JPH0482604A - 切削用チップ - Google Patents
切削用チップInfo
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- JPH0482604A JPH0482604A JP19335490A JP19335490A JPH0482604A JP H0482604 A JPH0482604 A JP H0482604A JP 19335490 A JP19335490 A JP 19335490A JP 19335490 A JP19335490 A JP 19335490A JP H0482604 A JPH0482604 A JP H0482604A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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］
本発明は被覆超硬チップの改良に関するものである。詳
細には、チップの耐チツピング性を向上する為、切刃近
傍の刃先処理に関するものである。
細には、チップの耐チツピング性を向上する為、切刃近
傍の刃先処理に関するものである。
［従来の技術］
硬質相がＷＣｌ （ＷＴｉＴａ）Ｃ及びＣｏからなる超
硬質合金にＴｉＣ，ＡＬ２Ｏ３、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ等を
種々組み合わせた多層被覆工具は、その適用範囲が広く
かつ長寿命の切削工具、耐層工具等として実用に供せら
れている。
硬質合金にＴｉＣ，ＡＬ２Ｏ３、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ等を
種々組み合わせた多層被覆工具は、その適用範囲が広く
かつ長寿命の切削工具、耐層工具等として実用に供せら
れている。
その製造方法は主としてＣＶＤ法、ＰＶＤ法が用いられ
ているが、プロセス技術の進歩により様々な被覆方法も
とられている。
ているが、プロセス技術の進歩により様々な被覆方法も
とられている。
また、基体にはＪＩＳ Ｍ系超硬合金にＴｉＮを微量
添加した合金が広く用いられ、窒素の添加により、脱β
層等の表面改質が計れ、より靭性が向上している。従来
、耐摩耗性重視の用途にはＣＶＤ法によりＴｉＣ，ＡＬ
２Ｏ３等の多層被覆が使用され耐欠損性重視の用途には
強度の劣化が少ないＰＶＤ法によりＴｉＮを被覆した工
具が適用されている。つぎに、超硬合金の基体について
は、従来Ｍ２０〜Ｍ３０相当の合金にＴｉＮ等の窒化物
を添加し、表面近傍に、いわゆる脱ベータ層を作り（基
体表面から５〜５０ミクロン程度をＷＣ−Ｃｏ相とする
）、皮膜から伝播するクラック等の伸展を阻害し、基体
−皮膜の強度を高める方法が取られている。 （特開昭
５４−８７１１９）しかし、この方法では、 １）基体中に多量の窒化物を溢加するため、焼結性が悪
くなり、欠陥が発生しやすくなる。
添加した合金が広く用いられ、窒素の添加により、脱β
層等の表面改質が計れ、より靭性が向上している。従来
、耐摩耗性重視の用途にはＣＶＤ法によりＴｉＣ，ＡＬ
２Ｏ３等の多層被覆が使用され耐欠損性重視の用途には
強度の劣化が少ないＰＶＤ法によりＴｉＮを被覆した工
具が適用されている。つぎに、超硬合金の基体について
は、従来Ｍ２０〜Ｍ３０相当の合金にＴｉＮ等の窒化物
を添加し、表面近傍に、いわゆる脱ベータ層を作り（基
体表面から５〜５０ミクロン程度をＷＣ−Ｃｏ相とする
）、皮膜から伝播するクラック等の伸展を阻害し、基体
−皮膜の強度を高める方法が取られている。 （特開昭
５４−８７１１９）しかし、この方法では、 １）基体中に多量の窒化物を溢加するため、焼結性が悪
くなり、欠陥が発生しやすくなる。
２）皮膜最内層がＴｉＣ，ＴｉＮ等のＴｉ化合物であり
、接合部分が同種の材料でないため、密着強度が弱く、
特にＴｉＣの場合にはカーボンの移動による脱炭層が生
じやすい等の欠点がある。そのため、特開昭５４−８７
１１９では、基体中にフリーカーボンを０．０１〜０．
５％程度含有させる等の対策を講じている。
、接合部分が同種の材料でないため、密着強度が弱く、
特にＴｉＣの場合にはカーボンの移動による脱炭層が生
じやすい等の欠点がある。そのため、特開昭５４−８７
１１９では、基体中にフリーカーボンを０．０１〜０．
５％程度含有させる等の対策を講じている。
しかし、焼結肌のチップを研削加工無しに被覆すること
は、従来、Ｍ級品と称しているチップでも一部研削加工
により表面改質部分を除去していたため、チップ全体を
焼結肌のまま使用する場合とは異なる現象が生じていた
。
は、従来、Ｍ級品と称しているチップでも一部研削加工
により表面改質部分を除去していたため、チップ全体を
焼結肌のまま使用する場合とは異なる現象が生じていた
。
すなわち、切刃近傍の切削の損傷状態に着目しその要因
を調査した結果、従来のものは脱ベータ層は完全にチッ
プ全体に生成しているが、刃先処理部分、研削加工部分
では当然除去されているため、基体内部のミクロ組織が
露出し様々な影響を与えていることが分かった・ ［問題点を解決するための手段］ そのため、本発明者らはＪＩＳ Ｍ系超硬合金におい
て、前処理により切刃処理、研削加工部分を実施し、焼
結により脱ベータ層を生成させた後、即被覆できるよう
に行程を改善した。
を調査した結果、従来のものは脱ベータ層は完全にチッ
プ全体に生成しているが、刃先処理部分、研削加工部分
では当然除去されているため、基体内部のミクロ組織が
露出し様々な影響を与えていることが分かった・ ［問題点を解決するための手段］ そのため、本発明者らはＪＩＳ Ｍ系超硬合金におい
て、前処理により切刃処理、研削加工部分を実施し、焼
結により脱ベータ層を生成させた後、即被覆できるよう
に行程を改善した。
そのため、粉末の製造プロセス、金型、プレス方法、プ
レス後の刃先処理等の方法を改善することにより、焼結
後に加工したチップと同程度の精度にチップを製作でき
るようになった。切刃処理は丸または曲面状のネガホー
ニングとし、切刃処理の量は、チップブレーカ−１特に
ランド幅との関連が大きいため、ランドが突出部をなす
ような場合は、ランド全体に実施し、緩やかな角度を有
している場合は切刃処理のみにて十分である。
レス後の刃先処理等の方法を改善することにより、焼結
後に加工したチップと同程度の精度にチップを製作でき
るようになった。切刃処理は丸または曲面状のネガホー
ニングとし、切刃処理の量は、チップブレーカ−１特に
ランド幅との関連が大きいため、ランドが突出部をなす
ような場合は、ランド全体に実施し、緩やかな角度を有
している場合は切刃処理のみにて十分である。
（通常３０〜８０ミクロン）
その結果、被覆チップに脱ベータ層をチップ全体に造る
ことが出来、研削等により一部脱落した脱ベータ層のチ
ップと、チップ全体の強度、切刃の強度等、耐摩耗性等
の向上がはかれ、総合的に重断続切削の衝撃によるチッ
ピングや皮膜の剥離に対し十分な強度の被覆工具が得ら
れた。
ことが出来、研削等により一部脱落した脱ベータ層のチ
ップと、チップ全体の強度、切刃の強度等、耐摩耗性等
の向上がはかれ、総合的に重断続切削の衝撃によるチッ
ピングや皮膜の剥離に対し十分な強度の被覆工具が得ら
れた。
［作用］
以上のごとく、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物
、窒化物、炭窒化物の１種以上と、Ｆｅ族、Ｃｒ族の１
種以上よりなる超硬合金を基体とし、該基体表面に５〜
５０ミクロンの表面改質層を生成し、その基体上に １）内層としてＴｉＣ０，２〜１０ミクロン２）外層と
してＴｉＣ％ ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡＬ２Ｏ３の１
種または２種以上１〜１０ミクロン 被覆し、該表面改質層がチップ全体を覆っていることを
特徴とする切削工具用チップである。
、窒化物、炭窒化物の１種以上と、Ｆｅ族、Ｃｒ族の１
種以上よりなる超硬合金を基体とし、該基体表面に５〜
５０ミクロンの表面改質層を生成し、その基体上に １）内層としてＴｉＣ０，２〜１０ミクロン２）外層と
してＴｉＣ％ ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡＬ２Ｏ３の１
種または２種以上１〜１０ミクロン 被覆し、該表面改質層がチップ全体を覆っていることを
特徴とする切削工具用チップである。
本発明による被覆工具の表面改質層、皮膜は以下の理由
により限定される。
により限定される。
１）表面改質層 ５〜５０ミクロン
表面改質層の厚さが５ミクロン未満では充分な強度を付
与することが出来ず、５０ミクロンをこえると耐摩耗性
（耐溶着性）が悪くなるため５〜５０ミクロンとした。
与することが出来ず、５０ミクロンをこえると耐摩耗性
（耐溶着性）が悪くなるため５〜５０ミクロンとした。
また、表面改質層としては、脱ベータ層、軟化層等があ
り、脱ベータ層を生成するためには窒化物を橋加し、そ
の脱窒現象を応用した溶質移動により生成する方法が一
般的に行われているが、本発明では焼結時の雰囲気調整
を窒素雰囲気と浸炭性雰囲気を調整することにより結合
金属量をほぼ同量に保ちつつ生成する事ができる。また
、ＴｉＮでも十分生成出来るが、他の窒化物でも、例え
ばＴａ、Ｎｂ等の５ａ族の窒化物、炭窒化物でもその溢
装置と窒素雰囲気調整により十分生成する事ができる。
り、脱ベータ層を生成するためには窒化物を橋加し、そ
の脱窒現象を応用した溶質移動により生成する方法が一
般的に行われているが、本発明では焼結時の雰囲気調整
を窒素雰囲気と浸炭性雰囲気を調整することにより結合
金属量をほぼ同量に保ちつつ生成する事ができる。また
、ＴｉＮでも十分生成出来るが、他の窒化物でも、例え
ばＴａ、Ｎｂ等の５ａ族の窒化物、炭窒化物でもその溢
装置と窒素雰囲気調整により十分生成する事ができる。
２）内層 ＴｉＣ０，２〜１０ミクロン基体Ｗ Ｃ−Ｃ
ｏ合金との密着性を保つためには０．２ミクロン以上必
要であり、また１０ミクロンを越えると界面に脱炭層を
生じやすくなるため０． ２〜５ミクロンとした。
ｏ合金との密着性を保つためには０．２ミクロン以上必
要であり、また１０ミクロンを越えると界面に脱炭層を
生じやすくなるため０． ２〜５ミクロンとした。
３）外層 ＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡＬ２Ｏ
３の１種または２種以上 １〜１０ミクロン 耐摩耗性を十分シごもたせるため、１ミクロン以上必要
であり、また１０ミクロンを越えると皮膜全体の厚さが
厚くなり剥離を生じやすくなるため、１−１０ミクロン
とした。
３の１種または２種以上 １〜１０ミクロン 耐摩耗性を十分シごもたせるため、１ミクロン以上必要
であり、また１０ミクロンを越えると皮膜全体の厚さが
厚くなり剥離を生じやすくなるため、１−１０ミクロン
とした。
４〕チップ全体に表面改質層を生成させるためには、プ
レスにおいてはモールドの高精度化、寸法管理、および
プレス体に局部的な加工する事も可能である。また焼結
後に、研削除去された表面改質層を、熱的な処理により
再生成させることもできる。
レスにおいてはモールドの高精度化、寸法管理、および
プレス体に局部的な加工する事も可能である。また焼結
後に、研削除去された表面改質層を、熱的な処理により
再生成させることもできる。
以下、本発明に関し具体的に説明する。
［実施ＭＬ］
市販のＷＣ粉末（平均粒度５．０μｍ） 、ＴｉＣ粉
末（同１．０μｍ） 、ＴｉＮ粉末（同ｌ。
末（同１．０μｍ） 、ＴｉＮ粉末（同ｌ。
０μｍ）、ＴａＣ粉末（１，５μｍ）及び結合相として
ＣＯ粉末を使用して、−ａｔご旋削用の基体に使用され
るＪＩＳ Ｍ２０相当（組成８６ＷＣ＝２ＴｉＣ−５
ＴａＣ−７Ｃｏ−０，２ＴｉＮ）になるように配合した
。これらの粉末を配合し、混合終了後、乾燥した後、プ
レス成形した。
ＣＯ粉末を使用して、−ａｔご旋削用の基体に使用され
るＪＩＳ Ｍ２０相当（組成８６ＷＣ＝２ＴｉＣ−５
ＴａＣ−７Ｃｏ−０，２ＴｉＮ）になるように配合した
。これらの粉末を配合し、混合終了後、乾燥した後、プ
レス成形した。
プレス成型品に刃先処理を施し、窒素雰囲気を調整した
真空中１４００℃でｌｈｒ焼結したのち、ＳＮＭＡ４３
２の形状に成型した。
真空中１４００℃でｌｈｒ焼結したのち、ＳＮＭＡ４３
２の形状に成型した。
このチップを研磨し脱ベータ層の厚さを測定した結果、
すくい面で３０ミクロン程度、切刃となるノーズ部分で
も、略同程度であった。
すくい面で３０ミクロン程度、切刃となるノーズ部分で
も、略同程度であった。
また比較のため刃先処理を焼結後行ったものも用いた。
切刃処理の量は以下のように処理した。
■丸ホーニング ５０ミクロン
■丸ホーニング １００ミクロン
■ネガ すくい／逃げ＝１００１５０■ネガ すく
い／逃げ＝２００１５０■比較用 丸ホーニング ５０
ミクロン次に、その表面に、チップをＣＶＤ反応炉中に
設置し、Ｈ２ガスを流しながら、１０００°Ｃまで昇温
しＴｉＣｌ４２％、ＣＨ４４％、Ｈ２残からなる混合気
体を流量７リツター／ ｍ ｉ ｎ 圧力４０ｍｍＨ
ｇの条件で供給し３時間反応させ基体上にＴｉＣを６ミ
クロンの被覆層を形成させ、さらにＴｉＮをガス系をＮ
２２％に変更し１．５時間反応させ基体上にＴｉＮを２
ミクロン被覆した。そのチップの耐欠損性と、剥離性を
確認するため、フライス工具での１枚刃切削にて切削試
験を実施した。
い／逃げ＝２００１５０■比較用 丸ホーニング ５０
ミクロン次に、その表面に、チップをＣＶＤ反応炉中に
設置し、Ｈ２ガスを流しながら、１０００°Ｃまで昇温
しＴｉＣｌ４２％、ＣＨ４４％、Ｈ２残からなる混合気
体を流量７リツター／ ｍ ｉ ｎ 圧力４０ｍｍＨ
ｇの条件で供給し３時間反応させ基体上にＴｉＣを６ミ
クロンの被覆層を形成させ、さらにＴｉＮをガス系をＮ
２２％に変更し１．５時間反応させ基体上にＴｉＮを２
ミクロン被覆した。そのチップの耐欠損性と、剥離性を
確認するため、フライス工具での１枚刃切削にて切削試
験を実施した。
ホルダー ダブルネガタイプ １枚方
チップ ＳＮＭＡ４３２
被削材 ＳＣＭ４４０ Ｈ３４５切削速度 ２０
０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ送り ０．１ｍｍ／刃 切り込み 約３ｍｍ 寿命判定 ５分切削後の損傷観察 切削後の損傷状態は、チッピングを生じたもの、正常摩
耗の２種類に分類できるが、この切削諸元は切刃先端に
衝撃的な負荷をかけ、耐チッピング性を試験したもので
あり、■ではチッピングを生じたが、本発明品は正常摩
耗を示した。
０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ送り ０．１ｍｍ／刃 切り込み 約３ｍｍ 寿命判定 ５分切削後の損傷観察 切削後の損傷状態は、チッピングを生じたもの、正常摩
耗の２種類に分類できるが、この切削諸元は切刃先端に
衝撃的な負荷をかけ、耐チッピング性を試験したもので
あり、■ではチッピングを生じたが、本発明品は正常摩
耗を示した。
［実施例２］
実施例１で用いた合金を型押しの仕上げ切削用ブレーカ
−チップを製作し、皮膜はＴｉＣ６ミクロン−ＡＬ２Ｏ
３２ミクロンとした。またチップのランド幅は０．２ｍ
ｍとした。
−チップを製作し、皮膜はＴｉＣ６ミクロン−ＡＬ２Ｏ
３２ミクロンとした。またチップのランド幅は０．２ｍ
ｍとした。
このチップはＭ級グレーカーと称される型押しブレーカ
−であるが、加工はプレス体においてランド部分の刃先
処理のみ行った。刃先処理の量は■■■とした。切削試
験は、構造用鋼丸棒の断続切削にて実施した。断続切削
では負荷が衝撃的に加わり、切削性能上重要な耐チッピ
ング性及び耐摩耗性を確認した。
−であるが、加工はプレス体においてランド部分の刃先
処理のみ行った。刃先処理の量は■■■とした。切削試
験は、構造用鋼丸棒の断続切削にて実施した。断続切削
では負荷が衝撃的に加わり、切削性能上重要な耐チッピ
ング性及び耐摩耗性を確認した。
切削速度 ２００ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ送り ０
． １５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ２．０ｍｍ 切削時間 ２ｍ１ｎ 寿命判定 １０分切削後の損傷観察 その結果、本発明の■及び■のチップは十分な刃先処理
と、脱炭層の防止により切刃先端の強度が高いため、正
常な摩耗を示したのに対し、■はチッピングを生じた。
． １５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ２．０ｍｍ 切削時間 ２ｍ１ｎ 寿命判定 １０分切削後の損傷観察 その結果、本発明の■及び■のチップは十分な刃先処理
と、脱炭層の防止により切刃先端の強度が高いため、正
常な摩耗を示したのに対し、■はチッピングを生じた。
次に耐摩耗性を比較するため同様な切削条件で継続し、
切削時間３０分まで継続した結果、■■は正常摩耗を示
したのにたいし、■は逃げ面最大摩耗が０．５５と大き
くチッピングした部分が多い傾向にあった。
切削時間３０分まで継続した結果、■■は正常摩耗を示
したのにたいし、■は逃げ面最大摩耗が０．５５と大き
くチッピングした部分が多い傾向にあった。
［発明の効果〕
本発明の切削工具用チップは切刃近傍の損傷に着目し、
表面改質した基体の特徴を十分に発揮させるため、切刃
先端部分まで表面改質した脱ベータ層の強度を生かし、
刃先強度を増し、耐チッピング性、耐摩耗性を向上させ
たものである。
表面改質した基体の特徴を十分に発揮させるため、切刃
先端部分まで表面改質した脱ベータ層の強度を生かし、
刃先強度を増し、耐チッピング性、耐摩耗性を向上させ
たものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の炭化物、窒化物、炭
窒化物の１種以上と、Ｆｅ族、Ｃｒ族の１種以上よりな
る超硬合金を基体とし、該基体表面に５〜５０ミクロン
の表面改質層を生成し、その基体上に １）内層としてＴｉＣ ０．２〜１０ミクロン２）外層
としてＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡＬ＿２Ｏ＿３
の１種または２種以上１〜１０ミクロン 被覆し、該表面改質層がチップ全体を覆つていることを
特徴とする切削工具用チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19335490A JPH0482604A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 切削用チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19335490A JPH0482604A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 切削用チップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0482604A true JPH0482604A (ja) | 1992-03-16 |
Family
ID=16306515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19335490A Pending JPH0482604A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 切削用チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0482604A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05320913A (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-07 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| WO2007122859A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-01 | Kyocera Corporation | 切削工具及びその製造方法、並びに切削方法 |
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