JP3377090B2 - 被覆切削工具 - Google Patents
被覆切削工具Info
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- JP3377090B2 JP3377090B2 JP2000099813A JP2000099813A JP3377090B2 JP 3377090 B2 JP3377090 B2 JP 3377090B2 JP 2000099813 A JP2000099813 A JP 2000099813A JP 2000099813 A JP2000099813 A JP 2000099813A JP 3377090 B2 JP3377090 B2 JP 3377090B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性および耐
欠損性に優れた被覆切削工具に関するものである。特
に、切削工具の部位ごとに硬質被膜の膜構造を変えた被
覆切削工具に関するものである。
欠損性に優れた被覆切削工具に関するものである。特
に、切削工具の部位ごとに硬質被膜の膜構造を変えた被
覆切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】切削工具の使用される環境がますます苛
酷になるのに伴い、超硬合金やサーメットの表面に化学
蒸着法（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）などの手段によ
って各種セラミックスの硬質被膜を形成した被覆切削工
具が実用化されている。このような硬質被覆の例として
は、炭化チタン（TiC）、窒化チタン（TiN）、炭窒化チ
タン（TiCN）、炭窒酸化チタン（TiCNO）及びアルミナ
（Al203）などの単層又は多層被膜がある。これらの被
膜は切削工具の耐摩耗性が向上するだけでなく、切削時
に被削材と切削工具とが反応することを防止でき、結果
的に工具の寿命向上を図ることができる。また、このよ
うな被覆の組織は、粒状、柱状、縦長成長などの組織形
態を有しており、様々な組織構造を活かした特性が発揮
できるとされている。
酷になるのに伴い、超硬合金やサーメットの表面に化学
蒸着法（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）などの手段によ
って各種セラミックスの硬質被膜を形成した被覆切削工
具が実用化されている。このような硬質被覆の例として
は、炭化チタン（TiC）、窒化チタン（TiN）、炭窒化チ
タン（TiCN）、炭窒酸化チタン（TiCNO）及びアルミナ
（Al203）などの単層又は多層被膜がある。これらの被
膜は切削工具の耐摩耗性が向上するだけでなく、切削時
に被削材と切削工具とが反応することを防止でき、結果
的に工具の寿命向上を図ることができる。また、このよ
うな被覆の組織は、粒状、柱状、縦長成長などの組織形
態を有しており、様々な組織構造を活かした特性が発揮
できるとされている。
【０００３】例えば、特開平2-311202号公報では硬質被
覆１層中の結晶形態が柱状晶結晶と粒状晶結晶とが混在
した組織を有し、耐摩耗性を劣化させることなく耐欠損
性に優れた被覆工具を提案している。
覆１層中の結晶形態が柱状晶結晶と粒状晶結晶とが混在
した組織を有し、耐摩耗性を劣化させることなく耐欠損
性に優れた被覆工具を提案している。
【０００４】また、特開平6-8008号公報では硬質被膜に
おける炭窒化チタン層の下層を粒状結晶組織で上層を縦
長結晶組織などとし、耐チッピング性に優れた被覆工具
を提案している。
おける炭窒化チタン層の下層を粒状結晶組織で上層を縦
長結晶組織などとし、耐チッピング性に優れた被覆工具
を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各公報記
載の被覆切削工具では耐欠損性、耐チッピング性の向上
は図れるものの耐摩耗性の劣化防止あるいは向上は実現
できていないのが現状である。
載の被覆切削工具では耐欠損性、耐チッピング性の向上
は図れるものの耐摩耗性の劣化防止あるいは向上は実現
できていないのが現状である。
【０００６】一方、別の従来技術として、アセトニトリ
ル（CH3CN）などの有機CN化合物を用いた熱CVD法による
炭窒化チタン（TiCN）膜は、突発的な欠損あるいはチッ
ピングが起こるため寿命が不安定になる傾向が見られ
た。
ル（CH3CN）などの有機CN化合物を用いた熱CVD法による
炭窒化チタン（TiCN）膜は、突発的な欠損あるいはチッ
ピングが起こるため寿命が不安定になる傾向が見られ
た。
【０００７】この問題を解決するため、例えば特開平7-
285001号公報や特開平8-71814号公報などでは、TiCN層
の微視的な構造を改善した技術が提案されている。しか
し、これらは膜厚と結晶組織の粒径・硬度などの規定に
とどまっており適切な組織形状については規定していな
い。
285001号公報や特開平8-71814号公報などでは、TiCN層
の微視的な構造を改善した技術が提案されている。しか
し、これらは膜厚と結晶組織の粒径・硬度などの規定に
とどまっており適切な組織形状については規定していな
い。
【０００８】さらに、特開平10-109206号公報では、結
晶組織構造の規定により組織コントロールを行ない、微
細柱状組織が耐摩耗性と耐欠損性の両立が図れることを
開示している。しかし、切削工具の部位に応じて様々な
特性を両立することは実現できていない。
晶組織構造の規定により組織コントロールを行ない、微
細柱状組織が耐摩耗性と耐欠損性の両立が図れることを
開示している。しかし、切削工具の部位に応じて様々な
特性を両立することは実現できていない。
【０００９】従って、本発明の主目的は、耐摩耗性、特
に耐クレータ摩耗性および耐欠損性を一層改善して両立
できる被覆切削工具を提供することにある。
に耐クレータ摩耗性および耐欠損性を一層改善して両立
できる被覆切削工具を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、切削工具にお
ける各部位の機能に対応した膜構造の硬質被膜を設ける
ことで上記の目的を達成する。
ける各部位の機能に対応した膜構造の硬質被膜を設ける
ことで上記の目的を達成する。
【００１１】すなわち、本発明被覆切削工具は、基材と
その表面に形成された硬質被膜とを具え、逃げ面および
すくい面を有する被覆切削工具である。この工具におい
て次の領域α1、α2、β1およびβ2を有する。 α1：刃先稜線から逃げ面方向に0.20mm以内の領域 α2：実質的に切削に関与する範囲のうち領域α1に隣接
して逃げ面方向に領域α1の0.5倍以上の範囲を有する領
域 β1：刃先稜線からすくい面方向に0.50mm以内の領域 β2：実質的に切削に関与する範囲のうち領域β1に隣接
してすくい面方向に領域β1の0.5倍以上の範囲を有する
領域
その表面に形成された硬質被膜とを具え、逃げ面および
すくい面を有する被覆切削工具である。この工具におい
て次の領域α1、α2、β1およびβ2を有する。 α1：刃先稜線から逃げ面方向に0.20mm以内の領域 α2：実質的に切削に関与する範囲のうち領域α1に隣接
して逃げ面方向に領域α1の0.5倍以上の範囲を有する領
域 β1：刃先稜線からすくい面方向に0.50mm以内の領域 β2：実質的に切削に関与する範囲のうち領域β1に隣接
してすくい面方向に領域β1の0.5倍以上の範囲を有する
領域
【００１２】このうち領域α1およびβ1の範囲では、硬
質被膜は以下の、の構造を有する層を含む。 結晶粒の成長方向が、基材に対して実質的に垂直方向
で、結晶粒の粒界の２等分線に対して±2°以内の角度
を有する。 結晶粒のアスペクト比が５以上である。
質被膜は以下の、の構造を有する層を含む。 結晶粒の成長方向が、基材に対して実質的に垂直方向
で、結晶粒の粒界の２等分線に対して±2°以内の角度
を有する。 結晶粒のアスペクト比が５以上である。
【００１３】また、領域α2およびβ2の範囲では、硬質
被膜は以下の、の構造を有する層を含むことを特徴
とする。 結晶粒の成長方向が、結晶粒の粒界の２等分線に対し
て±2°超〜±40°以内の角度を有する。 結晶粒のアスペクト比が５以上である。
被膜は以下の、の構造を有する層を含むことを特徴
とする。 結晶粒の成長方向が、結晶粒の粒界の２等分線に対し
て±2°超〜±40°以内の角度を有する。 結晶粒のアスペクト比が５以上である。
【００１４】このように、本発明切削工具では、切削工
具の部位により異なる組織構造の硬質被膜を形成し、耐
摩耗性と耐欠損性の両立を図っている。
具の部位により異なる組織構造の硬質被膜を形成し、耐
摩耗性と耐欠損性の両立を図っている。
【００１５】切削抵抗が最も大きく工具に負荷がかかる
部位、すなわち領域α1、β1では、耐欠損性を重視して
結晶粒が基材に対してほぼ垂直の組織構造を有する硬質
被膜を形成している。これにより、切削中の応力が基材
に対し垂直にかかり、亀裂の導入が基材に対して垂直
で、かつ亀裂の導入が分散されることにより耐欠損性・
耐チッピング性の向上が図れる。
部位、すなわち領域α1、β1では、耐欠損性を重視して
結晶粒が基材に対してほぼ垂直の組織構造を有する硬質
被膜を形成している。これにより、切削中の応力が基材
に対し垂直にかかり、亀裂の導入が基材に対して垂直
で、かつ亀裂の導入が分散されることにより耐欠損性・
耐チッピング性の向上が図れる。
【００１６】一方、領域α1、β1から外れるが切り屑や
被削材と接触し、あるいはこの接触個所の近傍であって
実質的に切削に関与する部位、すなわち領域α2、β2に
は耐摩耗性を重視して結晶粒が基材に対して傾斜した組
織構造を有する硬質被膜を形成している。これにより、
各結晶粒に異方性を持たして摩耗の進行を抑制し、実質
的に耐摩耗性あるいは耐クレータ性の向上を図る。
被削材と接触し、あるいはこの接触個所の近傍であって
実質的に切削に関与する部位、すなわち領域α2、β2に
は耐摩耗性を重視して結晶粒が基材に対して傾斜した組
織構造を有する硬質被膜を形成している。これにより、
各結晶粒に異方性を持たして摩耗の進行を抑制し、実質
的に耐摩耗性あるいは耐クレータ性の向上を図る。
【００１７】ここで、硬質被膜は、耐摩耗性に優れるセ
ラミックス材料により構成することが望ましい。例え
ば、周期律表IVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、硼炭窒化物、酸化物、炭酸化
物、酸窒化物、炭酸窒化物および酸化アルミニウムが挙
げられる。特に、化学式Ti（CｗNｘOｙBｚ）（ｗ＋ｘ＋
ｙ＋z＝１、0≦ｗ、x、y、ｚ≦1）で表されるチタン化
合物、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化
ハフニウムよりなる群から選択される１種以上で構成さ
れる層を含むことが好ましい。その場合、トータル平均
膜厚は1.0〜30.0μmが好適である。この構成により、耐
摩耗性と耐欠損性のバランスが良くなり、長期にわたり
優れた性能を発揮できる。
ラミックス材料により構成することが望ましい。例え
ば、周期律表IVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、硼炭窒化物、酸化物、炭酸化
物、酸窒化物、炭酸窒化物および酸化アルミニウムが挙
げられる。特に、化学式Ti（CｗNｘOｙBｚ）（ｗ＋ｘ＋
ｙ＋z＝１、0≦ｗ、x、y、ｚ≦1）で表されるチタン化
合物、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化
ハフニウムよりなる群から選択される１種以上で構成さ
れる層を含むことが好ましい。その場合、トータル平均
膜厚は1.0〜30.0μmが好適である。この構成により、耐
摩耗性と耐欠損性のバランスが良くなり、長期にわたり
優れた性能を発揮できる。
【００１８】また、硬質被膜はTiCNを含むことも望まし
い。その場合、結晶粒のアスペクト比５以上の層をTiCN
とすることが好適である。
い。その場合、結晶粒のアスペクト比５以上の層をTiCN
とすることが好適である。
【００１９】さらに、硬質被膜の膜構造は、単層でも多
層でも構わない。基材上に形成される第一層はTiNとす
ることが望ましい。第一層をTiNとすることで、基材表
面のCo揮散抑制、膜中の塩素量の低下などにより、基材
に対する硬質被膜の密着性向上が図れる。そして、多層
膜構造とした場合、第一層の上に形成される第二層をTi
CNとし、この第二層を領域α1、α2、β1およびβ2の条
件を具えた層とすることが好ましい。
層でも構わない。基材上に形成される第一層はTiNとす
ることが望ましい。第一層をTiNとすることで、基材表
面のCo揮散抑制、膜中の塩素量の低下などにより、基材
に対する硬質被膜の密着性向上が図れる。そして、多層
膜構造とした場合、第一層の上に形成される第二層をTi
CNとし、この第二層を領域α1、α2、β1およびβ2の条
件を具えた層とすることが好ましい。
【００２０】なお、最外層および最内層の少なくとも一
方に周期律表IVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、硼炭窒化物、酸化物、炭酸化
物、酸窒化物、炭酸窒化物および酸化アルミニウムより
なる層を形成しても良い。特に、化学式Ti（CｗNｘOｙB
ｚ）（ｗ＋ｘ＋ｙ＋z＝１、0≦ｗ、x、y、ｚ≦1）で表
されるチタン化合物、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化ハフニウムよりなる群から選択される１種以
上で構成される層が好ましい。その場合、トータル平均
膜厚は2.0〜31.0μｍとすることが好ましい。この構成
により、耐摩耗性と耐欠損性の向上を図ることができ
る。
方に周期律表IVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、硼炭窒化物、酸化物、炭酸化
物、酸窒化物、炭酸窒化物および酸化アルミニウムより
なる層を形成しても良い。特に、化学式Ti（CｗNｘOｙB
ｚ）（ｗ＋ｘ＋ｙ＋z＝１、0≦ｗ、x、y、ｚ≦1）で表
されるチタン化合物、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化ハフニウムよりなる群から選択される１種以
上で構成される層が好ましい。その場合、トータル平均
膜厚は2.0〜31.0μｍとすることが好ましい。この構成
により、耐摩耗性と耐欠損性の向上を図ることができ
る。
【００２１】また、硬質被膜中に周期律表IVa、Va、VI
a、IVb、Vb、VIb族の原子を１種以上添加しても良い。
これにより、結晶粒子の歪みを固溶強化し、更に耐摩耗
性と耐欠損性の向上を図ることができる。
a、IVb、Vb、VIb族の原子を１種以上添加しても良い。
これにより、結晶粒子の歪みを固溶強化し、更に耐摩耗
性と耐欠損性の向上を図ることができる。
【００２２】上記の硬質被膜は、公知のPVD法やCVD法に
より形成することができる。領域α1、β1に形成されて
実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、基材表面ま
たは下地層における領域α1、β1の表面を研磨などの加
工により平滑にしておくことにより実現できる。好まし
い基材表面または下地層の表面粗さは0.4μm以下であ
る。実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、速い成
長速度で形成することが好ましい。好適な成長速度は0.
01〜0.05（μm／min）程度である。
より形成することができる。領域α1、β1に形成されて
実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、基材表面ま
たは下地層における領域α1、β1の表面を研磨などの加
工により平滑にしておくことにより実現できる。好まし
い基材表面または下地層の表面粗さは0.4μm以下であ
る。実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、速い成
長速度で形成することが好ましい。好適な成長速度は0.
01〜0.05（μm／min）程度である。
【００２３】また、領域α2、β2に形成されて基材に対
して傾斜した結晶粒を有する層は、基材表面または下地
層における領域α2、β2の表面をブラストなどの加工に
より粗面にしておくことにより実現できる。
して傾斜した結晶粒を有する層は、基材表面または下地
層における領域α2、β2の表面をブラストなどの加工に
より粗面にしておくことにより実現できる。
【００２４】さらに、領域α1、β1、α2、β2のいずれ
においても、原料ガスに有機CNガスを用いて形成したTi
CN層で比較的アスペクト比が５以上の組織が得られ易
い。
においても、原料ガスに有機CNガスを用いて形成したTi
CN層で比較的アスペクト比が５以上の組織が得られ易
い。
【００２５】一方、基材の材料としては、超硬合金やサ
ーメットが最適である。基材に超硬合金を用いた場合、
基材表面部に脱β層を有し、この脱β層の平均厚みを50
μｍ以下とすることが好ましい。この構成によっても耐
摩耗性と耐欠損性の向上を図ることができ、工具寿命を
延命することができる。
ーメットが最適である。基材に超硬合金を用いた場合、
基材表面部に脱β層を有し、この脱β層の平均厚みを50
μｍ以下とすることが好ましい。この構成によっても耐
摩耗性と耐欠損性の向上を図ることができ、工具寿命を
延命することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。基材として、表１に示された原料粉末を用いて表
１記載の配合組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混
合し、乾燥した後、ISO・CNMG120408の形状の圧粉体に
プレス成型し、真空雰囲気中で表１記載の条件で焼結を
行なって基材を作製した。その後、基材表面に平面研
磨、刃先ホーニング処理を施し、化学蒸着装置（熱CV
D）を用いて表２に示される条件で表３〜７に記載され
た組成および結晶構造の硬質被膜を形成した。
する。基材として、表１に示された原料粉末を用いて表
１記載の配合組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混
合し、乾燥した後、ISO・CNMG120408の形状の圧粉体に
プレス成型し、真空雰囲気中で表１記載の条件で焼結を
行なって基材を作製した。その後、基材表面に平面研
磨、刃先ホーニング処理を施し、化学蒸着装置（熱CV
D）を用いて表２に示される条件で表３〜７に記載され
た組成および結晶構造の硬質被膜を形成した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】
【表６】
【００３３】
【表７】
【００３４】ここで、試験に供した切削工具における各
領域の説明を図1に基づいて行う。基材1の表面に硬質被
膜2が形成され、図の水平面がすくい面3、垂直面が逃げ
面4である。ここで、刃先稜線5から逃げ面方向に0.20mm
以内の領域をα1とし、実質的に切削に関与する範囲の
うち領域α1に隣接して逃げ面方向に領域α1の0.5倍以
上の範囲を有する領域をα2とする。また、刃先稜線5か
らすくい面方向に0.50mm以内の領域をβ1とし、実質的
に切削に関与する範囲のうち領域β1に隣接してすくい
面方向に領域β1の0.5倍以上の範囲を有する領域β2と
する。
領域の説明を図1に基づいて行う。基材1の表面に硬質被
膜2が形成され、図の水平面がすくい面3、垂直面が逃げ
面4である。ここで、刃先稜線5から逃げ面方向に0.20mm
以内の領域をα1とし、実質的に切削に関与する範囲の
うち領域α1に隣接して逃げ面方向に領域α1の0.5倍以
上の範囲を有する領域をα2とする。また、刃先稜線5か
らすくい面方向に0.50mm以内の領域をβ1とし、実質的
に切削に関与する範囲のうち領域β1に隣接してすくい
面方向に領域β1の0.5倍以上の範囲を有する領域β2と
する。
【００３５】本例では、領域α1、α2、β1、β2の各幅
を「部位の幅」として表３〜７に示している。また、同
表にアスペクト比・成長角度も示している。
を「部位の幅」として表３〜７に示している。また、同
表にアスペクト比・成長角度も示している。
【００３６】次に、硬質被膜の具体的な形成方法を説明
する。実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、基材
表面または下地層における領域α1、β1の表面を研磨加
工により平滑にしておくことで形成した。領域α1、β1
における基材表面または下地層の表面粗さは0.4μm以下
である。また、基材に対して傾斜した結晶粒を有する層
は、基材表面または下地層における領域α2、β2の表面
をブラスト加工により粗面にしておくことで形成した。
領域α2、β2における基材表面または下地層の表面粗さ
は0.5μm以上である。
する。実質的に基材に垂直の結晶粒を有する層は、基材
表面または下地層における領域α1、β1の表面を研磨加
工により平滑にしておくことで形成した。領域α1、β1
における基材表面または下地層の表面粗さは0.4μm以下
である。また、基材に対して傾斜した結晶粒を有する層
は、基材表面または下地層における領域α2、β2の表面
をブラスト加工により粗面にしておくことで形成した。
領域α2、β2における基材表面または下地層の表面粗さ
は0.5μm以上である。
【００３７】各切削工具の硬質被膜の特徴を以下に整理
しておく。 本発明品１：単層の硬質被膜で、この被膜が基材に対し
て実質的に垂直な組織を有している。 本発明品２：２層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品３：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品４：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第１層
および第２層が基材に対して実質的に垂直な組織を有し
ている。 本発明品５：４層の硬質被膜で、領域α1、β1の第１層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品６：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品７：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。
しておく。 本発明品１：単層の硬質被膜で、この被膜が基材に対し
て実質的に垂直な組織を有している。 本発明品２：２層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品３：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品４：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第１層
および第２層が基材に対して実質的に垂直な組織を有し
ている。 本発明品５：４層の硬質被膜で、領域α1、β1の第１層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品６：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。 本発明品７：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層
が基材に対して実質的に垂直な組織を有している。
【００３８】比較品８：単層の硬質被膜で、部位ごとの
膜構造制御を行っていない。 比較品９：２層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して実質的に垂直な組織を有している。 比較品10：単層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して傾斜した組織を有している。 比較品11：２層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して実質的に垂直な組織を有している。 比較品12：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層が
基材に対して実質的に垂直な組織を有している。但し、
トータル膜厚が35μmと厚い。
膜構造制御を行っていない。 比較品９：２層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して実質的に垂直な組織を有している。 比較品10：単層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して傾斜した組織を有している。 比較品11：２層の硬質被膜で、全ての部位において基材
に対して実質的に垂直な組織を有している。 比較品12：５層の硬質被膜で、領域α1、β1の第２層が
基材に対して実質的に垂直な組織を有している。但し、
トータル膜厚が35μmと厚い。
【００３９】組織の成長方向、アスペクト比の測定方法
は次の通りである。切削工具の縦断面に対して平行ある
いは適当な角度（10°以下が好ましい）をつけて研磨
し、適当な腐食液（沸酸と硝酸と蒸留水の混合溶液な
ど）を用いて結晶粒界を浮かび上がらせた後に、走査型
電子顕微鏡で観察して、適切な倍率で撮影した写真から
結晶粒径の成長方向、アスペクト比を算出する。
は次の通りである。切削工具の縦断面に対して平行ある
いは適当な角度（10°以下が好ましい）をつけて研磨
し、適当な腐食液（沸酸と硝酸と蒸留水の混合溶液な
ど）を用いて結晶粒界を浮かび上がらせた後に、走査型
電子顕微鏡で観察して、適切な倍率で撮影した写真から
結晶粒径の成長方向、アスペクト比を算出する。
【００４０】成長方向の角度は、図２に示すように、上
記顕微鏡写真から結晶粒10における硬質被膜の厚さの２
/５および４/５の各位置と粒界との交点11〜14を求め、
交点11、13で構成される直線と交点12、14で構成される
両直線の中心線15に対する角度を算出して求める。
記顕微鏡写真から結晶粒10における硬質被膜の厚さの２
/５および４/５の各位置と粒界との交点11〜14を求め、
交点11、13で構成される直線と交点12、14で構成される
両直線の中心線15に対する角度を算出して求める。
【００４１】アスペクト比は、硬質被膜の水平方向の結
晶粒径（（上端側粒径＋下端側粒径）/２）と膜厚23と
の比を算出して求める。図２において、結晶粒20の上端
側粒径は21で、下端側粒径は22で表される。
晶粒径（（上端側粒径＋下端側粒径）/２）と膜厚23と
の比を算出して求める。図２において、結晶粒20の上端
側粒径は21で、下端側粒径は22で表される。
【００４２】そして、本発明品１〜７および比較品８〜
12について「切削条件1」で連続切削試験を行なって逃
げ面の摩耗量とすくい面のクレータ摩耗量を測定し、
「切削条件2」で断続切削を行って、欠損までの時間を
測定した。これらの結果を表８に示す。
12について「切削条件1」で連続切削試験を行なって逃
げ面の摩耗量とすくい面のクレータ摩耗量を測定し、
「切削条件2」で断続切削を行って、欠損までの時間を
測定した。これらの結果を表８に示す。
【００４３】（切削条件１）
被削材：SCM435 丸棒
切削速度：150m/min
送り：0.30mm/rev
切込み：1.8mm
切削時間：40min
切削油：使用せず
【００４４】（切削条件２）
被削材：SCM415 溝付き丸棒
切削速度：400m/min
送り：0.30mm/rev
切込み：1.5mm
切削油：使用せず
【００４５】
【表８】
【００４６】表８から明らかなように、本発明の被覆切
削工具を用いて加工を行なった場合、優れた耐摩耗性・
耐クレータ摩耗性と耐欠損性・耐チッピング性が両立で
きると共に、切削工具の寿命を安定して飛躍的に向上さ
せることが可能となる。
削工具を用いて加工を行なった場合、優れた耐摩耗性・
耐クレータ摩耗性と耐欠損性・耐チッピング性が両立で
きると共に、切削工具の寿命を安定して飛躍的に向上さ
せることが可能となる。
【００４７】尚、本発明の被覆切削工具は、上述の具体
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切削工具の部位ごとに異なる構造の硬質被膜を形成する
ことで、耐摩耗性と耐欠損性とを両立した長寿命の切削
工具を得ることができる。
切削工具の部位ごとに異なる構造の硬質被膜を形成する
ことで、耐摩耗性と耐欠損性とを両立した長寿命の切削
工具を得ることができる。
【図１】本発明工具における各領域の説明図である。
【図２】結晶粒の成長角度とアスペクト比の説明図であ
る。
る。
1 基材
2 硬質被膜
3 すくい面
4 逃げ面
5 切刃稜線
10 結晶粒
11〜14 交点
15 ２等分線
20 結晶粒
21 上端側粒径
22 下端側粒径
23 結晶粒膜厚
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−66404（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−158052（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−109206（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−267905（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−225705（ＪＰ，Ａ)
特開2000−234172（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23B 27/14
C23C 30/00
Claims (9)
- 【請求項１】 基材とその表面に形成された硬質被膜と
を具え、逃げ面およびすくい面を有する被覆切削工具で
あって、 刃先稜線から逃げ面方向に0.20mm以内の領域α1と、 実質的に切削に関与する範囲のうち領域α1に隣接して
逃げ面方向に領域α1の0.5倍以上の範囲を有する領域α
2と、 刃先稜線からすくい面方向に0.50mm以内の領域β1と、 実質的に切削に関与する範囲のうち領域β1に隣接して
すくい面方向に領域β1の0.5倍以上の範囲を有する領域
β2とを有し、 前記領域α1およびβ1の範囲で前記硬質被膜は以下の
、の構造を有する層を含み、 結晶粒の成長方向が、基材に対して実質的に垂直方向
で、結晶粒の粒界の２等分線に対して±2°以内の角度
を有する 結晶粒のアスペクト比が５以上である 前記領域α2およびβ2の範囲で前記硬質被膜は以下の
、の構造を有する層を含むことを特徴とする被覆切
削工具。 結晶粒の成長方向が、結晶粒の粒界の２等分線に対し
て±2°超〜±40°以内の角度を有する 結晶粒のアスペクト比が５以上である - 【請求項２】 硬質被膜が、周期律表IVa、Va、VIa族の
炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物、硼炭窒
化物、酸化物、炭酸化物、酸窒化物、炭酸窒化物および
酸化アルミニウムよりなる群から選択される１種以上で
構成される層を含み、 トータル平均膜厚が1.0〜30.0μmであることを特徴とす
る請求項１に記載の被覆切削工具。 - 【請求項３】 硬質被膜はTiCNを含むことを特徴とする
請求項１に記載の被覆切削工具。 - 【請求項４】 結晶粒のアスペクト比５以上の層がTiCN
であることを特徴とする請求項１に記載の被覆切削工
具。 - 【請求項５】 基材上に形成される第一層がTiNである
ことを特徴とする請求項１に記載の被覆切削工具。 - 【請求項６】 第一層の上に形成される第二層がTiCNあ
り、この第二層が領域α1、α2、β1およびβ2の条件を
具えた層であることを特徴とする請求項５に記載の被覆
切削工具。 - 【請求項７】 最外層および最内層の少なくとも一方に
周期律表IVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化物、
硼化物、硼窒化物、硼炭窒化物、酸化物、炭酸化物、酸
窒化物、炭酸窒化物および酸化アルミニウムよりなる群
から選択される１種以上で構成される層を有し、 トータル平均膜厚が2.0〜31.0μｍであることを特徴と
する請求項１または３に記載の被覆切削工具。 - 【請求項８】 基材が超硬合金またはサーメットである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の被覆
切削工具。 - 【請求項９】 基材が超硬合金で、基材表面部に脱β層
を有し、 この脱β層の平均厚みが50μｍ以下であることを特徴と
する請求項１に記載の被覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099813A JP3377090B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099813A JP3377090B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 被覆切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001277006A JP2001277006A (ja) | 2001-10-09 |
| JP3377090B2 true JP3377090B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=18614110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000099813A Expired - Lifetime JP3377090B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377090B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001341004A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4805819B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2011-11-02 | 京セラ株式会社 | 表面被覆部材および切削工具 |
| JP4991244B2 (ja) * | 2006-10-27 | 2012-08-01 | 京セラ株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5246165B2 (ja) | 2007-10-12 | 2013-07-24 | 日立ツール株式会社 | 硬質皮膜被覆部材の製造方法 |
| JP5850393B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2016-02-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US11286570B2 (en) * | 2017-01-26 | 2022-03-29 | Walter Ag | Coated cutting tool |
| KR102297711B1 (ko) * | 2019-12-20 | 2021-09-03 | 한국야금 주식회사 | 경질 피막이 형성된 절삭공구 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000099813A patent/JP3377090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001341004A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP4518626B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2010-08-04 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆切削工具 |
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|---|---|
| JP2001277006A (ja) | 2001-10-09 |
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