体的な数値で示すことは困難であるが、あえて規定するならば被膜に対しZrを0.001質量%以上の割合で含んでいることをいう。   Here, in the present invention, “contains Zr” means that it is contained in an amount exceeding that contained as an unavoidable impurity, and it is difficult to show the amount contained in the film as this unavoidable impurity by a specific numerical value. However, if it dares to be specified, it means that Zr is contained in a ratio of 0.001% by mass or more with respect to the coating film.

また、被膜に含まれるZrは、被膜に固溶状態で含まれていてもよいし、Zr含有被覆層のマトリックス成分の結晶中に置換型もしくは侵入型のいずれか一方もしくは両方の型で含まれていてもよい。なお、このZr含有被覆層は、後述する酸化アルミニウム層またはチタン化合物層のいずれか一方もしくは両方を兼ねていてもよい。   Further, Zr contained in the coating may be contained in the coating in a solid solution state, and it is contained in one or both of substitutional type and interstitial type in the matrix component crystal of the Zr-containing coating layer. It may be. The Zr-containing coating layer may also serve as one or both of an aluminum oxide layer and a titanium compound layer described later.

また、このようなZr含有被覆層の厚みは、0.01〜20μmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜15μmであり、さらに好ましくは、0.2〜12μmである。Zr含有被覆層の厚みが0.01μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、Zr含有被覆層の厚みが20μmを超えると残留応力が大きくなり、基材との密着性が低下する虞があり好ましくない。   Moreover, it is preferable that the thickness of such a Zr containing coating layer is 0.01-20 micrometers, More preferably, it is 0.1-15 micrometers, More preferably, it is 0.2-12 micrometers. When the thickness of the Zr-containing coating layer is less than 0.01 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. When the thickness of the Zr-containing coating layer exceeds 20 μm, the residual stress increases. There is a possibility that the adhesiveness with the substrate is lowered, which is not preferable.

本発明の表面被覆切削工具の切れ刃部において、該切れ刃部のうち1の切れ刃部である第1切れ刃部における被膜のZr含有量と、該第1切れ刃部を除く他の切れ刃部のうちの少なくとも1の切れ刃部における被膜のZr含有量とが異なる場合、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができ、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具を提供することができる。   In the cutting edge part of the surface-coated cutting tool of the present invention, the Zr content of the coating in the first cutting edge part which is one cutting edge part among the cutting edge parts, and other cuttings excluding the first cutting edge part When the Zr content of the coating on at least one of the blades is different, the work material having a wide range of hardness and strength can be cut, and the number of replacement of the surface-coated cutting tool can be reduced. It is possible to provide a surface-coated cutting tool that can be used.

ここで、被膜のZr含有量が「異なる」とは、1の切れ刃部における被膜のZr含有量と他の切れ刃部における被膜のZr含有量とがいずれかの分析方法によって異なることが明らかに示される場合はもちろん、実質的に異なるとみなせる程度の微差の場合であってもよいことを意味する。   Here, “the Zr content of the coating is“ different ”” clearly indicates that the Zr content of the coating at one cutting edge and the Zr content of the coating at the other cutting edge differ depending on any analysis method. Of course, it means that the difference may be a slight difference that can be regarded as substantially different.

上記のように、切れ刃部における被膜のZr含有量を切れ刃部ごとに異なるように調整することによって、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができる表面被覆切削工具を提供することができる。表面被覆切削工具を広範囲の硬度や強度を有する被削材の切削に対応できるようにするには、表面被覆切削工具の切れ刃部ごとに異なる靭性や耐熱亀裂性を有することが必要であり、そのためには表面被覆切削工具のあらゆる箇所の硬度や強度が異なることが理想的である。   As described above, a surface-coated cutting tool capable of cutting a work material having a wide range of hardness and strength by adjusting the Zr content of the coating at the cutting edge portion to be different for each cutting edge portion is provided. can do. In order to enable the surface-coated cutting tool to cope with cutting of a work material having a wide range of hardness and strength, it is necessary to have different toughness and heat crack resistance for each cutting edge portion of the surface-coated cutting tool, For this purpose, it is ideal that the hardness and strength of every part of the surface-coated cutting tool are different.

しかしながら、表面被覆切削工具のあらゆる箇所で異なる硬度や強度が付与された表面被覆切削工具を工業的に生産することは困難が予想されるため、本発明者は表面被覆切削工具の各部位の中で特に切削に関与する切れ刃部に注目し、各切れ刃部における被膜のZr含有量を可能な限り不均一な状態とすることにより、表面被覆切削工具の切れ刃部ごとに異なる靭性や耐熱亀裂性を有することができ、もって広範囲の硬度や強度を有する被削材に対応できる表面被覆切削工具を可能としたものである。   However, since it is expected that it is difficult to industrially produce a surface-coated cutting tool having different hardness and strength everywhere in the surface-coated cutting tool, the present inventor In particular, paying attention to the cutting edge part involved in cutting, and making the Zr content of the coating in each cutting edge part as non-uniform as possible, the toughness and heat resistance differing for each cutting edge part of the surface-coated cutting tool Thus, it is possible to provide a surface-coated cutting tool that can have cracking properties and can cope with a work material having a wide range of hardness and strength.

本発明でいう、表面被覆切削工具の各切れ刃部における被膜のZr含有量が切れ刃部ごとに異なるとは、各切れ刃部ごとにおける被膜のZr含有量を不均一にしたものであり、より具体的には、以下のような条件を満たすことが好ましい。   According to the present invention, the Zr content of the coating film in each cutting edge portion of the surface-coated cutting tool is different for each cutting edge portion, and the Zr content of the coating film in each cutting blade portion is non-uniform, More specifically, it is preferable to satisfy the following conditions.

本発明の表面被覆切削工具の被膜のZr含有量は、いずれか1の切れ刃部における被膜のZr含有量のうち、そのZr含有量が最大となるZr含有量をX1とし、そのZr含有量が最小となるZr含有量をX2とし、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をXaveとする場合、X1、X2およびXaveが下記式(I)を満たすことによって、広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具を得ることができる。また、式(I)の左辺が大きな値を示すほど、切れ刃部ごとのZr含有量の差が大きくなるので、切れ刃部ごとの硬度や強度の性能の差がより大きくなり、より広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具とすることができる。このため、式(I)の左辺は0.08以上であることがより好ましく、0.1以上であることがさらに好ましい。またこの上限は0.5とすることが好ましい。 Zr content of the coating of the coated cutting tool of the present invention, among the Zr content of the coating in any one of the cutting edge portion, and the Zr content that Zr content is maximum and X 1, the Zr-containing When the Zr content that minimizes the amount is X 2 and the average value of the Zr content of the coating in all the cutting edges is X ave , X 1 , X 2, and X ave satisfy the following formula (I) Thus, a surface-coated cutting tool that can cut a wide range of work materials can be obtained. Moreover, since the difference of Zr content for every cutting edge part becomes large, so that the left side of Formula (I) shows a large value, the difference in the performance of hardness and strength for every cutting edge part becomes larger, and it is more wide range. It can be set as the surface covering cutting tool which can cut a work material. For this reason, the left side of the formula (I) is more preferably 0.08 or more, and further preferably 0.1 or more. The upper limit is preferably 0.5.

(X1−X2)/Xave≧0.04・・・(I)
また、本発明の表面被覆切削工具は、2のすくい面を有し、該すくい面は、いずれも少なくとも2本の対角線を有し、該対角線は、該対角線の両端が上記切れ刃部に含まれ、該すくい面のうち、面積が広い方のすくい面を第1すくい面とし、面積が狭い方のすくい面を第2すくい面とし、該第1すくい面の対角線のうち、いずれか1の対角線である第1対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY1とし、該第2すくい面の対角線のうち、第1対角線に平行な対角線である第2対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY2とし、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をYaveとする場合、Y1、Y2およびYaveが下記式(II)を満たすことによって、広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具を得ることができる。また、式(II)の左辺が大きな値を示すほど、切れ刃部ごとのZr含有量の差が大きくなるので、切れ刃部ごとの硬度や強度の性能の差がより大きくなり、より広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具とすることができる。このため、式(II)の左辺は0.08以上であることがより好ましく、0.1以上であることがさらに好ましい。またこの上限は0.5とすることが好ましい。
(X 1 −X 2 ) / X ave ≧ 0.04 (I)
Further, the surface-coated cutting tool of the present invention has two rake faces, each of the rake faces has at least two diagonal lines, and both ends of the diagonal lines are included in the cutting edge portion. Of the rake faces, the rake face having the larger area is defined as the first rake face, the rake face having the smaller area as the second rake face, and any one of the diagonal lines of the first rake face. the average value of the Zr content of the film at the second cutting edge portion located in the first diagonal line across a diagonal line as Y 1, of the diagonal of the second rake face, is a diagonal parallel to the first diagonal first If the average value of the Zr content of the film at the second cutting edge portion located 2 opposite corners and Y 2, the average value of the Zr content of the film in all the cutting edge portion and the Y ave, Y 1, by Y 2 and Y ave satisfy the following formula (II), a wide range of Work material it is possible to obtain a surface-coated cutting tool capable of cutting. Moreover, since the difference of Zr content for every cutting edge part becomes large, so that the left side of Formula (II) shows a large value, the difference in the performance of hardness and strength for every cutting edge part becomes larger, and it is more wide range. It can be set as the surface covering cutting tool which can cut a work material. For this reason, the left side of the formula (II) is more preferably 0.08 or more, and further preferably 0.1 or more. The upper limit is preferably 0.5.

(Y1−Y2)/Yave≧0.04・・・(II)
ここで、本発明の表面被覆切削工具101は、図1においては上側の面を第1すくい面102aといい、もう一方のすくい面を第2すくい面102bというが、通常第1すくい面102aは、2のすくい面のうち面積の広い方のすくい面のことをいう。なお、この2のすくい面の面積が等しい場合は、第1すくい面102aはいずれの面とすることもできる。
(Y 1 −Y 2 ) / Y ave ≧ 0.04 (II)
Here, in the surface-coated cutting tool 101 of the present invention, the upper surface in FIG. 1 is referred to as a first rake surface 102a, and the other rake surface is referred to as a second rake surface 102b. The rake face with the larger area of the two rake faces. When the areas of the two rake faces are equal, the first rake face 102a can be any face.

また、この第1すくい面102aに含まれる2の対角線のうち、1の対角線を第1対角線105aといい、第2すくい面102bに含まれる2の対角線のうち、第1対角線105aに平行な1の対角線を第2対角線105bという。   Of the two diagonal lines included in the first rake face 102a, one diagonal line is referred to as a first diagonal line 105a, and one of the two diagonal lines included in the second rake face 102b is parallel to the first diagonal line 105a. Is called the second diagonal 105b.

ここで、第1対角線105aと第2対角線105bとが「平行」であるとは、表面被覆切削工具101の立体構造において、第1すくい面102aの第1対角線105aと第2すくい面102bの第2対角線105bとが実質的にねじれの位置関係にないことをいう。   Here, the first diagonal line 105a and the second diagonal line 105b are "parallel" to the first diagonal line 105a of the first rake face 102a and the second rake face 102b in the three-dimensional structure of the surface-coated cutting tool 101. This means that the two diagonal lines 105b are not substantially in a twisted positional relationship.

また、本発明の表面被覆切削工具は、全ての共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第1共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z1が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最大となり、全ての共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第2共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z2が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最小となり、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をZaveとする場合、Z1、Z2およびZaveが下記式(III)を満たすことによって、広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具を得ることができる。また、式(III)の左辺が大きな値を示すほど、切れ刃部ごとのZr含有量の差が大きくなるので、切れ刃部ごとの硬度や強度の性能の差がより大きくなり、より広範囲の被削材を切削することができる表面被覆切削工具とすることができる。このため、式(III)の左辺は0.08以上であることがより好ましく、0.1以上であることがさらに好ましい。またこの上限は0.5とすることが好ましい。 In addition, the surface-coated cutting tool of the present invention has an average value Z of the Zr content of the coating at the two cutting edge portions located at both ends of the first shared ridge that is any one of the shared ridges. 1 is the maximum among the average values of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the other shared ridge, and the second shared which is any one of the shared ridges The average value Z 2 of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the ridge is the average value of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the other shared ridge. When the average value of the Zr content of the coating at all cutting edges is Z ave , Z 1 , Z 2 and Z ave satisfy the following formula (III) to cut a wide range of work materials A surface-coated cutting tool that can be obtained can be obtained. Moreover, since the difference of Zr content for every cutting edge part becomes large, so that the left side of Formula (III) shows a large value, the difference in the performance of the hardness and strength for every cutting edge part becomes larger, and a wider range. It can be set as the surface covering cutting tool which can cut a work material. For this reason, the left side of the formula (III) is more preferably 0.08 or more, and further preferably 0.1 or more. The upper limit is preferably 0.5.

(Z1−Z2)/Zave≧0.04・・・(III)
また、第1共有稜は、前記第1すくい面にある対角線のうち、いずれか1の対角線と交差し、さらにこの対角線は前記第2共有稜とも交差していることが好ましい。すなわち、図1のような表面被覆切削工具101の立体構造の場合、第1共有稜と第2共有稜とが互いに対角の位置にある共有稜104であることが好ましい。
(Z 1 −Z 2 ) / Z ave ≧ 0.04 (III)
Moreover, it is preferable that a 1st shared edge crosses any one diagonal line among the diagonal lines in a said 1st rake face, and also this diagonal line also crosses the said 2nd shared edge. That is, in the case of the three-dimensional structure of the surface-coated cutting tool 101 as shown in FIG. 1, it is preferable that the first shared ridge and the second shared ridge are the shared ridges 104 at diagonal positions.

<酸化アルミニウム層>
被膜を構成する被覆層の少なくとも1層である「酸化アルミニウム層」は、被膜に少なくとも1層以上含まれる被覆層であって、酸化アルミニウムを主体として含む層である。この酸化アルミニウム層は、主にすくい面の耐溶着性を向上させるとともに、高速切削時の耐摩耗性をも向上させる作用をなすものである。そして、この酸化アルミニウムに含まれるアルミニウムに、α−アルミナを用いることによりこれらの作用効果は顕著となる。なお、この酸化アルミニウム層がZrを含む場合は、Zr含有被覆層となる。
<Aluminum oxide layer>
The “aluminum oxide layer”, which is at least one of the coating layers constituting the coating, is a coating layer that is included in the coating at least one or more layers, and is a layer mainly containing aluminum oxide. This aluminum oxide layer mainly improves the welding resistance of the rake face and also improves the wear resistance during high-speed cutting. These effects are remarkable by using α-alumina for the aluminum contained in the aluminum oxide. In addition, when this aluminum oxide layer contains Zr, it becomes a Zr-containing coating layer.

また、酸化アルミニウム層が表面被覆切削工具の表面に露出していてもよいし、酸化アルミニウム層が表面被覆切削工具の刃先稜線部においてのみ露出していてもよい。また「主体として含む」とは、酸化アルミニウム層に酸化アルミニウムを少なくとも20質量%含有し、かつ酸化アルミニウム以外の成分が単一成分で酸化アルミニウムの含有量を超える量を含まないことをいう。   Moreover, the aluminum oxide layer may be exposed on the surface of the surface-coated cutting tool, or the aluminum oxide layer may be exposed only at the edge portion of the edge of the surface-coated cutting tool. Further, “including as a main component” means that the aluminum oxide layer contains at least 20% by mass of aluminum oxide and that the component other than aluminum oxide is a single component and does not contain an amount exceeding the content of aluminum oxide.

また、このような酸化アルミニウム層の厚みは、0.01〜20μmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜15μmであり、さらに好ましくは、0.2〜12μmである。酸化アルミニウム層の厚みが0.01μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、酸化アルミニウム層の厚みが20μmを超えると残留応力が大きくなり、基材との密着性が低下する虞があり好ましくない。   Moreover, it is preferable that the thickness of such an aluminum oxide layer is 0.01-20 micrometers, More preferably, it is 0.1-15 micrometers, More preferably, it is 0.2-12 micrometers. When the thickness of the aluminum oxide layer is less than 0.01 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. When the thickness of the aluminum oxide layer exceeds 20 μm, the residual stress increases, There is a possibility that the adhesiveness with the lowering, which is not preferable.

<チタン化合物層>
被膜を構成する被覆層の少なくとも1層である「チタン化合物層」は、被膜に少なくとも1層以上含まれる被覆層であって、チタン化合物を主体として含む層である。このチタン化合物層は、汎用切削に用いるときの耐摩耗性を向上させるために設ける層であり、MT−CVD(Medium Temperature Chemical Vapor Deposition)法で形成されることが好ましく、チタン化合物にはTiCNを用いることが好ましい。なお、このチタン化合物層がZrを含む場合は、Zr含有被覆層となる。
<Titanium compound layer>
The “titanium compound layer”, which is at least one of the coating layers constituting the coating, is a coating layer contained in the coating at least one or more layers, and is a layer mainly containing a titanium compound. This titanium compound layer is a layer provided to improve wear resistance when used in general-purpose cutting, and is preferably formed by MT-CVD (Medium Temperature Chemical Vapor Deposition) method. It is preferable to use it. In addition, when this titanium compound layer contains Zr, it becomes a Zr-containing coating layer.

また「主体として含む」とは、チタン化合物層に、チタン化合物を少なくとも20質量%含有し、かつチタン化合物以外の成分が単一成分でチタン化合物の含有量を超える量を含まないことをいう。ここで、チタン化合物層に含まれるチタン化合物の含有量とは、単一種類のチタン化合物の含有量で20質量%以上のチタン化合物を含んでいてもよいし、複数種類のチタン化合物の含有量の合計で20質量%以上のチタン化合物を含んでいてもよい。   Further, “including as a main component” means that the titanium compound layer contains at least 20% by mass of a titanium compound and a component other than the titanium compound is a single component and does not contain an amount exceeding the content of the titanium compound. Here, the content of the titanium compound contained in the titanium compound layer may include 20% by mass or more of a single type of titanium compound, or the content of a plurality of types of titanium compounds. A total of 20% by mass or more of a titanium compound may be included.

また、このようなチタン化合物層の厚みは、0.01〜25μmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜18μmであり、さらに好ましくは、0.2〜15μmである。チタン化合物層の厚みが0.01μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、チタン化合物層の厚みが25μmを超えると残留応力が大きくなり、基材との密着性が低下する虞があり好ましくない。   Moreover, it is preferable that the thickness of such a titanium compound layer is 0.01-25 micrometers, More preferably, it is 0.1-18 micrometers, More preferably, it is 0.2-15 micrometers. When the thickness of the titanium compound layer is less than 0.01 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. When the thickness of the titanium compound layer exceeds 25 μm, the residual stress increases, There is a possibility that the adhesiveness with the lowering, which is not preferable.

<硬質化合物層>
本発明の表面被覆切削工具101の被膜は、上記Zr含有被覆層以外に、少なくとも1層の硬質化合物層を含んでいてもよい。この硬質化合物層は、周期律表のIVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)、VIa族元素(Cr、Mo、W等)、Al、Siおよび硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を主体として含む層であることが好ましい。また、耐摩耗性等の諸特性を向上させつつ基材との密着性の低下を防止する観点から、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、チタンとからなる化合物を主体として含む層であることがさらに好ましい。
<Hard compound layer>
The coating of the surface-coated cutting tool 101 of the present invention may contain at least one hard compound layer in addition to the Zr-containing coating layer. This hard compound layer is composed of IVa group elements (Ti, Zr, Hf, etc.), Va group elements (V, Nb, Ta, etc.), VIa group elements (Cr, Mo, W, etc.), Al, Si and A layer mainly comprising a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron is preferable. In addition, from the viewpoint of preventing deterioration in adhesion to the substrate while improving various properties such as wear resistance, at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, and titanium It is more preferable that the layer contains a compound as a main component.

また、2以上の硬質化合物層を含む場合、1の硬質化合物層を構成する化合物と、他の硬質化合物層を構成する化合物とが異なることが好ましい。なお、その硬質化合物層のうちの一層の厚みは、1〜100nmであることが好ましい。   Further, when two or more hard compound layers are included, it is preferable that a compound constituting one hard compound layer is different from a compound constituting another hard compound layer. In addition, it is preferable that the thickness of one layer in the hard compound layer is 1-100 nm.

また「主体として含む」とは、硬質化合物層に、周期律表のIVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)、VIa族元素(Cr、Mo、W等)、Al、Siおよび硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を少なくとも20質量%含有し、かつこの化合物以外の成分が単一成分でこの化合物の含有量を超える量を含まないことをいう。   In addition, “include as a main component” means that the hard compound layer includes a group IVa element (Ti, Zr, Hf, etc.), a group Va element (V, Nb, Ta, etc.), a group VIa element (Cr, Mo, etc.) in the periodic table. W, etc.), containing at least 20% by mass of a compound comprising at least one element selected from the group consisting of Al, Si and boron and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron In addition, the component other than this compound is a single component and does not contain an amount exceeding the content of this compound.

なお、このような硬質化合物層を構成する化合物としては、たとえば、TiAl、TiSi、AlCr、TiN、TiON、TiCN、TiCNO、TiBN、TiCBN、TiAlCN、AlN、AlCN、AlCrCN、AlON、CrN、CrCN、TiSiN、TiSiCN、TiO、TiAlON、ZrN、ZrCN、AlZrN、TiAlN、TiAlSiN、TiAlCrSiN、AlCrN、AlCrSiN、TiZrN、TiAlMoN、TiAlNbN、TiSiN、TiSiCN、AlCrTaN、AlTiVN、TiB、TiCrHfN、CrSiWN、TiAlCN、TiSiCN、AlZrON、AlCrCN、AlHfN、CrSiBON、TiAlWN、AlCrMoCN、TiAlBN、TiAlCrSiBCNO等を挙げることができる。   In addition, as a compound which comprises such a hard compound layer, TiAl, TiSi, AlCr, TiN, TiON, TiCN, TiCNO, TiBN, TiCBN, TiAlCN, AlN, AlCN, AlCrCN, AlON, CrN, CrCN, TiSiN , TiSiCN, TiO, TiAlON, ZrN, ZrCN, AlZrN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlCrSiN, AlCrN, AlCrSiN, TiZrN, TiAlMoN, TiAlNbN, TiSiN, TiSiCN, AlCrTaN, AlTiVN, TiB, TiCrHfN, TiB, TiCrHfN , AlHfN, CrSiBON, TiAlWN, AlCrMoCN, TiAlBN, TiAlCrS And the like can be given BCNO.

とりわけ、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素と、チタンとからなる化合物としては、TiN、TiBN、TiON、TiCN、TiCNO、TiCBN等を挙げることができる。   In particular, examples of the compound composed of titanium and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron include TiN, TiBN, TiON, TiCN, TiCNO, and TiCBN.

なお、上記の化学式において、各元素の原子比が特に記載されていないものは必ずしも等比となるものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。たとえば単にTiNと記す場合、TiとNとの原子比は1:1が含まれる他、2:1、1:0.95、1:0.9等が含まれる(特に断りのない限り、以下において同じ)。   In the above chemical formula, those in which the atomic ratio of each element is not particularly described are not necessarily equivalent, and all conventionally known atomic ratios are included. For example, when simply describing TiN, the atomic ratio of Ti and N includes 1: 1, and includes 2: 1, 1: 0.95, 1: 0.9, etc. (unless otherwise noted, the following) The same).

なお、この硬質化合物層を2層以上含む場合は、これらの化合物からなる層を2nm〜5μmの厚みで積層してもよい。そして、特に炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、チタンとからなる化合物によって構成される2種以上の層が、各層の厚みを1〜100nmの厚みとして周期的に積層される超多層を1以上含むことが好ましい。このように上記各層を周期的に積層させることにより、耐酸化性および耐熱性がさらに向上し極めて優れた耐摩耗性が示される。   When two or more hard compound layers are included, a layer made of these compounds may be stacked with a thickness of 2 nm to 5 μm. In particular, at least one layer selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron and a compound consisting of titanium has a thickness of 1 to 100 nm. It is preferable to include one or more super multilayers that are periodically stacked. Thus, by periodically laminating the above layers, the oxidation resistance and heat resistance are further improved, and extremely excellent wear resistance is exhibited.

ここで、周期的に積層させるとは、たとえば2種の層を上下交互に積層させるなど、一定の周期性をもって積層させることをいう。なお、各層の厚みが1nm未満となる場合や100nmを超える場合には積層による耐摩耗性の向上効果が示されない場合があるが、その場合であってもこれらの化合物によってもたらされる固有の耐摩耗性の向上効果は示される。各層の厚みはより好ましくは4〜60nmである。   Here, periodically laminating means, for example, laminating with a certain periodicity such as alternately laminating two kinds of layers. In addition, when the thickness of each layer is less than 1 nm or exceeds 100 nm, the effect of improving the wear resistance by lamination may not be shown, but even in that case, the inherent wear resistance provided by these compounds The effect of improving sex is shown. The thickness of each layer is more preferably 4 to 60 nm.

また、このような硬質化合物層は、0.3〜10μmの厚み(超多層で形成される場合はその全体の厚み)を有することが好ましく、より好ましくは0.5〜7μmであり、さらに好ましくは1〜5μmである。その厚みが0.3μm未満の場合には、十分な耐摩耗性が示されなくなるとともに十分な靭性を示さなくなる場合があり、10μmを超えると耐欠損性が低下することがあるため好ましくない。   Moreover, it is preferable that such a hard compound layer has a thickness of 0.3 to 10 μm (when it is formed of a super multi-layer, its total thickness), more preferably 0.5 to 7 μm, still more preferably. Is 1-5 μm. If the thickness is less than 0.3 μm, sufficient wear resistance may not be exhibited and sufficient toughness may not be exhibited. If the thickness exceeds 10 μm, the fracture resistance may decrease, which is not preferable.

<被膜の応力>
本発明の被膜を構成する被覆層の少なくとも1層には、圧縮残留応力のある層または応力のない層のうちのいずれか一方または両方を含んでいてもよい。この圧縮残留応力のある層または応力のない層のいずれか一方または両方を含むことによって、表面被覆切削工具を長時間使用した場合の疲労寿命による切れ刃部の欠損を効果的に防止することができる。上述した酸化アルミニウム層がこの圧縮残留応力のある層または応力のない層を兼ねていてもよい。
<Stress of coating>
At least one of the coating layers constituting the coating of the present invention may include either one or both of a layer having compressive residual stress and a layer having no stress. By including one or both of the layer with compressive residual stress and the layer without stress, it is possible to effectively prevent chipping of the cutting edge due to fatigue life when the surface-coated cutting tool is used for a long time. it can. The aluminum oxide layer described above may also serve as the layer having the compressive residual stress or the layer having no stress.

<基材の組成>
本発明の表面被覆切削工具の基材に用いられる組成としては、このような切削工具の基材として知られる従来公知の組成物を特に限定なく使用することができる。たとえば、超硬合金(たとえば、WC基超硬合金、WCのほか、Coを含み、あるいはさらにTi、Ta、Nb等の炭窒化物等を添加したものも含む)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス(炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムおよびこれらの混合体等)、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等からなる群から選択された少なくとも1種とすることができる。
<Substrate composition>
As a composition used for the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention, a conventionally known composition known as a base material for such a cutting tool can be used without any particular limitation. For example, cemented carbide (for example, WC-based cemented carbide, WC, including Co, or further including carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc.), cermet (TiC, TiN, TiCN) Etc.), high speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body It can be at least one selected from the group consisting of, etc.

このような基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常相を含んでいても本発明の効果は示される。また、本発明の基材は、必要に応じてさらに砥石、ブラシ等で加工することにより所定の形状や寸法精度に整えられていてもよいし、基材上に脱β層が設けられていてもよい。   When a cemented carbide is used as such a base material, the effect of the present invention is exhibited even if such a cemented carbide contains an abnormal phase called free carbon or η phase in the structure. Moreover, the base material of the present invention may be further adjusted to a predetermined shape and dimensional accuracy by further processing with a grindstone, a brush or the like, if necessary, and a β-free layer is provided on the base material. Also good.

<用途>
本発明の表面被覆切削工具は、この種のチップにより切削が可能なあらゆる種類の被削材に対して用いることができ、またその用途もドリル、エンドミル、ドリル加工用刃先交換型チップ、エンドミル加工用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削加工用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップまたはクランクシャフトのピンミーリング加工用刃先交換型チップ等の極めて広範囲の用途に用いることができる。
<Application>
The surface-coated cutting tool of the present invention can be used for all kinds of work materials that can be cut with this kind of tip, and its application is also drill, end mill, tip replacement type tip for drilling, end mill processing. For a wide range of applications such as cutting edge replacement inserts for milling, cutting edge replacement inserts for milling, cutting edge replacement inserts for turning, metal saws, gear cutting tools, reamers, tap or crankshaft pin milling inserts Can be used.

<製造方法>
本発明の表面被覆切削工具は、化学蒸着法(CVD:Chemical Vapor Deposition)や物理蒸着法(PVD:Physical Vapor Deposition)により、その基材上に各種の被覆層を形成することができるが、これらの方法に限定されるものではなく、このような被覆層を形成することができる方法であればいかなる方法をも採用することができ、いかなる方法でも本発明の上記効果は発揮される。
<Manufacturing method>
The surface-coated cutting tool of the present invention can form various coating layers on its substrate by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). Any method can be adopted as long as it is a method capable of forming such a coating layer, and the above-described effects of the present invention can be exhibited by any method.

ここで、本発明の各種の被覆層をCVD法によって形成する場合、基材の表面の一部または全部に反応ガスを蒸着させることによって被覆層を形成する。この反応ガスに用いられるガスの種類は、単独成分のガスであってもよいが、2種以上の成分を有する混合ガスであることが好ましい。   Here, when the various coating layers of the present invention are formed by the CVD method, the coating layers are formed by vapor-depositing a reaction gas on part or all of the surface of the substrate. The kind of gas used for the reaction gas may be a single component gas, but is preferably a mixed gas having two or more components.

本発明に用いられる反応ガスとしては、ハロゲン化鉱物ガス、非金属元素の単体ガス等のように、従来公知の反応ガスを用いることができ、たとえば、TiCl4、ZrCl4、BCl3、HCl、AlCl3、N2、H2、CH3CN、CH4、CO、CO2、H2S等からなる群から選択された少なくとも1種を用いられるが、これらの反応ガスに限られるものではなく、これらと同等の一般的な反応ガスを用いることができる。また、この反応ガスを基材に蒸着する際に必要な条件としては、たとえば、温度や圧力等が挙げられ、温度に関していえば700〜1300℃の範囲に設定することがあり、圧力に関していえば1〜100kPaの範囲に設定することがある。 As the reaction gas used in the present invention, a conventionally known reaction gas such as a halogenated mineral gas, a nonmetallic elemental gas, or the like can be used. For example, TiCl 4 , ZrCl 4 , BCl 3 , HCl, At least one selected from the group consisting of AlCl 3 , N 2 , H 2 , CH 3 CN, CH 4 , CO, CO 2 , H 2 S and the like is used, but is not limited to these reaction gases. Common reaction gases equivalent to these can be used. Moreover, as conditions required when this reactive gas is vapor-deposited on a base material, for example, temperature, pressure, and the like can be mentioned. In terms of temperature, it may be set in a range of 700 to 1300 ° C. It may be set in the range of 1 to 100 kPa.

本発明の表面被覆切削工具の被膜に含まれる被覆層は、物理蒸着法(PVD:Physical Vapor Deposition)により形成することもできる。このような物理蒸着法としては、たとえばバランストマグネトロンスパッタリング法、アンバランストマグネトロンスパッタリング法、アークイオンプレーティング法、これらを各組み合せた方法等を挙げることができる。   The coating layer contained in the coating of the surface-coated cutting tool of the present invention can also be formed by physical vapor deposition (PVD). Examples of such physical vapor deposition include balanced magnetron sputtering, unbalanced magnetron sputtering, arc ion plating, and combinations of these.

本発明の表面被覆切削工具の基材上の被覆層は、たとえば次のようなCVD法によって製造される。すなわち、図2に示されるように基材130をセットした基材セット用治具131を準備し、この基材130と基材セット用治具131を、図3に示されるように反応容器134内に入れて、反応容器内の温度を高温ヒータ133によって840℃〜1020℃の範囲に設定し、さらに反応容器内の圧力を6〜60kPaに設定して、原料ガス投入口136より反応容器134内に原料ガスを投入する。そして、この原料ガス投入口136より投入された原料ガスは、反応管138内を通って、反応管138のノズル穴135から放出され、一部の原料ガスは基材130の表面に付着し、基材130上に被覆層が形成され、基材130に被覆層として付着しなかった残りのガスは、排気口137を通って放出される。   The coating layer on the substrate of the surface-coated cutting tool of the present invention is produced, for example, by the following CVD method. That is, a base material setting jig 131 on which a base material 130 is set as shown in FIG. 2 is prepared, and the base material 130 and the base material setting jig 131 are connected to a reaction vessel 134 as shown in FIG. Then, the temperature in the reaction vessel is set in the range of 840 ° C. to 1020 ° C. by the high temperature heater 133, and the pressure in the reaction vessel is set in the range of 6 to 60 kPa. The raw material gas is put into the inside. The source gas introduced from the source gas inlet 136 passes through the reaction tube 138 and is released from the nozzle hole 135 of the reaction tube 138, and a part of the source gas adheres to the surface of the base material 130. A coating layer is formed on the substrate 130, and the remaining gas that has not adhered to the substrate 130 as a coating layer is discharged through the exhaust port 137.

この方法による被覆層の形成においては、図4に示されるように基材130とノズル間中央高さ139との距離であるノズル間距離140が被覆層の原料の分布と関係する。すなわち、基材130とノズル間中央高さ139とのノズル間距離140が短いほど原料ガスが基材130に蒸着しやすく、基材130とノズル間中央高さ139との距離が長いほど原料ガスが基材130に蒸着しにくい。したがって、原料ガスにZrを含む場合において、ノズル間距離140を適切に調節することは、切れ刃部における被膜のZr含有量の分布を決める上で極めて重要である。   In forming the coating layer by this method, as shown in FIG. 4, the inter-nozzle distance 140, which is the distance between the substrate 130 and the center height 139 between the nozzles, is related to the distribution of the raw material of the coating layer. That is, the shorter the inter-nozzle distance 140 between the base material 130 and the center height 139 between nozzles, the easier the source gas is deposited on the base material 130, and the longer the distance between the base material 130 and the center height 139 between nozzles, the higher the source gas. Is difficult to deposit on the substrate 130. Therefore, when the source gas contains Zr, appropriately adjusting the inter-nozzle distance 140 is extremely important in determining the distribution of the Zr content of the coating film at the cutting edge.

また、上記のノズル間距離を調節する方法以外に、切れ刃部における被膜のZr含有量の分布を調節する方法としては、たとえば、基材130の第2すくい面と基材セット用治具131との距離を調節する方法、基材セット用治具131とノズル間中央高さ139との距離を調節する方法、反応容器134へのガスの導入の仕方を調節する方法、触媒ガスの使用量を調節する方法およびこれらの方法を組み合わせた方法等が挙げられる。ここで、「触媒ガス」にはたとえばH2Sを用いることができる。 In addition to the above-described method for adjusting the distance between nozzles, as a method for adjusting the distribution of the Zr content of the coating at the cutting edge, for example, the second rake face of the base material 130 and the base material setting jig 131 A method of adjusting the distance between the base material setting jig 131 and the center height 139 between the nozzles, a method of adjusting the way of introducing gas into the reaction vessel 134, and the amount of catalyst gas used And a method combining these methods. Here, for example, H 2 S can be used as the “catalyst gas”.

以下、実施例1〜4を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples 1 to 4, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
まず、TaC粉末、NbC粉末、TiC粉末、Co粉末およびWC粉末を混合した混合粉末(TaC粉末の質量:NbC粉末の質量:TiC粉末の質量:Co粉末の質量:WC粉末の質量=1.0:1.2:2.0:8.0:87.8)を真空中、1450℃の温度で1時間焼結した焼結体を作製した。
<Example 1>
First, a mixed powder obtained by mixing TaC powder, NbC powder, TiC powder, Co powder and WC powder (mass of TaC powder: mass of NbC powder: mass of TiC powder: mass of Co powder: mass of WC powder = 1.0 : 1.2: 2.0: 8.0: 87.8) was sintered in a vacuum at a temperature of 1450 ° C. for 1 hour to prepare a sintered body.

次に、その焼結体のそれぞれについて23μmの厚さの脱β層が形成されるように処理し、次に刃先処理としてSiCブラシですくい面から見て0.06mmのホーニングを行ない、住友電工ハードメタル(株)社製のCNMG120408EMUと同一形状の超合金製の基材を作製した。こうして得られた基材130を、図2に示すように基材セット用治具131上に、基材セット用治具131の表面と基材130の第2すくい面とが接し、第1すくい面が上面となるように設置した。   Next, each of the sintered bodies was processed so that a 23 μm thick de-β layer was formed, and then as a blade edge treatment, honing of 0.06 mm was performed as viewed from the scooping surface with a SiC brush. A base material made of a superalloy having the same shape as CNMG120408EMU manufactured by Hard Metal Co., Ltd. was produced. As shown in FIG. 2, the surface of the base material setting jig 131 and the second scooping surface of the base material 130 are in contact with the base material 130 thus obtained. It installed so that a surface might become an upper surface.

次いで図3に示されるように、CVD装置132の反応容器134の条件を下記の表1に示される温度(℃)および圧力(kPa)に設定して、表1に示される原料ガス組成の原料ガスを原料ガス投入口136より投入することによって、基材130の表面上にTiN層(下)、MT−TiCN層(*)、α−Al23層(*)およびTiN層を表2に示す膜厚のとおりに順次積層して被覆層を形成し、実施例1の表面被覆切削工具を作製した。なお、表2に示す各層の層厚の単位はμmである。 Next, as shown in FIG. 3, the conditions of the reaction vessel 134 of the CVD apparatus 132 are set to the temperature (° C.) and the pressure (kPa) shown in Table 1 below, and the raw material having the raw material gas composition shown in Table 1 By introducing the gas from the raw material gas inlet 136, the TiN layer (lower), the MT-TiCN layer (*), the α-Al 2 O 3 layer (*) and the TiN layer are formed on the surface of the base material 130 as shown in Table 2. A coating layer was formed by sequentially laminating according to the film thickness shown in FIG. 1 to produce the surface-coated cutting tool of Example 1. The unit of the thickness of each layer shown in Table 2 is μm.

なお、表1において、MT−TiCN層とは、MT−CVD法で形成されたTiCN層のことであり、「MT−TiCN層(*)」および「α−Al23層(*)」のように、被覆層の名称の後に(*)を付して示している被覆層は、原料ガスの一部にZrを含有することを示しており、Zr含有被覆層である。また、「TiN層(下)」と表される被覆層は、被膜に含まれる複数のTiN層のうち、基材130の一部もしくは全部が接しているTiN層である。 In Table 1, the MT-TiCN layer is a TiCN layer formed by the MT-CVD method, and “MT-TiCN layer (*)” and “α-Al 2 O 3 layer (*)”. As described above, the coating layer indicated by (*) after the name of the coating layer indicates that Zr is contained in a part of the source gas, and is a Zr-containing coating layer. In addition, the coating layer represented as “TiN layer (lower)” is a TiN layer in which a part or all of the base material 130 is in contact among the plurality of TiN layers included in the coating.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

ここで、表2に示されるノズル間距離(mm)とは、図4に示されるように、反応管138のノズル間中央高さ139と基材130の第1すくい面(基材上面)との距離のことである。このノズル間中央高さ139の高さが基材130の第1すくい面の高さよりも高い場合のノズル間距離140を正の数で表し、ノズル間中央高さ139の高さが基材130の第1すくい面の高さよりも低い場合のノズル間距離140を負の数で表している。   Here, the inter-nozzle distance (mm) shown in Table 2 refers to the inter-nozzle center height 139 of the reaction tube 138 and the first rake face (upper surface of the base material) of the base material 130, as shown in FIG. Is the distance. The inter-nozzle distance 140 when the height of the center height 139 between the nozzles is higher than the height of the first rake face of the base material 130 is expressed as a positive number, and the height of the center height 139 between the nozzles is the base material 130. The inter-nozzle distance 140 when the height of the first rake face is lower than the first rake face is represented by a negative number.

そして、上記のノズル間中央高さ139を示す直線との距離が短い切れ刃部ほどZr含有量が多くなる。すなわち、たとえば図4の表面被覆切削工具130の上面(第1すくい面)側の切れ刃部のZr含有量は、表面被覆切削工具130の下面(第2すくい面)側の切れ刃部のZr含有量よりも多くなる。そして、Zr含有量の多い第1すくい面側の切れ刃部は靭性に優れたものとなり、Zr含有量の少ない第2すくい面側の切れ刃部は耐摩耗性に優れたものとなる。   The Zr content increases as the cutting edge portion has a shorter distance from the straight line indicating the center height 139 between the nozzles. That is, for example, the Zr content of the cutting edge part on the upper surface (first rake face) side of the surface-coated cutting tool 130 in FIG. 4 is the Zr content of the cutting edge part on the lower surface (second rake face) side of the surface-coated cutting tool 130. More than the content. And the cutting edge part by the side of the 1st rake face with much Zr content will be excellent in toughness, and the cutting edge part by the side of the 2nd rake face with low Zr content will be excellent in abrasion resistance.

実施例1においては、表2に示されるように、ノズル間距離140が6mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.101とし、ノズル間距離140が4mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.102とし、ノズル間距離140が2mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.103とし、ノズル間距離140が−2mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.104とした。   In Example 1, as shown in Table 2, the surface-coated cutting tool No. 1 obtained by sintering the nozzle-to-nozzle distance 140 at 6 mm was obtained. 101, the surface-coated cutting tool obtained by sintering with a nozzle distance 140 of 4 mm is the surface-coated cutting tool No. No. 102, and the surface-coated cutting tool obtained by sintering with a nozzle distance 140 of 2 mm is the surface-coated cutting tool No. No. 103, and the surface-coated cutting tool obtained by sintering at a nozzle distance 140 of −2 mm is the surface-coated cutting tool No. 104.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

このようにして得られた表面被覆切削工具No.101〜104は、図5に示すように、上面のすくい面を第1すくい面202とし、第1すくい面202と異なる1のすくい面を第2すくい面とし、それ以外の表面である側面を逃げ面203とするネガティブチップであった。この表面被覆切削工具201は、第1すくい面202の第1対角線205aの両端に挟角(隣り合う2本の刃先稜線206aおよび刃先稜線206bが為す角度)が80°である切れ刃部207aと切れ刃部207bとを有し、さらにその第2すくい面の第2対角線の両端に挟角が80°である切れ刃部207cと切れ刃部207dとを有していた。   The surface-coated cutting tool No. obtained in this way. 101 to 104, as shown in FIG. 5, the rake face on the upper surface is the first rake face 202, the first rake face different from the first rake face 202 is the second rake face, and the other side faces are the other faces. It was a negative tip for the flank 203. This surface-coated cutting tool 201 includes a cutting edge portion 207a having a sandwiching angle (an angle formed by two adjacent cutting edge ridge lines 206a and 206b) at both ends of the first diagonal line 205a of the first rake face 202; And a cutting edge portion 207c and a cutting edge portion 207d having an included angle of 80 ° at both ends of the second diagonal line of the second rake face.

<断続切削試験>
上記のようにして製造された表面被覆切削工具No.101〜104を各々10個ずつ用意し、各工具ごとに製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が短い第1すくい面側の切れ刃部、すなわち第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと207bとについて下記に示す断続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の欠損率を求め、表3に示した。ここで、欠損率とは断続切削試験を行なった切れ刃部(各々の工具当たり計20の切れ刃部)に対する欠損した切れ刃部の個数の割合を百分率で表した値であり、数値が小さいほど耐欠損性に優れていることを示している。
<Intermittent cutting test>
Surface coated cutting tool No. manufactured as described above. 10 to 101 are prepared for each tool, and each tool has a cutting edge portion on the first rake face side that is short from the straight line indicating the center height 139 between nozzles at the time of manufacture, that is, at both ends of the first diagonal line 205a. The intermittent cutting test shown below was performed on the cutting edge portions 207a and 207b, and the defect rate of these cutting edge portions was determined and shown in Table 3. Here, the defect rate is a value representing the ratio of the number of missing cutting edge parts to the cutting edge parts (total 20 cutting edge parts per each tool) subjected to the intermittent cutting test, and the numerical value is small. It shows that it is excellent in fracture resistance.

(断続切削試験の条件)
被削材:SCM435、直径250mmの4本溝が入っている丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:100m/min
送り:0.40mm/rev.
切り込み:2.5mm
切削時間:30秒
切削油:なし
<連続切削試験>
また、表面被覆切削工具No.101〜104を各々10個ずつ用意し、各工具ごとに製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が長い第2すくい面側の切れ刃部、すなわち第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとについて下記に示す条件で連続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の逃げ面摩耗量(VB)の平均値を求め、表3に示した。逃げ面摩耗量(VB)は、数値が小さいものほど、耐摩耗性に優れていることを示している。
(Intermittent cutting test conditions)
Work material: SCM435, round bar with 4 grooves of diameter 250mm Use holder: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 100 m / min
Feed: 0.40 mm / rev.
Cutting depth: 2.5mm
Cutting time: 30 seconds Cutting oil: None <Continuous cutting test>
Further, the surface-coated cutting tool No. Ten pieces of 101 to 104 are prepared, and the cutting edge part on the second rake face side, which is a long distance from the straight line indicating the center height 139 between nozzles at the time of manufacture for each tool, that is, a second diagonal line (not shown). The cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends are subjected to a continuous cutting test under the conditions shown below, and the average value of the flank wear (V B ) of these cutting edges is obtained and shown in Table 3. It was. The smaller the numerical value of the flank wear amount (V B ), the better the wear resistance.

(連続切削試験の条件)
被削材:SCM415、直径250mmの丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:320m/min
送り:0.32mm/rev.
切り込み:1.5mm
切削時間:5分
切削油:水溶性油
<Zr含有量の測定>
表面被覆切削工具No.101〜104の各々について、隣り合う刃先稜線206aと刃先稜線206bとのなす挟角の二等分線を含む面で各切れ刃部を切断し、その切断面の被膜の部分を電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ2μmの範囲で10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜のZr含有量とした。
(Conditions for continuous cutting test)
Work material: SCM415, round bar with a diameter of 250 mm Use holder: PCLNR2525-43 (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 320 m / min
Feed: 0.32 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting time: 5 minutes Cutting oil: Water-soluble oil <Measurement of Zr content>
Surface coated cutting tool No. For each of 101 to 104, each cutting edge portion is cut by a plane including a bisector of the included angle formed by the adjacent cutting edge ridge line 206a and cutting edge ridge line 206b, and the coating film portion of the cutting surface is cut into an electron beam microanalyzer. (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser) measured 10 times in a spot size range of 2 μm, and the average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部における被膜のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yave(質量%)と、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1(質量%)と、切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2(質量%)とを得、これらの値Yave、Y1およびY2を表3に示した。 Using the Zr content of the coating at the cutting edge thus obtained, the average value Y ave (mass%) of the Zr content of the coating at all cutting edges, the cutting edge 207a and the cutting edge 207b. The average value Y 1 (mass%) of the Zr content of the coating film and the average value Y 2 (mass%) of the Zr content of the coating film at the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d were obtained. Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 3.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

表3より明らかな通り、本発明の実施例1の表面被覆切削工具No.101の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.218質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.422質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.013質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.336であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 As is apparent from Table 3, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 1 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edges 101 is 1.218% by mass, and the Zr of the coating in the cutting edges 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the content is 1.422% by mass, and the average value Y 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Is 1.013% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.336, which is on the right side of the formula (II). It was 0.04 or more shown, and the condition of the formula (II) was satisfied.

また、本発明の実施例1の表面被覆切削工具No.102の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.352質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.437質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.266質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.127であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 1 of the present invention was used. Average value Y ave of Zr content of the film in all of the cutting edge portion 102 is 1.352 mass%, Zr of the coating in the cutting edge portion 207a and the cutting edge portion 207b at both ends of the first diagonal line 205a The average value Y 1 of the content is 1.437% by mass, and the average value Y 2 of the Zr content of the coating film at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Is 1.266 mass%, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.127, which is on the right side of the formula (II). It was 0.04 or more shown, and the condition of the formula (II) was satisfied.

また、本発明の実施例1の表面被覆切削工具No.103の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.418質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.449質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.386質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.044であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 1 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edges 103 is 1.418% by mass, and the Zr of the coating in the cutting edges 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the content is 1.449% by mass, and the average value Y 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Is 1.386% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.044, which is on the right side of the formula (II). It was 0.04 or more shown, and the condition of the formula (II) was satisfied.

これに対して、比較例1の表面被覆切削工具No.104の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.899質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.912質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.885質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.014であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 In contrast, the surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 1 was used. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edges 104 is 1.899 mass%, and the Zr of the coating in the cutting edges 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the content is 1.912% by mass, and the average value Y 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Is 1.85% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.014, which is on the right side of the formula (II). It was less than 0.04 shown and did not satisfy the conditions of the formula (II).

また、連続切削試験による表3の逃げ面摩耗量VB(mm)から明らかなように、実施例1の表面被覆切削工具No.101、No.102およびNo.103は、比較例1の表面被覆切削工具No.104に比して、逃げ面摩耗量VBが優れていることがわかった。 Further, as apparent from the flank wear amount V B (mm) in Table 3 by the continuous cutting test, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 1 was used. 101, no. 102 and no. 103 is a surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 1. It was found that the flank wear amount V B was superior to 104.

一方、断続切削試験による表3の欠損率から明らかなように、実施例1の表面被覆切削工具No.101、No.102およびNo.103は、比較例1の表面被覆切削工具No.104に比して、耐欠損性も優れていることがわかった。   On the other hand, as is apparent from the defect rate in Table 3 according to the intermittent cutting test, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 1 was used. 101, no. 102 and no. 103 is a surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 1. Compared to 104, it was found that the fracture resistance was also excellent.

以上のことから、切れ刃部における被膜のZr含有量が式(II)の条件を満たす表面被覆切削工具は、式(II)の条件を満たさない表面被覆切削工具と比べて、切れ刃部ごとの硬度や強度が異なることから、より広範囲の被削材に対応できる。また、耐摩耗性や耐欠損性が向上していることから、表面被覆切削工具の交換回数を減らすことができる表面被覆切削工具である。   From the above, the surface-coated cutting tool in which the Zr content of the coating at the cutting edge satisfies the condition of the formula (II) is different from the surface-coated cutting tool not satisfying the condition of the formula (II). Because of their different hardness and strength, they can handle a wider range of work materials. In addition, since the wear resistance and fracture resistance are improved, the surface-coated cutting tool can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool.

<実施例2>
実施例1で製造された基材130を用いて、実施例1と同様の方法で、基材130の表面上に被覆層を形成した。実施例2においては、TiN層(下)、MT−TiCN層(*)、MT−TiCN層、TiBN層、α−Al23層、κ−Al23層、TiCN層およびTiN層の群より選択された少なくとも4層の被覆層を表4に示す膜厚のとおりに順次積層して被覆層を形成した。なお、表4に示す各層の層厚の単位はμmであり、「−」の記号は、該当欄の層が被覆層に形成されていないことを意味する。
<Example 2>
Using the base material 130 manufactured in Example 1, a coating layer was formed on the surface of the base material 130 in the same manner as in Example 1. In Example 2, the TiN layer (lower), MT-TiCN layer (*), MT-TiCN layer, TiBN layer, α-Al 2 O 3 layer, κ-Al 2 O 3 layer, TiCN layer and TiN layer At least four coating layers selected from the group were sequentially laminated according to the film thicknesses shown in Table 4 to form a coating layer. In addition, the unit of the layer thickness of each layer shown in Table 4 is μm, and the symbol “−” means that the layer in the corresponding column is not formed in the coating layer.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

ここで、表4に示されるノズル間距離は実施例1と同様の方法によって決められ、ノズル間距離140が5mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.201、No.202およびNo.203とし、ノズル間距離140が−1mmで焼結して得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.204、No.205およびNo.206とした。   Here, the inter-nozzle distance shown in Table 4 is determined by the same method as in Example 1. The surface-coated cutting tool obtained by sintering with the inter-nozzle distance 140 of 5 mm is the surface-coated cutting tool no. 201, no. 202 and No. 203, a surface-coated cutting tool obtained by sintering at a nozzle distance 140 of -1 mm is a surface-coated cutting tool No. 204, no. 205 and No. 206.

<断続切削試験>
上記のようにして製造された表面被覆切削工具No.201〜206の各々10個ずつを用意し、各工具ごとに製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が短い第1すくい面側の切れ刃部、すなわち第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとについて下記に示す断続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の欠損率を求め、それぞれの欠損率を表5に示した。
<Intermittent cutting test>
Surface coated cutting tool No. manufactured as described above. Each of the tools 201 to 206 is prepared, and at each end of the first rake face 205a on the first rake face side where the distance from the straight line indicating the center height 139 between the nozzles is short for each tool during manufacture. The intermittent cutting test shown below was performed for a certain cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b, the defect rate of these cutting edge parts was determined, and each defect rate is shown in Table 5.

(断続切削試験の条件)
被削材:SCM435、直径250mmの4本溝が入っている丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:105m/min
送り:0.40mm/rev.
切り込み:2.2mm
切削時間:30秒
切削油:なし
<連続切削試験>
また、No.201〜206の各々10個ずつを用意し、各工具ごとに製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が長い第2すくい面側の切れ刃部、すなわち第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとについてを下記に示す条件で連続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の逃げ面摩耗量(VB)の平均値を求め、それぞれの逃げ面摩耗量(VB)を下記の表5に示した。
(Intermittent cutting test conditions)
Work material: SCM435, round bar with 4 grooves of diameter 250mm Use holder: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 105 m / min
Feed: 0.40 mm / rev.
Cutting depth: 2.2mm
Cutting time: 30 seconds Cutting oil: None <Continuous cutting test>
No. 10 pieces of 201 to 206 are prepared, and the cutting edge portion on the second rake face side having a long distance from the straight line indicating the center height 139 between nozzles at the time of manufacture for each tool, that is, a second diagonal line (not shown) The cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends are subjected to a continuous cutting test under the conditions shown below, and the average value of the flank wear amount (V B ) of these cutting edges is obtained. The flank wear amount (V B ) is shown in Table 5 below.

(連続切削試験の条件)
被削材:SCM415、直径250mmの丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:260m/min
送り:0.30mm/rev.
切り込み:1.5mm
切削時間:5分
切削油:水溶性油
<Zr含有量の測定>
表面被覆切削工具No.201およびNo.204について、隣り合う刃先稜線206aと刃先稜線206bとのなす挟角の二等分線を含む面で各切れ刃部を切断し、その切断面の被膜の部分を電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmの範囲で10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜のZr含有量とした。
(Conditions for continuous cutting test)
Work material: SCM415, round bar with a diameter of 250 mm Use holder: PCLNR2525-43 (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 260 m / min
Feed: 0.30 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting time: 5 minutes Cutting oil: Water-soluble oil <Measurement of Zr content>
Surface coated cutting tool No. 201 and no. For 204, each cutting edge portion is cut by a surface including a bisector of the included angle formed by the adjacent edge ridgeline 206a and edge ridgeline 206b, and the coating portion of the cutting surface is subjected to an electron microanalyzer (EPMA: Electron). Probe MicroAnalyser) was measured 10 times in a spot size range of 1 μm, and the average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部における被膜のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yave(質量%)と、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1(質量%)と、切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2(質量%)とを得、これらの値Yave、Y1およびY2を表5に示した。 Using the Zr content of the coating at the cutting edge thus obtained, the average value Y ave (mass%) of the Zr content of the coating at all cutting edges, the cutting edge 207a and the cutting edge 207b. The average value Y 1 (mass%) of the Zr content of the coating film and the average value Y 2 (mass%) of the Zr content of the coating film at the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d were obtained. Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 5.

また、表面被覆切削工具No.202およびNo.205については、上記と同様の方法で、測定対象を切断面の被膜の特にMT−TiCN層に限定して、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmで10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量とした。   Further, the surface-coated cutting tool No. 202 and No. For 205, the measurement object is limited to the MT-TiCN layer of the coating on the cut surface in the same manner as described above, and measured 10 times with an electron probe microanalyzer (EPMA) at a spot size of 1 μm. The average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the MT-TiCN layer at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yave(質量%)、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1(質量%)および切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2(質量%)の値を得、これらの値Yave、Y1およびY2を表5に示した。 Using the Zr content of the MT-TiCN layer in the cutting edge portion thus determined, the average value Y ave (mass%) of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions, particularly the MT-TiCN layer, The average value Y 1 (mass%) of the Zr content of the coating at the blade portion 207a and the cutting blade portion 207b, particularly the MT-TiCN layer, and the coating at the cutting blade portion 207c and the cutting blade portion 207d, particularly the MT-TiCN layer. The average value Y 2 (mass%) of the Zr content was obtained, and these values Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 5.

また、表面被覆切削工具No.203およびNo.206については、上記と同様の方法で、測定対象を切断面の被膜の特にα−アルミナ層に限定して、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmで10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量とした。   Further, the surface-coated cutting tool No. 203 and no. For 206, the measurement target is limited to the α-alumina layer of the coating on the cut surface in the same manner as described above, and measured 10 times with an electron probe microanalyzer (EPMA) at a spot size of 1 μm. The average of the ten measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge, particularly the α-alumina layer.

このようにして求めた切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yave(質量%)、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1(質量%)および切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2(質量%)の値を得、これらの値Yave、Y1およびY2を表5に示した。 Using the Zr content of the α-alumina layer in the cutting edge portion thus obtained, the average value Y ave (mass%) of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions, particularly the α-alumina layer, the cutting edge The average value Y 1 (mass%) of the Zr content of the coating, particularly the α-alumina layer, of the coating at the blade portion 207a and the cutting blade portion 207b, and particularly the coating of the α-alumina layer, at the cutting blade portion 207c and the cutting blade portion 207d. The average value Y 2 (mass%) of the Zr content was obtained, and these values Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 5.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

表5より明らかな通り、本発明の実施例2の表面被覆切削工具No.201の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.272質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおける被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.432質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.112質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.252であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 As is apparent from Table 5, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edges 201 is 1.272% by mass, and the Zr of the coating in the cutting edges 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the content is 1.432% by mass, and the average value Y 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Is 1.112% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.252, which is on the right side of the formula (II). It was 0.04 or more shown, and the condition of the formula (II) was satisfied.

また、本発明の実施例2の表面被覆切削工具No.202の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、1.228質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、1.385質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、1.071質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.256であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 2 of Example 2 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge parts 202 is 1.228% by mass, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 1.385% by mass, and the MT-TiCN layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown) mean value Y 2 of Zr content, since it is 1.071 mass%, the value of the (Y 1 -Y 2) / Y ave that shown in the left side of the formula (II) is 0.256, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

また、本発明の実施例2の表面被覆切削工具No.203の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.352質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1は、0.396質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2は、0.307質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.253であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 2 of Example 2 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edge parts 203 is 0.352 mass%, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b at both ends of the first diagonal line 205a. mean value Y 1 of the Zr content of the alpha-alumina layer is 0.396 wt%, alpha-alumina layer in a cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d at both ends of the second diagonal line (not shown) Since the average value Y 2 of the Zr content is 0.307% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.253, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

これに対して、比較例2の表面被覆切削工具No.204の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、1.835質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bと切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Y1は、1.852質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、1.818質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.019であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 In contrast, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edge parts 204 is 1.835% by mass, and the cutting edge part 207a, the cutting edge part 207b, and the cutting edge part at both ends of the first diagonal 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the coating is 1.852% by mass, and the average of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the value Y 2 is 1.818 mass%, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.019, which is expressed by the formula (II) It was less than 0.04 shown on the right side of and did not satisfy the condition of formula (II).

また、比較例2の表面被覆切削工具No.205の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、1.760質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、1.775質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、1.745質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.017であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 2 was used. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edges 205 is 1.760% by mass, and the cutting edge 207a and the cutting edge 207b at both ends of the first diagonal 205a The average value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 1.775% by mass, and the MT-TiCN layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown) mean value Y 2 of Zr content, since it is 1.745 mass%, the value of the (Y 1 -Y 2) / Y ave that shown in the left side of the formula (II) is 0.017, This was less than 0.04 shown on the right side of the formula (II), and the condition of the formula (II) was not satisfied.

また、比較例2の表面被覆切削工具No.206の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.505質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1は、0.513質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2は、0.496質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.034であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 2 was used. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edge portions 206 is 0.505% by mass, and the cutting edge portions 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a The average value Y 1 of the Zr content of the α-alumina layer is 0.513% by mass, and the α-alumina layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the average value Y 2 of the Zr content of is 0.496 mass%, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.034, This was less than 0.04 shown on the right side of the formula (II), and the condition of the formula (II) was not satisfied.

また、連続切削試験による表5の逃げ面摩耗量VB(mm)から明らかなように、実施例2の表面被覆切削工具No.201、No.202およびNo.203は、比較例2の表面被覆切削工具No.204、No.205およびNo.206に比して、逃げ面摩耗量VBが優れていることがわかった。一方、断続切削試験による表5の欠損率から明らかなように、実施例2の表面被覆切削工具No.201、No.202およびNo.203は、比較例2の表面被覆切削工具No.204、No.205およびNo.206に比して、耐欠損性も優れていることがわかった。 Further, as apparent from the flank wear amount V B (mm) in Table 5 by the continuous cutting test, the surface-coated cutting tool No. 2 of Example 2 was used. 201, no. 202 and No. No. 203 is a surface-coated cutting tool No. 204, no. 205 and No. It was found that the flank wear amount V B was superior to 206. On the other hand, as apparent from the defect rate in Table 5 by the intermittent cutting test, the surface-coated cutting tool No. 2 of Example 2 was used. 201, no. 202 and No. No. 203 is a surface-coated cutting tool No. 204, no. 205 and No. Compared to 206, it was found that the fracture resistance was also excellent.

以上のことから、切れ刃部における被膜のZr含有量が式(II)の条件を満たす表面被覆切削工具は、式(II)の条件を満たさない表面被覆切削工具と比べて、切れ刃部ごとの硬度や強度が異なることからより広範囲の被削材に対応できる。また、耐摩耗性や耐欠損性が向上していることから、表面被覆切削工具の交換回数を減らすことができる表面被覆切削工具である。これにより被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量が式(II)の条件を満たしても、同様の効果が得られ、被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量が式(II)の条件を満たしても、同様の効果が得られることがわかった。   From the above, the surface-coated cutting tool in which the Zr content of the coating at the cutting edge satisfies the condition of the formula (II) is different from the surface-coated cutting tool not satisfying the condition of the formula (II). Because of different hardness and strength, it can handle a wider range of work materials. In addition, since the wear resistance and fracture resistance are improved, the surface-coated cutting tool can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool. Thereby, even if the Zr content of the coating, particularly the MT-TiCN layer, satisfies the condition of the formula (II), the same effect is obtained, and the Zr content of the coating, particularly the α-alumina layer, is the condition of the formula (II). It was found that the same effect can be obtained even if the above is satisfied.

<実施例3>
まず、TaC粉末、NbC粉末、ZrCN粉末、Co粉末およびWC粉末を混合した混合粉末(TaC粉末の質量:NbC粉末の質量:ZrCN粉末の質量:Co粉末の質量:WC粉末の質量=0.5:1.5:0.5:10.0:87.5)を真空中、1450℃の温度で1時間焼結した焼結体を作製した。
<Example 3>
First, TaC powder, NbC powder, ZrCN powder, Co powder and WC powder mixed powder (mass of TaC powder: mass of NbC powder: mass of ZrCN powder: mass of Co powder: mass of WC powder = 0.5 : 1.5: 0.5: 10.0: 87.5) was sintered in a vacuum at a temperature of 1450 ° C. for 1 hour to prepare a sintered body.

次に、その焼結体のそれぞれについて15μmの厚さの脱β層が形成されるように処理し、つづいて刃先処理としてSiCブラシですくい面から見て0.06mmのホーニングを行ない、住友電工ハードメタル(株)社製のCNMG120408EUXと同一形状の超合金製の基材を作製した。こうして得られた基材130を、図6に示すように基材130の第2共有稜204bをセット用治具131にある孔にはめこみ、基材130の第1共有稜204aが上に向くように設置した。   Next, each of the sintered bodies was processed so that a 15 μm-thick de-β layer was formed, followed by 0.06 mm honing as seen from the rake face with a SiC brush as the blade edge treatment. A base material made of a superalloy having the same shape as CNMG120408EUX manufactured by Hard Metal Co., Ltd. was produced. As shown in FIG. 6, the base material 130 thus obtained is fitted into the hole in the setting jig 131 so that the second common ridge 204 b of the base material 130 faces, and the first shared ridge 204 a of the base material 130 faces upward. Installed.

次いで図7に示されるように、CVD装置132の反応容器134の条件を表1に示される温度(℃)および圧力(kPa)に設定して、表1に示される原料ガス組成の原料ガスを原料ガス投入口136より投入することによって、基材130の表面上にTiN層(下)、MT−TiCN層(*)、MT−TiCN層、TiBN層、TiBNO層、α−Al23層、κ−Al23層、TiCN層およびTiN層の群より選択された少なくとも4層の被覆層を表6に示す膜厚のとおりに順次積層して被覆層を形成した。なお、表6に示す各層の層厚の単位はμmであり、「−」の記号は、該当欄の層が被覆層に形成されていないことを意味する。 Next, as shown in FIG. 7, the conditions of the reaction vessel 134 of the CVD apparatus 132 are set to the temperature (° C.) and the pressure (kPa) shown in Table 1, and the source gas having the source gas composition shown in Table 1 is set. By introducing from the source gas inlet 136, a TiN layer (lower), MT-TiCN layer (*), MT-TiCN layer, TiBN layer, TiBNO layer, α-Al 2 O 3 layer on the surface of the base material 130 , Κ-Al 2 O 3 layer, TiCN layer, and TiN layer, at least four coating layers were sequentially laminated according to the film thicknesses shown in Table 6 to form a coating layer. In addition, the unit of the layer thickness of each layer shown in Table 6 is μm, and the symbol “−” means that the layer in the corresponding column is not formed on the coating layer.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

表6に示されるノズル間距離(mm)とは、図8に示されるように、反応管138のノズル間中央高さ139を示す直線と基材130の第1共有稜との距離のことである。このノズル間中央高さ139の高さが基材130の第1共有稜よりも高い場合のノズル間距離141を正の数とし、ノズル間中央高さ139の高さが基材130の第1共有稜の高さよりも低い場合のノズル間距離141を負の数としている。   The inter-nozzle distance (mm) shown in Table 6 is the distance between the straight line indicating the inter-nozzle center height 139 of the reaction tube 138 and the first shared ridge of the substrate 130 as shown in FIG. is there. The inter-nozzle distance 141 when the height of the center height 139 between the nozzles is higher than the first shared ridge of the substrate 130 is a positive number, and the height of the center height 139 between the nozzles is the first height of the substrate 130. The inter-nozzle distance 141 when the height of the shared ridge is lower than the common ridge is a negative number.

実施例3においては表6に示されるように、ノズル間距離141が3mmで焼結されて得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.301、No.302およびNo.303とし、ノズル間距離141が−4mmで焼結されて得られる表面被覆切削工具を表面被覆切削工具No.304、No.305およびNo.306とした。   In Example 3, as shown in Table 6, the surface-coated cutting tool No. 1 obtained by sintering the nozzle-to-nozzle distance 141 at 3 mm was sintered. 301, no. 302 and no. 303, and the surface-coated cutting tool obtained by sintering at a nozzle-to-nozzle distance 141 of −4 mm is the surface-coated cutting tool No. 304, no. 305 and No. 306.

<断続切削試験>
表面被覆切削工具No.301〜306の各々10個ずつを用意し、各工具ごとに製造時に表面被覆切削工具の上側に位置する稜線、すなわち第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとについて下記に示す断続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の欠損率を求め、それぞれの欠損率を表7に示した。
<Intermittent cutting test>
Surface coated cutting tool No. 10 pieces each of 301 to 306 are prepared, and for each tool, a ridge line positioned on the upper side of the surface-coated cutting tool at the time of manufacture, that is, the cutting edge portion 207a and the cutting edge portion 207c at both ends of the first shared ridge 204a The intermittent cutting test shown below was performed, the defect rates of these cutting edges were determined, and the respective defect rates are shown in Table 7.

(断続切削試験の条件)
被削材:S50C、直径250mmの4本溝が入っている丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:80m/min
送り:0.38mm/rev.
切り込み:2.0mm
切削時間:30秒
切削油:なし
<連続切削試験>
表面被覆切削工具No.301〜306の各々10個ずつを用意し、各工具ごとに製造時に基材セット用治具の孔に位置する側、すなわち第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとについてを下記に示す条件で連続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の逃げ面摩耗量(VB)の平均値を求め、それぞれの逃げ面摩耗量(VB)を下記の表7に示した。
(Intermittent cutting test conditions)
Work Material: S50C, Round Bar with 4 Grooves 250mm in Diameter Use Holder: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.)
Cutting speed: 80 m / min
Feed: 0.38 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Cutting time: 30 seconds Cutting oil: None <Continuous cutting test>
Surface coated cutting tool No. 10 pieces each of 301 to 306 are prepared, and the cutting edge portion 207b and the cutting edge portion 207d on the side located in the hole of the base material setting jig at the time of manufacture for each tool, that is, both ends of the second shared ridge 204b. A continuous cutting test was conducted under the conditions shown below, and the average value of the flank wear amount (V B ) of these cutting edges was determined. The respective flank wear amounts (V B ) are shown in Table 7 below. Indicated.

(連続切削試験の条件)
被削材:S50C、直径250mmの丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:270m/min
送り:0.32mm/rev.
切り込み:2.0mm
切削時間:5分
切削油:水溶性油
<Zr含有量の測定>
表面被覆切削工具No.301およびNo.304について、隣り合う刃先稜線206aと刃先稜線206bとのなす挟角の二等分線を含む面で各切れ刃部を切断し、その切断面の被膜の部分を電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmの範囲で10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜のZr含有量とした。
(Conditions for continuous cutting test)
Work material: S50C, round bar with a diameter of 250 mm Holder: PCLNR2525-43 (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 270 m / min
Feed: 0.32 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Cutting time: 5 minutes Cutting oil: Water-soluble oil <Measurement of Zr content>
Surface coated cutting tool No. 301 and no. 304, each cutting edge part is cut | disconnected by the surface containing the bisector of the narrow angle which the adjacent blade edge ridgeline 206a and the blade edge ridgeline 206b make, and the part of the film of the cut surface is an electron beam microanalyzer (EPMA: Electron). Probe MicroAnalyser) was measured 10 times in a spot size range of 1 μm, and the average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部における被膜のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Zave(質量%)と、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおける被膜のZr含有量の平均値Z1(質量%)と、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Z2(質量%)とを得、これらの値Zave、Z1およびZ2を表7に示した。 Using the Zr content of the coating film in the cutting edge portion thus obtained, the average value Z ave (mass%) of the Zr content of the coating film in all the cutting edge portions and the both ends of the first shared ridge 204a The average value Z 1 (mass%) of the Zr content of the coating at the cutting edge 207a and the cutting edge 207c, and the Zr of the coating at the cutting edge 207b and the cutting edge 207d at both ends of the second shared ridge 204b The average value Z 2 (mass%) of the content was obtained, and these values Z ave , Z 1 and Z 2 are shown in Table 7.

また、表面被覆切削工具No.302およびNo.305については、上記と同様の方法で、測定対象を切断面の被膜の特にMT−TiCN層に限定して、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmで10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量とした。   Further, the surface-coated cutting tool No. 302 and no. For 305, in the same manner as described above, the measurement object is limited to the MT-TiCN layer of the coating on the cut surface, and 10 times with an electron beam microanalyzer (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser) is measured 10 times. The average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge, particularly the MT-TiCN layer.

このようにして求めた切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量の平均値Zave(質量%)と、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z1(質量%)と、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z2(質量%)とを得、これらの値Zave、Z1およびZ2を表7に示した。 Using the Zr content of the MT-TiCN layer in the cutting edge portion thus determined, the average value Z ave (% by mass) of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions, particularly the MT-TiCN layer, The average value Z 1 (mass%) of the Zr content of the MT-TiCN layer in the cutting edge 207a and the cutting edge 207c at both ends of the first shared ridge 204a, and the cutting edges at both ends of the second shared ridge 204b The average value Z 2 (mass%) of the Zr content of the MT-TiCN layer in the part 207b and the cutting edge part 207d was obtained, and these values Z ave , Z 1 and Z 2 are shown in Table 7.

また、表面被覆切削工具No.303およびNo.306については、上記と同様の方法で、測定対象を切断面の被膜の特にα−アルミナ層に限定して、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ1μmで10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部における被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量とした。   Further, the surface-coated cutting tool No. 303 and no. For 306, in the same manner as described above, the measurement object is limited to the α-alumina layer of the coating on the cut surface, and measured 10 times with an electron probe microanalyzer (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser) at a spot size of 1 μm. The average of the ten measurements was taken as the Zr content of the coating at the cutting edge, particularly the α-alumina layer.

このようにして求めた切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量の平均値Zave(質量%)と、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z1(質量%)と、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z2(質量%)とを得、これらの値Zave、Z1およびZ2を表7に示した。 Using the Zr content of the α-alumina layer in the cutting edge portion thus determined, the average value Z ave (mass%) of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions, particularly the α-alumina layer, and The average value Z 1 (mass%) of the Zr content of the α-alumina layer in the cutting edge 207a and the cutting edge 207c at both ends of the first shared ridge 204a, and the cutting edges at both ends of the second shared ridge 204b The average value Z 2 (mass%) of the Zr content of the α-alumina layer in the part 207b and the cutting edge part 207d was obtained, and these values Z ave , Z 1 and Z 2 are shown in Table 7.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

表7より明らかな通り、本発明の実施例3の表面被覆切削工具No.301の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Zaveは、0.803質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおける被膜のZr含有量の平均値Z1は、0.854質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Z2は、0.751質量%であることから、式(III)に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.128であり、これは式(III)の右辺に示される0.04以上であり、式(III)の条件を満たしていた。 As is apparent from Table 7, the surface-coated cutting tool No. 3 of Example 3 of the present invention was used. The average value Z ave of the Zr content of the coating in all the cutting edges 301 is 0.803 mass%, and the coating of the coating in the cutting edges 207a and the cutting edges 207c at both ends of the first shared ridge 204a. The average value Z 1 of the Zr content is 0.854% by mass, and the average value Z 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207b and the cutting edge 207d at both ends of the second shared ridge 204b is 0 since it is 0.751 mass%, the value of is shown in formula (III) (Z 1 -Z 2 ) / Z ave is 0.128, which is shown on the right-hand side of formula (III). It was 04 or more, and the condition of the formula (III) was satisfied.

また、本発明の実施例3の表面被覆切削工具No.302の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、0.842質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z1は、0.887質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z2は、0.796質量%であることから、式(III)の左辺に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.108であり、これは式(III)の右辺に示される0.04以上であり、式(III)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 3 of Example 3 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge portions 302 is 0.842% by mass, and the cutting edge portions 207a and 207c at both ends of the first shared edge 204a The average value Z 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer at 0.887% by mass is Zr of the MT-TiCN layer at the cutting edge 207b and the cutting edge 207d at both ends of the second shared ridge 204b. Since the average value Z 2 of the content is 0.796% by mass, the value of (Z 1 −Z 2 ) / Z ave shown on the left side of the formula (III) is 0.108. It was 0.04 or more shown by the right side of Formula (III), and satisfy | filled the conditions of Formula (III).

また、本発明の実施例3の表面被覆切削工具No.303の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.323質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z1は、0.342質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z2は、0.304質量%であることから、式(III)の左辺に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.118であり、これは式(III)の右辺に示される0.04以上であり、式(III)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 3 of Example 3 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edge portions 303 is 0.323 mass%, and the cutting edge portions 207a and 207c at both ends of the first shared edge 204a The average value Z 1 of the Zr content of the α-alumina layer at 0.32 is 0.342% by mass, and the Zr of the α-alumina layer at the cutting edge 207b and the cutting edge 207d at both ends of the second shared ridge 204b. Since the average value Z 2 of the content is 0.304 mass%, the value of (Z 1 −Z 2 ) / Z ave shown on the left side of the formula (III) is 0.118, It was 0.04 or more shown by the right side of Formula (III), and satisfy | filled the conditions of Formula (III).

これに対して、比較例3の表面被覆切削工具No.304の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、0.906質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおける被膜のZr含有量の平均値Z1は、0.922質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Z2は、0.889質量%であることから、式(III)の左辺に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.036であり、これは式(III)の右辺に示される0.04未満であり、式(III)の条件を満たさなかった。 In contrast, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the film in all the cutting edge parts 304 is 0.906 mass%, and the coating film in the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207c at both ends of the first shared edge 204a. The average value Z 1 of the Zr content is 0.922% by mass, and the average value Z 2 of the Zr content of the coating at the cutting edge 207b and the cutting edge 207d at both ends of the second shared ridge 204b is Since it is 0.889 mass%, the value of (Z 1 −Z 2 ) / Z ave shown on the left side of the formula (III) is 0.036, which is shown on the right side of the formula (III). It was less than 0.04, and the condition of formula (III) was not satisfied.

また、比較例3の表面被覆切削工具No.305の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、0.905質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z1は、0.918質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Z2は、0.892質量%であることから、式(III)の左辺に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.029であり、これは式(III)の右辺に示される0.04未満であり、式(III)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 3 was used. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge parts 305 is 0.905 mass%, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207c at both ends of the first shared edge 204a mean value Z 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer in is 0.918 mass%, Zr in the second shared edge 204b MT-TiCN layer in the cutting edge portion 207b and the cutting edge portion 207d at both ends of the Since the average value Z 2 of the content is 0.892% by mass, the value of (Z 1 −Z 2 ) / Z ave shown on the left side of the formula (III) is 0.029. It was less than 0.04 shown on the right side of the formula (III), and the condition of the formula (III) was not satisfied.

また、比較例3の表面被覆切削工具No.306の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.417質量%であり、第1共有稜204aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207cとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z1は、0.424質量%であり、第2共有稜204bの両端にある切れ刃部207bと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Z2は、0.410質量%であることから、式(III)の左辺に示される(Z1−Z2)/Zaveの値は、0.034であり、これは式(III)の右辺に示される0.04未満であり、式(III)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. 1 of Comparative Example 3 was used. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edges of 306 is 0.417% by mass, and the cutting edges 207a and 207c at both ends of the first shared edge 204a mean value Z 1 of the Zr content of α- alumina layer in is 0.424 mass%, Zr of α- alumina layer in a cutting edge portion 207b and the cutting edge portion 207d at both ends of the second shared edges 204b mean value Z 2 of content, since it is 0.410 mass%, the value of the (Z 1 -Z 2) / Z ave of shown in the left side of the formula (III) is 0.034, which is It was less than 0.04 shown on the right side of the formula (III), and the condition of the formula (III) was not satisfied.

また、連続切削試験による表7の逃げ面摩耗量VB(mm)から明らかなように、実施例3の表面被覆切削工具No.301、No.302およびNo.303は、比較例3の表面被覆切削工具No.304、No.305およびNo.306に比して、逃げ面摩耗量VBが優れていることがわかった。一方、断続切削試験による表7の欠損率から明らかなように、実施例3の表面被覆切削工具No.301、No.302およびNo.303は、比較例3の表面被覆切削工具No.304、No.305およびNo.306に比して、耐欠損性も優れていることがわかった。 Further, as is clear from the flank wear amount V B (mm) in Table 7 by the continuous cutting test, the surface-coated cutting tool No. 3 of Example 3 was used. 301, no. 302 and no. 303 is a surface-coated cutting tool No. 3 of Comparative Example 3. 304, no. 305 and No. It was found that the flank wear amount V B was superior to 306. On the other hand, as is clear from the defect rate in Table 7 by the intermittent cutting test, the surface-coated cutting tool No. 1 of Example 3 was used. 301, no. 302 and no. 303 is a surface-coated cutting tool No. 3 of Comparative Example 3. 304, no. 305 and No. Compared to 306, it was found that the fracture resistance was also excellent.

以上のことから、切れ刃部における被膜のZr含有量が式(III)の条件を満たす表面被覆切削工具は、式(III)の条件を満たさない表面被覆切削工具と比べて、切れ刃部ごとの硬度や強度が異なることからより広範囲の被削材に対応できる。また、耐摩耗性や耐欠損性が向上していることから、表面被覆切削工具の交換回数を減らすことができる表面被覆切削工具である。これにより被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量が式(III)の条件を満たしても、同様の効果が得られ、被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量が式(III)の条件を満たしても、同様の効果が得られることがわかった。   From the above, the surface-coated cutting tool in which the Zr content of the coating film at the cutting edge satisfies the condition of the formula (III) is different from the surface-coated cutting tool that does not satisfy the condition of the formula (III). Because of different hardness and strength, it can handle a wider range of work materials. In addition, since the wear resistance and fracture resistance are improved, the surface-coated cutting tool can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool. Thereby, even if the Zr content of the coating, particularly the MT-TiCN layer, satisfies the condition of the formula (III), the same effect is obtained, and the Zr content of the coating, particularly the α-alumina layer, is the condition of the formula (III). It was found that the same effect can be obtained even if the above is satisfied.

<実施例4>
まず、TaC粉末、NbC粉末、TiC粉末、Co粉末およびWC粉末を混合した混合粉末(TaC粉末の質量:NbC粉末の質量:TiC粉末の質量:Co粉末の質量:WC粉末の質量=2.0:2.0:1.5:5.5:89.0)を真空中、1460℃の温度で1時間焼結した焼結体を作製した。
<Example 4>
First, a mixed powder obtained by mixing TaC powder, NbC powder, TiC powder, Co powder and WC powder (mass of TaC powder: mass of NbC powder: mass of TiC powder: mass of Co powder: mass of WC powder = 2.0 : 2.0: 1.5: 5.5: 89.0) was sintered in a vacuum at a temperature of 1460 ° C. for 1 hour to prepare a sintered body.

次に、その焼結体のそれぞれについて22μmの厚さの脱β層が形成されるように処理し、つづいて刃先処理を行なったのち、最後にSiCブラシですくい面から見て0.06mmのホーニングを行ない、住友電工ハードメタル(株)社製のCNMG120408ESUと同一形状の超合金製の基材を作製した。こうして得られた基材130を、図2に示すように基材セット用治具131上に、基材セット用治具131の表面と基材130の第2すくい面とが接し、第1すくい面が上面となるように設置した。   Next, each of the sintered bodies was processed so as to form a de-β layer having a thickness of 22 μm, followed by cutting edge treatment, and finally 0.06 mm as viewed from the rake face with a SiC brush. Honing was performed, and a superalloy base material having the same shape as CNMG120408ESU manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd. was produced. As shown in FIG. 2, the surface of the base material setting jig 131 and the second scooping surface of the base material 130 are in contact with the base material 130 thus obtained. It installed so that a surface might become an upper surface.

次いで図3に示されるように、CVD装置132に基材セット用治具131を設置し、CVD装置132の反応容器134の条件を表1に示される温度(℃)および圧力(kPa)に設定して、表1に示される原料ガス組成の原料ガスを原料ガス投入口136より投入することによって、基材130の表面上にTiN層(下)、MT−TiCN層(*)、α−Al23層(*)およびTiN層を表8に示す膜厚のとおりに順次積層して被覆層を形成し、実施例4の表面被覆切削工具を作製した。 Next, as shown in FIG. 3, the base material setting jig 131 is installed in the CVD apparatus 132, and the conditions of the reaction vessel 134 of the CVD apparatus 132 are set to the temperature (° C.) and the pressure (kPa) shown in Table 1. Then, by introducing the raw material gas having the raw material composition shown in Table 1 from the raw material gas inlet 136, the TiN layer (lower), MT-TiCN layer (*), α-Al on the surface of the base material 130. The 2 O 3 layer (*) and the TiN layer were sequentially laminated according to the film thicknesses shown in Table 8 to form a coating layer, and a surface-coated cutting tool of Example 4 was produced.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

ここで、表8に示されるように、表1に示される被覆層の原料ガスの組成ごとにノズル間距離140を変更した。具体的には、表面被覆切削工具No.401は、ノズル間距離−1mmでTiN層(下)の被覆層を焼結し、ノズル間距離−1mmでMT−TiCN層(*)の被覆層を焼結し、その後ノズル間距離4mmでα−アルミナ層の被覆層を焼結し、さらにノズル間距離−1mmでTiN層の被覆層を焼結して製造した。   Here, as shown in Table 8, the inter-nozzle distance 140 was changed for each composition of the raw material gas of the coating layer shown in Table 1. Specifically, the surface-coated cutting tool No. 401 sinters the coating layer of the TiN layer (lower) at the inter-nozzle distance of −1 mm, sinters the coating layer of the MT-TiCN layer (*) at the inter-nozzle distance of −1 mm, and then α at the inter-nozzle distance of 4 mm. -The alumina coating layer was sintered, and the TiN coating layer was further sintered at a nozzle-to-nozzle distance of -1 mm.

また、表面被覆切削工具No.402は、ノズル間距離−1mmでTiN層(下)の被覆層を焼結し、ノズル間距離4mmでMT−TiCN層(*)の被覆層を焼結し、その後ノズル間距離−1mmでα−アルミナ層の被覆層を焼結し、さらにノズル間距離−1mmでTiN層の被覆層を焼結して製造した。   Further, the surface-coated cutting tool No. 402 sinters the coating layer of the TiN layer (lower) at a distance between nozzles of −1 mm, sinters the coating layer of the MT-TiCN layer (*) at a distance of 4 mm between nozzles, and then α at a distance between nozzles of −1 mm. -The alumina coating layer was sintered, and the TiN coating layer was further sintered at a nozzle-to-nozzle distance of -1 mm.

また、表面被覆切削工具No.403は、ノズル間距離−1mmでTiN層(下)の被覆層を焼結し、ノズル間距離4mmでMT−TiCN層(*)の被覆層を焼結し、その後ノズル間距離4mmでα−アルミナ層の被覆層を焼結し、さらにノズル間距離−1mmでTiN層の被覆層を焼結して製造した。   Further, the surface-coated cutting tool No. 403 sinters the coating layer of the TiN layer (lower) at a distance between nozzles of −1 mm, sinters the coating layer of the MT-TiCN layer (*) at a distance of 4 mm between nozzles, and then α− at a distance of 4 mm between the nozzles. The alumina layer coating layer was sintered, and further the TiN layer coating layer was sintered at a distance between nozzles of −1 mm.

また、表面被覆切削工具No.404は、ノズル間距離−1mmでTiN層(下)の被覆層を焼結し、ノズル間距離−1mmでMT−TiCN層(*)の被覆層を焼結し、その後ノズル間距離−1mmでα−アルミナ層の被覆層を焼結し、さらにノズル間距離−1mmでTiN層の被覆層を焼結して製造した。   Further, the surface-coated cutting tool No. 404 sinters the coating layer of the TiN layer (lower) at the inter-nozzle distance of −1 mm, sinters the coating layer of the MT-TiCN layer (*) at the inter-nozzle distance of −1 mm, and then the inter-nozzle distance of −1 mm. The coating layer of the α-alumina layer was sintered, and the coating layer of the TiN layer was further sintered at a distance between nozzles of −1 mm.

<断続切削試験>
上記のようにして製造された表面被覆切削工具No.401〜404の各々10個ずつを用意し、各工具ごとに製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が短い第1すくい面側の切れ刃部、すなわち第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとについて下記に示す断続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の欠損率を求め、それぞれの欠損率を表9に示した。
<Intermittent cutting test>
Surface coated cutting tool No. manufactured as described above. Ten pieces each of 401 to 404 are prepared, and at each end of the first rake face 205a on the first rake face side where the distance from the straight line indicating the center height 139 between the nozzles is short for each tool during manufacture. The intermittent cutting test shown below was performed for a certain cutting edge portion 207a and cutting edge portion 207b, the defect rates of these cutting edge portions were determined, and the respective defect rates are shown in Table 9.

(断続切削試験の条件)
被削材:SCr420H、直径250mmの4本溝が入っている丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:100m/min
送り:0.35mm/rev.
切り込み:2.0mm
切削時間:30秒
切削油:なし
<連続切削試験>
また、表面被覆切削工具No.401〜404の各々10個ずつを用意し、製造時にノズル間中央高さ139を示す直線との距離が長い第2すくい面側の切れ刃部、すなわち第2すくい面202の切れ刃部207cと切れ刃部dとについて下記に示す条件で連続切削試験を行ない、これらの切れ刃部の逃げ面摩耗量(VB)の平均値を求め、それぞれの逃げ面摩耗量(VB)を下記の表9に示した。
(Intermittent cutting test conditions)
Work material: SCr420H, round bar with 4 grooves of diameter 250mm Used holder: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.)
Cutting speed: 100 m / min
Feed: 0.35 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Cutting time: 30 seconds Cutting oil: None <Continuous cutting test>
Further, the surface-coated cutting tool No. 10 each of 401 to 404 is prepared, and the cutting edge part on the second rake face side having a long distance from the straight line indicating the center height 139 between the nozzles at the time of manufacture, that is, the cutting edge part 207c of the second rake face 202; off subjected to continuous cutting test under the following conditions for the blade section d, the average value of flank wear of cutting edge portions (V B), each of the flank wear amount (V B) of the following It is shown in Table 9.

(連続切削試験の条件)
被削材:S35C、直径250mmの丸棒
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル(株)社製)
切削速度:300m/min
送り:0.28mm/rev.
切り込み:1.5mm
切削時間:20分
切削油:水溶性油
<Zr含有量の測定>
表面被覆切削工具No.401〜404について、隣り合う刃先稜線206aと刃先稜線206bとのなす挟角の二等分線を含む面で各切れ刃部を切断し、その切断面の被膜の特にMT−TiCN層の部分を電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ0.5μmの範囲で10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量とした。
(Conditions for continuous cutting test)
Work material: S35C, round bar with a diameter of 250 mm Holder used: PCLNR2525-43 (manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.)
Cutting speed: 300 m / min
Feed: 0.28 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting time: 20 minutes Cutting oil: Water-soluble oil <Measurement of Zr content>
Surface coated cutting tool No. About 401-404, each cutting edge part is cut | disconnected by the surface containing the bisector of the included angle which the cutting edge ridgeline 206a and the cutting edge ridgeline 206b adjoin, and especially the part of the MT-TiCN layer part of the film of the cut surface An electron beam microanalyzer (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser) measured 10 times in a spot size range of 0.5 μm, and the average of the 10 measurements was taken as the Zr content of the MT-TiCN layer at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部における被膜の特にMT−TiCN層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yave(質量%)と、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1(質量%)と、切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2(質量%)とを得、これらの値Yave、Y1およびY2を表9に示した。 The average value Y ave (% by mass) of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edges, using the Zr content of the coating in the cutting edge part thus obtained, in particular the MT-TiCN layer, the average of Zr content of MT-TiCN layer in a blade portion 207a and the cutting edge portion 207b off value Y 1 (wt%), the Zr content of the MT-TiCN layer in the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d The average value Y 2 (mass%) was obtained, and these values Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 9.

また、上記と同様の方法で、表面被覆切削工具No.401〜404について、測定対象を切断面の被膜の特にα−アルミナ層に限定して、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe MicroAnalyser)によりスポットサイズ0.5μmで10回測定し、その10回の測定値の平均をその切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量とした。   Further, in the same manner as described above, the surface-coated cutting tool No. For 401 to 404, the object to be measured is limited to the α-alumina layer of the coating on the cut surface, and the spot size is measured 10 times with an electron probe microanalyzer (EPMA: Electron Probe MicroAnalyser). The average of the measured values was taken as the Zr content of the α-alumina layer at the cutting edge.

このようにして求めた切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量を用いて、全ての切れ刃部における被膜の特にα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yave(質量%)、切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1(質量%)および切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2(質量%)の値を得、これらの値Yave、Y1およびY2を表9に示した。 Using the Zr content of the α-alumina layer in the cutting edge portion thus obtained, the average value Y ave (mass%) of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions, particularly the α-alumina layer, the cutting edge the average value of the Zr content of α- alumina layer at a blade portion 207a and the cutting edge portion 207b Y 1 (wt%) and the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion average value of the Zr content of α- alumina layer in a 207d Y 2 (mass%) values were obtained and these values Y ave , Y 1 and Y 2 are shown in Table 9.

Figure 2010082740
Figure 2010082740

表9より明らかな通り、本発明の実施例4の表面被覆切削工具No.401の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、2.117質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、2.117質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、2.117質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.000であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 As is clear from Table 9, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge parts 401 is 2.117% by mass, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b at both ends of the first diagonal line 205a. mean value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 2.117 wt%, MT-TiCN layer in the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d at both ends of the second diagonal line (not shown) Since the average value Y 2 of the Zr content of 2.117% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.000, This was less than 0.04 shown on the right side of the formula (II), and the condition of the formula (II) was not satisfied.

また、表面被覆切削工具No.401の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.748質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1は、0.893質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2は、0.684質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.279であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edge parts 401 is 0.748% by mass, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the α-alumina layer is 0.893% by mass, and the α-alumina layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the average value Y 2 of the Zr content is 0.684% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.279, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

また、本発明の表面被覆切削工具No.402の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、1.948質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、2.073質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、1.823質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.128であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge parts 402 is 1.948% by mass, and the cutting edge part 207a and the cutting edge part 207b at both ends of the first diagonal line 205a. mean value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 2.073 wt%, MT-TiCN layer in the cutting edge portion 207c and the cutting edge portion 207d at both ends of the second diagonal line (not shown) Since the average value Y 2 of the Zr content is 1.823 mass%, the value of (Y 1 -Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.128, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

また、表面被覆切削工具No.402の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.913質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1は、0.913質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2は、0.912質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.001であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edges 402 is 0.913% by mass, and the cutting edge 207a and the cutting edge 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the α-alumina layer is 0.913% by mass, and the α-alumina layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the average value Y 2 of the Zr content is 0.912% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.001. This was less than 0.04 shown on the right side of the formula (II), and the condition of the formula (II) was not satisfied.

また、本発明の実施例4の表面被覆切削工具No.403の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、1.948質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、2.073質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、1.823質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.128であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. 4 of Example 4 of the present invention was used. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all of the cutting edges 403 is 1.948% by mass, and the cutting edge 207a and the cutting edge 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 2.073% by mass, and the MT-TiCN layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown) Since the average value Y 2 of the Zr content is 1.823 mass%, the value of (Y 1 -Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.128, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

また、表面被覆切削工具No.403の全ての切れ刃部におけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Yaveは、0.748質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y1は、0.893質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるα−アルミナ層のZr含有量の平均値Y2は、0.684質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.279であり、これは式(II)の右辺に示される0.04以上であり、式(II)の条件を満たしていた。 Further, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the α-alumina layer in all the cutting edges of 403 is 0.748% by mass, and the cutting edge 207a and the cutting edge 207b at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the α-alumina layer is 0.893% by mass, and the α-alumina layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the average value Y 2 of the Zr content is 0.684% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.279, This was 0.04 or more shown on the right side of the formula (II), which satisfied the condition of the formula (II).

これに対して、比較例4の表面被覆切削工具No.404の全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Yaveは、2.117質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bと切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Y1は、2.117質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおける被膜のZr含有量の平均値Y2は、2.118質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.000であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 In contrast, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the coating in all the cutting edge portions 404 is 2.117% by mass, and the cutting edge portions 207a, the cutting edge portions 207b, and the cutting edge portions at both ends of the first diagonal line 205a. The average value Y 1 of the Zr content of the coating is 2.117% by mass, and the average of the Zr content of the coating at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the value Y 2 is 2.118% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.000, which is expressed by the formula (II) It was less than 0.04 shown on the right side of and did not satisfy the condition of formula (II).

また、表面被覆切削工具No.404の全ての切れ刃部におけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Yaveは、0.913質量%であり、第1対角線205aの両端にある切れ刃部207aと切れ刃部207bとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y1は、0.913質量%であり、第2対角線(図示せず)の両端にある切れ刃部207cと切れ刃部207dとにおけるMT−TiCN層のZr含有量の平均値Y2は、0.912質量%であることから、式(II)の左辺に示される(Y1−Y2)/Yaveの値は、0.001であり、これは式(II)の右辺に示される0.04未満であり、式(II)の条件を満たさなかった。 Further, the surface-coated cutting tool No. The average value Y ave of the Zr content of the MT-TiCN layer in all the cutting edge portions 404 is 0.913% by mass, and the cutting edge portions 207a and 207b at both ends of the first diagonal line 205a The average value Y 1 of the Zr content of the MT-TiCN layer is 0.913% by mass, and the MT-TiCN layer at the cutting edge 207c and the cutting edge 207d at both ends of the second diagonal (not shown). Since the average value Y 2 of the Zr content is 0.912% by mass, the value of (Y 1 −Y 2 ) / Y ave shown on the left side of the formula (II) is 0.001. This was less than 0.04 shown on the right side of the formula (II), and the condition of the formula (II) was not satisfied.

また、連続切削試験による表9の逃げ面摩耗量VB(mm)から明らかなように、実施例4の表面被覆切削工具No.401〜403は、比較例4の表面被覆切削工具No.404に比して、逃げ面摩耗量VBが優れていることがわかった。また、断続切削試験による表9の欠損率から明らかなように、実施例4の表面被覆切削工具No.401〜403は、比較例4の表面被覆切削工具No.404に比して、耐欠損性も優れていることがわかった。 Further, as apparent from the flank wear amount V B (mm) in Table 9 by the continuous cutting test, the surface-coated cutting tool No. 4 of Example 4 was used. 401 to 403 are surface-coated cutting tool Nos. It was found that the flank wear amount V B was superior to 404. Further, as apparent from the defect rate in Table 9 by the intermittent cutting test, the surface-coated cutting tool No. 4 in Example 4 was used. 401 to 403 are surface-coated cutting tool Nos. As compared with 404, it was found that the fracture resistance was also excellent.

以上のことから、切れ刃部における被膜の特にMT−TiCN層またはα−アルミナ層のいずれか一方もしくは両方のZr含有量が式(II)の条件を満たす表面被覆切削工具は、式(II)の条件を満たさない表面被覆切削工具と比べて、切れ刃部ごとの硬度や強度が異なることからより広範囲の被削材に対応できる。また、耐摩耗性や耐欠損性が向上していることから、表面被覆切削工具の交換回数を減らすことができる表面被覆切削工具である。   From the above, the surface-coated cutting tool in which the Zr content of one or both of the MT-TiCN layer and the α-alumina layer of the coating at the cutting edge satisfies the formula (II) is represented by the formula (II). Compared with a surface-coated cutting tool that does not satisfy the above conditions, the hardness and strength of each cutting edge portion are different, so that a wider range of work materials can be handled. In addition, since the wear resistance and fracture resistance are improved, the surface-coated cutting tool can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool.

以上のように、本発明の実施例について説明を行なったが、上述の実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   As described above, the embodiments of the present invention have been described, but it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments.

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明によれば、広範囲の硬度や強度を有する被削材を切削することができ、かつ表面被覆切削工具の交換回数を減らすことのできる表面被覆切削工具を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a surface-coated cutting tool that can cut a work material having a wide range of hardness and strength and can reduce the number of replacements of the surface-coated cutting tool.

本発明の表面被覆切削工具の好ましい一例の模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of a preferable example of the surface covering cutting tool of the present invention. 基材セット用治具の表面と基材の第2すくい面とを接するように設置した後の基材セット用治具を真上から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the jig | tool for base-material setting after installing so that the surface of the jig | tool for base-material setting and the 2nd rake face of a base material may be contact | connected. 基材セット用治具を設置した後のCVD装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of a CVD apparatus after installing the jig | tool for base material setting. 基材セット用治具と基材の第2すくい面とが接するように設置した場合の、ノズル間中央高さと基材との位置関係を示すCVD装置の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the CVD apparatus which shows the positional relationship of the center height between nozzles, and a base material at the time of installing so that the jig | tool for base material setting and the 2nd rake face of a base material may contact | connect. 本発明の実施例の表面被覆切削工具を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the surface coating cutting tool of the Example of this invention. 基材の共有稜を基材セット用治具の孔にはめこんだ基材セット用治具を真上から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the base material setting jig | tool which fitted the shared ridge of the base material in the hole of the base material setting jig from right above. 基材の共有稜を基材セット用治具の孔にはめこんだ基材セット用治具を設置した後のCVD装置を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the CVD apparatus after installing the base material setting jig | tool which fitted the shared ridge of the base material in the hole of the base material setting jig. 基材の共有稜を基材セット用治具の孔にはめこむように設置した場合の、ノズル間中央高さと基材との位置関係を示すCVD装置の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a CVD device showing the positional relationship between the center height between nozzles and the base material when the common ridge of the base material is installed so as to fit into the hole of the base material setting jig.

符号の説明Explanation of symbols

101,201 表面被覆切削工具、102a,202 第1すくい面、102b 第2すくい面、103,203 逃げ面、104 共有稜、105a,205a 第1対角線、105b 第2対角線、106,106a,106b,206,206a,206b 刃先稜線、107,207a,207b,207c,207d 切れ刃部、130 基材、131 基材セット用治具、132 CVD装置、133 高温ヒータ、134 反応容器、135 ノズル穴、136 原料ガス投入口、137 排気口、138 反応管、139 ノズル間中央高さ、140,141 ノズル間距離、204a 第1共有稜、204b 第2共有稜。   101, 201 Surface coated cutting tool, 102a, 202 first rake face, 102b second rake face, 103, 203 flank face, 104 common ridge, 105a, 205a first diagonal line, 105b second diagonal line, 106, 106a, 106b, 206, 206a, 206b Edge edge line, 107, 207a, 207b, 207c, 207d Cutting edge part, 130 base material, 131 base material setting jig, 132 CVD apparatus, 133 high temperature heater, 134 reaction vessel, 135 nozzle hole, 136 Source gas input port, 137 exhaust port, 138 reaction tube, 139 center height between nozzles, 140, 141 distance between nozzles, 204a first shared ridge, 204b second shared ridge.

Claims (10)

基材と該基材上に形成された被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被膜は、少なくとも1層の被覆層を含み、
前記被覆層のうち少なくとも1層は、Zrを含有するZr含有被覆層であり、
前記表面被覆切削工具は、2以上の切れ刃部を有し、
前記切れ刃部のうち1の切れ刃部である第1切れ刃部における被膜のZr含有量は、該第1切れ刃部を除く他の切れ刃部のうちの少なくとも1の切れ刃部における被膜のZr含有量と異なる、表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating formed on the substrate,
The coating includes at least one coating layer,
At least one of the coating layers is a Zr-containing coating layer containing Zr,
The surface-coated cutting tool has two or more cutting edge portions,
The Zr content of the coating in the first cutting edge which is one of the cutting edges is the coating in at least one of the other cutting edges excluding the first cutting edge. A surface-coated cutting tool that is different from the Zr content.
前記被膜のZr含有量は、
いずれか1の切れ刃部における被膜のZr含有量のうち、そのZr含有量が最大となるZr含有量をX1とし、そのZr含有量が最小となるZr含有量をX2とし、
全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をXaveとする場合、
1、X2およびXaveが下記式(I)を満たす、請求項1に記載の表面被覆切削工具。
(X1−X2)/Xave≧0.04・・・(I)
The Zr content of the coating is
Of Zr content of the coating in any one of the cutting edge portion, and the Zr content that Zr content is maximum and X 1, and the Zr content that Zr content is minimized and X 2,
When the average value of the Zr content of the coating at all the cutting edges is X ave ,
The surface-coated cutting tool according to claim 1 , wherein X 1 , X 2 and X ave satisfy the following formula (I).
(X 1 −X 2 ) / X ave ≧ 0.04 (I)
前記表面被覆切削工具は、2のすくい面を有し、
前記すくい面は、いずれも少なくとも2本の対角線を有し、
前記対角線は、該対角線の両端が前記切れ刃部に含まれ、
前記すくい面のうち、面積が広い方のすくい面を第1すくい面とし、面積が狭い方のすくい面を第2すくい面とし、
前記第1すくい面の対角線のうち、いずれか1の対角線である第1対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY1とし、
前記第2すくい面の対角線のうち、前記第1対角線に平行な対角線である第2対角線の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をY2とし、
全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をYaveとする場合、
1、Y2およびYaveが下記式(II)を満たす、請求項1に記載の表面被覆切削工具。
(Y1−Y2)/Yave≧0.04・・・(II)
The surface-coated cutting tool has two rake faces,
Each of the rake faces has at least two diagonal lines,
The diagonal line includes both ends of the diagonal line in the cutting edge part,
Of the rake faces, the rake face with the larger area is the first rake face, the rake face with the smaller area is the second rake face,
Of the diagonal lines of the first rake face, the average value of the Zr content of the coating in the two cutting edge portions located at both ends of the first diagonal line that is any one of the diagonal lines is Y 1 ,
Of the diagonal lines of the second rake face, the average value of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the second diagonal line that is a diagonal line parallel to the first diagonal line is Y 2 ,
When the average value of the Zr content of the coating in all the cutting edges is Y ave ,
The surface-coated cutting tool according to claim 1 , wherein Y 1 , Y 2 and Y ave satisfy the following formula (II).
(Y 1 −Y 2 ) / Y ave ≧ 0.04 (II)
前記表面被覆切削工具は、少なくとも2の逃げ面を有し、
前記逃げ面のうち1の逃げ面は、他の逃げ面のうちの少なくとも1の逃げ面と交差する1の稜を共有稜として有し、
前記共有稜は、前記表面被覆切削工具において複数存在し、かつ該共有稜の両端は、前記切れ刃部に含まれ、
前記共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第1共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z1が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最大となり、
前記共有稜のうち、いずれか1の共有稜である第2共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値Z2が、他の共有稜の両端に位置する2の切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値のうちで最小となり、
全ての切れ刃部における被膜のZr含有量の平均値をZaveとする場合、
1、Z2およびZaveが下記式(III)を満たす、請求項1に記載の表面被覆切削工具。
(Z1−Z2)/Zave≧0.04・・・(III)
The surface-coated cutting tool has at least two flank surfaces;
One flank of the flank has one ridge that intersects at least one flank of the other flank as a shared ridge,
There are a plurality of the shared ridges in the surface-coated cutting tool, and both ends of the shared ridge are included in the cutting edge part,
Among the shared edges, any one mean value Z 1 of the Zr content of the film at the second cutting edge portions located at both ends of the first shared edge which is shared crest is located at both ends of the other shared edges It becomes the maximum among the average values of the Zr content of the coating at the cutting edge part of 2,
Among the shared ridges, the average value Z 2 of the Zr content of the coating at the two cutting edges located at both ends of the second shared ridge which is any one of the shared ridges is positioned at both ends of the other shared ridge. It becomes the smallest among the average values of the Zr content of the coating at the cutting edge part of 2,
All the average value of the Zr content of the coating on the cutting edge if the Z ave,
The surface-coated cutting tool according to claim 1 , wherein Z 1 , Z 2, and Z ave satisfy the following formula (III).
(Z 1 −Z 2 ) / Z ave ≧ 0.04 (III)
前記第1共有稜は、前記第1すくい面にある対角線のうち、いずれか1の対角線と交差し、前記対角線は前記第2共有稜とも交差する、請求項4に記載の表面被覆切削工具。   5. The surface-coated cutting tool according to claim 4, wherein the first shared edge intersects any one of the diagonal lines on the first rake face, and the diagonal line also intersects the second shared edge. 前記表面被覆切削工具は、ネガティブチップである、請求項1〜5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the surface-coated cutting tool is a negative tip. 前記被膜は、酸化アルミニウムを主体として含む酸化アルミニウム層またはチタン化合物を主体として含むチタン化合物層のいずれか一方または両方を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 6, wherein the coating includes one or both of an aluminum oxide layer mainly containing aluminum oxide and a titanium compound layer mainly containing a titanium compound. 前記Zr含有被覆層は、前記酸化アルミニウム層または前記チタン化合物層のいずれか一方または両方である、請求項1〜7のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the Zr-containing coating layer is one or both of the aluminum oxide layer and the titanium compound layer. 前記被膜は、Zr含有被覆層以外に、少なくとも1層の硬質化合物層を含んでおり、
前記硬質化合物層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、Siおよび硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を主体として含む層である、請求項1〜8のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
The coating includes at least one hard compound layer in addition to the Zr-containing coating layer,
The hard compound layer includes at least one element selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, Al, Si and boron in the periodic table, and a group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. The surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 8, wherein the surface-coated cutting tool is a layer mainly comprising a compound composed of at least one element selected from the above.
前記硬質化合物層は、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、チタンとからなる化合物を主体として含む層である、請求項9に記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 9, wherein the hard compound layer is a layer mainly including a compound composed of titanium and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron.
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