JPH042403A - 鋳鉄の高能率切削方法 - Google Patents

鋳鉄の高能率切削方法

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JPH042403A
JPH042403A JP2104979A JP10497990A JPH042403A JP H042403 A JPH042403 A JP H042403A JP 2104979 A JP2104979 A JP 2104979A JP 10497990 A JP10497990 A JP 10497990A JP H042403 A JPH042403 A JP H042403A
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Moriyoshi Kanamaru
守賀 金丸
Tsuneo Tateno
立野 常男
Sadashi Kusaka
日下 貞司
Noboru Oyama
大山 登
Koji Kusano
草野 弘司
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鋳鉄の高能率切削方法に関し、詳細には、難
削材である球状黒鉛鋳鉄(以降、FCDという)、オー
ステンバードダクタイル鋳鉄(以降、MDI という)
や27%Cr鋳鉄等を高速、高切り込み量(即ち、高能
率)でスローアウェイチップにより切削する方法に関す
るものである。
(従来の技術) FCDは、高強度、高靭性を有するため切削加工が難し
い材料、WrJち、難削材である。ADI も高強度、
高靭性、高硬度を有し、切削加工中に硬化するため、切
削加工が極めて難しい材料である。又、27%Cr鋳鉄
は高硬度を有し、切削加工が極めて難しい材料である。
かかる難削性鋳鉄に対して旋削加工やフライス加工等の
切削を行うに際し、比較的高能率で切削するには、出来
るだけ高温で高硬度及び高強度を有するスローアウェイ
チップ(以降、千ンブという)を使用することが要求さ
れる。
このような要求を充たし得るチップは従来得られていな
いが、それらの中で高温での硬度及び強度が最も高いの
は超硬製チップである。従って、難削性鋳鉄の切削は超
硬製チップを使用して行われている。しかし、超硬製チ
ップを使用する方法(以降、従来超硬チップ法という)
でも、極めて低い切削速度(約30m/sin未満)で
ないとかかる難削性鋳鉄を切削し得す、そのため切削能
率が極めて低く、切削加工に長時間を要するという問題
点がある。
そこで、かかる問題点を解決すべく、高温で高硬度及び
高強度を有するセラミックスに着目して種々検討が行わ
れ、最近ではAlz(h−TiC系セラミックス製チッ
プを使用する難削性鋳鉄の切削方法(以降、従来セラミ
ックスチップ法という)が開発されてきた。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来セラミンクスチンプ法は、難削性鋳鉄を比較的
高速度(約30〜60m/ff1in)で切削し得る。
ところが、千ノブの靭性不足に基づきチップの欠損がし
ばしば生しるという問題点がある。そのため、極めて小
さい切り込み量(1111m未満)での切削を余儀無く
され、切削能率が極めて低く、切削加工に長時間を要す
るという問題点がある。
本発明はかかる事情に着目してなされたものであって、
その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を解消
し、前記従来セラミックスチップ法の場合に比し、難削
性鋳鉄をチップ欠損を生ずることなく高切り込み量で、
且つ、同等もしくはそれ以上の高速度で切削し得る難削
性鋳鉄の高能率切削方法を提供しようとするものである
。即ち、前記従来超硬子ノブ法及び従来セラミックスチ
ップ法の場合に比して難削性鋳鉄を高能率で切削し得る
切削方法の提供を課題とするものである。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成
の鋳鉄の高能率切削方法としている。
即ち、本発明に係る鋳鉄の高能率切削方法は、鋳鉄を高
速、高切り込み量の高能率でスローアウェイチップによ
り切削する方法であって、スローアウェイチップが、S
iCウィスカ=3〜40 wtχを含むと共に該ウィス
カをチップのすくい面に略平行に配向させたAhOa基
セラミックスよりなることを特徴とする鋳鉄の高能率切
削方法である。
(作 用) 本発明に係る鋳鉄の高能率切削方法(以降、本発明法い
う)は、以上説明したように鋳鉄を切削するに際し、S
iCウィスカ:3〜40 wtχを含むと共に該ウィス
カをチップのすくい面に略平行に配向させたAIz(h
基セラミックスよりなるチップ(以降、本発明に係るチ
ップという)を使用するようにしている。
上記本発明に係るチップは材質的にみると、前記の如(
SiCウィスカを含むAlz03基セラミックスであり
、該セラミックスはA1□03−T+C系セラミックス
等の如き従来の41□03基セラミックスに比し、高靭
性を有し、又、同等もしくはそれ以上の優れた高温硬度
、高温強度及び耐摩耗性を有している。このようにチッ
プの靭性が高いと、耐欠損性が優れたものになるので、
高切り込み量での難削性鋳鉄の切削が可能になり、又、
チップの高温硬度、高温強度及び耐摩耗性が優れている
と、難削性鋳鉄の高速度切削が可能である。従って、か
かるチップを使用する本発明法は、前記従来セラミック
スチップ法の場合に比し、難削性鋳鉄をチップ欠損を生
ずることなく高切り込み量で切削し得、又、同等もしく
はそれ以上の高速度で難削性鋳鉄を切削し得るようにな
る。
ここで、SiCウィスカ含有量を3〜40wtχとして
いるのは、3wt!未満では高靭性化の効果が小さくな
って耐欠損性が劣化し、40−tχ超では鉄との反応性
を有するSiCが相対的に増加して耐摩耗性が劣化し、
且つSiCウィスカの充分な均一分散状態が得られず、
強度低下を招くようになるからである。尚、SiCウィ
スカは針状の形状を有するものである。
又、本発明に係るチップは、上記の如きウィスカをチッ
プのすくい面に略平行に配回させるようにしている。こ
のようにすると、針状SiCウィスカの軸方向とすくい
面とが平行になっているので、チップは切削加工時の切
削主分力に対し極めて強い抵抗力を有するようになり、
そのため耐欠損性が更に優れたものになる。尚、上記ウ
ィスカ配向は、少なくとも、切削性能に直接影響するす
くい面内、即ちすくい面の近傍において成されておれば
よい。又、ウィスカ同士が平行でもよく、直交していて
もよく、放射状になっていてもよい。
以上の如く、本発明に係るチップは、前記従来のAIz
O+基セラミックスよりなるチップに比較し、優れた耐
欠損性を有し、又、同等もしくはそれ以上の高速度切削
性能を有する。本発明法はかかるチップを使用するので
、前記従来セラミックスチップ法の場合に比し、難削性
鋳鉄をチップ欠損を生ずることなく高切り込み量で、且
つ、同等もしくはそれ以上の高速度で切削し得るように
なる。即ち、定量的には難削性鋳鉄を切削速度=30m
/ll1in以上、切り込みI:1o+m以上で切削し
得る。
従って、本発明法は、前記従来超硬チップ法及び従来セ
ラミックスチップ法の場合に比して難削性鋳鉄を高能率
で切削し得るようになる。
前記の如< SiCウィスカを含むAl2O’3基セラ
ミックス製チツプを製造するには、SiCウィスカを溶
媒中に分散してスラリとし、これにAIzO:+粉末を
混合し、焼結した後、チップ形状に加工すればよい。コ
ノとき、Oll:o、3〜1.5wt!(7) SiC
ウィスカを用いるようにすると、ウィスカの充分な均一
分散状態が得られ、高強度を確保し易くなる。O量が0
.3wtχ未満では上記均一分散効果が小さくなり、1
.5wtχ超ではSiO□とAl2O3との反応が生じ
て強度低下を招くようになる。
上記チップの製造過程の焼結前に、焼結助剤としてYJ
z、MgO,ZrO□或いは焼結中に上記酸化物となる
Y、 Mg、 Zrの化合物の1種または2種以上を0
.1〜10.0iitχ添加すると、焼結性が向上し、
焼結組織が微細化及び均一化され、高強度及び高靭性を
確保し易くなる。添加量が0.1重量%未満ではこの効
果が極めて小さく、10.0重量%を越えると高温強度
が低下するようになる。
前記チップは、それを構成するセラミックスが前記Si
Cウィスカに加えて、さらにTiC,TiN、T1CN
等の炭窒化物の1種または2種以上(以降、TiC等と
いう)を0.5〜40−tχ含むようにすると、強度及
び靭性がより向上する。上記TiC等の含[1が0.5
wtχ未満では強度及び靭性向上効果が小さく40−t
χ超では強度及び靭性低下を招くようになる。
又、添加したTiC等がAh(h粒内にナノオーダ(数
10ナノメートル程度)で分散したナノ複合組織を有す
るようにすると、さらに強度が向上し、チップの耐欠損
性が改善される。これは、SiCウィスカによる繊維強
化とTick!こよるナノ複合強化の組合せによって高
強度化するためである。
(実施例) 1隻医上 OIを0.6wtχに調整したSiCウィスカを、溶媒
に添加し、超音波エネルギを30分間付与し、溶媒中に
均一に分散させ、スラリを得た。該スラリにAItOz
粉末、或いはA1□03粉末とTiC等や焼結助剤との
混合体を添加し、′両者を湿式ミルにより20時間攪拌
・混合した後、スプレードライヤにより乾燥・造粒した
。得られた混合粉末を、里鉛型内に詰め込み、Ar気流
中にて1850°C,200Kg/cm2の条件でホッ
トプレスにより30分間の一軸加圧焼結を行い、焼結体
(即ちAl201基セラミックス)を得た。このように
すると焼結体中のウィスカばボットプレス面に平行に2
次元に配向させ得る。尚SiCウィスカ及びTiC等の
添加量、焼結助剤の種類及び添加量を第1〜2表に示す
如く変化させた。SiCウィスカ含有量は20又は30
wtχである。
上記焼結体から、ホントプレス面とチップのすくい面と
が平行になるように5.2 XI3.5X]3.5mm
の千ノブを切り出し、これをチップ研磨機により5NG
N 434 T−4の形状(ISO規格)に加工した。
このチップの正面図を第1図に、側面図を第21;2I
に示す。これらの図において、〔1)はすくい面、(2
)は丸コーナ部、(3)はホーニング部、(4)はホー
ニング巾を示すものである。丸コーナ部(2)のコーナ
半径は1.6mm 、ホーニング巾(4)は0.21で
ある。
このようにして得たチップは、本発明に係る千ノブの実
施例であり、本発明に係るチップの条件を全て充たして
いるものである。
上記千ノブをハイドに取りつけて工具とし、これらを用
いて下記切削試験を行った。
即ちFe12を被削材とし、切削速度: 300m/m
in切り込みil:5mm、送りf : 0.25mm
/revで切削試験し、欠損までの時間を最高30分ま
で測定した。
FCD45を被削材とし、切削速度: 250m/mi
n、切り込みI:5mn+、送り量: 0.25nm/
rev(7)切削試験、MDIを被削材とし、切削速度
: 100+++/min、切り込み量:5mm、送り
! : 0.20mm/revの切削試験、又、27%
Cr鋳鉄を被削材とし、切削速度:40m+/sin切
り込み量=51.送り量: 0.15mm1revの切
削試験も行った。上記試験結果を、実施例Iで用いたチ
ップの組成と共に第1表及び第2表に示す。
裏隻班I 実施例1と同様のチップをフライスカッター(Φ200
.7枚歯)に取り付けて工具とし、これらを用いて下記
切削試験を行った。
即ち、Fe12を被削材とし、切削速度=25抛/wi
n切り込み量:5v++、送り量: 0.20mm/1
oothで切削試験し、欠損までの時間を最高60分ま
で測定した。
FCD45を被削材とし、切削速度: 200m/ll
1n、切り込み量:51.送り量: 0.20wm/1
oothの切削試験、ADIを被削材とし、切削速度:
 100m/sin、切り込みl):5mm、送り量:
 0.25m5+/1oothの切削試験、又、27%
Cr鋳鉄を被削材とし、切削速度=40m/sin、切
り込み量:5mm、送りI: 0.14+++w/1o
othの切削試験を行った。上記試験結果を、実施例2
で用いたチップの組成と共に第3表及び第4表に示す。
止較■上 実施例Iと同様の方法(操作、手順、条件)により、焼
結体を得た。このときのSiCウィスカ、TiC等の添
加量を第1表及び第2表に示す。尚、ウィスカ中の○量
は実験No、15及び16が0.2及び2、Owtχで
あり、その他は0.6wtχである。
上記焼結体から、実施例1と同様の方法により、同様の
寸法のチップを切り出した。但し、実験No、15のも
のは、実施例1の場合と異なり、ホントプレス面とチッ
プのすくい面とが直交するように切り出した。尚、焼結
体中のウィスカをアトランダムに配向させた焼結体から
なるチップも比較のために製作した。実験No、14の
ものがこれに相当する。
上記チップをバイトに取りつけて工具とし、実施例1と
同様の切削試験を行った。その結果を、比較例1で用い
たチップの組成と共に第1表及び第2表に示す。
北較±1 第1表 第2表 (以下、余白) 第3表 第4表 (以下、余白) 比較例1と同様の千ノブをフライスカンタ−に取り付け
て工具とし、実施例2と同様の切削試験を行った。その
結果を、比較例1で用いたチップの組成と共に第3表及
び第4表に示す。
比較■主 MgO:O,1wtχのAl2O3系チンブ、Alz(
hニア0wtχTic:30wtχ、焼結助剤としてY
tOs:1wtχ+ Zr0z:1wtχを含有させた
Al2O3〜TiC系チツプ、焼結助剤としてYzOs
:5wtχ+ AhOs:5wtχを含有させた5ii
N4系チツプ、P−30の超硬チップを各々用い、実施
例1と同様の切削試験を行った。
超硬チップは、いづれの切削試験でもクレータ摩耗が大
きく、5分以内に切削不能になった。
A1□0.系チップやAh(h−TiC系チップは、試
験開始と同時に欠損を生じた。5iJa系チツプは、大
きなコーナ摩耗を生した後、3分以内に欠損を生じ、安
定した切削ができなかった。
(発明の効果) 本発明に係る鋳鉄の高能率切削方法によれば、従来セラ
ミックスチップ法の場合に比し、難削性鋳鉄をチップ欠
損を生ずることなく高切り込み量、且つ、同等もしくは
それ以上の高速度で切削し得るようになる。従って、従
来超硬チップ法及び従来セラミックスチップ法の場合に
比して難削性鋳鉄を高能率で切削し得るようになり、そ
の結果難削性鋳鉄の切削加工時間を短縮し得るようにな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例Iに係るスローアウエイチ。 プの形状を示す正面図、第2図は、実施例1に係るスロ
ーアウェイチップの形状を示す側面図である。 (1)−すくい面    (2)−丸コーナ部(3)−
ホーニング部  (4)−ホーニング巾特許出願人 株
式会社 神戸製鋼所 代 理 人  弁理士 金丸 章−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋳鉄を高速,高切り込み量の高能率でスローアウ
    ェイチップにより切削する方法であって、スローアウェ
    イチップが、SiCウイスカ:3〜40wt%を含むと
    共に該ウイスカをチップのすくい面に略平行に配向させ
    たAl_2O_3基セラミックスよりなることを特徴と
    する鋳鉄の高能率切削方法。
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