JPH02310333A - エンドミル用超硬合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は著しく改善された耐摩耗性と靭性を有し、か
つ優れた被削材加工面粗度を供するエンドミル用超硬合
金に関するものである。

〈従来の技術〉 一般鋼材や鋳鉄などのエンドミル作業には、従来より高
速度鋼製のエンドミルが多く使用されてきたが、作業の
能率向上が強（要求されだした昨今では、エンドミルの
切削速度を高めてその要求に応えるケースが増えており
、それに伴って耐摩耗性に優れる超硬合金をエンドミル
材料として使用することが多（なってきた。

しかしながら、超硬合金は高速度鋼に比べて抗折力に劣
り、鋭利な刃先にチッピングが生じゃすくなることから
、その材料は超硬合金の中でも強度の高い、換言すれば
耐摩耗性に劣る材料を使わざるを得ず、そのため底刃内
周部の低速切削部の凝着摩耗や切削速度の速いエンドミ
ル側面刃の摩耗を食出めることは非常に困難であった。

又、特に金型材の加工においては、被削材硬度が高いた
めに上記した摩耗の進行が著しく速いことに加えて、加
工面の面粗度が重要な要求特性であるが、従来の超硬エ
ンドミルでは充分な被削材面粗度を得ることが出来なか
った。

そこで、底刃内周部や側面刃部の耐摩耗性を表面に気相
法等で成長させる硬質皮膜を設けて向上させるといった
コーティングエンドミルが使われている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このコーティングエンドミルは硬質皮膜
が一度剥離すると、急速に摩耗が進行すると共に、超硬
露出部に凝着が生じ、加工面粗度が低下するという問題
がある。

また、通常摩耗した使用済みエンドミルは、再度刃先を
研磨して使用されるが、この時には研磨部を再被覆しな
いと本来の耐摩耗性を発揮することができず、工具費や
工具管理の負担が大きいのが現状である。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは超硬エンドミルにおける上記した問題点に
鑑み、コーティングエンドミルに匹敵する対摩耗性とコ
ーティングエンドミルな上回る靭性を発揮し、かつ高加
工面精度を安定して得られる超硬合金を得るべく検討の
結果、この発明に至ったものである。

即ち、この発明は超硬合金中のＴｉを主とするＷ以外の
硬質金属の炭化物あるいは炭窒化物の含有量をモル分率
で０．４以上とし、かつ窒素のモル分率ＶがＶＳ２．１
５ａ＋０．２の範囲にあり、かつ硬質相の平均粒径な１
．５１μｍ以下の微粒とし、なおかつ結合金属相量を１
３体積％以上、３０体積％以下とするエンドミル用超硬
合金を提供するものである。

く作用〉 エンドミルにおける摩耗の発生状態は第１図に示す通り
であって、ａはエンドミル内周部の凝着摩耗の発生する
部位を示し、被削材とエンドミル材質の凝着による摩耗
が進行し、これによって被削材面粗度が低下し、さらに
切削を続けると切削抵抗の増加によりチッピングや折損
に至る。

この凝着摩耗を低減させるには、鋼との親和性の低いＴ
ｉを主とする（　ＴｉＴａＮｂ）　　（ＣＮ）等の炭化
物あるいは炭窒化物の含有量を増加させればよいことは
よく知られている。尚、図中すはエンドミル側面刃の摩
耗部位、Ｃは刃先のチッピング発生部位を示す。

しかしながら、これら炭化物あるいは炭窒化物の含有量
を単に増加すると、強度の低下が避けられず、エンドミ
ルとしては実用に耐えない。

本発明者らはこの問題に対し、炭化物あるいは炭窒化物
を微粒にし、かつ結合金属量を増加させることによって
、強度を低下させずに、炭化物あるいは炭窒化物の含有
量を高めることが可能であり、耐凝着摩耗性および被削
材加工面粗さを向上させうることを見出したのである。

この発明のエンドミル用超硬合金は切削速度の速いバイ
トやカッターの刃としては、刃先の塑性変形やす（い面
のクレータ摩耗が生じやす（、不適であるが、切削速度
が外周部でも高々６０ｍ／分であり、かつ中心部の低速
域での凝着摩耗が工具寿命を支配するようなエンドミル
切削に対しては驚（ような高性能を発揮する。

この発明において、（ＷａＭｂ）　（ＣｕＮｖ）と表わ
される硬質相の組成中ＴｉまたはＴｉを含みＷを除＜　
ｉ、、込、−族金属の２種以上からなる炭化物あるいは
炭窒化物、即ちＭのモル分率は硬質相全体に対して０．
４あるいはそれ以上が適当である。これはモル分率が０
．４未満では耐凝着摩耗性が十分でないためである。

また硬質相であるＷＣおよびＢ−１型固溶体の平均粒径
を１．５μｍ以下、結合金属量を１３〜３０体積％とす
るのは、硬質相の平均粒径が１．５μｍを超え、結合金
属量が１３体積％以下になると、エンドミルとして必要
な強度が得られず、逆に結合金属量が３０体積％を越え
るとエンドミルの切削条件においても塑性変形を生じる
ようになり好ましくないためである。

上記した硬質相としてのＷＣおよびＢ−１型固溶体の平
均粒径の測定は顕微鏡組織によってＦｕｌｌｍａｎの式
などで行なうが、一般には非常に困難である。

また、合金の抗磁力は結合相組成、結合相量が一定のも
とでは超硬合金の粒度パラメータになり得ることはよ（
知られている（日本金属学会誌、ｖｏｌ　２ｇ、　１９
６４．Ｐ−５５，鈴木寿ら）が、結合金属がＧ。

よりなり、ＷＣ−Ｂ−１型固溶体−Ｃｏの３相合金にお
いては、Ｃｏ体積％が１３〜３０％の範囲で抗磁力が１
３０Ｏｅ（エールステッド）以上であれば、この発明の
効果が発揮される。

また、硬質粒子の焼結中の粒成長を抑制するために、合
金中に窒素を添加することも、この発明の超硬合金を製
造するうえで好ましい方法である。

しかしながら、窒素のモル分率ｖ、　（Ｎ／Ｃ＋Ｎ）が
Ｖ　＞−０，１５ａ＋０．２となると合金の被研削性が
著しく低下するため好ましくない。

〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明の詳細な説明する。

実施例１ 市販のＷＣ粉末（平均粒径０．８ｇｍ）とＣＯＣ粉末平
均粒径１．０　ｕｎ）　、平均粒径１．ＯＩｌｍの（Ｔ
ｉＷ）Ｃ粉末、同じ＜１．０１μｍのＴａＣ，および同
じ（１，０ｇｍのＮ　ｂ　Ｃを結合金属体積％、Ｗを除
く炭化物モル分率および硬質相平均粒径が第１表に示す
数値となるように配合し、湿式ボールミルにてｌＯ時間
混合した後、乾燥し、１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で静水圧
プレスした。

その後１４００℃で１時間焼結して超硬合金を作製し、
これらを夫々研削加工して６．０＋＋ｕｎφのエンドミ
ルを得た。

なお、Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｎｂの比率はモル分率で８／１
／ｌとした。

第１表中試料Ｎαに＊印を付したものが本発明の実施例
である。

また、原料の粒度および配合比を変化させ、同様の方法
にて第１表に示す比較合金を作製し、６、Ｏｍａ＋φの
エンドミルとした。

第　　　１　　　表 上記で得たこの発明および比較例の超硬合金によるエン
ドミルを用いて 被削材　　　　　　プレハードン鋼（ＨＲＣ３９）切削
速度　　　　　３０ｍ／分 送り　　　　　　　　５０ｍｍ／＋ｉｎ　（２枚刃）切
込み　Ａｄ　　　　　９（０１１１ Ｒｄ　　　　　２．０ｗｌ１１ 切削油　　　　　　乾式 ％式％ の切削条件で切削テストを行なったところ、第２なお、
Ｎα９のエンドミルにＰＶＤ法によりＴｉＮを４μｍコ
ーティングしたものを比較としてＮα１０に示上表から
、この発明の超硬合金よりなるエンドミルは耐摩耗性お
よび被削材加工面粗度に優れ、かつ刃先の耐チッピング
性にもすぐれていることが認められた。

尚、第２表における側面力摩耗量、刃先のチッピングは
それぞれ第１図のす、ｃ部の状況を示すものである。

実施例２ 実施例１における（ＴｉＷ）Ｃの代りに（ＴｉＷ）　（
ＣＮ）を用いた以外は実施例１と同様にして第３表に示
す値を有する超硬合金を得、これより６．０ｍｍφのエ
ンドミルを作製した。

第　　３　　表 上表から硬質相の塑性中に窒素を添加することによって
硬質相の平均粒径が細かくなっていることが認められた
。

上記で得たエンドミルについて実施例１におけると同様
の切削条件で切削テストを行なったところ第４表に示す
結果が得られ、硬質相の平均粒形が微粒になるほど耐摩
耗性が向上することが示され、この発明の超硬合金がエ
ンドミル用としてすぐれていることが認められた。

〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明になるエンドミル用超硬
合金を用いれば、耐摩耗性と靭性が著しく改善され、コ
ーティングエンドミルを使用することなくして高能率の
エンドミル加工が可能であることが認められた。

【図面の簡単な説明】

図面はエンドミルの代表的な損傷部位を表わす説明図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＷＣおよびＢ−１型固溶体からなる硬質相とＦｅ
   族金属の結合相から構成された超硬合金において、硬質
   相の組成を（ＷａＭｂ）（ＣｕＮｖ）［但し、ＭはＴｉ
   またはＴｉを含みＷを除くIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の２
   種以上からなり、ａ、ｂ、ｕ、ｖはモル分率を示し、ａ
   ＋ｂ＝１、ｕ＋ｖ＝１、ｕ＞０、ｖ≧０］と表わした時
   、ｂ≧０．４、ｖ≦ −０．１５ａ＋０．２であり、かつ結合金属が１３〜３
   ０体積％であることを特徴とするエンドミル用超硬合金
   。
2. （２）硬質相の平均粒径が１．５μｍ以下であることを
   特徴とする請求項（１）記載のエンドミル用超硬合金。
3. （３）結合金属Ｃｏおよび不可避的不純物よりなり、か
   つ該金属の抵磁力が１３０Ｏｅ（エールステッド）以上
   であることを特徴とする請求項（１）記載のエンドミル
   用超硬合金。