JP4080481B2 - 表面被覆切削工具およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の表面被覆切削工具において、被覆膜中、TiaSib(ただし、0<b<0.3,a+b=1)の窒化物からなるA層が基材直上に形成される。当該A層は、耐酸化性に優れており、被覆膜の摩耗が進行しても、基材の酸化を保護することができる。
本発明における基材は、WC基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化硅素焼結体、酸化アルミニウムおよび炭化チタンからなる群より選択されるいずれかの材料を1つ以上用いてなる基材である。
(1)基材の洗浄
基材として、グレードがJIS規格K10の超硬合金製エンドミル(φ10、6枚刃)、グレードがJIS規格K30の超硬合金製ドリル(φ8)、グレードがJIS規格P30の超硬合金フライス用スローアウェイチップ(形状:SDKN42)を用意し、これを図5に示すようなカソードアークイオンプレーティング装置に装着した。
次いで、金属蒸発源であるターゲットとして、TiaSib、AlcTidMe(該MはSi,Cr,V,Y,Zr,B,Zn,MoおよびMnからなる群より選択される元素の一種以上)およびTifSigを106,107,111のいずれかに設置した。なお、当該Mは目的とする組成に応じて上記の中から適宜選択したものを用いた。なお、原子の組成比を示すa,b,c,d,e,f,gは、それぞれ表中に示している。
エンドミル切削試験は、基材として6枚刃、外径10mmの超硬合金製エンドミルを用い、被削材はSKD61(HRC53)、側面切削をダウンカットで切削速度:200m/min、送り量:0.025mm/tooth、切り込み量:Ad=10mm、Rd=0.6mm、エアーブローで行った。工具の寿命は切れ刃外周の摩耗幅が0.1mmを超えた時点での切削距離とした。当該試験においては、距離が長いほうが寿命が長いことを示す。
ドリル切削試験は、基材として外径8mmの超硬合金製ドリルを用い、被削材をS50Cとしてこれに穴加工を行い、切削速度:70m/min、送り量:0.25mm/rev、穴深さ:30mmの貫通穴、切削油なしの条件で行った。工具寿命は先端マージン部の摩耗幅が0.2mmを超えた時点での加工穴数とした。当該試験においては、穴数が多いほうが工具の寿命が長いことを示す。
フライス切削条件は、基材としてP30相当超硬合金製スローアウェイチップ(形状:SDKN42)のものを用い、直系160mmの正面フライスを行った。被削材をSCM435とし、切削速度:250mm/min、送り量:0.3mm/tooth、切り込み量:2mm、切削油なしの条件で行った。工具寿命は、逃げ面の摩耗幅が0.2mmを超えた時点での切削距離とした。当該試験において、距離が長いほうが工具の寿命が長いことを示す。
Claims (8)
- 基材と、該基材の表面上に積層形成された被覆膜とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被覆膜は、基材直上に形成されるTiaSib(ただし、0.1<b<0.3,a+b=1)の窒化物からなるA層と、該A層直上に形成されるAlcTidMe(ただし、0.4<c<0.75、0<e<0.3、c+d+e=1)(該MはSi,Cr,V,Y,Zr,B,Zn,MoおよびMnからなる群より選択される元素の一種以上)の窒化物、炭窒化物、窒酸化物または炭窒化物からなるB層と、該B層直上に形成されるTifSig(ただし、0<g<0.3、f+g=1)の炭窒化物からなるC層とからなることを特徴とする、表面被覆切削工具。 - 前記被覆膜は、その全体の膜厚が0.5μm以上10μm以下の範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の表面被覆切削工具。
- 前記被覆膜は、前記A層の膜厚が0.05μm以上1.0μm以下の範囲内であることを特徴とする、請求項1または2に記載の表面被覆切削工具。
- 前記被覆膜は、前記B層および前記C層の膜厚がそれぞれ独立して0.05μm以上6μm以下の範囲内であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記基材が、WC基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化硅素焼結体、酸化アルミニウムおよび炭化チタンからなる群より選択されるいずれかの材料を1つ以上用いてなる基材であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 基材と、該基材の表面上に積層形成された被覆膜とを備える表面被覆切削工具の製造方法であって、
基材直上に、TiaSib(ただし、0.1<b<0.3,a+b=1)の窒化物からなるA層を形成する工程と、
前記A層直上に、AlcTidMe(ただし、0.4<c<0.75、0<e<0.3、c+d+e=1)(該MはSi,Cr,V,Y,Zr,B,Zn,MoおよびMnからなる群より選択される元素の一種以上)の窒化物、炭窒化物、窒酸化物または炭窒化物からなるB層を形成する工程と、
前記B層直上に、TifSig(ただし、0<g<0.3、f+g=1)の炭窒化物からなるC層を形成する工程と、
を包含する、表面被覆切削工具の製造方法。 - 前記A層を積層形成する工程は、物理的蒸着法を用いて行われ、その際、バイアス電圧が15〜25Vの範囲内であり、窒素ガスの圧力が3〜6Paの範囲内であり、基材温度が450℃以上に設定されることを特徴とする、請求項6に記載の表面被覆切削工具の製造方法。
- 前記C層を形成する工程は、物理的蒸着法を用い、その際、バイアス電圧を200V以上に設定することを特徴とする、請求項6または7に記載の表面被覆切削工具の製造方法。
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