JPH0425312A

JPH0425312A - フライスカッター

Info

Publication number: JPH0425312A
Application number: JP2128252A
Authority: JP
Inventors: Moriyoshi Kanamaru; 守賀金丸; Tsuneo Tateno; 立野　常男; Sadashi Kusaka; 日下　貞司
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1992-01-29
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JP3088731B2

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、フライスカッターに関し、詳細にはＡ１□０
．基セラミックスからなるスローアウェイチップを有す
るフライスカッターであって、特に高マンガン鋳鋼や難
削性鋳鉄などの如き難削材のフライス加工に使用するフ
ライスカッターに関するものである。

（従来の技術）高マンガン鋳鋼は高強度を有し、更に切削加工中に加工
硬化を生しるため、極めて切削加工かし難い難削材であ
る。球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＣ）は高強度、高靭性を有する
ため切削加工が難しく、オーステンパーダクタイル鋳鉄
（ＡＤＩ）はさらに加工硬化を生しるため極めて切削加
工か難しい。又、２７％Ｃ「鋳鉄は極めて高い硬度を有
するため切削加工が難しい。

上記の如き難削材の切削加工用の切削工具としては、高
温で高硬度及び高強度を有することが要求される。従来
の切削工具は該要求を充たし得ないが、それらの中でも
超硬工具は比較的高温での硬度及び強度が高いので、高
マンガン鋳鋼などの難削材の切削加工に使用されている
。

しかし超硬工具を使用して難削材を切削する場合、極め
て低い切削速度でないと切削できず、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Ａ１．０．−ＴｉＣ系セラミックス又は５
ｉｓＮ４系セラミックス製の切削工具か開発されている
。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記Ａ１．０ｉ−ＴｉＣ系セラミックス製切
削工具は、フライス加工に使用する場合、靭性に欠け、
耐欠損性が悪いという欠点かあり、そのため極めて小さ
い切り込み量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かある
。ましてや高マンガン鋼等の難削材のフライス加工には
使用不可能である。又、５ｉｚＮ４系セラミックス製切
削工具は、切り粉との反応による摩耗が生じ易く、その
ため切削工具寿命が短いという問題点がある。このよう
に従来の切削工具は、難削材のフライス加工に使用する
場合、充分な切削性能が得られないという問題点を有し
ている。

本発明はこの様な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、高温で高硬度及び高強度を有すると共に、従来の
セラミックス製切削工具に比較して優れた靭性を有し、
耐欠損性および耐摩耗性に優れ、難削材のフライス加工
に好適な切削工具を提供しようとするものである。

（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、本発明に係るフライスカ
ッターは次のような構成としている。

即ち、請求項１に記載のフライスカッターは、ＳｉＣウ
ィスカを：３−４０ｗｔ％含むと共に、Ｓｉ、　Ｖ、　
Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｔａ、　Ｗ
の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種を０．５
〜４０ｗｔ％含むＡｌ２Ｏ３基セラミックスからなるス
ローアウェイチップを有するフライスカッターであって
、前記ＳｉＣウィスカをスローアウェイチップのすくい
面に平行に配向させてなることを特徴とするフライスカ
ッターである。

請求項２に記載のフライスカッターは前記ＳｉＣウィス
カが０量二０．３〜１．５ｗｔ％である請求項Ｉに記載
のフライスカッターである。

請求項３に記載のフライスカッターは、前記炭化物、窒
化物、炭窒化物の１種または２種の一部かＡＩ、０．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
呈する請求項１又は請求項２に記載のフライスカッター
である。

請求項４に記載のフライスカッターは、前記Ａｌ２Ｏ３
基セラミックスが、焼結助剤としてのＹ２Ｏ，。

ＭｇＯ，ＺｒＯ，、酸化チタン、酸化クロム、酸化ニッ
ケル、炭化クロムの１種又は２種以上を０６５〜１ｏ、
０ｗｔ％含有せしめてなる請求項１、請求項２又は請求
項３に記載のフライスカッターである。

（作　用）本発明に係るフライスカッターは、以上説明したように
、　ＳｉＣウィスカを３〜４０ｗｔ％含むと共に、Ｓｉ
、　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｉｆ、　
Ｔａ、　Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２
種（以降、炭化物等という）を０．５〜４０ｗｔ％含む
ＡＩＪｉ基セラミックスからなるスローアウェイチップ
（以降、チップという）を存するようにしている。

このようにＡ１□０３基セラミックスにＳｉＣウィスカ
を含有せしめると、元来Ａ１□０．基セラミックスか有
する特性の低下を招くことなく、セラミックスのマトリ
ックスか強化されて高靭性化され、そのため耐欠損性か
向上される。又、炭化物等を含有せしめると、セラミッ
クスの組織が微細化すると共に、異常な結晶粒成長も抑
制され、その結果さらに強度を向上し得る。故に、上記
チップは高硬度及び高強度、優れた耐摩耗性および耐欠
損性を有し得る。

ここで、ＳｉＣウィスカの含育量を３〜４０ｗｔ％とじ
ているのは、３ｗｔ％未満では前記高靭性化の効果が少
なく、４０ｗｔ％超では鉄との反応性を有するＳｉＣか
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。

炭化物等を０．５〜４０ｗｔ％とじているのは、０．５
ｗｔ％未満では前記強度向上の効果か小さくなり、４０
ｗｔ％超では焼結性の低下によ・す、緻密な焼結体が得
られなくなるからである。

本発明に係るフライスカッターは、更に、前記ＳｉＣウ
ィスカをスローアウェイチップのすくい面に平行に配向
させるようにしている。即ち、針状のＳｉＣウィスカの
軸方向がすくい面に平行になるように、ＳｉＣウィスカ
をすくい面内に２次元に配向するようにしている。この
ようにＳｉＣウィスカを配向すると、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る。故
に、耐欠損性かさらに優れたものになる。尚、上記の如
きウィスカの２次元配向は、チップ全体において成され
ている必要はなく、少なくとも耐欠損性なとの切削性能
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、２次元配向されるウィスカ
同士の配置関係については、各ウィスカが平行でもよ（
、直交していてもよく、放射状になっていてもよ（、或
いはアトランダムになっていてもよい。

前記ＳｉＣウィスカのＯ量を０．３〜１．５ｗｔ％にす
ると、ＳｉＣウィスカの充分な均一分散状態か得られ易
く、高強度を確保し易くなるのでよい。即ち、前記Ａｌ
２Ｏ＊基セラミックスは、通常ＳｉＣウィスカを溶媒中
に分散してスラリ化し、ＡＩ、０．粉末及び炭化物等と
混合し、焼結して製造される。かかるＳｉＣウィスカの
溶媒中への分散の際に、ＳｉＣウィスカ中のＯ量か０．
３〜１．５ｗｔ％であると、ウィスカか極めて均一に分
散され、その結果ＳｉＣウィスカか均一に分散された焼
結体か得られ易くなる。Ｏ量か０．３ｗｔ％未満では上
記均一分散効果が小さくなり、１．５ｗｔ％超ではＳｉ
Ｏ□とＡ１．口、との反応が生じて強度低下を招くよう
になる。

前記炭化物等の一部かＡｌ２Ｏ，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するようにすると
、さらに強度が改善される。これは炭化物等によるナノ
複合強化とＳｉＣウィスカによる繊維強化との組合せに
よる作用効果である。

前記Ａｌ２Ｏ３基セラミックスに、焼結助剤としてＹｚ
Ｏｉ、　ＭｇＯ，ＺｒＯ２，酸化チタン、酸化クロム、
酸化ニッケル、炭化クロムの１種又は２種以上を０．５
〜１０ｗｔ％添加するようにすると、焼結性か向上し、
焼結組織か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。この効果は、添加量か０、５ｗｔ％未
満では極めて小さく、１０．０ｗｔ％超では高温強度が
低下するようになる。

（実施例）実施例！０量を０．　ｅｗｔ％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Ａｌ２Ｏ
３粉末及び炭化物等、或いは更に焼結助剤を添加し、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、Ａｒ気流中にて１８５０°Ｃ，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Ａｌ２Ｏ＊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は
ホットプレス面に平行に２次元に配向させ得る。尚、Ｓ
ｉＣウィスカ及び炭化物等の添加量、焼結助剤の種類及
び添加量を変化させた。これらの添加量を第２表に示す
。

上記焼結体から、ホットプレス面とチップのすくい面と
か平行になるように５．２　ＸＩ３．５Ｘ１３．５ｍｍ
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。

上記チップをフライスカッターに取り付けて工具とし、
高Ｍｎ鋼、Ｆｅ１２．　ＦＣＤ４５　、ＡＤ［や２７％
Ｃｒ鋳鉄を被削材とし、第１表に示す切削条件でフライ
ス加工試験を行った。これらの切削試験結果を第２表に
示す。尚、本実験例では、全て組織はナノコンポジット
構造を呈していた。

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、炭化物等及び
焼結助剤の添加量を第３表に示す。

尚、ＳｉＣウィスカ中のＯ量に関し、実験Ｎｏ、　５及
び６は０．１及び２．０ｗｔ％であり、その他のものは
実施例１と同様の０．６ｗｔ％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Ｎ０１７のもの
は、実施例１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。

上記チップをフライスカッターに取り付けて工具とし、
実施例１と同様のフライス加工試験を行った。これらの
切削試験結果を第３表に示す。

第表（以下、余白）第表第表（以下、余白）比較例２超硬チップ、Ａｌ２Ｏ３系チップ、Ａ１２ｏｚ−Ｔｉｃ
系チップ、５ｉＪ４系チツプを用い、実施例１と同様の
フライス加工試験を行った。超硬チップはいづれの試験
でもクレータ摩耗が大きく、５分以内に切削不能となっ
た他、Ａ１２０ｉ系及びＡｌ２０ｓ−ＴＩＣ系チップは
試験開始と同時に欠損、Ｓ！Ｊ４系チップは大きなコー
ナ一部摩耗を示した後、３分以内に欠損をおこし、安定
した切削は出来なかった。

（発明の効果）本発明に係るフライスカッターは、高温で高硬度及び高
強度を有すると共に、従来のセラミックス製切削工具に
比較して優れた靭性を有するので、耐欠損性および耐摩
耗性に優れ、難削材の切削加工に好適な切削工具である
。従って、本発明に係るフライスカッターによれば、チ
ップ欠損や摩耗を生じることなく、高切込み且つ高速で
の難削材のフライス加工か可能となり、切削能率か高め
られ、フライス加工時間を短縮し得る他、カッター寿命
を向上し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

１１図は、実施例１に係るスローアウエイチ・ｙ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　金欠　章−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉＣウイスカを３〜４０ｗｔ％含むと共に、Ｓ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの炭
化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種を０．５〜４
０ｗｔ％含むＡｌ＿２Ｏ＿３基セラミックスからなるス
ローアウェイチップを有するフライスカッターであって
、前記ＳｉＣウイスカをスローアウェイチップのすくい
面に平行に配向させてなることを特徴とするフライスカ
ッター。
（２）前記ＳｉＣウイスカがＯ量：０．３〜１．５ｗｔ
％である請求項１に記載のフライスカッター。
（３）前記炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種
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する請求項１又は請求項２
に記載のフライスカッター。
（４）前記Ａｌ＿２Ｏ＿３基セラミックスが、焼結助剤
としてのＹ＿２Ｏ＿３，ＭｇＯ，ＺｒＯ＿２，酸化チタ
ン，酸化クロム，酸化ニッケル，炭化クロムの１種又は
２種以上を０．５〜１０．０ｗｔ％含有せしめてなる請
求項１、請求項２又は請求項３に記載のフライスカッタ
ー。