JP4220814B2

JP4220814B2 - 切削工具およびその製造方法

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Publication number: JP4220814B2
Application number: JP2003078633A
Authority: JP
Inventors: 謙二野田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004283950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切削工具に関し、特に耐欠損性および耐摩耗性が改善された切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼などの各種材料を加工するための切削工具として使用されるスローアウェイチップの切刃は、一般に、超硬合金などで形成されている。この切削工具は、精密切削から汎用切削まで幅広く使用されているが、従来の切削工具では靭性が十分ではなく切刃の耐欠損性をより高めることが必要とされている。
【０００３】
また、特許文献１によれば、超高圧装置内で超硬合金からなる裏打板（超硬合金支持体）上に貼り合わされたダイヤモンド焼結体を作製する方法が記載され、同号公報によれば、裏打板とダイヤモンド焼結体との間にＷ薄板を介装することにより両者間に生じるクラックの発生を防止できることが記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２によれば、ダイヤモンド等からなる複合繊維体状の芯材の外周にＷＣ等からなる被覆層を配置した靭性の高い複合繊維体が開示され、この複合繊維体を掘削工具等の刃先全周に貼り付けることによって掘削工具の耐欠損性を改善することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平３−２１６０１号公報
【特許文献２】
米国特許第６０６３５０２号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示す中間層を介装した切削工具では、製造上コスト高および工程増などのデメリットがあり、また、中間層と超高圧焼結体との熱膨張差によって、特に超高圧焼結体と中間層との接合面の端部付近に大きな応力集中が発生して切削条件によっては上記接合面で剥離が発生したり、切刃部でチッピングが発生する等の問題があった。
【０００７】
また、特許文献２には、掘削工具用としての具体例について記載されているが、旋削やフライス切削などの切削工具については記載されておらず、複合繊維体をこのような切削工具に応用する際の繊維体の特性を十分に発揮するための具体的な構造については全く検討されていない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、高い硬度と高い靭性を有する複合繊維体状の超高圧焼結体からなる芯材と被覆層の複合繊維体を切刃チップとして工具本体の先端に接合する切削工具に応用する場合に、複合繊維体の特性を十分に切削工具に反映し、工具本体への切刃チップの密着性が良好であり、かつ高い耐摩耗性および耐欠損性を有する切削工具を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体のような超高圧焼結体を切刃とする切刃チップを工具本体の角部にロウ付けする切削工具において、単純で均一な組織からなる従来の超高圧焼結体に代えて、芯材が超高圧焼結体−被覆層が超硬合金またはサーメット等の周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくとも１種以上と鉄族金属３〜５０体積％の硬質焼結体からなる複合繊維体を集束した複合構造体を用いることによって、複合繊維体の特長を生かし、芯材と被覆層との選択できる組成および特性幅が広がり、切削工具として最適な特性に調整した複合構造体からなる超高圧焼結体を用いることができ、優れた切削特性を有するとともに、裏打板と超高圧焼結体との熱収縮に伴って発生する残留応力を分散して裏打板との応力集中が発生することを緩和でき、または芯材と被覆層との組成、および寸法調整が容易にできて、残留応力そのものを低減できることが可能となることから、優れた性能を備えるとともに、従来は超高圧焼結体の組成が限定されていた中間層を介装することがなくても超高圧複合焼結体と裏打板との界面に残留応力が発生することなく、耐欠損性および耐摩耗性に優れた切削工具が形成できることが大きな特徴である。
【００１０】
即ち、本発明の切削工具は、超硬質粒子９０体積％以上を含有する超高圧焼結体からなる芯材の外周を、周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物または炭窒化物を鉄族金属３〜５０体積％からなる被覆層にて被覆した複合繊維体とし、これを集束した複合構造体であって、焼成前の複合繊維体である複合成形体を並べて複合シートを形成し、該複合シートの下面に炭化タングステン粒子を敷き詰めて超硬合金からなる裏打板を配して焼成することにより、該超硬合金からなる裏打板に前記複合構造体を接合して切刃チップとし、工具本体の角部に形成された取付座に接合したことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記芯材がダイヤモンド粒子９６体積％以上を含有し熱膨張係数α_１が３．５〜３．９×１０^−６／℃のダイヤモンド焼結体であり、前記被覆層が炭化タングステンとコバルト３〜１０体積％で熱膨張係数α_２が５．０〜５．５×１０^−６／℃の超硬合金であることにより、芯材と被覆層との界面で剥離等の発生がない良好な複合構造体および切削工具を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の切削工具を示し、図１（ａ）は概略斜視図であり、図１（ｂ）は部分断面図である。
【００１６】
図１に示す切削工具１１は、切刃チップ１２を、工具本体１３の角部に形成された取付座１４にロウ付け接合したものである。また、図１の切削工具１１によれば、工具本体１３は主面が多角形の平板状であり、この主面がすくい面１５および着座面１６を、側面が逃げ面１７をなして、すくい面１５と逃げ面１７との交差稜線部に切刃稜１８が構成されている。さらに、切削工具１１の中央部には、バイトなどの工具に取り付けるためのクランプねじ等が挿通される取付孔２０が形成されている。
【００１７】
本発明によれば、切刃チップ１２が、図２の模式図に示すような超硬質粒子９０体積％以上を含有する超高圧焼結体からなる芯材３２の外周を、周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物または炭窒化物を鉄族金属３〜５０体積％からなる被覆層３３にて被覆した複合繊維体３１（３１ｓ、３１ｍ）を、図３の模式図に示すように、複数本集束した複合構造体３４とし、これを超硬合金からなる裏打板２２に直接ろう付けしてなることが大きな特徴である。これによって、複合繊維体３１の芯材３２と被覆層３３との組成および特性の選択領域が広がり、高硬度、高靭性で切削工具として優れた特性を有する複合構造体３４を作製できるとともに、複合構造体３４全体にかかる応力を各複合繊維体３１、さらには芯材３２および被覆層３３にて分散して裏打板２２との熱膨張差による応力集中を緩和でき、または芯材３２と被覆層３３との組成および組織制御によって複合構造体３４自体の熱膨張率を調整することが可能となることから、従来超高圧焼結体の組成が限定されていた中間層を介装することなく、耐欠損性および耐摩耗性に優れた切削工具１１が形成できる。
【００１８】
ここで、本発明における超硬質粒子としては、ダイヤモンド粒子、ｃＢＮ粒子、ダイヤモンドライクカーボン粒子およびＢ₄Ｃ粒子の群から選ばれる少なくとも１種、特にダイヤモンド粒子および／またはｃＢＮ粒子、さらにはダイヤモンド粒子からなることが切削性能の点で望ましい。
【００１９】
本発明において用いる複合繊維体３１（３１ｓ、３１ｍ）の芯材３２を構成する超高圧焼結体としては、ダイヤモンド粒子を９０体積％以上含有し、鉄族金属、特にコバルトおよび／またはニッケルからなる結合金属１０体積％以下にて結合してなるダイヤモンド焼結体が好適に使用可能である。なお、ダイヤモンド焼結体中には適宜周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の１種以上からなる硬質粒子を含有せしめることも可能である。
【００２０】
また、芯材３２を構成する他の超高圧焼結体としては、立方晶窒化硼素（以下ｃＢＮとする）９０体積％を、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属およびシリコン、アルミニウムの炭化物、窒化物、炭窒化物、硼素化物および酸化物と、鉄族金属の１種以上からなる結合金属１０体積％以下にて結合してなるｃＢＮ焼結体が好適に使用可能である。
【００２１】
ここで、上記超高圧焼結体中のダイヤモンド粒子またはｃＢＮ粒子の超硬質粒子の含有量が９０体積％よりも少ないと、切削工具としての耐摩耗性が低下して切削工具１１が早期に寿命となってしまう。なお、結合金属としてはコバルトを必須として含有することが超硬質粒子の分解を抑制できる点で望ましく、また、その含有量は４〜１０体積％であることが望ましい。
【００２２】
一方、芯材３２の外周を覆う被覆層３３としては、周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物または炭窒化物を鉄族金属３〜５０体積％からなる材料を用いる。
【００２３】
具体的には、被覆層３３を構成する材質としては、周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の１種以上の硬質粒子として、特に炭化タングステン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化バナジウム、炭化クロムおよび炭化モリブデンの群から選ばれる少なくとも１種、さらには炭化タングステン、炭化チタンまたは炭窒化チタンの群から選ばれる少なくとも１種を５０〜９７体積％、特に炭化タングステン、炭化チタンまたは炭窒化チタンを、鉄族金属、特にコバルトおよび／またはニッケルからなる結合金属３〜５０体積％にて結合してなる硬質焼結体、さらに超硬合金またはサーメットが好適に使用可能である。
【００２４】
一方、芯材３２をなす焼結体の超硬質粒子の平均粒径は、複合繊維体３１の硬度および強度向上の点、および芯材３２と被覆層３３中の結合材（結合金属、焼結助剤）の含有量を適正化する点で０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜３μｍであることが望ましく、他方、被覆層３３をなす硬質粒子の平均粒径は、複合繊維体３１の靭性向上の点で、０．０１〜５μｍ、特に０．１〜２μｍであることが望ましい。
【００２５】
ここで、図２（ａ）（ｂ）は本発明において用いられる複合繊維体の概略斜視図である。（ａ）の複合繊維体３１ｓは、芯材３２とこの芯材３２の外周を被覆し芯材３２とは異なる組成の材料からなる被覆層３３とからなるシングルタイプの繊維体である。また、（ｂ）の複合繊維体３１ｍは、（ａ）のシングルタイプの繊維体の集合体を伸延したものでマルチタイプの繊維体である。本発明によれば、切刃稜１８を形成する前記複合構造体３４は、このような（ａ）または（ｂ）の複合繊維体３１を集束した構造体によって形成される。望ましくは、（ｂ）のマルチタイプの繊維体を用いることが耐欠損性に優れる。
【００２６】
また、複合繊維体３１のサイズは、裏打板２２との密着性向上および工具１１としての耐欠損性を高めるために、芯材３２の直径が５〜３００μｍ、被覆層３３を含めた複合繊維体３１の１本の直径が６〜５００μｍであることが望ましい。
【００２７】
ここで、本発明によれば、芯材３２の熱膨張係数α₁が３．５〜４．８×１０^-6／℃である場合でも、被覆層３３の熱膨張係数α₂を５．０〜９×１０^-6／℃とすることにより芯材３２と被覆層３３との界面で剥離等の発生がない良好な複合構造体３４および切削工具１１を形成することができる。
【００２８】
また、図１の切削工具１１の切刃チップ１２部分についての平面である図４に示すように、複合構造体３４において幅方向に並列に整列した複数の複合繊維体３１、３１、・・・の繊維方向Ｌ_fと、切刃稜１８における稜線での接線Ｌ_Cとのなす角度θが、切刃部分のどの場所、つまり、切刃稜１８における点１での角度θ₁、点２での角度θ₂、点３での角度θ₃のいずれにおいても角度θが２°以上、好ましくは５°以上、より好ましくは１０°以上であることが、切削時にかかる最も高い応力の方向が配列された複合繊維体３１の境界方向、または複合繊維体３１の芯材３２と被覆層３３との界面方向からずれることによって、この界面に切削による応力が集中するのを防止し、且つ発生した応力を高強度で高靭性である複合繊維体３１の長手方向に分散させて、切刃稜線１８における耐チッピング性および耐欠損性を高める点で望ましい。
【００２９】
なお、上記角度θは、工具形状に対する複合繊維体３１における複合繊維体３１の配置方向、および切刃稜１８の形成領域、すなわちノーズＲ部の形状や角度Ｒ等の工具形状そのものを調整することによって制御される。例えばノーズＲ部の角度Ｒが９０°未満、特に８０°以下、さらに６０°以下ですくい面１５が菱形形状からなる、いわゆるＴ、Ｄ、Ｖタイプ形状のスローアウェイチップが適応可能である。また、図４によれば、ノーズＲ部は、頂点（Ｐ）から両方向に拡がり、直線部４２との境であるつなぎ部４３までの稜線を意味する。
【００３０】
ちなみに、図４によれば、複合繊維体３１の繊維方向Ｌ_fとノーズＲ部の頂点Ｐにおける接線Ｌ_c2とのなす角度θ（θ₂）が９０°、すなわち、複合繊維体３１の繊維方向Ｌ_fがノーズＲ部の頂点Ｐに向かって垂直に伸びるように整列した配列となっている。また、このノーズＲの角度Ｒが９０°ですくい面１５の形状が正方形形状からなる、いわゆるＳタイプ形状のスローアウェイチップにおいては、図５のようにノーズＲ部の片側のみを切刃稜１８として用い、逆側４５は切刃として使用しない、すなわち右勝手または左勝手に限定されたスローアウェイチップであれば、複合繊維体３１の繊維方向Ｌ_fと各切刃位置での接線Ｌ_C1とのそれぞれの角度θが２°以上を満足する限り、複合繊維体３１の繊維方向Ｌ_fとノーズＲ部の頂点Ｐにおける接線Ｌ_c2とのなす角度θが４５°以下となっても差し支えない。
【００３１】
さらに、本発明によれば、図３に示すように、複合構造体３４が、複数の複合繊維体３１を一方向に並べて整列させたものからなり、図３（ａ）に示すように単層のシート状３４ｓであってもよいが、単層の複合構造体３４ｓを厚み方向に複数層積層した多層の複合構造体３４ｍであることが複合構造体３４ｍ中でより高い応力分散効果がある点で望ましい。また、本発明によれば、図３（ｃ）に示すように、多層構造の複合構造体３４ｍを作製するにあたって、複合シート３４ｓの向きが隣接する複合シート３４ｓ，３４ｓ間で複合繊維体３１の向きが異なるように積層することが望ましく、これによって複合構造体３４ｍの靭性をさらに高めて、切削工具１１としての耐欠損性をさらに向上させることができる。
【００３２】
さらに、複合繊維体３１の繊維方向がすくい面１５に平行であるか、または複合繊維体３１の繊維方向と工具本体１３の座面とのなす角度が０°〜３０°の範囲にあることが切刃稜線１８のすくい面１５における耐チッピング性および耐欠損性を高め、かつ逃げ面１７における耐摩耗性を向上できる点で望ましい。
【００３３】
なお、本発明によれば、切削工具としてはソリッドタイプの工具であっても良いが、低コスト、製造の容易さ等の点でスローアウェイ式の工具であることが望ましい。
【００３４】
さらに、本発明の切削工具は、図１、図２のように、工具本体１３の切刃部分を切り欠いて複合繊維体３１（３１ｓ、３１ｍ）からなる複合構造体３４を有する切刃チップ１２を取付座１４にはめ込んでろう付け等で固定した構造からなることから、工具の切刃形状に対する複合繊維体３１の繊維方向を容易に制御することができ、また、複数のコーナーに切刃稜１８を設ける際にも複合繊維体３１の配列が容易に行えるというメリットがある。
【００３５】
（製造方法）
次に、本発明の切削工具の製造方法について説明する。まず、本発明において用いられる複合繊維体の製造方法について説明する。図６、図７は、図２の複合繊維体３１の製造方法を説明するための工程図である。
【００３６】
複合繊維体３１を作製するにあたり、まず、芯材用成形体３２ａを作製する。芯材用成形体３２ａを作製する方法は基本的には公知の粉末冶金法、つまり原料粉末と結合剤（バインダ）とを混合して成形する方法によって作製することができる。
【００３７】
具体的な方法として、上述した芯材３２のうちダイヤモンド質焼結体を選択した場合について説明すると、初めに、平均粒径０．０１〜１０μｍ、特に０．１〜３．５μｍのダイヤモンド粉末を５０質量％以上、特に８０質量％以上と、所望により、平均粒径０．０１〜１０μｍの鉄族金属粉末を５０質量％以下と、の割合で混合し、さらに有機バインダ、可塑剤、溶剤を添加して混錬し、プレス成形または鋳込み成形等の成形法により円柱形状に成形して芯材用成形体３２ａを作製する（図６（ａ）参照）。
【００３９】
ここで、後述する共押出成形によって均質な複合成形体を得るためには、前記有機バインダの添加量を３０〜７０体積部、特に４０〜６０体積部とすることが望ましい。有機バインダとしては、パラフィンワックス、ポリスチレン、ポリエチレン、エチレン‐エチルアクリレート、エチレン‐ビニルアセテート、ポリブチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート等を使用することができる。
【００４０】
一方、芯材用成形体３２ａとは異なる組成の被覆層をなす材料を前述したバインダとともに混錬してプレス成形、押出成形または鋳込み成形等の成形方法により半割円筒形状の２本の被覆層用成形体３３ａを作製し、この被覆層用成形体３３ａを芯材用成形体３２ａの外周を覆うように配置した成形体３１ａを作製する（図６（ｂ）および（ｃ）参照）。
【００４１】
そして、押出機１００を用いて芯材用成形体３２ａと被覆層用成形体３３ａとからなる上記成形体３１ａを共押出成形することにより、芯材用成形体３２ａの周囲に被覆層用成形体３３ａが被覆され、細い径に伸延された図２（ａ）のシングルタイプの複合繊維体３１ｓを作製することができる（図６（ｄ）参照）。
【００４２】
また、複合繊維体３１の形成にあたり、図７に示すように、上記共押出した長尺状の複合繊維体３１ｓを複数本集束した集束体３６を再度共押出成形することによって、図２（ｂ）の繊維密度の高いマルチタイプの複合繊維体３１ｍを作製することができる。なお、複合繊維体３１ｓ、３１ｍの断面は、円形のみならず、四角形、三角形でもよい。
【００４３】
そして、図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、この長尺状の複合繊維体３１を２列〜１００列に整列させて型内で加熱加圧して複合シート３４ｓを得、所望により、さらにこの複合シート３４ｓの複数枚を、隣接する複合シート３４ｓ、３４ｓの複合繊維体３１同士の向きが異なる角度となるように複合シート３４ｓを厚み方向に複数枚積層して多層構造の複合構造体３４ｍを得る。但し、この場合、複合シート３４ｓのうち切刃を形成する最上層の複合シート３４ｓにおける複合繊維体３１の繊維方向が前述したように切刃稜線１８との関係で特定の角度になるように調整することが望ましい。
【００４４】
また、この複合構造体３４ｍを必要に応じ、図８に示すように、一対のローラ３７間に通して圧延処理し、さらに高密度の複合積層体３８を作製することもできる。
【００４５】
そして、単層の複合シート３４ｓ、多層の複合構造体３４ｍまたは複合積層体３８の下面に炭化タングステン粒子を敷き詰めて超硬合金製の裏打板２２上に載置して、３００〜７００℃、１０〜２００時間で昇温または保持させて脱バインダ処理し、ついで、超高圧装置内にセットして加圧圧力４〜６ＧＰａ、温度１３５０〜１６００℃、時間１〜６０分で焼成して一体化することにより、裏打板２２と接合一体化された複合構造体３４からなる切刃チップ１２を作製することができる。
【００４６】
この複合構造体３４は、切削工具１１の切刃稜１８との関係が前述したように所定の角度θとなるように、ワイヤー放電加工機、切削、研磨等で切刃形状に加工する。
【００４７】
そして、裏打板２２と複合構造体３４とが一体化された切刃チップ１２を、取付座１４に銀ろうなどを用いてろう付けする。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
焼結体中の超硬質粒子の平均粒径が表１となるダイヤモンド粉末に、有機バインダとしてセルロース、ポリエチレングリコールを、溶剤としてポリビニルアルコールを総量で１００体積部加えて混錬して、直径が２０ｍｍの円柱形状にプレス成形して芯材用成形体を作製した。
【００４９】
一方、被覆層をなす焼結体中の硬質粒子の平均粒径が表１となるＷＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末に、焼結体が表１の組成となるように平均粒径２μｍのＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末および平均粒径０．２μｍのＳｉ₃Ｎ₄粉末とを混合し、これに上記と同様の有機バインダと溶剤を加えて混錬して半割円筒形状の厚さが１ｍｍの被覆層用成形体をプレス成形にて２つ作製し、これらを前記芯材用成形体の外周を覆うように配置して複合繊維体を作製した。なお、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末には微量の焼結助剤（ＭｇＯ粉末、Ｙ₂Ｏ₃粉末）を添加した。
【００５０】
そして、上記複合繊維体を共押出して直径が１ｍｍの伸延された複合成形体を作製した後、この伸延された複合成形体１００本を集束して再度共押出成形し、直径が１ｍｍのマルチフィラメント構造の複合繊維体を作製した。
【００５１】
次に、上記マルチフィラメント構造の複合繊維体を１００ｍｍの長さにカットし、並列に整列させてシート状とし、この複合シート３枚を積層して積層体を作製した。
【００５２】
その後、この積層体の下面に平均粒径２μｍのＷＣ粒子を敷き詰めて表１の組成からなる厚さ５ｍｍの超硬合金からなる裏打板を配し、これを３００〜７００℃まで１００時間で昇温することによって脱バインダ処理を行った後、超高圧装置に配置し、表１の焼成条件で１５分焼成し、複合構造体と裏板が一体化された切刃チップを作製した。その後、この切刃チップを加工して、超硬合金からなる工具本体の取付座に銀ろうを用いて７００℃でろう付けした（試料Ｎｏ．１〜１５）。
【００５３】
なお、表１の切削工具において、前記シートを構成する複合繊維体の繊維方向Ｌ_fと切刃チップの切刃稜線における接線Ｌ_cとのなすそれぞれの角度θのうち最も小さい角度が３０°とし、チップ先端角度（ノーズＲ）を６０°とした。
【００５４】
上記のようにして作製したダイヤモンド焼結体切削工具に対して、
被削材：ＡＤＣ１２、４本溝入り
切込み量ｄ＝２ｍｍ
切削速度Ｖ＝２５０ｍ／分
送りｆ＝０．２ｍｍ／刃
の条件にて切削試験を行い、欠損またはチッピングが発生するまでの被削材の加工数（最大４０００個）を評価するとともに、４０００個加工できた試料についてはその時点での摩耗量を測定した。結果は表１に示した。
実施例２
実施例１の芯材の超硬質粒子をｃＢＮ粉末とする以外は同様の製法にて表１に示す組成からなる実施例１と同様な構造の切削工具を作製した（試料Ｎｏ．１６）。また、実施例１の芯材の原料組成をｃＢＮ粉末９０質量％、ＴｉＮ_0.8粉末８質量％、Ａｌ粉末２質量％とし、被覆層の原料組成をＷＣ粉末８９．５質量％、ＴｉＣ粉末０．５質量％、Ｃｏ粉末１０質量％として同様の製法にて実施例１と同様な構造の切削工具を作製した（試料Ｎｏ．１７）。
【００５５】
得られた切削工具に対して、下記条件
被削材：ＳＫＤ１１、ＨＲＣ６０、４本溝入り
切込み量ｄ＝０．５ｍｍ、
切削速度Ｖ＝１００ｍ／分、
送りｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ
にて切削試験を行い、欠損またはチッピングが発生するまでの被削材の加工数（最大１００個）、および１００個加工した時点での摩耗量を評価した。結果は表１に示した。
【００５６】
また、上記複合繊維体をなす芯材、被覆層および裏打板を棒状に成形する以外は表１と同じ組成および粒径からなる焼結体をそれぞれ作製し、各焼結体について２５℃における熱膨張係数αを測定した。結果は表１に示した。
【００５７】
【表１】

【００５８】
表１から明らかなとおり、超高圧焼結体を単純なダイヤモンド粒子分散超硬合金（２０Ｄｉａ−７２ＷＣ−８Ｃｏ）の均一組成からなる焼結体にて作製した試料Ｎｏ．１４では、摩耗の進行が早く加工数３００個の切削試験途中で中断となった。また、超高圧焼結体を単純なダイヤモンド焼結体（Ｄｉａ−４Ｃｏ）の均一組成からなる焼結体にて作製した試料Ｎｏ．１５では、切削試験初期に欠損してしまった。
【００５９】
さらに、芯材中の超硬質粒子の含有量が９０体積％より少ない試料Ｎｏ．８、および被覆層中の鉄族金属の含有量が５０体積％より多い試料Ｎｏ．６、１３は、摩耗幅が大きく、耐摩耗性が悪いものであった。また、被覆層中の鉄族金属量が３体積％より少ない試料Ｎｏ．１では超高圧焼結体の裏打板との界面部分に脆性相が生成して超高圧焼結体が剥離してしまった。
【００６０】
さらには、被覆層をダイヤモンド焼結体にて形成した試料Ｎｏ．１１および窒化珪素にて形成した試料Ｎｏ．１２では、ともに焼結時に発生した残留応力の緩和が不十分なために初期で欠損した。
【００６１】
これに対して、本発明に従い、超硬質粒子を９０体積％含有する芯材と、ＷＣ粒子またはＴｉＣＮ粒子を鉄族金属３〜５０体積％からなる被覆層とからなる複合繊維体を用いて、これを集束した複合構造体を作製し、裏打板に直接接合した切刃チップを具備する試料Ｎｏ．２〜５、７、９、１０、１６、１７では、いずれも摩耗量が少なく、かつチッピングや欠損の発生も少ないものであった。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳述したとおり、本発明によれば、ダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体のような超高圧焼結体を切刃とする切刃チップを工具本体の角部にロウ付けする切削工具において、単純な組織からなる超高圧焼結体を、芯材が超高圧焼結体−被覆層が超硬合金またはサーメット等の周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくとも１種以上を鉄族金属３〜５０体積％の硬質焼結体からなる複合繊維体を集束した複合構造体に代えるとともに、焼成前の複合繊維体である複合成形体を並べて複合シートを形成し、該複合シートの下面に炭化タングステン粒子を敷き詰めて超硬合金からなる裏打板を配して焼成することによって、複合繊維体の特長を生かし、芯材と被覆層との選択できる組成幅が広がり高硬度、高靭性の構造体を作製できるとともに、応力を分散して裏打板との熱膨張差を緩和でき、または芯材と被覆層との組成制御によって調整することが可能となることから、従来超高圧焼結体の組成が限定されていた中間層を介装することなく、耐欠損性および耐摩耗性に優れた切削工具が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる切削工具の一実施形態を示す（ａ）斜視図、（ｂ）切刃チップ付近の断面図である。
【図２】本発明にかかる切削工具の複合繊維体の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる切削工具の複合構造体の構造を説明するための概略斜視図である。
【図４】図１の切刃チップのすくい面側から見た平面図である。
【図５】本発明の他の実施態様について、すくい面側から見た模式図である。
【図６】本発明にかかる切削工具のシングルタイプの複合繊維体の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明にかかる切削工具のマルチタイプの複合繊維体の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明にかかる切削工具の複合積層体の製造方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１切削工具
１２切刃チップ
１３工具本体
１４取付座
１５すくい面
１６着座面
１７逃げ面
１８切刃稜
２０取付孔
２２裏打板
３１複合繊維体
３２芯材
３３被覆層
３４複合構造体
４２直線部
４３つなぎ部

Claims

超硬質粒子９０体積％以上を含有する超高圧焼結体からなる芯材の外周を、周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物または炭窒化物と鉄族金属３〜５０体積％からなる被覆層にて被覆した複合繊維体を複数本集束した複合構造体であって、焼成前の複合繊維体である複合成形体を並べて複合シートを形成し、該複合シートの下面に炭化タングステン粒子を敷き詰めて超硬合金からなる裏打板を配して焼成することにより、該超硬合金からなる裏打板に前記複合構造体を接合して切刃チップとし、工具本体の角部に形成された取付座に前記切刃チップを接合したことを特徴とする切削工具。
前記芯材がダイヤモンド粒子９６体積％以上を含有し熱膨張係数α_１が３．５〜３．９×１０^−６／℃のダイヤモンド焼結体であり、前記被覆層が炭化タングステンとコバルト３〜１０体積％で熱膨張係数α_２が５．０〜５．５×１０^−６／℃の超硬合金であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
焼成前の複合繊維体を並べた複合シートを形成し、該複合シートの下面に炭化タングステン粒子を敷き詰めて超硬合金からなる裏打板を配して焼成することにより、該超硬合金からなる裏打板に、超硬質粒子９０体積％以上を含有する超高圧焼結体からなる芯材の外周を周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物または炭窒化物と鉄族金属３〜５０体積％からなる被覆層にて被覆した複合繊維体を複数本集束した複合構造体を接合して切刃チップとし、工具本体の角部に形成された取付座に前記切刃チップを接合することを特徴とする切削工具の製造方法。