JPH0463607A - 切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具 - Google Patents
切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具Info
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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〕
この発明は、浸炭焼入れ鋼や高周波焼入れ鋼などの高硬
度鋼の連続切削は勿論のこと、特にこれら被削材の断続
切削に用いた場合に優れた耐欠損性を示す、切刃部が立
方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具に関するも
のである。
度鋼の連続切削は勿論のこと、特にこれら被削材の断続
切削に用いた場合に優れた耐欠損性を示す、切刃部が立
方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具に関するも
のである。
一般に、上記浸炭焼入れ鋼や高周波焼入れ鋼などの連続
切削および断続切削には、 結合相形成成分として、ＴＩの炭化物、窒化物、炭窒化
物および硼化物のうち１種または２種以上（以下、Ｔ１
化合物と記す）並びに酸化アルミニウム（以下、Ａｇ２
Ｏ３と記す）を合計で２０〜６゜容量％含有し、残りが
分散相形成成分としての立方晶窒化硼素（以下、ｃＢＮ
と記す）と不可避不純物からなる組成（以上容量％、以
下％は容量％を示す）からなる焼結体を切刃部とし、こ
の切刃部を炭化タングステン（以下、ＷＣと記す）超超
硬合金台金部に接合してなる切削工具は良く知られてい
るところである。
切削および断続切削には、 結合相形成成分として、ＴＩの炭化物、窒化物、炭窒化
物および硼化物のうち１種または２種以上（以下、Ｔ１
化合物と記す）並びに酸化アルミニウム（以下、Ａｇ２
Ｏ３と記す）を合計で２０〜６゜容量％含有し、残りが
分散相形成成分としての立方晶窒化硼素（以下、ｃＢＮ
と記す）と不可避不純物からなる組成（以上容量％、以
下％は容量％を示す）からなる焼結体を切刃部とし、こ
の切刃部を炭化タングステン（以下、ＷＣと記す）超超
硬合金台金部に接合してなる切削工具は良く知られてい
るところである。
上記切刃部に含まれるｃＢＮの平均粒径は、通常、２ｔ
１Ｍ以上であり、切刃部に２ｕｍ未満のｃＢＮが含まれ
ると合金部と切刃部の界面に亀裂が発生する。そのため
、結合相形成成分としてＴｉ化合物およびＡＩ ２０
ｓを含み、残りが分散相形成成分としてのｃＢＮからな
る切刃部において、上記ｃＢＨの平均粒径が２−未満の
ｃＢＮ基焼結体からなる切刃部は得られていない。
１Ｍ以上であり、切刃部に２ｕｍ未満のｃＢＮが含まれ
ると合金部と切刃部の界面に亀裂が発生する。そのため
、結合相形成成分としてＴｉ化合物およびＡＩ ２０
ｓを含み、残りが分散相形成成分としてのｃＢＮからな
る切刃部において、上記ｃＢＨの平均粒径が２−未満の
ｃＢＮ基焼結体からなる切刃部は得られていない。
その理由としては、ｃＢＮの平均粒径が２−未満であっ
てもＴｉ化合物とＡｌ２Ｏ３を結合相形成成分とする切
刃部は、通常のＴ１化合物のみを結合相形成成分とする
切刃部よりも高温で焼結する必要があり、高温で焼結す
ると台金部の超硬合金のＣｏの一部が切刃部へ溶浸し、
切刃部のｃＢＮがＣｏと反応して脆いＣｏ化合物か形成
されるが、上記ｃＢＮの平均粒径が極めて小さいと、切
刃部と合金部の界面に脆いＣｏ化合物が大量に生成し、
この脆いＣｏ化合物層に沿って切削工具使用中に切刃部
と合金部の界面に亀裂が発生し、切刃部の欠けやチッピ
ングの発生原因となって使用寿命が短くなるものと考え
られている。
てもＴｉ化合物とＡｌ２Ｏ３を結合相形成成分とする切
刃部は、通常のＴ１化合物のみを結合相形成成分とする
切刃部よりも高温で焼結する必要があり、高温で焼結す
ると台金部の超硬合金のＣｏの一部が切刃部へ溶浸し、
切刃部のｃＢＮがＣｏと反応して脆いＣｏ化合物か形成
されるが、上記ｃＢＮの平均粒径が極めて小さいと、切
刃部と合金部の界面に脆いＣｏ化合物が大量に生成し、
この脆いＣｏ化合物層に沿って切削工具使用中に切刃部
と合金部の界面に亀裂が発生し、切刃部の欠けやチッピ
ングの発生原因となって使用寿命が短くなるものと考え
られている。
しかし、切刃部と合金部の界面に亀裂が発生することが
なければ、切刃部に含まれるｃＢＮは微細なほど切刃部
の靭性は向上し、−層苛酷な重切削に耐えることのでき
る切削工具を作製することができるところから、切刃部
のｃＢＮの平均粒径を従来よりも一層微細な２−未満で
しかも超硬合金製台金部との界面に亀裂の発生すること
がない切削工具が求められていた。
なければ、切刃部に含まれるｃＢＮは微細なほど切刃部
の靭性は向上し、−層苛酷な重切削に耐えることのでき
る切削工具を作製することができるところから、切刃部
のｃＢＮの平均粒径を従来よりも一層微細な２−未満で
しかも超硬合金製台金部との界面に亀裂の発生すること
がない切削工具が求められていた。
そこで、本発明者等は、切刃部に含まれるｃＢＮの平均
粒径を２ｕｎ未満の微細な粒子として靭性を付与すると
同時に切刃部と合金部の界面に亀裂が生ずることめない
切削工具を開発すべく研究を行った結果、 平均粒径：２庫未満、好ましくは１趨以下のｃＢＮを分
散相形成成分としＴｉ化合物およびＡｇ２Ｏ３を結合相
形成成分とする切刃部と、超硬合金からなる合金部との
間に、Ｃｏが溶浸してもあまり影響のない平均粒径：２
ｍ以上のｃＢＮを分散相形成成分とじＴ１化合物および
Ａｌ２Ｏ３を結合相形成成分とする中間層を介して接合
させると、微細なｃＢＮを含む切刃部のＣｏによる影響
を軽減することができ、切刃部の靭性を確保することが
できると同時に切刃部と合金部との界面に亀裂が発生す
るのを防止することができるという知見を得たのである
。
粒径を２ｕｎ未満の微細な粒子として靭性を付与すると
同時に切刃部と合金部の界面に亀裂が生ずることめない
切削工具を開発すべく研究を行った結果、 平均粒径：２庫未満、好ましくは１趨以下のｃＢＮを分
散相形成成分としＴｉ化合物およびＡｇ２Ｏ３を結合相
形成成分とする切刃部と、超硬合金からなる合金部との
間に、Ｃｏが溶浸してもあまり影響のない平均粒径：２
ｍ以上のｃＢＮを分散相形成成分とじＴ１化合物および
Ａｌ２Ｏ３を結合相形成成分とする中間層を介して接合
させると、微細なｃＢＮを含む切刃部のＣｏによる影響
を軽減することができ、切刃部の靭性を確保することが
できると同時に切刃部と合金部との界面に亀裂が発生す
るのを防止することができるという知見を得たのである
。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 結合相形成成分として、Ｔｉ化合物：１５〜４０％およ
びＡＤ ２０ａ ： ５〜３０％を含有し、残りが分散
相形成成分としてのｃＢＮと不可避不純物からなる組成
を有するｃＢＮ基焼結体からなる切刃部、結合相形成成
分として、Ｔ１化合物＝１０〜５０％およびＡｇ２Ｏ３
：５〜２０％を含有し、残りが分散相形成成分としての
ｃＢＮと不可避不純物からなる組成を有するｃＢＮ焼結
体からなる中間部、並びに超硬合金製台金部からなり一
上記切刃部を上記中間部を介して超硬合金製台金部に接
合してなる切削工具において、 上記切刃部のｃＢＮの平均粒径が２ｕＩａ未満、好まし
くは１−以下であり、かつ上記中間部のｃＢＮの平均粒
径は２〜１０ｍである、切刃部がｃＢＮ基焼結体で構成
された切削工具に特徴を有するものである。
って、 結合相形成成分として、Ｔｉ化合物：１５〜４０％およ
びＡＤ ２０ａ ： ５〜３０％を含有し、残りが分散
相形成成分としてのｃＢＮと不可避不純物からなる組成
を有するｃＢＮ基焼結体からなる切刃部、結合相形成成
分として、Ｔ１化合物＝１０〜５０％およびＡｇ２Ｏ３
：５〜２０％を含有し、残りが分散相形成成分としての
ｃＢＮと不可避不純物からなる組成を有するｃＢＮ焼結
体からなる中間部、並びに超硬合金製台金部からなり一
上記切刃部を上記中間部を介して超硬合金製台金部に接
合してなる切削工具において、 上記切刃部のｃＢＮの平均粒径が２ｕＩａ未満、好まし
くは１−以下であり、かつ上記中間部のｃＢＮの平均粒
径は２〜１０ｍである、切刃部がｃＢＮ基焼結体で構成
された切削工具に特徴を有するものである。
上記切刃部の分散相形成成分に含まれるｃＢＮは、切刃
部の硬度を向上させ、その粒度を微細化するほど靭性が
向上するところから、その平均粒径は２（ｓｒ未満にす
る必要があり、さらに十分な靭性を得るためには１虜以
下にする必要があるところから、切刃部の分散相形成成
分に含まれるｃＢＮの平均粒径は２即未満、好ましくは
１征以下に定めた。
部の硬度を向上させ、その粒度を微細化するほど靭性が
向上するところから、その平均粒径は２（ｓｒ未満にす
る必要があり、さらに十分な靭性を得るためには１虜以
下にする必要があるところから、切刃部の分散相形成成
分に含まれるｃＢＮの平均粒径は２即未満、好ましくは
１征以下に定めた。
また、上記中間部に含まれるｃＢＮの平均粒径は２４以
上ないと、中間部と合金部との界面に亀裂が発生するの
で中間部に含まれるｃＢＮの平均粒径を２−以上とした
が、その平均粒径が１０−を越えると中間部の靭性が著
しく低下するところから、中間部に含まれるｃＢＮの平
均粒径は２〜ｌＯ虜と定めた。さらに、上記中間部の厚
さは３０〜５００虜の範囲内にあれば、焼結時にＣｏが
切刃部へ溶浸するのを防止するには十分である。
上ないと、中間部と合金部との界面に亀裂が発生するの
で中間部に含まれるｃＢＮの平均粒径を２−以上とした
が、その平均粒径が１０−を越えると中間部の靭性が著
しく低下するところから、中間部に含まれるｃＢＮの平
均粒径は２〜ｌＯ虜と定めた。さらに、上記中間部の厚
さは３０〜５００虜の範囲内にあれば、焼結時にＣｏが
切刃部へ溶浸するのを防止するには十分である。
なお、切刃部の作製に用いるＴｉ化合物粉末およびＡ
１１２０ ａ粉末は、それぞれ平均粒径：２１以下の微
粉末を用いる方がよく、一方、中間部の作製に用いるＴ
ｉ化合物粉末およびＡ Ｒ２０ｓ粉末は、それぞれ平均
粒径：２ｔ！Ｍを越える粗粉末を用いる方かよい。
１１２０ ａ粉末は、それぞれ平均粒径：２１以下の微
粉末を用いる方がよく、一方、中間部の作製に用いるＴ
ｉ化合物粉末およびＡ Ｒ２０ｓ粉末は、それぞれ平均
粒径：２ｔ！Ｍを越える粗粉末を用いる方かよい。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
る。
原料粉末として種々の平均粒径を有するｃＢＮ粉末、Ｔ
ｉ化合物粉末およびＡ 、１７２０３粉末を用意し、こ
れら原料粉末を第１表に示される割合に配合し、この配
合粉末をアセトン溶媒液と共にボールミルにて４８時間
混合したのち乾燥し、ついでプレス圧： ２ Ｔｏｎ／
ｃｄでプレス成形して直径：１５＋ｕ、厚さ：２．５
ｍ＋＊の切刃部用プレス成形体を作製した。
ｉ化合物粉末およびＡ 、１７２０３粉末を用意し、こ
れら原料粉末を第１表に示される割合に配合し、この配
合粉末をアセトン溶媒液と共にボールミルにて４８時間
混合したのち乾燥し、ついでプレス圧： ２ Ｔｏｎ／
ｃｄでプレス成形して直径：１５＋ｕ、厚さ：２．５
ｍ＋＊の切刃部用プレス成形体を作製した。
さらに、原料粉末を第１表に示される割合に配合し、混
合したのち乾燥し、この乾燥した混合粉末をアセトン５
０ｃｃに対して混合粉末１０ｇの割合で混合し、超音波
撹拌することにより分散溶液を作製した。
合したのち乾燥し、この乾燥した混合粉末をアセトン５
０ｃｃに対して混合粉末１０ｇの割合で混合し、超音波
撹拌することにより分散溶液を作製した。
この分散溶液中に、通常のＷＣＣ超超硬合金ＷＣ−１Ｏ
重量％Ｃｏ）からなる直径：１５ｍ１、厚さ＝２．５ａ
ｕ＊の寸法を有する合金部を漬け、１時間静置したのち
乾燥して合金部の上に中間部となる層を被覆した。
重量％Ｃｏ）からなる直径：１５ｍ１、厚さ＝２．５ａ
ｕ＊の寸法を有する合金部を漬け、１時間静置したのち
乾燥して合金部の上に中間部となる層を被覆した。
上記台金部表面に被覆された中間部となる層の上に、先
に作製しておいた切刃部プレス成形体を載置し、これを
超高圧高温発生装置に装入し、圧カニ５万気圧、温度：
１４００℃の条件で３０分間保持し、 切刃部の厚さ：２關 中間部の厚さ：０．２ｍ１１ 合金部の厚さ＝２■璽 を有する焼結体を作製した。
に作製しておいた切刃部プレス成形体を載置し、これを
超高圧高温発生装置に装入し、圧カニ５万気圧、温度：
１４００℃の条件で３０分間保持し、 切刃部の厚さ：２關 中間部の厚さ：０．２ｍ１１ 合金部の厚さ＝２■璽 を有する焼結体を作製した。
上記焼結体を切断し、ろう付けしたのち研摩し、本願発
明切削工具１〜１２、比較切削工具１〜３を作製した。
明切削工具１〜１２、比較切削工具１〜３を作製した。
なお、比較切削工具１〜３は、これを構成するｃＢＮ基
焼結体のｃＢＮの平均粒径がこの発明の条件範囲から外
れたものである（この発明の条件範囲から外れた値に※
印を付して第１表に示した）。
焼結体のｃＢＮの平均粒径がこの発明の条件範囲から外
れたものである（この発明の条件範囲から外れた値に※
印を付して第１表に示した）。
また、従来切削工具１〜２は合金部に中間部となる層を
形成することなく、切刃部プレス成形体を直接合金部に
同一条件で接合して得られたものである。
形成することなく、切刃部プレス成形体を直接合金部に
同一条件で接合して得られたものである。
このようにして得られた切削工具について、被削材：Ｊ
ＩＳ規格５Ｃｒ４２０の浸炭焼入れ鋼（外周に８本の溝
を付けたもの）、 切削速度： ２００ ｍ ／ ｓｉｎ ｓ切込み： ０
．０５ｍｍ５ 送 リ： ０．１ ｍｍ／ ｒｅｖ。
ＩＳ規格５Ｃｒ４２０の浸炭焼入れ鋼（外周に８本の溝
を付けたもの）、 切削速度： ２００ ｍ ／ ｓｉｎ ｓ切込み： ０
．０５ｍｍ５ 送 リ： ０．１ ｍｍ／ ｒｅｖ。
の条件で断続切削試験を行ない、欠は発生までの時間を
測定し、その結果を第１表に示した。
測定し、その結果を第１表に示した。
第１表の結果から、本発明切削工具は断続切削により切
削工具に欠けが発生するまでの時間が従来切削工具より
も大幅に長く、したがって、従来切削工具よりも寿命が
大幅に改善されていることがわかる。しかし、この発明
の条件から外れた平均粒径のｃＢＮを含む比較切削工具
は、中間部を有する切削工具であっても十分な効果が得
られないことがわかる。
削工具に欠けが発生するまでの時間が従来切削工具より
も大幅に長く、したがって、従来切削工具よりも寿命が
大幅に改善されていることがわかる。しかし、この発明
の条件から外れた平均粒径のｃＢＮを含む比較切削工具
は、中間部を有する切削工具であっても十分な効果が得
られないことがわかる。
上述のように、この発明の切刃部がｃＢＮ基焼結体で構
成された切削工具は、従来のｃＢＮ基焼結体からなる切
削工具に比べて苛酷な断続切削に対する寿命が長く、切
削工具の交換回数も減少させることができ、切削作業効
率を大幅に改善することができ、産業の発達に大いに貢
献しうるものである。
成された切削工具は、従来のｃＢＮ基焼結体からなる切
削工具に比べて苛酷な断続切削に対する寿命が長く、切
削工具の交換回数も減少させることができ、切削作業効
率を大幅に改善することができ、産業の発達に大いに貢
献しうるものである。
Claims (2)
- （１）結合相形成成分として、チタン炭化物、チタン窒
化物、チタン炭窒化物およびチタン硼化物のうち１種ま
たは２種以上（以下、チタン化合物という）：１５〜４
０容量％、並びに酸化アルミニウム：５〜３０容量％を
含有し、残りが立方晶窒化硼素および不可避不純物から
なる組成の立方晶窒化硼素基焼結体からなる切刃部、 結合相形成成分として、チタン化合物：１０〜５０容量
％および酸化アルミニウム：５〜２０容量％を含有し、
残りが立方晶窒化硼素および不可避不純物からなる組成
の立方晶窒化硼素基焼結体からなる中間部、 並びに炭化タングステン基超硬合金製台金部、からなり
、上記切刃部は、上記中間部を介して上記台金部に接合
されている切削工具において、上記切刃部の立方晶窒化
硼素の平均粒径が２μｍ未満であり、かつ上記中間部の
立方晶窒化硼素の平均粒径は２〜１０μｍであることを
特徴とする切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成され
た切削工具。 - （２）上記切刃部の立方晶窒化硼素の平均粒径は１μｍ
以下であることを特徴とする請求項１記載の切刃部が立
方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17508190A JP2900545B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17508190A JP2900545B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463607A true JPH0463607A (ja) | 1992-02-28 |
| JP2900545B2 JP2900545B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=15989910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17508190A Expired - Fee Related JP2900545B2 (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900545B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090136305A1 (en) * | 2005-10-03 | 2009-05-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Boring tool and method of boring pilot hole |
| JP5771882B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2015-09-02 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆焼結体 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP17508190A patent/JP2900545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2900545B2 (ja) | 1999-06-02 |
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