JPH0585281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、切削加工用の切削工具に関する。た
とえば高硬度の鉄系材料を鏡面切削加工するのに
も、好適に用い得るように構成した切削工具に関
する。

〔発明の背景〕

切削工具としては、従来より、その切刃部にダ
イヤモンドを使用したものがよく知られている。
すなわち、アルミニウムや銅等の非鉄金属材料の
精密切削や鏡面切削等の切削工具として、単結晶
ダイヤモンドを切刃部に用いた切削工具がよく用
いられている。

しかしこのようなダイヤモンドを用いた切削工
具は、或る種の材料の切削には使用できないとい
う問題がある。たとえば焼き入れした炭素鋼やス
テンレス鋼のような鉄系材料を切削加工すると、
その切削熱によりダイヤモンドが鉄と反応して炭
化物を作るため、ダイヤモンドの摩耗が激しくな
り、正常な切削ができなくなる。

このため、鉄系材料の切削加工は、窒化硼素の
結晶を焼結した多結晶体に刃先部を形成した切削
工具が用いられている。この切削工具の従来の一
例を第１図に示す。

第１図の従来例においては、シヤンク１に基台
３を介して多結晶焼結体で形成されたチツプ３の
切刃部には、チヤンフア４、逃げ面５が形成され
ている。ところがこのような切削工具では、切削
面の粗さに影響を与える逃げ面５の面粗さを0.05
〓CmRmax以下に研磨して切削加工を行なつて
も、切削面の面粗さが0.1〓mRmaxの鏡面が限界
であつた。

この原因は、第２図に示すように、多結晶焼結
体で形成されたチツプ３では、切刃部を構成する
逃げ面５とすくい面６の交叉稜すなわち刃先稜７
が結晶粒８を結合するバインダ９のマイクロチツ
ピング１０のために、シヤープネスを確保できな
いためでである。

一方、切刃部の逃げ面に、窒化硼素の単結晶の
｛110｝面もしくは｛111｝面が位置するようにし
た切削工具があるが、｛110｝面と｛111｝面とで
は摩耗特性が異なる。また｛111｝面と｛110｝面
の中でも切削方向の結晶方位を適切に選定しない
と、逆に摩耗が著しくなつてしまうことがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、鉄系材料を鏡面切削することにも好適
に使用でき、しかも耐摩耗性が良好で長寿命の切
削工具を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明においては、
切刃部を形成するチツプとして単結晶窒化硼素を
用いるとともに、切刃部の逃げ面には、単結晶窒
化硼素の｛111｝面を配置し、切削方向は＜211＞
方向として構成するものである。

本発明者らは、窒化硼素の単結晶の各面におい
て摩耗方向と摩耗特性の相関を把握し、種々検討
の結果、このように刃先の逃げ面に最も摩耗しに
くい｛111｝面をとり、切削方向を最も摩耗しに
くい＜211＞方向とすればよいという知見を得て、
本発明に至つたものである。

上記構成によれば、窒化硼素を用いるので鉄系
材料の切削にも好適に使用でき、かつ刃先の逃げ
面と切削方向とを上記の如く選定したことによ
り、摩耗が小さく、よつて寿命が長いという効果
を得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面にしたがつて説明
する。

第３図には、本発明において用い得る窒化硼素
の単結晶体のうち、最も硬度の大きい立方晶窒化
硼素の代表的な晶癖を示す。これの単結晶体にお
いて三角形・六角形の面はすべて｛111｝面であ
る。また第４図乃至第６図は本実施例に係る切削
工具の製造工程を例示するもので、第６図が本例
の切削工具の切刃の先端部を示している。

この切削工具は、第６図に示すように、切削を
行なうための切刃部がその稜線に形成されたチツ
プ１４と、このチツプ１４を保持するシヤンク１
１を備えている。チツプ１４は単結晶窒化硼素に
より形成されている。この場合、切刃部の逃げ面
５には、窒化硼素の結晶の｛111｝面を配置する。
また、切削方向は＜211＞方向として構成する。

このように、逃げ面を｛111｝面、切削方向を
＜211＞方向としたのは、次の理由による。

第７図を参照する。この第７図は、研磨時間と
各面の研磨量の相関を調べたものである。この図
には、代表的なものである｛100｝面、｛110｝面、
｛111｝面につき、その摩耗特性を把握した結果を
示す。図からわかるように、（111）面の＜211＞
方向切削が最も摩耗量が少ない。このことから、
単結晶窒化硼素の切刃部の逃げ面５を｛111｝面
（第７図では（111）面で代表して示した）にと
り、かつ切削方向＜211＞方向にとることで、摩
耗量の少ない、バイト寿命の向上した切削工程が
得られるのである。同じ｛111｝面でも、＜100＞
方向の研摩量と＜211＞方向を比較すると＜100＞
方向を比較すると、＜100＞方向の1/3以下の研摩
量であることが確認でき、また（110）面の＜110
＞方向と比べると1/5以下の研摩量であることが
分かる。

つづいて、第４図乃至第６図を参照して、本例
の切削工具の製造工程の一例を説明する。第４図
は、シヤンク１１に窒化硼素の単結晶体１４′
（完成品のチツプ１４と正正別するためにダツシ
ユを付す）を埋込んだ状態を示す図であり、図示
の如くシヤンク１１の一端には、すり鉢状の穴１
２が形成され、その穴１２の底部にろう材１３が
供給されており、このろう材１３の上に、窒化硼
素の単結晶体１４′を配置する。そしてシヤンク
１１を加熱して、ろう材１３を溶融させながら、
単結晶体１４′をシヤンク１１の軸方向に加圧し
て、単結晶体１４′の一部をシヤンク１１の中に
圧入し、第４図の状態から第５図のようにする。
ついで、シヤンク１１を冷却してろう材１３を凝
固させたのち、シヤンク１１と共に単結晶体１
４′を切削・研磨して、第６図に示すように逃げ
面５とすくい面６を形成し、切削工具とする。

逃げ面５は、前逃げ面として構成することがで
きる。一般に、前逃げ面とする方が精度がよいか
らである。しかし横逃げ面その他適宜に逃げ面は
設定できる。ねじの如くらせん形に切削する場合
には、横桃げ面も効いて来るからである。

第８図は、寿命を考慮したCBN単結晶バイト
の１例である。逃げ面５の（111）面の＜211＞方
向が切削方向とるように設定したものである。図
中、１４は前記例と同じくチツプで、その稜線７
が刃先稜となつており、シヤンク１１に支持され
ている。６はすくい面である。このような面方位
および切削方向とすることにより上述の研摩量に
対応したCBN単結晶バイトの切削時の摩耗量を
低減でき、バイトの長寿命化が図れる。

なお本発明においては窒化硼素は単結晶のもの
を用いるが、厳密な意味での単結晶に限られるも
のではなく、結晶合成時に生じがちな二三の結結
晶が一体となつた双晶の如き結晶であつても、切
刃部の主体をなす代表的な結晶が上記の状態にあ
れば、上述と同様の効果が期待できる。よつて本
明細書でいう「単結晶」とは、このようなものも
含む概念である。

また工具切刃部の単結晶窒化硼素の逃げ面の面
方位や、面内の切削方向についても、厳密に正確
な値に限定されるものではなく、面方位面内の切
削方向がおおよそ上述指定の近くにあれば、本発
明の効果を奏し得るものである。よつて、面方
位、切削方向に関しても、概ね｛111｝面、＜211
＞方向であればよいのであり、効果を失わない程
度において、幅のある概念として用いているもの
である。

当然のことながら、本発明は具体的に実施例で
説明した構成に限られるものではい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の切削工具は、チツプを窒
化硼素により形成したので、鉄系材料の切削加工
にも好適に使用でき、かつ、切刃部の逃げ面には
単結晶窒化硼素の｛111｝面を配置し、切削方向
を＜211＞方向としたので、耐摩耗性が良好で、
長寿面でるという効果を有する。例えば鉄系材料
の切削において前述した実施例の工具を用いた
所、バイト寿命が従来の３倍以上となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の多結晶工具の側面図、第２図
は、従来の多結晶工具の刃先の拡大図である。第
３図は立方晶窒化硼素の単結晶の晶癖を示す拡大
図である。第４図ないし第６図は本発明の一実施
例に係る切削工具を、その製造工程順に示すもの
で、第４図は、シヤンクに窒化硼素の単結晶体を
埋込んだ状態を示す斜視図、第５図は、第４図の
要部を示す拡大断面図、第６図は切削工具として
の切刃の先端部を示す拡大図である。第７図は研
磨時間と単結晶窒化硼素の各面の研摩量を示す説
明図である。第８図は、本発明の他の実施例の切
削工具の刃先拡大図である。 ５……逃げ面、７……稜線、１１……シヤン
ク、１４……単結晶窒化硼素のチツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 稜線に切削を行なうための切刃部が形成され
   たチツプと、このチツプを保持するシヤンクとを
   備える切削工具において、チツプは単結晶窒化硼
   素により形成するとともに、切刃部の逃げ面に
   は、単結晶窒化硼素の｛111｝面を配置し、切削
   方向を＜211＞方向として構成したことを特徴と
   する切削工具。 ２ 逃げ面が前逃げ面であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の切削工具。