JP2806994B2 - 粉体物、切削インサート及びその製法 - Google Patents

粉体物、切削インサート及びその製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体物、切削インサート及びこのインサート
の製法に関する。
こゝにいう粉体物とは、結合材料と金属炭化物、金属
窒化物或いはセラミック材料の粉体から成るものをい
う。この粉体物は上面、下面及び上下面を結ぶ側面を含
むディスク形状物である。この上面は各側面と鋭角度で
以って交差するように位置している。こゝにいう切削イ
ンサートは二つの対立する平坦面に対して概して直角な
中心線を有する硬質材料から成る。このインサートは一
対の個半片から成る。こゝにいうインサート製法は上記
粉体を圧縮成形し、その後この圧縮粉体を焼結する工程
を含む。
〔従来技術〕
複雑なインサート外形の故に、二重正外形インサー
ト、即ち上下面が夫々隣接側面と鋭角度で交差している
両面使用インサートを加圧成形する従来のプレス工具を
使用することは実際上これまで不可能であった。この種
の二重正外形インサートが従来プレス工具で直接加圧さ
れるならば、粉体物を加圧後のプレス工具からの取出し
は粉体物を損わずには不可能である。FR−Ａ−1522955
（フランス特許公報）では、焼結金属粉体製の二個の部
品を組立てる方法が開示されている。この先行技術によ
れば、二部品が夫々適合する凸部と凹部を有しており、
これらの凹凸部が可塑変形によって係止（ロック）され
るように一体にプレスされる。これらの部品は形状は同
じではなく、従ってプレス工具としては二種の異なるも
のを使用せざるを得ず、この事がこの方法に時間を要す
る問題点を生ぜしめる。この製造に時間を要するのは、
上記理由に留まらず、プレス加工前に部品間に半田材を
導入しなければならないという事実からもいえる。しか
も、この方法は硬質材料の二個の粉体物を焼結前に組立
てる（組合す）ことは、この粉体物が脆性であることか
ら、使用出来ない。また可塑変形が材料に内部応力を生
ぜしめ、この内部応力が焼結炭化物（超硬合金）製イン
サートの製造の場合、この焼結炭化物にとって典型的な
引張応力に対する小さい抵抗の故に障害となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、容易に製作でき
る粉体物を提供することにある。
本発明の第２の目的はインサート製作用の素材として
有用な粉体物を提供することにある。
本発明の第３の目的は必要な逃げ面を有している両面
使用インサートを提供することにある。
本発明の第４の目的は複雑な外形の切削インサートの
単純な製法を提供することにある。
〔発明の構成・効果〕
第１図と第２図はプレス工具（図示省略）に詰込まれ
た（コンパクト）後、焼結前の状態にある粉体物10を示
している。この粉体物は結合金属と金属炭化物、金属窒
化物或いはセラミック材料から成る。この粉体物は概し
てディスク形状で、円柱形或いは多角形のものであり、
上面11、下面12及び少くとも上下面を結ぶ少くとも１つ
の側面13を含んで成るものである。上面11は各側面13と
鋭角度αで交差している。粉体物10は中央孔14を有して
いる。上面はデザインが自由に選定出来る例えばチップ
フォーマ等の直接プレス加工された外形状を含むことが
出来る。下面12は概して平坦であって図示例の場合、一
対の凹部15と凸部16を含んで成る。しかし、複数対の凹
部と凸部を設けても勿論よい。凹部15は断面円形である
が、下面12から上面11に進むに従って減少する直径を有
している。凹部15は粉体物の肉厚ｔの1/4を越えない深
さｄを有している。凸部16は凹部15の断面と相補的な断
面であり得るが、本例では下面12から進むに従って直径
が減少している略多角形断面を有している。凸部16は、
従って円錐台形になっている。凸部の下面からの高さｈ
は粉体物の肉厚ｔの最大1/4であるが、凹部15の深さｄ
より幾分小さい。凸部16は、下面12に平行な断面上で見
て、対応する断面上の凹部15の直径より小なる径の円上
に位置する滑かに丸いコーナ部を有している。凹部15と
凸部16は粉体物10の中心線を中心とする円ｃ上に位置し
ている。円ｃの半径Ｒは粉体物の標準内接円の半径より
大きい方が好ましい。菱形や四角形物等の四つのコーナ
を有する粉体物にあっては、直線Ｌをこれが凸部16、凹
部15及び中心線CLと交差するように線引きすることが出
来る。
三角形の粉体物にあっては、凹部と凸部を通るこの種
直線Ｌは中心線を通過しない。
粉体物は二種の方法で更に処理される。粉体物は焼結
され、それにより対応する凹部と凸部を有する詰め金
（シムプレート）と共に用いてチップフォーミング工作
に適したものとすることが出来る。またこの粉体物は同
一形状の第２の粉体物と組合せて、一体物として焼結さ
せることも出来る。
本発明のインサート20の製法は第１図〜第4B図を参照
して以下の通り実施される。従来プレスの圧縮室に先ず
粉体を充填する。この従来式プレスは負形状或いは単純
な正形状のインサートをプレス加工するためにのみ使用
するものである。プレスのパンチとダイは所望の外形の
裏返しの外形を有するものであり、これらは粉体が圧縮
されるように相対的に両者が接近するように移動する。
脆性粉体物10は所望外形の粉体物に成形されて従来の方
法で圧縮室から取り出される。数秒間続くプレス加工を
繰返し行って、二体の等しい粉体物を得る。両粉体物10
の下面を対面させ、一方の粉体物を他方の粉体物に対し
相対的に180゜だけ下面の位置する平面上で回転させ、
それによって凹部15と凸部16とが一直線上に配置される
ようにする。それから両粉体物を相互に近づくように移
動させて凸部16が凹部15に各粉体物の小部分の接触のみ
で受け入れられるようにし、すなわち凹部15の壁と凸部
16の隅部との間に線接触が生じるようにする。下面がこ
のようにして互いに接触したとき、得られた一体の粉体
物を加熱炉に入れて焼結する、即ち両粉体物の下面及び
凸部とこれに嵌合した凹部が金属結合する。
８〜10％Co,3〜10％TiC＋TaC＋Nbc及び残部WCから成
る焼結炭化物はその正常な焼結条件下で、即ち0.5〜２
時間に亘り真空下で1350゜〜1500℃の温度で焼結する。
この方法はインサート上下面21,22に向って夫々進むに
従って断面直径が減じている締結孔を有する負形状イン
サートの製作を可能にすると共に、このインサートの中
のその中間平面上に流路構造を設けることができる。
第３図〜第4B図は本発明に係わる完全焼結インサート
20を示している。このインサート20は組合されて一体焼
結された二個の等しい粉体物から成る。このインサート
は上面21と下面22が夫々端縁面23と鋭角αで交差するよ
うに位置していることを意味する二重正形インサートで
ある。端縁面23は平坦面か或いは非平坦面である。この
インサートはその中間平面Ｍに沿って互いに金属結合し
た二個の同一の半体部分から成る。凸部16の高さｈが凹
部15の深さｄより約0.1mm小さいことから、凹部と凸部
の間に遊びが生じている。この遊び24は焼結と関係して
同一の半体部分の下面間における正確な面当接を促進す
る。この遊び24は機械応力及び／或いは熱応力をミクロ
スケールで測定する電気回路等のセンサを受容するため
の通路を通じて端縁面23に通じている。
或いは、この種センサを収容するための特殊空隙を中
間平面Ｍ上に設けてもよい。更に、例えば冷却媒体移送
用の流路を、を粉体物10の圧縮成形に関連して粉体物に
溝を設けることにより、簡単に設けることが出来る。イ
ンサートには、中間平面Ｍの方へ進むに従って凸状に減
小する径の断面を有する中央孔25が中心軸CLを中心にし
て設けてある。或いは、この中央孔25は第５図に示すよ
うに中間平面の方へ進むに従って凹状に増大する径を有
してもよい。
以上のように、本発明は粉体物の焼結体と切削インサ
ートを提供すると共に、この粉体物を類似の粉体物と共
に組合せて焼結し、二重正形状の使用を可能にしたチッ
プフォーミング工作用のインサートとして使用する、イ
ンサート製法を提供する。またこの製法は新に孔を設け
てこれに測定センサ等を収容して利用するという便宜も
可能にする。
〔実施例〕
第１図〜第３図に示す下面に凸部と凹部を有する粉体
圧縮成形物（コンパクト）を四種の組成によって調製し
た。同じ組成のコンパクトのもの２個を一対物として組
合せ、一体に実験炉において次の条件下に焼結した。
組 成 焼結条件 １） ８％Co、残部 WC 1410℃、１時間、真空 ２） 9.5％Co、3.5％TiC＋TaC＋Nbc 1450℃、１時間、真空 ３） 5.5％Co、8.5％TiC＋TaC＋Nbc、残部 WC 1450℃、１時間、真空 ４） 10％Co、６％TiC＋TaC＋Nbc、残部 WC 1450℃、１時間、真空 焼結圧縮成形体のサンプルは切断され、研磨され、そ
の上で２個の焼結個片体間の遷移域を光学顕微鏡と走査
電子顕微鏡で研究した。遷移域は殆んど小孔の残留して
いないコバルト帯体と判明した。あるケースでは、この
遷移域は殆んど観測されなかった。遷移域の１例は第６
図に示してある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わる粉体物の断面図であり、第２図
の線Ｉ−Ｉにおける切断面図、第２図は第１図の粉体物
の底面図、第３図は本発明に係わるインサートの平面
図、第４図は第３図のインサートの１部断面側面図、第
4A図と第4B図は夫々第４図のインサートの部分拡大断面
図、第５図は本発明の別の態様のインサートの側面説明
図、及び第６図は本発明に係わるインサートの１例にお
ける焼結後の２個の同一の粉体物の遷移域を1000倍の倍
率で示す図面に代る金属組織の顕微鏡写真である。 図において、 10……粉体物、11……上面、 12……下面、13……側面、 14……中央孔、15……凹部、 16……凸部、20……インサート、 21……上面、22……下面、 23……端縁面、24……空隙、 25……中央孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−106705（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23B 27/14 B22F 7/06

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】結合金属と少なくとも金属炭化物、金属窒
    化物又はセラミック材料とからなり、上面（11）、下面
    （12）及び上下面を結ぶ少なくとも１つの側面（13）を
    含むほぼディスク形状でありかつ上面（11）が側面（1
    3）と鋭角度（α）で交差している粉体物において、下
    面（12）が、粉体物の中心（CL）と一致する中心を有す
    る想像円上に離間して位置している少なくとも１組の凹
    部（15）と凸部（16）とを含み、凹部（15）と凸部（1
    6）が下面（12）に平行な切断面上で異なる形状を有
    し、凹部（15）及び凸部（16）の寸法が上面（11）の方
    へ進むに従って夫々減小し及び増大していることを特徴
    とする粉体物。
  2. 【請求項２】凹部（15）と凸部（16）は下面（12）に平
    行な切断面上でのその形状が等しいか又は相補的形状を
    有し、且つ凹部寸法と凸部寸法が上面（11）の方へ進む
    に従って増大していることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の粉体物。
  3. 【請求項３】凹部（15）、凸部（16）及び粉体物中心
    （CL）が共通の想像直線（Ｌ）上に位置していることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の粉
    体物。
  4. 【請求項４】凹部（15）が下面（12）に対して円形断面
    と深さ（ｄ）を有し、凸部（16）が下面（12）に対して
    高さ（ｈ）の円錐台形であり、該深さ（ｄ）が該高さ
    （ｈ）より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の粉体物。
  5. 【請求項５】対立する上面（21）と下面（22）がその間
    に位置する端縁面（23）と鋭角度（α）で以って交差す
    ることにより形成された切刃を有し、両面使用されるチ
    ップフォーミング工作用の硬質材製切削インサートにお
    いて、 インサート（20）が２個の等しい粉体物から構成され、
    焼結により両粉体物が中間平面（Ｍ）に沿って金属結合
    しており、またインサート（20）がその中心（CL）に対
    し偏位して位置する両粉体物の間の間隙（24）を有し、 両粉体物の前記中間平面（Ｍ）上に位置する各表面上
    に、粉体物の中心（CL）と一致する中心を有する想像円
    上に離間して位置している少なくとも１組の凹部と凸部
    とを含んでいることを特徴とする切削インサート。
  6. 【請求項６】インサート（20）は中央締結孔（25）を有
    し、その寸法が中間平面（Ｍ）の方へ進むに従って増大
    或いは減小し、且つ空隙（24）が中間平面（Ｍ）の反対
    側の離間した位置に設けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項に記載の切削インサート。
  7. 【請求項７】空隙（24）にセンサを配設したことを特徴
    とする特許請求の範囲第６項に記載の切削インサート。
  8. 【請求項８】空隙（24）がインサートの通路部と連通し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
    切削インサート。
  9. 【請求項９】パンチとダイを有し圧縮室を具備したプレ
    スを用い、少くとも１対の凹部と凸部を含む作用面を有
    するパンチ或いはダイを準備し； 圧縮室に適量の粉体を充填し； 粉体を圧縮して、下面（12）がパンチ或いはダイの形状
    の裏返し形状にすることにより離間した凹部（15）と凸
    部（16）と圧縮粉体物の中心（CL）とが共通の想像直線
    （Ｌ）上に位置するように形成した粉体物（10）を成形
    し； 粉体物を圧縮室から取り出し； 上記３工程を追加の粉体物の成形のために繰返し行い； 得られた両粉体物（10）の凹部（15）と凸部（16）を有
    する両下面（12）を対面させ、該両下面の位置する平面
    上で回動により両下面を角変位させ； 一方の粉体物の凸部（16）と他方の粉体物の凹部（15）
    を垂直線上に位置させて互いに当接させ； 得られた組立体の両粉体物を0.5〜２時間、真空下の135
    0゜〜1500℃の焼結温度で加熱し； 焼結粉体物を冷却することを特徴とする、特許請求の範
    囲第５項〜第８項のいづれか１項に記載の切削インサー
    トを製造する方法。
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