JPH0248103A - 被覆超硬合金工具及びその製造法 - Google Patents
被覆超硬合金工具及びその製造法Info
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- JPH0248103A JPH0248103A JP15859989A JP15859989A JPH0248103A JP H0248103 A JPH0248103 A JP H0248103A JP 15859989 A JP15859989 A JP 15859989A JP 15859989 A JP15859989 A JP 15859989A JP H0248103 A JPH0248103 A JP H0248103A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は金属材料等の切削加工即ち旋削加工、転削加工
、ねじ切り加工、孔明は加工等に用いられる被覆超硬合
金工具とその製造法に関するものである。ここで言う被
覆超硬合金工具とは、基体がＷ Ｃ、ＴｉＣ，ＴａＣ等
と鉄族金属からなる超硬合金、ＴｉＣ，ＴｉＮ等主成分
のサーメット等の硬質焼結合金であり、この基体上に、
基体より硬く耐摩耗性の高い元素周期律表ＩＶ ａ 、
Ｖ ａ 、 ＶＩ ａ族金属およびＡｆｆ、 Ｚｒ等
の炭化物、窒化物、炭酸化物、炭窒化物、酸化物または
これらの固溶体からなる被覆層を設けたものである。
、ねじ切り加工、孔明は加工等に用いられる被覆超硬合
金工具とその製造法に関するものである。ここで言う被
覆超硬合金工具とは、基体がＷ Ｃ、ＴｉＣ，ＴａＣ等
と鉄族金属からなる超硬合金、ＴｉＣ，ＴｉＮ等主成分
のサーメット等の硬質焼結合金であり、この基体上に、
基体より硬く耐摩耗性の高い元素周期律表ＩＶ ａ 、
Ｖ ａ 、 ＶＩ ａ族金属およびＡｆｆ、 Ｚｒ等
の炭化物、窒化物、炭酸化物、炭窒化物、酸化物または
これらの固溶体からなる被覆層を設けたものである。
（ロ）技術の背景
金属の切削加工分野ではその加工条件が年々厳しくなり
、これに用いる切削工具には硬度、耐摩耗性及び耐熱性
の向上が望まれる。超硬合金工具はこの要求を充す材料
であるが上述の要望によって近年はこの超硬合金表面に
各種硬質被覆層を被覆した被覆超硬合金工具が普及して
いる。その代表的な形状としては第１図にその例を示す
如く四角チップをホルダーに固定して用いることが多い
。
、これに用いる切削工具には硬度、耐摩耗性及び耐熱性
の向上が望まれる。超硬合金工具はこの要求を充す材料
であるが上述の要望によって近年はこの超硬合金表面に
各種硬質被覆層を被覆した被覆超硬合金工具が普及して
いる。その代表的な形状としては第１図にその例を示す
如く四角チップをホルダーに固定して用いることが多い
。
これはスローアウェイチップと称し、その切刃の８コー
ナーを利用したのち廃却され、新しいチップに交換され
る。かかる被覆超硬合金工具の被覆は一般に通常の焼結
超硬合金チップ４の表面にＣＶＤ法、ＰＶＤ法等によっ
て被覆される。第１図（ロ）はチップ１のＡ−Ａ断面を
示し、その切刃稜２（点線Ｂの近傍）の拡大図を第２図
、第３図に示す。従来の被覆超硬合金チップは図の如く
、基体の切刃稜形状によって多少異るが、近刃稜２近傍
に於いて他の部分に較べて厚くなっている。
ナーを利用したのち廃却され、新しいチップに交換され
る。かかる被覆超硬合金工具の被覆は一般に通常の焼結
超硬合金チップ４の表面にＣＶＤ法、ＰＶＤ法等によっ
て被覆される。第１図（ロ）はチップ１のＡ−Ａ断面を
示し、その切刃稜２（点線Ｂの近傍）の拡大図を第２図
、第３図に示す。従来の被覆超硬合金チップは図の如く
、基体の切刃稜形状によって多少異るが、近刃稜２近傍
に於いて他の部分に較べて厚くなっている。
特に被覆膜がＡｇ２Ｏ３の場合は厚くなるのが普通であ
る。一般に被覆膜が厚くなると耐摩耗性は向上するが靭
性が低下し、チッピングが生じ易い。即ち、第２図、第
３図のような切刃稜近傍の被覆層を有するチップは靭性
が低下するため、切刃の欠損、マイクロチッピングによ
る摩耗の乱れに起因する被削材仕上面の劣化をまねく等
の問題があった。この問題を解決するため種々の提案が
なされている。特公昭４８−３７５５３号記載の方法は
、チップブレーカ用凹部のみに被覆層を残存せしめ切刃
稜２とブレーカ境界にあるランド部の被覆膜を研削除去
する方法である。しかしながらこの方法ではチップブレ
ーカ−の無いチップや、チップブレーカ−が突出したチ
ップには適用できず、また切刃稜の被覆膜に研削により
生じたチッピングによる悪影響、および掬い面のみの研
削のため第４図に示す切刃稜５’、７’のシャープさに
よる脆さといった問題があるためまだ実用化されていな
い。この欠点は同種の提案である特願昭４６９２７３２
号記載の方法においても解決されない。
る。一般に被覆膜が厚くなると耐摩耗性は向上するが靭
性が低下し、チッピングが生じ易い。即ち、第２図、第
３図のような切刃稜近傍の被覆層を有するチップは靭性
が低下するため、切刃の欠損、マイクロチッピングによ
る摩耗の乱れに起因する被削材仕上面の劣化をまねく等
の問題があった。この問題を解決するため種々の提案が
なされている。特公昭４８−３７５５３号記載の方法は
、チップブレーカ用凹部のみに被覆層を残存せしめ切刃
稜２とブレーカ境界にあるランド部の被覆膜を研削除去
する方法である。しかしながらこの方法ではチップブレ
ーカ−の無いチップや、チップブレーカ−が突出したチ
ップには適用できず、また切刃稜の被覆膜に研削により
生じたチッピングによる悪影響、および掬い面のみの研
削のため第４図に示す切刃稜５’、７’のシャープさに
よる脆さといった問題があるためまだ実用化されていな
い。この欠点は同種の提案である特願昭４６９２７３２
号記載の方法においても解決されない。
従って従来の対策では、よしんば刃先強度をある程度高
めることはできても耐摩耗性としては間等もしくはそれ
以下であった。
めることはできても耐摩耗性としては間等もしくはそれ
以下であった。
（ハ）発明の目的
本発明は従来の被覆超硬合金工具の切刃部の被覆膜の厚
みを調整することにより安定かつ長寿命の被覆超硬合金
切削工具を提供することを目的とする。
みを調整することにより安定かつ長寿命の被覆超硬合金
切削工具を提供することを目的とする。
（ニ）発明の開示
本発明は従来の被覆超硬合金切削工具の刃先稜近傍の被
覆膜を掬い面Ｃ側と逃げ面側りの両方を薄くするか、も
しくは該被覆膜を除去するこ七により切刃強度のみなら
ず、耐摩耗性も向上せしめることを特徴とするものであ
る。従来の掬い面側Ｃのみ被覆膜を除去した方法ではあ
る程度の靭性向上に過ぎなかったのに対し、本発明の工
具では靭性の画期的な向上のみならず、従来者えられな
かった耐摩耗性の向上が達成できたのである。その効果
は、例えば第６図（イ）において切刃稜近傍の膜厚の最
小値ｔが６０％以下の場合に著しく、９０％以下でも大
きく、更に基体４が露出された場合（第６図（＋］）、
（ハ））でもその効果は維持される。また本発明の効
果は第３図に示したように、切刃稜近傍において被覆膜
が極大化する場合において特に著しい。第３図の６は通
常チタン等の金属の炭化物、窒化物、酸化物及びそれ等
の固溶体から選ばれた１種以上の硬質物質でありその膜
厚は一般に均一に近い。その外層７はＡｆｆまたはＺｒ
の酸化物または酸窒化物を主成分とする層であり切刃稜
で膜厚が特に極大化し易い。従って特にＡβやＺｒの酸
化物や酸窒化物をチタン等の硬質化合物と組合せた多層
被覆した工具において極大化した切刃近傍の膜厚を本発
明の方法で薄くした場合、および該被覆層を除去して基
体を露出させることが好ましい。第５図、第６図は本発
明の被覆超硬合金工具の例としてスローアウェイチップ
の切刃稜近傍の拡大断面図である。第５図（イ）は第２
図（イ）の如く基体４の切刃稜未処理の上に被覆した後
、被覆膜５を角度θで除去し、掬い面側に基体露出部と
膜の薄い部分から徐々に厚くしてあり、逃げ面側でも同
様にしたものである。第５図（ロ）は、第２図（ハ）の
如く基体の切刃稜がＲの状態で被覆した後、ホーニング
処理によって近刃稜近傍５′の被覆膜５を薄くした場合
である。第５図（八）は被覆膜を除去し基体４′を露出
した例である。第６図は第２図（ニ）の如く、基体の切
刃稜を逃げ面側より掬い面側を大きくＲ加工してその上
に硬質被覆膜５を形成せしめたものを弾性砥石で加工処
理して本発明の切刃状態としたものである。（イ）では
切刃稜近傍に厚みｔの被覆膜を残し、最大被覆厚Ｔに対
しｔ＜Ｔとした例、（１１）、（ハ）は１＝０とし基体
４′を露出した例である。ここで（ロ）は被覆前に刃先
を丸めた場合であり、（ハ）は被覆前にシャープエツジ
であった場合である。第５図（イ）はチャンファ−ホー
ニングによるものであるが、好ましくは被覆後にバレル
処理を施す方が良い。更には切刃の欠損による歩留低下
や能率面からは、回転円板上に掬い面を上にして被覆チ
ップを多数配置し、該チップの切刃部にその掬い面側よ
りＳＩＣ等の砥粒を含有した弾力性のある砥石、例えば
パフ砥石または砥粒を伴った樹脂よりなるブラシを回転
させながら押し当てて、該掬い面と逃げ面を同時にラッ
ピッグすることによって切刃稜およびその近傍の膜を滑
らかに薄くすることが出来、最も好ましい。この方法は
、切刃稜を境界として逃げ面側よりも掬い面側の膜を薄
くするこきが可能であるために逃げ面側の膜厚による耐
摩耗性が維持でき、掬い面側の膜の薄さにより靭性を向
上することができるので性能面においても特に優れてい
る。次に本発明をスローアウェイチップを代表とした実
施例により詳細に説明する。
覆膜を掬い面Ｃ側と逃げ面側りの両方を薄くするか、も
しくは該被覆膜を除去するこ七により切刃強度のみなら
ず、耐摩耗性も向上せしめることを特徴とするものであ
る。従来の掬い面側Ｃのみ被覆膜を除去した方法ではあ
る程度の靭性向上に過ぎなかったのに対し、本発明の工
具では靭性の画期的な向上のみならず、従来者えられな
かった耐摩耗性の向上が達成できたのである。その効果
は、例えば第６図（イ）において切刃稜近傍の膜厚の最
小値ｔが６０％以下の場合に著しく、９０％以下でも大
きく、更に基体４が露出された場合（第６図（＋］）、
（ハ））でもその効果は維持される。また本発明の効
果は第３図に示したように、切刃稜近傍において被覆膜
が極大化する場合において特に著しい。第３図の６は通
常チタン等の金属の炭化物、窒化物、酸化物及びそれ等
の固溶体から選ばれた１種以上の硬質物質でありその膜
厚は一般に均一に近い。その外層７はＡｆｆまたはＺｒ
の酸化物または酸窒化物を主成分とする層であり切刃稜
で膜厚が特に極大化し易い。従って特にＡβやＺｒの酸
化物や酸窒化物をチタン等の硬質化合物と組合せた多層
被覆した工具において極大化した切刃近傍の膜厚を本発
明の方法で薄くした場合、および該被覆層を除去して基
体を露出させることが好ましい。第５図、第６図は本発
明の被覆超硬合金工具の例としてスローアウェイチップ
の切刃稜近傍の拡大断面図である。第５図（イ）は第２
図（イ）の如く基体４の切刃稜未処理の上に被覆した後
、被覆膜５を角度θで除去し、掬い面側に基体露出部と
膜の薄い部分から徐々に厚くしてあり、逃げ面側でも同
様にしたものである。第５図（ロ）は、第２図（ハ）の
如く基体の切刃稜がＲの状態で被覆した後、ホーニング
処理によって近刃稜近傍５′の被覆膜５を薄くした場合
である。第５図（八）は被覆膜を除去し基体４′を露出
した例である。第６図は第２図（ニ）の如く、基体の切
刃稜を逃げ面側より掬い面側を大きくＲ加工してその上
に硬質被覆膜５を形成せしめたものを弾性砥石で加工処
理して本発明の切刃状態としたものである。（イ）では
切刃稜近傍に厚みｔの被覆膜を残し、最大被覆厚Ｔに対
しｔ＜Ｔとした例、（１１）、（ハ）は１＝０とし基体
４′を露出した例である。ここで（ロ）は被覆前に刃先
を丸めた場合であり、（ハ）は被覆前にシャープエツジ
であった場合である。第５図（イ）はチャンファ−ホー
ニングによるものであるが、好ましくは被覆後にバレル
処理を施す方が良い。更には切刃の欠損による歩留低下
や能率面からは、回転円板上に掬い面を上にして被覆チ
ップを多数配置し、該チップの切刃部にその掬い面側よ
りＳＩＣ等の砥粒を含有した弾力性のある砥石、例えば
パフ砥石または砥粒を伴った樹脂よりなるブラシを回転
させながら押し当てて、該掬い面と逃げ面を同時にラッ
ピッグすることによって切刃稜およびその近傍の膜を滑
らかに薄くすることが出来、最も好ましい。この方法は
、切刃稜を境界として逃げ面側よりも掬い面側の膜を薄
くするこきが可能であるために逃げ面側の膜厚による耐
摩耗性が維持でき、掬い面側の膜の薄さにより靭性を向
上することができるので性能面においても特に優れてい
る。次に本発明をスローアウェイチップを代表とした実
施例により詳細に説明する。
実施例
型番Ｉ ＳＯ，ＳＮＭＡ１２０４０ｇの形状の各種材質
の超硬合金チップに第１表に示す各種硬質被覆膜を被覆
した。各被覆超硬合金チップの被覆する前の刃先処理と
して次の３種を各々準備した。
の超硬合金チップに第１表に示す各種硬質被覆膜を被覆
した。各被覆超硬合金チップの被覆する前の刃先処理と
して次の３種を各々準備した。
（イ）第２図（イ）の如く刃先部処理なしく１１）第２
図（ハ）の如く、Ｒ＝０．０５処理（ハ）第６図（イ）
の如き基体、ａ ＝ ０．０３ｍｍ、 ｂ ＝ ０．
０６ｍｍまた本発明の被覆後の刃先処理として次の４種
を行った。
図（ハ）の如く、Ｒ＝０．０５処理（ハ）第６図（イ）
の如き基体、ａ ＝ ０．０３ｍｍ、 ｂ ＝ ０．
０６ｍｍまた本発明の被覆後の刃先処理として次の４種
を行った。
（Ｉ）処理せず
（Ｉ［）チャンファリングにより第５図（イ）において
、θ−２０’ 、 Ｃ＝ ０．０９ｍｍ（ＩＩＩ）バ
レル研摩によりｔ＜Ｔとする。
、θ−２０’ 、 Ｃ＝ ０．０９ｍｍ（ＩＩＩ）バ
レル研摩によりｔ＜Ｔとする。
（ＩＶ）弾性砥石ラップ処理にてｔ＜Ｔとする。
以上の種々被覆超硬合金チップについて、靭性試験及び
耐摩耗性試験を行い、処理後の被覆膜比（ｔ／Ｔ）Ｘ１
００．Ｔｈ共に第２表にその結果を示した。試験条件は
下記の通りである。
耐摩耗性試験を行い、処理後の被覆膜比（ｔ／Ｔ）Ｘ１
００．Ｔｈ共に第２表にその結果を示した。試験条件は
下記の通りである。
「靭性試験条件」
被削材 ：第７図のＳ ＣＭ ４３５（ＨＳ３６）４溝
丸材。
丸材。
ホルダー： Ｐ Ｓ Ｂ Ｎ Ｒ２５２５−４３切削速
度： ８０ｍ ／ ｍｉｎ 切込み ：２ｍｍ 送 リ ：０．１２〜０．２８ｍｍ ／ ｒｅｖ （同
一材質グループは同一条件） 判 定 ・欠損までの衝撃回数（８回の平均）「耐摩耗
試験」 被削材 ： Ｓ ＣＭ４１５ （ＨＳ２６）丸棒ホル
ダー： Ｐ Ｓ Ｂ Ｎ Ｒ２５２５−４３切削速度：
２３０ｍ ／ ｍｉｎ 切込み ： ０．３ｍｍ／ ｒｅｖ 送 リ ： ０．３ｍｍ／ ｒｅｖ時
間 １５旧ｎ 判 定 ：フランク摩耗中（ｍｍ）測定第 表 第２表に示される各番号の○印のついた本発明のチップ
は優れた靭性と耐摩耗性を示すこ２は明らかである。な
お、表中コーテイング後の処理の欄の、■は処理なし、
■はチャンファニング、■はバレル処理、■は弾性砥石
処理、■はブラシによる処理を示す。
度： ８０ｍ ／ ｍｉｎ 切込み ：２ｍｍ 送 リ ：０．１２〜０．２８ｍｍ ／ ｒｅｖ （同
一材質グループは同一条件） 判 定 ・欠損までの衝撃回数（８回の平均）「耐摩耗
試験」 被削材 ： Ｓ ＣＭ４１５ （ＨＳ２６）丸棒ホル
ダー： Ｐ Ｓ Ｂ Ｎ Ｒ２５２５−４３切削速度：
２３０ｍ ／ ｍｉｎ 切込み ： ０．３ｍｍ／ ｒｅｖ 送 リ ： ０．３ｍｍ／ ｒｅｖ時
間 １５旧ｎ 判 定 ：フランク摩耗中（ｍｍ）測定第 表 第２表に示される各番号の○印のついた本発明のチップ
は優れた靭性と耐摩耗性を示すこ２は明らかである。な
お、表中コーテイング後の処理の欄の、■は処理なし、
■はチャンファニング、■はバレル処理、■は弾性砥石
処理、■はブラシによる処理を示す。
第１図（イ）は本発明の対象である被覆超硬合金スロー
アウェイチップの斜視図、（ロ）はそのＡＡ断面図、第
２図、第３図は各種従来の被覆超硬合金チップ第１図（
ロ）のＢの拡大断面、第４図は従来の被覆超硬合金チッ
プの刃先処理した切刃稜近傍断面拡大図、第５図、第６
図は本発明の被覆超硬合金チップの切刃近傍の断面拡大
図、及び第７図は本発明チップの性能試験に用いた被削
材の断面図と切削チップの位置を示す図である。 １、被覆超硬合金スローアウェイチップ。 ２：切刃稜、 ４：基体、 ５，６．７被覆膜。 Ｃ幻 寸 ばつ ＼ｒ 区 ば）
アウェイチップの斜視図、（ロ）はそのＡＡ断面図、第
２図、第３図は各種従来の被覆超硬合金チップ第１図（
ロ）のＢの拡大断面、第４図は従来の被覆超硬合金チッ
プの刃先処理した切刃稜近傍断面拡大図、第５図、第６
図は本発明の被覆超硬合金チップの切刃近傍の断面拡大
図、及び第７図は本発明チップの性能試験に用いた被削
材の断面図と切削チップの位置を示す図である。 １、被覆超硬合金スローアウェイチップ。 ２：切刃稜、 ４：基体、 ５，６．７被覆膜。 Ｃ幻 寸 ばつ ＼ｒ 区 ば）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）超硬合金を基体としその表面に基体より硬い物質
を被覆した切削工具において、該工具の切刃稜近傍の被
覆膜が掬い面側および逃げ面側の両方が薄くなっている
か、切刃稜近傍の掬い面側、逃げ面側両方で被覆膜が除
去されていることを特徴とする被覆超硬合金工具。 （２）工具切刃稜近傍の被覆膜が掬い面側および逃げ面
側の両方向に連続的に薄くしてあるか、または該両方向
に滑らかに除去してあることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の被覆超硬合金工具。 （３）工具切刃稜近傍の被覆膜の薄くなる幅または滑ら
かに除去された幅が掬い面側が逃げ面側より大きいこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の被覆超硬
合金工具。（４）被覆膜が２層およびそれ以上の多層か
らなりその多層膜の１層以上がＡｌまたはＺｒの酸化物
または酸窒化物を主成分とする層であることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項、第（２）項、第（３）項
記載の被覆超硬合金工具。 （５）超硬合金を基体としその表面に基体より硬い物質
を１層ないし２層以上被覆した工具の製造法において、
基体に被覆処理した後、ホーニングすることによって切
刃稜近傍の被覆膜と掬い面側と逃げ面側の両方向に連続
的に薄くするか、切刃稜近傍の被覆膜を除去することを
特徴とする被覆超硬合金工具の製造法。 （６）特許請求の範囲第（５）項記載の製造法において
、回転板に掬い面を上にして多数の被覆超硬合金工具を
配置し、該工具の切刃部にその掬い面側より弾力性のあ
る砥石を回転しながら押し当て、該掬い面と逃げ面を同
時に研削することによって切刃稜近傍の被覆膜を掬い面
側の薄い層又は除去層の幅を逃げ面の薄い層または除去
層の幅より大きくすることを特徴とする被覆超硬合金工
具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15859989A JPH0248103A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 被覆超硬合金工具及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP15859989A JPH0248103A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 被覆超硬合金工具及びその製造法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP58094743A Division JPS59219122A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 被覆超硬合金工具及びその製造法 |
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|---|---|
| JPH0248103A true JPH0248103A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH059201B2 JPH059201B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=15675214
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP15859989A Granted JPH0248103A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 被覆超硬合金工具及びその製造法 |
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1989
- 1989-06-20 JP JP15859989A patent/JPH0248103A/ja active Granted
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