JP3067514B2 - サーメット製切削工具 - Google Patents
サーメット製切削工具Info
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Description
鋼などの断続切削に用いた場合に、優れた耐欠損性を示
すサーメット製切削工具に関するものである。
の流れにともない、切削速度の高速化による切削時間の
短縮あるいは粗切削と仕上げ切削といった複数段階切削
から一段階切削へといった工程の短縮および定数交換を
前提とした自動工具交換などあらゆる面で切削加工の合
理化が進められつつある。
の高速化にともなって発生する高温に耐えうる工具材
料、一段階切削などの比較的負荷の高い切削に耐え得る
刃先強度を備えている荒加工および仕上げ加工兼用の工
具材料、工具の定数交換に必ず耐え得る刃先の安定性を
もつ工具材料が求められてきた。
製切削工具に比べて、切削速度の高速化による高能率加
工には優れた性能を発揮し、また超硬合金製切削工具に
比べて被削材を高精度に仕上げることができる反面、超
硬合金製切削工具に比べて、欠損が生じやすい問題点が
残されている。
損しやすいの原因として、内部歪みの存在に因るところ
が大きく、かかる内部歪みを消滅させるためにサーメッ
ト製切削工具の表面に、積極的にクラックを発生させて
内部歪みを消滅させることも行われている(特開平3−
228503号公報参照)。
を発生させたサーメット製切削工具は、クラックの長さ
が幅に比べて100倍以上と長く広い範囲につながって
いるため、切り込みの大きい切削や、一瞬切り込みが大
きくなるような倣い切削などに使用すると、導入したク
ラックが欠損を起こす原因として無視することができな
くなり、かえって切削寿命の低下をもたらすという課題
があった。
従来よりも長期間に亘って欠損することのない耐欠損性
に優れたサーメット製切削工具を得るべく研究を行った
結果、(1)通常のサーメット製切削工具において、サ
ーメット製切削工具の表面に、従来のクラックは表面開
口径の長径が2〜200μmであり、かつ長径aと短径
bの比:a/bの値が3.0以下(好ましくは、0.5
〜1.0)である長円形状に開口した空孔(以下、長円
形状開空孔という)が存在するサーメット製切削工具
は、従来よりも耐欠損性に優れている、(2)前記長円
形状開空孔は、工具のすくい面における刃先から中央に
向かって少なくとも3mm以内の周縁部分に平均で50
〜1000個/cm2 存在すると、より一層耐欠損性が
優れる、などの知見を得たのである。
たものであって、Co、NiおよびFeのうち1種また
は2種以上からなる結合相形成成分:1〜30重量%
と、残りが周期律表の4a、5a、6a族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物およびこれら化合物のうち2種以
上からなる固溶体、のうちの1種または2種以上からな
る硬質分散相形成成分並びに不可避不純物とからなる組
成を有するサーメット製切削工具において、(1) 前
記サーメット製切削工具の表面に、開口径の長径が2〜
200μm(好ましくは、5〜50μm)であり、かつ
長径aと短径bの比:a/bの値が3.0以下(好まし
くは、0.5〜1.0)である長円形状に開口した空孔
(以下、長円形状開空孔という)が存在するサーメット
製切削工具、さらに、(2) 前記長円形状開空孔は、
切削工具のすくい面における刃先から中央に向かって少
なくとも3mm以内の周縁部分に平均で50〜1000
個/cm2 存在するサーメット製切削工具、に特徴を有
するものである。
状開空孔の開口径の長径を2〜200μmである長円形
状に限定したのは、開口径の長径が200μmより長い
とクラックとほぼ同じ作用をし、長円形状開空孔の先端
に掛かる応力がおおきくなり靭性低下をもたらすので好
ましくなく、一方、開口径の長径が2μmより小さい
と、小孔となって内部歪みを消滅させる力が弱いので好
ましくないことによるものである。
面における刃先から中央に向かって少なくとも3mm以
内の周縁部分に平均で50〜1000個/cm2 存在す
ることが好ましい。50個/cm2 未満の分布密度では
十分に内部歪みを消滅させることができず、一方、10
00個/cm2 を越えて存在すると多孔質となって強度
が低下することによるものである。
サーメット製切削工具を製造するには、原料粉末を配合
し、混合した混合粉末を造粒して果粒状粉末(以下、造
粒粉という)とし、この造粒粉をプレス成形して成形体
とし、この成形体を液相の出現する温度より低い所定の
温度以上から窒素ガス雰囲気とし、少なくとも液相が出
現して成形体表面が緻密化する温度以上の温度域で真空
あるいは脱窒雰囲気に切り換えて焼結する。この際、造
粒粉の大きさ、硬さ、および焼結時の雰囲気の切り換え
の温度、切り換え前後の雰囲気を適宜組み合わせること
によって、長円形状開空孔および密度をコントロールす
ることができる。
に説明する。 実施例 原料粉末として、いずれも平均粒径:1.0〜2.0μ
mの範囲内のTiCN粉末、TiC粉末、TiN粉末、
TaC粉末、NbC粉末、WC粉末、Mo2 C粉末、Z
rC粉末、Co粉末およびNi粉末を用意し、これら原
料粉末をそれぞれ表1に示される配合組成になるように
配合し、ボールミルにて湿式混合して混合粉末を作製
し、乾燥造粒した後、さらに、パラフィンをコーティン
グして平均粒径:200μmの造粒粉を作製し、この造
粒粉を1ton/cm2 の圧力でプレス成形することに
より成形体A〜Cを作製した。
炉に装入し、図1に示される温度および雰囲気の焼結パ
ターン(I)で焼結し、ISO規格CNMG12040
8形状の本発明サーメット製切削工具(以下、本発明切
削工具という)1〜3を製造した。焼結パターン(I)
は、図1に示されるように、焼結炉内の温度を5℃/m
inの昇温速度で1480℃の焼結温度まで昇温し、1
480℃の焼結温度で1間保持したのち、冷却する温度
パターンと、焼結炉内の雰囲気を1200℃になるまで
の昇温域を0.05torrの真空に保持し、1200
℃において、10torrの窒素ガス雰囲気に切り換
え、1480℃の焼結温度までの昇温域と、続いて14
80℃での保持時間をこの窒素ガス雰囲気に保持したの
ち、さらに0.1torrの真空雰囲気に切り換え、そ
の後の冷却をこの真空雰囲気に保持する雰囲気パターン
からなるものである。
結炉に装入し、図2に示される温度および雰囲気の焼結
パターン(II)で焼結し、ISO規格CNMG1204
08形状の本発明サーメット製切削工具(以下、本発明
切削工具という)4〜6を製造した。焼結パターン(I
I)は、図2に示されるように、焼結炉内の温度を5℃
/minの昇温速度で1200℃まで昇温し、1200
℃から1500℃の焼結温度までを2℃/minの昇温
速度で昇温し、1500℃の焼結温度で1間保持したの
ち、冷却する温度パターンと、焼結炉内の雰囲気を12
00℃になるまでの昇温域を0.05torrの真空に
保持し、1200℃において、30torrの窒素ガス
雰囲気に切り換え、1500℃の焼結温度までの昇温域
と、続いて1500℃での保持のうちの30分間をこの
窒素ガス雰囲気に保持したのち、さらに5torrの窒
素ガス雰囲気に切り換え、その後の焼結保持と冷却をこ
の窒素ガス雰囲気に保持する雰囲気パターンからなるも
のである。
および雰囲気の焼結パターン(III)で焼結し、ISO規
格CNMG120412形状の本発明切削工具7〜9を
製造した。焼結パターン(III)は、焼結炉内の温度を5
℃/minの昇温速度で1200℃まで昇温し、120
0℃から1540℃の焼結温度までを2℃/minの昇
温速度で昇温し、1540℃の焼結温度で1間保持した
のち、冷却する温度パターンと、焼結炉内の雰囲気を1
200℃までの昇温を0.05torrの真空に保持
し、1200℃において40torrの窒素ガス雰囲気
に切り換え、1540℃の焼結温度までの昇温をこの窒
素ガス雰囲気に保持した後、0.1torrの真空雰囲
気に切り換え、1540℃で1時間の保持および冷却を
この真空雰囲気に保持する雰囲気パターンからなるもの
である。以下、同様にして成形体A〜Cを図4に示され
る温度および雰囲気の焼結パターン(IV)で焼結し、
ISO規格CNMG120412形状の本発明切削工具
10〜12を製造した。
装入し、図5に示される焼結パターン (V)で焼結し、
ISO規格CNMG120412形状の比較サーメット
製切削工具(以下、比較切削工具という)1〜3を製造
した。焼結パターン (V)は図5に示されるごとく、焼
結炉内の温度を5℃/minの昇温速度で1100℃ま
で昇温し、1100℃から1500℃の焼結温度までを
2℃/minの昇温速度で昇温し、1500℃の焼結温
度で1間保持したのち冷却する温度パターンと、焼結炉
内の雰囲気を1100℃までの昇温を0.05torr
の真空に保持し、1100℃において20torrの窒
素ガス雰囲気に切り換え、その後の昇温、焼結温度で保
持および冷却をこの窒素ガス雰囲気で保持する雰囲気パ
ターンからなるものである。
mの範囲内のTiCN粉末、TiC粉末、TiN粉末、
TaC粉末、WC粉末、Mo2 C粉末、VC粉末、Co
粉末およびNi粉末を用意し、これら原料粉末を重量%
でTiC:29%、TiN:19%、WC:16%、T
aC:6%、VC:4%、Mo2 C:9%、Ni:6
%、Co:11%となるように配合し、ボールミルにて
湿式混合して混合粉末を作製し、乾燥した後、1ton
/cm2 の圧力でプレス成形する通常の方法により成形
体Dを作製し、この成形体Dを焼結炉に装入し、図6に
示される焼結パターン(VI)で焼結し、ISO規格CNM
G120408形状の従来サーメット製切削工具(以
下、従来切削工具という)を製造した。
く、焼結炉内の温度を5℃/minの昇温速度で120
0℃まで昇温し、1200℃から1450℃までを2℃
/minの昇温速度で昇温し、1450℃の焼結温度で
1間保持したのち冷却する温度パターンと、雰囲気を始
めから焼結終了まで0.05torrの真空に保持する
雰囲気パターンからなるものである。
1〜12、比較切削工具1〜3および従来切削工具の表
面を観察したところ、本発明切削工具1〜12の表面に
は長円形状開空孔がみられたが、比較切削工具1〜3の
表面には見られず、さらに従来切削工具の表面にはクラ
ックが見られた。前記本発明切削工具1〜12の表面の
長円形状開空孔および従来切削工具の表面のクラックの
長径サイズ、長径aと短径bの比:a/bおよび分布密
度を測定し、その結果を表2に示した。なお、分布密度
の測定は、工具すくい面を上から拡大写真を撮り、写真
上で単位面積当たりの数を測定することにより行った。
比較切削工具1〜3および従来切削工具を用い、 被削材:SCM440、4条溝入材、 切削速度:200m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切削深さ:2mm、 の条件で鋼の断続切削を行い、切刃が欠損するまでの衝
撃回数を測定し、それらの結果を表2に示した。
孔の長径サイズが2〜200μmであり、かつ長径aと
短径bの比:a/bの値が3.0以下である長円形状開
空孔が平均で50〜1000個/cm2 存在する分布密
度を有する本発明切削工具1〜12は、長円形状開空孔
を有しない比較切削工具1〜3およびクラックを有する
従来切削工具に比べて、切刃が欠損するまでの衝撃回数
が多いところから、過酷な断続切削に優れた性能を示す
ことが分かる。上述のように、この発明の、サーメット
製切削工具は靭性に優れているところから、過酷な条件
のフライス切削などに使用しても長寿命を示し、産業上
優れた効果をもたらすものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 Co、NiおよびFeのうち1種または
2種以上を主体とする結合相:1〜30重量%と、残り
が周期律表の4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物およびこれら化合物のうち2種以上からな
る固溶体、のうちの1種または2種以上を主体とする硬
質分散相並びに不可避不純物とからなる組成を有するサ
ーメット製切削工具において、 前記サーメット製切削工具の表面に、開口径の長径が2
〜200μmであり、かつ長径aと短径bの比:a/b
の値が3.0以下である長円形状に開口した空孔(以
下、長円形状開空孔という)が存在することを特徴とす
るサーメット製切削工具。 - 【請求項2】 前記硬質分散相は、Tiと、Wおよび/
またはMoと、Taおよび/またはNbの炭化物、窒化
物、炭窒化物およびこれら化合物のうち2種以上からな
る固溶体、のうちの1種または2種以上を主体とする硬
質分散相であることを特徴とする請求項1記載のサーメ
ット製切削工具。 - 【請求項3】 前記長円形状開空孔は、切削工具のすく
い面における刃先から中央に向かって少なくとも3mm
以内の周縁部分に平均で50〜1000個/cm2 存在
することを特徴とする請求項1または2記載のサーメッ
ト製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6058071A JP3067514B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6058071A JP3067514B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | サーメット製切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07241704A JPH07241704A (ja) | 1995-09-19 |
JP3067514B2 true JP3067514B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=13073685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6058071A Expired - Lifetime JP3067514B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3067514B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5546120B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2014-07-09 | 京セラ株式会社 | サーメット製スローアウェイチップ |
US8945707B2 (en) | 2011-05-10 | 2015-02-03 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
-
1994
- 1994-03-03 JP JP6058071A patent/JP3067514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07241704A (ja) | 1995-09-19 |
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