JPS6324003A - 複合切削チツプ - Google Patents

複合切削チツプ

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JPS6324003A
JPS6324003A JP16761986A JP16761986A JPS6324003A JP S6324003 A JPS6324003 A JP S6324003A JP 16761986 A JP16761986 A JP 16761986A JP 16761986 A JP16761986 A JP 16761986A JP S6324003 A JPS6324003 A JP S6324003A
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cutting
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Fumihiro Ueda
植田 文洋
Kazuo Yamamoto
和男 山本
Itsuro Tajima
逸郎 田嶋
Kaoru Kawada
川田 薫
Kisho Miwa
三輪 紀章
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Mitsubishi Metal Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、切削工具の基幹となるボデーに機
械的に取シ付けられるスローアウェイチップ、あるいは
炭化タングステン(以下、WCで表わす)基超硬合金ま
たは高速度鋼などで造られた切削工具本体にろう付けさ
れる刃部、として使用される複合切削チップに関するも
のである。
〔従来の技術〕
近年、ファインセラミックス製部材が多くの分野に進出
するようになって、これらの部材に対する穴あけ加工や
溝入れ加工、さらに旋削加工などの加工を施す必要性が
急激に高まっており、従来これらのファインセラミック
ス製部材のほか、炭素材料、超硬合金、さらに非鉄金属
などの切削加工には、例えば、CoおよびNiのうちの
1種または2種を3〜30%(チは容量チを意味する、
以下同様)含有し、残シが粒径:0.1−100μのダ
イヤモンドからなるダイヤモンド基焼結材料を切刃材と
する一方、WC基超硬゛合金を合金材として、この合金
材に前記切刃材を焼結結合してなる複合切削チップが使
用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような従来の複合切削チップにお
いて切刃材中のダイヤモンドを微粒のものとすると、そ
のチップは靭性には富むものの、耐摩耗性に劣るものと
なシ、他方そのダイヤモンドを粗粒のものとすると、チ
ップは耐摩耗性に富むものとなっても、靭性には劣るも
のとなるため、前記従来の複合切削チップでは、靭性と
耐摩耗性のいずれにも優れたものを得ることができず、
しだがってこのような切削工具は寿命が比較的短くなる
のを避けることができなかった。
〔研究に基づく知見事項〕
そこで本発明者等は上述の現状に鑑みて種々研究を重ね
た結果、 1、前記複合切削チップの切刃材を構成するダイヤモン
ド基焼結材料においてダイヤモンドの粒径を種々変化さ
せて、この焼結材料の破壊試験を実施し、その際に生じ
た亀裂の伝播経路を調べたところ、そのダイヤモンドの
粒径が8μ未満であるときは主として粒間破壊を生じ、
一方それが8μ以上の粗粒になると粒内破壊を生じ易い
こと、2、前記ダイヤモンドが粒径:8μ未満の微粒で
あると焼結材料が粒間破壊を生じ易いのは、結合相のダ
イヤモンド粒子保持力がダイヤモンド粒子の破壊応力を
下回ることに起因し、これは、このようなダイヤモンド
基焼結材料で切刃を構成すると、切削中にその切刃の刃
先からダイヤモンド粒子が脱落して摩耗を生じ易くする
ものと考えられるが、粒径:8μ未満のダイヤモンドに
粒径:8μ以上のダイヤモンドを比較的少量加えて焼結
材料を構成すると、この焼結材料では前記ダイヤモンド
粒子の脱落が著しく抑制される結果、それの耐摩耗性が
著しく向上すること、 3、一方、亀裂が粒内を通過し易い粒径:8μ以上の粗
粒ダイヤモンドを基にした焼結材料では、ダイヤモンド
粒子の表面積が大きくなって、結合相のダイヤモンド粒
子保持力が増大し、それによってダイヤモンド粒子の強
度を上回る破壊力がダイヤモンド粒子に作用して、ダイ
ヤモンド粒子に亀裂が伝播し、その結果このような焼結
材料は大変脆くなるものと考えられるが、粒径:8μ以
上ノタイヤモンドに粒経:8μ未満のダイヤモンドを比
較的少量加えて焼結材料を構成すると、この焼結材料は
全体として優れた剛性を維持しつつ、その中で亀裂が伝
播する際には、亀裂はダイヤモンド粒子と結合相聞を経
由しつつ結合相を伝播し、添加された微粒ダイヤモンド
はあたかも結合相のように振舞うため、前記焼結材料は
高い靭性をもつようになること、 4、 すなわち、上記のように粗粒および微粒のダイヤ
モンドをそれぞれ微粒および粗粒のダイヤモンドに添加
することにょシ、ダイヤモンド基焼結材料において従来
の特性を補う特性、すなわち微粒ダイヤモンドを主体と
する焼結材料では高い耐摩耗性が得られる一方、粗粒ダ
イヤモンドを主体とする焼結材料では高い靭性と剛性が
得られ、したがって、前者の耐摩耗性の高い材料を切刃
材とするとともに、後者の靭性と剛性の高い材料を、こ
の切刃材を合金材上に支持させる支持材として、これら
3種の材料を焼結によシ一体に結合させれば、刃先に高
い耐摩耗性が付与されるとともに′、全体として靭性と
剛性にも優れた複合切削チップが得られること、 5、 前記切刃材中で結合相を形成する金属、すなわち
COおよびNiのうちの1種または2種の割合を比較的
少なく、すなわち3〜12%未満とすると、この切刃材
において高い耐摩耗性を得るのに有利であシ、一方前記
支持材中で前記金属の含有量を比較的多く、すなわち1
2〜30%とすると、この支持材において高い靭性と剛
性を得るのに有利であシ、その結果全体として一層耐摩
耗性と靭性に優れた複合切削チップが得られること、6
、COおよび/またはNiの量を上記のように変えた切
刃材と支持材とを、支持材を間に挾んで炭化タングステ
ン基超硬合金台金材に結合して、三層構造の複合切削チ
ップを形成すると、その熱膨張係数は切刃材〈支持材く
台金材の順となって、切削時に刃先にかかる熱応力およ
び熱衝撃のスムーズな緩和がはかられるとともに、それ
らの剛性率は切刃材〉支持材〉台金材の順となって、刃
先にかかる機械的な衝撃力もスムーズに緩和され、した
がってこの三層構造の複合切削チップでは、従来の二層
構造のものよりも、切削時に繰返し刃先にかかる大きな
衝撃、熱応力および熱衝撃がいずれもスムーズに緩和さ
れて、その寿命が延びること、 を見出した。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、耐
摩耗性と靭性にすぐれた。したがって寿命の長い切削チ
ップを提供することを目的とし、切刃材を、支持材を介
して炭化タングステン基超硬合金台金材に焼結結合して
なる複合切削チップにおいて、 前記切刃材が、CoおよびNiのうちの1種または2種
:3〜12チ未満および粒状ダイヤモンド:残り、から
なるダイヤモンド基焼結材料であって、この粒状ダイヤ
モンドは、2〜8μ未満の粒径を有する微粒ダイヤモン
ド:50〜90%および8〜30μの粒径を有する粗粒
ダイヤモンド:残り、から構成され、そして 前記支持材が、COおよびNiのうちの1種または2i
:12〜30%および粒状ダイヤモンド:残り、からな
るダイヤモンド基焼結材料であって、この粒状ダイヤモ
ンドは、8〜50μの粒径を有する粗粒ダイヤモンド:
5o〜90%(以上、容量%)および2〜8μ未満の粒
径を有する微粒ダイヤモンド:残り、から構成されてい
ることを特徴とするものである。
〔発明の詳細な説明〕
つぎに、この発明において切刃材および支持材中の、C
OおよびNiのうちの1種または2種の含有量および粒
状ダイヤモンドの粒径並びに配合割合をそれぞれ上記の
ように限定した理由を述べる。
1、切刃材 a)ダイヤモンドの粒径および配合割合微粒ダイヤモン
ドは切刃材に所定の靭性を付与する作用があるが、その
粒径が2μ未満になると。
耐摩耗性が著しく不足して、粗粒ダイヤモンドを添加し
た効果がなくなシ、一方それが8μ以上となるか、また
はこの微粒ダイヤモンドのダイヤモンド全体を基にした
配合割合が50−未満になると、切刃の靭性が不足する
ようになシ、また粗粒ダイヤモンドは切刃材に所定の耐
摩耗性を付与する作用があるが、その粒径が30μを越
えると、靭性が著しく低下して、靭性に優れた微粒ダイ
ヤモンドの効果がなくなシ、一方それが8μ未満となる
か、または前記微粒ダイヤモンドのダイヤモンド全体に
占める割合が90チを越すと、切刃の耐摩耗性が不足す
るようになることから、微粒および粗粒のダイヤモンド
の粒径をそれぞれ2〜8μ未満および8〜30μと定め
るとともに、ダイヤモンド全体の中の微粒ダイヤモンド
の配合割合を50〜90%と定めた。
b)  CoおよびNiの含有量 これらの成分はダイヤモンド粒子を結合して切刃材に強
度と靭性を付与する作用を有するが、切刃材中における
その含有量が3チ未満では、結合相となるこれらの成分
が均一に分散してダイヤモンド粒子を強固に結合するこ
とができなくなシ、一方それが12チ以上になると、粗
粒ダイヤモンドの添加によって得られる耐摩耗性向上効
果が十分現われないで、切刃材の耐摩耗性が低下するよ
うになるので、その含有量を3〜12%未満と定めた。
2、支持材 a)ダイヤモンドの粒径および配合割合粗粒ダイヤモン
ドは支持材に所定の耐摩耗性を付与して切削チップの寿
命を延長させる作用があるが、その粒径が50μを越え
ると、靭性が著しく低下して、微粒ダイヤモンドを添加
した効果がなくな)、一方それが8μ未満となるか、ま
たはこの粗粒ダイヤモンドのダイヤモンド全体に占める
割合が50チ未満てなると、支持材の耐摩耗性が不足し
て切削チップの寿命が短縮するようになり、また微粒ダ
イヤモンドは支持材の靭性を著しく向上させて切削チッ
プ全体の靭性を向上させるのに寄与するが、その粒径が
2μ未満になると、耐摩耗性が著しく低下して、耐摩耗
性に優れた粗粒ダイヤモンドの効果がなくなシ、一方そ
れが8μ以上となるか、または前記粗粒ダイヤモンドの
ダイヤモンド全体に占める配合割合が90%を越えると
、支持材の靭性が不足して切削チップに欠けを生じ易く
なることから、微粒および粗粒のダイヤモンドの粒径を
それぞれ2〜8μ未満および8〜50μと定めるととも
に、ダイヤモンド全体の中の粗粒ダイヤモンドの配合割
合を50〜9゜チと定めた。
b)  CoおよびNiの含有量 これらの成分はダイヤモンド粒子を結合して支持材に強
度と靭性を付与する作用を有するが、支持材中における
その含有量が12%未満では、支持材の剛性は大きくな
るものの、靭性が不足して。
チップ全体で優れた靭性を保つことができなくなシ、一
方それが30チを越えると、支持材の靭性は大きくなる
ものの、剛性が不足して、チップ全体で優れた剛性を保
つことができなくなるので、その含有量を12〜30チ
と定めた。
〔実施例〕
ついで、この発明を実施例によシ具体的に説明する。
いずれも直径:10xx厚さ=1朋の寸法を有し、かつ
それぞれ第1表に示される組成をもったwe基超硬合金
製の円板を合金とし、同じく第1表に示される組成およ
びダイヤモンド粒径を有する粒状ダイヤモンドおよびC
OまたはNiからなる支持体用圧粉体と切刃用圧粉体と
を、この支持体用圧粉体を間に挾んで前記台金の上に重
ね合わせた状態で、通常の超高圧高温発生装置内に装入
し、ついでこの重合せ体を、温度: l、 400〜1
600℃、圧カニ 60〜65 Ton/cIIL2、
保持時間:5〜20分の範囲内の所定条件で焼結するこ
とによって、いずれも前記圧粉体の組成と実質的に同一
の組成と、それぞれ0.2Bおよび0.71LIIの厚
さを有する切刃層および支持層をもった本卑明複合切削
チップ1〜7をそれぞれ製造した。 。
また、比較の目的で、支持層を形成させないことと、切
刃層中のダイヤモンドを微粒のものと粗粒のものとのう
ちの一方のみから構成させたこと以外は、上記と同様な
方法で、第1表に示されるような従来複合切削チップ、
1〜6をそれぞれ製造した。
ついで、これらの複合切削チップを1.wc−1゜饅C
oの超硬合金製切削工具本体にろう付けし、これらを仕
上加工することによって得られた各切削工具について、 被削材:WCC超超硬合金Co:16チ含有)、切削淳
度: l 5 m/im。
送り: O,15期/rev、、 切込み=07朋、 の条件での超硬合金丸棒の乾式連続切削試験を行ない、
逃げ面摩耗幅が0.3 axに達するまでの切削時間を
測定してこれをチップの寿命とした。これらの結果も合
わせて第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から、切刃材中のダイヤモンドと
して微粒ダイヤモンドのみを使用した従来複合切削チッ
プ1〜3ではいずれも耐摩耗性に劣るところから寿命が
短く、また粗粒ダイヤモンドのみを使用した従来複合チ
ップ4〜6では耐摩耗性が若干向上したところから寿命
が多少延びてはいるものの、靭性の低下によって欠けを
生じたのに対して、本願複合切削チップ1〜7では寿命
が著しく延長し、しかも切削中に全く欠けを生じなかっ
たことがわかる。
以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、耐摩耗性と靭性のいずれにも著しく優れた複合切削チ
ップが得られ、したがって、超硬合金のような硬質材料
の切削に用いた場合でも、切刃に欠けを発生させること
なく、著しく長期てわたって優れた切削性能を発揮でき
る、極めて信頼性の高い複合切削チップが提供される。
手  続  補  正  書 (自発)1. 事件の表
示 特願昭61−167619号 2 発明の名称 複合切削チップ a 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 東京都千代田区大手町−丁目5番2号氏名(名称
)  (626)三菱金属株式会社゛ 代表者   永
 野  健 4、  代  理  人 住所 東京都千代田区神田錦町−丁目23番地宗保第二
ピル8階 〒101  電話(03) 233−1676・167
7自  発 (1)明細書、第14頁、発明の詳細な説明の項1、第
1表の上11m(2ケ所)、    。
「結合層含有量(%)」とあるを、 [結合相含有量(%)」と訂正する。
以  上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 切刃材を、支持材を介して炭化タングステン基超硬合金
    台金材に焼結結合してなる複合切削チップにおいて、 前記切刃材が、CoおよびNiのうちの1種または2種
    :3〜12%未満および粒状ダイヤモンド:残り、から
    なるダイヤモンド基焼結材料であつて、この粒状ダイヤ
    モンドは、2〜8μ未満の粒径を有する微粒ダイヤモン
    ド:50〜90%および8〜30μの粒径を有する粗粒
    ダイヤモンド:残りから構成され、そして 前記支持材が、CoおよびNiのうちの1種または2種
    :12〜30%および粒状ダイヤモンド:残り、からな
    るダイヤモンド基焼結材料であつて、この粒状ダイヤモ
    ンドは、8〜50μの粒径を有する粗粒ダイヤモンド:
    50〜90%(以上、容量%)および2〜8μ未満の粒
    径を有する微粒ダイヤモンド:残り、から構成されてい
    ることを特徴とする、前記複合切削チップ。
JP61167619A 1986-07-16 1986-07-16 複合切削チツプ Expired - Lifetime JPH0768570B2 (ja)

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