JP4854946B2 - End mill material and end mill - Google Patents

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Description

本発明は、金型の加工等に用いられる工具である、エンドミル素材及びエンドミルに関する。 The present invention relates to an end mill material and an end mill, which are tools used for machining a mold.

近年、携帯電話等の筐体の製造に使用される金型を加工する工具として、立方晶窒化硼素焼結体(以下、cBNと称す)を使用したエンドミルが提供されている。cBNは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有しており、Fe,Co,Niといった金属との化学反応性が低いため、金型加工には最も適している材料である。cBNを使用したエンドミルにおいては、従来では加工できなかったHRC60以上の非常に硬い焼入れ鋼の切削加工が可能であり、高精度、長寿命の金型を提供することができるために注目されており、特にφ3以下の小径のエンドミルにおいては、金型の形状の複雑化及び小型化に伴い、今後の需要の増加が見込まれている。   In recent years, an end mill using a cubic boron nitride sintered body (hereinafter referred to as cBN) has been provided as a tool for processing a mold used for manufacturing a casing of a mobile phone or the like. cBN has the second most hardness after diamond and has low chemical reactivity with metals such as Fe, Co, and Ni, and is therefore the most suitable material for mold processing. End mills using cBN are attracting attention because they can cut hard hardened steel of HRC60 or higher, which could not be machined in the past, and can provide high-precision, long-life molds. In particular, in an end mill with a small diameter of φ3 or less, future demand is expected to increase with the complexity and miniaturization of the mold shape.

また、現在の金型の加工においては、自動運転により切削加工が行われており、エンドミルは、40時間程度の長時間連続して使用されることがある。自動運転中にエンドミルが突発的に破損した場合には、加工途中の金型は再加工できず不良となり、生産性が著しく低下してしまうため、エンドミルには、その寿命が安定していることが要求されている。   Further, in current machining of molds, cutting is performed by automatic operation, and the end mill may be used continuously for a long time of about 40 hours. If the end mill suddenly breaks during automatic operation, the die during processing cannot be reworked and becomes defective, resulting in a significant decrease in productivity. Is required.

図4に、従来のcBNを使用した小径のボールエンドミルの一例の断面構造を示す。この図に示すボールエンドミル1は、チップ2と、チップ2と連接されるシャンク3とで構成されており、切刃部4とネック部5と柄部6とを有する。チップ2は、cBN層7と超硬合金層8とで構成されている。シャンク3は、超硬合金により構成されており、シャンク3の先端部には、取付用の凹部11が形成されている。この凹部11には、チップ2が嵌め込まれ、チップ2の超硬合金層8とシャンク3の凹部11との間がろう材12により接合されている。また、ネック部5は、切刃部4の外径と略同径とされており、切刃部4とネック部5の長さにより、ボールエンドミルの加工できる加工深さが決定される。   FIG. 4 shows a cross-sectional structure of an example of a small-diameter ball end mill using conventional cBN. A ball end mill 1 shown in FIG. 1 includes a tip 2 and a shank 3 connected to the tip 2, and includes a cutting edge portion 4, a neck portion 5, and a handle portion 6. The chip 2 is composed of a cBN layer 7 and a cemented carbide layer 8. The shank 3 is made of cemented carbide, and a mounting recess 11 is formed at the tip of the shank 3. The chip 2 is fitted into the recess 11, and the cemented carbide layer 8 of the chip 2 and the recess 11 of the shank 3 are joined by a brazing material 12. Moreover, the neck part 5 is made into the substantially same diameter as the outer diameter of the cutting blade part 4, and the processing depth which a ball end mill can process is determined by the length of the cutting blade part 4 and the neck part 5. FIG.

図5(a)、(b)に、上記の従来のボールエンドミルに使用されるチップ素材及びチップを示す。チップ2は、以下の手順により製造される。超硬合金で構成された基材の上部に、立方晶窒化硼素の粒子とバインダーとなる窒化チタンや炭化チタン等の粒子を混合した粉体をのせ、超高圧焼結装置の圧力空間に装填し、4GPa程度の高い圧力を加えた状態で1300℃程度まで加熱することにより、超硬合金層14とcBN層16が一体成形されたチップ素材17が得られる。このチップ素材17を放電ワイヤーカットにて円柱上に切断することで、チップ2が得られる。   5 (a) and 5 (b) show a chip material and a chip used in the conventional ball end mill. The chip 2 is manufactured by the following procedure. Put powder mixed with cubic boron nitride particles and titanium nitride or titanium carbide particles as binder on top of the substrate made of cemented carbide, and load it into the pressure space of the ultra high pressure sintering machine. A chip material 17 in which the cemented carbide layer 14 and the cBN layer 16 are integrally formed is obtained by heating to about 1300 ° C. with a high pressure of about 4 GPa applied. The chip 2 is obtained by cutting the chip material 17 into a cylinder by a discharge wire cut.

ところで、上記の構成のボールエンドミルでは、チップ2をシャンク3の凹部11で保持するために、チップ2の外径よりもシャンク3先端の凹部11の内径を大きくする必要があるので、切刃部4及びネック部5の長さは、チップ2の長さにより決定されることになる。したがって、上記の構成のボールエンドミルにおいては、様々な加工深さに対応するために、その加工深さに対応したサイズでチップ素材17を製作する必要があるが、チップ素材17のサイズが大きくなると、超高圧焼結装置の圧力空間に装填できるチップ素材17の個数が限られるため、その製造コストが高くなってしまう問題があった。   By the way, in the ball end mill having the above configuration, in order to hold the tip 2 by the recess 11 of the shank 3, the inner diameter of the recess 11 at the tip of the shank 3 needs to be larger than the outer diameter of the tip 2, so The lengths of 4 and the neck portion 5 are determined by the length of the chip 2. Therefore, in the ball end mill configured as described above, in order to cope with various processing depths, it is necessary to manufacture the chip material 17 with a size corresponding to the processing depth. However, when the size of the chip material 17 increases. Since the number of chip materials 17 that can be loaded in the pressure space of the ultrahigh-pressure sintering apparatus is limited, there is a problem that the manufacturing cost increases.

チップをシャンクに接合する方式として、チップとシャンク先端とを直接ろう付けする方法が提案されている(特許文献1)。図6にこの方式で接合されたボールエンドミルを示す。この図に示すボールエンドミル19では、cBN層20と超硬合金層21とで構成されたチップ22が、シャンク23の先端部にろう材25を介して接合されている。また、このボールエンドミル19は、切刃部26とネック部27とを有する。
この方式によれば、チップ22をシャンク23に直接ろう付けするので、シャンク23の先端部の径をチップ22と同径にすることが可能となる。したがって、ネック部27の長さを、シャンク23の形状によって調整することができる。
特開2002−144132号公報
As a method of joining the chip to the shank, a method of directly brazing the chip and the tip of the shank has been proposed (Patent Document 1). FIG. 6 shows a ball end mill joined in this manner. In the ball end mill 19 shown in this figure, a tip 22 composed of a cBN layer 20 and a cemented carbide layer 21 is joined to a tip portion of a shank 23 via a brazing material 25. Further, the ball end mill 19 has a cutting edge portion 26 and a neck portion 27.
According to this method, since the tip 22 is brazed directly to the shank 23, the diameter of the tip of the shank 23 can be made the same as that of the tip 22. Therefore, the length of the neck portion 27 can be adjusted by the shape of the shank 23.
JP 2002-144132 A

しかしながら、特許文献1に記載されたボールエンドミルでは、チップとシャンクとがろう付けにて接合されている。ろう付けは、融点の低いろう材を接合する面の間に介在させて、これを溶融、凝固して接合するものであり、その接合強度は低く、熱に弱いものである。したがって、上記の構成のボールエンドミルにおいては、チップ部分に高い負荷が加わると、チップがシャンクから外れる可能性があり、特に、φ3以下の小径のエンドミルでは、接合面積が非常に小さくなるため、チップが外れる可能性はさらに高くなる。また、上記の構成のエンドミルでは、エンドミルを高速で回転させた際には、その加工による発熱により、ろう材が溶けてチップが外れる可能性がある。また、ろう付けにおいては、一度溶融したろう材が凝固することによって接合する方法であるため、凝固時における体積収縮によって、凝固したろう材の内部に巣欠陥と呼ばれる空隙部が生じる場合がある。φ3以下の小径のエンドミルでは、接合面積が非常に小さく、ろう材内部に巣欠陥が生じると、著しく接合強度が劣ることとなる。ろう材内部の巣欠陥の存在は、外観上では識別不可能なため、上記の構成のボールエンドミルでは、寿命が著しく短いものが市場に出回る可能性がある。
本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、チップがシャンクから外れることなく、寿命の安定した、ネック部の長さを容易に調整できるエンドミル素材及びエンドミルを提供することを目的とする。
However, in the ball end mill described in Patent Document 1, the chip and the shank are joined by brazing. Brazing is a method in which a brazing material having a low melting point is interposed between the surfaces to be joined, and is melted and solidified to join, and its joining strength is low and it is weak against heat. Therefore, in the ball end mill having the above configuration, when a high load is applied to the tip portion, the tip may be detached from the shank. In particular, in a small-diameter end mill having a diameter of φ3 or less, the joining area becomes very small. Is more likely to come off. Further, in the end mill configured as described above, when the end mill is rotated at a high speed, there is a possibility that the brazing material is melted and chips are detached due to heat generated by the processing. Further, since brazing is a method of joining by once solidified brazing filler metal, voids called nest defects may be formed inside the solidified brazing filler metal due to volume shrinkage during solidification. In an end mill having a small diameter of φ3 or less, the joining area is very small, and when a nest defect is generated inside the brazing material, the joining strength is remarkably deteriorated. Since the presence of nest defects inside the brazing material is indistinguishable in appearance, there is a possibility that a ball end mill having the above-described configuration will be on the market with a significantly short life.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an end mill material and an end mill that can easily adjust the length of the neck portion with a stable lifetime without the tip being detached from the shank. And

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項1記載のエンドミル素材は、 立方晶窒化硼素焼結体で構成された層と超硬合金層とが所定温度及び所定圧力下で一体成形された円柱形のチップと、該チップと軸線を同じくして連接される超硬合金からなるシャンクとを備えてなり、前記チップと前記シャンクとの間に形成される接合層が、前記チップと前記シャンクとの間に介在された金属層と、該金属層のチップ側及びシャンク側にそれぞれ配置された拡散層とから構成され、前記拡散層は、前記チップと前記シャンクの間にNi層が介在され、前記チップを成形する温度よりも低く、金属の拡散移動が可能な温度の所定雰囲気中で前記チップと前記シャンクに所定の押圧力をかけて所定時間保持することにより、前記Ni層のNi元素と前記チップ及び前記シャンク中のCo元素が相互に拡散移動して形成されるNiとCoの合金層により構成され、前記金属層は拡散に寄与しない厚さ50μm以下の前記Ni層により構成されていることを特徴とするものである。
上記のエンドミル素材は、前記チップ部分に刃付加工されることにより、エンドミルとして使用される。
上記の構成のエンドミル素材においては、前記チップと前記シャンクとの間の前記接合層が、前記チップと前記シャンクとの間に介在された金属層と、該金属層のチップ側及びシャンク側にそれぞれ配置された拡散層とから構成され、前記拡散層は、前記チップと前記シャンクの間にNi層が介在され、所定雰囲気中で前記チップと前記シャンクに所定の押圧力をかけて所定時間保持することにより、前記Ni層のNi元素と前記チップ及び前記シャンク中のCo元素が相互に拡散移動して形成されるNiとCoの合金層により構成されており、その接合強度は、従来のろう付けによる接合に比べて、著しく高いものである。また、金属元素を拡散させる工程では、固体中の拡散現象を利用するため、接合する過程において金属が溶融されることがないので、上記のエンドミル素材の接合層には、ろう材内部に発生するような巣欠陥は存在しない。さらに、上記のエンドミル素材においては、前記チップの超硬合金層と超硬合金からなるシャンクとが一体となって構成されているので、前記チップの超硬合金層の大きさを小さくすることが可能となる。

In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
The end mill material according to claim 1 is a cylindrical tip in which a layer composed of a cubic boron nitride sintered body and a cemented carbide layer are integrally formed at a predetermined temperature and a predetermined pressure , and the tip and the axis line. A metal layer interposed between the tip and the shank, and a bonding layer formed between the tip and the shank. A diffusion layer disposed on each of the chip side and the shank side of the metal layer, the diffusion layer having a Ni layer interposed between the chip and the shank, and lower than a temperature at which the chip is molded, The Ni element of the Ni layer and the Co element in the chip and the shank are maintained by applying a predetermined pressing force to the chip and the shank for a predetermined time in a predetermined atmosphere at a temperature capable of diffusion and movement of metal. Is formed of an alloy layer of Ni and Co formed by mutual diffusion and movement, and the metal layer is formed of the Ni layer having a thickness of 50 μm or less that does not contribute to diffusion.
The above-mentioned end mill material is used as an end mill by cutting the tip portion with a blade.
In the end mill material having the above-described configuration, the bonding layer between the tip and the shank includes a metal layer interposed between the tip and the shank, and a tip side and a shank side of the metal layer, respectively. The diffusion layer includes a Ni layer interposed between the chip and the shank, and holds the chip and the shank for a predetermined time by applying a predetermined pressing force in a predetermined atmosphere. Thus, the Ni element of the Ni layer and the Co element in the chip and the shank are formed by an alloy layer of Ni and Co formed by mutual diffusion and movement, and the bonding strength thereof is the conventional brazing. It is remarkably high compared to the joining by. Further, in the step of diffusing the metal element, since the diffusion phenomenon in the solid is used, the metal is not melted in the joining process, and thus the joining layer of the end mill material is generated inside the brazing material. There is no such nest defect. Further, in the above-mentioned end mill material, the cemented carbide layer of the tip and the shank made of cemented carbide are integrally formed, so that the size of the cemented carbide layer of the tip can be reduced. It becomes possible.

請求項2に記載のエンドミルは、請求項記載のエンドミル素材に、刃付加工が施されたものである。
上記の構成のエンドミルにおいては、チップとシャンクとの間の接合層が、金属元素が拡散された拡散層によって構成されているため、その接合強度が高く、チップの脱落が防止される。
The end mill according to claim 2 is obtained by subjecting the end mill material according to claim 1 to blade processing.
In the end mill of the above configuration, the bonding layer between the chip and the shank, the metal element is constituted by a diffusion layer diffused high that the bonding strength, Ru prevents falling off of the chip.

請求項1に係る発明によれば、チップとシャンクとの接合層が、金属元素が拡散された拡散層で構成されているため、その接合強度が高いので、φ3以下の小径のエンドミルにおいても、前記チップが外れることを防止できる。また、接合面に融点の低いろう材を介在させないので、耐熱性に優れており、エンドミルを高速で回転させた際に発生する熱によって、チップが外れることを防止できる。また、前記チップの超硬合金層と超硬合金からなる前記シャンクとが一体となっているので、前記チップの超硬合金層の大きさを小さくすることが可能となり、チップ素材の大きさを小さくできるので、その製造コストを大幅に低減できる。さらに、ネック長さを前記シャンクの形状により調整できるので、加工深さに応じたエンドミル素材を容易に提供できる。   According to the first aspect of the invention, since the bonding layer between the chip and the shank is composed of a diffusion layer in which a metal element is diffused, the bonding strength is high, so even in a small-diameter end mill having a diameter of 3 or less, It is possible to prevent the chip from coming off. Further, since a brazing material having a low melting point is not interposed on the joining surface, the heat resistance is excellent, and it is possible to prevent the chip from being detached due to heat generated when the end mill is rotated at a high speed. Further, since the cemented carbide layer of the chip and the shank made of cemented carbide are integrated, the size of the cemented carbide layer of the chip can be reduced, and the size of the chip material can be reduced. Since the size can be reduced, the manufacturing cost can be greatly reduced. Furthermore, since the neck length can be adjusted by the shape of the shank, an end mill material corresponding to the processing depth can be easily provided.

またチップとシャンクとの接合層に金属層が具備されており、該金属層が有する延性により、温度変化に伴う熱応力を吸収できるので、前記チップのcBN層及び超硬合金層でのクラックの発生を防止できる。また、前記金属層によって、熱応力に伴う残留応力を低減できるので、エンドミル使用時における前記チップの変形及び破損を防止できる。 In addition , since the metal layer is provided in the bonding layer between the chip and the shank, and the ductility of the metal layer can absorb the thermal stress accompanying the temperature change, the crack in the cBN layer and the cemented carbide layer of the chip. Can be prevented. Moreover, since the residual stress accompanying a thermal stress can be reduced by the metal layer, the tip can be prevented from being deformed and damaged when the end mill is used.

また、請求項2に係る発明によれば、チップが加工中に外れることのない、寿命の安定したエンドミルを提供することができる。 Further, according to the invention of claim 2, chips without departing during processing, Ru can provide stable end mill life.

本発明の第一の実施形態について説明する。
図1(a)、(b)に、本発明の第一の実施形態であるエンドミル素材を示す。(a)はエンドミル素材の断面概略図であり、(b)は、接合層付近の拡大図である。エンドミル素材31は、略円柱状のチップ32と、チップ32に連接されるシャンク33とで構成されている。チップ32は、cBN層35と超硬合金層36から構成されており、シャンク33は、チップ32と略同径の小径部37と、後部に向かって径が拡大する拡径部38と、シャンク本体39とを有している。シャンク33は、一般的な超硬合金、例えばCoを結合材として用いた炭化タングステン基超硬合金によって構成されている。チップ32の超硬合金層36とシャンク33の小径部37との間に、接合層42が存在し、接合層42は、チップ32の超硬合金層36側にNiが拡散された拡散層43と、シャンク33の小径部37側にNiが拡散された拡散層44とで構成されている。また、エンドミル素材31は、切刃が形成される切刃部4と、切刃部4と略同径のネック部5と、柄部6とを有する。
A first embodiment of the present invention will be described.
The end mill raw material which is 1st embodiment of this invention is shown to Fig.1 (a), (b). (A) is the cross-sectional schematic of an end mill raw material, (b) is an enlarged view of a joining layer vicinity. The end mill material 31 includes a substantially cylindrical tip 32 and a shank 33 connected to the tip 32. The tip 32 includes a cBN layer 35 and a cemented carbide layer 36. The shank 33 includes a small-diameter portion 37 having substantially the same diameter as the tip 32, an enlarged-diameter portion 38 whose diameter increases toward the rear portion, and a shank. And a main body 39. The shank 33 is made of a general cemented carbide, for example, a tungsten carbide based cemented carbide using Co as a binder. A bonding layer 42 exists between the cemented carbide layer 36 of the chip 32 and the small diameter portion 37 of the shank 33, and the bonding layer 42 is a diffusion layer 43 in which Ni is diffused on the cemented carbide layer 36 side of the chip 32. And a diffusion layer 44 in which Ni is diffused on the small-diameter portion 37 side of the shank 33. Further, the end mill material 31 includes a cutting edge portion 4 where a cutting edge is formed, a neck portion 5 having a diameter substantially the same as that of the cutting edge portion 4, and a handle portion 6.

上記の接合層42は次のような手順で形成される。チップ32の超硬合金層36とシャンク33の小径部37との間に、20ミクロン程度の厚さのNiメッキ層を介在させ、これらに約100MPaのプレスを行いながら、1050℃で約0.2時間保持することにより、Niメッキ層中のNi元素と超硬合金中の一成分であるCo元素が相互に拡散移動し、NiとCoの合金層となった拡散層43、44が形成される。   The bonding layer 42 is formed by the following procedure. An Ni plating layer having a thickness of about 20 microns is interposed between the cemented carbide layer 36 of the chip 32 and the small diameter portion 37 of the shank 33, and about 0.1 MPa at 1050 ° C. while being pressed at about 100 MPa. By holding for 2 hours, the Ni element in the Ni plating layer and the Co element, which is one component in the cemented carbide, diffuse to each other to form diffusion layers 43 and 44 that are alloy layers of Ni and Co. The

図2(a)、(b)に、本発明のエンドミル素材に使用されるチップ素材及びチップを示す。上記の構成のエンドミル素材においては、チップ32の超硬合金層36と、超硬合金によって構成されるシャンク33とが一体となっており、チップ32の超硬合金層36の厚さを低減することが可能となるため、従来のチップ素材に比べて、超硬合金層48の厚さが低減され、チップ素材46のトータル厚さを小さくすることができる。   2 (a) and 2 (b) show a chip material and a chip used for the end mill material of the present invention. In the end mill material having the above-described configuration, the cemented carbide layer 36 of the tip 32 and the shank 33 composed of the cemented carbide are integrated, and the thickness of the cemented carbide layer 36 of the tip 32 is reduced. Therefore, compared with the conventional chip material, the thickness of the cemented carbide layer 48 is reduced, and the total thickness of the chip material 46 can be reduced.

上記の構成のエンドミル素材31においては、チップ32とシャンク33が拡散層43、44を有する接合層42により接合されており、ろう付けにより接合された従来のエンドミルに比べて、その接合強度は強固であり耐熱性に優れるため、エンドミルとして使用してチップ32に負荷が掛かった場合や、加工による熱が発生した場合にも、チップ32が外れることを防止できる。また、上記のエンドミル素材31においては、ろう付けの場合に発生する巣欠陥は存在しないため、ある一定の接合強度をもつエンドミル素材31を安定して提供できる。
また、上記の構成のエンドミル素材31においては、チップ素材46の厚さ方向のサイズを小さくできるので、チップ素材46を成形する超高圧焼結装置の圧力空間内に装填されるチップ素材46の個数を増やすことが可能となり、チップ素材46の製造コストを大きく低減することができる。
さらに、上記の構成のエンドミル素材31においては、エンドミルの加工深さを決定するネック部5の長さについて、シャンク33の小径部37の長さを変更することで容易に対応できる。
In the end mill material 31 having the above-described configuration, the tip 32 and the shank 33 are joined by the joining layer 42 having the diffusion layers 43 and 44, and the joining strength is stronger than that of the conventional end mill joined by brazing. Since it is excellent in heat resistance, it is possible to prevent the chip 32 from coming off even when a load is applied to the chip 32 by using it as an end mill or when heat is generated by processing. Further, in the end mill material 31 described above, since there is no nest defect generated in brazing, the end mill material 31 having a certain bonding strength can be provided stably.
Further, in the end mill material 31 having the above-described configuration, the size of the chip material 46 in the thickness direction can be reduced. Therefore, the number of the chip materials 46 loaded in the pressure space of the ultra-high pressure sintering apparatus for forming the chip material 46. The manufacturing cost of the chip material 46 can be greatly reduced.
Furthermore, in the end mill material 31 having the above configuration, the length of the neck portion 5 that determines the processing depth of the end mill can be easily handled by changing the length of the small diameter portion 37 of the shank 33.

図3(a)、(b)に、本発明の第二の実施形態であるエンドミル素材を示す。(a)はエンドミル素材の断面概略図であり、(b)は、接合層付近の拡大図である。この図に示すエンドミル素材51においては、チップ32の超硬合金層36とシャンク33の小径部37との間に、接合層52が存在し、接合層52は、チップ32の超硬合金層36側にNiが拡散された拡散層53と、シャンク33の小径部37側にNiが拡散された拡散層54と、Ni層55とで構成されている。チップ32のcBN層57は、cBN粒子が30〜70体積%含有され、残部が窒化チタン、炭化チタンなどのバインダーとで構成されている。   3A and 3B show an end mill material according to a second embodiment of the present invention. (A) is the cross-sectional schematic of an end mill raw material, (b) is an enlarged view of a joining layer vicinity. In the end mill material 51 shown in this figure, the bonding layer 52 exists between the cemented carbide layer 36 of the chip 32 and the small diameter portion 37 of the shank 33, and the bonding layer 52 is the cemented carbide layer 36 of the chip 32. A diffusion layer 53 in which Ni is diffused on the side, a diffusion layer 54 in which Ni is diffused on the small diameter portion 37 side of the shank 33, and a Ni layer 55 are configured. The cBN layer 57 of the chip 32 contains 30 to 70% by volume of cBN particles, and the remainder is composed of a binder such as titanium nitride or titanium carbide.

上記の接合層52は次のような手順で形成される。チップ32の超硬合金層36とシャンク33の小径部37との間に、50ミクロン程度の厚さのNi箔を介在させ、これらに約100MPaのプレスを行いながら、950℃で約0.2時間保持することにより、Ni箔中のNi元素と超硬合金中のCo元素が相互に拡散移動し、NiとCoの合金層となった拡散層53、54と、拡散に寄与しないNi層55が形成される。   The bonding layer 52 is formed by the following procedure. A Ni foil having a thickness of about 50 microns is interposed between the cemented carbide layer 36 of the chip 32 and the small diameter portion 37 of the shank 33, and about 0.2 MPa at 950 ° C. while being pressed at about 100 MPa. By maintaining the time, the Ni element in the Ni foil and the Co element in the cemented carbide are diffused and transferred to each other to form diffusion layers 53 and 54 that are alloy layers of Ni and Co, and a Ni layer 55 that does not contribute to diffusion. Is formed.

上記の構成のエンドミル素材51においては、第一の実施形態と同様の効果を有し、さらに、接合層52に延性を有するNi層55が具備されていることにより、拡散処理後に常温に戻す過程においてcBN層57、超硬合金層36に発生する熱応力がNi層55に吸収され、cBN層57にクラック等が発生することを防止できる。また、上記の構成のエンドミル素材51においては、cBN層57、超硬合金層36に蓄えられた応力がNi層55に吸収されるため、cBN層57、超硬合金層36の残留応力が低減され、チップ32の変形及び破損を防止することができる。特に、cBN粒子を30〜70体積%含有するcBN層57においては、超硬合金との熱膨張係数の差が大きく、拡散処理後に常温に戻す過程に発生する熱応力が大きくなるので、応力を吸収できるNi層55が具備されていることが、クラック等の発生防止及び残留応力によるチップ32の変形、破損防止に対して、有効である。   The end mill material 51 having the above-described configuration has the same effect as that of the first embodiment, and further includes a ductile Ni layer 55 provided in the bonding layer 52, so that the temperature is returned to room temperature after the diffusion treatment. The thermal stress generated in the cBN layer 57 and the cemented carbide layer 36 is absorbed by the Ni layer 55, and cracks and the like can be prevented from occurring in the cBN layer 57. Further, in the end mill material 51 having the above configuration, the stress accumulated in the cBN layer 57 and the cemented carbide layer 36 is absorbed by the Ni layer 55, so that the residual stress in the cBN layer 57 and the cemented carbide layer 36 is reduced. Thus, deformation and breakage of the chip 32 can be prevented. In particular, in the cBN layer 57 containing 30 to 70% by volume of cBN particles, the difference in thermal expansion coefficient from the cemented carbide is large, and the thermal stress generated in the process of returning to room temperature after the diffusion treatment becomes large. The Ni layer 55 that can be absorbed is effective in preventing the occurrence of cracks and the like and the deformation and breakage of the chip 32 due to residual stress.

なお、上記の実施の形態では、拡散させる金属としてNiを挙げて説明したが、拡散させる金属は、Fe、Ni、Co,Ta,Cu、Cr、Mo、Ti、Zr、W、V、Nb及びHfから選択される1又は2以上の金属であってもよい。NiはCoと全率固溶するので、拡散が容易にできるため、拡散させる金属としては、好適である。   In the above embodiment, Ni has been described as the metal to be diffused, but the metals to be diffused are Fe, Ni, Co, Ta, Cu, Cr, Mo, Ti, Zr, W, V, Nb, and the like. One or two or more metals selected from Hf may be used. Ni is a solid solution with Co, and can be easily diffused. Therefore, Ni is suitable as a metal to be diffused.

本発明の第一の実施形態であるエンドミル素材の説明図である。It is explanatory drawing of the end mill raw material which is 1st embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態であるエンドミル素材に使用されるチップ素材とチップの説明図である。It is explanatory drawing of the chip | tip raw material used for the end mill raw material which is 1st embodiment of this invention, and a chip | tip. 本発明の第二の実施形態であるエンドミル素材の説明図である。It is explanatory drawing of the end mill raw material which is 2nd embodiment of this invention. 従来のエンドミルの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional end mill. 従来のエンドミルに使用されるチップ素材とチップの説明図である。It is explanatory drawing of the chip | tip raw material and chip | tip used for the conventional end mill. 特許文献1に示されるボールエンドミルの説明図である。It is explanatory drawing of the ball end mill shown by patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2、22、32 チップ
3、23、33 シャンク
4、26 切刃部
5、27 ネック部
12、25 ろう材
17,46 チップ素材
31、51 エンドミル素材
7、20、35、57 cBN層
8、21、36 超硬合金層
42、52 接合層
43、44、53、54 拡散層
55 Ni層(金属層)
2, 22, 32 Chip 3, 23, 33 Shank 4, 26 Cutting edge 5, 27 Neck 12, 25 Brazing material 17, 46 Chip material 31, 51 End mill material 7, 20, 35, 57 cBN layer 8, 21 , 36 Cemented carbide layer 42, 52 Bonding layer 43, 44, 53, 54 Diffusion layer 55 Ni layer (metal layer)

Claims (2)

立方晶窒化硼素焼結体で構成された層と超硬合金層とが所定温度及び所定圧力下で一体成形された円柱形のチップと、該チップと軸線を同じくして連接される超硬合金からなるシャンクとを備えてなり、
前記チップと前記シャンクとの間に形成される接合層が、前記チップと前記シャンクとの間に介在された金属層と、該金属層のチップ側及びシャンク側にそれぞれ配置された拡散層とから構成され、
前記拡散層は、前記チップと前記シャンクの間にNi層が介在され、前記チップを成形
する温度よりも低く、金属の拡散移動が可能な温度の所定雰囲気中で前記チップと前記シャンクに所定の押圧力をかけて所定時間保持することにより、前記Ni層のNi元素と前記チップ及び前記シャンク中のCo元素が相互に拡散移動して形成されるNiとCoの合金層により構成され、
前記金属層は拡散に寄与しない厚さ50μm以下の前記Ni層により構成されていることを特徴とするエンドミル素材。
A cylindrical chip in which a layer composed of a cubic boron nitride sintered body and a cemented carbide layer are integrally molded at a predetermined temperature and a predetermined pressure, and a cemented carbide alloy connected to the chip in the same axis. With a shank consisting of
The bonding layer formed between the chip and the shank includes a metal layer interposed between the chip and the shank, and diffusion layers disposed on the chip side and the shank side of the metal layer, respectively. Configured,
In the diffusion layer , a Ni layer is interposed between the chip and the shank to form the chip.
The Ni element of the Ni layer, the chip, and the chip and by holding a predetermined pressing force on the chip and the shank for a predetermined time in a predetermined atmosphere at a temperature that allows the diffusion and movement of metal It is composed of an alloy layer of Ni and Co formed by the diffusion and movement of Co elements in the shank to each other,
An end mill material, wherein the metal layer is composed of the Ni layer having a thickness of 50 μm or less that does not contribute to diffusion.
請求項1記載のエンドミル素材に、刃付加工が施されたエンドミル。   An end mill obtained by subjecting the end mill material according to claim 1 to a cutting process.
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