JPH10291102A - 被覆スローアウェイチップ - Google Patents
被覆スローアウェイチップInfo
- Publication number
- JPH10291102A JPH10291102A JP11634797A JP11634797A JPH10291102A JP H10291102 A JPH10291102 A JP H10291102A JP 11634797 A JP11634797 A JP 11634797A JP 11634797 A JP11634797 A JP 11634797A JP H10291102 A JPH10291102 A JP H10291102A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- breaker
- carbon
- alumina
- cutting
- 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)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本願発明は、強制的に切り屑を処理するた
め、突起物等の高負荷で、かつ、局部的な摩耗を受ける
部分の耐摩耗性等を改善することを目的とする。 【構成】 スローアウェイチップ等の表面に切り屑処理
用のブレーカを有するスローアウェイチップ等におい
て、前記ブレーカが突部を有するとともに、アルミナ膜
中に周期律表の４ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化
物、炭酸化物、炭窒酸化物の１種又は２種以上を含有す
ることにより構成する。
め、突起物等の高負荷で、かつ、局部的な摩耗を受ける
部分の耐摩耗性等を改善することを目的とする。 【構成】 スローアウェイチップ等の表面に切り屑処理
用のブレーカを有するスローアウェイチップ等におい
て、前記ブレーカが突部を有するとともに、アルミナ膜
中に周期律表の４ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化
物、炭酸化物、炭窒酸化物の１種又は２種以上を含有す
ることにより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、アルミナを被覆した
超硬合金、特に切削工具として用いたとき、ブレーカの
寿命を改善した被覆硬質部材に関する。
超硬合金、特に切削工具として用いたとき、ブレーカの
寿命を改善した被覆硬質部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のスローアウェイチップ等のすくい
面上には様々な切り屑処理機能を備えたブレーカを設
け、仕上げ加工から荒加工まで沢山のブレーカが実用化
されている。これらブレーカの特徴は、単に切り屑をカ
ールさせる程度のものから、低抵抗重切削型まで様々な
種類がある。特に、３次元的な形状を有するブレーカで
は突起物、突状物により切り屑をカール・切断させてい
る。代表的なものとしては、ブレーカ溝の底面より半球
状の突起を設けたものや、ボス面からブレーカ溝面に対
して半島状に突起させたものがある。
面上には様々な切り屑処理機能を備えたブレーカを設
け、仕上げ加工から荒加工まで沢山のブレーカが実用化
されている。これらブレーカの特徴は、単に切り屑をカ
ールさせる程度のものから、低抵抗重切削型まで様々な
種類がある。特に、３次元的な形状を有するブレーカで
は突起物、突状物により切り屑をカール・切断させてい
る。代表的なものとしては、ブレーカ溝の底面より半球
状の突起を設けたものや、ボス面からブレーカ溝面に対
して半島状に突起させたものがある。
【０００３】また、被覆超硬合金工具、特にアルミナを
被覆したものはこれら旋削に幅広く使用されている。特
に、アルミナ層を設けたものは結晶構造よりα、κ、θ
型等多数のものが存在するが、α型・κ型が実用化され
ている。例として、特開平６−３１６７５８号にはαア
ルミナを被覆し、その膜厚と粒度に関して書かれてい
る。更に、J Vac Sci Tech A(4)6 1986、A.S.Gates著「C
omposite,structure,and wear resistance of TiAlOC c
oatings deposited by Chemical Vapor Deposition」に
よれば、ＴｉwＡｌxＯvＣzの膜をＣＶＤ法によりＴｉＣ
膜上に成膜し、膜中のＡｌ含有量を３〜５８％にし、切
削工具として用いた例が開示されている。
被覆したものはこれら旋削に幅広く使用されている。特
に、アルミナ層を設けたものは結晶構造よりα、κ、θ
型等多数のものが存在するが、α型・κ型が実用化され
ている。例として、特開平６−３１６７５８号にはαア
ルミナを被覆し、その膜厚と粒度に関して書かれてい
る。更に、J Vac Sci Tech A(4)6 1986、A.S.Gates著「C
omposite,structure,and wear resistance of TiAlOC c
oatings deposited by Chemical Vapor Deposition」に
よれば、ＴｉwＡｌxＯvＣzの膜をＣＶＤ法によりＴｉＣ
膜上に成膜し、膜中のＡｌ含有量を３〜５８％にし、切
削工具として用いた例が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、工作機
械の無人化等により切り屑処理に対する自動化も進行し
ており、切り屑を扱いやすい形状に分断処理させる要求
が高まりつつある。切り屑を半ば強制的に分断させるよ
うな切削諸元の切削に於いては、そのブレーカ部に過度
の負荷が作用し、通常寿命となる逃げ面摩耗がいまだ使
用できる程度の摩耗量であっても、ブレーカが作用しな
くなり刃先を交換しなくてはならず、そのため切り屑の
ブレークをやや効かないほうに切削諸元を調整すること
により、ブレーカを長持ちさせている。
械の無人化等により切り屑処理に対する自動化も進行し
ており、切り屑を扱いやすい形状に分断処理させる要求
が高まりつつある。切り屑を半ば強制的に分断させるよ
うな切削諸元の切削に於いては、そのブレーカ部に過度
の負荷が作用し、通常寿命となる逃げ面摩耗がいまだ使
用できる程度の摩耗量であっても、ブレーカが作用しな
くなり刃先を交換しなくてはならず、そのため切り屑の
ブレークをやや効かないほうに切削諸元を調整すること
により、ブレーカを長持ちさせている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため、本願発明は上
記課題を解決するため、局部的に高い負荷荷重のかかる
被覆層の耐酸化性・耐摩耗性を改良したものである。す
なわち、スローアウェイチップ等の表面に切り屑処理用
のブレーカを有するスローアウェイチップ等において、
前記ブレーカが突部を有するとともに、アルミナ膜中に
周期律表の４ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化物、
炭酸化物、炭窒酸化物の１種又は２種以上を含有するこ
とを特徴とする表面被覆スローアウェイチップであり、
ブレーカとしては略半球状のものや、ボス面より突出し
ている半島状の突起物に用いることを特徴とする表面被
覆スローアウェイチップである。
記課題を解決するため、局部的に高い負荷荷重のかかる
被覆層の耐酸化性・耐摩耗性を改良したものである。す
なわち、スローアウェイチップ等の表面に切り屑処理用
のブレーカを有するスローアウェイチップ等において、
前記ブレーカが突部を有するとともに、アルミナ膜中に
周期律表の４ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化物、
炭酸化物、炭窒酸化物の１種又は２種以上を含有するこ
とを特徴とする表面被覆スローアウェイチップであり、
ブレーカとしては略半球状のものや、ボス面より突出し
ている半島状の突起物に用いることを特徴とする表面被
覆スローアウェイチップである。
【０００６】
【作用】まず、ブレーカとしては突起部は、切り屑接触
面積を拘束し、低い切削抵抗で切削を行なえるのが特徴
であるが、その分突起部には過度な負荷が作用する。そ
のため、膜質には耐酸化性の他に耐クレーター摩耗性を
高める必要がある。耐酸化性は酸化物であるアルミナを
使うことにより十分な性能を保持できるが、アルミナは
酸化物であるため硬さが低く、特に突起物のような場所
では切削しておらず、こすりによる摩耗のみであるた
め、酸化物単独で用いるよりは、酸化物と周期律表の４
ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化物、炭酸化物、炭
窒酸化物の１種又は２種以上を組み合わせることによ
り、膜質の硬さと性能が得られる。蒸着時にハロゲン化
チタン・ジルコニウム・ハフニウム、ハロゲン化アル
ミ、シラン系ガス及び反応ガスとして、メタン系ガス、
窒素系ガス、２酸化炭素系ガス等のガスを反応させ、４
ａ族、Ｓｉ、Ａｌ各々の炭化物、窒化物、酸化物又は／
及びそれらの固溶体又は混合体を被覆することにより得
られる。
面積を拘束し、低い切削抵抗で切削を行なえるのが特徴
であるが、その分突起部には過度な負荷が作用する。そ
のため、膜質には耐酸化性の他に耐クレーター摩耗性を
高める必要がある。耐酸化性は酸化物であるアルミナを
使うことにより十分な性能を保持できるが、アルミナは
酸化物であるため硬さが低く、特に突起物のような場所
では切削しておらず、こすりによる摩耗のみであるた
め、酸化物単独で用いるよりは、酸化物と周期律表の４
ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸化物、炭酸化物、炭
窒酸化物の１種又は２種以上を組み合わせることによ
り、膜質の硬さと性能が得られる。蒸着時にハロゲン化
チタン・ジルコニウム・ハフニウム、ハロゲン化アル
ミ、シラン系ガス及び反応ガスとして、メタン系ガス、
窒素系ガス、２酸化炭素系ガス等のガスを反応させ、４
ａ族、Ｓｉ、Ａｌ各々の炭化物、窒化物、酸化物又は／
及びそれらの固溶体又は混合体を被覆することにより得
られる。
【０００７】アルミナ皮膜を蒸着する際に、蒸着ガスを
ハロゲン化アルミ、ハロゲン化チタンを用いて、その流
量を調整することによりその比率を、また、メタンガ
ス、窒素ガス、二酸化炭素ガス等の反応ガスを調整する
ことにより、炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物を形成
させることができ、Ａｌ酸化物中にＴｉとの複化合物を
形成させて、この複化合物の皮膜を設ける。この層自体
の耐摩耗性、特に耐クレーター摩耗性、耐アブレシブ摩
耗性は、アルミナ、（４ａ族，Ａｌ）化合物、４ａ族化
合物の比により調整することができる。以下、実施例に
基づき具体的に説明する。
ハロゲン化アルミ、ハロゲン化チタンを用いて、その流
量を調整することによりその比率を、また、メタンガ
ス、窒素ガス、二酸化炭素ガス等の反応ガスを調整する
ことにより、炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物を形成
させることができ、Ａｌ酸化物中にＴｉとの複化合物を
形成させて、この複化合物の皮膜を設ける。この層自体
の耐摩耗性、特に耐クレーター摩耗性、耐アブレシブ摩
耗性は、アルミナ、（４ａ族，Ａｌ）化合物、４ａ族化
合物の比により調整することができる。以下、実施例に
基づき具体的に説明する。
【０００８】
【実施例】市販のＷＣ粉末（平均粒度４μｍ）、ＴｉＣ
Ｎ粉末（平均粒度１μｍ）、ＴａＣ粉末（同１．２μ
ｍ）、Ｃｏ粉末（同１μｍ）を用意し、これらを切削用
超硬合金Ｍ２０相当の組成に配合し、ボールミル中で湿
式粉砕、混合を行ない、乾燥処理後、ＣＮＭＧ１２０４
０８型にプレス成形した。プレス成形にてブレーカ及び
半島状の突起物をもうけた。真空中で焼結し、所定サイ
ズに加工した後、アルミナ磁器反応管中でＨ2、Ｎ2、Ｔ
ｉＣｌ4混合気流中で第１層のＴｉＮ層を被覆する。次
いで、ガス系のＴｉＣｌ4 をそのまま、反応性ガスをＣ
Ｈ3ＣＮ ガスに代えてＴｉＣＮ層を第２層として形成
し、ガス系のＴｉＣｌ4 をそのまま、反応性ガスをメタ
ンガス、窒素ガスに代えてＴｉＣＮ層を第３層として形
成し、次に、ガス系のＴｉＣｌ4 、メタンガスを減じ
て、ＣＯ2、ＡｌＣｌ3混合気流中にてＴｉを含むアルミ
ナを第４層として形成させた。
Ｎ粉末（平均粒度１μｍ）、ＴａＣ粉末（同１．２μ
ｍ）、Ｃｏ粉末（同１μｍ）を用意し、これらを切削用
超硬合金Ｍ２０相当の組成に配合し、ボールミル中で湿
式粉砕、混合を行ない、乾燥処理後、ＣＮＭＧ１２０４
０８型にプレス成形した。プレス成形にてブレーカ及び
半島状の突起物をもうけた。真空中で焼結し、所定サイ
ズに加工した後、アルミナ磁器反応管中でＨ2、Ｎ2、Ｔ
ｉＣｌ4混合気流中で第１層のＴｉＮ層を被覆する。次
いで、ガス系のＴｉＣｌ4 をそのまま、反応性ガスをＣ
Ｈ3ＣＮ ガスに代えてＴｉＣＮ層を第２層として形成
し、ガス系のＴｉＣｌ4 をそのまま、反応性ガスをメタ
ンガス、窒素ガスに代えてＴｉＣＮ層を第３層として形
成し、次に、ガス系のＴｉＣｌ4 、メタンガスを減じ
て、ＣＯ2、ＡｌＣｌ3混合気流中にてＴｉを含むアルミ
ナを第４層として形成させた。
【０００８】そのチップを取り出し、断面を分析した結
果、第１層−１μｍ、第２層−１０μｍ、第３層−２μ
ｍ、第４層−３μｍの膜厚が得られ、その層中の成分は
Ｘ線回折より、ＴｉＣが約２０％分散し、（ＴｉＡｌ）
ＣＯが約５％、残りＡｌ2Ｏ3膜となっていた。尚、比較
のため、第４層でＴｉを加えない以外は同一の成膜条件
で、同様な層構造を有するチップも製作した。
果、第１層−１μｍ、第２層−１０μｍ、第３層−２μ
ｍ、第４層−３μｍの膜厚が得られ、その層中の成分は
Ｘ線回折より、ＴｉＣが約２０％分散し、（ＴｉＡｌ）
ＣＯが約５％、残りＡｌ2Ｏ3膜となっていた。尚、比較
のため、第４層でＴｉを加えない以外は同一の成膜条件
で、同様な層構造を有するチップも製作した。
【０００９】次に、そのチップを用いて、耐摩耗性を評
価する目的で切削試験を行った。切削諸元は、ブレーカ
により切り屑がカール・分断される諸元とするため、切
削速度１００ｍ／ｍｉｎ、切り込み量２ｍｍ、送り量
０．４ｍｍ／ｒｅｖの切削諸元として構造用鋼（ＨＢ１
８０）を用いて端面の引き切削にて実施した。この条件
は、開始直後の切り屑処理は、本発明品、比較品とも切
り屑がカールし、０．５〜１巻程度で分断された切り屑
を排出するように設定した。この切り屑は、通常ブレー
カが効いて、取り扱いも便利な形態である。更に、切削
を継続していくと、切り屑の形態は、３〜１０巻程度に
カールしたやや長めの切り屑となり、更に続けていくと
カールしているが連続して排出されるようになったため
試験を中止した。突起先端の摩耗状況を確認したとこ
ろ、皮膜が摩耗によりなくなり、基体そのものが露出し
ている状態であった。
価する目的で切削試験を行った。切削諸元は、ブレーカ
により切り屑がカール・分断される諸元とするため、切
削速度１００ｍ／ｍｉｎ、切り込み量２ｍｍ、送り量
０．４ｍｍ／ｒｅｖの切削諸元として構造用鋼（ＨＢ１
８０）を用いて端面の引き切削にて実施した。この条件
は、開始直後の切り屑処理は、本発明品、比較品とも切
り屑がカールし、０．５〜１巻程度で分断された切り屑
を排出するように設定した。この切り屑は、通常ブレー
カが効いて、取り扱いも便利な形態である。更に、切削
を継続していくと、切り屑の形態は、３〜１０巻程度に
カールしたやや長めの切り屑となり、更に続けていくと
カールしているが連続して排出されるようになったため
試験を中止した。突起先端の摩耗状況を確認したとこ
ろ、皮膜が摩耗によりなくなり、基体そのものが露出し
ている状態であった。
【００１０】本発明例と比較例では、ブレーカによる切
り屑処理が、切り屑がカールし、０．５〜１巻程度で分
断された切り屑を排出する時間に大きな差がでている
が、フランク摩耗では大差がない。これは突起物の摩耗
によりブレーカが効かず、すなわち切り屑がカールせず
延びた状態で排出されていることを示している。このよ
うな延びた状態の切り屑は、かさばり、切り屑としては
取り扱いにくく不便である。
り屑処理が、切り屑がカールし、０．５〜１巻程度で分
断された切り屑を排出する時間に大きな差がでている
が、フランク摩耗では大差がない。これは突起物の摩耗
によりブレーカが効かず、すなわち切り屑がカールせず
延びた状態で排出されていることを示している。このよ
うな延びた状態の切り屑は、かさばり、切り屑としては
取り扱いにくく不便である。
【００１１】
【発明の効果】本発明を適用することにより、局部的に
高負荷の作用する突起状の被覆としてアルミナ層中にＴ
ｉ化合物を分散させることにより、耐酸化性、耐摩耗性
に優れた膜とすることができ、またＴｉとＡｌを複化合
物とすることにより両者の特性をより生かすことができ
る。
高負荷の作用する突起状の被覆としてアルミナ層中にＴ
ｉ化合物を分散させることにより、耐酸化性、耐摩耗性
に優れた膜とすることができ、またＴｉとＡｌを複化合
物とすることにより両者の特性をより生かすことができ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 スローアウェイチップ等の表面に切り屑
処理用のブレーカを有するスローアウェイチップ等にお
いて、前記ブレーカが突部を有するとともに、アルミナ
膜中に周期律表の４ａ族、Ｓｉの炭化物、炭窒化物、酸
化物、炭酸化物、炭窒酸化物の１種又は２種以上を含有
することを特徴とする表面被覆スローアウェイチップ。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面被覆スローアウェイ
チップにおいて、前記突部が略半球状、またはボス面よ
り突出した半島状であることを特徴とする表面被覆スロ
ーアウェイチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11634797A JPH10291102A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 被覆スローアウェイチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11634797A JPH10291102A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 被覆スローアウェイチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10291102A true JPH10291102A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14684709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11634797A Pending JPH10291102A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 被覆スローアウェイチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10291102A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010106811A1 (ja) | 2009-03-18 | 2010-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP11634797A patent/JPH10291102A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010106811A1 (ja) | 2009-03-18 | 2010-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US8828527B2 (en) | 2009-03-18 | 2014-09-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
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