JPWO2016031921A1 - 切削インサートおよび切削工具並びに切削加工物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ホルダから容易に取り外しできるとともに、第３ブレーカ部における摩耗の進行を抑制した切削インサートおよび切削工具を提供する。基体（１０）と、基体（１０）の表面に設けられた被覆層（１１）とを有し、すくい面（２）と逃げ面（４）と、その交差稜線部に設けられた切刃（５）とを有し、すくい面（２）は、中央部が外周部よりも突出した拘束面（７）と、切刃（５）に隣接したブレーカ（９）とを有し、ブレーカ（９）は、切刃（５）側の第１ブレーカ部（１２）と、中間の第２ブレーカ部（１３）と、拘束面（７）に隣接する第３ブレーカ部（１４）とを有し、拘束面（７）は、被覆層（１１）が存在せずに基体（１０）が露出してなり、拘束面（７）の表面における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−１．５０〜−０．５０μｍであり、第３ブレーカ部（１４）におけるＲｓｋが−０．２０μｍ以下であり、かつ拘束面（７）の表面におけるＲｓｋが第３ブレーカ部（１４）におけるＲｓｋよりも小さい切削インサート（１）である。
Description
本発明は、基体の表面に被覆層を有する切削インサートおよび切削工具並びに切削加工物の製造方法に関する。
切削工具の一形態として、切削インサートをホルダに装着して使用するものがあり、インサートの着座面をホルダの先端のインサートポケットに載置し、インサートをホルダに固定して装着される。インサートの形状の一例としては、主面が略多角形形状の板状からなり、片方または両方の主面に形成された複数の角部をコーナー切刃とする形状が挙げられ、各コーナー切刃が順にホルダの先側端に位置するように、切削インサートをホルダに装着し直しながら使用される。
一方、切削インサートの材質の一例としては、超硬合金やサーメット等の硬質合金からなる基体の表面に、炭化チタン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、酸化アルミニウム層等のＣＶＤ法にて成膜された単層または複数層のＣＶＤ層からなる被覆層を被着形成したものが知られている。
また、切削インサートでは、基体の表面に被覆層を形成した後で、特定の位置における被覆層の表面を研磨加工する仕様が提案されており、例えば、特許文献１では、被覆層を成膜した後、切削インサートの着座面に成膜された被覆層を研磨により除去した切削インサートが開示されている。
本実施形態の切削インサートは、基体と、該基体の表面に設けられた被覆層とを有している。また、切削インサートは、すくい面と逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に設けられた切刃とを有し、前記すくい面は、中央部が外周部よりも突出した拘束面と前記切刃に隣接したブレーカとを有し、該ブレーカは、前記切刃側の第１ブレーカ部と、中間の第２ブレーカ部と、前記拘束面に隣接する第３ブレーカ部とを有し、前記拘束面は、前記被覆層が存在せずに前記基体が露出している。さらに、前記拘束面の表面における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−１．５０〜−０．５０μｍであり、前記第３ブレーカ部における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−０．２０μｍ以下であり、かつ前記拘束面の表面における前記スキューネスＲｓｋが前記第３ブレーカ部における前記スキューネスＲｓｋよりも小さい。
本実施形態の切削工具は、前記切削インサートと、該切削インサートが載置される載置面を有するホルダとを有するものである。
本実施形態の切削加工物の製造方法は、前記切削工具および被削材のうち少なくとも一方を回転させる工程と、前記切削工具の切刃を前記被削材に接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離隔させる工程と、を備える。
本実施形態の切削インサートを装着した切削工具の第１の実施態様を示す図１、２において、切削工具３０は、ホルダ２０と、ホルダ２０に装着された切削インサート（以下、単にインサートと略す）１とを有する。
インサート１は、図３に示すように、すくい面２と逃げ面４と、すくい面２と逃げ面４との交差稜線部に設けられた切刃５とを有している。より具体的には、インサート１は、主面が多角形形状ですくい面２をなし、側面が逃げ面４をなし、すくい面２と逃げ面４との交差稜線部が切刃５をなしている。すくい面２の中央には、貫通孔６が設けられている。なお、インサート１では、すくい面２とは反対側の主面もすくい面２となるが、ホルダ２０に装着する際は着座面３となる。図３において、着座面３は見えないが、括弧書きで着座面３の位置を示す。インサート１は、貫通孔６を除くすくい面２の中央部、すなわち、すくい面２の貫通孔６の周囲に、すくい面２の外周部よりも突出した高さの拘束面７を有する。図３によれば、インサート１は、両主面が対称な形状であり、一方の主面の各コーナー部８を入れ替えながら、交差稜線部の切刃５で切削した後、インサートを裏返して、他方の主面の切刃５で切削できる両面使いとなっている。インサート１は、一方の主面に５個のコーナー部８を有しており、両面で１０個のコーナー部８を有している。そのため、インサート１は、図４に示すように、すくい面２と着座面３とは線対称な形状となっており、着座面３にも拘束面７が設けられている。
ホルダ２０は、ホルダ本体２１と、インサート１が載置される載置面２２と、インサート１を載置面２２に押圧する押圧部２３と、を有する。図１、２では、インサート１の着座面３はホルダ２０の載置面２２と接触し、インサート１のすくい面２はホルダ２０の押圧部２３と接触している。押圧部２３は、押圧部２３を貫通してホルダ本体２１に螺合されるネジ２４を締め込むことによって、インサート１側にずれる構造となっており、ネジ２４を締め込むことによって、インサート１がホルダ２０に固定される。逆に、ネジ２４を緩めると、押圧部２３がインサート１から離れる方向にずれて、インサート１がホルダ２０から外れる。
また、ホルダ本体２１は、中心に回転軸Ｏを有し、ホルダ２０が図１の矢印の方向Ｒ、すなわち、図２において、インサート１の着座面３からすくい面２に向かう方向に回転する。このとき、ホルダ本体２１に複数個装着されたインサート１のそれぞれの切刃５で被削材を切削するフライス削りによって被削材（図示せず）を切削加工する。
本実施形態によれば、図２に示すように、インサート１は、ホルダ本体２１の回転軸Ｏに対して、すくい面２が被削材側を向く方向に傾斜しており、すくい面２の軸方向すくい角αが１２°〜２０°となるように設定されている。これによって、インサート１の切削抵抗が低くなり、ホルダ２０にかかる切削抵抗が過剰にならない範囲で、ホルダ２０に装着するインサート１の数を多くできる。その結果、切削工具３０は、送りを上げた高能率加工が実現できる。なお、インサート１単体のすくい面２のすくい角βは２０°〜３５°である。
インサート１は、図３、４に示すように、すくい面２に拘束面７とブレーカ９を有している。すくい面２の中央部が外周部より突出しており、突出部の頂面が拘束面７となっている。ブレーカ９はすくい面２の外周端にある切刃５に隣接して位置している。ブレーカ９は、切刃５側の第１ブレーカ部１２と、中間の第２ブレーカ部１３と、拘束面７に隣接する第３ブレーカ部１４とを有する。本実施形態においては、インサート１のすくい面２を見たときに、ブレーカ９の長さを３等分して、切刃５側を第１ブレーカ部１２、中間を第２ブレーカ部１３、拘束面７側を第３ブレーカ部１４と定義する。また、本実施形態においては、第１ブレーカ部１２は切刃５に隣接している。
また、インサート１は、図４に示すように、基体１０と、基体１０の表面に設けられた被覆層１１とを有する。本実施形態においては、拘束面７には、被覆層１１が存在せずに基体１０が露出している。ここで、拘束面７は被覆層１１が存在しない部位であり、ブレーカ９は被覆層１１が存在している部位と定義される。
そして、拘束面７の表面における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ（以下、Ｒｓｋと略すことがある。）は−１．５０〜−０．５０μｍであり、かつブレーカ９の第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋが−０．２０μｍ以下であるとともに、拘束面７の表面におけるＲｓｋが第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋよりも小さい。
これによって、インサート１の切刃５で発生した切削熱が、インサート１の拘束面７の表面から、ホルダ２０の載置面または押圧部２３を通ってホルダ２０に放熱されるので、インサート１の放熱性が高い。また、拘束面７の表面では、鋭利に突出した部分が減少するために、インサート１をホルダから取り外す際に、インサート１が外れにくくなることもない。また、第３ブレーカ部１４における切削油を保持して切屑排出性が高く、かつ切屑の溶着を抑制することができる。なお、本実施形態において、Ｒｓｋおよび最大高さＲｚ等の表面粗さは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１：２００１に準拠して測定される。
すなわち、拘束面７の表面に被覆層１１が存在すると、被覆層１１は基体１０よりも熱伝導度が低いので、インサート１の放熱性が低下する。拘束面７の表面におけるＲｓｋが−０．５０μｍより大きいと、拘束面７とホルダ２０との接触面積が少なくなり、インサート１の放熱性が低下する。拘束面７の表面におけるＲｓｋが−１．５０μｍより低くなると、研磨に要する時間が非常に長くなってしまうため、生産性が著しく低下してしまい、現実的でない。第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋが−０．２０μｍより大きいと、第３ブレーカ部１４上を通過する切屑が、第３ブレーカ部１４の表面の凸部に引っかかって、切屑の一部が溶着して摩耗しやすくなる。拘束面７の表面におけるＲｓｋが第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋと同じかまたは大きいと、切削油を流しながら切削する切削形態において、第３ブレーカ部１４における切削油の保持力が弱くて、切屑排出性が低下する。すなわち、拘束面７の表面におけるＲｓｋが第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋより小さいと、第３ブレーカ部１４における切削油の保持力が低く、かつ拘束面７は、第３ブレーカ部１４から流出した切削油をせき止める効果が低いため、第３ブレーカ部１４における切削油の保持力がより低くなる。
このとき、ホルダ２０の押圧部２３は、インサート１のすくい面２の拘束面７と接して切削インサート１を載置面２２に押圧するが、すくい面２の拘束面７の少なくとも５０％以上の面積と接触することによって、インサート１の放熱性を高めることができる。本実施形態においては、すくい面２の拘束面７の全面が押圧部２３に接触している。また、インサート１をホルダ２０に装着した際に、インサート１の拘束面７がホルダの押圧部２３にめり込んでしまい、ホルダ２０からインサート１を取り外す際に、取り外しが困難となることも抑制できる。このとき、インサート１の着座面３の拘束面７がホルダ２０の載置面２２にめり込んで取り外しにくくなることも抑制できる。なお、ホルダ２０の載置面２２も、着座面３の拘束面７の少なくとも５０％以上の面積と接触することが望ましく、本実施形態においては、着座面３の拘束面７の全面が載置面２２に接触している。
ここで、本実施形態においては、第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋは、平面視で第３ブレーカ部１４の拘束面７との境界および第２ブレーカ部１３との境界を特定して、両境界の間における第３ブレーカ部１４の高さのうち、中間の高さの位置にて測定する。本実施態様では、切刃５側の第１ブレーカ部１２におけるＲｓｋは、−１．５０〜−０．５０μｍである。第１ブレーカ部１２におけるＲｓｋは、平面視で第１ブレーカ部１２の切刃５との境界および第２ブレーカ部１３との境界を特定して、両境界の間における第１ブレーカ部１２の高さのうち中間の高さの位置にて測定する。さらに、本実施態様では、第２ブレーカ部１３におけるＲｓｋは、−１．２０〜１．００μｍであり、第３ブレーカ部１４におけるＲｓｋおよび第１ブレーカ部１２におけるＲｓｋよりも大きい。
第２ブレーカ部１３におけるＲｓｋは、第２ブレーカ部１３の最低高さの位置にて測定する。第２ブレーカ部１３におけるＲｓｋを、第１ブレーカ部１２おける第３ブレーカ部１４にＲｓｋよりも大きくすることによって、切屑をより確実に湾曲させ、切屑排出性の低下を抑制することができる。
本実施形態においては、拘束面７におけるＲｚが０．７０μｍ〜１．５０μｍであり、望ましくは０．８０μｍ〜１．３０μｍである。第１ブレーカ部１２におけるＲｚが０．７０μｍ〜１．７０μｍであり、望ましくは０．８０μｍ〜１．５０μｍである。第２ブレーカ部１３におけるＲｚが１．００μｍ〜２．１０μｍであり、望ましくは１．２０μｍ〜２．００μｍである。第３ブレーカ部１４におけるＲｚが０．８０μｍ〜１．７０μｍであり、望ましくは０．９０μｍ〜１．６０μｍである。この範囲内であれば、インサート１の放熱性が高く、切屑処理性も良好である。
インサート１の基体１０は、超硬合金やサーメット等のように硬質相を結合金属で結合した硬質合金からなる。例えば、ＴｉＣＮを主成分とするサーメットよりもＷＣを主成分とする超硬合金のほうが、熱伝導率が高い。基体１０の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である場合には、インサート１の放熱性がより改善される。熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基体１０の好適な材質としては、超硬合金、ダイヤモンド、ｃＢＮ、窒化珪素が挙げられる。
ここで、すくい面２を見たときに、すくい面２には少なくとも１つのコーナー部８を有し、拘束面７とブレーカ９との境界線１５は、コーナー部８に向かって突出する凸形状１６である場合には、放熱性の高い拘束面７が切刃の温度が最も高くなるコーナー部８に近づくので、拘束面７における放熱性が高い。本実施形態では、図５に示すように、すくい面２に５つのコーナー部８を有して、コーナー部８に向かって突出する凸形状１６が５つある。また、インサート１の中心と切刃５とを結ぶ直線Ｌに対して、ブレーカ９の形状が線対称な形状であり、拘束面７とブレーカ９との境界線１５、すなわち、拘束面７と第３ブレーカ部１４との境界線１５は、直線Ｌとの交差する位置で、最も切刃５側に突出している。
被覆層１１は、基体１０よりも高硬度の化合物からなる。本実施態様では、被覆層１１は、ＣＶＤ法にて成膜されたＣＶＤ層からなり、例えば、基体１０側から、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＮＯ層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＮ層が順に積層されたものからなる。インサート１は、すくい面２において、拘束面７とそれ以外の外周部において、露出する材質が異なるので、拘束面７とそれ以外の外周部とを異なる色とすることができる。被覆層１１は、ＰＶＤ法にて成膜されたＰＶＤ層であってもよい。
本実施態様では、拘束面７の表面に複数の方向に延びた研磨筋を有する。研磨筋が一方向に揃っていると、切刃の位置と研磨筋が延びる方向の違いによって放熱性に差が生じてしまい、切削性能にばらつきが生じる場合があるが、本実施態様では、研磨筋が一方向に揃っていないために、切刃間の切削性能のばらつきを抑制できる。
また、本実施態様によれば、拘束面７の表面は、複数の方向に延びた研磨筋を有する形態に限定されるものではない。例えば、すくい面２の表面をブラスト研磨加工によって研磨加工した場合には、拘束面７の表面に砥粒が衝突した略円形の研磨筋が複数存在したものであってもよい。
第１の実施態様では、インサート１は、一方の主面側の切刃を使用した後で、裏返して他方の主面側の切刃を使用する、両主面が対称な形状の、いわゆるネガチップ形状について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２の実施形態である図６の工具４０に示すように、インサート４０が、すくい面４１内の拘束面４２がホルダ４３の押圧部４５に接触する形態であれば、インサート４０は、片面のみに切刃４４を有する、いわゆるポジチップ形状であってもよい。このとき、着座面４６もホルダ４３の載置面４７に拘束される。また、ネガチップ形状のインサート１の場合、例えば、第３の実施形態である図７Ａ、７Ｂに示すように、切削工具５０は、インサート１のすくい面２内の拘束面７がホルダ５１に接触する形態でなく、すくい面２側から貫通孔６内にネジ５２を通して、ネジ５２が貫通孔６の内壁面を押圧して、インサート１がホルダ５１の載置面５３に固定されるものでもよい。この場合、インサート１のすくい面２内の拘束面７は、インサート１を裏返して使用する際、つまり、すくい面２が着座面３になって使用される際に、ホルダ５１の載置面５３に拘束される。さらに、本実施形態のインサートは、旋削加工用のインサートおよびフライス加工用のインサートのいずれにも適用可能である。
次に、本実施形態に係る切削インサートの製造方法について、インサート１の製造方法の一例を参考にして説明する。
まず、基体１０となる硬質合金を焼成によって形成しうる金属炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物等の無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末等を適宜添加、混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形した後、真空中または非酸化性雰囲気中にて焼成することによって上述した硬質合金からなる基体１０を作製する。基体１０の形状は、拘束面７が切刃５およびブレーカ部９が設けられた外周部よりも厚み方向に突出した形状とする。そして、上記基体１０の表面に、所望によって研磨加工や切刃部のホーニング加工を施す。
次に、基体１０の表面に、例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層１１を成膜する。具体的には、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを用い、これに、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、アセトニトリル（ＣＨ３ＣＮ）ガス、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等の反応ガスを所定の比率で混合し、この混合ガスをＣＶＤ反応装置のチャンバ内に流して、成膜温度を８００〜１１００℃、ガス圧５ｋＰａ〜５０ｋＰａとして成膜する。
その後、成膜した被覆層１１の表面を研削加工する。まず、平面研削盤を用いて、拘束面７に成膜された被覆層１１を除去する。このとき、拘束面７以外は研削されないように研削加工する。拘束面７は、平面研削盤にて加工することにより、拘束面７の表面には基体１０が露出し、一方向に揃った研削痕が形成される。研削加工は、＃２２０〜＃１５００番のダイヤモンド研削砥石を用いて、研削される。
次に、すくい面２の全体を研磨加工する。研磨加工方法としては、ブラシ研磨またはブラスト研磨が適用できる。例えば、ブラシ研磨加工の具体的な条件は、平均粒径０．５〜３μｍのダイヤモンド砥粒と潤滑油とを、混合比（ダイヤモンド砥粒／潤滑油）が１０〜５０体積％の割合で混合したペーストを作製し、このペーストをすくい面の表面に塗布して、ブラシを用いて、３〜６分間研磨する。本実施形態では、すくい面が鏡面となるように研磨されることが望ましい。潤滑油としては、オリーブオイル等の粘性のある材質が好適である。
これによって、拘束面７、ブレーカ９、切刃５を含むすくい面２の全体が研磨され、表面状態を所定の範囲内にすることができる。
ブラスト研磨加工の場合には、所定の硬さの砥粒を含む噴射剤を、インサートのすくい面に向かって噴射する。このとき、噴射剤を噴射する噴射口の角度とすくい面との距離とを調整することによって、拘束面７、ブレーカ９、切刃５を含むすくい面２の全体が研磨され、表面状態を所定の範囲内にすることができる。
＜切削加工物の製造方法＞
次に、一実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述した切削工具３０を使用する場合を例にとって、図９〜図１１を参照して詳細に説明する。
＜切削加工物の製造方法＞
次に、一実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述した切削工具３０を使用する場合を例にとって、図９〜図１１を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る切削加工物の製造方法は、以下の（１）〜（３）の工程を備えている。
（１）切削工具３０および被削材１０１のうち少なくとも一方を回転させる工程。
（２）切削工具３０のインサート１の切刃５を被削材１０１に接触させる工程。
（３）切削工具３０を被削材１０１から離隔させる工程。
具体的に説明すると、本実施形態では、まず、図９に示すように、切削工具３０を、中心軸Ｘ１を基準に回転方向Ｘ２に回転させるとともに、Ｙ１方向に移動させることによって、切削工具３０を被削材１０１に相対的に近づける。被削材１０１としては、例えば、アルミニウム、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、非鉄金属などが挙げられる。
次に、図１０に示すように、切削工具３０をＹ１方向に移動させつつ、切削工具３０の切刃５を被削材１０１に接触させて、被削材１０１を切削する。本実施形態では、上述した切削工具３０を使用することから、切刃５が被削材１０１を切削することができる。
最後に、図１１に示すように、切削工具３０をＹ２方向に移動させることによって、切削工具３０を被削材１０１から相対的に離隔させて所望の切削加工物１１０を得る。
なお、本実施形態では、切削工具３０を動かすことによって切削加工物１１０を得ているが、これに限定されるものではない。すなわち、（１）の工程においては、旋削工具として使用する場合のように、被削材１０１を回転させてもよいし、被削材１０１を切削工具３０に近づけてもよい。同様に、（３）の工程では、被削材１０１を切削工具３０から離隔させてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具３０を回転させた状態を維持して、被削材１０１の異なる箇所に切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、切削工具３０が転削工具であるが、これに代えて、旋削工具である切削工具５０を使用しても同様の効果が得られる。
まず、平均粒径１．２μｍの金属コバルト粉末を６質量％、平均粒径２．０μｍの炭化チタン粉末を０．５質量％、炭化ニオブ粉末を５質量％、平均粒径１．５μｍのタングステンカーバイト粉末を残部の割合で添加、混合し、プレス成形により工具形状（京セラ株式会社製切削チップＰＮＭＧ１１０６、試料Ｎｏ．１１のみＰＮＥＧ１１０６）に成形した。その後、脱バインダ処理を施し、１５００℃、０．０１Ｐａの真空中において、１時間焼成して熱伝導率９２Ｗ／ｍ・Ｋの超硬合金からなる基体を作製した。その後、作製した基体にブラシ加工をし、切刃となる部分にＲホーニングを施した。
次に、上記超硬合金の基体に対して、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＮＯ層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＮ層の５層からなる総厚みが１０μｍの被覆層を成膜した。そして、試料Ｎｏ．１〜９については、この被覆層が成膜された基体の両主面を、平面研削盤にて、＃６００番の砥石を用いて研削加工して、拘束面の被覆層を除去し、基体を露出させた。拘束面の表面には、図８Ｂに示すような研磨筋が形成されていた。その後、すくい面の表面を表１に示す条件でブラシ研磨加工して、インサートを作製した。なお、ブラシ研磨加工には、平均粒径４μｍのダイヤモンド砥粒とオリーブオイルとを混合したペーストを用いた。拘束面の表面の研磨筋は、図８Ａに示すように複数の方向に延びた研磨筋となった。図８Ａは、試料Ｎｏ．４についての研磨筋の顕微鏡写真である。
得られたインサートについて、拘束面、第３ブレーカ部、第２ブレーカ部、第１ブレーカ部における表面粗さ（粗さ曲線におけるスキューネスＲｓｋおよび最大高さＲｚ）を測定した。結果は表１に示した。また、拘束面とブレーカとの境界について確認し、表２に、境界線がコーナー部に向かって突出する凸形状であるものを凸、境界線が直線状であるものを平坦と記載した。
次に、下記の条件において、インサートの切削試験を行い、インサートの放熱性および耐摩耗性を評価した。結果は表２に示した。
（放熱性評価条件）
被削材 ：クロムモリブデン鋼 （ＳＣＭ４３５）Φ８０ｍｍ×Ｌ１７５ｍｍ
切削速度：２５０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／刃
軸方向の切込みａｐ：１．５ｍｍ
径方向の切込みａｅ：１００ｍ
その他 ：乾式切削
評価項目：被削材をＬ１０５ｍｍまで切削した時点で、切刃の温度を放射温度計にて測定した。
（耐摩耗性評価条件）
被削材 ：クロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ４３５）Φ２００ｍｍ×Ｌ２５０ｍｍ
切削速度：２５０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／刃
軸方向の切込みａｐ：１．５ｍｍ
径方向の切込みａｅ：１００ｍ
切削時間：２５分
その他 ： 水溶性切削液使用
評価項目：３０分間加工した時点での逃げ面摩耗量を測定した。
（放熱性評価条件）
被削材 ：クロムモリブデン鋼 （ＳＣＭ４３５）Φ８０ｍｍ×Ｌ１７５ｍｍ
切削速度：２５０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／刃
軸方向の切込みａｐ：１．５ｍｍ
径方向の切込みａｅ：１００ｍ
その他 ：乾式切削
評価項目：被削材をＬ１０５ｍｍまで切削した時点で、切刃の温度を放射温度計にて測定した。
（耐摩耗性評価条件）
被削材 ：クロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ４３５）Φ２００ｍｍ×Ｌ２５０ｍｍ
切削速度：２５０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／刃
軸方向の切込みａｐ：１．５ｍｍ
径方向の切込みａｅ：１００ｍ
切削時間：２５分
その他 ： 水溶性切削液使用
評価項目：３０分間加工した時点での逃げ面摩耗量を測定した。
表１、２の結果によれば、試料Ｎｏ．１０は、拘束面の表面が被覆層からなり、拘束面のＲｓｋも−０．５０μｍよりも大きく、インサートの放熱性が低下するとともに、耐摩耗性が低下した。試料Ｎｏ．５、７、９は、拘束面のＲｓｋが−０．５０μｍより大きくなり、インサートの放熱性が低下して、耐摩耗性が低下した。試料Ｎｏ．６は、拘束面のＲｓｋが第３ブレーカ部のＲｓｋと同じになり、試料Ｎｏ．８は、拘束面のＲｓｋが−１．５０μｍより小さいとともに、拘束面のＲｓｋが第３ブレーカ部のＲｓｋよりも大きくなり、いずれもインサートの第３ブレーカ部に被削材成分が溶着しやすくなり、摩耗が進行しやすくなった。
これに対して、本実施形態に係る試料Ｎｏ．１〜４、１１においては、インサートの放熱性が高く、かつ第３ブレーカ部に被削材成分が溶着しにくく、摩耗の進行が遅いものであった。特に、拘束面とブレーカとの境界線が、コーナー部に向かって突出する凸形状である試料Ｎｏ．１〜４では、試料Ｎｏ．１１に比べて放熱性評価における切刃温度が低くなった。
京セラ株式会社製サーメットＴＮ１００Ｍ（熱伝導率＝１７Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる基体を用いて、ブラシ加工をし、切刃となる部分にＲホーニングを施した後、実施例１と同じ被覆層を成膜した。そして、試料Ｎｏ．１２については、この被覆層が成膜された基体の両主面を、平面研削盤にて、＃６００番の砥石を用いて研削加工して、拘束面の被覆層を除去し、基体を露出させた。試料Ｎｏ．１３については、被覆層が成膜された基体の両主面の研削加工をしなかった。その後、すくい面の表面をブラシ研磨加工して、インサートを作製した。試料Ｎｏ．１２の拘束面の表面には、実施例１と同様に、複数の方向に延びた研磨筋が形成されていた。
実施例１と同様に表面粗さを測定した。試料Ｎｏ．１２は、拘束面のＲｓｋ＝−０．５８μｍ、Ｒｚ＝１．６７μｍ、第３ブレーカ部のＲｓｋ＝−０．１１μｍ、Ｒｚ＝１．７４μｍ、第２ブレーカ部のＲｓｋ＝０．１２μｍ、Ｒｚ＝２．４５μｍ、第１ブレーカ部のＲｓｋ＝０．３４μｍ、Ｒｚ＝２．８６μｍであった。試料Ｎｏ．１３は、拘束面のＲｓｋ＝−０．２３μｍ、Ｒｚ＝１．８９μｍ、第３ブレーカ部のＲｓｋ＝−０．３１μｍ、Ｒｚ＝２．０４μｍ、第２ブレーカ部のＲｓｋ＝０．１５μｍ、Ｒｚ＝２．４９μｍ、第１ブレーカ部のＲｓｋ＝０．３４μｍ、Ｒｚ＝２．８６μｍであった。
また、実施例１と同じ条件において、インサートの切削試験を行い、インサートの耐摩耗性を評価したところ、試料Ｎｏ．１２の逃げ面摩耗幅が０．３０ｍｍであり、試料Ｎｏ．１３の逃げ面摩耗幅が０．３５ｍｍであった。
１ 切削インサート（インサート）
２ すくい面
３ 着座面
４ 逃げ面
５ 切刃
６ 貫通孔
７ 拘束面
９ ブレーカ
１０ 基体
１１ 被覆層
１２ 第１ブレーカ部
１３ 第２ブレーカ部
１４ 第３ブレーカ部
２０ ホルダ
３０ 切削工具
２ すくい面
３ 着座面
４ 逃げ面
５ 切刃
６ 貫通孔
７ 拘束面
９ ブレーカ
１０ 基体
１１ 被覆層
１２ 第１ブレーカ部
１３ 第２ブレーカ部
１４ 第３ブレーカ部
２０ ホルダ
３０ 切削工具
Claims (7)
- 基体と、該基体の表面に設けられた被覆層とを有する切削インサートであって、
該切削インサートは、すくい面と逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に設けられた切刃とを有し、前記すくい面は、中央部が外周部よりも突出した拘束面と前記切刃に隣接したブレーカとを有し、該ブレーカは、前記切刃側の第１ブレーカ部と、中間の第２ブレーカ部と、前記拘束面に隣接する第３ブレーカ部とを有し、前記拘束面は、前記被覆層が存在せずに前記基体が露出してなり、
前記拘束面の表面における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−１．５０〜−０．５０μｍであり、前記第３ブレーカ部における粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが−０．２０μｍ以下であり、かつ前記拘束面の表面における前記スキューネスＲｓｋが前記第３ブレーカ部における前記スキューネスＲｓｋよりも小さい切削インサート。 - 前記基体の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１記載の切削インサート。
- 前記拘束面の表面に、複数の方向に延びた研磨筋を有する請求項１または２記載の切削インサート。
- 前記すくい面を見たときに、当該すくい面には少なくとも１つのコーナー部を有し、前記拘束面と前記ブレーカとの境界線が、前記コーナー部に向かって突出する凸形状である請求項１乃至３のいずれか記載の切削インサート。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の切削インサートと、該切削インサートが載置される載置面を有するホルダとを有する切削工具。
- 前記ホルダは、前記切削インサートの前記拘束面と接して前記切削インサートを前記載置面に押圧する押圧部を有し、該押圧部が前記拘束面の少なくとも５０％以上の面積に接触している請求項５記載の切削工具。
- 請求項５または６に記載の切削工具および被削材のうち少なくとも一方を回転させる工程と、
前記切削工具の切刃を前記被削材に接触させる工程と、
前記切削工具を前記被削材から離隔させる工程と、を備える、切削加工物の製造方法。
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