JPS61274803A - Reinforced ceramic cutting tool - Google Patents

Reinforced ceramic cutting tool

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Publication number
JPS61274803A
JPS61274803A JP61053814A JP5381486A JPS61274803A JP S61274803 A JPS61274803 A JP S61274803A JP 61053814 A JP61053814 A JP 61053814A JP 5381486 A JP5381486 A JP 5381486A JP S61274803 A JPS61274803 A JP S61274803A
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JP
Japan
Prior art keywords
cutting
matrix
tool
cutting tool
whiskers
Prior art date
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Pending
Application number
JP61053814A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ジエームズ・エフ・ローズ
チエスター・ジエイ・ザイツイツク
ロナルド・エル・ビーテイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlantic Richfield Co
Original Assignee
Atlantic Richfield Co
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明に切削工具、〜9詳しくは改良型セラミック切削
工具に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to cutting tools, and more particularly to improved ceramic cutting tools.

発明の背景 金属切削ま7’l’Ir機械加工」に、製造においても
つとも重要かつもつとも広く使用されて^る方法の一つ
であると認められている。通常の機械加工には、形削り
、千削り、フライス削り、正面削り、ブローチ削り、研
削、のこ引き、丸削り、中ぐり、@9もみ、お工びリー
マ通しなどがろる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Metal cutting is recognized as one of the most important and widely used methods of manufacturing. Typical machining includes shaping, milling, milling, face milling, broaching, grinding, sawing, circular milling, boring, @9 milling, and reaming.

これらの方法のうちいくつか例えばのこ引′@ニ加工物
の外面お工び内面の両方に作用するものであるが、他に
加工物の内面(例えば、リーマ通レフまたに外面(例え
ば、プライス削り)のみに作用する。これらのいろいろ
な方法についてに、デガーモ(D6 Ga rmo )
著、マテリアルズ拳アンド・グロ′セスス・イン・マニ
7アクチュアリンf(Mater−ials  and
 Processes  in Manufactur
ing)% 第3版(1969年)%特に第16卓金属
切1’jtlK詳しい説明がある。
Some of these methods, for example, work on both the external and internal surfaces of the workpiece, while others act on the internal surface of the workpiece (e.g., reaming and sawing), while others act on the internal surface of the workpiece (e.g., reaming and sawing). For these various methods, please refer to Degarmo (D6 Garmo).
Author: Mater-ials and Grosses in Mani 7
Processes in Manufacturer
ing)% 3rd edition (1969)% Especially the 16th table metal cutting 1'jtlK has a detailed explanation.

一つの機械加工法の生産性の大きさに、一定時間に加工
物から除去される金属の総量によって決定される。この
目的のために、数多くの材料が切削工具として使用され
、マ九ニ提案されてきている。これらの材料に5通常、
工具鋼、高速度鋼、鋳造非鉄合金、焼結炭化物、お工び
セラミックに分類される。(1文、ダイヤモンドにもあ
る檜の限られた用途がある。)切削工具の性能に関して
通常測定されるパラメータに、切削速度、切込4深さ、
送り速度、お工び工具寿命でめる。先行技術における前
記切削工具材料にいずれもこれらのパラメータのうち一
つ以上が十分でない。工具鋼。
The productivity of one machining method is determined by the total amount of metal removed from the workpiece in a given time. For this purpose, a number of materials have been proposed for use as cutting tools. These materials usually have 5
Classified into tool steels, high-speed steels, cast nonferrous alloys, sintered carbides, and milled ceramics. (1 sentence, there are limited uses for cypress, which is similar to diamond.) Parameters commonly measured regarding the performance of cutting tools include cutting speed, depth of cut,
Determined by feed rate and machining tool life. None of the cutting tool materials in the prior art are sufficient in one or more of these parameters. tool steel.

高速度鋼、お工び鋳造非鉄合金にはどれも臨界的な温度
制限かあ!ll、その窺の切削速度(例えば。
High-speed steel and cast non-ferrous alloys all have critical temperature limits! ll, its cutting speed (e.g.

フィート7分(fpm) ’! 7’cに爵/分(嵩/
―)で測定する)が比較的小式な値におさえられる。一
般に、高速度鋼に、鋼の切削の場合、30〜70+1/
分(100〜225 fpm )に制限され、非鉄材料
の切削の場合、75〜90a/分(250〜3001p
m)に制限される。鋳造非鉄合金にこれらの速度の約2
倍までの値で使用できる。炭化1!2y材料例えば炭化
タングステンでに、鋼の切削速度が2〜5倍に改良され
、特に炭化物の4I!L覆を行つt場合にこれは著しい
。しかし、炭化9Jは鋼はど靭性がなく、衝撃破壊を起
しやすい。その几め、炭化物の便用に、衝撃が一つの要
素となる用途1例えば階段切削1fls (inter
ruptedcuts)の加工taU硬質力ロエ物の機
械加工、に対しては厳しい制限1に受ける。
Feet 7 minutes (fpm)'! 7'c / minute (double /
) can be kept to a relatively small value. Generally, when cutting high-speed steel, 30 to 70 + 1/
minute (100-225 fpm) and for cutting non-ferrous materials, 75-90 a/min (250-3001 p
m) is limited to. Approximately 2 of these speeds for cast non-ferrous alloys
Can be used up to twice the value. With carbide 1!2y materials such as tungsten carbide, the cutting speed of steel is improved by a factor of 2 to 5, especially with carbide 4I! This is noticeable when performing L-over. However, 9J carbide does not have the toughness of steel and is prone to impact fracture. In order to improve the efficiency of carbide, use 1 where impact is one of the factors, for example, stair cutting 1 fls (inter
The machining of hard cut cuts is subject to severe limitations.

セラミック材料例えばアルミナから、従来の鋼お工び炭
化物の切削工具エフもずつと大@な速度で便用しつる切
削工具が作られるということがυη島っている。例えば
、鋼切削に関して、150〜430 s/分(500−
140Ofpm )と―う切削速度が報告されている。
It has become clear that ceramic materials, such as alumina, can be used to produce cutting tools that can be used at a faster rate than conventional steel and carbide cutting tools. For example, for steel cutting, 150-430 s/min (500-
Cutting speeds as high as 140 fpm have been reported.

しかし、セラミックの工具寿命には重大な問題がろる。However, there are serious problems with ceramic tool life.

なぜならば、セラミックは炭化物1工9いっそう脆くか
つ1m注が小さいからである。特に考慮すべきことに、
セラミック材料に、衝撃を受けた場合、突然に壊滅、的
に破壊される傾向がbるということでるる。したがつて
、セラミック材料の切削速度に大きいものであるが、鋼
お二び炭化物切削工具に使用される送り速度よりもずっ
と小さい、きわめて小さな送り速度でしか使用でミなか
つ友。
This is because ceramics are more brittle and smaller than carbides. In particular, it should be considered that
Ceramic materials have a tendency to suddenly disintegrate and break down when subjected to impact. Therefore, it can only be used at very small feed rates, which are high in cutting speeds for ceramic materials, but much lower than the feed rates used in steel and carbide cutting tools.

以上述べたことかられかる工すに、切削速度と送り速度
の関数である生産性にすべての先行技術タイプの切削工
具において比較的小さい。鋼お工び炭化物の工具に、大
きな送り速度金有するが。
From the foregoing it can be seen that the productivity, which is a function of cutting speed and feed rate, is relatively small for all prior art types of cutting tools. Carbide tools for steel machining require large feed rates.

切削速度に割合に小さい。逆に、セラミックに。The cutting speed is relatively small. On the contrary, to ceramic.

大きな切削速度を有するが、小さな送り速度でしη為使
用できない。したがって、一定時間に除去される金属1
量として決定される生産性に、使用する切削工具のタイ
プのいかんに工らず比較的小さなものにとどまる。
Although it has a high cutting speed, it cannot be used because it has a small feed rate. Therefore, metal 1 removed in a given time
Productivity, determined as a quantity, remains relatively small regardless of the type of cutting tool used.

6檀セラミツクを切削工具として使用することに関する
文献としては、米国特許第4.543,343号明細薔
があり、該明細薔には、アルミナ、ジルコニア、′S?
工び炭化チタン、ならびにホウ化チタンから成るセラミ
ックの使用が述べである。もう一つに米国特許第4.3
66.254 g明細督であり1該明細書には、アルミ
ナおよびジルコニア、ならびに■Bお工びVB族金属の
炭化物、窒化吻、または炭窒化物から成る切削工具用−
ラミックについて述べである。
Documents related to the use of 6-dan ceramics as cutting tools include U.S. Pat. No. 4,543,343, which includes alumina, zirconia, 'S?
The use of ceramics consisting of engineered titanium carbide as well as titanium boride is mentioned. Another example is U.S. Patent No. 4.3.
66.254g spec.
This is about Lamic.

炭化ケイ素繊維で強化したセラミックを1いろいろな機
械部品に使用できると一つことが知られている。例えば
、熱5F、換器、鋳型、ノズル、タービン、ノ々ルプ、
お工び歯車などに使用できる。日本特許第59−546
80お工び59−102681号明細′4It−参照さ
れ友い。しかし、その開示内容は不明細膏に述べる切削
工具発明と密接な関係を有するものではない。なぜなら
ばhwi記の部品に正常な便用環境の一部としての衝撃
応力を受けるものでほないからでるる。前記明細書でに
、靭性1友に耐衝撃性の改良について述べてなく、1几
その工うな性質には興味がない。
It is known that ceramics reinforced with silicon carbide fibers can be used in a variety of mechanical parts. For example, heat exchanger, mold, nozzle, turbine, nozzle,
Can be used for machined gears, etc. Japanese Patent No. 59-546
80 Okobi No. 59-102681 Specification '4It-Please refer to it. However, the disclosed content is not closely related to the cutting tool invention described in detail. This is because these parts are not subject to impact stress as part of a normal use environment. The above specification does not mention any improvement in impact resistance other than toughness, and is not interested in its mechanical properties.

[Lセラミックの破壊靭性を該セラミックに炭化ケイ素
ホイスカー金入れることによって改善しつるということ
も明らかにされている。BecherとWeiKよる二
つの論文には、ホイスカー含有量と配向による靭性の増
加機構が述べである。「タフニング・ビへイビアー・イ
ン・SiO・ホイスカー・リーンフォースト・アルミナ
J (’ Toughne −ing Behayio
r in 8i0 Whisker Re1nforc
ed Alu −mina’入 Oomm、Am、Oa
r、8oc、(8ept−,1984ハお工び「トラン
スフォーメーション・り7ンド・アンド・ホイスカー・
リーンフォースト・セラミックスJ  (%Trans
formation  Toughened  and
  Whis−ker Re1nforced C3e
ramics&)、Soc、 Auto、 Engrs
、。
[It has also been shown that the fracture toughness of L ceramics can be improved by incorporating silicon carbide whiskers into the ceramics. Two papers by Becher and WeiK describe the mechanism of increase in toughness due to whisker content and orientation. 'Toughening Behavior in SiO Whisker Reinforced Alumina J
r in 8i0 Whisker Re1nforc
ed Alu -mina' entered Oomm, Am, Oa
r, 8oc, (8ept-, 1984)
Reinforced Ceramics J (%Trans
formation Toughened and
Whis-ker Re1nforced C3e
ramics&), Soc, Auto, Engrs
,.

Proc、 21st Auto、 Tech、 De
y、 Mtg、 、 201 205(Mar、 19
84) t−参照され几い。また、米国特肝第4,54
3.345g’AIa誓をも参照され友イ。しかし、こ
れらの論文と明細書に高温と曲げへの応用のみt扱って
おり、機械加工工程に関しては何ら注意を向けていない
。したがって、セラミックの大きな切削速度で働き%力
1つ鋼と炭化物における大@な送り速度をも可能にする
工具を持つということに非常に効果の大きいことである
と思われる。その工うな切削工具に先行技術による工具
のどれ工9も著しく大@な生産性を与えると思われる。
Proc, 21st Auto, Tech, De
y, Mtg, , 201 205 (Mar, 19
84) t-referenced. Also, U.S. special liver No. 4,54
3.345g'Also refer to the AIa oath. However, these articles and specifications only address high temperature and bending applications and do not give any attention to machining processes. Therefore, it would be very advantageous to have a tool that works at high cutting speeds on ceramics, but also allows high feed rates on steels and carbides. Any cutting tool according to the prior art would provide significantly greater productivity.

光切の要約 不発明は、そのもつとも広い形でに、セラミック・マト
リックス〃為ら成る複合材料から成り、咳マトリックス
が、セラミック・ホイスカ−から成る咳マトリックス内
に分散し九強化材を有する切削工具でろる。
SUMMARY OF THE INVENTION In its broadest form, the invention relates to a cutting tool consisting of a composite material consisting of a ceramic matrix, the matrix having nine reinforcements dispersed within the matrix consisting of ceramic whiskers. Deroru.

好ましい実施態様において、セラミック・マトリックス
に純粋17′cに変性材料不純切を含むアルミナから成
る。窒化ケイ素が代替セラミック拳マトリックスの一つ
でろ9%これも荻注成7で富むことができる。
In a preferred embodiment, the ceramic matrix consists of pure 17'c alumina with modified material impurities. Silicon nitride is an alternative ceramic matrix that can also be enriched by 9%.

もつとも好ましい強化用セラミック・ホイδカーに炭化
ケイ素ホイスカーで必る。適当で69つるその他のホイ
スカーとじてに、アルミナ、窒化アルミニウム、ベリリ
ア、炭化ホウ素、グラファイト、お工び窒化ケイ素など
がある。それぞれの工具においてに、もちろん、ホイス
カー強化材に。
The most preferred reinforcing ceramic whiskers are silicon carbide whiskers. Other suitable whiskers include alumina, aluminum nitride, beryllia, boron carbide, graphite, and engineered silicon nitride. In each tool, of course, whisker reinforcement.

セラミック・マトリックスに適合し、かつ該マトリック
スと適当な強化結合を形成する材料から成るものでなげ
ればならない。
It must be made of a material that is compatible with and forms a suitable reinforcing bond with the ceramic matrix.

セラミック・マトリックス内のホイスカー含有量に2〜
40容鷺%ホイスカーである。アルミナ・マトリックス
と25存童%の炭化ケイ素ボイスカーから成る配合吻ニ
キわめてずぐれ友セラミック切Ou工具となると−うO
とがわかつ几。
Whisker content within the ceramic matrix varies from 2 to
40 volume Sagi% whisker. Compounded with an alumina matrix and a 25% silicon carbide voice car, it becomes a very difficult ceramic cutting tool.
Togawakatsu Rin.

好ましい実施態様 切削工具に独特かつきわめて専門的な種類の産業用品で
ろる。切削工具の形状に、非常な切削応力が該工具の刃
先に局−8:@集中するようなものである。加工wを変
形し、チップ?作り出すのに必41な作業、お工びテッ
プと切SIJ工具表面との摩擦に工9.切削工具内にか
なりの熱が発生する。加工物の性質例えば延性′!!f
cに硬さの几め、切F31」工具がさらされる応力と作
業温度が嘔らに渇くなるということもめる。1几、切削
工具に、いろいろな大きさの衝撃に嘔らされる。特に、
断続切削全行う場合ばかりでなく、加工傷が連続まtは
不連貌チップのどちらt形成する傾向があるかに工って
も%′IIfi軍の大きさrL変化す心。これらのタイ
プの作業条件に関する詳しい考察といろいろな工具形状
の説明とに、前述のDeGa rmoの著誓に示しであ
る。作業応力、温度、および衝撃の臨界的かつ独特の組
合せのため、切削工具としての使用に適した材料の決定
ぼ、他の産業用品例えば熱父羨器ま之ぼ歯車の材料の決
定とに着しく異なるものとなる。
Preferred Embodiments Cutting tools are of a unique and highly specialized type of industrial equipment. The shape of the cutting tool is such that significant cutting stress is concentrated at the cutting edge of the tool. Transform the processing w, chip? 9. Necessary work to create 41 operations, work to prevent friction between the machining tip and the cutting SIJ tool surface.9. Significant heat is generated within the cutting tool. Properties of the workpiece e.g. ductility′! ! f
It is also said that the stress and working temperature to which the cutting tool is exposed to become extremely dry due to the decrease in hardness. The cutting tool is subjected to shocks of various sizes. especially,
The size of the %'IIfi forces changes not only when performing interrupted cutting, but also when machining flaws tend to form continuous or discontinuous chips. A detailed discussion of these types of working conditions and a description of various tool geometries can be found in the aforementioned DeGarmo book. Due to the critical and unique combination of working stresses, temperatures, and shocks, the determination of materials suitable for use as cutting tools and the determination of materials for other industrial products, such as gears, It will be very different.

本発明に、一定量のセラミック強化ホイスカーtセラミ
ック・マトリックス内に入nることにより、先行技術の
非強化セラミックの大きな切削速度全保存するばかりで
なく、意外にも、・切削速度ti!わめで小さくすると
いり1性を払つことによってのみ鋼と炭化物のみで従来
得ることのでき九人@な送9速度でセラミックを使用す
ることを可能にする切削工具構造物が作り出されるとい
う発見にもとづくものである。
By incorporating a certain amount of ceramic reinforcing whiskers into the ceramic matrix, the present invention not only preserves the large cutting speeds of prior art unreinforced ceramics, but also, surprisingly, reduces the cutting speed ti! This led to the discovery that only by making the material smaller and paying attention to its properties, a cutting tool structure could be created that made it possible to use ceramics at a feed rate that was conventionally achievable with only steel and carbide. It is based on

切削工具のマトリックス本体音形成しうるセラミックは
、非強化状態で切削工具として有用であるといりことが
これまでにわ〃為っている任意のセラミック材料である
。これらのうちもつとも鷹要なものにアルミナである。
The matrix body of the cutting tool may be any ceramic material that has heretofore been found to be useful as a cutting tool in its unreinforced state. The most important of these is alumina.

アルミナに、単独(すなわち、認められている不純物金
除き他の材″4+を言1ない)で使用することができる
し、また少量(すなわち、約30%以下ンの強化成分例
えばジルコニア、イツトリア、へフェア、マグネシア。
Alumina can be used alone (i.e., with the exception of recognized impurities of gold and other materials ``4+'') or in small amounts (i.e., up to about 30% of reinforcing components such as zirconia, ittria, etc.). Hefea, Magnesia.

窒化ケイ素、および炭化チタン、またにこれらの混合物
を組会せま几に「ドーグ」することができる。先に引用
し友ビーチ−(Becher)らのSAE虐文でば、3
0谷童%lでのジルコニアを含み、ジルコニアが3 m
o1%までのイツトリアを含む代表的な組成金示してい
る。その他のセラミックで切削工具マトリックスとして
便用しつるものには窒化ケイ素がらり、これも変性成分
を言むことができる。
Silicon nitride, and titanium carbide, as well as mixtures thereof, can be combined to form a "dawg". In the SAE abuse by Becher et al. cited earlier, 3
Contains zirconia at 0%l, zirconia is 3 m
Typical compositions containing up to 1% ittria are shown. Other ceramics commonly used as cutting tool matrices include silicon nitride, which can also be considered a modifying component.

もつとも効果的に使用される強化用水イスカーに炭化ケ
イ素ホイスカーでるる。アルファお工びベータ型の炭化
ケイ素ホイスカーが両方とも市販されており1便用する
ことができる。不発明で使用するホイスカーに単結晶構
造を有する。特に好ましい市場供給品に、アルコeケミ
カル・カンパニー (AROOChemical Co
mpany)のアドバンスト・マテリアルズ(Adva
nced MaterialsJグループが製造・販売
している炭化ケイ素ボイスカーでるる。
Silicon carbide whiskers are also effectively used as reinforcing water whiskers. Both alpha and beta type silicon carbide whiskers are commercially available and can be used for one use. The whisker used in the invention has a single crystal structure. A particularly preferred market supply includes AROO Chemical Co.
mpany) Advanced Materials (Adva
Ruru is a silicon carbide voice car manufactured and sold by nced Materials J Group.

このホイスカーに籾殻から作られ、一般に、o、6μW
L程度の平均直径と、15〜150程度のアスペクト比
を有する。一般に1強度rx、% 70.000kf/
cIi(1,000,0OOpsi)程度でアリ、引張
り弾性率に(4〜7  )X 10’ kf/d ((
60〜100〕×10@psi)程度でるる。炭化ケイ
素ホイスカーに、1760℃(3200?)まで熱的に
安定である。適当でありつる他のホイスカーとしては、
アルミナ、窒化アルミニウム、ぺIJ IJア、炭化ホ
ウ素、グラファイト、お工び窒化ケイ素などがある。ホ
イスカーの混合物も使用することができる。単結晶ホイ
スカーのさらに詳しいvil、明についてに、エイチ・
ニス・カッタ(H,8,Katz)お工びジェイ・ブイ
eマイルスキー(J、 V、 MilewskiJ着、
ハンドブック・オブ・フイラーズ・アンド・リーンフォ
ースメンツ・フォア・プラスチックス(Handboo
k of Fill−ers and Reinfor
cements for Plastics)%pp 
446〜46’f (0,25) (Von No5t
rand Refnhold Co 。
This whisker is made from rice husks and is generally o, 6μW.
It has an average diameter of about L and an aspect ratio of about 15 to 150. Generally 1 strength rx,% 70.000kf/
At around cIi (1,000,000psi), the tensile modulus is (4~7) x 10' kf/d ((
Approximately 60 to 100]×10@psi). Silicon carbide whiskers are thermally stable up to 1760°C (3200°C). Other suitable whiskers include:
Examples include alumina, aluminum nitride, aluminum alloy, boron carbide, graphite, and silicon nitride. Mixtures of whiskers can also be used. For more detailed information on single crystal whiskers, see H.
Nis Katta (H, 8, Katz), J.V., Milewski (J, V, Milewski J arrival,
Handbook of Fillers and Reinforcements for Plastics
k of Fill-ers and Reinfor
cements for plastics)%pp
446~46'f (0,25) (Von No5t
rand Refnhold Co.

N、Y、(1978)i参照されtい。See N, Y. (1978) i.

多結晶タイプの短稙a材料に、不発明で使用する単結晶
ホイスカーとに区別すべきである。多結晶フィラメント
鷹九は細断しt繊維は直径がずっと大きく、例えば10
μ属以上でろる。前述の米国特許第4,543,345
号明細誉に示しである工すに、多結晶繊維に、 「約1250℃以上の温度でに結晶粒成長に=9かなり
の劣化【起し、そのtめ高温!1!!!造工程。
A distinction should be made between polycrystalline type short-stole materials and monocrystalline whiskers used in the invention. The polycrystalline filament Taka9 is shredded and the fiber has a much larger diameter, e.g.
I'm in the μ genus and above. U.S. Pat. No. 4,543,345, cited above.
In the process shown in the title, polycrystalline fibers undergo considerable deterioration due to crystal grain growth at temperatures of approximately 1,250°C or higher, and the manufacturing process is at a high temperature.

例えば理論密度に近−セラミック複合材料を製造する友
めのホットプレスエ@、における便用が厳しく制限され
る。さらに、高圧荷jt?lIえばホットプレス時の荷
置が刃口ゎっtと@、多結晶繊維に破壊され、そのため
セラミック複合材料における繊維の強化特性がそこなわ
れる。また。
For example, its utility in hot presses for producing near-theoretical density ceramic composites is severely limited. Furthermore, high pressure load jt? In this case, the loading area during hot pressing is destroyed by the cutting edge and polycrystalline fibers, thereby impairing the reinforcing properties of the fibers in the ceramic composite material. Also.

これらの多結晶繊維ぼセラミック複合材料の割れに対し
て不十分な抵抗力しか与えない。なぜならば、クラック
@まmは破面を横切る繊維に。
These polycrystalline fibers provide insufficient resistance to cracking in ceramic composites. This is because crack @ mam is a fiber that crosses the fracture surface.

複合付科内でのクラック成長を妨害するのに十分な引張
り強さ′lt愕九ないからでろる。これは、特に、ホッ
トプレスで高圧と高温にさらすことに工って複会杯料が
製造され*i合に著しい。」i友、ジエイ・ブイ・マイ
ルスキー「ショート暢ファイバー〇リーンフォースメン
ッ;ホエア・ジ・7/シヨア・イ、e J 、 j’ 
9スチツクス・コンノソウンディング(J、V、 Mi
lewski%8hort−Fiber几ein−fo
rcemeats: Where The Actio
n Is # 、 PlasticsCompound
ing、) 11月/12月1979.pp17−37
金も参照されたい。この鏑文の17〜19頁には。
This is because there is not enough tensile strength to prevent crack growth within the composite. This is especially true when composite cupware is manufactured by exposing it to high pressure and temperature in a hot press. ” i-Friend, G.V. Milesky “Short Smooth Fiber〇Reinforcement; Where the 7/Shore I, e J, j'
9 Styx Connosounding (J, V, Mi
lewski%8hort-Fiber 几ein-fo
rcemeats: Where The Actio
n Is #, Plastics Compound
ing,) November/December 1979. pp17-37
See also gold. On pages 17-19 of this Kaburabun.

単結晶1ホイスカーIと多結a’微小繊維Iとの明[な
区別がなされている。
A clear distinction is made between single-crystalline whiskers I and polycrystalline a′ microfibrils I.

周辺のエリに、セラミックーホイスカーにセラミック・
マトリックス組成に適合する組成のものでなげればなら
ない。これらの材料の大部分にお互い十分に適合するも
のでろるから、当業者にとって、不適合組付せとなりつ
るいくつかの例を避けるのに何の問題もないでろろう。
Ceramic whiskers and ceramics are placed in the surrounding areas.
The composition must be compatible with the matrix composition. Since most of these materials are sufficiently compatible with each other, those skilled in the art will have no problem avoiding some instances of non-compatible assemblies.

また、ホイスカーにマトリックスの強化をもたらすエリ
に該マトリックス円に配置しlりれハナらないと理解す
べきである。結合強化の詳しい性質に十分には昶られて
ぃない。し〃為し、すぐれた強化に関する一般的*察に
何人かの研死者に工って示されている。一つの簡明な記
述に、カツッ(Ka t z )らのハンドブック・オ
プ・フイラーズ・アンド・リーンフォースメンッ・フォ
ア・グラスチックス(Handbook of Fil
lers and几einforceme −nts 
for Plasticm) 、 454−457 (
1978)に見ら几る。セラミック・ホイスカ−含有量
がホイスカー/マトリックス複合材料の約2〜40 v
oL%の範囲にめる場合に、結合rX、満足なものでめ
り、不発明の切削工具に対して十分な強化がなされると
いうことが゛ゎかつ′ft−,(これに、当然、マトリ
ックス材料が60〜98%の割合を占める場合の結果で
るる。)約40%以上のホイスカー含有量のホイスカー
添加に靭性に有害である。これに、ホイスカー含有量が
大きくlりすぎると、ホイスカーの多い領域自身の靭性
が制限されるためでらるか、を友rzセラミック・マト
リックスにマトリックス凝集性の小さいところが発達す
る友めでめると思われる。約2%以下でに、ホイスカー
含有量が不十分で適当な強化が行われない。
It should also be understood that the whiskers may be placed in the matrix circle to provide matrix reinforcement. The detailed nature of bond strengthening is not fully covered. It has been demonstrated by several researchers to give general knowledge about excellent reinforcement. One simple description is the Handbook of Fillers and Reinforcement for Glasses by Katz et al.
lers and inforceme-nts
for Plasticm), 454-457 (
1978). The ceramic whisker content is about 2-40 v of the whisker/matrix composite.
oL% range, the bond rX is satisfactory and provides sufficient reinforcement for the uninvented cutting tool. Whisker additions with a whisker content of more than about 40% are detrimental to toughness (results when the matrix material accounts for 60-98%). In addition, if the whisker content is too large, the toughness of the whisker-rich region itself will be limited, or if the whisker content is too large, areas with low matrix cohesion will develop in the ceramic matrix. Seem. Below about 2%, there is insufficient whisker content to provide adequate reinforcement.

ホイスカー含有量の好まレー範囲は、当該工具の使用を
意図する切削作業のタイプによる。割合に小さな含[t
(約2〜12%)に、一般に、切削力が比較的連続して
加えられ熱が工具マl−17ツクス円に蓄積されるタイ
プの切削(例えば、丸削9)に工具が使用される場合に
エフ適している。
The preferred range of whisker content depends on the type of cutting operation for which the tool is intended. relatively small inclusion [t
(approximately 2% to 12%), the tool is generally used for types of cutting (e.g., rounding) in which cutting forces are applied relatively continuously and heat is accumulated in the tool mark. If F is suitable.

し刀為し、セラミックの刀がもつと甲断の多いlたは断
続的な仕方で刀a見られる場合にぼ、割合に大′@な富
有!(例えば、20〜35%〕がエフ好lしい。アルミ
ナ・マトリックス円に約25容重%の炭化ケイ累ホイス
カーttむ切削工具に轡にすぐれた性能を示す。一定の
使用目的に対する最適含有t1を決定するのI/cろる
童のルーチン英検が必要であるということに当然である
が、そのような実験に当業者が容易に芙施しつるもので
ろる。
However, if a ceramic sword has many slits or is seen in an intermittent manner, the wealth is relatively large! (e.g., 20-35%) is preferable. Cutting tools containing about 25% by volume silicon carbide whisker in an alumina matrix circle exhibit excellent performance. It goes without saying that a routine Eiken test for I/C children is required to determine the I/C level, but such an experiment would be readily available to those skilled in the art.

本発明の工具の代衆的笑施例を第1表に示す。Typical examples of the tool of the present invention are shown in Table 1.

第1我のデータに、アルコ嗜ケミカル・カンパニー人R
OOOhemical Company  ′!Rの炭
化ケイ素ホイスカーを含むアルミナ・マトリックスから
成る試料について破壊靭性(KC)vi−測定した果i
ILから導出しをものである。
First of all, my data is from Alco Addicted Chemical Company.
OOOchemical Company'! Fracture toughness (KC) vi - measured results for a sample consisting of an alumina matrix containing silicon carbide whiskers of R
It is derived from IL.

@1表 ホイスカー含有量    破壊靭性 o4.15 18        6.9 24       8・9 30       8・7 35       7・6 その他のセラミック・マトリックスの場合にも、同様の
靭性向上が期待できる。例えば、炭化チタンを添加した
窒化ケイ素またにアルミナから成るセラミック・マトリ
ックスに、いずれも、アルミナ・マトリックスの破壊靭
性01.25倍程度のa壊靭性を有する。第1表でアル
ミナについて示したのと同程度の、ホイスカー強化によ
る破壊靭性向上が、窒化ケイ素お工びアルミナ/炭化チ
タンマトリックスの場合にもめてrX、すると予想され
る。
@Table 1 Whisker content Fracture toughness o4.15 18 6.9 24 8.9 30 8.7 35 7.6 A similar improvement in toughness can be expected in the case of other ceramic matrices. For example, a ceramic matrix made of silicon nitride added with titanium carbide or alumina both has an a-fracture toughness that is about 01.25 times the fracture toughness of an alumina matrix. A similar degree of fracture toughness improvement due to whisker reinforcement as shown for alumina in Table 1 is expected to occur for the silicon nitride milled alumina/titanium carbide matrix.

本発明のセラミック切削工具に、まず、粉禾状のセラミ
ック・マトリックス材料をセラミック・ホイスカ−と適
当な比率で配合することに工って製造される。粒状固体
を混会するのにいろいろな方法が仰られている。代表的
なものに、ベリー(Ferry )らのケミカル・エン
ジニアーズ・ハンドブック(Chemical Bng
ineers’Handbook入21−30から2l
−36(5th edition、 1973 )  
に述べてめるものでるる、配合に、ホイスカーが粒状セ
ラミック争マトリックス材料全体にわ几って完全に分散
するエラなものでなげればならないが、ホイスカーをひ
どく傷めるほど激しいものであって区ならない。不発明
で好lしい方@は米国Ij#1FF−第40463.0
58号明?fa書に示しであるものでめる。
The ceramic cutting tool of the present invention is manufactured by first blending a powdered ceramic matrix material with a ceramic whisker in an appropriate ratio. Various methods have been proposed for mixing particulate solids. A typical example is the Chemical Engineers Handbook by Ferry et al.
2l from iners' Handbook 21-30
-36 (5th edition, 1973)
However, the formulation must be so vigorous that the whiskers are thoroughly dispersed throughout the granular ceramic matrix material, but must not be so aggressive as to seriously damage the whiskers. It won't happen. Non-inventive and preferred @ is US Ij#1FF-No. 40463.0
No. 58 Ming? Please include what is shown in the FA letter.

セラミック・マトリックス材料とセラミック・ホイスカ
−が完全に配合されたら、複合材料切削工具の製造を1
従来の非強化セラミック工具の製造と同じ方法で行う。
Once the ceramic matrix material and ceramic whiskers are fully blended, the manufacturing of the composite cutting tool begins in step 1.
It is carried out in the same way as for the production of conventional non-reinforced ceramic tools.

一般に、工具II、200〜4200 kg / d 
(31000〜60,000 p s t )の圧力下
での成形に工って加ニレ、同時にま九に引続き、800
〜1750℃(1500〜3200?)程度の温度で焼
結する。成形で与える特定の形に、もちろん。
Generally, tool II, 200-4200 kg/d
(31,000 to 60,000 ps.t.), and at the same time,
Sinter at a temperature of ~1750°C (1500~3200?). Of course, in the particular shape given by molding.

意図する当該切削工具の磯罷による。Depends on the intended roughness of the cutting tool.

不発明の改良型セラミック工具に大@な靭性と耐摩耗性
を有する。特に好ましい実施態様において、この切削工
具に、九削り、正面削り、フライス削り、中ぐりその廿
ハろいろな切削工具お工び切削工具インサートとしての
使用のための、切削工業で使用する標準形状の又換可能
インサートである。本発明の切削工具を使用する愼械加
工法は。
Uninvented improved ceramic tool with great toughness and wear resistance. In a particularly preferred embodiment, the cutting tool is provided with standard shapes used in the cutting industry for use as milling, facing, milling, boring and cutting tool inserts. This is a convertible insert. A machine processing method using the cutting tool of the present invention is as follows.

chining  Pr1nciples  for 
 8hop Application#  )メットカ
ット・リサーチ・アリシエーツ・インコーホレーテッド
(Metcut Re5earch As5ociat
es。
chining Pr1nciples for
8hop Application#) Metcut Research Allied, Inc.
es.

Inc、バエ981ン 3980ロスリン・ドライブ、
シンシナティ、オハイオ(Rosslyn Drive
、0incinna−ti、0hio 45209に全
般的に述べであるので、参照され友い。
Inc., 3980 Roslyn Drive, Bae 981,
Cincinnati, Ohio (Rosslyn Drive
, 0incinna-ti, 0hio 45209, for a general discussion, please refer to.

本発明の著しく改良され友製品を第2表に示す。Significantly improved companion products of the present invention are shown in Table 2.

これらの例においてに、いろいろなタイプのセラミック
切削工具i1600表面風/分(2,000表面フィー
ト/分)の速度、1.0m(0,040インチノの切込
み深さでの鉄@Illス2プフライス削りに便用し友。
In these examples, various types of ceramic cutting tool i1600 surface wind/min (2,000 surface feet/min) speed, 1.0 m (0,040 in. Convenient friend for sharpening.

表の1工具寿命1に工具が破損によって使えなくなるま
での金属切削インチ数でるる。
Table 1. Tool life 1 shows the number of inches of metal cut until the tool becomes unusable due to damage.

第 2 表 アルミナ/TiO56(22) 窒化ケイ素/Tie       10?(42,)窒
化ケイ素(8iA1ON)   112(44)アルミ
ナ/25%5tc−hイスカー    1280(50
4)(り(a)工具破損なしで試験終了。′ 強化工具の試験に工具寿命に遅しないうちに終了したに
もかかわらず、強化工具の工具寿命に1ケタ以上大きい
ことが明ら〃為である。したがって、大きな生型性向上
がも友らされる。ある種の鋼および炭化物切削工具では
長い工具寿命が得られるが、これらのうちセラミックで
得られる大′@な切削速度で使用できるものになり。一
方%第2表のデータ〃為ら明らかなように、非強化セラ
ミックに。
Table 2 Alumina/TiO56 (22) Silicon nitride/Tie 10? (42,) Silicon nitride (8iA1ON) 112 (44) Alumina/25%5tc-h Iscar 1280 (50
4) (a) The test was completed without any tool damage.' Even though the test for the reinforced tool was completed before the end of the tool life, it was found that the tool life of the reinforced tool was more than one order of magnitude longer than the test. Therefore, there is also a significant improvement in formability. Longer tool life is obtained with certain steel and carbide cutting tools, some of which can be used at the higher cutting speeds available with ceramics. On the other hand, as is clear from the data in Table 2, it becomes a non-reinforced ceramic.

大′@な切削速度で使用すると、許容できないほど工具
寿命が小さい。しかし、本発明の強化切削工具は1両タ
イプの先行技術工具の最善の性質を。
When used at high cutting speeds, tool life is unacceptably short. However, the reinforced cutting tool of the present invention has the best properties of the one-car type prior art tool.

どちらの欠点もなしに組合せたものであるということが
明らかである。
It is clear that the combination does not have the disadvantages of either.

不発明の詳細な説明におりてrz、いろいろな量の炭化
ケイ素ホイスカーを含むアルミナ・マトリックスから成
る切削工具インサートを製作し、表面フライス6uり試
験を行つ友結来を示す。比較のために、従来のインサー
トも製作・試験し友。
In a detailed description of the invention, we show that RZ fabricates cutting tool inserts consisting of an alumina matrix containing varying amounts of silicon carbide whiskers and conducts surface milling tests. For comparison, we also manufactured and tested a conventional insert.

不発明のインサートに微粉状アルミナ七適当童の前述の
実施例で使用し九炭1こケイ素ホイスカーと完全に配合
し、この配合’k 280 ks+/ cd 、185
0℃で1時間ホットプレスして99%以上の理論密度r
有するインサート・ブランクを成形加工することに工っ
て製作した。このブランク?研削して、8NG−432
形のセラミック切削インサート’に仕上げ友。
Inventive inserts of finely powdered alumina were used in the previous examples of seven suitable powders, nine charcoal and one silicon whisker, and this formulation'k 280 ks+/cd, 185
Hot press at 0℃ for 1 hour to achieve theoretical density r of 99% or more
It was manufactured by molding an insert blank. This blank? Grind and 8NG-432
A ceramic cutting insert in the shape of a 'finishing friend'.

表面フライスFi311り試11trL、シンシナティ
(Oin−cinnati ) m 5立てフライス盤
を用いて実施した。
The surface milling test was carried out using a Fi311 11trL, Oin-cinnati m5 vertical milling machine.

このフライス盤には、スピンドル用に40馬力のDOi
速駆動モータが、テーブル送り用に10馬力のAO変速
駆動モータがと9つけである。
This milling machine has a 40 horsepower DOi for the spindle.
The speed drive motor is equipped with a 10 horsepower AO variable speed drive motor for table feeding.

加工材料にクラス30のねずみ鋳鉄とし友。九削り加工
物の形状に、外径30.5調(12イ/チン×内径20
゜33(8インチン×長さ33 cm (13インデノ
である。これらの管の硬さに179°B)INである。
Class 30 gray cast iron is used as processing material. 9 The shape of the machined workpiece has an outer diameter of 30.5 mm (12 inches/inch x inner diameter of 20 mm)
The hardness of these tubes is 179°B.

単刃プライス6u9試験に便用しfcwは、5m(2イ
ンチ) X 10 cm (4インチ) X 30.5
m(12インデノでめる。表面のスケールにどの試験の
実施前にもすべての試験片から除去し丸。工具インサー
)At−除@、すべての工具の開先加工に、0.15■
(0,006インチ)×30°とし文。工具インサート
ムの開先加工jl’1.0.15m((1,006イン
チ) X 20’でめる。
Convenient for single blade price 6u9 test, fcw is 5 m (2 inches) x 10 cm (4 inches) x 30.5
m (12 indeno. The surface scale must be removed from all specimens before any test is performed. Tool insert) At-removed @, 0.15 ■ for all tool beveling.
(0,006 inches) x 30°. Beveling the tool insert jl'1.0.15m ((1,006 inches) x 20'.

どの工具の試験も1g1部切断へ9(side cut
tingedge)が0.25m(0,010インチノ
の均一摩耗をし友とき、0.51mm(0,020イン
チ)の局所摩耗をし九とき、またに工具破損の場合に、
終りにした。
All tool tests are 9 (side cut) to 1g 1 part cutting.
When the tool has uniform wear of 0.25 m (0,010 inch), when the tool has localized wear of 0.51 mm (0,020 inch), or when the tool breaks,
I finished it.

フライス削りの条件は次の通りでおる。The conditions for milling are as follows.

切込み深さ    1.27鱈   (o、o s o
インチン切込み幅    10.20   (4,0イ
ンチ]設 定    中心 切削液    乾式 加工材料    クラス30ねすみ鋳鉄、179BHN
工具、w科    8NG−432インサート形状 軸方向すくい角 −ダ、端部切断ヘク角 15゜半径方
向すく一角−5°、半径方向逃げ角  5゜すみ角  
   15°、刃先半径0.76mm(α030インチ
ノ半径方向切込み深さ 10.2cm   (4,0イ
ンチノ軸方向切込み深さ   1.27mm  (0,
050インチ)設定     中心 切削液       乾式 1具寿命終了点   0.25m(0,010インチノ
均一摩耗0.51目(0,020インチ)局所摩耗工具
破損 単工具正面フライス削り試験の結果を、第3表。
Depth of cut 1.27 cod (o, o so o
Inch depth of cut 10.20 (4.0 inch) setting Center cutting fluid Dry processing material Class 30 gray cast iron, 179BHN
Tool, w class 8NG-432 Insert shape Axial rake angle -da, End cutting hex angle 15° Radial rake angle -5°, Radial relief angle 5° Corner angle
15°, cutting edge radius 0.76 mm (α030 inch radial depth of cut 10.2 cm (4.0 inch axial depth of cut 1.27 mm (0,
Table 3 shows the results of the single tool face milling test. .

ならびに第1お工び2図に示す。これらの試験に切削工
具の靭性の評価を意図するものである。切削速度に60
0 tn1分(2000フイ一ト/分)で一定とし友。
Also shown in Figure 1 and Figure 2. These tests are intended to evaluate the toughness of cutting tools. 60 to cutting speed
It is kept constant at 0 tn1 minute (2000 feet/minute).

初期切削負荷(chip 1oadJに1.0喝/歯(
0,040インチ/歯)である。切込み深さお工び切込
み幅にそれぞれ1−27 wm (0,050インチ)
お工び10.2譚(4,0インナノである。この条件設
定においてh  8 x 3 N 4 / 30%Ti
0,8i3 N4/アルミナ、お工びアルミナ/30%
TiOインサートに。
Initial cutting load (chip 1 oadJ to 1.0 mm/tooth (
0,040 inches/tooth). Depth of cut and width of cut respectively 1-27 wm (0,050 inch)
10.2 nanometers (4.0 nanometers). Under this condition setting, h 8 x 3 N 4 / 30%Ti
0.8i3 N4/alumina, milled alumina/30%
For TiO insert.

112.107.お工び69α(44、42、お工び2
フインチノの作業行程後に破損した。その他の全工具に
最低274副(108インチノの作業行程に達するまで
試験し、破損に起らなかった。
112.107. Okubi 69α (44, 42, Okubi 2
It was damaged after the Finchino work process. All other tools were tested to a minimum of 274 vices (108 inches) without failure.

次に、切削負荷k 2.0 wm / if (0,0
80インチ/歯)に上げて、lAりの5個の工具を試験
した。結果【第1図に示す。
Next, the cutting load k 2.0 wm/if (0,0
80 inches/tooth) and five tools of 1A were tested. Results [shown in Figure 1].

不発明の25%8i(3ホイスカー・インサートに85
3 cm (336インチ)の無破損作業行程v11″
有する。この結果を確認する友めに追試を芙施した。
Uninvented 25% 8i (85 in 3 whisker inserts)
3 cm (336 inches) damage-free working distance v11''
have I gave a follow-up test to a friend to confirm this result.

この2回目の試験rX、 302 on (119イン
チ)の無破損作業行程で終了させ友。次に、この工具t
2.5■/歯(o、 i o oインチ/歯)の切削負
荷で試験し友。この切削負荷でに%518.α(204
インチ)の作業行程にわtって試験し、無破損で試験を
終了させ友。他のすべての工具f(2,Owax /歯
(0,080インチ/IR)の切削負荷の場合、破損し
九。これらの工具C1800m 7分(6000フイ一
ト/分)ならびに0.13m/歯(0,005イアf/
111)おLび0.25m/歯(0,010インチ/1
M)の送り速度でも試験し友。
This second test rX, 302 on (119 inches), was completed with no damage. Next, this tool t
Tested with a cutting load of 2.5 cm/tooth (o, io o inch/tooth). At this cutting load, %518. α(204
The test was completed with no damage. For all other tools f(2, Owax/tooth (0,080 inches/IR) cutting load, failure is 9. These tools C1800m 7 minutes (6000 feet/min) and 0.13m/tooth (0,005ia f/
111) Length 0.25m/tooth (0,010 inch/1
M) was also tested at the feed speed.

これらの試験の結果を第3表に示し、lた第2図に框、
工具寿命−送り速度曲線として示す。本発明の切削工具
が同種の市販工具よりもすぐれているということに明白
である。
The results of these tests are shown in Table 3, and Figure 2 shows the stile,
Shown as a tool life-feed rate curve. The advantages of the cutting tool of the present invention over similar commercially available tools are clear.

従来の切削工具に比べて不発明の切削工具で達成される
効果をさらに示す友めに、さらに試sr実施し友。結果
を以下に示す。下記において、25X stoインサー
トに、前述の笑施例で示し友方法で作製し′1t、、、
25 VoA%炭化ケイ素ホイスカーとアルミナ・マト
リックス材料から成るものである。
To further demonstrate the effects achieved with the inventive cutting tool compared to conventional cutting tools, further trial SRs were carried out. The results are shown below. In the following, 25X Sto inserts were prepared using the method shown in the previous example.
It consists of a 25% VoA silicon carbide whisker and an alumina matrix material.

インサートEU従来のアルミナ(4%シルコニアンイン
サート、インサートGに、AIN、人tコ03.お工び
Y2O3焼結補助剤を添加し友従来の8i3N4インサ
ートである。これらのインサートt−,いくつかの異な
る切削工程に便用して比較した。
Insert EU conventional alumina (4% silconian insert, insert G, AIN, human tco 03. Add Y2O3 sintering aid to conventional 8i3N4 insert. These inserts t-, some It was conveniently compared for different cutting processes.

加工W′Ipr  鋳鉄Meehanite Go、硬
さ 1851(Vインサート形式 8NGN 1204
16 T工具寿命基準 最大1mの7ランク摩耗ま7′
cに早期破損切削データ 送り速度 0.2m/回転 切込み深さ 2fi 切削速If  700m1分および450m/分結果 7001ml/分     450風/分植類    
 38     R8 25%8i0  1.69 42  1.52 54g
      1.07 104  0.080 113
G      1.00 97  1.00 57几=
切断へ9寿命のランク付け S−切断へ9寿命のばらつき=最大−最小寿命の平均寿
4rr一対する% 不発明の25%S五〇ホイスカーで強化したアルミナ会
インサートに、この断続切削作業の場合、アルミナ・セ
ラミックEお工び窒化ケイ素セラミックGに比べて、寿
命が大きく、かつ寿命ばらつきが小さい。
Processing W'Ipr Cast iron Meehanite Go, hardness 1851 (V insert type 8NGN 1204
16 T tool life standard 7 rank wear of up to 1m or 7'
Early failure cutting data on c Feed rate 0.2m/rotation Depth of cut 2fi Cutting speed If 700ml/min and 450m/min Result 7001ml/min 450 wind/planting type
38 R8 25%8i0 1.69 42 1.52 54g
1.07 104 0.080 113
G 1.00 97 1.00 57 =
9 Life Ranking for Cutting S - 9 Life Variation for Cutting = Maximum - Minimum Life Average Life 4rr % of One Inventive 25% S 50 For this interrupted cutting operation on an alumina insert reinforced with 50 whiskers. Compared to manufactured silicon nitride ceramic G, alumina ceramic E has a longer life and less variation in life.

加工材料 球状黒鉛−鉄880737−00.硬さ27
0HBインサ一ト形式 8NGN 120416T工具
寿命基準 バルク破損 切削データ 送り速度  0.38鴎/回転 切込み深さ 3鵡 切削速度  500嵩/− 結果 種類  相対工具寿命 25%SiO1,24 G     1.00 E    試験せず一条件が厳しすぎる不発明のインサ
ートに、鋳鉄の断続切削において、インサートGエクも
靭性の大きい材料で心る。
Processing material Spheroidal graphite-iron 880737-00. Hardness 27
0HB insert type 8NGN 120416T Tool life standard Bulk failure cutting data feed rate 0.38mm/rotation Depth of cut 3mm cutting speed 500mm/- Result type Relative tool life 25% SiO1,24 G 1.00 E Test For the uninvented insert, which has extremely strict conditions, the Insert G is also made of a material with high toughness for interrupted cutting of cast iron.

この試験においてに、加工材料が非常に大きな断続刀と
工具光層の熱サイクルとr引起す工うにしてろる。アル
ミナ−セラミックに窒化ケイ素セラミックエクも靭性が
小嘔い。し九がって、8i0ホイスカーで強化したセラ
ミックに、窒化ケイ素エクもすぐれ友靭性挙動を示すよ
うに強化され、−万アルミナの耐摩耗性を保存する。
In this test, the workpiece material was used to cause a very large thermal cycle of the cutting edge and the tool light layer. Alumina ceramics and silicon nitride ceramics also have poor toughness. Consequently, in the 8i0 whisker-reinforced ceramic, the silicon nitride alloy is also reinforced to exhibit excellent toughness behavior and preserve the wear resistance of -10,000 alumina.

硬化鋼の丸削り 加工材料 硬化鋼882310.  硬さ 648RO
インサ一ト形式 8NGN 120461T工具寿命基
準 破損 切削データ 送り速度  0.23■/回転 切込み深さ 0.5■ 切削速度  60濡/分 結果 種類   相対工具寿命 25%8i0  1.60 G      1.00   基準 不発明のSiOホイスカーで強化したインサートに、硬
化鋼の連続九削りにおいて、インサートGエクもすぐれ
几性能を示す。
Hardened steel rounding material Hardened steel 882310. Hardness 648RO
Insert type 8NGN 120461T Tool life standard Damaged cutting data Feed rate 0.23■/rotational depth of cut 0.5■ Cutting speed 60 wet/min Result type Relative tool life 25%8i0 1.60 G 1.00 Standard failure Inserts reinforced with the SiO whiskers of the invention also show excellent performance in continuous machining of hardened steel.

耐熱合金 Inconel 718の丸削り加工材料 
Inconel 718 、 @体化処理と時効インサ
ート形式 8NGN 120412g工具寿命基準 フ
ランク摩耗お工び/lたにレーキ面の7レーキング 切削データ ?hりyjfill ml@f、  0.25 0,1
5 0.15切込み深さ 鱈  2  2  2 切削速f  m1分 180  180  130すべ
ての試験で流し冷却剤を使用 結果 平均へ9 平均フ:)/り 平均した切込み 平均後縁
ノツチ25%8i0  1.68  1.24  1.
09  2.00G       1.00  1.0
0  1.00  1.00  基準1ン耐摩耗性=l
/摩耗率 8i0ホイスカーで強化したインサートにインナー−ト
G!りもすぐれ穴性能?示し、1を信頼性と耐摩耗性が
大きい。
Round machining material for heat-resistant alloy Inconel 718
Inconel 718, @ Body treatment and aging insert type 8NGN 120412g Tool life standard Flank wear machining / 7 rake cutting data for rake surface? hriyjfill ml@f, 0.25 0,1
5 0.15 Depth of cut Cod 2 2 2 Cutting speed f m1 min 180 180 130 Use flow coolant in all tests Results to average 9 Average depth of cut Average trailing edge notch 25%8i0 1. 68 1.24 1.
09 2.00G 1.00 1.0
0 1.00 1.00 Standard 1 wear resistance = l
/Inner G on the insert reinforced with a wear rate of 8i0 whisker! Excellent hole performance? 1 indicates high reliability and wear resistance.

加工材料 Incoloy 901 +溶体化処理と時
効インテート形式 8NGN 120412B工具寿命
基準 フランク摩耗お工び/まtにし・−キ面のフレー
キング 切削データ 送り速度 1lllA転 0.15 0.25 0.1
5切込み閑さ wm    2   2   2切削速
度  −/分 310  180 180すべての試験
において流し冷却剤を使用結果 平均へ9 平均フランク  平均−を切込み平均後縁ノ
ツチ25%810  1.Q4  1.04  0.7
8   ))1 (摩耗なし)G       1.0
0  1.00  1.00  1.00  基準1)
耐摩耗性=1/摩耗率 8i0ホイスカーで強化したインサー)tI  Inc
−o1oy901の丸削9に適しており、″を九G!5
もややすぐれ友後縁寿命を有する。大きな効果に、後縁
ノツチ摩耗が存在しな―ためすぐれ次表面仕上げがNf
iするということである。
Processing material Incoloy 901 + Solution treatment and aging Indate type 8NGN 120412B Tool life standard Flank wear machining / machining and flaking on the cutting surface Cutting data Feed rate 1llllA rotation 0.15 0.25 0.1
5 Depth of cut wm 2 2 2 Cutting speed -/min 310 180 180 All tests used flow coolant Results to average 9 Average flank Average - to cut Average trailing edge notch 25% 810 1. Q4 1.04 0.7
8))1 (No wear) G 1.0
0 1.00 1.00 1.00 Standard 1)
Wear resistance = 1/wear rate 8i0 Whisker reinforced insert) tI Inc
- Suitable for rounding 9 of o1oy901, 9G!5
It has an excellent trailing edge lifespan. The major advantage is that there is no trailing edge notch wear, resulting in an excellent surface finish.
It means to do i.

不発明の産業上の応用可能性に金属切削の分野にある。The uninvented industrial application potential lies in the field of metal cutting.

不発明の切削工具は、金属切削が一つの重4!な因子で
ある実質的にすべての産業分野において便用できる。こ
れらの切削工具が効果的であると思われる代表的型梁に
、自動車、航空機、構造用金属、お工び金属加工全般の
各産業である。
The uninvented cutting tool is one heavy metal cutting tool! It can be conveniently used in virtually all industrial fields where it is a major factor. Typical types of beams for which these cutting tools are considered effective are the automobile, aircraft, structural metal, and general metal processing industries.

言うまでもなく、本発明の実施態様にはいろいろな変形
が可能でめる。それらの各々につめて特に述べることに
しな力ふったが、それらが不発明の範囲に含まれ、本発
明の意図を満すものであるということに明らかでるる。
It goes without saying that many variations are possible in embodiments of the invention. Although it has been unnecessary to specifically mention each of them, it is clear that they fall within the scope of non-invention and fulfill the intent of the present invention.

し九がって、前述の祝BAa単に典型IP1r示すこと
を意図するもので69、不発明の範囲にもっばら特許請
求の範囲に二って規定されると解釈すべきである。
Accordingly, the above-mentioned terms and conditions are merely intended to indicate a typical IP1r, and should be construed as being within the scope of the invention as defined by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1お工び2図に、不発明の切削工具と従来の切削工具
とで得られ1g−表面72イス削りの結果tグラフにし
て比較し友ものでろる。 代理人 弁理士 秋 沢 政 元 他1名 工具身弁−乍り行径cm(<シ分東 昭和乙1手生月l午日
Fig. 2 of the first machining process shows the result of cutting 1 g of surface 72 chairs obtained with the uninvented cutting tool and the conventional cutting tool in a t-graph for comparison. Agent: Patent attorney Masaaki Aki, Masaaki Sawa, and one other person.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミック・マトリックスから成る複合材料から
成り、該マトリックスが、2〜40容量%の量のセラミ
ック・ホイスカ−から成る該マトリックス円に分散した
強化材を有することを特徴とする強化したセラミック切
削工具。
(1) Reinforced ceramic cutting consisting of a composite material consisting of a ceramic matrix, characterized in that the matrix has reinforcement dispersed in the matrix circles consisting of ceramic whiskers in an amount of 2 to 40% by volume. tool.
(2)前記複合材料が65〜80容量%のマトリックス
と20〜35容量%のホイスカーとから成る特許請求の
範囲第1項に記載の切削工具。
2. The cutting tool of claim 1, wherein the composite material comprises 65-80% by volume matrix and 20-35% by volume whiskers.
(3)前記複合材料が88〜98容量%のマトリックス
と2〜12容量%のホイスカーとから成る特許請求の範
囲第1項に記載の切削工具。
3. The cutting tool of claim 1, wherein the composite material comprises 88-98% by volume matrix and 2-12% by volume whiskers.
(4)前記マトリックスがアルミナから成る特許請求の
範囲第1項に記載の切削工具。
(4) The cutting tool according to claim 1, wherein the matrix is made of alumina.
(5)前記マトリックスが窒化ケイ素から成る特許請求
の範囲第1項に記載の切削工具。
(5) The cutting tool according to claim 1, wherein the matrix is made of silicon nitride.
(6)前記マトリックスがアルミナから成り、さらに、
少量のジルコニア、イツトリア、ハフニア、マグネシア
、窒化ケイ素、炭化チタン、またはこれらの混合物をも
含む特許請求の範囲第1項に記載の切削工具。
(6) the matrix is made of alumina, and further
A cutting tool according to claim 1, which also contains small amounts of zirconia, yttoria, hafnia, magnesia, silicon nitride, titanium carbide, or mixtures thereof.
(7)前記ホイスカーが炭化ケイ素、アルミナ、窒化ア
ルミニウム、ベリリア、炭化ホウ素、グラファイト、も
しくは窒化ケイ素のホイスカー、またはこれらのホイス
カーの混合物から成る特許請求の範囲第1項に記載の切
削工具。
7. The cutting tool of claim 1, wherein the whiskers are silicon carbide, alumina, aluminum nitride, beryllia, boron carbide, graphite, or silicon nitride whiskers, or mixtures of these whiskers.
(8)前記ホイスカーが炭化ケイ素ホイスカーから成る
特許請求の範囲第1項に記載の切削工具。
(8) The cutting tool according to claim 1, wherein the whisker comprises a silicon carbide whisker.
(9)アルミナ・マトリックスから成り、該マトリック
スが該マトリックス内に分散した2〜40容量%の炭化
ケイ素ホイスカーを有することを特徴とする切削工具。
(9) A cutting tool comprising an alumina matrix having 2 to 40% by volume of silicon carbide whiskers dispersed within the matrix.
(10)アルミナ・マトリックスから成り、該マトリッ
クスが該マトリックス内に分散した25容量%の炭化ケ
イ素ホイスカーを有することを特徴とする切削工具。
(10) A cutting tool comprising an alumina matrix having 25% by volume silicon carbide whiskers dispersed within the matrix.
JP61053814A 1985-02-18 1986-03-13 Reinforced ceramic cutting tool Pending JPS61274803A (en)

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US830773 1986-02-18

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BR (1) BR8601085A (en)
ES (1) ES8706099A1 (en)
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ZA (1) ZA861920B (en)

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Also Published As

Publication number Publication date
ES8706099A1 (en) 1987-06-01
ES552963A0 (en) 1987-06-01
BR8601085A (en) 1986-11-25
ZA861920B (en) 1987-03-25
IN167047B (en) 1990-08-25

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