JP5499574B2 - 炭窒化チタン基サーメット製切削インサートおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インサート着脱式の各種工具に取り付けられて切削加工に用いられる炭窒化チタン基（ＴｉＣＮ基）サーメット製切削インサートおよびその製造方法に関するものである。特に、湿式切削や断続切削による熱衝撃や機械的衝撃に対する耐欠損性に優れ、かつ、仕上げ面精度に優れ、光沢のある高品質な切削加工表面の形成を可能とするＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートに関するものである。

従来から、Ｔｉの炭化物あるいは窒化物あるいは炭窒化物を主成分とし、元素周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族の炭化物あるいは窒化物あるいは炭窒化物を1種または2種以上含有する硬質相とＣｏおよびＮｉの内の１種または２種を主成分とする金属結合相からなるＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートが広く知られており（特許文献１，２）、これらの従来ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートにおいては、その耐欠損性を改善するために種々の工夫がなされている。
例えば、特許文献３，４に示されるように、ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサート（以下、従来インサートという）において、インサート表面にショットピーニングによる衝撃力を作用させ、インサート表面部の硬質相に５０ｋｇ／ｍｍ^２以上、あるいは、２００ｋｇ／ｍｍ^２以上の圧縮残留応力を付与してインサートの強度を高め、耐衝撃性、耐欠損性の改善を図ることが知られている。

特開平９−１０８９０８号公報 特開平９−２０７００５号公報 特許第２８２６３１２号明細書 特許第２８２６３１３号明細書

近年、切削加工の分野では、高能率加工を目的として高速切削化の傾向にあるが、従来インサートにおいては、これらを例えば鋼の高速切削に用いた場合、軽負荷の乾式連続切削では優れた切削性能を示すものの湿式切削や断続切削では、熱衝撃や機械的衝撃により切れ刃にチッピングや欠損が発生し易く、比較的短時間で使用寿命にいたるのが現状である。
一方、切削加工の分野では近年ますます高精度加工も要求されるようになってきており、従来からの管理項目である加工寸法精度は当然のことながら、それに加えて被削材の切削加工表面（仕上げ面）の品質向上も重視されるようになってきた。
このため切削加工表面の品質に関してその判断基準が厳しくなってきており、切削初期の段階から、あるいは、切削開始後の比較的短時間の段階で満足できない状況となり、インサートの摩耗の発生はまだ小さく被削材の加工寸法精度が公差内であっても作業者に寿命と判断されて、使用切れ刃やインサートそのものが交換されている実情がある。ここで、作業者は、被削材の切削加工表面にムシレや毛羽立ちと呼ばれる現象が発生して、手で触ったときにざらつき感があったり、光沢のない白濁した表面に見えることで、切れ刃が寿命であると判断している。特に最近では被削材についても難削材化が進んでおり、このような表面状態の異常がますます発生しやすい状況となってきている。
したがって、湿式切削や断続切削による熱衝撃や機械的衝撃に対する耐欠損性に優れるとともに、被削材にムシレや毛羽立ちのない、光沢のある高品質な切削加工表面の形成が可能となるサーメット製切削インサートが求められている。

問題を解決するための手段

従来インサート（前記特許文献３、４）においては、ショットピーニングを施すことによってインサート表面部の硬質相に圧縮残留応力を付与し、この圧縮残留応力によってインサート自体を強化し、その結果として、インサートの耐欠損性向上を図っていたが、比較的大きなボール、例えば、実施例に記載されている平均粒径０．５〜１．０ｍｍのアルミナ製ボールを使用した機械的ショットピーニングでは、その加工エネルギーが過大であるために、ショットピーニング処理の工程でインサートに粗大クラックが発生したり、欠けが発生したりして製品不良が生じ、また、インサートの強化が図られる反面、比較的大きな平均粒径を有する表面が平滑なボール形状の投射材では、焼結肌の微細な凹凸に対する研磨効果が得られず表面の平滑性を十分に改善させることができないために、結果として、耐欠損性改善効果が充分に満足できるものではなかった。

本発明者等は、熱衝撃や機械的衝撃に対して優れた耐欠損性を備えるとともに、長期の使用に亘って、優れた仕上げ面精度を維持し、光沢ある高品質な切削加工表面を形成することができるサーメット製切削インサートを得ることを目的として、特に、ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートの表面形態について鋭意研究を行った結果、前記従来インサート（特許文献３、４）における機械的ショットピーニングにかえて、ウエットブラスト処理を施すと、インサート表面部の硬質相に所定圧縮残留応力を付与したＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを得ることができ、その結果、インサートの耐欠損性の向上を図ることができると同時に、該インサートの表面粗さは、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下である平滑平面として形成されるため、耐欠損性を何ら損なうことなく、被削材の仕上げ面精度を維持することができるばかりか、光沢ある高品質な切削加工表面を形成することができることを見出したのである。

本発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 逃げ面の全部が研磨加工されている炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であり、かつ、インサート表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下であことを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
（２） 炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、ウエットブラスト処理を施されたことにより、インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であり、かつ、インサート表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下であることを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
（３） インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で６００ＭＰａ以上である前記（１）または（２）に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
（４） インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さが、インサートの逃げ面およびすくい面の表面粗さより小さく形成されている前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
（５） インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下である前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
（６） 原料粉末を成形、焼結することにより、所定形状の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートを作製した後、該インサートの表面にウエットブラスト処理を施し、インサート表面部の硬質相の残留応力を、圧縮で４５０ＭＰａ以上、かつ、インサート表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とすることを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
（７） インサートの表面にウエットブラスト処理を施した後、インサートの刃先先端にホーニング加工を施す前記（６）に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
（８） インサートの表面にウエットブラスト処理を施した後、インサートの刃先先端にホーニング加工を施し、インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下とする前記（７）に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
（９） ホーニング加工を湿式ブラシホーニングで施す前記（７）または（８）に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。」
を特徴とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

インサート表面部の硬質相の圧縮残留応力の付与：
この発明では、炭窒化チタン基サーメット製切削インサート（以下、単に、インサートという場合もある）の表面にウエットブラストを施すことにより、インサート表面部の硬質相に４５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を付与する。
従来行われていたショットピーニング（ショットブラスト）による圧縮残留応力の付与では、既述のとおりでは、加工エネルギーが過大であるため、インサート表面に粗大クラックが発生したり、また、表面の平滑化が不十分で耐欠損性を十分に改善できず良好な仕上げ面を得られない恐れがあったが、本発明によるウエットブラストによればこのような弊害は生じない。なお、圧縮残留応力の付与の手段としてはドライブラストも考えられるが、ドライブラストでは、二種の流体（粉流・気流）でインサート表面をブラストするため、三種の流体（粉流・気流・液流）を用いたウエットブラストに比べて加工エネルギーが小さいため十分な残留圧縮応力を付与することができず、また、噴射研磨材が処理表面へ食い込み不純物の残留現象も生じやすいため、圧縮残留応力の付与は、ウエットブラストにより行うことが最も好ましい。

本発明でいうインサートとしては、概略正方形、三角形、菱形、六角形、丸形等の略平板インサートやドッグボーン型や三角形等の溝入れあるいはねじ切りインサート、刃先交換式の各種エンドミル用インサート、あるいは厚みの厚い縦刃型インサートなど、その形状等を問わず、種々のものが利用可能であり、また、工具本体への取り付けに使用される貫通穴あるいはチップブレーカーの有無やネガティブタイプやポジティブタイプの形状についても特段の問題なく適用可能である。
また、本発明は、主として逃げ面が焼結肌で使用されるＩＳＯ分類のＭ級インサートで適用されるが、逃げ面の一部あるいは全部を研摩加工し使用されるＫ級、Ｇ級、Ｅ級、Ａ級インサート等に対しても適用できる。

インサート表面部の硬質相に付与される圧縮残留応力値：
インサート表面部の硬質相に付与される残留応力の値が、圧縮で４５０ＭＰａ未満の場合には、熱衝撃や機械的衝撃が切刃に作用する湿式切削、断続切削条件下で用いられた場合の耐欠損性向上効果が認められず、圧縮で４５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力が付与されている場合に、熱衝撃や機械的衝撃が切刃に作用する湿式切削、断続切削条件下で優れた耐欠損性を発揮する。
したがって、インサート表面部の硬質相に付与する圧縮残留応力の値は４５０ＭＰａ以上と定めるが、好ましくは６００ＭＰａ以上、更に好ましくは７００ＭＰａ以上である。
なお、ウエットブラストを施さない通常の焼結肌表面部の硬質相の残留応力は、圧縮で１００ＭＰａ程度であり、また、表面の組成等を内部と変化させたＴｉＣＮ基サーメットの場合でも３００ＭＰａ程度であって、本発明においてウエットブラスト処理を施すことによって、圧縮残留応力の値を４５０ＭＰａ以上とすることができる。

本発明でいう、インサート表面部の硬質相に付与される残留応力の値とは、（株）養賢堂発行の「残留応力のＸ線評価」（田中啓介、鈴木賢治、秋庭義明著）の第六章冒頭（Ｐ９９〜１０５）に記載される周知のsin²Ψ法を用いＸ線回折装置によって測定された値である。
さらに、sin²Ψ測定範囲に関しては、０〜０．５ないし０〜０．７５間で選択される範囲において等間隔に５ないし６点、並傾法にて展開し測定した。
測定に用いたＸ線回折装置はスペクトリス（株）製のＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ
Ｘ’ Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＰＤで、Ｘ線源としてはＣｕＫα線を使用した。
残留応力測定にはＮａＣｌ型結晶構造を有する硬質相の（４２２）面の回折ヒ゜ークを用いた。
また、測定に用いた残留応力計算ソフトウエアはＸ’ Ｐｅｒｔ Ｈｉｇｈ Ｓｃｏｒｅ Ｐｌｕｓで、硬質相のヤング゛率として４７５ＧＰａ、ポアソン比として０．２００を使用し計算を実施した。

インサート表面粗さ：
本発明では、インサート表面にウエットブラスト処理を施すことによって、表面部の硬質相に所定の圧縮残留応力を付与すると同時に、インサート表面を平滑化する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、インサートの逃げ面の表面粗さを低減し平滑性を高めると、主に被削材の仕上げ面品位を改善する効果があり、また、すくい面の表面粗さを低減し平滑性を高めると、主に耐欠損性改善に効果があるが、このような仕上げ面品位の改善、耐欠損性改善の効果は、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａが０．２μmを超えるようになると低下傾向を示すようになる。
そこで、本発明では、インサート表面にウエットブラスト処理を施すことによって、圧縮残留応力付与を行うと同時に、インサート表面を平滑化し、インサート表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下になるように定めた（なお、通常のＴｉＣＮ基サーメットの焼結肌の表面粗さは、一般的に、０．３〜０．７μｍ程度であり、さらに、ショットピーニングを行った従来インサート（特許文献３，４）でも、表面粗さはほとんど改善されなかった）。
また、図１に示されるように、切削初期段階では、ホーニング部が最終的に被削材の切削加工表面に接触して切削加工表面を形成（図１（ａ）の黒い矢線）し、その後、切れ刃の摩耗が発達してくると、切削加工表面に接触する領域は逃げ面側に移行（図１（ｂ）の黒い矢線）する。
なお、図１（ａ）、（ｂ）において、白抜きの矢線は被削材に対する切削インサートの相対的な進行方向を示す。
したがって、刃先先端に形成されるホーニング部の表面粗さを他の部分より小さくする（例えば、Ｒａで０．１μm以下、好ましくは０．０５μｍ以下）と、更に耐欠損性が改善され、切削初期段階での被削材に光沢のある良好な仕上げ面を形成することができる。

この発明においては、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定する。カットオフ値を０．０８ｍｍとしているのは、切削加工表面の品質に影響を与えるのは切削インサート表面のミクロな状態であって、焼結前の圧粉体の密度バラツキや焼結時に発生する焼結変形等に起因するインサート本体の焼結肌でのうねり現象（うねり成分）の影響を除去するためである。

インサートのウエットブラスト処理：
インサートの表面部の硬質相の残留応力が圧縮で４５０ＭＰａ以上となるようにする方法としては、従来インサートで行われていた機械式ショットブラスト（ショットピーニング）の他、既述のドライブラストや、弾性砥石や砥粒が含有されたナイロンブラシを使用する機械的処理が考えられるが、ウエットブラスト処理が効果的である。
例えば、比較的大きい平均粒径を有する鋼球やセラミックス製のボール等を使用した機械式ショットブラストでは、ショットピーニング効果を狙っているため、特に、最近の刃先がよりシャープな切削用インサートではその加工エネルギーが過大となり、製造工程でクラック、欠損発生等の製品不良を生じ易く、また、処理表面の表面平滑化効果が少ない。また、粉体、気体の２相混合流体を使用するドライブラストは、加工エネルギーが低く、また、噴射研磨材が処理表面へ食い込む不純物の残留現象が生じ易いので好ましくない。さらに、弾性砥石や砥粒を含有するナイロンブラシを使用する機械的処理では、インサート本体のうち特に突出した切れ刃の形成されるすくい面と逃げ面の交差稜線付近に加工エネルギーが強く作用するため処理表面に研摩傷等を発生し表面粗さの低下を招き易く、さらに交差稜線付近以外の部分（例えば、逃げ面やすくい面のチップブレーカ底）では逆に処理がほとんど作用しない。
したがって、本発明では、インサート表面部の硬質相への圧縮残留応力の付与およびインサート表面の表面平滑化手段として、ウエットブラスト処理を採用することにより、インサート表面部の硬質相に所定の残留応力を付与し、かつ、インサート表面の表面粗さを所定値以下に抑えたＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを製造する。

ウエットブラスト処理とは、すでによく知られているように、噴射研磨材を含有した液体（一般的には水）である研磨液を被処理物に噴射して、圧縮残留応力を付与したり、表面の研磨を行ったりする処理である。
なお、このようなウエットブラスト処理の噴射研磨材としては、硬質の微粒メディアであれば材質としてはアルミナ、炭化珪素、ジルコニア、樹脂系、ガラス系など種々使用可能であり、初期投入時の中心粒子径としては約１〜１００μｍ程度が望ましく、生産性と品質の両方を考慮すると約１０〜５０μｍ程度がより好ましい。また、噴射条件としては、例えばメディアとしてアルミナを使用する場合には液体（水）と混合した状態において１５〜６０重量％の範囲となるようにメディアを含有させて研磨液を調整し、ブラストガンに供給する圧縮空気の圧力すなわち噴射圧力を０．０５〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．１〜０．３ＭＰａの範囲として噴射するのが望ましい。
また、ウエットブラスト処理を行う領域は、インサートの全面あるいは部分のいずれでも良く、少なくとも切削に関与する切れ刃または切れ刃周辺が処理されていれば良い。
また、ウエットブラスト処理を行うためのブラストガンの配置は、特開２００７−１５２４７７号公報に示されているように公知であるが、例えば、図２に示されるブラストガンの配置（上記特開２００７−１５２４７７号公報の図５に相当する）によって、インサート全周に均一にブラスト処理を行うことができる。

本発明では、インサートの表面にウエットブラスト処理を施した後、インサートの刃先先端部（すくい面と逃げ面の交差稜線部）に、例えば、湿式ブラシホーニングによるホーニング加工を施すことにより、表面粗さをさらに低減し、より一層、被削材の仕上げ面精度の維持・向上を図ることができるとともに、光沢ある高品質な切削加工表面を形成することができる。

本発明のＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートおよびその製造方法によれば、例えば、その表面にウエットブラスト処理を施すことにより、表面部の硬質相に４５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を付与し、同時に、該インサートの表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とすることにより、インサートの耐欠損性の向上を図ることができるばかりか、被削材の仕上げ面精度を維持し、かつ、光沢ある高品質な切削加工表面を形成することができ、また、インサートの刃先先端に表面粗さをさらに低減したホーニング加工を施すことにより、より一段と優れた耐欠損性を発揮し、被削材の仕上げ面精度の向上および切削加工表面の高品質化を図ることができる。

切削加工時における被削材とインサートの接触状態を示す模式図であり、（ａ）は切削初期段階の接触状態、（ｂ）は逃げ面摩耗発達後の段階の接触状態の模式図を示す。 本発明のウエットブラスト処理を行う装置の一態様を示す。 被削材の切削加工表面を示し、（ａ）は本発明による切削加工表面、（ｂ）は参考例による切削加工表面を示す。

本発明を、実施例に基づいて以下に説明する。

Ｐ３０グレードＴｉＣＮ基サーメットの原料粉末をプレス成型した後、焼結し、ＣＮＭＧ１２０４０８に規定する形状・寸法を有する切削インサートを準備した。なお、切れ刃には、砥粒を含有したナイロンブラシを使用し、すくい面側から測定した幅が０．０９ｍｍ、かつ、逃げ面側から測定した幅が０．０５ｍｍのウォーターホール型の曲面ホーニングを湿式処理で施した。
これら切削インサートに中心粒子径４０μｍを有するアルミナを噴射研磨材とし、表1に示す噴射圧力で、図２に示されるウエットブラスト処理装置を用いてウエットブラスト処理を施すことにより、本発明のＴｉＣＮ基サーメット製切削インサート（本発明１〜４）を製造した。
ウエットブラスト処理では、噴射研磨材のアルミナを水と混合し研磨液中の研磨材の含有量が３０重量％となるように噴射研磨液を調製した。
また、図２に示されるウエットブラスト処理装置において、噴射角は４５°一定とし、一対の回転軸で挟み込んで保持した部分を除いてほぼインサート全面が処理されるようウエットブラストを行った。

製造した本発明１〜４の表面部の硬質相の残留応力を、インサート逃げ面の平坦面で前述のＸ線回折装置により測定した。
また、本発明１〜４のインサート逃げ面の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定した。
表１に、残留応力および表面粗さの測定値を示す。
なお、本発明１〜４のインサートでは、すくい面がブレーカを有した曲面となっているためにＸ線回折測定に必要な平坦面を確保できず、すくい面の残留応力を直接測定することはできないが、本実施例１では、ウエットブラスト処理時の噴射角を４５°として、基本的に逃げ面とすくい面に同様な作用が加わるように処理を行っているので、すくい面、特に逃げ面とほぼ直角に位置する切れ刃近傍のランド部分やブレーカ底部（すくい面では切れ刃に近いランド部分や凹状に湾曲した最も深いブレーカ底部の残留応力値が耐欠損性向上に重要である）の残留応力は、逃げ面で測定された残留応力と概略同等であると考えられることから、インサートの残留応力は、逃げ面について測定した残留応力で代表させることとする。
また、表面粗さについても、ウエットブラスト処理時の噴射角を４５°としたことから、すくい面（ブレーカ底）の表面粗さは逃げ面の表面粗さとほぼ同等の値を示したので、インサートの表面粗さは、逃げ面について測定した表面粗さで代表させることとする。

比較のために、上記本発明１〜４のインサートと同様な組成・形状・寸法を有する切削インサートに対して、ウエットブラスト処理を施さない切削インサート（参考例１）ならびに特許文献４に示されるショットピーニング処理を施した従来インサート（参考例２、３）および表１に示されるようにウエットブラスト処理の噴射圧力を低減した切削インサート（比較例１）についても、本発明１〜４と同様に、インサート逃げ面の平坦面における残留応力をＸ線回折装置により測定し、また、インサート逃げ面についての表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定した。
表１に、測定した残留応力値および表面粗さの値を示す。
なお、参考例２、３の従来インサートは、平均粒径０．５ｍｍのアルミナ製ボールを表１の「噴射圧力」欄に示す圧力の圧縮空気で衝突させて作製したが、切刃にチッピングあるいは欠損が発生し、参考例２では１７％、参考例３では２８％のインサートが不良となった。

表１によると、ウエットブラストの噴射圧力を高めると、圧縮残留応力を増加させる効果があることがわかる。
参考例１にみられるように、焼結肌（逃げ面）の表面粗さは０．４３μｍであって平滑性が低いが、ウエットブラスト処理を施すことによって平滑性を高めることが可能である。しかし、噴射圧力が高くなると逆に表面粗さが大になり、若干平滑性が低下する傾向にある。
また、ナイロンブラシによるホーニングを施したホーニング部の表面粗さは０．０６μｍと滑らかであるが、この表面に、本発明条件のウエットブラスト処理を施すと、やはり逆に表面粗さが大になり、平滑性が低下することが分かる。
さらに、ショットピーニング処理を施した参考例２、３では、高い圧縮残留応力を付与することは可能であったが、表面平滑化の効果は見られなかった。

次に、以下に示す条件により切削試験を行った。
《切削試験１》
被削材；ＪＩＳ−ＳＣＭ４４０の角材、
切削速度；３００ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；１．５ｍｍ
の湿式断続切削を行い、
衝撃回数は最大２０００回を上限とし、欠損が発生するまでの衝撃回数を評価した。各試料１０切刃を評価し、その平均値を衝撃回数とした。
《切削試験２》
被削材；ＪＩＳ−Ｓ１０Ｃの丸棒、
切削速度；４００ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；１ｍｍ
の湿式連続切削を行い、
切れ刃交換までの実切削時間を評価し、切れ刃交換時の切削加工表面（仕上げ面）の観察も行った。
表２に、上記切削試験１，２における欠損が発生するまでの衝撃回数、切れ刃交換までの実切削時間および切れ刃交換時の切削加工表面状況を示す。
なお、切れ刃交換までの実切削時間は、仕上げ面が劣化した場合には、その時点で切削を終了してそれまでの時間とし、良好な仕上げ面が維持されている場合には、逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍに達するまでの時間とした。これは、逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍを越えるまで成長すると、仕上げ切削での加工寸法精度を維持することができなくなるからである。

表２によれば、ウエットブラスト処理を施していない参考例１は、衝撃回数２３２回で欠損を生じたが、本発明１〜４の耐欠損性は大幅に向上している。
さらに、ショットピーニング処理を施した参考例２、３では、バラツキが大きく衝撃回数２０００回まで欠損しない優れた耐欠損性を示す切刃もあったが、逆に断続切削開始時の初期段階で欠損を示す、著しく耐欠損性の低い切刃もあった。これらの欠損した切刃には、ショットピーニングによる過大な加工エネルギーによりマイクロクラックが表面に発生していた可能性が高いと考える。
また、インサートの表面粗さが粗い参考例１〜３では、切削開始時の切削加工表面は光沢面であったが、逃げ面摩耗幅０．０６ｍｍの初期段階で切削加工表面に、図３（ｂ）に示すようにムシレが発生し、白濁仕上げ面となったために０．５分又は０．６分で切削を終了した。
また、インサートの表面粗さが十分改善されていない比較例１もほぼ同様の傾向を示した。
これに対し、ウエットブラスト処理によりインサートの表面粗さを低減し、表面平滑性を高めた本発明品１〜４は、切削加工表面は、図３（ａ）に示されるような光沢のある良好な仕上げ面を呈しており、かつ、長寿命を示した。

Ｐ２０グレードのＴｉＣＮ基サーメットの原料粉末をプレス成型した後、焼結し、ＴＮＭＧ１６０４０４に規定する形状・寸法を有する切削インサートを準備した。
これら切削インサートに実施例1と同様のブラシホーニング処理およびウエットブラスト処理を、表３に示す工程順序、処理条件で施した。

ウエットブラスト処理を施した本発明５〜１０は、全て４５０ＭＰａ以上の高い圧縮残留応力を示し、また、逃げ面の表面粗さも参考例４に比較し大幅に低減していた。
さらに、ウエットブラスト処理を施した後にブラシホーニング処理を行った本発明８〜１０は、ブラシホーニング処理後にウエットブラスト処理を行った本発明５〜７と比較し、ホーニング部の表面粗さも大幅に改善されていることがわかる。

ついで、以下に示す切削試験を行い、これら切削インサートの性能を評価した。
《切削試験３》
被削材；ＪＩＳ−ＳＮＣＭ４３９の角材、
切削速度；２５０ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；１．２ｍｍ
の湿式断続切削を行い、
欠損が発生するまでの衝撃回数を評価した。
《切削試験４》
被削材；ＪＩＳ−ＳＵＪ２の丸棒、
切削速度；４００ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．０６ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；０．５ｍｍ
の湿式連続切削を行い、
切削時間０．２分後の切削開始時点の切削加工表面の観察を行った。

ウエットブラスト処理を施した本発明５〜１０は、全て優れた耐欠損性を示したが、特にウエットブラスト処理を行った後にブラシホーニング処理を行い、ホーニング部の表面粗さを低減した本発明８〜１０はさらに良好な結果を示した。また、良好な加工表面を得ることの難しいＳＵＪ２の高速仕上げ切削において、ホーニング部の表面粗さが小さい参考例４や本発明８〜１０は切削開始段階から光沢のある良好な仕上げ面を提供したが、本発明５〜７による切削加工表面はムシレの発生や白濁現象のない通常の仕上げ面を得ることは可能であったが、光沢のある仕上げ面を提供するまでには至らなかった。

Ｐ４０グレードのＴｉＣＮ基サーメットの原料粉末をプレス成型した後、焼結し、ＣＣＭＴ０９Ｔ３０４に規定する形状・寸法を有する切削インサートを準備した。
ウエットブラスト処理によってもホーニング量が小さい場合はホーニング処理も可能なため、この実施例３では、すくい面および逃げ面の両方から測定した幅が０．０３〜０．０４ｍｍとなる概略Ｒホーニングとなるように、表５に示す条件でウエットブラスト処理を行い、同時にホーニング処理も施した。
但し、参考例５については、ウエットブラスト処理を行わず、同形状のホーニングをブラシホーニングにより施した。

ウエットブラスト処理を施した本発明１１〜１４は、全て４５０ＭＰａ以上の高い圧縮残留応力や平滑な逃げ面の表面粗さを示した。
更に、ブラシホーニング等によるホーニング処理を施さなくても、ウエットブラスト処理により同時に微小なＲホーニングが施されており、経済的な結果が得られた。

上記の本発明１１〜１４および参考例５のインサートについて、以下に示す条件により切削試験を行った。
《切削試験５》
被削材；ＪＩＳ−ＳＣＭ４４０の角材、
切削速度；３５０ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；１ｍｍ、
の湿式断続切削を行い、
欠損が発生するまでの衝撃回数を評価した。
《切削試験６》
被削材；ＪＩＳ−ＳＣＭ４１５の丸棒、
切削速度；３００ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．０８ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；０．８ｍｍ、
の湿式連続切削による内径加工を行い、
切れ刃交換までの実切削時間を評価し、切れ刃交換時の切削加工表面（仕上げ面）の観察も行った。
表６に、これらの結果を示す。
なお、切れ刃交換までの実切削時間は、仕上げ面が劣化した場合には、その時点で切削を終了してそれまでの時間とし、良好な仕上げ面が維持されている場合には、逃げ面摩耗幅が０．１５ｍｍに達するまでの時間とした。
これは、逃げ面摩耗幅が０．１５ｍｍを越えるまで成長すると仕上げ切削での加工寸法精度を維持することができなくなるからである。

表６によれば、ウエットブラスト処理を施していない参考例５は、衝撃回数３３回で欠損を生じたが、本発明１１〜１４の耐欠損性は大幅に向上している。
また、インサートの表面粗さが粗い参考例５では、切削開始時の切削加工表面は光沢面であったが、逃げ面摩耗幅０．０５ｍｍの初期段階で切削加工表面に、ムシレが発生し、白濁仕上げ面となったために０．３分で切削を終了した。
これに対し、ウエットブラスト処理によりインサートの表面粗さが低減し、表面平滑性を高めた本発明品１１〜１４は、切削加工表面が光沢のある良好な仕上げ面を呈しており、かつ、長寿命を示した。

本発明によれば、切刃に対して、熱衝撃や機械的衝撃が作用する湿式切削や断続切削において、優れた耐欠損性を備え、かつ、仕上げ面精度に優れ、光沢のある高品質な切削加工表面の形成を可能とするＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを提供することができるばかりか、このインサートを通常条件の切削加工に適用した場合にも、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削加工の省エネ化、低コスト化に十分満足に対応することができるものである。

Claims (9)

1. 逃げ面の全部が研磨加工されている炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であり、かつ、インサート表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下であることを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
2. 炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、ウエットブラスト処理を施されたことにより、インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であり、かつ、インサート表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下であることを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
3. インサート表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で６００ＭＰａ以上である請求項１または２に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
4. インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さが、インサートの逃げ面およびすくい面の表面粗さより小さく形成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
5. インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
6. 原料粉末を成形、焼結することにより、所定形状の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートを作製した後、該インサートの表面にウエットブラスト処理を施し、インサート表面部の硬質相の残留応力を、圧縮で４５０ＭＰａ以上、かつ、インサート表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とすることを特徴とする炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
7. インサートの表面にウエットブラスト処理を施した後、インサートの刃先先端にホーニング加工を施す請求項６に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
8. インサートの表面にウエットブラスト処理を施した後、インサートの刃先先端にホーニング加工を施し、インサートの刃先先端のホーニング部の表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下とする請求項７に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
9. ホーニング加工を湿式ブラシホーニングで施す請求項７または８に記載の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
   

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