JPS6015593B2 - 切削工具用切刃 - Google Patents

切削工具用切刃

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JPS6015593B2
JPS6015593B2 JP54136185A JP13618579A JPS6015593B2 JP S6015593 B2 JPS6015593 B2 JP S6015593B2 JP 54136185 A JP54136185 A JP 54136185A JP 13618579 A JP13618579 A JP 13618579A JP S6015593 B2 JPS6015593 B2 JP S6015593B2
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JP
Japan
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cutting
volume
cutting tool
cubic boron
boron nitride
Prior art date
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Expired
Application number
JP54136185A
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English (en)
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JPS5659681A (en
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由雄 冨士原
泰次郎 杉澤
賢一 西垣
薫 川田
文洋 植田
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた靭性と耐熱耐摩耗性を有し、特に
難削材を切削するに際して、切刃として使用するのに適
した切削工具用切刃に関するものである。
従来、高硬度鋼や、Ni基あるいはCo基スーパーアロ
ィなどの切削には、立方晶窒化ほう素(以下CBNで示
す)基焼結材料の切刃層と、これに靭性を付与する目的
で炭化タングステン(以下WCで示す)基超硬合金で構
成された保持層との2層複合暁結体が切刃として使用さ
れている。
上記従来切削工具用切刃は、通常、圧力:5〜6万気圧
、温度:1350〜1500o○の超高圧競給条件で製
造されており、したがって保持層を構成するWC基超硬
合金は液相競結されることになる。このような従来切削
工具用切刃の保持層においては、その製造時の高温高圧
下において液相(通常はCoで構成される)中に相当量
のWCが溶解し、一方これに比例して凝固時におけるW
Cの析出もそれだけ活発化するため、析出したWC粒は
異常に細長く成長するようになると共に、功刃層と保持
層の界面には、切刃層を構成するCBNの分解により発
生したN2ガスのポア(小孔)が存在するようになるこ
とから、両層の界面接合強度は著しく低下するようにな
るものであった。このように切刃層と保持層との密着性
が良好でない従来切削工具用切刃においては、切削時に
発生する微小振動が増幅された状態となるために、切刃
の摩耗進行が早められ、さらにチッピングや欠損が発生
しやすくなるものであった。本発明者等は、上述のよう
な観点から、切削工具用切刃について、切刃層を構成す
るCBN基暁結材料との界面接合強度が高く、さらに級
性および耐熱耐摩耗性にすぐれた保持層形成材料を得る
べく研究を行なった結果、‘a)上記保持層形成材料を
炭化けし、素(以下SICで示す)基焼給セラミックス
で構成すると、暁結時の粒成長がきわめて小さく、かつ
CBNで構成される切刃層との界面におけるポアの発生
が抑制され、したがって前記切刃層との接合強度が著し
く高い切削工具用切刃が得られること。
【b} 切削工具用切刃の切刃層を構成するCBN基焼
結材料を、■ CBN:90〜聡容量%、 Fe族金属のうちの1種または2種以上および不可避不
純物:残り■ CBN:90〜聡容量%、 Si合金および不可避不純物:残り、 ■ CBN:60〜聡容量%、 周期律表の傘,$,および笹族の金属の炭化物、窒化物
、および酸化物、並びに窒化アルミニウム(以下NNで
示す)、SIC、および窒化けし・素(以下Si3N4
で示す)、さらにこれらの固熔体からなる群のうちの1
種または2種以上および不可避不純物:残り以上■〜■
のうちのいずれかの成分組成に特定し、一方、同保持層
を構成するSIC基焼結セラミックスを、■ SIC:
70〜97容量%、 Si3N4,AIN、窒化チタン(以下TINで示す)
、および炭窒化チタン(以下TICNで示す)のうちの
1種または2種以上および不可避不純物:残り■ SI
C:85〜97容量%、 鉄族金属およびSiのうちの1種または2種以上および
不可避不純物:残り以上■および■のいずれかの成分組
成に特定し、これらの特定した成分組成を有する切刃層
と保持層とを適宜組合せて構成した切削工具用切刃は、
特に高い界面接合強度を有し、切削時にきわめてすぐれ
た切削性能を発揮すること。
以上【a’および{b’に示される知見を得たのである
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであり
、しかもこの発明の切削工具用切刃は、通常の粉末給金
法により、公知の超高圧高温発生装置を使用して製造す
ることができる。
すなわち、この発明の切削工具用切刃は、‘a’それぞ
れ所定の最終成分組成をもつように配合し、混合した切
刃層および保持層形成のための混合粉末より、冷間圧縮
によって圧粉体をほぼ等しい収縮率をもつように別々の
成形し、‘b} 必要に応じて、上記‘a’工程で成形
された両圧粉体を1200午0以下の温度で仮擁し、{
c’上記両圧粉体または上記両仮焼体を容器内に複合し
た状態で装入し、加熱脱気した後封入し、‘d} 上記
封入圧粉体または封入仮焼体を公知の超高圧高温発生装
置において暁結することによって切刃層と保持層とが強
固に密着一体化した2層穣合焼結体を得ることからなる
基本工程によって製造することができる。
つぎに、この発明の切削工具用切刃を実施例により説明
する。実施例 1 平均粒径1〆mのCBN粉末:92容量%とSi一Ni
合金(Si:6の重量%含有)粉末:8容量%からなる
切刃層形成のための混合粉末より1.5ton/嫌の圧
力で直径6側め×厚さ1帆の寸法をもった圧粉体を成形
し、一方平均粒径.5仏ののQ−SIC粉末:95容量
%とSi−Ni合金(Si:15重量%含有)粉末:5
容量%からなる保持層形成のための混合粉末より同一の
条件で圧粉体を成形し、このように成形した両圧粉体を
Ni製円筒状容器に重ねて装填し、真空炉中、温度:7
00oo、圧力:10‐4torrの条件で加熱脱気し
た後、Ni製上蓋を溶接することによって密閉し、つい
で前記封入圧粉体をベルト型超高圧高温発生装置に装入
し、圧力:60kb、温度:140000、保持時間:
15分の条件で焼結することによって切刃層と保持層と
が一体接合した2層複合焼結体からなるこの発明の切削
工具用切刃を製造した。
この結果得られた本発明切削工具用切刃を、ダイヤモン
ドホイールで研磨して組織観察を行なったところ、切刃
層と不持層のいずれも理論密度比100%を有し、かつ
両層の界面部は勿論のこと、内部にポアの発生は見られ
ず、両層が強固に密着した、非常に微細な組織を有する
ものであった。
また、上記保持層はビッカース硬さ:1700kg/桝
を示した。一方、比較の目的で、保持層をWC−6重量
%Coの組成をもった超硬合金で構成する以外には、上
記本発明切削工具用切刃と同一の製造条件にて比較切削
工具用切刃を製造した。
ついで、これら両切削工具用切刃を、それぞれWC基超
硬合金製切削チップ(スローアゥェィチップ)の切刃部
に接着により取付け、さらにこれをバイトに取付け、被
削材:JIS・SNCM−8 (ブリネル硬さHB:滋0)、 切削速度:190m/肋、 送り:0.05職/rev、 切込み:0.3帆、 切削油:使用せず、 の条件で外蓬旋削試験を行ない、フランク摩耗中が0.
15側に至るまでの切削時間を測定した。
この結果本発明切削工具用切刃を取付けた切削チップは
正常摩耗により50分で所定摩耗量に達したのに対して
、比較切削工具用切刃を取付けたものはチッピングを起
し、15分で所定摩耗量に至るものであった。実施例
1 切刃層および保持層形成のための混合粉末の配合割合を
第1表に示される条件とする以外は、上記実施例1にお
けると同一の条件にて、実質的に配合組成と同一の最終
成分組成をもった本発明複切削工具用切刃a〜kをそれ
ぞれ製造した。
この結果得られた本発明複合焼結部片a〜kは、いずれ
も微細組織を有し、かつ切刃層と保持層の界面部は良好
な密着性を示すものであった。ついで、上記本発明切削
工具用切刃a〜k、および実施例1において比較の目的
で用意したものと同じ比較切削工具用切刃を、切削チッ
プの切刃部に接着により取付け、さらにこれをバイトに
取付け、船 船 被削材:JIS.SNCM−8 (ブリネル硬さHB:380)、 切削速度:190の/min、 送り:0.05肋/rev、 切込み:0.3肌、 の条件で切削試験を行ない、フランク摩耗中が0.15
側に至るまでの切削時間を測定した。
この測定結果を刃先状態と共に第1表に合せて示した。
第1表に示されるように、本発明切削工具用切刃a〜k
は、いずれもすぐれた界面接合強度をもつので、正常摩
耗によりきわめて長い切削時間を確保した上で切削寿命
に達したのに対して、比較複合擬結部片においては、功
刃層と保持層との界面接合強度が劣ったものになってい
るので、チッピングを起し、比較的短時間で切削寿命に
至るものであった。なお、上記実施例では複合焼緒部片
を超硬合金製切削チップの切刃部に取付けて使用した場
合について述べたが、前記切削工具用切刃の形状を大型
にして、そのまま切削チップとして使用してもよいこと
は勿論である。
上述のように、この発明の切削工具用切刃は、保持層を
SIC基焼結セラミックスで構成することによって、す
ぐれた鰯性と耐熱耐摩耗性を有し、かつ切刃層との界面
接合強度が著しく向上したものになっているので、特に
灘削材の切削に際して切削寿命の一段と長期に亘る延命
化をはかることができるなど工業上有用な切削特性を有
するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 60〜98容量%の立方晶窒化ほう素を含有する立
    方晶窒化ほう素基焼結材料の切刃層と、70〜97容量
    %の炭化けい素を含有する炭化けい素基焼結セラミツク
    スの保持層との2層複合焼結体からなることを特徴とす
    る切削工具用切刃。 2 上記立方晶窒化ほう素基焼結材料が、 立方晶窒化
    ほう素:90〜98容量%、 Fe族金属のうち1種ま
    たは2種以上および不可避不純物:残り、からなる組成
    をもつことを特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載
    の切削工具用切刃。 3 上記立方晶窒化ほう素基焼結材料が、 立方晶窒化
    ほう素:90〜98容量%、 Si合金および不可避不
    純物:残り、 からなる組成をもつことを特徴とする上記特許請求の範
    囲第1項記載の切削工具用切刃。 4 上記立方晶窒化ほう素基焼結材料が、 立方晶窒化
    ほう素:60〜98容量%、 周期律表の4a,5a,
    および6a族の金属の炭化物、窒化物、および酸化物、
    並びに窒化アルミニウム、炭化けい素、窒化けい素、さ
    らにこれらの固溶体からなる群のうちの1種または2種
    以上および不可避不純物:残り、からなる組成をもつこ
    とを特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載の切削工
    具用切刃。 5 上記炭化けい素基焼結セラミツクスが、 炭化けい
    素:70〜97容量%、 窒化けい素、窒化アルミニウ
    ム、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの1種また
    は2種以上:残り、からなる組成をもつことを特徴とす
    る上記特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、または
    第4項記載の切削工具用切刃。 6 上記炭化けい素基焼結セラミツクスが、 炭化けい
    素:85〜97容量%、 鉄族金属およびSiのうちの
    1種または2種以上および不可避不純物:残り、からな
    る組成をもつことを特徴とする上記特許請求の範囲第1
    項、第2項、第3項、または第4項記載の切削工具用切
    刃。
JP54136185A 1979-10-22 1979-10-22 切削工具用切刃 Expired JPS6015593B2 (ja)

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JPS5659681A JPS5659681A (en) 1981-05-23
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