JP2012066336A - Cutting insert made of tungsten cemented carbide based super hard alloy, and method of manufacturing the same - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting insert made of WC based super hard alloy capable of obtaining a good finish surface, having a long lifetime and less likely to be abnormally damaged, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: In the cutting insert made of the WC based super hard alloy containing Co as a binder phase component, an hcp transformation rate of a binder layer Co is ≥0.3 and the surface roughness Ra is ≤0.2 μm or less, for a surface area of a chip breaker part in which wet blast treatment is applied to a sintered skin in a range from a crossing edge line between a flank surface and a honing part within at least 2 mm toward the inside of a rake surface, and the residual stress of a WC hard phase of an insert surface is ≥850 MPa in terms of compression. Accordingly, crack generation and development are prevented, and chipping resistance and finish surface accuracy of a material to be cut are improved even in cutting conditions such as wet cutting or intermittent cutting where thermal shock acts on a cutting blade.

Description

本発明は、負荷の高い切削においても、異常損傷が少なく、良好な仕上げ面を得られる炭化タングステン(以下、WCと記す)基超硬合金製切削インサートおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a tungsten carbide (hereinafter referred to as WC) -based cemented carbide cutting insert that is less likely to cause abnormal damage even in high-load cutting, and a method for manufacturing the same.

周知のように、WC基超硬合金製切削インサートは、WC基超硬合金を母材とし、例えば多角形平板状のインサート本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃が形成されたもので、インサート脱着式の工具本体に取り付けられ、金属被削材の切削加工に広く使用されている。
このような切削インサートの耐衝撃性、耐欠損性等の改善を図るための技術としては、従来から種々のものが提案されている。
例えば、特許文献1、2に示すように、結合相成分としてのCoを2〜12重量%含有するWC基超硬合金製切削インサートの表面にショットピーニング処理を施し、インサート表面のWC硬質相に30〜80kg/mmの圧縮残留応力を与えるとともに、WC基超硬合金のCo結合相について、面心立方晶構造(以下、“fcc”と記す)のCo相(以下、“fccCo”と記す)に対する、六方晶構造(以下、“hcp”と記す)のCo相(以下、“hcpCo”と記す)の積分強度比を0.2以上とすることによって、切削インサートの耐衝撃性、耐欠損性を改善することが提案されている。
As is well known, a cutting insert made of a WC-based cemented carbide has a WC-based cemented carbide as a base material, and for example, a cutting edge is formed at the intersecting ridge line portion between a rake face and a flank face of a polygonal flat plate insert body. It is attached to an insert detachable tool body and is widely used for cutting metal work materials.
Various techniques have been proposed for improving the impact resistance, fracture resistance, etc. of such cutting inserts.
For example, as shown in Patent Documents 1 and 2, the surface of a WC-based cemented carbide cutting insert containing 2 to 12% by weight of Co as a binder phase component is subjected to shot peening treatment, and the WC hard phase on the surface of the insert is subjected to shot peening treatment. A compressive residual stress of 30 to 80 kg / mm 2 is applied , and a Co phase (hereinafter referred to as “fcc”) of a face-centered cubic structure (hereinafter referred to as “fcc”) is used as the Co binder phase of the WC-base cemented carbide. ), The integrated strength ratio of the Co phase (hereinafter referred to as “hcpCo”) of the hexagonal crystal structure (hereinafter referred to as “hcpCo”) is 0.2 or more. It has been proposed to improve performance.

特開平6−108258号公報JP-A-6-108258 特開平6−114641号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-114641

近年、切削加工の分野においては、高能率化を目的とし、より高速で負荷の高い切削が要求されているが、従来のインサートをこのような高負荷の切削に用いた場合は、摩耗の進行が極めて速く、また、正常摩耗により工具寿命に至る前に、チッピングや欠損等の異常損傷が発生して、被削材仕上げ面精度を悪化させ、工具寿命に至り易いという欠点がある。
特に、前記各提案の従来のインサートにおいては、化学蒸着被覆インサートに対し、硬質被覆層の上からショットピーニング処理またはサンドブラスト処理を施すことによって、インサート表面部の残留応力を制御するとともに結合相のhcp変態を生じさせることにより、耐衝撃性、耐欠損性を改善しようとしているが、これらの処理では、平均粒径0.1mm〜1mmの比較的大きな球状体の投射材を用いるため(特許文献1では飛翔物質と記述され、実施例において直径0.4mmの鋼球を使用)、加工エネルギが過大となり、製造時にインサート表面に粗大クラックや欠けが生じたり、また比較的大きな球状体の投射材を用いれば、研磨作用が弱いため、表面粗さの改善効果も小さく、インサートの表面粗さがカットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μmを超えたままの粗面となって、粗さ変化が小さくならざるを得ない。
In recent years, in the field of cutting work, there has been a demand for high-speed and high-load cutting for the purpose of higher efficiency. However, when conventional inserts are used for such high-load cutting, the progress of wear is increased. However, there is a drawback that abnormal damage such as chipping or chipping occurs before the tool life is reached due to normal wear, and the finished surface accuracy of the work material is deteriorated and the tool life is likely to be reached.
In particular, in each of the proposed conventional inserts, the chemical vapor deposition coated insert is subjected to shot peening treatment or sand blasting treatment from above the hard coating layer, thereby controlling the residual stress on the insert surface portion and hcp of the binder phase. By trying to improve the impact resistance and fracture resistance by causing transformation, these treatments use a relatively large spherical projection material having an average particle size of 0.1 mm to 1 mm (Patent Document 1). In this example, a steel ball having a diameter of 0.4 mm is used), and the processing energy becomes excessive, coarse cracks and chips are generated on the insert surface during manufacturing, and a relatively large spherical projection material is used. If used, since the polishing action is weak, the effect of improving the surface roughness is small, and the surface roughness of the insert has a cutoff value of 0.08. Become a rough surface remained above 0.2μm in arithmetic average roughness Ra of m, the roughness change inevitably reduced.

また、耐欠損性を改善する手法としては、前記以外にも、残留応力付与を主目的とした乾式ブラストによるインサート表面へのブラスト処理も知られているが、粉流および気流の二種流体による乾式ブラスト処理では、噴射研磨材のインサート表面への食い込みによる不純物の残留によって、欠陥が生じやすいことが判明している。   In addition to the above, as a technique for improving the fracture resistance, blasting to the insert surface by dry blasting mainly for applying residual stress is also known. In dry blasting, it has been found that defects are likely to occur due to residual impurities due to the biting of the abrasive material into the insert surface.

したがってこれらの従来の手法で製造された切削インサートでは、切削時に上記欠陥が原因と考えられる異常欠損やチッピングが発生したり、被削材仕上げ面に白濁やムシレ、毛羽立ち等が発生し、仕上げ面が粗面となってしまう問題があり、特に切れ刃への負荷が高い高速切削や断続切削においては、異常損傷がなく、長寿命で、かつ優れた仕上げ面精度を求めるという市場要求に対して、十分満足できる製品とはなっていないのが実情である。   Therefore, in the cutting inserts manufactured by these conventional methods, abnormal defects or chipping, which may be caused by the above-mentioned defects, may occur during cutting, and the finished surface of the work material may become cloudy, murky, fluffed, etc. In particular, high-speed cutting and interrupted cutting with a high load on the cutting edge have a problem that there is no abnormal damage, long life, and excellent finish surface accuracy. Actually, the product is not fully satisfactory.

また、WC基超硬合金製インサートに砥石により研削加工を行えば、その表面部の結合相Coがfccからhcpへ変態することも、以前から知られている(たとえば「超硬合金と焼結硬質材料」P156 鈴木 壽著 丸善株式会社)が、研削加工によってhcp変態を発生させて、耐欠損性等を改善しようとした場合には、一般に研削級インサートと称されている、逃げ面が研削加工で形成されたインサートの逃げ面に対して、もしくは研削によって形成されているチップブレーカ等に対しては、適用可能であるが、現在、市場で最も多く使用されている、すくい面に金型によって三次元形状のチップブレーカを形成したインサートのすくい面に対して、そのブレーカ形状を損なうことなく従来技術を適用することは、実際上不可能であった。   It has also been known for a long time that when the WC-based cemented carbide insert is ground with a grindstone, the binding phase Co on the surface thereof is transformed from fcc to hcp (for example, “Cemented carbide and sintering”). "Hard material" P156, Atsushi Suzuki Maruzen Co., Ltd.) is trying to improve the fracture resistance by generating hcp transformation by grinding process. It can be applied to the flank face of inserts formed by machining, or chip breakers formed by grinding, etc., but it is currently the most frequently used mold on the rake face in the market. It is practically impossible to apply the prior art to the rake face of the insert on which the chip breaker having a three-dimensional shape is formed without damaging the shape of the breaker. .

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、長期間の使用にわたって、優れた切削性能を発揮し得るWC基超硬合金製切削インサート、およびその製造方法を提供することを基本的な目的とし、特に切れ刃に対し高い負荷が加わって、熱亀裂が発生しやすい断続切削やフライス加工においても、異常損傷が発生し難いWC基超硬合金製切削インサート、およびその製造方法を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and basically provides a WC-based cemented carbide cutting insert capable of exhibiting excellent cutting performance over a long period of use, and a method for manufacturing the same. WC-based cemented carbide cutting inserts that are less likely to cause abnormal damage even in intermittent cutting and milling, where high loads are applied to the cutting edges and heat cracks are likely to occur, and a method for manufacturing the same The issue is to provide.

本発明者らは、上記課題に対する解決策について、鋭意実験・研究を重ねた結果、負荷の高い切削においては、先ず切削中に微小な熱亀裂が発生し、それが成長・進展することにより、欠損やチッピング等の異常損傷に至ること、また実際に高負荷の切削に使用した場合に良好な被削材仕上げ面が得られない大きな原因の一つとしても、切れ刃に発生した微小熱亀裂が挙げられることを見出した。
WC基超硬合金製切削インサートの表面、特に焼結肌の表面における結合相のCoは、その結晶構造が、通常はfccであることが知られているが、本発明者らが、WC基超硬合金製切削インサートの耐熱衝撃性を向上させる手段について、さらに研究を進めたところ、インサートの表面、特にすくい面のうち、焼結肌のチップブレーカ部の全部または一部を含む領域に、所定の条件でウエットブラスト処理を施すことにより、少なくとも前記領域を含む表面の結合相のCo(通常はfcc結晶構造)を、より耐熱亀裂性の大きいhcp結晶構造へ変態させ、同時に少なくとも前記領域を含む表面を、熱亀裂発生の起点とならないように平滑化することによって、熱亀裂が発生しにくくなり、また仮に熱亀裂が発生したとしても、その進展を遅らせることができることを見出したのである。
As a result of intensive experiments and research on the solution to the above problems, the present inventors, in cutting with a high load, first, a minute thermal crack is generated during the cutting, it grows and progresses, One of the major causes of abnormal damage such as chipping and chipping, and the inability to obtain a good work surface finish when actually used for high-load cutting, is a micro thermal crack that has occurred on the cutting edge. I found out that
It is known that Co of the binder phase on the surface of the cutting insert made of a WC-based cemented carbide, particularly the surface of the sintered skin, has a crystal structure of usually fcc. As a result of further research on the means for improving the thermal shock resistance of cemented carbide cutting inserts, the surface of the insert, particularly the rake face, in the region including all or part of the chip breaker portion of the sintered skin, By performing wet blasting under a predetermined condition, at least the surface of the binder phase Co including the region (usually fcc crystal structure) is transformed into an hcp crystal structure having a higher thermal crack resistance, and at least the region is simultaneously formed. By smoothing the included surface so that it does not become the starting point of thermal cracks, thermal cracks are less likely to occur. It was found that it is possible to et.

ここで、fcc結晶構造である結合相のCoをhcp構造へ変態させるべき領域とは、インサ−ト表面部のうち、逃げ面とホーニング部(切れ刃部)との交差稜線から、すくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすチップブレーカ部を構成する領域であり、また平滑化すべき領域も同じ領域である。
なお、結合相のCoをhcp構造へ変態させ、かつ表面を平滑させる領域を、上述のように“インサ−ト表面部のうち、逃げ面とホーニング部(切れ刃部)との交差稜線から、すくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすチップブレーカ部を構成する領域”と規定した理由は、インサートを切削で使用した際に排出される切り屑の擦過領域は、通常は逃げ面とホーニング部(切れ刃部)との交差稜線からすくい面の内側に向けて約2mm以内の範囲であり、この範囲内が熱亀裂の最も発生しやすい箇所であって、しかも通常は、その領域に、熱亀裂発生の起点となりやすい粗面である焼結肌のチップブレーカ部の少なくとも一部が位置しているからである。
Here, the region where the Co of the binder phase having the fcc crystal structure should be transformed into the hcp structure is a region of the rake face from the intersecting ridge line between the flank face and the honing part (cutting edge part) in the insert surface part. It is a region that constitutes a chip breaker part that forms a sintered skin within a range of at least 2 mm toward the inside, and a region to be smoothed is the same region.
The region where the binder phase Co is transformed into the hcp structure and the surface is smoothed is, as described above, "from the intersecting ridge line between the flank and the honing portion (cutting edge portion) of the insert surface portion. The reason why it is defined as “the area that constitutes the chip breaker part that forms the sintered skin within the range of at least 2 mm toward the inside of the rake face” is the scraping area of the chips discharged when the insert is used for cutting Is usually within a range of about 2 mm from the intersecting ridge line of the flank and the honing part (cutting edge part) to the inside of the rake face, and this range is the place where thermal cracks are most likely to occur, Moreover, normally, at least a part of the chip breaker portion of the sintered skin, which is a rough surface that is likely to be the starting point of thermal cracking, is located in that region.

また同時に本発明者らは、少なくとも前記領域内の表面の結合相のCoをhcp構造へ変態させて、その領域での耐熱亀裂性を向上させるために有効な、hcp構造への変態割合、すなわちX線回折による前記領域の表面部におけるhcpCoのピーク強度とfccCoのピーク強度により後述する式(1)によって定義されるhcpの変態率の下限を見い出した。   At the same time, the inventors of the present invention have at least a transformation ratio to the hcp structure effective for transforming Co in the binder phase on the surface in the region into the hcp structure and improving the thermal crack resistance in the region, that is, The lower limit of the hcp transformation rate defined by the equation (1) described later was found from the peak intensity of hcpCo and the peak intensity of fccCo at the surface of the region by X-ray diffraction.

さらに、上述のようにウエットブラスト処理を施すことは、Coの変態および表面の平滑化ばかりでなく、インサート表面の超硬合金のWC硬質相に大きな圧縮残留応力を与えることができる点からも有効であることが判明した。すなわち、ウエットブラスト処理によって前記領域に850MPa以上の圧縮残留応力を付与することによって、熱亀裂の発生や成長の抑制を、より確実化し得るとともに、さらに機械的衝撃に対する耐欠損性をも向上させることができるのである。   Furthermore, applying wet blasting as described above is effective not only for the transformation of Co and smoothing of the surface, but also for the application of a large compressive residual stress to the WC hard phase of the cemented carbide on the insert surface. It turned out to be. That is, by applying a compressive residual stress of 850 MPa or more to the region by wet blasting, it is possible to more reliably suppress the occurrence of thermal cracks and growth, and to further improve the fracture resistance against mechanical shock. Can do it.

以上のように、インサート表面の少なくとも前記領域を含む表面部分にウエットブラスト処理を行うことにより、従来技術の場合にインサート製造時に発生していた粗大クラック等の発生も抑制され、かつ少なくとも前記領域内の表面が平滑化されると同時に、Coのhcp変態および圧縮残留応力付加が行われ、それにより、切削時の熱亀裂発生頻度が少なくなり、また仮に熱亀裂が発生したとしても、その進展を抑制することが可能となり、その結果、異常欠損(欠損やチッピング)に至り難く、しかも良好な被削材仕上げ面精度を得ることが可能なインサートを製造することができることを新規に知見し、本発明をなすに至ったのである。   As described above, by performing wet blasting on the surface portion including at least the region on the surface of the insert, occurrence of coarse cracks or the like that occurred during insert manufacturing in the case of the prior art is suppressed, and at least within the region. At the same time, the hcp transformation of Co and the addition of compressive residual stress are performed, thereby reducing the frequency of thermal cracking during cutting, and even if thermal cracking occurs, the progress As a result, we have newly discovered that it is possible to manufacture inserts that are less likely to cause abnormal defects (defects and chipping) and that can obtain good work surface finish accuracy. Invented the invention.

したがって本発明の基本的な形態(第1の形態)による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、
硬質相がWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含む炭化タングステン基超硬合金からなり、逃げ面、ホーニング部、およびすくい面を備え、かつそのすくい面の少なくとも一部に、金型によって形成されたチップブレーカ部を有する炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて;
前記インサ−ト表面部の結合相CoについてX線回折を行った際の、六方晶構造のCo(以下“hcpCo”と記す)の(101)面から得られるピーク強度の値をhcp[101]とし、面心立方晶構造のCo(以下“fccCo”と記す)の(200)面から得られるピーク強度の値をfcc[200] として、hcpCoとfccCoとの合計ピーク強度に対するhcpCoのピーク強度の比率を、hcp変態率として下記の(1)式で定義し、
インサ−ト表面部のうち、逃げ面とホーニング部との交差稜線からすくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌にウエットブラスト処理を施してなるチップブレーカ部を構成する領域内についてのhcp変態率が0.3以上であり、
しかも前記領域内における表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下であることを特徴とするものである。
hcp変態率=hcp[101] /(hcp[101]+fcc[200])・・・(1)
Therefore, the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the basic form of the present invention (first form) is
The hard phase is made of a tungsten carbide-based cemented carbide containing WC as a main component and Co as a binder phase component in an amount of 4 to 15% by mass, and includes a flank, a honing portion, and a rake face, and at least one of the rake faces. In a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert having a chip breaker portion formed by a mold in the portion;
The peak intensity value obtained from the (101) plane of Co having a hexagonal structure (hereinafter referred to as “hcpCo”) when X-ray diffraction is performed on the binder phase Co on the insert surface portion is represented by hcp [101]. The peak intensity value of hcpCo relative to the total peak intensity of hcpCo and fccCo, where fcc [200] is the peak intensity value obtained from the (200) plane of Co (hereinafter referred to as “fccCo”) having a face-centered cubic structure. The ratio is defined by the following formula (1) as the hcp transformation rate,
Of the insert surface portion, a chip breaker portion is formed by subjecting the sintered skin to wet blasting within a range of at least 2 mm from the intersecting ridge line between the flank face and the honing portion toward the inside of the rake face. The hcp transformation rate in the region is 0.3 or more,
In addition, the surface roughness in the region is 0.2 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.
hcp transformation rate = hcp [101] / (hcp [101] + fcc [200]) (1)

また本発明の第2の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、前記第1の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて、前記インサート表面部のうち、少なくとも前記領域における硬質相の残留応力が、圧縮で850MPa以上であることを特徴とするものである。   A tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the second aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the first aspect, wherein the hard phase in at least the region of the insert surface portion. The residual stress is 850 MPa or more in compression.

さらに本発明の第3の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、前記第1の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて、インサート表面部のうち、逃げ面における前記hcp変態率が0.3以上で、かつその逃げ面の表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下であることを特徴とするものである。   Furthermore, the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the third aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the first aspect, wherein the hcp transformation rate at the flank surface of the insert surface portion. Is 0.3 or more, and the surface roughness of the flank is 0.2 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.

そしてまた本発明の第4の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、前記第1の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて、前記インサート表面部の逃げ面の表面における硬質相の残留応力が、圧縮で850MPa以上であることを特徴とするものである。   The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the fourth aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the first aspect, wherein the hard phase on the flank surface of the insert surface portion is the hard phase. The residual stress is 850 MPa or more in compression.

また本発明の第5の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、前記第1〜第4の形態のうちのいずれかの形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて、前記インサートのホーニング部の表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.1μm以下であることを特徴とするものである。   A tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to a fifth aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of the first to fourth aspects, The honing part has a surface roughness of 0.1 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.

さらに本発明の第6の形態は、表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削インサートについてのものであり、この第6の形態の表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削インサートは、前記第1〜第5の形態のうちのいずれかの形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの表面に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、Si、Y、Mn、NiおよびSの群から選ばれた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から選ばれた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一層または二層以上の硬質被膜が、物理蒸着法(PVD法)により形成されていることを特徴とするものである。   Furthermore, a sixth aspect of the present invention relates to a surface-coated tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert, and the surface-coated tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the sixth aspect includes On the surface of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert of any one of the fifth forms, IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, Si, Y, Mn, Ni in the periodic table And one or more hard coatings composed of a compound comprising at least one element selected from the group consisting of S and S, and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, It is formed by a physical vapor deposition method (PVD method).

また本発明の第7の形態は、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法についてのものであり、この第7の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、
硬質相がWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含む炭化タングステン基超硬合金からなり、逃げ面、切れ刃部、およびすくい面を備え、かつそのすくい面の少なくとも一部に、金型によって形成された焼結肌からなるチップブレーカ部を有する炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体を用いて、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートを製造するにあたり;
前記炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体の表面部のうち、少なくとも、逃げ面とホーニング部との交差稜線からすくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすチップブレーカ部を構成する領域内に、ウエットブラスト処理を施すウェットブラスト工程と、
前記炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体の表面の切れ刃部にホーニング加工を施すホーニング工程とを有してなり;
前記ウエットブラスト処理工程およびホーニング工程が終了した後の表面部の結合相CoについてX線回折を行った際の、六方晶構造のCo(以下“hcpCo”と記す)の(101)面から得られるピーク強度の値をhcp[101]とし、面心立方晶構造のCo(以下“fccCo”と記す)の(200)面から得られるピーク強度の値をfcc[200] として、hcpCoとfccCoとの合計ピーク強度に対するhcpCoのピーク強度の比率を、hcp変態率として前記(1)式で定義し、
インサート表面部のうち少なくとも前記領域内についてのhcp変態率が0.3以上であり、
しかもインサート表面部のうち少なくとも前記領域内おける表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下である、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートを得ることを特徴とするものである。
The seventh aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert, and the method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the seventh aspect includes:
The hard phase is composed of a tungsten carbide-based cemented carbide containing WC as a main component and Co as a binder phase component in an amount of 4 to 15% by mass, and includes a flank, a cutting edge, and a rake face, and at least of the rake face. In producing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert using a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert base part having a chip breaker portion formed of a sintered skin formed by a mold;
Of the surface portion of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert substrate, a chip forming a sintered skin at least within a range of 2 mm or less from the intersecting ridge line between the flank and the honing portion toward the inside of the rake face. In the region constituting the breaker part, a wet blasting process for performing wet blasting,
A honing step of performing honing on the cutting edge portion of the surface of the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert base;
It is obtained from the (101) plane of the hexagonal structure Co (hereinafter referred to as “hcpCo”) when X-ray diffraction is performed on the binding phase Co in the surface portion after the wet blasting process and the honing process are completed. The peak intensity value is hcp [101], and the peak intensity value obtained from the (200) plane of Co having a face-centered cubic structure (hereinafter referred to as “fccCo”) is fcc [200]. The ratio of the peak intensity of hcpCo to the total peak intensity is defined by the formula (1) as the hcp transformation rate,
The hcp transformation rate at least in the region of the insert surface portion is 0.3 or more,
Moreover, a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert having a surface roughness at least in the region of the insert surface portion, which is an arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm, is 0.2 μm or less. It is what.

そしてまた本発明の第8の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、前記第7の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程で、前記インサート基体を、軸線回りに回転可能な一対の回転軸により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、少なくとも一つ以上のブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とするものである。   The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert manufacturing method according to the eighth aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert manufacturing method according to the seventh aspect, wherein the wet blasting step includes: A wet blast treatment is performed by spraying a polishing liquid from at least one blast gun while rotating around the axis while sandwiching and holding the insert base by a pair of rotation shafts rotatable around the axis. It is characterized by.

そしてまた本発明の第9の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、前記第8の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程で、前記インサート基体を、回転可能に挟み込む前記回転軸の軸線方向に対して、0度以上60度以下の噴射角でブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とするものである。   The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert manufacturing method according to the ninth aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert manufacturing method according to the eighth aspect, wherein the wet blasting step is performed. A wet blast treatment is performed by injecting a polishing liquid from a blast gun at an injection angle of not less than 60 degrees and not more than 60 degrees with respect to an axial direction of the rotation shaft that rotatably inserts the insert base. is there.

そしてまた本発明の第10の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、前記第9の形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程における、前記噴射角が40度以上50度以下であることを特徴とするものである。   And the manufacturing method of the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert according to the tenth aspect of the present invention is the method for manufacturing the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert of the ninth aspect, in the wet blasting step, The injection angle is 40 degrees or more and 50 degrees or less.

そしてまた本発明の第11の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、前記第7〜第10の形態のうちのいずれかの形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法において、前記ホーニング工程を、前記ウエットブラスト工程の後に行うことを特徴とするものである。   And the manufacturing method of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the eleventh aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of the seventh to tenth embodiments. In the manufacturing method, the honing step is performed after the wet blasting step.

そしてまた本発明の第12の形態による炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法は、前記第7〜第11の形態のうちのいずれかの形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法において、前記ホーニング工程におけるホーニング加工を、湿式ブラシホーニングにより施すことを特徴とするものである。   And the manufacturing method of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to the twelfth aspect of the present invention is the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of the seventh to eleventh aspects. In the manufacturing method, the honing process in the honing step is performed by wet brush honing.

そしてまた本発明の第13の形態は、表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法についてのものであり、前記第7〜第12の形態のうちのいずれかの形態の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法によって製造した炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの表面に、物理蒸着法(PVD法)により、硬質被膜を被覆することを特徴とするものである。   A thirteenth aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a surface-coated tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert, and the tungsten carbide group according to any one of the seventh to twelfth aspects. The surface of the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert manufactured by the manufacturing method of the cemented carbide cutting insert is coated with a hard coating by a physical vapor deposition method (PVD method).

本発明のWC基超硬合金製切削インサートによれば、基本的には、インサ−ト表面部のうち、逃げ面とホーニング部との交差稜線から、すくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすチップブレーカ部を構成する領域についてhcp変態を生ぜしめて、その領域内のhcp変態率が0.3以上となるように、前記領域内のhcpCoの比率を定め、同時に、インサート表面における前記領域内おける表面粗さを、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下に規制しているため、耐熱亀裂性が優れていて、湿式切削や断続切削等、熱衝撃や機械的衝撃が切れ刃に作用するような高負荷の切削条件においても、熱亀裂の発生・進展を、確実かつ安定して抑制することができ、さらには耐欠損性も優れ、また被削材の仕上げ面精度も改善されるという顕著な効果が奏される。   According to the cutting insert made of a WC-based cemented carbide according to the present invention, basically, of the insert surface portion, at least 2 mm or less from the intersecting ridge line of the flank face and the honing portion toward the inside of the rake face. Within the range, the hcp transformation is generated for the region constituting the chip breaker part forming the sintered skin, and the ratio of hcpCo in the region is determined so that the hcp transformation rate in the region is 0.3 or more, At the same time, the surface roughness in the region on the insert surface is regulated to 0.2 μm or less by the arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm, so that the thermal crack resistance is excellent, and wet cutting or intermittent Even under high-load cutting conditions in which thermal shock or mechanical impact acts on the cutting edge, such as cutting, the occurrence and development of thermal cracks can be reliably and stably suppressed. Excellent deficient, also remarkable effect that is improved surface finish of the workpiece is achieved.

さらに、前記領域内における硬質相の残留応力を、圧縮で850MPa以上に調整した発明のWC基超硬合金製切削インサートによれば、熱亀裂の発生や成長の抑制を確実化して、耐熱亀裂性を、より一層向上させることができるとともに、機械的衝撃に対する耐欠損性をも、より向上させることができる。   Furthermore, according to the WC-based cemented carbide cutting insert of the invention in which the residual stress of the hard phase in the region is adjusted to 850 MPa or more by compression, the generation of thermal cracks and the suppression of growth are ensured, and the thermal crack resistance Can be further improved, and the fracture resistance against mechanical impact can be further improved.

そしてまた、すくい面の前記領域のみならず、逃げ面についても、hcp変態率及び表面粗さを前記と同様に調整した発明のインサート、あるいは逃げ面の硬質相の残留応力を前記同様に調整した発明のインサートによれば、熱亀裂が逃げ面に沿って成長することを抑制することができるとともに、機械的衝撃に対する耐欠損性をさらに向上させ、さらには、被削材のより良好な仕上げ面精度を得ることができる。   Further, not only in the region of the rake face but also in the flank face, the insert of the invention in which the hcp transformation rate and the surface roughness were adjusted in the same manner as described above, or the residual stress of the hard phase of the flank face was adjusted in the same manner as described above. According to the insert of the invention, it is possible to suppress the thermal crack from growing along the flank, further improve the fracture resistance against mechanical impact, and further improve the finished surface of the work material Accuracy can be obtained.

また本発明のWC基超硬合金製切削インサートの製造方法によれば、インサート表面にウエットブラスト処理を施すことによって、前記領域内のhcp変態率が0.3以上となるように、前記領域内でhcp変態を生ぜしめると同時に、前記領域内おける表面粗さを、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下となるように平滑化することができ、しかも前記領域内の硬質相の圧縮残留応力を高めることができるため、前述のように耐熱亀裂性が優れていて、湿式切削や断続切削等、熱衝撃や機械的衝撃が切れ刃に作用するような高負荷の切削条件においても、熱亀裂の発生・進展を確実かつ安定して防止することができ、さらには耐欠損性も優れ、また被削材の仕上げ面精度も優れるという、高品質のWC基超硬合金製切削インサートを、確実かつ安定して製造することができる。   Further, according to the method for manufacturing a cutting insert made of a WC-based cemented carbide according to the present invention, by performing wet blasting on the insert surface, the hcp transformation rate in the region is 0.3 or more. The surface roughness in the region can be smoothed so that the arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm is 0.2 μm or less. Since the compressive residual stress of the hard phase can be increased, the thermal crack resistance is excellent as described above, and the thermal shock and mechanical impact such as wet cutting and intermittent cutting are applied to the cutting edge. Even under cutting conditions, it is possible to reliably and stably prevent the occurrence and development of thermal cracks. Furthermore, it has excellent fracture resistance and excellent surface finish accuracy of the work material. The alloy cutting insert can be produced reliably and stably.

本発明の適用対象である切削インサートの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the cutting insert which is an application object of this invention. 本発明で規定しているすくい面内の特定の領域を説明するための図で、図1のX−X線における模式的な拡大断面図である。It is a figure for demonstrating the specific area | region in the rake surface prescribed | regulated by this invention, and is a typical expanded sectional view in the XX line of FIG. 本発明の製造方法において適用されるウエットブラスト処理の一例を説明するための略解図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the wet blast process applied in the manufacturing method of this invention. (a)、(b)は、それぞれ本発明の製造方法におけるウエットブラスト処理に用いる研磨材の一例を示し、そのうち(a)は多角形状のアルミナ研磨材の写真、(b)は球形状のアルミナ研磨材の写真を示す、(A), (b) shows an example of the abrasive | polishing material used for the wet blast process in the manufacturing method of this invention, respectively, (a) is a photograph of a polygonal alumina abrasive | polishing material, (b) is spherical alumina. Show photos of abrasives,

以下、本発明について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明では、硬質相としてWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含むWC基超硬合金でインサート基体を構成している。ここで、超硬合金中の結合相成分であるCoの含有量が4質量%未満であれば、靭性が低下して耐欠損性が悪くなり、一方、Coの含有量が15質量%を超えれば、耐摩耗性が低下することから、WC基超硬合金中の結合相成分としてのCoの含有量は4〜15質量%と定めた。またWCとCo以外の元素については、特に限定されるものではなく、要は硬質相の主成分がWCであってかつ結合相のCoの含有量が前記範囲内あればよく、そのほか、WC基超硬合金における従来公知の少量添加成分である、TiC、TiN、TaC、NbC、Cr、VC、ZrC、ZrNなどを、それぞれ1種類以上、合計で30質量%以下の範囲内で含有することは許容される。すなわち本発明は、飽くまで硬質相がWCを主成分としかつ結合相としてCoを4〜15質量%含むWC基超硬合金には、すべて適用可能であり、その他の成分は、従来と同様であればよい。なお、硬質相の主成分であるWCは、従来公知のWC基超硬合金と同様に、上記のCo、その他の少量添加成分の残部とすればよく、このWCの範囲は特に限定されるものではない。 In the present invention, the insert substrate is made of a WC-based cemented carbide containing WC as a main component as a hard phase and 4 to 15% by mass of Co as a binder phase component. Here, if the content of Co, which is a binder phase component in the cemented carbide, is less than 4% by mass, the toughness decreases and the fracture resistance deteriorates, while the Co content exceeds 15% by mass. For example, since the wear resistance is lowered, the content of Co as a binder component in the WC-based cemented carbide is determined to be 4 to 15% by mass. The elements other than WC and Co are not particularly limited. In short, the main component of the hard phase is WC, and the content of Co in the binder phase is within the above range. Contains one or more of TiC, TiN, TaC, NbC, Cr 3 C 2 , VC, ZrC, ZrN, etc., each of which is a conventionally known minor additive component in cemented carbide, within a total amount of 30% by mass or less. It is permissible to do. In other words, the present invention can be applied to all WC-based cemented carbides in which the hard phase is mainly composed of WC and contains 4 to 15% by mass of Co as a binder phase until the tiredness is satisfied, and other components may be the same as those in the prior art. That's fine. In addition, WC which is the main component of the hard phase may be the remainder of the above-mentioned Co and other small additive components, as in the case of conventionally known WC-based cemented carbide, and the range of this WC is particularly limited. is not.

ここで、本発明が適用されるインサートの形状の一例を図1、図2に示す。
本発明が適用されるインサート1は、従来から広く使用されているインサートと同様に、逃げ面2、ホーニング部(切れ刃部)3、およびすくい面4を備え、かつそのすくい面4には、金型によって形成されたチップブレーカ部5が形成されてなるものである。ここで、チップブレーカ部5は主として焼結肌で構成されている。この焼結肌とは、インサート基体の製造過程において焼結したままの表面肌、すなわち、ダイヤモンド砥石などによる研削を行っていない粗面の表面肌を意味する。
ここで本発明は、主として、逃げ面が焼結肌で使用されることが多いISO分類のM級インサートに好適に適用されるが、逃げ面の少なくとも一部が研削加工されているK級インサートや、逃げ面が全面研削加工されているG級インサート等であっても、すくい面に、焼結肌のチップブレーカ部を有しているインサートであれば、特に限定することなく適用可能であり、またチップブレーカ部の全面が焼結肌でなくても、チップブレーカ部の少なくとも一部(特に切れ刃に近い部分)が焼結肌となっているインサートにも適用可能である。
Here, an example of the shape of the insert to which the present invention is applied is shown in FIGS.
The insert 1 to which the present invention is applied includes a flank 2, a honing part (cutting edge part) 3, and a rake face 4, as well as an insert that has been widely used conventionally. A chip breaker portion 5 formed by a mold is formed. Here, the chip breaker part 5 is mainly composed of sintered skin. This sintered skin means a surface skin that has been sintered in the manufacturing process of the insert substrate, that is, a rough surface skin that has not been ground with a diamond grindstone or the like.
Here, the present invention is mainly applied to an ISO class M-class insert whose flank is often used on sintered skin, but at least a part of the flank is ground. Even if it is a G-class insert whose flank face is ground, etc., it can be applied without particular limitation as long as it has a chip breaker portion with a sintered skin on the rake face. Moreover, even if the entire surface of the chip breaker portion is not a sintered skin, it can also be applied to an insert in which at least a part of the chip breaker portion (particularly a portion close to the cutting edge) is a sintered skin.

なお本発明でいうインサートとしては、概略正方形、三角形、菱形、六角形、丸形等の略平板インサート、あるいはドッグボーンタイプや三角形状の溝入れあるいはねじ切りインサート、刃先交換式の各種エンドミル用インサートあるいは厚みの厚い縦刃インサートなど、種々のものが利用可能であり、ネガティブ型やポジティブ型の形状に関しても特段の問題なく適用可能である。   The inserts used in the present invention include substantially flat plate inserts such as approximately square, triangle, rhombus, hexagon, and round shape, or dog bone type or triangular grooving or threading inserts, inserts for various types of end mills, Various types such as a thick vertical blade insert can be used, and the negative and positive shapes can be applied without any particular problem.

さらに、本発明では、インサート表面の少なくとも特定の領域にウエットブラスト処理を施して、その領域内のhcp変態率及び表面粗さ(さらには残留応力)を規定しており、図2にその領域Pを示す。図2に示すように、その領域Pとは、逃げ面2とホーニング部3との交差稜線6から、すくい面4の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすランド部7およびチップブレーカ部5を構成する領域である。   Furthermore, in the present invention, wet blasting is performed on at least a specific region of the insert surface to define the hcp transformation rate and surface roughness (and residual stress) in that region. FIG. Indicates. As shown in FIG. 2, the region P is a land portion forming a sintered skin within a range of at least 2 mm from the intersecting ridge line 6 between the flank 2 and the honing portion 3 toward the inside of the rake face 4. 7 and a region constituting the chip breaker unit 5.

ここで、前記交差稜線6からすくい面4の内側に向けて2mmの位置を越えて焼結肌のチップブレーカ部5が形成されている場合でも、最小限2mmの位置まで(但し焼結肌の部分)は前記領域Pとして、少なくともその領域にはウエットブラスト処理を施して、その領域内のhcp変態率及び表面粗さ(さらには残留応力)を所定の範囲内とする。
また逆に、前記交差稜線6からすくい面4の内側に向けて2mm未満の位置までしか焼結肌のチップブレーカ部5が形成されていない場合、あるいは、前記交差稜線6からすくい面4の内側に向けて2mmを越える位置までチップブレーカ部5が存在していながらも、交差稜線6からすくい面4の内側に向けて2mm未満の位置までしか焼結肌となっていない場合には、その焼結肌の部分のみが前記領域Pに相当するのである。また、切れ刃部に相当するホーニング部3は、通常は焼結肌ではないから、そのホーニング部3は前記領域Pから除外される。さらに、ホーニング部3と、チップブレーカ部5との間のランド部7(すくい面4の一部)は、研削面とされることがあり、その場合には、その部分も焼結肌ではないため、前記領域Pからは除外される。但し、ここで説明した上記の除外部分は、必須領域Pではない、という意味で述べたものに過ぎない。すなわち、実際のウエットブラスト工程においては、上述のような除外部分についても、ウエットブラスト処理が施されてしまうのが通常であり、上述の除外部分のうち、ホーニング部3以外については、ウエットブラスト処理によって、hcp変態率及び表面粗さ(さらには残留応力)が本発明で規定する所定範囲内となってよいことはもちろんであり、またその方が望ましいのが通常である。
Here, even when the chip breaker portion 5 of the sintered skin is formed beyond the position of 2 mm from the intersecting ridge line 6 toward the inside of the rake face 4, it reaches a minimum of 2 mm (however, the sintered skin The portion) is the region P, and at least the region is subjected to wet blasting so that the hcp transformation rate and surface roughness (and residual stress) in the region are within a predetermined range.
On the contrary, when the chip breaker portion 5 of the sintered skin is formed only to a position less than 2 mm from the intersecting ridge line 6 toward the inside of the rake face 4, or the inside of the rake face 4 from the intersecting ridge line 6 If the chip breaker portion 5 exists to a position exceeding 2 mm toward the surface, but the sintered skin is only formed to a position less than 2 mm from the intersecting ridge line 6 toward the inside of the rake face 4, the sintering Only the part of the skin is equivalent to the region P. In addition, since the honing portion 3 corresponding to the cutting edge portion is not usually sintered skin, the honing portion 3 is excluded from the region P. Furthermore, the land part 7 (a part of the rake face 4) between the honing part 3 and the chip breaker part 5 may be a ground surface, and in that case, that part is also not a sintered skin. Therefore, it is excluded from the region P. However, the above-described exclusion portion described here is merely described in the sense that it is not the essential region P. That is, in the actual wet blasting process, the above-described excluded portion is usually subjected to the wet blasting process. Of the above-described excluded portion, the portion other than the honing unit 3 is subjected to the wet blasting process. Of course, the hcp transformation rate and the surface roughness (and also the residual stress) may be within the predetermined range defined in the present invention, and it is usually desirable.

本発明では、インサート基体の表面にウエットブラスト処理を施し、インサート表面のうち、少なくとも前記領域Pについて、結合相のCoのhcp変態率を0.3以上とすると同時に、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下に平滑化し、さらに、少なくとも前記領域内の表面のWC硬質相に対して圧縮残留応力を付加することにより、湿式切削や断続切削等、熱衝撃が切れ刃に作用する切削条件下で、熱亀裂の発生や進展を抑制することで、長期の使用にわたるWC基超硬合金製切削インサートの切削性能の向上を図ることができるのであり、以下にこれらの技術的要素のそれぞれについて、項目分けして詳細に説明する。   In the present invention, the surface of the insert substrate is subjected to wet blasting, and at least the region P of the insert surface has a Co phase Co hcp transformation rate of 0.3 or more and at the same time a cutoff value of 0.08 mm. By smoothing the arithmetic average roughness Ra to 0.2 μm or less and further applying compressive residual stress to the WC hard phase on the surface in the above region, thermal shock such as wet cutting and interrupted cutting can be achieved. The cutting performance of WC-based cemented carbide cutting inserts over long-term use can be improved by suppressing the occurrence and development of thermal cracks under cutting conditions that affect Each target element will be described in detail by itemization.

ウエットブラスト処理:
従来のインサートにおいては、ショットピーニング処理やサンドブラスト処理を行うことにより、インサート表面に圧縮残留応力を付与していたが、それらの方法では、直径0.1mm以上の比較的大きな球状体の投射材を用いることが多く、この場合、加工エネルギが過大になることにより、インサート製造時に粗大クラックや欠けが発生し、製品品質の低下や製品歩留まりを悪化させる要因になっていた。さらに、これらの比較的大きな球状体の投射材では、その研磨作用が弱いため、インサートの表面状態をより平滑に改善する効果が、ほとんど見られないという欠点もある。
また、上記の代わりに乾式ブラスト処理を用いた場合は、噴射研磨材のインサート表面へ食い込みによる不純物の残留現象が生じやすく、このようなインサート表面の残留物質は、切削中の熱亀裂発生の起点や、それ自体が異常欠損の原因となるため、結果として、耐チッピング性、耐欠損性が不十分となり、さらに、被削材の仕上げ面精度も残留物質によって低下し、白濁やムシレ、毛羽立ち等の発生を抑制することは困難であることに加え、粉流および気流の二種流体による乾式ブラストでは、インサートへの圧縮残留応力付与効果も小さいという問題があった。
Wet blasting:
In conventional inserts, compressive residual stress is applied to the insert surface by performing shot peening or sandblasting. However, in these methods, a relatively large spherical projection material having a diameter of 0.1 mm or more is used. In this case, excessive processing energy causes coarse cracks and chipping during insert manufacturing, which has been a factor in reducing product quality and product yield. Furthermore, since these relatively large spherical projection materials have a weak polishing action, there is also a drawback that the effect of improving the surface condition of the insert more smoothly is hardly seen.
In addition, when dry blasting is used instead of the above, the residual phenomenon of impurities due to biting into the insert surface of the spray abrasive is likely to occur, and such residual material on the insert surface is the starting point for the occurrence of thermal cracks during cutting. As a result, the chipping resistance and chipping resistance are insufficient, and the finished surface accuracy of the work material is also reduced by residual substances, resulting in cloudiness, mussels, fluffing, etc. In addition to being difficult to suppress the occurrence of the above, there is a problem that the dry blasting using the two kinds of fluids of the powder flow and the air flow has a small effect of applying the compressive residual stress to the insert.

そこで、本発明では、上記弊害を招くことなく、インサート表面に結合相Coのhcp変態と表面平滑化を同時に行い、さらに圧縮残留応力を付与する手段として、ウエットブラスト処理を採用した。
ウエットブラスト処理を用いることにより、従来技術で生じていた製造時の粗大クラック等の表面欠陥をインサートに与えることなく、複雑な形状(例えば1つの面が複数の曲面の集合によって構成される形状)のインサートや、金型によって成型される三次元形状を持つチップブレーカ部に対しても、その形状を損なわずに、インサート表面部の結合相のCoをhcp構造へ変態させると同時にインサート表面の平滑化を可能とした。また、圧縮残留応力を付与することにより、切削インサートの性能をさらに飛躍的に改善することができた。
Therefore, in the present invention, wet blasting is adopted as a means for simultaneously performing hcp transformation and surface smoothing of the binder phase Co on the insert surface and further imparting compressive residual stress without causing the above-described adverse effects.
By using the wet blasting process, a complicated shape (for example, a shape in which one surface is constituted by a set of a plurality of curved surfaces) is provided without giving the insert surface defects such as coarse cracks at the time of manufacturing that have occurred in the prior art. For insert inserts and chip breaker parts with a three-dimensional shape molded by a mold, the Co of the binder phase on the insert surface part is transformed into an hcp structure without impairing the shape, and at the same time the insert surface is smooth Made possible. Moreover, the performance of the cutting insert could be further improved dramatically by applying compressive residual stress.

ウエットブラスト処理は粒径10〜100μm程度のアルミナ、ジルコニア、樹脂系、ガラス系等の研磨材を、液体(通常は水)に混合した研磨液を圧縮空気により対象物に噴射する処理であるが、本発明におけるウエットブラスト処理条件としては、例えば、研磨材としてアルミナを使用する場合には、研磨液中の研磨材含有量は15〜60質量%の範囲内とし、また、噴射圧力0.05〜0.3MPaで行うことが好ましい。   The wet blast treatment is a treatment in which a polishing liquid in which an abrasive such as alumina, zirconia, resin, glass, etc. having a particle size of about 10 to 100 μm is mixed with a liquid (usually water) is jetted onto the object by compressed air. As the wet blasting conditions in the present invention, for example, when alumina is used as the abrasive, the abrasive content in the polishing liquid is in the range of 15 to 60% by mass, and the injection pressure is 0.05. It is preferable to carry out at -0.3 MPa.

また、使用する研磨材の形状は、多角形状の砥粒が望ましい。ここで、アルミナ研磨材としては、一般に図4(b)に示される球形状のアルミナ研磨材が多く使用されているが、図4(a)に示される多角形状のアルミナ研磨材は、上記球形状のアルミナ研磨材と比べ、へき開面により形成された角張った切れ刃を有する形状のため、研削力が大きく、平滑化効果が高いことから、インサート表面の表面粗さを向上させるために有利である。それに対し、研磨材が球形状の場合は、残留応力付与には適しているが、研削作用が弱く、所定の表面粗さにインサート表面を仕上げるためには、ウエットブラスト処理に長時間を要して生産性が悪くなるばかりでなく、ウエットブラストの過剰処理によるクラック等の欠陥が、インサート表面に生じる場合がある。   The shape of the abrasive used is preferably polygonal abrasive grains. Here, as the alumina abrasive, the spherical alumina abrasive shown in FIG. 4B is generally used. However, the polygonal alumina abrasive shown in FIG. Compared to the shape of the alumina abrasive, the shape with an angular cutting edge formed by a cleaved surface has a large grinding force and a high smoothing effect, which is advantageous for improving the surface roughness of the insert surface. is there. On the other hand, when the abrasive is spherical, it is suitable for applying residual stress, but the grinding action is weak, and it takes a long time for wet blasting to finish the insert surface to the specified surface roughness. In addition to poor productivity, defects such as cracks due to excessive wet blasting may occur on the insert surface.

図3を用いて、本発明におけるウエットブラスト処理の概略を説明する。
図3(a)において、WC基超硬合金製切削インサート基体10を、軸線(O)回りに回転可能な一対の回転軸12により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、該回転軸(O)の軸線方向に対して、例えば、45度の噴射角θを有する相対向する2本のブラストガン14から前記インサート基体10の表面に研磨液Gを噴射して1個ずつウエットブラスト処理を行うことにより、インサート基体10の全面を均一に処理することができる。
一方、インサート基体10のチップブレーカ表面(特に前記領域P:図2参照)および逃げ面の結合相のCoに関しては、ウエットブラスト処理によりhcp変態率が0.3以上となるようなhcp結晶構造への変態が誘起され、その表面も平滑化される。
耐熱亀裂性の向上に最も重要である前記領域Pを含むすくい面を中心にウエットブラスト処理を施す場合は、回転軸12の軸線方向に対するブラストガン14の噴射角θは0度以上45度以下に設定されるが、チップブレーカ形状やインサート逃げ角により、噴射角は調整される。また、使用するブラストガン14の本数については、図3(a)では2本の例であるが、加工するインサートの形状によって、1本または3本以上の複数のガンを用いても良い。
上記のような構造を持つ装置を使用することで、様々な形状やチップブレーカを有するインサート基体に対し、個々の噴射条件を設定し、最適なウエットブラスト処理を施すことが可能となる。
The outline of the wet blasting process in the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3 (a), the WC-based cemented carbide cutting insert base 10 is rotated while rotating around the axis while being sandwiched and held by a pair of rotating shafts 12 rotatable around the axis (O). With respect to the axial direction of the axis (O), for example, the polishing liquid G is sprayed onto the surface of the insert base 10 from two opposing blast guns 14 having an injection angle θ of 45 degrees, and wet blasting one by one. By performing the treatment, the entire surface of the insert base 10 can be treated uniformly.
On the other hand, with respect to the chip breaker surface of the insert substrate 10 (particularly, the region P: see FIG. 2) and the flank binder phase Co, the hcp crystal structure has a hcp transformation rate of 0.3 or more by wet blasting. Transformation is induced, and the surface is also smoothed.
When wet blasting is performed around the rake face including the region P, which is most important for improving thermal cracking resistance, the injection angle θ of the blast gun 14 with respect to the axial direction of the rotary shaft 12 is 0 degree or more and 45 degrees or less. Although set, the injection angle is adjusted by the chip breaker shape and the insert clearance angle. The number of blast guns 14 to be used is two in FIG. 3A, but one gun or a plurality of three or more guns may be used depending on the shape of the insert to be processed.
By using the apparatus having the above-described structure, it is possible to set individual injection conditions and perform an optimal wet blasting process on an insert base having various shapes and chip breakers.

インサート表面部、特に前記領域Pにおける結合相Coのhcp変態率:
hcpCoは、その結晶構造から熱亀裂の発生を抑制し、また仮に熱亀裂が発生した場合もその進展を抑制することにより、切れ刃への負荷が高い断続切削等においても、インサートの耐熱亀裂性を向上させ、工具寿命の延長を可能とする。
ここで、本発明では、hcpCoとfccCoとの合計ピーク強度に対するhcpCoのピーク強度の比率を、X線回析装置により測定したインサ−ト表面のhcpCoの(101)面における回折ピーク強度hcp[101]およびfccCoの(200)面におけるピーク強度fcc[200]から、
hcp変態率=hcp[101] /(hcp[101]+fcc[200])
という数式で、hcp変態率を定義している。そしてインサート表面のうち、少なくとも前記領域Pを含む表面のhcp変態率が0.3以上になるようにウエットブラスト処理条件を調整することによって、熱亀裂の発生・進展を確実に抑制して、断続切削加工等において優れた耐熱亀裂性を示すことができ、工具性能の顕著な改善が図られ、インサートの寿命を大幅に延長することができることを、本発明者らの詳細な実験により見出した。一方、前記領域P内のhcp変態率が0.3未満では、これらの効果が十分に現れないことが確認された。
Hcp transformation rate of the binder phase Co in the insert surface, particularly in the region P:
hcpCo suppresses the occurrence of thermal cracks from its crystal structure, and also suppresses the progress of thermal cracks even if they occur. And the tool life can be extended.
Here, in the present invention, the ratio of the peak intensity of hcpCo to the total peak intensity of hcpCo and fccCo is the diffraction peak intensity hcp [101 on the (101) plane of hcpCo on the insert surface measured by an X-ray diffraction apparatus. ] And the peak intensity fcc [200] on the (200) plane of fccCo,
hcp transformation rate = hcp [101] / (hcp [101] + fcc [200])
This formula defines the hcp transformation rate. And, by adjusting the wet blasting conditions so that the hcp transformation rate of the surface including at least the region P among the insert surfaces is 0.3 or more, the generation and propagation of thermal cracks can be reliably suppressed, and intermittent It has been found by detailed experiments by the present inventors that excellent thermal crack resistance can be exhibited in cutting and the like, the tool performance can be remarkably improved, and the life of the insert can be greatly extended. On the other hand, it was confirmed that when the hcp transformation rate in the region P is less than 0.3, these effects are not sufficiently exhibited.

したがって、本発明では少なくとも前記領域P内のインサート表面における前記hcp変態率を0.3以上と定めた。なお、本発明のインサートでは、すくい面に含まれる前記領域Pのみならず、逃げ面についても、hcp変態率が0.3以上であることが望ましく、その場合には、より一層の工具性能の改善が図られ、インサートの寿命をさらに延長する
ことができる。
なお、hcp変態率の上限については特に定めないが、通常のウエットブラストにおいては、hcp変態率を0.9程度以上に高めれば、ウエットブラスト処理が過処理となり、インサートの表面粗さが悪化するから、hcp変態率は、前記領域P、逃げ面のいずれにおいても、0.9程度以下とすることが適切である。
Therefore, in the present invention, the hcp transformation rate at least on the insert surface in the region P is set to 0.3 or more. In the insert of the present invention, it is desirable that the hcp transformation rate is 0.3 or more not only for the region P included in the rake face but also for the flank face. Improvements can be made and the life of the inserts can be further extended.
The upper limit of the hcp transformation rate is not particularly defined, but in normal wet blasting, if the hcp transformation rate is increased to about 0.9 or more, the wet blasting process is overtreated and the surface roughness of the insert is deteriorated. Therefore, it is appropriate that the hcp transformation rate is about 0.9 or less in both the region P and the flank.

hcp変態率の測定にあたっては、予めNaOH水溶液を用いてエッチング処理を行って、インサートの表面からWC硬質相を電解除去した。これは、WC硬質相であるWCの(101)面のピークと前記hcpCoの(101)面のピークが重なるためであり、インサート最表面から約20μmの深さまでのWC硬質相が除去されるまで、NaOH水溶液を用いて、電解エッチングした後、X線回析を行うことでインサート表面部の結合相のCoのピーク強度を精度良く測定することができる。ここでエッチングの深さをインサート最表面から20μmとしたのは、通常、インサートの耐熱亀裂性に影響を及ぼす領域が、最表面から20μm程度のインサート表面近傍であり、耐熱亀裂性の改善に最も重要な箇所だからである。   In measuring the hcp transformation rate, etching was performed in advance using an aqueous NaOH solution, and the WC hard phase was electrolytically removed from the surface of the insert. This is because the peak of the (101) plane of WC, which is the WC hard phase, overlaps with the peak of the (101) plane of hcpCo, until the WC hard phase is removed from the insert outermost surface to a depth of about 20 μm. Then, after electrolytic etching using an aqueous NaOH solution, the peak intensity of Co in the binder phase on the insert surface portion can be measured with high accuracy by performing X-ray diffraction. Here, the etching depth is set to 20 μm from the outermost surface of the insert. Usually, the region that affects the thermal crack resistance of the insert is in the vicinity of the insert surface of about 20 μm from the outermost surface. It is an important part.

なお、hcp変態率の算出にあたり、hcpCoについては最も強い強度が得られる第1ピークのhcp[101]を、fccCoについては第2ピークのfcc[200]を用いた(JCPSDカード No.05−0727および No.15−0806参照)。ここで、fccCoの第1ピークであるfcc[111]をhcp変態率算出に使用しない理由は、fcc[111]ピークの周辺にhcpCoの(おお2)面におけるピークであるhcp[002]が存在し、両者のピークを完全に分離することが非常に困難なためである。   In calculating the hcp transformation rate, the first peak hcp [101] that gives the strongest intensity was used for hcpCo, and the second peak fcc [200] was used for fccCo (JCPSD card No. 05-0727). And No. 15-0806). Here, the reason why fcc [111], which is the first peak of fccCo, is not used for the calculation of the hcp transformation rate is that hcp [002], which is the peak in the (2) plane of hcpCo, exists around the fcc [111] peak. This is because it is very difficult to completely separate both peaks.

インサートの表面粗さ:
本発明では、インサート表面にウエットブラスト処理を施すことにより、インサート表面部の少なくとも前記領域P内の結合相のCoをhcpCoへ変態させると同時に、少なくともその領域P内の表面の平滑化を行うことができる。
このように、インサート表面の少なくとも前記領域P内の結合相のCoをhcp変態率で0.3以上にhcp変態させると同時に、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下になるように、前記領域Pの表面平滑度を高めれば、熱亀裂の発生起点となる表面欠陥が減少し、熱亀裂の発生自体を抑制する効果が得られる。また、逃げ面の表面粗さをも同時に低減した場合には、熱亀裂の成長を抑制することに加え、被削材の仕上げ面品位を改善する効果も付加されるため、すくい面に含まれる前記領域Pと逃げ面の両方において、表面粗さが改善されていることが好ましい。なお、逃げ面の表面粗さについても、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下とすることが望ましい。
Insert surface roughness:
In the present invention, by performing wet blasting on the insert surface, the Co in the binder phase in at least the region P of the insert surface portion is transformed into hcpCo, and at the same time, at least the surface in the region P is smoothed. Can do.
Thus, at the same time, the Co of the binder phase in at least the region P of the insert surface is hcp transformed to an hcp transformation rate of 0.3 or more, and at the same time, the arithmetic average roughness Ra is 0.2 μm or less at a cutoff value of 0.08 mm As described above, if the surface smoothness of the region P is increased, the surface defects that are the starting points of thermal cracks are reduced, and the effect of suppressing the occurrence of thermal cracks is obtained. In addition, if the surface roughness of the flank is also reduced at the same time, in addition to suppressing the growth of thermal cracks, the effect of improving the finished surface quality of the work material is also added, so it is included in the rake face It is preferable that the surface roughness is improved in both the region P and the flank. The flank surface roughness is preferably 0.2 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.

ここで、すくい面に含まれる前記領域P、もしくは逃げ面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.2μmを超えるようになれば、上述のような耐熱亀裂性の改善、または仕上げ面品位の改善の効果は、低下傾向を示すようになる。そこで本発明では、インサート表面にウエットブラスト処理を施すことによって、少なくとも前記領域P内の面、さらには逃げ面について、結合相のCoをhcp変態させると同時に表面の平滑化を行い、これにより各面の表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下となるように調整することとした。   Here, if the surface roughness of the region P or the flank included in the rake face exceeds 0.2 μm in terms of arithmetic average roughness Ra, improvement of the above-described heat cracking resistance, or finished surface quality is achieved. The effect of improvement will show a downward trend. Therefore, in the present invention, by performing wet blasting on the insert surface, at least the surface in the region P and further the flank surface are subjected to hcp transformation of the binder phase Co and at the same time smoothing the surface. The surface roughness of the surface was adjusted to be 0.2 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.

また、前記インサートに、物理蒸着法(PVD)によって硬質被膜を被覆した表面被覆WC基超硬合金製切削インサートにおいても、上記と同様の効果が得られるが、硬質被膜の状態により、被膜上から測定した表面粗さが、被覆前の基体に対して、大きくなることがある。
このような場合、被膜上から測定したインサートの表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.25μm以下であれば、表面被覆WC基超硬合金製切削インサートの切削条件においても、耐熱亀裂性の改善効果があることが確認されている。
In addition, the same effect as described above can be obtained in the surface-coated WC-based cemented carbide cutting insert in which the insert is coated with a hard coating by physical vapor deposition (PVD), but depending on the state of the hard coating, The measured surface roughness may be larger than the substrate before coating.
In such a case, if the surface roughness of the insert measured from the top of the coating is 0.25 μm or less in arithmetic mean roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm, the cutting of the surface-coated WC-based cemented carbide cutting insert is performed. Even under conditions, it has been confirmed that there is an effect of improving heat cracking resistance.

インサート表面のWC硬質相への圧縮残留応力付与:
本発明においてはWC基超硬合金製切削インサート基体の表面にウエットブラスト処理をすることにより、インサート表面部(少なくとも前記領域P内の表面)の結合相のCoをhcpCoに変態させるとともに表面を平滑化すると同時に、インサート表面の少なくとも前記領域P内の表面のWC硬質相に850MPa以上の圧縮残留応力を付与することが望ましい。
すなわち、インサート表面、特に前記領域P内の表面のWC硬質相に付与される残留応力の値が、圧縮で850MPa未満では、耐熱亀裂性を含む耐欠損性の改善は十分ではないが、圧縮残留応力の値が850MPa以上になれば、断続切削等の熱衝撃のみならず機械的衝撃が切れ刃に作用する切削条件において、優れた耐欠損性を示すようになることから、本発明では、すくい面に含まれる少なくとも前記領域P内の表面部、より好ましくはそれに加えるに逃げ面の表面部におけるWC硬質相に付与する残留応力の値を、圧縮で850MPa以上と定めた。
Applying compressive residual stress to the WC hard phase on the insert surface:
In the present invention, the surface of the WC-base cemented carbide cutting insert substrate is wet-blasted to transform the binding phase Co of the insert surface portion (at least the surface in the region P) into hcpCo and smooth the surface. At the same time, it is desirable to apply a compressive residual stress of 850 MPa or more to the WC hard phase at least in the region P of the insert surface.
That is, when the value of the residual stress applied to the insert surface, particularly the WC hard phase on the surface in the region P is less than 850 MPa in compression, the improvement in fracture resistance including heat cracking resistance is not sufficient, but the compression residual If the stress value is 850 MPa or more, not only thermal shock such as interrupted cutting but also mechanical impact acts on the cutting edge, which shows excellent fracture resistance. The value of the residual stress applied to the WC hard phase in at least the surface portion in the region P included in the surface, more preferably in addition to the surface portion of the flank, was determined to be 850 MPa or more by compression.

また、前述のように、物理蒸着法による表面被覆処理を施すインサートの場合も同様の効果が得られるが、その場合、一般に硬質被膜自体が圧縮残留応力を持つため、インサート基体に対して引張の作用を与え、基体の圧縮残留応力は低下する傾向にある。しかしながら、被覆前のインサートに850MPaの圧縮残留応力を付与した場合、被覆後における基体のWC硬質相の残留応力が、圧縮で450MPa以上維持されていれば、本表面被覆インサートにおいても、本発明の効果は何ら損なわれず、熱衝撃や機械的衝撃に対し優れた耐欠損性を確認することができている。   In addition, as described above, the same effect can be obtained in the case of an insert subjected to a surface coating treatment by physical vapor deposition, but in that case, since the hard coating itself generally has a compressive residual stress, The compressive residual stress of the substrate tends to decrease. However, when compressive residual stress of 850 MPa is applied to the insert before coating, if the residual stress of the WC hard phase of the substrate after coating is maintained at 450 MPa or more by compression, the surface-coated insert of the present invention can also be used. The effect is not impaired at all, and excellent fracture resistance against thermal shock and mechanical shock can be confirmed.

なお、インサート表面のWC硬質相に付与する残留応力の値については、(株)養賢堂発行の「残留応力のX線評価」(田中啓介、鈴木賢治、秋庭義明著)の第六章冒頭(P99〜105)に記載される周知のsinψ法を用い、X線回析装置によって測定した。
すなわち、回析ピークとしてhcp構造を有するWC硬質相の(211)面を用い、sinψ法測定範囲に関しては0〜0.5ないし0〜0.75間で選択される範囲において等間隔に5ないし6点、並傾法にて展開し測定した。なお、WC硬質相のヤング率として706GPa、ポアソン比として0.190を使用して計算した。
For the residual stress value applied to the WC hard phase on the insert surface, the X-ray evaluation of residual stress published by Yokendo Co., Ltd. (by Keisuke Tanaka, Kenji Suzuki, Yoshiaki Akiba), Chapter 6 Using a well-known sin 2 ψ method described in (P99 to 105), measurement was performed with an X-ray diffraction apparatus.
That is, using the (211) plane of the WC hard phase having the hcp structure as the diffraction peak, the sin 2 ψ method measurement range is equidistant in the range selected from 0 to 0.5 to 0 to 0.75. The measurement was performed by developing by 5 to 6 points and the parallel tilt method. The calculation was performed using 706 GPa as the Young's modulus of the WC hard phase and 0.190 as the Poisson's ratio.

インサートのホーニング部表面粗さ:
WC基超硬合金製切削インサートの切れ刃部に相当するホーニング部における表面粗さは、加工される被削材の仕上げ面精度に特に大きな影響を及ぼし、インサートの切れ刃が平滑な表面となっていれば、さらに優れた仕上げ面精度を得ることができる。
具体的には、インサートの切れ刃における表面粗さがカットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.1μm以下であれば、更に良好な被削材仕上げ面を形成可能となる。
通常、インサートの切れ刃部は、弾性砥石、バレル、ブラシ等でホーニング加工されるが、特に湿式ブラシによるホーニングによれば、高品位な加工表面が得られ、かつ様々な形状のホーニングを比較的短時間で加工することができる。ただし、ホーニング加工後にウエットブラスト処理を行えば、ホーニング部がウエットブラスト処理により、再度加工され、その形状や大きさに変化が生じてしまい、本来の切削性能を発揮できないことがある。また、ウエットブラスト処理により、算術平均粗さRaで0.1μm以下を得るためには、使用する研磨材の粒径や噴射条件を変更する必要があり、この場合、結合相のhcp変態率が十分な値とならなかったり、また、十分な値が得られたとしても、処理時間の延長等、生産性に問題が生じてしまう。
Insert honing surface roughness:
The surface roughness of the honing part, which corresponds to the cutting edge part of a WC-base cemented carbide cutting insert, has a particularly large influence on the finished surface accuracy of the workpiece to be processed, and the insert cutting edge has a smooth surface. If so, it is possible to obtain even better finished surface accuracy.
Specifically, if the surface roughness of the cutting edge of the insert is 0.1 μm or less in terms of the arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm, a better work material finished surface can be formed.
Usually, the cutting edge portion of the insert is honed with an elastic grindstone, barrel, brush, etc. Especially, honing with a wet brush provides a high-quality processed surface and relatively various types of honing. It can be processed in a short time. However, if a wet blast process is performed after the honing process, the honing part is processed again by the wet blast process, and the shape and size of the honing part may change, and the original cutting performance may not be exhibited. In addition, in order to obtain an arithmetic average roughness Ra of 0.1 μm or less by wet blasting, it is necessary to change the particle size of the abrasive used and the injection conditions. In this case, the hcp transformation rate of the binder phase is Even if a sufficient value is not obtained or a sufficient value is obtained, there is a problem in productivity such as extension of processing time.

そこで、本発明では、硬質相がWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含む炭化タングステン基超硬合金からなり、逃げ面、切れ刃部、およびすくい面を備え、かつそのすくい面の少なくとも一部に、金型によって形成された焼結肌からなるチップブレーカ部を有する炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体に対し、ウエットブラスト工程として、前述のようなウエットブラスト処理を施した後に、ホーニング工程として、ホーニング(望ましくはブラシホーニング、より好ましくは湿式ブラシホーニング)によって切れ刃部のホーニング処理を行うことが望ましい。このように切れ刃部のホーニングを、ウエットブラスト処理の後に行うことにより、優れた被削材の仕上げ面精度を長時間にわたり維持するインサートを得ることができる。また、ウエットブラスト処理の後に湿式ブラシホーニング加工を行えば、湿式ブラシホーニングの利点を生かして、表面粗さが良く、所定の形状に精度良くコントロールされたホーニング加工面を、生産性良く得ることが可能となる。   Therefore, in the present invention, the hard phase is composed of a tungsten carbide-based cemented carbide containing WC as a main component and Co as a binder component and containing 4 to 15% by mass of Co, and includes a flank, a cutting edge, and a rake face, In addition, a wet blasting process as described above is performed as a wet blasting process on a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert base having a chip breaker portion formed of a sintered skin formed by a mold on at least a part of the rake face. After the treatment, it is desirable to perform a honing process on the cutting edge portion by honing (preferably brush honing, more preferably wet brush honing) as a honing process. By performing honing of the cutting edge portion after wet blasting in this way, an insert that maintains excellent finished surface accuracy of the work material for a long time can be obtained. In addition, if wet brush honing is performed after wet blasting, it is possible to take advantage of wet brush honing and obtain a honing surface with good surface roughness and precisely controlled to a predetermined shape with high productivity. It becomes possible.

なお、インサート表面およびホーニング部表面における算術平均粗さRaの測定は、JIS B0601−1994(2001)に従う。またここで、カットオフ値を0.08mmとしている理由は、切削加工表面の品質に影響を与えるのは切削インサート表面のミクロな状態であって、焼結前の圧粉体の密度バラツキや焼結時に発生する焼結変形等に起因するインサート基体の焼結肌でのうねり現象(うねり成分)の影響を除去するためである。   In addition, the measurement of arithmetic mean roughness Ra in an insert surface and a honing part surface follows JISB0601-1994 (2001). Here, the reason why the cut-off value is 0.08 mm is that the quality of the cutting surface is affected by the micro state of the surface of the cutting insert. This is to eliminate the influence of the undulation phenomenon (swell component) on the sintered skin of the insert base caused by the sintering deformation or the like that occurs during sintering.

物理蒸着法による表面被覆処理:
本発明のインサートは、その表面に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、Si、Y、Mn、NiおよびSの群から選ばれた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から選ばれた少なくとも一種の元素とからなる化合物の少なくとも一層または複層からなる硬質被膜を、物理蒸着法によって被覆形成した表面被覆WC基超硬合金製切削インサートとして使用することも可能である。
硬質被膜を被覆形成した場合であっても、本発明の効果は損なわれることなく、熱衝撃が切れ刃に作用するような高負荷の切削条件においても、長期の使用にわたってすぐれた切削性能が発揮され、工具寿命の延長化が図られる。
Surface coating by physical vapor deposition:
The insert of the present invention has, on its surface, at least one element selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, Al, Si, Y, Mn, Ni and S in the periodic table, and carbon. Surface-coated WC-based cemented carbide cutting insert formed by physical vapor deposition of a hard film composed of at least one layer or a compound of at least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and boron It can also be used.
Even when a hard coating is formed, the effect of the present invention is not impaired, and excellent cutting performance is demonstrated over a long period of use even under high-load cutting conditions in which thermal shock acts on the cutting edge. Thus, the tool life is extended.

以下、本発明の実施例を、比較例とともに示す。なお以下の実施例は、本発明の具体的な態様、及びそれによる効果を説明するためのものであって、実施例に記載された構成、条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。   Examples of the present invention will be described below together with comparative examples. The following examples are for explaining specific embodiments of the present invention and effects thereof, and the configurations and conditions described in the examples do not limit the technical scope of the present invention. Of course.

[実施例1]
平均粒径5μmのWC粉末を用い、質量組成でCo粉末9質量%、TiC粉末8質量%、TaC粉末8質量%、NbC粉末1質量%、残WCとなるように配合した原料粉末をプレス成型した後、焼結し、ISO規格・CNMG120408に規定する形状・寸法を有するインサート基体を製造した。
これらのインサート基体に対して、中心粒子径40μmを有する多角形状のアルミナを噴射研磨材とし、噴射圧力0.3MPa、0.2MPaおよび0.1MPaでウエットブラスト処理を行った。
ウエットブラスト処理では、噴射研磨材のアルミナを水と混合し研磨液中の研磨材の含有量が30質量%となるように噴射研磨液を調製し、図3(a)に示されるウエットブラスト処理装置を用い、噴射角は45°一定とし、ほぼインサート基体全面が処理されるようウエットブラスト処理を行った。
その後、切れ刃部については、砥粒を含有したナイロンブラシを使用し、すくい面側から測定した幅が0.05mm、かつ逃げ面側から測定した幅が0.03mmのウォーターフォール型の曲面ホーニングを湿式処置で施してホーニング部とし、表1に示す本発明例1〜3のインサートを作製した。
[Example 1]
Using WC powder with an average particle size of 5μm, press molding a raw material powder blended so as to be 9% by mass of Co powder, 8% by mass of TiC powder, 8% by mass of TaC powder, 1% by mass of NbC powder, and the remaining WC After that, sintering was performed to produce an insert base body having a shape and dimensions specified in ISO standard / CNMG120408.
These insert bases were subjected to wet blasting with a spraying abrasive of polygonal alumina having a center particle diameter of 40 μm at spraying pressures of 0.3 MPa, 0.2 MPa and 0.1 MPa.
In the wet blast treatment, the jet abrasive liquid is prepared so that the alumina of the jet abrasive is mixed with water so that the content of the abrasive in the polishing liquid is 30% by mass, and the wet blast process shown in FIG. Using an apparatus, the spray angle was kept constant at 45 °, and wet blasting was performed so that the entire insert base was treated.
Then, for the cutting edge part, a nylon brush containing abrasive grains is used, and a waterfall type curved honing with a width measured from the rake face side of 0.05 mm and a width measured from the flank face side of 0.03 mm As a honing part, the inserts of Invention Examples 1 to 3 shown in Table 1 were produced.

作製したインサートについて、各々の製造条件毎に測定用サンプルを抽出し、前述の条件にてエッチング処理後、X線回析装置として、スペクトリス(株)製のPANalytical X’ Pert PRO MPDを用い、X線源としては、CuKα線を使用し、すくい面ブレーカ底のほぼ平坦な箇所(前記領域Pに相当する部分)における表面のhcpCoの(101)面のピーク強度hcp[101]およびfccCoの(200)面におけるピーク強度fcc[200]を測定し、前述のhcp変態率を算出した。
表1にhcp変態率を示す。
次に、すくい面のうち、前記領域に相当するチップブレーカ部の底部、ホーニング部の表面粗さを、JIS B0601−1994(2001)にしたがい、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで測定した。
表1に、各部における表面粗さRaの測定値を示す。
なお、hcp変態率および表面粗さについては、逃げ面の値も測定しているが、すくい面(ブレーカ底部)の測定値とほぼ同じ値となった(表示省略)。これはウエットブラスト処理時の噴射角を45°としたことから、基本的に逃げ面とすくい面に同様な作用が加わるようにウエットブラスト処理されたためと考えられる。
About the produced insert, a sample for measurement was extracted for each manufacturing condition, and after etching under the above-described conditions, X-ray diffractometer was used as a X-ray diffractometer using PANaltical X 'Pert PRO MPD manufactured by Spectris Co., Ltd. A CuKα ray is used as the radiation source, and the peak intensity hcp [101] of the (101) plane of the hcpCo surface and the (200) of the fccCo at a substantially flat portion (portion corresponding to the region P) at the bottom of the rake face breaker. ) Surface peak intensity fcc [200] was measured, and the above-mentioned hcp transformation rate was calculated.
Table 1 shows the hcp transformation rate.
Next, in the rake face, the surface roughness of the bottom portion and the honing portion of the chip breaker portion corresponding to the region is JIS B0601-1994 (2001), with an arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm. It was measured.
Table 1 shows the measured values of the surface roughness Ra at each part.
In addition, about the hcp transformation rate and the surface roughness, although the value of the flank was also measured, it became a value almost the same as the measured value of the rake face (breaker bottom) (not shown). This is presumably because the wet blast treatment was performed so that the same action was applied to the flank and rake face because the injection angle during the wet blast treatment was 45 °.

次に、本発明例1〜3のインサートの逃げ面にて、WC硬質相の圧縮残留応力を測定した。
測定には、X線回析装置として、スペクトリス(株)製のPANalytical X’ Pert PRO MPDを用い、X線源としては、CuKα線を使用し、測定に用いた残留応力計算ソフトウェアはX’ Pert High Score Plusで計算した。
本発明例1〜3のインサートでは、前記領域Pを含むすくい面が、チップブレーカを有する曲面となっているため、前記領域PについてはX線回析測定に必要な平坦面を確保できず、その残留応力を直接測定することはできないが、本実施例1では、ウエットブラスト処理時の噴射角を45°として、基本的に逃げ面とすくい面に同様な作用が加わるように処理を行っているので、すくい面、特に前記領域P、すなわち逃げ面とほぼ直角に位置する切れ刃近傍のランド部分やブレーカ底部(機械的衝撃により欠損が発生している場合、すくい面では切れ刃に近いランド部分や凹状に湾曲した最も深いブレーカ底部の残留応力値が、耐欠損向上に重要である)の残留応力は、逃げ面で測定された残留応力と概略同等であると考えられることからインサートの残留応力は、逃げ面について測定した残留応力で代替させることとする。
表1に測定した残留応力値を示す。
Next, the compressive residual stress of the WC hard phase was measured at the flank face of the inserts of Examples 1 to 3 of the present invention.
For the measurement, Spectraly Co., Ltd. PANalytical X 'Pert PRO MPD was used as the X-ray diffraction apparatus, CuKα rays were used as the X-ray source, and the residual stress calculation software used for the measurement was X' Pert. Calculated with High Score Plus.
In the inserts of Examples 1 to 3 of the present invention, the rake face including the region P is a curved surface having a chip breaker, and thus the flat surface necessary for the X-ray diffraction measurement cannot be secured for the region P. Although the residual stress cannot be measured directly, in Example 1, the injection angle during wet blasting is set to 45 °, and processing is performed so that basically the same action is applied to the flank and rake face. Therefore, the rake face, in particular, the region P, that is, the land portion near the cutting edge that is positioned substantially perpendicular to the flank and the bottom of the breaker (if a chip is generated due to mechanical shock, the rake face has a land close to the cutting edge. The residual stress at the bottom of the deepest breaker that is curved in a partial or concave shape is important for improving fracture resistance.) The residual stress is considered to be roughly equivalent to the residual stress measured on the flank. Residual stress concert shall be possible to substitute the residual stresses measured for flank.
Table 1 shows the measured residual stress values.

比較のため、本発明例1〜3のインサートと同様な組成・形状・寸法を有する切削インサートに対してウエットブラスト処理を施さない比較例1、ウエットブラスト処理のかわりに平均直径0.4mmの鋼球を速度60m/sで投射する条件にてショットピーニングを施した比較例2(特許文献2のショットピーニング処理条件に対応)、ウエットブラスト処理で使用したものと同様のアルミナを用い、投射圧力0.3MPaにて乾式ブラスト処理を行った比較例3、およびウエットブラスト噴射圧を下げた比較例4を作製した。これらの比較例1〜4についても、本発明例1〜3と同様の手法で、すくい面の前記領域Pにおけるhcp変態率、すくい面の前記領域P(ブレーカ底部)の表面粗さ、ホーニング部の表面粗さ、および逃げ面における残留応力を測定した。
最後に、本発明例1〜3、比較例1〜4の全てのインサートに対し、光学顕微鏡を用いて外観表面状態を観察した。付着物の面積比については,付着物が観察された場合に、200×200μmの観察領域3箇所を画像解析にて測定し、その平均値を面積比とした。
結果を表1中に記す。
For comparison, steel having an average diameter of 0.4 mm is used instead of wet blasting for Comparative Example 1 in which the cutting insert having the same composition, shape and dimensions as the inserts of Examples 1 to 3 of the present invention is not subjected to wet blasting. Comparative example 2 (corresponding to the shot peening treatment condition of Patent Document 2) in which shot peening was performed under the condition of projecting a sphere at a speed of 60 m / s, the same alumina as used in the wet blast treatment, and a projection pressure of 0 Comparative Example 3 in which dry blasting was performed at 3 MPa and Comparative Example 4 in which the wet blast injection pressure was lowered were produced. For these Comparative Examples 1 to 4, the hcp transformation rate in the region P of the rake face, the surface roughness of the region P (breaker bottom portion) of the rake face, and the honing portion in the same manner as the inventive examples 1 to 3 The surface roughness and residual stress on the flank were measured.
Finally, the appearance surface state was observed for all the inserts of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 using an optical microscope. As for the area ratio of the deposit, when the deposit was observed, three 200 × 200 μm observation areas were measured by image analysis, and the average value was taken as the area ratio.
The results are shown in Table 1.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表1によれば、ウエットブラスト処理を行った本発明例1〜3は、いずれも、すくい面に含まれる前記領域Pのhcp変態率が0.3を超えているのに対し、処理を行っていない比較例1のhcp変態率は0(零)で、hcpCoが存在していない。ショットピーニング処理による比較例2ではhcp変態率は0.71となっており、本発明例1〜3と同等以上のhcp変態率となっている。さらに、ウエットブラスト処理を行いながらも、その噴射圧を下げた比較例4では、hcp変態率が0.25と、本発明で規定する下限値(0.3)未満となった。
本発明例1〜3は、乾式ブラスト処理による比較例3に対して、大きなhcp変態率となったが、これは、三種流体(粉流、気流、水流)を使用するウエットブラスト処理は、二種流体(粉流、気流)の乾式ブラスト処理と比較し、噴射研磨液に含まれる水の質量によって、hcp変態がより促進されるためと考えられる。
また、本発明例1〜3については、ウエットブラストの噴射圧力を上げれば、hcp変態率が大きくなる傾向が見られた。
すくい面に含まれる前記領域Pの表面粗さに関しては、ウエットブラスト処理を施している本発明例1〜3は、処理を行っていない比較例1やショットピーニング処理を施した比較例2と比較し、平滑度が大きく向上している。またホーニング部の表面粗さに関して、本発明例1〜3は、比較例1〜2と比較し、より平滑な値となっている。これは、ウエットブラスト処理により、予め平滑な表面を得られているインサートに対し、更にブラシホーニングを施したため、より表面粗さが改善されためと推測される。
According to Table 1, all of the inventive examples 1 to 3 subjected to the wet blast treatment were performed while the hcp transformation rate of the region P included in the rake face exceeded 0.3. In Comparative Example 1, the hcp transformation rate is 0 (zero), and hcpCo does not exist. In the comparative example 2 by the shot peening process, the hcp transformation rate is 0.71, and the hcp transformation rate is equal to or higher than the inventive examples 1 to 3. Further, in Comparative Example 4 in which the injection pressure was lowered while performing the wet blast treatment, the hcp transformation rate was 0.25, which was less than the lower limit (0.3) defined in the present invention.
Inventive Examples 1 to 3 had a large hcp transformation rate as compared with Comparative Example 3 by dry blasting. This is because wet blasting using three kinds of fluids (powder flow, air flow, water flow) This is probably because the hcp transformation is further promoted by the mass of water contained in the jet polishing liquid as compared with the dry blast treatment of the seed fluid (powder flow, airflow).
Moreover, about the invention examples 1-3, if the injection pressure of wet blasting was raised, the tendency for an hcp transformation rate to become large was seen.
As for the surface roughness of the region P included in the rake face, Examples 1-3 of the present invention subjected to the wet blast treatment are compared with Comparative Example 1 where the treatment is not performed and Comparative Example 2 where the shot peening treatment is performed. In addition, the smoothness is greatly improved. In addition, regarding the surface roughness of the honing portion, Examples 1 to 3 of the present invention have smoother values than Comparative Examples 1 and 2. This is presumed to be because the surface roughness is further improved because the brush honing is further applied to the insert that has been previously obtained a smooth surface by wet blasting.

残留応力については、ウエットブラスト処理を行った本発明例1〜3およびショットピーニング処理による比較例2は、比較例1と比較して、非常に大きな圧縮残留応力が付加されている。乾式ブラスト処理を施した比較例3、およびウエットブラスト処理の噴射圧が低い比較例4については、比較例1と比較すれば圧縮残留応力が付与されてはいるが、本発明例1〜3、比較例2と比較すれば、小さな圧縮残留応力値となっている。
また、インサートの表面状態に関して、本発明例1〜3、および比較例4は、付着物やクラック等の欠陥は見られなかったが、比較例2に関しては、製造した約2割のインサートの表面にショットピーニング処理時に生じたと思われる大きめの欠けやクラックが観察された。これらのインサートを、切削に使用した場合、破損する可能性が極めて高く、また、発生した欠け、クラックの程度は、通常の生産では不良と判定される大きさであったため、次に述べる切削試験には使用しないこととした。比較例3に関しては、乾式ブラスト時のアルミナ研磨材がインサート表面に付着し食い込んで存在している現象が確認された。
As for the residual stress, the present invention examples 1 to 3 subjected to the wet blast treatment and the comparative example 2 by the shot peening treatment are applied with a very large compressive residual stress as compared with the comparative example 1. Comparative Example 3 subjected to the dry blasting process and Comparative Example 4 having a low jet pressure of the wet blasting process are given compressive residual stress as compared with Comparative Example 1, but Examples 1-3 of the present invention. Compared to Comparative Example 2, the compressive residual stress value is small.
Further, regarding the surface state of the insert, Examples 1 to 3 of the present invention and Comparative Example 4 did not show defects such as deposits and cracks, but for Comparative Example 2, the surface of about 20% of the insert produced. Large cracks and cracks that were thought to have occurred during shot peening were observed. When these inserts are used for cutting, the possibility of breakage is extremely high, and the degree of chipping and cracking that occurred was a size that was judged as defective in normal production. It was decided not to use it. Regarding Comparative Example 3, a phenomenon was confirmed in which the alumina abrasive during dry blasting adhered to the insert surface and was present.

次に、本インサートを以下に示す条件により切削試験を行った。
《切削試験1》
被削材:JIS−SNCM439の丸棒、
切削速度:160m/min、
送り速度:0.4mm/rev、
切込み:1.5mm
の条件にて湿式連続切削を行い、実加工時間8分後の逃げ面摩耗幅、切れ刃の状態および被削材の仕上げ面精度を評価した。
《切削試験2》
被削材:JIS−SNCM439の溝入り丸棒(溝は長手方向に6溝)、
切削速度:140m/min、
送り速度:0.2〜0.4mm/rev、
切込み:3mm
送り速度0.2mm/rev
の条件にて2分間を上限に湿式断続切削を行い、切れ刃に欠損が発生するまで、送り速度を0.02mm/revづつ上げ、同様の切削を繰り返した。送り速度の上限は0.4mm/revとした。
Next, this insert was subjected to a cutting test under the following conditions.
<< Cutting Test 1 >>
Work material: JIS-SNCM439 round bar,
Cutting speed: 160 m / min,
Feeding speed: 0.4mm / rev,
Cutting depth: 1.5mm
Wet continuous cutting was performed under the conditions described above, and the flank wear width after 8 minutes of actual machining time, the state of the cutting edge, and the finished surface accuracy of the work material were evaluated.
<< Cutting Test 2 >>
Work material: JIS-SNCM439 round bar with grooves (6 grooves in the longitudinal direction),
Cutting speed: 140 m / min,
Feed rate: 0.2 to 0.4 mm / rev,
Cutting depth: 3mm
Feed rate 0.2mm / rev
Under the above conditions, wet intermittent cutting was performed for 2 minutes at the upper limit, and the feed rate was increased by 0.02 mm / rev until the cutting edge was broken, and the same cutting was repeated. The upper limit of the feed rate was 0.4 mm / rev.

表2に、前記切削試験1における逃げ面摩耗幅、切れ刃の状態、仕上げ面精度、切削試験2における切れ刃に欠損が発生した送り速度を示す。 Table 2 shows the flank wear width, the state of the cutting edge, the finished surface accuracy in the cutting test 1, and the feed rate at which the cutting edge in the cutting test 2 is broken.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表2によれば、切削試験1の湿式連続切削において、本発明例1〜3では、ウエットブラスト処理を施していない比較例1と比較し、いずれにおいても逃げ面摩耗幅が小さくなった。また、本発明例1〜3と比較し、比較例2、3についても、逃げ面摩耗幅が大きく劣った結果となっているが、これらは、本発明例1〜3が正常摩耗だったのに対し、いずれの比較例も切れ刃にチッピング(および微小チッピング)を生じたことが原因である。
仕上げ面精度については、本発明例1〜3がいずれも光沢のある良好な仕上げ面を得られたのに対し、比較例はいずれも良好な仕上げ面を得られなかった。比較例1および2に関しては、インサートの表面粗さが粗く、比較例1はhcp変態率も0(零)であるため、切れ刃にチッピングが生じて仕上げ面を悪化させ、比較例3については、インサート表面の残留物質自体やそれが原因と考えられるチッピングが発生しやはり仕上げ面を悪化させたものと考えられる。また、hcp変態率が低い比較例4は、やはり切れ刃にチッピングが生じ、良好な仕上げ面を得られなかった。
According to Table 2, in wet continuous cutting of the cutting test 1, the inventive examples 1 to 3 had a smaller flank wear width in any of the comparative examples 1 in which the wet blast treatment was not performed. In addition, compared with Examples 1 to 3 of the present invention, Comparative Examples 2 and 3 were also inferior in the flank wear width, but these were Examples 1-3 of the present invention were normal wear. On the other hand, all the comparative examples are caused by chipping (and minute chipping) on the cutting edge.
As for the finished surface accuracy, all of Examples 1 to 3 of the present invention obtained a glossy good finished surface, but none of the comparative examples obtained a good finished surface. Regarding Comparative Examples 1 and 2, since the surface roughness of the insert is rough, and Comparative Example 1 has an hcp transformation rate of 0 (zero), chipping occurs in the cutting edge to deteriorate the finished surface. It is considered that the residual material itself on the insert surface itself and chipping which is considered to be caused by this occurred, and the finished surface was deteriorated. Further, in Comparative Example 4 having a low hcp transformation rate, chipping occurred in the cutting edge, and a good finished surface could not be obtained.

切削試験2の湿式断続切削において、本発明例1〜3は、送り速度を上限の0.4mm/revまで上げても、切れ刃に欠損が見られなく、良好な切削状態を維持することができた。
一方、ウエットブラストを行っていない比較例1では、切削初期の送り速度0.2mm/revで切れ刃に熱亀裂によると見られる欠損が発生し、切削を終了させた。またショットピーニング処理を施した比較例2は、0.3mm/revで欠損が生じた。これは、hcp変態率は高いものの、すくい面の表面粗さが粗いことから、微小な熱亀裂が切れ刃に発生し、欠損に至ったものと考えられる。
また、前述のように比較例2については、ショットピーニング処理時にインサート表面に欠け、クラックを生じた個体が多く、仮にこれらのインサートで同様の切削を行ったとすれば、初期の送り速度にて欠損を発生したと予想される。
乾式ブラスト処理を施した比較例3では、送り速度0.24mm/revと比較的初期に欠損を生じた。これは、hcp変態率が0.26と低く、インサート表面の残留研磨材を起点として熱亀裂が発生、進行したためと推測される。
さらに、比較例4では、送り速度0.26mm/revにおいて、熱亀裂から成長した欠損により切削を終了した。この比較例4は、hcp変態率が0.3未満と低く、熱亀裂の発生・成長の抑制効果が十分では無かったためと考えられる。
In the wet intermittent cutting of the cutting test 2, Examples 1 to 3 of the present invention can maintain a good cutting state with no cutting edge seen even when the feed rate is increased to the upper limit of 0.4 mm / rev. did it.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which wet blasting was not performed, a chipping occurred that appeared to be due to thermal cracks at the cutting edge at a feed rate of 0.2 mm / rev at the initial stage of cutting, and cutting was terminated. In Comparative Example 2 subjected to the shot peening treatment, a defect occurred at 0.3 mm / rev. This is probably because although the hcp transformation rate is high, the surface roughness of the rake face is rough, so that a minute thermal crack is generated in the cutting edge, leading to a defect.
Further, as described above, in Comparative Example 2, there are many solids that are chipped and cracked on the insert surface during the shot peening process, and if the same cutting is performed with these inserts, the chip is lost at the initial feed rate. Is expected to have occurred.
In Comparative Example 3 in which the dry blast treatment was performed, a defect occurred relatively early at a feed rate of 0.24 mm / rev. This is presumably because the hcp transformation rate was as low as 0.26, and thermal cracks occurred and progressed starting from the residual abrasive on the insert surface.
Further, in Comparative Example 4, the cutting was terminated due to a defect grown from a thermal crack at a feed rate of 0.26 mm / rev. In Comparative Example 4, the hcp transformation rate is as low as less than 0.3, and it is considered that the effect of suppressing the occurrence and growth of thermal cracks was not sufficient.

[実施例2]
平均粒径1μmのWC粉末を用い、質量組成でCo粉末10質量%、Cr粉末1質量%、残WCとなるように配合した原料粉末をプレス成型した後、焼結し、三菱マテリアル社製正面削り用カッタ(三菱マテリアル製工具型番:ASX445R12506E)に使用するインサート(三菱マテリアル製インサート型番:SEMT13T3AGSN−JM)に規定する形状・寸法を有するインサート基体を製造した。
次に表3に示す条件にてウエットブラスト処理を行った。
ウエットブラスト処理では、噴射研磨材の中心粒子径40μmの多角形状のアルミナを水と混合し、研磨液中の研磨材の含有量が30質量%となるように噴射研磨液を調製し、ウエットブラスト噴射角を15°とし、インサートすくい面側のブラストガンのみを使用し、少なくとも前記領域Pを含むインサートすくい面が処理されるようウエットブラスト処理を行った。
その後、砥粒を含有したナイロンブラシを使用し、すくい面側から測定した幅が0.06mm、かつ逃げ面側から測定した幅が0.03mmのウォーターフォール型の曲面ホーニングを湿式処置で施した。
また、比較のため、ウエットブラスト処理を行わない従来インサート(比較例5)、ウエットブラストの噴射圧力を下げたインサート(比較例6)を作成した。
[Example 2]
Mitsubishi Materials uses a WC powder with an average particle size of 1 μm, press-molds the raw material powder blended so that the mass composition is 10% by mass of Co powder, 1% by mass of Cr 3 C 2 powder, and the remaining WC. An insert base body having a shape and dimensions prescribed for an insert (Mitsubishi Material insert model number: SEMT13T3AGSN-JM) used for a front face cutting cutter (Mitsubishi Materials tool model number: ASX445R12506E) manufactured by the company was manufactured.
Next, wet blasting was performed under the conditions shown in Table 3.
In the wet blasting process, polygonal alumina having a center particle diameter of 40 μm of the spray abrasive is mixed with water to prepare a spray polishing liquid so that the content of the abrasive in the polishing liquid is 30% by mass, and wet blasting. The spray angle was set to 15 °, and only the blast gun on the insert rake face side was used, and wet blast treatment was performed so that at least the insert rake face including the region P was treated.
Thereafter, a nylon brush containing abrasive grains was used, and waterfall type curved honing with a width measured from the rake face side of 0.06 mm and a width measured from the flank face side of 0.03 mm was applied by wet treatment. .
For comparison, a conventional insert (Comparative Example 5) without wet blasting and an insert (Comparative Example 6) with a reduced wet blast injection pressure were prepared.

実施例1で使用したものと同じX線回折装置により、インサートの前記領域Pの表面における所定のピーク強度を測定し、hcp変態率を算出した。またWC硬質相の残留応力をすくい面の前記領域P内の平坦部で測定した。さらに、すくい面の前記領域P、ホーニング部の表面粗さを、JIS B0601−1994(2001)にしたがい、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで測定した。
表3に測定したhcp変態率、表面粗さ値および残留応力値を示す。
Using the same X-ray diffractometer as that used in Example 1, the predetermined peak intensity on the surface of the region P of the insert was measured, and the hcp transformation rate was calculated. Further, the residual stress of the WC hard phase was measured at a flat portion in the region P of the rake face. Furthermore, according to JIS B0601-1994 (2001), the surface roughness of the said area | region P of a rake face, and the honing part was measured by arithmetic mean roughness Ra in the cut-off value of 0.08 mm.
Table 3 shows the measured hcp transformation rate, surface roughness value, and residual stress value.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表3によれば、ウエットブラスト処理を施した本発明例4〜6は、すくい面の前記領域Pのhcp変態率が、いずれも0.3以上であるのに対し、ウエットブラスト処理を施していない比較例5は0、ウエットブラストの噴射圧力を下げた比較例6では0.19と、ともに0.3未満の値となっている。
また、ウエットブラスト処理により、インサートの表面粗さが向上していることがわかるが、ウエットブラスト処理後にブラシホーニングを行った本発明例4〜6は、ウエットブラスト処理を施していない比較例5と比較し、ホーニング部の表面粗さも改善されていることがわかる。これは、ウエットブラスト処理により、予めインサート表面粗さが改善されている箇所にブラシホーニングを行ったため、通常の焼結肌に直接ブラシホーニングを行うよりも、より平滑な面を得られたと推測される。
またすくい面の残留応力に関して、本発明例4〜6は、全て1000MPaを超える圧縮残留応力値となっている。ウエットブラスト処理を施していない比較例5はごくわずかに圧縮応力が残っている程度であり、ウエットブラストの噴射圧力を下げた比較例6は圧縮で417MPaと残留応力が付与されているものの、本発明例4〜6と比較すると、その値は小さくなっている。
According to Table 3, Examples 4 to 6 of the present invention subjected to the wet blast treatment were subjected to the wet blast treatment while the hcp transformation rate of the region P on the rake face was 0.3 or more. No Comparative Example 5 is 0, and Comparative Example 6 with the wet blast injection pressure lowered is 0.19, both of which are less than 0.3.
Moreover, although it turns out that the surface roughness of insert is improving by wet blasting, this invention example 4-6 which performed the brush honing after wet blasting is comparative example 5 which has not performed wet blasting. In comparison, it can be seen that the surface roughness of the honing portion is also improved. This is presumed that a smoother surface was obtained than when brush honing was directly applied to the normal sintered skin because the brush honing was performed in a place where the insert surface roughness was previously improved by wet blasting. The
Further, regarding the residual stress on the rake face, Examples 4 to 6 of the present invention all have compressive residual stress values exceeding 1000 MPa. In Comparative Example 5 in which the wet blast treatment was not performed, only a slight amount of compressive stress remained, and in Comparative Example 6 in which the spray pressure of the wet blast was lowered, a residual stress of 417 MPa was applied by compression. Compared with Invention Examples 4-6, the value is small.

次に、以下に示す条件により切削試験を行い、インサート性能を評価した。
《切削試験3》
被削材:JIS−SNCM439、
切削速度:150m/min、
一刃あたりの送り速度:0.2mm/tooth、
切込み:2mm
の条件により湿式正面フライス加工を行い、2.5m切削後の主切れ刃における逃げ面の摩耗幅および発生した熱亀裂の本数とその状態を評価した。
表4に主切れ刃の逃げ面摩耗幅および熱亀裂の本数とその状態を示す。
Next, a cutting test was performed under the following conditions to evaluate the insert performance.
<< Cutting Test 3 >>
Work material: JIS-SNCM439,
Cutting speed: 150 m / min,
Feed rate per blade: 0.2 mm / tooth,
Cutting depth: 2mm
Wet face milling was performed under the conditions described above, and the wear width of the flank face on the main cutting edge after 2.5 m cutting, the number of generated thermal cracks and the state thereof were evaluated.
Table 4 shows the flank wear width of the main cutting edge, the number of thermal cracks and their states.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表4における切削後の主切れ刃に発生した熱亀裂の本数をみれば、比較例5が7本であるのに対し、本発明例4〜6は4本以下で1/2程度の本数である。特にhcp変態率が0.5を超えている本発明例4および5においては、熱亀裂本数3本と、耐熱亀裂性の大幅な改善が見られた。
また、本発明例4〜6のいずれにおいても、発生した熱亀裂は浅く口元の開いていない軽度のもので、比較例5が大きく開いた、深い熱亀裂を発生したことと比較して、熱亀裂の進展も抑制されていることがわかる。
ウエットブラスト処理の噴射圧力を下げた比較例6では、熱亀裂本数は5本で、その形態については口元が大きく開いた深い熱亀裂であり、hcp変態率が小さいことに起因し、耐熱亀裂性が不十分であると言える。
主切れ刃の逃げ面摩耗幅はウエットブラスト処理を施していない比較例5や噴射圧力の小さい比較例6と比較し、本発明例4〜6ではその幅が小さく、工具寿命の改善が見られる。これは前述の切れ刃に発生した熱亀裂の本数、幅、深さに起因したものである。
If the number of the thermal cracks which generate | occur | produced in the main cutting edge after cutting in Table 4 is seen, while the comparative example 5 is seven, this invention example 4-6 is four or less and is about 1/2. is there. In particular, in Invention Examples 4 and 5 in which the hcp transformation rate exceeded 0.5, the number of thermal cracks was 3, and the thermal crack resistance was greatly improved.
Further, in any of the inventive examples 4 to 6, the generated thermal crack was shallow and the opening was mild, and the comparative example 5 was wide open, and compared with the occurrence of the deep thermal crack, It can be seen that the growth of cracks is also suppressed.
In Comparative Example 6 in which the spray pressure of the wet blast treatment was lowered, the number of thermal cracks was 5, and the form was deep thermal cracks with a wide open mouth, and the hcp transformation rate was small, resulting in thermal crack resistance. Can be said to be insufficient.
The flank wear width of the main cutting edge is smaller in Comparative Examples 5 to 6 in which the wet blasting treatment is not applied and Comparative Example 6 in which the injection pressure is small, and the invention examples 4 to 6 have a smaller width and an improvement in tool life is seen. . This is due to the number, width, and depth of thermal cracks generated in the aforementioned cutting edge.

[実施例3]   [Example 3]

実施例2と同じ配合の原料粉末をプレス成型した後、焼結し、ISO規格:CNMG120408に規定する形状・寸法を有するインサート基体を製造した。次に表5に示す順序と条件にて、ホーニング加工およびウエットブラスト処理を行った。
ホーニング加工は、砥粒を含有したナイロンブラシを使用し、幅0.05mmの丸ホーニングを湿式処置で施した。ウエットブラスト処理は、中心粒子径50μmの多角形状のアルミナを研磨材とした研磨液で噴射角45°にて、ほぼインサート全面が処理されるよう処理を行った。
また、比較のため、ウエットブラスト処理を施さない従来インサート(比較例7)も作製した。
これらのインサートに関し、表面粗さ(すくい面およびホーニング部)および表面部のWC硬質相の残留応力(逃げ面)を測定した。
さらに、前述の条件でエッチング処理を行い、基体のWC硬質相を除去した後、すくい面のチップブレーカ部のほぼ平坦箇所にて、前述のピーク強度をX線回析装置により測定し、hcp変態率を算出した。
表5に測定結果を示す。
The raw material powder having the same composition as that of Example 2 was press-molded and then sintered to produce an insert substrate having a shape and dimensions specified in ISO standard: CNMG120408. Next, honing and wet blasting were performed in the order and conditions shown in Table 5.
For the honing process, a nylon brush containing abrasive grains was used, and round honing with a width of 0.05 mm was performed by a wet treatment. In the wet blast treatment, the entire surface of the insert was treated with a polishing liquid using a polygonal alumina having a center particle diameter of 50 μm as an abrasive at an injection angle of 45 °.
For comparison, a conventional insert (Comparative Example 7) without wet blasting was also produced.
Regarding these inserts, the surface roughness (rake face and honing part) and the residual stress (flank face) of the WC hard phase in the surface part were measured.
Further, after performing the etching process under the above-mentioned conditions to remove the WC hard phase of the substrate, the above-mentioned peak intensity is measured by an X-ray diffraction apparatus at an almost flat portion of the chip breaker portion of the rake face, and the hcp transformation is performed. The rate was calculated.
Table 5 shows the measurement results.

次に、物理蒸着法のうちアークイオンプレーティング法にて、平均膜厚3μmのTiAlNの硬質被膜をインサート表面部に形成した。これらインサートに関し、表面粗さおよび被膜下のインサート基体部におけるWC硬質相の残留応力を再度測定した。
次に、エッチング処理により硬質被膜および基体のWC硬質相を除去した後、すくい面のチップブレーカの底部のほぼ平坦箇所にて、X線回析装置によりピーク強度を再測定し、hcp変態率を算出した。
表5に、測定した表面粗さ、残留応力値およびhcp変態率を示す。
Next, a hard coating of TiAlN having an average film thickness of 3 μm was formed on the insert surface by arc ion plating among physical vapor deposition methods. Regarding these inserts, the surface roughness and the residual stress of the WC hard phase in the insert base part under the coating were measured again.
Next, after removing the hard coating and the WC hard phase of the substrate by etching, the peak intensity is re-measured by an X-ray diffraction apparatus at the substantially flat portion of the bottom of the chip breaker on the rake face, and the hcp transformation rate is determined. Calculated.
Table 5 shows the measured surface roughness, residual stress value, and hcp transformation rate.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表5によれば、ウエットブラスト処理を施した本発明例7〜10は、hcp変態率がいずれも0.3以上となっている。また、被覆処理の前後でほぼ同じhcp変態率を示しており、物理蒸着法による被覆処理はhcp変態率に影響を及ぼしていないことがわかる。
インサート表面粗さについて、ウエットブラスト処理によりインサート基体の平滑度は向上しているが、硬質被膜の被覆後は、いずれのインサートも表面粗さが悪化した。しかしながら、本発明例7〜10と、ウエットブラスト処理を施していない比較例7とを比較すれば、被覆後においてもウエットブラストの効果が持続していることが認められた。
ウエットブラスト処理後にブラシホーニングを行った本発明例9,10は、ブラシホーニング後にウエットブラスト処理を施した本発明例7,8と比較し、ホーニング部の表面粗さが更に改善され、平滑な刃先を有しており、被覆後においても同じ傾向となった。
WC硬質相の残留応力については、本発明例7〜10は、比較例7に比べ大きな圧縮残留応力が付与されているが、硬質被膜被覆前と比較し、被覆後は、圧縮残留応力値自体は小さくなっている。これは、一般に圧縮残留応力を持つ物理蒸着法による硬質被膜がインサート基体に対して引張の作用を与えたためと考えられる。
According to Table 5, the present invention examples 7 to 10 subjected to the wet blasting treatment each have an hcp transformation rate of 0.3 or more. Moreover, the hcp transformation rate is substantially the same before and after the coating treatment, and it can be seen that the coating treatment by physical vapor deposition does not affect the hcp transformation rate.
As for the insert surface roughness, the smoothness of the insert substrate was improved by wet blasting, but the surface roughness of any insert deteriorated after the hard coating was applied. However, when Examples 7 to 10 of the present invention were compared with Comparative Example 7 which was not subjected to wet blasting, it was found that the effect of wet blasting was maintained even after coating.
Inventive Examples 9 and 10 in which brush honing is performed after wet blasting, the surface roughness of the honing part is further improved and the smooth cutting edge is compared with Inventive Examples 7 and 8 in which wet blasting is performed after brush honing. The same tendency was observed after coating.
As for the residual stress of the WC hard phase, Examples 7 to 10 of the present invention are given a larger compressive residual stress than Comparative Example 7, but after the coating, the compressive residual stress value itself is higher than before the hard coating is coated. Is getting smaller. This is presumably because a hard coating by a physical vapor deposition method having compressive residual stress generally exerted a tensile action on the insert substrate.

次に、以下に示す条件により切削試験を行い、インサート性能を評価した。
《切削試験4》
被削材:JIS−SNCM439の溝入り丸棒(溝は長手方向に6溝)、
切削速度:200m/min、
送り速度:0.15mm/rev、
切込み:2mm
の条件により湿式断続切削を行い、切れ刃交換までの実切削時間を評価した。切れ刃交換までの時間は、使用切れ刃にチッピングや欠損が発生し、実切削が継続できなくなるまでの時間とした。また、正常な切削が行われた場合は、逃げ面摩耗幅0.2mmに達するまでの時間とした。
《切削試験5》
被削材:JIS−SUS304の丸棒、
切削速度:200m/min、
送り速度:0.3mm/rev、
切込み:1,5mm
の条件で湿式連続切削を行い、実加工時間10分後の逃げ面摩耗幅および被削材仕上げ面精度を評価した。
表6に、前記切削試験4における切れ刃交換までの実切削時間と切れ刃交換理由および切削試験5における逃げ面摩耗幅と被削材仕上げ面精度を示す。
Next, a cutting test was performed under the following conditions to evaluate the insert performance.
<< Cutting Test 4 >>
Work material: JIS-SNCM439 grooved round bar (6 grooves in the longitudinal direction),
Cutting speed: 200 m / min,
Feed rate: 0.15 mm / rev,
Cutting depth: 2mm
Wet intermittent cutting was performed according to the above conditions, and the actual cutting time until cutting edge replacement was evaluated. The time until the cutting edge was replaced was the time until chipping or chipping occurred on the used cutting edge and actual cutting could not be continued. Moreover, when normal cutting was performed, it was set as the time to reach the flank wear width of 0.2 mm.
<< Cutting Test 5 >>
Work material: JIS-SUS304 round bar,
Cutting speed: 200 m / min,
Feed rate: 0.3 mm / rev,
Cutting depth: 1,5mm
Wet continuous cutting was performed under the conditions described above, and the flank wear width and work surface finish accuracy after 10 minutes of actual machining time were evaluated.
Table 6 shows the actual cutting time until the cutting edge replacement in the cutting test 4 and the reason for the cutting edge replacement, and the flank wear width and the work surface finish accuracy in the cutting test 5.

Figure 2012066336
Figure 2012066336

表6によれば、切削試験4の湿式断続試験では、ウエットブラスト処理を施している本発明例7〜10は、切れ刃に欠損を生じることなく、長期にわたり、良好な切削状態を維持し、正常摩耗により切れ刃交換となった。それに対し、ウエットブラスト処理がされていない比較例7は、切れ刃に熱亀裂に起因する欠損が生じ、早期に切削終了となった。
さらに、切削試験5の湿式連続切削においても、切削開始後10分における逃げ面摩耗量はウエットブラスト処理を施していない比較例6と比較し、本発明例7〜10は、逃げ面摩耗幅が少ない結果となり、工具寿命の延長が可能となった。
ウエットブラスト後にブラシホーニングを行った本発明例9、10は、これらの工程順序を入れ替えた本発明例7、8と比較して、同じウエットブラスト噴射圧力同士を比べても、逃げ面摩耗幅が小さい傾向がある。これはブラシホーニングを後工程としていることにより、切削性能に大きな影響をもつホーニング部について、適正な形状・大きさ、良好な表面粗さを維持していることが大きな要因と考えられる。
According to Table 6, in the wet intermittent test of the cutting test 4, Examples 7 to 10 of the present invention subjected to the wet blasting process maintain a good cutting state over a long period without causing a defect in the cutting edge. The blade was replaced due to normal wear. On the other hand, in Comparative Example 7 in which the wet blasting treatment was not performed, the cutting edge was deficient due to the thermal crack, and the cutting was finished early.
Further, also in the wet continuous cutting of the cutting test 5, the flank wear amount 10 minutes after the start of cutting is compared with Comparative Example 6 where the wet blast treatment is not performed, and the inventive examples 7 to 10 have a flank wear width. As a result, the tool life could be extended.
Inventive Examples 9 and 10 in which brush honing was performed after wet blasting, compared to Inventive Examples 7 and 8 in which the order of these steps was changed, even if the same wet blast injection pressures were compared, the flank wear width was There is a small tendency. This is considered to be caused by maintaining a proper shape / size and good surface roughness for the honing part having a large influence on the cutting performance because brush honing is used as a post-process.

また、切削終了後の被削材仕上げ面に関しても、ウエットブラスト処理を施した本発明例7〜10は、白濁の無い良好な仕上げ面を得られたが、そのうち、ウエットブラスト後にブラシホーニングを行った本発明例9、10は、本発明例7、8と比較して、光沢のある更に良好な仕上げ面を得ることができた。これも、ホーニング形状が適正であったことに加え、その平滑度がより改善されているためと想定される。
これに対し、ウエットブラスト処理が施されていない比較例7では、切削初期においては白濁の無い仕上げ面を得られていたが、切削開始2分後より、被削材表面が白濁し始めた。これは、ウエットブラスト処理が施されていない比較例7では、工具摩耗が進行した場合、平滑度の劣るインサート表面部が切れ刃となるため、被削材の溶着が発生しやすいこと等が原因と考えられる。
In addition, regarding the finished surface of the work material after the end of cutting, the inventive examples 7 to 10 which were subjected to the wet blasting treatment were able to obtain a good finished surface without white turbidity. Among them, brush honing was performed after the wet blasting. Inventive Examples 9 and 10 were able to obtain a glossy and better finished surface as compared with Inventive Examples 7 and 8. This is also assumed to be because the honing shape is appropriate and the smoothness thereof is further improved.
On the other hand, in Comparative Example 7 where the wet blast treatment was not performed, a finished surface free of cloudiness was obtained at the initial stage of cutting, but the surface of the work material began to become clouded 2 minutes after the start of cutting. This is because, in Comparative Example 7 where the wet blasting treatment is not performed, when the tool wear progresses, the insert surface portion having inferior smoothness becomes a cutting edge, so that welding of the work material is likely to occur. it is conceivable that.

本発明によれば、湿式切削や断続切削、またはフライス加工等、熱衝撃が切れ刃に作用する切削条件においても、亀裂発生・進展が防止されるとともに、耐欠損性が向上し、さらに、被削材の仕上げ面精度に優れた高品質な切削加工表面の形成を可能とするWC基超硬合金製切削インサートを得ることができるから、切削加工の省エネ化、低コスト化に十分満足に対応することができる。   According to the present invention, even under cutting conditions in which thermal shock acts on the cutting edge, such as wet cutting, intermittent cutting, or milling, crack generation and progress are prevented, and fracture resistance is improved. WC-based cemented carbide cutting inserts that enable the formation of high-quality cutting surfaces with excellent surface finish accuracy of the cutting materials can be obtained, so that the energy saving and cost reduction of cutting operations can be fully satisfied. can do.

1 炭化タングステン基超硬合金製切削インサート
2 逃げ面
3 ホーニング部
4 すくい面
5 チップブレーカ部
6 交差稜線
7 ランド部
10 インサート基体
12 回転軸
14 ブラストガン
G 研磨液
P 領域
θ 傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting insert made from a tungsten carbide base cemented carbide 2 Flank 3 Honing part 4 Rake face 5 Chip breaker part 6 Cross ridge line 7 Land part 10 Insert base 12 Rotating shaft 14 Blast gun G Polishing fluid P Area | theta (theta) Inclination angle

Claims (13)

硬質相がWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含む炭化タングステン基超硬合金からなり、逃げ面、ホーニング部、およびすくい面を備え、かつそのすくい面の少なくとも一部に、金型によって形成されたチップブレーカ部を有する炭化タングステン基超硬合金製切削インサートにおいて;
前記インサ−ト表面部の結合相CoについてX線回折を行った際の、六方晶構造のCo(以下“hcpCo”と記す)の(101)面から得られるピーク強度の値をhcp[101]とし、面心立方晶構造のCo(以下“fccCo”と記す)の(200)面から得られるピーク強度の値をfcc[200] として、hcpCoとfccCoとの合計ピーク強度に対するhcpCoのピーク強度の比率を、hcp変態率として下記の(1)式で定義し、
インサ−ト表面部のうち、逃げ面とホーニング部との交差稜線からすくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌にウエットブラスト処理を施してなるチップブレーカ部を構成する領域内についてのhcp変態率が0.3以上であり、
しかも前記領域内における表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下であることを特徴とする、炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。
hcp変態率=hcp[101] /(hcp[101]+fcc[200])・・・(1)
The hard phase is made of a tungsten carbide-based cemented carbide containing WC as a main component and Co as a binder phase component in an amount of 4 to 15% by mass, and includes a flank, a honing portion, and a rake face, and at least one of the rake faces. In a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert having a chip breaker portion formed by a mold in the portion;
The peak intensity value obtained from the (101) plane of Co having a hexagonal structure (hereinafter referred to as “hcpCo”) when X-ray diffraction is performed on the binder phase Co on the insert surface portion is represented by hcp [101]. The peak intensity value of hcpCo relative to the total peak intensity of hcpCo and fccCo, where fcc [200] is the peak intensity value obtained from the (200) plane of Co (hereinafter referred to as “fccCo”) having a face-centered cubic structure. The ratio is defined by the following formula (1) as the hcp transformation rate,
Of the insert surface portion, a chip breaker portion is formed by subjecting the sintered skin to wet blasting within a range of at least 2 mm from the intersecting ridge line between the flank face and the honing portion toward the inside of the rake face. The hcp transformation rate in the region is 0.3 or more,
In addition, the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert is characterized in that the surface roughness in the region is 0.2 μm or less in arithmetic mean roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm.
hcp transformation rate = hcp [101] / (hcp [101] + fcc [200]) (1)
前記インサート表面部のうち、少なくとも前記領域における硬質相の残留応力が、圧縮で850MPa以上であることを特徴とする、請求項1に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。   2. The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 1, wherein the residual stress of the hard phase in at least the region of the insert surface portion is 850 MPa or more in compression. 前記インサート表面部のうち、逃げ面における前記hcp変態率が0.3以上で、かつその逃げ面の表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。   Of the insert surface portion, the hcp transformation rate at the flank is 0.3 or more, and the surface roughness of the flank is 0.2 μm or less in arithmetic mean roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm. The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 1, wherein the cutting insert is made of tungsten carbide. 前記インサート表面部の逃げ面の表面における硬質相の残留応力が、圧縮で850MPa以上であることを特徴とする、請求項2に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。   The tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 2, wherein the residual stress of the hard phase on the flank surface of the insert surface portion is 850 MPa or more in compression. 前記インサートのホーニング部の表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.1μm以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項4のうちのいずれかの請求項に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。   The surface roughness of the honing part of the insert is not more than 0.1 μm in terms of arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm. A tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert as described in the paragraph. 請求項1〜5のうちのいずれかの請求項に記載された炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの表面に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、Si、Y、Mn、NiおよびSの群から選ばれた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から選ばれた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一層または二層以上の硬質被膜が、物理蒸着法(PVD法)により形成されていることを特徴とする、表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削インサート。   In the surface of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of claims 1 to 5, a group IVa element, a group Va element, a group VIa element, Al, Si, One or more layers composed of a compound comprising at least one element selected from the group consisting of Y, Mn, Ni and S and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron A surface-coated tungsten carbide based cemented carbide cutting insert, characterized in that the hard coating is formed by physical vapor deposition (PVD method). 硬質相がWCを主成分とし、かつ結合相成分としてCoを4〜15質量%含む炭化タングステン基超硬合金からなり、逃げ面、切れ刃部、およびすくい面を備え、かつそのすくい面の少なくとも一部に、金型によって形成された焼結肌からなるチップブレーカ部を有する炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体を用いて、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートを製造するにあたり;
前記炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体の表面部のうち、少なくとも、逃げ面とホーニング部との交差稜線からすくい面の内側に向けて少なくとも2mm以内の範囲内における、焼結肌をなすチップブレーカ部を構成する領域内に、ウエットブラスト処理を施すウェットブラスト工程と、
前記炭化タングステン基超硬合金製切削インサート基体の表面の切れ刃部にホーニング加工を施すホーニング工程とを有してなり;
前記ウエットブラスト処理工程およびホーニング工程が終了した後の表面部の結合相CoについてX線回折を行った際の、六方晶構造のCo(以下“hcpCo”と記す)の(101)面から得られるピーク強度の値をhcp[101]とし、面心立方晶構造のCo(以下“fccCo”と記す)の(200)面から得られるピーク強度の値をfcc[200] として、hcpCoとfccCoとの合計ピーク強度に対するhcpCoのピーク強度の比率を、hcp変態率として前記(1)式で定義し、
インサート表面部のうち少なくとも前記領域内についてのhcp変態率が0.3以上であり、
しかもインサート表面部のうち少なくとも前記領域内おける表面粗さが、カットオフ値0.08mmにおける算術平均粗さRaで0.2μm以下である、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートを得ることを特徴とする、炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。
The hard phase is composed of a tungsten carbide-based cemented carbide containing WC as a main component and Co as a binder phase component in an amount of 4 to 15% by mass, and includes a flank, a cutting edge, and a rake face, and at least of the rake face. In producing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert using a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert base part having a chip breaker portion formed of a sintered skin formed by a mold;
Of the surface portion of the tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert substrate, a chip forming a sintered skin at least within a range of 2 mm or less from the intersecting ridge line between the flank and the honing portion toward the inside of the rake face. In the region constituting the breaker part, a wet blasting process for performing wet blasting,
A honing step of performing honing on the cutting edge portion of the surface of the tungsten carbide based cemented carbide cutting insert base;
It is obtained from the (101) plane of the hexagonal structure Co (hereinafter referred to as “hcpCo”) when X-ray diffraction is performed on the binding phase Co in the surface portion after the wet blasting process and the honing process are completed. The peak intensity value is hcp [101], and the peak intensity value obtained from the (200) plane of Co having a face-centered cubic structure (hereinafter referred to as “fccCo”) is fcc [200]. The ratio of the peak intensity of hcpCo to the total peak intensity is defined by the formula (1) as the hcp transformation rate,
The hcp transformation rate at least in the region of the insert surface portion is 0.3 or more,
Moreover, a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert having a surface roughness at least in the region of the insert surface portion, which is an arithmetic average roughness Ra at a cutoff value of 0.08 mm, is 0.2 μm or less. A method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert.
前記ウエットブラスト工程において、前記インサート基体を、軸線回りに回転可能な一対の回転軸により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、少なくとも一つ以上のブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とする、請求項7に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   In the wet blasting process, a polishing liquid is sprayed from at least one blast gun while rotating around the axis while holding the insert base between a pair of rotating shafts rotatable around the axis. The method for producing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 7, wherein wet blasting is performed. 前記ウエットブラスト工程において、前記インサート基体を、回転可能に挟み込む前記回転軸の軸線方向に対して、0度以上60度以下の噴射角でブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とする、請求項8に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   In the wet blasting step, a wet blasting process is performed by injecting a polishing liquid from a blast gun at an injection angle of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to an axial direction of the rotating shaft that rotatably inserts the insert base. A method for producing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 8. 前記ウエットブラスト工程において、前記噴射角が40度以上50度以下であることを特徴とする、請求項9に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   10. The method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to claim 9, wherein in the wet blasting step, the injection angle is 40 degrees or more and 50 degrees or less. 前記ホーニング工程を、前記ウエットブラスト工程の後に行うことを特徴とする、請求項7〜請求項10のうちのいずれかの請求項に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   The method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of claims 7 to 10, wherein the honing step is performed after the wet blasting step. 前記ホーニング工程におけるホーニング加工を、湿式ブラシホーニングにより施すことを特徴とする、請求項7〜請求項11のうちのいずれかの請求項に記載の炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   The method for manufacturing a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert according to any one of claims 7 to 11, wherein the honing process in the honing step is performed by wet brush honing. 請求項7〜請求項12のうちのいずれかの請求項に記載の製造方法によって製造した炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの表面に、物理蒸着法(PVD法)により、硬質被膜を被覆することを特徴とする、表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削インサートの製造方法。   A hard coating is coated on the surface of a tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 7 to 12 by a physical vapor deposition method (PVD method). A method for producing a surface-coated tungsten carbide-based cemented carbide cutting insert.
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