KR20070087059A

KR20070087059A - 표면 피복 절삭 공구

Info

Publication number: KR20070087059A
Application number: KR1020077016043A
Authority: KR
Inventors: 요시오 오카다; 나오야 오모리; 미노루 이토; 노리히로 다카나시; 신야 이마무라; 스스무 오쿠노
Original assignee: 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-08-27
Also published as: JP4739236B2; WO2006070538A1; EP1832364A1; CN101090789A; US20080292905A1; IL184215A; EP1832364A4; IL184215A0; CN101090789B; EP1832364B1; JPWO2006070538A1; US7803464B2

Abstract

본 발명은, 기재와, 이 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 표면 피복 절삭 공구(1)로서, 이 피막은 TiCN으로 이루어지는 제1 피막과, α형 Al₂O₃으로 이루어지는 제2 피막을 포함하고, 이 제1 피막은 상기 기재와 상기 제2 피막 사이에 위치하며, 이 제2 피막은, 경사면(2)에 있어서 압축 응력(S1)을 갖고, 여유면(3)에 있어서 인장 응력(S2)을 갖는 동시에, 이 압축 응력(S1)과 이 인장 응력(S2)이 이하의 식(I)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구(1)에 관한 것이다.

441 MPa≤｜S1-S2｜≤3500 MPa … (I)

Description

표면 피복 절삭 공구{SURFACE COATING CUTTER}

본 발명은 드릴, 엔드밀, 드릴용 날끝 교환형 팁, 엔드밀용 날끝 교환형 팁, 프라이스 가공용 날끝 교환형 팁, 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈 톱, 기어 절삭 공구, 리머, 탭 등의 절삭 공구에 관한 것이고, 특히 그 표면에 인성이나 내마모성 등의 특성을 향상시키는 피막을 형성한 표면 피복 절삭 공구에 관한 것이다.

종래, 절삭용 공구로서는, 초경합금[WC-Co 합금 또는 이것에 Ti(티탄)이나 Ta(탄탈), Nb(니오븀) 등의 탄질화물을 첨가한 합금]이 이용되어 왔다. 그러나, 최근의 절삭 고속화에 따라 초경합금, 서멧, 입방정형 질화붕소 소결체 또는 알루미나계나 질화규소계의 세라믹스를 기재(基材)로 하여, 그 표면에 CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로, 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al(알루미늄), Si 또는 B로부터 선택되는 1종 이상의 제1 원소와, B, C, N 또는 O로부터 선택되는 1종 이상의 제2 원소로 이루어지는 화합물(다만 제1 원소가 B뿐인 경우, 제2 원소는 B 이외로 한다)에 의한 피복이 1층 이상 피복되고, 그 피복층의 두께가 3 내지 20 ㎛인 경질 합금 공구의 사용 비율이 증대하고 있다.

이러한 절삭 공구는, 절삭 가공시에 있어서 피삭재의 칩과 접촉하는 경사 면(rake face)과, 피삭재 자체에 접촉하는 여유면(flank face)을 가지며, 이 경사면과 여유면이 교차하는 능선에 해당하는 부분(및 그 근방부)이 날끝 능선부라고 불린다.

최근, 절삭 가공 능률을 한층 더 향상시키기 위해, 절삭 속도가 보다 고속으로 되어 있고, 그에 따라 이러한 절삭 공구에는 내마모성이 한층 더 요구되고 있다. 그러나, 높은 내마모성을 요구하면 인성이 저하되기 때문에, 높은 내마모성 및 높은 인성의 쌍방을 양립시키는 것이 요구되고 있다.

이러한 요구에 응하는 시도로서, 예컨대 일본 특허 공개 평성05-177411호 공보(특허 문헌 1)는, 기재 상에 화학적 증착법(CVD법)에 의해 고온으로 피복층을 형성한 후, 그것을 실온까지 냉각한 경우에 발생하는 이 피복층의 잔류 인장 응력에 주목하고, 이 인장 응력이 절삭 공구의 인성의 저하를 초래하는 것으로 보고 그에 대한 해결책을 제안하고 있다. 즉, 이 인장 응력은 이 기재와 이 피복층과의 열팽창계수의 차에 기인하여 발생하는 것이지만, 이러한 인장 응력을 갖는 제1 피복층을 우선 기재 상에 형성하고, 이 제1 피복층에 대하여 소정의 균열을 형성한 후에, 그 제1 피복층 상에 압축 응력을 갖는 제2 피복층을 형성함으로써, 높은 내마모성을 유지하면서 인성(내결손성)을 향상시킨다고 하는 방법이 채용되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 평성05-177412호 공보(특허 문헌 2)에는, 전술한 것과 같은 피복층의 인장 응력에 주목하고 있지만, 상기와는 다른 기법이 채용되어 있고, 경질 세라믹스 기재 상에 인장 응력을 갖는 내측 피복층을 형성하며, 그 위에 압축 응력을 갖는 외측 피복층을 형성하는 구성의 것이 제안되어 있다. 또한, 일 본 특허 공개 평성05-177413호 공보(특허 문헌 3)에는 서멧을 기재로 하는 특허 문헌 2와 같은 구성의 절삭 공구가 제안되어 있다.

한편, 일본 특허 공개 평성06-055311호 공보(특허 문헌 4)는 초경합금제의 기재 상에 화학 증착법에 의해 경질 피복층을 형성한 절삭 공구에 있어서, 여유면 부분의 경질 피복층이 갖는 인장 응력을 유지한 채, 경사면 부분의 경질 피복층의 인장 응력을 실질적으로 제거하여 이루어지는 절삭 공구를 제안하고 있다.

또한, 일본 특허 제3087465호 공보(일본 특허 공개 평성06-079502호 공보, 특허 문헌 5)는 탄질화티탄기 서멧 기체(基體)의 표면에 압축 응력 분포가 절삭 날 전체에 걸쳐 실질적으로 동일한 경질 피복층을 형성하고, 이 경질 피복층에 대하여 쇼트 블라스트 처리를 실시함으로써, 경사면 부분이 갖는 압축 응력을 여유면 부분이 갖는 압축 응력보다 49 MPa 이상 크게한 절삭 공구를 제안하고 있다.

그러나, 상기와 같은 각 제안에 있어서는, 어느 정도의 인성과 내마모성의 양립을 도모할 수는 있지만, 최근의 절삭 공구를 둘러싼 상황하에서는, 절삭 공구에 고도의 성능이 더 요구되고 있고, 그와 같은 성능을 충분히 만족시키는 절삭 공구의 개발이 요구되고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성05-177411호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 평성05-177412호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 평성05-177413호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 평성06-055311호 공보

특허 문헌 5: 일본 특허 제3087465호 공보(일본 특허 공개 평성06-079502호 공보)

본 발명은, 상기와 같은 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 인성과 내마모성을 고도로 양립시킨 표면 피복 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 바, 기재를 피복하는 피막으로서 특정한 소재의 것을 선택하는 동시에, 기재를 복수의 층으로 피복한 경우의 각 층 단위에서의 응력에 착안하는 것이 아니라, 경사면/여유면이라고 하는 면 단위에서의 응력의 조정에 착안하고, 경사면과 여유면에 있어서 특정 응력을 부여하는 것이 인성과 내마모성의 양립에는 가장 효과적이라고 하는 지견을 얻어, 이 지견에 기초하여 거듭 연구를 행함으로써 드디어 본 발명을 완성시키기에 이른 것이다.

즉, 본 발명은, 기재와, 이 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 표면 피복 절삭 공구로서, 이 피막은 TiCN으로 이루어지는 제1 피막과, α형 Al₂O₃으로 이루어지는 제2 피막을 포함하고, 이 제1 피막은, 상기 기재와 상기 제2 피막 사이에 위치하며, 이 제2 피막은 경사면에 있어서 압축 응력(S1)를 갖고, 여유면에 있어서 인장 응력(S2)를 갖는 동시에, 이 압축 응력(S1)과 이 인장 응력(S2)이 이하의 식(I)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구에 관한 것이다.

441 MPa≤｜S1-S2｜≤3500 MPa … (I)

또한, 상기 제1 피막은 인장 응력을 갖거나, 또는 인장 응력이 해제되어 실질적으로 응력을 갖지 않은 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1 피막은, 경사면에 있어서 인장 응력(SS1)을 가지며, 여유면에 있어서 인장 응력(SS2)을 갖는 동시에, 이 인장 응력(SS1)과 이 인장 응력(SS2)이 이하의 식(Ⅱ)에 의해 규정되는 것으로 할 수 있다.

0≤｜SS1-SS2｜≤500 MPa … (Ⅱ)

또한, 상기 표면 피복 절삭 공구는, 그 경사면의 증가 표면적비를 A, 그 여유면의 증가 표면적비를 B로 한 경우에, 이하의 식(Ⅲ)에 의해 규정되는 표면 거칠기를 갖는 것으로 할 수 있다.

0.05≤A/B≤0.50 … (Ⅲ)

또한, 상기 제1 피막은 산소를 더 함유할 수 있고, 또한 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유할 수 있다. 또한, 상기 제2 피막은 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유할 수 있다.

또한, 상기 제1 피막은 종횡비가 3 이상인 기둥 모양의 구조를 갖는 동시에, 그 평균 입자 지름이 0.05 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하인 결정 조직을 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 제1 피막은 2 내지 20 ㎛의 두께를 가지며, 상기 제2 피막은 0.5 내지 20 ㎛의 두께를 갖는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 상기한 바와 같은 구성을 가짐으로써, 인성과 내마모성을 고도로 양립시킨 것이다.

도 1은 절삭 가공시에 있어서 표면 피복 절삭 공구와 피삭재와의 접촉 상태를 모식적으로 도시한 개략도이다.

도 2는 표면 피복 절삭 공구의 개략적인 사시도이다.

도 3은 표면 피복 절삭 공구의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 표면 피복 절삭 공구

2 : 경사면

3 : 여유면

4 : 날끝 능선부

5 : 피삭재

6 : 칩

7 : 관통 구멍

8 : 기재

9 : 피막

10 : 제1 피막

11 : 제2 피막

이하, 본 발명에 대해서 더 상세히 설명한다. 또한 이하의 실시형태의 설명에서는, 도면을 이용하여 설명하고 있지만, 본원의 도면에 있어서 동일한 참조 부 호를 붙인 것은, 동일 부분 또는 상당 부분을 나타낸다.

<표면 피복 절삭 공구>

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 기재와, 이 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 구성을 갖고 있다.

이러한 표면 피복 절삭 공구(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이 절삭 가공시에 있어서 피삭재(5)의 칩(6)과 접촉하는 경사면(2)과, 피삭재 자체에 접촉하는 여유면(3)을 가지며, 이 경사면(2)과 여유면(3)이 교차하는 능선에 상당하는 부분을 날끝 능선부(4)라고 하고, 피삭재(5)를 절삭하는 중심적 작용점으로 되어 있다. 또한, 본원에서 말하는 경사면 및 여유면이란, 표면 피복 절삭 공구의 표면에 위치하는 면뿐만 아니라, 피막 내부에 위치하는 상당면도 포함하는 개념이다.

그리고, 본 발명자의 연구에 의하면, 절삭 가공시에 있어서 피삭재는 우선 상기 경사면(2)에 접촉하고, 이 최초의 접촉에 의한 충격이 경사면(2)의 인성에 대하여 크게 영향을 주는 동시에, 이 충격에 의한 발열에 의해 경사면(2)이 상당한 고온에 노출되는 것이 판명되었다. 특히 이 현상은, 절삭과 접촉이 반복되어 발생하는 단속 절삭 공정에 있어서 특히 현저해진다. 따라서, 경사면(2)에 대하여 이들 현상에 대한 대책을 강구하는 것이 중요하고, 본 발명은 정확하게 그 유효한 대책을 제공하는 것이다.

이러한 표면 피복 절삭 공구는, 예컨대 드릴, 엔드밀, 드릴용 날끝 교환형 팁, 엔드밀용 날끝 교환형 팁, 프라이스 가공용 날끝 교환형 팁, 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈 톱, 기억 절삭 공구, 리머, 탭 등으로 하여 이용할 수 있다.

또한, 이러한 표면 피복 절삭 공구(1)는, 예컨대 날끝 교환형 팁인 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이 그 중앙부에 관통 구멍(7)을 마련할 수 있고, 이에 따라 공구 본체에 부착할 수 있다. 필요에 따라 이 관통 구멍(7) 외에 또는 그 대신에 다른 고정 수단을 설치할 수도 있다.

<기재>

상기 기재로서는, 이러한 절삭 공구의 기재로서 알려지는 종래 공지의 것을 특별한 한정 없이 사용할 수 있다. 예컨대, 이러한 기재로서, 초경합금(예컨대 WC기 초경합금, WC 외, Co를 포함하고, 또는 Ti, Ta, Nb 등의 탄질화물을 더 첨가한 것도 포함), 서멧(TiC, TiN, TiCN 등을 주성분으로 하는 것), 고속도강, 세라믹스(탄화티탄, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 산화알루미늄 등), 입방정형 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체, 질화규소 소결체, 또는 산화알루미늄과 탄화티탄으로 이루어지는 혼합체 등을 들 수 있다.

이러한 여러 가지의 기재 중에서도, 특히 본 발명에 있어서는 초경합금(WC기 초경합금)을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 고경도인 텅스텐카바이드를 주체로 하여 코발트 등의 철족 금속을 함유함으로써, 고경도와 고강도를 겸비한 절삭 공구용 기재로서 매우 균형잡힌 합금이기 때문이다.

<피막>

도 3에 도시한 바와 같이 상기 기재(8) 상에 형성되는 피막(9)은, 주로 더 나은 인성의 향상과 더 나은 내마모성의 향상을 목적으로 하여 형성되는 것이며, TiCN으로 이루어지는 제1 피막(10)과, α형 Al₂O₃로 이루어지는 제2 피막(11)을 포함하는 것이다.

또한, 이러한 피막은, 피막과 기재의 밀착성을 더 향상시키거나, 제1 피막과 제2 피막의 밀착성을 더 향상시키거나, 또는 피막 표면의 상태를 개량하는 것을 목적으로 하며, 상기 제1 피막과 상기 제2 피막 이외의 제3 피막을 포함할 수 있다.

이러한 제3 피막으로서는, 예컨대 TiN, TiC, TiCO, TiBN, ZrCN, TiZrCN, AlN, AlON, TiAlN 등을 들 수 있다.

또한, 이러한 제3 피막은, 1층 또는 2층 이상 형성할 수 있고, 그 적층의 형태도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 기재와 제1 피막 사이, 제1 피막과 제2 피막 사이, 또는 제2 피막의 표면 등, 임의의 1 이상의 적층 지점에 형성할 수 있다.

이하, 제1 피막과 제2 피막에 대해서 설명하지만, 설명의 편의상, 제2 피막부터 설명한다.

<제2 피막>

본 발명의 제2 피막은 α형 Al₂O₃로 이루어지는 것이다. 이러한 소재로 구성되는 제2 피막을, 기재의 최외측 표면 또는 최외측 표면 근방에 형성함으로써, 기재의 산화를 효과적으로 방지하는 동시에 절삭 가공시에 있어서 피삭재의 구성 원소가 기재측으로 확산되는 것을 매우 유효하게 방지할 수 있다. 그리고, 이러한 산화나 확산은, 절삭 가공시에 있어서의 발열에 의해 조장되게 되지만, α형 Al₂O₃ 는 고온 안정성도 우수하기 때문에, 이들의 효과가 상승(相乘)적으로 작용함으로써 매우 우수한 효과가 나타난다.

이러한 제2 피막은, α형 Al₂O₃ 단독으로 구성할 수 있지만, 원소 주기율표의 IVa족 원소(Ti, Zr, Hf 등), Va족 원소(V, Nb, Ta 등), VIa족 원소(Cr, Mo, W 등), Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하고 있어도 좋다. 또한, 이와 같은 원소의 함유 형태도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 이와 같은 원소가 상기 α형 Al₂O₃의 결정 격자의 정규 위치에 치환형으로서 들어가는 경우, 이 결정 격자 사이에 침입형으로서 들어가는 경우, 금속간 화합물을 형성하는 경우, 비정질로서 존재하는 경우 등, 어느 형태라도 좋다.

또한, 이와 같은 원소의 농도 분포는, 이 원소가 피막중에 균질로 분포하는 경우, 결정립계에 있어서 고농도 또는 저농도로 분포하는 경우, 이 피막의 표면 부분에 있어서 고농도 또는 저농도로 분포하는 경우 등, 어느 농도 분포를 갖도록 하여 존재하고 있어도 지장이 없다. 또한, 이 원소의 함유 농도는 α형 Al₂O₃의 Al에 대하여 0.01 내지 30 원자%로 함유되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 그 상한이 20 원자%, 더 바람직하게는 10 원자%이며, 그 하한이 0.05 원자%, 더 바람직하게는 0.1 원자%이다. 0.01 원자% 미만에서는, 이러한 원소를 함유함으로써 초래되는 효과(예컨대 고온시에 있어서 고경도를 나타내거나 고강도를 나타내거나, 또는 양호한 윤활성이 부여되는 등의 효과)가 나타나지 않는 경우가 있고, 또한 30 원자%를 넘으면, 이 제2 피막의 결정 격자가 변형되어 경도나 강도가 저하되는 경 우가 있다.

또한, 이러한 제2 피막은, 0.5 내지 20 ㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 그 상한이 10 ㎛, 더 바람직하게는 5 ㎛이며, 그 하한이 1 ㎛, 더 바람직하게는 1.5 ㎛이다. 0.5 ㎛ 미만에서는, 이 제2 피막 자체의 화학적인 안정성이 손상되고, 응착 마모나 확산 마모 등의 마모의 진행이 빨라지는 경우가 있으며, 또한 20 ㎛를 넘으면 막의 강도가 손상되고, 막의 박리나 치핑(chipping)이 발생하며 최종적으로는 결손에 도달하는 경우가 있다.

그리고 이러한 제2 피막은, 경사면에 있어서 압축 응력(S1)를 가지며, 여유면에 있어서 인장 응력(S2)을 갖는 동시에, 이 압축 응력(S1)과 이 인장 응력(S2)이 이하의 식(I)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하고 있다.

441 MPa≤｜S1-S2｜≤3500 MPa … (I)

전술한 바와 같이, 경사면은 절삭 가공시에 있어서 피삭재와 최초로 접촉하는 부분이며, 또한 고온에 노출되는 부분이기 때문에, 이 부분의 응력을 압축 응력(S1)으로 함으로써 인성을 매우 유효하게 향상시킬 수 있다. 여기서 압축 응력이란, 피막에 존재하는 내부 응력(고유 변형)의 일종으로서, 「-」(마이너스)의 수치(단위: MPa)로 나타내는 응력을 말한다. 이 때문에, 압축 응력이 크다고 하는 개념은, 상기 수치의 절대값이 커지는 것을 나타내고, 또한 압축 응력이 작다고 하는 개념은, 상기 수치의 절대값이 작아지는 것을 나타낸다.

그리고, 이 압축 응력(S1)은, 441 Mpa(45 kg/mm²)보다 큰 압축 응력(｜ S1|>441 MPa)을 갖고 있는 것이 특히 바람직하다. 이에 따라, 거의 통상의 사용 조건하에 있어서 충분해지는 인성을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 제2 피막에 있어서는, 여유면에 있어서의 응력을 인장 응력(S2)으로 함으로써, 내마모성의 유지를 도모하는 동시에 피막 자체가 박리되는 것을 방지한 것이다. 여기서 인장 응력이란, 이것도 피막에 존재하는 내부 응력(고유 변형)의 일종으로서, 「+」(플러스)의 수치(단위: MPa)로 나타내는 응력을 말한다. 이 때문에 인장 응력이 크다고 하는 개념은, 상기 수치가 커지는 것을 나타내고, 또한 인장 응력이 작다고 하는 개념은, 상기 수치가 작아지는 것을 나타낸다. 이 여유면의 인장 응력(S2)은 기재가 초경합금인 경우, 통상 50 MPa 내지 300 MPa의 값을 갖는다.

그리고 또한, 본 발명의 제2 피막에 있어서는, 상기 압축 응력(S1)과 상기 인장 응력(S2)이 상기 식(I)에 의해 규정되는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 500 MPa≤｜S1-S2｜≤3000 MPa이다.

이에 따라, 특히 고도의 레벨에서의 인성과 내마모성의 양립을 도모하는 것이 가능해진 것이다. 상기에 있어서, 압축 응력(S1)과 인장 응력(S2)의 차의 절대값(｜S1-S2｜)이 441 MPa(45 kg/mm²) 미만이 되면, 인성의 향상 작용을 충분히 달성시킬 수 없게 되는 한편, 3500 MPa를 넘으면 이 제2 피막이 기재로부터 박리된다고 하는 상태를 초래할 우려가 있다.

본 발명의 제2 피막에 있어서, 상기와 같은 응력 분포를 형성시키는 방법으 로서는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 α형 Al₂O₃로 이루어지는 피막을 공지의 화학적 증착법(CVD법)에 의해 형성하고, 이 피막은 통상의 인장 응력을 가진 것으로 되기 때문에 이 피막의 경사면 부분에 대하여 브러시 처리, 블라스트 처리(예컨대 샌드 블라스트 처리나 습식 블라스트 처리를 포함), 쇼트피닝 처리, 또는 PVD의 충격 처리 등의 각종 방법에 의해 압축 응력을 부여함으로써 원하는 응력 분포를 형성할 수 있다.

한편, 이러한 α형 Al₂O₃로 이루어지는 피막은, 공지의 물리적 증착법(PVD법)에 의해 형성할 수도 있고, 이 경우 이 피막은 통상의 압축 응력을 가진 것으로 되기 때문에, 이 피막의 여유면 부분에 대하여 가열 처리, 레이저 처리 또는 고주파 처리 등의 각종 방법에 의한 처리를 실시함으로써 그 부분의 압축 응력을 해제하고, 인장 응력을 부여한다고 하는 방법을 채용할 수도 있다.

또한, 이러한 응력 분포는 X선 응력 측정 장치에 의한 sin²Φ법에 의해, 측정 회절면으로서 α형 Al₂O₃의 (116)면을 선택함으로써 측정할 수 있다. 상기 경사면과 여유면은, 각각 소정의 면적을 갖는 것이기 때문에, 상기 압축 응력(S1)과 상기 인장 응력(S2)은 각각 각 면에 포함되는 임의의 점 10점(이들의 각 점은 각 면의 응력을 대표할 수 있도록 서로 0.5 mm 이상의 거리를 두고 선택하는 것이 바람직함)의 응력을 이 방법에 의해 측정하고, 그 평균값을 구함으로써 측정할 수 있다.

이러한 X선을 이용한 sin²Φ법은, 다결정 재료의 잔류 응력의 측정 방법으로서 널리 이용되고 있는 것이며, 예컨대 「X선 응력 측정법」(일본재료학회, 1981년 주식회사 요켄도 발행)의 54 내지 66 페이지에 상세히 설명되어 있는 방법을 이용하면 좋다.

또한, 상기와 같이 응력 분포를 2θ-sin²Φ선도로부터 구하기 위해서는, 피막의 영율과 포아송비가 요구된다. 그러나 이 영율은 다이내믹 경도계 등을 이용하여 측정할 수 있고, 포아송비는 재료에 의해 크게 변화하지 않기 때문에 0.2 전후의 값을 이용하면 좋다. 본 발명에서는, 특히 정확한 응력값이 중요해지는 것이 아니라, 응력차가 중요하다. 이 때문에 2θ-sin²Φ선도로부터 응력차를 구함에 있어서, 영율을 이용하지 않고 격자정수 및 격자면 간격을 구함으로써 응력 분포의 대용으로 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제2 피막이 상기와 같이 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 경우에 있어서도, 거의 동등한 2θ의 위치에 (116)면이 존재하기 때문에, 상기와 마찬가지로 하여 응력을 측정할 수 있다.

<제1 피막>

본 발명의 제1 피막은, 상기 기재와 상기 제2 피막 사이에 위치하고, TiCN으로 이루어지는 것이다. 상기 α형 Al₂O₃로 이루어지는 제2 피막은, 상기와 같은 우 수한 효과를 갖는 것이지만, 상대적으로 취약하다고 하는 특성을 갖고 있고, 이 때문에 연삭 마모 저항성이 특히 중시되는 절삭 온도가 비교적 낮은 용도에 있어서 보다 고도의 내마모성이 요구되는 경우가 있다. 본 발명의 제1 피막은 정확하게 이러한 요구를 만족시키는 것을 목적으로 하여 형성되는 것이며, 자체적으로는 고온에서의 절삭으로 산화되기 쉽다고 하는 특성이 있지만 매우 높은 경도를 갖기 때문에, 상기 제2 피막과 기재 사이에 위치함으로써, 내마모성을 비약적으로 향상시키는 작용을 발휘하는 것이다.

이러한 제1 피막은, TiCN 단독으로 구성할 수 있지만, 산소를 더 함유하고 있어도 좋다. 또한, 이러한 산소의 함유 형태도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 산소가 상기 TiCN의 결정 격자의 정규 위치에 치환형으로서 들어가는 경우, 이 결정 격자 사이에 침입형으로서 들어가는 경우, 비정질로서 존재하는 경우 등, 어느 형태라도 좋다.

또한, 제1 피막은, 상기와 같이 산소를 함유할 수도 있고, 또한 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유할 수도 있다. 이들 원소는, 산소와 함께 또는 산소를 포함하지 않고 그 단독으로 함유될 수 있으며, 상기한 산소와 마찬가지로 어느 함유 형태를 취할 수도 있다.

이와 같이 제1 피막은, TiCN 단독으로 구성되는 것 이외에도, TiCN을 주 구성으로 하고, 산소를 비롯한 상기와 같은 각 원소를 포함할 수도 있다.

또한, 이러한 산소 등의 원소의 농도 분포는, 이 원소가 피막 중에 균질하게 분포되는 경우, 결정립계에 있어서 고농도 또는 저농도로 분포하는 경우, 이 피막의 표면 부분에 있어서 고농도 또는 저농도로 분포하는 경우 등, 어느 농도 분포를 갖도록 하여 존재하고 있어도 지장이 없다. 또한, 이러한 산소 등의 원소의 함유 농도는 TiCN의 C 및 N의 합계에 대하여 0.1 내지 40 원자%로 함유되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 그 상한이 30 원자%, 더 바람직하게는 20 원자%이며, 그 하한이 1 원자%, 더 바람직하게는 5 원자%이다. 0.1 원자% 미만에서는, 산소 등의 원소를 함유함으로써 초래되는 효과(예컨대 결정립의 미세화 등)가 나타나지 않는 경우가 있고, 또한 40 원자%를 넘으면 막의 결정 격자가 변형되어 경도나 강도가 저하되는 경우가 있다.

또한, 이러한 제1 피막은, 2 내지 20 ㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 그 상한이 15 ㎛, 더 바람직하게는 10 ㎛이며, 그 하한이 2.5 ㎛, 더 바람직하게는 3 ㎛이다. 2 ㎛ 미만에서는 마모가 진행되고, 이에 따라 기재가 노출됨으로써 마모가 현저히 더 진행되는 경우가 있으며, 또한 20 ㎛를 넘으면 막의 강도가 손상되고, 막의 박리나 치핑이 발생하며, 최종적으로는 결손에 도달하는 경우가 있다.

또한, 이러한 제1 피막은, 종횡비가 3 이상인 기둥 모양의 구조를 갖는 동시에, 그 평균 입자 지름이 0.05 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하인 결정 조직을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 결정 조직을 가짐으로써, 연삭 마모 저항성을 더 향상시킬 수 있다. 여기서 종횡비란, 제1 피막에 포함되는 결정의 평균 입자 지름을 이하와 같은 방법으로 측정하고, 제1 피막의 막 두께를 이 평균 입자 지름으로 나눈 수치를 말한다. 이러한 평균 입자 지름의 측정은, 이 제1 피막의 단면을 경면(鏡面) 가공하는 동시에 결정의 입계를 에칭한 후, 이 제1 피막의 막 두께의 1/2 지점에 있어서의 각 결정의 폭(막 두께의 방향에 대하여 수직이 되는 방향의 각 결정의 폭)을 측정하고, 그 폭의 평균값을 평균 입자 지름으로 함으로써 측정할 수 있다.

이러한 종횡비가 3 미만인 경우, 연삭 마모 저항성을 향상시킬 수 없게 되는 경우가 있다. 또한, 이 종횡비는 수치가 커질수록 연삭 마모 저항성이 향상하기 때문에, 굳이 그 상한을 규정할 필요는 없지만, 종횡비가 300을 넘는 것은, 결정이 너무 미세하게 되어 조직이 취약해져 내결손성이 나빠지는 경우가 있다. 종횡비는, 보다 바람직하게는 7 내지 200이며, 더 바람직하게는 그 상한이 100, 특히 바람직하게는 50이고, 그 하한이 15, 특히 바람직하게는 20이다.

또한, 평균 입자 지름이 0.05 ㎛ 미만인 경우, 결정이 너무 미세하게 되어 조직이 취약해져 내결손성이 악화되는 경우가 있다. 평균 입자 지름이 1.5 ㎛를 넘으면, 결정 조직이 거칠어져 표면의 요철도 악화되고, 칩의 흐름 등 절삭 저항이 악화되는 경우가 있다. 평균 입자 지름은, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 그 상한이 0.6 ㎛, 특히 바람직하게는 0.4 ㎛이고, 그 하한이 0.15 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 ㎛이다.

이러한 제1 피막은, 인장 응력을 갖거나, 또는 인장 응력이 해제되어 실질적으로 응력을 갖지 않은 것이 바람직하다. 제1 피막의 응력을 이러한 응력으로 함으로써, 기재와의 사이에서 고도의 밀착성을 얻을 수 있는 동시에, 특히 우수한 내마모성을 실현시킬 수 있다. 통상, 기재가 초경합금인 경우, 이러한 인장 응력은 50 MPa 내지 300 MPa의 값을 갖는다.

또한, 이러한 제1 피막은, 경사면에 있어서 인장 응력(SS1)을 가지며, 여유면에 있어서 인장 응력(SS2)을 갖는 동시에, 인장 응력(SS1)과 인장 응력(SS2)이 이하의 식(Ⅱ)에 의해 규정된 것으로 하는 것이 바람직하다.

0≤｜SS1-SS2｜≤500 MPa … (Ⅱ)

여기서 경사면과 여유면은, 상기 제2 피막의 경우와 동일한 영역을 나타낸다. 그리고, 인장 응력(SS1)과 인장 응력(SS2)의 차의 절대값(｜SS1-SS2｜)을 상기 식(Ⅱ)에서 나타내는 범위 내의 것으로 하는 규정은, 상기 제2 피막에 있어서 상기 소정의 응력 분포를 갖는 것을 목적으로 하여 행해지는 경사면에 대한 처리(또는 여유면에 대한 처리)의 영향이, 이 제1 피막에는 실질적으로 전달되지 않는 편이 바람직하다는 것을 나타내는 것이다. 즉, 제1 피막에 있어서는, 제2 피막과 같은 응력 분포를 실질적으로 갖고 있을 필요는 없다. 반대로, 인장 응력(SS1)과 인장 응력(SS2)의 차의 절대값(｜SS1-SS2｜)이 500 MPa를 넘으면, 하층과의 밀착성을 손상하고, 막의 박리나 치핑이 발생하며, 최종적으로는 결손에 도달한다고 하는 문제점을 갖는 경우가 있다. 인장 응력(SS1)과 인장 응력(SS2)의 차의 절대값(｜SS1-SS2｜)의 상한은, 보다 바람직하게는 200 MPa, 더 바람직하게는 100 MPa이다.

이러한 제1 피막은, 공지의 CVD법에 의해 형성할 수 있다. 이에 따라, 동시에 제1 피막에 대하여 인장 응력을 부여할 수 있다. 한편, 이러한 제1 피막은, 공지의 PVD법에 의해 형성할 수도 있고, 이 경우 이 피막은 통상의 압축 응력을 가진 것이 된다. 따라서, 이러한 압축 응력을 인장 응력으로 변경하거나, 또는 인장 응 력을 해제하여 실질적으로 응력을 갖지 않는 상태로 하기 위해서는, 이 제1 피막에 대하여 가열 처리, 레이저 처리 또는 고주파 처리 등의 각종 방법에 의한 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 제1 피막의 응력은, X선 응력 측정 장치에 의한 sin²Φ법에 의해, 측정 회절면으로서 TiCN의 (422)면을 선택함으로써, 상기 제2 피막의 경우와 마찬가지로 하여 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 피막이 상기한 바와 같이 산소 등의 원소를 더 함유하는 경우에 있어서도, 거의 동등한 2θ의 위치에 (422)면이 존재하기 때문에, 마찬가지로 하여 응력을 측정할 수 있다.

<표면 거칠기>

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 그 경사면의 증가 표면적비를 A, 그 여유면의 증가 표면적비를 B로 한 경우에, 이하의 식(Ⅲ)에 의해 규정되는 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하다.

0.05≤A/B≤0.50 … (Ⅲ)

여기서, 증가 표면적비란, 피막 표면의 면 거칠기를 3차원적인 시점으로부터 규정하는 것이며, 높이 방향뿐인 2차원적인 면 거칠기를 규정하는 종래의 면 거칠기 Ra나 Rmax와는 전혀 다른 개념을 갖는 것이다. 즉, 이 증가 표면적비는 소정의 측정 시야에 포함되는 수직 방향과 수평 방향의 전체 방향의 요철을 포함하여 얻어지는 총 표면적(a1)과 같은 측정 시야의 2차원적인 면적(a2)과의 비 a1/a2로부터 1을 뺀 (a1/a2)-1로 나타내는 것이다. 이 증가 표면적비는 값이 작아질수록, 평활 성이 향상되는 것을 나타낸다. 이러한 증가 표면적비는, 보다 구체적으로는 주식회사 엘리오닉스제 전자선 3차원 거칠기 해석 장치(ERA-8000 등)를 이용하여 측정한 값으로부터 구할 수 있다. 예컨대, 피막 표면의 거시적인 곡절을 배제하고 미세한 요철을 측정 가능하게 하기 위해 배율을 5000배로 설정하여 피막 표면을 측정하며, 경사면 및 여유면에 있어서 측정 시야 내의 수평 방향과 수직 방향의 샘플링수를 각각 280점, 210점으로 함으로써 측정할 수 있다. 또한, 이와 같은 원리로 계측 가능한 장치이면, 그 장치를 이용하여 측정할 수 있다.

그리고, 상기와 같이 하여 측정된 이 경사면의 증가 표면적비를 A, 여유면의 증가 표면적비를 B로 한 경우에, A/B값이 상기한 식(Ⅲ)에 의해 규정되는 것이 바람직하다. 이 A/B값이 식(Ⅲ)으로 규정되는 범위 내의 수치를 나타냄으로써, 경사면의 평활성이 특히 평활한 것이 되기 때문에, 절삭 가공시의 칩의 배출성이 특히 양호해지고, 경사면의 온도 상승을 억제하는 효과가 발휘된다. 이것은, 절삭 가공시에 있어서, 고온이 되는 칩이 양호하게 배출되기 때문에, 이에 수반하여 경사면의 온도 상승이 억제되기 때문이라고 생각된다.

상기 A/B값이 0.50을 넘으면, 칩의 배출성이 뒤떨어져 상기와 같은 효과를 기대할 수 없게 되는 한편, 0.05 미만으로 하여도, 상기 효과에 큰 차이가 없이 평활 처리에 비용이 요구되어 경제적으로 불리해진다.

본 발명의 표면 피복 절삭 공구가 식(Ⅲ)으로 규정되는 표면 거칠기를 갖기 위해서는, 표면, 특히 그 경사면에 대하여 공지의 연마 처리나 평활 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 처리로서는, 예컨대 버프 연마, 브러시 연마, 배 럴 연마, 다이아몬드 래핑(lapping), 블라스트 연마 등을 들 수 있다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.

<실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4>

WC: 86 질량%, Co: 8.0 질량%, TiC: 2.0 질량%, NbC: 2.0 질량%, ZrC: 2.0 질량%의 배합 비율로 각 원재료 분말을 볼밀(ball mill)을 이용하여 72 시간 습식 혼합하였다. 계속해서, 이 혼합물을 건조한 후, 프레스 성형하였다. 그리고 그 후, 진공 분위기중에서 1420℃, 1시간의 조건으로 소결을 행하였다.

얻어진 소결체의 날끝 능선부에 대하여 SiC 브러시호닝 처리에 의해 모따기 가공을 행하고, ISO·SNMG120408의 팁 형상을 갖는 WC기 초경합금 1회용(throwaway) 절삭 공구의 기재를 작성하였다.

이 기재 표면에 대하여, 화학 증착법인 공지의 열 CVD법을 이용하여 이하의 구성의 피막을 형성하였다. 즉, 기재 상에 우선 두께 0.5 ㎛의 TiN막을 형성하고, 그 위에 제1 피막인 두께 7.0 ㎛의 TiCN막을 형성하며, 그 위에 두께 0.5 ㎛의 TiN막을 형성하고, 그 위에 제2 피막인 두께 3.0 ㎛의 α형 Al₂O₃막을 형성하며, 그 위에 두께 0.5 ㎛의 TiN 막을 형성함으로써, 기재와 이 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 표면 피복 절삭 공구를 제작하였다. 이 피막은, 상기한 바와 같이 TiCN으로 이루어지는 제1 피막과 α형 Al₂O₃로 이루어지는 제2 피막을 포함하는 것이며, 이 제1 피막은 이 기재와 이 제2 피막 사이에 위치하는 것이었다.

계속해서, 이와 같이 하여 제작된 표면 피복 절삭 공구의 경사면 전체면에 대하여 투사압 0.01 내지 0.5 MPa, 투사 거리 0.5 내지 200 mm, 미분(微粉) 농도 5 내지 40 vol%의 조건하에서, 입자 지름 250 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 등의 세라믹 지립(砥粒)에 의한 습식 블라스트 처리를 실시함으로써 이하의 표 1에 나타내는 응력 분포(각 제2 피막에 있어서 ｜S1-S2｜값 및 각 제1 피막에 있어서 ｜SS1-SS2｜값)를 갖는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 표면 피복 절삭 공구를 제작하였다. 이러한 본 발명의 실시예 1 내지 5의 표면 피복 절삭 공구는, 각각 제2 피막의 경사면에 있어서 압축 응력(S1)를 가지며, 여유면에 있어서는 인장 응력(S2)을 갖는 것이고, 또한 제1 피막은 인장 응력을 갖거나, 또는 인장 응력이 해제되어 실질적으로 응력을 갖지 않은 것이었다.

또한, 각 실시예 및 비교예의 상기 응력 분포(각 제2 피막에 있어서의 ｜S1-S2｜값 및 각 제1 피막에 있어서의 ｜SS1-SS2｜값)는, 상기 습식 블라스트 처리의 조건을 상기 수치 범위 내에서 적절하게 조정함으로써 형성하고, 그 응력 분포(각 제2 피막에 있어서의 ｜S1-S2｜값 및 각 제1 피막에 있어서의 ｜SS1-SS2｜값)는 전술한 sin²Φ법에 의해 측정하였다.

또한, 실시예 1 내지 5의 표면 피복 절삭 공구의 제1 피막은, 전술한 방법에 의해 측정한 결과, 종횡비가 30인 기둥 모양의 구조를 갖는 동시에, 그 평균 입자 지름이 0.23 ㎛인 결정 조직을 갖고 있었다.

그리고, 이들의 표면 피복 절삭 공구에 대하여 하기 조건으로 선삭 절삭 시험을 실시하고, 결손이 발생할 때까지의 시간을 측정하였다. 결손이 발생할 때까지의 시간이 긴 것일수록, 인성 및 내마모성이 우수한 것을 나타내고 있다.

<시험 조건>

피삭재: SCM 435 홈이 형성된 둥근 막대

절삭 속도: 230 m/min

이송: 0.15 mm/rev

슬릿: 1.0 mm

절삭유: 없음

	제2 피복의 ｜S1-S2｜값	제1 피복의 ｜SS1-SS2｜값	결손이 발생할 때 까지의 시간
실시예 1	460 MPa	10 MPa	14.7 분
실시예 2	1000 MPa	40 MPa	17.5 분
실시예 3	1500 MPa	0 MPa	16.5 분
실시예 4	1500 MPa	130 MPa	18.0 분
실시예 5	3450 MPa	400 MPa	19.5 분
비교예 1	0 MPa	0 MPa	1.0 분
비교예 2	50 MPa	30 MPa	1.9 분
비교예 3	400 MPa	0 MPa	3.0 분
비교예 4	4000 MPa	30 MPa	5.0 분

표 1로부터 명백한 바와 같이, 표면 피복 절삭 공구의 제2 피막에 대해서 상기 식(I)에 있어서의 압축 응력(S1)과 인장 응력(S2) 차의 절대값(｜S1-S2｜)이 441 MPa 이상 3500 MPa 이하인 것(실시예 1 내지 5)은, 그 차의 절대값이 그 범위 밖인 것(비교예 1 내지 4)에 비해 인성 및 내마모성이 고도로 양립된 것이었다.

또한, 실시예 1 내지 5의 표면 피복 절삭 공구 각각에 대해서, 경사면의 증가 표면적비 A와 여유면의 증가 표면적비 B를 전자선 3차원 거칠기 해석 장치(ERA-8000, 주식회사 엘리오닉스제)에 의해 측정한 결과, A/B는 실시예 1이 0.61, 실시예 2가 0.49, 실시예 3이 0.41, 실시예 4가 0.43, 실시예 5가 0.45이었다.

<실시예 6 내지 10>

실시예 1 내지 5의 표면 피복 절삭 공구 각각의 경사면에 대하여, 이하의 평활 처리를 실시하였다(실시예 1의 것이 본 실시예 6에 대응하고, 이후의 것도 각각 번호순의 대응 관계를 갖는다).

즉, 각 표면 피복 절삭 공구의 각각의 경사면에 대하여, 표 2에 나타낸 바와 같이 다른 입도(# 400 내지 # 4000)의 다이아몬드 지립을 사용하는 동시에 다른 래핑 처리 시간을 채용함으로써, 평활 처리를 실시하였다.

그 후, 이러한 평활 처리를 실시한 표면 피복 절삭 공구 각각에 대해서, 경사면의 증가 표면적비 A와 여유면의 증가 표면적비 B를 전자선 3차원 거칠기 해석 장치(ERA-8000, 주식회사 엘리오닉스제)에 의해 측정한 결과, A/B는 표 2와 같다.

그리고, 이들 표면 피복 절삭 공구에 대하여 상기와 같은 조건으로 선삭 절삭 시험을 실시하고, 결손이 발생할 때까지의 시간을 측정하였다. 결손이 발생할 때까지의 시간이 긴 것일수록, 인성 및 내마모성이 우수한 것을 나타내고 있다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

	다이아몬드 지립의 입도	래핑 처리 시간	A/B	결손이 발생할 때까지의 시간
실시예 6	#1200	15 분	0.48	18.2 분
실시예 7	#1000	15 분	0.35	22.0 분
실시예 8	#400	5 분	0.37	24.9 분
실시예 9	#3000	60 분	0.13	32.2 분
실시예 10	#4000	60 분	0.05	37.0 분

표 1 및 표 2로부터 명백한 바와 같이, 표면 피복 절삭 공구에 있어서 A/B가 0.05 이상 0.50 이하인 것(실시예 2 내지 10)은, 실시예 1(A/B가 0.61)에 비해, 더 우수한 인성 및 내마모성을 나타내고, 특히 A/B가 작아지면 작아질수록, 보다 우수한 인성 및 내마모성이 나타났다.

본 명세서 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시를 위한 것이고 제한적인 것이 아닌 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

기재(基材)(8)와, 이 기재(8)상에 형성된 피막(9)을 구비하는 표면 피복 절삭 공구(1)로서,

상기 피막(9)은 TiCN으로 이루어지는 제1 피막(10)과, α형 Al₂O₃으로 이루어지는 제2 피막(11)을 포함하고,

상기 제1 피막(10)은 상기 기재(8)와 상기 제2 피막(11) 사이에 위치하며,

상기 제2 피막(11)은 경사면(2)에 있어서 압축 응력(S1)를 갖고, 여유면(3)에 있어서 인장 응력(S2)을 갖는 동시에, 상기 압축 응력(S1)과 상기 인장 응력(S2)이 이하의 식(I)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.

441 MPa≤｜S1-S2｜≤3500 MPa … (I)
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은 인장 응력을 갖거나, 또는 인장 응력이 해제되어 실질적으로 응력을 갖지 않은 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은, 경사면(2)에 있어서 인장 응력(SS1)을 가지며, 여유면(3)에 있어서 인장 응력(SS2)을 갖는 동시에, 상기 인장 응력(SS1)과 상기 인장 응력(SS2)이 이하의 식(Ⅱ)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.

0≤｜SS1-SS2｜≤500 MPa … (Ⅱ)
제1항에 있어서, 상기 표면 피복 절삭 공구(1)는, 그 경사면(2)의 증가 표면적비를 A, 그 여유면(3)의 증가 표면적비를 B로 한 경우에, 이하의 식(Ⅲ)에 의해 규정되는 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.

0.05≤A/B≤0.50 … (Ⅲ)
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은 산소를 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 제2 피막(11)은 원소 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Si, Y, B 및 S로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은 종횡비가 3 이상인 기둥 모양의 구조 를 갖는 동시에, 그 평균 입자 지름이 0.05 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하인 결정 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.
제1항에 있어서, 상기 제1 피막(10)은 2 내지 20 ㎛의 두께를 가지며, 상기 제2 피막(11)은 0.5 내지 20 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 피복 절삭 공구.