JPH0392204A - 耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 - Google Patents
耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具Info
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は衝撃荷重の負荷する切削用工具に関わるもので
ある。
ある。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来の
被′ｌｆＩＭ１硬合金切削工具は、炭化タングステン基
超硬合金の表面に化学蒸着法または物理蒸着法により結
晶状あるいは非晶質状セラミックスを被覆してある。セ
ラミックス被膜の厚さは数μｍで出来る限りボイト、ク
ラックまどの欠陥を内在させないように製造されている
。一般に、物理蒸着法により被覆した工具の性能は耐摩
耗性、耐欠損性ともに中位であるが、化学蒸着法により
被覆した工具の性能は耐摩耗性に著しく優れるが、耐欠
損性は劣り、それぞれの方法には一長一短かある。
被′ｌｆＩＭ１硬合金切削工具は、炭化タングステン基
超硬合金の表面に化学蒸着法または物理蒸着法により結
晶状あるいは非晶質状セラミックスを被覆してある。セ
ラミックス被膜の厚さは数μｍで出来る限りボイト、ク
ラックまどの欠陥を内在させないように製造されている
。一般に、物理蒸着法により被覆した工具の性能は耐摩
耗性、耐欠損性ともに中位であるが、化学蒸着法により
被覆した工具の性能は耐摩耗性に著しく優れるが、耐欠
損性は劣り、それぞれの方法には一長一短かある。
化学蒸着法により被覆した工具の耐欠損性を改善出来れ
ば優れた性能の切削工具が得られる。化学蒸着法の場合
、耐摩耗性は大幅に向−ヒするが耐欠損性が低下する理
由として以下のように説明されている。超硬合金工具は
カタサの大きい炭化物とカタサの小さいコバルト金属と
からなる２相合金であるため、鋼を切削する場合には鋼
とコバルトが凝着して摩耗しやすい。この欠点を袖うた
ぬに、鋼と凝着しにくいセラミックスを超硬合金表面に
被覆すると耐摩耗性は著し〈向上ずるが、蒸着ままの結
晶状あるいは非品質状セラミックスの破壊強度が小さい
ために被１１Ｑが起点となって破壊か起こり欠損し易く
なる。文献「超硬合金と焼結硬質材料」 （丸善（株）
， Ｐ２１Ｂ）によると、被膜を被覆することにより
破壊強度は５帖低下することが報告されている。被膜の
破壊強度を向上させるために、被膜の厚さ、結晶粒径、
結晶構造に及ぼす成膜条件、成膜後の熱処理法など種々
検討されているが十分な効果をあげるに至っていない。
ば優れた性能の切削工具が得られる。化学蒸着法の場合
、耐摩耗性は大幅に向−ヒするが耐欠損性が低下する理
由として以下のように説明されている。超硬合金工具は
カタサの大きい炭化物とカタサの小さいコバルト金属と
からなる２相合金であるため、鋼を切削する場合には鋼
とコバルトが凝着して摩耗しやすい。この欠点を袖うた
ぬに、鋼と凝着しにくいセラミックスを超硬合金表面に
被覆すると耐摩耗性は著し〈向上ずるが、蒸着ままの結
晶状あるいは非品質状セラミックスの破壊強度が小さい
ために被１１Ｑが起点となって破壊か起こり欠損し易く
なる。文献「超硬合金と焼結硬質材料」 （丸善（株）
， Ｐ２１Ｂ）によると、被膜を被覆することにより
破壊強度は５帖低下することが報告されている。被膜の
破壊強度を向上させるために、被膜の厚さ、結晶粒径、
結晶構造に及ぼす成膜条件、成膜後の熱処理法など種々
検討されているが十分な効果をあげるに至っていない。
そのために、フライス加工、溝付き材料の施削加工等の
断続的荷重の負荷する切削の場合、工具が欠損しやすく
工具寿命の変動が大きい。機械の自動化技術の進歩に見
合った耐欠損性の高い表面被覆超硬合金切削工具の開発
が望まれている。
断続的荷重の負荷する切削の場合、工具が欠損しやすく
工具寿命の変動が大きい。機械の自動化技術の進歩に見
合った耐欠損性の高い表面被覆超硬合金切削工具の開発
が望まれている。
［課題を解決するための千段コ
そこで、本発明者等は耐欠損性の一層優れた被覆工具を
開発すべく研究を行った結果、被膜に微細なクラックを
付与することにより切削工具の耐摩耗性を損なうことな
く、耐欠損性を著しく向上させることが出来ることを見
出した。
開発すべく研究を行った結果、被膜に微細なクラックを
付与することにより切削工具の耐摩耗性を損なうことな
く、耐欠損性を著しく向上させることが出来ることを見
出した。
この発明は上記の知見の基ずくものであって、その対象
とする工具は、炭化タングステン基超硬合金の表面に化
学蒸着法により被覆した厚さ２μｍ以上、ＩＯμｍ以下
の被膜を有し、該被膜がその表面から炭化タングステン
基超硬合金内まで貫通した以下Ａ〜Ｃに示す微細クラッ
クを有することを特徴とする耐欠損性に優れる表面被覆
超硬合金切削工具に関するものである。
とする工具は、炭化タングステン基超硬合金の表面に化
学蒸着法により被覆した厚さ２μｍ以上、ＩＯμｍ以下
の被膜を有し、該被膜がその表面から炭化タングステン
基超硬合金内まで貫通した以下Ａ〜Ｃに示す微細クラッ
クを有することを特徴とする耐欠損性に優れる表面被覆
超硬合金切削工具に関するものである。
Ａ〉クラック長さの平均値：被膜表面から垂直方向に被
膜厚以上、被覆厚＋５μｍ以下、Ｂ）クラック幅の平均
値：５μｍ以下、Ｃ）クラック間隔の平均値：１０μｍ
以上、２００μｍ以下 ［作用］ 成膜法は化学蒸着法である。被膜はＴｉＣ， ＴｉＮ，
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）， Ａ党，０３のいずれか１種の層また
は２種以上を積層したものである。被膜の厚みは耐摩耗
性を確保するために２μｍ以上必要である。また、被膜
厚みが犬き〈なると耐欠損性が低下するので最大厚みを
ＩＯμｍとしなければならない。
膜厚以上、被覆厚＋５μｍ以下、Ｂ）クラック幅の平均
値：５μｍ以下、Ｃ）クラック間隔の平均値：１０μｍ
以上、２００μｍ以下 ［作用］ 成膜法は化学蒸着法である。被膜はＴｉＣ， ＴｉＮ，
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）， Ａ党，０３のいずれか１種の層また
は２種以上を積層したものである。被膜の厚みは耐摩耗
性を確保するために２μｍ以上必要である。また、被膜
厚みが犬き〈なると耐欠損性が低下するので最大厚みを
ＩＯμｍとしなければならない。
微細クラックは耐欠損性を向上させるために必要である
。通常、タングステン基超硬合金の表面にセラミックス
を被覆すると，被膜層に引張応力が残留するために、被
覆工具の破壊強度が低下して欠損しやすくなるとされて
いる。微細クラックは被膜の残留応力を開放するために
耐欠損性を向上させると考えられる。クラック長さの平
均値は被膜表面から垂直方向に被膜厚さ以上、被膜厚さ
＋５μｍ以下でなければならない。それはクラックが被
膜内にとどまると耐欠損性が向上しないためであり、超
硬合金内の長さが５μｍを超えると耐欠損性が急激に低
下するためである。クラック幅の平均値は５μｍ以下で
なければならない。その理由はクラック幅が大きくなる
と耐欠損性は向上するが耐摩耗性が著しく低下するため
である。クラック間隔の平均値を１０μｍ以上、２００
μｍ以下としたのは、１０μｍ未満になるとクラック密
度が高くなりすぎて耐摩耗性か低下するためであり，
２００ｕｍｆ！−超えるとクラック密度が小さくなりす
ぎて耐欠損性の向上が十分に得られないためである。
。通常、タングステン基超硬合金の表面にセラミックス
を被覆すると，被膜層に引張応力が残留するために、被
覆工具の破壊強度が低下して欠損しやすくなるとされて
いる。微細クラックは被膜の残留応力を開放するために
耐欠損性を向上させると考えられる。クラック長さの平
均値は被膜表面から垂直方向に被膜厚さ以上、被膜厚さ
＋５μｍ以下でなければならない。それはクラックが被
膜内にとどまると耐欠損性が向上しないためであり、超
硬合金内の長さが５μｍを超えると耐欠損性が急激に低
下するためである。クラック幅の平均値は５μｍ以下で
なければならない。その理由はクラック幅が大きくなる
と耐欠損性は向上するが耐摩耗性が著しく低下するため
である。クラック間隔の平均値を１０μｍ以上、２００
μｍ以下としたのは、１０μｍ未満になるとクラック密
度が高くなりすぎて耐摩耗性か低下するためであり，
２００ｕｍｆ！−超えるとクラック密度が小さくなりす
ぎて耐欠損性の向上が十分に得られないためである。
このような微細クラックを導入する方法として被膜表面
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜表面ダイアモン
ト研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法等を適
用することが出来る。クラック寸法および分布の確記は
工具を破断してその断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により
観察することにより行った。破断面を１０視野、倍率ｌ
０００で撮影した１０枚の写真からクラック長さの平均
値、クラック幅の平均値およびクラック間隔を測定した
。
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜表面ダイアモン
ト研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法等を適
用することが出来る。クラック寸法および分布の確記は
工具を破断してその断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により
観察することにより行った。破断面を１０視野、倍率ｌ
０００で撮影した１０枚の写真からクラック長さの平均
値、クラック幅の平均値およびクラック間隔を測定した
。
次に、この発明の耐欠損性の優れる表面被覆超硬合金切
削工具を実施例により具体的に説明する。
削工具を実施例により具体的に説明する。
［実施例］
第１表に供試工具のクラック寸注と分布、及びその切削
性能を示す。供試工具の超硬合金成分は炭化タングステ
ン（Ｗ（：） ：８４胃Ｌｔ．炭化チタン（Ｔｉｅ）：
７ｗｔＬ炭化タンタル（ＴａＣ）：Ｓｗｔ亀， Ｇｏ：
ｌである。
性能を示す。供試工具の超硬合金成分は炭化タングステ
ン（Ｗ（：） ：８４胃Ｌｔ．炭化チタン（Ｔｉｅ）：
７ｗｔＬ炭化タンタル（ＴａＣ）：Ｓｗｔ亀， Ｇｏ：
ｌである。
粉砕一混合一造粒一焼結一研削工程を経て、一辺１２．
７ｍｍの正方形超硬合金を製造した。この超硬合金ニｃ
ｖｏ法ニヨ’） ＴｉＴ；／Ｔｔ （Ｃ，Ｎ）／ＡＲｚ
Ｏ３をコノ順序に８μｍ，及び４ ｕｍＮさ被覆してス
ローアウエイ工具とした。この工具に平均粒径２００μ
ｍの鋳鉄球を速度１０〜８０ｍ／ｓｅｃ，角度７０〜９
０度の条件で投射して微細クラックを導入した。
７ｍｍの正方形超硬合金を製造した。この超硬合金ニｃ
ｖｏ法ニヨ’） ＴｉＴ；／Ｔｔ （Ｃ，Ｎ）／ＡＲｚ
Ｏ３をコノ順序に８μｍ，及び４ ｕｍＮさ被覆してス
ローアウエイ工具とした。この工具に平均粒径２００μ
ｍの鋳鉄球を速度１０〜８０ｍ／ｓｅｃ，角度７０〜９
０度の条件で投射して微細クラックを導入した。
クラックの寸法と分布は工具を破断してその断面を電子
顕微ｆｉ（ＳＥＭ）により観察して測定した。
顕微ｆｉ（ＳＥＭ）により観察して測定した。
破断面を１０視野、倍率１０００で撮影した１０枚の写
真からクラック長さの平均値、及びクラック幅の平均値
を測定した。クラック間隔は相隣合うクラック間隔の平
均値である。
真からクラック長さの平均値、及びクラック幅の平均値
を測定した。クラック間隔は相隣合うクラック間隔の平
均値である。
本発明被覆工具と比較工具について切削による性能評価
を行った。そ・の条件は以下の通りである。
を行った。そ・の条件は以下の通りである。
ｌ）断続切削
被削材： ＪＩＳ Ｓ４５Ｇ，直径６０ｍｍの九棒に圧
延方向と平行に幅１ ０１Ｉｌｍの溝を専間隔に５本つ
けた。
延方向と平行に幅１ ０１Ｉｌｍの溝を専間隔に５本つ
けた。
切削速度： １５０ｎ＋／ｍｉｎ
送り： ０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み： ２．Ｏｍｍ
工具寿命判定基準：工具刃先の欠損
２）連続切削
被削材： ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ，直径６ ０ｍｍの丸棒切
削速度； ３ＱＱｍ／ＩＩＩｉｎ 送り： ０．２５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み： ２．Ｏｍｍ 工具寿命判定基準：工具すくい面摩耗深さＫｔ＝ ５０
μｍ 工具の耐欠損性の良否は断続切削において工具が欠損し
て寿命となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。
削速度； ３ＱＱｍ／ＩＩＩｉｎ 送り： ０．２５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み： ２．Ｏｍｍ 工具寿命判定基準：工具すくい面摩耗深さＫｔ＝ ５０
μｍ 工具の耐欠損性の良否は断続切削において工具が欠損し
て寿命となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。
工具の耐摩耗性の良否は連続切削において工具すくい面
摩耗深さＫＬが５ ０ＩＪｍに達するまでの切削時間に
より評価した。本発明工具の耐欠損性は比較工具のそれ
と比較すると著しく優れている。断続切削における工具
寿命は１０倍以上である。また耐摩耗性は比較工具のそ
れとほぼ同じである。微細クラックの効果は極めて顕著
であることがわかる。
摩耗深さＫＬが５ ０ＩＪｍに達するまでの切削時間に
より評価した。本発明工具の耐欠損性は比較工具のそれ
と比較すると著しく優れている。断続切削における工具
寿命は１０倍以上である。また耐摩耗性は比較工具のそ
れとほぼ同じである。微細クラックの効果は極めて顕著
であることがわかる。
［発明の効果コ
本発明は従来の被覆超硬合金工具の欠点である耐欠損性
を改善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものが
ある。
を改善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものが
ある。
Claims (1)
- １． 炭化タングステン基超硬合金の表面に化学蒸着法
により被覆した厚さ２μｍ以上、１０μｍ以下の被膜を
有し、該被膜がその表面から炭化タングステン基超硬合
金内まで貫通した以下Ａ〜Ｃに示す微細クラックを有す
ることを特徴とする耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金
切削工具。 Ａ） クラック長さの平均値：被膜表面から垂直方向に
被膜厚以上、被覆厚＋５μｍ以下、 Ｂ） クラック幅の平均値：５μｍ以下、 Ｃ） クラック間隔の平均値：１０μｍ以上、２００μ
ｍ以下
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22761289A JPH0392204A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
| DE69010293T DE69010293T3 (de) | 1989-09-04 | 1990-08-31 | Mit Keramik überzogenes Sinterkarbidwerkzeug mit hoher Bruchbeständigkeit. |
| EP90309550A EP0416824B2 (en) | 1989-09-04 | 1990-08-31 | Ceramics coated cemented carbide tool with high fracture resistance |
| US07/576,950 US5123934A (en) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Ceramics coated cemented-carbide tool with high-fracture resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22761289A JPH0392204A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0392204A true JPH0392204A (ja) | 1991-04-17 |
| JPH0581365B2 JPH0581365B2 (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=16863665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22761289A Granted JPH0392204A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0392204A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008196115A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Shibutani:Kk | エントランスユニットの取付け装置 |
| WO2013042790A1 (ja) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| WO2015025903A1 (ja) * | 2013-08-21 | 2015-02-26 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| AT15412U1 (de) * | 2016-06-27 | 2017-08-15 | Ceratizit Austria Gmbh | Verfahren zur mechanischen Ausheilung funktionaler Hartmetall- oder Cermet-Oberflächen |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6431972A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | High-toughness coating material |
-
1989
- 1989-09-04 JP JP22761289A patent/JPH0392204A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6431972A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | High-toughness coating material |
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| US9566649B2 (en) | 2011-09-22 | 2017-02-14 | Tungaloy Corporation | Coated cutting tool |
| WO2015025903A1 (ja) * | 2013-08-21 | 2015-02-26 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| JP5962862B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2016-08-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
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