JPS6024371A - 被覆超硬合金工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 末完８Ｉ：１は金属イオ料等の１．ＩＪ削加工即ち旋削
加工、転削加工、ねし切り加工、孔明は加工等に用いら
れる被部合金工具に関するものである。

ここて乙う被覆超硬合金とは、基体がＷＣ、ｌ’　ｉＣ
，Ｔ゛ａＣ等と鉄族金属からなる超硬合金、１’ｉＣ。

ＴｉＮ等主成分のサーメノ）・等の硬質焼結合金てあり
、この基イ＞ｉ、：上に、基体より硬く耐摩耗性の１島
い元素周″期祁表ＩＶａ、　Ｖａ、　Ｖａ族金属および
１だはＡ４．Ｚｒ等の炭化物、窒化物、炭酸化物。

炭窒化物、酸化物捷たはこれらの固溶体からなる被＋に
層を設けたものである。

（ロ）　技術の背景 金属の切削加工分野ではその加工条件が年々厳しくなり
、これに用いる切削工具には硬度、１制摩耗性及び耐熱
性の向上が望捷れる。超硬合金工具はこの要求を満す材
料であるか、上述の要望によって近年はとの超硬合企表
′ｔｒｉｊに各種硬質被慎層を被覆した被覆超硬合金工
具が普及している。その代表的な形状として第１図にそ
の例を示す如き四角チップをホルダーに固定して用いる
ことが多い。これはスローアウエチンプと称し、その切
刃８コーナーを利用したのち１売却され、新しいチップ
に交換される。もちろんチップ形状としては三角形や菱
形、捷たけ異形や総形等の様々な種類が存在する。

かかる被部超硬合金工具の被覆膜、一般に通常の焼結超
硬合金チップ４の表ｒｍ　ｖｃ　ｃ　Ｖ　Ｄ法、ＰＶＤ
法等によって被覆される。第１図（ロ）はチップ１のＡ
−Ａ断面を示し、その切刃稜２の近傍（点線Ｂの近傍）
の拡大図を第２図、第３図に示す。従来の被覆超硬合金
チップは図の如く、基体の切刃稜形状によって多少異る
が、切刃稜２近傍に於て他の部分に較べて厚くなってい
る。

特に被覆膜がＡｌ２Ｏ３の場合はノ９．くなるのが普通
である。

一般に被覆１模か厚くなると面弓摩耗性は向上するが靭
性が低下し、チッピングが生じ易い。即ち、第２図、第
３図のように切刃稜近傍の被覆層を有するチップｉｔ　
靭性が低下するため、り刀の欠損、マイクロチンピング
による摩耗の乱れに７１１ｊ因する被削１２仕上面の劣
化をまねく等の１，１１月線があった。この問題を解決
するため種々の提案がなされている。

秘公昭４８−３７５５３号記載の方法は、チツブグレー
カ用四部のみに被覆層を残存せしめ切刃稜２とブレーカ
境界にあるランド部の被部１漢を研削除去する方法であ
る。しかしながらこの方法ではチツブフ゛レーカーのｕ
＋ｔｉ、いチップや、チップブレーカーが突出したチッ
プには］１，４用できず、また切刃稜の被覆１１ψに研
削により生じたチッピングによる悪影軌ｓ、および旬い
１１１１のみの（ｉ１１削のため第４図（イ）、（ロ）
に示す切刃稜５／、７／の如く鋭さによる脆さといった
問題があるため捷だ実用化されていない。

また末完り一］Ｋ類似の発明さして特願昭４６−９２７
３２りがある。この発明は第４図（ハ）に示される様に
切刃稜にそってｗ＝３ｍｍ即ち３０００μＩｌ］以内に
被覆膜を設けない掬い面を有する被覆超硬合金チップと
いうものであるが、かがる大きな除去ガ（は掬い面にク
レータ−摩耗が発達せしめることになり、工具寿命を大
幅に低下させてし甘う。しかも掬い而にのみコーテイン
グ膜を有しないチップを製作することは（セめで難しく
、その方法は特願昭４６−９２７３２号にも開示されて
いない。

（ハ）発明の１ｑ的 末完り」は従来の被部超硬合金工具の切刃部の被覆膜を
掬い而と逃は面の両方で除去することにより安定かつ長
存命の被覆超硬合金切削工具を排供することを目的とす
る。

に）発り」の開示 本発明は従来の被覆超硬合金切削工具をそのコーテイン
グ後に、損シい面側Ｃ上進げ面側りの両方の被覆膜を、
該掬い面側Ｃがら見込んだ幅が１０μｍ以上１ｏｏＩＬ
ｍの範囲で［除去することによりり刃強度のみならず、
１ｌｉｉ、１１争耗性も向−１−せしめることを特徴と
するものである。従来の掬い面側Ｃのみ被覆１漢を除去
した方法ではある程度の靭性向上に過きなかったのに対
し、本発明の工具では、１．１１性の山開的な向上のみ
ならず、従来考えられなかった耐摩耗性の向」二が達成
できたのである。

寸だ従来の切刃稜近傍の掬い面側Ｃのみについて３００
０μｍ（３ｍｍ）以下の幅にコーティングしない第４図
（ハ）の工具では、被覆工具の特長の−っである＋ｆｉ
ｉＪクレークー摩耗性が著しく劣化し、高硬度の被削材
の加工や高速寸たは高送り加工の如き発熱の大きい加工
での使用には全＜　１６ｉＪえないし、工業的に掬い面
側のみてに１つ限定された幅のみにコーティングするこ
とは極めて困’Ｊｄｆ−であったのに刻し、末完り」の
工具では、靭性および１制フランク厚耗性が向」ニし、
耐クレーター摩耗性が維持されると共に、工業的に安価
に製造することがｂｆ能になったのである。

末完り」の効果は第７図、第８図に示される様にコーテ
イング膜の除去幅Ｗが１ｏｏＩＪ、ｍ　以下の範囲にお
いて発揮され、’１００μｍを越えると急敷に劣化する
。

捷た第９図に示される様に除去幅が１０μｍを下回ると
破損率が大きくなり、本発明の効果は１０μｍ以」二の
範囲で発揮される。

本発明の効果は第３図に示したように、切刃、陵近傍に
おいて被頃膜が極大化する場合において特に著しい。第
３図の６は通常チタン等の合成の炭化物、窒化物、酸化
物及びそれ等の固溶体から選ばれた１種以」−の硬質物
質てありその膜厚は一般に均一に近い。その外層７はＡ
ｒ　址たはＺｒの酸化物捷だは酸窒化物を主成分とする
層であり切刃稜て１１つ×厚が特に極大化し易い。

径って特にＡｊ？やＺｒの酸化物や酸窒化物をチタン等
の硬質化合物と組合せた多層被士夏した工具において極
大化した切刃稜近傍の膜厚を末完りＪの方法で該被覆層
を除去して基体を露出させることが好捷しい。第５図、
第６図は本発明の被覆超硬合金工具の例としてのスロー
アクエイチップの切刃稜近傍の拡大断面図である。第５
図（イ）は第２図（イ）の如く基体４０１７Ｊ刃稜未処
理の−」二に被覆した後、被覆膜５を角度θて除去し、
掬い面側に基体露出部と１漢の薄い部分から徐々に厚く
してあり、逃は面側でも同様にしたものである。第５図
（ロ）は、同じく第２図（イ）の如く基体の切刃稜が未
処理の状態で被僚した後、ホーニング処理によって切刃
稜近傍５′の被覆膜５を除去し基体４′を露出した例で
ある。第５図（ハ）は、日しく第２図（イ）の如く基体
の切刃稜か未処理の状態で肢位した後、回転円板」二に
掬い而を」−（でして、その掬い面側より弾力性のある
パフ砥石を回転させながら押し当てて、掬い面の除去↓
［；を逃げ面の除去月より大きくかつ滑らかに除去した
例である。

第６図は第２図に）の如く、基体のり刃稜を逃げｒｆ＋
ｊ側より掬い面側を大きくＲ加工してその上に硬質被覆
膜５を形成せしめたものを弾性砥石で加工処理して末完
り１の切刃状態とした例である。

第５図（イ）はチャンファ−ホーニングによるものであ
るが、好捷しくけ第５図（ロ）のように被覆後にバレル
処理を施す方が良い。史には切刃の欠損による歩留低下
や能率面からは、第５図（ハ）および第６図のように被
部後に回転円板上に掬い１ｆ１１を七にして被覆チップ
を多数配置１゛う”し、該チップの１２Ｊ刃部にその掬
い面側よりＳｉＣ等の砥粉を含有した弾力性のあるパフ
砥石を回転させながら押し当てて、該拗いぼ＋１と逃は
而を同１１カ１にラッピングすることによって切刃稜お
よびその近傍の膜を滑らかに薄くすることが出来、最も
好寸しい。この方法は、切刃稜を境界として逃は面側よ
りも掬い面側の１皮を薄くすることが可能であるため（
で逃は面側の１１・ＩＹｊΩにょる耐１争、（［；性が
肺・杓でき、掬い面側の１漢の薄さにより・′１１性ケ
向」ニすることができるので件能面においても特に優れ
ている。

次に本発明の実）ｆＭ例を更に詳しく述べる。

実施例 型番ＩＳＯ，ＳＮＭＡ１２０４０８　の形状の各種（シ
質の詔硬合企チップに第１表に示す各種似・質被蕾１漢
を彼慎した。各被覆超硬合金チップの彼慎する曲の刃先
処理として次の３種を各々準（Ｗｉｉ　した。

（イ）第２図？）の如く刃先部処理なしく口）　第２図
（ハ）の如く、Ｒ＝０．０５処理（ハ）　第６図（イ）
の如き基体、ａ＝０．０３ｍｍ、　Ｉ）−０，０６ｍｍ
ｔだ本発明の被部後の刃先処理として次の４柿を行った
。

（Ｉ）　処理せず （１］）　チャンファリングにより第５図（イ）ｆ／（
ｍおいて、θ−２０°とした。

（ＩＩＩＩ　バレル仙摩により基体を露出させた。

（［Ｖ）　弾性砥石ランプ処理１にて基体を露出させた
。

以上の仲々彼覆紹硬合金チップについて、・°趨性試、
験及び１制摩耗性試験を行い、第２表にその結果を示し
た。

・靭性試１倹に１］、第１０図に示す如く、４つの溝１
０を有するＳＣＭ４３５の丸材を用い、切削速度７０ｍ
／分、切込み２　ｍ　ｍ、送りｏ、１５ｍｍ／回転、　
切削時間最大３０秒とし、３０秒間切削して欠Ｊｌが＾
忍め第１表 られなけれは１０点、欠損が認められていれば６点、３
０秒以内に欠損したらその時間Ｑｔとしてｆ４１点ｔ／
Ｓ点としノこ場合の破損率を、繰返し数を１１、得点含
みをＳとした場合、 〔破損率）−（１−）ｘ１００％　として評価した。

１１７ｍ□ 第９図は除去ｌｊ、ｊ　ｗを変化させた場合の破４Ｅｔ
率を示す。

これは（ン質、ＩＳＯ，Ｐ２Ｏ，型番ＳＮＭＡ４３２５
ＮのコーティングチップをＰＳＢＮＲ２５２５ｆｌるホ
ルダーで」−記切削条件て、試、験し／扛時の結果であ
る。

１（１１，１１〕ｙ・札性試験条件は、」−記と回しチ
ップを用い、５４５Ｃを被削材とし、切削速度２５０ｍ
／分、切込２　ｍ　ｍ　、送り０．３６　ｍｍ　／回転
、０．５０　ｍｍ　／回転て切削時間は１０分てあり、
第８図（イ）は彼冶層の除去Ｉｌｌ！ｒ、ｉ　ｗを父化
させた場合の、フラシク摩耗１１１ｉｉ’　ｆ　（第８
図（ロ）参照）の便化を示し、送り０．５０ｍｍ／回転
（Ｍ　）　、”　０．３６１ＴＩＩＴＩ　／回転（Ｎ）
のときの場合を示す。

第２表の結果は上記条件中、送りが０．３６ｍｍ／回転
の場合を示す。

第７図（イ）は、同様送りが０．５０ｍｍ／回転（Ｋ）
第　２　表 及び０．３６１１１１ＴＩ　／回転（Ｌ）の場合のクレ
ータ−最大深さｄ（第７図（イ）参１１Ｇ）と除去幅Ｗ
との関係を示す。

第２表に示される６番りの○印のついた末完り１のチッ
プは優れた靭性と耐摩耗性を示すことはり］らかである
。

４図而のｆ４了ＩＪｉな説クラ 第１図（イ）は本発明の対象である被覆超硬合金スロー
アウェイチップの斜゛視図、（ロ）はそのＡ−Ａ］ね「
血ＩＸＩ、第２図、第３図は各種従来の被覆超硬含分チ
ップ第１図（ロ）のＢの拡大断面、第４図は従来の被覆
超イ１史合企ヂンプの刃先処理したしＪ刃稜近傍断面拡
大図、第５図、第６図は末完り１の被覆１（ｌ（硬性試
験に用いる被削桐の断σ」１図である。

１　・被覆超硬合金スローアウェイチップ、２・・・り
刃稜、４・・・基体、５．６．７　被覆１漢、Ｃ・・掬
い面側、Ｄ・・−逃げ面側、８　・ホルダー、９・被削
イＡ１１０　溝、Ｉく・・・送り０．５０ｍｍ／回転に
おけるクレ−ター最大深さ、Ｌ　送り０．３６ｍｍ／回
転におけるクレータ−最大深さ、Ｍ　送り０．’５０ｍ
＋η／回転におけるフランク摩耗幅、Ｎ・・送り９．３
６ｍｍ／回転におけるフランク摩耗幅、Ｗ　被覆層除去
１ｌｌｌ□１、ｄ・・・クレータ−最大深さ、ｆ　フラ
ンク摩耗幅。

芳５閉 （イ）　（ロ）（／０ 力６図 所７目 （イ） （ロ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　超硬合金を基体としその表面に基４木より硬い
   物質を被覆した切削工具において、該工具の切刃稜近傍
   の被留膜が掬い面側および逃は面側の両方で被覆膜が除
   去されており、掬い面側から見込んだ該除去幅が１０７
   ｚ　ｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする被覆
   超硬合金工具。
2. （２）工具切刃稜近傍の彼’＆　１ＩｔＡが掬い面側お
   よび逃げげ１１側の両方向に滑らかに除去しであること
   を特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の被キ々超硬
   合金」１具。
3. （３）　工具切刃稜近傍の彼蒙膜の滑らかに除去された
   幅の掬い面側から見込んだ量が逃げ面側より大きいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の被覆超硬
   合金工具。
4. （４）被冶１漢が２層およびそれ以上の多層がらなり、
   その多層１模の１層以上がＡ、Ｊ　ｔたはＺｒの酸化物
   址たは酸窒化物を主成分とする層であることを特徴とす
   る４′！ｆ♂Ｆ　Ｎｌ！をノｎｙ囲第（１）項、第（２
   ）　項、第（３）項記載の被覆超硬合金工具。