JPS5852003B2 - セキソウサレタクレ−タテイコウセイタンカブツセイノ バイトヨウウエバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は積層された炭化物製のバイト用植刃に係る。

他の特徴では、本発明は被覆された炭化物製のバイト用
植刃に係る。

積層された炭化物付刃の一実例は固められた炭化物製心
が更に高いクレータ抵抗性の固められた炭化物の薄い層
をすくい面上に有している工具である。

その薄い層は元素周期表の■ｂ及びｖｂ両族の金属から
作られた実質的割合の炭化物を含有している。

この構造は本技術分野における改良であったけれども、
主要な破損状態が変化抵抗、摩耗抵抗及び粘り強さを折
衷した性質を与える材料組成を必らず有する切刃の高温
塑性変形である今日の機械に共通の高速切削条件の下で
急速に破損する。

先行技術の諸問題は高速切削条件の下で過早破損によく
耐える本発明の被覆された積層植刃によって解決される
。

その植刃は大きく割合の炭化タングステン及びできれば
その他の炭化金属を鉄族金属、例えばコバルト、ニッケ
ツルまたは鉄によって結合されて有して、切削応力に耐
え得る粘り強い変形抵抗性材料となる固められた炭化金
属製心を有している。

前記心材料はクレータ抵抗性の固められた炭化物の薄い
層を前記心材料のすくい面上に配置されて有し、前記ク
レータ抵抗性層は炭化タングステンと、元素周期表の■
ｂ及びｖｂ両族から選択された金属の炭化物の実質量と
を含有し、■ｂ及びｖｂ両族の炭化物の割合はクレータ
抵抗性層に於いて心材料に於けるよりも犬である。

複合基質のすくい面及び逃げ面に被覆された硬質表面被
覆の薄い層が高速切削条件の下でさえくぼまされること
、逃げ面摩耗及び変形に耐える被覆された積層構造体を
提供する。

同じ参照数字が同じ部分を表わしている添付図面を参照
すれば以上の説明は一層よく理解される。

本発明の被覆された積層炭化物製植刃１０は（旋盤の如
き）機械に取付けられるようになっているツールホルダ
１２に、同ホルダにある相補形めねじに嵌まる止ねじ１
３によって確固に装架されている。

機械に取付けられた時に、植刃１０は切削されるべき加
工片に対して逃げ面１６とすくい面１８との交線に於け
る切刃１４を有している。

切削中に、加工片から削られてすくい面１８を横ぎって
動く削りくずは切刃の後方のあたりですくい面１８にく
ぼみを作ることになり、他方で逃げ面１６に沿う加工片
の摩擦は逃げ面を摩滅せしめる。

双方の種類の摩耗はバイト破損の一因となりかつ同バイ
トの有効切削寿命を実質的に縮める。

第２図に示されているように、植刃の両面１８は使用可
能なすくい面になることができ、植刃は第１面上の切刃
の摩滅した時にひつくり返される。

このようにひつくり返されることのできる植刃は本技術
分野に知られており、かつ様々な幾何形、例えば三角形
、ｉＥ方形等を有することができる。

固められた炭化金属製心２０は固められて積層された炭
化物の複合基質を形成するように、心２０の両表面２１
に、積層されたクレータ抵抗性の固められた炭化物の薄
い両層２２を有している。

心２０と層２２との複合基質は実質的に純粋な炭化チタ
ン被覆１４によって被覆されており、同被覆は複合基質
全体を覆って図示されているけれども総べての場合に少
くともすくい面及び逃げ面を覆っているものである。

心材料は大きい割合の炭化タングステンと、鉄、ニッケ
ル及びコバルトからなる鉄族から選択された小さい割合
の結合剤とを含有している。

一般には、コバルトが優れた化学的融和性を有するので
好ましい結合剤であり、かつ本技術分野に精通せる人々
によって最も多く使用される結合剤である。

固められた炭化物製心には元素周期表の■ｂ及びＶｂ両
族から選択された金属例えばチタン、ニオブ、タンタル
、ジルコン等の少量の添加炭化物があっても構わない。

心材料の化学組成は（荒っぽい切削操作の衝撃に耐える
）粘り強さ、摩滅抵抗及び変形抵抗を釣合わせるように
炭化タングステン、結合剤及び添加炭物の相対割合を変
えることによって調節されることができる。

心は８５〜９８重量％の炭化タングステン、２〜１５重
量７ｏの結合剤及び元素周期表のＩＶｂ及び■５両族か
ら選択された金属の炭化物の１３重量％までを含有する
ことかできる。

一般に、心は炭化タングステンとコバルトのみ、即ち好
適組成例えば約９１％の炭化タングステン（’ＷＣ）及
び９％のコバルト（ｃｏ）を含有する時に最も粘り強い
。

心材料の表面に置かれたクレータ抵抗性層２２は炭化タ
ングステン、（鉄族から選択された）結合剤及び元素周
期表の■、及びｖｂ両族の金属から作られた少くとも１
種添加炭化物を含有する固められた炭化物である。

その添加炭化金属は削りくずがすくい面を覆って動く際
のくぼみの形成に抵抗する材料を作りかつ重量で約２％
から３４％まで、好ましくは１０％から２５％まで存在
することになる。

最も好ましい添加炭化金属は（クレータ抵抗性の最も高
い） ＴｉＣ及び（強度及び良好な高温切削性を付与す
る）ＴａＣ’であるけれども、所望される特殊な性質に
応じてその他の炭化物が存在することもできる。

クレータ抵抗性層の特殊な実例は約７２％のＷＣ１８％
のＴｉＣ１１２％のＴａＣ及び８％のＣｏから成る組成
を有している。

すくい面上にクレータ抵抗性層を配置されて有する心は
様々な方法に形変されることができる。

一方法は仕上り心の所望組成を有する粉末混合物を圧締
して圧粉体心を形成し、次いでクレータ抵抗性層に対す
る所望割合を含有する第２の粉末混合物の層を前記圧粉
体心の頂上に置いて双方の混合物を圧締して得られる圧
粉積層体を次に標準方法によって焼結して、固められた
仕上り炭化物材料を形成する方法である。

これに代る方法としては、諸層に対する所望割合を有す
る炭化物材料の既に形成された未焼結圧粉層が積層され
かつ圧締されることができ次いで上記の如く焼結して、
積層され固められた炭化金属複合基質を形成する方法が
ある。

固められた工具を形成するための改変及び代替方法は本
技術分野によく知られている。

本発明の積層された炭化物複合基質の少くともすくい面
及び逃げ面は約０．０２５４ミｌＪメートルよりも厚く
はなく、好ましくは０１００２５４〜０．０２５４ミリ
メートルの厚さを有する硬質表面被覆で被覆される。

薄いけれども、この硬質表面被覆は積層植刃のクレータ
及び逃げ面摩耗双方の抵抗を在来の積層植刃に比して著
るしく増す。

容認可能な硬質被覆は元素周期表の■、及びＶ６両族の
金属のうちの少くとも１種の金属の炭化物。

窒化物、はう化物及びけい化物並びに前記硬質被覆の混
合体で構成される。

適当な硬質表面被覆の実例としては炭化チタン、窒化チ
タン、炭窒化チタン、はう化チタン、炭化タンタル及び
窒化タンタルがある。

好適な硬質表面被覆は市場で入手可能なので炭化物及び
窒化物である。

炭化物及び窒化物の中でも炭化チタンが好まれる。

純粋な炭化チタンは優れたクレータ抵抗性を有するけれ
ども限られた強度しか有していないにもかかわらず、炭
化チタンを被覆された積層複合基質は炭化チタン被覆を
支えかつ補って植刃の有効寿命を炭化チタン被覆の摩滅
後にさえ延長する。

ＴｉＣ被覆はたとえ非常に薄い層であっても低い摩擦係
数を有しているので切削温度を下げかつ切削操作中に積
層複合基質に熱の蓄積するのを防ぐことも本技術分野で
は考えられる。

他の硬質表面被覆は複合基質に被覆された時に炭化物の
粘り強さと酸化アルミニウムの摩耗抵抗及び低い反応性
を組合わせて植刃を作る酸化アルミニウムである。

部及び％が総べて特に指摘されない限り重量のである以
下の制限されない実例を参照すれば以上の説明は一層よ
く理解される。

実例 ４種類の炭化物植刃が形成された。

即ち（１）炭化金属を添加されたのと添加されない焼結
炭化タングステン心材料、 （２）クレータ抵抗性層をすくい面上に有する心材料を
有する積層構造体、 （３）２と同様であるが炭化チタンの化学蒸着された被
覆を有する積層構造体、 （４）■と同様であるが蒸着されたチタン被覆を有する
心材料、 である。

粉末にされた炭化タングステンと、０．５〜３ミクロン
の直径を有するコバルト粉末との混合物がボールミルに
容れられて十分に混合され、Ｈ２中で１００℃、に於い
て環元されかつ重量で約２％のパラフィン潤滑剤として
添加され、その結果得られた混合物が鋼製型の中に置か
れ約５．６キログラム毎平方ミリメートル（４トン毎平
方インチ）の圧力下に軽く圧締されて、約２．８ミＩＪ
メートル（０，１１インチ）厚さを有する表面の滑らか
な心を形成した。

炭化タングステン、添加炭化物及びコバルトの粉末屈合
物がボールミルにかけられ、かつ約０．２５ミリメート
ル（０，０６０インチ）厚さの２層が表面を滑らかにさ
れ軽く圧締された心の各面に１層ずつ置かれ、その結果
得られた心及びゆるい粉末層が約２１キログラム毎平方
インチ（１５トン毎平方インチ）に於いて圧締されて積
層体を形成した。

圧締された積層体は存在するパラフィンを除去するのに
Ｈ２中で３５０℃に約１時間加熱されて、約６０％の理
論的密度を有する多孔質圧締材料を形成した。

多孔質成形体は次いで真空中で１２００℃に焼結され、
かつ温度が１５５０℃まで、上げられるに従って成形体
は固成形体からコバルトの蒸発を防ぐのにアルゴンによ
って５００ミクロンに加圧されかつ成形体は１５５０℃
に於いて４５分間焼結されて本質的には十分緻密な複合
基質を形成した。

複合基質は約３．２ミリメートル（％インチ）厚さの正
方形にダイヤモンド研摩され、すくい面上のクレータ抵
抗性材料はへこまされた工具上で約３８ミリメートル（
０，０１５インチ）の厚さである。

切刃は仕上り積層複合基質上に約０．０２５〜０．０５
０ミリメートル（ｏ、ｏｏｉ〜０．００２インチ）の半
径を有していた。

被覆された工具に対しては、実質的に純粋なＴｉＣの薄
い被覆が複合基質に化学的に蒸着されて約０．０５〜ｏ
、ｏｏｓミリメートル（０，０００２〜０．０００３イ
ンチ）の厚さにされた。

植刃をツールホルダにかつ次いで金属旋盤に装架するこ
とによって諸試料がくぼまされること及び逃げ面摩耗に
就いて試験された。

植刃は３５のロックウェルＣ硬度を有するＡｌ５Ｉ合金
網管を切削するのに使用された。

その切削はｏ、２５ミリメートル毎回転（ｏ、ｏｔｏイ
ンチ毎回転）の送りに於いて約０．２５ミリメートル（
０，０６２インチ）の切込を採用して約１９５表面ミリ
メートル毎分（６５０の表面フィート毎分）に於いて実
施された。

工具の寿命は工具が約０．５ミリメートル（０，０２０
インチ）の逃げ面積耗に達した時に終ったと定義された
。

心及びクレータ抵抗性層の組成及び試験結果は第１表に
纒められている。

第１表 実 薄 切 被 試 終点までの時間（９）い 例心層刃覆行平均 最大 ＩＡ なし Ａ なし −１１ ２Ｂ なし Ｂ なし −１６ ３Ａ Ｂ Ｂ なし ４ １４ １９４ Ａ
なし ＡＴｉＣ６１４２１ ５Ｂ なし Ｂ ＴｉＣ４１７１７ ６Ａ Ｂ Ｂ ＴｉＣ８３５５０十表中Ａは
９４多ＷＣ及び６φＣＯ％Ｂは７２多ＷＣ。

８％ＴｉＣ１１２％ＴａＣ及び８％Ｃｏ、表に纒められ
た結果は本発明の被覆された積層体、即ち実例６が積層
材料、即ち実例３または被覆された材料、即ち実例４及
び５の性能を凌ぐことを示している。

事実、実例６の平均工具寿命は実例６の構成部分である
実例３及び５の工具寿命の合計よりも犬である。

第１表に示されているように、本発明の工具によって得
られることのできる最大寿命は個別の構成部分によって
得られることのできる最大寿命よりも犬である。

従って、本発明の被覆された積層体は予期に反してその
構成部分の合計よりも良好に作動する製品を作って新規
の有用なバイトを提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の植刃を有するバイトの透視図であり、
第２図は第１図の線２−２に沿う断面図である。 １０・・・・・・「植刃」、１６・・・・・・「逃げ面
」、１８・・・・・・「すくい面」、２０・・・・・・
「心」、２２・・・・・・「薄い層」、２４・・・・・
・「硬質表面被覆」。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄族結合剤によって結合された大きい割合の炭化タ
   ングステンを含有して固められた心を、かつ前記心のす
   くい面上に前記心とは化学組成の異なるクレータ抵抗性
   の固められた炭化金属の薄い層を有する基質と、前記基
   質のすくい面及び逃げ面を覆いかつ０．０２５４ミリメ
   ートルよりも厚くない硬質表面被覆とを有し、前記クレ
   ータ抵抗性材料の前記層は大きい割合の炭化タングステ
   ンと、鉄族結合剤と、元素周期表の■ｂ及びｖｂ両族か
   ら選択された金属の少くとも１種の添加炭化物とを有す
   ることを特徴とする積層されたフレーク抵抗性炭化物製
   のバイト用植刃。