JP5079998B2 - 被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法及び被覆切削工具インサート - Google Patents
被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法及び被覆切削工具インサート Download PDFInfo
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Description
本発明は、金属の被加工物を高速で機械加工する方法と、その作業に特に有益な被覆超硬合金切削インサートとに関する。
種々の硬質層で被覆した超硬合金切削工具は、長期にわたって商業的に入手できた。このような工具の被膜は、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）層とＡｌ２Ｏ３硬質層とで形成されていて、このＴｉ（Ｃ、Ｎ）は超硬合金に隣り合う最内層である。それぞれの層の厚みは、種々の切削作業及び加工材料例えば鋳鉄とステンレス鋼に適合させるため、注意深く選択される。さらに一般的には、被膜は具体的には次にものからなる。
内層としてのＴｉ−化合物層は、２〜１０μｍの平均厚みを有しＣＶＤまたはＭＴ−ＣＶＤで形成され、１つの代表的なＴｉ（Ｃ、Ｎ）層、またはＴｉＣ、ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）及びＴＩ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）の１層以上の複数から作られる。
外層としてのＡｌ２Ｏ３−層は、ＣＶＤで形成され、２〜１０μｍの平均厚みを有し、一般的にα−タイプ及び／またはκ−タイプの結晶組織を有する。
任意に、ＴｉＮ層は、０．５〜２μｍの厚みを有し、この黄金色調により切刃の切削作業前後を識別する目的で、表面層のように上層に堆積される。
外層としてのＡｌ２Ｏ３−層は、ＣＶＤで形成され、２〜１０μｍの平均厚みを有し、一般的にα−タイプ及び／またはκ−タイプの結晶組織を有する。
任意に、ＴｉＮ層は、０．５〜２μｍの厚みを有し、この黄金色調により切刃の切削作業前後を識別する目的で、表面層のように上層に堆積される。
このような被覆超硬合金工具インサートは、種々の鋼及び鋳鉄の連続及び断続切削作業の双方に使用できる。
米国特許第６，７３３，８７４号は、４２０ｍ／分までの切削速度で機械加工作業に使用する切削工具を開示する。この工具が有する硬質膜は、蒸着によって形成され、０．５〜２０μｍの平均厚みを有し、且つＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）及びＴｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）から選択された少なくとも１層から作られる下層としてのＴｉ化合物層を含み：また、１〜２５μｍの平均厚みと、蒸着されたκタイプ或いはθタイプの酸化アルミニウム層からもたらされた熱変態αタイプの結晶組織と、を有して且つその組織が熱変態の際に不均一に分散して形成されたクラックをその中に含む中間層としての酸化アルミニウム層を含み：さらに、０．３〜１０μｍの平均厚みとαタイプの結晶組織とを有する蒸着によって形成された上層としての酸化アルミニウム層を含む。
米国特許第６，７２０，０９５号は、超硬合金ボディを含む被覆焼結超硬合金ボディを開示する。第１の層は、超硬合金ボディに隣り合っていて第１の層がＴｉ（Ｃ、Ｎ）を含み且つ約３〜約２０μｍの厚みを有し：また、この第１の層に隣り合うアルミナ層は、αＡｌ２Ｏ３またはκＡｌ２Ｏ３を含み且つ約１〜約１５μｍの厚みを有し：さらに、このアルミナ層に隣り合う付加層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物(carboxynitride)を含み、そしてこの付加層は、約１〜１５μｍの厚みを有する。γＡｌ２Ｏ３、κＡｌ２Ｏ３の及びナノ結晶のＴｉ（Ｃ、Ｎ）の少なくとも１種を含み且つ約１〜約５μｍの厚みを有する摩擦を減少させる層が、この付加層に隣り合わせることができる。
米国特許第６，１８３，８４６号は、超硬合金またはサーメットの基材の表面に硬質被膜を含む被覆切削工具を開示する。この硬質被膜は、基材上の内側層と、この内側層上の中間層と、この中間層上の外側層と、を含む。０．１〜５μｍの厚みを有する内側層は、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、酸炭化物(carbooxide)、窒酸炭化物(carbo-oxynitride)、または窒化ボロンから成る。中間層は、５〜５０μｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３と、０．５〜２０μｍの厚みを有するＺｒＯ２とから成る。５〜１００μｍの厚みを有する外側層は、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、酸炭化物、窒酸炭化物または窒化ボロンから成る。
超硬合金、特に被覆超硬合金は、明らかに最も一般的に切削工具材料に使用される。その他の材料は、サーメット、セラミック、ｃＢＮ、及びダイアモンドを含む。超硬合金は、所望の高生産性を達成するために必要な高速作業の際に発生する高温度に耐えることができないために、自動車産業におけるブレーキ盤またはその他の部品を機械加工するような、高生産性を要求される適用に、セラミックはほとんど使用される。しかしながら、セラミックは高生産原価のために高価格である。したがって、可能であるならば、セラミック工具を超硬工具に置き換え可能であることが望ましい。
したがって、工作作業においてセラミック切削工具のような性能を有する超硬合金切削工具を提供することが、本発明の目的である。
高硬度であるが従来のような厚い被膜を備えない機材からなる被覆切削インサートが、セラミック切削工具インサートのように実質的に同じかまたはさらに高い性能を備え、高速度機械加工において使用可能であることが、驚くべきことに判明した。
高硬度であるが従来のような厚い被膜を備えない機材からなる被覆切削インサートが、セラミック切削工具インサートのように実質的に同じかまたはさらに高い性能を備え、高速度機械加工において使用可能であることが、驚くべきことに判明した。
さらに、本発明は、金属の被加工物を高速度で機械加工するための方法、及びそのために特に有益である被覆超硬合金切削インサートに関する。
本発明の被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法は、超硬合金ボディと、単層、多層及び交互堆積層の少なくとも１種として堆積した被膜とを含んで成る被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法であって、この被膜が２５〜７５μｍの厚みを有し、且つ機械加工を６００ｍ／分を超える切削速度で行なうことを特徴とする。
本発明の金属の被加工物を機械加工する方法で使用する被覆切削工具インサートは、単層、多層及び交互堆積層の少なくとも１種を含む被膜と、超硬合金ボディとからなる被覆切削工具インサートであって、この被膜が２５〜７５μｍの合計厚みを有し、第１の層がＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を３〜３０μｍの厚みで含み、アルミナ層が３〜４０μｍの厚みでこの第１の層に隣り合い、付加層がこのアルミナ層に隣り合い、この付加層がＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を３〜３０μｍの厚みで含み、付加αアルミナ層が３〜４０μｍの厚みでこの付加層に隣り合い、且つ超硬合金ボディが、６．５ｗｔ％以下のバインダー層含有量を有することを特徴とする。
本発明の方法に従い、金属の被加工物の機械加工は、超硬合金ボディと、単層、多層及び交互堆積層の少なくとも１種として堆積させた被膜とを含んで成る被覆切削工具インサートを用いて行う。この被膜は、２５〜７５μｍの厚みを有し、且つ機械加工を６００ｍ／分を超え好ましくは８００〜１５００ｍ／分の切削速度で、２〜４ｍｍの切り込み深さと０．３〜０．７ｍｍ／回転の送りで行なう。好ましくは、超硬合金ボディは、１６００ＨＶ３を超え好ましくは１７００ＨＶ３を超え最も好ましくは１７５０ＨＶ３超える硬さを有する。
好ましい実施態様において、この被膜は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物の少なくとも１層と、アルミナ好ましくはαアルミナの少なくとも１層と、を含む少なくとも一層を含んで成る。
さらに、好ましい実施態様においては、この被膜は、超硬合金ボディに隣り合う第１の層を含んでなり、且つこの第１の層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を含み、
アルミナ層が、第１の層に隣り合い、
付加層が、アルミナ層に隣り合い、且つこの付加層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物を含み、且つ
付加アルミナ層が前記付加層に隣り合う。
アルミナ層が、第１の層に隣り合い、
付加層が、アルミナ層に隣り合い、且つこの付加層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物を含み、且つ
付加アルミナ層が前記付加層に隣り合う。
この方法は、ねずみ鋳鉄の機械加工用に特に有益である。
本発明は、超硬合金ボディ及び被膜を含んで成り、６００ｍ／分を超える速い切削速度で機械加工するために特に有益な被覆切削工具インサートにも関する。この被膜は４種の層を含む。各々の層は、単一の単層、及び／または変態層を含み交互の下層を含む複層、及び／または接着を促進する層、及び／または実質的に堆積された層の相制御として堆積される。この被膜は２５〜７５μｍの合計厚みを有し、且つ次の層を含んで成る。すなわち、
第１の層は超硬合金ボディに隣り合い、この第１の層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を含み、３〜３０μｍ好ましくは４〜１５μｍの厚みを有し、
この第１の層に隣り合うαアルミナ層は、３〜４０μｍ好ましくは４〜２０μｍの厚みを有し、
付加層はこのアルミナ層に隣り合い、この付加層は、金属のＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物または複層を含み、３〜３０μｍ好ましくは４〜１５μｍの厚みを有し、且つ
上記の付加層に隣り合う付加αアルミナ層は、３〜４０μｍ好ましくは４〜２０μｍの厚みを有し、且つ前記超硬合金ボディが、６．５ｗｔ％以下好ましくは５ｗｔ％以下のバインダー層含有量を有する。
第１の層は超硬合金ボディに隣り合い、この第１の層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を含み、３〜３０μｍ好ましくは４〜１５μｍの厚みを有し、
この第１の層に隣り合うαアルミナ層は、３〜４０μｍ好ましくは４〜２０μｍの厚みを有し、
付加層はこのアルミナ層に隣り合い、この付加層は、金属のＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物または複層を含み、３〜３０μｍ好ましくは４〜１５μｍの厚みを有し、且つ
上記の付加層に隣り合う付加αアルミナ層は、３〜４０μｍ好ましくは４〜２０μｍの厚みを有し、且つ前記超硬合金ボディが、６．５ｗｔ％以下好ましくは５ｗｔ％以下のバインダー層含有量を有する。
好ましい１つの実施態様において、第１の層と付加層との厚みの相違は、２０％未満であり、且つアルミナ層と付加アルミナ層との間の厚みの相違は、２０％未満である。
好ましい別の実施態様において、第１の層と付加層との厚みの相違は、２０％未満であり、且つ付加アルミナ層の厚みは、アルミナ層の２０〜６０％である。
好ましくは、第１の層及び／または付加層は、柱状組織を有するＴｉ（Ｃ、Ｎ）を含む。
全ての厚みの値は、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）及びＴｉ（Ｎ、Ｏ）のような薄い従来の変態及び接合層を含む。これらの個々の接合または変態層は０．１〜２μｍである。
別の実施態様において、１種以上の付加層が、薄いＴｉＮ層のような被膜、タングステン及び／またはモリブデンの硫化物のような摩擦を減少する層、または１種以上の交互のＴｉ（Ｃ、Ｎ）の層及びＡｌ２Ｏ３の層、の頂部上に塗布される。最外層の薄いＴｉＮ層の場合においては、高知の技術によってすくい面から取り除くことができる。このような場合においては、すくい面上の最外層は、Ａｌ２Ｏ３であり、且つ逃げ面上はＴｉＮである。
この基材は、６．５ｗｔ％以下好ましくは５ｗｔ％以下のバインダー相、及び０〜１０ｗｔ％のＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣ、及び／または０．２〜０．６ｗｔ％のＣｒ２Ｃ３、及び残部として０．３〜２μｍ好ましくは０．５〜１．５μｍの平均粒径を有するＷＣを含有する。
本発明に従うインサートの形状は、短い切屑形成材料の機械加工に使用されたので、すなわち、インサートは平らなすくい面を有し、切屑ブレーカーが無くて、または単一の切屑ブレーカーを備える。好ましくは、このインサートは、１００〜３００μｍのすくい面ランドを有し、すくい面に対して１０〜２５度の角度と２０〜５０μｍのエッヂ丸味を有する。
この被膜は、公知の従来のＣＶＤまたはＭＴ−ＣＶＤ技術を使用して堆積される
この被膜は、公知の従来のＣＶＤまたはＭＴ−ＣＶＤ技術を使用して堆積される
実施例１
表１にしたがう化学組成を有する超硬合金基材Ａ〜Ｄは、従来の方法で粉末から混練加工、加圧成形、及び焼結をして作られ、研削加工をしたりまたはせずに、ＩＳＯ標準規格のＣＮＭＡ１２０４１６−Ｔ０２０２０およびＣＮＭＡ１２０４１６−ＫＲのインサートの形状にした。
この後、このインサートは公知の工程を使用して洗浄して被覆する。被覆する化学組成及び厚みは、表２に表示する。
表１にしたがう化学組成を有する超硬合金基材Ａ〜Ｄは、従来の方法で粉末から混練加工、加圧成形、及び焼結をして作られ、研削加工をしたりまたはせずに、ＩＳＯ標準規格のＣＮＭＡ１２０４１６−Ｔ０２０２０およびＣＮＭＡ１２０４１６−ＫＲのインサートの形状にした。
この後、このインサートは公知の工程を使用して洗浄して被覆する。被覆する化学組成及び厚みは、表２に表示する。
二つの主要なタイプの層Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）及びαＡｌ２Ｏ３が堆積された。Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）は、この層の柱状粒組織が得られるように堆積された。これは公知のＭＴ―ＣＶＤ（ＭＴは中温度、ＣＶＤは化学蒸着である）工程を使用することによって行い、その他のガスＣＨ３ＣＮは窒素源と炭素源として用いた。
被覆工程の開始において、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）及びαＡｌ２Ｏ３の両層の間の変態領域及び被覆工程の終了時に、従来の工程が同様に使用された。これらの従来の工程は、２μｍ未満の厚みの変態またはＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）及び／またはＴｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）の接合層の形成となった。
最外層被膜は、Ａｌ２Ｏ３層または薄いＴｉＮ層にすることが可能である。このＴｉＮ層は、公知の技術によってインサートのすくい面から機械的に除去できる。この場合、すくい面の最外層はＡｌ２Ｏ３であり、且つ逃げ面上の最外層はＴｉＮである。
表１．ｗｔ％で示した超硬合金基材の化学組成
基材 Ｃｏ ＴａＣ ＮｂＣ ＴｉＣ Ｃｒ３Ｃ２ ＷＣ 硬度ＨＶ３
Ａ ３．７ １．５ ０．５ − − 残部 １８４０
Ｂ ５．２ − − − ０．５ 残部 １７７５
Ｃ ５．９ ０．６ ０．４ ７．７ − 残部 １８５０
Ｄ ６．０ − − − − 残部 １６２０
基材 Ｃｏ ＴａＣ ＮｂＣ ＴｉＣ Ｃｒ３Ｃ２ ＷＣ 硬度ＨＶ３
Ａ ３．７ １．５ ０．５ − − 残部 １８４０
Ｂ ５．２ − − − ０．５ 残部 １７７５
Ｃ ５．９ ０．６ ０．４ ７．７ − 残部 １８５０
Ｄ ６．０ − − − − 残部 １６２０
表２．層の化学組成と厚み
被膜 Ti(C,N) Al2O3 Ti(C,N) Al2O3 Ti(C,N) Al2O3 合計厚み**
番号 μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ
１発明 7.5 11.1 7.6 9.0 --- --- 35.2
２発明 8.0 10.2 7.5 3.5 --- --- 29.2
３発明 8.8 12.4 8.5 12.2 8.0 12.6 62.5
４従来例 7.2 10.1 --- --- --- --- 17.3
５従来例 8.5 4.5 --- --- --- --- 13.0
６ 15.3 15.5 30.8
＊：超硬合金金基材の最接近層
＊＊：接合層及び変態層を含む合計被膜厚み
Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）層の厚みは、接合層及び変態層の厚みを含む。
被膜 Ti(C,N) Al2O3 Ti(C,N) Al2O3 Ti(C,N) Al2O3 合計厚み**
番号 μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ μｍ
１発明 7.5 11.1 7.6 9.0 --- --- 35.2
２発明 8.0 10.2 7.5 3.5 --- --- 29.2
３発明 8.8 12.4 8.5 12.2 8.0 12.6 62.5
４従来例 7.2 10.1 --- --- --- --- 17.3
５従来例 8.5 4.5 --- --- --- --- 13.0
６ 15.3 15.5 30.8
＊：超硬合金金基材の最接近層
＊＊：接合層及び変態層を含む合計被膜厚み
Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）層の厚みは、接合層及び変態層の厚みを含む。
実施例２
３０μｍの切刃半径（被覆していないインサート上で測定して）を有し、被膜１、２または６を有する基材Ａ、Ｂ及びＣであって、Ａ／１、Ｂ／２、Ｂ／６及びＣ／２、それにＢ／４及びＤ／６で表示される、インサート形式ＣＮＭＡ１２０４１６−Ｔ０２０２０が、ねずみ鋳鉄のブレーキ盤の高速度切削試験に課せられた。この盤は１３９ｍｍの直径を有し、ボディの軸方向に向かって種々の角度方向付けされた小さな平面を有する。１５０枚の盤の処理後、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。比較例としては、インサートＢ／４であり、且つ市販で入手可能な同じ形状を有するＳｉ３Ｎ４セラミックインサートが用いられた。
３０μｍの切刃半径（被覆していないインサート上で測定して）を有し、被膜１、２または６を有する基材Ａ、Ｂ及びＣであって、Ａ／１、Ｂ／２、Ｂ／６及びＣ／２、それにＢ／４及びＤ／６で表示される、インサート形式ＣＮＭＡ１２０４１６−Ｔ０２０２０が、ねずみ鋳鉄のブレーキ盤の高速度切削試験に課せられた。この盤は１３９ｍｍの直径を有し、ボディの軸方向に向かって種々の角度方向付けされた小さな平面を有する。１５０枚の盤の処理後、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。比較例としては、インサートＢ／４であり、且つ市販で入手可能な同じ形状を有するＳｉ３Ｎ４セラミックインサートが用いられた。
機械加工資料
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 連続内面旋削作業
切削速度： ５００〜１０００ｍ／分で変化、ほとんどが９００ｍ／分を超える
切り込み深さ： ２〜４ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
切削時間： 部品当たり合計で１０秒、種々の時間長さの単一切削を含む
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 連続内面旋削作業
切削速度： ５００〜１０００ｍ／分で変化、ほとんどが９００ｍ／分を超える
切り込み深さ： ２〜４ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
切削時間： 部品当たり合計で１０秒、種々の時間長さの単一切削を含む
結果
インサート 逃げ面摩耗、ｍｍ
Ａ／１発明 ０．１７
Ｂ／２発明 ０．１８
Ｃ／２発明 ０．２０
Ｂ／６発明 ０．２１
Ｂ／４従来例 ０．６０
Ｄ／５従来例 ０．９７
Ｓｉ３Ｎ４セラミックインサート ０．２０
インサート 逃げ面摩耗、ｍｍ
Ａ／１発明 ０．１７
Ｂ／２発明 ０．１８
Ｃ／２発明 ０．２０
Ｂ／６発明 ０．２１
Ｂ／４従来例 ０．６０
Ｄ／５従来例 ０．９７
Ｓｉ３Ｎ４セラミックインサート ０．２０
実施例３
実施例３は、直径１７７ｍｍのブレーキ盤を、インサートＡ／１、Ｄ／１、Ａ／２、Ｂ／２、Ａ／３、Ｂ／６、Ｂ／４及びＣ／５で繰り返された。このインサートが摩耗するまでの盤の個数が決定された。
実施例３は、直径１７７ｍｍのブレーキ盤を、インサートＡ／１、Ｄ／１、Ａ／２、Ｂ／２、Ａ／３、Ｂ／６、Ｂ／４及びＣ／５で繰り返された。このインサートが摩耗するまでの盤の個数が決定された。
切削加工資料
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 連続内面旋削作業
切削速度： ６００〜１２００ｍ／分で変化、ほとんどが１０００ｍ／分を超える
切り込み深さ： ２〜４ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
切削時間： 部品当たり合計で１０秒、種々の時間長さの単一切削を含む
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 連続内面旋削作業
切削速度： ６００〜１２００ｍ／分で変化、ほとんどが１０００ｍ／分を超える
切り込み深さ： ２〜４ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
切削時間： 部品当たり合計で１０秒、種々の時間長さの単一切削を含む
結果
インサート 盤の個数
Ａ／１発明 ２３３
Ｄ／１発明 １７７
Ａ／２発明 ２０３
Ｂ／２発明 １９１
Ａ／３発明 ２４０
Ｂ／６発明 ２０１
Ｂ／４従来技術 ８０
Ｃ／５従来技術 ５５
Ｓｉ３Ｎ４セラミック／比較例 ２１７
インサート 盤の個数
Ａ／１発明 ２３３
Ｄ／１発明 １７７
Ａ／２発明 ２０３
Ｂ／２発明 １９１
Ａ／３発明 ２４０
Ｂ／６発明 ２０１
Ｂ／４従来技術 ８０
Ｃ／５従来技術 ５５
Ｓｉ３Ｎ４セラミック／比較例 ２１７
実施例４
実施例４は、同一の軸に互いに隣接して配置された５個のねずみ鋳鉄の一体からなるか被加工物を、インサートＡ／１、Ａ／２、Ａ／４、Ａ／６、Ｂ／２、Ｂ／４で繰り返された。このインサートが摩耗するまでの盤の個数が決定された。単一の盤の厚みは１６．５ｍｍであり、且つこの盤の直径は約２４５ｍｍであった。長手方向の旋削加工作業は、切削速度が１０００ｍ／分の一定に保持するようにして実施された。５個の盤を貫通する総通過回数が、このインサートが摩耗するまで、ＶＢが０．５ｍｍを超えるまで、または切刃破損が発生するまでに決定された。
実施例４は、同一の軸に互いに隣接して配置された５個のねずみ鋳鉄の一体からなるか被加工物を、インサートＡ／１、Ａ／２、Ａ／４、Ａ／６、Ｂ／２、Ｂ／４で繰り返された。このインサートが摩耗するまでの盤の個数が決定された。単一の盤の厚みは１６．５ｍｍであり、且つこの盤の直径は約２４５ｍｍであった。長手方向の旋削加工作業は、切削速度が１０００ｍ／分の一定に保持するようにして実施された。５個の盤を貫通する総通過回数が、このインサートが摩耗するまで、ＶＢが０．５ｍｍを超えるまで、または切刃破損が発生するまでに決定された。
切削加工資料
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 数回断続する連続旋削
切削速度： １０００ｍ／分
切り込み深さ： ２ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
被加工物： ＳＳ０１２０、ねずみ鋳鉄
作業の形式： 数回断続する連続旋削
切削速度： １０００ｍ／分
切り込み深さ： ２ｍｍ
送り： ０．５ｍｍ／回転
冷却剤： 乾燥作業
結果
インサート 盤の個数
Ａ／１発明 ２５
Ａ／２発明 ２３
Ｂ／２発明 ２０
Ｂ／４従来例 １２
Ａ／４従来例 ４
Ａ／６発明 １８
Ｓｉ３Ｎ４セラミック／比較例 ２１
インサート 盤の個数
Ａ／１発明 ２５
Ａ／２発明 ２３
Ｂ／２発明 ２０
Ｂ／４従来例 １２
Ａ／４従来例 ４
Ａ／６発明 １８
Ｓｉ３Ｎ４セラミック／比較例 ２１
Ａ 超硬合金基材
Ｂ 接合変態層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層
Ｃ Ａｌ２Ｏ３層
Ｄ 接合変態層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層
Ｅ Ａｌ２Ｏ３層
Ｂ 接合変態層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層
Ｃ Ａｌ２Ｏ３層
Ｄ 接合変態層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層
Ｅ Ａｌ２Ｏ３層
Claims (8)
- 超硬合金ボディと、単層、多層及び交互堆積の少なくとも１種として堆積した被膜とを含んで成る被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法であって、前記超硬合金ボディが、１７００ＨＶ３を超える硬さを有し、前記被膜が２５〜７５μｍの厚みを有し、且つ前記超硬合金ボディに隣り合う第１の層（Ｂ）を含んでなり、且つ前記第１の層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を含み、
アルミナ層（Ｃ）が、前記第１の層に隣り合い、
付加層（Ｄ）が、前記アルミナ層（Ｃ）に隣り合い、且つ前記付加層（Ｄ）が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物を含み、且つ付加アルミナ層（Ｅ）が前記付加層（Ｄ）に隣り合っており、
且つ機械加工を６００ｍ／分より大きい切削速度で行なう、ことを特徴とする被覆切削工具インサートで金属の被加工物を機械加工する方法。 - 前記機械加工を、２〜４ｍｍの切り込み深さと、０．３〜０．７ｍｍ／回転の送りとで行なうことを特徴とする請求項１に記載の機械加工する方法。
- 前記被膜が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物の少なくとも１層と、アルミナの少なくとも１層とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- 前記被加工物が、ねずみ鋳鉄であることを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 単層、多層及び交互堆積層の少なくとも１種を含む被膜と、超硬合金ボディとからなる被覆切削工具インサートであって、
前記超硬合金ボディが、１７００ＨＶ３を超える硬さを有し、前記被膜が２５〜７５μｍの合計厚みを有し、且つ
第１の層（Ｂ）が前記超硬合金ボディ（Ａ）に隣り合い、前記第１の層がＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を３〜３０μｍの厚みで含み、
アルミナ層（Ｃ）が、３〜４０μｍの厚みで前記第１の層に隣り合い、
付加層（Ｄ）が、前記アルミナ層（Ｃ）に隣り合い、且つ前記付加層（Ｄ）が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種の炭化物、窒化物、炭窒化物またはカルボキシ窒化物またはそれらの混合物を３〜３０μｍの厚みで含み、且つ
付加αアルミナ層（Ｅ）が、３〜４０μｍの厚みで前記付加層（Ｄ）に隣り合い、且つ前記超硬合金ボディ（Ａ）が、６．５ｗｔ％以下のバインダー層含有量を有する、
ことを特徴とする被覆切削工具インサート。 - 前記第１の層（Ｂ）と前記付加層（Ｄ）との厚みの差が２０％未満であり、且つ前記アルミナ層（Ｃ）と前記付加アルミナ層（Ｅ）との厚みの差が２０％未満である、ことを特徴とする請求項５に記載の被覆切削工具インサート。
- 前記第１の層（Ｂ）と前記付加層（Ｄ）との厚みの差が２０％未満であり、且つ前記付加アルミナ層（Ｅ）が前記アルミナ層（Ｃ）の２０〜６０％である、ことを特徴とする請求項５に記載の被覆切削工具インサート。
- 前記第１の層（Ｂ）及び前記付加層（Ｄ）の少なくとも１層が、柱状組織でＴｉ（Ｃ，Ｎ）から成る、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の被覆切削工具インサート。
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