KR20200003086A - 피복 공구 및 이것을 구비한 절삭 공구 - Google Patents

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Abstract

일 형태의 피복 공구는 기체와, 기체 상에 위치하는 피복층을 구비하고, 피복층은 알루미늄 및 티탄을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하는 복수의 AlTi층과, 알루미늄 및 크롬을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하는 복수의 AlCr층을 갖고, AlTi층 및 AlCr층이 교대로 적층된 구성으로서, 복수의 AlCr층은 제 1 AlCr층과, 제 1 AlCr층보다 기체로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlCr층을 갖고, 제 2 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 제 1 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높다.

Description

피복 공구 및 이것을 구비한 절삭 공구
본 개시는 절삭 가공에 있어서 사용되는 피복 공구에 관한 것이다.
선삭(旋削) 가공 및 전삭(轉削) 가공과 같은 절삭 가공에 사용되는 피복 공구로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 표면 피복 절삭 공구(피복 공구)가 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 피복 공구는 공구 기체와, (Ti1 - zAlz)N으로 표시되는 A층 및 (Cr1 -x- yAlxMy)N으로 표시되는 B층이 공구 기체의 표면에 있어서 교대로 적층되어 이루어지는 경질 피복층을 구비하고 있다. 이때, B층에 있어서의 Cr, Al, M의 원자비로의 함유 비율을 나타내는 x 및 y의 값은 0.03≤x≤0.4, 0≤y≤0.05이며, Cr의 함유 비율은 0.55∼0.97이다.
Cr 및 Al을 함유하는 층(B층)에 있어서의 Cr의 함유 비율이 높을 경우에는, B층에 있어서의 인성이 저하되기 때문에 피복층이 공구 본체로부터 박리되기 쉬워진다. 또한, Cr의 함유 비율이 낮을 경우에는, B층에 있어서의 경도가 저하되기 때문에 피복층의 마모가 진행되기 쉬워진다. 그 때문에, 밀착성 및 내마모성이 우수한 피복 공구가 요구되고 있다.
일본 특허공개 2017-042906호 공보
일 형태에 근거하는 피복 공구는 기체와, 상기 기체 상에 위치하는 피복층을 구비하고, 상기 피복층은 알루미늄 및 티탄을 함유하는 복수의 AlTi층과, 알루미늄 및 크롬을 함유하는 복수의 AlCr층을 갖고, 상기 AlTi층 및 상기 AlCr층이 교대로 적층된 구성으로서, 복수의 상기 AlCr층은 제 1 AlCr층과, 상기 제 1 AlCr층보다 상기 기체로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlCr층을 갖고, 상기 제 2 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상기 제 1 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높다.
도 1은 일 실시형태의 피복 공구를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 피복 공구에 있어서의 A-A 단면의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 영역 B1에 있어서의 확대도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 영역 B2에 있어서의 확대도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 피복 공구에 있어서의 크롬의 함유 비율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 일 실시형태의 절삭 공구를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 영역 B3에 있어서의 확대도이다.
이하, 일 실시형태의 피복 공구(1)에 대해서, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이하에 참조하는 각 도면은 설명의 편의상 본 실시형태를 설명하는데 있어서 필요한 주요 부재만을 간략화해서 나타낸 것이다. 따라서, 피복 공구는 참조하는 각 도면에 나타내고 있지 않은 임의의 구성 부재를 구비할 수 있다. 또한, 각 도면 중의 부재의 치수는 실제의 구성 부재의 치수 및 각 부재의 치수 비율 등을 충실하게 나타내는 것은 아니다.
본 실시형태의 피복 공구(1)는 사각판 형상이며, 사각형의 제 1 면(3)(도 1에 있어서의 상면)과, 제 2 면(5)(도 1에 있어서의 측면)과, 제 1 면(3) 및 제 2 면(5)이 교차하는 능선의 적어도 일부에 위치하는 절삭날(7)을 갖고 있다.
본 실시형태의 피복 공구(1)에 있어서는 제 1 면(3)의 외주의 전체가 절삭날(7)로 되어 있어도 좋다. 피복 공구(1)는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 사각형의 제 1 면(3)에 있어서의 한 변만 또는 부분적으로 절삭날(7)을 갖는 것이어도 좋다.
제 1 면(3)은 적어도 일부에 경사면 영역(3a)을 갖고 있어도 좋다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 면(3)에 있어서의 절삭날(7)을 따른 영역이 경사면 영역(3a)으로 되어 있다. 제 2 면(5)은 적어도 일부에 플랭크면 영역(5a)을 갖고 있어도 좋다. 본 실시형태에 있어서는, 제 2 면(5)에 있어서의 절삭날(7)을 따른 영역이 플랭크면 영역(5a)으로 되어 있다. 그 때문에, 경사면 영역(3a) 및 플랭크면 영역(5a)이 교차하는 부분에 절삭날(7)이 위치하고 있다고 바꿔 말해도 좋다.
도 1에서는, 제 1 면(3)에 있어서의 경사면 영역(3a) 및 그 이외의 영역의 경계와, 제 2 면(5)에 있어서의 플랭크면 영역(5a) 및 그 이외의 영역의 경계를 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 도 1에 있어서는, 제 1 면(3) 및 제 2 면(5)이 교차하는 능선의 모두가 절삭날(7)인 예가 나타내어져 있기 때문에, 제 1 면(3)에 있어서 절삭날(7)을 따른 환 형상의 일점 쇄선이 나타내어져 있다.
피복 공구(1)의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 본 실시형태에 있어서는 제 1 면(3)의 한 변의 길이가 3∼20mm 정도로 설정된다. 또한, 제 1 면(3)로부터 제 1 면(3)의 반대측에 위치하는 면(도 1에 있어서의 하면)까지의 높이는 5∼20mm 정도로 설정된다.
본 실시형태의 피복 공구(1)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 사각판 형상의 기체(9)와 이 기체(9)의 표면을 피복하는 피복층(11)을 구비하고 있다. 피복층(11)은 기체(9)의 표면의 전체를 덮고 있어도 좋고, 또한 일부만을 덮고 있어도 좋다. 기체(9)의 일부만을 피복하고 있을 때에는 피복층(11)은 기체(9) 상의 적어도 일부에 위치하고 있다고도 말할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 피복층(11)은 적어도 제 1 면(3)에 있어서의 절삭날(7)을 따른 경사면 영역(3a) 및 제 2 면(5)에 있어서의 절삭날(7)을 따른 플랭크면 영역(5a)에 존재하고 있다. 도 1에 있어서는, 경사면 영역(3a)을 포함하는 제 1 면(3)의 전체 및 플랭크면 영역(5a)을 포함하는 제 2 면(5)의 전체에 피복층(11)이 존재하는 예가 나타내어져 있다. 피복층(11)의 두께로서는, 예를 들면 0.1∼10㎛ 정도로 설정할 수 있다. 또한, 피복층(11)의 두께는 일정해도, 장소에 따라 달라도 좋다.
피복층(11)은, 도 3 및 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 AlTi층(13)과 복수의 AlCr층(15)을 갖고 있다. AlTi층(13)은 알루미늄 및 티탄을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하고 있다. 또한, AlCr층(15)은 알루미늄 및 크롬을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하는 복수의 AlCr층(15)을 갖고 있다.
AlTi층(13)은 질화물일 경우에는 AlTiN으로 표시할 수 있다. 또한, AlTi층(13)은 탄질화물일 경우에는 AlTiCN으로 표시할 수 있다. 또한, AlTiCN의 C와 N의 비율은 1대 1 이외이어도 좋다.
마찬가지로, AlCr층(15)은 질화물일 경우에는 AlCrN으로 표시할 수 있다. 또한, AlCr층(15)은 탄질화물일 경우에는 AlCrCN으로 표시할 수 있다. 또한, AlCrCN의 C와 N의 비율은 1대 1 이외이어도 좋다.
피복층(11)은 복수의 AlTi층(13) 및 복수의 AlCr층(15)이 교대로 적층된 구성으로 되어 있다. 피복층(11)의 적층 구조는 주사형 전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscopy) 또는 투과형 전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscopy)을 사용한 단면 측정에 의해 평가하는 것이 가능하다.
AlTi층(13)은 알루미늄 및 티탄에 추가해서, Si, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr 및 W 등의 금속 성분을 함유하고 있어도 좋다. 단, 상기 금속 성분과 비교해서 알루미늄 및 티탄의 함유 비율이 높아져 있다. 상기 금속 성분과 비교해서 알루미늄 및 티탄의 함유 비율이 높기 때문에, AlTi층(13)은 알루미늄 및 티탄을 주성분으로서 함유하고 있다고 간주할 수 있다. 또한, 상기에 있어서의 「함유 비율」이란, 원자비로의 함유 비율을 나타내고 있다.
AlCr층(15)은 알루미늄 및 크롬에 추가해서, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Ti 및 W 등의 금속 성분을 함유하고 있어도 좋다. 단, 상기 금속 성분과 비교해서 알루미늄 및 크롬의 함유 비율이 높아져 있다. 상기 금속 성분과 비교해서 알루미늄 및 크롬의 함유 비율이 높기 때문에, AlCr층(15)은 알루미늄 및 크롬을 주성분으로서 함유하고 있다고 간주할 수 있다.
AlTi층(13) 및 AlCr층(15)의 조성은, 예를 들면 에너지 분산형 X선 분광 분석법(EDS) 또는 X선 광전자 분광 분석법(XPS)에 의해 측정하는 것이 가능하다.
AlTi층(13) 및 AlCr층(15)의 수는 특정한 값에 한정되는 것은 아니다. AlTi층(13) 및 AlCr층(15)의 수는 각각 2개 이상이면 좋다. AlTi층(13) 및 AlCr층(15)의 수는, 예를 들면 2∼500으로 설정할 수 있다.
AlTi층(13) 및 AlCr층(15)의 두께는 특정한 값에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 각각 5nm∼100nm로 설정할 수 있다. 또한, 복수의 AlTi층(13) 및 복수의 AlCr층(15)의 두께는 일정해도 좋고, 서로 달라도 좋다.
본 실시형태에 있어서의 복수의 AlCr층(15)은, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 AlCr층(15a) 및 제 2 AlCr층(15b)을 갖고 있다. 제 2 AlCr층(15b)은 제 1 AlCr층(15a)보다 기체(9)로부터 떨어져 위치하고 있다. 이때, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 제 2 AlCr층(15b)에 있어서의 크롬의 함유 비율이 제 1 AlCr층(15a)에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높아져 있다.
AlCr층(15)은 크롬의 함유 비율이 낮으면 잔류 응력이 작다. 또한, AlCr층(15)은 크롬의 함유 비율이 높으면 경도가 높아진다.
본 실시형태에 있어서는, 제 2 AlCr층(15b)보다 기체(9) 가까이에 위치하는 제 1 AlCr층(15a)에 있어서의 Cr의 함유 비율이 상대적으로 낮기 때문에, 피복층(11)이 기체(9)로부터 박리되기 어렵다.
또한, 제 1 AlCr층(15a)보다 기체(9)로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlCr층(15b)에 있어서의 Cr의 함유 비율이 상대적으로 높기 때문에, 피복층(11)의 마모가 진행되기 어렵다.
그 때문에, 본 실시형태의 피복 공구(1)는 밀착성 및 내마모성이 우수하다.
또한, 도 5에 있어서는, 복수의 AlCr층(15) 중 기체(9)로부터의 위치, 즉 기체(9)의 측으로부터 카운팅하여 몇 번째의 AlCr층(15)인지를 횡축에 나타냄과 아울러, Cr의 함유 비율을 종축에 나타내고 있다.
복수의 AlCr층(15)은, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 AlCr층(15a) 및 제 2 AlCr층(15b)에 추가해서, 제 1 AlCr층(15a) 및 제 2 AlCr층(15b) 사이에 위치하는 제 3 AlCr층(15c)을 더 갖고 있어도 좋다. 또한, 도 4에 있어서는, 피복층(11)은 3개 이상의 AlCr층(15)을 갖고 있고, 또한 제 1 AlCr층(15a)과 제 3 AlCr층(15c) 사이, 및 제 3 AlCr층(15c)과 제 2 AlCr층(15b) 사이에 각각 AlTi층(13)이 위치하고 있다.
또한, 피복층(11)이 제 3 AlCr층(15c)을 갖고 있을 경우에 있어서, 제 3 AlCr층(15c)에 있어서의 크롬의 함유 비율이 제 1 AlCr층(15a)에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높고, 또한 제 2 AlCr층(15b)에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 낮을 때에는 피복층(11)의 내구성을 높일 수 있다.
이것은 제 1 AlCr층(15a), 제 2 AlCr층(15b) 및 제 3 AlCr층(15c)을 포함하는 복수의 AlCr층(15)에 있어서 Cr의 함유 비율이 단계적으로 완만하게 변화되어, 급격하게 변화되는 것을 피할 수 있기 때문이다. 이것에 의해, 복수의 AlCr층(15)에 있어서 인성·경도가 급격하게 변화되는 것을 피할 수 있기 때문에, 피복층(11)의 내부에 응력이 집중하는 것에 기인하는 크랙의 발생을 피하기 쉽다.
또한, 피복층(11)이 4개 이상의 AlCr층(15)을 갖고 있을 경우에 있어서, 이들 복수의 AlCr층(15)이 기체(9)로부터 떨어져 위치하는 것일수록 크롬의 함유 비율이 높은 구성일 때에는, 피복층(11)을 밀착성 및 내마모성이 우수하면서 내구성이 보다 한층 높아진 것으로 할 수 있다. 이것은 복수의 AlCr층(15)에 있어서 인성·경도가 급격히 변화되는 것을 피하면서, 복수의 AlCr층(15) 중 가장 기체(9) 가까이에 위치하는 AlCr층(15)에 있어서의 Cr의 함유 비율을 매우 낮게 함과 아울러, 복수의 AlCr층(15) 중 가장 기체(9)로부터 떨어져 위치하는 AlCr층(15)에 있어서의 Cr의 함유 비율을 매우 높게 하는 것이 용이해지기 때문이다.
특히, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 AlCr층(15)의 각각에 있어서의 크롬의 함유 비율이 등차수열로 나타내어지는 바와 같이 기체(9)로부터 떨어져 위치함에 따라서 높아지고 있는 있는 부분을 복수의 AlCr층(15)이 갖고 있어도 좋다. 그러한 경우에는, 피복층(11)의 밀착성 및 내마모성이 우수하고, 피복층(11)의 내구성이 더욱 높다. 이것은 두께 방향으로 AlTi층(13)을 개재해서 이웃하는 AlCr층(15)에 있어서의 Cr의 함유 비율의 차가 대략 일정해지기 때문에, Cr의 함유 비율이 급격하게 변화되는 것을 피할 수 있어서, 피복층(11)에 있어서의 일부에 응력이 더욱 집중되기 어려워지기 때문이다. 또한, 크롬의 함유 비율이 등차수열로 나타내어지는 바와 같이 높아지고 있다는 것은, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 각 층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 대략 직선 상에 위치하고 있는 것을 의미하고 있다.
여기에서, 각 층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 엄밀하게 직선 상에 위치하고 있을 필요는 없다. 가장 기체(9) 가까이에 위치하는 AlCr층(15)에 있어서의 크롬의 함유 비율과, 가장 기체(9)로부터 떨어져 가까이에 위치하는 AlCr층(15)에 있어서의 크롬의 함유 비율을 직선으로 연결했을 경우에, 각 AlCr층(15)에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상기 직선으로 나타내어지는 엄밀한 값에 대하여 90∼110%의 범위의 수치이면 좋다.
또한, 피복층(11)의 내마모성 및 내구성을 우수한 것으로 하면서 밀착성을 더욱 높이는 관점으로부터는, 복수의 AlCr층(15)의 각각에 있어서의 크롬의 함유 비율이 등차수열로 나타내어지는 바와 같이 기체(9)로부터 떨어져 위치함에 따라서 높아지고 있어도 좋다. 이것은 상대적으로 기체(9) 부근에 있어서 두께 방향으로 AlTi층(13)을 개재해서 이웃하는 AlCr층(15)에 있어서의 Cr의 함유 비율의 차가 작아짐으로써, 기체(9)에 대하여 비교적 가까이 위치하는 AlCr층(15)의 인성의 변화가 작게 억제되기 때문이다.
그 때문에, 기체(9)에 대하여 비교적 가까이 위치하는 AlCr층(15)의 일부에 응력이 집중하는 것을 피하기 쉬우므로, 이들 AlCr층(15)이 박리되기 어려워져서, 피복층(11)의 밀착성을 더욱 높일 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 복수의 AlCr층(15)은 각각 알루미늄 및 크롬을 주성분으로서 함유하고 있지만, 알루미늄의 함유 비율은, 예를 들면 20∼60%로 설정할 수 있다. 또한, 크롬의 함유 비율은, 예를 들면 40∼80%로 설정할 수 있다.
복수의 AlCr층(15)의 각각에 있어서, 알루미늄의 함유 비율이 크롬의 함유 비율보다 높아도 좋고, 또한 복수의 AlCr층(15)의 각각에 있어서 크롬의 함유 비율이 알루미늄의 함유 비율보다 높아도 좋다.
또한, 복수의 AlCr층(15) 중 기체(9)의 가장 가까이에 위치하는 것에 있어서는 알루미늄의 함유 비율이 크롬의 함유 비율보다 높고, 또한 복수의 AlCr층(15) 중 기체(9)로부터 가장 떨어져 위치하는 것에 있어서는 크롬의 함유 비율이 알루미늄의 함유 비율보다 높아도 좋다.
알루미늄의 경도가 크롬의 경도보다 낮고, 알루미늄의 인성이 크롬의 인성보다 높기 때문에, 복수의 AlCr층(15) 중 기체(9)의 가장 가까이에 위치하는 것에 있어서, 알루미늄의 함유 비율이 크롬의 함유 비율보다 높을 경우에는 피복층(11)의 밀착성을 보다 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 알루미늄의 경도가 크롬의 경도보다 낮고, 크롬의 내마모성이 알루미늄의 내마모성보다 높기 때문에, 복수의 AlCr층(15) 중 기체(9)로부터 가장 떨어져 위치하는 것에 있어서, 크롬의 함유 비율이 알루미늄의 함유 비율보다 높을 경우에는 피복층(11)의 내마모성을 보다 우수한 것으로 할 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, AlTi층(13)은 알루미늄 및 티탄을 함유하고 있지만, 이때 AlTi층(13)이 알루미늄 및 티탄을 주성분으로서 함유하고 있고, AlTi층(13)이 알루미늄 및 티탄의 함유 비율보다 적은 비율로 크롬을 함유하고 있을 경우에는, AlTi층(13)의 특성에 큰 영향을 주지 않고 AlTi층(13)과 AlCr층(15)의 접합성을 높일 수 있다. 그 때문에, 피복층(11)의 내구성을 더욱 높일 수 있다.
특히, 복수의 AlTi층(13)은 제 1 AlTi층(13a)과, 제 1 AlTi층(13a)보다 기체(9)로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlTi층(13b)을 갖고, 제 2 AlTi층(13b)에 있어서의 크롬의 함유 비율이 제 1 AlTi층(13a)에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높을 경우에는, 피복층(11)의 내구성을 보다 한층 높일 수 있다.
이것은 AlCr층(15)과 마찬가지로 AlTi층(13)이 크롬을 함유하고 있을 경우에는, AlCr층(15) 및 AlTi층(13)의 친화성이 높아지기 때문에, 인접하는 AlCr층(15) 및 AlTi층(13)의 접합성이 높아지고, 또한 제 1 AlTi층(13a)보다 기체(9)로부터 떨어져 위치함으로써 절삭 가공시에 제 1 AlTi층(13a)보다 큰 절삭 부하가 가해지기 쉬운 제 2 AlTi층(13b)에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상대적으로 높을 경우에는, 제 1 AlTi층(13a)과 비교해서 제 2 AlTi층(13b)에 있어서의 인접하는 AlCr층(15)과의 접합성이 높아지기 때문이다.
본 실시형태의 피복 공구(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 사각판 형상이지만, 피복 공구(1)의 형상으로서는 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 제 1 면(3)이 사각형이 아니라, 삼각형, 육각형 또는 원형이어도 하등 문제 없다.
본 실시형태의 피복 공구(1)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 관통구멍(17)을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서의 관통구멍(17)은 제 1 면(3)으로부터 제 1 면(3)의 반대측에 위치하는 면에 걸쳐서 형성되어 있고, 이들 면에 있어서 개구하고 있다. 관통구멍(17)은 피복 공구(1)를 홀더에 유지할 때에, 나사 또는 클램프 부재를 부착하기 위해서 사용하는 것이 가능하다. 또한, 관통구멍(17)은 제 2 면(5)에 있어서의 서로 반대측에 위치하는 영역에 있어서 개구하는 구성이어도 하등 문제 없다.
기체(9)의 재질로서는, 예를 들면 초경합금, 서멧 및 세라믹스 등의 무기재료를 들 수 있다. 초경합금의 조성으로서는, 예를 들면 WC(탄화텅스텐)-Co, WC-TiC(탄화티탄)-Co 및 WC-TiC-TaC(탄화탄탈)-Co를 들 수 있다. 여기에서, WC, TiC 및 TaC는 경질 입자이며, Co는 결합상이다. 또한, 서멧은 세라믹 성분에 금속을 복합시킨 소결 복합재료이다. 구체적으로는, 서멧으로서 TiC 또는 TiN(질화티탄)을 주성분으로 한 화합물을 들 수 있다. 또한, 기체(9)의 재질로서는 이들에 한정되는 것은 아니다.
피복층(11)은, 예를 들면 물리증착(PVD)법을 사용함으로써, 기체(9) 상에 위치시키는 것이 가능하다. 예를 들면 관통구멍(17)의 내주면으로 기체(9)를 유지한 상태에서 상기 증착법을 이용해서 피복층(11)을 형성하는 경우에는 관통구멍(17)의 내주면을 제외한 기체(9) 표면의 전체를 덮도록 피복층(11)을 위치시킬 수 있다.
물리 증착법으로서는, 예를 들면 이온 도금법 및 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 일례로서, 이온 도금법으로 제작할 경우에는 하기의 방법에 의해 피복층(11)을 제작할 수 있다.
제 1 순서로서, 알루미늄 및 티탄을 각각 독립적으로 함유하는 금속 타겟, 복합화한 합금 타겟 또는 소결체 타겟을 준비한다. 금속원인 상기 타겟을 아크 방전 및 글로우 방전 등에 의해 증발시켜서 이온화한다. 이온화한 타겟을 질소원의 질소(N2) 가스, 탄소원인 메탄(CH4) 가스 또는 아세틸렌(C2H2) 가스와 반응시킴과 아울러, 기체(9)의 표면에 증착시킨다. 이상의 순서에 의해 AlTi층(13)을 형성하는 것이 가능하다.
제 2 순서로서, 알루미늄 및 크롬을 각각 독립적으로 함유하는 금속 타겟, 복합화한 합금 타겟 또는 소결체 타겟을 준비한다. 금속원인 상기 타겟을 아크 방전 및 글로우 방전 등에 의해 증발시켜서 이온화한다. 이온화한 타겟을 질소원의 질소(N2) 가스, 탄소원의 메탄(CH4) 가스 또는 아세틸렌(C2H2) 가스와 반응시킴과 동시에, 기체(9)의 표면에 증착시킨다. 이상의 순서에 의해 AlCr층(15)을 형성하는 것이 가능하다.
상기 제 1 순서 및 제 2 순서를 교대로 반복함으로써, 복수의 AlTi층(13) 및 복수의 AlCr층(15)이 교대로 적층된 구성의 피복층(11)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 우선 제 2 순서를 행한 후에 제 1 순서를 행해도 하등 문제 없다.
여기에서, 제 2 순서를 반복할 때에, 사용하는 타겟에 있어서의 크롬의 비율을 변화시킴으로써 제 1 AlCr층(15a) 및 제 2 AlCr층(15b)을 갖는 복수의 AlCr층(15)을 제작하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 제 2 순서를 반복할 때에, 도중에 크롬의 비율을 높게 함으로써 제 1 AlCr층(15a) 및 제 2 AlCr층(15b)을 갖는 복수의 AlCr층(15)을 제작하는 것이 가능하다.
예를 들면 제 2 순서를 반복할 때에, 최초에 제 2 순서를 행할 때부터 최후에 제 2 순서를 행할 때에 걸쳐서, 서서히 크롬의 비율을 변화시킴으로써 기체(9)로부터 떨어져 위치하는 AlCr층(15)일수록 크롬의 함유 비율을 높게 하는 것이 가능하다.
다음에, 일 실시형태의 절삭 공구(101)에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.
본 실시형태의 절삭 공구(101)는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 단(도 6에 있어서의 상단)으로부터 제 2 단(도 6에 있어서의 하단)을 향해서 연장되는 막대 형상체이며, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 단측에 포켓(103)을 갖는 홀더(105)와 포켓(103)에 위치하는 상기 피복 공구(1)를 구비하고 있다.
포켓(103)은 피복 공구(1)가 장착되는 부분이며, 홀더(105)의 하면에 대하여 평행한 착좌면과, 착좌면에 대하여 경사지는 구속 측면을 갖고 있다. 또한, 포켓(103)은 홀더(105)의 제 1 단측에 있어서 개구되어 있다.
포켓(103)에는 피복 공구(1)가 위치하여 있다. 이때, 피복 공구(1)의 하면이 포켓(103)에 직접적으로 접해 있어도 좋고, 또한 피복 공구(1)와 포켓(103) 사이에 시트(도시하지 않음)가 끼워져 있어도 좋다.
피복 공구(1)는 제 1 면 및 제 2 면이 교차하는 능선에 있어서의 절삭날로서 사용되는 부분의 적어도 일부가 홀더(105)로부터 외방으로 돌출하도록 장착된다. 본 실시형태에 있어서는, 피복 공구(1)는 고정 나사(107)에 의해 홀더(105)에 장착되어 있다. 즉, 피복 공구(1)의 관통구멍에 고정 나사(107)를 삽입하고, 이 고정 나사(107)의 선단을 포켓(103)에 형성된 나사구멍(도시하지 않음)에 삽입해서 나사부끼리를 나사결합시킴으로써 피복 공구(1)가 홀더(105)에 장착되어 있다.
홀더(105)로서는 강, 주철 등을 사용할 수 있다. 특히, 이들 부재 중에서 인성이 높은 강을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는, 소위 선삭 가공에 사용되는 절삭 공구를 예시하고 있다. 선삭 가공으로서는, 예를 들면 내경 가공, 외경 가공 및 홈형성 가공을 들 수 있다. 또한, 절삭 공구로서는 선삭 가공에 사용되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 전삭 가공에 사용되는 절삭 공구에 상기 실시형태의 피복 공구(1)를 사용해도 좋다.
1···피복 공구
3···제 1 면
3a···경사면 영역
5···제 2 면
5a···플랭크면 영역
7···절삭날
9···기체
11···피복층
13···AlTi층
13a···제 1 AlTi층
13b···제 2 AlTi층
15···AlCr층
15a···제 1 AlCr층
15b···제 2 AlCr층
15c···제 3 AlCr층
17···관통구멍
101···절삭 공구
103···포켓
105···홀더
107···고정 나사

Claims (8)

  1. 기체와, 상기 기체 상에 위치하는 피복층을 구비하고,
    상기 피복층은 알루미늄 및 티탄을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하는 복수의 AlTi층과, 알루미늄 및 크롬을 포함하는 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 중 적어도 1종을 함유하는 복수의 AlCr층을 갖고, 상기 AlTi층 및 상기 AlCr층이 교대로 적층된 구성으로서,
    복수의 상기 AlCr층은 제 1 AlCr층과, 상기 제 1 AlCr층보다 상기 기체로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlCr층을 갖고,
    상기 제 2 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상기 제 1 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 AlCr층은 상기 제 1 AlCr층 및 상기 제 2 AlCr층 사이에 위치하는 제 3 AlCr층을 추가로 갖고,
    상기 제 3 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상기 제 1 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높고, 또한 상기 제 2 AlCr층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 낮은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수의 상기 AlCr층은 상기 기체로부터 떨어져 위치하는 것일수록 크롬의 함유 비율이 높은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수의 상기 AlCr층의 각각에 있어서의 크롬의 함유 비율은 등차수열로 나타내어지는 바와 같이 상기 기체로부터 떨어져 위치함에 따라서 높아져 있는 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 AlCr층 중 상기 기체의 가장 가까이에 위치하는 것에 있어서는, 알루미늄의 함유 비율이 크롬의 함유 비율보다 높고,
    복수의 상기 AlCr층 중 상기 기체로부터 가장 떨어져 위치하는 것에 있어서는, 크롬의 함유 비율이 알루미늄의 함유 비율보다 높은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 AlTi층은 크롬을 함유하고,
    상기 AlTi층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 알루미늄 및 티탄의 함유 비율보다 적은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    복수의 상기 AlTi층은 제 1 AlTi층과, 상기 제 1 AlTi층보다 상기 기체로부터 떨어져 위치하는 제 2 AlTi층을 갖고,
    상기 제 2 AlTi층에 있어서의 크롬의 함유 비율이 상기 제 1 AlTi층에 있어서의 크롬의 함유 비율보다 높은 것을 특징으로 하는 피복 공구.
  8. 선단측에 포켓을 갖는 홀더와,
    상기 포켓에 위치하는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 피복 공구를 구비한 절삭 공구.
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