JPH0941126A - Cutting tool coated with hard film - Google Patents

Cutting tool coated with hard film

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Publication number
JPH0941126A
JPH0941126A JP19870795A JP19870795A JPH0941126A JP H0941126 A JPH0941126 A JP H0941126A JP 19870795 A JP19870795 A JP 19870795A JP 19870795 A JP19870795 A JP 19870795A JP H0941126 A JPH0941126 A JP H0941126A
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JP
Japan
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flank
coated
coating
cutting tool
hard film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19870795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Sugizaki
康昭 杉崎
Toshiki Sato
俊樹 佐藤
Tatsuya Yasunaga
龍哉 安永
Masanori Sai
政憲 蔡
Kazuhisa Kawada
和久 河田
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain superior crater wear resistance and excellent flank wear resistance by constituting the hard film, applied to a flank, of a combined nitride or a combined carbonitride of Ti and Hf. SOLUTION: This cutting tool coated with hard film is formed by applying a hard film at least to the flank and cutting face of a cutting edge of a base material for cutting tool. At this time, the hard film, applied to the flank, is constituted from a combined nitride or a combined carbonitride of Ti and Hf. Ti and Hf form a composition represented by (Ti1-x Hfx , where 0<x<=0.7). Further, the hard film is constituted from a combined nitride or a combined carbonitride of Ti and Al. The composition of Ti and Al is represented by (Ti1-y Aly , where 0<y<=0.7). By this method, the cutting tool capable of meeting the demand for heavy cutting, such as high speed cutting, heavy notching, and heavy feeding, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質皮膜被覆切削
工具に関し、詳細には、切削工具基材の少なくとも刃先
の逃げ面及びすくい面に硬質皮膜が被覆された硬質皮膜
被覆切削工具に関し、特には、耐摩耗性に優れ、フライ
ス加工、穿孔加工等の切削加工に使用して好適な硬質皮
膜被覆切削工具に関する技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hard film coated cutting tool, and more particularly to a hard film coated cutting tool in which a hard film is coated on at least a flank and a rake face of a cutting tool base, Belongs to the technical field of a hard film-coated cutting tool which has excellent wear resistance and is suitable for use in cutting such as milling and punching.

【0002】[0002]

【従来の技術】超硬合金(WC-Co 系焼結合金)又は高速
度工具鋼等の耐摩耗性部材を製作する場合、耐摩耗性等
の性能をより優れたものとすることを目的として、それ
ら部材の基材表面に金属の窒化物や炭化物よりなる耐摩
耗性皮膜を形成することが行われている。
2. Description of the Related Art When manufacturing wear resistant members such as cemented carbide (WC-Co based sintered alloy) or high speed tool steel, the purpose is to improve the performance such as wear resistance. A wear-resistant film made of metal nitride or carbide is formed on the surface of the base material of those members.

【0003】かかる耐摩耗性皮膜としては、TiN 皮膜や
TiC皮膜が汎用され、それはイオンプレーティング法に
より形成されている。このTiN 皮膜と TiC皮膜とを比較
すると、TiN 皮膜は TiC皮膜よりも耐熱性(高温耐酸化
性)に優れており、切削時の加工熱や摩擦熱によって昇
温する工具すくい面のクレータ摩耗から保護する機能を
発揮するが、TiC 皮膜に比べて低硬度であるため、被削
材と接する逃げ面に発生するフランク摩耗に対してはむ
しろ脆弱であり、フランク摩耗に対しては TiC皮膜の方
が高い耐久性を示す。そこで、最近ではクレータ摩耗と
フランク摩耗を共に抑制するTiCNの硬質皮膜が実用化さ
れている。
Examples of such wear resistant coatings include TiN coatings and
A TiC film is commonly used, and it is formed by the ion plating method. Comparing this TiN coating with the TiC coating, the TiN coating has superior heat resistance (high temperature oxidation resistance) to the TiC coating, and the crater wear of the tool rake surface that rises due to machining heat and friction heat during cutting Although it has a protective function, it has a lower hardness than the TiC coating, so it is rather vulnerable to flank wear that occurs on the flank that contacts the work material. Indicates high durability. Therefore, recently, a hard coating of TiCN that suppresses both crater wear and flank wear has been put into practical use.

【0004】ところで、近年、切削工程の省力化や省エ
ネルギー化及び生産性向上に伴い、切削速度の一層の高
速化が要望されており、高切り込み或いは高送り等の重
切削が行われる状況にある。このように切削条件がより
過酷化する傾向にあるため、前記TiN 皮膜、TiC 皮膜、
TiCN皮膜ではこの要請に応えきれなくなっている。即
ち、TiN 皮膜、TiC 皮膜又はTiCN皮膜を有する切削工具
により高速切削を行った場合、高温で皮膜内のTiが酸化
することにより皮膜が劣化し、摩耗が非常に激しい。
By the way, in recent years, along with the labor saving, energy saving and productivity improvement of the cutting process, it has been desired to further increase the cutting speed, and heavy cutting such as high cutting or high feed is performed. . Since the cutting conditions tend to become more severe in this way, the TiN coating, TiC coating,
The TiCN coating is no longer able to meet this demand. That is, when high-speed cutting is performed with a cutting tool having a TiN coating, a TiC coating, or a TiCN coating, the coating in the coating deteriorates due to the oxidation of Ti in the coating at a high temperature, resulting in extremely severe wear.

【0005】そこで、硬質皮膜の特性(機能)をより向
上すべく、TiN やTiC 或いはTiCNにTi、N 、C 以外の第
3、第4元素を添加することが試みられており、耐熱性
(高温耐酸化性)に優れた硬質皮膜として、Alを添加し
たTiとAlの複合窒化物固溶体〔(Al,Ti)N〕、複合炭化物
固溶体〔(Al,Ti)C〕或いは複合炭窒化物固溶体〔(Al,T
i)(N,C)〕よりなる硬質皮膜(以降、これらを総称して
従来の(Al,Ti)(N/C)系皮膜という)が提案され、又、こ
れら硬質皮膜を切削工具基材表面に被覆してなる硬質皮
膜被覆切削工具が提案されている(特公平5-67705 号公
報、特公平4-53642 号公報)。
Therefore, in order to further improve the characteristics (functions) of the hard coating, it has been attempted to add third and fourth elements other than Ti, N, and C to TiN, TiC, or TiCN, and heat resistance ( As a hard coating with excellent high temperature oxidation resistance), a composite nitride solid solution [(Al, Ti) N] of Ti and Al with Al added, a composite carbide solid solution [(Al, Ti) C] or a composite carbonitride solid solution 〔(Al, T
i) (N, C)] hard coatings (hereinafter, these are collectively referred to as conventional (Al, Ti) (N / C) -based coatings) have been proposed. A hard film-coated cutting tool having a surface coated has been proposed (Japanese Patent Publication No. 5-67705 and Japanese Patent Publication No. 4-53642).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の(Al,Ti)(N/
C)系皮膜は、TiN 皮膜、TiC 皮膜、TiCN皮膜に比べて耐
熱性(高温耐酸化性)に優れており、そのため、前者の
(Al,Ti)(N/C)皮膜を被覆した(有する)硬質皮膜被覆切
削工具は、後者のTiN, TiC, TiCN皮膜を有する硬質皮膜
被覆切削工具に比較して、クレータ摩耗(工具すくい面
での摩耗)が生じ難い。しかしながら、(Al,Ti)(N/C)系
皮膜は硬度がHv2500程度とあまり高くはないため、フラ
ンク摩耗(工具逃げ面での摩耗)の抑制に対しては不充
分であり、その改善が必要である。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional (Al, Ti) (N /
The C) -based coating has superior heat resistance (high-temperature oxidation resistance) compared to TiN coating, TiC coating, and TiCN coating.
The hard coating-coated cutting tool coated with (having) (Al, Ti) (N / C) coating has a higher crater wear (tool rake face) than the latter hard coating-coated cutting tool with TiN, TiC, TiCN coating. Abrasion) is unlikely to occur. However, the hardness of the (Al, Ti) (N / C) -based coating is not so high as Hv2500, so it is insufficient for suppressing flank wear (wear on the tool flank), and its improvement is is necessary.

【0007】即ち、クレータ摩耗は工具すくい面におい
て熱的脆化によって生じる摩耗であるため、クレータ摩
耗を抑制するのに必要な特性は耐熱性(高温耐酸化性)
であり、一方、フランク摩耗は工具逃げ面において機械
的な擦り摩耗によって生じる摩耗であるため、フランク
摩耗を抑制するのに必要な特性は高硬度である。従来の
(Al,Ti)(N/C)皮膜は、かかる耐熱性(高温耐酸化性)に
比較的優れているため、クレータ摩耗が生じ難いが、フ
ランク摩耗を充分に抑制し得るほどの高硬度ではないた
め、フランク摩耗を充分には抑制し得ず、従って、耐フ
ランク摩耗性の改善が必要である。
That is, since crater wear is wear caused by thermal embrittlement on the rake face of a tool, the characteristic required to suppress crater wear is heat resistance (high temperature oxidation resistance).
On the other hand, since the flank wear is the wear caused by the mechanical rubbing wear on the tool flank, the characteristic required for suppressing the flank wear is high hardness. Traditional
Since the (Al, Ti) (N / C) coating is relatively excellent in such heat resistance (high temperature oxidation resistance), crater wear is unlikely to occur, but with high hardness that can sufficiently suppress flank wear. Since it does not exist, flank wear cannot be sufficiently suppressed, and therefore, improvement in flank wear resistance is necessary.

【0008】本発明はかかる事情に着目してなされたも
のであって、その目的は前記従来の(Al,Ti)(N/C)皮膜を
有する(被覆した)硬質皮膜被覆切削工具での問題点
(耐フランク摩耗性不充分)を解消し、該硬質皮膜被覆
切削工具の場合よりも耐フランク摩耗性に優れ、その結
果、優れた耐クレータ摩耗性とともに優れた耐フランク
摩耗性を有する硬質皮膜被覆切削工具を提供しようとす
るものである。
The present invention has been made by paying attention to such a situation, and its object is a problem in the conventional hard coating-coated cutting tool having (Al, Ti) (N / C) coating. Hard coating that eliminates the points (insufficient flank wear resistance) and has better flank wear resistance than the hard coating-coated cutting tool, resulting in excellent flank wear resistance as well as excellent crater wear resistance. It is intended to provide a coated cutting tool.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具は請求項1〜3
記載の硬質皮膜被覆切削工具としており、それは次のよ
うな構成としたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a hard coating-coated cutting tool according to the present invention is defined by claims 1 to 3.
The hard coating-coated cutting tool described above has the following configuration.

【0010】即ち、請求項1記載の硬質皮膜被覆切削工
具は、切削工具基材の少なくとも刃先の逃げ面及びすく
い面に硬質皮膜が被覆された硬質皮膜被覆切削工具にお
いて、前記逃げ面に被覆された硬質皮膜が、TiとHfの複
合窒化物または複合炭窒化物よりなり、そのTiとHfの組
成が、 ( Ti1-xHfx ) 但し、0<x≦0.7 で示される組成からなり、前記すくい面に被覆された硬
質皮膜が、TiとAlの複合窒化物または複合炭窒化物より
なり、そのTiとAlの組成が、 ( Ti1-yAly ) 但し、0<y≦0.7 で示される組成からなることを特徴とする硬質皮膜被覆
切削工具である。
That is, the hard coating-coated cutting tool according to claim 1 is a hard coating-coated cutting tool in which at least a flank and a rake face of a cutting tool base material are coated with a hard coating. The hard coating is made of a composite nitride or composite carbonitride of Ti and Hf, and the composition of Ti and Hf is (Ti 1-x Hf x ), where 0 <x ≦ 0.7 And the hard coating coated on the rake face is composed of a composite nitride or composite carbonitride of Ti and Al, and the composition of Ti and Al is (Ti 1-y Al y ), where 0 <y ≦ A hard film-coated cutting tool having a composition represented by 0.7.

【0011】請求項2記載の硬質皮膜被覆切削工具は、
前記逃げ面に被覆された硬質皮膜及びすくい面に被覆さ
れた硬質皮膜の膜厚が0.1 〜20μm である請求項1記載
の硬質皮膜被覆切削工具である。
A hard film-coated cutting tool according to claim 2 is
The hard film-coated cutting tool according to claim 1, wherein the hard film coated on the flank and the hard film coated on the rake face have a film thickness of 0.1 to 20 µm.

【0012】請求項3記載の硬質皮膜被覆切削工具は、
前記切削工具基材が超硬合金(WC−Co系焼結合金)
または高速度工具鋼である請求項1又は2記載の硬質皮
膜被覆切削工具である。
The hard film-coated cutting tool according to claim 3 is
The cutting tool substrate is cemented carbide (WC-Co based sintered alloy)
Alternatively, the hard film-coated cutting tool according to claim 1 or 2, which is a high-speed tool steel.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明に係る硬質皮膜被覆切削工
具は、例えば、スパッタリング法等により、切削工具基
材の刃先の逃げ面に前記の如き組成を有するTiとHfの複
合窒化物(又は炭窒化物)よりなる硬質皮膜を被覆し、
すくい面に前記の如き組成を有するTiとAlの複合窒化物
(又は炭窒化物)よりなる硬質皮膜を被覆することによ
り得られる。ここで、TiとHfの複合窒化物(又は炭窒化
物)よりなる硬質皮膜は、硬度が高く、そのため、フラ
ンク摩耗(工具逃げ面での摩耗)の抑制に効果があり、
耐フランク摩耗性に優れている。一方、TiとAlの複合窒
化物(又は炭窒化物)よりなる硬質皮膜は、耐熱性(高
温耐酸化性)に優れており、そのため、クレータ摩耗
(工具すくい面での摩耗)の抑制に効果があり、耐クレ
ータ摩耗性に優れている。従って、上記硬質皮膜被覆切
削工具は、優れた耐クレータ摩耗性とともに優れた耐フ
ランク摩耗性を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A hard film-coated cutting tool according to the present invention is, for example, by a sputtering method or the like, a composite nitride of Ti and Hf having a composition as described above on the flank of the cutting edge of a cutting tool substrate (or A carbonitride) hard coating.
It is obtained by coating the rake face with a hard film made of a composite nitride (or carbonitride) of Ti and Al having the above composition. Here, a hard coating made of a composite nitride of Ti and Hf (or carbonitride) has a high hardness, and therefore has an effect of suppressing flank wear (wear on the tool flank),
Excellent flank wear resistance. On the other hand, a hard coating consisting of a composite nitride of Ti and Al (or carbonitride) has excellent heat resistance (high temperature oxidation resistance), and is therefore effective in suppressing crater wear (wear on the tool rake face). It has excellent crater wear resistance. Therefore, the hard film-coated cutting tool has excellent crater wear resistance as well as excellent flank wear resistance.

【0014】このことからもわかるように、本発明に係
る硬質皮膜被覆切削工具は、優れた耐クレータ摩耗性と
ともに優れた耐フランク摩耗性を有し、すくい面及び逃
げ面の双方において優れた耐摩耗性を有する。従って、
耐摩耗性に優れて耐久性があり、フライス加工、穿孔加
工等の切削加工に好適に用いることができ、高水準の工
具機能を長時間にわたって維持でき、工具寿命が大幅に
延び、しかも高速切削や高切り込み或いは高送り等の重
切削にも円滑に対応できる。
As can be seen from the above, the hard film-coated cutting tool according to the present invention has excellent crater wear resistance as well as excellent flank wear resistance, and has excellent resistance to both the rake face and the flank face. Has wear resistance. Therefore,
It has excellent wear resistance and durability, and can be suitably used for cutting such as milling and drilling, can maintain a high level of tool function for a long time, greatly extend the tool life, and can perform high-speed cutting. It can smoothly handle heavy cutting such as high cutting or high feed.

【0015】この詳細を以下説明する。The details will be described below.

【0016】工具すくい面と逃げ面のそれぞれに最適な
耐摩耗性硬質皮膜を探索するため、TiN 或いはTiCNに様
々な元素を添加し、皮膜性能を評価した結果、TiN 或い
はTiCNにAlを添加したTiとAlの複合窒化物〔(Ti,Al)N〕
又は複合炭窒化物〔(Ti,Al)CN 〕よりなる硬質皮膜は、
耐熱性(高温耐酸化性)に優れており、そのため、クレ
ータ摩耗(工具すくい面での摩耗)の抑制に効果があ
り、耐クレータ摩耗性に優れており、そして、このとき
Alの含有量はTi及びAl中に占めるAlの割合として70at%
以下にするとよいことがわかった。
In order to search for the optimum wear-resistant hard coating on each of the tool rake face and the flank face, various elements were added to TiN or TiCN, and the coating performance was evaluated. As a result, Al was added to TiN or TiCN. Composite nitride of Ti and Al [(Ti, Al) N]
Or a hard coating made of composite carbonitride [(Ti, Al) CN]
It has excellent heat resistance (high temperature oxidation resistance), which is effective in suppressing crater wear (wear on the tool rake face), and has excellent crater wear resistance.
The Al content is 70 at% as the proportion of Al in Ti and Al.
I found the following to be good.

【0017】このように上記皮膜が耐クレータ摩耗性に
優れている理由としては、上記皮膜を大気中で昇温する
と、Alが選択的に酸化して皮膜表面にAl酸化皮膜を形成
し、800 ℃程度までは該Al酸化皮膜が高温耐酸化性に優
れているため、保護皮膜となって熱的脆化を抑制し、そ
の結果、クレータ摩耗(熱的脆化によって生じる)が生
じ難くなるものと考えられる。尚、上記皮膜は、Al含有
量:70at%以下のとき、上記の如く高温耐酸化性に優れ
ているだけでなく、高硬度でもあり、Al含有量:70at%
超のときは皮膜の結晶構造がNacl型(Bl構造)からZn
S 型(ウルツァイト型)に変化し、それにより皮膜が軟
質化する。かかる点からもAl含有量:70at%以下にする
必要がある。
The reason why the above coating is excellent in crater wear resistance is that when the coating is heated in the atmosphere, Al selectively oxidizes to form an Al oxide coating on the coating surface. Since the Al oxide film is excellent in high temperature oxidation resistance up to about ℃, it becomes a protective film to suppress thermal embrittlement, and as a result, crater wear (caused by thermal embrittlement) is less likely to occur. it is conceivable that. When the Al content: 70 at% or less, the above-mentioned film is not only excellent in high temperature oxidation resistance as described above, but also has high hardness, and the Al content: 70 at%
When it is over, the crystal structure of the film changes from Nacl type (Bl structure) to Zn
Changes to S type (Wurtzite type), which softens the film. From this point as well, it is necessary to make the Al content: 70 at% or less.

【0018】一方、フランク摩耗(工具逃げ面での摩
耗)の抑制に対しては高硬度の硬質皮膜であることが必
要であるが、前記TiとAlの複合窒化物〔(Ti,Al)N〕皮膜
及び複合炭窒化物〔(Ti,Al)CN 〕皮膜では硬度がHv2500
程度とあまり高くはないため、高速切削や高切り込み或
いは高送り等の重切削には耐久性が低く、フランク摩耗
(工具逃げ面での摩耗)の抑制に対しては不充分であ
る。これに対し、TiN 或いはTiCNにHfを添加したTiとHf
の複合窒化物〔(Ti,Hf)N〕又は複合炭窒化物〔(Ti,Hf)C
N 〕よりなる硬質皮膜は、硬度が高くビッカース硬度で
Hv3500以上であり、そのため、フランク摩耗(工具逃げ
面での摩耗)の抑制に効果があり、耐フランク摩耗性に
優れており、そして、このときHfの含有量はTi及びHf中
に占めるHfの割合として70at%以下にするとよいことが
わかった。
On the other hand, in order to suppress flank wear (wear on the flank of the tool), it is necessary to use a hard coating having a high hardness. However, the composite nitride of Ti and Al [(Ti, Al) N ] The hardness of the coating and composite carbonitride [(Ti, Al) CN] coating is Hv2500.
Since it is not so high, it has low durability for heavy-duty cutting such as high-speed cutting, high-cutting or high-feeding, and is insufficient for suppressing flank wear (wear on the tool flank). On the other hand, Ti and Hf obtained by adding Hf to TiN or TiCN
Compound nitride [(Ti, Hf) N] or compound carbonitride [(Ti, Hf) C]
N)] has a high hardness and a Vickers hardness of
Since it is Hv3500 or more, it is effective in suppressing flank wear (wear on the tool flank) and has excellent flank wear resistance. At this time, the content of Hf is Hf in Ti and Hf. It was found that the ratio should be 70 at% or less.

【0019】このように上記皮膜が高硬度である理由に
ついては明らかではないが、主には価電子分布等の変化
によるものと推測される。即ち、価電子分布と硬度との
関係はTiとNbの複合炭化物〔(Ti,Nb)C〕等については既
に報告されており(Surfaceand CoatingsTechnology, 3
3 (1987) 91-103) 、かかる価電子分布等の変化が関係
しているものと考えられる。
Although the reason why the above-mentioned coating has a high hardness is not clear, it is presumed that it is mainly due to a change in valence electron distribution and the like. That is, the relationship between valence electron distribution and hardness has already been reported for composite carbides of Ti and Nb [(Ti, Nb) C] (Surface and Coatings Technology, 3
3 (1987) 91-103), which is considered to be related to such changes in valence distribution.

【0020】以上のことから、耐クレータ摩耗性を必要
とする工具すくい面には、前記の如き耐熱性(高温耐酸
化性)に優れて耐クレータ摩耗性に優れたTiとAlの複合
窒化物〔(Ti,Al)N〕又は複合炭窒化物〔(Ti,Al)CN 〕よ
りなる硬質皮膜を被覆し、耐フランク摩耗性を必要とす
る工具逃げ面には、前記の如き高硬度で耐フランク摩耗
性に優れたTiとHfの複合窒化物〔(Ti,Hf)N〕又は複合炭
窒化物〔(Ti,Hf)CN 〕よりなる硬質皮膜を被覆すれば、
優れた耐クレータ摩耗性とともに優れた耐フランク摩耗
性を有する硬質皮膜被覆切削工具となるといえる。即
ち、これら硬質皮膜のそれぞれの優れた利点を活かし、
使い分けることが有効であり、それにより、優れた耐ク
レータ摩耗性とともに優れた耐フランク摩耗性を有する
硬質皮膜被覆切削工具となる。
From the above, a composite nitride of Ti and Al having excellent heat resistance (high temperature oxidation resistance) and excellent crater wear resistance as described above is provided on the tool rake face which requires crater wear resistance. A hard coating made of [(Ti, Al) N] or a composite carbonitride [(Ti, Al) CN] is coated on the tool flank that requires flank wear resistance, and the high hardness as described above If a hard film made of a composite nitride of Ti and Hf excellent in flank wear [(Ti, Hf) N] or a composite carbonitride [(Ti, Hf) CN] is coated,
It can be said that this is a hard coating-coated cutting tool having excellent crater wear resistance and excellent flank wear resistance. That is, taking advantage of the excellent advantages of each of these hard coatings,
It is effective to use them properly, which results in a hard film-coated cutting tool having excellent crater wear resistance and excellent flank wear resistance.

【0021】本発明は以上のような知見に基づきなされ
たものであり、本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具は、
前記の如く、切削工具基材の少なくとも刃先の逃げ面及
びすくい面に硬質皮膜が被覆された硬質皮膜被覆切削工
具において、前記逃げ面に被覆された硬質皮膜が、Tiと
Hfの複合窒化物または複合炭窒化物よりなり、そのTiと
Hfの組成が、 ( Ti1-xHfx ) 但し、0<x≦0.7 で示される組成からなり、前記すくい面に被覆された硬
質皮膜が、TiとAlの複合窒化物または複合炭窒化物より
なり、そのTiとAlの組成が、 ( Ti1-yAly ) 但し、0<y≦0.7 で示される組成からなるようにしている。
The present invention has been made based on the above findings, and the hard coating-coated cutting tool according to the present invention is
As described above, in the hard film-coated cutting tool at least the flank and rake face of the cutting tool base material coated with a hard film, the hard film coated on the flank is Ti and
It consists of Hf compound nitride or compound carbonitride, and its Ti and
The composition of Hf is (Ti 1-x Hf x ) where 0 <x ≦ 0.7, and the hard film coated on the rake face is a composite nitride of Ti and Al or a composite carbon. It is made of a nitride, and the composition of Ti and Al is (Ti 1-y Al y ), where 0 <y ≦ 0.7.

【0022】この逃げ面に被覆された硬質皮膜は、即
ち、( Ti1-xHfx ) N、又は、(Ti1-xHfx ) CNで示さ
れる組成からなり、0<x≦0.7 であることを特徴とす
るものである。ここで、N又はCNをZとすると、この
硬質皮膜は( Ti1-xHfx ) Zで示される組成からなり、
0<x≦0.7 のものである。換言すれば、TiとHfの複合
窒化物または複合炭窒化物〔(Ti1-xHfx ) Z〕よりな
り、このTi及びHf中に占めるHfの割合が70at%以下(0
%を含まず)である硬質皮膜である。尚、( Ti1-xH
fx ) :Zは、1:1であるとは限らず、1:約1(1
に近い1以下)の場合も含まれ、例えば1:0.90の場合
もある。
The hard film coated on the flank has a composition represented by (Ti 1-x Hf x ) N or (Ti 1-x Hf x ) CN, and 0 <x≤0.7. It is characterized by being. Here, when N or CN is Z, this hard film has a composition represented by (Ti 1-x Hf x ) Z,
0 <x ≦ 0.7. In other words, it is composed of a composite nitride of Ti and Hf or a composite carbonitride [(Ti 1-x Hf x ) Z], and the proportion of Hf in Ti and Hf is 70 at% or less (0
% Is not included). In addition, (Ti 1-x H
f x ): Z does not always have to be 1: 1; 1: about 1 (1
It is also included in the case of 1 or less) which is close to 1) and may be, for example, 1: 0.90.

【0023】一方、すくい面に被覆された硬質皮膜は、
即ち、(Ti1-yAly )N、又は(Ti1-yAly )CNで示され
る組成からなり、0<y≦0.7 であることを特徴とする
ものである。ここで、N又はCNをZとすると、この硬
質皮膜は( Ti1-yAly )Zで示される組成からなり、0
<y≦0.7 のものである。換言すれば、TiとAlの複合窒
化物または複合炭窒化物〔(Ti1-yAly )Z〕よりなり、
このTi及びAl中に占めるAlの割合が70at%以下(0%を
含まず)である硬質皮膜である。尚、( Ti1-yAly ):
Zは、1:1であるとは限らず、1:約1(1に近い1
以下)の場合も含まれ、例えば1:0.90の場合もある。
On the other hand, the hard film coated on the rake face is
In other words, is characterized in that the (Ti 1-y Al y) N, or consists composition represented by (Ti 1-y Al y) CN, it is 0 <y ≦ 0.7. Here, when N or CN is Z, this hard film has a composition represented by (Ti 1-y Al y ) Z, and
<Y ≦ 0.7. In other words, it is composed of a composite nitride of Ti and Al or a composite carbonitride [(Ti 1-y Al y ) Z],
This is a hard coating in which the proportion of Al in Ti and Al is 70 at% or less (not including 0%). In addition, (Ti 1-y Al y ):
Z is not necessarily 1: 1, but 1: about 1 (1 close to 1
The following case is also included, and for example, it may be 1: 0.90.

【0024】従って、本発明に係る硬質皮膜被覆切削工
具は、前記知見と照合するに、優れた耐クレータ摩耗性
とともに優れた耐フランク摩耗性を有するものであるこ
とがわかる。即ち、従来の(Al,Ti)(N/C)皮膜を有する硬
質皮膜被覆切削工具の場合よりも耐フランク摩耗性に優
れ、その結果、優れた耐クレータ摩耗性(すくい面での
耐摩耗性)とともに優れた耐フランク摩耗性(逃げ面で
の耐摩耗性)を有し、すくい面及び逃げ面の双方におい
て優れた耐摩耗性を有するものであることがわかる。
Therefore, it can be seen that the hard film-coated cutting tool according to the present invention has excellent crater wear resistance and excellent flank wear resistance in comparison with the above findings. That is, the flank wear resistance is superior to that in the case of the conventional hard coating coated cutting tool having (Al, Ti) (N / C) coating, and as a result, the excellent crater wear resistance (wear resistance on the rake face) ) And excellent flank wear resistance (wear resistance on the flank), and excellent wear resistance on both the rake face and the flank face.

【0025】ここで、すくい面に被覆された硬質皮膜の
Ti及びAl中に占めるAlの割合を70at%以下(0%を含ま
ず)、即ち( Ti1-yAly )Zでのyを0<x≦0.7 とし
ているのは、yを0.7 超とすると、前述の如く結晶構造
の変化により皮膜が軟質化して硬度がTiN 並みのHv2000
程度に低下し、又、耐熱性も低下し、その結果、耐クレ
ータ摩耗性が低下して不充分となり、一方、yを0とす
るとAlが含有されず、Al添加による耐クレータ摩耗性の
向上が図れなくなって耐クレータ摩耗性が不充分となる
からである。
Here, of the hard film coated on the rake face
The ratio of Al in Ti and Al is 70 at% or less (not including 0%), that is, y in (Ti 1-y Al y ) Z is set to 0 <x ≦ 0.7. Then, as described above, the film softens due to the change in the crystal structure, and the hardness of Hv2000 is the same as that of TiN.
The heat resistance is also reduced to a certain extent, and as a result, the crater wear resistance is reduced and becomes insufficient. On the other hand, when y is 0, Al is not contained and the crater wear resistance is improved by adding Al. This is because the crater wear resistance becomes insufficient.

【0026】逃げ面に被覆された硬質皮膜のTi及びHf中
に占めるHfの割合を70at%以下(0%を含まず)、即
ち、( Ti1-xHfx )Zでのxを0<x≦0.7 としている
のは、xを0.7 超とすると、硬度が低下し、そのため、
耐フランク摩耗性が低下して不充分となり、一方、xを
0とするとHfが含有されず、Hf添加による耐フランク摩
耗性の向上が図れなくなって耐フランク摩耗性が不充分
となるからである。尚、xを0.7 超とすると硬度が低下
する原因については、明らかではないが、価電子分布の
変化が関係していると考えられる。即ち、TiN にNbを添
加した窒化物〔(Ti,Nb)N〕はNb量の増大によって硬度が
上昇するが、Nb量を増加し過ぎると逆に硬度が下降し、
これは、価電子分布の変化が関係すると報告されている
ことから、( Ti1-xHfx ) Zの場合も価電子分布の変化
が関係していると考えられる。
The proportion of Hf in Ti and Hf of the hard coating coated on the flank is 70 at% or less (not including 0%), that is, x in (Ti 1-x Hf x ) Z is 0 < x ≦ 0.7 is because when x exceeds 0.7, the hardness decreases, and
This is because flank wear resistance decreases and becomes insufficient. On the other hand, when x is set to 0, Hf is not contained and the flank wear resistance cannot be improved by adding Hf, resulting in insufficient flank wear resistance. . The cause of the decrease in hardness when x exceeds 0.7 is not clear, but it is considered to be related to the change in the valence distribution. That is, the hardness of the nitride [(Ti, Nb) N] in which Nb is added to TiN increases with the increase of the Nb amount, but if the Nb amount is increased too much, the hardness decreases conversely.
Since this is reported to be related to the change in the valence electron distribution, it is considered that the change in the valence electron distribution is also involved in the case of (Ti 1-x Hf x ) Z.

【0027】尚、上記xについては、0<x≦0.3 にす
ることが望ましい。そうすると、より確実に硬度が高く
なって耐フランク摩耗性が向上するからである。又、上
記yについては、0<y≦0.3 にすることが望ましい。
そうすると、より確実に耐熱性が向上して耐クレータ摩
耗性が向上するからである。
Regarding x, it is desirable that 0 <x ≦ 0.3. This is because the hardness is more reliably increased and the flank wear resistance is improved. Further, it is desirable that y <0 ≦ y ≦ 0.3.
This is because the heat resistance is more surely improved and the crater wear resistance is improved more reliably.

【0028】前記「切削工具基材の少なくとも刃先の逃
げ面及びすくい面に硬質皮膜が被覆された」状態とは、
「旋盤加工用の切削バイト等の如く逃げ面及びすくい面
が刃先にのみあるものについては、該刃先の逃げ面及び
すくい面に硬質皮膜が被覆された」状態のことをいい、
「ドリル、エンドミル等の場合については、被削材に接
触する刃先の逃げ面及びすくい面のみに硬質皮膜が被覆
された状態、或いは、該刃先の逃げ面及びすくい面の
他、被削材と接触しない全ての逃げ面及びすくい面に硬
質皮膜が被覆された状態」のことをいう。
The above-mentioned state in which "a hard coating is coated on at least the flank and rake face of the cutting edge of the cutting tool substrate" means
"For those with flanks and rake faces only on the cutting edge, such as cutting tools for lathe processing, the flanks and rake surfaces of the cutting edges are coated with a hard coating",
`` In the case of drills, end mills, etc., a state in which a hard film is coated only on the flank and rake face of the cutting edge that come into contact with the work material, or in addition to the flank and rake face of the cutting edge and the work material All the flanks and rakes that do not come into contact are covered with a hard film ”.

【0029】本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具におい
て、逃げ面及びすくい面に被覆された硬質皮膜の膜厚に
ついては、特に限定されるものではないが、耐摩耗性及
び耐熱性(耐酸化性)の両方が要求される工具等の部材
に該硬質皮膜をコーティングして用いる場合は、膜厚0.
1 μm 以上にすることが望ましい。それは、耐酸化性に
おいては該硬質皮膜が均一にコーティングされれば膜厚
0.1 μm 未満でも効果はあるものの、膜厚0.1 μm 未満
では耐摩耗性付与効果があまり発揮されなくなり、耐摩
耗性(すくい面では耐クレータ摩耗性、逃げ面では耐フ
ランク摩耗性)が不充分となる可能性があるからであ
る。一方、膜厚20μm 超では膜厚を厚くする割りには耐
摩耗性及び耐酸化性の向上効果が少なく、又、コーティ
ング時間が長くなって生産性が低下することから、20μ
m 以下にすることが望ましい(請求項2記載の硬質皮
膜)。
In the hard film-coated cutting tool according to the present invention, the film thickness of the hard film coated on the flank and the rake face is not particularly limited, but the wear resistance and heat resistance (oxidation resistance) are not limited. ), Both of which are required to be coated with the hard coating on a member such as a tool, the film thickness is 0.
It is desirable to make it 1 μm or more. In terms of oxidation resistance, it is the film thickness if the hard film is evenly coated.
Even if it is less than 0.1 μm, it is effective, but if the film thickness is less than 0.1 μm, the effect of imparting wear resistance is not sufficiently exhibited, and wear resistance (crater wear resistance on the rake face, flank wear resistance on the flank face) is insufficient. Because there is a possibility that On the other hand, if the film thickness exceeds 20 μm, the effect of improving wear resistance and oxidation resistance is small compared to the increase in film thickness, and the coating time increases and productivity decreases.
It is desirable that the thickness is m or less (hard coating according to claim 2).

【0030】本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具での切
削工具基材としては、超硬合金又は高速度工具鋼(ハイ
ス)を用いることが望ましい(請求項3記載の硬質皮
膜)。それは、本発明皮膜は特に超硬合金及び高速度工
具鋼に対して密着性が非常によいからである。
As the cutting tool base material in the hard film-coated cutting tool according to the present invention, it is desirable to use cemented carbide or high speed tool steel (high speed steel) (hard film according to claim 3). This is because the coating of the present invention has very good adhesion, particularly to cemented carbide and high speed tool steel.

【0031】本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具を製造
するに際し、逃げ面及びすくい面への硬質皮膜の被覆方
法については、特に限定されるものではなく、種々の被
覆方法を使用でき、例えば、カソードを蒸発源とするア
ーク放電によって金属成分をイオン化するイオンプレー
ティング法やスパッタリング法、或いはイオン注入法等
に代表されるPVD法を使用すればよい。これらの中、
例えば、アークイオンプレーティング法により(Ti1-xAl
x )N膜を被覆する場合、ターゲット(カソード)とし
てはTiとAlをそれぞれ個別に使用してもよいが、目的組
成そのものからなるTi1-x Alx を使用すれば、皮膜組成
のコントロールが容易であるという利点がある。
When manufacturing the hard film-coated cutting tool according to the present invention, the method of coating the hard film on the flank and the rake face is not particularly limited, and various coating methods can be used. A PVD method typified by an ion plating method, a sputtering method, or an ion implantation method in which a metal component is ionized by arc discharge using a cathode as an evaporation source may be used. Among these,
For example, by the arc ion plating method (Ti 1-x Al
x ) When coating the N film, Ti and Al may be used individually as the target (cathode), but if Ti 1-x Al x consisting of the target composition itself is used, the film composition can be controlled. It has the advantage of being easy.

【0032】逃げ面への硬質皮膜の被覆は、逃げ面以外
の部分(すくい面を含む)をマスキングした状態で行
い、すくい面への硬質皮膜の被覆は、すくい面以外の部
分(逃げ面を含む)をマスキングした状態で行うとよ
い。被覆の順序としては、逃げ面からでもよいし、すく
い面からでもよい。
The flank face is coated with a hard coating in a state where the portion other than the flank face (including the rake face) is masked, and the rake face is coated with the hard coating portion except the rake face (the flank face is covered). (Including) is preferably masked. The order of coating may be from the flank or the rake face.

【0033】[0033]

【実施例】【Example】

(実施例1)基材として白金板を用い、下記の方法によ
り表1に示す各種組成の硬質皮膜を白金板上に被覆形成
し、それら皮膜の耐酸化性(耐熱性)及び硬度を調べ
た。即ち、カソードアーク方式イオンプレーティング装
置を用い、そのカソード電極として Ti1-xHfx 又は Ti
1-yAly 固溶体(但し、x,y:種々変化)よりなるタ
ーゲットを取り付け、一方、該装置の基板(基材)ホル
ダーに基材として白金板を取り付けた。又、該装置に
は、皮膜形成状態の均一性を確保するための基板回転機
構及びヒータを設けた。
(Example 1) Using a platinum plate as a substrate, a hard film having various compositions shown in Table 1 was formed on the platinum plate by the following method, and the oxidation resistance (heat resistance) and hardness of these films were examined. . That is, using a cathodic arc type ion plating apparatus, Ti 1-x Hf x or Ti
1-y Al y solid solution (where, x, y: various changes) fitted with a target made of, on the other hand, fitted with a platinum plate as a substrate on a substrate (base material) holder of the device. Further, the apparatus was provided with a substrate rotating mechanism and a heater for ensuring the uniformity of the film formation state.

【0034】そして、上記ヒータによって基材(白金
板)を400 ℃に加熱保持した状態で、装置内に高純度N2
又はN2/CH4混合ガスを導入した上で3×10-2Torrの雰囲
気とし、基材に−70Vのバイアス電圧を印加してアーク
放電を開始し、基材表面に膜厚15μm の成膜を行った。
このようにして得られた皮膜の組成を表1(No.1〜16)
に示す。この中、No.3〜8 、11〜16のものは本発明の実
施例に係る硬質皮膜であり、No.1〜2 、9 〜11は比較例
に係る皮膜である。
Then, while the substrate (platinum plate) was heated and held at 400 ° C. by the above heater, high purity N 2 was placed in the apparatus.
Alternatively, after introducing a N 2 / CH 4 mixed gas, an atmosphere of 3 × 10 -2 Torr is applied, a bias voltage of -70 V is applied to the base material to start arc discharge, and a film thickness of 15 μm is formed on the base material surface. The membrane was made.
The composition of the film thus obtained is shown in Table 1 (No. 1-16).
Shown in Of these, Nos. 3 to 8 and 11 to 16 are hard coatings according to the examples of the present invention, and Nos. 1 to 2 and 9 to 11 are coatings according to comparative examples.

【0035】更に、比較のため、カソード(ターゲッ
ト)にTiを用い、かかる点を除き上記と同様の装置及び
方法により、TiN 皮膜を形成した(表1−No.17 )。
For comparison, a TiN film was formed by using Ti for the cathode (target) and using the same apparatus and method as above except for this point (Table 1-No. 17).

【0036】このようにして皮膜形成された試料につい
て、その皮膜の耐酸化性を調べるため、熱天秤装置を用
いて昇温範囲:室温〜1000℃、昇温速度:10℃/min、雰
囲気ガス:乾燥空気、雰囲気ガスの流量:150cc/min の
条件で酸化試験を行った。そして、昇温過程で生じる急
激な重量増加点での温度を酸化開始温度と定め、それを
求めた。その結果を表1に示す。又、皮膜のビッカース
硬度(荷重50g)を測定した。その結果を表1に併記し
て示す。
In order to examine the oxidation resistance of the film thus formed on the sample thus formed, using a thermobalance device, the temperature raising range: room temperature to 1000 ° C., the temperature raising rate: 10 ° C./min, the atmosphere gas : Oxidation test was carried out under the conditions of dry air and atmospheric gas flow rate: 150 cc / min. Then, the temperature at the point of abrupt weight increase that occurs during the temperature rising process was defined as the oxidation start temperature and was determined. Table 1 shows the results. Also, the Vickers hardness of the coating (load 50 g) was measured. The results are also shown in Table 1.

【0037】表1から明らかなように、TiN 皮膜(No.1
7 ) では約600 ℃で酸化が始まり、(Ti1-xHfx )Z皮膜
(但しZはN又はCN)においてはx>0.7 のもので54
0 〜560 ℃で酸化が始まり(No.1〜2)、0<x≦0.7 の
もので620 〜700 ℃で酸化が始まる(No.3〜8 )。これ
に対し、(Ti1-yAly ) Z皮膜において0<y≦0.7 のも
の(No.11 〜16)は酸化開始温度が高く、高温耐酸化性
(耐熱性)に優れており、そのため、切削工具のすくい
面に被覆する硬質皮膜として好適である。尚、(Ti1-yAl
y ) Z皮膜でy>0.7 のもの(No.9〜11)は、酸化開始
温度が高いものの、硬度が低く、そのため耐クレータ摩
耗性が低くて不充分であり、切削工具に被覆する硬質皮
膜として好適ではない。
As is clear from Table 1, TiN coating (No. 1
In (7), oxidation starts at about 600 ° C, and in the (Ti 1-x Hf x ) Z film (where Z is N or CN), x> 0.7.
Oxidation starts at 0 to 560 ° C (No.1 to 2), and when 0 <x≤0.7, oxidation starts at 620 to 700 ° C (No.3 to 8). On the other hand, in the (Ti 1-y Al y ) Z film, 0 <y ≦ 0.7 (No. 11 to 16) has a high oxidation initiation temperature and is excellent in high temperature oxidation resistance (heat resistance). Suitable as a hard coating for coating the rake face of a cutting tool. In addition, (Ti 1-y Al
y ) Z coatings with y> 0.7 (No. 9 to 11) have a high oxidation initiation temperature, but have low hardness, and therefore have low crater wear resistance and are insufficient, and hard coatings for cutting tools. Is not suitable as

【0038】(Ti1-xHfx )Z皮膜で0<x≦0.7 のもの
(No.3〜8 )は、(Ti1-yAly ) Z皮膜に比べ、上記の如
く酸化開始温度が低いが、硬度が高く、そのため、切削
工具の逃げ面に被覆する硬質皮膜として適しており、そ
の中でもZがCNであるところの(Ti1-yAly )(C,N)皮膜
(No.7〜8 )が最も硬度が高く、最適である。
[0038] (Ti 1-x Hf x) in Z film 0 <those x ≦ 0.7 (No.3~8) is compared with the (Ti 1-y Al y) Z coating oxidation start temperature as described above is Although low, it has high hardness and is therefore suitable as a hard coating for covering the flank of a cutting tool. Among them, (Ti 1-y Al y ) (C, N) coating where Z is CN (No. 7-8) has the highest hardness and is most suitable.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】(実施例2)カソードアーク方式イオンプ
レーティング装置を用い、そのカソード電極として Ti
1-xHfx 固溶体(但し、x:種々変化)よりなるターゲ
ットを取り付け、一方、該装置の基板(基材)ホルダー
に基材として超硬合金(WC−10%Co系焼結合金)製の工
具チップを取り付けた。又、該装置には、皮膜形成状態
の均一性を確保するための基板回転機構及びヒータを設
けた。そして、上記ヒータによって基材(チップ)を40
0 ℃に加熱保持した状態で、装置内に高純度N2又はN2/C
H4混合ガスを導入した上で7×10-3Torrの雰囲気とし、
基材に−70Vのバイアス電圧を印加してアーク放電を開
始し、工具チップ(基材)の逃げ面に膜厚20μm の成膜
を行った。このとき、すくい面をマスキングした状態で
成膜を行った。
(Example 2) A cathode arc type ion plating apparatus was used, and Ti was used as the cathode electrode.
A target made of 1-x Hf x solid solution (however, x: various changes) is attached, while a substrate (base material) holder of the device is made of cemented carbide (WC-10% Co sintered alloy) as a base material. I attached the tool tip of. Further, the apparatus was provided with a substrate rotating mechanism and a heater for ensuring the uniformity of the film formation state. Then, the heater is used to remove the base material (chip)
High-purity N 2 or N 2 / C is stored in the device while being heated and maintained at 0 ° C.
After introducing H 4 mixed gas, make an atmosphere of 7 × 10 −3 Torr,
A bias voltage of -70 V was applied to the base material to start arc discharge, and a film having a thickness of 20 μm was formed on the flank of the tool tip (base material). At this time, the film was formed with the rake face masked.

【0043】次に、上記工具チップのすくい面のマスキ
ングを除去し、逃げ面にマスキングを施した後、ターゲ
ットとして Ti1-yAly 固溶体(但し、y:種々変化)を
用い、この点を除き上記と同様の条件で、工具チップの
すくい面に膜厚20μm の成膜を行った。
Next, remove the masking of the rake face of the tool tip, was subjected to masking flank, Ti 1-y Al y solid solution as a target (where, y: various changes) with, this point Except for the above, the film thickness of 20 μm was formed on the rake face of the tool tip under the same conditions as above.

【0044】このようにして得られた皮膜の組成を表2
〜3(No.18〜25)に示す。この中、No.20 〜25のものは
本発明の実施例に係る硬質皮膜であり、No.18 〜19は比
較例に係る皮膜である。
The composition of the film thus obtained is shown in Table 2.
~ 3 (No. 18 to 25). Of these, Nos. 20 to 25 are hard coatings according to the examples of the present invention, and Nos. 18 to 19 are coatings according to comparative examples.

【0045】更に、比較のため、ターゲットにTi、Ti
0.4Al0.6又はTi0.8Hf0.2を用い、かかる点を除き上記と
同様の装置及び方法により、工具チップの逃げ面に膜厚
20μmの成膜を行った後、すくい面に膜厚20μm の成膜
を行い、工具チップの逃げ面及びすくい面にTiN を被覆
したもの(No.26, 37)、(Ti0.4Al0.6)N を被覆したもの
(No.27, 38)、(Ti0.8Hf0.2)N を被覆したもの(No.28,
39)を作製した。
Further, for comparison, the target is Ti, Ti
0.4 Al 0.6 or Ti 0.8 Hf 0.2 is used, and the film thickness is set on the flank of the tool tip by the same device and method as above except for this point.
After forming a film with a thickness of 20 μm, a film with a thickness of 20 μm was formed on the rake face, and the flank and rake face of the tool tip were coated with TiN (No. 26, 37), (Ti 0.4 Al 0.6 ) N Coated with
(No.27, 38), (Ti 0.8 Hf 0.2 ) N coated (No. 28,
39) was produced.

【0046】以上のようにして皮膜形成された工具チッ
プを用いて、次の2種類の条件で切削試験を行った。そ
の試験結果を表2〜3に示す。 被削材:S45C、切削速度:170m/min、送り速度:0.
25mm/rev、切り込み:1mm、切削時間:25分 (表2) 被削材:SKD11、切削速度:150m/min、送り速度:0.
2mm/rev 、切り込み:2mm、切削時間:25分 (表3)
Using the tool tip having the film formed as described above, a cutting test was conducted under the following two conditions. The test results are shown in Tables 2-3. Work Material: S45C, Cutting Speed: 170m / min, Feeding Speed: 0.
25mm / rev, depth of cut: 1mm, cutting time: 25 minutes (Table 2) Work material: SKD11, cutting speed: 150m / min, feed rate: 0.
2mm / rev, depth of cut: 2mm, cutting time: 25 minutes (Table 3)

【0047】表2〜3から明らかなように、本発明の実
施例に係る工具チップは、比較例に係る工具チップに比
べて、逃げ面摩耗幅(フランク摩耗量)及びすくい面摩
耗深さ(クレータ摩耗量)が極めて少なく、耐摩耗性に
非常に優れている。
As is clear from Tables 2 and 3, the tool tips according to the examples of the present invention have a flank wear width (flank wear amount) and a rake face wear depth (compared with the tool tips according to the comparative examples). The amount of crater wear) is extremely small and the wear resistance is extremely excellent.

【0048】即ち、工具チップの逃げ面及びすくい面に
TiN を被覆したもの(No.26, 37)、(Ti0.4Al0.6)N を被
覆したもの (No.27, 38 )、(Ti0.8Hf0.2)N を被覆した
もの(No.28, 39)、逃げ面に(Ti1-x Hfx )Z皮膜でx
>0.7 のものを被覆し、すくい面に(Ti1-yAly ) Z皮膜
でy>0.7 のものを被覆したもの(No.18 〜19、29〜3
0)は、耐フランク摩耗性及び/又は耐クレータ摩耗性
が低くて不充分である。これに対し、逃げ面に(Ti1-x
Hfx )Z皮膜で0<x≦0.7 のものを被覆し、且つ、す
くい面に(Ti1-yAly ) Z皮膜で0<y≦0.7 のものを被
覆した工具チップ(No.20 〜25、31〜36:本発明の実施
例に係る工具チップ)は、耐フランク摩耗性とともに耐
クレータ摩耗性に優れている。
That is, on the flank and rake face of the tool tip
TiN coated (No. 26, 37), (Ti 0.4 Al 0.6 ) N coated (No. 27, 38), (Ti 0.8 Hf 0.2 ) N coated (No. 28, 39) , On the flank with (Ti 1-x Hf x ) Z film x
> 0.7, and the rake face is coated with (Ti 1-y Al y ) Z film with y> 0.7 (No. 18-19, 29-3)
In 0), flank wear resistance and / or crater wear resistance is low and insufficient. On the other hand, on the flank (Ti 1-x
Hf x) covering those 0 <x ≦ 0.7 in Z film, and, rake surface (Ti 1-y Al y) Z coating at 0 <tool tip (No.20 coated ones y ≦ 0.7 ~ 25, 31 to 36: Tool tips according to the examples of the present invention) are excellent in flank wear resistance and crater wear resistance.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明に係る硬質皮膜被覆切削工具は、
従来の(Al,Ti)(N/C)系皮膜を被覆した硬質皮膜被覆切削
工具(耐クレータ摩耗性には比較的優れているが、耐フ
ランク摩耗性が低い)に比較して耐フランク摩耗性に優
れ、そのため、優れた耐クレータ摩耗性とともに優れた
耐フランク摩耗性を有することができ、従って、耐摩耗
性に優れて耐久性があり、フライス加工、穿孔加工等の
切削加工に好適に用いることができ、高水準の工具機能
を長時間にわたって維持でき、工具寿命が大幅に延び、
しかも高速切削や高切り込み或いは高送り等の重切削に
も円滑に対応できるようになるという効果を奏する。
The hard film-coated cutting tool according to the present invention is
Flanging wear resistance compared to conventional hard-coating cutting tools coated with (Al, Ti) (N / C) -based coating (relatively excellent crater wear resistance, but low flank wear resistance) It has excellent wear resistance and therefore has excellent flank wear resistance as well as excellent crater wear resistance, and therefore has excellent wear resistance and durability, making it suitable for cutting such as milling and drilling. Can be used, can maintain a high level of tool function for a long time, greatly extend the tool life,
Moreover, it is possible to smoothly cope with heavy cutting such as high-speed cutting, high-cutting, and high-feed.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔡 政憲 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 河田 和久 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masanori Cai 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture Kobe Steel Co., Ltd. Kobe Research Institute (72) Inventor Kazuhisa Kawada Takatsuka, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture 1-5-5 stand, Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 切削工具基材の少なくとも刃先の逃げ面
及びすくい面に硬質皮膜が被覆された硬質皮膜被覆切削
工具において、前記逃げ面に被覆された硬質皮膜が、Ti
とHfの複合窒化物または複合炭窒化物よりなり、そのTi
とHfの組成が、 ( Ti1-xHfx ) 但し、0<x≦0.7 で示される組成からなり、前記すくい面に被覆された硬
質皮膜が、TiとAlの複合窒化物または複合炭窒化物より
なり、そのTiとAlの組成が、 ( Ti1-yAly ) 但し、0<y≦0.7 で示される組成からなることを特徴とする硬質皮膜被覆
切削工具。
1. A hard film-coated cutting tool in which at least a flank and a rake face of a cutting tool base material are coated with a hard film, and the hard film coated on the flank is Ti.
And Hf compound nitride or compound carbonitride, whose Ti
And the composition of Hf is (Ti 1-x Hf x ), where 0 <x ≦ 0.7, and the hard film coated on the rake face is a composite nitride or composite of Ti and Al. A hard coating-coated cutting tool comprising a carbonitride and having a composition of Ti and Al (Ti 1-y Al y ) where 0 <y ≦ 0.7.
【請求項2】 前記逃げ面に被覆された硬質皮膜及びす
くい面に被覆された硬質皮膜の膜厚が0.1 〜20μm であ
る請求項1記載の硬質皮膜被覆切削工具。
2. The hard film-coated cutting tool according to claim 1, wherein the hard film coated on the flank and the hard film coated on the rake face have a film thickness of 0.1 to 20 μm.
【請求項3】 前記切削工具基材が超硬合金または高速
度工具鋼である請求項1又は2記載の硬質皮膜被覆切削
工具。
3. The hard coating coated cutting tool according to claim 1, wherein the cutting tool base material is cemented carbide or high speed tool steel.
JP19870795A 1995-08-03 1995-08-03 Cutting tool coated with hard film Withdrawn JPH0941126A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012135826A (en) * 2010-12-25 2012-07-19 Kyocera Corp Cutting tool
JP2017113835A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool having hard coating layer excellent in chipping resistance and wear resistance

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