JP3391264B2 - 耐欠損性のすぐれたミーリング工具 - Google Patents
耐欠損性のすぐれたミーリング工具Info
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Description
金製切刃チップ(以下、単に切刃チップと云う)を鋼製
回転工具本体の先端部外周面に着脱自在に装着した形式
のミーリング工具にして、各種鋼のフライス加工を高速
高送りや高速高切り込みなどの高速重切削条件で行った
場合にも、前記切刃チップがすぐれた耐欠損性を発揮す
るミーリング工具に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、一般に、例えば図3(a)に底面
図および正面図で示されるように、鋼製回転工具本体の
先端部外周面に形成された切り欠き部に、同(b)に縦
断面図および平面図で例示される切刃チップ、すなわち
超硬合金基体の表面に硬質被覆層を形成してなる切刃チ
ップをネジ止めなどの固着手段により着脱自在に装着し
た形式のミーリング工具が知られている。また、上記従
来ミーリング工具を構成する切刃チップが、図2に切刃
部が要部概略縦断面図で例示される通り、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、いずれも粒状結晶組織を有する、炭化チタン(以
下、TiCで示す)層、窒化チタン(以下、同じくTi
Nで示す)層、炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)
層、炭酸化チタン(以下、TiCOで示す)層、窒酸化
チタン(以下、TiNOで示す)層、および炭窒酸化チ
タン(以下、TiCNOで示す)層のうちの1種または
2種以上からなるTi化合物層と、同じく粒状結晶組織
を有する、α型酸化アルミニウム(以下、α−Al2 O
3 で示す)層および/またはκ型Al2 O3 層とで構成
された硬質被覆層を2〜6μmの平均層厚で化学蒸着お
よび/または物理蒸着してなる構造を有することも知ら
れており、またこのミーリング工具が、鋼や鋳鉄などの
フライス加工に用いられていることも知られている。さ
らに、例えば特開平3−87369号公報および特開平
6−8008号公報などに記載されるように、上記従来
ミーリング工具を構成する切刃チップの硬質被覆層にお
いて、通常の化学蒸着法(HT−CVD法)を用いて形
成していた上記TiCN層を、前記HT−CVD法の蒸
着温度である1000〜1150℃に比して相対的に低
温の700〜980℃で蒸着を行う中温化学蒸着法(M
T−CVD法)を用い、反応ガスとして有機炭窒化物を
含む混合ガスを使用して化学蒸着を行うことにより形成
した縦長成長結晶組織を有するTiCN層に代えること
により硬質被覆層の靭性向上を図り、もって切刃部に欠
けやチッピング(微小欠け)などが発生するのを著しく
抑制した切刃チップも知られている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省力化お
よび省エネ化に対する要求も強く、これに伴い、フライ
ス加工は高速化すると共に、高送りや高切り込みなど重
切削化する傾向にあるが、上記の従来ミーリング工具に
おいては、各種鋼のフライス加工を、高速高送りや高速
高切り込みなどの高速重切削条件で行なうと、前記切刃
チップの切刃部に欠けやチッピングなどの欠損が発生し
易く、これが原因で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、本発明者等は、
上述のような観点から、耐欠損性のすぐれたミーリング
工具を開発すべく、特にこれを構成する切刃チップに着
目し、研究を行った結果、 (a)上記の従来ミーリング工具を構成する切刃チップ
においては、超硬基体表面への硬質被覆層の形成が高温
反応ガスの蒸着により行われるものであるため、超硬基
体表面上に蒸着された硬質被覆層には構成層ごとに形成
条件によって引張応力や圧縮応力が残留するようにな
り、この結果前記硬質被覆層には大きな残留応力が存在
するようになるが、この硬質被覆層に存在する大きな残
留応力が、特に各種鋼のフライス加工を高速重切削条件
で行った場合に切刃部に欠けやチッピングなどの欠損を
発生させる原因となること。 (b)上記従来ミーリング工具を構成する切刃チップに
おいて、図1に要部概略縦断面図で示される通り、切刃
部におけるすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を挟ん
だすくい面側と逃げ面側のそれぞれに、前記切刃稜線部
に沿って、前記すくい面、逃げ面、および切刃稜線部に
おける上記硬質被覆層の厚さに比して相対的に厚さの薄
い薄層帯域を5〜50μmの幅で形成すると、この切刃
稜線部を挟んで形成した2本の薄層帯域によって前記硬
質被覆層に存在する残留応力が著しく低減されるように
なり、したがってこの結果のミーリング工具は、鋼のフ
ライス加工を行っても、通常の条件での切削は勿論のこ
と、苛酷な切削条件となる高速重切削条件で行った場合
にも切刃チップの切刃部に欠けやチッピングなどの欠損
の発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮する
ようになること。以上(a)および(b)に示される研
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、鋼製回転工具本体の先端部外周面
に形成された切り欠き部に、切刃チップを着脱自在に装
着した形式のミーリング工具において、前記切刃チップ
を、超硬基体の表面に、TiC層、TiN層、TiCN
層、TiCO層、TiNO層、およびTiCNO層から
なるTi化合物層のうちの1種または2種以上と、Al
2 O3 層とで構成された硬質被覆層を2〜6μmの平均
層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなり、か
つ、上記硬質被覆層のすくい面と逃げ面の交わる切刃稜
線部を挟んだすくい面側と逃げ面側のそれぞれに、前記
切刃稜線部に沿って、前記すくい面、逃げ面、および切
刃稜線部における上記硬質被覆層の厚さに比して相対的
に厚さの薄い薄層帯域を5〜50μmの幅で形成してな
る、切刃チップで構成することにより、耐欠損性の著し
い向上を図ったミーリング工具に特徴を有するものであ
る。 【0006】つぎに、この発明のミーリング工具におい
て、これを構成する切刃チップの硬質被覆層における薄
層帯域の幅は経験的に定めたものであって、その幅が5
μmでは硬質被覆層のもつ残留応力の低減効果が不十分
であり、苛酷な切削条件である高速重切削条件では切刃
部に欠けやチッピングが発生するのを避けることができ
ず、一方その幅が50μmを越えると、耐摩耗性が急激
に低下するようになるという理由で、その幅を5〜50
μmとしたのである。 【0007】(g)硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が2μmでは所望のすぐれた耐摩耗性を長期に
亘って確保することができず、一方その層厚が6μmを
越えると、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなる
ことから、その全体平均層厚を2〜6μmと定めた。 【0008】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明のミーリング工
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:1.5μmを有する細粒WC粉末、同3μm
の中粒WC粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重
量比で、以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20
/56)粉末、同1.2μmのZrC粉末、同1.3μ
mの(Ta,Nb)C(TaC/NbC=90/10)
粉末、同1μmのCr粉末、および同1.2μmのCo
粉末を用意し、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、所定の形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を同じく表1に示される条件で真空焼結することにより
SOMT1204PDER−H2に即した形状の超硬基
体A〜Eをそれぞれ製造した。なお、表1には、上記超
硬基体A〜Eの内部硬さ(ロックウエル硬さAスケー
ル)をそれぞれ示した。 【0009】ついで、これらの超硬基体A〜Eの表面
に、ホーニング加工を施した状態で、通常の化学蒸着装
置を用い、表2(表中の※印TiCNは特開平6−80
10号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつもので
ある)に示される条件にて、表3に示される層構成およ
び平均層厚の硬質被覆層を、それぞれの膜厚を均等に形
成することにより比較切刃チップア〜コをそれぞれ製造
した。 【0010】さらに、この結果得られた比較切刃チップ
ア〜コのそれぞれの切刃稜線部にそって、砥石を用い
て、硬質被覆層の切刃稜線部を挟んだすくい面側と逃げ
面側のそれぞれに、表4に示される幅の薄層帯域を形成
することにより本発明切刃チップa〜jをそれぞれ製造
した。 【0011】つぎに、上記本発明切刃チップa〜jおよ
び比較切刃チップア〜コのそれぞれを、JIS・SCM
440(硬さ:HR C40)の鋼からなり、直径:40
mm×長さ:125mmの寸法および図3に示される形
状をもった回転工具本体の先端部外周面にそって形成さ
れた3個の切り欠き部の全てに、表5に示される組み合
わせでネジ止めすることにより本発明ミーリング工具1
〜10および比較ミーリング工具1〜10をそれぞれ製
造した。 【0012】ついで、この結果得られた本発明ミーリン
グ工具1〜10および比較ミーリング工具1〜10につ
いて、 被削材:S45Cの角材、 切削速度:300m/min、 1刃当りの送り:0.15mm/刃、 軸方向の切り込み:10mm、 径方向の切り込み:10mm、 切削時間:10分、 の条件での鋼の乾式高速高切込みフライス加工、並び
に、 被削材:SCM440の角材、 切削速度:270m/min、 1刃当りの送り:0.3 mm/刃、 軸方向の切り込み:2.5mm、 径方向の切り込み:5mm、 切削時間:10分、 の条件での鋼の乾式高速高送りフライス加工を行い、ミ
ーリング工具を構成する切刃チップにおける切刃部の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表4に示し
た。 【0013】 【表1】【0014】 【表2】 【0015】 【表3】【0016】 【表4】【0017】 【表5】 【0018】 【発明の効果】表5に示される結果から、切刃チップに
おける切刃稜線部を挟んだすくい面側と逃げ面側のそれ
ぞれの硬質被覆層に、薄層帯域を形成して前記硬質被覆
層に存在する残留応力の除去を図った本発明ミーリング
工具1〜10は、いずれもこれを構成する切刃チップの
切刃部に欠けやチッピングなどの欠損の発生なく、すぐ
れた切削性能を発揮するのに対して、切刃チップにおけ
る硬質被覆層の層厚がすくい面、逃げ面、および切刃稜
線部に亘って同じである比較ミーリング工具1〜10に
おいては、いずれも硬質被覆層に存在する大きな残留応
力が原因で切刃チップの切刃部に欠けやチッピングが発
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、この発明のミーリング
工具は、例えば一般の鋼や鋳鉄などの通常の条件での切
削は勿論のこと、特に鋼のフライス加工をきわめて苛酷
な切削条件である高速重切削条件で行っても、これを構
成する切刃チップはすぐれた耐欠損性を示し、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮するものである。
部の要部概略縦断面図である。 【図2】従来ミーリング工具の切刃チップの切刃部の要
部概略縦断面図である。 【図3】ミーリング工具の底面図および正面図(a)お
よびこれを構成する切刃チップの縦断面図および平面図
(b)である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 鋼製回転工具本体の先端部外周面に形成
された切り欠き部に、表面被覆超硬合金製切刃チップを
着脱自在に装着した形式のミーリング工具において、前
記表面被覆超硬合金製切刃チップを、 炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、Tiの炭化
物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、窒酸化物
層、および炭窒酸化物層からなるTi化合物層のうちの
1種または2種以上と、酸化アルミニウム層とで構成さ
れた硬質被覆層を2〜6μmの平均層厚で化学蒸着およ
び/または物理蒸着してなり、 かつ、前記硬質被覆層のすくい面と逃げ面の交わる切刃
稜線部を挟んだすくい面側と逃げ面側のそれぞれに、前
記切刃稜線部に沿って、前記すくい面、逃げ面、および
切刃稜線部における上記硬質被覆層の厚さに比して相対
的に厚さの薄い薄層帯域を5〜50μmの幅で形成した
表面被覆超硬合金製切刃チップ、で構成したことを特徴
とする耐欠損性のすぐれたミーリング工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15931898A JP3391264B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 耐欠損性のすぐれたミーリング工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15931898A JP3391264B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 耐欠損性のすぐれたミーリング工具 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11347804A JPH11347804A (ja) | 1999-12-21 |
JP3391264B2 true JP3391264B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=15691185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15931898A Expired - Fee Related JP3391264B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 耐欠損性のすぐれたミーリング工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3391264B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN107252917A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-10-17 | 北京沃尔德金刚石工具股份有限公司 | 一种可转位面铣刀片以及使用该刀片的面铣刀头 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP15931898A patent/JP3391264B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11347804A (ja) | 1999-12-21 |
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