JP2022155406A - インサートおよび切削工具 - Google Patents
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
図1は、実施形態に係るインサートの一例を示す斜視図である。図1に示すように、実施形態に係るインサート1は、チップ本体2と、切刃部3とを有していてもよい。実施形態に係るインサート1は、たとえば、上面および下面(図1に示すZ軸と交わる面)の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。
チップ本体2は、たとえば超硬合金で形成される。超硬合金は、W(タングステン)、具体的には、WC(炭化タングステン)を含有する。また、超硬合金は、Ni(ニッケル)およびCo(コバルト)の少なくとも一方を含有していてもよい。また、チップ本体2は、サーメットで形成されてもよい。サーメットは、たとえばTi(チタン)、具体的には、TiC(炭化チタン)またはTiN(窒化チタン)を含有する。また、サーメットは、NiやCoを含有していてもよい。
切刃部3は、チップ本体2の座面4に取り付けられることによってチップ本体2と一体化されている。切刃部3は、インサート1が有する複数の角部61のうちの1つを構成する。また、切刃部3は、上述した第1面6、第2面7および稜線部8の一部を構成する。切刃11は、切刃部3における稜線部8の少なくとも一部に位置している。
基体10は、超硬合金やサーメット、セラミックスであってもよい。また、複数の窒化硼素粒子を含有する窒化硼素質焼結体であってもよい。実施形態において、基体10は、立方晶窒化硼素(cBN)質焼結体であり、複数の立方晶窒化硼素粒子を含有していてもよい。基体10は、複数の窒化硼素粒子の間に、TiN、Al、Al2O3等を含有する結合相を有していてもよい。複数の窒化硼素粒子は、かかる結合相によって強固に結合される。なお、基体10は、必ずしも結合相を有することを要しない。なお、図1や図2では、基体10は切刃部3に位置しているが、基体10が、チップ本体2と切刃部3とであってもよい。言い換えると、例えば、矩形状の基体10を用いてもよい。
被覆層20は、例えば、切刃部3の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として基体10に被覆される。図2の例では、被覆層20がチップ本体2および基体10の両方に位置しているが、被覆層20は、少なくとも基体10の上に位置していればよい。被覆層20が切刃部3の第2面7に相当する基体10の側面に位置する場合、第2面7の耐摩耗性、耐熱性が高い。
次に、被覆層20の具体的な構成について図5を参照して説明する。図5は、図2に示すV部の模式的な拡大図である。
また、被覆層20は、金属層22を有していてもよい。金属層22は、基体10と硬質層21との間に位置していてもよい。具体的には、金属層22は、一方の面において基体10に接し、且つ、他方の面において硬質層21に接していてもよい。
次に、硬質層21の構成について図6を参照して説明する。図6は、図5に示すVI部の模式的な拡大図である。
次に、上述したインサート1を備えた切削工具の構成について図7を参照して説明する。図7は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
次に、インサート1の製造方法の一例について説明する。ここでは、基体10がcBNからなる場合の製造方法の一例について説明する。まず、TiN原料粉末72体積%以上82体積%以下と、Al原料粉末13体積%以上23体積%以下と、Al2O3原料粉末1体積%以上11体積%以下とを準備する。そして、準備した各原料粉末に有機溶媒を添加する。有機溶媒としては、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコール類が用いられ得る。その後、ボールミルにて、20時間以上24時間以下、粉砕および混合する。粉砕および混合後、溶媒を蒸発させることにより、第1混合粉末が得られる。
装置:ヤマシタワークス社製 エアロラップ(登録商標)
メディア:マルチコーン
メディア径:0.1~0.5mm
羽部インバータ周波数:40Hz
噴射時間:0秒(処理なし、比較例1)、5秒(比較例2)、10秒(実施例1)、15秒(比較例3)
湿式/乾式:湿式
被削材:SCr420
切削速度:160m/分
送り:0.2mm/rev
切込み:0.2mm
切削状態:乾式
評価方法:欠損するまでの衝撃回数
<測定条件>
測定装置:オリンパス製 LEXT OLS4000
測定長さ:4.0mm
カットオフ値:0.8mm
走査速度:0.6mm/秒
装置:Bruker Japan社製 D8 Discover Plus IμS
線源:CuKα
コリメータ径:0.3mm
測定回折線:TiAlN(311)面、2θ=75.5°
測定方法:2D法
上述した実施形態では、窒化硼素粒子等からなる基体10を、超硬合金等からなるチップ本体2に取り付け、これらを被覆層20でコーティングしたインサート1について説明した。これに限らず、本開示によるインサートは、たとえば、上面および下面の形状が平行四辺形である六面体形状の基体の全てが立方晶窒化硼素質焼結体であって、かかる基体の上に被覆層が形成されたものであってもよい。
2 チップ本体
3 切刃部
4 座面
5 貫通孔
6 第1面
7 第2面
8 稜線部
9 第3面
10 基体
11 切刃
20 被覆層
21 硬質層
22 金属層
23 積層部
23a 第1金属窒化物層
23b 第2金属窒化物層
24 第3金属窒化物層
100 切削工具
201 第1被覆層
202 第2被覆層
203 第3被覆層
Claims (10)
- すくい面を有する第1面と、
逃げ面を有する第2面と、
前記第1面および前記第2面との間に位置する稜線部とを、有し、
前記稜線部の少なくとも一部に切刃が位置するインサートであって、
前記切刃は、少なくとも一部に第3面を有しており、
前記第3面における前記稜線部に平行な方向の平均算術表面粗さRaをRa1とした場合、前記Ra1は、0.20μm以下である、インサート。 - 前記第3面における前記稜線部に垂直な方向の平均算術表面粗さRaをRa2とした場合、前記Ra1と前記Ra2との差は、0.1μm以下である、請求項1に記載のインサート。
- 前記第3面における前記稜線部に平行な方向の十点平均表面粗さRzをRz1とした場合、前記Rz1は、1.5μm以下である、請求項1または2に記載のインサート。
- 前記第3面における前記稜線部に垂直な方向の十点平均表面粗さRzをRz2とした場合、前記Rz1と前記Rz2との差は、0.2μm以下である、請求項3に記載のインサート。
- 前記インサートは、超硬合金、サーメット、窒化硼素質焼結体、セラミックスのいずれかからなる基体を有する、請求項1~4のいずれか一つに記載のインサート。
- 前記インサートは、前記基体の上に位置する被覆層を有する、請求項5に記載のインサート。
- 前記被覆層は、前記第1面に位置する第1被覆層と前記第2面に位置する第2被覆層とを有しており、
前記第1被覆層の切刃近傍において、2D法で測定した残留応力をσ1とし、
前記第2被覆層の切刃近傍において、2D法で測定した残留応力をσ2とした場合、
前記σ1は、-1050MPa以上、-750MPa以下であり、
前記σ2は、-1400MPa以上、-1100MPa以下である、請求項6に記載のインサート。 - 前記被覆層は、
硬質層と、
前記基体と前記硬質層との間に位置する、Ti、Zr、V、Cr、Ta、Nb、Hf、Alの単体以外の金属層と
を含む、請求項6または7に記載のインサート。 - 前記金属層は、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Yのうち少なくとも一種以上の元素を含有する、請求項8に記載のインサート。
- 端部にポケットを有する棒状のホルダと、
前記ポケット内に位置する、請求項1~9のいずれか一つに記載のインサートとを有する、切削工具。
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