JPS6010842B2 - シングルポイント旋盤用付刃バイト - Google Patents

シングルポイント旋盤用付刃バイト

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JPS6010842B2
JPS6010842B2 JP52059999A JP5999977A JPS6010842B2 JP S6010842 B2 JPS6010842 B2 JP S6010842B2 JP 52059999 A JP52059999 A JP 52059999A JP 5999977 A JP5999977 A JP 5999977A JP S6010842 B2 JPS6010842 B2 JP S6010842B2
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JP
Japan
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cutting tool
cutting
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silicon nitride
hot
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JP52059999A
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JPS52154194A (en
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ロ−ランド・マルコルム・ト−マス
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ZF International UK Ltd
Original Assignee
Lucas Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/597Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シングルポイント旋削、すなわち、旋盤バイ
トを回転させないで、加工物を回転する旋削作業に使用
する付刃バイト及びその旋削方法に関する。
現在、硬質金属及び合金から形成した加工物をシングル
ポイント旋削する付刃バイトは、通常、炭化タングステ
ン系材料から製作している。
しかし、これら公知付刃バイトは、硬鋼加工物のシング
ルポイント旋削に使用するには不満足なことが判ってい
る。この欠点を取り除くべき研究した結果、今回、置換
窒化珪素を少なくとも9の重量%含む熱間圧綾窒化珪素
又は熱間圧縮セラミック材から少なくとも刃先を形成す
ることにより、公知炭化タングステン系付刃バイトに比
較して改良された実用寿命を有するシングルポイント付
刃バイトが見し、出された。従って、熱間圧縦縮窒化珪
素及び置換窒化珪素系シングルポイント旋削バイトを使
用して、公知炭化タングステン系成分を使用して加工す
ることができなかった鋼加工物を十分に加工できること
が判った。さらに、前記熱間圧縮付刃バイトを、加工し
た加工部の精密な表面仕上げに使用できることも見し、
出された。ただし、この場合、前記付刃バイトは、使用
時、正の前すくい角をもつように成形されていなければ
ならない。これは、鋭意をなして傾斜する2つの表面間
に形成した付刃バイトの刃先に等しく、過去、硬質成分
加工用のセラミック系シングルポイント旋盤付刃バイト
は、強度と放熱特性を付与するために、必ず、前すくい
角が負でなければなりないこととは対照的である。しか
し、驚くべきことには、正の前すくい角をもつ熱間圧縮
付刃が、実際には、寿命の点ですぐれていることが判っ
た。本明細書に使用する用語「置換窒化珪素」とは、窒
化珪素格子を有し、格子中の珪素及び窒素原子の一部が
、他の原子、特に、(といってもこれらに限定するもの
ではないが)それぞれアルミニウム及び酸素によって置
換されている単相化合物を意味するものである。さらに
、本明細書中に使用する用語「熱間圧縮窒化珪素」とは
、その通常の意味において、窒化珪素粉末を、圧縮補強
剤の融剤と共に、同時に加熱、加熱すると得られるセラ
ミック生成物を意味するものである。さらに、用語「付
刃バイト」は、バイトホルダーに機械的に保持したそう
入体及びバイトシャンクに冶金法により接着した成分を
も含むものとする。従って、本発明は、相互に鋭角をな
して傾斜する本体の2つの表面間に形成した刃先を少な
くともひとつもつ本体を有し、置換窒化珪素を少なくと
も90%含む熱間圧縮窒化珪素又は熱間圧縮セラミック
材料から、本体の前記刃先の少なくともひとつを形成し
たシングルポイント旋盤工具用付刃バイトを提供するこ
とにある。
前記に記載した付刃バイトにおいて、前記本体が、複数
の切削部間に、付刃バイトを、使用中、割り出しできる
ように、複数の刃を有しているのが好ましい。
前記熱間圧縮窒化珪素又は前記熱間圧縮セラミック材料
の1000qoにおける平均破壊強度が、5975k9
/鮒(85000p.s.i)であるのが好ましい。
前記置換窒化珪素が、次式、Si6−zA1202N8
−2 (式中、Zは0より大きく、5に等しいか、それより小
さい)で示される単相オキシ窒化珪素アルミニウムであ
るのが好ましい。
本発明の一実施例を、添付図面の第1及び2図に示す。
これらは、それぞれ、円筒状加工物を旋肖りする使用し
たときのシングルポイント旋盤工具の付刃バイトを示す
側面図と平面図である。図について説明すれば、工具は
、底部長さ12.7側、高さ3.18肋の正角錐の角錐
台をほぼ形成する付刃バイト11を有する。付刃バイト
11の底部12の四隅部は、それぞれ、丸くなっており
、従って各々が円又は判径0.8肌にある4つの轡曲刃
先を形成する。従って、使用時には、4つの斜めに隔層
されている切削位置の間に、付刃バイト11を割り出し
できる。前記切削位置の各々におし、ては、前記の刃先
のひとつは、加工すべき加工物に向けられている。さら
に、付刃バイト11が一部が形成した角錐台の関先角度
は、22oであり、従って、各刃先が、底部12と、底
部12に対して79o傾斜した付刃バイト11の側部表
面との間に形成する。この付刃バイトは、国際規格協会
規則SPGN120312を満足する。通常の5重量%
までの金属酸化物融剤と混合した、Q−相材料を少なく
とも75重量%含有する熱間圧縮窒化珪素粉末から付刃
バイト11を形成する。
混合物を、175qoで1時間1.5t.s.jの圧力
で熱間圧縮し、熱間圧縮後、表面を磨砕し、次にホーニ
ングして、表面仕上げを完全にする。加工時に生成する
高温における応力に付刃バイト11が耐えるようにする
ためには、熱間圧縮付刃バイトの1000qoにおける
平均破断強度を、少なくとも5975kg/の(850
0ゆ.s.i)にするのが好ましい。上記の熱間圧縮処
理を続けることによって、必要な強度を得ることができ
る。ある実際の実施態様では、得られた付刃バイトの室
温及び1000qoにおける平均破断強度は、それぞれ
、9139k9/地(13000血.s.i)及び70
30k9/係(100000p.s.i)であった。上
記付刃バイトを使用して、例えば図面に13で示した回
転加工物を旋削する場合、通常のホルダーのナックルに
、付刃バイト11の底部12と、その反対面を、閉じ込
める。
ホルダーを加工物13に保持すると、付刃バイト11の
ひとつの刃先が加工物を押圧して、加工物に対する刃取
付角が60oになる。さらに、刃先の正の前すくい角が
5oで、前逃げ角が60になるように、ホルダーを加工
物に向ける。ホルダーのこの配置は、国際規格協会規則
CSBPR2529M12に従がうものである。上記付
刃バイトの特性を示すために、前記の実施態様に従って
製作した付刃バイト11を、上記のような配置で使用し
て、66ロックウェルCに暁入れしたEN31鋼(すな
わち、炭素0.9〜1.な重量%、珪素0.1〜0.3
5重量%、マンガン0.3〜0.0重量%及びクロム1
.0〜1.亀重量%、残部鉄からなる)から得た円筒状
加工物で加工した。
この鋼は、鋼圧延機のカレンダーロールに用いるもので
ある。被加工物の長さは20肌(8インチ)、直径は1
0肌(4インチ)であった。加工物の全長から、半径方
向に3肋(0.125インチ)加工した。加工時、加工
物の表面回転速度は4靴/分(15血/分)、送り速度
は0.011帆/1回転(0.0044インチ/1回転
)であった。加工した加工物表面を0.00127肌(
50ミクロィンチ)表面仕上げした。これは、最終製品
に必要な表面仕上げであって、この加工された加工物を
さらに磨砕処理する必要なかった。さらに、加工後、付
刃バイト11の刃先は破燐淡濠奪舞鶴雲濠鯛呈軍通常の
冷却液を使用し、かつ加工物の表面回転速度を122h
/分(40mt/分)に増加して、同じプロセスを繰返
したが、観察できた差異は全く、又はほとんどなかった
比較するために、暁入鋼、すなわち、ケンノ メ タル
(Kennomeね1)SPGN12031兆C810
、を加工するのに適する通常の窒化チタンを被覆した、
炭化タングステン系付刃バイトを使用して、火花を発生
させた。付刃バイトが最初に6柳(0.25インチ)作
動する間に、バイトの刃先が急激に破壊された。前記と
は異ある実施態様では、次式、 Si6−2AI202N8‐2 (式中、Zは約0.8である)で示される単相オキシ窒
化珪素アルミニウムを約9の重量%含有する熱間圧縮セ
ラミック材料から付刃バイト1 1を製作した。
この材料は、窒化珪素82.75重量%、窒化アルミニ
ウム1の重量%、シリカ6重量%、四三酸化マンガン1
重量%及び酸化マグネシウム0.25重量%からなる混
合物から製造した。混合物中、窒化珪素粉末は、Q相材
料8$重量%からなり、平均粒度は3ミクロンでルつた
。窒化アルミニウム粉末は、コック・ライト社(Koc
h、Light)からタイプ(Type)「800餌」
して市販されてているものであり、市販されているもの
平均粒度は11.5ミクロンであったが、使用前に、コ
ロイドミルで平均粒度7ミクロンに細分した。シリカ、
酸化マグネシウム及び酸化マンガン粉末すべては、ホプ
キンス・アンド・ウィリアム社(Hopkins &W
illiamsLjmiにd)製であり、シリカは純粋
、沈降シリカとして販売されているものであり、一方酸
化マンガンは「ライト(Light)」として販売され
ているものであった。上記材料を分析した結果、窒化珪
素粉末が固有な不純物としてシリカを2.錠重量%含有
し、窒化アルミニウム粉末がアルミナを4.25重量含
有していることが判った。これらの値から、熱間圧縮し
て付刃バイト11を製作している間に、ガラス形成金属
酸化物と共に、それぞれ必要とされる原子比6一Z:Z
:8一Z:Z:(式中、Zは約0.8である)の珪素、
アルミニウム、窒素及び酸素からなる反応性組成物が生
成したことが容易に理解きる。所望の付刃バイトを製作
するために、上記出発混合物の成分を、コロイドミルに
袋入し、混合物の平均粒度が3ミクロンになるまで、イ
ンブロピルアルコール中で混合した。
その後、混合物を乾燥し、次に節分けして、粉末の凝集
体を除去した。グラフアィプラグ上のグラフアィトダィ
の適当に成形したダイキャビティに、混合物を装入し、
ダイキャビティの開放端部を閉じる。次に、グラフアィ
トパンチを粉末装入体に打ち込んで、すべてのグラフア
ィト表面と、予め0.25側(0.010インチ)の深
さに窒化ホウ素をスプレー被覆した粉末を接触させた。
次に、集成体をプレスに装入して、30分間にわたって
、1800℃及び240k9/地(1.5トン/ィンチ
2)に同時に加熱、加圧した。次に、混合物を、1時間
、この温度及び圧力に維持し、その後、熱間圧縮生成物
を冷却し、それからダィから取り出した。生成物を、再
度、表面磨砕し、ホーニングして、室温及び1000℃
における平均破壊強度が、それどれ、51709k9/
地(11400地.s.i)及び38555k9/鮒以
上(85000p.s.j)の所望の切削チップを製作
した。この実施態様を、さらに、E.N.31鋼加工物
を使用して繰返したが、得られた結果は、窒化珪素切削
チップの場合と同じであった。事実、加工後、オキシ窒
化珪素アルミニウムは、窒化珪素を使用した場合に比較
しても、表面変色はなく、加えて、窒化珪素を使用した
場合と比較する、クレータ磨耗量が小さく、そしてブラ
ンク磨耗帯城はせまかつた。本発明に従う単相オキシ窒
化珪素アルミニウム(置換窒化珪素)9の重量%以上か
ら成るセラミック材料で作られたバイトは、セラミック
材料を用いる従来の各種のバイトに比べて著しく優れて
いる。
例えば、従来より、基体の上にセラミック材料を被覆し
たバイトが知られているが(例えば、特関昭50一76
682号公報、特開昭47−15315号公報参照)、
そのようなバイトの強度は、基体の強ミ、基体と被覆物
との界面の強さ及び被覆物の寿命によって支配される。
したがって、それらのバイトは、EN31鋼のごとき極
めて硬質の材料を切削加工することは困難であり、せい
ぜい、加工物の表面速度5肌/分、送り速度0.1側/
1回転において0.2肋程度の切削深さが得られるにす
ぎない。これに対して、本発明の単相オキシ室化珪素ア
ルミニウムから構成される本発明のバイトを用いれば、
同じ材料に対して、表面速度20仇h/分、送り速度0
.5肋/1回転とすることができて3〜5柳の切削深さ
を得ることもできる。また、本発明と同様に、被覆物を
用いずに全体をセラミック材料で構成したバイトも従釆
より知られているが、本発明に従う単相オキシ窒化珪素
アルミニウムら成るバイトは、それらの中でも特に優れ
ている。例えば、特開昭49−3914号には、イット
リウムアルミニウムがーネツトから成るヌトリツクス中
に窒化アルミニウムが存在する複合セラミック材料から
構成されるバイトが開示されているが、該バイトは、中
炭素鋼(S4に)を切削加工するためのものであり、そ
の切削条件も被加工物表面速度2皿h/分、送り速度0
.3肌/1回転において0.5脚程度にすぎない。これ
に対して、本発明のバイトは、上述のように、更に硬質
の材料に対して、一層厳しい条件で切削を行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、円筒状加工物の旋削に使用するシングルポイ
ント旋盤付刃バイトの側面図である。 第2図は、第1図の平面図である。11・…・・付刃バ
イト、12・・・・・・底部、13・・・・・・加工物
。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 本体の二表面が相互に鋭角をなして傾斜して該表面
    間に少なくとも1つの刃先が形成されているシングルポ
    イント旋盤用付刃ジイトであつて、前記刃先が、次式S
    i_6_−_zAl_zO_zN_8_−_z (式中
    、Zは0より大きく、且つ、5に等しいかまたは5より
    小さい)で表わされる単層オキシ窒化珪素アルミニウム
    を少なくとも90重量%含有し、1000℃における平
    均破壊強度が少なくとも85000p.s.i.(59
    75kg/cm^2)である熱間圧縮セラミツク材料か
    ら構成されていることを特徴とする付刃バイト。
JP52059999A 1976-06-16 1977-05-25 シングルポイント旋盤用付刃バイト Expired JPS6010842B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB2491876A GB1578729A (en) 1976-06-16 1976-06-16 Tip in a single point turning tool
GB24918/76 1976-06-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS52154194A JPS52154194A (en) 1977-12-21
JPS6010842B2 true JPS6010842B2 (ja) 1985-03-20

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ID=10219324

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52059999A Expired JPS6010842B2 (ja) 1976-06-16 1977-05-25 シングルポイント旋盤用付刃バイト

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JP (1) JPS6010842B2 (ja)
CA (1) CA1056585A (ja)
DE (1) DE2725874A1 (ja)
FR (1) FR2354839A1 (ja)
GB (1) GB1578729A (ja)

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FR2354839A1 (fr) 1978-01-13
CA1056585A (en) 1979-06-19
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GB1578729A (en) 1980-11-05
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