JPH06335806A - スローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 母材が超硬合金製で、μ波プラズマＣＶＤ法
などによりダイヤモンドコーティングしてなるスローア
ウェイチップの刃先におけるその被膜のすくい面に対す
る極端な盛り上がりをなくし、クランプに起因する刃先
の損傷を防ぐ。 【構成】 ダイヤモンドコーティングされた状態で、刃
先２ａの上面が、すくい面３ａの中央寄りの平坦面とほ
ぼ同一平面上に位置するように、コーティング前の母材
１１において、その母材１１における刃先２ｂのすくい
面３ｂ寄りの部位（Ｗ）を、すくい面３ｂの中央寄りの
平坦面より所定量（Ｄ）低く形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライスカッターなど
に使用される超硬合金製のスローアウェイチップに関
し、詳しくは、炭化タングステンを主成分としたチップ
母材（基体）にダイヤモンドコーティングをしたスロー
アウェイチップ（以下、単にチップともいう）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種のチップは、切刃の寿命
（耐摩耗性）を向上させるために、刃先を主体としてダ
イヤモンドコーティングすることが行われている。その
手法の一として、μ（マイクロ）波プラズマＣＶＤ（気
相合成）法が知られている。ところで、この技術により
コーティング処理をする場合には、その被膜（覆）の厚
さは通常、数μｍに設定されるが、いずれにおいても、
刃先（切刃の先端）の部分が、すくい面の中央寄りの平
坦な部位（面）に比べ、１０〜２０倍程度と極端に厚く
付く。例えば、すくい面の中央寄りの平坦面が２〜３μ
ｍであると、刃先の部位は４０μｍ程度となり、相対的
に極端に盛り上がる（高くなる）ことが知られている。
すなわち、切刃の先端の近傍のみ極端に厚くコーティン
グされてしまう。

【０００３】これは、上記手法によるダイヤモンドコー
ティングの過程で、母材（コーティング前の焼結体）が
導体であるために、刃先が電極的な作用をなし、その尖
端部分で付着した多結晶であるダイヤモンド粒子が成長
することに起因すると考えられる。一方、このことは、
耐摩耗性（切削性能）を効率的に高めるものであり、切
刃の寿命を向上させる観点からは好ましいことである。
そして、こうした傾向は、コーティングに時間をかける
などし、全体の被膜を厚くするほど顕著となる。こうし
たことから、例えば、μ波プラズマＣＶＤ法によりダイ
ヤモンドコーティングされた超硬スローアウェイチップ
であって、図３に示すように、刃先３２がすくい面３３
と同一平面上にあるように設定されたチップ３１にあっ
ては、巨視的には、すくい面３３は平坦であるが、微視
的には、刃先（稜線）３２の部位のコーティング（被膜
３６）が著しく厚く、したがって、刃先３２の上面はす
くい面３３の中央寄り部位より極端に高くなる（同図拡
大図）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このために、図４に示
すように、このチップ３１のすくい面３３を平坦な押え
面を備えたクランプ手段Ｃにより押えてクランプするク
ランプオン（方式）の場合には、クランプ手段Ｃの押え
面は刃先３２のコーティング（被膜３６）部位に当たっ
ており、クランプ時にはチップ３１は、切刃の刃先３２
を介して締付けられている。すなわち、上記ダイヤモン
ドコーティングチップ３１にあっては、刃先３２の稜線
の部位がすくい面３３の中央寄り部位より高く、したが
って、クランプ時の締め付け力はすくい面３３で受圧さ
れることなく、刃先３２に点又は線接触状態でかかって
いるために、その部位に過大な応力集中が生じて亀裂Ｋ
が入ったり、或いは欠けたりするなど刃先が損傷し易い
といった問題があった。一方、刃先のコーティングの盛
り上がりをなくすためには、ダイヤモンド砥石による研
磨によらざるをえないが、その場合には、工程が増える
分、著しいコストアップとなる。しかも、刃先のコーテ
ィングの膜厚を研磨により減少すると、上記したメリッ
トが生かせない上に、μｍ単位の厚さの研磨はコントロ
ールが難しく、コーティングを消失させ、母材（超硬）
を露出させてしまう危険性も高く、その解決策としては
非合理的であった。本発明は、母材が超硬合金製で、μ
波プラズマＣＶＤ法などによりダイヤモンドコーティン
グしてなるスローアウェイチップのもつ、こうした問題
点を解消することをその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、マイクロ波プラズマ気相合成法等によ
りダイヤモンドコーティングされてなる超硬合金製のス
ローアウェイチップであって、ダイヤモンドコーティン
グされた状態で、刃先の上面がすくい面の中央寄りの平
坦面とほぼ同一平面上に位置するように、ダイヤモンド
コーティング前の母材において、その母材における刃先
のすくい面寄りの部位を、そのすくい面の中央寄りの平
坦面より低く形成したことにある。

【０００６】

【作用】本発明は、ダイヤモンドコーティングされた状
態で、刃先の上面がすくい面の中央寄りの平坦面とほぼ
同一平面上に位置するように、ダイヤモンドコーティン
グ前の母材において、その母材における刃先のすくい面
寄りの部位を、そのすくい面の中央寄りの平坦面より低
く形成してなるものであるから、所定のコーティング後
における刃先の上面がすくい面の中央寄りの平坦面より
極端に高くなることがなく、したがって、平坦な押え面
を備えたクランプ手段によりクランプされても刃先に過
度の応力集中を生じさせない。

【０００７】

【実施例】本発明のチップを具体化した実施例につい
て、図１および図２を参照して詳細に説明する。図中１
は、本例における超硬合金製のスローアウェイチップ
（正面フライス用の６角チップ）であって、上縁外周に
切刃２を備えており、すくい面３と底面４とが平行の板
状に形成され、すくい面３が平坦に形成され、すくい面
３及び切刃２の近傍の逃げ面５側に、μ波プラズマＣＶ
Ｄ法ダイヤモンドコーティングによる被膜６が形成され
てなるものであり、コーティングされた状態で、微視的
にも、切刃２の先端（刃先２ａ）の上面の部位が、本例
ではすくい面３ａの中央寄りの部位よりやや低めである
ものの、ほぼ面一となるように形成されている。

【０００８】すなわち、本例においては、コーティング
前のチップ母材１１は、その刃先２ｂの近傍が、その稜
線に沿うすくい面３ｂ側の部位が幅（Ｗ）が約１００μ
ｍ、深さ（Ｄ）が約５０μｍで全周にわたり、すくい面
３ｂの中央部位より段下がり状に低く形成されている。
なお、すくい面３ｂの中央寄りの平坦面に連なる角７
は、本例では断面約１２０度とされている。この角７
は、なるべく大きい角の鈍角とするか、半径の大きい円
弧断面とするとよい。本例では、この母材１１に、上記
手法によるコーティング処理により被膜６を形成してな
るものであって、その厚さがすくい面３の中央寄りの平
坦面において２〜３μｍで、切刃２の先端で約４０μｍ
となるように処理され、コーティングされた状態で、す
くい面３ａの平坦面より刃先２ａの上面が１２〜１３μ
ｍ程度低くなるように設定されている。しかして、フラ
イスカッターにクランプされるときは、図２に示すよう
に、刃先２ａの上面とクランプ手段Ｃの平坦な押え面と
の間に微小空間Ｇが保持され、チップ１のすくい面３を
押え付ける形で締付けられる結果、刃先２ａないし切刃
２にはクランプに起因する欠けは生じない。

【０００９】次に、本発明について、母材は上記実施例
と同じもので、被膜を全体的に厚くし、前例とは逆に、
コーティングされた状態で刃先の上面がすくい面の中央
寄りの平坦面より僅かに高くなる設定とした試料を製作
し、これについて実際にクランプし、刃先の欠けなど損
傷の発生率を従来例と比較してみた（表１）。ただし試
料は、その被膜の厚さが平坦部において３〜５μｍで、
刃先で約６０〜７０μｍとなるように処理し、刃先の上
面を平坦部より７〜１７μｍ程度高くしたものである。
なお、従来例（比較例）のコーティング厚さは、すくい
面の中央寄り部位が２〜３μｍで、刃先の部位は４０μ
ｍ程度であり、その上面が中央寄り部位より３７〜３８
μｍ程度高いものである。ただし、使用フライスカッタ
ーは１０枚刃（試料数１０）、（バレナイト社製、型番
ＶＭＣ９Ｄ、０９、２５０、１０Ｒ−ＰＤ）、クランプ
手段をなす押え部材の締付け用ボルトの締め付けトル
ク；１３Ｎｍ（一定）。

【表１】

【００１０】結果は表１に示した通りであって、損傷の
発生率は、従来例のものでは６０〜９０％（６〜９個）
もあったのに対して、刃先の上面の高さをすくい面の平
坦面より２０μｍ程度以下におさえた本発明のもので
は、各セットとも２０％（２個）以下であった。なお、
表１中の「セット回数」とは、各試料（チップ）のコー
ナーを変えてクランプを繰返した回数である。この結果
からも実証されるが、すくい面の中央よりの平坦面に対
する刃先の上面の高さを従来例の約半分以下におさえた
場合にも著しい効果がある。この程度の高さの差であれ
ば、クランプ手段側が変形して刃先になじみ、点又は線
接触状態で締付けることなくすくい面を押圧するためと
考えられる。

【００１１】なお、ダイヤモンドコーティング前のチッ
プ母材において、刃先のすくい面寄りに低く形成される
部位の幅は適宜の大きさとすればよい。ただし、この部
位は切刃の全周に沿って設けるとよい。因みに、その幅
（Ｗ）は、一般的なコーティングの条件では２０〜５０
μｍでよいが、成形し易さの点からすると、５０〜３０
０μｍ程度あるとよい。また、低さ（Ｄ）は、ダイヤモ
ンドコーティングされた状態ですくい面の中央寄り部位
の平坦面と刃先の上面がなるべく一致するように、コー
ティング処理時間によるその厚さないし盛り上がり高さ
との関係により設定する。切り屑の処理性を考慮する
と、一般的には１０〜２００μｍ程度がよい。なお、コ
ーティング後の刃先の上面は、理想的にはすくい面の中
央寄り部位の平坦面と同一面、或いはそれよりやや低く
するのが好ましいが、面一に対してプラス２０μｍ程度
高くてもかなりの効果があることは前記した通りであ
る。

【００１２】なお、本発明においては、コーティングが
単層のみならず多層であっても具体化できる。また上記
実施例では、６コーナー仕様（６角）のもので説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく４角チップ
など適宜のコーナー数（又は形）のものとしても、さら
にフライスカッター用に限定されるものでもないし、ポ
ジ、ネガタイプに拘らず具体化できることはいうまでも
ない。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るスローアウェイチップおいては、例えばフライス
カッターに、そのクランプ手段の平坦な押え面で、刃先
とともにすくい面を押さえ付けられてクランプされるよ
うな場合でも刃先に過大な応力が生じない。したがっ
て、刃先のコーティング（被膜）が厚いことによる高耐
摩耗性を生かしつつ、クランプに起因する刃先の損傷の
発生を有効に防止することができる。すなわち、本発明
に係るスローアウェイチップによれば、μ波プラズマＣ
ＶＤ法によるダイヤモンドコーティング処理に代表され
る刃先部位の被膜の極端な厚肉があっても、クランプに
起因する刃先の損傷が有効に防止されるために、その
分、寿命の延長を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスローアウェイチップを具体化し
た実施例を示すものであって、逃げ面側から見た全体概
略図および刃先部分の説明用の拡大断面図である。

【図２】図１に示すスローアウェイチップをクランプし
たときを示す刃先部分の説明用の拡大断面図である。

【図３】従来のスローアウェイチップを示すものであっ
て、逃げ面側から見た全体概略図および刃先部分の説明
用の拡大断面図である。

【図４】図３に示す従来のスローアウェイチップをクラ
ンプしたときの問題点を説明する刃先部分の拡大断面図
である。

【符号の説明】

１ スローアウェイチップ ２ 切刃 ２ａ コーティング後の刃先 ２ｂ チップ母材の刃先 ３ すくい面 ３ａ コーティング後のすくい面 ３ｂ チップ母材のすくい面 １１ チップ母材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波プラズマ気相合成法等により
   ダイヤモンドコーティングされてなる超硬合金製のスロ
   ーアウェイチップであって、ダイヤモンドコーティング
   された状態で、刃先の上面がすくい面の中央寄りの平坦
   面とほぼ同一平面上に位置するように、ダイヤモンドコ
   ーティング前の母材において、その母材における刃先の
   すくい面寄りの部位が、そのすくい面の中央寄りの平坦
   面より低く形成されてなることを特徴とするスローアウ
   ェイチップ。