JPS63277558A - 切削用チップおよび加工用工具 - Google Patents
切削用チップおよび加工用工具Info
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- JPS63277558A JPS63277558A JP62112837A JP11283787A JPS63277558A JP S63277558 A JPS63277558 A JP S63277558A JP 62112837 A JP62112837 A JP 62112837A JP 11283787 A JP11283787 A JP 11283787A JP S63277558 A JPS63277558 A JP S63277558A
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Landscapes
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (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。
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）
本発明は切削用チップおよび加工用工具に係り、更に詳
しくはセラミックス製の衝撃に強い高靭性。
しくはセラミックス製の衝撃に強い高靭性。
高強度、高硬度を具備した高速切削用チップや磁気テー
プ用スリッタ、および線引きロール、ダイス等の耐摩耗
性加工用工具に関する。
プ用スリッタ、および線引きロール、ダイス等の耐摩耗
性加工用工具に関する。
（従来技術と問題点）
従来、鋼や鋳鉄の高速切削工具用材料としては高速切削
時における優れた耐摩耗性を示すこと、且つ鉄との摩擦
係数が小さい等の理由で現在Ａ１□０、−ＴｉＣのセラ
ミックス製工具が実用化され主流となついる。しかしな
がらＡ １１０２− Ｔ ｘ Ｃは靭性に難があり耐衝
撃性が不十分であるため欠損を起こしやすい欠点があり
安定して使用することができない。
時における優れた耐摩耗性を示すこと、且つ鉄との摩擦
係数が小さい等の理由で現在Ａ１□０、−ＴｉＣのセラ
ミックス製工具が実用化され主流となついる。しかしな
がらＡ １１０２− Ｔ ｘ Ｃは靭性に難があり耐衝
撃性が不十分であるため欠損を起こしやすい欠点があり
安定して使用することができない。
そこで近年、切削工具として機械的強度、高硬度、衝撃
性に優れたＳｉ、Ｎ、セラミックスが注目されているが
、Ｓｉ、Ｎ、は耐摩耗性に劣り摩耗が激しく汎用性が低
いこと１機械加工における加工抵抗が大きく生産性が低
い等の問題を有している。
性に優れたＳｉ、Ｎ、セラミックスが注目されているが
、Ｓｉ、Ｎ、は耐摩耗性に劣り摩耗が激しく汎用性が低
いこと１機械加工における加工抵抗が大きく生産性が低
い等の問題を有している。
上記の問題点を解決するため、本発明者のうちの一人は
靭性に優れた高強度、高硬度を具備するアルミナ基セラ
ミックス（焼結体）の開発に成功し、特願昭６１−２０
９５８１号に、平均粒径０．１〜１．０μ璽の部分安定
化ジルコニア５〜５０容積％；直径１μ−以下、アスペ
クト比３〜２００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％
（但し、この炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合
計は５５容積％以下）； 残部が実質的にアルミナから
なる高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複
合焼結体に係わるもので、この複合焼結体で構成したこ
とを特徴とする切削用チップおよび加工用工具を開示し
ている。
靭性に優れた高強度、高硬度を具備するアルミナ基セラ
ミックス（焼結体）の開発に成功し、特願昭６１−２０
９５８１号に、平均粒径０．１〜１．０μ璽の部分安定
化ジルコニア５〜５０容積％；直径１μ−以下、アスペ
クト比３〜２００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％
（但し、この炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合
計は５５容積％以下）； 残部が実質的にアルミナから
なる高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複
合焼結体に係わるもので、この複合焼結体で構成したこ
とを特徴とする切削用チップおよび加工用工具を開示し
ている。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来の切削用チップおよび加工用工具の問題
点に鑑みてなされたもので、高靭性、高強度、高硬度を
有し特に超合金（Ｎｉ基合金）、高級鋳鉄やダクタイル
鋳鉄等の切削工具として適した材料を開発すべく、各種
の材料を用いて鋭意研究と試験を重ねた結果、上述の特
願昭６１−２０９５８１号に開示したアルミナ基セラミ
ックスに更に検討を加え、アルミナ原料粉末の構造に着
目し本発明に至ったもので熱衡撃に強い高靭性、高強度
、高硬度のアルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体
を使用することにより問題を解決することを目的として
いる。
点に鑑みてなされたもので、高靭性、高強度、高硬度を
有し特に超合金（Ｎｉ基合金）、高級鋳鉄やダクタイル
鋳鉄等の切削工具として適した材料を開発すべく、各種
の材料を用いて鋭意研究と試験を重ねた結果、上述の特
願昭６１−２０９５８１号に開示したアルミナ基セラミ
ックスに更に検討を加え、アルミナ原料粉末の構造に着
目し本発明に至ったもので熱衡撃に強い高靭性、高強度
、高硬度のアルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体
を使用することにより問題を解決することを目的として
いる。
本発明の熱衝撃に強い高靭性、高強度、高硬度のアルミ
ナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体からなる切削用チ
ップおよび加工用工具は、原料粉末において、平均粒径
０．１〜１゜０μｍの部分安定化ジルコニア５〜５０容
積％；直径１μυ以下、アスペクト比３〜２００の炭化
珪素ウィスカー３〜４０容積％（但し、この炭化珪素ウ
ィスカーと前記ジルコニアの合計は５５容積％以下）；
残部をＢＥＴ ５０ｍ”／ｇ以上のアルミナ粉末か
らなる混合粉を成形し、得られた成形体を１４００〜１
７００℃で焼結或いは加圧焼結したものである。
ナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体からなる切削用チ
ップおよび加工用工具は、原料粉末において、平均粒径
０．１〜１゜０μｍの部分安定化ジルコニア５〜５０容
積％；直径１μυ以下、アスペクト比３〜２００の炭化
珪素ウィスカー３〜４０容積％（但し、この炭化珪素ウ
ィスカーと前記ジルコニアの合計は５５容積％以下）；
残部をＢＥＴ ５０ｍ”／ｇ以上のアルミナ粉末か
らなる混合粉を成形し、得られた成形体を１４００〜１
７００℃で焼結或いは加圧焼結したものである。
アルミナ粉末はＢＥＴ ５０ｍ”／ｇ以上で特に好ま
しくはＢＥＴ １００＋ｍ２／ｇ以上であることを特
徴としている。ここでいうアルミナ粉末とは、結晶形で
現在α型以外のもので例えばγ型結晶体とか、異型の結
晶形のものも含めて比表面積の太きいものをいう、−数
粒子として非常に微細であり焼結性も高く、よって焼結
温度を低く押えられ焼結体の結晶粒径も小さく押えるこ
とができる。
しくはＢＥＴ １００＋ｍ２／ｇ以上であることを特
徴としている。ここでいうアルミナ粉末とは、結晶形で
現在α型以外のもので例えばγ型結晶体とか、異型の結
晶形のものも含めて比表面積の太きいものをいう、−数
粒子として非常に微細であり焼結性も高く、よって焼結
温度を低く押えられ焼結体の結晶粒径も小さく押えるこ
とができる。
参考例として、アルミナ粉末の従来品と本発明品との比
較を下記に示す。
較を下記に示す。
本発明品は従来品に比べて、焼結温度が１００℃下がり
焼結後の粒径もかなり小さいことが認められる。
焼結後の粒径もかなり小さいことが認められる。
次に、衝撃に強い高強度、高靭性アルミナ−ジルコニア
−炭化珪素複合焼結体の成分範囲の限定理由について述
べる。
−炭化珪素複合焼結体の成分範囲の限定理由について述
べる。
部分安定化ジルコニア粉末は、粒径が０．１μ腫未満で
あると安定し過ぎ、又１．０μ厘を超えると不安定化に
なり過ぎていずれも強度改善に寄与しなくなるため粒径
の範囲を０．１〜１．０μｍとした。その量は５％未満
では高靭化の効果が顕著でなく、５０％を超えると硬度
の低下をきたすため５〜５０％の範囲とする。
あると安定し過ぎ、又１．０μ厘を超えると不安定化に
なり過ぎていずれも強度改善に寄与しなくなるため粒径
の範囲を０．１〜１．０μｍとした。その量は５％未満
では高靭化の効果が顕著でなく、５０％を超えると硬度
の低下をきたすため５〜５０％の範囲とする。
炭化珪素ウィスカーは、アスペクト比が３未満では高靭
化の効果が充分でなく、２００を超えると高靭化の効果
が減退するのでその範囲を３〜２００とする。その直径
は１ｍｍを超えると強度を低下させるのでｌｌｌ１１以
下とした。その量は炭化珪素ウィスカーの効果を奏させ
るためには少なくとも３％以上を必要とし、４０％を超
えると却って強度を低下するため３〜４０％の範囲とす
る。
化の効果が充分でなく、２００を超えると高靭化の効果
が減退するのでその範囲を３〜２００とする。その直径
は１ｍｍを超えると強度を低下させるのでｌｌｌ１１以
下とした。その量は炭化珪素ウィスカーの効果を奏させ
るためには少なくとも３％以上を必要とし、４０％を超
えると却って強度を低下するため３〜４０％の範囲とす
る。
前記ジルコニアと炭化ウィスカーとの合計量は５５％を
超えるとウィスカー又はジルコニアの添加過多となり靭
性又は硬度が低下するのでその合計は５５％以下とした
。
超えるとウィスカー又はジルコニアの添加過多となり靭
性又は硬度が低下するのでその合計は５５％以下とした
。
本発明品は靭性、耐衝撃性、耐摩耗性が著しく改善され
、高速切削用チップや磁気テープ用スリッタ等及び耐摩
耗性工具として線引きロールやダイ等に広く用いること
ができる。
、高速切削用チップや磁気テープ用スリッタ等及び耐摩
耗性工具として線引きロールやダイ等に広く用いること
ができる。
（実施例）
以下本発明を実施例について具体的に説明する。
第１表に示すように、原料セラミックスのアルミナ粉末
（Ａ １２ ｏｓ）、炭化珪素ウィスカー（ＳｉＣウィ
スカー）、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ□）を配合し
、４種類の配合された原料セラミックスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
を得た。
（Ａ １２ ｏｓ）、炭化珪素ウィスカー（ＳｉＣウィ
スカー）、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ□）を配合し
、４種類の配合された原料セラミックスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
を得た。
第１表 （容積％）
アルミナ原料粉末は純度９９％以上、特に比表面積の大
きい（比表面積が約２００＋ｍ”／ｇ）γ型結晶形のも
のである。炭化珪素ウィスカーはβ型結晶形のもので直
径０．８μｍ、長さ２０〜２００μ−、アストペクト比
２０〜２００である。ジルコニア粉末は２モル％（３，
５重量％）イツトリアで安定化した平均粒径０．２μ厘
の部分安定化ジルコニアである。
きい（比表面積が約２００＋ｍ”／ｇ）γ型結晶形のも
のである。炭化珪素ウィスカーはβ型結晶形のもので直
径０．８μｍ、長さ２０〜２００μ−、アストペクト比
２０〜２００である。ジルコニア粉末は２モル％（３，
５重量％）イツトリアで安定化した平均粒径０．２μ厘
の部分安定化ジルコニアである。
配合された原料セラミックスをアルミナ製ポットに入れ
、混合媒体としてエチルアルコールとアルミナボールを
加え、ボールミルにて混合し、その後乾燥させた。
、混合媒体としてエチルアルコールとアルミナボールを
加え、ボールミルにて混合し、その後乾燥させた。
■これらの混合粉の一部をホットプレスを使用して、第
１図の焼結条件のパターンに従って焼結を行ない、原料
セラミックスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの混合粉から本発明の４種
類の焼結体Ａ１、Ｂ１．Ｃ１、Ｄｌを得た。
１図の焼結条件のパターンに従って焼結を行ない、原料
セラミックスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの混合粉から本発明の４種
類の焼結体Ａ１、Ｂ１．Ｃ１、Ｄｌを得た。
■残りの混合粉から金型プレスを行ない更にラバープレ
スによって成形体を作り常圧で焼結を行ない、同様に本
発明の４種類の焼結体Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｂ２を得た。
スによって成形体を作り常圧で焼結を行ない、同様に本
発明の４種類の焼結体Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｂ２を得た。
このようにして得られた焼結体から、ダイヤモンド砥石
とダイヤモンドブレードを使用して厚さ３ｍｍＸ幅４ｍ
ｗ１Ｘ長さ４０ｍｍの曲げ試験片と、 ４ｍ■Ｘ １０
ｒａ＠Ｘ １０ｍｍの硬度測定用試験片と破壊靭性試験
片とを採取しダイヤモンド研磨液を使用して表面に鏡面
仕上げを施し、下記の試験を行なった。
とダイヤモンドブレードを使用して厚さ３ｍｍＸ幅４ｍ
ｗ１Ｘ長さ４０ｍｍの曲げ試験片と、 ４ｍ■Ｘ １０
ｒａ＠Ｘ １０ｍｍの硬度測定用試験片と破壊靭性試験
片とを採取しダイヤモンド研磨液を使用して表面に鏡面
仕上げを施し、下記の試験を行なった。
（１）曲げ試験
（２）硬度試験
（３）破壊靭性試験
尚、比較量として、従来品の切削用チップに用いられて
いるＡ１８０□−ＴｉＣセラミックスを用いて同一の条
件で試験を行なった。
いるＡ１８０□−ＴｉＣセラミックスを用いて同一の条
件で試験を行なった。
試験結果を第２表に示す。
試験方法は下記の通りである。
（１）曲げ試験
ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強
さ試験方法）に規定される３点曲げ試験方法によって行
なった。試験片を３０ｍｍの距離に配置された２支点間
中央の１点にクロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｗｉｎの荷
重を加え試験片が破壊するまでの最大荷重を測定した。
さ試験方法）に規定される３点曲げ試験方法によって行
なった。試験片を３０ｍｍの距離に配置された２支点間
中央の１点にクロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｗｉｎの荷
重を加え試験片が破壊するまでの最大荷重を測定した。
（２）硬度試験
硬度測定は、荷重２０ ｋｇ／ｃｍ”によるビッカース
硬度計によって行なった。
硬度計によって行なった。
（３）破壊靭性試験
本試験は荷重２０ ｋｇ／ａｍ２によるビッカース硬度
計を用いたインデンテーション法によって靭性の評価を
行った。靭性の評価は破壊靭性ＫＩＣを求めてその大小
によって行った。
計を用いたインデンテーション法によって靭性の評価を
行った。靭性の評価は破壊靭性ＫＩＣを求めてその大小
によって行った。
但し、Ｈはビッカース硬度、ａは圧痕対角長さ、Ｃはこ
の対角線の先端から発生したメディアンクラックの長さ
である。
の対角線の先端から発生したメディアンクラックの長さ
である。
第２表
第２表から明らかなように、曲げ強度は比較品（７）
Ａ ｌｘ Ｏ−Ｔ ｉＣ（７） ７４−３ ｋ ｇ／
ｒａｔｓ” ニ較ヘテ本発明の加圧焼結晶は９ｏ。１〜
１１５．３ｋｇ／ｍ♂と改善された強度を示し、常圧焼
結晶も７８．５〜８６．４ ｋｇ／ａｍ”と改善されて
いる。又硬度の面でも耐摩耗性に優れているＡｌ、Ｏ，
−ＴｉＣセラミックス以上の改善された高硬度を示して
おり耐摩耗性に優れていることが認められる。特に破壊
靭性は比較品のＫｅが４ 、２ Ｍ Ｐ ａ□に対して
５．９〜８．０ＭＰａ／’ｉｉと著しく上回っており靭
性、耐衝撃性に優れていることが認められる。
Ａ ｌｘ Ｏ−Ｔ ｉＣ（７） ７４−３ ｋ ｇ／
ｒａｔｓ” ニ較ヘテ本発明の加圧焼結晶は９ｏ。１〜
１１５．３ｋｇ／ｍ♂と改善された強度を示し、常圧焼
結晶も７８．５〜８６．４ ｋｇ／ａｍ”と改善されて
いる。又硬度の面でも耐摩耗性に優れているＡｌ、Ｏ，
−ＴｉＣセラミックス以上の改善された高硬度を示して
おり耐摩耗性に優れていることが認められる。特に破壊
靭性は比較品のＫｅが４ 、２ Ｍ Ｐ ａ□に対して
５．９〜８．０ＭＰａ／’ｉｉと著しく上回っており靭
性、耐衝撃性に優れていることが認められる。
次に１本発明で得られた焼結体からダイヤモンド砥石を
用いて切断し研削加工によって１２．７ｍｍＸ４．７６
１１ｍのＧＩＳ規格５ＮＧＮ４３０型に則したスローア
ウェイチップを作成した。このチップにより旋盤を用い
て下記の切削条件によって切削テストを行った。比較品
として市販のＡｌ、Ｏ。
用いて切断し研削加工によって１２．７ｍｍＸ４．７６
１１ｍのＧＩＳ規格５ＮＧＮ４３０型に則したスローア
ウェイチップを作成した。このチップにより旋盤を用い
て下記の切削条件によって切削テストを行った。比較品
として市販のＡｌ、Ｏ。
−ＴＬＣセラミックス製チップについて同一の条件で切
削テストを行った。
削テストを行った。
切削条件
被削材： 強靭鋳鉄（ＦＣ３０材相当材）製シリンダラ
イす 内径９５ｍｍＸ長さ１５０＋＋＋ｍ 切削速度： ｌ ４２ ｍ／ｌ１ｉｎ送 リ：
０ 、３５ ａｍ／ｒ、ｐ、ｍ切込み：０．２５＋
ａｍ 切削本数： ２５０本 上記の切削条件でシリンダライナの内周面の仕上げ切削
加工を行い、チップの欠損の発生状況と仕上り寸法の変
化を測定してチップの摩耗程度を推定してチップの寿命
の良否を判定した。
イす 内径９５ｍｍＸ長さ１５０＋＋＋ｍ 切削速度： ｌ ４２ ｍ／ｌ１ｉｎ送 リ：
０ 、３５ ａｍ／ｒ、ｐ、ｍ切込み：０．２５＋
ａｍ 切削本数： ２５０本 上記の切削条件でシリンダライナの内周面の仕上げ切削
加工を行い、チップの欠損の発生状況と仕上り寸法の変
化を測定してチップの摩耗程度を推定してチップの寿命
の良否を判定した。
切削テストの結果を第２図に示す。
切削テストの結果、本発明の焼結体Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、
Ｄｌ及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｂ２から得られたセラミッ
クスチップの各４本共欠損等の異常の発生は認められず
、寸法の変化は０．１ｍｍ以内にあり問題なく且つ仕上
り面も良好であった。その中でも本発明品Ｂ１は特に良
＜０．０５ｍｍ以内であった。これに対して比較品の市
販のＡ１□ｏ１−ＴｉＣセラミックスのチップは３本の
内２本は加工本数１４１本と２４６本目でチップの欠損
が発生した。欠損の発生しなかったのは１本だけであり
、寸法変化は０．１３ｍｍと本発明品よりやや大きかっ
たことから１本発明品のセラミックス製チップは良好な
耐衝撃性と耐摩耗性を示すのに対して、比較品は相対的
に靭性が低いために耐衝撃性、耐摩耗性が劣っており、
本発明のセラミックス製チップの寿命が著しく改善され
ていることが認められる。
Ｄｌ及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｂ２から得られたセラミッ
クスチップの各４本共欠損等の異常の発生は認められず
、寸法の変化は０．１ｍｍ以内にあり問題なく且つ仕上
り面も良好であった。その中でも本発明品Ｂ１は特に良
＜０．０５ｍｍ以内であった。これに対して比較品の市
販のＡ１□ｏ１−ＴｉＣセラミックスのチップは３本の
内２本は加工本数１４１本と２４６本目でチップの欠損
が発生した。欠損の発生しなかったのは１本だけであり
、寸法変化は０．１３ｍｍと本発明品よりやや大きかっ
たことから１本発明品のセラミックス製チップは良好な
耐衝撃性と耐摩耗性を示すのに対して、比較品は相対的
に靭性が低いために耐衝撃性、耐摩耗性が劣っており、
本発明のセラミックス製チップの寿命が著しく改善され
ていることが認められる。
（効果）
本発明のセラミックス製の切削用チップおよび加工用工
具は靭性、耐衝撃性、耐摩耗性が著しく改善されて、高
速切削用チップや磁気テープ用スリッタに適するばかり
でなく、線引きロールやダイスのような耐摩耗性加工用
工具にも適用できて。
具は靭性、耐衝撃性、耐摩耗性が著しく改善されて、高
速切削用チップや磁気テープ用スリッタに適するばかり
でなく、線引きロールやダイスのような耐摩耗性加工用
工具にも適用できて。
長期にわた・って安定した使用が可能となった実用上の
効果は顕著である。
効果は顕著である。
第１図 ホットプレスによる焼結条件のパターンを示す
Claims (1)
- 原料粉末として平均粒径０．１〜１．０μｍの部分安定
化ジルコニア５〜５０容積％；直径１μｍ以下、アスペ
クト比３〜２００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％
（但し、この炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合
計は５５容積％以下）；残部をＢＥＴ５０ｍ＾２／ｇ以
上のアルミナ粉末からなる混合粉を成形し、この成形体
を１４００〜１７００℃で焼結或いは加圧焼結したアル
ミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体で構成したこと
を特徴とする切削用チップおよび加工用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112837A JPS63277558A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 切削用チップおよび加工用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112837A JPS63277558A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 切削用チップおよび加工用工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63277558A true JPS63277558A (ja) | 1988-11-15 |
Family
ID=14596772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62112837A Pending JPS63277558A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 切削用チップおよび加工用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63277558A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH042503U (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-10 |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62112837A patent/JPS63277558A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH042503U (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-10 |
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