JP3264064B2 - 高速フライス切削用サーメット製切削工具 - Google Patents
高速フライス切削用サーメット製切削工具Info
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- JP3264064B2 JP3264064B2 JP28050793A JP28050793A JP3264064B2 JP 3264064 B2 JP3264064 B2 JP 3264064B2 JP 28050793 A JP28050793 A JP 28050793A JP 28050793 A JP28050793 A JP 28050793A JP 3264064 B2 JP3264064 B2 JP 3264064B2
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- Japan
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- carbide
- titanium
- nitride
- total
- speed milling
- Prior art date
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高速フライス切削に
用いることのできるサーメット製切削工具に関するもの
である。
用いることのできるサーメット製切削工具に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、Ｎｉおよび／またはＣｏを主成
分とする結合相が重量％で（以下、％は重量％を示す）
５〜２５％を含有し、残りが硬質分散相からなるサーメ
ット製切削工具は、例えば、特公平４−５０３７３号公
報に記載されており公知である。
分とする結合相が重量％で（以下、％は重量％を示す）
５〜２５％を含有し、残りが硬質分散相からなるサーメ
ット製切削工具は、例えば、特公平４−５０３７３号公
報に記載されており公知である。
【０００３】上記公報には、さらに上記結合相の格子定
数は３．５６〜３．６１オングストロームの範囲内にあ
ることおよび硬質分散相は下記の（ａ）〜（ｄ）のうち
のいずれかの成分組成を有することも記載されている。
数は３．５６〜３．６１オングストロームの範囲内にあ
ることおよび硬質分散相は下記の（ａ）〜（ｄ）のうち
のいずれかの成分組成を有することも記載されている。
【０００４】（ａ） 炭化チタン：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【０００５】（ｂ） 周期律表５ａ族金属の炭化物また
は窒化物の少なくとも１種：５〜３１％と残部炭化チタ
ンとの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
は窒化物の少なくとも１種：５〜３１％と残部炭化チタ
ンとの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【０００６】（ｃ） ＺｒまたはＨｆの炭化物もしくは
窒化物の少なくとも１種：０．５〜８％と残部炭化チタ
ンとの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
窒化物の少なくとも１種：０．５〜８％と残部炭化チタ
ンとの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【０００７】（ｄ） 周期律表５ａ族金属の炭化物また
は窒化物の少なくとも１種：５〜３１％とＺｒまたはＨ
ｆの炭化物もしくは窒化物の少なくとも１種：０．５〜
８％と残部炭化チタンの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
は窒化物の少なくとも１種：５〜３１％とＺｒまたはＨ
ｆの炭化物もしくは窒化物の少なくとも１種：０．５〜
８％と残部炭化チタンの合計：２０〜６５％、 窒化チタン：１８〜４０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１５〜４０
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のサーメット
製切削工具は、通常の切削速度（２００ｍ／min 未満）
のフライス切削に使用しても特に問題はないが、近年、
生産効率の向上を計るために高速フライス切削（切削速
度：２００ｍ／min 以上）を行なうことが多く、上記従
来のサーメット製切削工具を用いて高速フライス切削を
行なうと刃先に熱クラックが発生し、欠損して工具寿命
が短くなるという課題があった。
製切削工具は、通常の切削速度（２００ｍ／min 未満）
のフライス切削に使用しても特に問題はないが、近年、
生産効率の向上を計るために高速フライス切削（切削速
度：２００ｍ／min 以上）を行なうことが多く、上記従
来のサーメット製切削工具を用いて高速フライス切削を
行なうと刃先に熱クラックが発生し、欠損して工具寿命
が短くなるという課題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記高速フライス切削に用いても十分な工具寿命を確保
することのできるサーメット製切削工具を得るべく研究
を行った結果、高速フライス切削時に発生する熱クラッ
クは、ＮｉおよびＣｏを主成分とする結合相の格子定数
が影響し、この格子定数を３．５４５オングストローム
以下にすることにより高速フライス切削時の欠損に至る
までの時間を大幅に増加させることができるという知見
を得たのである。
上記高速フライス切削に用いても十分な工具寿命を確保
することのできるサーメット製切削工具を得るべく研究
を行った結果、高速フライス切削時に発生する熱クラッ
クは、ＮｉおよびＣｏを主成分とする結合相の格子定数
が影響し、この格子定数を３．５４５オングストローム
以下にすることにより高速フライス切削時の欠損に至る
までの時間を大幅に増加させることができるという知見
を得たのである。
【００１０】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであり、Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）で表わされる重
量比が０．５より大きく１．０より小さい範囲にあるＮ
ｉおよびＣｏを主成分とする結合相を重量％で５〜３０
％含有し、残りが硬質分散相からなるサーメット製切削
工具であって、上記結合相の格子定数は３．５２４オン
グストロームを越え３．５４５オングストローム以下の
範囲にある高速フライス切削用サーメット製切削工具に
特徴を有するものである。
れたものであり、Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）で表わされる重
量比が０．５より大きく１．０より小さい範囲にあるＮ
ｉおよびＣｏを主成分とする結合相を重量％で５〜３０
％含有し、残りが硬質分散相からなるサーメット製切削
工具であって、上記結合相の格子定数は３．５２４オン
グストロームを越え３．５４５オングストローム以下の
範囲にある高速フライス切削用サーメット製切削工具に
特徴を有するものである。
【００１１】上記硬質分散相は、次の（１）〜（４）の
うちのいずれかの成分組成を有する。
うちのいずれかの成分組成を有する。
【００１２】（１） 炭化チタン：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【００１３】（２） 周期律表５ａ族金属の炭化物また
は窒化物の少なくとも１種：３〜２５％と残部炭化チタ
ンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
は窒化物の少なくとも１種：３〜２５％と残部炭化チタ
ンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【００１４】（３） Ｚｒおよび／またはＨｆの炭化物
もしくは窒化物の少なくとも１種：１〜５％と残部炭化
チタンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
もしくは窒化物の少なくとも１種：１〜５％と残部炭化
チタンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【００１５】（４） 周期律表５ａ族金属の炭化物また
は窒化物の少なくとも１種：３〜２５％とＺｒおよび／
またはＨｆの炭化物もしくは窒化物の少なくとも１種：
１〜５％と残部炭化チタンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
は窒化物の少なくとも１種：３〜２５％とＺｒおよび／
またはＨｆの炭化物もしくは窒化物の少なくとも１種：
１〜５％と残部炭化チタンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
【００１６】この発明の高速フライス切削用サーメット
製切削工具の結合相は、ＮｉおよびＣｏからなり、その
総量が５％未満では著しく靭性が不足するので好ましく
なく、逆に３０％を越えると著しく耐摩耗性が低下する
ので好ましくない。また結合相のＮｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）
で表わされる重量比が０．５以下となるとＣｏ量がＮｉ
量に対して多くなり、結合相の格子定数が３．５４５オ
ングストロームより大きくなって耐欠損性が低下するの
で好ましくなく、一方、Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）の値が
１．０となるとＣｏは含まれなくなり、切削工具の十分
な靭性が得られなくなるので好ましくない。
製切削工具の結合相は、ＮｉおよびＣｏからなり、その
総量が５％未満では著しく靭性が不足するので好ましく
なく、逆に３０％を越えると著しく耐摩耗性が低下する
ので好ましくない。また結合相のＮｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）
で表わされる重量比が０．５以下となるとＣｏ量がＮｉ
量に対して多くなり、結合相の格子定数が３．５４５オ
ングストロームより大きくなって耐欠損性が低下するの
で好ましくなく、一方、Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）の値が
１．０となるとＣｏは含まれなくなり、切削工具の十分
な靭性が得られなくなるので好ましくない。
【００１７】さらに上記結合相の格子定数は、上述のよ
うに３．５４５オングストロームより大きくなると応力
緩和能力が低下し、高速フライス切削時に熱クラックが
発生しやすくなって工具寿命が短くなることを既に述べ
たが、一方、Ｃｏを含む結合相の格子定数がＮｉの理論
格子定数（３．５２４オングストローム）以下にはなり
得ない。したがって、この発明の高速フライス切削用サ
ーメット製切削工具の結合相は、５〜３０％を占め、そ
の組成は０．５＜Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜１．０であっ
て、かつ格子定数は３．５２４オングストロームを越え
３．５４５オングストローム以下の範囲内にあるように
定めた。
うに３．５４５オングストロームより大きくなると応力
緩和能力が低下し、高速フライス切削時に熱クラックが
発生しやすくなって工具寿命が短くなることを既に述べ
たが、一方、Ｃｏを含む結合相の格子定数がＮｉの理論
格子定数（３．５２４オングストローム）以下にはなり
得ない。したがって、この発明の高速フライス切削用サ
ーメット製切削工具の結合相は、５〜３０％を占め、そ
の組成は０．５＜Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜１．０であっ
て、かつ格子定数は３．５２４オングストロームを越え
３．５４５オングストローム以下の範囲内にあるように
定めた。
【００１８】さらに、この発明の硬質分散相の成分組成
範囲を上記の如く限定した理由は以下の通りである。
範囲を上記の如く限定した理由は以下の通りである。
【００１９】（イ） 炭化チタン 炭化チタンは、耐摩耗性を向上させる成分であり、その
量が２５％未満では切削工具として実用化できるだけの
耐摩耗性が得られず、一方、６０％を越えて含有させる
と熱クラックが発生しやすくなるので好ましくない。
量が２５％未満では切削工具として実用化できるだけの
耐摩耗性が得られず、一方、６０％を越えて含有させる
と熱クラックが発生しやすくなるので好ましくない。
【００２０】したがって、サーメット製切削工具に含ま
れる炭化チタンは２５〜６０％に定めた。
れる炭化チタンは２５〜６０％に定めた。
【００２１】（ロ） 窒化チタン 窒化チタンは、１５％未満では切削工具の強靱化が達成
できず、逆に３０％を越えて含有させると、難焼結性で
巣孔が生じやすくなり、耐摩耗性を低下させるところか
らその含有量を１５〜３０％に定めた。
できず、逆に３０％を越えて含有させると、難焼結性で
巣孔が生じやすくなり、耐摩耗性を低下させるところか
らその含有量を１５〜３０％に定めた。
【００２２】（ハ） 炭化タングステンおよび炭化モリ
ブデン これらの成分はその合計量が１０％未満では耐欠損性が
劣るようになるので好ましくなく、一方、３０％を越え
て含有すると耐摩耗性および耐溶着性が劣るようになる
ので好ましくない。従って、炭化タングステンおよび炭
化モリブデンの合計量は１０〜３５％に定めた。
ブデン これらの成分はその合計量が１０％未満では耐欠損性が
劣るようになるので好ましくなく、一方、３０％を越え
て含有すると耐摩耗性および耐溶着性が劣るようになる
ので好ましくない。従って、炭化タングステンおよび炭
化モリブデンの合計量は１０〜３５％に定めた。
【００２３】（ニ） 周期律表５ａ族金属の炭化物また
は窒化物 これら成分はいずれも耐熱変形性を付与する成分である
が、周期律表５ａ族金属の炭化物または窒化物が３％未
満では所望の耐熱変形性が得られず、一方、２５％を越
えて含有しても耐欠損性が低下するので好ましくない。
は窒化物 これら成分はいずれも耐熱変形性を付与する成分である
が、周期律表５ａ族金属の炭化物または窒化物が３％未
満では所望の耐熱変形性が得られず、一方、２５％を越
えて含有しても耐欠損性が低下するので好ましくない。
【００２４】したがって、周期律表５ａ族金属の炭化物
または窒化物の含有量は３〜２５％に定めた。
または窒化物の含有量は３〜２５％に定めた。
【００２５】（ホ） Ｚｒおよび／またはＨｆの炭化物
もしくは窒化物 これら成分も耐熱変形性を付与する成分であるが、その
含有量が１％未満では所望の耐熱変形性が得られず、一
方、５％を越えて含有しても耐欠損性が低下するので好
ましくない。したがって、Ｚｒおよび／またはＨｆの炭
化物もしくは窒化物は１〜５％の範囲に定めた。
もしくは窒化物 これら成分も耐熱変形性を付与する成分であるが、その
含有量が１％未満では所望の耐熱変形性が得られず、一
方、５％を越えて含有しても耐欠損性が低下するので好
ましくない。したがって、Ｚｒおよび／またはＨｆの炭
化物もしくは窒化物は１〜５％の範囲に定めた。
【００２６】なお、上記（ニ）および（ホ）の成分を炭
化チタンと共に含有する時は、それらの合計量が２５〜
６０％の範囲にあることが好ましい。
化チタンと共に含有する時は、それらの合計量が２５〜
６０％の範囲にあることが好ましい。
【００２７】この発明の結合相の格子定数が３．５２４
オングストロームを越え３．５４５オングストローム以
下の範囲にあるサーメット製切削工具を作製するには、
焼結雰囲気を一部または全部の焼結期間において、ＣＨ
4 またはＣＯ2 を含む浸炭性ガスを使用する。
オングストロームを越え３．５４５オングストローム以
下の範囲にあるサーメット製切削工具を作製するには、
焼結雰囲気を一部または全部の焼結期間において、ＣＨ
4 またはＣＯ2 を含む浸炭性ガスを使用する。
【００２８】
【実施例】原料粉末として、ＴｉＣ粉末（平均粒径：
１．５μｍ）、ＴｉＮ粉末（平均粒径：１．０μｍ）、
ＴｉＣＮ粉末（平均粒径：１．５μｍ）、ＺｒＣ粉末
（平均粉末：１．５μｍ）、ＨｆＣ粉末（平均粒径：
１．０μｍ）、ＴａＣ粉末（平均粒径：１．２μｍ）、
Ｍｏ2 Ｃ粉末（平均粒径：１．５μｍ）、ＷＣ粉末（平
均粒径：１．０μｍ）、ＮｂＣ粉末（平均粒径：１．３
μｍ）、Ｃｏ粉末（平均粒径：１．２μｍ）、Ｎｉ粉末
（平均粒径：１．０μｍ）およびグラファイト粉末（平
均粒径：１．０μｍ）を用意し、これら原料粉末を表１
に示される割合に配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を作製した。この圧粉体を表２に示される条件で焼結
し、表２に示される結合相の格子定数を有する本発明サ
ーメット製フライス切削工具（以下、本発明切削工具と
いう）１〜７および従来サーメット製フライス切削工具
（以下、従来切削工具という）１〜６を作製した。尚、
表２に示した結合相の格子定数は（１，１，１）面にお
ける値である。
１．５μｍ）、ＴｉＮ粉末（平均粒径：１．０μｍ）、
ＴｉＣＮ粉末（平均粒径：１．５μｍ）、ＺｒＣ粉末
（平均粉末：１．５μｍ）、ＨｆＣ粉末（平均粒径：
１．０μｍ）、ＴａＣ粉末（平均粒径：１．２μｍ）、
Ｍｏ2 Ｃ粉末（平均粒径：１．５μｍ）、ＷＣ粉末（平
均粒径：１．０μｍ）、ＮｂＣ粉末（平均粒径：１．３
μｍ）、Ｃｏ粉末（平均粒径：１．２μｍ）、Ｎｉ粉末
（平均粒径：１．０μｍ）およびグラファイト粉末（平
均粒径：１．０μｍ）を用意し、これら原料粉末を表１
に示される割合に配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を作製した。この圧粉体を表２に示される条件で焼結
し、表２に示される結合相の格子定数を有する本発明サ
ーメット製フライス切削工具（以下、本発明切削工具と
いう）１〜７および従来サーメット製フライス切削工具
（以下、従来切削工具という）１〜６を作製した。尚、
表２に示した結合相の格子定数は（１，１，１）面にお
ける値である。
【００２９】これら本発明切削工具１〜７および従来切
削工具１〜６を用い、下記の条件の高速フライス切削試
験を行ない、切刃に欠損が生じるまでの時間を測定し、
その結果を表２に示した。
削工具１〜６を用い、下記の条件の高速フライス切削試
験を行ない、切刃に欠損が生じるまでの時間を測定し、
その結果を表２に示した。
【００３０】高速フライス切削試験条件 被削材 ：ＳＣＭ４４０（ＨB ２２０）の角材、 切削速度 ：２５０ｍ／min 、 切込み ：１．５mm、 送 り ：０．２１mm刃（１枚刃、乾式、センターカ
ット）
ット）
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【発明の効果】表１および表２に示される結果から、結
合相の格子定数が３．５４５〜３．５２４オングストロ
ームの範囲内にありかつ０．５＜Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）
＜１．０である本発明切削工具１〜７は、格子定数が
３．５４５オングストロームを越える従来切削工具１〜
６に比べて工具寿命が格段にすぐれていることがわか
る。
合相の格子定数が３．５４５〜３．５２４オングストロ
ームの範囲内にありかつ０．５＜Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）
＜１．０である本発明切削工具１〜７は、格子定数が
３．５４５オングストロームを越える従来切削工具１〜
６に比べて工具寿命が格段にすぐれていることがわか
る。
【００３４】したがって、この発明のサーメット製切削
工具は高速フライス切削に適用して従来よりも生産性を
向上させることができる。
工具は高速フライス切削に適用して従来よりも生産性を
向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23C 5/16 C22C 29/02 C22C 29/16 B23B 27/14
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）で表わされる重量
比が０．５より大きく１．０より小さい範囲にあるＮｉ
およびＣｏを主成分とする結合相を重量％で５〜３０％
含有し、残りが硬質分散相からなるサーメット製切削工
具であって、上記結合相の格子定数は３．５２４オング
ストロームを越え３．５４５オングストローム以下の範
囲にあることを特徴とする高速フライス切削用サーメッ
ト製切削工具。 - 【請求項２】 上記硬質分散相は、下記の（１）〜
（４）のうちのいずれかの成分組成を有することを特徴
とする請求項１記載の高速フライス切削用サーメット製
切削工具。 （１） 炭化チタン：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。 （２） 周期律表５ａ族金属の炭化物または窒化物の少
なくとも１種：３〜２５％と残部炭化チタンとの合計：
２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。 （３） Ｚｒおよび／またはＨｆの炭化物もしくは窒化
物のうち少なくとも１種：１〜５％と残部炭化チタンと
の合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。 （４） 周期律表５ａ族金属の炭化物または窒化物の少
なくとも１種：３〜２５％とＺｒおよび／またはＨｆの
炭化物もしくは窒化物の少なくとも１種：１〜５％と残
部炭化チタンとの合計：２５〜６０％、 窒化チタン：１５〜３０％、 炭化タングステンと炭化モリブデンの合計：１０〜３５
％、 および／またはこれら２種以上の相互固溶体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28050793A JP3264064B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 高速フライス切削用サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28050793A JP3264064B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 高速フライス切削用サーメット製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07112313A JPH07112313A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3264064B2 true JP3264064B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=17626063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28050793A Expired - Lifetime JP3264064B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 高速フライス切削用サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3264064B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112019001672T5 (de) | 2018-03-29 | 2020-12-10 | Kyocera Corporation | Hartmetall, beschichtetes Werkzeug unter Verwendung desselben und Schneidwerkzeug |
| JP6922110B1 (ja) | 2020-10-09 | 2021-08-18 | 日本タングステン株式会社 | 粉砕・撹拌・混合・混練機部材 |
-
1993
- 1993-10-14 JP JP28050793A patent/JP3264064B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112313A (ja) | 1995-05-02 |
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