JPH0911006A - 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する立方晶窒化硼素基焼結材料製切削工具 - Google Patents

高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する立方晶窒化硼素基焼結材料製切削工具

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JPH0911006A
JPH0911006A JP7179431A JP17943195A JPH0911006A JP H0911006 A JPH0911006 A JP H0911006A JP 7179431 A JP7179431 A JP 7179431A JP 17943195 A JP17943195 A JP 17943195A JP H0911006 A JPH0911006 A JP H0911006A
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JP
Japan
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cbn
cutting
sintered material
cutting tool
wear resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP7179431A
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English (en)
Inventor
Itsuro Tajima
逸郎 田嶋
Fumihiro Ueda
文洋 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮するCB
N基焼結材料製切削工具を提供する。 【構成】 CBN基焼結材料製切削工具を、容量%で、
TiC,TiN、およびTiCNの1種以上:25〜4
5%、TiB2 :5〜10%、AlN:3〜7%、Al
2 :1〜5%を含有し、残りがCBNと不可避不純物
からなる組成を有し、かつ走査型電子顕微鏡による組織
観察で、不均一な粒径のCBN粒が混在し、CBN粒に
占める割合で80面積%以上のCBN粒が相互結合した
組織を示すCBN基焼結材料で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱伝導性にすぐれ、
したがって熱発生の高い高速切削に用いた場合にすぐれ
た耐摩耗性を発揮する立方晶窒化硼素基焼結材料製切削
工具(以下、CBN系切削工具という)に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、CBN系切削工具として、例えば
特公昭57−3631号公報に記載されるように、容量
%で(以下同じ)、20〜80%を占める連続結合相
が、周期律表の4a,5a、および6a族金属の炭化
物、窒化物、硼化物、およびけい化物、並びにこれらの
2種以上の固溶体からなる群のうちの1種または2種以
上で構成され、残りの硬質分散相が立方晶窒化硼素(以
下、CBNで示す)からなる組成を有するCBN基焼結
材料で構成されたものが知られている。また、上記CB
N系切削工具が、例えば高硬度焼入れ鋼などの仕上切削
に主に用いられていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化および高出力化はめざましく、省力化と相ま
って、切削速度は高速化の傾向にあるが、上記の従来C
BN系切削工具においては、これを高速切削に用いる
と、高い発熱のために、特に切刃のすくい面の摩耗進行
が著しく、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高い発熱を伴なう高速切削にも
すぐれた耐摩耗性を発揮するCBN系切削工具を開発す
べく研究を行なった結果、CNB系切削工具を構成する
CBN基焼結材料の組成を、Tiの炭化物、窒化物、お
よび炭窒化物(以下、それぞれTiC,TiN、および
TiCNで示し、これらを総称してTiの炭・窒化物と
いう)のうちの1種または2種以上:25〜45%、硼
化チタン(以下、TiB2 で示す):5〜10%、窒化
アルミニウム(以下、AlNで示す):3〜7%、硼化
アルミニウム(以下、AlB2 で示す):1〜5%、を
含有し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成に特
定し、かつ上記CBN基焼結材料におけるCBN粒の粒
径を不均一にして、その含有割合が相対的に少量の33
〜66%でも、その80面積%以上(走査型電子顕微鏡
による組織観察にもとづく)が相互結合した組織をもつ
ようにすると、切削で発生した熱は、すぐれた熱伝導性
を有するCBN粒の相互結合を通してすみやかに放熱さ
れ、切刃が加熱されることがないので、CBN粒のもつ
高硬度によってすぐれた耐摩耗性が確保され、加えて上
記Tiの炭・窒化物によって高靭性が、また上記TiB
2によって高強度が確保され、さらに上記AlNおよび
AlB2 による焼結性向上に伴なう強度向上と相まっ
て、切刃における欠けやチッピングの発生も抑制され、
長期に亘ってすぐれた耐欠損性を発揮するという研究結
果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Tiの炭・窒化物のうちの1種
または2種以上:25〜45%、TiB2 :5〜10
%、AlN:3〜7%、AlB2 :1〜5%、を含有
し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成を有し、
かつ走査型顕微鏡による組織観察で、不均一な粒径のC
BN粒が混在し、CBN粒に占める割合で80面積%以
上のCBN粒が相互に接合した組織を示すCBN基焼結
材料で構成してなる、高速切削ですぐれた耐摩耗性を発
揮するCBN系切削工具に特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明のCBN系切削工具にお
いて、これを構成するCBN基焼結材料の組成および相
互結合したCBN粒の割合を上記の通りに限定した理由
を説明する。 A.組成 (a) Tiの炭・窒化物 これらの成分には、CBN粒間に存在して靭性を向上さ
せる作用があるが、その割合が25%未満では、切刃に
所望の耐欠損性を確保することができず、一方その割合
が45%を越えると、CBN粒の相互結合が困難になる
ばかりでなく、耐摩耗性が低下するようになることか
ら、その割合を25〜45%と定めた。
【0007】(b) TiB2 TiB2 には、他の構成成分と強固に結合して強度を向
上させる作用があるが、その割合が5%未満では所望の
強度向上効果が得られず、一方その割合が10%を越え
ても強度に低下傾向が現われるようになることから、そ
の割合を5〜10%と定めた。
【0008】(c) AlNおよびAlB2 これらの成分には、共存した状態で焼結性を向上させ、
もって強度を一段と向上させる作用があるが、その割合
がいずれかでもAlN:3%未満、AlB2 :1%未満
になると前記作用に所望の効果が得られず、一方その割
合がいずれかでもAlN:7%およびAlB2 :5%を
越えると靭性が低下し、切刃に欠けやチッピングが発生
し易くなることから、その割合をそれぞれAlN:3〜
7%、AlB2 :1〜5%と定めた。
【0009】B.相互結合したCBN粒の割合 CBN粒の相互結合割合は、CBN粒の粒度分布を変化
させることにより調整されるが、その相互結合割合が8
0面積%未満になると、放熱効果に急激な低下傾向が現
われ、すぐれた耐摩耗性を確保することができなくなる
ことから、その相互結合割合を80面積%以上、望まし
くは85面積%以上と定めた。
【0010】
【実施例】原料粉末として、それぞれ表1に示される平
均粒径を有するCBN粉末、TiC粉末、TiN粉末、
TiCN粉末、TiB2 粉末、AlN粉末、AlB2
末、およびTaN粉末を用意し、これら原料粉末を同じ
く表1に示される配合組成に配合し、回転ボールミルで
72時間湿式混合し、乾燥した後、3ton/cm2 の圧力で
直径:20mm×厚さ:1.5mmの寸法をもった圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を、3×10-4torrの真空
中、1000〜1300℃の範囲内の所定温度に30分
間保持の条件で仮焼結し、引続いて直径:20mm×厚
さ:2mmの寸法をもったWC基超硬合金母材と重ね合せ
た状態で超高圧焼結装置に装入し、圧力:5GPaで1
200〜1400℃の範囲内の所定温度に30分間保持
の条件で超高圧焼結して、実質的に配合組成と同じ成分
組成をもったCBN基焼結材料チップを形成し、このチ
ップの上下面を研削し、ワイヤカットにて4分割し、W
C基超硬合金台金にろう付けし、所定のスローアウェイ
チップ形状に研磨仕上げすることにより切刃部が上記C
BN基焼結材料チップで構成された本発明CBN系切削
工具1〜7および従来CBN系切削工具1〜3をそれぞ
れ製造した。
【0011】つぎに、この結果得られた各種のCBN系
切削工具におけるCBN基焼結材料で構成された切刃部
を走査型電子顕微鏡(倍率:5000倍)で観察し、任
意5ヶ所におけるCBN粒の面積率、およびこのうちの
相互結合したCBN粒の面積割合をそれぞれ画像解析装
置を用いて測定し、この測定結果を表2に5ヶ所の平均
値として示した。また、図1には本発明CBN系切削工
具4の組織写真、図2には従来CBN系切削工具2の組
織写真を示した。
【0012】さらに、上記の各種CBN系切削工具を用
い、 被削材:SCM415焼入材(硬さ:HR C63)の丸
棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:0.1mm、 送り:0.15mm/rev.、 時間:30分、 の条件で高硬度焼入鋼の乾式高速仕上切削試験を行な
い、切刃のすくい面摩耗深さを測定した。この測定結果
を表2に示した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】表1,2、並びに図1,2に示される結
果から、本発明CBN系切削工具1〜7は、いずれもそ
の切刃部がCBN粒のうちの80面積%以上が相互結合
した組織を有するCBN基焼結材料で構成されているの
で、切削時に発生した高熱は熱伝導性のすぐれた前記相
互結合CBN粒を通してすみやかに放熱され、この結果
切刃部の過熱が抑制されることから、他の構成成分によ
る高靭性および高強度の確保と相まって、すぐれた耐摩
耗性を示すのに対して、従来CBN系切削工具1〜3に
おいては、いずれもCBN粒が相互に分離した分散相を
形成したCBN基焼結材料で構成され、したがって放熱
はCBN粒に比して著しく熱伝導性の劣る連続結合相に
よって行なわれることから、高熱発生を伴なう切削では
切刃部の過熱は避けられず、これが原因で摩耗進行が著
しいことが明らかである。上述のように、この発明のC
BN系切削工具は、すぐれた熱伝導性を有するCBN基
焼結材料で構成されているので、高い発熱を伴なう切削
にも過熱されることなく、すぐれた切削性能を長期に亘
って発揮するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明CBN系切削工具4を構成するCBN基
焼結材料の走査型電子顕微鏡による組織写真(倍率:5
000倍)である。
【図2】従来CBN系切削工具2を構成するCBN基焼
結材料の走査型電子顕微鏡による組織写真(倍率:50
00倍)である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容量%で、 Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの1種ま
    たは2種以上:25〜45%、 硼化チタン:5〜10%、 窒化アルミニウム:3〜7%、 硼化アルミニウム:1〜5%、を含有し、残りが立方晶
    窒化硼素と不可避不純物からなる組成を有し、かつ走査
    型電子顕微鏡による組織観察で、不均一な粒径の立方晶
    窒化硼素粒が混在し、立方晶窒化硼素粒に占める割合で
    80面積%以上の立方晶窒化硼素粒が相互に接合した組
    織を示す立方晶窒化硼素基焼結材料で構成したことを特
    徴とする高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する立方晶
    窒化硼素基焼結材料製切削工具。
JP7179431A 1995-06-22 1995-06-22 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する立方晶窒化硼素基焼結材料製切削工具 Pending JPH0911006A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7670980B2 (en) * 2005-10-28 2010-03-02 Sandvik Intellectual Property Ab Cubic boron nitride cutting tool insert with excellent resistance to chipping and edge fracture
WO2010119962A1 (ja) * 2009-04-17 2010-10-21 株式会社タンガロイ 立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体
US8507082B2 (en) 2011-03-25 2013-08-13 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
US9028953B2 (en) 2013-01-11 2015-05-12 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
JP2019167256A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 三菱マテリアル株式会社 立方晶窒化ほう素基焼結体及びこれからなる切削工具

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010717