JPH0570862A - 工具用焼結体の製造法 - Google Patents
工具用焼結体の製造法Info
- Publication number
- JPH0570862A JPH0570862A JP3236170A JP23617091A JPH0570862A JP H0570862 A JPH0570862 A JP H0570862A JP 3236170 A JP3236170 A JP 3236170A JP 23617091 A JP23617091 A JP 23617091A JP H0570862 A JPH0570862 A JP H0570862A
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- Japan
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- sintered
- cutting
- hardness
- sintered compact
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸受鋼などの高硬度材料の高速切削加工に用
いられる工具用焼結体の製造方法に関する。 【構成】 １μｍ以下の微粒ＴｉＮ粉末を成形した後、
真空もしくは不活性ガス雰囲気中、１７００℃以下の温
度で加圧焼結する工具用焼結体の製造法。
いられる工具用焼結体の製造方法に関する。 【構成】 １μｍ以下の微粒ＴｉＮ粉末を成形した後、
真空もしくは不活性ガス雰囲気中、１７００℃以下の温
度で加圧焼結する工具用焼結体の製造法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸受鋼などの高硬度材料
の高速切削加工に用いられる工具用焼結体の製造方法に
関する。
の高速切削加工に用いられる工具用焼結体の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来において、被削材の硬度がロック・
ウェル硬さ（ＨRC) で、６０以上の高硬度材料の加工は
切削加工が困難であるため、主としてダイヤモンド砥粒
等による研削加工を行っている。しかしながら該研削加
工は加工速度が遅いため、工程短縮が思うようにならな
い。
ウェル硬さ（ＨRC) で、６０以上の高硬度材料の加工は
切削加工が困難であるため、主としてダイヤモンド砥粒
等による研削加工を行っている。しかしながら該研削加
工は加工速度が遅いため、工程短縮が思うようにならな
い。
【０００３】この問題を解決するため、高硬度材料を切
削加工する工具として、ＷＣ−Ｃｏを主成分とする超
硬合金工具、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｉ−Ｍｏ系のサーメ
ット工具、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とするセラミックス工
具、ＣＢＮ粒子を高温高圧で焼結したＣＢＮ焼結工具
が種々開発されており、新しい機械加工の分野が展開さ
れつつある。
削加工する工具として、ＷＣ−Ｃｏを主成分とする超
硬合金工具、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｉ−Ｍｏ系のサーメ
ット工具、Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とするセラミックス工
具、ＣＢＮ粒子を高温高圧で焼結したＣＢＮ焼結工具
が種々開発されており、新しい機械加工の分野が展開さ
れつつある。
【０００４】この高硬度材料の切削加工用工具として
は、（ａ）工具摩耗量が小さいこと、（ｂ）切削された
被削材の加工面粗さが良好なこと等の性能が必要とされ
ている。
は、（ａ）工具摩耗量が小さいこと、（ｂ）切削された
被削材の加工面粗さが良好なこと等の性能が必要とされ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
高硬度材料用工具のうち、超硬合金工具やサーメット工
具は金属バインダが加工時の発熱により塑性変形を起こ
し、摩耗が短時間に進行するため適用できないという問
題がある。
高硬度材料用工具のうち、超硬合金工具やサーメット工
具は金属バインダが加工時の発熱により塑性変形を起こ
し、摩耗が短時間に進行するため適用できないという問
題がある。
【０００６】また、セラミックス工具は超硬合金やサー
メットと比較して欠損しやすいこと及びチッピング（微
小領域での剥離亀裂現象をいう）を起こしやすいことか
ら、加工面の粗さが悪く適用できないという問題があ
る。
メットと比較して欠損しやすいこと及びチッピング（微
小領域での剥離亀裂現象をいう）を起こしやすいことか
ら、加工面の粗さが悪く適用できないという問題があ
る。
【０００７】更に、ＣＢＮ焼結工具は高硬度材料の切削
加工用の要求性能には合致しているものの、ＣＢＮを焼
結するために１６００℃以上の高温及び５万気圧以上の
高圧が必要であると共に製造設備が特殊なもので高価と
なり、該ＣＢＮ焼結工具の製造は非常に高価になるとい
う問題がある。
加工用の要求性能には合致しているものの、ＣＢＮを焼
結するために１６００℃以上の高温及び５万気圧以上の
高圧が必要であると共に製造設備が特殊なもので高価と
なり、該ＣＢＮ焼結工具の製造は非常に高価になるとい
う問題がある。
【０００８】前述したように、従来のＡｌ2 Ｏ3 を主成
分とするセラミックス工具は高硬度鋼の高速切削におい
ては、チッピングが発生し適用できない。Ａｌ2 Ｏ3 の
硬さは単体では２０００（Ｈｖ）と十分であるが、熱伝
達率が０．０５ｃａｌ／℃・ｓ・ｃｍと室温付近では高
目であるが、１００℃以上の比較的低い温度で急激に低
下する。このため、被削材との界面で発生した熱の伝達
が悪く、工具表面と内部との温度差がつき、大きな熱応
力が発生し、この熱応力によって、極端な場合には欠損
を生じ、欠損を生じなくても結晶粒が脱落するチッピン
グを生じる。
分とするセラミックス工具は高硬度鋼の高速切削におい
ては、チッピングが発生し適用できない。Ａｌ2 Ｏ3 の
硬さは単体では２０００（Ｈｖ）と十分であるが、熱伝
達率が０．０５ｃａｌ／℃・ｓ・ｃｍと室温付近では高
目であるが、１００℃以上の比較的低い温度で急激に低
下する。このため、被削材との界面で発生した熱の伝達
が悪く、工具表面と内部との温度差がつき、大きな熱応
力が発生し、この熱応力によって、極端な場合には欠損
を生じ、欠損を生じなくても結晶粒が脱落するチッピン
グを生じる。
【０００９】なお、靱性を向上させるため、Ａｌ2 Ｏ3
にＺｒＯ2 を添加してチッピングを防止する方法も考え
られるが、ＺｒＯ2 を添加すると、ＺｒＯ2 の熱伝達率
は０．００５ｃａｌ／℃・ｓ・ｃｍと低く、さらにその
熱伝達率は低下するので、熱応力が大きくなり、対策と
はならない。
にＺｒＯ2 を添加してチッピングを防止する方法も考え
られるが、ＺｒＯ2 を添加すると、ＺｒＯ2 の熱伝達率
は０．００５ｃａｌ／℃・ｓ・ｃｍと低く、さらにその
熱伝達率は低下するので、熱応力が大きくなり、対策と
はならない。
【００１０】セラミックス中で、熱伝達率の高いＴｉＣ
が考えられるが、硬さが３，２００（Ｈｖ）と非常に硬
く、靱性が低いため、可能性は低い。Ｓｉ3Ｎ4 は熱伝
達率も、硬さ、靱性も良好であるが、切削時にＦｅと反
応するため、耐摩耗性が低く、鋼の工具としては適切で
はない。
が考えられるが、硬さが３，２００（Ｈｖ）と非常に硬
く、靱性が低いため、可能性は低い。Ｓｉ3Ｎ4 は熱伝
達率も、硬さ、靱性も良好であるが、切削時にＦｅと反
応するため、耐摩耗性が低く、鋼の工具としては適切で
はない。
【００１１】一方、ＴｉＮは熱伝達率０．０７ｃａｌ／
℃・ｓ・ｃｍと高く、又高温側でも熱伝達率の低下は少
なく、熱応力の点で大巾に改善される可能性がある。
又、硬さも２，０００（Ｈｖ）程度であり、ＴｉＣ程は
脆くない。したがって、高硬度、高速切削用としては適
していると考えられる。
℃・ｓ・ｃｍと高く、又高温側でも熱伝達率の低下は少
なく、熱応力の点で大巾に改善される可能性がある。
又、硬さも２，０００（Ｈｖ）程度であり、ＴｉＣ程は
脆くない。したがって、高硬度、高速切削用としては適
していると考えられる。
【００１２】なお、ＴｉＮを工具に使用する試みはサー
メットや粉末ハイス等金属バインダを結合材とするもの
では行われていた。これらの工具は主にハイス（高速度
工具鋼の一般的な呼び方）の改善を目的とし、ＨRC硬さ
３０以下の軟い被削材を対象としたものであり、仕上精
度の向上、高能率化等の効果が確認されていた。しかし
ながら、ＴｉＮ単体の優れた特性を発揮させるためには
良好な焼結体の製造が鍵となる。
メットや粉末ハイス等金属バインダを結合材とするもの
では行われていた。これらの工具は主にハイス（高速度
工具鋼の一般的な呼び方）の改善を目的とし、ＨRC硬さ
３０以下の軟い被削材を対象としたものであり、仕上精
度の向上、高能率化等の効果が確認されていた。しかし
ながら、ＴｉＮ単体の優れた特性を発揮させるためには
良好な焼結体の製造が鍵となる。
【００１３】従来、ＴｉＮは焼結が困難といわれ、又、
焼結ができたにしても欠陥が大きく、欠損などの問題で
工具としては実用されていなかった。
焼結ができたにしても欠陥が大きく、欠損などの問題で
工具としては実用されていなかった。
【００１４】本発明は上記技術水準に鑑み、ＴｉＮの良
好な焼結体が得られる方法を提供しようとするものであ
る。
好な焼結体が得られる方法を提供しようとするものであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は１μｍ以下の微
粒ＴｉＮ粉末を成形した後、真空もしくは不活性ガス雰
囲気中、１７００℃以下の温度で加圧焼結することを特
徴とする工具用焼結体の製造法である。
粒ＴｉＮ粉末を成形した後、真空もしくは不活性ガス雰
囲気中、１７００℃以下の温度で加圧焼結することを特
徴とする工具用焼結体の製造法である。
【００１６】本発明で加圧焼結とは、例えばホットプレ
ス法やＨＩＰ（HotIsostatic Press ：熱間静水圧加
圧）法による焼結法を用い、真空もしくは不活性ガス雰
囲気中で焼成することをいう。上記焼成温度を１７００
℃以下に限定するのは、工具の定常的な摩耗は焼成後の
粒径が細かいほど小さくなり望ましいためで、１７００
℃以上とすると、粒径の異常成長が顕著となり、切削工
具として使用する場合、寿命の低下が著しいからであ
る。
ス法やＨＩＰ（HotIsostatic Press ：熱間静水圧加
圧）法による焼結法を用い、真空もしくは不活性ガス雰
囲気中で焼成することをいう。上記焼成温度を１７００
℃以下に限定するのは、工具の定常的な摩耗は焼成後の
粒径が細かいほど小さくなり望ましいためで、１７００
℃以上とすると、粒径の異常成長が顕著となり、切削工
具として使用する場合、寿命の低下が著しいからであ
る。
【００１７】
【作用】高硬度（Ｒｃ：６０以上）材の高速切削が可能
となり、同時に仕上げ面粗さも従来のＣＢＮ焼結工具に
ほぼ匹敵するまでに改善された。
となり、同時に仕上げ面粗さも従来のＣＢＮ焼結工具に
ほぼ匹敵するまでに改善された。
【００１８】
【実施例】実施例として２例、比較例として２例製造
し、通常のＣＢＮ焼結工具と併せて切削試験を実施し
た。
し、通常のＣＢＮ焼結工具と併せて切削試験を実施し
た。
【００１９】実施例１は０．５μｍのＴｉＮ粉末を１６
００℃で真空中でホットプレス（圧力４００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ) して焼結した。実施例２は上記粉末を１５００℃
で真空中でホットプレスして焼結した。
００℃で真空中でホットプレス（圧力４００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ) して焼結した。実施例２は上記粉末を１５００℃
で真空中でホットプレスして焼結した。
【００２０】比較例１は１．５μｍのＴｉＮ粉末を１６
００℃で真空中でホットプレスして焼結した。比較例２
は０．５μｍのＴｉＮ粉末を１８００℃で真空中でホッ
トプレスして焼結した。
００℃で真空中でホットプレスして焼結した。比較例２
は０．５μｍのＴｉＮ粉末を１８００℃で真空中でホッ
トプレスして焼結した。
【００２１】その後、スローアウェイチップ｛ＩＳＯ記
号ＳＮＭＮ４３２（加工後寸法：１２．７ｍｍ×１２．
７ｍｍ×４．７６ｍｍ、コーナー半径：０．８ｍｍ）｝
の形状に加工して工具とした。
号ＳＮＭＮ４３２（加工後寸法：１２．７ｍｍ×１２．
７ｍｍ×４．７６ｍｍ、コーナー半径：０．８ｍｍ）｝
の形状に加工して工具とした。
【００２２】なお、粉末径はジルコニアボールミルの粉
砕時間によって調整している。
砕時間によって調整している。
【００２３】得られた工具を用い、以下の条件で切削試
験を行い、それぞれの評価を行った。 〇 被削材：ＳＶＪ２（ＨRC：６２程度）、 〇 切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、 〇 切り込み：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 〇 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 〇 工具摩耗量：切削距離４０００ｍ後の逃げ面摩耗
巾。 〇 加工面粗さ：切削距離４０００ｍ後の被削材の加工
面粗さ。
験を行い、それぞれの評価を行った。 〇 被削材：ＳＶＪ２（ＨRC：６２程度）、 〇 切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、 〇 切り込み：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 〇 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 〇 工具摩耗量：切削距離４０００ｍ後の逃げ面摩耗
巾。 〇 加工面粗さ：切削距離４０００ｍ後の被削材の加工
面粗さ。
【００２４】この切削試験結果を表１に示す。なお、こ
こで比較材としたＣＢＮ焼結工具は市販品である。
こで比較材としたＣＢＮ焼結工具は市販品である。
【表１】
【００２５】表１の結果より、０．５μｍの粉末を１７
００℃以下の１６００℃、１５００℃で焼結した実施例
１と実施例２は比較例１、２に比較して優れた切削性能
を示し、ＣＢＮ焼結工具にほぼ匹敵する性能を示した。
００℃以下の１６００℃、１５００℃で焼結した実施例
１と実施例２は比較例１、２に比較して優れた切削性能
を示し、ＣＢＮ焼結工具にほぼ匹敵する性能を示した。
【００２６】実施例２は１５００℃と焼成温度が低いた
め、粒の結合力が弱く、実施例１より摩耗量は大きくな
っているが、結晶粒は小さく脱落粒が少ないため、加工
面粗さは改善されている。
め、粒の結合力が弱く、実施例１より摩耗量は大きくな
っているが、結晶粒は小さく脱落粒が少ないため、加工
面粗さは改善されている。
【００２７】比較例１は粉末粒が大きく脱落が大きく加
工面粗さが非常に大きくなっている。比較例２は１８０
０℃と焼成温度が高く、粒が異常成長し、欠損が大きく
切削不可であった。
工面粗さが非常に大きくなっている。比較例２は１８０
０℃と焼成温度が高く、粒が異常成長し、欠損が大きく
切削不可であった。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、耐摩耗性及び耐欠損性
に優れた工具焼結体が提供でき、特に、軸受鋼などの高
硬度の切削加工などに使用した場合、優れた性能を発揮
できる。
に優れた工具焼結体が提供でき、特に、軸受鋼などの高
硬度の切削加工などに使用した場合、優れた性能を発揮
できる。
Claims (1)
- 【請求項１】 １μｍ以下の微粒ＴｉＮ粉末を成形した
後、真空もしくは不活性ガス雰囲気中、１７００℃以下
の温度で加圧焼結することを特徴とする工具用焼結体の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236170A JPH0570862A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 工具用焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236170A JPH0570862A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 工具用焼結体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570862A true JPH0570862A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16996812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236170A Withdrawn JPH0570862A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 工具用焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0570862A (ja) |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3236170A patent/JPH0570862A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |