JP3250134B2 - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JP3250134B2 JP3250134B2 JP33664495A JP33664495A JP3250134B2 JP 3250134 B2 JP3250134 B2 JP 3250134B2 JP 33664495 A JP33664495 A JP 33664495A JP 33664495 A JP33664495 A JP 33664495A JP 3250134 B2 JP3250134 B2 JP 3250134B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐チッ
ピング性を有し、したがって例えば鋼の連続切削を高送
りや高切込みなどの重切削で行っても、さらに鋼の切削
を断続切削で行っても切刃にチッピング（微小欠け）の
発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮する表
面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具とい
う）に関するものである。
ピング性を有し、したがって例えば鋼の連続切削を高送
りや高切込みなどの重切削で行っても、さらに鋼の切削
を断続切削で行っても切刃にチッピング（微小欠け）の
発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮する表
面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具とい
う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５５−１４８７６４
号公報および特開昭５３−８９８０５号公報に記載され
るように、炭化タングステン基超硬合金基体（以下、超
硬基体という）の表面に、化学蒸着法や物理蒸着法を用
い、 （ａ）内側層として、いずれも表面性状が平坦な炭化チ
タン（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＮで示す）層、および炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮ
で示す）層のうちの１種の単層または２種以上の複層、 （ｂ）中間層として、いずれも表面性状が平坦な炭酸化
チタン（以下、ＴｉＣＯで示す）層、炭窒酸化チタン
（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層、およびＴｉＣＯ層とＴ
ｉＣＮＯ層の複層のうちのいずれか、 （ｃ）外側層として、表面性状が同じく平坦な酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3 で示す）層、以上（ａ）〜
（ｃ）で構成された被覆硬質層を５〜２０μｍの平均層
厚で形成してなる被覆超硬工具が知られており、これが
鋼や鋳鉄などの連続切削に用いられていることも知られ
ている。
号公報および特開昭５３−８９８０５号公報に記載され
るように、炭化タングステン基超硬合金基体（以下、超
硬基体という）の表面に、化学蒸着法や物理蒸着法を用
い、 （ａ）内側層として、いずれも表面性状が平坦な炭化チ
タン（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＮで示す）層、および炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮ
で示す）層のうちの１種の単層または２種以上の複層、 （ｂ）中間層として、いずれも表面性状が平坦な炭酸化
チタン（以下、ＴｉＣＯで示す）層、炭窒酸化チタン
（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層、およびＴｉＣＯ層とＴ
ｉＣＮＯ層の複層のうちのいずれか、 （ｃ）外側層として、表面性状が同じく平坦な酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3 で示す）層、以上（ａ）〜
（ｃ）で構成された被覆硬質層を５〜２０μｍの平均層
厚で形成してなる被覆超硬工具が知られており、これが
鋼や鋳鉄などの連続切削に用いられていることも知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化および多機能化、さらにＦＡ化はめざまし
く、かつ切削加工の省力化に対する要求も強く、これに
伴い、切削加工は通常の条件での連続切削は勿論のこ
と、高送りや高切込みなどの重切削条件での連続切削
や、さらに断続切削が併用される傾向にあり、したがっ
て切削工具としては、これらの各種切削加工のどれにも
対応できる切削工具が求められるが、上記の従来被覆超
硬工具においては、特にこれを構成する硬質被覆層にお
ける外側層のＡｌ2 Ｏ3 層と中間層のＴｉＣＯ層および
ＴｉＣＮＯ層との付着強度が十分でないために、これを
上記の重切削や断続切削に用いた場合に、前記両層間の
付着強度不足が原因で切刃にチッピングが発生し易く、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の高性能化および多機能化、さらにＦＡ化はめざまし
く、かつ切削加工の省力化に対する要求も強く、これに
伴い、切削加工は通常の条件での連続切削は勿論のこ
と、高送りや高切込みなどの重切削条件での連続切削
や、さらに断続切削が併用される傾向にあり、したがっ
て切削工具としては、これらの各種切削加工のどれにも
対応できる切削工具が求められるが、上記の従来被覆超
硬工具においては、特にこれを構成する硬質被覆層にお
ける外側層のＡｌ2 Ｏ3 層と中間層のＴｉＣＯ層および
ＴｉＣＮＯ層との付着強度が十分でないために、これを
上記の重切削や断続切削に用いた場合に、前記両層間の
付着強度不足が原因で切刃にチッピングが発生し易く、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記のような観点から、上述の従来被覆超硬工具に着目
し、特にこれを構成する硬質被覆層におけるＡｌ2 Ｏ3
層の外側層とＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の中間層と
の密着性向上を図るべく研究を行った結果、前記中間層
であるＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の形成を、層形成
進行に従って、反応ガスの構成成分であるＣＯの濃度並
びに反応温度を連続的あるいは断続的に高める一方、同
構成成分であるＣＨ4 の濃度を反対に連続的あるいは断
続的に低くした条件で行うと、図１にこの発明の被覆超
硬工具の要部縦断面が模写図で示される通り、前記Ｔｉ
ＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の表面性状が先鋭化針状結晶
を呈するようになり、この状態で外側層としてＡｌ2 Ｏ
3 層を形成すると、前記ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層
のもつ先鋭化針状結晶の表面性状によって前記Ａｌ2Ｏ3
層との密着性が著しく向上し、この結果得られた被覆
超硬工具は、これを重切削や断続切削に用いても切刃に
チッピングの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するようになるという研究結果を得たのである。
記のような観点から、上述の従来被覆超硬工具に着目
し、特にこれを構成する硬質被覆層におけるＡｌ2 Ｏ3
層の外側層とＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の中間層と
の密着性向上を図るべく研究を行った結果、前記中間層
であるＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の形成を、層形成
進行に従って、反応ガスの構成成分であるＣＯの濃度並
びに反応温度を連続的あるいは断続的に高める一方、同
構成成分であるＣＨ4 の濃度を反対に連続的あるいは断
続的に低くした条件で行うと、図１にこの発明の被覆超
硬工具の要部縦断面が模写図で示される通り、前記Ｔｉ
ＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の表面性状が先鋭化針状結晶
を呈するようになり、この状態で外側層としてＡｌ2 Ｏ
3 層を形成すると、前記ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層
のもつ先鋭化針状結晶の表面性状によって前記Ａｌ2Ｏ3
層との密着性が著しく向上し、この結果得られた被覆
超硬工具は、これを重切削や断続切削に用いても切刃に
チッピングの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、 （ａ）内側層として、いずれも表面性状が平坦なＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層、 （ｂ）中間層として、いずれも表面性状が先鋭化針状結
晶のＴｉＣＯ層、ＴｉＣＮＯ層、およびＴｉＣＯ層とＴ
ｉＣＮＯ層の複層のうちのいずれか、 （ｃ）外側層として、表面性状が平坦なＡｌ2 Ｏ3 層、
以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を５〜２０
μｍの平均層厚で形成してなる、耐チッピング性のすぐ
れた被覆超硬工具に特徴を有するものである。なお、こ
の発明の被覆超硬工具において、これを構成する硬質被
覆層の平均層厚を５〜２０μｍとしたのは、その平均層
厚が５μｍでは、所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、その平均層厚が２０μｍを越えると、切刃に欠けが
発生し易くなるという理由によるものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、 （ａ）内側層として、いずれも表面性状が平坦なＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層、 （ｂ）中間層として、いずれも表面性状が先鋭化針状結
晶のＴｉＣＯ層、ＴｉＣＮＯ層、およびＴｉＣＯ層とＴ
ｉＣＮＯ層の複層のうちのいずれか、 （ｃ）外側層として、表面性状が平坦なＡｌ2 Ｏ3 層、
以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を５〜２０
μｍの平均層厚で形成してなる、耐チッピング性のすぐ
れた被覆超硬工具に特徴を有するものである。なお、こ
の発明の被覆超硬工具において、これを構成する硬質被
覆層の平均層厚を５〜２０μｍとしたのは、その平均層
厚が５μｍでは、所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、その平均層厚が２０μｍを越えると、切刃に欠けが
発生し易くなるという理由によるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径：３μｍのＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ、
Ｗ）Ｃ［重量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮ［ＴｉＣ／ＷＣ＝２４
／２０／５６）粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、およ
び同１．２μｍのＣｏ粉末を用い、これら原料粉末を表
１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を、１×１０-2Ｔｏｒ
ｒの真空中、１４５０℃に１時間保持の条件で焼結して
ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８のスローアウェイチッ
プ形状をもった超硬基体Ａ〜Ｄをそれぞれ製造した。つ
いで、上記超硬基体Ａ〜Ｄのそれぞれの表面に、通常の
化学蒸着装置を用い、表２、３に示される条件で、表４
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
ことにより本発明被覆超硬工具１〜７および従来被覆超
硬工具１〜７をそれぞれ製造した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径：３μｍのＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ、
Ｗ）Ｃ［重量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮ［ＴｉＣ／ＷＣ＝２４
／２０／５６）粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、およ
び同１．２μｍのＣｏ粉末を用い、これら原料粉末を表
１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を、１×１０-2Ｔｏｒ
ｒの真空中、１４５０℃に１時間保持の条件で焼結して
ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８のスローアウェイチッ
プ形状をもった超硬基体Ａ〜Ｄをそれぞれ製造した。つ
いで、上記超硬基体Ａ〜Ｄのそれぞれの表面に、通常の
化学蒸着装置を用い、表２、３に示される条件で、表４
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
ことにより本発明被覆超硬工具１〜７および従来被覆超
硬工具１〜７をそれぞれ製造した。
【０００７】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
工具について、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．６２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：２ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件での鋼の乾式連続高送り切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９の角材、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．３２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：２ｍｍ、 切削時間：２５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの切削
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果
も表４に示した。
工具について、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．６２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：２ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件での鋼の乾式連続高送り切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９の角材、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．３２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：２ｍｍ、 切削時間：２５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの切削
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果
も表４に示した。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】
【表４】
【００１２】
【発明の効果】表４に示される結果から、本発明被覆超
硬工具１〜７は、いずれも外側層であるＡｌ2 Ｏ3 層が
中間層であるＴｉＣＯ層またはＴｉＣＮＯ層に、前記中
間層における先鋭化針状結晶の表面性状によって強固に
付着しているので、連続高送り切削や断続切削でも切刃
にチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を発揮する
のに対して、従来被覆超硬工具１〜７は、前記Ａｌ2 Ｏ
3 層のＴｉＣＯ層またはＴｉＣＮＯ層に対する付着強度
が不十分なので、前記の苛酷な切削条件では切刃にチッ
ピングが発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命
に至ることが明らかである。上述のように、この発明の
被覆超硬工具は、通常の連続切削は勿論のこと、連続切
削を高送りや高切込み条件で行う場合に用いても、さら
に断続切削に用いても、すぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するものであり、したがって切削加工の多様性に
満足に対応することができるものである。
硬工具１〜７は、いずれも外側層であるＡｌ2 Ｏ3 層が
中間層であるＴｉＣＯ層またはＴｉＣＮＯ層に、前記中
間層における先鋭化針状結晶の表面性状によって強固に
付着しているので、連続高送り切削や断続切削でも切刃
にチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を発揮する
のに対して、従来被覆超硬工具１〜７は、前記Ａｌ2 Ｏ
3 層のＴｉＣＯ層またはＴｉＣＮＯ層に対する付着強度
が不十分なので、前記の苛酷な切削条件では切刃にチッ
ピングが発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命
に至ることが明らかである。上述のように、この発明の
被覆超硬工具は、通常の連続切削は勿論のこと、連続切
削を高送りや高切込み条件で行う場合に用いても、さら
に断続切削に用いても、すぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するものであり、したがって切削加工の多様性に
満足に対応することができるものである。
【図１】この発明の被覆超硬工具を構成する硬質被覆層
の要部縦断面を示す模写図である。
の要部縦断面を示す模写図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 16/52 Ｃ２３Ｃ 16/52 // Ｂ２３Ｐ 15/28 Ｂ２３Ｐ 15/28 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 （ａ）内側層として、いずれも表面性状が平坦な炭化チ
タン層、窒化チタン層、および炭窒化チタン層のうちの
１種の単層または２種以上の複層、 （ｂ）中間層として、いずれも表面性状が先鋭化針状結
晶の炭酸化チタン層、炭窒酸化チタン層、および炭酸化
チタン層と炭窒酸化チタン層の複層のうちのいずれか、 （ｃ）外側層として、表面性状が平坦な酸化アルミニウ
ム層、 以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を５〜２０
μｍの平均層厚で形成してなる、耐チッピング性のすぐ
れた表面被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33664495A JP3250134B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33664495A JP3250134B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09174304A JPH09174304A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3250134B2 true JP3250134B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18301302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33664495A Expired - Lifetime JP3250134B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250134B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014054712A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐剥離性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7172807B2 (en) | 2003-02-17 | 2007-02-06 | Kyocera Corporation | Surface-coated member |
| SE527349C2 (sv) * | 2003-04-24 | 2006-02-14 | Seco Tools Ab | Skär med beläggning av skikt av MTCVD-Ti (C,N) med styrd kornstorlek och morfologi och metod för att belägga skäret |
| SE527346C2 (sv) * | 2003-04-24 | 2006-02-14 | Seco Tools Ab | Skär med beläggning av skikt av MTCVD-Ti (C,N) med styrd kornstorlek och morfologi och metod för att belägga skäret |
| JP4711714B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-06-29 | 京セラ株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5321094B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2013-10-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5683190B2 (ja) * | 2010-09-29 | 2015-03-11 | 京セラ株式会社 | 表面被覆部材 |
| WO2013081047A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | 京セラ株式会社 | 被覆工具 |
| JP5995082B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2016-09-21 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐剥離性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| DE112016005414B4 (de) | 2015-11-28 | 2023-12-07 | Kyocera Corporation | Schneidwerkzeug |
| KR102513063B1 (ko) * | 2017-06-07 | 2023-03-22 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 코팅된 절삭 공구 |
| KR102471905B1 (ko) * | 2018-01-29 | 2022-11-29 | 교세라 가부시키가이샤 | 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구 |
| WO2019146786A1 (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-01 | 京セラ株式会社 | 被覆工具およびこれを備えた切削工具 |
| JP7037580B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2022-03-16 | 京セラ株式会社 | 被覆工具およびこれを備えた切削工具 |
| WO2021205646A1 (ja) | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
| US20220305565A1 (en) | 2020-04-10 | 2022-09-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cutting tool |
| WO2021205645A1 (ja) | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
| WO2024185718A1 (ja) * | 2023-03-03 | 2024-09-12 | 京セラ株式会社 | 被覆工具および切削工具 |
-
1995
- 1995-12-25 JP JP33664495A patent/JP3250134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014054712A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐剥離性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09174304A (ja) | 1997-07-08 |
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