JPH0425305A - 鋳鉄の切削方法 - Google Patents

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ＦＣＣという）、オーステンバ
ートダクタイル鋳鉄（以降ＡＤＩという）、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。

（従来の技術） ＦＣＤは高強度、高靭性を有するため、切削加工か極め
て難しい材料、即ち、難削材である。ＡＤＩは高強度、
高靭性を有すると共に、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。２７％Ｃｒ鋳鉄は高
硬度を存し、切削加工か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存するスローアウェイ
チップ（以降、チップという）を使用することか要求さ
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／ｍｉｎ未満）で
ないと難削性鋳鉄を切削し得ず、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かあ
る。

そこで、かかる問題点を解決すべ（、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ＡＩｔ０３−ＴｔＣ系セラミックス製チッ
プを使用する高Ｍｎ鋼の切削方法（以降、従来セラミッ
クスチップ法という）か開発されてきた。

（発明か解決しようとする課題） 上記従来セラミックスチップ法は難削性鋳鉄を比較的高
速度（約３０〜６０ｍ／ｍ１ｎ）で切削し得る。

ところが、チップの靭性不足に基づきチップの欠損がし
ばしば生じ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（１ｍｍ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鋳鉄
の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、本発明に係る鋳鉄の切削
方法は、次のような構成としている。

即ち、請求項！に記載の鋳鉄の切削方法は、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、Ｓｉ
Ｃウィスカ：３〜４０　＊ｔ％を含み、且ツＳｉ、　Ｖ
、　Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｔａ、
　Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種又は２種以上を
０．５〜４０ｗｔ％含むと共に、前記ウィスカをチップ
のすくい面に略平行に配向させたＡ１．Ｏ，基セラミッ
クスよりなることを特徴とする鋳鉄の切削方法である。

請求項２に記載の鋳鉄の切削方法は、前記ウイスカがＯ
量、０．３〜１．５ｗｔ％である請求項１に記載の鋳鉄
の切削方法である。

請求項３に記載の鋳鉄の切削方法は、前記炭化物、窒化
物、炭窒化物の１種又は２種以上の一部が、ＡＩｔｏｓ
結晶粒内にナノオーダで分散してナノコンポジット構造
を呈している請求項１又は請求項２に記載の鋳鉄の切削
方法である。

請求項４に記載の鋳鉄の切削方法は、前記ＡＩ。

０、基セラミックスが、焼結助剤としてのＭｇＯ，Ｚｒ
ＬＴｉＯｚ、Ｙ２０ｚ、Ｃｒ０ｚ、ＮｉＯ又は炭化クロ
ムの１種または２種以上を０．５〜＋０．０ｗｔ％含有
する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の鋳鉄の切
削方法である。

（作　用） 本発明に係る鋳鉄の切削方法（以降、本発明法いう）は
、以上説明したように、鋳鉄をを切削するに際し、Ｓｉ
Ｃウィスカ：３〜４０　ｗｔ％を含み、且ツｓｉ、　　
ｖ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｔａ
、　Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種又は２種以上
（以降、炭化物等という）を０．５〜４０ｗｔ％含むと
共に、前記ウィスカをチップのす（い面に略平行に配向
させたＡｌｘＯｓ基セラミックスよりなるスミ−アウェ
イチップ（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。

この本発明に係るチップは、上記の如＜　　ＳｉＣウィ
スカと共に炭化物等を含むＡｌｔｏｓ基セラミックスよ
りなる。該ＳｉＣウィスカは、Ａｌ２Ｏ，基セラミック
スの有する特性の劣化を招くことなく、マトリックスを
強化し高靭性化する作用を有する。又、炭化物等は、マ
トリックスの組織を微細化すると共に異常粒成長を抑制
し、高強度化する作用を有する。故に、本発明に係るチ
ップは、前記従来のＡＩＪｓ−ＴＩＣ系セラミックス製
チップに比し、靭性、強度、高温強度、高温硬度、及び
耐摩耗性が優れている。

ここで、ＳｉＣウィスカ含有量を３〜４０ｗｔ％とじて
いるのは、３ｗｔ％未満ては高靭性化の効果か小さくな
って耐欠損性が劣化し、４０ｗｔ％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。

炭化物等の含存量を０．５〜４０ｗｔ％としているのは
、０．５ｗｔ％未満では前記高強度化の効果か小さくな
り、４０ｗｔ％超では焼結性の低下により緻密な焼結体
が得られなくなるからである。

又、本発明に係るチップは、前記の如きウィスカをチッ
プのす（い面に略平行に配向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、前記従来のセラミ
ックス製チップに比し、靭性、強度、高温強度、高温硬
度、及び耐摩耗性、並びに耐欠損性か優れている。この
ようにチップの靭性及び耐欠損性が優れていると、高切
り込み量での難削性鋳鉄の切削が可能になり、又、高温
硬度、高温強度及び耐摩耗性か優れていると、難削性鋳
鉄の高速度切削が可能となる。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０１１Ｌ得ると共に、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／ｍｉｎ以上、切り込み量　１ｍｍ以上で
切削し得、極高能率切削か可能となる。

本発明に係るチップを製造するには、ＳｉＣウィスカを
溶媒中に分散してスラリ化した後、Ａｌ２Ｏ３及び炭化
物等の混合粉末に混合し、焼結し、チップ形状に加工す
ればよい。このとき、ＳｉＣウィスカのｏｔを０．３〜
１．Ｆｎｖｔ％にすると、ウィスカの充分な均一分散状
態か得られ、高強度を確保し易くなる。０量かｏ、ａｗ
ｔ％未満ては上記均一分散効果か小さくなり、１．５ｗ
ｔ％超ではＳｉＯｘとＡｌｔｏｓとの反応か生して強度
低下を招くようになる。

前記炭化物等の一部かＡ１．Ｏ，結晶粒内にナノオーダ
て分散してナノコンポジット構造を呈するようにすると
、ＳｉＣウィスカによる繊維強化とナノ複合強化の組合
せ作用効果により、チップの強度及び耐欠損性をより向
上し得るようになる。

本発明に係るチップの製造過程の焼結前に、焼結助剤と
してＭｇＯ，ＺｒＯ，、Ｔｌｎｔ、　ＹｚＯｓ、　Ｃｒ
ｕｘ、　ＮｉＯ又は炭化クロムの１種または２種以上を
０．５〜１０．０ｗｔ％添加すると、焼結性か向上し、
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。添加量か０．５ｗｔ％未満ではこの効
果が極めて小さく、＋０．０ｗｔ％超では高温強度が低
下する。

（実施例） 実施例１ Ｏｉを０．６ｗｔ％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Ａｌｄｈ粉
末及び炭化物等、或いは更に焼結助剤を含む混合体を添
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、黒鉛型内に詰め込み、Ａ「気流中にて１８５
０６Ｃ，２００にｇ／ｃｍ’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Ａｌ２
Ｏ３基セラミツクス）を得た。このようにすると焼結体
中のウィスカはホットプレス面に平行に２次元に配向さ
せ得る。尚、ＳｉＣウィスカ及び炭化物等の添加量、焼
結助剤の種類及び添加量を第１表に示す如く変化させた
。

ＳｉＣウィスカ含育量は１５〜３０ｗｔ％である。

上記焼結体から、ホッ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　ｘ１３．５Ｘ１３．５ｍｍ
のチップを切り出し、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２図に示す
。これらの図において、（１１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０．２ｍｍである。

このようにして得たチップは、本発明に係るチップの実
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。

上記チップをバイト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、被削材をＰＣ２５と
し、切削速度：　３００ｍ／ｍｉｎ、切り込み量：５ｍ
ｍ、送り量＋　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。又、被削材
：　ＰＣＤ４５、切削速度：　２５０ｍ／ｍｉｎ、切り
込み量　５ｍｍ、送り量：　０．２５＋ｎｍ／ｒｅｖで
の切削試験、被削材：ＡＤＩ　、切削速度：　１００ｍ
／ｍｉｎ、切り込み量：５ｍｍ。

送り量：　０．２０ｍｍ／ｒｅｖでの切削試験、被削材
・２７％Ｃ「鋳鉄、切削速度：４０ｍ／ｍｉｎ、切り込
み量：５ｍｍ。

送り量：　０．１５ｍｍ／ｒｅｖでの切削試験を行い、
欠損時間を最高・３０分まで測定した。上記試験結果を
第１表に示す。

実施例２ 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、被削材をＰＣ２５とし、切削
速度：　２５０ｍ／ｍｉｎ、切り込み量：５ｍｍ送り量
：　０．２０ｍｍ／１ｏｏｔｈで切削試験した。又、被
削材：　ＰＣＤ４５、切削速度：　２００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み量：５　ｍｍ、送り量：　０．２０ｍｍ／１ｏ
ｏｔｈでの切削試験、被削材：ＡＤＩ、切削速度：　１
００ｍ／ｍｉｎ、切り込み量、５ｍｍ、送り量：　（１
，２５ｍｍ／１ｏｏｔｈでの切削試験、被削材、２７％
Ｃｒ鋳鉄、切削速度：４０ｔｎ／ｍＩｎ、切り込み量：
５　ｍｍ、送り量：　０．１４ｍｍ／１ｏｏｔｈでの切
削試験を行い、欠損時間を最高・３０分まで測定した。

上記試験結果を第２表に示す。

比較例１ 実施例１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、炭化物等の添
加量を第３表に示す。尚、ウィスカ中の０量は、実験Ｎ
ｏ、　５及び６が０．１及び２．０ｗｔ％であり、その
他のものは実施例１と同様の０．　ｅｗｔ％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Ｎ０９７のもの
は、実施例！の場合と異なり、ホットプレス面とチップ
のすくい面とか直交するように切り出した。

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。その試験結果を第２表に示す
。

比較例２ 比較例１と同様のチップを、実施例１の場合と同様のフ
ライスカッターに取り付けて工具とし、同様の切削試験
を行った。その試験結果を第４表に示す。

比較例３ Ｍｇ０を０．１ｗｔ％添加したＡｌ２ｏｓ系チツプ、Ａ
ｌ２Ｏ。

ニア０ｗｔ％、　ＴｉＣ：３０ｗｔ％５　焼結助剤とし
てのＺｒ（ｈ及びＹ２Ｏ３を１ｗｔ％ずつ添加したＡｌ
２０ｓ−Ｔｉｃ系チップ、Ｓ！Ｊ＋に焼結助剤としてＹ
２Ｏ，及びＡＩｔｏ、を５ｗｔ％ずつ添加したｓｉ　Ｊ
Ｊ系チップ、超硬チップ（Ｐ−３０）をそれぞれ用い、
実施例１と同様の切削試験を行った。

その結果、超硬チップはいずれの試験でもクレータ摩耗
か生し、その程度か大きく、５分以内に切削不能になっ
た。Ａｌ２Ｏ３系やＡｌｔＯｚ−ＴｉＣ系のチップは、
試験開始と同時に欠損し、５ｌｉＮａ系チツプは大きな
コーナ摩耗を生した後、３分以内に欠損し、安定した切
削か出来なかった。

以上の実施例及び比較例の結果は、本発明法は従来セラ
ミックスチップ法の場合に比し、鋳鉄をチップ欠損を生
ずることなく高切り込み量、高速度で切削し得、高能率
切削が可能となる事を裏付第 表 第 表 第 表 （以下、余白） 第 表 （以下、余白） けている。

（発明の効果） 本発明に係る鋳鉄の切削方法によれば、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、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、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１に係るスローアウェイチップの形状
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　神戸製鋼折 代　理　人　　弁理士　金丸　章− 第１図

Claims (4)

【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％を含み、
   且つＳｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，
   Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種又は２種以上を０
   ．５〜４０ｗｔ％含むと共に、前記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切削方法。
2. （２）前記ウイスカがＯ量：０．３〜１．５ｗｔ％であ
   る請求項１に記載の鋳鉄の切削方法。
3. （３）前記炭化物、窒化物、炭窒化物の１種又は２種以
   上の一部が、Ａｌ＿２Ｏ＿３結晶粒内にナノオーダで分
   散してナノコンポジット構造を呈している請求項１又は
   請求項２に記載の鋳鉄の切削方法。
4. （４）前記Ａｌ＿２Ｏ＿３基セラミックスが、焼結助剤
   としてのＭｇＯ，ＺｒＯ＿２，ＴｉＯ＿２，Ｙ＿２Ｏ＿
   ３，ＣｒＯ＿２，ＮｉＯ又は炭化クロムの１種または２
   種以上を０．５〜１０．０ｗｔ％含有する請求項１、請
   求項２又は請求項３に記載の鋳鉄の切削方法。