JPH04143204A - High hardness complex sintered body for tool - Google Patents

High hardness complex sintered body for tool

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JPH04143204A
JPH04143204A JP2265686A JP26568690A JPH04143204A JP H04143204 A JPH04143204 A JP H04143204A JP 2265686 A JP2265686 A JP 2265686A JP 26568690 A JP26568690 A JP 26568690A JP H04143204 A JPH04143204 A JP H04143204A
Authority
JP
Japan
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sintered body
cemented carbide
high hardness
blade
tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP2265686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yamamoto
和男 山本
Koichi Nakano
中野 弘一
Hitoshi Fukuoka
仁 福岡
Yuichi Kodera
雄一 小寺
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH04143204A publication Critical patent/JPH04143204A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To develop a high hardness complex sintered body for tool having excellent performance by arranging a high hardness sintering body containing CBN, diamond, etc., through coating layer composed of TiC, TiN, TiCN, etc., on both surfaces of a cemented carbide alloy-made basis plate and integrally sintering it. CONSTITUTION:The high hardness sintering bodies 14 containing at least >=30vol% one kind either high hardness material of CBN (cubic system boron nitride) or diamond, etc., are arranged on both surfaces of the sintered hard alloy-made base plate 12 of WC-Co series, etc., through the coating layer 13 having 3-20mu thickness, composed of one kind either TiC, TiN or TiCN and integrally sintered. The high hardness complex sintered body 11 obtd. in such way, is suitably removes with a part of the high hardness sintered body 14 and the coating layer 13, and after exposing a part of the base plate 12 composed of the cemented carbide alloy, a part of this exposed base plate 12 is brazed and stuck to a tool body, and the remaining high hardness sintered body part 14 and the cemented carbide alloy 12 are machined to form an edge.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えばボールエンドミル等の切削工具の切刃
に使用して好適な工具用高硬度複合焼結体に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a high-hardness composite sintered body for a tool, which is suitable for use as a cutting edge of a cutting tool such as a ball end mill.

口従来の技術] この種の切削工具の切刃に立方晶窒化硼素(以下CBN
と略する。)やダイヤモンドを含有する高硬度焼結体を
用いる場合には、このような高硬度焼結体と工具本体を
構成する鋼材とは、いわゆるぬれ性か悪く蝋付は等の方
法では工具本体に接合することが難しいため、高硬度焼
結体をWC等の超硬合金と一体に焼結して複合焼結体を
形成し、この複合焼結体の超硬合金部分を蝋付けして工
具本体に固着する方法か採られている。
[Conventional technology] Cubic boron nitride (hereinafter referred to as CBN) is used for the cutting edge of this type of cutting tool.
It is abbreviated as ) or diamond, the hardness of the sintered body and the steel that makes up the tool body may be poor in wettability or may not be able to be applied to the tool body using methods such as brazing. Since it is difficult to join, a high-hardness sintered body is sintered with a cemented carbide such as WC to form a composite sintered body, and the cemented carbide part of this composite sintered body is brazed to make tools. A method is used to attach it to the main body.

このような複合焼結体としては、例えば特開昭61−3
4108や特開昭61−266364に示される構造の
ものか知られている。この複合焼結体1は第5図に示す
ようにCBNやダイヤモンド等を含む高硬度焼結体2を
超硬合金もしくはサーメットの層3て挟装した状態で、
これらを一体に焼結したサンドイッチ構造となっている
As such a composite sintered body, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-3
4108 and the structure shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-266364 are known. As shown in FIG. 5, this composite sintered body 1 has a high hardness sintered body 2 containing CBN, diamond, etc. sandwiched between layers 3 of cemented carbide or cermet.
It has a sandwich structure in which these are sintered together.

このような複合焼結体lを例えばボールエンドミルの切
刃に使用するには、第6図および第7図に示すようにボ
ールエンドミルの工具本体4の先端部の、工具本体4の
回転軸Cを含む面内に形成された溝fKI5に、半円板
状に成形された該複合焼結体lを嵌装して蝋付けする。
In order to use such a composite sintered body l for the cutting blade of a ball end mill, for example, the rotation axis C of the tool body 4 at the tip of the tool body 4 of the ball end mill must be The composite sintered body l formed into a semicircular plate shape is fitted into the groove fKI5 formed in the plane including the groove fKI5 and soldered.

しかる後、ボールエンドミルの使用時の回転方向(第7
図においては反時計回り方向)Fi方に当たる部分の超
硬合金もしくはサーメットの層3を除去し、高硬度焼結
体2を露出せしめて切刃6を形成する。
After that, change the direction of rotation when using the ball end mill (7th direction).
The cemented carbide or cermet layer 3 in the portion facing Fi (counterclockwise in the figure) is removed to expose the high hardness sintered body 2 and form the cutting edge 6.

このように構成されたボールエンドミルでは、切刃がC
BSやダイヤモンドを含む高硬度焼結体より形成されて
いるため、切刃の耐摩耗性が高いという利点を有する。
In the ball end mill configured in this way, the cutting edge is C.
Since it is made of a high hardness sintered body containing BS and diamond, it has the advantage that the cutting edge has high wear resistance.

[発明が解決しようとする課題] ところで、このようなボールエンドミルにおいて工具本
体の回転軸線上にあたる切刃部分、つまり中心刃の部分
には多大のスラスト荷重が作用ししかもこの部分では切
削速度が小さいため切削抵抗も極めて大きくなる。この
ため前記従来例のように、硬度は高い反面、靭性に乏し
い高硬度焼結体がこの中心刃の部分に位置する場合には
、切刃が中心刃の部分で欠損してしまい、工具の寿命の
低下を招く結果となる。
[Problem to be solved by the invention] By the way, in such a ball end mill, a large thrust load acts on the cutting edge portion on the rotation axis of the tool body, that is, the center blade portion, and the cutting speed is low in this portion. Therefore, cutting resistance also becomes extremely large. Therefore, if a high-hardness sintered body, which has high hardness but poor toughness, is located at the center edge as in the conventional example, the cutting edge will break at the center edge, causing the tool to become damaged. This results in a reduction in service life.

そこでこのような欠点を解決するために、第8図および
第9図に示すようなボールエンドミルが提案されている
。これは実願平1−41860に記載されたもので、工
具本体4先端の回転軸C上に超硬合金製の棒状チップ7
を蝋付は等により固着するとともに、高硬度焼結体2と
超硬合金3の2層からなる複合焼結体8を前記棒状チッ
プ7を挾んで前記回転軸Cを含む市内に設けた構成とな
っており、これら超硬合金のチップ7と複合焼結体8の
高硬度焼結体2とが連続して切刃を形成している。この
ような構成のボールエンドミルでは、切刃の中心刃以外
の部分、つまり外周刃の部分が耐摩耗性の高い高硬度焼
結体より成っているとともに、中心刃の部分がこの高硬
度焼結体に比べて靭性に富む超硬合金より形成されてい
るため、多大なスラスト荷重や切削抵抗による中心刃の
欠損を避けることかできる。
In order to solve these drawbacks, a ball end mill as shown in FIGS. 8 and 9 has been proposed. This is described in Utility Application No. 1-41860, and a rod-shaped tip 7 made of cemented carbide is mounted on the rotation axis C at the tip of the tool body 4.
At the same time, a composite sintered body 8 consisting of two layers of a high-hardness sintered body 2 and a cemented carbide 3 was placed between the rod-shaped tips 7 and within the area including the rotating shaft C. These cemented carbide tips 7 and the high hardness sintered body 2 of the composite sintered body 8 continuously form a cutting edge. In a ball end mill with such a configuration, the parts of the cutting blade other than the center edge, that is, the outer peripheral edge, are made of a high-hardness sintered body with high wear resistance, and the center edge part is made of this high-hardness sintered body. Since it is made of cemented carbide, which has higher toughness than the body, it is possible to avoid damage to the center edge due to large thrust loads and cutting resistance.

しかしながら、このようなボールエンドミルでは中心刃
の欠損は防がれる反面、中心刃と外周刃との境界部分は
蝋付けにより接合されているためこの部分が切削時に激
しく摩耗されてしまい、やはり工具寿命が著しく短縮さ
れてしまうという問題を有していた。
However, although this kind of ball end mill prevents the center cutting edge from breaking, the boundary between the center cutting edge and the peripheral cutting edge is joined by brazing, which causes severe wear during cutting, which also shortens the tool life. The problem was that the time period was significantly shortened.

一方このような複合焼結体は、例えば高硬度焼結体にC
BSを用いる場合には、通常既に焼結されている超硬合
金の上にCBNとTiNやTIC等の結合剤との混合粉
末をプレス成彩した成形体を配置し、超高圧高温下で焼
結して製造される。ところが、この焼結温度はCo−W
C(超硬合金)の共晶温度を越えるため焼結中の超硬合
金内のCo成分は溶融状態にあり、また一方、CBN層
の焼結はCBNと前記結合剤との固相焼結であるので、
両者が完全に焼結するまでにCBN層と超硬合金との境
界面付近にて溶融した超硬合金中のCo成分が、毛細管
作用および圧力差によってCBN層内に侵入する、いわ
ゆる溶浸現象が起きることがある。
On the other hand, such a composite sintered body is produced by adding carbon to a high hardness sintered body, for example.
When using BS, a compact formed by pressing a mixed powder of CBN and a binder such as TiN or TIC is placed on top of the cemented carbide that has already been sintered, and then sintered under ultra-high pressure and high temperature. It is manufactured by connecting the However, this sintering temperature is
Since the eutectic temperature of C (cemented carbide) is exceeded, the Co component in the cemented carbide during sintering is in a molten state, and on the other hand, the sintering of the CBN layer is a solid phase sintering of CBN and the binder. So,
A so-called infiltration phenomenon occurs in which the Co component in the cemented carbide, which has melted near the interface between the CBN layer and the cemented carbide, penetrates into the CBN layer due to capillary action and pressure difference until both are completely sintered. may occur.

この溶浸現象は、ある程度の時間が経過してCBN層の
焼結が終了するに伴い停止するが、溶浸するCo成分は
超硬合金内より供給されるため、前記境界面付近の超硬
合金部分にCo富化層と、これに連なってCo欠乏層と
が形成されることがある。このようにCOF7g:、分
の富化層と欠乏層か形成されて超硬合金中にCo成分の
偏析が生しると、超硬合金本来の特性が損なわれたり、
工具材料として用いた場合に超硬合金部分とCBN層と
の境界面に剥離が発生したりして、所望の性能が得られ
なくなるおそれがある。
This infiltration phenomenon stops as the sintering of the CBN layer is completed after a certain amount of time has passed, but since the infiltrating Co component is supplied from within the cemented carbide, A Co-enriched layer and a Co-depleted layer may be formed in the alloy portion. In this way, if an enriched layer and a depleted layer of COF7g are formed and segregation of Co components occurs in the cemented carbide, the original properties of the cemented carbide may be impaired.
When used as a tool material, there is a risk that peeling may occur at the interface between the cemented carbide portion and the CBN layer, making it impossible to obtain the desired performance.

[課題を解決するための手段] 本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、
超硬合金よりなる基板の両面に、TiC1TiN、およ
びTiCNのいずれか一種からなる厚さ3〜20μmの
コーティング層を介して、立方晶窒化硼素、ダイヤモン
ド、およびこれらの混合物のいずれか一種を30容量%
以上含む高硬度焼結体を配設し、これら超硬合金、コー
ティング層、および高硬度焼結体を一体に焼結したこと
を特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above problems, and
On both sides of a substrate made of cemented carbide, 30 volumes of cubic boron nitride, diamond, or a mixture thereof is applied via a coating layer of 3 to 20 μm thick made of one of TiC, TiN, and TiCN. %
The present invention is characterized in that a high-hardness sintered body containing the above components is provided, and the cemented carbide, the coating layer, and the high-hardness sintered body are sintered together.

[作用] 本発明は超硬合金の両面にCBS、ダイヤモンド、もし
くはこれらの混合体のいずれか一種を30容量%以上含
む高硬度焼結体を、TiC,TiN、TiCN 等のコ
ーティング層を介して配設したサンドイッチ構造を成し
ている。そしてこのような構成の高硬度複合焼結体を、
例えば前述のホールエツトミルのような工具の刃体に用
いる場合には、工具の回転方向後側の焼結体層を除去し
て工具本体先端に取り付けることにより、外周刃の部分
か焼結体で構成されるとともに中心刃の部分が超硬合金
より成り、かつこれらの刃か一体に成形された刃体を提
供することか可能となる。
[Function] The present invention applies a high-hardness sintered body containing at least 30% by volume of CBS, diamond, or a mixture thereof on both sides of a cemented carbide through a coating layer of TiC, TiN, TiCN, etc. It has a sandwich structure. Then, a high hardness composite sintered body with such a configuration,
For example, when used in the blade body of a tool such as the aforementioned Whole Et Mill, by removing the sintered body layer on the rear side in the rotational direction of the tool and attaching it to the tip of the tool body, the sintered body can be removed from the peripheral edge part. In addition, it is possible to provide a blade body in which the central blade part is made of cemented carbide and these blades are integrally molded.

これにより、外周刃の耐摩耗性を維持したまま中心刃の
部分に靭性が付与されるので、切削時のスラスト荷重や
切削抵抗による中心刃の欠損が抑えられる。しかも中心
刃と外周刃とは一体に成形されているので、蝋付は部が
摩耗するおそれもない。
This imparts toughness to the central blade while maintaining the wear resistance of the outer peripheral blade, thereby suppressing damage to the central blade due to thrust loads and cutting resistance during cutting. Moreover, since the center blade and the peripheral blade are integrally molded, there is no risk of the parts being worn out during brazing.

さらに本発明では高硬度焼結体と超硬合金との間に配さ
れたTiC,TiN、またはTiCN のコティノグ層
により超硬合金中のCo成分の溶浸か抑制されるので、
超硬合金中のCo成分の偏析を防ぐことができる。
Furthermore, in the present invention, the cotinog layer of TiC, TiN, or TiCN placed between the high-hardness sintered body and the cemented carbide suppresses the infiltration of the Co component in the cemented carbide.
Segregation of the Co component in the cemented carbide can be prevented.

[実施例] 第1図に本発明の一実施例を示す。この図において工具
用高硬度複合焼結体11は、超硬合金より成る基板12
と、この基板12の両面にTiC。
[Example] FIG. 1 shows an example of the present invention. In this figure, a high-hardness composite sintered body 11 for tools has a substrate 12 made of cemented carbide.
And, TiC is applied to both sides of this substrate 12.

TiN、もしくはTiCNのいずれか一種より成る厚さ
3〜20μmのコーティング層!3を介して配設された
CBN、ダイヤモンド、もしくはこれらの混合体のいず
れか一種を30容量%以上含む高硬度焼結体14より構
成されており、これら超硬合金の基板12、コーティン
グ層13、および高硬度焼結体14とが一体に焼結され
て形成されている。
A coating layer with a thickness of 3 to 20 μm made of either TiN or TiCN! The high-hardness sintered body 14 contains at least 30% by volume of CBN, diamond, or a mixture thereof disposed through the cemented carbide substrate 12 and the coating layer 13. , and the high-hardness sintered body 14 are integrally sintered and formed.

このような高硬度複合焼結体11は、高硬度焼結体部分
14およびコーティング層13の一部分を適当に除去し
て超硬合金より成る基板12の一部を露出せしめた上で
、この露出した基板12の一部を蝋付けすることによっ
て工具本体に固着される。そして残された高硬度焼結体
部分14と超硬合金12とを加工して刃先を形成するこ
とにより、切削工具等の刃体として供される。
Such a high-hardness composite sintered body 11 is produced by appropriately removing a portion of the high-hardness sintered body portion 14 and coating layer 13 to expose a portion of the substrate 12 made of cemented carbide. The base plate 12 is fixed to the tool body by brazing a part of the base plate 12. Then, the remaining high-hardness sintered body portion 14 and cemented carbide 12 are processed to form a cutting edge, thereby providing a blade body for a cutting tool or the like.

方、本発明では、超硬合金と高硬度焼結体との間にTi
C,TiN、  ししくはTiCN のいずれか−欅よ
りなるコーティング層が介装されている。
On the other hand, in the present invention, Ti is added between the cemented carbide and the high-hardness sintered body.
A coating layer made of C, TiN, or TiCN is interposed.

そしてこのコーティング層の存在によって、超高圧高圧
下の焼結時におけるCo成分の溶浸か抑えられ、従って
超硬合金中のCo成分の偏析か防止されるので、超硬合
金の特性の損失や、超硬合金部分と高硬度焼結体部分と
の剥離を未然に防ぐことかできる。
The presence of this coating layer suppresses infiltration of Co components during sintering under ultra-high pressure and high pressure, and therefore prevents segregation of Co components in the cemented carbide, thereby preventing loss of properties of the cemented carbide. Peeling between the cemented carbide part and the high hardness sintered body part can be prevented.

ここで前記コーティング層13か3μmを下回ると超高
圧下での焼結の際に境界部に超硬合金中のCo成分か溶
浸してしまい、一方該コーティング層13か20μmを
超えて厚くなると超硬合金の基板12と高硬度焼結体1
4との接合性が昔しく損なわれ、工具刃体として使用し
た際に切削抵抗によって剥離する危険性が生しるため、
ともに好ましくない。また、前記高硬度焼結体14に含
有されるCBS、ダイヤモンド、もしくはこれらの混合
体の容量が30容量%未満であると、該高硬度焼結体1
4の硬度か低下して工具刃体として使用した際に切刃や
すくい面の摩耗が大きく促進されるため、これら好まし
くない。
If the thickness of the coating layer 13 is less than 3 μm, the Co component in the cemented carbide will infiltrate into the boundary during sintering under ultra-high pressure, whereas if the thickness of the coating layer 13 exceeds 20 μm, the Hard alloy substrate 12 and high hardness sintered body 1
4, and there is a risk of it peeling off due to cutting resistance when used as a tool blade.
Both are undesirable. Further, if the volume of CBS, diamond, or a mixture thereof contained in the high-hardness sintered body 14 is less than 30% by volume, the high-hardness sintered body 1
These are undesirable because the hardness is lower than 4, and when used as a tool blade, the wear of the cutting edge and the tooth surface is greatly accelerated.

次に第2図および第3図を用いて、本発明をポールエン
ドミルの刃体に使用する場合について説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the case where the present invention is applied to the blade of a pole end mill will be described.

これらの図において工具本体21は先端側のヘット部2
2と、このヘット部22に結合されて一体化された基端
側のノヤンク部23より構成されており、回転中心Cを
中心に回転せしめられて切削加工に供される。この工具
本体21のヘッド部22先端は略半球形状に成形されて
おり、前記回転中心Cを含む面に沿って半円状の溝部2
4が形成されている。またこの溝部24の、切削時の工
具回転方向(第3図においては反時計回り方向)前方側
には切削によって生しる切屑を排出する切屑ポケット部
25.25  が形成されている。
In these figures, the tool body 21 is the head part 2 on the tip side.
2, and a noyank part 23 on the proximal end side that is coupled and integrated with this head part 22, and is rotated about a rotation center C and used for cutting. The tip of the head portion 22 of this tool body 21 is formed into a substantially hemispherical shape, and a semicircular groove portion 2 is formed along a plane including the rotation center C.
4 is formed. Further, a chip pocket part 25.25 is formed on the front side of the groove part 24 in the tool rotation direction during cutting (counterclockwise direction in FIG. 3) for discharging chips generated by cutting.

そしてこの溝部24には、半円板状に成形されるととも
に、前記工具回転方向後方側に位置する高硬度焼結体お
よびコーティング層が除去されて工具回転方向後方側の
超硬合金面12Aが露出した状態の工具用高硬度複合焼
結体11が嵌装され、その露出した超硬合金面!2Aと
これに対向する溝部24とが蝋付は等によって接合され
ることにより、前記ヘッド部22に固着されている。さ
らにこの高硬度複合焼結体IIの工具回転方向前方側に
位置する高硬度焼結体部分14には切刃が形成されてい
て外周刃26を成しているとともに、前記回転中心C上
に位置する超硬合金部分12にも°切刃が形成されてい
て中心刃27を威している。
The groove portion 24 is formed into a semi-disc shape, and the high hardness sintered body and the coating layer located on the rear side in the tool rotation direction are removed to form a cemented carbide surface 12A on the rear side in the tool rotation direction. The exposed high-hardness composite sintered body 11 for tools is fitted, and its exposed cemented carbide surface! 2A and the groove portion 24 opposite thereto are fixed to the head portion 22 by being joined by brazing or the like. Furthermore, a cutting edge is formed in the high-hardness sintered body portion 14 of the high-hardness composite sintered body II located on the front side in the tool rotation direction, and forms an outer peripheral edge 26, and is located on the rotation center C. A cutting edge is also formed on the cemented carbide portion 12 located there, and serves as a center edge 27.

そしてこれらの外周刃26と中心刃27とが高硬度複合
焼結体!Xの周方向に連続的に成形されて当該ボールエ
ンドミルの刃体を構成している。
These outer peripheral blades 26 and central blades 27 are made of high hardness composite sintered bodies! It is continuously formed in the circumferential direction of X to constitute the blade body of the ball end mill.

このような構成のボールエンドミルでは、外周刃がCB
Sやダイヤモンドを含む高硬度焼結体より、また中心刃
が超硬合金より成っているとともに、これらの切刃が一
体に成形されている。これにより、高硬度焼結体の持つ
耐摩耗性に優れるという特性を維持しつつ中心刃に靭性
を付与することが可能となり、多大なスラスト荷重や切
削抵抗による中心刃の欠損を防止することができる。
In a ball end mill with such a configuration, the peripheral cutting edge is CB.
It is made of a high hardness sintered body containing S and diamond, and the center blade is made of cemented carbide, and these cutting blades are integrally molded. This makes it possible to impart toughness to the center blade while maintaining the excellent wear resistance properties of high-hardness sintered bodies, and prevents breakage of the center blade due to large thrust loads and cutting resistance. can.

また、この中心刃と外周刃とは複合焼結体として一体に
成形されているので、第8図および第9図に示した従来
例のように外周刃と中心刃とを別体に成形してこれらを
蝋付は等により接合する場合に比べて、蝋付は部の摩耗
の危険性がなく、工具としての耐用性の向上を図ること
ができる。
In addition, since the center blade and the peripheral blade are integrally molded as a composite sintered body, the peripheral blade and the central blade cannot be molded separately as in the conventional examples shown in Figs. 8 and 9. Compared to the case where these parts are joined by brazing or the like, there is no risk of wear of the parts by brazing, and the durability of the tool can be improved.

なお、ここでは本発明をボールエンドミルに使用した例
について説明したが、これ以外にも、例えば通常のエン
ドミル等の切刃に本発明を使用することも可能である。
Although an example in which the present invention is used in a ball end mill has been described here, it is also possible to use the present invention in a cutting blade of a normal end mill, for example.

〔実験例] 以下に実験例を挙げて本発明の効果を実証する。[Experiment example] Experimental examples will be given below to demonstrate the effects of the present invention.

まず第一の実験例では、一定の加工条件の下で第2図お
よび第3図に示したような、本発明を用いたボールエン
ドミルによって切削作業を行い、この時の加工時間と、
中心刃および外周刃の逃げ面の摩耗との関係を測定した
In the first experimental example, cutting work was performed using a ball end mill according to the present invention as shown in Figs. 2 and 3 under certain processing conditions, and the processing time and
The relationship between wear on the flank surfaces of the center cutting edge and the peripheral cutting edge was measured.

また、これに対する比較例として同一の加工条件下にお
いて第6図および第7図に示した複合焼結体を用いたボ
ールエンドミルと、第8図および第9図に示した高硬度
焼結体の外周刃と超硬合金の中心刃とを蝋付けによって
接合したボールエンドミルとにより同様の切削作業を行
い、この時の加工時間と中心刃および外周刃の逃げ面の
摩耗との関係を測定した。
In addition, as a comparative example, a ball end mill using the composite sintered body shown in Figs. 6 and 7 and a ball end mill using the high hardness sintered body shown in Figs. 8 and 9 under the same processing conditions. A similar cutting operation was performed using a ball end mill in which a peripheral blade and a cemented carbide center blade were joined by brazing, and the relationship between machining time and wear on the flank surfaces of the central blade and peripheral blade was measured.

この結果を第4図に示す。ただし図中において符号A1
およびA、は、中心刃が超硬合金、外周刃がCBN焼結
体である本実験例の中心刃および外周刃の加工時間と逃
げ面摩耗の関係を示すものである。また符号B1および
B、は、やはり中心刃が超硬合金で外周刃がCBN焼結
体であり、中心刃と外周刃とが別体であって蝋付けによ
り接合された比較例の中心刃および外周刃の加工時間と
逃げ面摩耗の関係を示すものである。さらに符号Cは中
心刃と外周刃とかともにCBN焼結体より成り、これら
が一体に成形された比較例の中心刃の加工時間と逃げ面
摩耗の関係を示すものである。
The results are shown in FIG. However, in the figure, the symbol A1
and A shows the relationship between the machining time and flank wear of the central blade and the peripheral blade in this experimental example in which the central blade is made of cemented carbide and the peripheral blade is a CBN sintered body. Also, symbols B1 and B refer to the center blade and the comparative example in which the center blade is made of cemented carbide and the peripheral blade is made of CBN sintered body, and the center blade and the peripheral blade are separate bodies and are joined by brazing. This figure shows the relationship between machining time and flank wear of the peripheral cutting edge. Furthermore, the symbol C indicates the relationship between machining time and flank wear of a comparative example in which both the center blade and the peripheral blade are made of a CBN sintered body and these are integrally molded.

なお、加工条件は次の通りである。Note that the processing conditions are as follows.

切削速度・500 m/ min 送り−・4000 am/ win 回転数=−530Orpm ビックフィード・・・0.5mm 取代・ 10〜14mm 工具径・・φ30mm 被削材・・・Fe25 第4図の結果によれば、まず第6図および第7図に示し
た比較例の場合、加工開始後5分後から急速に中心刃の
摩耗が進行し、加工開始後8分で中心刃が欠損、以後の
実験は不可能となった。また、第8図および第9図の比
較例では、外周刃の摩耗は略許容し得る範囲内であるも
のの、中心刃、特に外周刃との蝋付は部分においては実
験開始直後から著しい摩耗を示し、この傾向は加工開始
後20分当たりからさらに顕著となった。
Cutting speed: 500 m/min Feed: 4000 am/win Rotation speed: -530 Orpm Big feed: 0.5 mm Stock removal: 10 to 14 mm Tool diameter: φ30 mm Work material: Fe25 Results shown in Figure 4 According to the Comparative Example shown in Figures 6 and 7, the wear of the center blade rapidly progressed from 5 minutes after the start of machining, and the center blade broke 8 minutes after the start of machining, resulting in failure in subsequent experiments. became impossible. In addition, in the comparative examples shown in Figures 8 and 9, although the wear on the outer edge was within an acceptable range, the center edge, especially the outer edge, showed significant wear immediately after the start of the experiment. This tendency became more noticeable from around 20 minutes after the start of processing.

これらの比較例に対して本実験例では、中心刃、外周刃
ともに安定した摩耗を示し、かつこれらの摩耗は十分許
容し得る範囲であって切削作業に支障を来すことはなか
った。
In contrast to these comparative examples, in this experimental example, both the center blade and the peripheral blade showed stable wear, and the wear was within a sufficiently tolerable range and did not interfere with cutting work.

次に、第二の実験例として、コーティング層にTiN、
TiC1およびTiCNを用いて、これらのコーティン
グ層の厚さか異なる幾つかの工具用高硬度複合焼結体を
作成し、これを切刃に使用した第2図および第3図に示
したボールエンドミルによって前述の加工条件の下で切
削加工を行った。
Next, as a second experimental example, TiN was added to the coating layer.
Using TiC1 and TiCN, we created several high-hardness composite sintered bodies for tools with different coating layer thicknesses, and used them as cutting edges using the ball end mill shown in Figures 2 and 3. Cutting was performed under the processing conditions described above.

この時の複合焼結体の摩耗状態や損傷を、以下の表に示
す。
The wear condition and damage of the composite sintered body at this time are shown in the table below.

表 この結果より、コーティング層の厚さが3〜20μmで
ある場合には刃体は正常な摩耗状態を示しているのに対
し、コーティング層か3μmを下回る場合には超硬合金
より成る中心刃の摩耗か大きくなり、これとは逆にコー
ティング層の厚さが20μmを超えて大きくなると中心
刃と外周刃との境界部のコーティング層部分から剥離欠
損か発生していることが分かる。
From this table, it can be seen that when the thickness of the coating layer is 3 to 20 μm, the blade shows normal wear, whereas when the thickness of the coating layer is less than 3 μm, the center blade is made of cemented carbide. On the other hand, when the thickness of the coating layer increases to more than 20 μm, it can be seen that peeling defects occur from the coating layer portion at the boundary between the center blade and the peripheral blade.

この中心刃の摩耗は、コーティング層が3μ−を下回る
と該コーティング層が薄すぎて焼結の際のCo成分の溶
浸が抑えられなくなり、超硬合金内にCo成分が偏析し
て超硬合金本来の性質が損なわれることに起因するもの
と考えられる。また一方、中心刃と外周刃の剥離欠損は
、コーティング層が20μmを超えて厚くなると、この
コーティング層により超硬合金と高硬度焼結体と焼結が
阻害されて両者の接合性が著しく損なわれるために発生
するものと考えられる。
This wear of the center blade is caused by the fact that when the coating layer is less than 3μ, the coating layer is too thin and infiltration of the Co component during sintering cannot be suppressed, and the Co component segregates within the cemented carbide. This is thought to be due to the loss of the original properties of the alloy. On the other hand, when the coating layer becomes thicker than 20 μm, peeling defects between the center blade and the peripheral blade will inhibit sintering between the cemented carbide and the high-hardness sintered body, significantly impairing the bonding properties between the two. This is thought to be caused by the

[発明の効果コ 以上説明したように本発明では、高硬度焼結体と超硬合
金との間に介装されたコーティング層によって、超硬全
全部分から高硬度焼結体部分へのCo成分の溶浸か抑え
られて超硬合金内のCo成分の偏析が阻止され、超硬合
金特有の性質か損なわれることがない。
[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the coating layer interposed between the high-hardness sintered body and the cemented carbide removes the Co component from the entire cemented carbide portion to the high-hardness sintered body portion. Infiltration is suppressed, segregation of Co components within the cemented carbide is prevented, and the properties unique to the cemented carbide are not impaired.

さらにこのような複合焼結体をポールエツトミル等の切
削工具の刃体に用いた場合には、外周刃を高硬度焼結体
により構成するとともに、中心刃を超硬合金より構成し
、かつこれらを一体に成形することかできる。これによ
り、外周刃部分の耐摩耗性の高さを維持したまま中心刃
に靭性を付与することが可能となり、高い切削抵抗とス
ラスト荷重による中心刃の欠損が未然に防止されるとと
もに外周刃と中心刃との境界部の摩耗らなく、工具とし
ての耐用性の向上を図ることができる。
Furthermore, when such a composite sintered body is used for the blade body of a cutting tool such as a pole mill, the outer peripheral edge is made of a high-hardness sintered body, the center blade is made of a cemented carbide, and These can be molded into one piece. This makes it possible to add toughness to the center edge while maintaining high wear resistance on the outer edge, preventing damage to the center edge due to high cutting resistance and thrust loads, and also preventing damage to the center edge due to high cutting resistance and thrust loads. The durability of the tool can be improved without causing wear at the boundary with the center cutting edge.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すものであり、第2図お
よび第3図はこれをボールエンドミルの刃体に使用した
場合の一例である。 また、第4図は本発明の効果を示す実験例、およびこれ
に対する比較例を表すものである。 さらに、第5図は従来の複合焼結体の一例であり、第6
図および第7図はこれを刃体に使用したボールエンドミ
ル、また第8図および第9図は別体成形した中心刃を蝋
付は等により接合したホールエンドミルの例である。 11 工具用高硬度複合焼結体、 12 超硬合金、13 コーティング層、14 高硬度
焼結体、 21・・ボールエンドミル、 22 ・ヘッド部、23 ノヤンク部、24 ・溝部、
25 ポケット部、 26 ・外周刃、27 中心刃、 C工具回転中心、 A + 、 A t・・本発明の実験例における中心刃
および外周刃の摩耗状態、 B 1. B t 、 C・比較例における中心刃およ
び外周刃の摩耗状態。
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show examples of the use of this in the blade of a ball end mill. Further, FIG. 4 shows an experimental example showing the effects of the present invention and a comparative example thereto. Furthermore, Fig. 5 is an example of a conventional composite sintered body, and Fig. 6 shows an example of a conventional composite sintered body.
7 and 7 show examples of ball end mills using this for the blade body, and FIGS. 8 and 9 show examples of hole end mills in which separately molded center blades are joined by brazing or the like. 11 High hardness composite sintered body for tools, 12 Cemented carbide, 13 Coating layer, 14 High hardness sintered body, 21 Ball end mill, 22 Head part, 23 Yank part, 24 Groove part,
25 Pocket portion, 26 - Peripheral blade, 27 Center blade, C Tool rotation center, A + , At... Wear condition of central blade and peripheral blade in experimental examples of the present invention, B 1. B t , C - Wear condition of the center blade and outer peripheral blade in a comparative example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  超硬合金よりなる基板の両面に、TiC、TiN、お
よびTiCNのいずれか一種からなる厚さ3〜20μm
のコーティング層を介して、立方晶窒化硼素、ダイヤモ
ンド、およびこれらの混合物のいずれか一種を30容量
%以上含む高硬度焼結体が配設され、これら超硬合金、
コーティング層、および高硬度焼結体が一体に焼結され
ていることを特徴とする工具用高硬度複合焼結体。
A substrate made of cemented carbide with a thickness of 3 to 20 μm made of any one of TiC, TiN, and TiCN on both sides.
A high-hardness sintered body containing 30% by volume or more of cubic boron nitride, diamond, or a mixture thereof is disposed through a coating layer of these cemented carbide,
A high-hardness composite sintered body for tools, characterized in that a coating layer and a high-hardness sintered body are integrally sintered.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5748405A (en) * 1980-09-03 1982-03-19 Nippon Oil & Fats Co Ltd Cutting tool
JPS61270271A (en) * 1984-11-01 1986-11-29 住友電気工業株式会社 High hardness sintered body composite material having sandwich structure
JPS63111104A (en) * 1986-10-30 1988-05-16 Ishizuka Kenkyusho:Kk Composite sintered body and its production

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