JPH054101A - 高硬度焼結体切削工具 - Google Patents
高硬度焼結体切削工具Info
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- JPH054101A JPH054101A JP3153099A JP15309991A JPH054101A JP H054101 A JPH054101 A JP H054101A JP 3153099 A JP3153099 A JP 3153099A JP 15309991 A JP15309991 A JP 15309991A JP H054101 A JPH054101 A JP H054101A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- body layer
- cbn
- cutting tool
- binder
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）焼結体からなる切
削工具において刃先部の局部的摩耗を防止し、工具寿命
を向上させる。 【構成】 刃先部は第１の焼結体層１１と第２の焼結体
層１２とから構成される。第１の焼結体層１１はｃＢＮ
を７５体積％以上９８体積％未満含有し、残部が第１の
結合材からなる。第２の焼結体層１２は第１の焼結体層
に接合され、ｃＢＮを４０体積％以上６５体積％未満含
有し、残部が第２の結合材からなる。第１の焼結体層１
１の主表面がすくい面を構成する。第１の焼結体層１１
の厚みが０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ未満である。
削工具において刃先部の局部的摩耗を防止し、工具寿命
を向上させる。 【構成】 刃先部は第１の焼結体層１１と第２の焼結体
層１２とから構成される。第１の焼結体層１１はｃＢＮ
を７５体積％以上９８体積％未満含有し、残部が第１の
結合材からなる。第２の焼結体層１２は第１の焼結体層
に接合され、ｃＢＮを４０体積％以上６５体積％未満含
有し、残部が第２の結合材からなる。第１の焼結体層１
１の主表面がすくい面を構成する。第１の焼結体層１１
の厚みが０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ未満である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、立方晶窒化硼素（以
下、ｃＢＮと称する）を用いた高硬度焼結体切削工具の
改良に関する。
下、ｃＢＮと称する）を用いた高硬度焼結体切削工具の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｃＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ高硬度物
質であり、その焼結体は種々の切削工具に使用されてい
る。近年、超高圧焼結の技術を用いて微細なｃＢＮ粒子
を金属で結合した焼結体や種々のセラミックスで結合し
た焼結体が市販されている。これらの市販ｃＢＮ焼結体
を機械加工用工具として用いる場合、切れ刃となる部分
のみにｃＢＮを含有する硬質層を設け、これを剛性の高
い母材に接合した複合材として工具を構成する。
質であり、その焼結体は種々の切削工具に使用されてい
る。近年、超高圧焼結の技術を用いて微細なｃＢＮ粒子
を金属で結合した焼結体や種々のセラミックスで結合し
た焼結体が市販されている。これらの市販ｃＢＮ焼結体
を機械加工用工具として用いる場合、切れ刃となる部分
のみにｃＢＮを含有する硬質層を設け、これを剛性の高
い母材に接合した複合材として工具を構成する。
【０００３】図４は従来の切削工具の刃先部分を示す部
分斜視図である。図４を参照して、ｃＢＮ焼結体からな
る刃先部２０は超硬合金からなる母材５０に接合されて
いる。刃先部２０は切れ刃２０ｃを境としてすくい面２
０ａと逃げ面２０ｂを構成する。
分斜視図である。図４を参照して、ｃＢＮ焼結体からな
る刃先部２０は超硬合金からなる母材５０に接合されて
いる。刃先部２０は切れ刃２０ｃを境としてすくい面２
０ａと逃げ面２０ｂを構成する。
【０００４】図５は図４に示された工具を用いた切削状
況を示す部分断面図である。図５に示すように、被削材
１００は矢印の方向に高速度で回転している。この回転
している被削材１００に刃先部２０が入り込むように切
削工具の母材５０が設けられる。刃先部２０のすくい面
２０ａの上方に切屑１０１が発生する。切削時間の経過
に伴って、すくい面２０ａにすくい面摩耗３１が生ず
る。また、すくい面２０ａと交差する逃げ面２０ｂには
逃げ面摩耗３２が生ずる。
況を示す部分断面図である。図５に示すように、被削材
１００は矢印の方向に高速度で回転している。この回転
している被削材１００に刃先部２０が入り込むように切
削工具の母材５０が設けられる。刃先部２０のすくい面
２０ａの上方に切屑１０１が発生する。切削時間の経過
に伴って、すくい面２０ａにすくい面摩耗３１が生ず
る。また、すくい面２０ａと交差する逃げ面２０ｂには
逃げ面摩耗３２が生ずる。
【０００５】これらの摩耗の状態は図６に示される。被
削材１００の表面に接する切れ刃２０ｃを境にすくい面
（クレータ）摩耗３１と逃げ面摩耗３２が生ずる。一
方、被削材１００の表面に接する部分と周囲の空気に接
する部分との境界部には境界摩耗３３が生ずる。このよ
うに、切削時間の経過に伴って、刃先部に一様な摩耗が
生ずるのではなく、局所的に摩耗が進行する。
削材１００の表面に接する切れ刃２０ｃを境にすくい面
（クレータ）摩耗３１と逃げ面摩耗３２が生ずる。一
方、被削材１００の表面に接する部分と周囲の空気に接
する部分との境界部には境界摩耗３３が生ずる。このよ
うに、切削時間の経過に伴って、刃先部に一様な摩耗が
生ずるのではなく、局所的に摩耗が進行する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
切削工具においては、刃先部２０は一様な組成を有する
ｃＢＮ焼結体から構成されている。そのため、上記３つ
の摩耗のうち、いずれかの摩耗が局部的に進行すれば、
切削不能になるという問題点があった。したがって、そ
の寿命が比較的短くなるという問題点があった。
切削工具においては、刃先部２０は一様な組成を有する
ｃＢＮ焼結体から構成されている。そのため、上記３つ
の摩耗のうち、いずれかの摩耗が局部的に進行すれば、
切削不能になるという問題点があった。したがって、そ
の寿命が比較的短くなるという問題点があった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、上記のような
問題点を解消することであり、局部的な摩耗の進行によ
る寿命の低下を防止するとともに、切削工具の寿命をよ
り長くすることが可能な高硬度焼結体切削工具の構造を
提供することである。
問題点を解消することであり、局部的な摩耗の進行によ
る寿命の低下を防止するとともに、切削工具の寿命をよ
り長くすることが可能な高硬度焼結体切削工具の構造を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上述の
目的を達成するために鋭意検討した結果、すくい面を構
成する焼結体層と、逃げ面を主に構成する焼結体層との
ｃＢＮの体積含有率を異ならせれば、従来のｃＢＮ焼結
体からなる切削工具よりも寿命が長くなることを見出し
た。
目的を達成するために鋭意検討した結果、すくい面を構
成する焼結体層と、逃げ面を主に構成する焼結体層との
ｃＢＮの体積含有率を異ならせれば、従来のｃＢＮ焼結
体からなる切削工具よりも寿命が長くなることを見出し
た。
【０００９】すなわち、この発明に従った高硬度焼結体
切削工具は、第１の焼結体層と、第２の焼結体層とを備
える。第１の焼結体層は立方晶窒化硼素を７５体積％以
上９８体積％未満含有し、残部が第１の結合材からな
る。第２の焼結体層は第１の焼結体層に接合され、立方
晶窒化硼素を４０体積％以上６５体積％未満含有し、残
部が第２の結合材からなる。第１の結合材は、Ａｌを３
重量％以上４０重量％以下含有し、残部が、（Ｔｉ，
Ｍ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｎおよび（Ｔｉ，Ｍ）（ＣＮ）か
らなる群から選択された１種以上のＴｉ化合物と不可避
不純物とからなる。ここで、ＭはＴｉ以外の周期律表第
ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移金属元素である。第２の
結合材は、Ａｌを２重量％以上３０重量％以下含有し、
残部が、（Ｔｉ，Ｘ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｘ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ｘ）（ＣＮ）からなる群から選択された１種以上の
Ｔｉ化合物と不可避不純物とからなる。ここで、ＸはＴ
ｉ以外の周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移金属
元素である。
切削工具は、第１の焼結体層と、第２の焼結体層とを備
える。第１の焼結体層は立方晶窒化硼素を７５体積％以
上９８体積％未満含有し、残部が第１の結合材からな
る。第２の焼結体層は第１の焼結体層に接合され、立方
晶窒化硼素を４０体積％以上６５体積％未満含有し、残
部が第２の結合材からなる。第１の結合材は、Ａｌを３
重量％以上４０重量％以下含有し、残部が、（Ｔｉ，
Ｍ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｎおよび（Ｔｉ，Ｍ）（ＣＮ）か
らなる群から選択された１種以上のＴｉ化合物と不可避
不純物とからなる。ここで、ＭはＴｉ以外の周期律表第
ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移金属元素である。第２の
結合材は、Ａｌを２重量％以上３０重量％以下含有し、
残部が、（Ｔｉ，Ｘ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｘ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ｘ）（ＣＮ）からなる群から選択された１種以上の
Ｔｉ化合物と不可避不純物とからなる。ここで、ＸはＴ
ｉ以外の周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移金属
元素である。
【００１０】上記のように構成された第１の焼結体層と
第２の焼結体層とが切削工具の刃先部を構成する。第１
の焼結体層の主表面がすくい面を構成するように配され
る。第１の焼結体層の厚みは０．０４ｍｍ以上０．２ｍ
ｍ未満である。
第２の焼結体層とが切削工具の刃先部を構成する。第１
の焼結体層の主表面がすくい面を構成するように配され
る。第１の焼結体層の厚みは０．０４ｍｍ以上０．２ｍ
ｍ未満である。
【００１１】好ましくは、上記ＭはＷであり、上記Ｘは
Ｈｆである。
Ｈｆである。
【００１２】
【作用】この発明の高硬度焼結体切削工具においては、
第１の焼結体層の主表面がすくい面を構成する。この第
１の焼結体層を構成するｃＢＮの体積含有率は第２の焼
結体層に比べて高くなっている。ｃＢＮは化学的に安定
であるため、境界摩耗やすくい面摩耗に対する耐性は、
第２の焼結体層よりも第１の焼結体層のほうが強くな
る。
第１の焼結体層の主表面がすくい面を構成する。この第
１の焼結体層を構成するｃＢＮの体積含有率は第２の焼
結体層に比べて高くなっている。ｃＢＮは化学的に安定
であるため、境界摩耗やすくい面摩耗に対する耐性は、
第２の焼結体層よりも第１の焼結体層のほうが強くな
る。
【００１３】一方、第２の焼結体層を構成するｃＢＮの
体積含有率は第１の焼結体層よりも低く、ｃＢＮ粒子が
強固に結合材により保持されている。そのため、第２の
焼結体層においては、ｃＢＮの結合力の低下が防止され
るので、ｃＢＮ粒子の脱落が生じにくくなっている。そ
の結果、第２の焼結体層の表面においては逃げ面摩耗が
第１の焼結体層に比べて進行し難くなる。
体積含有率は第１の焼結体層よりも低く、ｃＢＮ粒子が
強固に結合材により保持されている。そのため、第２の
焼結体層においては、ｃＢＮの結合力の低下が防止され
るので、ｃＢＮ粒子の脱落が生じにくくなっている。そ
の結果、第２の焼結体層の表面においては逃げ面摩耗が
第１の焼結体層に比べて進行し難くなる。
【００１４】このように、この発明の切削工具において
は、摩耗部位に応じてｃＢＮ焼結体層が刃先部分を構成
する。これにより、局部的な摩耗の進行が防止され、切
削工具の寿命が長くなる。
は、摩耗部位に応じてｃＢＮ焼結体層が刃先部分を構成
する。これにより、局部的な摩耗の進行が防止され、切
削工具の寿命が長くなる。
【００１５】また、この発明においては、すくい面を構
成する第１の焼結体層の厚みが０．０４ｍｍ以上０．２
ｍｍ未満である。第１の焼結体層の厚みが０．０４ｍｍ
未満であると、すくい面摩耗や境界摩耗が第１の焼結体
層の厚み以上の摩耗量で発生する可能性があるので、好
ましくない。また、第１の焼結体層の厚みが０．２ｍｍ
を超えると、第１の焼結体層の主表面に交差する面にお
いて逃げ面摩耗が進行しやすくなるので好ましくない。
成する第１の焼結体層の厚みが０．０４ｍｍ以上０．２
ｍｍ未満である。第１の焼結体層の厚みが０．０４ｍｍ
未満であると、すくい面摩耗や境界摩耗が第１の焼結体
層の厚み以上の摩耗量で発生する可能性があるので、好
ましくない。また、第１の焼結体層の厚みが０．２ｍｍ
を超えると、第１の焼結体層の主表面に交差する面にお
いて逃げ面摩耗が進行しやすくなるので好ましくない。
【００１６】また、第１の焼結体層のｃＢＮの体積含有
率は７５体積％以上９８体積％未満である。ｃＢＮが７
５体積％未満では、化学的に安定なｃＢＮの量が相対的
に少なくなり、すくい面摩耗が生じやすくなる。ｃＢＮ
が９８体積％を超えると、結合材の量が相対的に低下
し、ｃＢＮ粒子の結合強度が低下する。
率は７５体積％以上９８体積％未満である。ｃＢＮが７
５体積％未満では、化学的に安定なｃＢＮの量が相対的
に少なくなり、すくい面摩耗が生じやすくなる。ｃＢＮ
が９８体積％を超えると、結合材の量が相対的に低下
し、ｃＢＮ粒子の結合強度が低下する。
【００１７】さらに、第２の焼結体層のｃＢＮの体積含
有率は４０体積％以上６５体積％未満である。ｃＢＮが
４０体積％未満であると、焼結体の強度および硬度が低
下し、相対的に結合材が多くなることにより、たとえば
高硬度鋼等を切削した場合機械的摩耗の進展が早くなっ
たりする。ｃＢＮが６５体積％を超えると、耐すくい面
摩耗は向上するものの、ｃＢＮ粒子を保持している結合
材とｃＢＮの結合強度が低下し、ｃＢＮ粒子の脱落が生
じる。
有率は４０体積％以上６５体積％未満である。ｃＢＮが
４０体積％未満であると、焼結体の強度および硬度が低
下し、相対的に結合材が多くなることにより、たとえば
高硬度鋼等を切削した場合機械的摩耗の進展が早くなっ
たりする。ｃＢＮが６５体積％を超えると、耐すくい面
摩耗は向上するものの、ｃＢＮ粒子を保持している結合
材とｃＢＮの結合強度が低下し、ｃＢＮ粒子の脱落が生
じる。
【００１８】第１の結合材はＡｌを３重量％以上４０重
量％以下含有する。Ａｌが３重量％未満であれば、Ａｌ
とｃＢＮの反応が不十分なため、結合材によるｃＢＮの
保持力が弱くなる。Ａｌが４０重量％を超えると、焼結
後に生じた生成物ＡｌＢ2 等が多くなり、相対的にＡｌ
Ｂ2 等よりも耐摩耗性に優れた（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ，（Ｔ
ｉ，Ｍ）（ＣＮ），（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ化合物の含有量が低
下するので充分な耐摩耗性が得られないのに加えて耐ク
レータ摩耗性も低下する。
量％以下含有する。Ａｌが３重量％未満であれば、Ａｌ
とｃＢＮの反応が不十分なため、結合材によるｃＢＮの
保持力が弱くなる。Ａｌが４０重量％を超えると、焼結
後に生じた生成物ＡｌＢ2 等が多くなり、相対的にＡｌ
Ｂ2 等よりも耐摩耗性に優れた（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ，（Ｔ
ｉ，Ｍ）（ＣＮ），（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ化合物の含有量が低
下するので充分な耐摩耗性が得られないのに加えて耐ク
レータ摩耗性も低下する。
【００１９】また、第２の結合材はＡｌを２重量％以上
３０重量％以下含有する。Ａｌが２重量％未満であれ
ば、ＡｌとｃＢＮおよび結合材との反応が不十分なた
め、結合材によるｃＢＮの保持力が低下する。Ａｌが３
０重量％を超えると、ＡｌＢ2 等の反応生成物が多くな
り、ｃＢＮと結合材の結合強度は弱くなるものの、Ａｌ
Ｂ 2 等よりも耐摩耗性に優れた（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｍ）ＣＮ，（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ化合物の相対的な含有量
が低下するので充分な耐摩耗性が得られない。
３０重量％以下含有する。Ａｌが２重量％未満であれ
ば、ＡｌとｃＢＮおよび結合材との反応が不十分なた
め、結合材によるｃＢＮの保持力が低下する。Ａｌが３
０重量％を超えると、ＡｌＢ2 等の反応生成物が多くな
り、ｃＢＮと結合材の結合強度は弱くなるものの、Ａｌ
Ｂ 2 等よりも耐摩耗性に優れた（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｍ）ＣＮ，（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ化合物の相対的な含有量
が低下するので充分な耐摩耗性が得られない。
【００２０】第１の結合材の残部を構成するＴｉ化合物
においてＭがＷであれば、Ｔｉ化合物自体の耐摩耗性が
改善されるので好ましい。第２の結合材を構成するＴｉ
化合物においてＸがＨｆであれば、Ｔｉ化合物の耐熱性
が改善され、特に高速切削等での耐摩耗性が向上するの
で好ましい。
においてＭがＷであれば、Ｔｉ化合物自体の耐摩耗性が
改善されるので好ましい。第２の結合材を構成するＴｉ
化合物においてＸがＨｆであれば、Ｔｉ化合物の耐熱性
が改善され、特に高速切削等での耐摩耗性が向上するの
で好ましい。
【００２１】
実施例１
第１の焼結体層の原料粉末として、Ａｌを１０重量％含
有し、残部が（Ｔｉ，Ｗ）Ｃである結合材粉末と、ｃＢ
Ｎ粉末とを準備した。結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積
比で２０対８０となるように混合した。この混合粉末を
超硬合金製ポットとボールを用いて均一に混合すること
により、所定の粒度を有する第１の焼結体層の原料粉末
を作製した。
有し、残部が（Ｔｉ，Ｗ）Ｃである結合材粉末と、ｃＢ
Ｎ粉末とを準備した。結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積
比で２０対８０となるように混合した。この混合粉末を
超硬合金製ポットとボールを用いて均一に混合すること
により、所定の粒度を有する第１の焼結体層の原料粉末
を作製した。
【００２２】次に、第２の焼結体層の結合材粉末とし
て、表１に示される組成を有するように、Ｔｉを含有す
る炭化物、窒化物、炭窒化物またはこれらの固溶体粉末
とアルミニウム粉末との混合粉末を準備した。この結合
材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比で４５対５５となるよう
に配合し、これを超硬合金製ポットとボールを用いて均
一混合することにより、所定の粒度を有する第２の焼結
体層の原料粉末を準備した。
て、表１に示される組成を有するように、Ｔｉを含有す
る炭化物、窒化物、炭窒化物またはこれらの固溶体粉末
とアルミニウム粉末との混合粉末を準備した。この結合
材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比で４５対５５となるよう
に配合し、これを超硬合金製ポットとボールを用いて均
一混合することにより、所定の粒度を有する第２の焼結
体層の原料粉末を準備した。
【００２３】その後、Ｍｏ製の容器に超硬合金からなる
円板を入れた後、第２の焼結体層の原料粉末、第１の焼
結体層の原料粉末の順に混合粉末を充填した。次に、こ
の容器を超高圧・高温装置に入れ、圧力５０ｋｂ、温度
１３００℃で１５分間焼結した。
円板を入れた後、第２の焼結体層の原料粉末、第１の焼
結体層の原料粉末の順に混合粉末を充填した。次に、こ
の容器を超高圧・高温装置に入れ、圧力５０ｋｂ、温度
１３００℃で１５分間焼結した。
【００２４】得られた焼結体の組織を観察したところ、
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
【００２５】各焼結体の第１層の主表面がすくい面を構
成し、かつその厚みが０．０５ｍｍとなるように加工
し、切削加工用の各チップを作製した。切削加工用の各
チップが超硬合金母材に取付けられた切削工具を用い
て、直径が１００ｍｍのダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ６０）
材からなる丸棒の外周を切削した。切削条件は、切削速
度：３００ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．３５ｍｍ、送り：
０．２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式で切削時間は３０分間であっ
た。３０分間切削後の刃先の摩耗状態と欠損の有無を測
定したところ、表１に示す結果が得られた。
成し、かつその厚みが０．０５ｍｍとなるように加工
し、切削加工用の各チップを作製した。切削加工用の各
チップが超硬合金母材に取付けられた切削工具を用い
て、直径が１００ｍｍのダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ６０）
材からなる丸棒の外周を切削した。切削条件は、切削速
度：３００ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．３５ｍｍ、送り：
０．２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式で切削時間は３０分間であっ
た。３０分間切削後の刃先の摩耗状態と欠損の有無を測
定したところ、表１に示す結果が得られた。
【００２６】
【表１】
【００２７】実施例２
第２の焼結体層の結合材粉末として、（Ｔｉ，Ｈｆ）Ｃ
粉末とアルミニウム粉末とを重量比で９対１の割合で混
合した粉末を準備した。この結合材粉末とｃＢＮ粉末と
を体積比で４０対６０となるように配合し、これを超硬
合金製ポットとボールを用いて均一に混合することによ
り、第２の焼結体層の原料粉末を準備した。
粉末とアルミニウム粉末とを重量比で９対１の割合で混
合した粉末を準備した。この結合材粉末とｃＢＮ粉末と
を体積比で４０対６０となるように配合し、これを超硬
合金製ポットとボールを用いて均一に混合することによ
り、第２の焼結体層の原料粉末を準備した。
【００２８】次に、第１の焼結体層の結合材粉末とし
て、表２に示される組成を有するように、各試料毎にＴ
ｉを含有する炭化物、窒化物、炭窒化物またはこれらの
固溶体粉末とアルミニウム粉末とを混合することにより
準備した。これらの結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比
で７８対２２の割合で配合し、これを超硬合金製ポット
とボールを用いて均一に混合することにより、第１の焼
結体層の原料粉末を作製した。
て、表２に示される組成を有するように、各試料毎にＴ
ｉを含有する炭化物、窒化物、炭窒化物またはこれらの
固溶体粉末とアルミニウム粉末とを混合することにより
準備した。これらの結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比
で７８対２２の割合で配合し、これを超硬合金製ポット
とボールを用いて均一に混合することにより、第１の焼
結体層の原料粉末を作製した。
【００２９】実施例１と同様に、Ｍｏ製の容器内に超硬
合金からなる円板を入れた後、その上に第２の焼結体層
の原料粉末を充填し、さらにその上に第１の焼結体層の
原料粉末を充填した。その後、この容器を超高圧・高温
装置に入れ、圧力４５ｋｂ、温度１３００℃で２０分間
焼結した。
合金からなる円板を入れた後、その上に第２の焼結体層
の原料粉末を充填し、さらにその上に第１の焼結体層の
原料粉末を充填した。その後、この容器を超高圧・高温
装置に入れ、圧力４５ｋｂ、温度１３００℃で２０分間
焼結した。
【００３０】得られた焼結体の組織を観察したところ、
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
【００３１】上記各焼結体を切削加工用チップに加工し
た。各焼結体の第１層がすくい面を構成し、かつその厚
みが表２に示される厚みとなるように、切削加工用の各
チップを作製した。各チップが超硬合金母材に取付けら
れた切削工具を用いて、直径が１００ｍｍのインコネル
７１８材からなる丸棒の外周を切削した。切削条件は、
切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．２０ｍｍ、
送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式であった。切削可能
時間を測定し、切削が不可能になった原因を調査したと
ころ、表２に示す結果が得られた。
た。各焼結体の第１層がすくい面を構成し、かつその厚
みが表２に示される厚みとなるように、切削加工用の各
チップを作製した。各チップが超硬合金母材に取付けら
れた切削工具を用いて、直径が１００ｍｍのインコネル
７１８材からなる丸棒の外周を切削した。切削条件は、
切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．２０ｍｍ、
送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式であった。切削可能
時間を測定し、切削が不可能になった原因を調査したと
ころ、表２に示す結果が得られた。
【００３２】
【表２】
【００３３】比較例の試料Ｎｏ．１５においては、第１
の焼結体層の厚みが薄いため、境界摩耗の進行が著し
く、寿命が短くなったものと考えられる。比較例の試料
Ｎｏ．１６では、第１の焼結体層の結合材においてアル
ミニウムの含有量が多いため、第１の焼結体層のすくい
面摩耗の進行が著しかった。比較例の試料Ｎｏ．１７で
は、第１の焼結体層のアルミニウムの含有量が少ないた
め、結合強度が低下し、欠損を招いたものと考えられ
る。比較例の試料Ｎｏ．１８では、第１の焼結体層の厚
みが大きいので、逃げ面摩耗の進行が著しかった。
の焼結体層の厚みが薄いため、境界摩耗の進行が著し
く、寿命が短くなったものと考えられる。比較例の試料
Ｎｏ．１６では、第１の焼結体層の結合材においてアル
ミニウムの含有量が多いため、第１の焼結体層のすくい
面摩耗の進行が著しかった。比較例の試料Ｎｏ．１７で
は、第１の焼結体層のアルミニウムの含有量が少ないた
め、結合強度が低下し、欠損を招いたものと考えられ
る。比較例の試料Ｎｏ．１８では、第１の焼結体層の厚
みが大きいので、逃げ面摩耗の進行が著しかった。
【００３４】実施例３
第１の焼結体層の結合材粉末として、Ａｌを１５重量％
含有し、残部が（ＴｉＨｆ）Ｃである粉末を準備した。
この結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比で表３に示され
る配合比となるように混合することにより、各試料の第
１の焼結体層の原料粉末を作製した。
含有し、残部が（ＴｉＨｆ）Ｃである粉末を準備した。
この結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積比で表３に示され
る配合比となるように混合することにより、各試料の第
１の焼結体層の原料粉末を作製した。
【００３５】第２の焼結体層の結合材粉末として、Ａｌ
を１０重量％含有し、残部が（ＴｉＷ）（ＣＮ）である
粉末を準備した。この結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積
比で表３で示される組成を有するように配合し、これを
超硬合金製ポットとボールを用いて均一に混合すること
により、第２の焼結体層の原料粉末を各試料毎に作製し
た。
を１０重量％含有し、残部が（ＴｉＷ）（ＣＮ）である
粉末を準備した。この結合材粉末とｃＢＮ粉末とを体積
比で表３で示される組成を有するように配合し、これを
超硬合金製ポットとボールを用いて均一に混合すること
により、第２の焼結体層の原料粉末を各試料毎に作製し
た。
【００３６】次に、Ｍｏ製の容器内にＷＣ−８重量％Ｃ
ｏ組成の超硬合金からなる円板を入れた後、その上面に
第２の焼結体層の原料粉末を充填し、さらに第１の焼結
体層の原料粉末を充填した。その後、この容器を超高圧
・高温装置に入れ、圧力４５ｋｂ、温度１２５０℃で２
０分間焼結した。
ｏ組成の超硬合金からなる円板を入れた後、その上面に
第２の焼結体層の原料粉末を充填し、さらに第１の焼結
体層の原料粉末を充填した。その後、この容器を超高圧
・高温装置に入れ、圧力４５ｋｂ、温度１２５０℃で２
０分間焼結した。
【００３７】得られた焼結体の組織を観察したところ、
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
超硬合金上に上記２種の混合粉末に対応する２層構造を
有する焼結体が強固に接合していることが確認された。
【００３８】上記各焼結体を切削加工用チップに加工し
た。各焼結体の第１層がすくい面を構成し、かつその厚
みが０．０５ｍｍとなるように加工し、切削加工用の各
チップを作製した。各チップが超硬合金母材に取付けら
れた切削工具を用いて、直径が１００ｍｍのダクタイル
鋳鉄（ＦＣＤ４５）材からなる丸棒の外周を切削した。
切削条件は、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：
０．３ｍｍ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式であっ
た。切削可能であった時間を測定したところ、表３に示
す結果が得られた。
た。各焼結体の第１層がすくい面を構成し、かつその厚
みが０．０５ｍｍとなるように加工し、切削加工用の各
チップを作製した。各チップが超硬合金母材に取付けら
れた切削工具を用いて、直径が１００ｍｍのダクタイル
鋳鉄（ＦＣＤ４５）材からなる丸棒の外周を切削した。
切削条件は、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：
０．３ｍｍ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、湿式であっ
た。切削可能であった時間を測定したところ、表３に示
す結果が得られた。
【００３９】
【表３】
【００４０】この発明による切削工具の刃先部を構成す
る焼結体の構造は図１に示される。刃先部１０は、ｃＢ
Ｎを体積で高濃度に含有する第１の焼結体層１１と、ｃ
ＢＮを体積で低濃度に含有する第２の焼結体層１２とか
ら構成される。第１の焼結体層１１の厚みは０．０４ｍ
ｍ以上０．２ｍｍ未満である。
る焼結体の構造は図１に示される。刃先部１０は、ｃＢ
Ｎを体積で高濃度に含有する第１の焼結体層１１と、ｃ
ＢＮを体積で低濃度に含有する第２の焼結体層１２とか
ら構成される。第１の焼結体層１１の厚みは０．０４ｍ
ｍ以上０．２ｍｍ未満である。
【００４１】図２は、図１に示された刃先部１０を超硬
合金母材に取付けた状態を示す部分斜視図である。第１
の焼結体層１１の主表面がすくい面１０ａを構成する。
切れ刃１０ｃを境にすくい面１０ａと隣合う逃げ面１０
ｂは、主に第２の焼結体層１２から構成される。このよ
うな配置になるように２層構造の焼結体からなる刃先部
１０が母材５０に取付けられる。
合金母材に取付けた状態を示す部分斜視図である。第１
の焼結体層１１の主表面がすくい面１０ａを構成する。
切れ刃１０ｃを境にすくい面１０ａと隣合う逃げ面１０
ｂは、主に第２の焼結体層１２から構成される。このよ
うな配置になるように２層構造の焼結体からなる刃先部
１０が母材５０に取付けられる。
【００４２】図３はこの発明の切削工具を用いた切削状
況を示す部分断面図である。切れ刃１０ｃが被削材１０
０の表面に入り込むように刃先部１０が設けられる。す
くい面１０ａを構成する第１の焼結体層１１の上方に切
屑１０１が発生する。
況を示す部分断面図である。切れ刃１０ｃが被削材１０
０の表面に入り込むように刃先部１０が設けられる。す
くい面１０ａを構成する第１の焼結体層１１の上方に切
屑１０１が発生する。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、摩耗
部位に応じて２層構造の焼結体から切削工具の刃先部が
構成されるので、局部的に著しく摩耗が進行せず、切削
工具の寿命を長くすることが可能になる。
部位に応じて２層構造の焼結体から切削工具の刃先部が
構成されるので、局部的に著しく摩耗が進行せず、切削
工具の寿命を長くすることが可能になる。
【図１】この発明に従った切削工具の刃先部を構成する
焼結体の構造を示す断面図である。
焼結体の構造を示す断面図である。
【図２】この発明に従った切削工具を示す部分斜視図で
ある。
ある。
【図３】この発明の切削工具を用いて被削材が切削され
る状況を示す部分断面図である。
る状況を示す部分断面図である。
【図４】従来の切削工具を示す部分斜視図である。
【図５】従来の切削工具を用いて被削材を切削する状態
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図６】切削工具の刃先部における摩耗部位を概念的に
示す図である。
示す図である。
図において、１０は刃先部、１０ａはすくい面、１０ｂ
は逃げ面、１０ｃは切れ刃、１１は第１の焼結体層、１
２は第２の焼結体層を示す。
は逃げ面、１０ｃは切れ刃、１１は第１の焼結体層、１
２は第２の焼結体層を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】 立方晶窒化硼素を７５体積％以上９８体
積％未満含有し、残部が第１の結合材からなる第１の焼
結体層と、立方晶窒化硼素を４０体積％以上６５体積％
未満含有し、残部が第２の結合材からなり、前記第１の
焼結体層に接合された第２の焼結体層とを備え、前記第
１の結合材は、Ａｌを３重量％以上４０重量％以下含有
し、残部が、（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｎおよび
（Ｔｉ，Ｍ）（ＣＮ）からなる群から選択された１種以
上のＴｉ化合物（ただし、ＭはＴｉ以外の周期律表第Ｉ
Ｖａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移金属元素である）と不可避
不純物とからなり、前記第２の結合材は、Ａｌを２重量
％以上３０重量％以下含有し、残部が、（Ｔｉ，Ｘ）
Ｃ、（Ｔｉ，Ｘ）Ｎおよび（Ｔｉ，Ｘ）（ＣＮ）からな
る群から選択された１種以上のＴｉ化合物（ただし、Ｘ
はＴｉ以外の周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の遷移
金属元素である）と不可避不純物とからなり、前記第１
および第２の焼結体層が刃先部を構成し、前記第１の焼
結体層の主表面がすくい面を構成するように配され、前
記第１の焼結体層の厚みが０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ
未満である、高硬度焼結体切削工具。 - 【請求項２】 前記ＭはＷである、請求項１に記載の高
硬度焼結体切削工具。 - 【請求項３】 前記ＸはＨｆである、請求項１に記載の
高硬度焼結体切削工具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153099A JP2861486B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 高硬度焼結体切削工具 |
| DE69205075T DE69205075T2 (de) | 1991-06-25 | 1992-06-24 | Hartgesinterter Presskörper für Werkzeuge. |
| EP92110630A EP0520403B1 (en) | 1991-06-25 | 1992-06-24 | Hard sintered compact for tools |
| US07/904,353 US5395700A (en) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | Hard sintered compact for tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153099A JP2861486B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 高硬度焼結体切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054101A true JPH054101A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2861486B2 JP2861486B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=15554956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3153099A Expired - Lifetime JP2861486B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 高硬度焼結体切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861486B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009518193A (ja) * | 2005-12-12 | 2009-05-07 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 多結晶質立方晶窒化ホウ素製切削工具部品 |
| JP2010524807A (ja) * | 2006-04-21 | 2010-07-22 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 立方晶窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2011219360A (ja) * | 2004-10-28 | 2011-11-04 | Kyocera Corp | 立方晶窒化硼素質焼結体およびそれを用いた切削工具 |
| JP2013040102A (ja) * | 2012-11-19 | 2013-02-28 | Element Six (Production) (Pty) Ltd | 立方晶窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2013146799A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Materials Corp | ｃＢＮ焼結体切削工具およびその製造方法 |
| JP2015024469A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| JP2016150430A (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化硼素複合焼結体インサート |
| JP2016198871A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | 新日鐵住金株式会社 | 金属管管端部の旋削加工方法及び金属管の製造方法 |
| JP2019167256A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結体及びこれからなる切削工具 |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP3153099A patent/JP2861486B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011219360A (ja) * | 2004-10-28 | 2011-11-04 | Kyocera Corp | 立方晶窒化硼素質焼結体およびそれを用いた切削工具 |
| JP2009518193A (ja) * | 2005-12-12 | 2009-05-07 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 多結晶質立方晶窒化ホウ素製切削工具部品 |
| JP2010524807A (ja) * | 2006-04-21 | 2010-07-22 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 立方晶窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2010524699A (ja) * | 2006-04-21 | 2010-07-22 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 立方晶窒化ホウ素複合材料及び工具 |
| US8414229B2 (en) | 2006-04-21 | 2013-04-09 | Element Six Abrasives S.A. | cBN composite material and tool |
| JP2013146799A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Mitsubishi Materials Corp | ｃＢＮ焼結体切削工具およびその製造方法 |
| JP2013040102A (ja) * | 2012-11-19 | 2013-02-28 | Element Six (Production) (Pty) Ltd | 立方晶窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2015024469A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| JP2016150430A (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化硼素複合焼結体インサート |
| JP2016198871A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | 新日鐵住金株式会社 | 金属管管端部の旋削加工方法及び金属管の製造方法 |
| JP2019167256A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結体及びこれからなる切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2861486B2 (ja) | 1999-02-24 |
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