JPH08118110A - 表面調質切削工具 - Google Patents
表面調質切削工具Info
- Publication number
- JPH08118110A JPH08118110A JP28292794A JP28292794A JPH08118110A JP H08118110 A JPH08118110 A JP H08118110A JP 28292794 A JP28292794 A JP 28292794A JP 28292794 A JP28292794 A JP 28292794A JP H08118110 A JPH08118110 A JP H08118110A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- phases
- cutting tool
- boronized
- wco
- 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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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本願発明は、超硬合金の切り刃を硼化処理に
より、溶着を減少させることにより、長期にわたり仕上
げ面を保つよう表面を調質し、耐溶着性を改良した工具
を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金の表面を硼化処理し結合金属
成分を減少、または硼化相とすることにより、被削材に
対する耐溶着性を改善する。
より、溶着を減少させることにより、長期にわたり仕上
げ面を保つよう表面を調質し、耐溶着性を改良した工具
を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金の表面を硼化処理し結合金属
成分を減少、または硼化相とすることにより、被削材に
対する耐溶着性を改善する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、切削工具用として優
れた特性を発揮する表面調質切削工具に関する。
れた特性を発揮する表面調質切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】フライス、リーマ等の仕上げ切削加工に
おいて、特に仕上げ面の粗さを基準としてとらえた場合
には、最も問題となるのは被削材と切り刃の溶着、欠損
等の偶発的な現象である。前者は、溶着物が、後者では
チッピングした切り刃が仕上げ面を劣化させる。そのた
め、刃先角度を鈍角にしたり、摩擦係数の低い被覆（Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮなど）をするなどの対処を
している。しかし、刃先角度を鈍角にすると切削時の負
荷が多く掛かり面粗さは劣るようになり、表面被覆は膜
の凹凸、膜の剥離が転写されるため安定した面あらさが
得られないなどの問題がある。また、硼化処理等の表面
調質は知られてはいるが、鋭い刃先を有する工具にはほ
とんど適用されておらないのが現状である。
おいて、特に仕上げ面の粗さを基準としてとらえた場合
には、最も問題となるのは被削材と切り刃の溶着、欠損
等の偶発的な現象である。前者は、溶着物が、後者では
チッピングした切り刃が仕上げ面を劣化させる。そのた
め、刃先角度を鈍角にしたり、摩擦係数の低い被覆（Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮなど）をするなどの対処を
している。しかし、刃先角度を鈍角にすると切削時の負
荷が多く掛かり面粗さは劣るようになり、表面被覆は膜
の凹凸、膜の剥離が転写されるため安定した面あらさが
得られないなどの問題がある。また、硼化処理等の表面
調質は知られてはいるが、鋭い刃先を有する工具にはほ
とんど適用されておらないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】仕上げ面粗さを基準と
した場合、最も問題となるのは被覆の場合には剥離・チ
ッピング等のよる初期欠損を生じた場合、その剥離・チ
ッピングした切り刃が被削材に転写され役目を果たさな
くなることにある。また、超硬合金のソリッドエンドミ
ルを仕上げ用としてそのまま使用した場合には、チッピ
ングはさほど問題とならないが、溶着物等により面粗さ
が徐々に劣化して面粗さにより寿命となってしまう。
した場合、最も問題となるのは被覆の場合には剥離・チ
ッピング等のよる初期欠損を生じた場合、その剥離・チ
ッピングした切り刃が被削材に転写され役目を果たさな
くなることにある。また、超硬合金のソリッドエンドミ
ルを仕上げ用としてそのまま使用した場合には、チッピ
ングはさほど問題とならないが、溶着物等により面粗さ
が徐々に劣化して面粗さにより寿命となってしまう。
【０００４】
【本発の目的】そのため、本願発明は、被覆を行わず、
何らかの方法で溶着を減少させることにより、長期にわ
たり仕上げ面を保つよう表面を調質し、耐溶着性を改良
した工具を提供することを目的とする。
何らかの方法で溶着を減少させることにより、長期にわ
たり仕上げ面を保つよう表面を調質し、耐溶着性を改良
した工具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、フライス
・リーマ等に使用される超微粒子超硬合金における鋼・
鋳物との反応を調査した結果、超硬表面の損傷は鋼・鋳
物と超硬材質の構成要素である金属結合相とが反応して
いること、金属結合相はＣｏが一般的であるが、超硬合
金中の金属相部分が初期に溶着をおこし、その部分を核
としてさらに溶着を誘発するものであることを確認し
た。例えば、炭化タングステンとＣｏよりなる超硬合金
においては、Ｃｏ金属相の初期の溶着により、仕上げ面
粗さに影響するような溶着や、溶着物の脱落等による切
り刃の損傷が生ずる。
・リーマ等に使用される超微粒子超硬合金における鋼・
鋳物との反応を調査した結果、超硬表面の損傷は鋼・鋳
物と超硬材質の構成要素である金属結合相とが反応して
いること、金属結合相はＣｏが一般的であるが、超硬合
金中の金属相部分が初期に溶着をおこし、その部分を核
としてさらに溶着を誘発するものであることを確認し
た。例えば、炭化タングステンとＣｏよりなる超硬合金
においては、Ｃｏ金属相の初期の溶着により、仕上げ面
粗さに影響するような溶着や、溶着物の脱落等による切
り刃の損傷が生ずる。
【０００６】そのため、金属表面のＣｏ相を除去する手
法を検討した結果、硼化処理により金属Ｃｏ相を減少で
きるという知見を得た。すなわち、フライス、リーマ等
の切削工具において、その切り刃及びその近傍を硼化処
理により、炭化タングステン相とＣｏ、硼化Ｃｏ、（Ｗ
Ｃｏ）Ｂの２種以上の相により構成したことを特徴とす
るものであり、金属Ｃｏ相が、硼化処理により硼化Ｃｏ
相に変わり、またその１部は（ＷＣｏ）Ｂ相に変わり、
金属表面は炭化タングステン、Ｃｏ、硼化Ｃｏもしくは
（ＷＣｏ）Ｂ相より構成され、切り刃近傍の表面の金属
Ｃｏ相が減少する。これら硼化Ｃｏ相は、ビッカース硬
さ１０００以上の数値を有しており、金属Ｃｏ相のビッ
カース硬さ約３００に対し格段に硬く、金属表面の局所
的な溶着にたいし著しい効果を発揮する。
法を検討した結果、硼化処理により金属Ｃｏ相を減少で
きるという知見を得た。すなわち、フライス、リーマ等
の切削工具において、その切り刃及びその近傍を硼化処
理により、炭化タングステン相とＣｏ、硼化Ｃｏ、（Ｗ
Ｃｏ）Ｂの２種以上の相により構成したことを特徴とす
るものであり、金属Ｃｏ相が、硼化処理により硼化Ｃｏ
相に変わり、またその１部は（ＷＣｏ）Ｂ相に変わり、
金属表面は炭化タングステン、Ｃｏ、硼化Ｃｏもしくは
（ＷＣｏ）Ｂ相より構成され、切り刃近傍の表面の金属
Ｃｏ相が減少する。これら硼化Ｃｏ相は、ビッカース硬
さ１０００以上の数値を有しており、金属Ｃｏ相のビッ
カース硬さ約３００に対し格段に硬く、金属表面の局所
的な溶着にたいし著しい効果を発揮する。
【０００７】
【作用】次に数値限定した理由について述べる。溶着に
対しては金属相のミーンフリーパス（平均厚み）が薄い
方が好ましい。そのため、炭化タングステン粒子の平均
粒径が１μｍ以下であると、より長寿命化が達成され、
現在エンドミル・ドリル・リーマ等のソリツド工具には
超微粒子超硬合金が使用され、その粒度は０．６〜０．
８μｍ程度であり、ミーンフリーパス（平均厚み）の点
からも好ましく、また硼化処理の効果も大きい。また、
フライス工具、特にスローアウェイチップ（刃先交換チ
ップ）には、ＪＩＳ Ｐ２５〜Ｐ３０相当が使用され、
そのミーンフリーパス（平均厚み）は、粒度が３〜５μ
ｍ程度と超微粒子超硬合金に比較し粗いため、硼化処理
は時間を短くし、深さ方向には浅くてもその効果は充分
である。
対しては金属相のミーンフリーパス（平均厚み）が薄い
方が好ましい。そのため、炭化タングステン粒子の平均
粒径が１μｍ以下であると、より長寿命化が達成され、
現在エンドミル・ドリル・リーマ等のソリツド工具には
超微粒子超硬合金が使用され、その粒度は０．６〜０．
８μｍ程度であり、ミーンフリーパス（平均厚み）の点
からも好ましく、また硼化処理の効果も大きい。また、
フライス工具、特にスローアウェイチップ（刃先交換チ
ップ）には、ＪＩＳ Ｐ２５〜Ｐ３０相当が使用され、
そのミーンフリーパス（平均厚み）は、粒度が３〜５μ
ｍ程度と超微粒子超硬合金に比較し粗いため、硼化処理
は時間を短くし、深さ方向には浅くてもその効果は充分
である。
【０００８】次に、硼化処理層は、単純な硼化処理では
硼化拡散層と内部の間に熱応力が発生し、拡散層の剥離
が発生する場合があるため最表面が最も硼素に富み、基
体内部に向かい段階的に硼素量が減少していくのがより
好ましいとした。また、処理相の厚さは切り刃近傍のみ
でも良く、特に切削に関与する切り刃のみでも十分であ
る。また処理層が深くなるとフライス・リーマ等のソリ
ッド工具では強度不足となるため、それほど深い硼化処
理は必要としない。以下、本願発明の超硬工具について
具体的に説明する。
硼化拡散層と内部の間に熱応力が発生し、拡散層の剥離
が発生する場合があるため最表面が最も硼素に富み、基
体内部に向かい段階的に硼素量が減少していくのがより
好ましいとした。また、処理相の厚さは切り刃近傍のみ
でも良く、特に切削に関与する切り刃のみでも十分であ
る。また処理層が深くなるとフライス・リーマ等のソリ
ッド工具では強度不足となるため、それほど深い硼化処
理は必要としない。以下、本願発明の超硬工具について
具体的に説明する。
【０００９】
【実施例】工具材として超微粒子超硬合金を用い工具刃
径８ｍｍ、２枚刃、右刃右ねじれ、ねじれ角を３０゜の
エンドミルで、刃部の心厚を工具刃形の８０％にした仕
上げ用のエンドミルを製作した。そのエンドミルを８０
０℃−１ｈｒ、９００℃−１０ｍｉｎの段階的硼化処理
を行いＢ4 Ｃを主成分とする粉末の中に植え込むことに
より行い、本発明部材とした。さらに、グリムグロー放
電分析により深さ方向への硼素の拡散の状態を確認した
結果を図１に示す。図１によれば、表面でのボロン強度
比に対し階段的に減少していることが解る。このような
硼素の拡散は、表面では硼化Ｃｏ、（ＷＣｏ）Ｂ相より
構成され、内部に向かうにしたがい硼化Ｃｏ、金属Ｃｏ
の比が大きくなるため、切削においてもチッピングをお
こしにくく、またソリッドエンドミルの場合には硼化が
進行していないため靱性の面からも好ましい。尚、比較
のため同一形状のエンドミルを用いて、未処理、及びＴ
ｉＮを２μｍ程度、ＰＶＤで被覆した試料を作成し同様
に試験した。
径８ｍｍ、２枚刃、右刃右ねじれ、ねじれ角を３０゜の
エンドミルで、刃部の心厚を工具刃形の８０％にした仕
上げ用のエンドミルを製作した。そのエンドミルを８０
０℃−１ｈｒ、９００℃−１０ｍｉｎの段階的硼化処理
を行いＢ4 Ｃを主成分とする粉末の中に植え込むことに
より行い、本発明部材とした。さらに、グリムグロー放
電分析により深さ方向への硼素の拡散の状態を確認した
結果を図１に示す。図１によれば、表面でのボロン強度
比に対し階段的に減少していることが解る。このような
硼素の拡散は、表面では硼化Ｃｏ、（ＷＣｏ）Ｂ相より
構成され、内部に向かうにしたがい硼化Ｃｏ、金属Ｃｏ
の比が大きくなるため、切削においてもチッピングをお
こしにくく、またソリッドエンドミルの場合には硼化が
進行していないため靱性の面からも好ましい。尚、比較
のため同一形状のエンドミルを用いて、未処理、及びＴ
ｉＮを２μｍ程度、ＰＶＤで被覆した試料を作成し同様
に試験した。
【００１０】被削材にダイス鋼ＳＫＤ６１の調質材、硬
さＨＲＣ４５のものを用い、以下の諸元で切削を行っ
た。 切削速度 ３２ｍ／ｍｉｎ 切り込み量 軸方向＝１０ｍｍ 径方向＝ ０．２ｍｍ １刃当たりの送りｆｚ＝ ０．０２ｍｍ／刃 切削方式 ダウンカット 乾式切削
さＨＲＣ４５のものを用い、以下の諸元で切削を行っ
た。 切削速度 ３２ｍ／ｍｉｎ 切り込み量 軸方向＝１０ｍｍ 径方向＝ ０．２ｍｍ １刃当たりの送りｆｚ＝ ０．０２ｍｍ／刃 切削方式 ダウンカット 乾式切削
【００１１】まず、使用初期の面粗さを、表面粗さ計で
測定し、その最大面粗さで比較した。本願発明品では、
最大面粗さが１．２μｍ、未処理品では１．５μｍと差
は小さいが、被覆処理品では３．８μｍと大きな数値と
なった。またこれらを継続し、切削長さ５０ｍまで延ば
していき同様に面粗さを測定した。本願発明品では、最
大面粗さが１．４μｍと性能を保っていたが、未処理品
では５．１μｍとなり、その切り刃には溶着に伴う微少
チッピングがあり、また、被覆処理品では膜の剥離にと
もなう筋状のキズが観察され、いずれも仕上げ面粗さと
しては満足のいくものではなかった。
測定し、その最大面粗さで比較した。本願発明品では、
最大面粗さが１．２μｍ、未処理品では１．５μｍと差
は小さいが、被覆処理品では３．８μｍと大きな数値と
なった。またこれらを継続し、切削長さ５０ｍまで延ば
していき同様に面粗さを測定した。本願発明品では、最
大面粗さが１．４μｍと性能を保っていたが、未処理品
では５．１μｍとなり、その切り刃には溶着に伴う微少
チッピングがあり、また、被覆処理品では膜の剥離にと
もなう筋状のキズが観察され、いずれも仕上げ面粗さと
しては満足のいくものではなかった。
【００１２】
【発明の効果】本願発明によれば、通常の切削工具に硼
化処理を施すことにより、超硬合金等の表面にある金属
Ｃｏ層を硼化相に一部変化させることにより、切削にと
もなって生ずる溶着を減少させ、その効果とし仕上げ面
品位を向上させることができ、また、基体は超硬合金で
あるため、耐熱クラック性、剛性の面においても優れ高
精度な加工が可能である。
化処理を施すことにより、超硬合金等の表面にある金属
Ｃｏ層を硼化相に一部変化させることにより、切削にと
もなって生ずる溶着を減少させ、その効果とし仕上げ面
品位を向上させることができ、また、基体は超硬合金で
あるため、耐熱クラック性、剛性の面においても優れ高
精度な加工が可能である。
【図１】図１は、グリムグロー放電分析により深さ方向
への硼素の拡散の状態を分析したチャートを示す。
への硼素の拡散の状態を分析したチャートを示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 フライス、リーマ等の切削工具におい
て、その切り刃及びその近傍を硼化処理により、炭化タ
ングステン相、Ｃｏ、硼化Ｃｏ、（ＷＣｏ）Ｂの３種以
上の相より構成したことを特徴とする表面調質切削工
具。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面調質切削工具におい
て、硼化処理層は、最表面が最も硼素に富み、基体内部
に向かい硼素量が階段状に減少していくことを特徴とす
る表面調質切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28292794A JPH08118110A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 表面調質切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28292794A JPH08118110A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 表面調質切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08118110A true JPH08118110A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17658922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28292794A Pending JPH08118110A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 表面調質切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08118110A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2344830A (en) * | 1998-12-16 | 2000-06-21 | Smith International | Boronized wear-resistant materials |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP28292794A patent/JPH08118110A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2344830A (en) * | 1998-12-16 | 2000-06-21 | Smith International | Boronized wear-resistant materials |
| GB2344830B (en) * | 1998-12-16 | 2003-10-22 | Smith International | Boron-containing composite bodies |
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