JP2540904B2 - 表面被覆硬質材料製切削工具 - Google Patents
表面被覆硬質材料製切削工具Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、硬質材料基体に対する硬質被覆層の付着
性にすぐれ、連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用
いた場合に、硬質被覆層に剥離の発生がなく、硬質被覆
層のもつすぐれた耐摩耗性と相俟って、著しくすぐれた
切削性能を長期に亘って発揮する表面被覆硬質材料製切
削工具に関するものである。
性にすぐれ、連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用
いた場合に、硬質被覆層に剥離の発生がなく、硬質被覆
層のもつすぐれた耐摩耗性と相俟って、著しくすぐれた
切削性能を長期に亘って発揮する表面被覆硬質材料製切
削工具に関するものである。
従来、一般に、スローアウェイチップやエンドミルな
どの切削工具として、 炭化タングステン（以下WCで示す）基超硬合金や、炭
窒化チタン（以下TiCNで示す）基サーメット、さらに高
速度鋼で構成された硬質材料を基体とし、この基体の表
面に、耐摩耗性を向上させる目的で、 TiとZrの複合炭化物、複合炭窒化物、および複合窒化
物｛以下、それぞれ（Ti,Zr）Ｃ、（Ti,Zr）CN、（Ti,Z
r）Ｎで示し、かつこれら全体を（Ti,Zr）Ｃ・Ｎで示
す｝のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる
平均層厚:0.5〜５μｍの硬質被覆層を形成してなる表面
被覆硬質材料製切削工具が知られている。
どの切削工具として、 炭化タングステン（以下WCで示す）基超硬合金や、炭
窒化チタン（以下TiCNで示す）基サーメット、さらに高
速度鋼で構成された硬質材料を基体とし、この基体の表
面に、耐摩耗性を向上させる目的で、 TiとZrの複合炭化物、複合炭窒化物、および複合窒化
物｛以下、それぞれ（Ti,Zr）Ｃ、（Ti,Zr）CN、（Ti,Z
r）Ｎで示し、かつこれら全体を（Ti,Zr）Ｃ・Ｎで示
す｝のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる
平均層厚:0.5〜５μｍの硬質被覆層を形成してなる表面
被覆硬質材料製切削工具が知られている。
しかし、上記の従来表面被覆硬質材料製切削工具にお
いては、硬質被覆層の硬質材料基体に対する付着強度が
十分でないために、これを例えばフライス切削などの断
続切削に用いた場合に、硬質被覆層に剥離が生じ、比較
的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
いては、硬質被覆層の硬質材料基体に対する付着強度が
十分でないために、これを例えばフライス切削などの断
続切削に用いた場合に、硬質被覆層に剥離が生じ、比較
的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記
の従来表面被覆硬質材料製切削工具に着目し、硬質被覆
層の硬質材料基体表面に対する付着強度を向上せしめる
べく研究を行なった結果、硬質被覆層と硬質材料基体と
の間に、 炭化チタン、炭窒化チタン、および窒化チタン（以
下、それぞれTiC,TiCN,およびTiNで示し、かつこれら全
体をTiC・Ｎで示す）のうちの１種の単層または２種以
上の複層、を介在させると、前記TiC・Ｎ層は、硬質被
覆層および硬質材料基体のいずれに対しても強固な付着
強度を示すことから、硬質被覆層は硬質材料基体に対し
て強固に付着するようになり、連続切削は勿論のこと、
断続切削でも硬質被覆層の剥離が著しく抑制され、硬質
被覆層のもつすぐれた耐摩耗性と相俟って、すぐれた切
削性能を長期に亘って発揮するようになるという知見を
得たのである。
の従来表面被覆硬質材料製切削工具に着目し、硬質被覆
層の硬質材料基体表面に対する付着強度を向上せしめる
べく研究を行なった結果、硬質被覆層と硬質材料基体と
の間に、 炭化チタン、炭窒化チタン、および窒化チタン（以
下、それぞれTiC,TiCN,およびTiNで示し、かつこれら全
体をTiC・Ｎで示す）のうちの１種の単層または２種以
上の複層、を介在させると、前記TiC・Ｎ層は、硬質被
覆層および硬質材料基体のいずれに対しても強固な付着
強度を示すことから、硬質被覆層は硬質材料基体に対し
て強固に付着するようになり、連続切削は勿論のこと、
断続切削でも硬質被覆層の剥離が著しく抑制され、硬質
被覆層のもつすぐれた耐摩耗性と相俟って、すぐれた切
削性能を長期に亘って発揮するようになるという知見を
得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
って、WC基超硬合金、TiCN基サーメット、および高速度
鋼のうちのいずれかで構成された硬質材料基体の表面
に、 TiC・Ｎのうちの１種の単層または２種以上の複層か
らなる平均層厚:0.5〜10μｍの付着強化層を介して、 （Ti,Zr）Ｃ・Ｎのうちの１種の単層または２種以上
の複層からなる平均層厚:0.5〜５μｍの硬質被覆層を形
成してなる表面被覆硬質材料製切削工具に特徴を有する
ものである。
って、WC基超硬合金、TiCN基サーメット、および高速度
鋼のうちのいずれかで構成された硬質材料基体の表面
に、 TiC・Ｎのうちの１種の単層または２種以上の複層か
らなる平均層厚:0.5〜10μｍの付着強化層を介して、 （Ti,Zr）Ｃ・Ｎのうちの１種の単層または２種以上
の複層からなる平均層厚:0.5〜５μｍの硬質被覆層を形
成してなる表面被覆硬質材料製切削工具に特徴を有する
ものである。
なお、この発明の切削工具において、付着強化層は、
その平均層厚が0.5μｍ未満では、所望の付着強度を確
保することができないので、0.5μｍ以上にする必要が
あるが、それも平均層厚で10μｍまでで十分であり、こ
れ以上の厚さは必要がないことから、経済性も考慮して
0.5〜10μｍと定めたものであり、また硬質被覆層の平
均層厚を0.5〜５μｍと定めたのは、その平均層厚が0.5
μｍ未満では所望のすぐれた耐摩耗性が得られず、一方
その平均層厚が５μｍを越えると耐欠損性が低下するよ
うになるという理由によるものである。
その平均層厚が0.5μｍ未満では、所望の付着強度を確
保することができないので、0.5μｍ以上にする必要が
あるが、それも平均層厚で10μｍまでで十分であり、こ
れ以上の厚さは必要がないことから、経済性も考慮して
0.5〜10μｍと定めたものであり、また硬質被覆層の平
均層厚を0.5〜５μｍと定めたのは、その平均層厚が0.5
μｍ未満では所望のすぐれた耐摩耗性が得られず、一方
その平均層厚が５μｍを越えると耐欠損性が低下するよ
うになるという理由によるものである。
つぎに、この発明の切削工具を実施例により具体的に
説明する。
説明する。
実施例 １ 基体として、重量％で、WC−９％Co−８％TiC−10％T
aCからなる組成を有するWC基超硬合金で構成され、かつ
JIS・SNG432の形状をもった切削チップを用意し、この
切削チップの表面に、まず、化学蒸着装置（第１表には
CVDで示す）および物理蒸着装置の１つであるイオンプ
レーティング装置（第１表にはPVDで示す）を用い、通
常の条件で、それぞれ第１表に示される組成および平均
層厚を有する付着強化層を形成し、引続いて別途用意し
たイオンプレーティング装置にて、同じく第１表に示さ
れる組成および平均層厚の硬質被覆層を形成することに
よって本発明表面被覆硬質材料製切削工具（以下、本発
明被覆切削工具という）１〜10をそれぞれ製造した。
aCからなる組成を有するWC基超硬合金で構成され、かつ
JIS・SNG432の形状をもった切削チップを用意し、この
切削チップの表面に、まず、化学蒸着装置（第１表には
CVDで示す）および物理蒸着装置の１つであるイオンプ
レーティング装置（第１表にはPVDで示す）を用い、通
常の条件で、それぞれ第１表に示される組成および平均
層厚を有する付着強化層を形成し、引続いて別途用意し
たイオンプレーティング装置にて、同じく第１表に示さ
れる組成および平均層厚の硬質被覆層を形成することに
よって本発明表面被覆硬質材料製切削工具（以下、本発
明被覆切削工具という）１〜10をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、付着強化層の形成を行なわず、
かつ硬質被覆層の層厚を第１表に示される層厚とする以
外は同一の条件で従来表面被覆硬質材料製切削工具（以
下、従来被覆切削工具という）１〜10を製造した。
かつ硬質被覆層の層厚を第１表に示される層厚とする以
外は同一の条件で従来表面被覆硬質材料製切削工具（以
下、従来被覆切削工具という）１〜10を製造した。
つぎに、この結果得られた各種の被覆切削工具につい
て、 被 削 材:JIS・SNCM439（硬さ:HB250）， 切削速度:150m/min, 送 り:0.2mm/刃， 切 込 み:3mm, 切削時間:40分， の条件で鋼のフライス切削試験を行ない、試験後の切刃
の逃げ面摩耗幅を測定すると共に、切刃の摩耗状況を観
察した。これらの結果を第１表に示した。
て、 被 削 材:JIS・SNCM439（硬さ:HB250）， 切削速度:150m/min, 送 り:0.2mm/刃， 切 込 み:3mm, 切削時間:40分， の条件で鋼のフライス切削試験を行ない、試験後の切刃
の逃げ面摩耗幅を測定すると共に、切刃の摩耗状況を観
察した。これらの結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削工具１〜
10は、いずれもすぐれた耐摩耗性を有し、かつ硬質被覆
層の付着性がすぐれているので、欠けやチッピングの発
生がなく、すぐれた切削性能を示すのに対して、従来被
覆切削工具１〜10は、いずれも切刃に欠けやチッピング
が発生し、耐摩耗性の劣ったものであることが明らかで
ある。
10は、いずれもすぐれた耐摩耗性を有し、かつ硬質被覆
層の付着性がすぐれているので、欠けやチッピングの発
生がなく、すぐれた切削性能を示すのに対して、従来被
覆切削工具１〜10は、いずれも切刃に欠けやチッピング
が発生し、耐摩耗性の劣ったものであることが明らかで
ある。
実施例 ２ 基体として、重量％で、TiCN−15％WC−10％TaC−９
％Mo2C−６％Ni−12％Coからなる組成を有するTiCN基サ
ーメットで構成され、かつJIS・SNPR432の形状をもった
切削チップを用意し、この切削チップの表面に、イオン
プレーティング装置にて、通常の条件で、付着強化層と
してのTiN:3μｍと、硬質被覆層としての（Ti,Zr）N:2
μｍ（いずれも平均層厚を示す）を形成することによっ
て本発明被覆切削工具11を製造した。
％Mo2C−６％Ni−12％Coからなる組成を有するTiCN基サ
ーメットで構成され、かつJIS・SNPR432の形状をもった
切削チップを用意し、この切削チップの表面に、イオン
プレーティング装置にて、通常の条件で、付着強化層と
してのTiN:3μｍと、硬質被覆層としての（Ti,Zr）N:2
μｍ（いずれも平均層厚を示す）を形成することによっ
て本発明被覆切削工具11を製造した。
また、比較の目的で、付着強化層としてのTiN層の形
成を行なわず、かつ硬質被覆層としての（Ti,Zr）Ｎの
平均層厚を3.5μｍとする以外は同一の条件で従来被覆
切削工具11を製造した。
成を行なわず、かつ硬質被覆層としての（Ti,Zr）Ｎの
平均層厚を3.5μｍとする以外は同一の条件で従来被覆
切削工具11を製造した。
つぎに、この結果得られた被覆切削工具について、 被 削 材:JIS・SNCM439（硬さ:HB250）， 切削速度:200m/min, 送 り:0.25mm/rev., 切 込 み:1mm, 切削時間:30分， の条件で鋼の旋削試験を行ない、試験後の切刃の逃げ面
摩耗幅を測定した。
摩耗幅を測定した。
この結果、本発明被覆切削工具11は、切刃に欠けやチ
ッピングの発生がなく、逃げ面摩耗幅:0.11mmのすぐれ
た耐摩耗性を示すのに対して、従来被覆切削工具11に
は、チッピングの発生があり、0.35mmの逃げ面摩耗幅を
示し、耐摩耗性の劣るものであった。
ッピングの発生がなく、逃げ面摩耗幅:0.11mmのすぐれ
た耐摩耗性を示すのに対して、従来被覆切削工具11に
は、チッピングの発生があり、0.35mmの逃げ面摩耗幅を
示し、耐摩耗性の劣るものであった。
実施例 ３ 基体として、JIS・SKH55に相当する組成を有する高速
度鋼で構成された直径:8mmφの４枚刃エンドミルを用意
し、これの表面に、イオンプレーティング装置にて、通
常の条件で、付着強化層としての平均層厚:2μｍのTiN
と、硬質被覆層としての平均層厚:1μｍの（Ti,Zr）Ｎ
を形成することにより本発明被覆切削工具12を製造し
た。
度鋼で構成された直径:8mmφの４枚刃エンドミルを用意
し、これの表面に、イオンプレーティング装置にて、通
常の条件で、付着強化層としての平均層厚:2μｍのTiN
と、硬質被覆層としての平均層厚:1μｍの（Ti,Zr）Ｎ
を形成することにより本発明被覆切削工具12を製造し
た。
また比較の目的で、付着強化層としてのTiN層の形成
を行なわず、かつ硬質被覆層としての（Ti,Zr）Ｎの平
均層厚を３μｍとする以外は同一の条件で従来被覆切削
工具12を製造した。
を行なわず、かつ硬質被覆層としての（Ti,Zr）Ｎの平
均層厚を３μｍとする以外は同一の条件で従来被覆切削
工具12を製造した。
ついで、この結果得られた２種の被覆切削工具につい
て、 被 削 材:JIS・S45C（硬さ:HB220）， 切削速度:50m/min, 送 り:0.03mm/刃， 切 込 み:3mm, 切 削 長:50m, の条件で炭素鋼のエンドミル加工を行ない、外周２番摩
耗幅を測定した。
て、 被 削 材:JIS・S45C（硬さ:HB220）， 切削速度:50m/min, 送 り:0.03mm/刃， 切 込 み:3mm, 切 削 長:50m, の条件で炭素鋼のエンドミル加工を行ない、外周２番摩
耗幅を測定した。
この結果、本発明被覆切削工具12は、摩耗幅:0.12mm
のすぐれた耐摩耗性を示し、かつ切刃も正常摩耗を示す
のに対して、従来被覆切削工具12は、チッピングの発生
が原因で、0.39mmの摩耗幅を示すものであった。
のすぐれた耐摩耗性を示し、かつ切刃も正常摩耗を示す
のに対して、従来被覆切削工具12は、チッピングの発生
が原因で、0.39mmの摩耗幅を示すものであった。
上述のように、この発明の表面被覆硬質材料製切削工
具は、付着強化層の介在によって硬質被覆層の付着性が
すぐれているので、これを連続切削に用いた場合は勿論
のこと、断続切削に用いた場合にも硬質被覆層の剥離発
生が著しく抑制され、硬質被覆層のもつすぐれた耐摩耗
性と相俟って、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するのである。
具は、付着強化層の介在によって硬質被覆層の付着性が
すぐれているので、これを連続切削に用いた場合は勿論
のこと、断続切削に用いた場合にも硬質被覆層の剥離発
生が著しく抑制され、硬質被覆層のもつすぐれた耐摩耗
性と相俟って、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−56564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−142768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−29572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−192576（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−47124（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】炭化タングステン基超硬合金、炭窒化チタ
ン基サーメット、および高速度鋼のうちのいずれかで構
成された硬質材料基体の表面に、 炭化チタン、炭窒化チタン、および窒化チタンのうちの
１種の単層または２種以上の複層からなる平均層厚:0.5
〜10μｍの付着強化層を介して、 TiとZrの複合炭化物、複合炭窒化物、および複合窒化物
のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる平均
層厚:0.5〜５μｍの硬質被覆層を形成してなる表面被覆
硬質材料製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074949A JP2540904B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 表面被覆硬質材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074949A JP2540904B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 表面被覆硬質材料製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246003A JPH01246003A (ja) | 1989-10-02 |
| JP2540904B2 true JP2540904B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=13562089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63074949A Expired - Fee Related JP2540904B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 表面被覆硬質材料製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540904B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101741948B1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-05-30 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| WO2017150908A1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| KR101793833B1 (ko) * | 2016-08-03 | 2017-11-03 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열 및 고경도 질화물 코팅막의 내마모성 향상 방법, 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142768A (ja) * | 1977-08-22 | 1987-06-26 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 多層被覆を施した切削工具 |
| JPS5729572A (en) * | 1980-07-30 | 1982-02-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated super-hard alloy member |
| JPS6247124A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | Canon Inc | 露光装置用高速シヤツタ− |
| JPS6256564A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63074949A patent/JP2540904B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101741948B1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-05-30 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| WO2017150908A1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| KR101793833B1 (ko) * | 2016-08-03 | 2017-11-03 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열 및 고경도 질화물 코팅막의 내마모성 향상 방법, 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01246003A (ja) | 1989-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |