JP2010274334A - Surface-coated cutting tool and method for manufacturing the same - Google Patents

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Hideaki Kaneoka
秀明 金岡
Yoshio Okada
吉生 岡田
Akira Sakamoto
坂本  明
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-coated cutting tool excellent in both of wear resistance and chipping resistance. <P>SOLUTION: This surface-coated cutting tool includes a base material and a coating layer, and in a cross section cut in a plane including a normal line with respect to a coating layer surface, when a straight line connecting a boundary point (a) between an area to which honing is applied on a rake surface of the base material and an area to which honing is not applied and a boundary point (b) between an area to which honing is applied on a flank thereof and an area to which honing is not applied is a straight line I, a straight line connecting a boundary point (c) between an area to which honing is applied on a rake surface of the coating layer and an area to which honing is not applied and a boundary point (d) between an area to which honing is applied on a flank thereof and an area to which honing is not applied is a straight line II, and an angle with which the straight line I and the straight line II cross is θ, the angle θ is within the range of 1°≤θ≤20°. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基材と該基材表面に形成された被覆層とを含む表面被覆切削工具およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface-coated cutting tool including a base material and a coating layer formed on the surface of the base material, and a method for manufacturing the surface-coated cutting tool.

従来、一般の鋼や鋳物の切削加工には、WC−Co合金もしくはWC−Co合金にTiおよび/またはTa、Nb等の炭窒化物を添加した合金からなる超硬合金製の切削工具が用いられてきた。しかし、その切削加工の際に、切削工具の刃先は800℃以上の高温となるので、これらの超硬合金よりなる切削工具は、その切削加工時の熱により塑性変形しやすかった。そして、その結果、逃げ面摩耗の進行が増大しやすくなっていた。   Conventionally, a cutting tool made of a cemented carbide made of a WC-Co alloy or an alloy obtained by adding a carbonitride such as Ta and / or Ta and Nb to a WC-Co alloy or a WC-Co alloy has been used for cutting of general steel and castings. Has been. However, since the cutting edge of the cutting tool becomes a high temperature of 800 ° C. or higher during the cutting process, the cutting tool made of these cemented carbides is easily plastically deformed by the heat during the cutting process. As a result, the progress of flank wear tends to increase.

そこで、高温での切削工具の切削特性を改善するために、上記超硬合金を母材(基材)とし、その表面に、周期律表のIVa族金属の炭化物、窒化物、または炭窒化物(TiC、TiN、またはTiCNなど)、あるいはAl23等といった硬質セラミックスの単一層、またはこれらの硬質セラミックスの複合層からなる被覆層を形成した表面被覆切削工具が使用されている。これらの被覆層の形成には、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などの化学的蒸着法、またはイオンプレーティング法やイオンスパッタリング法などの物理的蒸着法が用いられる。 Therefore, in order to improve the cutting characteristics of the cutting tool at high temperature, the cemented carbide is used as a base material (base material), and the carbide, nitride, or carbonitride of group IVa metal of the periodic table is formed on the surface thereof. A surface-coated cutting tool in which a single layer of hard ceramics such as TiC, TiN, or TiCN, or Al 2 O 3 or a coating layer composed of a composite layer of these hard ceramics is used. For forming these coating layers, a chemical vapor deposition method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a physical vapor deposition method such as an ion plating method or an ion sputtering method is used.

これらの方法で形成された被覆層のうち、特に化学的蒸着法により形成した被覆層は、超硬合金の母材との密着強度が非常に高く、耐摩耗性が非常に優れている。近年、切削の高速化および高能率化の要望から被覆層はますます厚くなる傾向にあるため、超硬合金母材と被覆層との密着強度は重要である。   Among the coating layers formed by these methods, particularly, the coating layer formed by chemical vapor deposition has very high adhesion strength with the base material of the cemented carbide, and has excellent wear resistance. In recent years, since the coating layer tends to become thicker due to the demand for higher speed and higher efficiency of cutting, the adhesion strength between the cemented carbide base material and the coating layer is important.

しかし一方で、化学的蒸着法で被覆層を形成する際には、被覆層の温度が約1000℃近くの高温となるため、被覆層形成後に室温まで冷却すると、超硬合金母材と被覆層との熱膨張係数の差により被覆層に引張応力が残留する。その結果、切削加工時に被覆層の表面を起点として亀裂が発生すると、引張応力によりその亀裂が伝播し、被覆層の脱落やチッピングが発生する。具体的には、超硬合金母材の熱膨張係数は約5.1×10-6-1程度であるのに対し、被覆層の熱膨張係数は、たとえばTiNの場合約9.2×10-6-1であり、TiCの場合約7.6×10-6-1であり、Al23の場合約8.5×10-6-1である。 However, when the coating layer is formed by chemical vapor deposition, the temperature of the coating layer becomes a high temperature of about 1000 ° C. Therefore, when the coating layer is cooled to room temperature after forming the coating layer, the cemented carbide base material and the coating layer are formed. Tensile stress remains in the coating layer due to the difference in thermal expansion coefficient. As a result, when a crack is generated starting from the surface of the coating layer during cutting, the crack is propagated by tensile stress, and the coating layer is dropped or chipped. Specifically, the thermal expansion coefficient of the cemented carbide base material is about 5.1 × 10 −6 K −1 , whereas the thermal expansion coefficient of the coating layer is about 9.2 × for TiN, for example. 10 −6 K −1 , about 7.6 × 10 −6 K −1 for TiC, and about 8.5 × 10 −6 K −1 for Al 2 O 3 .

現在一般に使用されている表面被覆切削工具の被覆層の厚みは、約数μmから約十数μmの範囲であるのは、被覆層の厚みを厚くするほど耐摩耗性が向上するものの、上記の理由から厚い被覆層ほど工具が異常損傷を引き起こす可能性が高まり、耐欠損性が低下することに起因する。上記に加えて、現在一般に使用されている表面被覆切削工具の被覆層は、基材の表面形状に依存して成長するため、切削加工時の断続的な負荷が刃先における異なる被覆層同士の界面および被覆層と基材との界面に作用することから、当該界面に亀裂が集中する結果、被覆層の脱落やチッピングが生じやすかった。   The thickness of the coating layer of the surface-coated cutting tool currently in general use is in the range of about several μm to about tens of μm. Although the wear resistance increases as the coating layer thickness increases, For this reason, the thicker the coating layer, the higher the possibility that the tool will cause abnormal damage, resulting in reduced fracture resistance. In addition to the above, since the coating layer of the surface-coated cutting tool that is currently used generally grows depending on the surface shape of the substrate, the intermittent load during cutting is an interface between different coating layers on the cutting edge. In addition, since it acts on the interface between the coating layer and the substrate, cracks concentrate on the interface, and as a result, the coating layer is likely to fall off or chipping.

そこで、このような被覆層の特性を改善するための様々な技術が提案されている。たとえば特開平07−216549号公報(特許文献1)には、アルミナ層成膜後の冷却時に発生するクラックを無くすことで、切削工具の切削寿命を向上させる技術が記載されている。   Therefore, various techniques for improving the characteristics of such a coating layer have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-216549 (Patent Document 1) describes a technique for improving the cutting life of a cutting tool by eliminating cracks generated during cooling after forming an alumina layer.

また、特開平05−057507号公報(特許文献2)には、硬質材料からなる工具母材の表面に、化学気相成長法によって最外層としてTiN、TiCNのいずれかの膜を、最外層に隣接する内層としてAl23膜を形成した後、工具刃先部のみを研磨処理し、Al23膜を露出することで切屑の耐溶着性と切削加工時の耐衝撃性を向上することができるとされ、工具の長寿命化を図る技術として提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 05-057507 (Patent Document 2) discloses that a TiN or TiCN film is formed on the surface of a tool base made of a hard material as an outermost layer by chemical vapor deposition. After forming an Al 2 O 3 film as an adjacent inner layer, only the cutting edge of the tool is polished and the Al 2 O 3 film is exposed to improve chip welding resistance and impact resistance during cutting. It has been proposed as a technique for extending the tool life.

特開平07−216549号公報JP 07-216549 A 特開平05−057507号公報JP 05-057507 A

しかしながら、特許文献1に開示された工具であっても、被覆層中には依然として引張応力が残留しているため、高速加工および高能率加工で断続的に切削を行なう場合には、依然として耐欠損性に劣るという問題があった。また、切削工具の刃先稜線部における被覆層と基材との外郭形状が相似形状であるため、異なる被覆層同士の界面および被覆層と基材との界面において切削時の断続負荷が集中することから亀裂が当該界面に発生するという問題があった。   However, even with the tool disclosed in Patent Document 1, tensile stress still remains in the coating layer, so when cutting intermittently in high-speed machining and high-efficiency machining, it is still not fracture resistant. There was a problem of inferiority. In addition, since the outer shape of the coating layer and the base material at the edge of the cutting edge of the cutting tool is similar, intermittent loads during cutting are concentrated at the interface between the different coating layers and at the interface between the coating layer and the base material. Therefore, there was a problem that cracks occurred at the interface.

また、特許文献2に開示された工具は刃先部の表面粗さに主眼をおいており、被覆層同士の界面および被覆層と基材との界面において切削時の断続負荷が集中する場合には亀裂が当該界面に発生するという問題があった。   In addition, the tool disclosed in Patent Document 2 focuses on the surface roughness of the cutting edge, and when intermittent loads during cutting are concentrated at the interface between the coating layers and the interface between the coating layer and the substrate. There was a problem that cracks occurred at the interface.

上記のような問題に起因して、被覆層の脱落やチッピングによって摩耗が不均一に進行し、耐摩耗性が低下するという問題があった。これらの問題は、表面被覆切削工具全般にわたる問題であるが、とりわけフライス加工や溝付き材の旋削加工などの切削加工に用いられる表面被覆切削工具において特に顕著となる問題であった。上記の用途に用いられる表面被覆切削工具では、断続的な荷重が負荷されることによって刃先の欠損が極めて起こりやすかった。したがって、本発明は、耐摩耗性と耐欠損性との両者に優れた表面被覆切削工具を提供することを目的とする。   Due to the problems as described above, there has been a problem that wear progresses non-uniformly due to dropping or chipping of the coating layer, and wear resistance decreases. These problems are problems in general for surface-coated cutting tools, but are particularly prominent problems in surface-coated cutting tools used for cutting such as milling and turning of grooved materials. In the surface-coated cutting tool used for the above-mentioned application, the chipping of the cutting edge is extremely likely to occur when an intermittent load is applied. Therefore, an object of the present invention is to provide a surface-coated cutting tool that is excellent in both wear resistance and fracture resistance.

本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材表面に形成された被覆層とを含み、該基材と該被覆層とは、それぞれ刃先稜線部においてホーニング処理が施されており、該被覆層表面に対する法線を含む平面で該表面被覆切削工具を切断した場合の断面において、該基材のすくい面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点aと、該基材の逃げ面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点bとを結ぶ直線を直線Iとし、該被覆層のすくい面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点cと、該被覆層の逃げ面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点dとを結ぶ直線を直線IIとし、該直線Iと該直線IIとが交わる角度をθとする場合、該角度θは、1°≦θ≦20°の範囲となることを特徴とする。   The surface-coated cutting tool of the present invention includes a base material and a coating layer formed on the surface of the base material, and the base material and the coating layer are each subjected to a honing treatment at the edge of the blade edge, In a cross section when the surface-coated cutting tool is cut along a plane including a normal line to the surface of the coating layer, a region where the honing treatment is performed on the rake face of the base material and a region where the honing treatment is not performed A straight line connecting a boundary point a and a boundary point b between a region where the honing process is performed on the flank of the base material and a region where the honing process is not performed is defined as a straight line I, and the rake surface of the coating layer The boundary point c between the region where the honing process is performed and the region where the honing process is not performed, and the region where the honing process is performed on the flank of the coating layer and the honing process are performed When the straight line connecting the boundary point d with the straight line is a straight line II and the angle at which the straight line I and the straight line II intersect is θ, the angle θ is in the range of 1 ° ≦ θ ≦ 20 °. It is characterized by.

ここで、上記被覆層は、3μm以上20μm以下の厚みを有することが好ましい。また、上記基材は、硬質化合物よりなる複数の硬質相と、該硬質相同士を結合する結合相とを含み、該硬質化合物は、周期律表のIVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)、およびVIa族元素(Cr、Mo、W等)のいずれかに属する少なくとも一種の元素の炭化物、窒化物、および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物と、炭化タングステンと、からなることが好ましい。またあるいは、上記硬質化合物は、炭化タングステンであることが好ましい。   Here, the coating layer preferably has a thickness of 3 μm to 20 μm. The base material includes a plurality of hard phases made of a hard compound and a binder phase that bonds the hard phases, and the hard compound is an IVa group element (Ti, Zr, Hf, etc.) in the periodic table. Selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides of at least one element belonging to any one of the group elements Va, Vb (Nb, Ta, etc.) and Group VIa (Cr, Mo, W, etc.) It is preferable to consist of at least one compound and tungsten carbide. Alternatively, the hard compound is preferably tungsten carbide.

一方、上記結合相は、鉄、コバルト、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素により構成されることが好ましく、上記被覆層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、アルミニウム、およびシリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素(B)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素とからなる化合物により構成されることが好ましい。   On the other hand, the binder phase is preferably composed of at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel, and the coating layer is composed of a group IVa element, a group Va element, a group VIa in the periodic table. It is preferably composed of a compound comprising at least one element selected from the group consisting of element, aluminum, and silicon and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron (B). .

また、本発明は、上記のいずれかに記載の表面被覆切削工具の製造方法であって、上記被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、上記被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す工程を含む、表面被覆切削工具の製造方法にも係る。   Moreover, this invention is a manufacturing method of the surface coating cutting tool in any one of said, Comprising: By masking a part by the side of the flank of the said coating layer, with respect to the blade edge ridgeline part of the said coating layer The present invention also relates to a method for manufacturing a surface-coated cutting tool including a step of performing a honing process.

本発明の表面被覆切削工具は、上記の通りの構成を有することにより、優れた耐摩耗性と優れた耐欠損性とを有している。   The surface-coated cutting tool of the present invention has excellent wear resistance and excellent fracture resistance by having the configuration as described above.

被覆層表面に対する法線を含む平面で切断した場合の本発明の表面被覆切削工具の刃先稜線部周辺の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the edge edge line part periphery of the surface coating cutting tool of this invention at the time of cut | disconnecting in the plane containing the normal line with respect to the surface of a coating layer. 表面被覆切削工具をマスキングプレートでマスキングした状態の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the state which masked the surface coating cutting tool with the masking plate.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では、図面を用いて説明する場合があるが、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。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the following description, the description may be made with reference to the drawings. In the drawings of the present invention, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材表面に形成された被覆層とを含む。このような構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、たとえばドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、クランクシャフトのピンミーリング加工用等の刃先交換型切削チップとして有用に用いることができるが、これらの用途および形状に限定されるものではない。本発明の表面被覆切削工具は、フライス加工や溝付き材の旋削加工など、断続的な荷重が負荷される切削加工用途において特に適している。
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention includes a base material and a coating layer formed on the surface of the base material. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a configuration is usefully used as a cutting edge-exchangeable cutting tip for drilling, end milling, milling, turning, crankshaft pin milling, and the like. Although not limited to these uses and shapes. The surface-coated cutting tool of the present invention is particularly suitable for cutting applications where intermittent loads are applied, such as milling and turning of grooved materials.

<基材>
本発明の表面被覆切削工具の基材としては、このような切削工具の基材として知られる従来公知のもの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の他、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など)、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等をこのような基材の例として挙げることができる。
<Base material>
As the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention, a conventionally known material known as such a cutting tool base material can be used without particular limitation. For example, cemented carbide (for example, WC base cemented carbide, including 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 Etc. can be mentioned as examples of such a substrate.

そして本発明においては、上記のような基材の中でも、特に硬質化合物よりなる複数の硬質相(通常マトリックスとなる)と、該硬質相同士を結合する結合相とを含む構造を有したものが好ましく、特に硬質化合物である金属炭化物の粉末等を焼結して製造される超硬合金が好ましい。ここで、このような硬質化合物としては、たとえば周期律表のIVa族元素、Va族元素、およびVIa族元素のいずれかに属する少なくとも一種の元素の炭化物、窒化物、および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物と、炭化タングステンと、からなることが好ましい。またあるいは、上記硬質化合物は、炭化タングステンのみであることが好ましい。なお、周期律表のIVa族元素、Va族元素、およびVIa族元素のいずれかに属する少なくとも一種の元素の炭化物、窒化物、および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の具体例としては、TiC、TiN、TaC、NbC、ZrCN、Cr32、ZrC、ZrN、TiCN等を挙げることができる。またなお、上記硬質相は上記の硬質化合物の代わりに、サーメット等により構成されるものであってもよい。 In the present invention, among the base materials as described above, in particular, those having a structure including a plurality of hard phases (usually a matrix) made of a hard compound and a binder phase for bonding the hard phases together. Particularly preferred is a cemented carbide produced by sintering a powder of metal carbide which is a hard compound. Here, as such a hard compound, for example, a group consisting of carbide, nitride, and carbonitride of at least one element belonging to any of group IVa element, group Va element, and group VIa element of the periodic table It is preferable to consist of at least one compound selected from tungsten carbide. Alternatively, the hard compound is preferably only tungsten carbide. A specific example of at least one compound selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides of at least one element belonging to any of group IVa element, group Va element, and group VIa element of the periodic table Examples thereof include TiC, TiN, TaC, NbC, ZrCN, Cr 3 C 2 , ZrC, ZrN, TiCN, and the like. The hard phase may be composed of cermet or the like instead of the hard compound.

上記のような硬質化合物で構成される硬質相は、硬質であり、耐摩耗性に優れている。また、高温時の硬度低下も小さい。このため、本発明の表面被覆切削工具の基材の素材として適している。   The hard phase composed of the hard compound as described above is hard and has excellent wear resistance. In addition, the decrease in hardness at high temperatures is small. For this reason, it is suitable as a raw material for the substrate of the surface-coated cutting tool of the present invention.

一方、上記結合相は、上記硬質相同士を結合する作用を有するものであり、たとえば鉄系金属、すなわち鉄、コバルト、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素により構成されることが好ましい。このような元素による結合相は、上記の硬質相、特に金属炭化物よりなる硬質相同士の結合を強化する性質を有しているので好適である。なお、硬質相がサーメットよりなっている場合、結合相はコバルト、ニッケル、またはコバルトとニッケルとの合金であることが特に好ましい。   On the other hand, the binder phase has a function of binding the hard phases to each other, and is preferably composed of, for example, at least one element selected from the group consisting of iron-based metals, that is, iron, cobalt, and nickel. . A bonded phase of such an element is suitable because it has a property of strengthening the bond between the hard phases, particularly hard phases made of metal carbides. When the hard phase is made of cermet, the binder phase is particularly preferably cobalt, nickel, or an alloy of cobalt and nickel.

本発明において、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。なお、本発明で用いる基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていても良く、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。   In the present invention, when a cemented carbide is used as the 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. The base material used in the present invention may have a modified surface. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, or in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.

<被覆層>
本発明の被覆層は、基材上の全面を被覆する態様を含むとともに、部分的に被覆層が形成されていない態様をも含み、さらにまた表面被覆切削工具の特定の部分において被覆層の一部の積層態様が異なっているような態様をも含む。また、このような本発明の被覆層は、その全体の厚みが3μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以上18μm以下である。被覆層の厚みを3μm以上とすることにより、被覆層の耐摩耗性向上の効果を得ることができ、被覆層の厚みが厚くなるほど耐摩耗性は向上する。一方、被覆層の厚みを20μm以下とすることにより、被覆層の耐欠損性を確保することができる。
<Coating layer>
The coating layer of the present invention includes a mode in which the entire surface of the substrate is coated and a mode in which the coating layer is not partially formed. The aspect which the lamination | stacking aspect of a part differs is also included. Moreover, it is preferable that the whole thickness of such a coating layer of this invention is 3 micrometers or more and 20 micrometers or less, More preferably, they are 5 micrometers or more and 18 micrometers or less. By setting the thickness of the coating layer to 3 μm or more, the effect of improving the wear resistance of the coating layer can be obtained, and the wear resistance improves as the thickness of the coating layer increases. On the other hand, the chipping resistance of the coating layer can be ensured by setting the thickness of the coating layer to 20 μm or less.

このような被覆層としては、従来公知の被覆層を特に限定なく採用することができ、たとえば硬質セラミックス、特に周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、アルミニウム、およびシリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素と、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一種の元素とからなる化合物により構成されることが好ましい。   As such a coating layer, a conventionally known coating layer can be used without any particular limitation, and is made of, for example, hard ceramics, particularly IVa group element, Va group element, VIa group element, aluminum, and silicon of the periodic table. It is preferably composed of a compound comprising at least one element selected from the group and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron.

このような化合物としては、より具体的には、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、アルミニウム、およびシリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、炭酸化物、炭酸窒化物、硼窒化物、および硼炭窒化物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられ、さらに具体的には、TiC、TiCN、TiN、TiSiN、TiSiCN、TiCNO、TiHfN、TiNbN、TiTaN、TiAlN、TiAlCrN、TiAlSiN、TiAlSiCrN、TiBN、TiAlBN、TiSiBN、TiBCN、TiAlBCN、TiSiBCN、CrN、AlN、AlCrN、Al23、ZrN、ZrCN、ZrO2、VN、TiO2等を挙げることができる。 More specifically, as such a compound, carbide, nitride, carbon of at least one element selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, aluminum and silicon in the periodic table And at least one compound selected from the group consisting of nitride, oxide, carbonate, carbonitride, boronitride, and borocarbonitride. More specifically, TiC, TiCN, TiN, TiSiN, TiSiCN, TiCNO, TiHfN, TiNbN, TiTaN, TiAlN, TiAlCrN, TiAlSiN, TiAlSiCrN, TiBN, TiAlBN, TiSiBN, TiBCN, TiAlBCN, TiSiBCN, CrN, AlN, AlCrN, Al 2 O 3, ZrN, ZrCN, ZrO 2, VN, It is mentioned such as TiO 2 That.

このような被覆層は、単一層であってもよいし、複数の層からなる複合層であってもよい。このような被覆層を基材表面に形成することにより、耐摩耗性が向上する。   Such a coating layer may be a single layer or a composite layer composed of a plurality of layers. By forming such a coating layer on the substrate surface, the wear resistance is improved.

<ホーニング処理および角度θ>
本発明の表面被覆切削工具において、上記で説明した基材と被覆層とは、それぞれ刃先稜線部においてホーニング処理が施されている。ここで、刃先稜線部とは、すくい面と逃げ面とが交差する稜およびその周辺部(稜が存在しない場合はすくい面と逃げ面とを仮定的に交差させてなる仮定的な稜に対するその周辺部を含む)であって、切削に関与する部位をいう。また、切削に関与する部位とは、被削材と実際に接触する部位およびその周辺部位であって切削加工により温度が上昇する部位をいう。また、ホーニング処理とは、刃先稜線部が明瞭な稜を形成すると容易にチッピング等を生じるため、その稜に対して面取り加工やアール(R)付与加工等を施す処理をいう。このため、刃先稜線部は、上記のように定義されるが、その稜は面取りやアール(R)が付与された状態となっており実際に明瞭な稜を示す場合は少ない。
<Honing treatment and angle θ>
In the surface-coated cutting tool of the present invention, the base material and the coating layer described above are each subjected to a honing process at the edge of the cutting edge. Here, the edge of the cutting edge is the ridge where the rake face and the flank face intersect, and its peripheral part (if there is no ridge, the ridge line part is assumed to intersect the rake face and the flank face hypothetically. It includes a peripheral part) and refers to a part involved in cutting. Moreover, the site | part participating in cutting means the site | part where the temperature rises by the site | part which is actually in contact with a workpiece, and its peripheral site | part. The honing process refers to a process of chamfering or rounding (R) applying to the ridges because chipping or the like easily occurs when the edge ridge line portion forms a clear ridge. For this reason, although the blade edge ridge line portion is defined as described above, the edge is in a state of being chamfered or rounded (R), and there are few cases that actually show a clear edge.

そして、本発明の表面被覆切削工具においては、たとえば図1に示すように、該被覆層2の表面に対する法線(被覆層2を平面または曲面と仮定した場合にその表面に対する垂直な直線)を含む平面で該表面被覆切削工具10を切断した場合の断面において、該基材1のすくい面3におけるホーニング処理が施されている領域5とホーニング処理が施されていない領域との境界点aと、該基材1の逃げ面4におけるホーニング処理が施されている領域5とホーニング処理が施されていない領域との境界点bとを結ぶ直線を直線I(図1では破線で表わされている)とし、該被覆層2のすくい面3におけるホーニング処理が施されている領域6とホーニング処理が施されていない領域との境界点cと、該被覆層2の逃げ面4におけるホーニング処理が施されている領域6とホーニング処理が施されていない領域との境界点dとを結ぶ直線を直線II(図1では破線で表わされている)とし、該直線Iと該直線IIとが交わる角度をθとする場合、該角度θ(狭い方の角度)は、1°≦θ≦20°の範囲となることを特徴とする。該角度θは、より好ましくは、2°≦θ≦10°の範囲とすることが好適である。   In the surface-coated cutting tool of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a normal line to the surface of the coating layer 2 (a straight line perpendicular to the surface when the coating layer 2 is assumed to be a plane or a curved surface) is provided. In the cross section when the surface-coated cutting tool 10 is cut by a plane including the boundary point a between the region 5 on which the honing treatment is performed on the rake face 3 of the substrate 1 and the region on which the honing treatment is not performed. A straight line connecting the boundary point b between the region 5 subjected to the honing process and the region not subjected to the honing process on the flank 4 of the substrate 1 is represented by a straight line I (shown by a broken line in FIG. 1). ) And the boundary point c between the region 6 subjected to the honing treatment on the rake face 3 of the coating layer 2 and the region not subjected to the honing treatment, and the honing on the flank 4 of the coating layer 2 A straight line connecting a boundary point d between the region 6 subjected to the process and the region not subjected to the honing process is defined as a straight line II (represented by a broken line in FIG. 1), and the straight line I and the straight line II When the angle at which the angle intersects is θ, the angle θ (the narrower angle) is in the range of 1 ° ≦ θ ≦ 20 °. The angle θ is more preferably in the range of 2 ° ≦ θ ≦ 10 °.

このように、該角度θを上記のような特定の範囲に制御したことにより、切削加工時の刃先稜線部に作用する衝撃負荷を分散させることが可能となり、これにより、被覆層と基材との密着強度を増加させることが可能となった。このため、被覆層によって耐摩耗性を向上しつつ、被覆層の脱落やチッピングを防ぐことができ、以って本発明の表面被覆切削工具は耐摩耗性と耐欠損性との両者に優れたものとなる。該角度θが20°を超えると、被覆層による被覆機能が十分に発揮されないため工具の耐摩耗性が低下する。一方、該角度θが1°未満の場合には、十分な負荷分散効果が得られず、被覆層の剥離によるチッピングを引き起こす。   In this way, by controlling the angle θ to the specific range as described above, it becomes possible to disperse the impact load acting on the edge of the cutting edge during the cutting process. It became possible to increase the adhesion strength of the. For this reason, it is possible to prevent the coating layer from falling off or chipping while improving the wear resistance by the coating layer, and thus the surface-coated cutting tool of the present invention is excellent in both wear resistance and chipping resistance. It will be a thing. When the angle θ exceeds 20 °, the covering function of the covering layer is not sufficiently exhibited, so that the wear resistance of the tool is lowered. On the other hand, when the angle θ is less than 1 °, a sufficient load distribution effect cannot be obtained, and chipping due to peeling of the coating layer is caused.

なお、上記において各々の境界点は、上記断面を顕微鏡により観察することにより決定する。通常、その断面において直線を呈するすくい面および逃げ面に対して、その直線が屈曲する点を境界点とする。   In the above, each boundary point is determined by observing the cross section with a microscope. Usually, a point at which the straight line is bent with respect to the rake face and the flank face exhibiting a straight line in the cross section is defined as a boundary point.

また、上記法線を含む平面は、該法線を中心として回転させられるため無数に存在することとなるが、それらの平面のうちいずれかの平面において上記角度θが1°≦θ≦20°の範囲外となる場合等のように、角度θの特定が困難となる場合は、該法線として被覆層表面のすくい面の中心(中央部に貫通孔が開けられている場合はその貫通孔が開けられていないと仮定した場合の幾何学的な意味での中心とする)に対する法線を選択し、この法線とともに2つの逃げ面が交差する稜(仮定的な稜となる場合を含む)をも含む平面で切断した場合の断面における角度θで判断するものとする(このような断面が複数ある場合はいずれか一の断面で判断する)。通常、その断面における刃先稜線部が切削加工の中心的部位となるからである。   In addition, there are an infinite number of planes including the normal line because the plane is rotated about the normal line, and the angle θ is 1 ° ≦ θ ≦ 20 ° in any one of the planes. When it is difficult to specify the angle θ as in the case where it is out of the range, the center of the rake face of the coating layer surface as the normal line (if the through hole is formed in the center, the through hole Select the normal to the geometrical center when assuming that is not open, and include a ridge that intersects the two flank faces with this normal (including a hypothetical ridge) ) In the cross-section when cut by a plane including the same as the above (if there are a plurality of such cross-sections, it is determined by any one cross-section). This is because the edge of the cutting edge in the cross section is usually the central part of the cutting process.

なお、ホーニング処理が施されている領域の被覆層は、ホーニング処理が施されていない領域の被覆層に比し、厚みが薄くなるとともに、2以上の層により被覆層が形成されている場合にはその積層数が減少する場合がある。   In addition, when the coating layer of the area | region where the honing process is performed becomes thin compared with the coating layer of the area | region where the honing process is not performed, and the coating layer is formed by two or more layers May reduce the number of stacked layers.

<製造方法>
本発明に係る表面被覆切削工具の製造方法は、上記被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、上記被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す工程を含む。本発明の製造方法は、このような工程を含む限り、他の任意の工程を含むことができ、たとえば、基材を準備する工程、基材の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す工程、被覆層を形成する工程等をこの順に含むことができる。そして、これらの工程後に、被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す工程を行なうことが好ましい。以下、このような製造方法について、さらに詳述する。
<Manufacturing method>
The manufacturing method of the surface coating cutting tool which concerns on this invention includes the process of performing a honing process with respect to the blade edge ridgeline part of the said coating layer by masking a part by the side of the flank of the said coating layer. The production method of the present invention can include other optional steps as long as such a step is included. For example, a step of preparing a base material, a step of performing a honing process on a cutting edge ridge line portion of the base material, The process of forming a coating layer etc. can be included in this order. And it is preferable to perform the process of performing a honing process with respect to the blade edge ridgeline part of a coating layer after these processes. Hereinafter, such a manufacturing method will be described in more detail.

まず、基材を準備する。続いて、ブラシまたはプラスティックメディアを用いて基材の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す。このようなホーニング処理はショットピーニングを用いて微粒子を基材に衝突させる方法を用いてもよい。なお、このようなホーニング処理の諸条件は従来公知の条件を採用することができる。   First, a base material is prepared. Then, a honing process is performed with respect to the edge edge line part of a base material using a brush or a plastic medium. Such a honing process may use a method in which fine particles collide with a substrate using shot peening. In addition, conventionally well-known conditions can be employ | adopted for various conditions of such a honing process.

次いで、基材の表面に被覆層を形成する。被覆層は、たとえばチャンバ内に基材を配置し、CVD法などの気相合成法を用いて、800℃以上1100℃以下の温度で基材上に成膜される。特にこのようなCVD法により形成した被覆層は、基材との密着強度が非常に高いため好ましい。また、これにより被覆層を厚く形成することができ、耐摩耗性を向上させることができる。なお、本発明における被覆層の形成方法は、このようなCVD法のみに限定されるものではなく、このようなCVD法に代えてたとえばイオンプレーティング法やイオンスパッタリング法等の物理的蒸着法を用いてもよい。   Next, a coating layer is formed on the surface of the substrate. The coating layer is formed on the substrate at a temperature of 800 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, for example, by placing the substrate in a chamber and using a vapor phase synthesis method such as a CVD method. In particular, the coating layer formed by such a CVD method is preferable because the adhesion strength with the base material is very high. In addition, this makes it possible to form a thick coating layer and improve wear resistance. The method for forming the coating layer in the present invention is not limited to such a CVD method. Instead of such a CVD method, for example, a physical vapor deposition method such as an ion plating method or an ion sputtering method is used. It may be used.

次に、上記のようにして形成された被覆層の逃げ面側に対して、当該被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、この被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す。この場合、かかるマスキングは、図2(マスキングプレートにより表面被覆切削工具をマスキングした状態で、被覆層表面であってすくい面の中心に対する法線とともに2つの逃げ面が交差する稜(仮定的な稜となる場合を含む)をも含む平面でそれらを切断した場合の断面図。なお、図面中央部の破線で示した部分は、貫通孔を示す。)に示したように刃先部分20(すくい面と逃げ面とが(仮定的に)交差する(仮定的な)稜を意味する)から0.05mm〜0.45mm、好ましくは0.1mm〜0.4mmの範囲(図2においてAで示した部分)が覆われないようにして、厚み(図2においてBで示した部分)0.5mm〜4mm、好ましくは0.7mm〜3mmのマスキングプレート30(好ましくは金属製プレート)により被覆層の逃げ面側に対してマスキングを施す。このようなマスキングは、通常、表面被覆切削工具の逃げ面側をマスキングプレートで帯状に覆うようにして行なわれる。   Next, honing treatment is performed on the ridge line portion of the coating layer by masking a part of the flank side of the coating layer on the flank side of the coating layer formed as described above. Apply. In this case, such masking is performed as shown in FIG. 2 (a ridge (a hypothetical ridge where the two flank surfaces intersect with the normal to the center of the rake face on the surface of the coating layer with the surface-coated cutting tool masked). A sectional view when cutting them in a plane including a case where the cutting edge portion is included. (Note that the portion indicated by a broken line in the center of the drawing indicates a through hole.) As shown in FIG. And the flank face (assuming that it intersects (assumingly) an edge (assuming)) to 0.05 mm to 0.45 mm, preferably 0.1 mm to 0.4 mm (indicated by A in FIG. 2). Part) is covered with a masking plate 30 (preferably a metal plate) having a thickness (part indicated by B in FIG. 2) of 0.5 mm to 4 mm, preferably 0.7 mm to 3 mm. Applying a masking against the flank face side. Such masking is usually performed by covering the flank side of the surface-coated cutting tool with a masking plate in a band shape.

そして、ブラシまたはプラスティックメディアを用いて上記のようにマスキングされた被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す。このようなホーニング処理はショットピーニングを用いて微粒子を被覆層に衝突させる方法を用いてもよい。なお、上記のマスキングの媒体は、マスキングプレートのみに限られるものではない。また、このようなホーニング処理の上記以外の諸条件は従来公知の条件を採用することができる。   Then, a honing process is performed on the edge portion of the edge of the coating layer masked as described above using a brush or a plastic medium. Such a honing process may use a method in which fine particles collide with the coating layer using shot peening. The masking medium is not limited to the masking plate. Moreover, conventionally well-known conditions can be employ | adopted for conditions other than the above of such a honing process.

このように、被覆層の逃げ面側の一部(すなわち刃先部分から一定の範囲を除いた残りの部分)をマスキングすることにより、ホーニング処理時にブラシまたはプラスティックメディア等のメディアが逃げ面側に回り込むことを抑制できるため、上記のような角度θを形成することができる。このような角度θは、上記のようにマスキングプレートによりマスキングされない範囲および/またはマスキングプレートの厚みを調整することにより調整することが可能となる。   In this way, by masking a part of the coating layer on the flank side (that is, the remaining part excluding a certain range from the blade edge part), media such as brushes or plastic media wrap around the flank side during the honing process. Since this can be suppressed, the angle θ as described above can be formed. Such an angle θ can be adjusted by adjusting the range not masked by the masking plate and / or the thickness of the masking plate as described above.

なお、被覆層の刃先稜線部のホーニング処理時において上述のようなマスキングを施さない場合には、上記のような角度θを形成することはできない。そして、そのような場合は、表面被覆切削工具の耐欠損性を向上させることができなくなる。   Note that the angle θ as described above cannot be formed when the masking as described above is not performed during the honing process of the edge of the edge of the coating layer. In such a case, the chipping resistance of the surface-coated cutting tool cannot be improved.

以下、実施例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, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<実施例1>
JIS(Japanese Industrial Standard)に規定されるJIS B 4120(1998) CNMG120408の切削工具形状を有する超硬合金母材を基材として準備した。なお、このような基材は、後述の各試料(A1〜A6)毎に3個ずつ計18個準備した。また、この基材の組成は、87.0wt%のWCと、7.0wt%のCoと、3.0wt%のTiCと、3.0wt%のNbCとにより構成されている。
<Example 1>
A cemented carbide base material having a cutting tool shape of JIS B 4120 (1998) CNMG120408 defined in JIS (Japanese Industrial Standard) was prepared as a base material. In addition, a total of 18 such substrates were prepared for each of the samples (A1 to A6) to be described later. The composition of this base material is composed of 87.0 wt% WC, 7.0 wt% Co, 3.0 wt% TiC, and 3.0 wt% NbC.

そして、この基材の刃先稜線部に対してSiCブラシ等を用いてホーニング処理を施した。次いで、このようにホーニングされた基材の表面上に被覆層を形成した。この被覆層は、CVD法により形成し、まず基材表面と接するように0.5μmの厚みを有するTiNを形成し、その上に順次、7.0μmの厚みを有するMT(moderate temperature)−TiCN、1.0μmの厚みを有するTiN、7.0μmの厚みを有するAl23、および1.5μmの厚みを有するTiNをこの順に成膜した。 And the honing process was performed using the SiC brush etc. with respect to the blade edge ridgeline part of this base material. Next, a coating layer was formed on the surface of the substrate honed in this way. This coating layer is formed by a CVD method. First, TiN having a thickness of 0.5 μm is formed so as to be in contact with the surface of the substrate, and then MT (moderate temperature) -TiCN having a thickness of 7.0 μm is sequentially formed thereon. TiN having a thickness of 1.0 μm, Al 2 O 3 having a thickness of 7.0 μm, and TiN having a thickness of 1.5 μm were formed in this order.

続いて、上記のようにして形成された被覆層の逃げ面側に対して、当該被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、この被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施した。具体的には、刃先部分から0.2mmの範囲が覆われないようにして、以下のそれぞれ厚みが異なるマスキングプレート(金属製プレート)により被覆層の逃げ面側に対してマスキングを施した。すなわち、当該マスキングプレート(金属としてSUS304を用いたもの)は、試料A2については厚み0.1mmとし、試料A3については厚み0.5mmとし、試料A4については厚み1.0mmとし、試料A5については厚み4.0mmとし、試料A6については厚み5.0mmとした。一方、試料A1についてはマスキングを施さなかった。このようなホーニング処理は、被覆層の刃先稜線部の表面からブラシを用いて行ない、表面被覆切削工具を得た。   Subsequently, honing treatment is performed on the ridge line portion of the coating layer by masking a part of the flank side of the coating layer with respect to the flank side of the coating layer formed as described above. gave. Specifically, the flank face side of the coating layer was masked with the following masking plates (metal plates) having different thicknesses so that the range of 0.2 mm from the blade edge portion was not covered. That is, the masking plate (using SUS304 as a metal) has a thickness of 0.1 mm for sample A2, a thickness of 0.5 mm for sample A3, a thickness of 1.0 mm for sample A4, and a sample A5. The thickness was 4.0 mm, and the thickness of Sample A6 was 5.0 mm. On the other hand, the sample A1 was not masked. Such a honing process was performed using a brush from the surface of the edge of the edge of the coating layer to obtain a surface-coated cutting tool.

このようにして得られた各試料(表面被覆切削工具)のうち、各試料毎に1個ずつ、被覆層表面に対する法線(すくい面の中心に対する法線)とコーナー(2つの逃げ面が交差する稜)とを含む平面に沿って試料を切断し、その断面を機械研磨した。そして、この断面を電子顕微鏡を用いて観察することにより角度θを測定した。その結果を表1に示す。   Of each sample (surface-coated cutting tool) thus obtained, one for each sample, the normal to the surface of the coating layer (normal to the center of the rake face) and the corner (two flank surfaces intersect) The sample was cut along a plane including the edge to be machined, and the cross section was mechanically polished. And angle (theta) was measured by observing this cross section using an electron microscope. The results are shown in Table 1.

一方、上記で切断しなかった試料のうち、各試料毎に1個ずつを用いて以下の条件により耐摩耗性を評価した。さらに、また残りの試料について、各試料毎に1個ずつを用いて以下の条件により耐欠損性(耐チッピング性)を評価した。これらの結果を同じく以下の表1に示す。   On the other hand, wear resistance was evaluated under the following conditions using one sample for each sample among the samples not cut as described above. Further, the remaining samples were evaluated for chipping resistance (chipping resistance) under the following conditions using one sample for each sample. These results are also shown in Table 1 below.

<耐摩耗性の評価>
被削材 :SCM435(JIS)
切削速度:270m/min.
送 り:0.3mm/rev.
切込み :1.5mm
切削油 :湿式
切削時間:20min.
評 価:逃げ面摩耗量を測定(該数値が小さい方が耐摩耗性に優れる)
<耐欠損性の評価>
被削材 :SCM435(JIS)溝入材
切削速度:330m/min.
送 り:0.25mm/rev.
切込み :1.5mm
切削油 :湿式
評 価:チッピングまたは欠損するまでの時間(長い方が耐欠損性に優れる)
<Evaluation of wear resistance>
Work material: SCM435 (JIS)
Cutting speed: 270 m / min.
Feed: 0.3 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting oil: wet cutting time: 20 min.
Evaluation: Measuring the flank wear amount (the smaller the value, the better the wear resistance)
<Evaluation of fracture resistance>
Work material: SCM435 (JIS) grooved material cutting speed: 330 m / min.
Feed: 0.25 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting oil: Wet evaluation: Time until chipping or chipping (the longer the better the chipping resistance)

Figure 2010274334
Figure 2010274334

表1中、試料A3〜A5が実施例であり、試料A1、A2およびA6が比較例である。表1より明らかなように、本発明の実施例である試料A3〜A5は、試料A1およびA2と同等の逃げ面摩耗量の結果が得られている一方で、試料A1およびA2よりもチッピングまたは欠損するまでの時間(表1の「衝撃時間」)が飛躍的に長くなっている。一方、試料A6は、試料A3〜A5とほぼ同等のチッピングまたは欠損するまでの時間であるものの、これらの実施例に比し逃げ面摩耗量は大きくなっていた。したがって、以上の結果より、本発明の表面被覆切削工具は、耐摩耗性と耐欠損性との両者において優れていることが確認できた。   In Table 1, samples A3 to A5 are examples, and samples A1, A2 and A6 are comparative examples. As can be seen from Table 1, the samples A3 to A5, which are examples of the present invention, obtained the same flank wear amount results as the samples A1 and A2, while the chipping or The time until loss ("shock time" in Table 1) is dramatically increased. On the other hand, Sample A6 had a time until chipping or chipping almost equivalent to Samples A3 to A5, but the flank wear amount was larger than those of these Examples. Therefore, from the above results, it was confirmed that the surface-coated cutting tool of the present invention was excellent in both wear resistance and fracture resistance.

<実施例2>
実施例1で用いたのと同じ基材を準備した。なお、このような基材は、後述の各試料(B1〜B3)毎に3個ずつ計9個準備した。
<Example 2>
The same substrate as that used in Example 1 was prepared. In addition, a total of nine such base materials were prepared for each of the samples (B1 to B3) described later.

そして、この基材の刃先稜線部に対してSiCブラシ等を用いてホーニング処理を施した。次いで、このようにホーニングされた基材の表面上に被覆層を形成した。この被覆層は、CVD法により形成し、まず基材表面と接するように0.5μmの厚みを有するTiNを形成し、その上に順次、10.0μmの厚みを有するMT(moderate temperature)−TiCN、1.0μmの厚みを有するTiBN、6.0μmの厚みを有するAl23、および1.5μmの厚みを有するTiNをこの順に成膜した。 And the honing process was performed using the SiC brush etc. with respect to the blade edge ridgeline part of this base material. Next, a coating layer was formed on the surface of the substrate honed in this way. This coating layer is formed by a CVD method. First, TiN having a thickness of 0.5 μm is formed so as to be in contact with the surface of the substrate, and then MT (moderate temperature) -TiCN having a thickness of 10.0 μm is sequentially formed thereon. TiBN having a thickness of 1.0 μm, Al 2 O 3 having a thickness of 6.0 μm, and TiN having a thickness of 1.5 μm were formed in this order.

続いて、上記のようにして形成された被覆層の逃げ面側に対して、当該被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、この被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施した。具体的には、刃先部分からの距離が以下のような距離となる範囲のみが覆われないようにして、厚みが1mmであるマスキングプレート(金属製プレート(金属としてSUS304を用いたもの))により被覆層の逃げ面側に対してマスキングを施した。すなわち、刃先部分からの距離(表2における「マスキングの位置」の欄参照)が、試料B1については0mmとし、試料B2については0.25mmとし、試料B3については0.50mmとして、それぞれその部分だけを覆わないようにしてマスキングを行なった(試料B1については、マスキングプレートにより逃げ面の全面を覆ったことになる)。なお、このようなホーニング処理は、被覆層の刃先稜線部の表面からブラシを用いて行ない、表面被覆切削工具を得た。   Subsequently, honing treatment is performed on the ridge line portion of the coating layer by masking a part of the flank side of the coating layer with respect to the flank side of the coating layer formed as described above. gave. Specifically, a masking plate having a thickness of 1 mm (a metal plate (using SUS304 as a metal)) is used so that only a range in which the distance from the blade edge portion is as follows is not covered. Masking was applied to the flank side of the coating layer. That is, the distance from the blade edge portion (see “Masking position” column in Table 2) is 0 mm for sample B1, 0.25 mm for sample B2, and 0.50 mm for sample B3, respectively. Masking was performed so as not to cover only (the sample B1 was covered with the entire flank by the masking plate). In addition, such honing process was performed using the brush from the surface of the blade edge ridgeline part of the coating layer, and the surface coating cutting tool was obtained.

このようにして得られた各試料(表面被覆切削工具)のうち、各試料毎に1個ずつ、被覆層表面に対する法線(すくい面の中心に対する法線)とコーナー(2つの逃げ面が交差する稜)とを含む平面に沿って試料を切断し、その断面を機械研磨した。そして、この断面を電子顕微鏡を用いて観察することにより角度θを測定した。その結果を表2に示す。   Of each sample (surface-coated cutting tool) thus obtained, one for each sample, the normal to the surface of the coating layer (normal to the center of the rake face) and the corner (two flank surfaces intersect) The sample was cut along a plane including the edge to be machined, and the cross section was mechanically polished. And angle (theta) was measured by observing this cross section using an electron microscope. The results are shown in Table 2.

一方、上記で切断しなかった試料のうち、各試料毎に1個ずつを用いて実施例1と同じ条件で耐摩耗性を評価した。さらに、また残りの試料について、各試料毎に1個ずつを用いて実施例1と同じ条件で耐欠損性(耐チッピング性)を評価した。これらの結果を同じく以下の表2に示す。   On the other hand, wear resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1 using one sample for each sample among the samples not cut as described above. Furthermore, the remaining samples were evaluated for chipping resistance (chipping resistance) under the same conditions as in Example 1 using one sample for each sample. These results are also shown in Table 2 below.

Figure 2010274334
Figure 2010274334

表2中、試料B2が実施例であり、試料B1およびB3が比較例である。表2より明らかなように、本発明の実施例である試料B2は、試料B3と同等の逃げ面摩耗量の結果が得られている一方で、試料B3よりもチッピングまたは欠損するまでの時間(表2の「衝撃時間」)が飛躍的に長くなっている。一方、試料B1は、試料B2とほぼ同等のチッピングまたは欠損するまでの時間であるものの、この実施例に比し逃げ面摩耗量は大きくなっていた。したがって、以上の結果より、本発明の表面被覆切削工具は、耐摩耗性と耐欠損性との両者において優れていることが確認できた。   In Table 2, sample B2 is an example, and samples B1 and B3 are comparative examples. As is clear from Table 2, the sample B2 which is an example of the present invention has a flank wear amount result equivalent to that of the sample B3, while the time until chipping or chipping is shorter than that of the sample B3 ( The “impact time” in Table 2) has been dramatically increased. On the other hand, although the sample B1 has almost the same time until chipping or chipping as the sample B2, the flank wear amount is larger than that of this example. Therefore, from the above results, it was confirmed that the surface-coated cutting tool of the present invention was excellent in both wear resistance and fracture resistance.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および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。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施の形態および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 and examples 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.

1 基材、2 被覆層、3 すくい面、4 逃げ面、5,6 ホーニング処理が施されている領域、10 表面被覆切削工具、20 刃先部分、30 マスキングプレート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material, 2 Coating layer, 3 Rake face, 4 Relief face, 5,6 The area | region where the honing process is performed, 10 Surface coating cutting tool, 20 Cutting edge part, 30 Masking plate.

Claims (7)

基材と、該基材表面に形成された被覆層とを含む表面被覆切削工具であって、
前記基材と前記被覆層とは、それぞれ刃先稜線部においてホーニング処理が施されており、
前記被覆層表面に対する法線を含む平面で前記表面被覆切削工具を切断した場合の断面において、前記基材のすくい面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点aと、前記基材の逃げ面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点bとを結ぶ直線を直線Iとし、前記被覆層のすくい面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点cと、前記被覆層の逃げ面におけるホーニング処理が施されている領域とホーニング処理が施されていない領域との境界点dとを結ぶ直線を直線IIとし、前記直線Iと前記直線IIとが交わる角度をθとする場合、
前記角度θは、1°≦θ≦20°の範囲となる、表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating layer formed on the substrate surface,
The base material and the coating layer are each subjected to a honing process at the edge portion of the blade edge,
In a cross section when the surface-coated cutting tool is cut at a plane including a normal line to the surface of the coating layer, a region where the honing treatment is performed on the rake face of the base material and a region where the honing treatment is not performed A straight line connecting a boundary point a and a boundary point b between a region where the honing process is performed on the flank of the base material and a region where the honing process is not performed is defined as a straight line I, and the rake surface of the coating layer A boundary point c between a region subjected to honing processing and a region not subjected to honing processing, and a region subjected to honing processing and a region not subjected to honing processing on the flank of the covering layer. When a straight line connecting the boundary point d is a straight line II, and an angle between the straight line I and the straight line II is θ,
The angle θ is a surface-coated cutting tool in a range of 1 ° ≦ θ ≦ 20 °.
前記被覆層は、3μm以上20μm以下の厚みを有する、請求項1記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 3 μm to 20 μm. 前記基材は、硬質化合物よりなる複数の硬質相と、該硬質相同士を結合する結合相とを含み、
前記硬質化合物は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、およびVIa族元素のいずれかに属する少なくとも一種の元素の炭化物、窒化物、および炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物と、炭化タングステンと、からなる、請求項1または2に記載の表面被覆切削工具。
The base material includes a plurality of hard phases made of a hard compound and a binder phase that bonds the hard phases;
The hard compound is at least one compound selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides of at least one element belonging to any of group IVa element, group Va element, and group VIa element of the periodic table The surface-coated cutting tool according to claim 1 or 2, comprising tungsten carbide.
前記基材は、硬質化合物よりなる複数の硬質相と、該硬質相同士を結合する結合相とを含み、
前記硬質化合物は、炭化タングステンである、請求項1または2に記載の表面被覆切削工具。
The base material includes a plurality of hard phases made of a hard compound and a binder phase that bonds the hard phases;
The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the hard compound is tungsten carbide.
前記結合相は、鉄、コバルト、およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素により構成される、請求項3または4に記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 3 or 4, wherein the binder phase is composed of at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel. 前記被覆層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、アルミニウム、およびシリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素と、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一種の元素とからなる化合物により構成される、請求項1〜5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The covering layer is selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, aluminum, and silicon in the periodic table, and carbon, nitrogen, oxygen, and boron. The surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface-coated cutting tool is composed of a compound composed of at least one element. 請求項1〜6のいずれかに記載の表面被覆切削工具の製造方法であって、
前記被覆層の逃げ面側の一部をマスキングすることによって、前記被覆層の刃先稜線部に対してホーニング処理を施す工程を含む、表面被覆切削工具の製造方法。
It is a manufacturing method of the surface covering cutting tool in any one of Claims 1-6,
The manufacturing method of the surface coating cutting tool including the process of performing a honing process with respect to the blade edge ridgeline part of the said coating layer by masking a part by the side of the flank of the said coating layer.
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