JPH0775902A - 切削工具 - Google Patents
切削工具Info
- Publication number
- JPH0775902A JPH0775902A JP22264993A JP22264993A JPH0775902A JP H0775902 A JPH0775902 A JP H0775902A JP 22264993 A JP22264993 A JP 22264993A JP 22264993 A JP22264993 A JP 22264993A JP H0775902 A JPH0775902 A JP H0775902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- sintered body
- cbn
- cutting tool
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 通常の切削条件はもとより、切削油を使用し
ないような過酷な切削条件下においても切屑の溶着を抑
制することが可能な、工具寿命の長い切削工具を提供す
ることにある。 【構成】 ＣＢＮ粒子をＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ等に代表され
る金属バインダーを介して焼結したＣＢＮ焼結体を、切
刃チップとして用いる。このＣＢＮ焼結体の表面に、Ｔ
ｉＮより成る被膜をＰＶＤ法により形成する。 【効果】 ＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によって焼結
体中に含まれるバインダー成分と被削材に含まれる成分
との拡散が阻止され、この拡散に起因する切屑の溶着を
抑制することが可能となる。従って、溶着によって仕上
げ面精度が劣化したり、切刃にチッピング欠損が発生し
て工具寿命が事故的に短縮されたりするような事態を未
然に防ぐことができる。
ないような過酷な切削条件下においても切屑の溶着を抑
制することが可能な、工具寿命の長い切削工具を提供す
ることにある。 【構成】 ＣＢＮ粒子をＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ等に代表され
る金属バインダーを介して焼結したＣＢＮ焼結体を、切
刃チップとして用いる。このＣＢＮ焼結体の表面に、Ｔ
ｉＮより成る被膜をＰＶＤ法により形成する。 【効果】 ＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によって焼結
体中に含まれるバインダー成分と被削材に含まれる成分
との拡散が阻止され、この拡散に起因する切屑の溶着を
抑制することが可能となる。従って、溶着によって仕上
げ面精度が劣化したり、切刃にチッピング欠損が発生し
て工具寿命が事故的に短縮されたりするような事態を未
然に防ぐことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＢＮ（立方晶窒化硼
素）を主成分としてこれを超高圧、高温下にて焼結成形
して成るＣＢＮ焼結体を切刃チップとして用いた切削工
具に関するものである。
素）を主成分としてこれを超高圧、高温下にて焼結成形
して成るＣＢＮ焼結体を切刃チップとして用いた切削工
具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような切削工具に用いられる
ＣＢＮ焼結体としては、例えばＣＢＮ粒子をＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌ等に代表される金属バインダーを介し、バイン
ダー比率５wt％程度で焼結したものや、あるいはＣＢＮ
粒子をＴｉＣ，ＴｉＣＮ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ等に代表さ
れるサーメットバインダーを介し、バインダー比率４０
wt％程度で焼結したものなどが知られている。このよう
なＣＢＮ焼結体は、ダイヤモンドに次いで極めて高硬度
であるという特性を有している。このため、上述のよう
な焼結体を用いたＣＢＮ切削工具によれば、例えばＣｏ
系やＮｉ系の耐熱合金、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金、ある
いはハイスや焼き入れ鋼等の高硬度鋼、またはチルド鋳
鉄などの比較的硬度の高い被削材の切削においても高速
で切削を行なうことが可能であり、かつ工具の高寿命化
が図られるという利点を得ることができる。
ＣＢＮ焼結体としては、例えばＣＢＮ粒子をＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌ等に代表される金属バインダーを介し、バイン
ダー比率５wt％程度で焼結したものや、あるいはＣＢＮ
粒子をＴｉＣ，ＴｉＣＮ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ等に代表さ
れるサーメットバインダーを介し、バインダー比率４０
wt％程度で焼結したものなどが知られている。このよう
なＣＢＮ焼結体は、ダイヤモンドに次いで極めて高硬度
であるという特性を有している。このため、上述のよう
な焼結体を用いたＣＢＮ切削工具によれば、例えばＣｏ
系やＮｉ系の耐熱合金、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金、ある
いはハイスや焼き入れ鋼等の高硬度鋼、またはチルド鋳
鉄などの比較的硬度の高い被削材の切削においても高速
で切削を行なうことが可能であり、かつ工具の高寿命化
が図られるという利点を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＣＢＮ切削工具といえども、例えば切削油を使用す
ることができないなどの過酷な切削条件下においては、
切削時に生成される切屑の刃先への溶着が生じることは
避けられなかった。そして、このような切屑の溶着が生
じると、仕上げ面粗さが著しく劣化されてしまったり、
引いては溶着物によって切刃にチッピング欠損が発生
し、事故的に工具寿命を短縮してしまう結果となる。
うなＣＢＮ切削工具といえども、例えば切削油を使用す
ることができないなどの過酷な切削条件下においては、
切削時に生成される切屑の刃先への溶着が生じることは
避けられなかった。そして、このような切屑の溶着が生
じると、仕上げ面粗さが著しく劣化されてしまったり、
引いては溶着物によって切刃にチッピング欠損が発生
し、事故的に工具寿命を短縮してしまう結果となる。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、通常の切削条
件はもとより、上述のような過酷な切削条件下において
も切屑の溶着を抑制することが可能な、工具寿命の長い
切削工具を提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、通常の切削条
件はもとより、上述のような過酷な切削条件下において
も切屑の溶着を抑制することが可能な、工具寿命の長い
切削工具を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ここで、本発明の発明者
らは上記の課題を解決するために種々の研究を重ねた結
果、被削材がＣｏ，Ｎｉ，Ａｌを組成として含有する場
合においては、当該切削工具の切刃チップとされるＣＢ
Ｎ焼結体にバインダーとして含まれるＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ
成分と、被削材中に含まれる上記Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分
とが、切削の進行に伴って互いに拡散を生じてしまい、
これによって溶着が起こり易くなってしまうという知見
を得るに至った。
らは上記の課題を解決するために種々の研究を重ねた結
果、被削材がＣｏ，Ｎｉ，Ａｌを組成として含有する場
合においては、当該切削工具の切刃チップとされるＣＢ
Ｎ焼結体にバインダーとして含まれるＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ
成分と、被削材中に含まれる上記Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分
とが、切削の進行に伴って互いに拡散を生じてしまい、
これによって溶着が起こり易くなってしまうという知見
を得るに至った。
【０００６】本発明は、このような知見に基づき、上記
の課題を解決するためになされたもので、ＣＢＮ粒子を
バインダーを介して焼結したＣＢＮ焼結体を切刃チップ
として備えた切削工具であって、上記ＣＢＮ焼結体の表
面に、ＴｉＮより成る被膜を形成したことを特徴とする
ものである。
の課題を解決するためになされたもので、ＣＢＮ粒子を
バインダーを介して焼結したＣＢＮ焼結体を切刃チップ
として備えた切削工具であって、上記ＣＢＮ焼結体の表
面に、ＴｉＮより成る被膜を形成したことを特徴とする
ものである。
【０００７】
【作用】このような構成の切削工具においては、ＣＢＮ
焼結体の表面に形成されるＴｉＮ被膜がバリアーとして
作用し、これにより焼結体にバインダーとして含まれる
Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分と、被削材に含まれるＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌ成分との拡散を抑制、防止することが可能とな
る。従って、上記構成の切削工具によれば、このような
拡散に起因する溶着の発生を未然に抑えることができ、
上述のような過酷な切削条件下においても安定的な切削
を行なうことが可能となる。
焼結体の表面に形成されるＴｉＮ被膜がバリアーとして
作用し、これにより焼結体にバインダーとして含まれる
Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分と、被削材に含まれるＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌ成分との拡散を抑制、防止することが可能とな
る。従って、上記構成の切削工具によれば、このような
拡散に起因する溶着の発生を未然に抑えることができ、
上述のような過酷な切削条件下においても安定的な切削
を行なうことが可能となる。
【０００８】ところで、ＣＢＮ粒子を上述のようなバイ
ンダーとともに焼結したＣＢＮ焼結体では、ＣＢＮ粒子
がバインダーの相を介して結合された組織状態となって
いるが、このような粒子間に粒界が存在することは避け
られない。そして、このような粒界を起点として亀裂が
発生し、これによって上述のようなチッピング欠損が惹
起されることとなる。特に、このような粒界が焼結体の
表面に露呈している部位では、この粒界が切欠として作
用してしまい、上記チッピング欠損の発生防止を阻害す
る一因となってしまう。
ンダーとともに焼結したＣＢＮ焼結体では、ＣＢＮ粒子
がバインダーの相を介して結合された組織状態となって
いるが、このような粒子間に粒界が存在することは避け
られない。そして、このような粒界を起点として亀裂が
発生し、これによって上述のようなチッピング欠損が惹
起されることとなる。特に、このような粒界が焼結体の
表面に露呈している部位では、この粒界が切欠として作
用してしまい、上記チッピング欠損の発生防止を阻害す
る一因となってしまう。
【０００９】ここで本発明の発明者らは、ＣＢＮ焼結体
に上記のＴｉＮ被膜を形成するに際して様々な被膜形成
方法を試みたところ、イオンプレーティングやスパッタ
リングに代表されるＰＶＤ（物理的蒸着）法によって上
記ＴｉＮ被膜を形成することにより、焼結体の表面近傍
に位置するＣＢＮ粒子間に一種の圧縮応力的結合力が与
えられ、これとＴｉＮ被膜による上記拡散抑制効果との
相乗効果によってチッピング欠損の発生がより効果的に
防止されるという第二の知見を得ることができた。この
ような知見に基づき、切刃のチッピング欠損の防止とい
う観点からは、ＣＢＮ焼結体の表面に上記ＴｉＮ被膜を
形成するに際しては、これをＰＶＤ法によって行なうの
が望ましい。
に上記のＴｉＮ被膜を形成するに際して様々な被膜形成
方法を試みたところ、イオンプレーティングやスパッタ
リングに代表されるＰＶＤ（物理的蒸着）法によって上
記ＴｉＮ被膜を形成することにより、焼結体の表面近傍
に位置するＣＢＮ粒子間に一種の圧縮応力的結合力が与
えられ、これとＴｉＮ被膜による上記拡散抑制効果との
相乗効果によってチッピング欠損の発生がより効果的に
防止されるという第二の知見を得ることができた。この
ような知見に基づき、切刃のチッピング欠損の防止とい
う観点からは、ＣＢＮ焼結体の表面に上記ＴｉＮ被膜を
形成するに際しては、これをＰＶＤ法によって行なうの
が望ましい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
実施例では、ＣＢＮ粉末と、バインダーとしてＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌの金属粉末のいずれか一種あるいは数種とを様
々な混合比で均一混合し、これを容器に充填して超高圧
高温発生装置により焼結してＣＢＮ焼結体を成形した。
ただし、この時のＣＢＮ粉末と各金属バインダーとの混
合比は表１に示す通りであり、また焼結条件は以下の通
りであった。 焼結温度 ： １３００℃ 圧力 ： ４.０ＧＰａ 焼結時間 ： ３０分
実施例では、ＣＢＮ粉末と、バインダーとしてＣｏ，Ｎ
ｉ，Ａｌの金属粉末のいずれか一種あるいは数種とを様
々な混合比で均一混合し、これを容器に充填して超高圧
高温発生装置により焼結してＣＢＮ焼結体を成形した。
ただし、この時のＣＢＮ粉末と各金属バインダーとの混
合比は表１に示す通りであり、また焼結条件は以下の通
りであった。 焼結温度 ： １３００℃ 圧力 ： ４.０ＧＰａ 焼結時間 ： ３０分
【００１１】次いで、このようにして成形されたＣＢＮ
焼結体の表面に、ＴｉＮをイオンプレーティング装置に
て、ＰＶＤ法によって蒸着して、厚さ１〜１０μmの各
種のＴｉＮ被膜を形成した。このＴｉＮ被膜の厚さを表
１に付記する。ここで、ＰＶＤ法による被膜の蒸着条件
は、以下の通りであった。 炉内温度 ： ５００℃ 炉内雰囲気： Ａｒ １０-3Torr Ｎ2 ２×１０-3Torr
焼結体の表面に、ＴｉＮをイオンプレーティング装置に
て、ＰＶＤ法によって蒸着して、厚さ１〜１０μmの各
種のＴｉＮ被膜を形成した。このＴｉＮ被膜の厚さを表
１に付記する。ここで、ＰＶＤ法による被膜の蒸着条件
は、以下の通りであった。 炉内温度 ： ５００℃ 炉内雰囲気： Ａｒ １０-3Torr Ｎ2 ２×１０-3Torr
【００１２】
【表１】
【００１３】そして、こうして得られた各種のＣＢＮ焼
結体を切刃チップとして用いた切削工具と、ＴｉＮ被膜
を形成しない従来のＣＢＮ焼結体を用いた切削工具とに
よって、上述したような高硬度の被削材の切削を切削油
を使用しない条件で連続的に行なう切削試験を試みた。
この結果、従来の切削工具では切削開始後すぐに切刃チ
ップ、特にそのすくい面に切屑の溶着が発生し、仕上げ
面粗さが劣化し始めた。そして、さらに切削を続けたと
ころ、切刃にチッピング欠損が生じて試験を中止せざる
を得なくなってしまった。これに対して上記各実施例の
切削工具では、上記従来の切削工具に比べて溶着の発生
が大幅に抑制され、これによってこの溶着に起因する仕
上げ面精度の劣化や切刃のチッピングによる欠損を防ぐ
ことが可能となり、工具寿命の飛躍的な向上を図ること
ができた。特にこの効果は、溶着の発生し易い上記切刃
チップのすくい面において顕著であった。
結体を切刃チップとして用いた切削工具と、ＴｉＮ被膜
を形成しない従来のＣＢＮ焼結体を用いた切削工具とに
よって、上述したような高硬度の被削材の切削を切削油
を使用しない条件で連続的に行なう切削試験を試みた。
この結果、従来の切削工具では切削開始後すぐに切刃チ
ップ、特にそのすくい面に切屑の溶着が発生し、仕上げ
面粗さが劣化し始めた。そして、さらに切削を続けたと
ころ、切刃にチッピング欠損が生じて試験を中止せざる
を得なくなってしまった。これに対して上記各実施例の
切削工具では、上記従来の切削工具に比べて溶着の発生
が大幅に抑制され、これによってこの溶着に起因する仕
上げ面精度の劣化や切刃のチッピングによる欠損を防ぐ
ことが可能となり、工具寿命の飛躍的な向上を図ること
ができた。特にこの効果は、溶着の発生し易い上記切刃
チップのすくい面において顕著であった。
【００１４】このように、上記構成の切削工具によれ
ば、切刃チップとされるＣＢＮ焼結体にバインダーとし
て含まれるＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分と、被削材に含まれる
Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分との拡散が、焼結体の表面に形成
されたＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によって阻止さ
れ、これによってこのような拡散に起因する切屑の溶着
を未然に抑制し、防止することが可能となる。そしてこ
れにより、上記の切削試験のような極めて過酷な切削条
件下においても優れた仕上げ面精度を得ることができる
とともに、切刃のチッピング欠損等の発生を防止して安
定的な切削を可能とし、上記の結果の如き著しい工具寿
命の延長を図ることができる。
ば、切刃チップとされるＣＢＮ焼結体にバインダーとし
て含まれるＣｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分と、被削材に含まれる
Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ成分との拡散が、焼結体の表面に形成
されたＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によって阻止さ
れ、これによってこのような拡散に起因する切屑の溶着
を未然に抑制し、防止することが可能となる。そしてこ
れにより、上記の切削試験のような極めて過酷な切削条
件下においても優れた仕上げ面精度を得ることができる
とともに、切刃のチッピング欠損等の発生を防止して安
定的な切削を可能とし、上記の結果の如き著しい工具寿
命の延長を図ることができる。
【００１５】また、本実施例の切削工具では上記ＴｉＮ
被膜がＰＶＤ法によって形成されており、このため上述
した第二の知見に基づき、焼結体表面近傍のＣＢＮ粒子
に圧縮応力的な結合力を作用せしめることができ、これ
によってＣＢＮ粒子間の結合力を高めることができる。
従って本実施例によれば、これとＴｉＮ被膜による上記
バリヤー効果とが相乗されることにより、切刃チップの
チッピング欠損をより効果的に防止することが可能とな
る。
被膜がＰＶＤ法によって形成されており、このため上述
した第二の知見に基づき、焼結体表面近傍のＣＢＮ粒子
に圧縮応力的な結合力を作用せしめることができ、これ
によってＣＢＮ粒子間の結合力を高めることができる。
従って本実施例によれば、これとＴｉＮ被膜による上記
バリヤー効果とが相乗されることにより、切刃チップの
チッピング欠損をより効果的に防止することが可能とな
る。
【００１６】なお、本実施例では上述のように、ＣＢＮ
焼結体の表面にＴｉＮ被膜を１〜１０μmの厚さとなる
ように形成したが、このＴｉＮ被膜の厚さを極端に薄く
設定すると、上記のバリヤー効果が十分に奏功されなく
なるおそれが生じる。また逆に、このＴｉＮ被膜の厚さ
を漸次厚くしていったとしても、これが一定の厚さを越
えると、上記バリヤー効果にこのＴｉＮ被膜の厚さの増
大分に見合うだけの向上が認められなくなってしまうば
かりか、被膜の形成に多くの時間と労力、経費等を要し
てしまうという弊害を招く結果となる。このため上記Ｔ
ｉＮ被膜の厚さは、切削条件等にもよるが、１〜１０μ
mの範囲に設定されるのが望ましい。
焼結体の表面にＴｉＮ被膜を１〜１０μmの厚さとなる
ように形成したが、このＴｉＮ被膜の厚さを極端に薄く
設定すると、上記のバリヤー効果が十分に奏功されなく
なるおそれが生じる。また逆に、このＴｉＮ被膜の厚さ
を漸次厚くしていったとしても、これが一定の厚さを越
えると、上記バリヤー効果にこのＴｉＮ被膜の厚さの増
大分に見合うだけの向上が認められなくなってしまうば
かりか、被膜の形成に多くの時間と労力、経費等を要し
てしまうという弊害を招く結果となる。このため上記Ｔ
ｉＮ被膜の厚さは、切削条件等にもよるが、１〜１０μ
mの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｔ
ｉＮより成る被膜を表面に形成したＣＢＮ焼結体を用い
ることにより、このＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によ
って焼結体中に含まれるバインダー成分と被削材に含ま
れる成分との拡散が阻止されるので、この拡散に起因す
る切屑の溶着を抑制することが可能となる。そしてこれ
により、このような溶着によって仕上げ面精度が劣化し
たり、あるいは切刃にチッピング欠損が発生して工具寿
命が事故的に短縮されたりするような事態を未然に防ぐ
ことができる。
ｉＮより成る被膜を表面に形成したＣＢＮ焼結体を用い
ることにより、このＴｉＮ被膜によるバリヤー効果によ
って焼結体中に含まれるバインダー成分と被削材に含ま
れる成分との拡散が阻止されるので、この拡散に起因す
る切屑の溶着を抑制することが可能となる。そしてこれ
により、このような溶着によって仕上げ面精度が劣化し
たり、あるいは切刃にチッピング欠損が発生して工具寿
命が事故的に短縮されたりするような事態を未然に防ぐ
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＣＢＮ粒子をバインダーを介して焼結し
たＣＢＮ焼結体を切刃チップとして備えた切削工具であ
って、 上記ＣＢＮ焼結体の表面には、ＴｉＮより成る被膜が形
成されていることを特徴とする切削工具。 - 【請求項２】 上記バインダーが、Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌの
いずれか一種を成分として含む金属バインダーまたはサ
ーメットバインダーであることを特徴とする請求項１記
載の切削工具。 - 【請求項３】 上記ＴｉＮより成る被膜が、ＰＶＤ法に
よって形成されていることを特徴とする請求項１または
２記載の切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22264993A JPH0775902A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22264993A JPH0775902A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775902A true JPH0775902A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16785766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22264993A Pending JPH0775902A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775902A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716544B2 (en) | 2000-03-08 | 2004-04-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated sinter of cubic-system boron nitride |
| CN102699363A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-10-03 | 三菱综合材料株式会社 | 精加工面的粗糙度优异的cbn刀片 |
| CN113305335A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-27 | 西安兰华航空制造有限公司 | 一种钛合金铣削加工方法 |
-
1993
- 1993-09-07 JP JP22264993A patent/JPH0775902A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716544B2 (en) | 2000-03-08 | 2004-04-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated sinter of cubic-system boron nitride |
| CN102699363A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-10-03 | 三菱综合材料株式会社 | 精加工面的粗糙度优异的cbn刀片 |
| CN113305335A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-27 | 西安兰华航空制造有限公司 | 一种钛合金铣削加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000725 |