JP2022119891A - 硬質皮膜被覆ドリル - Google Patents
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Abstract
【課題】母材と硬質皮膜の密着性を向上させた硬質皮膜被覆ドリルを提供する。【解決手段】超硬合金製硬質皮膜被覆ドリルの本体には逃げ面2とすくい面3の境界に平滑な領域4を設ける。硬質皮膜の表面硬さは、ビッカース硬さで2000~2500HVの範囲とする。領域と逃げ面が交差する第1稜線L1、および逃げ面とマージンが交差する第2稜線の各稜線の断面をR形状に加工して、第1稜線L1のR形状における曲率半径r1(μm)を本体の直径D(mm)に対して、r1=0.45×D+a1(10≦a1≦25)の数式で表される範囲内とする。第2稜線のR形状における曲率半径r2(μm)をr2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の数式で表される範囲とする。さらに、硬質皮膜の厚さt1(μm)については、t1=0.8×ln(D)+a3(0.7≦a3≦3.0)の関係式で表される範囲とする。【選択図】図4
Description
本発明は、TiN(窒化チタン)等の硬質皮膜が被覆された切削工具(ドリル)に関する。
一般的に、ドリル等の切削工具は超硬合金製の母材(素材)の表面にTiN等の硬質皮膜が被覆された状態で使用される。
硬質皮膜を被覆することで、切削時における母材の摩耗進行を抑制し、切削工具の損傷を防止する。
硬質皮膜を被覆することで、切削時における母材の摩耗進行を抑制し、切削工具の損傷を防止する。
また、硬質皮膜にはTiN(窒化チタン)等のほかにCrやSiなど多種多様な元素を任意の割合で含有させることで、硬質皮膜に種々の特性を付与することができる。
特許文献1および2には、通常の硬質皮膜の中間位置において成分比率が互いに異なる2種類の硬質皮膜を交互に幾重にも積層することで、硬質皮膜全体の耐摩耗性や耐チッピング性を向上させる点が開示されている。
特許文献1および2には、通常の硬質皮膜の中間位置において成分比率が互いに異なる2種類の硬質皮膜を交互に幾重にも積層することで、硬質皮膜全体の耐摩耗性や耐チッピング性を向上させる点が開示されている。
硬質皮膜の他にも切削工具の形態についても逃げ面やすくい面を特定の形状とすることで切削時における切削工具の摩耗を抑制することができる。
また、刃先にチャンファ面(平面取り)を設けることで切削時のチッピングを防止できる。
さらには、チャンファ面の有無にかかわらず、刃先のエッジ部に微小なR面取り加工を行うことにより、エッジ部のチッピングや膜剥離を防止することができる。
また、刃先にチャンファ面(平面取り)を設けることで切削時のチッピングを防止できる。
さらには、チャンファ面の有無にかかわらず、刃先のエッジ部に微小なR面取り加工を行うことにより、エッジ部のチッピングや膜剥離を防止することができる。
特許文献3および4では切削工具の切れ刃にホーニング面(チャンファ面)を設けた上に逃げ面や外周コーナとの境界部分に所定の範囲でR面取り加工を行うことで、切削工具の摩耗を抑制することが開示されている。
しかし、切削工具の表面に硬質皮膜を被覆する際に、その切削工具の大きさ(直径)によらず刃先エッジ部のR面取りの曲率半径の大きさを一律にすることには問題があった。
一般的な切削条件で穴あけ加工した場合、切削工具(ドリル)の径の増大に伴い、切削時にドリルに生じる切削抵抗が増加し、刃先にかかる力が増加するため、刃先にチッピングが生じやすくなる。
一般的な切削条件で穴あけ加工した場合、切削工具(ドリル)の径の増大に伴い、切削時にドリルに生じる切削抵抗が増加し、刃先にかかる力が増加するため、刃先にチッピングが生じやすくなる。
そのため、工具径の大きさに伴いチャンファ量(幅)を大きくする必要がある。
同じ理由で切削時の外力による刃先のエッジ部における膜破壊(硬質皮膜の自己破壊)を防止するため、エッジ部の曲率半径を大きくする必要がある。
例えば、切削工具の直径に対し曲率半径が小さい場合、図19に示す様に従来の切削工具100の切れ刃近傍(逃げ面102とすくい面103の境界部分)にチャンファ面104を設けた上で硬質皮膜を被覆し、穴あけ加工を行った場合、逃げ面102とチャンファ面104の稜線やリーディングエッジ107の一部から硬質皮膜の破壊が発生する。
同じ理由で切削時の外力による刃先のエッジ部における膜破壊(硬質皮膜の自己破壊)を防止するため、エッジ部の曲率半径を大きくする必要がある。
例えば、切削工具の直径に対し曲率半径が小さい場合、図19に示す様に従来の切削工具100の切れ刃近傍(逃げ面102とすくい面103の境界部分)にチャンファ面104を設けた上で硬質皮膜を被覆し、穴あけ加工を行った場合、逃げ面102とチャンファ面104の稜線やリーディングエッジ107の一部から硬質皮膜の破壊が発生する。
それらの箇所を起点にして切削工具のチッピング等の損傷や逃げ面の摩耗が進展し、欠損c1~c3に至る場合がある(図20参照)。
反対に、切削工具の直径に対して刃先のエッジ部におけるR面取りの曲率半径が大きい場合、切削条件に対してR面取りの曲率半径が過剰に大きくなり、穴あけ加工時に発生する切削抵抗が増加する。
その結果、ドリルの切れ味が悪くなり、加工品質が低下する。その他にも、切削工具が加工時に発生する抵抗に耐え切れず、切削工具の折損が発生しやすくなる。
反対に、切削工具の直径に対して刃先のエッジ部におけるR面取りの曲率半径が大きい場合、切削条件に対してR面取りの曲率半径が過剰に大きくなり、穴あけ加工時に発生する切削抵抗が増加する。
その結果、ドリルの切れ味が悪くなり、加工品質が低下する。その他にも、切削工具が加工時に発生する抵抗に耐え切れず、切削工具の折損が発生しやすくなる。
そこで、本発明は被覆する硬質皮膜の特性に応じて、ドリルの切れ刃を形成する稜線に対するR面取りおよび硬質皮膜の硬さを最適化することで刃先のエッジ部における膜破壊を抑制して、母材(ドリル本体)と硬質皮膜の密着性を向上させた硬質皮膜被覆ドリルを提供することを課題とする。
前述した課題を解決するために、本発明者は硬質皮膜の特性とドリル本体の関係について鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
すなわち、刃先のエッジ部における硬質皮膜の自己破壊は、硬質皮膜の残留応力が起因しており、残留応力は膜の厚さと硬さが大きく関係する。
そのため、高硬度の硬質皮膜(例えばビッカース硬さで2500HV超)をドリルの本体にコーティングする場合、ドリル本体の直径の変化に対して硬質皮膜の厚さを最適化することで硬質皮膜の自己破壊を防止する必要がある。
すなわち、刃先のエッジ部における硬質皮膜の自己破壊は、硬質皮膜の残留応力が起因しており、残留応力は膜の厚さと硬さが大きく関係する。
そのため、高硬度の硬質皮膜(例えばビッカース硬さで2500HV超)をドリルの本体にコーティングする場合、ドリル本体の直径の変化に対して硬質皮膜の厚さを最適化することで硬質皮膜の自己破壊を防止する必要がある。
ここで、従来のドリルにおいて硬質皮膜が自己破壊した場合の代表的な形態を取り挙げて図21および図22に示す。
硬質皮膜が自己破壊する場合の第1の形態は、図21に示す様にドリル150の逃げ面152とチャンファ面154の境界である第1稜線L151、マージン156の境界である第2稜線L152、チャンファ面154とマージン156の境界である第3稜線L153が交わる箇所を中心に硬質皮膜がはく離する形態(はく離部分MH1)がある。
硬質皮膜が自己破壊する場合の第1の形態は、図21に示す様にドリル150の逃げ面152とチャンファ面154の境界である第1稜線L151、マージン156の境界である第2稜線L152、チャンファ面154とマージン156の境界である第3稜線L153が交わる箇所を中心に硬質皮膜がはく離する形態(はく離部分MH1)がある。
第2の形態としては、図22に示す様にドリル160の逃げ面162とチャンファ面164の境界である第1稜線L161、マージン166の境界である第2稜線L162、チャンファ面164とマージン166の境界である第3稜線L163が交わる箇所から第1稜線L161に沿って硬質皮膜がはく離する形態(はく離部分MH2)がある。
これらのように面と面が交差する角部となる稜線上では、硬質皮膜の残留応力が集中しやすく、硬質皮膜が厚くなると応力も大きくなるため、他の箇所よりも優先的に自己破壊が発生しやすい。
これらの第1および第2の形態に限らず、いずれの稜線上、または稜線が交わる箇所では、連続または不連続な形態で皮膜の自己破壊が発生する場合がある。
これらの第1および第2の形態に限らず、いずれの稜線上、または稜線が交わる箇所では、連続または不連続な形態で皮膜の自己破壊が発生する場合がある。
つまり、高硬度の硬質皮膜をドリルの本体に対して必要以上に厚く被覆すると、母材と硬質皮膜の間に発生する残留応力の差により硬質皮膜が自己破壊を起こすことで母材が露出して摩耗が進展する原因になる。
そのため、硬質皮膜を被覆する場合には、切削工具の直径に応じた膜厚を選択する必要がある。
そのため、硬質皮膜を被覆する場合には、切削工具の直径に応じた膜厚を選択する必要がある。
また、一般的には硬質皮膜の硬度が高くなるほど、切削工具の耐摩耗性は向上するが、逆に高硬度の硬質皮膜も自己破壊を招く一因になり、加えて膜厚さが厚くなれば、その分自己破壊の可能性も一層高まる。
そのため、一定の厚さを有する硬質皮膜を母材(ドリル本体)に被覆するには、硬質皮膜の自己破壊を抑制する目的で硬質皮膜の硬度を相対的に低硬度(2500HV以下)に調整して、ドリルの本体を最適な形状とすることが必要となる。
そのため、一定の厚さを有する硬質皮膜を母材(ドリル本体)に被覆するには、硬質皮膜の自己破壊を抑制する目的で硬質皮膜の硬度を相対的に低硬度(2500HV以下)に調整して、ドリルの本体を最適な形状とすることが必要となる。
そこで、本発明は超硬合金製のドリルの本体の表面に硬質皮膜が被覆されている硬質皮膜被覆ドリルにおいて、その本体には、逃げ面とすくい面が交差する箇所に平滑な領域(平滑面)を設ける。
そして、この平滑面と逃げ面が交差する第1稜線および逃げ面とマージンが交差する第2稜線の2本の各稜線を断面視においてR形状に加工(R面取り加工)する。
この場合、ドリルの本体に被覆する硬質皮膜の硬度はビッカース硬さで2000~2500HVの範囲とする。
そして、この平滑面と逃げ面が交差する第1稜線および逃げ面とマージンが交差する第2稜線の2本の各稜線を断面視においてR形状に加工(R面取り加工)する。
この場合、ドリルの本体に被覆する硬質皮膜の硬度はビッカース硬さで2000~2500HVの範囲とする。
R面取り加工の大きさは、第1稜線の曲率半径r1(単位はμm)をドリル本体の直径をD(単位はmm)とした場合に、r1=0.45×D+a1(10≦a1≦25)の関係式で表される範囲とする。
加えて、第2稜線の曲率半径r2(単位はμm)を、r2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の関係式で表される範囲とする。
加えて、第2稜線の曲率半径r2(単位はμm)を、r2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の関係式で表される範囲とする。
また、超硬合金製のドリル本体の表面に被覆する硬質皮膜の厚さt1(単位はμm)は、ドリル本体の直径をD(単位はmm)とした場合に、t1=0.8×ln(D)+a3(0.7≦a3≦3.0)の関係式で表される範囲とする。
なお、ここで「ln」は底をeとする自然対数を意味する。
なお、ここで「ln」は底をeとする自然対数を意味する。
硬質皮膜の構成は、大別してドリルの本体側から近い順に第1層,第2層,第3層とする。膜組成については、第1層はAlとTiが含有された窒化物(AlTiN)を主成分とする硬質皮膜とする。
第2層は、組成の異なる2種類の硬質皮膜が交互に積層されている混合層とする。
第3層は、TiとSiが含有された窒化物(TiSiN)を主成分とする硬質皮膜とする。
第2層は、組成の異なる2種類の硬質皮膜が交互に積層されている混合層とする。
第3層は、TiとSiが含有された窒化物(TiSiN)を主成分とする硬質皮膜とする。
さらに、この第2層を形成する2種類の硬質皮膜は、TiとAlとSiを含有する窒化物(AlTiSiN)を主成分とする第1中間硬質皮膜、TiとAlとCrとSiを含有する窒化物(AlTiSiCrN)を主成分とする第2中間硬質皮膜とする。
本発明の硬質皮膜被覆ドリルは、ドリル本体の直径に応じて、その切れ刃の形状を形成する特定の稜線に対するR面取りおよび被覆する硬質皮膜の硬さおよび厚みのそれぞれを最適化し、硬質皮膜被覆ドリルの母材と硬質皮膜の密着性を向上させた。
それにより、硬質皮膜被覆ドリルの径に関わらず刃先エッジ部における硬質皮膜の自己破壊を防止して、工具寿命を延ばすことができる。
それにより、硬質皮膜被覆ドリルの径に関わらず刃先エッジ部における硬質皮膜の自己破壊を防止して、工具寿命を延ばすことができる。
本発明である硬質皮膜被覆ドリルの実施形態について、以下に図面を用いて説明する。
本発明の一実施形態である硬質皮膜被覆ドリルの本体1の正面図を図1、平面図を図2に示す。
また、図1中のA部拡大図を図3、図2中のX-X線断面図を図4にそれぞれ示す。
本発明の超硬合金製のドリルの本体1(直径φD)の逃げ面2とすくい面3の間には図1および図3に示すようにドリルの本体1の中心側から外周側に向かって平滑な面を有した領域(平滑面)4が存在する。
この領域4は切れ刃5の先端部分を加工することで形成され、ホーニング面またはチャンファ面と呼ばれており、逃げ面2とすくい面3の両面にまたがって連続的につながっている(接している)。
本発明の一実施形態である硬質皮膜被覆ドリルの本体1の正面図を図1、平面図を図2に示す。
また、図1中のA部拡大図を図3、図2中のX-X線断面図を図4にそれぞれ示す。
本発明の超硬合金製のドリルの本体1(直径φD)の逃げ面2とすくい面3の間には図1および図3に示すようにドリルの本体1の中心側から外周側に向かって平滑な面を有した領域(平滑面)4が存在する。
この領域4は切れ刃5の先端部分を加工することで形成され、ホーニング面またはチャンファ面と呼ばれており、逃げ面2とすくい面3の両面にまたがって連続的につながっている(接している)。
ここで、「ドリルの本体(ドリル本体)」とは、TiN等の硬質皮膜を被覆した最終的なドリルの形態に対して、硬質皮膜を被覆する前段階のドリルの素材自体の状態を言う。
したがって、本願では「ドリル本体」と、当該ドリル本体の表面に硬質皮膜が被覆された最終形態の「硬質皮膜被覆ドリル」とは各々区別する。
また、ドリルの本体1における特定の稜線は断面視において所定の曲率半径でR加工(R面取り)されている。
この「特定の稜線」とは、図3に示す様に領域4と逃げ面2が交差する第1稜線L1,逃げ面2とマージン6が交差する第2稜線L2,マージン6と領域4が交差する第3稜線L3を指す。
ドリル本体の第1稜線L1付近(X-X線断面図)を図4に示す。
また、ドリル本体1の第2稜線L2付近における模式図を図5、ドリル本体1の第3稜線L3付近における模式図を図6に示す。
これら第1~第3の各稜線L1~L3は図4~図6に示すようにR形状に加工(R面取り加工)されている。
したがって、本願では「ドリル本体」と、当該ドリル本体の表面に硬質皮膜が被覆された最終形態の「硬質皮膜被覆ドリル」とは各々区別する。
また、ドリルの本体1における特定の稜線は断面視において所定の曲率半径でR加工(R面取り)されている。
この「特定の稜線」とは、図3に示す様に領域4と逃げ面2が交差する第1稜線L1,逃げ面2とマージン6が交差する第2稜線L2,マージン6と領域4が交差する第3稜線L3を指す。
ドリル本体の第1稜線L1付近(X-X線断面図)を図4に示す。
また、ドリル本体1の第2稜線L2付近における模式図を図5、ドリル本体1の第3稜線L3付近における模式図を図6に示す。
これら第1~第3の各稜線L1~L3は図4~図6に示すようにR形状に加工(R面取り加工)されている。
そのR加工の大きさは、第1稜線L1の曲率半径r1(μm)として図1および図2に示すようにドリルの本体1の直径をD(mm)とした場合に、r1=0.45×D+a1(10≦a1≦25)の数式(以下、「式1」とする)で表される範囲とする。
加えて、第2稜線L2の曲率半径r2(μm)は、r2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の数式(以下、「式2」とする)で表される範囲とする。
なお、領域4とマージン6で形成される第3稜線L3の曲率半径r3については、25μm以上50μm以下の範囲であることが好ましい。
加えて、第2稜線L2の曲率半径r2(μm)は、r2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の数式(以下、「式2」とする)で表される範囲とする。
なお、領域4とマージン6で形成される第3稜線L3の曲率半径r3については、25μm以上50μm以下の範囲であることが好ましい。
次に、前述したドリル本体の表面上に被覆される硬質皮膜について図面を用いて説明する。
硬質皮膜被覆ドリル50における硬質皮膜10全体の模式断面図を図7、同図に示す硬質皮膜10のB部拡大図を図8にそれぞれ示す。
硬質皮膜被覆ドリル50の表面に被覆される硬質皮膜10は、図7に示すようにドリル本体1側から最下層に当たる第1層10A,中間層に当たる第2層10B,最上層に当たる第3層10Cの順に積層されている。
また、硬質皮膜10の表面硬さはビッカース硬さで2000~2500HVの範囲として、硬質皮膜10の厚さt1(μm)はドリルの本体1の直径をD(mm)とした場合にt1=0.8×ln(D)+a3(0.7≦a3≦3.0)の数式(以下、「式3」とする)で表される範囲である。
硬質皮膜被覆ドリル50における硬質皮膜10全体の模式断面図を図7、同図に示す硬質皮膜10のB部拡大図を図8にそれぞれ示す。
硬質皮膜被覆ドリル50の表面に被覆される硬質皮膜10は、図7に示すようにドリル本体1側から最下層に当たる第1層10A,中間層に当たる第2層10B,最上層に当たる第3層10Cの順に積層されている。
また、硬質皮膜10の表面硬さはビッカース硬さで2000~2500HVの範囲として、硬質皮膜10の厚さt1(μm)はドリルの本体1の直径をD(mm)とした場合にt1=0.8×ln(D)+a3(0.7≦a3≦3.0)の数式(以下、「式3」とする)で表される範囲である。
硬質皮膜10の中で最下層である第1層10Aは、ドリルの本体1から最も近い位置に被覆される硬質皮膜であり、その組成はAlとTiが含有された窒化物(AlTiN)から主に形成されている。
また、硬質皮膜10の中で最上層である第3層10Cは、第1層10Aおよび第2層10Bの上に積層されて、ドリルの本体1から最も離れた位置に被覆される硬質皮膜であり、その化学成分はTiとSiが含有された窒化物(TiSiN)である。
また、硬質皮膜10の中で最上層である第3層10Cは、第1層10Aおよび第2層10Bの上に積層されて、ドリルの本体1から最も離れた位置に被覆される硬質皮膜であり、その化学成分はTiとSiが含有された窒化物(TiSiN)である。
硬質皮膜10の中で中間層に当たる第2層10Bは、第1層10Aと第3層10Cの間に積層される硬質皮膜であり、組成の異なる2種類の硬質皮膜が交互に積層される混合層である。
第2層10Bを形成している2種類の硬質皮膜は、TiとAlとSiが含有された窒化物(TiAlSiN)を化学成分とする第1中間硬質皮膜10B1と、TiとAlとCrとSiが含有された窒化物(TiAlCrSiN)を化学成分とする第2中間硬質皮膜10B2である。
第2層10Bを形成している2種類の硬質皮膜は、TiとAlとSiが含有された窒化物(TiAlSiN)を化学成分とする第1中間硬質皮膜10B1と、TiとAlとCrとSiが含有された窒化物(TiAlCrSiN)を化学成分とする第2中間硬質皮膜10B2である。
この第1中間硬質皮膜10B1と第2中間硬質皮膜10B2が各1層ずつ積層された状態を1組(1サイクル)とすれば、第2層10Bを形成する混合層はこれら2種類の硬質皮膜10B1,10B2を15組以上60組以下の範囲で積層したものとし、その厚さは0.5μm以上5.0μm以下の範囲となる。
本発明に係るドリル(以下、「発明品」とする)および従来のドリル(以下、「比較品」とする)の2種類のドリルを用いた切削加工試験を行ない、ドリル本体における第1~第3稜線の曲率半径と工具寿命の関係を確認したので、その試験結果について説明する。
発明品および比較品は共に超硬合金製のドリル本体に対して種々の大きさでR面取り加工を施した後に、硬質皮膜を被覆した。
発明品および比較品は共に超硬合金製のドリル本体に対して種々の大きさでR面取り加工を施した後に、硬質皮膜を被覆した。
発明品および比較品は、ドリル本体の直径:6mm、ドリルの溝長さ:42mm、ドリル長さ:82mmを共通の仕様とした。
発明品1~3および比較品1~4における第1~第3稜線の曲率半径r1~r3(R面取りの大きさ)、硬質皮膜の厚さおよび硬さは表1のとおりとした。
発明品1~3を代表して発明品1(ドリル200)のR面取り後(硬質皮膜の被覆前)のすくい面側から見た形態を図12、同様に逃げ面側から見た形態を図17に示す。
また、比較品1~4(ドリル110~140)のR面取り後(硬質皮膜の被覆前)ののすくい面側から見た形態を図9~11および図13、同様に逃げ面側から見た形態を図14~16および図18にそれぞれ示す。
発明品1~3および比較品1~4における第1~第3稜線の曲率半径r1~r3(R面取りの大きさ)、硬質皮膜の厚さおよび硬さは表1のとおりとした。
発明品1~3を代表して発明品1(ドリル200)のR面取り後(硬質皮膜の被覆前)のすくい面側から見た形態を図12、同様に逃げ面側から見た形態を図17に示す。
また、比較品1~4(ドリル110~140)のR面取り後(硬質皮膜の被覆前)ののすくい面側から見た形態を図9~11および図13、同様に逃げ面側から見た形態を図14~16および図18にそれぞれ示す。
なお、比較品1はドリルの本体のリーディングエッジ(図9に示す稜線117)のみにR加工を行い、既存の硬質皮膜(硬さが2500HVを超える)を被覆したものとした。また、発明品1~3および比較品1~4の第1~第3稜線の曲率半径r1~r3の大きさは三次元測定機を用いて測定した。
さらに、硬質皮膜の硬さはマイクロビッカース硬度計を用いて測定し、必要に応じてJIS Z2244「曲面における硬さ試験」に基づく補正を行なった。
さらに、硬質皮膜の硬さはマイクロビッカース硬度計を用いて測定し、必要に応じてJIS Z2244「曲面における硬さ試験」に基づく補正を行なった。
切削加工試験に用いたドリルは、図9~図18に示す様に発明品1のドリル200の逃げ面202,すくい面203,領域204,マージン206,リーディングエッジ207は、比較品1~4であるドリル110~140の逃げ面112~142,すくい面113~143,領域114~144,マージン116~146,リーディングエッジ117~147にそれぞれ相当する。
また、発明品1のドリル200の第1稜線L201,第2稜線L202,第3稜線L203は、比較品1~4のドリル110~140の第1稜線L111~141,第2稜線L112~142,第3稜線L113~143にそれぞれ相当する。
また、発明品1のドリル200の第1稜線L201,第2稜線L202,第3稜線L203は、比較品1~4のドリル110~140の第1稜線L111~141,第2稜線L112~142,第3稜線L113~143にそれぞれ相当する。
被覆した硬質皮膜は、発明品および比較品は共にドリル本体から最下層(第1層)をAlTiN(原子比率として、Al:Ti=60:40)、中間層(第2層)をTiAlSiN(原子比率として、Ti:Al:Si=62.5:30:7.5)とする第1中間硬質皮膜とTiAlCrSiN(原子比率として、Ti:Al:Cr:Si=42.5:35:15:7.5)とする第2中間層からなる混合層、最上層(第3層)をTiSiN(原子比率として、Ti:Si=85:15)とする硬質皮膜の順序で積層させた。
なお、本切削試験は以下の条件で行い、発明品および比較品ともに切れ刃や外周コーナ等の欠損が確認された時点で切削試験を終了し、試験が終了するまでの総切削長(単位:m)をそれぞれ比較した。
・ドリルの回転数:5300rev/min
・ドリルの送り速度:795mm/min
・ドリルの切削速度:100m/min
・ドリルの送り量:0.150mm/rev
・被削材:炭素鋼S50C(0.5%C)
・加工形態:深さ30mmの止まり穴
・冷却条件:水溶性切削油による外部供給
・ドリルの回転数:5300rev/min
・ドリルの送り速度:795mm/min
・ドリルの切削速度:100m/min
・ドリルの送り量:0.150mm/rev
・被削材:炭素鋼S50C(0.5%C)
・加工形態:深さ30mmの止まり穴
・冷却条件:水溶性切削油による外部供給
切削加工試験の結果について説明する。
まず、比較品1は穴加工を開始してからの総切削長が43m、同様に比較品2の総切削長は60m、比較品3の総切削長は94m、比較品4の総切削長は103mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
これに対して、発明品1は穴加工を開始してから総切削長が140m、同様に発明品2の総切削長は156m、発明品3の総切削長は134mの時点で外周コーナ部が欠損したので、その時点で切削加工を終了とした。
まず、比較品1は穴加工を開始してからの総切削長が43m、同様に比較品2の総切削長は60m、比較品3の総切削長は94m、比較品4の総切削長は103mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
これに対して、発明品1は穴加工を開始してから総切削長が140m、同様に発明品2の総切削長は156m、発明品3の総切削長は134mの時点で外周コーナ部が欠損したので、その時点で切削加工を終了とした。
本実施例で用いたドリル本体の直径が6mmの場合、前述した式1~式3に代入した第1および第2稜線の曲率半径r1、r2および硬質皮膜の厚さt1は、r1=12.7~27.7μm、r2=42.7~70.9μm、t1=2.13~4.43μmとなる。
比較品1~3は、第1稜線または第2稜線の曲率半径のいずれかが前述の範囲よりも小さく、比較品4は、第1および第2稜線の曲率半径のいずれも前述の範囲を超えていた。
また、比較品4の硬質皮膜の厚さも前述した範囲を超えていた。
比較品1~3は、第1稜線または第2稜線の曲率半径のいずれかが前述の範囲よりも小さく、比較品4は、第1および第2稜線の曲率半径のいずれも前述の範囲を超えていた。
また、比較品4の硬質皮膜の厚さも前述した範囲を超えていた。
以上の試験結果から、発明品1~3のいずれもが比較品1~4に対して総切削長が1.3倍以上に増えて工具の寿命を延ばすことができた。
その要因は、発明品1~3の第1および第2稜線の曲率半径r1、r2および硬質皮膜の厚さt1のいずれもが前述した式1~式3の範囲内であったためと考える。
その要因は、発明品1~3の第1および第2稜線の曲率半径r1、r2および硬質皮膜の厚さt1のいずれもが前述した式1~式3の範囲内であったためと考える。
次に、発明品と比較品の2種類のドリルを用いた切削加工試験を行ない、硬質皮膜の厚さおよび硬さと工具寿命の関係を確認したので、その試験結果について説明する。
発明品および比較品は実施例1と同じく超硬合金製のドリル本体に対して種々の大きさでR面取り加工を施した後に、硬質皮膜を被覆した。
発明品および比較品は実施例1と同じく超硬合金製のドリル本体に対して種々の大きさでR面取り加工を施した後に、硬質皮膜を被覆した。
発明品および比較品は、ドリル本体の直径:2mm、ドリルの溝長さ:15mm、ドリル長さ:49mmを共通の仕様とした。
発明品11および12および比較品11~13における第1~第3稜線の曲率半径r1~r3(R面取りの大きさ)、硬質皮膜の厚さおよび硬さは表2のとおりとした。発明品11および12、比較品11~13の第1~第3稜線の曲率半径r1~r3の大きさは、実施例1の場合と同様に三次元測定機を用いて測定した。
硬質皮膜の硬さはマイクロビッカース硬度計を用いて測定し、必要に応じてJIS Z2244「曲面における硬さ試験」に基づく補正を行なった。
また、ドリル本体に被覆した硬質皮膜は、実施例1と同様の化学成分とした。
発明品11および12および比較品11~13における第1~第3稜線の曲率半径r1~r3(R面取りの大きさ)、硬質皮膜の厚さおよび硬さは表2のとおりとした。発明品11および12、比較品11~13の第1~第3稜線の曲率半径r1~r3の大きさは、実施例1の場合と同様に三次元測定機を用いて測定した。
硬質皮膜の硬さはマイクロビッカース硬度計を用いて測定し、必要に応じてJIS Z2244「曲面における硬さ試験」に基づく補正を行なった。
また、ドリル本体に被覆した硬質皮膜は、実施例1と同様の化学成分とした。
切削試験は以下の条件で行い、発明品および比較品ともに切れ刃や外周コーナ等の欠損が確認された時点で切削試験を終了し、試験が終了するまでの総切削長(単位:m)をそれぞれ比較した。
なお、比較品11および12についてはドリル本体に硬質皮膜を被覆した際に硬質皮膜の一部に図22に示す形態の膜の自己破壊が確認されたが、比較品11および12の2本のドリルはその状態で切削試験を行なった。
・ドリルの回転数:12739rev/min
・ドリルの送り速度:637mm/min
・ドリルの切削速度:80m/min
・ドリルの送り量:0.05mm/rev
・被削材:炭素鋼S50C(0.5%C)
・加工形態:深さ10mmの止まり穴
・冷却条件:水溶性切削油による外部供給
なお、比較品11および12についてはドリル本体に硬質皮膜を被覆した際に硬質皮膜の一部に図22に示す形態の膜の自己破壊が確認されたが、比較品11および12の2本のドリルはその状態で切削試験を行なった。
・ドリルの回転数:12739rev/min
・ドリルの送り速度:637mm/min
・ドリルの切削速度:80m/min
・ドリルの送り量:0.05mm/rev
・被削材:炭素鋼S50C(0.5%C)
・加工形態:深さ10mmの止まり穴
・冷却条件:水溶性切削油による外部供給
切削加工試験の結果について説明する。
まず、比較品11は穴加工を開始してからの総切削長が35m、比較品12の総切削長は47m、比較品13の総切削長は59mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
これに対して、発明品11は穴加工を開始してから総切削長が94m、同様に発明品12の総切削長は82mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
まず、比較品11は穴加工を開始してからの総切削長が35m、比較品12の総切削長は47m、比較品13の総切削長は59mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
これに対して、発明品11は穴加工を開始してから総切削長が94m、同様に発明品12の総切削長は82mの時点で外周コーナ部が欠損し、その時点で切削加工を終了とした。
この実施例で用いたドリル本体の直径が2mmの場合、前述の式1~式3に代入した第1および第2稜線の曲率半径r1、r2および硬質皮膜の厚さt1は、r1=10.9~25.9μm、r2=40.3~68.3μm、t1=1.25~3.55μmとなる。
比較品11は硬質皮膜の厚さが前述した範囲を超えており、比較品12は硬質皮膜の硬さが既存の硬さと同じく2500HVを超えていた。
そのために比較品11および12は前述したように試験前には硬質皮膜の一部に自己破壊が見られたので、この試験での総切削長は発明品に比べて低調な結果であった。
また、比較品13は第1稜線の曲率半径が前述の範囲を超えており、ドリル母材に対する硬質皮膜の密着度が低下したことで、同様にこの試験での総切削長は発明品に比べて低調な結果となった。
比較品11は硬質皮膜の厚さが前述した範囲を超えており、比較品12は硬質皮膜の硬さが既存の硬さと同じく2500HVを超えていた。
そのために比較品11および12は前述したように試験前には硬質皮膜の一部に自己破壊が見られたので、この試験での総切削長は発明品に比べて低調な結果であった。
また、比較品13は第1稜線の曲率半径が前述の範囲を超えており、ドリル母材に対する硬質皮膜の密着度が低下したことで、同様にこの試験での総切削長は発明品に比べて低調な結果となった。
以上の試験結果から、発明品11および12のいずれもが比較品11~13に対して切削長さを1.3倍以上に増やして、工具の寿命を延ばすことができた。
その要因は、発明品11および12の第1および第2稜線の曲率半径が前述の式1および式2の範囲内であることに加えて、硬質皮膜の硬さが2000~2500HVの範囲で硬質皮膜の厚さも前述した式3の範囲内であることによると考える。
その要因は、発明品11および12の第1および第2稜線の曲率半径が前述の式1および式2の範囲内であることに加えて、硬質皮膜の硬さが2000~2500HVの範囲で硬質皮膜の厚さも前述した式3の範囲内であることによると考える。
本発明に係る硬質皮膜被覆ドリルは、ドリル母材と硬質皮膜の密着性に優れることから、切削工具の分野において、切削品質の向上と工具寿命の長寿命化に寄与できる。
1 ドリルの本体
2 逃げ面
3 すくい面
4 平滑な領域(平滑面)
5 切れ刃
6 マージン
10 硬質皮膜
10A 硬質皮膜の第1層(最下層)
10B 硬質皮膜の第2層(中間層)
10C 硬質皮膜の第3層(最上層)
10B1 第1中間硬質皮膜
10B2 第2中間硬質皮膜
50 硬質皮膜被覆ドリル
D ドリル本体の直径
L1 第1稜線
L2 第2稜線
L3 第3稜線
r1 第1稜線の曲率半径
r2 第2稜線の曲率半径
r3 第3稜線の曲率半径
t1 硬質皮膜の厚さ
2 逃げ面
3 すくい面
4 平滑な領域(平滑面)
5 切れ刃
6 マージン
10 硬質皮膜
10A 硬質皮膜の第1層(最下層)
10B 硬質皮膜の第2層(中間層)
10C 硬質皮膜の第3層(最上層)
10B1 第1中間硬質皮膜
10B2 第2中間硬質皮膜
50 硬質皮膜被覆ドリル
D ドリル本体の直径
L1 第1稜線
L2 第2稜線
L3 第3稜線
r1 第1稜線の曲率半径
r2 第2稜線の曲率半径
r3 第3稜線の曲率半径
t1 硬質皮膜の厚さ
Claims (3)
- 少なくとも、2以上の切れ刃と、逃げ面と、すくい面と、マージンを有する超硬合金製のドリル本体の表面に硬質皮膜が被覆された硬質皮膜被覆ドリルにおいて、前記ドリル本体には前記逃げ面および前記すくい面に隣接する平滑な領域が設けられており、
前記硬質皮膜の表面硬さはビッカース硬さで2000~2500HVの範囲であって、
前記平滑な領域と前記逃げ面が交差する第1稜線,前記逃げ面と前記マージンが交差する第2稜線,前記平滑な領域と前記マージンが交差する第3稜線の各稜線は断面視でR形状に形成されており、前記第1稜線のR形状の曲率半径r1(単位:μm)は、前記ドリル本体の直径をD(単位:mm)とした場合に、
r1=0.45×D+a1(10≦a1≦25)の関係式で表されて、
前記第2稜線のR形状の曲率半径r2(単位:μm)は、
r2=0.65×D+a2(39≦a2≦67)の関係式で表されて、かつ前記第3稜線のR形状の曲率半径r3(単位:μm)は、前記曲率半径r2よりも小さいことを特徴とする硬質皮膜被覆ドリル。 - 前記硬質皮膜の厚さt1(単位:μm)は、
t1=0.8×ln(D)+a3(0.7≦a3≦3.0)の関係式で表されることを特徴とする請求項1に記載の硬質皮膜被覆ドリル。 - 前記第1稜線のR形状の曲率半径r1は15~35μmの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の硬質皮膜被覆ドリル。
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2014018883A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Hitachi Tool Engineering Ltd | ドリル及びドリルの刃先部の製造方法 |
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US5230593A (en) * | 1987-12-14 | 1993-07-27 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Twist drill |
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DE19511828C5 (de) * | 1995-03-30 | 2012-05-10 | Jörg Gühring | Rotierendes Zerspanungswerkzeug |
DE29601653U1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-08-01 | Guehring Joerg Dr | Schneidwerkzeug |
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US6315504B1 (en) * | 1998-10-27 | 2001-11-13 | Nachi-Fujikoshi Corporation | Twist Drill |
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JP2014069258A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Nachi Fujikoshi Corp | 硬質皮膜被覆切削工具 |
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---|---|---|---|---|
JP2014018883A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Hitachi Tool Engineering Ltd | ドリル及びドリルの刃先部の製造方法 |
JP2015093351A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 三菱マテリアル株式会社 | ドリル |
WO2016043098A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | 住友電工ハードメタル株式会社 | ドリル |
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