JPH03277412A

JPH03277412A - ねじれ刃を有する切削工具及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03277412A
Application number: JP19548190A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nishimura; 西村　隆侑
Original assignee: G N TOOL KK
Current assignee: G N TOOL KK
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1991-12-09
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JP2556393B2

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、刃部にねじれ刃を有するエンドミル、リー
マ、ドリル等の切削工具の改良に関し５、より詳細には
、刃部にねじれ刃に沿って、前記母材よりも硬度が高く
且つ耐摩耗性に優れた多結晶ダイヤモンド焼結体、立方
晶窒化硼素焼結体等の高硬度・高耐摩耗性焼結体を埋設
・固着して成る切削工具とその製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来より、切削能率の向上、工具寿命の延長という要請
に応えるため、刃部に硬度が非常に高く且つ耐摩耗性に
優れたダイヤモンドまたは立方晶窒化硼素の焼結体を用
いたエンドミル、リーマ等の切削工具が開発され、使用
されて来ている。

これら従来の切削工具に使用されている高硬度・高耐摩
耗性焼結体は、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素の微粉末
を高温高圧下で焼結して形成されたチップ状のものであ
る。また、刃部の母材である超硬合金、鋼等への接合を
容易にするため、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素の原料
粉末を単独で焼結するのではなく、超硬合金等からなる
基板上に焼結して形成されている。こうして形成された
焼結体チップは、厚さが０．５ｍｍ程度で形状が円形、
半円形、扇形、三角形、長方形等の薄板状とされ、当該
焼結体チップをろう付けによって刃部の母材の一部に埋
設・固着して使用されている。

二のような従来の切削工具の一例を第６図と第７図に示
す。

第６図の直刃エンドミル（１）は、刃部（２）とシャン
ク部（３）から成り、超硬合金、綱等からなる刃部（２
）には先端刃（４ａ）と側面直刃（４ｂ）が設けである
。また刃部（２）には、特に加工中に負荷の多くかかる
箇所に、各月（４ａ）　（４ｂ）の一部を形成するよう
に、ろう付けにより前述した半円板形の高硬度・高耐摩
耗性焼結体チップ（５）が２枚埋設・固着されている。

第７図に示す直刃エンドミル（１ａ）もまったく同様で
あり、２個の棒形の高硬度・高耐摩耗性焼結体チップ（
５）が、先端刃（４ａ）及び側面直刃（４ｂ）の一部を
形成するように埋設・固着されている。

なお、このような事情は、エンドミル以外の他の切削工
具においてもまった（同様である。

〔発明が解決しようとする課題］このように、前記従来の切削工具では、いずれもダイヤ
モンドや立方晶窒化硼素等の高硬度焼結体チップが、直
刃の一部を形成するように埋設・固着されており、当該
直刃の他の部分は母材そのもので形成されている。

また、前記のような高硬度・高耐摩耗性焼結体チップが
埋設されている切削工具は、はとんど刃が直線状のもの
に限られており、ねじれ刃を有するエンドミル、リーマ
等の切削工具は存在しないのである。これは、前記のよ
うな焼結体が、高温・超高圧下で原料粒子を焼結させて
形成されるため、チップの形状や寸法におのずと制限が
生じ、ねじれた形状に形成したり、ねじれ刃の一部を形
成するように埋設したりすることができないからである
。

また、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素の焼結体チップを
ろう付けによって刃部の母材に埋設・固着する場合、当
該チップがかなりの高温に加熱されるため、その熱によ
る悪影響も無視できない。

特に、ダイヤモンド焼結体チップの場合には、熱を加え
ることによって焼結体チップ表面に黒鉛層を生してチッ
プが燃焼する恐れがあり、作業に十分な注意が必要であ
る。

さらに、これはダイヤモンド、立方晶窒化硼素のいずれ
にも言えることであるが、切削化工中の切削熱によって
、これらの焼結体チップと母材とのろう付けが剥離する
恐れがある。

他方、刃部の側面にねじれ刃を持つ切削工具、例えばス
パイラル・エンドミルは、直刃エンドミルよりも切削性
能や切削後の寸法精度が優れていることはよく知られて
いる。

そこで、この発明の目的は、ねじれ刃に沿ってダイヤモ
ンド、立方晶窒化硼素等の刃部の母材よりも硬度が硬く
且つ耐摩耗性に優れた焼結体が埋設・固着されていて、
切削性能、切削能率、切削後の寸法精度に優れ、さらに
は長寿命である切削工具及びその製造方法を提供するこ
とである。

この発明の他の目的は、ダイヤモンド等の高硬度・耐摩
耗性焼結体の母材への埋設・固着が簡単且つ確実に行え
、さらに加工中に当該焼結体が剥離したりする恐れがな
い切削工具及びその製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、この発明の切削工具は、刃部にねじれ刃を有する切削工具において、前記刃部が
、外周の前記ねじれ刃を形成する箇所にねじれ凹溝を有
する母材焼結体と、前記ねじれ凹溝に充填・埋設され且
つ前記母材焼結体に焼結によって固着された、前記母材
焼結体よりも硬度が高く且つ耐摩耗性に優れた高硬度・
高耐摩耗性の焼結体とを備えてなり、さらに前記高硬度・高耐摩耗性焼結体に前記ねじれ刃が
形成されていることを特徴とするものである。

前記高硬度・高耐摩耗性焼結体は、多結晶ダイヤモンド
焼結体または立方晶窒化硼素焼結体から形成するのが好
ましく、また、前記刃部の母材は超硬合金から形成する
のが好ましい。

この発明の切削工具の製造方法は、刃部にねじれ刃を有する切削工具の製造方法において、原料粉末を仮焼結して、前記刃部の母材焼結体を形成す
る第１工程と、前記母材焼結体の外周の前記ねじれ刃を形成する箇所に
、ねじれ凹溝を形成する第２工程と、前記ねじれ凹溝に
、前記母材焼結体よりも硬度が高く且つ耐摩耗性に優れ
た高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を充填する第３
工程と、前記ねじれ凹溝に前記高硬度・高耐摩耗性焼結
体の原料粉末が充填された前記母材焼結体を加熱及び加
圧し、前記母材焼結体の焼結を完了すると共に前記高硬
度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を焼結して前記母材焼
結体に固着する第４工程と、前記高硬度・高耐摩耗性焼
結体を固着した前記母材焼結体を加工して、前記高硬度
・高耐摩耗性焼結体に前記ねじれ刃を形成する第５工程
を備えてなることを特徴とするものである。

そして、他の製造方法は、原料粉末を焼結して、前記刃部の母材焼結体を形成する
第１工程と、前記母材焼結体の外周の前記ねじれ刃を形成する箇所に
、ねじれ凹溝を形成する第２工程と、前記ねじれ凹溝に
、前記母材焼結体よりも硬度が高く且つ耐摩耗性に優れ
た高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を充填する第３
工程と、前記ねじれ凹溝に前記高硬度・高耐摩耗性焼結
体の原料粉末が充填された前記母材焼結体を加熱及び加
圧し、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を焼結
して前記母材焼結体に固着する第４工程と、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体を固着した前記母材焼結
体を加工して、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体に前記ね
じれ刃を形成する第５工程を備えてなることを特徴とす
るものである。

前記第５工程の前には、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体
が固着された前記母材焼結体の一端に、シャンク用部材
を接合する工程を含ませることができる。

また前記第５工程を、前記母材焼結体の外周に研削加工
によりねじれ溝を加工する工程と、前記高硬度・高耐摩
耗性焼結体に放電加工または電解研磨加工によって前記
ねじれ刃を加工する工程を含んで構成するのが好ましい
。

〔作用〕

以上のように構成した結果、刃部の母材が焼結体により
形成され、また当該母材の外周に形成したねじれ凹溝に
埋設された、当該母材焼結体より硬度が高く耐摩耗性に
優れた高硬度・高耐摩耗性物質も同様の焼結体であり、
さらに、当該母材焼結体と高硬度・高耐摩耗性の焼結体
が焼結によって互いに固着されるので、両焼結体は非常
に高い強度で固着されることができる。従って、加工中
に当該高硬度・高耐摩耗性焼結体が母材焼結体から剥離
したりする恐れがな（なる。

また、母材焼結体のねじれ凹溝に埋設した高硬度・高耐
摩耗性焼結体にねじれ刃を設けるので、直刃を持つ切削
工具に比べて切削性能、切削能率及び切削後の寸法精度
に優れており、しかも非常に長寿命となる。

さらに、高硬度・高耐摩耗性焼結体が、母材焼結体の外
周に形成したねじれ凹溝に埋設されて焼結により母材焼
結体と固着されるので、当該高硬度・高耐摩耗性焼結体
の母材焼結体への埋設・固着が簡単に且つ確実に行える
ことになる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照しながらこの発明の詳細な説明す
る。

第１図及び第２図は、この発明をスパイラル・エンドミ
ルに適用した場合の実施例を示している。

このスパイラル・エンドミル（１０）は、４本の螺旋状
のねじれ刃（１５）と４本の直線状の先端刃（１７）を
持つ超硬合金製の刃部（１１）と、当該刃部（１１）の
基端部に接合された鋼製のシャンク部（１２）とから構
成されている。刃部（１１）の側面には、４本の螺旋状
ねじれ溝（１３）とランド（１４）が設けてあり、前記
４本のねじれ刃（１５）は、各ランド（１４）の切削側
の端縁に当該端縁に沿って形成されている。また、前記
先端刃（１７）は刃部（１１）の先端面に形成され、ね
じれ刃（１５）とそれぞれ連続している。

前記ランド（１４）のねじれ刃（１５）側の端部には、
それぞれ、当該ねじれ刃（１５）に沿って螺旋状のねじ
れ凹溝（１４ａ）が形成されていて、当該ねじれ凹溝（
１４ａ）内に、前記刃部（１１）の母材を形成する超硬
合金よりも硬度が高く耐摩耗性にも優れた、高硬度・高
耐摩耗性の焼結体く１６）が埋設・固着されている。そ
して、前記ねじれ刃（１５）は、これらの高硬度・高耐
摩耗性焼結体（１６）の上に形成されている。

また図から明らかなように、ねじれ凹溝（１４ａ）は刃
部（１１）の先端面まで達しており、高硬度・高耐摩耗
性焼結体（１６）の一部が当該先端面に露出している。

このため先端刃（１７）は、外端部のみが高硬度・高耐
摩耗性焼結体（１６）により形成され、他の部分は母材
である超硬合金により形成されている。

この高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）としては、前記
刃部（１１）の母材焼結体よりも硬度が高く耐摩耗性に
優れた焼結体であれば、公知の任意のものを使用できる
が、特に多結晶ダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素の
粉末を高温・超高圧下で焼結させてなるものが好ましい
。

前記高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）は、ここでは厚
さ（半径方向の長さ）が０．５ｍｍ程度の薄い層として
形成しである。またこの実施例では、前記ねじれ凹溝（
１４ａ）がねじれ刃（１５）のほぼ全長にわたって設け
であるので、高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）もねじ
れ刃（１５）のほぼ全長にわたって埋設されている。

高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）は通常、非常に高コ
ストであるので、使用量を少なくするため、ねじれ刃（
１６）の先端に近い部分のみに設けても良く、またラン
ド（１４）のねじれ刃（１５）に近い部分のみに且つ薄
い層として埋設するのが好ましい。

なお、（１８）は刃部（１１）とシャンク部（１２）と
の接合部である。

次に、第３図〜第５図を参照して、前記構成としたスパ
イラル・エンドミル（１０）の製造方法について説明す
る。

葉上工程まず、刃部（１１）の母材となる超硬合金の原料粉末を
仮焼結して、第３図（ａ）に示すように、円柱形の母材
焼結体（２０）を形成する。

男」二〔程次に、前記母材焼結体（２０）の外側面に、前述したね
じれ凹溝（１４ａ）を螺旋状に４本形成する。すると、
母材焼結体（２０）は第３図（ｂ）のような形状になる
。当該ねじれ凹溝（１４ａ）は、ねじれ刃（１５）が形
成される箇所に、当該ねじれ刃（１５）の数及びリード
等に対応させて設定され、また通常、幅及び深さをいず
れも１ｍｍ程度とするのが好ましい。

１主工程第３に、高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）となる多結
晶ダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素の焼結体用の原
料粉末に、適当な焼結助材を混合し、前記母材焼結体（
２０）のねじれ凹溝（１４ａ）に充填する。そうして、
全体がほぼ完全な円筒形となるようにする。

１土工程続いて、前記母材焼結体（２０）を第５図に示す加熱・
加圧装置（２１）に入れ、圧力約４５，０００気圧以上
、温度約１．４００〜１，６００°Ｃの条件で少なくと
も３分以上加熱及び加圧する。すると、仮焼結されてい
た母材焼結体（２０）が完全に焼結されると共に、ねじ
れ凹溝（１４ａ）に充填されていた高硬度・高耐摩耗性
焼結体（１６）の原料粉末も焼結され、ねじれ凹溝（１
４ａ）内に高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）が形成さ
れる。そしてそれと同時に、高硬度・高耐摩耗性焼結体
（１６）は母材焼結体（２０）と強固に固着し、一体化
する。

こうして、第３図（ｃ）のように、超硬合金製の母材焼
結体（２０）の外周のねじれ凹溝（１４ａ）に高硬度・
高耐摩耗性焼結体（１６）を埋設・固着してなる円柱形
焼結体が製造される。これが前記スパイラル・エンドミ
ル（１０）の刃部（１１）となる。

第５図に概略を示している加熱・加圧装置（２１）は、
前記母材焼結体（２０）等のような被焼結体（２２）を
加熱すると同時に、当該被焼結体（２２）にＸ、　Ｙ及
びＺの３軸方向（対向する三組の加圧体により六箇所か
ら押圧される）から同時に加圧できる構造を持っている
。従って、平面的な焼結体しか製造できない従来の装置
とは異なり、前述したような立体的形状の焼結体の製造
が可能なものである。

望５Ｉ毘次に、前工程で製造された、ねじれ凹溝（１４ａ）に高
硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）が埋設・固着された母
材焼結体（２０）の一端に、ろう付けによってシャンク
用部材（２３）が接合され、第４図に示すようなスパイ
ラル・エンドミル（１０）の半完成品（２４）が製造さ
れる。

１旦工程続いて、第４図に示す半完成品（２４）の母材焼結体（
２０）の外側面に、ねじれ溝（１３）とねじれ刃（１５
）を加工する。

まず、前記半完成品（２４）を工具研削盤等に装置し、
ダイヤモンド砥石を使用して、当該半完成品（２４）の
母材焼結体く２０）の外側面に、各高硬度・高耐摩耗性
焼結体（１６）に仕上げ用の取り代が残るように、４本
のねじれ溝（１３）及びランド（１４）を研削加工する
。母材焼結体（２０）は超硬合金からなるので、このね
じれ溝（１３）及びランド（１４）の加工は、通常の超
硬合金からなる切削工具の研削加工と同様に行えばよい
。

次に、ねじれ溝（１３）及びランド（１４）の加工が終
了すると、放電加工、電解研磨加工等によって各高硬度
・高耐摩耗性焼結体（１６）に対して精密且つ高精度に
仕上げ加工を行い、ねじれ刃（１５）及び先端刃（１７
）を形成して第１図及び第２図に示したスパイラル・エ
ンドミル（１０）を完成させるのである。

このスパイラル・エンドミル（１０）を使用すると、全
体が高硬度・高耐摩耗性焼結体（１６）により形成され
たねじれ刃（１５）と、一部が高硬度・高耐摩耗性焼結
体（１６）に形成された先端刃（１７）によって、通常
のスパイラル・エンドミルと同様にして切削加工が行わ
れる。

尚、上記実施例では、第１工程における原料粉末の焼結
度合を仮焼結としたが、本焼結としてもよい。

他方、上記実施例ではスパイラル・エンドミルについて
のみ説明したが、この発明はねじれ刃を持つ切削工具で
あれば、エンドミル以外の任意の切削工具にも適用でき
ることは勿論である。

〔発明の効果］以上に述べたように、この発明の切削工具は、焼結体よ
りなる刃部の母材の外周にねじれ凹溝を形成し、当該ね
じれ凹溝に母材より硬度が高く耐摩耗性に優れた高硬度
・高耐摩耗性焼結体を埋設して、両焼結体を焼結によっ
て固着しており、さらに前記高硬度・高耐摩耗性焼結体
にねじれ刃を設けているので、直刃を持つ切削工具に比
べて切削性能、切削能率及び切削後の寸法精度に優れて
おり、しかも従来の切削工具のように切削作業時の加工
熱により焼結体チップが剥離する恐れがなく、長期間安
定した性能を発揮でき、非常に長寿命であるという効果
を有する。

また、この発明の切削工具の製造方法は、高硬度・高耐
摩耗性焼結体の原料粉末を、仮焼結してなる母材焼結体
の外周に形成したねじれ凹溝に充填した後、焼結により
、前記母材焼結体の焼結を完了すると共に、高硬度・高
耐摩耗性焼結体の原料粉末の焼結と前記母材焼結体との
固着を行うので、高硬度・高耐摩耗性焼結体の母材焼結
体への埋設・固着を簡単に且つ確実に行うことができる
という効果を有する。尚、高硬度・高耐摩耗性焼結体の
原料粉末を、焼結してなる母材焼結体の外周に形成した
ねじれ凹溝に充填した後、焼結により、高硬度・高耐摩
耗性焼結体の原料粉末の焼結と前記母材焼結体との固着
を行う場合においても上記製造方法と同様の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明をスパイラル・エンドミ
ルに適用した実施例を示し、第１図はスパイラル・エン
ドミルの正面図、第２図はその先１側から見た側面図で
ある。第３図は、第１図及び第２図に示すスパイラル・エンド
ミルの製造工程を示す説明図で、（ａ）は仮焼結した母
材焼結体の斜視図、（ｂ）は（ａ）の母材焼結体にねじ
れ凹溝を形成した状態の斜視図、（ｃ）は同母材焼結体
のねじれ凹溝に高硬度・高耐摩耗性焼結体を充填した状
態の斜視図である。第４図は、ねじれ凹溝に高硬度・高耐摩耗性焼結体を充
填した母材焼結体をシャンク用部材に接合した半完成品
の斜視図である。第５図は、焼結に使用する３軸方向加圧・加熱装置の概
略説明図である。第６図及び第７図は、従来の直刃エンドミルを示す正面
図である。（１０）・・・スパイラル・エンドミル（１１）・・・
刃１　　　　　　　（１２）・・・シャンク部（１３）
・・・ねじれ溝　　　　（１４）・・・ランド（１４ａ
）・・・ねじれ凹溝　　（１５）・・・ねじれ刃（１６
）・・・高硬度・高耐摩耗性焼結体（１７）・・・先端
刃　　　　　（１８）・・・接合部（２０）・・・刃部
の母材焼結体（２１）・・・加熱・加圧装置（２２）・
・・被焼結体　　　　（２３）・・・シャンク用部材（
２４）・・・半完成品

Claims

【特許請求の範囲】１、刃部にねじれ刃を有する切削工具において、前記刃
部が、外周の前記ねじれ刃を形成する箇所にねじれ凹溝を有する母材焼結体と、前記ねじれ
凹溝に充填・埋設され且つ前記母材焼結体に焼結によっ
て固着された、前記母材焼結体よりも硬度が高く且つ耐
摩耗性に優れた高硬度・高耐摩耗性の焼結体とを備えて
なり、さらに前記高硬度・高耐摩耗性焼結体に前記ねじれ刃が形成されていることを特徴とする切削工具
。２、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体が、多結晶ダイヤモ
ンド焼結体または立方晶窒化硼素焼結体である請求項１
に記載の切削工具。３、前記母材焼結体が超硬合金である請求項１または２
に記載の切削工具。４、刃部にねじれ刃を有する切削工具の製造方法におい
て、原料粉末を仮焼結して、前記刃部の母材焼結体を形成する第１工程と、前記母材焼結体の外周の前記ねじれ刃を形成する箇所に、ねじれ凹溝を形成する第２工程と、前記ねじれ凹溝に、前記母材焼結体よりも硬度が高く且つ耐摩耗性に優れた高硬度・高耐摩耗性焼
結体の原料粉末を充填する第３工程と、前記ねじれ凹溝に前記高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末が充填された前記母材焼結体を加熱及
び加圧し、前記母材焼結体の焼結を完了すると共に前記
高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を焼結して前記母
材焼結体に固着する第４工程と、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体を固着した前記母材焼結体を加工して、前記高硬度・高耐摩耗性焼
結体に前記ねじれ刃を形成する第５工程を備えてなるこ
とを特徴とする切削工具の製造方法。５、刃部にねじれ刃を有する切削工具の製造方法におい
て、原料粉末を焼結して、前記刃部の母材焼結体を形成する第１工程と、前記母材焼結体の外周の前記ねじれ刃を形成する箇所に、ねじれ凹溝を形成する第２工程と、前記ねじれ凹溝に、前記母材焼結体よりも硬度が高く且つ耐摩耗性に優れた高硬度・高耐摩耗性焼
結体の原料粉末を充填する第３工程と、前記ねじれ凹溝に前記高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末が充填された前記母材焼結体を加熱及
び加圧し、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体の原料粉末を
焼結して前記母材焼結体に固着する第４工程と、前記高硬度・高耐摩耗性焼結体を固着した前記母材焼結体を加工して、前記高硬度・高耐摩耗性焼
結体に前記ねじれ刃を形成する第５工程を備えてなるこ
とを特徴とする切削工具の製造方法。６、前記第５工程の前に、前記高硬度・高耐摩耗性焼結
体が固着された前記母材焼結体の一端に、シャンク用部
材を接合する工程が含まれている請求項４又は５に記載
の製造方法。７、前記第５工程が、前記母材焼結体の外周に研削加工
によりねじれ溝を加工する工程と、前記高硬度・高耐摩
耗性焼結体に放電加工または電解研磨加工によって前記
ねじれ刃を加工する工程を含んでいる請求項４乃至６の
いずれかに記載の製造方法。