JP5192916B2

JP5192916B2 - High speed tool

Info

Publication number: JP5192916B2
Application number: JP2008157282A
Authority: JP
Inventors: 晃二岩本; 博昭杉田
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009297864A

Description

本発明は高速度工具鋼にて工具基材が構成されているハイス工具に係り、特に、潤滑性および耐摩耗性に優れたハイス工具に関するものである。 The present invention relates to a high speed tool having a tool base made of high speed tool steel, and more particularly to a high speed tool having excellent lubricity and wear resistance.

高速度工具鋼にて工具基材が構成されているハイス工具（高速度工具鋼製工具）が、ドリルやエンドミル、フライス等の回転切削工具、バイト等の非回転の切削工具、或いは転造タップ（盛上げタップ）等の非切削工具など、種々の加工工具に用いられている（特許文献１参照）。そして、このようなハイス工具において、例えば転造タップのように高い潤滑性能が要求される場合には、水蒸気処理を施すことにより表面に多孔質の酸化膜を形成するようにしているのが普通である。すなわち、その酸化膜の穴が油溜りとして機能することにより、潤滑油が良好に保持されるようになって優れた潤滑性能が得られるようになるのである。
特開２００７−１９０６２６号公報 A high-speed tool steel made of high-speed tool steel (high-speed tool steel tool) is a rotary cutting tool such as a drill, end mill, or milling cutter, a non-rotating cutting tool such as a bite, or a rolling tap. It is used for various processing tools such as a non-cutting tool such as a “rise tap” (see Patent Document 1). In such a high-speed tool, when high lubrication performance is required, such as a rolling tap, for example, a porous oxide film is usually formed on the surface by performing steam treatment. It is. That is, when the hole in the oxide film functions as an oil reservoir, the lubricating oil is well retained and excellent lubricating performance can be obtained.
JP 2007-190626 A

しかしながら、上記酸化膜は脆くて取れ易く、耐摩耗性が低いため、摩耗の進行が早くて潤滑性能が持続しないという問題があった。特に、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃなど）のように比較的硬い材料に対して転造加工を行う場合に、酸化膜の摩耗の進行が早くて上記問題が顕著となる。 However, since the oxide film is brittle and easy to remove and has low wear resistance, there is a problem that the wear progresses quickly and the lubricating performance is not sustained. In particular, when a rolling process is performed on a relatively hard material such as stainless steel (SUS440C or the like), the above-described problem becomes remarkable because the wear of the oxide film progresses quickly.

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ハイス工具の耐摩耗性を大きく低下させることなく潤滑性能を向上させることにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and its object is to improve the lubrication performance without significantly reducing the wear resistance of the high-speed tool.

かかる目的を達成するために、第１発明は、バナジウムを含有する高速度工具鋼にて工具基材が構成されているとともに、工具の最表面には多数の微小な油溜りが設けられているハイス工具において、焼入焼戻し処理により前記工具基材の表面に生成される炭化物のうち、前記バナジウムの炭化物は一切除去されることなく、そのバナジウムの炭化物以外の炭化物の少なくとも一部の種類の炭化物が除去されることにより、その工具基材の表面に多数の窪みが形成され、その窪みに基づいて前記油溜りが設けられていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, in the first invention, the tool base is composed of high-speed tool steel containing vanadium, and a large number of minute oil sumps are provided on the outermost surface of the tool. In a high-speed tool, carbides generated on the surface of the tool base material by quenching and tempering are not removed , and at least some types of carbides other than the vanadium carbides are removed. As a result of the removal, a number of depressions are formed on the surface of the tool base, and the oil sump is provided based on the depressions.

第２発明は、第１発明のハイス工具において、前記工具基材の表面の多数の窪みは、最大直径が１μｍ以上のものを含んでいることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the high-speed tool of the first aspect, the number of depressions on the surface of the tool base includes one having a maximum diameter of 1 μm or more.

第３発明は、第１発明または第２発明のハイス工具において、前記工具基材がフェリシアン化カリウムのアルカリ溶液中に１０分以上浸漬されることにより、前記バナジウムの炭化物以外の炭化物が除去されて前記窪みが設けられていることを特徴とする。 According to a third invention, in the high-speed tool of the first or second invention, the tool base is immersed in an alkaline solution of potassium ferricyanide for 10 minutes or more to remove carbides other than the vanadium carbide. A depression is provided.

第４発明は、第３発明のハイス工具において、前記フェリシアン化カリウムのアルカリ溶液は、５０〜２００ｍｌの蒸留水に対して水酸化カリウムを５〜２０ｇ、フェリシアン化カリウムを５〜２０ｇの割合でそれぞれ溶かしたものであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the high-speed tool of the third aspect, the alkaline solution of potassium ferricyanide is dissolved in a ratio of 5 to 20 g of potassium hydroxide and 5 to 20 g of potassium ferricyanide in 50 to 200 ml of distilled water. It is characterized by being.

第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのハイス工具において、前記多数の窪みが設けられた前記工具基材の表面が工具の最表面で、その窪みがそのまま前記油溜りとして用いられることを特徴とする。 According to a fifth invention, in the high-speed tool according to any one of the first to fourth inventions, the surface of the tool base provided with the plurality of depressions is an outermost surface of the tool, and the depressions are used as the oil sump as they are. It is characterized by being able to.

第６発明は、第１発明〜第４発明の何れかのハイス工具において、前記工具基材の表面には所定の硬質被膜がコーティングされており、その硬質被膜の表面が工具の最表面で、前記多数の窪みに対応して最大直径が０．５μｍ以上のものを含む多数の油溜りが設けられていることを特徴とする。 A sixth invention is a high-speed tool according to any one of the first to fourth inventions, wherein the surface of the tool base is coated with a predetermined hard coating, and the surface of the hard coating is the outermost surface of the tool. A number of oil sumps including those having a maximum diameter of 0.5 μm or more are provided corresponding to the number of depressions.

すなわち、高速度工具鋼にて工具基材が構成されているハイス工具は、基本的に焼入焼戻し処理が施されて用いられるため、高速度工具鋼の含有元素であるＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）、Ｖ（バナジウム）等の炭化物が生成され、それ等の炭化物の一部は工具基材の表面に露出するように存在している。これ等の炭化物の中、バナジウムの炭化物ＶＣは例えば２０００ＨＶ程度と高硬度であるため、このバナジウムの炭化物ＶＣ以外のタングステンやモリブデン等の炭化物を除去することにより工具基材の表面に多数の窪み（炭化物の抜け跡）を形成し、その窪みに基づいて油溜りが設けられることにより、潤滑油を用いて所定の加工が行われる際の潤滑性能が向上する。その場合に、タングステンやモリブデン等の炭化物が除去されることにより工具基材の耐摩耗性が低下するが、最も硬度が高いバナジウムの炭化物ＶＣが残っているため耐摩耗性の低下が抑制され、水蒸気処理によって設けられる従来の多孔質の酸化膜に比べると高い耐摩耗性が得られ、油溜りによる潤滑性能の向上効果が長時間に亘って得られるようになって耐久性が向上する。 That is, a high-speed tool steel having a tool base made of high-speed tool steel is basically subjected to quenching and tempering treatment, so that the elements contained in the high-speed tool steel are W (tungsten) and Mo. Carbides such as (molybdenum) and V (vanadium) are produced, and some of these carbides are present so as to be exposed on the surface of the tool substrate. Among these carbides, vanadium carbide VC has a hardness as high as, for example, about 2000 HV. Therefore, by removing carbides such as tungsten and molybdenum other than the vanadium carbide VC, a large number of depressions ( By forming an oil sump on the basis of the depression, the lubricating performance when predetermined processing is performed using the lubricating oil is improved. In that case, the wear resistance of the tool base material is reduced by removing carbides such as tungsten and molybdenum, but since the vanadium carbide VC having the highest hardness remains, the decrease in wear resistance is suppressed, High wear resistance is obtained as compared with the conventional porous oxide film provided by the steam treatment, and the effect of improving the lubricating performance by the oil reservoir is obtained over a long period of time, thereby improving the durability.

第２発明では、最大直径が１μｍ以上のものを含むように多数の窪みが形成されるため、それに基づいて多数の油溜りが設けられることにより優れた潤滑性能が得られる。窪みの大きさや分布は、例えば工具基材を溶剤に浸漬して化学的に溶解して除去する場合、その溶剤による処理時間（浸漬時間）によって変化するが、基本的にはタングステンやモリブデン等の炭化物の大きさや分布によって決まるため、最大直径が１μｍ以上の窪みを含むように処理時間を定めれば、それと同程度の大きさのものが所定の割合で分布しているのが普通で、所定の潤滑性能が得られる。 In the second invention, since a large number of depressions are formed so as to include those having a maximum diameter of 1 μm or more, an excellent lubricating performance can be obtained by providing a large number of oil reservoirs based thereon. The size and distribution of the recesses vary depending on the processing time (immersion time) with the solvent, for example, when the tool base material is immersed in a solvent and chemically removed, but basically, such as tungsten or molybdenum Since it is determined by the size and distribution of carbides, if the processing time is set so as to include a recess having a maximum diameter of 1 μm or more, it is normal that those of the same size are distributed at a predetermined ratio. Lubricating performance can be obtained.

第３発明、第４発明では、工具基材がフェリシアン化カリウムのアルカリ溶液中に１０分以上浸漬されることにより、バナジウムの炭化物ＶＣ以外の炭化物が除去されて窪みが設けられているため、高速度工具鋼の成分や焼入焼戻し処理条件等によって変化するものの、本発明者等の実験によれば最大直径が１μｍ以上のものを含んで多数の窪みが設けられるようになり、第６発明のように硬質被膜をコーティングする場合でも所定の大きさの油溜りが形成されて優れた潤滑性能が得られるようになる。 In the third invention and the fourth invention, the tool base is immersed in an alkaline solution of potassium ferricyanide for 10 minutes or more, so that carbides other than the carbide VC of vanadium are removed and a recess is provided. Although it varies depending on the component of the tool steel, quenching and tempering treatment conditions, etc., according to the experiments by the present inventors, a number of depressions including those having a maximum diameter of 1 μm or more are provided, as in the sixth invention. Even when a hard film is coated, an oil sump of a predetermined size is formed and an excellent lubricating performance can be obtained.

第５発明は、多数の窪みが設けられた工具基材の表面がそのまま工具の最表面とされ、その窪みがそのまま油溜りとして用いられるため、優れた潤滑性能が得られて耐久性が向上する。 In the fifth aspect of the invention, the surface of the tool base provided with a large number of depressions is directly used as the outermost surface of the tool, and the depressions are used as they are as an oil sump, so that excellent lubrication performance is obtained and durability is improved. .

第６発明では、工具基材の表面に所定の硬質被膜がコーティングされており、その硬質被膜の表面には多数の窪みに対応して最大直径が０．５μｍ以上の油溜りを含んで多数の油溜りが設けられているため、その油溜りによって所定の潤滑性能が得られるとともに、硬質被膜の存在で優れた耐摩耗性が得られることから、潤滑性能の向上効果が一層持続するようになり、耐久性が大幅に向上する。また、工具基材の窪みに硬質被膜が入り込んでコーティングされるため、アンカー効果により硬質被膜の付着力が向上して剥離等が抑制され、この点でも耐久性が向上する。 In the sixth invention, the surface of the tool base is coated with a predetermined hard film, and the surface of the hard film includes a number of oil reservoirs having a maximum diameter of 0.5 μm or more corresponding to a number of depressions. Since the oil sump is provided, the oil sump provides the specified lubrication performance, and the presence of the hard coating provides excellent wear resistance. Durability is greatly improved. In addition, since the hard coating enters the recess of the tool base material and is coated, the adhesion of the hard coating is improved by the anchor effect, and peeling and the like are suppressed, which also improves the durability.

本発明は、高い潤滑性能が要求される転造タップ等の転造加工用のハイス工具に好適に適用され、特にステンレス鋼に転造加工を行う場合に優れた耐久性向上効果が得られるが、ドリルやエンドミル、フライス等の回転切削工具、バイト等の非回転の切削工具など転造加工用以外のハイス工具にも適用され得るし、ステンレス鋼以外の材料の加工に用いることも可能である。 The present invention is suitably applied to a high-speed tool for rolling such as a rolling tap that requires high lubrication performance, and an excellent durability improvement effect can be obtained particularly when performing rolling on stainless steel. It can also be applied to high-speed tools other than rolling, such as rotary cutting tools such as drills, end mills, and mills, and non-rotating cutting tools such as tools, and can also be used to process materials other than stainless steel. .

バナジウムの炭化物ＶＣ以外の炭化物が除去されることによって工具基材の表面に形成される窪みの大きさは、最大直径が１μｍ以上、特に工具基材の表面に硬質被膜をコーティングする場合には２μｍ以上のものを含むことが望ましいが、工具の最表面の油溜りは最大直径が０．５μｍ以上あれば所定の潤滑性能が得られるため、例えば第５発明のように工具基材の表面がそのまま工具の最表面とされて窪みが油溜りとなる場合には、最大直径が０．５μｍ以上のものを含むように多数の窪みが設けられても良い。窪みの最大直径が大きくなると油溜りの寸法も大きくなるため、被加工物の加工面粗さが悪くなる可能性があるが、窪みの大きさの最大寸法は工具基材に存在する炭化物の大きさによって決まり、本発明者等の実験によれば、所定の溶剤中に工具基材を長時間浸漬した場合の窪みの最大直径は５〜６μｍ程度で、加工面粗さを損なう程ではなく、特に規定する必要はない。 The size of the recess formed on the surface of the tool base by removing carbides other than the vanadium carbide VC is 1 μm or more, particularly 2 μm when a hard film is coated on the surface of the tool base. Although it is desirable to include the above, since the oil sump on the outermost surface of the tool can obtain a predetermined lubricating performance if the maximum diameter is 0.5 μm or more, the surface of the tool base as it is, for example, as in the fifth invention In the case where the recess is an oil reservoir due to the outermost surface of the tool, a large number of recesses may be provided so as to include those having a maximum diameter of 0.5 μm or more. If the maximum diameter of the dent increases, the oil sump size also increases, so that the processed surface roughness of the workpiece may deteriorate, but the maximum dimension of the dent size is the size of the carbide present in the tool substrate. According to the experiments by the present inventors, the maximum diameter of the recess when the tool base material is immersed in a predetermined solvent for a long time is about 5 to 6 μm, not so as to impair the processed surface roughness. There is no need to specify in particular.

工具基材の表面の炭化物の有無や、その炭化物の溶解除去で形成される窪みは、例えばエネルギー分散型Ｘ線分析および走査型電子顕微鏡を用いて確認することができる。 The presence or absence of carbide on the surface of the tool base and the depression formed by dissolution and removal of the carbide can be confirmed using, for example, energy dispersive X-ray analysis and a scanning electron microscope.

第３発明〜第４発明に記載の溶剤はあくまでも一例であり、バナジウムの炭化物ＶＣを残しながらタングステンやモリブデン等のバナジウム以外の炭化物を溶解して除去できる他の溶剤を採用することも可能である。炭化物は、高速度工具鋼の成分元素に応じて複数種類存在するが、必ずしもバナジウム以外の総ての炭化物を溶解除去できる必要はなく、一部の種類の炭化物のみを溶解除去できる溶剤を用いることも可能である。なお、第４発明の溶剤は、バナジウムの炭化物ＶＣを残しながらタングステンやモリブデンの炭化物（Ｗ，Ｍｏ）₆Ｃを選択的に溶解して除去できる。 The solvents described in the third to fourth inventions are only examples, and other solvents that can dissolve and remove carbides other than vanadium such as tungsten and molybdenum while leaving the vanadium carbide VC may be employed. . There are multiple types of carbides depending on the component elements of high-speed tool steel, but it is not always necessary to dissolve and remove all carbides except vanadium, and use a solvent that can dissolve and remove only some types of carbides. Is also possible. The solvent of the fourth invention can be removed by selectively dissolving carbide of tungsten or molybdenum (W, Mo) ₆ C while leaving the vanadium carbide VC.

第３発明〜第４発明では、所定の溶剤中に工具基材を１０分以上浸漬して炭化物を除去するようになっているが、本発明者等の実験によれば２０分程度で最大直径が２μｍ以上の窪みが設けられるようになり、第６発明のように硬質被膜をコーティングする場合でも十分な大きさの油溜りが形成されるようになる。第４発明に記載の溶剤を使用した場合、浸漬時間が６０分程度までは窪みが大きくなるが、６０分以上になると窪みの大きさや分布は殆ど変化しなくなるため、６０分以上行う必要はなく、１０分〜６０分の範囲内で特に２０分〜６０分程度が適当と考えられる。なお、第５発明のように工具基材の表面がそのまま工具の最表面とされて窪みが油溜りとなる場合には、窪みの最大直径が０．５μｍ程度でも所定の潤滑性能が得られるため、上記浸漬時間が１０分未満であっても良い。また、溶剤の各成分の割合が第４発明に規定の範囲から外れていても、浸漬時間を長くするなどして所定の大きさの窪みを形成できる場合には、それ等の溶剤を用いることも可能である。 According to the third to fourth inventions, the carbide is removed by immersing the tool base material in a predetermined solvent for 10 minutes or more. According to the experiments by the present inventors, the maximum diameter is about 20 minutes. Will be provided with a recess of 2 μm or more, and a sufficiently large oil reservoir will be formed even when a hard film is coated as in the sixth aspect of the invention. When the solvent described in the fourth invention is used, the dents become large until the immersion time is about 60 minutes, but when the dip time is 60 minutes or more, the size and distribution of the dents hardly change. It is considered that about 20 minutes to 60 minutes is appropriate within the range of 10 minutes to 60 minutes. In addition, when the surface of the tool base is directly used as the outermost surface of the tool as in the fifth invention and the recess becomes an oil reservoir, a predetermined lubricating performance can be obtained even if the maximum diameter of the recess is about 0.5 μm. The immersion time may be less than 10 minutes. Even if the proportion of each component of the solvent is out of the range specified in the fourth invention, if a dimple having a predetermined size can be formed by increasing the immersion time, such a solvent should be used. Is also possible.

硬質被膜としては、ＴｉＮやＴｉＣＮなどが好適に用いられるが、例えば元素の周期表の IIIｂ族、IVａ族、Ｖａ族、またはVIａ族の金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、或いはそれらの相互固溶体から成る他の化合物被膜などを用いることも可能である。これ等の硬質被膜は、例えばアークイオンプレーティング法やスパッタリング法等のＰＶＤ法によって好適に設けられるが、プラズマＣＶＤ法等の他の成膜法で設けられても良い。硬質被膜の膜厚は、被膜の種類などによって適宜定められるが、所定の大きさの油溜りが形成されるようにする上で例えば１〜３μｍ程度が適当である。２種類以上の硬質被膜が交互に積層されている多層の積層被膜を用いたり、２層或いは３層等の硬質被膜を用いたりすることも可能である。 As the hard coating, TiN, TiCN, or the like is preferably used. For example, a carbide, nitride, carbonitride, or a combination of metals of Group IIIb, IVa, Va, or VIa of the periodic table of elements is used. It is also possible to use another compound film made of a solid solution. These hard coatings are suitably provided by a PVD method such as an arc ion plating method or a sputtering method, but may be provided by other film forming methods such as a plasma CVD method. The thickness of the hard coating is appropriately determined depending on the type of coating and the like, but about 1 to 3 μm, for example, is appropriate in order to form an oil sump of a predetermined size. It is also possible to use a multilayer laminated film in which two or more kinds of hard films are alternately laminated, or to use a hard film such as two layers or three layers.

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である転造タップ１０を説明する図で、(a) は軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) は表面付近の断面の拡大図である。この転造タップ１０は、図示しないチャックを介して主軸に取り付けられるシャンク１２と、下穴内にねじ込まれることによりめねじを形成する加工部１６とを同軸上に一体に備えており、工具基材１８は高速度工具鋼にて構成されている。本実施例では、ＪＩＳに規定のＳＫＨ５３相当の高速度工具鋼が用いられており、その含有成分および割合はＣ：１．２、Ｃｒ：４．０、Ｍｏ：５．０、Ｗ：６．０、Ｖ：３．０で、残りが実質的にＦｅである。また、図１の(c) は、上記加工部１６における表面近傍の断面を模式的に示す図で、工具基材１８の表面２０がそのまま工具の最表面を構成している。本実施例では、転造タップ１０がハイス工具に相当する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams for explaining a rolling tap 10 according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view seen from a direction perpendicular to an axis O, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG. (C) is an enlarged view of a cross section near the surface. The rolling tap 10 is integrally provided with a shank 12 attached to a main shaft via a chuck (not shown) and a processing portion 16 that forms a female thread by being screwed into a pilot hole. 18 is constituted by high-speed tool steel. In this example, a high-speed tool steel equivalent to SKH53 specified in JIS is used, and the content and ratio thereof are C: 1.2, Cr: 4.0, Mo: 5.0, W: 6. 0, V: 3.0, and the remainder is substantially Fe. FIG. 1C schematically shows a cross section near the surface of the processed portion 16, and the surface 20 of the tool base 18 directly forms the outermost surface of the tool. In this embodiment, the rolling tap 10 corresponds to a high-speed tool.

加工部１６は、外側へ湾曲した辺からなる多角柱形状、本実施例では略四角柱形状の断面を成しているとともに、その外周面には、被加工物の下穴の表層部に食い込んで塑性変形させることによりめねじを盛上げ加工するおねじ２２が設けられている。おねじ２２のねじ山は、形成すべきめねじの溝の形状に対応した断面形状を成しており、そのめねじに対応するリード角のつる巻き線に沿って一定の高さ寸法で設けられている。すなわち、加工部１６には、おねじ２２のねじ山が径方向の外側へ突き出してめねじを加工する４箇所のマージン部Ｍと、そのマージン部Ｍよりも小径の４箇所の逃げ部２４とが、それぞれ軸心Ｏと平行に軸方向へ連なるように、軸心Ｏまわりにおいて交互に且つ等角度間隔で設けられているのである。マージン部Ｍの寸法は、形成すべきめねじと同じ寸法か、或いは塑性変形に対する弾性復帰を考慮して、めねじよりも大き目に設定される。また、この加工部１６は、軸方向においてねじ山の径寸法が一定の完全山部２６と、先端側へ向かうに従って径寸法が小さくなる食付き部２８とを備えている。なお、図１の(b) は、おねじ２２の溝の谷底においてつる巻き線に沿って切断した断面図である。 The processing part 16 has a polygonal columnar shape composed of sides curved outward, a substantially quadrangular columnar cross section in this embodiment, and the outer peripheral surface bites into the surface layer part of the prepared work hole. A male screw 22 is provided for enlarging the female screw by plastic deformation. The thread of the male screw 22 has a cross-sectional shape corresponding to the shape of the groove of the female screw to be formed, and is provided at a certain height along the winding of the lead angle corresponding to the female screw. ing. That is, the processed portion 16 includes four margin portions M in which the threads of the male screw 22 protrude outward in the radial direction to process the female screw, and four relief portions 24 having a smaller diameter than the margin portion M. Are provided alternately and equiangularly around the axis O so as to be continuous in the axial direction in parallel with the axis O. The size of the margin portion M is set to be the same size as the female screw to be formed or larger than the female screw in consideration of elastic recovery against plastic deformation. In addition, the processed portion 16 includes a complete thread portion 26 in which the diameter of the screw thread is constant in the axial direction, and a biting portion 28 that decreases in diameter toward the distal end side. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the winding at the valley bottom of the groove of the male screw 22.

このような転造タップ１０は、上記おねじ２２やマージンＭ等が研削加工等によって設けられた後に、所定の焼入焼戻し処理が施されて硬化させられる。この時、Ｍｏ（モリブデン）やＷ（タングステン）、Ｖ（バナジウム）等の炭化物３０ａ、３０ｂが形成され、その一部は表面２０に露出しているが、本実施例では、この表面２０に露出している炭化物３０ａ、３０ｂの中、バナジウムの炭化物ＶＣから成る炭化物３０ａを残しながら、タングステンやモリブデンの炭化物（Ｗ，Ｍｏ）₆Ｃから成る炭化物３０ｂが所定の溶剤によって溶かして除去されることにより、最大直径が１μｍ以上の窪みを含んで多数の窪み３２が形成され、潤滑油を用いてねじの転造加工が行われる際に、この窪み３２が油溜りとして機能して優れた潤滑作用が得られるようになっている。本実施例では、上記溶剤として５０〜２００ｍｌの蒸留水に対して水酸化カリウムを５〜２０ｇ、フェリシアン化カリウムを５〜２０ｇの割合でそれぞれ溶かしたフェリシアン化カリウムのアルカリ溶液を使用し、その溶剤中に工具基材１８を１０分以上浸漬した。 Such a rolled tap 10 is hardened by a predetermined quenching and tempering process after the male screw 22 and the margin M are provided by grinding or the like. At this time, carbides 30a and 30b such as Mo (molybdenum), W (tungsten), and V (vanadium) are formed, and some of them are exposed on the surface 20. In this embodiment, the carbides 30a and 30b are exposed. The carbide 30a made of tungsten or molybdenum carbide (W, Mo) ₆ C is dissolved and removed by a predetermined solvent while leaving the carbide 30a made of vanadium carbide VC among the carbides 30a and 30b being removed. A large number of depressions 32 are formed including depressions having a maximum diameter of 1 μm or more, and when the thread rolling process is performed using lubricating oil, the depressions 32 function as an oil reservoir and have an excellent lubricating action. It has come to be obtained. In this example, an alkaline solution of potassium ferricyanide in which 5 to 20 g of potassium hydroxide and 5 to 20 g of potassium ferricyanide were dissolved in 50 to 200 ml of distilled water as the solvent was used. The tool base 18 was immersed for 10 minutes or more.

図２は、上記溶剤中に工具基材１８を浸漬して炭化物３０ｂを溶解除去して窪み３２を形成する際の浸漬時間と窪み３２の最大直径との関係を調べた結果で、１０分程度浸漬すれば最大直径は１μｍ程度になる。また、２０分以上浸漬すると、窪み３２が大きくなって最大直径が２μｍ以上になり、６０分程度までは窪み３２が拡大するが、それ以上は窪み３２の大きさや分布は殆ど変化しないため、浸漬時間は２０分〜６０分の範囲内が適当と考えられる。 FIG. 2 shows the result of investigating the relationship between the immersion time and the maximum diameter of the recess 32 when the tool base 18 is immersed in the solvent to dissolve and remove the carbide 30b to form the recess 32, and is about 10 minutes. When immersed, the maximum diameter is about 1 μm. Further, when immersed for 20 minutes or more, the dent 32 becomes large and the maximum diameter becomes 2 μm or more, and the dent 32 expands until about 60 minutes, but since the size and distribution of the dent 32 hardly change after that, the immersion 32 It is considered that the time is suitably within the range of 20 minutes to 60 minutes.

図４の(a) は、上記溶剤中に工具基材１８を２０分間浸漬することにより、タングステンやモリブデンの炭化物３０ｂを溶解除去して多数の窪み３２を設けた本実施例の転造タップ１０（本発明品）と、比較品１〜２とをそれぞれ２本ずつ用意し、以下の加工条件でめねじの転造加工を行って、工具の摩耗によりめねじの寸法が小さくなり、通りねじプラグゲージ（ＧＰ）の通り抜けが不可となるゲージアウトとなるか、または工具折損までの加工穴数（工具寿命に相当）を調べた結果を示す図である。比較品１は水蒸気処理で酸化膜を形成して油溜りを設けた従来品で、比較品２は本発明品と同様に溶解処理を行って窪み３２を設けたものであるが、処理時間（浸漬時間）が５分と短く、窪み３２が小さくて最大直径が０．５μｍにも満たない場合である。
（加工条件）
・ねじサイズ：Ｍ２×０．５
・被削材：ＳＵＳ４４０Ｃ（９０ＨＲＢ）（ＪＩＳに規定のステンレス鋼）
・加工速度：５ｍ／分
・ねじ立て長さ：６ｍｍ
・潤滑油剤：油性 FIG. 4 (a) shows the rolling tap 10 of this embodiment in which a large number of depressions 32 are provided by dissolving and removing the carbide 30b of tungsten or molybdenum by immersing the tool base 18 in the solvent for 20 minutes. (Invention product) and Comparative products 1 and 2 are prepared two by two, and the female thread is rolled under the following processing conditions. It is a figure which shows the result of having investigated the number of process holes (equivalent to a tool life) until it becomes the gauge out which cannot pass through a plug gauge (GP), or a tool breaks. Comparative product 1 is a conventional product in which an oil film is formed by forming an oxide film by steam treatment, and comparative product 2 is a solution that is subjected to a dissolution treatment in the same manner as the product of the present invention and is provided with a recess 32. (Dipping time) is as short as 5 minutes, the dent 32 is small, and the maximum diameter is less than 0.5 μm.
(Processing conditions)
-Screw size: M2 x 0.5
-Work material: SUS440C (90HRB) (stainless steel specified in JIS)
・ Processing speed: 5m / min ・ Tapping length: 6mm
・ Lubricant: Oiliness

図４の(a) において、比較品１（水蒸気処理品）は酸化膜が脆くて取れ易いため、その酸化膜の摩耗で潤滑性能が持続しなくて寿命が短いとともに、そのばらつきが大きくて品質が安定しない。比較品２（最大直径小）は、窪み３２が小さくて油溜りとしての機能が十分に得られないため、工具の摩耗が促進されて寿命が短く、本発明品に比べて加工穴数は２／３程度である。 In FIG. 4 (a), the comparative product 1 (steam-treated product) has a brittle oxide film and is easy to remove. Therefore, the wear of the oxide film does not maintain the lubrication performance and the life is short. Is not stable. Since the comparative product 2 (smallest maximum diameter) has a small recess 32 and cannot sufficiently function as an oil reservoir, the wear of the tool is promoted and the life is shortened, and the number of processed holes is 2 as compared with the present invention product. / 3 or so.

一方、図３は、前記図１の転造タップ１０において、多数の窪み３２が設けられた工具基材１８の表面２０に、所定の硬質被膜４０がコーティングされている場合で、その硬質被膜４０の表面４２が工具の最表面で、前記多数の窪み３２に対応して最大直径が０．５μｍ以上の油溜りを含んで多数の油溜り４４が設けられている。本実施例では、前記溶剤を用いて工具基材１８に対して２０分間溶解処理を行い、タングステンやモリブデンの炭化物３０ｂを溶解除去して多数の窪み３２を形成した後、その上に上記硬質被膜４０として膜厚が約２μｍのＴｉＮがアークイオンプレーティング法によって設けられている。図３は、前記図１の(c) に対応する断面図である。 On the other hand, FIG. 3 shows a case where a predetermined hard coating 40 is coated on the surface 20 of the tool base 18 provided with a number of depressions 32 in the rolling tap 10 of FIG. The surface 42 is the outermost surface of the tool, and a large number of oil reservoirs 44 including oil reservoirs having a maximum diameter of 0.5 μm or more are provided corresponding to the numerous recesses 32. In this embodiment, the solvent is used to dissolve the tool base material 20 for 20 minutes to dissolve and remove the carbide 30b of tungsten or molybdenum to form a number of depressions 32, and then the hard coating is formed thereon. 40, TiN having a thickness of about 2 μm is provided by the arc ion plating method. FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

図４の(b) は、図３の実施例の転造タップ１０（本発明品）と、比較品とをそれぞれ２本ずつ用意し、以下の加工条件でめねじの転造加工を行って、通りねじプラグゲージ（ＧＰ）の通り抜けが不可となるゲージアウトとなるか工具折損までの加工穴数（工具寿命に相当）を調べた結果を示す図である。比較品は、溶解処理を行うことなく、焼入焼戻し処理が施された工具基材１８の表面２０にそのまま硬質被膜４０をコーティングしたものである。
（加工条件）
・ねじサイズ：Ｍ３×０．５
・被削材：ＳＵＳ４４０Ｃ（９０ＨＲＢ）（ＪＩＳに規定のステンレス鋼）
・加工速度：８ｍ／分
・ねじ立て長さ：６ｍｍ
・潤滑油剤：水溶性 FIG. 4 (b) shows two rolling taps 10 according to the embodiment of FIG. 3 (product of the present invention) and two comparative products, and the female thread is rolled under the following processing conditions. FIG. 4 is a diagram showing the result of examining the number of processed holes (corresponding to the tool life) until the gauge breaks out which makes it impossible to pass through the threaded screw plug gauge (GP) or breaks the tool. The comparative product is obtained by directly coating the hard coating 40 on the surface 20 of the tool base 18 that has been subjected to the quenching and tempering treatment without performing the melting treatment.
(Processing conditions)
-Screw size: M3 x 0.5
-Work material: SUS440C (90HRB) (stainless steel specified in JIS)
-Machining speed: 8m / min-Screw stand length: 6mm
・ Lubricant: Water-soluble

図４の(b) において、比較品（コートのみ）は、コーティングにより耐摩耗性の効果が得られるものの、油溜りが存在しないため潤滑作用が十分に得られず、本発明品に比べて加工穴数は２／３以下である。 In FIG. 4 (b), the comparative product (coating only) has an effect of wear resistance due to the coating, but since there is no oil reservoir, a sufficient lubricating action cannot be obtained, and it is processed in comparison with the product of the present invention. The number of holes is 2/3 or less.

このように、本実施例の転造タップ１０は、焼入焼戻し処理によって工具基材１８に生成された炭化物３０ａ、３０ｂの中、バナジウムの炭化物３０ａ以外のタングステンやモリブデンの炭化物３０ｂが所定の溶剤によって溶かして除去されることにより、工具基材１８の表面２０に多数の窪み３２が形成され、図１の実施例ではその窪み３２がそのまま油溜りとして用いられ、図３の実施例ではその窪み３２に基づいて硬質被膜４０の表面４２に油溜り４４が設けられるため、潤滑油剤を用いてねじ転造加工を行う際の潤滑性能が向上する。その場合に、タングステンやモリブデンの炭化物３０ｂが除去されることにより工具基材１８の耐摩耗性が低下するが、最も硬度が高いバナジウムの炭化物３０ａが残っているため耐摩耗性の低下が抑制され、硬質被膜４０がコーティングされる図３の実施例は勿論、工具基材１８のまま使用される図１の実施例においても、従来の水蒸気処理によって設けられる多孔質の酸化膜に比べると高い耐摩耗性が得られ、油溜り（図１では窪み３２そのもの、図３では油溜り４４）による潤滑性能の向上効果が長時間に亘って得られるようになって耐久性が向上する。 Thus, in the rolling tap 10 of the present embodiment, among the carbides 30a and 30b generated on the tool base 18 by the quenching and tempering treatment, the tungsten or molybdenum carbide 30b other than the vanadium carbide 30a is a predetermined solvent. As a result of being melted and removed, a large number of depressions 32 are formed on the surface 20 of the tool base 18, and in the embodiment of FIG. 1, the depressions 32 are used as oil reservoirs as they are, and in the embodiment of FIG. Since the oil reservoir 44 is provided on the surface 42 of the hard coating 40 based on 32, the lubrication performance when performing thread rolling using a lubricant is improved. In this case, the wear resistance of the tool base 18 is reduced by removing the tungsten or molybdenum carbide 30b. However, since the vanadium carbide 30a having the highest hardness remains, the reduction in wear resistance is suppressed. In addition to the embodiment of FIG. 3 in which the hard coating 40 is coated as well as the embodiment of FIG. 1 in which the tool base 18 is used as it is, the resistance to resistance is higher than that of the porous oxide film provided by the conventional steam treatment. Wearability is obtained, and the effect of improving the lubricating performance by the oil sump (the recess 32 itself in FIG. 1 and the oil sump 44 in FIG. 3) can be obtained over a long period of time, thereby improving the durability.

また、本実施例では最大直径が１μｍ以上の窪み３２が含まれるように、溶剤の種類や浸漬時間が定められるため、その窪み３２に基づいて多数の油溜り（図１では窪み３２そのもの、図３では油溜り４４）が設けられることにより優れた潤滑性能が得られる。特に、工具基材１８を２０分以上前記溶剤に浸漬して溶解処理を行えば、最大直径が２μｍ以上の窪み３２が形成されるようになるため、工具基材１８のまま用いられる図１の実施例は勿論、図３の実施例のように硬質被膜４０をコーティングする場合でも最大直径が０．５μｍ以上の油溜り４４が形成され、何れの場合も優れた潤滑性能が得られる。 Further, in this embodiment, since the type of solvent and the immersion time are determined so as to include the depression 32 having a maximum diameter of 1 μm or more, a large number of oil reservoirs (the depression 32 itself in FIG. 3 is provided with an oil sump 44), whereby excellent lubricating performance can be obtained. In particular, when the tool base 18 is immersed in the solvent for 20 minutes or longer and the dissolution treatment is performed, a recess 32 having a maximum diameter of 2 μm or more is formed. Of course, even when the hard film 40 is coated as in the embodiment of FIG. 3, the oil reservoir 44 having a maximum diameter of 0.5 μm or more is formed, and in any case, excellent lubricating performance can be obtained.

また、工具基材１８の表面２０に硬質被膜４０がコーティングされる図３の実施例では、硬質被膜４０の存在で優れた耐摩耗性が得られることから、潤滑性能の向上効果が一層持続するようになって耐久性が大幅に向上する。この実施例ではまた、工具基材１８の窪み３２に硬質被膜４０が入り込んでコーティングされるため、アンカー効果により硬質被膜４０の付着力が向上して剥離等が抑制され、この点でも耐久性が向上する。 Further, in the embodiment of FIG. 3 in which the surface 20 of the tool base 18 is coated with the hard coating 40, excellent wear resistance is obtained by the presence of the hard coating 40, and therefore the effect of improving the lubricating performance is further sustained. As a result, the durability is greatly improved. In this embodiment, since the hard film 40 enters and is coated in the recess 32 of the tool base 18, the adhesion of the hard film 40 is improved by the anchor effect, and peeling and the like are suppressed. improves.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this is an embodiment to the last, and this invention is implemented in the aspect which added various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Can do.

本発明の一実施例である転造タップを説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図、(c) は工具基材の炭化物や窪みを模式的に示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a rolling tap according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a front view, (b) is an enlarged view of the IB-IB cross section in (a), and (c) is a tool substrate carbide or It is sectional drawing which shows a hollow typically. 所定の溶剤中に工具基材を浸漬してタングステンやモリブデンの炭化物を溶解除去して窪みを形成する際の浸漬時間と窪みの最大直径との関係を調べた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the relationship between the immersion time at the time of immersing a tool base material in a predetermined solvent, melt | dissolving and removing the carbide | carbonized_material of tungsten or molybdenum, and forming a hollow, and the maximum diameter of a hollow. 工具基材の表面に硬質被膜がコーティングされている実施例を説明する図で、図１の(c) に対応する断面図である。It is a figure explaining the Example by which the hard film is coated on the surface of a tool base material, and is sectional drawing corresponding to (c) of FIG. 図１および図３の実施例の転造タップを用いて耐久性試験を行った結果を所定の比較品と比較して示す図である。It is a figure which shows the result of having done the durability test using the rolling tap of the Example of FIG. 1 and FIG. 3 compared with a predetermined | prescribed comparative product.

Explanation of symbols

１０：転造タップ（ハイス工具）１８：工具基材２０：表面３０ａ：炭化物（ＶＣ）３０ｂ：炭化物（（Ｗ，Ｍｏ）₆Ｃ）３２：窪み（油溜り）４０：硬質被膜４２：表面４４：油溜り 10: Rolling tap (high-speed tool) 18: Tool substrate 20: Surface 30a: Carbide (VC) 30b: Carbide ((W, Mo) ₆ C) 32: Recess (oil sump) 40: Hard coating 42: Surface 44 : Oil reservoir

Claims

In the high-speed tool steel in which the tool base is composed of high-speed tool steel containing vanadium and a large number of minute oil sumps are provided on the outermost surface of the tool,
Of the carbides generated on the surface of the tool base material by quenching and tempering treatment , at least some types of carbides other than the vanadium carbides are removed without removing any vanadium carbides. Accordingly, a number of depressions are formed on the surface of the tool base material, and the oil sump is provided based on the depressions.

The high-speed tool according to claim 1, wherein the number of depressions on the surface of the tool base includes one having a maximum diameter of 1 μm or more.

The tool base is immersed in an alkaline solution of potassium ferricyanide for 10 minutes or more to remove carbides other than the vanadium carbide to provide the depressions. The listed high speed tool.

The alkaline solution of potassium ferricyanide is obtained by dissolving 5 to 20 g of potassium hydroxide and 5 to 20 g of potassium ferricyanide in 50 to 200 ml of distilled water, respectively. High-speed tool.

The surface of the said tool base material in which the said many depressions were provided is the outermost surface of a tool, and this depression is used as it is as the said oil sump. The high speed of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. tool.

The surface of the tool base material is coated with a predetermined hard film, and the surface of the hard film is the outermost surface of the tool, and includes a large number including those having a maximum diameter of 0.5 μm or more corresponding to the numerous depressions. The high-speed tool according to any one of claims 1 to 4, wherein an oil sump is provided.