JP2022143008A - Cutting tool and cutting tool manufacturing method - Google Patents

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Abstract

To provide a cutting tool which can suppress occurrence of sudden chipping of blade tip during cutting and of which life can be stably extended, and a manufacturing method therefor.SOLUTION: A cutting tool 10, which has a rake face 5, a flank 6, and a cutting blade 3 positioned at a ridge line part to which the rake face and the flank are connected, comprises: a sintered alloy tool base body 1; and a hard coating 2 placed on a surface of the tool base body 1. The hard coating 2 is configured from single layer or a plurality of layers overlapping in a film-thickness direction of the hard coating 2, and has an entire film thickness of 1 μm or more and 30 μm or less. The hard coating 2 has a plurality of coating peeling parts 21 with polygonal cross section at least on the rake face 5. The coating peeling part 21 is formed by laser peening treatment.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、切削工具およびその製造方法に関し、特に、耐欠損性に優れる表面被覆切削工具およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cutting tool and its manufacturing method, and more particularly to a surface-coated cutting tool with excellent chipping resistance and its manufacturing method.

従来、超硬合金製の工具基体上に硬質被膜がコーティングされた切削工具、すなわち表面被覆切削工具が知られている。この種の表面被覆切削工具では、硬質被膜や工具基体の表層部に圧縮残留応力を付与することで、刃先の耐欠損性を高めている。具体的には、例えば特許文献1のように、ショットピーニングにより圧縮残留応力を付与する方法が周知である。 Conventionally, there has been known a cutting tool in which a tool substrate made of cemented carbide is coated with a hard coating, that is, a surface-coated cutting tool. In this type of surface-coated cutting tool, the chipping resistance of the cutting edge is enhanced by imparting compressive residual stress to the surface layer of the hard coating or tool substrate. Specifically, a method of applying compressive residual stress by shot peening is well known, for example, as disclosed in Patent Document 1.

特開平6-108258号公報JP-A-6-108258

特許文献1のようなショットピーニング処理では、切削工具に1GPa以上の高い圧縮残留応力を付与すると、かえって突発的な刃先欠損が発生しやすくなり、工具寿命が安定しなくなる問題があった。この理由は、硬質被膜上にメディアが無秩序に衝突することに起因して、局所的に応力が高められたポイント(応力集中点)がランダムに発生し、切削中の被膜剥離や亀裂の起点となるためと考えられる。 In the shot peening treatment as in Patent Document 1, if a high compressive residual stress of 1 GPa or more is applied to the cutting tool, sudden chipping of the cutting edge is more likely to occur, and the tool life becomes unstable. The reason for this is that random collisions of the media with the hard coating randomly generate points where stress is locally increased (stress concentration points), which act as starting points for coating peeling and cracking during cutting. It is thought that it will become

本発明は、切削中の突発的な刃先欠損の発生を抑制でき、工具寿命を安定して長寿命化できる切削工具、およびその製造方法を提供することを目的の一つとする。 An object of the present invention is to provide a cutting tool capable of suppressing the occurrence of sudden cutting edge fracture during cutting and stably prolonging the tool life, and a method of manufacturing the same.

本発明の一つの態様は、すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具であって、焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置される硬質被膜と、を備え、前記硬質被膜は、単一の層、または前記硬質被膜の膜厚方向に重なる複数の層により構成され、全体の膜厚が1μm以上30μm以下であり、前記硬質被膜は、少なくとも前記すくい面に、断面多角形状の被膜剥離部を複数有する。
また、本発明の一つの態様は、すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具を製造する方法であって、焼結合金製の工具基体の表面に配置された硬質被膜上から、レーザピーニング処理を施すレーザピーニング工程を備え、前記レーザピーニング工程では、少なくとも前記すくい面の前記硬質被膜、および前記工具基体の表層部に圧縮残留応力を付与し、前記硬質被膜に断面多角形状の被膜剥離部を複数形成する。
One aspect of the present invention is a cutting tool comprising a rake face, a flank face, and a cutting edge located on a ridge where these are connected, comprising a tool base made of a sintered alloy, and on the surface of the tool base and a hard coating disposed, wherein the hard coating is composed of a single layer or a plurality of layers overlapping in the thickness direction of the hard coating, and the total thickness is 1 μm or more and 30 μm or less, and the The hard coating has a plurality of coating stripped portions with a polygonal cross section at least on the rake face.
In addition, one aspect of the present invention is a method for manufacturing a cutting tool having a rake face, a flank face, and a cutting edge positioned at a ridgeline where they are connected, wherein the surface of a tool substrate made of a sintered alloy a laser peening step of applying a laser peening process from the hard coating disposed on the hard coating, wherein the laser peening step provides compressive residual stress to at least the hard coating on the rake face and the surface layer of the tool base, A plurality of film peeling portions each having a polygonal cross section are formed on the hard film.

本発明では、硬質被膜上からレーザピーニング処理を施すことにより、切れ刃近傍(少なくともすくい面)の硬質被膜、および工具基体の表層部に圧縮残留応力を付与する。これにより、切れ刃近傍の耐欠損性が高められる。なお「レーザピーニング」とは、硬質被膜上に短パルスレーザ等をレーザ照射することで、硬質被膜の表面に発生する微粒子やプラズマなどが飛散する際の力学的反作用により硬質被膜および工具基体に衝撃を与え、塑性変形を誘起することで圧縮残留応力を付与する技術である。 In the present invention, compressive residual stress is imparted to the hard coating in the vicinity of the cutting edge (at least the rake face) and the surface layer of the tool substrate by performing laser peening on the hard coating. Thereby, the chipping resistance in the vicinity of the cutting edge is enhanced. "Laser peening" is a process in which a short-pulse laser, etc., is irradiated onto the hard coating, and the mechanical reaction occurs when fine particles or plasma generated on the surface of the hard coating scatter, impacting the hard coating and the tool substrate. It is a technique to give compressive residual stress by giving and inducing plastic deformation.

レーザピーニング処理では、レーザ光をハッチング走査(ラスタースキャン)することにより、工具基体の表層部および硬質被膜に均一な衝撃を付与することができる。このレーザ衝撃およびその力学的反作用によって、硬質被膜および工具基体の表面を平坦化する力が働く。これにより、工具基体の表面の凹凸形状の凸部などに、局所的に応力が高められたポイント(応力集中点)が発生する。このような応力集中点が発生することで、硬質被膜のうち凸部の直上に位置する部分などが破壊・除去されて、断面多角形状のクラックやピンホール等の微小な被膜剥離部が形成される。なお、被膜剥離部が多角形状となる理由は定かではないが、応力破壊の際の何らかの自発的な作用によるものと考えられる。本発明の被膜剥離部の形状は、従来のショットピーニング処理や一般的な成膜処理などでは得られない特別な形状である。 In the laser peening treatment, a uniform impact can be imparted to the surface layer portion and the hard coating of the tool base by hatching scanning (raster scanning) with a laser beam. This laser impact and its mechanical reaction act to planarize the surface of the hard coating and tool substrate. As a result, points at which stress is locally increased (stress concentration points) are generated on the uneven convex portions on the surface of the tool base. Due to the occurrence of such stress concentration points, the portions of the hard coating located directly above the protrusions are destroyed and removed, and minute coating peeling portions such as cracks with polygonal cross sections and pinholes are formed. be. Although the reason why the film-peeled portion has a polygonal shape is not clear, it is thought to be due to some spontaneous action at the time of stress fracture. The shape of the peeled film portion of the present invention is a special shape that cannot be obtained by conventional shot peening treatment or general film forming treatment.

そして、被膜剥離部が形成されることにより、レーザピーニング処理で高められた圧縮残留応力を全体として低下させることなく、応力集中点の局部的な高過ぎる応力については選択的に解放することができる。このため、切削中に応力集中点を起点とする被膜剥離や亀裂の発生が抑制されて、突発的な刃先欠損が抑えられる。すなわち、切削工具の耐欠損性が安定して高められる。
なお、硬質被膜の表面積に占める被膜剥離部の大きさ(表面積)の割合は微小であり、被膜剥離部を形成する前後で硬質被膜の表面積に概ね変化は生じないため、硬質被膜による耐摩耗性は良好に維持される。
Then, by forming the film peeling portion, it is possible to selectively release the locally excessively high stress at the stress concentration point without reducing the compressive residual stress increased by the laser peening treatment as a whole. . As a result, peeling of the film and cracking that originate from the stress concentration point during cutting are suppressed, and sudden chipping of the cutting edge is suppressed. That is, the chipping resistance of the cutting tool is stably enhanced.
In addition, the ratio of the size (surface area) of the coating peeling part to the surface area of the hard coating is very small, and the surface area of the hard coating does not change before and after forming the coating peeling part. is well maintained.

以上より本発明によれば、切削中の突発的な刃先欠損の発生を抑制でき、工具寿命を安定して長寿命化できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of sudden chipping of the cutting edge during cutting, and to stably extend the tool life.

上記切削工具において、前記被膜剥離部は、直径が1μm以上30μm以下であることが好ましい。 In the above cutting tool, it is preferable that the film-peeled portion has a diameter of 1 μm or more and 30 μm or less.

被膜剥離部の直径が1μm以上であれば、被膜剥離部が形成されることによって応力集中点の応力を好適に解放することができ、上述の効果が安定して得られる。
被膜剥離部の直径が30μm以下であれば、被膜剥離部による上述の効果が得られつつ、切削中に被膜剥離部を起点とする大きな被膜剥離等の発生が抑制される。また、被膜剥離部に起因する硬質被膜への溶着等も抑えられる。
If the diameter of the film-peeled portion is 1 μm or more, the stress at the stress concentration point can be suitably released by forming the film-peeled portion, and the above effects can be stably obtained.
If the diameter of the film peeling portion is 30 μm or less, the above-described effects of the film peeling portion can be obtained, and the occurrence of large peeling of the film starting from the film peeling portion during cutting can be suppressed. In addition, adhesion to the hard coating due to the peeled portion of the coating can be suppressed.

上記切削工具において、前記硬質被膜の単位面積あたりに占める複数の前記被膜剥離部の総面積の割合が、0.5%以上10%以下であることが好ましい。
上記切削工具において、前記割合が、1%以上6%以下であることがより望ましい。
In the above cutting tool, it is preferable that the ratio of the total area of the plurality of film peeling portions to the unit area of the hard film is 0.5% or more and 10% or less.
In the above cutting tool, the ratio is more preferably 1% or more and 6% or less.

上記割合が0.5%以上であれば、被膜剥離部の作用(機能)によって局所的な応力集中が安定して解放される。これにより、切れ刃の突発的な刃先欠損を安定して抑制でき、チッピング等が抑えられる。なお上記割合が1%以上である場合、チッピング等を抑える効果がさらに顕著となり、より望ましい。
上記割合が10%以下であれば、被膜剥離部による上述の効果が得られつつ、硬質被膜への溶着等が抑制される。なお上記割合が6%以下である場合、溶着等を抑制する効果がさらに顕著となり、より望ましい。
If the above ratio is 0.5% or more, local stress concentration is stably released by the action (function) of the peeled film portion. As a result, it is possible to stably suppress sudden chipping of the cutting edge, thereby suppressing chipping and the like. It should be noted that when the above ratio is 1% or more, the effect of suppressing chipping or the like becomes more pronounced, which is more desirable.
If the above ratio is 10% or less, adhesion to the hard coating and the like can be suppressed while the above-described effects of the coating peeled portion can be obtained. In addition, when the above-mentioned ratio is 6% or less, the effect of suppressing welding or the like becomes more remarkable, which is more desirable.

上記切削工具において、前記工具基体は、前記工具基体のうち前記すくい面に位置する表層部の残留応力が-1GPa以下であることが好ましい。 In the above cutting tool, it is preferable that the tool substrate has a residual stress of −1 GPa or less in a surface layer portion of the tool substrate located on the rake face.

この場合、工具基体に大きな圧縮残留応力が付与されているため、切れ刃近傍の耐欠損性がより安定して高められる。 In this case, since a large compressive residual stress is imparted to the tool base, fracture resistance in the vicinity of the cutting edge is more stably enhanced.

上記切削工具において、前記被膜剥離部は、ピンホールまたはクラックであることが好ましい。 In the above cutting tool, it is preferable that the film peeling portion is a pinhole or a crack.

被膜剥離部がピンホールである場合、レーザピーニング処理後に、例えば硬質被膜の表面をSEM画像(反射電子像)で観察することにより、被膜剥離部が形成されたことを確認しやすい。
被膜剥離部がクラックである場合、被膜剥離部による上述の効果が得られつつ、硬質被膜への溶着等を抑制しやすい。
When the film peeling portion is a pinhole, it is easy to confirm that the film peeling portion has been formed by observing, for example, an SEM image (backscattered electron image) of the surface of the hard film after the laser peening treatment.
When the film peeling portion is a crack, it is easy to suppress adhesion to the hard film while obtaining the above-described effects of the film peeling portion.

本発明の一つの態様の切削工具および切削工具の製造方法によれば、切削中の突発的な刃先欠損の発生を抑制でき、工具寿命を安定して長寿命化できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the cutting tool of one aspect of this invention, and the manufacturing method of a cutting tool, generation|occurrence|production of sudden cutting edge chipping during cutting can be suppressed, and tool life can be extended stably.

図1は、本実施形態の切削工具を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the cutting tool of this embodiment. 図2は、本実施形態の切削工具の切れ刃近傍を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the cutting edge of the cutting tool of this embodiment. 図3は、レーザピーニング処理後の硬質被膜の表面を拡大して示すSEM画像である。FIG. 3 is an enlarged SEM image showing the surface of the hard coating after laser peening treatment. 図4は、レーザピーニング処理後の切れ刃近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。FIG. 4 is an SEM image showing an enlarged cross section in the vicinity of the cutting edge after laser peening treatment. 図5は、レーザピーニング処理後の切れ刃近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。FIG. 5 is an SEM image showing an enlarged cross section in the vicinity of the cutting edge after laser peening treatment. 図6(a)~(c)は、切削工具の製造方法を模式的に説明する斜視図である。FIGS. 6(a) to 6(c) are perspective views schematically explaining the method of manufacturing the cutting tool. 図7(a)は、切削工具の製造方法のレーザピーニング処理を説明する切れ刃近傍の断面図であり、図7(b)は、図7(a)の一部を拡大して示す模式図である。FIG. 7(a) is a cross-sectional view near the cutting edge for explaining the laser peening treatment of the cutting tool manufacturing method, and FIG. 7(b) is a schematic diagram showing an enlarged part of FIG. 7(a) is. 図8(a)は、切削工具の製造方法のレーザピーニング処理を説明する切れ刃近傍の断面図であり、図8(b)は、図8(a)の一部を拡大して示す模式図である。FIG. 8(a) is a cross-sectional view near the cutting edge for explaining the laser peening treatment of the cutting tool manufacturing method, and FIG. 8(b) is a schematic diagram showing an enlarged part of FIG. 8(a) is.

本発明の一実施形態の切削工具10およびその製造方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の切削工具10は、いわゆる超硬インサート等と呼ばれる切削インサートである。本実施形態の切削工具10は、例えば、被削材に旋削加工(ターニング)を施す刃先交換式バイトに用いられる。 A cutting tool 10 and a method for manufacturing the same according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cutting tool 10 of this embodiment is a cutting insert called a so-called cemented carbide insert or the like. The cutting tool 10 of the present embodiment is used, for example, as an indexable cutting tool for turning a work material.

図1に示すように、本実施形態の切削工具10は、板状である。具体的に、切削工具10は多角形板状であり、図示の例では四角形板状である。なお切削工具10は、四角形板状以外の多角形板状や円板状等であってもよい。 As shown in FIG. 1, the cutting tool 10 of this embodiment is plate-shaped. Specifically, the cutting tool 10 is in the shape of a polygonal plate, and in the illustrated example is in the shape of a rectangular plate. The cutting tool 10 may have a polygonal plate shape, a disk shape, or the like, other than the rectangular plate shape.

本実施形態では、切削工具10の中心軸Cが延びる方向、つまり中心軸Cと平行な方向を、軸方向と呼ぶ。切削工具10の平面視において、中心軸Cは、切削工具10の中心に位置する。中心軸Cは、切削工具10の厚さ(板厚)方向に沿って延びる。
中心軸Cと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Cに近づく向きを径方向内側と呼び、中心軸Cから離れる向きを径方向外側と呼ぶ。
中心軸C回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。
In this embodiment, the direction in which the central axis C of the cutting tool 10 extends, that is, the direction parallel to the central axis C is called the axial direction. The central axis C is located at the center of the cutting tool 10 in plan view of the cutting tool 10 . The central axis C extends along the thickness (board thickness) direction of the cutting tool 10 .
A direction perpendicular to the central axis C is called a radial direction. Of the radial directions, the direction closer to the central axis C is called the radial inner side, and the direction away from the central axis C is called the radial outer side.
The direction of rotation around the central axis C is called the circumferential direction.

図2に示すように、本実施形態の切削工具10は、焼結合金製の工具基体1と、工具基体1の表面(外面)に配置される硬質被膜2と、を備える。つまり本実施形態の切削工具10は、工具基体1上に硬質被膜2がコーティングされた表面被覆切削工具である。 As shown in FIG. 2 , the cutting tool 10 of this embodiment includes a sintered alloy tool base 1 and a hard coating 2 disposed on the surface (outer surface) of the tool base 1 . In other words, the cutting tool 10 of this embodiment is a surface-coated cutting tool in which the tool substrate 1 is coated with the hard film 2 .

工具基体1は、周期律表の4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種の硬質相と、Ni,CoまたはNi-Co合金を主成分とする重量比2~15%の結合相と、から構成される焼結合金製である。本実施形態では工具基体1が、WC基の超硬合金製である。なお工具基体1は、例えばTiC基またはTi(C,N)基等のサーメット製でもよい。 The tool substrate 1 is mainly composed of at least one hard phase selected from carbides, nitrides, and mutual solid solutions of metals of groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table, and Ni, Co, or Ni—Co alloy. It is made of a sintered alloy composed of a binder phase of 2 to 15% by weight. In this embodiment, the tool base 1 is made of a WC-based cemented carbide. The tool base 1 may be made of cermet such as TiC-based or Ti(C,N)-based.

硬質被膜2は、化学蒸着法(CVD法)または物理蒸着法(PVD法)により、工具基体1の表面に成膜される。硬質被膜2は、周期律表の4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、Siの炭化物、窒化物、Alの酸化物、窒化物、およびこれらの相互固溶体、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素などにより構成される。硬質被膜2は、材料として特に制約を受けず、いわゆる超硬工具に一般的に用いられるものを選択可能である。 The hard coating 2 is deposited on the surface of the tool base 1 by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). The hard coating 2 is composed of carbides, nitrides, oxides, borides, Si carbides, nitrides, Al oxides, and nitrides of group 4a, 5a, and 6a metals of the periodic table, and mutual solid solutions thereof, diamond , cubic boron nitride, or the like. The material of the hard coating 2 is not particularly limited, and a material generally used for so-called cemented carbide tools can be selected.

硬質被膜2は、単一の層、または硬質被膜2の膜厚方向に重なる複数の層により構成される。硬質被膜2が複数の層により構成される場合、各層は、互いに異なる材質でもよいし、互いに同じ材質でもよい。硬質被膜2は、全体の膜厚が1μm以上30μm以下である。 The hard coating 2 is composed of a single layer or a plurality of layers stacked in the thickness direction of the hard coating 2 . When the hard coating 2 is composed of a plurality of layers, each layer may be made of different materials or may be made of the same material. The hard coating 2 has a total thickness of 1 μm or more and 30 μm or less.

本実施形態でいう硬質被膜2の「膜厚方向」は、硬質被膜2の表面と直交する方向に相当する。本実施形態では膜厚方向のうち、硬質被膜2から工具基体1へ向かう方向を、膜厚方向における硬質被膜2から工具基体1側、または単に膜厚方向の内側と呼ぶ。膜厚方向のうち、工具基体1から硬質被膜2へ向かう方向を、膜厚方向における工具基体1から硬質被膜2側、または単に膜厚方向の外側と呼ぶ。 The “film thickness direction” of the hard coating 2 in this embodiment corresponds to the direction perpendicular to the surface of the hard coating 2 . In the present embodiment, the direction from the hard coating 2 toward the tool substrate 1 in the film thickness direction is called the tool substrate 1 side from the hard coating 2 in the film thickness direction, or simply the inside in the film thickness direction. In the film thickness direction, the direction from the tool substrate 1 to the hard film 2 is called the side of the tool substrate 1 to the hard film 2 in the film thickness direction, or simply the outside in the film thickness direction.

硬質被膜2は、工具基体1の表面のうち、少なくとも後述する切れ刃3を含む領域に配置される。本実施形態では硬質被膜2が、少なくとも後述する切れ刃3、すくい面5および逃げ面6に配置される。なお硬質被膜2は、工具基体1の表面全域に成膜されていてもよい。 The hard coating 2 is arranged on the surface of the tool base 1 at least in a region including a cutting edge 3 described later. In this embodiment, the hard coating 2 is arranged at least on a cutting edge 3, a rake face 5 and a flank face 6, which will be described later. The hard coating 2 may be formed over the entire surface of the tool base 1 .

また図1に示すように、切削工具10は、一対の板面10a,10bと、外周面10cと、貫通孔10dと、を備える。
一対の板面10a,10bは、多角形状であり、軸方向を向く。本実施形態では、一対の板面10a,10bがそれぞれ四角形状である。一対の板面10a,10bは、一方の板面10aと、他方の板面10bと、を有する。一方の板面10aと他方の板面10bとは、軸方向において互いに反対側を向く。
Further, as shown in FIG. 1, the cutting tool 10 includes a pair of plate surfaces 10a and 10b, an outer peripheral surface 10c, and a through hole 10d.
The pair of plate surfaces 10a and 10b are polygonal and face the axial direction. In this embodiment, each of the pair of plate surfaces 10a and 10b has a rectangular shape. The pair of plate surfaces 10a and 10b has one plate surface 10a and the other plate surface 10b. One plate surface 10a and the other plate surface 10b face opposite sides in the axial direction.

本実施形態では、軸方向のうち、他方の板面10bから一方の板面10aへ向かう方向を軸方向一方側と呼び、一方の板面10aから他方の板面10bへ向かう方向を軸方向他方側と呼ぶ。
一対の板面10a,10bのうち、少なくとも一方の板面10aは、板面10aの一部(コーナ部近傍)が切削加工時に図示しない被削材と対向して配置される。
In this embodiment, of the axial directions, the direction from the other plate surface 10b to the one plate surface 10a is referred to as the axial direction one side, and the direction from the one plate surface 10a to the other plate surface 10b is referred to as the axial direction other side. called side.
Of the pair of plate surfaces 10a and 10b, at least one of the plate surfaces 10a is arranged such that a portion of the plate surface 10a (near the corner portion) faces a work material (not shown) during cutting.

外周面10cは、軸方向において一対の板面10a,10b間に位置し、径方向外側を向く。外周面10cは、その軸方向の両端部が一対の板面10a,10bと接続される。外周面10cは、周方向に延び、切削工具10の周方向全域にわたって配置される。 The outer peripheral surface 10c is located between the pair of plate surfaces 10a and 10b in the axial direction and faces radially outward. The outer peripheral surface 10c is connected to the pair of plate surfaces 10a and 10b at both ends in the axial direction. The outer peripheral surface 10 c extends in the circumferential direction and is arranged over the entire circumferential area of the cutting tool 10 .

貫通孔10dは、切削工具10を軸方向に貫通する。貫通孔10dは、切削工具10の内部を軸方向に延び、一対の板面10a,10bに開口する。貫通孔10dの中心軸は、切削工具10の中心軸Cと同軸に配置される。図示の例では、貫通孔10dが円孔状である。貫通孔10dには、例えば、図示しないクランプネジやクランプ部材等が挿入される。 10 d of through-holes penetrate the cutting tool 10 to an axial direction. 10 d of through-holes extend in the inside of the cutting tool 10 at an axial direction, and open to a pair of board|plate surface 10a, 10b. A central axis of the through hole 10d is arranged coaxially with the central axis C of the cutting tool 10 . In the illustrated example, the through hole 10d is circular. For example, a clamp screw, a clamp member, or the like (not shown) is inserted into the through hole 10d.

また、切削工具10は、すくい面5と、逃げ面6と、切れ刃3と、を備える。
すくい面5は、一対の板面10a,10bのうち、少なくとも一方の板面10aに配置される。すくい面5は、板面10aの少なくとも一部を構成する。すくい面5は、一方の板面10aのコーナ部に位置する。本実施形態ではすくい面5が、板面10aの外周部に位置する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記2つのコーナ部は、中心軸Cを中心として互いに180°回転対称となる位置に配置される。
The cutting tool 10 also includes a rake face 5 , a flank face 6 and a cutting edge 3 .
The rake face 5 is arranged on at least one plate surface 10a of the pair of plate surfaces 10a and 10b. The rake face 5 constitutes at least part of the plate face 10a. The rake face 5 is positioned at a corner portion of one plate face 10a. In the present embodiment, the rake face 5 is arranged at each of at least two of the four corners positioned on the outer periphery of the plate surface 10a. The two corner portions are arranged at positions that are 180° rotationally symmetrical with respect to the central axis C. As shown in FIG.

図2に示すように、すくい面5は、ランド部5aと、傾斜部5bと、を有する。
ランド部5aは、すくい面5のうち、切れ刃3と接続される部分である。ランド部5aは、切れ刃3の径方向内側に配置される。本実施形態ではランド部5aが、切れ刃3から径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側に位置する傾斜面である。なおランド部5aは、中心軸Cと垂直な方向に拡がる平面状でもよい。
As shown in FIG. 2, the rake face 5 has a land portion 5a and an inclined portion 5b.
The land portion 5 a is a portion of the rake face 5 that is connected to the cutting edge 3 . The land portion 5 a is arranged radially inside the cutting edge 3 . In this embodiment, the land portion 5a is an inclined surface located on the other side in the axial direction as it extends radially inward from the cutting edge 3 . Note that the land portion 5a may have a planar shape extending in a direction perpendicular to the central axis C. As shown in FIG.

傾斜部5bは、すくい面5のうち、ランド部5aの径方向内側に位置する部分である。
傾斜部5bは、ランド部5aの径方向内端部と接続される。傾斜部5bは、ランド部5aから径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側に位置する傾斜面である。傾斜部5bの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量は、ランド部5aの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量よりも大きい。すなわち、中心軸Cと垂直な図示しない仮想平面に対する傾斜部5bの傾きは、前記仮想平面に対するランド部5aの傾きよりも大きい。
The inclined portion 5b is a portion of the rake face 5 located radially inward of the land portion 5a.
The inclined portion 5b is connected to the radially inner end portion of the land portion 5a. The inclined portion 5b is an inclined surface located on the other side in the axial direction as it goes radially inward from the land portion 5a. The amount of axial displacement per unit length along the radial direction of the inclined portion 5b is greater than the amount of axial displacement per unit length along the radial direction of the land portion 5a. That is, the inclination of the inclined portion 5b with respect to a virtual plane (not shown) perpendicular to the central axis C is greater than the inclination of the land portion 5a with respect to the virtual plane.

図1に示すように、逃げ面6は、外周面10cに配置される。逃げ面6は、外周面10cの少なくとも一部を構成する。逃げ面6は、外周面10cのうち各すくい面5と隣接する部分にそれぞれ配置される。本実施形態では逃げ面6が、外周面10cにおいて径方向外側に突出する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記2つのコーナ部は、中心軸Cを中心として互いに180°回転対称となる位置に配置される。 As shown in FIG. 1, the flank 6 is arranged on the outer peripheral surface 10c. The flank 6 constitutes at least part of the outer peripheral surface 10c. The flanks 6 are arranged on portions adjacent to the respective rake faces 5 of the outer peripheral surface 10c. In the present embodiment, the flanks 6 are arranged in at least two of the four corners protruding radially outward on the outer peripheral surface 10c. The two corner portions are arranged at positions that are 180° rotationally symmetrical with respect to the central axis C. As shown in FIG.

切れ刃3は、すくい面5と逃げ面6とが接続される稜線部に位置する。本実施形態では切れ刃3が、板面10aの外周部に位置する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。図2に示すように、本実施形態では切れ刃3が、丸ホーニングを有する。なお切れ刃3は、チャンファホーニングを有していてもよい。 The cutting edge 3 is located at the ridge line where the rake face 5 and the flank face 6 are connected. In the present embodiment, the cutting edge 3 is arranged at at least two corners among the four corners positioned on the outer periphery of the plate surface 10a. As shown in FIG. 2, the cutting edge 3 has round honing in this embodiment. The cutting edge 3 may have chamfer honing.

図1に示すように、切れ刃3は、コーナ刃部3aと、直線刃部3bと、を有する。コーナ刃部3aは、径方向外側に向けて突出する凸曲線状である。直線刃部3bは、直線状であり、コーナ刃部3aと接続される。本実施形態では、コーナ刃部3aが延びる刃長方向の両端部に、一対の直線刃部3bが接続される。すなわち直線刃部3bは、一対設けられる。 As shown in FIG. 1, the cutting edge 3 has a corner edge portion 3a and a straight edge portion 3b. The corner edge portion 3a has a convex curved shape protruding radially outward. The straight blade portion 3b is straight and connected to the corner blade portion 3a. In this embodiment, a pair of straight blade portions 3b are connected to both end portions in the blade length direction in which the corner blade portion 3a extends. That is, a pair of linear blade portions 3b are provided.

図2において、工具基体1は、工具基体1のうちすくい面5に位置する表層部1aの残留応力が-1GPa以下である。工具基体1は、切れ刃3から所定範囲Aの表層部1aの残留応力が-1GPa以下とされている。つまり工具基体1の表層部1aには、圧縮残留応力が付与されている。本実施形態において所定範囲Aは、すくい面5のうち少なくとも切れ刃3から200μmの範囲である。所定範囲Aは、すくい面5のうち切れ刃3から500μm以下の範囲であることが好ましい。すなわち、本実施形態において所定範囲Aとは、すくい面5の少なくとも一部である。このため本実施形態では、所定範囲Aを適宜、すくい面5と言い換えてもよい。なお所定範囲Aは、後述するレーザピーニング工程において短パルスレーザが照射される部分であることから、「レーザ照射範囲」と言い換えてもよい。
また、本実施形態でいう「工具基体1の表層部1a」とは、工具基体1のうち、工具基体1の表面(硬質被膜2との界面)から少なくとも深さ1μmの表層部分を指す。
In FIG. 2, the tool base 1 has a residual stress of −1 GPa or less in the surface layer portion 1a located on the rake face 5 of the tool base 1 . The tool base 1 has a residual stress of -1 GPa or less in the surface layer portion 1a in a predetermined range A from the cutting edge 3. That is, compressive residual stress is applied to the surface layer portion 1a of the tool base body 1 . In this embodiment, the predetermined range A is a range of at least 200 μm from the cutting edge 3 on the rake face 5 . The predetermined range A is preferably a range of 500 μm or less from the cutting edge 3 on the rake face 5 . That is, the predetermined range A in the present embodiment is at least part of the rake face 5 . Therefore, in the present embodiment, the predetermined range A may be appropriately rephrased as the rake face 5 . In addition, since the predetermined range A is a portion irradiated with a short pulse laser in the laser peening process to be described later, it may be rephrased as a "laser irradiation range".
Further, the "surface layer portion 1a of the tool base 1" in the present embodiment refers to a surface layer portion of the tool base 1 which is at least 1 μm deep from the surface of the tool base 1 (interface with the hard coating 2).

図5および図7(a)に示すように、工具基体1は、少なくとも所定範囲Aの表面に凹凸を有する。すなわち工具基体1は、少なくとも所定範囲Aの表面に配置される複数の凸部11および複数の凹部12を有する。工具基体1の表面が凹凸形状とされることで、工具基体1の所定範囲Aの表面の算術平均粗さRaは、0.2μm以上0.6μm以下が適切である。言い換えると、上記数値範囲の算術平均粗さRaとされることで、工具基体1の表面に微小な凹凸が付与されている。上記算術平均粗さRaは、更に好ましくは、0.3μm以上0.5μm以下である。 As shown in FIGS. 5 and 7(a), the tool base 1 has unevenness on the surface of at least a predetermined range A. As shown in FIG. That is, the tool base 1 has a plurality of projections 11 and a plurality of recesses 12 arranged on the surface of at least a predetermined range A. As shown in FIG. By making the surface of the tool base 1 uneven, the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the predetermined range A of the tool base 1 is suitably 0.2 μm or more and 0.6 μm or less. In other words, by setting the arithmetic mean roughness Ra within the above numerical range, the surface of the tool base 1 is provided with minute unevenness. The arithmetic mean roughness Ra is more preferably 0.3 μm or more and 0.5 μm or less.

上記算術平均粗さRaの測定は、例えば下記のように行われる。
切れ刃3近傍の垂直断面、すなわち切れ刃3が延びる刃長方向と垂直な断面を、FIB(Focused Ion Beam)加工によっていわゆる断面出しを行い、この断面のSEM画像(例えば倍率3000倍)から得た硬質被膜2と工具基体1の界面のプロファイルを無作為(任意)に複数箇所(例えば5箇所)抽出し、基準長さを30μmとして各箇所の表面粗さの平均値から算出する。
The arithmetic mean roughness Ra is measured, for example, as follows.
A vertical section near the cutting edge 3, that is, a section perpendicular to the blade length direction in which the cutting edge 3 extends, is subjected to so-called sectioning by FIB (Focused Ion Beam) processing, and an SEM image of this section (for example, 3000 times magnification) is obtained. The profile of the interface between the hard coating 2 and the tool substrate 1 is randomly (arbitrarily) extracted at a plurality of locations (for example, 5 locations), and the surface roughness is calculated from the average value of the surface roughness at each location with a reference length of 30 μm.

なお、工具基体1の所定範囲Aの表面には、複数の凸部11および複数の凹部12が設けられる代わりに、例えば図6(a)~(c)に模式的に示すように、膜厚方向と垂直に拡がる平滑面に複数の凸部11のみが突設されていてもよい。 In addition, instead of providing a plurality of protrusions 11 and a plurality of recesses 12 on the surface of the tool base 1 in a predetermined range A, for example, as schematically shown in FIGS. Only a plurality of projections 11 may be provided on a smooth surface extending perpendicularly to the direction.

図2に示すように、硬質被膜2は、少なくとも所定範囲Aに、被膜剥離部21を複数有する。つまり硬質被膜2は、少なくともすくい面5に、被膜剥離部21を複数有する。図4、図5および図8(a)、(b)に示すように、各被膜剥離部21は、所定範囲Aの凸部11の直上などに配置される。すなわち、複数の被膜剥離部21には、膜厚方向から見て、凸部11と重なる被膜剥離部21が複数含まれる。膜厚方向から見て、凸部11と重なる被膜剥離部21を第1被膜剥離部と呼び、表層部1aの凸部11以外の部分(凹部12や平滑部)と重なる被膜剥離部21を第2被膜剥離部と呼んでもよい。 As shown in FIG. 2, the hard coating 2 has a plurality of coating stripped portions 21 at least in a predetermined range A. As shown in FIG. That is, the hard coating 2 has a plurality of coating stripped portions 21 at least on the rake face 5 . As shown in FIGS. 4, 5 and 8(a) and (b), each film peeling portion 21 is arranged directly above the convex portion 11 in a predetermined range A, or the like. That is, the plurality of film peeling portions 21 include a plurality of film peeling portions 21 overlapping the convex portions 11 when viewed from the film thickness direction. When viewed from the film thickness direction, the film peeling portion 21 overlapping the convex portion 11 is called the first film peeling portion, and the film peeling portion 21 overlapping the portion other than the convex portion 11 (the concave portion 12 and the smooth portion) of the surface layer portion 1a is called the first film peeling portion. It may also be referred to as a two-coating stripping section.

被膜剥離部21は、例えば、図5に示すように膜厚方向に沿う縦断面がU字状のクラックや、図4に示すようなピンホール等である。図5に示すように、クラックの場合、被膜剥離部21には、硬質被膜2の一部が除去されずに残っていてもよい。各図に示す例では、被膜剥離部21は、膜厚方向において硬質被膜2から工具基体1側へ向かうに従い、つまり膜厚方向の内側へ向かうに従い、直径が小さくなる。図4および図5において、被膜剥離部21の底部には、凸部11の一部(頂部)が露出している。 The film peeling portion 21 is, for example, a crack having a U-shaped longitudinal section along the film thickness direction as shown in FIG. 5, or a pinhole as shown in FIG. As shown in FIG. 5 , in the case of cracks, part of the hard coating 2 may remain in the coating stripped portion 21 without being removed. In the example shown in each figure, the film peeling portion 21 has a smaller diameter in the film thickness direction from the hard film 2 toward the tool base 1 side, that is, as it goes inward in the film thickness direction. In FIGS. 4 and 5, a portion (top) of the projection 11 is exposed at the bottom of the film peeling portion 21 .

図3は、硬質被膜2の所定範囲Aの表面を写したSEM画像(反射電子像)である。図3に示すように、ピンホール(被膜剥離部)21は、膜厚方向から見た平面視で3角形状、4角形状、5角形状等であり、つまり多角形状である。なお被膜剥離部21がクラックである場合、被膜剥離部21は、膜厚方向と垂直な横断面が多角形状である。すなわち、ピンホールおよびクラックのいずれの形態においても、被膜剥離部21は、断面多角形状である。 FIG. 3 is an SEM image (backscattered electron image) showing the surface of the hard coating 2 in a predetermined range A. FIG. As shown in FIG. 3, the pinhole (coating peeling portion) 21 has a triangular shape, a square shape, a pentagonal shape, or the like in plan view in the film thickness direction, that is, a polygonal shape. When the film peeling portion 21 is a crack, the film peeling portion 21 has a polygonal cross section perpendicular to the film thickness direction. That is, in both the form of pinhole and crack, the film peeling portion 21 has a polygonal cross section.

膜厚方向から見た平面視において、硬質被膜2の単位面積あたりに占める複数の被膜剥離部21の総面積の割合は、0.5%以上10%以下であることが好ましい。また前記割合は、1%以上6%以下であることがより望ましい。また、被膜剥離部21は、直径が1μm以上30μm以下である。被膜剥離部21がピンホールである場合、例えば被膜剥離部21は、硬質被膜2の表面の1mmあたりに50個以上1000個以下設けられることが好ましい。 In plan view in the film thickness direction, the ratio of the total area of the plurality of film peeling portions 21 to the unit area of the hard film 2 is preferably 0.5% or more and 10% or less. More preferably, the ratio is 1% or more and 6% or less. Moreover, the film peeling portion 21 has a diameter of 1 μm or more and 30 μm or less. When the film peeling portions 21 are pinholes, for example, 50 or more and 1000 or less film peeling portions 21 are preferably provided per 1 mm 2 of the surface of the hard film 2 .

特に図示しないが、硬質被膜2には、被膜剥離部21以外の別のピンホールが形成されていてもよい。このピンホールは、例えば円孔状等であり、硬質被膜2のうち所定範囲A以外の部分に配置される。円孔状のピンホールは、後述するレーザピーニング処理により形成されるものではなく、例えば、成膜工程などにおいて意図せず形成されるものであり、被膜剥離部21と同様の構成および機能を有するものではない。所定範囲Aに配置される被膜剥離部21としてのピンホールの数は、所定範囲A以外の部分に配置される別のピンホールの数よりも多い。 Although not shown, the hard coating 2 may have pinholes other than the coating peeling portion 21 . This pinhole is, for example, a circular hole, and is arranged in a portion other than the predetermined range A in the hard coating 2 . The circular pinholes are not formed by the laser peening treatment described later, but are formed unintentionally, for example, in a film forming process, and have the same configuration and function as the film peeling portion 21. not a thing The number of pinholes as the film peeling portion 21 arranged in the predetermined range A is larger than the number of other pinholes arranged in the portion other than the predetermined range A.

次に、切削工具10の製造方法について説明する。
特に図示しないが、本実施形態の切削工具10の製造方法は、焼結工程と、成膜工程と、レーザピーニング工程と、を含む。
Next, a method for manufacturing the cutting tool 10 will be described.
Although not particularly illustrated, the method for manufacturing the cutting tool 10 of the present embodiment includes a sintering process, a film forming process, and a laser peening process.

焼結工程では、工具基体1の形状とされた圧粉体、つまり工具基体1の製造過程において圧粉成形される中間成形体を、焼結する。本実施形態では、圧粉体は板状であり、具体的には多角形板状である。 In the sintering step, the green compact having the shape of the tool base 1, that is, the intermediate green compact compacted in the manufacturing process of the tool base 1 is sintered. In this embodiment, the powder compact is plate-shaped, specifically, a polygonal plate-shaped.

成膜工程では、焼結した工具基体1の表面上に、化学蒸着法(CVD法)または物理蒸着法(PVD法)により、単一の層または複数の層からなる所定の膜厚の硬質被膜2を成膜する。 In the film forming process, a hard coating having a predetermined thickness consisting of a single layer or multiple layers is formed on the surface of the sintered tool base 1 by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). 2 is deposited.

レーザピーニング工程では、工具基体1の表面に配置された硬質被膜2上から、例えばパルス幅が10ps(ピコ秒)以下のパルスレーザ(短パルスレーザ)を照射して、レーザピーニング処理を施す。本実施形態では、硬質被膜2上から、パルス幅が1ps程度の短パルスレーザを照射する。なお「レーザピーニング」とは、硬質被膜2上に短パルスレーザ等をレーザ照射することで、硬質被膜2の表面に発生する微粒子やプラズマなどが飛散する際の力学的反作用により硬質被膜2および工具基体1に衝撃を与え、塑性変形を誘起することで圧縮残留応力を付与する技術である。
パルスレーザのパルス幅を10ps以下とする理由は、ワークへの熱影響をなくしつつレーザのピークパワー密度を高めて、強い衝撃により、硬質被膜2および工具基体1の表層部1aに大きな圧縮残留応力を付与するためである。
In the laser peening process, a pulse laser (short-pulse laser) having a pulse width of 10 ps (picoseconds) or less, for example, is irradiated from the hard coating 2 placed on the surface of the tool base 1 to perform laser peening. In this embodiment, a short-pulse laser having a pulse width of about 1 ps is irradiated from above the hard coating 2 . The term “laser peening” refers to irradiating the hard coating 2 with a short-pulse laser or the like. This is a technique of imparting compressive residual stress by giving an impact to the substrate 1 to induce plastic deformation.
The reason why the pulse width of the pulse laser is set to 10 ps or less is that the peak power density of the laser is increased while eliminating the thermal effect on the workpiece, and a large compressive residual stress is generated in the surface layer 1a of the hard coating 2 and the tool base 1 due to the strong impact. This is for giving

図2に示すように、レーザピーニング工程では、傾斜部5bの径方向外端部、ランド部5aおよび切れ刃3にわたる所定範囲A(レーザ照射範囲)に、上記短パルスレーザを照射する。すなわち、本実施形態においてレーザピーニング工程では、少なくとも切れ刃3から所定範囲Aつまりすくい面5の硬質被膜2、および工具基体1の表層部1aにレーザピーニング処理により圧縮残留応力を付与する。
具体的には、図6(b)に示すように、硬質被膜2上からパルスレーザ(レーザ光)Lをハッチング走査(ラスタースキャン)することにより、硬質被膜2および工具基体1の表層部1aに均一な衝撃を付与する。なお図6(a)~(c)では、工具基体1上の硬質被膜2の図示を省略している。また図6(b)に示す複数の円は、パルスレーザLのワーク表面におけるスポットBを表している。本実施形態では、これらのスポットB同士を互いにオーバーラップさせる。
As shown in FIG. 2, in the laser peening step, the short-pulse laser is applied to a predetermined range A (laser irradiation range) covering the radial outer end of the inclined portion 5b, the land portion 5a and the cutting edge 3. That is, in this embodiment, in the laser peening step, compressive residual stress is applied to at least a predetermined range A from the cutting edge 3, that is, the hard coating 2 in the rake face 5, and the surface layer portion 1a of the tool base 1 by laser peening.
Specifically, as shown in FIG. 6B, by hatching scanning (raster scanning) with a pulse laser (laser beam) L from above the hard coating 2, the hard coating 2 and the surface layer portion 1a of the tool base 1 Gives uniform impact. 6A to 6C, illustration of the hard coating 2 on the tool substrate 1 is omitted. A plurality of circles shown in FIG. 6B represent spots B of the pulse laser L on the work surface. In this embodiment, these spots B are made to overlap each other.

レーザピーニング工程では、図2に示すように、工具基体1のうち切れ刃3から所定範囲Aの表層部1aの残留応力を-1GPa以下とし、かつ、図8(a)に示すように、硬質被膜2のうち、工具基体1の少なくとも所定範囲Aの表面に配置される複数の凸部11の直上に位置する部分などに、上述した被膜剥離部21を複数形成する。すなわち、本実施形態においてレーザピーニング工程では、硬質被膜2に断面多角形状の被膜剥離部21を複数形成する。 In the laser peening step, as shown in FIG. 2, the residual stress of the surface layer portion 1a of the tool base 1 in a predetermined range A from the cutting edge 3 is set to −1 GPa or less, and as shown in FIG. A plurality of the above-described film peeling portions 21 are formed in portions of the film 2 that are located directly above the plurality of protrusions 11 arranged on the surface of at least a predetermined range A of the tool base 1 . That is, in this embodiment, in the laser peening process, a plurality of peeled film portions 21 each having a polygonal cross section are formed in the hard film 2 .

詳しくは、硬質被膜2および工具基体1の表層部1aに対してレーザピーニング処理を施すことにより、図7(a)に示すように、パルスレーザLのレーザ衝撃およびその力学的反作用Rによって、図8(a)に示すように、硬質被膜2および工具基体1の表面を平坦化する力が働く。これにより図6(c)に示すように、工具基体1の表面の各凸部11などに、局所的に応力が高められたポイント(応力集中点)Pが発生する。凸部11などに応力集中点Pが発生することで、図7(b)および図8(b)に示すように、硬質被膜2のうち凸部11の直上に位置する部分(応力集中箇所)Sなどが破壊・除去されて、例えば膜厚方向に沿う断面(縦断面)がU字状のクラックやピンホール等の被膜剥離部21が形成される。 Specifically, by subjecting the hard coating 2 and the surface layer 1a of the tool base 1 to laser peening treatment, as shown in FIG. As shown in 8(a), a force acts to flatten the surfaces of the hard coating 2 and the tool base 1. FIG. As a result, as shown in FIG. 6(c), points (stress concentration points) P at which stress is locally increased are generated on each convex portion 11 on the surface of the tool base 1 and the like. 7(b) and FIG. 8(b), a portion of the hard coating 2 located directly above the protrusion 11 (stress concentration point). S and the like are destroyed and removed, and film peeling portions 21 such as cracks and pinholes having a U-shaped cross section (longitudinal cross section) along the film thickness direction, for example, are formed.

すなわち、本発明の発明者らは、表面被覆切削工具10へのレーザピーニング処理方法について鋭意検討した結果、工具基体1表面の適切な表面粗さ(例えば上述の、0.2μm≦Ra≦0.6μm)を選択し、さらにレーザの照射スポット径とパルス間のオーバーラップ率を最適化することなどによって、応力集中点Pとなっている凸部11の直上などの硬質被膜2部分をピンホール状に除去しまたはクラック状に形成することで、応力集中点Pを選択的に解放できることを見出した。 That is, the inventors of the present invention have extensively studied the laser peening treatment method for the surface-coated cutting tool 10, and found that the appropriate surface roughness of the surface of the tool substrate 1 (for example, 0.2 μm≦Ra≦0.2 μm as described above). 6 μm), and furthermore, by optimizing the laser irradiation spot diameter and the overlap ratio between pulses, the portion of the hard coating 2 such as directly above the convex portion 11 that is the stress concentration point P is formed into a pinhole shape. It has been found that the stress concentration point P can be selectively released by removing it or forming it into a crack.

以上説明した本実施形態の切削工具10および切削工具10の製造方法によれば、下記の作用効果を奏する。
本実施形態では、硬質被膜2上からレーザピーニング処理を施すことにより、切れ刃3近傍(少なくともすくい面5)の硬質被膜2、および工具基体1の表層部1aに圧縮残留応力を付与する。これにより、切れ刃3近傍の耐欠損性が高められる。
According to the cutting tool 10 and the method for manufacturing the cutting tool 10 of the present embodiment described above, the following effects are obtained.
In this embodiment, a compressive residual stress is applied to the hard coating 2 in the vicinity of the cutting edge 3 (at least the rake face 5) and the surface layer 1a of the tool base 1 by performing laser peening on the hard coating 2. Thereby, chipping resistance in the vicinity of the cutting edge 3 is enhanced.

レーザピーニング処理では、レーザ光Lのレーザ衝撃およびその力学的反作用Rによって、工具基体1の表面の凹凸形状の各凸部11などに応力集中点Pが発生する。このような応力集中点Pが発生することで、硬質被膜2のうち凸部11の直上に位置する部分Sなどが破壊・除去されて、断面多角形状のクラックやピンホール等の微小な被膜剥離部21が形成される。なお、被膜剥離部21が多角形状となる理由は定かではないが、応力破壊の際の何らかの自発的な作用によるものと考えられる。本実施形態の被膜剥離部21の形状は、従来のショットピーニング処理や一般的な成膜処理などでは得られない特別な形状である。 In the laser peening process, a stress concentration point P is generated on each uneven convex portion 11 on the surface of the tool base 1 due to the laser impact of the laser beam L and the mechanical reaction R thereof. Due to the occurrence of such a stress concentration point P, the part S of the hard coating 2 located directly above the protrusion 11 is destroyed and removed, and minute coating peeling such as a crack with a polygonal cross section and a pinhole is caused. A portion 21 is formed. Although the reason why the peeled film portion 21 has a polygonal shape is not clear, it is considered to be due to some spontaneous action at the time of stress fracture. The shape of the film peeling portion 21 of the present embodiment is a special shape that cannot be obtained by conventional shot peening processing or general film forming processing.

そして、被膜剥離部21が形成されることにより、レーザピーニング処理で高められた圧縮残留応力を全体として低下させることなく、応力集中点Pの局部的な高過ぎる応力については選択的に解放することができる。このため、切削中に応力集中点Pを起点とする被膜剥離や亀裂の発生が抑制されて、突発的な刃先欠損が抑えられる。すなわち、切削工具10の耐欠損性が安定して高められる。
なお、硬質被膜2の表面積に占める被膜剥離部21の大きさ(表面積)の割合は微小であり、被膜剥離部21を形成する前後で硬質被膜2の表面積に概ね変化は生じないため、硬質被膜2による耐摩耗性は良好に維持される。
Then, by forming the coating stripped portion 21, the locally excessively high stress at the stress concentration point P can be selectively released without reducing the compressive residual stress increased by the laser peening treatment as a whole. can be done. Therefore, peeling of the film and cracking starting from the stress concentration point P during cutting are suppressed, and sudden chipping of the cutting edge is suppressed. That is, the chipping resistance of the cutting tool 10 is stably enhanced.
The ratio of the size (surface area) of the film peeling portion 21 to the surface area of the hard film 2 is very small, and the surface area of the hard film 2 does not change before and after the film peeling portion 21 is formed. 2 maintains good wear resistance.

以上より本実施形態によれば、切削中の突発的な刃先欠損の発生を抑制でき、工具寿命を安定して長寿命化できる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of sudden chipping of the cutting edge during cutting, and to stably extend the tool life.

また本実施形態において、被膜剥離部21は、直径が1μm以上30μm以下である。
被膜剥離部21の直径が1μm以上であれば、被膜剥離部21が形成されることによって応力集中点Pの応力を好適に解放することができ、上述の効果が安定して得られる。
被膜剥離部21の直径が30μm以下であれば、被膜剥離部21による上述の効果が得られつつ、切削中に被膜剥離部21を起点とする大きな被膜剥離等の発生が抑制される。また、被膜剥離部21に起因する硬質被膜2への溶着等も抑えられる。
Further, in the present embodiment, the film peeling portion 21 has a diameter of 1 μm or more and 30 μm or less.
If the diameter of the peeled film portion 21 is 1 μm or more, the stress at the stress concentration point P can be released favorably by forming the peeled film portion 21, and the above effects can be stably obtained.
If the diameter of the film peeling portion 21 is 30 μm or less, the above-described effects of the film peeling portion 21 can be obtained, and the occurrence of large peeling of the film starting from the film peeling portion 21 during cutting is suppressed. In addition, adhesion to the hard coating 2 caused by the coating peeling portion 21 can be suppressed.

また本実施形態では、硬質被膜2の単位面積あたりに占める複数の被膜剥離部21の総面積の割合が、0.5%以上10%以下であり、望ましくは1%以上6%以下である。
上記割合が0.5%以上であれば、被膜剥離部21の作用(機能)によって局所的な応力集中が安定して解放される。これにより、切れ刃3の突発的な刃先欠損を安定して抑制でき、チッピング等が抑えられる。なお上記割合が1%以上である場合、チッピング等を抑える効果がさらに顕著となり、より望ましい。
上記割合が10%以下であれば、被膜剥離部21による上述の効果が得られつつ、硬質被膜2への溶着等が抑制される。なお上記割合が6%以下である場合、溶着等を抑制する効果がさらに顕著となり、より望ましい。
Further, in the present embodiment, the ratio of the total area of the plurality of film peeling portions 21 to the unit area of the hard film 2 is 0.5% or more and 10% or less, preferably 1% or more and 6% or less.
If the above ratio is 0.5% or more, local stress concentration is stably released by the action (function) of the film peeling portion 21 . This makes it possible to stably suppress sudden chipping of the edge of the cutting edge 3, thereby suppressing chipping and the like. It should be noted that when the above ratio is 1% or more, the effect of suppressing chipping and the like becomes more remarkable, which is more desirable.
If the above ratio is 10% or less, adhesion to the hard coating 2 or the like is suppressed while the above-described effects of the coating peeling portion 21 are obtained. It should be noted that when the above ratio is 6% or less, the effect of suppressing welding or the like becomes more pronounced, which is more desirable.

また本実施形態において、工具基体1は、工具基体1のうちすくい面5に位置する表層部1aの残留応力が-1GPa以下である。
この場合、工具基体1に大きな圧縮残留応力が付与されているため、切れ刃3近傍の耐欠損性がより安定して高められる。
Further, in the present embodiment, the tool base 1 has a residual stress of −1 GPa or less in the surface layer portion 1a of the tool base 1 located on the rake face 5 .
In this case, since a large compressive residual stress is applied to the tool base 1, the chipping resistance in the vicinity of the cutting edge 3 is more stably enhanced.

また本実施形態において、被膜剥離部21は、ピンホールまたはクラックである。
被膜剥離部21がピンホールである場合、レーザピーニング処理後に、例えば硬質被膜2の表面をSEM画像(反射電子像)で観察することにより、被膜剥離部21が形成されたことを確認しやすい。
被膜剥離部21がクラックである場合、被膜剥離部21による上述の効果が得られつつ、硬質被膜2への溶着等を抑制しやすい。
Moreover, in this embodiment, the film peeling portion 21 is a pinhole or a crack.
When the film peeling portion 21 is a pinhole, it is easy to confirm that the film peeling portion 21 has been formed by observing the surface of the hard film 2 with an SEM image (backscattered electron image) after the laser peening treatment.
When the film peeling portion 21 is a crack, the adhesion to the hard film 2 and the like can be easily suppressed while the above-described effects of the film peeling portion 21 are obtained.

また本実施形態において、被膜剥離部21が、硬質被膜2の表面1mmあたりに50個以上1000個以下の範囲で配置されると、下記の作用効果が得られる。
被膜剥離部21が硬質被膜2の単位面積1mmあたりに50個以上設けられることで、局所的な応力集中が安定して解放される。すなわち、硬質被膜2における各応力集中点Pの直上に高い精度で被膜剥離部21を形成することができ、突発的な刃先欠損が安定して抑制され、チッピング等が抑えられる。
また、被膜剥離部21が硬質被膜2の単位面積1mmあたりに1000個以下設けられることで、上述した被膜剥離部21による作用効果が得られつつ、硬質被膜2への溶着等が抑制される。
Further, in the present embodiment, when the film peeling portions 21 are arranged in the range of 50 or more and 1000 or less per 1 mm 2 of the surface of the hard film 2, the following effects are obtained.
By providing 50 or more film peeling portions 21 per unit area of 1 mm 2 of the hard film 2 , local stress concentration is stably released. That is, it is possible to form the peeled coating portion 21 with high accuracy directly above each stress concentration point P in the hard coating 2, stably suppressing sudden chipping of the cutting edge, and suppressing chipping and the like.
In addition, by providing 1000 or less film peeling portions 21 per unit area of 1 mm 2 of the hard film 2, the effects of the film peeling portions 21 described above can be obtained, while welding and the like to the hard film 2 are suppressed. .

また本実施形態では、レーザピーニング処理を施す所定範囲Aが、すくい面5のうち少なくとも切れ刃3から200μmの範囲である。
一般に切削工具は、切削により、すくい面のうち(未使用の初期位置の)切れ刃から200μmの範囲まで摩耗したときに、工具寿命に至ったと判断される場合が多い。本実施形態の上記構成によれば、工具寿命に至るまで、切れ刃3近傍の耐欠損性を安定して高めることができる。
Further, in the present embodiment, the predetermined range A in which the laser peening treatment is performed is a range of at least 200 μm from the cutting edge 3 on the rake face 5 .
In general, a cutting tool is often judged to have reached the end of its tool life when the rake face is worn to a range of 200 μm from the cutting edge (in the initial unused position) due to cutting. According to the above configuration of the present embodiment, chipping resistance in the vicinity of the cutting edge 3 can be stably enhanced until the tool life expires.

また本実施形態では、工具基体1の所定範囲Aの表面、すなわち、工具基体1のうちすくい面5に位置する表面(硬質被膜2との界面)の算術平均粗さRaが、0.2μm以上0.6μm以下である。
上記算術平均粗さRaが0.2μm以上であると、工具基体1の表面が平滑になり過ぎることが抑えられ、工具基体1の表面に応力集中点Pとなる複数の凸部11が安定して形成される。このため、硬質被膜2の各凸部11の直上に位置する部分Sに被膜剥離部21が安定して形成され、上述の作用効果がより顕著となる。
また、上記算術平均粗さRaが0.6μm以下であると、工具基体1の表面の凸部11が大きくなり過ぎることが抑えられる。このため、凸部11の直上に形成される被膜剥離部21が大きくなり過ぎる不具合、すなわち硬質被膜2の大きな剥離の発生が抑制される。これにより、硬質被膜2の耐摩耗性が良好に維持される。
なお上述の作用効果をより高めるには、上記算術平均粗さRaが、0.3μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。
Further, in the present embodiment, the surface of the tool substrate 1 in the predetermined range A, that is, the surface of the tool substrate 1 located on the rake face 5 (the interface with the hard coating 2) has an arithmetic mean roughness Ra of 0.2 μm or more. It is 0.6 μm or less.
When the arithmetic mean roughness Ra is 0.2 μm or more, the surface of the tool base 1 is prevented from becoming too smooth, and the plurality of protrusions 11 that serve as stress concentration points P on the surface of the tool base 1 are stabilized. formed by As a result, the peeled film portion 21 is stably formed in the portion S of the hard film 2 located directly above each convex portion 11, and the above effects become more pronounced.
Further, when the arithmetic mean roughness Ra is 0.6 μm or less, the protrusions 11 on the surface of the tool base 1 are prevented from becoming too large. Therefore, it is possible to suppress the problem that the peeled film portion 21 formed directly above the convex portion 11 becomes too large, that is, the occurrence of large peeling of the hard film 2 . Thereby, the wear resistance of the hard coating 2 is maintained well.
In order to further enhance the above effects, it is more preferable that the arithmetic mean roughness Ra is 0.3 μm or more and 0.5 μm or less.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and, for example, as described below, changes in configuration can be made without departing from the gist of the present invention.

前述の実施形態では、切削工具10が刃先交換式バイトに用いられる例を挙げたが、これに限らない。切削工具10は、例えば、被削材に転削加工(ミーリング)を施す刃先交換式ドリルや刃先交換式エンドミル等に用いられてもよい。
また、切削工具10が切削インサートである例を挙げたが、これに限らない。切削工具10は、例えばソリッドタイプのドリル、エンドミル、リーマおよびそれ以外の切削工具であってもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the cutting tool 10 is used as an indexable cutting tool was given, but the present invention is not limited to this. The cutting tool 10 may be used, for example, as an indexable drill or an indexable end mill for milling a work material.
Moreover, although the example which the cutting tool 10 is a cutting insert was mentioned, it does not restrict to this. The cutting tool 10 may be, for example, a solid type drill, end mill, reamer and other cutting tools.

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。 The present invention may combine the configurations described in the above-described embodiments and modifications without departing from the gist of the present invention, and addition, omission, replacement, and other modifications of the configuration are possible. . Moreover, the present invention is not limited by the embodiments described above, but only by the claims.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to this example.

<製造例および切削試験>
本発明の実施例および比較例の各切削工具として、JIS規格のCNMG120408形状を有する切削インサートを用意した。各切削工具の工具基体1は、Co8.0質量%の組成を有するWC超硬合金製である。工具基体1の表面のうち、切れ刃3から200μmの所定範囲Aに位置するすくい面5の平坦部(ランド部5a)における算術平均粗さRaは、0.42μmである。また硬質被膜2は、工具基体1の表面上に膜厚5μmの炭窒化チタン層をCVD法により成膜した。その後、炭窒化チタン層上に、CVD法によってα-Al層を膜厚2μm、TiN層を膜厚0.2μmで成膜した。
<Manufacturing example and cutting test>
A cutting insert having a JIS standard CNMG120408 shape was prepared as each of the cutting tools of the examples and comparative examples of the present invention. The tool substrate 1 of each cutting tool is made of WC cemented carbide with a composition of 8.0 mass % Co. On the surface of the tool base 1, the flat portion (land portion 5a) of the rake face 5 positioned within a predetermined range A of 200 μm from the cutting edge 3 has an arithmetic mean roughness Ra of 0.42 μm. As the hard coating 2, a titanium carbonitride layer having a thickness of 5 μm was formed on the surface of the tool base 1 by the CVD method. Thereafter, an α-Al 2 O 3 layer with a thickness of 2 μm and a TiN layer with a thickness of 0.2 μm were formed on the titanium carbonitride layer by the CVD method.

次に、硬質被膜2上から所定範囲Aに下記レーザ条件で短パルスレーザをハッチング走査にて照射し、レーザピーニング処理を施して、硬質被膜2に平面視多角形状のピンホール(被膜剥離部)21が形成されたものを実施例1~8とした。なお、オーバーラップ率は、[{(ビームスポット径)-(レーザビームの1パルス分の送り量)}/(ビームスポット径)]×100で求められる。
[レーザ条件]
・レーザ波長:1030nm
・パルスエネルギー:0.4mJ
・繰り返し周波数:10kHz
・パルス幅:1ps
・ワーク表面でのスポット直径:φ30μmおよびφ60μmのいずれか
・オーバーラップ率:12.5%、25%、50%および75%のいずれか
Next, a short pulse laser is irradiated to a predetermined area A from above the hard coating 2 by hatching scanning under the following laser conditions, and a laser peening process is performed to form a polygonal pinhole (coating peeling portion) in the hard coating 2 in plan view. Examples 1 to 8 are those in which 21 was formed. The overlap ratio is obtained by [{(beam spot diameter)-(feed amount of one pulse of laser beam)}/(beam spot diameter)]×100.
[Laser conditions]
・Laser wavelength: 1030 nm
・Pulse energy: 0.4mJ
・Repetition frequency: 10kHz
・Pulse width: 1 ps
・Spot diameter on workpiece surface: either φ30 μm or φ60 μm ・Overlap ratio: 12.5%, 25%, 50% or 75%

工具基体1の表層部1aの残留応力(下記表1の「WC残留応力」)については、パルステック社製のX線残留応力測定装置を使用し、cosα法を用いて測定した。X線源にはCu管球を使用し、2θ=154°付近にあるWC(113)回折ピークを用いて残留応力を測定した。X線遮蔽板を用いて切れ刃3からすくい面5側に幅0.2mmのみを露出させ、レーザピーニング処理部のみの応力値になるように測定を行った。 The residual stress of the surface layer 1a of the tool base 1 ("WC residual stress" in Table 1 below) was measured using an X-ray residual stress measuring device manufactured by Pulstec, using the cos α method. A Cu tube was used as the X-ray source, and the residual stress was measured using the WC (113) diffraction peak near 2θ=154°. Using an X-ray shielding plate, only a width of 0.2 mm was exposed from the cutting edge 3 to the rake face 5 side, and measurement was performed so that the stress value of only the laser peening treated portion was obtained.

また上記以外の比較例として、下記のものを用意した。
すなわち、上記硬質被膜2の成膜後に、未処理のものを比較例1とし、レーザピーニング処理の代わりに下記ウェットブラスト条件でウェットブラスト処理(ショットピーニング処理)を行ったものを比較例2とした。
[ウェットブラスト条件]
・メディア:ZrO(ジルコニア)
・メディア径:200μm
・投射圧力:0.35MPa
・投射時間:60秒
・すくい面法線に対する投射角:45度
As a comparative example other than the above, the following was prepared.
That is, after the formation of the hard coating 2, Comparative Example 1 was untreated, and Comparative Example 2 was subjected to wet blasting treatment (shot peening treatment) under the following wet blasting conditions instead of laser peening treatment. .
[Wet blasting conditions]
・Media: ZrO 2 (zirconia)
・Media diameter: 200 μm
・Projection pressure: 0.35 MPa
・Projection time: 60 seconds ・Projection angle to the rake face normal: 45 degrees

上記実施例1~8および比較例1、2の各切削工具について、硬質被膜2表面の単位面積1mmあたりに含まれる被膜剥離部21の数、詳しくは、直径1μm以上30μm以下の多角形状のピンホールの個数を測定した。なお被膜剥離部21の個数は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察によって得られた画像から計測した。また、硬質被膜2の単位面積あたりに占める複数の被膜剥離部21の総面積の割合(以下、単に被膜剥離部21の総面積比という場合がある)について測定した。 For each of the cutting tools of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the number of film peeling portions 21 included per unit area of 1 mm 2 on the surface of the hard film 2, specifically, the polygonal shape having a diameter of 1 μm or more and 30 μm or less The number of pinholes was measured. The number of film-peeled portions 21 was counted from an image obtained by scanning electron microscope (SEM) observation. In addition, the ratio of the total area of the plurality of film peeling portions 21 to the unit area of the hard film 2 (hereinafter sometimes simply referred to as the total area ratio of the film peeling portions 21) was measured.

そして、上記実施例1~8および比較例1、2の各切削工具を用いて、下記切削条件にてターニング湿式切削試験を実施し、工具寿命に達するまでの切削時間を測定した。なお工具寿命は、切削開始から逃げ面最大摩耗幅(チッピング長さ)が0.2mmとなるまでの切削時間とした。結果を下記表1に示す。
[切削条件]
・被削材:SUS304六角材 φ50mm(断続切削)
・切削速度:80m/min
・切込み:2mm
・送り:0.3mm/rev
Using the cutting tools of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, a turning wet cutting test was performed under the following cutting conditions to measure the cutting time until reaching the tool life. The tool life was defined as the cutting time from the start of cutting until the maximum flank wear width (chipping length) reached 0.2 mm. The results are shown in Table 1 below.
[Cutting conditions]
・Work material: SUS304 hexagonal material φ50mm (intermittent cutting)
・Cutting speed: 80m/min
・Incision: 2mm
・Feed: 0.3mm/rev

Figure 2022143008000002
Figure 2022143008000002

なお表1の判定の基準は、下記の通りとした。
A:工具寿命に達するまでの切削時間が優れて長く、具体的には20分以上のもの。
B:工具寿命に達するまでの切削時間が長く、具体的には15分超のもの。
C:工具寿命に達するまでの切削時間が長いとは言えず、具体的には15分以下のもの。
The criteria for judgment in Table 1 were as follows.
A: The cutting time until reaching the end of the tool life is excellent, specifically 20 minutes or longer.
B: A long cutting time until reaching the tool life, specifically longer than 15 minutes.
C: It cannot be said that the cutting time until reaching the tool life is long, specifically 15 minutes or less.

表1に示すように、実施例1~8は、A判定またはB判定となり、工具寿命が高められることがわかった。その中でも、硬質被膜2の単位面積1mmあたりのピンホール個数が50~1000個の範囲であり、また、被膜剥離部21の総面積比が1%~6%の範囲である実施例2~7は、工具寿命が顕著に高められることが確認された。 As shown in Table 1, Examples 1 to 8 were judged as A or B, and it was found that the tool life was increased. Among them, the number of pinholes per unit area of 1 mm 2 of the hard coating 2 is in the range of 50 to 1000, and the total area ratio of the coating peeling portion 21 is in the range of 1% to 6%. 7 was confirmed to significantly increase the tool life.

具体的な考察については、下記の通りである。
実施例2~7では、レーザピーニング処理を施していない比較例1と比較して、工具寿命までの切削時間(寿命時間)が2倍以上に向上した。これは、レーザピーニング処理によって硬質被膜2にピンホール(被膜剥離部)21がランダムに点在することにより、局所的な応力集中を緩和できたためであると考えられる。また、工具基体1の表層部1aの残留応力が-1.0GPa以下とされたことによる効果も大きい。なお実施例8では、ピンホールの個数が多くなり過ぎたために、工具基体1の表面が露出する箇所が多くなり、溶着チッピングが増加して、寿命時間に影響したものと考えられる。
また、比較例2では、ウェットブラスト処理によって工具基体1の表層部1aの残留応力が-1GPa以下となったものの、応力集中により突発的な被膜チッピングが起こりやすかったため、寿命時間は大きく向上しなかった。
Specific considerations are as follows.
In Examples 2 to 7, compared with Comparative Example 1 in which no laser peening treatment was performed, the cutting time (life time) until the tool life was reached was doubled or more. It is believed that this is because pinholes (coating stripped portions) 21 are randomly scattered in the hard coating 2 by the laser peening treatment, thereby relaxing the local stress concentration. Further, the residual stress of the surface layer portion 1a of the tool base 1 is set to -1.0 GPa or less, resulting in a large effect. In Example 8, since the number of pinholes was too large, the number of exposed portions of the surface of the tool base 1 was increased, leading to increased welding chippings and affecting the service life.
In Comparative Example 2, although the residual stress in the surface layer portion 1a of the tool base 1 was -1 GPa or less due to the wet blasting, the stress concentration easily caused sudden chipping of the coating, so the life time was not greatly improved. rice field.

本発明の切削工具および切削工具の製造方法によれば、切削中の突発的な刃先欠損の発生を抑制でき、工具寿命を安定して長寿命化できる。したがって、産業上の利用可能性を有する。 According to the cutting tool and the method for manufacturing the cutting tool of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of sudden chipping of the cutting edge during cutting, and to stably extend the tool life. Therefore, it has industrial applicability.

1…工具基体、1a…表層部、2…硬質被膜、3…切れ刃、5…すくい面、6…逃げ面、10…切削工具、11…凸部、21…被膜剥離部、A…所定範囲、P…応力集中点、S…硬質被膜のうち凸部の直上に位置する部分(応力集中箇所) REFERENCE SIGNS LIST 1 tool substrate 1a surface layer portion 2 hard coating 3 cutting edge 5 rake face 6 flank 10 cutting tool 11 convex portion 21 coating peeling portion A predetermined range , P... stress concentration point, S... part of the hard coating located directly above the protrusion (stress concentration point)

Claims (7)

すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具であって、
焼結合金製の工具基体と、
前記工具基体の表面に配置される硬質被膜と、を備え、
前記硬質被膜は、単一の層、または前記硬質被膜の膜厚方向に重なる複数の層により構成され、全体の膜厚が1μm以上30μm以下であり、
前記硬質被膜は、少なくとも前記すくい面に、断面多角形状の被膜剥離部を複数有する、
切削工具。
A cutting tool comprising a rake face, a flank face, and a cutting edge located on a ridge where they are connected,
a tool substrate made of a sintered alloy;
a hard coating disposed on the surface of the tool base,
The hard coating is composed of a single layer or a plurality of layers overlapping in the thickness direction of the hard coating, and the total thickness is 1 μm or more and 30 μm or less,
The hard coating has, at least on the rake face, a plurality of coating peeling portions having a polygonal cross section.
Cutting tools.
前記被膜剥離部は、直径が1μm以上30μm以下である、
請求項1に記載の切削工具。
The film peeling portion has a diameter of 1 μm or more and 30 μm or less,
The cutting tool according to claim 1.
前記硬質被膜の単位面積あたりに占める複数の前記被膜剥離部の総面積の割合が、0.5%以上10%以下である、
請求項1または2に記載の切削工具。
The ratio of the total area of the plurality of film peeling portions per unit area of the hard film is 0.5% or more and 10% or less.
The cutting tool according to claim 1 or 2.
前記割合が、1%以上6%以下である、
請求項3に記載の切削工具。
The ratio is 1% or more and 6% or less,
The cutting tool according to claim 3.
前記工具基体は、前記工具基体のうち前記すくい面に位置する表層部の残留応力が-1GPa以下である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の切削工具。
The tool base has a residual stress of -1 GPa or less in a surface layer portion of the tool base located on the rake face.
A cutting tool according to any one of claims 1 to 4.
前記被膜剥離部は、ピンホールまたはクラックである、
請求項1から5のいずれか1項に記載の切削工具。
The film peeling part is a pinhole or a crack,
A cutting tool according to any one of claims 1 to 5.
すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具を製造する方法であって、
焼結合金製の工具基体の表面に配置された硬質被膜上から、レーザピーニング処理を施すレーザピーニング工程を備え、
前記レーザピーニング工程では、少なくとも前記すくい面の前記硬質被膜、および前記工具基体の表層部に圧縮残留応力を付与し、前記硬質被膜に断面多角形状の被膜剥離部を複数形成する、
切削工具の製造方法。
A method of manufacturing a cutting tool having a rake face, a flank face, and a cutting edge located on a ridge to which they are connected, comprising:
A laser peening step of applying a laser peening treatment from the hard coating disposed on the surface of the sintered alloy tool base,
In the laser peening step, compressive residual stress is applied to at least the hard coating on the rake face and the surface layer portion of the tool base, and a plurality of coating peeling portions having a polygonal cross section are formed on the hard coating.
A method of manufacturing a cutting tool.
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