JPH10193207A - 切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工具 - Google Patents

切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工具

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JPH10193207A
JPH10193207A JP9001913A JP191397A JPH10193207A JP H10193207 A JPH10193207 A JP H10193207A JP 9001913 A JP9001913 A JP 9001913A JP 191397 A JP191397 A JP 191397A JP H10193207 A JPH10193207 A JP H10193207A
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JP
Japan
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cutting
brazing
cutting edge
tool
edge piece
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JP9001913A
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Tomoaki Fukuda
智朗 福田
Hidetoshi Nakajima
秀俊 中島
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する
切削工具を提供する。 【解決手段】 切削工具が、BN基焼結材料で構成され
た切刃片を、重量%で、Tiおよび/またはZr:0.
5〜10%、Cr:5〜20%を含有し、さらに必要に
応じてP、B、およびSiのうちの1種または2種以
上:2〜10%を含有し、残りがNiと不可避不純物か
らなる組成を有するNi合金ろう材を用いて、WC基超
硬合金で構成された工具本体の切刃片ろう付け部に直接
ろう付けしたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化ほう素(以
下、BNで示す)を主成分として含有するBN基焼結材
料で構成された切刃片が、炭化タングステン(以下、W
Cで示す)を主成分として含有するWC基超硬合金で構
成された工具本体の切刃片ろう付け部に、高い接合強度
で直接ろう付けされ、したがって高速切削に用いても上
記切刃片に剥離の発生がなく、長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮する切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に切刃片としてBN基焼結材
料を用いた切削工具としては、例えば特公平1−168
94号公報の実施例に記載されるように、BN基焼結材
料で構成された切刃層とWC基超硬合金で構成された下
地層からなる複合切刃片を通常の超高圧焼結装置を用い
て製造し、これを、ろう付け接合面となる前記下地層と
同じWC基超硬合金で構成された工具本体の切刃片ろう
付け部に、WC基超硬合金用ろう材として知られてい
る、重量%(以下、%は重量%を示す)で、例えばC
u:30%、Zn:28%、Ni:2%を含有し、残り
がAgと不可避不純物からなる代表組成を有するAg合
金のろう材を用いてろう付けしてなる切削工具が広く知
られており、これがスローアウエイチップ(以下、単に
チップと云う)やドリル、さらにエンドミルやリーマな
どの切削工具として、鋳鉄や高合金鋼、さらに銅溶浸F
e系焼結材料などの連続切削や断続切削、さらに穴加工
や通し孔加工、板材の端面加工などの切削加工に用いら
れることも良く知られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
装置の高性能化はめざましく、かつ切削加工の省力化に
対する要求も強く、これに伴なって、切削加工は高速化
の傾向にあるが、上記の各種従来切削工具においては、
これを高速切削に用いると、工具本体と複合切刃片のろ
う付け部は、それぞれがWC基超硬合金で構成されてい
るので接合上問題はないが、前記複合切刃片を構成する
BN基焼結材料の切刃層とWC基超硬合金の下地層との
接合強度が不十分であるために、この部分から剥離が発
生し易く、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、切刃片全体をBN基焼結材料で
構成し、これをWC基超硬合金の工具本体の切刃片ろう
付け部に強固な接合強度で直接ろう付けすることができ
るろう材を開発すべく研究を行なった結果、Tiおよび
/またはZr:0.5〜10%、Cr:5〜20%、を
含有し、さらに必要に応じて、P、B、およびSiのう
ちの1種または2種以上:2〜10%、を含有し、残り
がNiと不可避不純物からなる組成を有するNi合金ろ
う材を用いて、WC基超硬合金の工具本体の切刃片ろう
付け部に、直接BN基焼結材料、望ましくは分散相が組
織上35〜95面積%の立方晶窒化ほう素(以下、CB
Nで示す)で構成され、残りの結合相が炭化チタン(以
下、TiCで示す)、窒化チタン(以下、TiNで示
す)、炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)、ほう化
チタン(以下、TiB2 で示す)、窒化アルミニウム
(以下、AlNで示す)、および酸化アルミニウム(以
下、Al2 3 で示す)、さらにCoのうちの1種以
上、あるいはこれらの2種以上の固溶体で構成されたC
BN基焼結材料からなる切刃片をろう付けすると、前記
工具本体と前記切刃片の間にはすぐれた接合強度が確保
されるようになり、したがってこの結果の切削工具は、
これを高速切削に用いても前記切刃片に剥離の発生な
く、長期に亘ってすぐれた切削性能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、BN基焼結材料、望ましくはC
BN基焼結材料で構成された切刃片を、Tiおよび/ま
たはZr:0.5〜10%、Cr:5〜20%、を含有
し、さらに必要に応じて、P、B、およびSiのうちの
1種または2種以上:2〜10%、を含有し、残りがN
iと不可避不純物からなる組成を有するNi合金ろう材
を介して、WC基超硬合金で構成された工具本体の切刃
片ろう付け部に、直接ろう付けしてなる、切刃片がすぐ
れたろう付け接合強度を有する切削工具に特徴を有する
ものである。
【0006】つぎに、この発明の切削工具において、こ
れを構成するNi合金ろう材の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) TiおよびZr これらの成分には、ろう材の工具本体と切刃片に対する
ぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上させる
作用があるが、その含有量が0.5%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が10%を越
えると、ろう付け部の強度が低下するようになることか
ら、その含有量を0.5〜10%、望ましくは5〜7%
と定めた。
【0007】(b) Cr Cr成分には、ろう材の強度を向上させ、もってろう付
け部の強度向上に寄与する作用があるが、その含有量が
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が20%を越えると、ろう付け時の流動性が低
下するようになることから、その含有量を5〜20%、
望ましくは10〜15%と定めた。
【0008】(c) P、B、及びSi これらの成分には、ろう材の融点を下げると共に、工具
本体と切刃片に対するぬれ性を一段と向上させ、もって
接合強度を向上させる作用があるので必要に応じて含有
されるが、その含有量が2%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が10%を越えると、
ろう付け部の強度が低下するようになることから、その
含有量を2〜10%、望ましくは3〜8%と定めた。
【0009】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の切削工具を実
施例により具体的に説明する。まず、工具本体を製造す
る目的で、原料粉末として、いずれも0.5〜10μm
の範囲内の所定の平均粒径を有する、WC粉末、TaC
粉末、(Ti,W)C[重量比で、TiC/WC=50
/50]粉末、およびCo粉末を用い、これら原料粉末
を表1に示される配合組成に配合し、ボールミルで72
時間湿式混合し、乾燥した後、1ton/cm2 の圧力
で所定形状の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体
を、1×10-3torrの真空中、1350〜1450℃の
範囲内の所定の温度に1時間保持の条件で焼結し、焼結
体に機械加工を施すことにより、いずれもWC基超硬合
金製にして、CIS規格TNGA332の形状(厚さ:
3.18mm×一辺長さ:16mmの正三角形)をもったチ
ップ本体A−1〜A−3、直径:12mmの2枚刃形状
のドリル本体A−4〜A−5、直径:12mmの2枚刃
形状のエンドミル本体A−6〜A−7、および直径:6
mmの1枚刃形状のリーマ本体A−8〜A−10をそれ
ぞれ製造した。
【0010】また、切刃片を製造する目的で、原料粉末
として、いずれも0.5〜5μmの範囲内の所定の平均
粒径を有する、純度:99.95%のCBN粉末、Ti
C粉末、TiN粉末、TiCN粉末、TiB2 粉末、A
lN粉末、Al2 3 粉末、およびCo粉末を用い、こ
れら原料粉末を表2に示される配合組成に配合し、ボー
ルミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、3ton/
cm2 の圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、これ
ら圧粉体を通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、4
〜6GPaの範囲内の所定の圧力で、1200〜140
0℃の範囲内の所定の温度に、30分間保持の条件で焼
結して直径:20mm×厚さ:1.5mmの寸法をもったC
BN基焼結材料からなる焼結体を形成し、これにワイヤ
ー放電加工機を用いて機械加工を施すことにより、一辺
長さが5mmの正三角形形状のチップ用切刃片B−1〜
B−3、半径:3.5mm×中心角:120度の扇形形
状のドリル用切刃片B−4〜B−5、縦:6mm×横:
1.5mmの長方形形状のエンドミル用切刃片B−6〜
B−7、および半径:3mm×中心角:90度の扇形形
状のリーマ用切刃片B−8〜B−10をそれぞれ製造し
た。
【0011】さらに、真空溶解炉を用い、アルミナるつ
ぼにて、表3に示される成分組成をもったNi合金溶湯
を調製し、いすれも通常の条件で、インゴットに鋳造
し、熱間圧延と冷間圧延を施して厚さ:0.35mmの本
発明に係るNi合金ろう材(以下、本発明ろう材と云
う)C−1〜C−21をそれぞれ製造した。
【0012】ついで、上記の各種切刃片B−1〜B−1
0を、表4に示される組合せで、上記の各種工具本体A
−1〜A−10のそれぞれの切刃片ろう付け部に、表4
に示される組合せで本発明ろう材C−1〜C−21のそ
れぞれを挟んだ状態でセットし、ホットプレスを用い、
1kg/cm2 の圧力で加圧しながら、1×10-3torr
の真空中、1250〜1350℃の範囲内の所定温度に
5分間保持の条件でろう付け接合することにより本発明
チップ1〜6、本発明ドリル1〜5、本発明エンドミル
1〜5、および本発明リーマ1〜5からなる本発明切削
工具をそれぞれ製造した。
【0013】また、比較の目的で、それぞれ工具本体A
−1〜A−10と同じ配合組成の圧粉体を、同じくこれ
の焼結条件と同じ条件で焼結して直径:20mm×厚
さ:1.5mmの下地層形成用焼結片を形成し、これら
焼結片のそれぞれに表5に示される組合せで切刃片B−
1〜B−10のそれぞれと同じ配合組成をもった圧粉体
を重ね合わせた状態で、前記切刃片の焼結条件と同じ条
件で焼結して切刃層の厚さ:0.7mm×下地層の厚
さ:1.5mm×直径:20mmの寸法をもった複合切
刃片を形成し、さらに成分組成を、Cu:29.7%、
Zn:28.1%、Ni:2.0%、Agおよび不可避
不純物:残り、とする以外は本発明ろう材C−1〜C−
21の製造条件と同じ条件で従来ろう材を形成し、つい
でこれら複合切刃片のそれぞれを同じく表5に示される
組合せで工具本体A−1〜A−10のそれぞれの切刃片
ろう付け部に前記従来ろう材を挟んだ状態でセットし、
上記のろう付け条件と同じ条件でろう付け接合すること
により従来チップ1〜3、従来ドリル1、2、従来エン
ドミル1、2、および従来リーマ1〜3からなる従来切
削工具をそれぞれ製造した。
【0014】つぎに、この結果得られた本発明切削工具
および従来切削工具のうち、本発明チップ1〜6および
従来チップ1〜3については、 被削材:FC250(ブリネル硬さ:200)の丸棒、 切削速度:1500m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:0.15mm、 切削時間:20分、 の条件で普通鋳鉄の乾式連続高速切削試験を行ない、本
発明ドリル1〜5および従来ドリル1、2については、 被削材:FCD450(ブリネル硬さ:150)の板
厚:30mmの板材、 切削速度:300m/min.、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:下穴径10mmの通し孔(穴径:12mm)、 加工数:130穴、 の条件で球状黒鉛鋳鉄の乾式高速穴加工切削試験を行な
い、また本発明エンドミル1〜5および従来エンドミル
1、2については、 被削材:SKD11(ロックウエル硬さCスケール:4
0)の板厚:5mmの板材、 切削速度:100m/min.、 送り:0.05mm/rev.、 切込み:板材の端面加工、 切削時間:15分、 の条件でダイス鋼の乾式高速端面加工切削試験を行な
い、さらに本発明リーマ1〜5および従来リーマ1〜3
については、 被削材:銅溶浸純鉄焼結材料(ロックウエル硬さBスケ
ール:80)の板厚:50mmの板材、 切削速度:70m/min.、 送り:0.16mm/rev.、 切込み:下穴径5mmの通し孔(穴径:6mm)、 加工数:700穴、 の条件で銅溶浸純鉄焼結材料の乾式高速穴加工切削試験
を行ない、いずれの切削試験でも切刃片(切刃層)にお
ける最大摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表4、
5に示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】
【表5】
【0020】
【発明の効果】表4、5に示される結果から、本発明切
削工具(本発明チップ1〜6、本発明ドリル1〜5、本
発明エンドミル1〜5、および本発明リーマ1〜5)
は、いずれも切刃片が工具本体に強固な接合強度でろう
付けされているので、各種被削材の高速切削でも切刃片
に剥離の発生なく、正常摩耗を示し、すぐれた耐摩耗性
を発揮するのに対して、従来切削工具(従来チップ1〜
3、従来ドリル1、2、従来エンドミル1、2、および
従来リーマ1〜3)は、いずれも複合切刃片の切刃層と
下地層の接合面で剥離が発生し、比較的短時間で使用寿
命に至ることが明らかである。上述のように、この発明
の切削工具は、切刃片が直接工具本体に強固にろう付け
されているので、通常の条件での切削加工は勿論のこ
と、高速切削加工においても切刃片に剥離の発生なく、
すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 29/08 B23K 35/30 310D // B23K 35/30 310 C04B 35/58 103Y

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化ほう素を主成分として含有する窒化
    ほう素基焼結材料で構成された切刃片を、重量%で、 Tiおよび/またはZr:0.5〜10%、 Cr:5〜20%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有
    するNi合金ろう材を介して、炭化タングステンを主成
    分として含有する炭化タングステン基超硬合金で構成さ
    れた工具本体の切刃片ろう付け部に、直接ろう付けして
    なる切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工
    具。
  2. 【請求項2】 窒化ほう素を主成分として含有する窒化
    ほう素基焼結材料で構成された切刃片を、重量%で、 Tiおよび/またはZr:0.5〜10%、 Cr:5〜20%、 P、B、およびSiのうちの1種または2種以上:2〜
    10%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有
    するNi合金ろう材を介して、炭化タングステンを主成
    分として含有する炭化タングステン基超硬合金で構成さ
    れた工具本体の切刃片ろう付け部に、直接ろう付けして
    なる切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工
    具。
JP9001913A 1997-01-09 1997-01-09 切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工具 Withdrawn JPH10193207A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013530844A (ja) * 2010-07-13 2013-08-01 エレメント シックス リミテッド 割送り型カッターインサート、割送り型カッターインサート用の成形物及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040406