JPH11320215A - 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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JPH11320215A
JPH11320215A JP13672598A JP13672598A JPH11320215A JP H11320215 A JPH11320215 A JP H11320215A JP 13672598 A JP13672598 A JP 13672598A JP 13672598 A JP13672598 A JP 13672598A JP H11320215 A JPH11320215 A JP H11320215A
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JP
Japan
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cutting
brazing
cutting tool
present
tool
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Application number
JP13672598A
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English (en)
Inventor
Chuichi Ohashi
忠一 大橋
Katsuhiko Mori
克彦 森
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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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、窒化ほう素基焼結材料で構
成された切刃片を、重量%で、Cu:20〜40%、T
i:0.5〜10%を含有し、残りがAuと不可避不純
物からなる組成を有するAu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、Cu:20
〜40%、Ti:0.5〜10%、を含有し、残りがA
uと不可避不純物からなる組成を有するAu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、CBN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、Al
2 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CBN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、 Cu:20〜40%、 Ti:0.5〜10%、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有
するAu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Au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) Cu Cu成分には、ろう付け部の破断強度を著しく向上させ
るほか、ろう材の融点を下げ、もって流動性を増して、
ろう付け性を向上させる作用があるが、その含有量が2
0%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40%を越えると、ろう付け部の破断強度に
低下傾向が現れるようになることから、その含有量を2
0〜40%、望ましくは25〜35%と定めた。
【0007】(b) Ti Ti成分には、WC基超硬合金の工具本体は勿論のこ
と、特にBN基焼結材料で構成された切刃片に対するぬ
れ性を著しく向上させ、もって接合強度の一段の向上に
寄与する作用があるが、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1
0%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
1〜5%と定めた。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】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Au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Au合金ろう材(以下、本発明ろう材と云
う)C−1〜C−12をそれぞれ製造した。
【0011】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−12のそ
れぞれを挟んだ状態でセットし、1×10-3torrの真空
中、950℃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1〜4、本
発明エンドミル1〜4、および本発明リーマ1〜6から
なる本発明切削工具をそれぞれ製造した。
【0012】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−
20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。
【0013】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:SCM415の浸炭焼き入れ材(硬さHR C:
60)の丸棒、 切削速度:300m/min.、 送り:0.1mm/rev.、 切り込み:0.1mm、 切削時間:20分、 の条件で浸炭焼き入れ鋼の乾式連続高速切削試験を行な
い、本発明ドリル1〜4および従来ドリル1、2につい
ては、 被削材:FCD600(ブリネル硬さ:200)の板
厚:30mmの板材、 切削速度:180m/min.、 送り:0.3mm/rev.、 切り込み:下穴径10mmの通し孔(穴径:12m
m)、 加工数:200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1〜4および従来エンドミル
1、2については、 被削材:SKD11(硬さHR C:45)の板厚:5m
mの板材、 切削速度:100m/min.、 送り:0.05mm/rev.、 切り込み:板材の端面加工、 切削時間:25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1〜6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(硬さHR B:80)の板
厚:50mmの板材、 切削速度:50m/min.、 送り:0.16mm/rev.、 切り込み:下穴径5mmの通し孔(加工径:6mm)、 加工数:1000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。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
【0019】
【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1〜4、本
発明エンドミル1〜4、および本発明リーマ1〜6)
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。

Claims (1)

    【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、 Cu:20〜40%、 Ti:0.5〜10%、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有
    するAu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。
JP13672598A 1998-05-19 1998-05-19 切刃片がすぐれたろう付け接合強度を有する切削工具 Pending JPH11320215A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005000519A3 (en) * 2003-06-17 2005-03-31 Kennametal Inc Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank
US7592077B2 (en) 2003-06-17 2009-09-22 Kennametal Inc. Coated cutting tool with brazed-in superhard blank

Cited By (6)

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WO2005000519A3 (en) * 2003-06-17 2005-03-31 Kennametal Inc Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank
US7381016B2 (en) 2003-06-17 2008-06-03 Kennametal Inc. Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank
US7429152B2 (en) 2003-06-17 2008-09-30 Kennametal Inc. Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank
US7574948B2 (en) 2003-06-17 2009-08-18 Kennametal Inc. Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank
US7592077B2 (en) 2003-06-17 2009-09-22 Kennametal Inc. Coated cutting tool with brazed-in superhard blank
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Effective date: 20030422