JP3249150B2

JP3249150B2 - 切削工具

Info

Publication number: JP3249150B2
Application number: JP19053591A
Authority: JP
Inventors: 俊史佐藤
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 2002-01-21
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JPH058104A

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、切刃稜にホーニング処
理を施した切削工具に関し、特に、耐摩耗性の低下が少
なく、耐欠損性が向上するようにしたものである。

【従来の技術】従来、この種の切削工具は、耐欠損性を
高める手段として、ホーニング処理が行なわれている。
このホーニング処理は、一般的には、丸ホーニング、角
度ホーニング、曲面状のホーニングなどが知られてい
る。そして、この曲面状のホーニングについては、スロ
ーアウェイチップに適用した特公昭５３−２５３９２号
公報、特公昭５６−２２６６４号公報など、エンドミル
に適用した実公昭６２−８１２号公報など、ドリルに適
用した特開昭６０−２２１２０８号公報などが開示され
ている。また、被覆超硬合金工具としては、切刃近傍の
被覆膜がすくい面側および逃げ面側の両方で除去される
ことにより、基体の一部が露出するようにした特開昭６
０−２４３７１号公報など、硬質層における表面には、
主としてセラミックスを配置し、超硬合金またはサーメ
ットからなる基板との界面には、主として金属を配置
し、この組成を連続的に変化させるようにした特開平２
−１８０５０７号公報などが開示されている。さらに、
基体の硬度変化に関するものとしては、その表面には、
内部に向かって硬度が低くなる硬度傾斜層を設けるよう
にした特開平３−３２５０２号公報、特公昭５９−１７
１７６号公報、特開昭５４−１３９８１５号公報などが
開示されている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たホーニング処理および被覆切削工具にあっては、超硬
合金、サーメットなどの材質面、特に表層部分の硬度に
おける検討まではなされておらず、またホーニング処理
と硬度勾配との最適な組合せについては、未だに開発さ
れていないという問題点があった。このようなことか
ら、本発明では、ホーニング形状および工具基体の表層
部分の硬度に関する最適組合せを追求して、耐摩耗性の
低下がなく、耐欠損性の向上が得られるようにした切削
工具を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、工具基体の表層部分は、表面から内
部に向かって硬度が低くなるようにした硬度傾斜層を有
しているものである。そして、この硬度傾斜層は、具体
的には、表面硬度がＨｖで１７００〜２４００，表面か
ら約０．５ｍｍの深さの内部硬度がＨｖで１６００以下
に設定されている。また、切刃稜に形成されるホーニン
グによる処理面は、形状線が得られる横断方向で、前記
硬度傾斜層の一部が除去されることによって、すくい面
および逃げ面側における両端部分の表面硬度が高く、そ
の中央部分の表面硬度が前記両端部分の表面硬度よりも
Ｈｖで６０以上低くなるようにした硬度勾配を有する切
削工具を提供するものである。そして、ホーニングによ
る処理では、すくい面の除去量を逃げ面側の除去量より
も多くした角度ホーニング又は曲面状ホーニングが適用
される。また、前述した切削工具は、そのまま適用して
も良いが、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ａｌ2０3などからなる単層
または複層の硬質被覆層をを形成すれば、さらに良好な
切削が可能である。

【作用】本発明の切削工具は、すくい面および逃げ面の
交差により構成される切刃稜がホーニングによる処理面
が形成されることにより、刃先保護が図られているもの
である。そして、このホーニング処理による処理面は、
形状線が得られる横断方向で、前記硬度傾斜層の一部が
除去されることによって、すくい面および逃げ面側にお
ける両端部分の表面硬度が高く、その中央部分の表面硬
度が低くなるようにした硬度勾配を有することから、耐
摩耗性の低下が少なく、耐欠損性が向上するように機能
する。この場合、本発明の切削工具では、すくい面２側
の硬度傾斜層５の除去量を多くした角度ホーニング又は
曲面状ホーニングが適用されることから、耐欠損性が向
上する。

【実施例】以下、本発明切削工具の一実施例について、
図を参照しながら説明する。図１において、切削工具と
してのスローアウェイチップ１を示すものであり、この
スローアウェイチップ１は、略正方形板状をなし、超硬
合金、サーメット、セラミックスなどから製作される。
そして、このスローアウェイチップ１は、切削に関与す
るときは、その上下面がすくい面２を構成し、側面が逃
げ面３を構成する。また、これらのすくい面２および逃
げ面３の交差によって切刃稜４が形成される。この切刃
稜４は、刃先保護のため図２（ｂ）および（ｃ）にみら
れる角度ホーニング、図２（ｄ）および（ｅ）にみられ
る曲面状ホーニングが施されるものである。この場合、
図２（ｃ），（ｅ）は、すくい面２および逃げ面３側に
それぞれ小さな曲率半径Ｒ１，Ｒ２を付加したものであ
る。しかして、このスローアウェイチップ１は、図３で
模式的に示されているように、その表層部分に硬度傾斜
層５が形成されるものである。この場合、想像線Ｈは、
硬さの等硬線を示したものであり、メッシュで表示され
た部分がホーニング処理により除去される。なお、前記
硬度傾斜層５は、層厚が約０．５ｍｍ程度のものであ
り、超硬合金、サーメットなどでは、例えばその結合材
を表面から内部に向かって増加させたり、あるいは予め
硬さの異なる成分を層状に配置したり、成分によって
は、表面窒化処理などをしたりすることで容易に得られ
る。そして、この硬度傾斜層５は、通常表面硬度がＨｖ
で１７００〜２４００、表面から約０．５ｍｍ深さの内
部硬度がＨｖで１６００以下に設定される。表面硬度が
Ｈｖで１７００未満であると耐摩耗性が劣り、またＨｖ
で２４００をこえると硬脆くなるためであり、さらに内
部硬度がＨｖで１６００をこえると靱性が不足するため
である。図４は、具体的な硬度勾配を示した特性図であ
り、図５は、ホーニングによる処理面６の表面硬度を示
したものである。すなわち、図４では、層厚約５ｍｍを
有する硬度傾斜層５の硬度勾配をＡで示し、硬さ変化を
考慮していない従来品Ｂを示している。また、図５で
は、角度ホーニングの例が示され、すくい面２および逃
げ面３の表面硬度がＨｖで、約２１００であり、処理面
６の中央部分の表面硬度がＨｖで約１８００程度になっ
ている。これは、耐欠損性に影響の大きい処理面６がす
くい面２、逃げ面３よりも軟らかく靱性があるため、耐
欠損性が向上することを意味している。また、すくい面
２、逃げ面３の表面硬度は、処理面６よりも硬いため、
摩耗の進行が抑えられ、耐摩耗性の低下が少ないことを
意味している。したがって、耐欠損性をより必要とする
場合には、すくい面２側の硬度傾斜層５の除去量を多く
した図２（ｂ）〜（ｅ）の場合が好適する。

【切削例】このようにして構成されたスロアウエイチッ
プ１について、耐摩耗性試験および耐欠損性試験を行な
った。この場合、スローアウェイチップ１は、図１で示
されるような正方形板であり、ホーニングによる処理面
６については、図２（ｃ）５で示されるような角度ホー
ニングを施したものである。耐摩耗性試験は、２０分の
外周削りを比較したものであり、その結果、本発明品Ａ
が優れていることを確認した（図６参照）。また、耐欠
損性試験は、４本スロット溝入りの断続切削で比較した
が、その結果でも本発明品Ａが高い送り値を示した（図
７参照）。なお、比較の従来品Ｂは、いずれも硬さ変化
を考慮していないものである（図４参照）。また、角度
ホーニング以外の曲面状ホーニングについても切削試験
を行ってみたが、従来品に比較していずれも優れた結果
を示した。さらに、本発明の切削工具において、硬度傾
斜層５については、すくい面２および逃げ面３の表面硬
度がＨｖで約１６００以上であること、すくい面２およ
び逃げ面３の表面硬度と処理面６の最も軟らかい部分の
表面硬度の差がＨｖで約６０以上ある場合、特に効果が
大きいことを確認した。これは、従来品Ｂに比べ、本発
明品Ａは、処理面６部分の表面硬度が低いことにより耐
欠損性が向上し、すくい面２および逃げ面３の表面硬度
が高いことにより耐摩耗性が向上するからである。な
お、図３で示されるような曲面状ホーニングについて
は、すくい面２側の除去量ａ＝０．０５〜０．１４ｍ
ｍ、逃げ面３側の除去量ｂ＝０．０２５〜０．０７ｍｍ
で、切刃の耐欠損性の有効性からすくい面／逃げ面＝
１．３〜２．８の範囲が好適することを確認した。ま
た、本発明切削工具を適用したスローアウェイチップ１
については、図８（ａ）〜（ｃ）で代表的に例示される
ように、その表面にＴｉＮ，ＴｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃などの硬
質被覆層７，８が被覆されたものを切削試験に供した
が、いずれも良好な結果を示した。さらに、旋削だけで
なく転削、穴あけなどにも適用したが、いずれも良好で
あった。

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、ホーニ
ングの処理面６は、その形状線の横断面方向では、表面
から内部に向かって硬度が低くなる硬度傾斜層５を有し
ているため、すくい面２側および逃げ面３側における両
端部分の表面硬度が高く、その中央部分の表面硬度が、
前記両端部分の表面硬度よりも所定量低くなるように変
化した硬度勾配を有するものである。したがって、本発
明切削工具は、図６で明らかなように、従来工具よりも
逃げ面摩耗が少ないことから、耐摩耗性の向上が認めら
れ、また図７で明らかなように、従来工具よりも高送り
の切削が可能で、耐欠損性の向上が認められるという利
点を有する。また、本発明は、前述した構成に加えて、
ホーニングの処理面６は、すくい面の除去量を逃げ面の
除去量よりも大きくした角度ホーニング又は曲面状ホー
ニングが適用されるようにしたものである。したがつ
て、本発明切削工具は、耐欠損性が要求される断続切削
において、高い送りが適用できることおよび工具寿命が
向上することなどの点で優れた効果が得られるという利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明切削工具をスローアウェイチップに適用
した一実施例を示す斜視図、

【図２】ホーニングの適用例をそれぞれ（ａ）〜（ｅ）
で示した要部の断面図、

【図３】本発明切削工具における処理面の硬度勾配を示
す要部の模式図、

【図４】本発明切削工具における硬度傾斜層の硬度勾配
を示す特性図、

【図５】本発明切削工具のホーニングによる処理面の硬
度勾配を示す特性図、

【図６】本発明切削工具および従来品における耐摩耗性
試験の比較結果を示す説明図、

【図７】本発明切削工具および従来品における耐欠損性
試験の比較結果を示す説明図、

【図８】本発明切削工具をスローアウェイチップに適用
した他の実施例をそれぞれ（ａ）〜（ｃ）で例示した要
部の断面図。

【符号の説明】

１スローアウェイチップ２すくい面３逃げ面４切刃稜５硬度傾斜層６処理面７硬質被覆層８硬質被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−24371（ＪＰ，Ａ) 特開平２−180507（ＪＰ，Ａ) 特開平３−32502（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−139815（ＪＰ，Ａ) 特開平３−73206（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−17176（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工具基体の表面には、すくい面２および
逃げ面３が構成され、しかもこれらのすくい面２および
逃げ面の交差により形成される切刃稜４には、ホーニン
グによる処理面６が形成されるようにした超硬合金、サ
ーメット、セラミックスなどからなる切削工具におい
て、前記工具基体の表層部分には、表面から内部に向かって
硬度が低くなる硬度傾斜層５が形成され、しかもこの硬
度傾斜層５は、表面硬度がＨｖで１７００〜２４００，
表面から約０．５ｍｍの内部硬度がＨｖで１６００以下
になっており、前記処理面６は、ホーニング処理では、すくい面の除去
量を逃げ面の除去量よりも大きくした角度ホーニング又
は曲面状ホーニングが適用され、しかも横断面方向で
は、ホーニング処理により得られる形状線を基準にした
ときに、すくい面２側および逃げ面３側の表面硬度が高
く、その中央部分の表面硬度が、前記両端部分における
表面硬度よりもＨｖで６０以上低くなるようにして、硬
度傾斜層５の硬度勾配を変化させたことを特徴とする切
削工具。
【請求項２】前記曲面状ホーニングは、すくい面２側
の除去量a＝0.05〜0.14mm, 逃げ面３側の除去量b＝0.02
5〜0.07mmで、すくい面／逃げ面＝1.3〜2.8の範囲に設
定されている請求項１記載の切削工具。
【請求項３】前記工具基体の表面には、TiN, TiC, Al
₂O₃などからなる硬質被覆層が単層または複層で形成さ
れている請求項１又は請求項２記載の切削工具。