JP5071462B2 - 回転切削工具 - Google Patents
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Description
従って、本発明の目的は、刃部が高硬度焼結体部材から構成され、刃先が小径で首下長が長い、ロングネックタイプ用の回転切削工具であって、接合強度が高く、耐折損性に優れた回転切削工具を提供することにある。
また、首下長さ(mm)をLnとしたとき、Ln値を任意に選択して超硬合金同士を接合すればよいので、本発明によれば刃先が小径で首下長が長い、ロングネック用であっても、接合層の接合強度が高く、耐折損性に優れた回転切削工具を提供することができる。
まず、接合層中心部におけるNi、Co、W及びCの組成限定理由について述べる。接合層中心部が、Ni>85%、Co<10%又はW<1%のときは、十分な接合強度の接合層を得ることができない。これは、接合層中心部にCoや、W、Cが固溶することによる固溶強化が期待できずに接合強度が低下するからである。なお、Wは原子半径が大きく、拡散が進行しにくい為、接合温度、接合時間及び接合用金属厚みを最適範囲に特定する必要がある。一方、Ni<30%、Co>60%又はW>15%の場合には、接合用金属であるNiと超硬合金成分であるCo、W及びCの相互拡散が過剰に行われ、接合層と超硬合金部の間で原子の拡散速度差に起因する空隙が観察される。この空隙が発生した場合、接合強度は極端に低下してしまう。
そこで、本発明では、接合層中心部において30≦Ni≦85%、10≦Co≦60%、1≦W≦15%、残部がC及び不可避不純物となるように制御した。ここで接合層内の元素分析値は、接合層と軸部2の界面における超硬合金材のWC粒子と、接合層と後軸部3の界面における超硬合金材のWC粒子との間の接合層中心部での測定値とした。測定値は3点の平均値とした。一例として、図2に実施例1の接合層部のSEM写真を示す。元素分析の測定場所は、○で印をつけた接合層中の中心部を測定した。
「接合層」は、工具長手方向の接合層断面を鏡面研磨した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて接合層断面を倍率2000倍で観察した。「接合層厚み」については、軸部2の超硬合金材のWC粒子と、後軸部3の超硬合金材のWC粒子について、工具長手方向における距離の平均値を求め、「接合層厚み」とした。
以下に、本発明の回転切削工具を実施例により具体的に説明するが、それらの実施例により本発明が限定されるものではない。
第1の工程において、軸部2の超硬合金材を作製した。軸部2の超硬合金材(焼結体)は、配合時のWC平均粒径を4.0μm、Co量を10.0質量%とした。1400℃、3600秒の条件で真空中で焼結し、その後、1350℃、50MPa、1800秒の条件でHIP処理を行うことにより作製した。その後、研削加工により軸部2の超硬合金材を、厚み10mm、直径30mmの円板形状に仕上げた。
第1から第5の工程により、全長が50mm、刃径Dが1mm、Rが0.5mm、首下長が10mmの小径ボールエンドミルを作製し、これを本発明例1とした。
また、本発明例1に使用したものと同じ素材を使用して軸部2が直径5mmで厚みが15mm、後軸部3が直径5mmで厚みが15mmの丸棒を作製した後、その各々の材料間に接合用金属としてNi箔を介し上記条件で接合を行い、直径が5mm、全長が30mmの円柱形状の試験片を作製した。この試験片を用いて、接合層中心部におけるCoやW、Cの元素分析評価や後軸部3の超硬合金材方向10μm以内のNi含有量の測定、接合層の厚み測定、抗折力試験を行った。一例ではあるが、元素分析の評価は図2の○印に示すように接合層の略中心部の場所で行った。また□印に示す接合層界面から略10μmの場所で、後軸部3の超硬合金材方向10μm以内のNi含有量の測定を行った。接合層の厚みに関しては、SEMの写真から測定し算出した。抗折力試験はスパン20mmの治具を用い、3点曲げにて測定した。抗折力の値は、測定N数を10とし、平均の値を用いた。
表1に、本発明例1から11、比較例12から18の接合層の接合強度を調査するために行った抗折力の試験結果を示す。
また表1の本発明例1から11の結果から、接合温度及び接合時間を長くすることにより、接合層中心部におけるCo、W及びCの固溶量を増大できることがわかる。更に、接合層厚みを特定範囲に制御することによっても接合層中心部におけるCo、W及びCの固溶量を変化できることがわかる。また、このような本発明例1から11の接合条件の採用により、従来に比べて顕著に高い抗折力(接合強度)が得られることがわかる。
(切削条件)
加工方法:乾式切削による片削り加工
被切削材:SKD11、硬さ、HRC60
工具回転数:毎分20000回転
送り速度:1000mm/分
径方向切り込み量:0.05mm
軸方向切り込み量:0.05mm
2 軸部(超硬合金材)
3 後軸部(超硬合金材)
4 接合層
5 首部
6 テーパー部
7 シャンク部
D 刃径
Ln 首下長
L 全長
Claims (2)
- 工具先端の刃部1とこれに連なる軸部2の後端が後軸部3と同一軸線上に拡散接合された接合層4を有し、該後軸部3は首部5、テーパー部6及びシャンク部7を有し、該刃部1は高硬度焼結体部材製であり、該軸部2の超硬合金材と該後軸部3の超硬合金材を有し、該接合層4は、少なくともNi、Co、W及びCを含有し、該接合層4の中心部における組成は質量%で、30≦Ni≦85%、10≦Co≦60%、1≦W≦15%、残部がC及び不可避不純物であり、該接合層の該中心部においてCo、W及びCが固溶し、該接合層4と後軸部3の界面から後軸部3の超硬合金材方向10μm以内の位置におけるNi含有量が1%以上であることを特徴とする回転切削工具。
- 請求項1に記載の回転切削工具において、該接合層の平均厚さをt(μm)としたとき、3≦t≦50であることを特徴とする回転切削工具。
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