明 細 書
刃先交換型切削チップおよびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は切削加工用の切削工具に使用される刃先交換型切削チップおよびその 製造方法に関する。より詳細には、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用 、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用お よびクランクシャフトのピンミーリング力卩ェ用等として特に有用な刃先交換型切削チッ プおよびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 旋削加工用工具やフライス加工用工具は、単数または複数の刃先交換型切削チッ プを備えている。図 1に示したように、このような刃先交換型切削チップ 1は、切削加 ェ時において被削材 5の切り屑 6を持ち上げる側に存在するすくい面 2と、被削材自 体に対面する側に存在する逃げ面 3とを有し、このすくい面 2と逃げ面 3とは刃先稜 線 4を挟んで繋がり、この刃先稜線 4は被削材 5を切削する中心的作用点となってい る。
[0003] このような刃先交換型切削チップは、工具寿命に達すると刃先を交換しなければな らない。この場合、刃先稜線が 1個のみのチップでは、そのチップ自体を交換しなけ ればならない。しかし、複数の刃先稜線を持つ刃先交換型切削チップは同じ座面で 何回も向きを変え、すなわち、未使用の刃先稜線を切削位置に設置するようにして、 既使用の切削位置とは別の切削位置で使用することができる。場合によっては、刃 先稜線を別の座面に付け直してここで未使用の刃先稜線を利用することもできる。
[0004] ところが切削作業現場では、刃先稜線をまだ使用していないのに刃先交換型切削 チップが取り替えられたり向きを変えられたりする場合がある。これは刃先交換または 刃先稜線の方向転換の際に使用済の刃先稜線か未使用の刃先稜線かが認識され ないのが原因である。したがって、この操作は刃先稜線が未使用である力使用済で あるかを十分に確認した上で行なう必要がある。
[0005] 使用済の刃先稜線を容易に識別する方法として、逃げ面とすくい面とにおいて色を
変えた刃先交換型切削チップが提案されている(特開 2002— 144108号公報 (特 許文献 1) )。具体的には、この刃先交換型切削チップは、本体上に減摩被膜と呼ば れる耐摩耗性の基層を形成し、逃げ面上に摩耗し易!ヽ材料からなる使用状態表示 層を形成した構成を有して!/ヽる。
[0006] し力しながら、このような構成を有する刃先交換型切削チップにおいては、刃先稜 線が使用済力否かの注意を喚起する作用は有するものの、逃げ面上に形成された 使用状態表示層が被削材と溶着しやすく、このため被削材表面に使用状態表示層 が溶着したり、使用状態表示層に被削材が溶着して凹凸状態となった刃先で切削加 ェが施されるため、切削後の被削材の外観および表面平滑性を害するという問題が めつに。
特許文献 1 :特開 2002— 144108号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであって、その目的と するところは、被削材の外観や表面平滑性を害することなく注意喚起機能を有効に 示すことができる刃先交換型切削チップおよびその製造方法を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0008] 本発明者は、上記課題を解決するために、切削加工時における刃先交換型切削 チップと被削材との接触状態を鋭意研究したところ、図 1に示したように刃先交換型 切削チップ 1の刃先稜線 4が被削材 5に接し、そのすくい面 2が切り屑 6側に位置する のに対し、逃げ面 3が被削材 5と対面し、その逃げ面 3上の特定部位において被削材 5の溶着が顕著に生じるとの知見を得、この知見に基づきさらに研究を重ねることによ りついに本発明を完成させるに至ったものである。
[0009] すなわち、本発明は、本体と、該本体上に形成された基層と、該基層上の部分に形 成された使用状態表示層とを有する刃先交換型切削チップであって、この本体は、 少なくとも 1つのすくい面と、少なくとも 2つの逃げ面と、少なくとも 1つの刃先稜線と、 少なくとも 1つのコーナーとを有し、該逃げ面と該すくい面とは、該刃先稜線を挟んで 繋がり、該コーナーは、 2つの上記逃げ面と 1つの上記すくい面とが交差する交点で
あり、該基層は、上記使用状態表示層と異なった色を呈し、この使用状態表示層は、 少なくとも 1つの上記逃げ面上に形成され、この使用状態表示層が形成された逃げ 面は、上記コーナーを少なくとも 1つ含む少なくとも 2mm2の一箇所以上の領域 A1を 除く領域 A2の全面または部分の上記基層上にこの使用状態表示層が形成されてい ることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
[0010] ここで、上記領域 A1および上記すくい面は、上記基層が表面に露出しており、 つその露出している基層を構成する少なくとも一層は、上記領域 A1または上記すく い面の切削に関与する領域の少なくとも一方の領域の少なくとも一部において圧縮 残留応力を有していることが好ましぐその圧縮残留応力は、その絶対値が O.lGPa 以上の応力であることが好まし 、。
[0011] ここで、上記領域 A1の面粗度 Raを A μ m、上記領域 A2の面粗度 Raを Β μ mとし た場合、 1. 0>A/Bとなることが好ましい。また、上記刃先交換型切削チップは、複 数の刃先稜線を有することができる。
[0012] また、上記使用状態表示層は、上記基層に比し、摩耗し易い層とすることができ、 上記基層は、その最外層が Al O層または Al Oを含む層で構成されることが好まし
2 3 2 3
い。
[0013] また、上記使用状態表示層は、その最外層が元素周期律表の IVa族元素 (Ti、 Zr 、 Hf等)、 Va族元素(V、 Nbゝ Ta等)、 Via族元素(Crゝ Mo、 W等)、 Al、 Siゝ Cu、 Pt 、 Au、 Ag、 Pd、 Fe、 Coおよび Niからなる群から選ばれる少なくとも 1種の金属(元素 )またはその金属を含む合金によって形成される力、または元素周期律表の IVa族元 素、 Va族元素、 Via族元素、 A1および Siからなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元 素と、炭素、窒素、酸素およびホウ素力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素と により構成される化合物によって形成される層で構成されることが好ましい。
[0014] また、上記本体は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼 素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成するこ とがでさる。
[0015] また、上記刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライスカロ ェ用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップカロェ
用、またはクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のいずれかのものとすることができ る。
[0016] また、本発明は、本体と、該本体上に形成された基層と、該基層上の部分に形成さ れた使用状態表示層とを有する刃先交換型切削チップの製造方法であって、上記 本体上に基層を形成するステップと、上記基層上に上記基層と異なる色の使用状態 表示層を形成するステップと、上記本体の逃げ面上であって、かつコーナーを少なく とも 1つ含む少なくとも 2mm2の一箇所以上の領域 A1を少なくとも含む領域とすく Vヽ 面とに対して、そこに形成されている上記使用状態表示層を除去するステップと、を 含むちのとすることができる。
[0017] このような本発明に係る刃先交換型切削チップは、上述のように少なくとも 1つの面 がすくい面となり、別の少なくとも 1つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃 げ面とは刃先稜線を挟んで繋がり、基層とは異なった色を呈する使用状態表示層は 、逃げ面の特定部位に形成されている。
[0018] この場合、使用状態表示層は上記基層となるべく大きな色コントラストが生じるよう にされることが望ましい。上記のように逃げ面の特定部位に形成されたこの使用状態 表示層は、刃先交換型切削チップをなるベく短!、時間たとえば数秒〜数分間切削作 業した後に明瞭な加工痕を示し、少なくとも部分的に摩滅して、色の異なる下地 (す なわち基層)が見えるようになる性質を有するようにすることが好ましい。可能な実施 形態では使用状態表示層は耐摩耗性に乏しぐ基層と比べて摩滅し易ぐまた基層 への付着力が弱くなつて 、るものが好まし 、。
[0019] 一方、この使用状態表示層は、刃先交換型切削チップが使用されると直ちに変色 するようになっているものでも良い。さらに、この使用状態表示層は、切屑が付着した り、切削油等が付着することにより、変色 (あた力も変色したかのような外観を与える場 合を含む)するものであっても良い。
[0020] さらにまたはその代わりに、当該使用状態表示層に隣接する刃先稜線がすでに使 用されたことを表示するために、該使用状態表示層は別様に色変化するものであつ ても良い。たとえば、使用状態表示層は、 200°Cを超える温度で刃先稜線の近傍だ けが変色する感熱性のものであってもよい。そして、変色は酸ィ匕その他の変化に基
づくもので、不可逆的であることが望ましい。隣接する刃先稜線が短時間だけ使用さ れた時でも、この刃先稜線に隣接する部位が少なくとも短時間所定の温度を超えると 、その部位の使用状態表示層が変色し、それが持続的にはっきり認識される。熱の 作用による変色は、使用中に被削材と直接接触する部位のみではなく高温となった 切り屑と接触する広い区域でも変色するので使用済の刃先稜線を容易に識別できる という利点がある。
[0021] 上記の使用状態表示層に加工痕または変色が生じているか否かによって、刃先交 換型切削チップがすでに使用されたか、どの刃先稜線が未使用であるかを簡単かつ 容易に識別することができる。すなわち、上記使用状態表示層は注意喚起機能を持 つものである。これにより、刃先交換型切削チップを適宜に交換しまたはその向きを 適宜に変えることができる。特にすでに使用済の刃先交換型切削チップを交換しな ければいけないのにそれに気が付かな力つたり、未使用の刃先交換型切削チップを 使用せずに新しいものに交換してしまったり、刃先交換型切削チップの向きを変える ときにすでに使用済の刃先稜線を切削位置に設定してしまったり、または未使用の 刃先稜線を使用せずに未使用のままにしてしまったりすることが回避される。従って、 本発明に係る刃先交換型切削チップによって当該切削工具の保守が大幅に簡素化 される。
[0022] そして本発明の刃先交換型切削チップは、このような注意喚起機能を発揮するだ けではなぐ使用状態表示層が逃げ面の特定部位のみに限って形成されていること から、従来技術が有して 、たような切削加工後の被削材の外観および表面平滑性を 害するという問題を一掃したという顕著な作用効果を備えたものである。従来の注意 喚起機能を備えた刃先交換型切削チップは、使用状態表示層が刃先稜線およびそ の近傍に形成されていたため、これが被削材に溶着し、切削加工後の被削材の外観 を害し、またその表面面粗度をも劣化させる。加えて切削抵抗が増加することで刃先 が欠損する場合もある。このため、被削材の種類や用途が限定されるのみならず、こ のような刃先交換型切削チップを用いて切削できない場合もあった。本発明は、この ような問題点を悉く解決したものであり、その産業上の利用性は極めて大きいもので ある。
[0023] ここで、このような使用状態表示層は淡色に、たとえば、黄色または黄色味がかった 光沢 (たとえば金色)を有するように形成し、基層は黒ずんだ色に形成することが望ま しい。たとえば、このような基層は酸ィ匕アルミニウム (Al O )またはこれを含んだ被膜
2 3
とすることが望ましい。また、この Al O層の上にも下にも別の層を設けても良い。
2 3
[0024] こうして本発明の刃先交換型切削チップは、各層を積層して形成することができ、 その際基層である Al O層は耐摩耗層となる。本発明でいう耐摩耗層とは、切削加工
2 3
使用時において刃先の耐摩耗性を高め、これにより工具寿命の延長や切削速度を 高める機能を持った被膜をいう。
[0025] 一方、このような耐摩耗層は、さらに補助表面層を保持してもよい。また、 Al O層
2 3 の代わりに、同じまたは更によりよい性質を有する耐摩耗層を設けることもできる。
[0026] 本発明に係る刃先交換型切削チップを製造するために、まず、本体の全面に対し て、耐摩耗層として Al O層を含む被膜を基層として形成する。そして、一番上の層と
2 3
してたとえば窒化物層(たとえば TiN)を使用状態表示層として形成することができる 。この窒化物層は基層の全面を覆うように形成して力 すくい面および逃げ面の特定 部位から除去するようにするとよ!/、。
[0027] 特に使用状態表示層として使用する窒化物層は、逃げ面上であって、かつ上記コ 一ナーを少なくとも 1つ含む少なくとも 2mm2の一箇所以上の領域 A1から取り除かれ ている必要がある。これはいかなる方法で実施してもよいが、たとえば機械的除去、よ り具体的には、ブラシ操作、バレル操作またはブラスト加工 (サンドブラスト)等で行な うことができる。
[0028] ブラシまたはブラストカ卩ェ操作は同時に刃先稜線の後処理をも行なうことになつて、 それによつて刃先稜線が平滑ィ匕される。このことは被削材に対する溶着を減少させ、 刃先交換型切削チップの寿命の向上にも寄与する。なお、使用状態表示層を残存さ せる部位には、マスキングを行なうことにより、使用状態表示層が除去されることなく 残存させることができる。
発明の効果
[0029] 本発明の刃先交換型切削チップは、上述の通りの構成を有することにより、被削材 の外観や表面平滑性を害することなく注意喚起機能を有効に示すことができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]切削加工時における刃先交換型切削チップと被削材との接触状態を模式的に 示した概略図である。
[図 2]本発明の刃先交換型切削チップの一実施形態の概略斜視図である。
[図 3]1つの刃先稜線 (コーナーを含む)を使用した後の本発明の刃先交換型切削チ ップの概略斜視図である。
[図 4]2つの刃先稜線 (コーナーを含む)を使用した後の本発明の刃先交換型切削チ ップの概略斜視図である。
[図 5]刃先交換型切削チップの刃先稜線部(コーナーを含む)の拡大断面図である。
[図 6]使用状態表示層が逃げ面の全面に形成された刃先交換型切削チップの断面 図である。
[図 7]使用状態表示層がすくい面の全面に形成された刃先交換型切削チップの断面 図である。
[図 8]領域 A1が本体を 1周するように形成された本発明の刃先交換型切削チップの 概略斜視図である。
[図 9]領域 A1が 2つの逃げ面に連続するように形成された本発明の刃先交換型切削 チップの概略斜視図である。
[図 10]本発明の刃先交換型切削チップの一実施形態の概略側面図である。
[図 11]本発明の刃先交換型切削チップの別の実施形態の概略側面図である。
[図 12]本発明の刃先交換型切削チップの鋭角コーナー部の 1つを示す概略平面図 である。
[図 13]本発明の刃先交換型切削チップのコーナー部の 1つを示す概略平面図であ る。
符号の説明
[0031] 1 刃先交換型切削チップ、 2 すくい面、 3 逃げ面、 4 刃先稜線、 5 被削材、 6 切り屑、 7 貫通孔、 8 本体、 9 コーナー、 10, 11 変色区域、 12 基層、 13 使用 状態表示層、 14 コーティング。
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明で は、図面を用いて説明している力 本願の図面において同一の参照符号を付したも のは、同一部分または相当部分を示している。また、各図面はあくまでも説明用の模 式的なものであって、コーティングの膜厚と本体とのサイズ比やコーナーのアール (R )のサイズ比は実際のものとは異なっている。
[0033] <刃先交換型切削チップおよび本体 >
本発明の刃先交換型切削チップは、本体と、該本体上に形成された基層と、該基 層上の部分に形成された使用状態表示層とを有するものである。図 2に上面が正方 形の形状として形成された刃先交換型切削チップ 1が示されている。刃先交換型切 削チップ 1はこのように本体 8を有するものである力 この本体 8はたとえば超硬合金 製のものが好ましい。たとえば、焼結炭化タングステンまたはその他の超硬合金材料 により構成することができる。また、本体 8をセラミック材料で形成することも可能であ る。
[0034] このように、本体を構成する材料としては、このような刃先交換型切削チップの本体
(基材)として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができ、たとえば 超硬合金(たとえば WC基超硬合金、 WCの他、 Coを含み、あるいはさらに Ti、 Ta、 Nb等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を添加したものも含む)、サーメット (TiC、 TIN 、 TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス (炭化チタン、炭化硅素、窒 化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など)、立方晶 型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体等を挙げることが できる。また、これらの本体 (基材)は、その表面が改質されたものであっても差し支え ない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱 j8層が形成されていたり、サーメッ トの場合には表面硬化層が形成されて 、ても良く、このように表面が改質されて ヽて も本発明の効果は示される。
[0035] また、本体 8の形状は、たとえば多面体とすることができる。この多面体は、たとえば 図 2に示したように少なくとも底面、複数の側面および上面を有する形状を含むことが できるが、このような形状のみに限られるものではなぐあらゆる形状の多面体が含ま れる。そして、この本体 8の上記各面の少なくとも 1つの面が後述のすくい面 2となり、
別の少なくとも 2つの面が逃げ面 3となるとともに、このすくい面 2と逃げ面 3とは刃先 稜線 4 (図 2においてはすくい面と逃げ面とが交差する稜として表される)を挟んで繋 力 ことになる。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー 9と なる。
[0036] すなわち、本発明の本体は、少なくとも 1つのすくい面と、少なくとも 2つの逃げ面と 、少なくとも 1つの刃先稜線と、少なくとも 1つのコーナーとを有したものとなる。
[0037] なお、本発明の刃先交換型切削チップには、チップブレーカが形成されているもの と、チップブレーカが形成されていないものとの両者が含まれる。また、本発明の刃 先交換型切削チップにおいては、刃先交換型切削チップ 1を工具に取り付ける固定 孔として使用される貫通孔 7が、上面と底面を貫通するように形成されて!ヽても良!ヽ。 必要に応じ、この固定孔の他にまたはその代わりに、別の固定手段を設けることもで きる。
[0038] このような本発明の刃先交換型切削チップは、ドリルカ卩ェ用、エンドミルカ卩ェ用、フ ライスカ卩ェ用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タツ プカ卩ェ用およびクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のものとして特に有用である。 なお、本発明は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプのいずれの刃先交換型切 削チップに対しても有効である。
[0039] <すくい面、逃げ面、刃先稜線およびコーナー >
上記本体 8は、その少なくとも 1つの面がすくい面 2となり、別の少なくとも 2つの面が 逃げ面 3となるとともに、そのすくい面 2と逃げ面 3とは刃先稜線 4 (すくい面と逃げ面と が交差する稜に相当する)を挟んで繋がることになる。また、 2つの上記逃げ面と 1つ の上記すくい面とが交差する交点がコーナー 9となる。
[0040] このような刃先交換型切削チップ 1は、図 2に示したように刃先稜線 4を複数有して いることが好ましい。 1つの刃先稜線の使用後において、別の刃先稜線を使用するこ とにより刃先交換型切削チップ自体を交換する手間を低減することができる力 であ る。なお、本願で用いるすくい面、逃げ面、刃先稜線およびコーナーという表現は、 刃先交換型切削チップの最表面部に位置する部分や面だけではなぐ本体の表面 部や基層、使用状態表示層等の各層の表面部や内部等に位置する相当部分をも含
む概念である。
[0041] 上記刃先稜線 4およびコーナー 9は、被削材を切削する中心的作用点を構成する 。図 2等では刃先稜線 4は直線状に形成されている力 これのみに限られるものでは なくたとえば円周状のもの、波打ち状のもの、湾曲状のもの、または屈折状のものも 含まれる。なお、このような刃先稜線やコーナーに対しては、面取り加工および/ま たはコーナーのアール (R)付与カ卩ェ等の刃先処理力卩ェを施すことができる(たとえば 図 5参照)が、このような刃先処理加工等により刃先稜線が明瞭な稜を構成しなくなつ たり、コーナーが明瞭な交点を形成しなくなった場合には、そのような刃先処理加工 等がされたすくい面および逃げ面に対して刃先処理加工等がされる前の状態を想定 してそれぞれの面を幾何学的に延長させることにより双方の面が交差する稜ゃ交点 を仮定的な稜ゃ交点と定め、その仮定的に定められた稜を刃先稜線とし、仮定的に 定められた交点をコーナーとするものとする。なお、すくい面と逃げ面とが刃先稜線を 挟んで繋がると!、う表現および刃先稜線を有すると 、う表現は、 V、ずれも刃先稜線に 対して上記のような刃先処理力卩ェが施された場合も含むものとする。また、 2つの逃 げ面と 1つのすくい面とが交差する交点という表現およびその交点がコーナーとなる という表現は、いずれもそのコーナーに対して上記のような刃先処理力卩ェが施された 場合も含むものとする。
[0042] また図 2においては、すくい面 2は平坦な面として示されている力 必要に応じすく い面は他の構造、たとえばチップブレーカ等を有していてもよい。同じことが逃げ面 3 にも当てはまる。また、逃げ面 3は図 2において平坦な面として示されている力 必要 に応じ、(複数の面区域に区分する)面取りをしまたは別の仕方で平坦な面と異なる 形状や曲面にしたり、チップブレーカを設けた形状にすることもできる。
[0043] <基層>
上記本体 8上に形成される基層 12は、後述の使用状態表示層 13とは異なった色 を呈するものである。以下、刃先交換型切削チップ 1に施したコーティング 14の構造 を示す図 5に基いて説明する。すくい面 2と逃げ面 3とに延びる基層 12がコーティン グ 14に含まれる。このように本体 8は、その表面に基層 12が形成されており、このよう な基層 12は少なくとも上記すくい面 2に形成することができ、さらに上記すくい面 2お
よび上記逃げ面 3に形成することもできる。すなわち、基層 12は本体 8の全面に形成 することが特に好ましい。
[0044] より具体的には、このような基層 12は、後述の使用状態表示層 13との関係で領域 A1およびすくい面 2において表面に露出したものとなる。換言すれば、使用状態表 示層 13が形成されて!、な!/、部位にぉ 、ては基層 12が表面となるものである。
[0045] そして、このような基層 12は、その露出している領域において基層 12を構成する少 なくとも一層が、上記領域 A1またはすくい面の切削に関与する領域の少なくとも一 方の領域の少なくとも一部にお 、て圧縮残留応力を有して 、ることが好ま U、。この ような構成とすることにより、靭性が付与され刃先の欠損を極めて有効に防止すること ができる。なお、すくい面の切削に関与する領域とは、刃先交換型切削チップの形状 、被削材の種類や大きさ、切削加工の態様等により異なるものであるが、通常被削材 が接触する(または最接近する)刃先稜線力 すくい面側に 3mmの幅を有して広が つた領域を意味するものとする。
[0046] また、上記領域 A1またはすくい面の切削に関与する領域の少なくとも一方の領域 の少なくとも一部と規定したのは、そのような領域の全域において圧縮残留応力が付 与されていることが好ましいが、種々の事情により、そのような領域の一部において圧 縮残留応力が付与されて 、な 、と 、う態様をも含む趣旨である。
[0047] ここで、圧縮残留応力とは、コーティング (被覆層)に存する内部応力(固有ひずみ) の一種であって、「一」(マイナス)の数値(単位:本発明では「GPa」を使う)で表され る応力をいう。このため、圧縮残留応力が大きいという概念は、上記数値の絶対値が 大きくなることを示し、また、圧縮残留応力が小さいという概念は、上記数値の絶対値 力 、さくなることを示す。因みに、引張残留応力とは、被覆層に存する内部応力(固 有ひずみ)の一種であって、「 +」(プラス)の数値で表される応力をいう。なお、単に 残留応力という場合は、圧縮残留応力と引張残留応力との両者を含むものとする。
[0048] そして、基層 12が有する上記圧縮残留応力は、その絶対値が 0. lGPa以上の応 力であることが好ましぐより好ましくは 0. 2GPa以上、さらに好ましくは 0. 5GPa以上 の応力である。その絶対値が 0. lGPa未満では、十分な靭性を得ることができない 場合があり、一方、その絶対値は大きくなればなる程靭性の付与という観点力もは好
ましいが、その絶対値が 8GPaを越えると被覆層自体が剥離することがあり好ましくな い。
[0049] また、そのような圧縮残留応力は、その領域における基層を構成する少なくとも一 層によって有されていれば良いが、より好ましくは少なくとも基層の最外層を構成する 層によって有されていることが好適である。耐欠損性の向上に最も寄与すると考えら れるカゝらである。
[0050] なお、上記残留応力は、いかなる方法を用いて測定しても良いが、たとえば X線応 力測定装置を用いた sin2 φ法により測定することができる。そしてこのような残留応力 は基層中の上記圧縮残留応力が付与される領域に含まれる任意の点 10点 (これら の各点は当該層の該領域の応力を代表できるように互 、に 0. 1mm以上の距離を離 して選択することが好ましい)の応力を該 sin2 φ法により測定し、その平均値を求める こと〖こより柳』定することができる。
[0051] このような X線を用いた sin2 φ法は、多結晶材料の残留応力の測定方法として広く 用いられているものであり、たとえば「X線応力測定法」(日本材料学会、 1981年株 式会社養賢堂発行)の 54〜67頁に詳細に説明されている方法を用いれば良い。
[0052] また、上記残留応力は、ラマン分光法を用いた方法を利用することにより測定する ことも可能である。このようなラマン分光法は、狭い範囲、たとえばスポット径 1 μ mと V、つた局所的な測定ができると!、うメリットを有して 、る。このようなラマン分光法を用 いた残留応力の測定は、一般的なものであるがたとえば「薄膜の力学的特性評価技 術」(サイペック(現在リアライズ理工センターに社名変更)、 1992年発行)の 264〜2 71頁に記載の方法を採用することができる。
[0053] さらに、上記残留応力は、放射光を用いて測定することもできる。この場合、基層 ( 被覆層)の厚み方向で残留応力の分布を求めることができるというメリットがある。
[0054] このような基層 12は、公知の化学的蒸着法 (CVD法)、物理的蒸着法 (PVD法、ス ノ ッタリング法等を含む)により形成することができ、その形成方法は何等限定される ものではない。たとえば、刃先交換型切削チップ 1がドリル力卩ェ用やエンドミルカ卩ェ用 として用いられる場合、基層は抗折カを低下させることなく形成できる PVD法により 形成するのが好ましい。また、基層の膜厚の制御は、成膜時間により調整を行なうと
良い。
[0055] また、公知の CVD法を用いて基層を形成する場合には、 MT— CVD (medium t emperature CVD)法により形成された層を備えることが好ましい。特にその方法に より形成した耐摩耗性に優れる炭窒化チタン (TiCN)層を備えることが最適である。 従来の CVD法は、約 1020〜1030°Cで成膜を行なうのに対して、 MT—CVD法は 約 850〜950°Cという比較的低温で行なうことができるため、成膜の際加熱による本 体のダメージを低減することができる。したがって、 MT— CVD法により形成した層は 、本体に近接させて備えることがより好ましい。また、成膜の際に使用するガスは、二 トリル系のガス、特にァセトニトリル (CH CN)を用いると量産性に優れて好ましい。な
3
お、上記のような MT— CVD法により形成される層と、 HT— CVD (high temperat ure CVD,上記でいう従来の CVD)法により形成される層とを積層させた複層構造 のものとすることにより、これらの被覆層の層間の密着力が向上する場合があり、好ま しい場合がある。
[0056] 一方、基層 12に対して上記のような圧縮残留応力を付与する方法は、特に限定さ れるものではなぐたとえば基層 12が CVD法により形成される場合には、その形成 後においてその基層の圧縮残留応力を付与する領域に対してブラスト法による処理 を施すことにより圧縮残留応力を付与することができる。なお、このブラスト法により処 理する領域は、上記領域 (上記領域 A1またはすくい面の切削に関与する領域の少 なくとも一方の領域)を越えてより広い領域に対して処理することもできる。一方、基 層 12が PVD法により形成される場合には、形成時において既に圧縮残留応力が付 与された状態となるのであえて上記のような処理を施す必要はない。
[0057] このように、基層 12に圧縮残留応力を付与する方法は、基層 12自体を PVD法によ り形成する方法も挙げられるが、基層 12と本体 8との密着性を考慮すると基層 12自 体を CVD法で形成し、ブラスト法による処理により圧縮残留応力を付与することが特 に好ましい。
[0058] なお、このようなブラスト法による処理は、基層 12を形成した後に行なうことができる 力 基層 12上に後述の使用状態表示層 13を形成し、上記領域 A1またはすくい面の 切削に関与する領域の少なくとも一方の領域力もこの使用状態表示層 13を除去する
操作を兼ねて行なうこともできる。このような処理方法を採用することにより、刃先交換 型切削チップの生産効率が向上するため好ましい。なお、この場合、使用状態表示 層 13を残存させる部位には、治具等によりマスキングすることが好ましい。
[0059] ここで、上記ブラスト法とは、以下の(1)〜(3)等の方法により、被処理物表面の被 膜、鲭、汚れ等の除去を行なう表面処理方法の一種であり、多くの産業分野で利用 されているものである。
(1)各種研磨材の粒子を、圧縮空気で被処理物の表面に吹き付ける。
(2)各種研磨材の粒子を、回転翼により被処理物の表面に連続して投射する。
(3)各種研磨材の粒子を含有する液体 (水)を、高圧で被処理物の表面に吹き付け る。
[0060] 上記各種研磨材の粒子の種類としては、たとえばスチールグリッド、スチールショッ ト、カットワイヤー、アルミナ、ガラスビーズ、珪砂等が一般的であり、これらの粒子の 種類によりサンドブラスト、ショットブラスト、ァノレミナブラスト、ガラスビーズブラストなど と呼び分けられることもある。
[0061] たとえば、サンドブラストとは、珪砂 (粉)等の研磨材粒子を圧縮空気等により被処 理物の表面に吹き付ける方法を示し、ショットブラストとは、スチールショット(通常は 球状)を用いる方法を示す。また、ウエットブラストとは、研磨材の粒子を含有する液 体 (水)を、高圧で被処理物の表面に吹き付ける方法を示す。
[0062] このようなブラスト法の具体的条件は、用いる研磨材粒子 (砲粒)の種類や適用方 法により異なり、たとえばブラスト処理用金属系研磨材 ίお IS Z0311 : 1996に規定 されており、ブラスト処理用非金属系研磨材 ίお IS Z0312 : 1996に規定されている 。また、ショットブラストについては、 JIS B6614 : 1998にその詳細が規定されている 。本発明のブラスト法による処理方法としては、これらの条件をいずれも採用すること ができる。
[0063] なお、基層 12に圧縮残留応力を付与する方法は、上記のようなブラスト法を採用す ることができる他、ブラシ法、ショットピー-ング法、バレル法、イオン注入法等を採用 することちでさる。
[0064] 一方、このような基層 12は、 1層または複数の層を積層して構成することができ、ま
た耐摩耗層としての作用を示すものとすることが好ましい。基層 12としては、元素周 期律表の IVa族元素 (Ti、 Zr、 Hf等)、 Va族元素 (V、 Nb、 Ta等)、 Via族元素(Cr、 Mo、 W等)、 Alおよび S なる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素 、酸素およびホウ素力もなる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される 化合物により形成することができ、優れた性能が示される。
[0065] たとえば、基層 12は、そのような化合物として Al O層である力これを含むことがで
2 3
きる。本体 8の上にまず TiN層を形成し、その上に TiCN層を形成し、この上に Al O
2 3 層を形成することもできる。この 3層系は全体として基層 12を構成し、耐摩耗層として の作用を示す。
[0066] このように、基層 12が複数の層を積層して構成される場合は、その最外層が Al O
2 3 層または Al Oを含む層で構成されることが特に好ましい。 Al O層または Al Oを含
2 3 2 3 2 3 む層は、耐摩耗層として優れるとともに黒ずんだ色 (正確にはそれ自身が黒色を呈す るものではなく下地の色の影響を受けやすいものである力 本願では単に黒色と表 現することもある)を呈するため、その上に形成される使用状態表示層との間で特に 顕著なコントラストを形成することができるからである。
[0067] そして、この Al O層または Al Oを含む層は、上記領域 A1またはすくい面の切削
2 3 2 3
に関与する領域の少なくとも一方の領域において表面に露出し、その領域の少なくと も一部において圧縮残留応力を有していることが特に好ましい。これにより、耐欠損 性に最も関与する部位において耐摩耗性と靭性とを高度に両立させることができるか らである。この点、上記領域 A1およびすくい面の切削に関与する領域の全域におい て圧縮残留応力を有していることがより好ましい。なお、上記圧縮残留応力は、その 絶対値が 0. lGPa以上の応力であることが好ましぐより好ましくは 0. 2GPa以上、さ らに好ましくは 0. 5GPa以上の応力である。一方、その絶対値は大きくなればなる程 靭性の付与という観点からは好ましいが、その絶対値が 8GPaを越えると該層自体が 剥離することがあり好ましくない。なお、上記でいう Al O層または Al Oを含む層を
2 3 2 3
構成する Al Oは、その結晶構造は特に限定されず、 a—Al O、 κ—Al O、 γ—
2 3 2 3 2 3
Al Oまたはアモルファス状態の Al Oが含まれるとともに、これらが混在した状態も
2 3 2 3
含まれる。また Al Oを含む層とは、その層の一部として少なくとも Al Oを含んでいる
こと(50質量%以上含まれていれば Al Oを含むものとみなす)を意味し、その残部
2 3
は基層を構成する他の化合物や、 ZrO、 Y O (アルミナに Zrや Yが添加されたとみ
2 2 3
ることもできる)等によって構成することができ、また塩素、炭素、ホウ素、窒素等を含 んでいても良い。
[0068] また、このような基層 12を構成する化合物としては、上記の Al O以外に (あるいは
2 3
Al Oとともに)使用できるものとして、たとえば TiC、 TiN、 TiCN、 TiCNO、 TiB、 Ti
2 3 2
BN、 TiBNO、 TiCBN、 ZrC、 ZrO、 HfC、 HfN、 TiAlN、 AlCrN、 CrN、 VN、 Ti
2
SiN、 TiSiCN、 AlTiCrN、 TiAlCN、 ZrCNゝ ZrCNO、 A1N、 A1CNゝ ZrN、 TiAlC 等を挙げることができる。たとえば、基層 12として、本体 8の全面にまず厚み数/ z mの TiN層を形成し、その上に厚み数/ z mの TiCN層を形成し、さらにその上に厚み数 μ mの Al O層(または Al Oを含む層)を形成したものを好適な例としてあげることが
2 3 2 3
でき、耐摩耗層としての作用を示す。
[0069] そしてさらに好適な例としては、 Al O層または Al Oを含む層の下層として、 Tiと、
2 3 2 3
窒素、酸素、またはホウ素のいずれか 1種以上の元素とからなる化合物で構成される 層を形成させる態様である。このような構成とすることにより、 Al O
2 3層または Al O
2 3を 含む層とその下層との間で特に優れた密着性を得ることができ、さらに優れた耐摩耗 性を得ることが可能となる。このような化合物のより具体的な例としては、 TiN、 TiBN 、 TiBNO、 TiCNO等を挙げることができる。また、これら以外の好適な化合物として 、 AIONや A1CNO等の化合物を挙げることもできる。
[0070] このように基層 12として耐摩耗層を採用することにより、当該刃先交換型切削チッ プの工具寿命は飛躍的に延長される。力!]えて、切削速度を高める等のより過酷な使 用環境にも耐え得る機能を発揮するという利点を有し、これを好ましくは本体の全面 に形成することにより、この利点をより有効に享受することができる。
[0071] このような基層 12の厚み(2以上の層として形成される場合は全体の厚み)は、 0. 0 5 μ m以上 20 μ m以下であることが好ましい。厚みが 0. 05 μ m未満では耐摩耗性 の向上が見られず、逆に 20 mを超えても大きな耐摩耗性の改善が認められないこ とから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは 20 m以 上としても何等差し支えなぐ本発明の効果は示される。このような厚みの測定方法と
しては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面を SEM (走査型電子顕 微鏡)を用いて観察することにより測定することができる。
[0072] <使用状態表示層 >
本発明の使用状態表示層 13は、たとえば図 2や図 5に示したように、少なくとも 1つ の逃げ面 3上に形成され、この使用状態表示層 13が形成された逃げ面 3は、上記コ ーナー 9を少なくとも 1つ含む少なくとも 2mm2の一箇所以上の領域 A1を除く領域 A 2の全面または部分の上記基層 12上にこの使用状態表示層 13が形成されて 、るこ とを特徴としている。なお、ここでコーナー 9は、幾何学的には 2つの逃げ面上に形成 された各々の基層(の表面)と 1つのすく 、面上の基層(の表面)とが交差する交点( 上述のように刃先処理カ卩ェがされている場合は仮定的な交点)である。しかし、基層 の厚みは、刃先交換型切削チップ全体の厚みに比べて非常に小さくなるため、実質 的にこの刃先稜線の位置を特定するに際してこの基層の厚みを考慮するか否かは 問題となるものではなぐ刃先交換型切削チップの外郭を基準として特定すれば通 常は十分である。
[0073] 本発明者の研究によれば、上記の領域 A1において被削材の溶着が顕著に生じる ことが判明した。本発明は、この領域 A1を除く領域 A2の全面または部分に使用状 態表示層を形成することにより被削材の溶着を有効に防止し、以つて切削加工後の 被削材の外観および表面平滑性が阻害されることを防止しつつ注意喚起機能を付 与せしめたと!/、う優れた効果を発揮するものである。
[0074] 上記領域 A1の面積が 2mm2未満では、被削材の溶着が生じるため上記のような優 れた効果が示されなくなる。一方、この面積は大きくなればなる程被削材の溶着防止 という観点からは好ましいものでありその上限を規定する必要はあえて存さないが、こ の領域 A1の面積が広くなりすぎると使用状態表示層による注意喚起機能が十分に 示されなくなる場合があるので、その機能が示されるように使用状態表示層を形成す る必要がある。したがって、好ましくは上記面積の下限は、刃先交換型切削チップの 厚みが 2mn!〜 8mmの場合、 2mm2以上であり、より好ましくは 5mm2以上である。ま た、その上限は、刃先交換型切削チップの厚みが 2mn!〜 8mmの場合、好ましくは 1 OOmm2未満であり、より好ましくは 70mm2未満である。これらの面積は、このような範
囲内において、適宜刃先交換型切削チップの大きさに応じて選択することが好まし い。
[0075] このようにして、少なくとも上記領域 A2の 20%以上の領域に使用状態表示層を形 成させるようにすることが好ましぐより好ましくは 50%以上、さらに好ましくは 80%以 上の領域に使用状態表示層を形成させることが好適である。これにより、被削材の溶 着を防止しつつ、十分な注意喚起機能を提供することができる。
[0076] このような使用状態表示層 13は、公知の化学的蒸着法、物理的蒸着法 (スパッタリ ング法を含む)、真空蒸着法またはめつき法等により形成することができ、その形成方 法は何等限定されるものではな 、。
[0077] なお、上記において「一箇所以上の領域 Al」と規定したのは、刃先交換型切削チ ップの形状や用途において切削に関与するコーナーの個数が異なるため、該領域 A 1は少なくとも切削に関与するコーナーを含むということを意味し、そのような切削に 関与するコーナーが複数ある場合には領域 A1も複数形成される場合があることを意 味するものである。また、このような領域 A1は少なくとも 2mm2の面積を有する限り 2 以上の逃げ面上に連続して形成されていても良ぐまた複数のコーナーを含んでい ても良い。このように領域 A1が 2以上の逃げ面上に連続して形成される場合は、 1つ の逃げ面当りの面積ではなく連続した領域の合計面積が少なくとも 2mm2となる。
[0078] また、「少なくとも 2mm2」というように面積のみで規定し、あえてその領域の形状を 特定していないのは、刃先交換型切削チップの形状や用途は多種多様であり、それ ぞれに応じた領域形状にて使用状態表示層を除去するのが適切だ力 である。
[0079] また、上記において「領域 A2の全面または部分」と規定したのは、特定のコーナー のみが切削に関与するような場合においては、その切削に関与する部分に近接した 部分にのみ使用状態表示層を配置させるだけで注意喚起機能は達成され、必ずし も上記領域 A2の全面を覆うように、あえて大面積を占める使用状態表示層を形成さ せる必要はないためである。したがって、このような使用状態表示層 13は、上記領域 A2の全面に対して形成される場合だけではなぐその領域の一部分のみに形成さ れる場合が含まれる。
[0080] また、当該使用状態表示層が形成されている部分 (該領域 A2)と形成されていな
い部分 (該領域 Al)との境界は、当該境界の近傍部を電子顕微鏡および Zまたは金 属顕微鏡で観察することにより、単位面積(100 m X 100 m)に占める使用状態 表示層の面積が 80%以上となる場合に使用状態表示層が形成されているものとみ なすものとする。したがって、領域 A1を表す少なくとも 2mm2という面積は電子顕微 鏡および Zまたは金属顕微鏡で観察することにより測定することが好ましい。
[0081] 本実施の形態では、使用状態表示層 13は黄色または黄銅色 (金色)の外観を呈す る窒化チタン層である。これに対して、その下層の基層 12は Al O (基層中の最外層
2 3
)による黒色または黒ずんだ色である。なお、このような使用状態表示層 13は、上記 基層 12に比し摩耗し易い層であることが好ましい。切削加工時に削除されやすぐ下 層の基層 12が露出することにより、その部分が使用されていることを容易に表示する ことができるからである。また、上記の領域 A2以外に形成された使用状態表示層を 除去することにより刃先交換型切削チップ自体を製造することを容易化することにも つながる。
[0082] このように使用状態表示層 13は、上記基層 12と異なる色を呈するものであり、上記 のような特定部位に形成することにより、結果的にコーナー周辺部とそれ以外の領域 との間で大きな色コントラストが生じるようにされる。なぜならコーナー周辺部の表面 には、上述の通り、耐摩耗層としての基層 12が形成されるからである。
[0083] そして、このように使用状態表示層 13が上記領域 A1を除く領域 A2の全面または 部分の上記基層 12上に形成されることにより、切削加工時においてこの使用状態表 示層 13が被削材に溶着し、被削材の外観および表面平滑性を害することがなぐ以 つてこのようなデメリットを伴うことなく注意喚起機能を示すことができる。なお、このよ うな使用状態表示層 13は、単層で形成することができるとともに複数の層を積層して 形成することちでさる。
[0084] ここで、このような使用状態表示層 13は、元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via族元素、 Al、 Si、 Cu、 Pt、 Au、 Ag、 Pd、 Fe、 Coおよび N もなる群から選ばれ る少なくとも 1種の金属 (元素)またはその金属を含む合金によって形成される力 ま たは元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via族元素、 A1および Siからなる群か ら選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選
ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合物によって形成される 1または 2以 上の層である。これらはいずれも鮮やかな色彩を有し、工業的にも容易に製造するこ とができるため好ましい。特に、 2以上の層が積層される場合は、最外層として上記の ような構成のものが形成されて 、ることが好まし 、。
[0085] そして、このような使用状態表示層は、その最外層が元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via族元素、 Al、 Si、 Cu、 Pt、 Au、 Ag、 Pd、 Fe、 Coおよび N らなる 群力も選ばれる少なくとも 1種の金属、または元素周期律表の IVa族元素、 Va族元 素、 Via族元素、 A1および S もなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、 窒素、酸素およびホウ素力もなる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成さ れる化合物によって形成される層で構成されることが特に好ましい。当該化合物は、 黄色、ピンク色、黄銅色、金色等特に鮮ゃ力な色を呈し、意匠性に優れるとともに基 層との間で明瞭なコントラストを形成することができるからである。なお、使用状態表 示層が一層のみで形成される場合にはその層が最外層となる。
[0086] このような使用状態表示層は、より具体的には上記のような TiNの他、たとえば TiC 、 TiCN、 TiCNO、 TiB、 TiBN、 TiBNO、 TiCBN、 ZrC、 ZrO、 HfC、 HfN、 TiAl
2 2
N、 AlCrNゝ CrN、 VN、 TiSiN、 TiSiCN、 AlTiCrN、 TiAlCN、 Al O、 ZrCNゝ Zr
2 3
CNO、 A1N、 A1CN、 ZrN、 TiAlC、 Cr、 Al等の元素(金属)または化合物により形 成することができる。
[0087] また使用状態表示層 13は、強力な耐摩耗性の改善の機能を持つものでなく(すな わち摩耗し易い層であることが好ましぐ耐摩耗性は基層より劣る)、かつ比較的薄い 厚みを有する。好ましい厚み (使用状態表示層が 2層以上で形成される場合は全体 の厚み)は 0. 05 m以上 2 m以下であり、さらに好ましくは 0. 1 m以上 0. 5 m 以下である。 0. 05 m未満では、所定部位に均一に被覆することが工業的に困難 となり、このためその外観に色ムラが発生し外観を害することがある。また、 を超 えても使用状態表示層としての機能に大差なぐ却って経済的に不利となる。この厚 みの測定方法としては、上記基層と同様の測定方法を採用することができる。
[0088] なお、使用状態表示層 13は、圧縮残留応力を有するものとすることができる。これ により、刃先交換型切削チップの靭性向上に寄与することができる。上記圧縮残留
応力は、その絶対値が 0. lGPa以上の応力であることが好ましぐより好ましくは 0. 2 GPa以上、さらに好ましくは 0. 5GPa以上の応力である。その絶対値が 0. lGPa未 満では、十分な靭性を得ることができない場合があり、一方、その絶対値は大きくな ればなる程靭性の付与という観点からは好ましいが、その絶対値が 8GPaを越えると 使用状態表示層自体が剥離することがあり好ましくない。なお、使用状態表示層 13 に対して圧縮残留応力を付与する方法は、基層に対して圧縮残留応力を付与する 方法と同様の方法を採用することができる。
[0089] <面粗度 Ra >
本発明の上記領域 A1は、被削材の溶着を阻止するために平滑なものとすることが 特に好ましい。このような表面平滑性は、上記領域 A1の表面を機械的処理、たとえ ば、ブラシ操作またはブラストカ卩ェ (サンドブラスト)を行なうことにより得ることができる 。このような機械的処理は、通常基層上に形成された使用状態表示層を除去する場 合に行なわれる力 上記領域 A1の表面に対して独立した処理操作として行なうこと も可能である。なお、上記平滑性は、このような機械的処理だけではなぐたとえばィ匕 学的処理や物理的処理によっても得ることができる。
[0090] そして本発明者の研究によれば、上記領域 A1の面粗度 Raを A/z m、上記領域 A2 の面粗度 Raを B /z mとした場合、 1. 0>AZBという関係が成立する場合に特に良 好な耐被削材溶着性が得られることが認められている。より好ましくは、 0. 8 >A/B 、さらに好ましくは 0. 6 >AZBである。
[0091] ここで上記面粗度 Raは、表面粗さを表す数値の一種であり、算術平均高さと呼ば れるものである (JIS B0601 : 2001)。その測定方法は特に限定されるものではなく 、公知の測定方法がいずれも採用できる。たとえば、接触法 (たとえば触針法等)であ つても、非接触法 (たとえばレーザー顕微鏡法等)であってもよぐまたあるいは刃先 交換型切削チップの断面を顕微鏡で直接観察する方法であってもよい。
[0092] <刃先交換型切削チップの製造方法 >
本発明の刃先交換型切削チップの製造方法は、本体と、該本体上に形成された基 層と、該基層上の部分に形成された使用状態表示層とを有する刃先交換型切削チッ プの製造方法であって、該本体上に基層を形成するステップと、該基層上に該基層
と異なる色の使用状態表示層を形成するステップと、該本体の逃げ面上であって、か つコーナーを少なくとも 1つ含む少なくとも 2mm2の一箇所以上の領域 A1を少なくと も含む領域とすくい面とに対して、そこに形成されている上記使用状態表示層を除去 するステップと、を含むことを特徴とするものである。
[0093] このような製造方法を採用することにより、本体と、該本体上に形成された基層と、 該基層上の部分に形成された使用状態表示層とを有する刃先交換型切削チップで あって、この使用状態表示層は、少なくとも 1つの上記逃げ面上に形成され、この使 用状態表示層が形成された逃げ面は前記コーナーを少なくとも 1つ含む少なくとも 2 mm2の一箇所以上の領域 A1を除く領域 A2の全面または部分の上記基層上にこの 使用状態表示層が形成されている刃先交換型切削チップを極めて生産効率良く製 造することができる。
[0094] このように使用状態表示層 13は、刃先交換型切削チップ 1の製造の際に一旦基層 12の上に形成されるが、その後領域 A1を少なくとも含む領域カゝら取り除かれる。これ により、上記領域 A1と、それら以外の領域 (使用状態表示層が除去されていない領 域)との間で、上記のような大きな色コントラストを持った刃先交換型切削チップを製 造することができる。
[0095] 上記のように使用状態表示層 13を除去する方法としては、ブラスト法を採用するこ とができる。ブラスト法を採用することにより、基層 12に対して圧縮残留応力を同時に 付与することができるとともに、露出した基層 12の表面を平滑にする効果を得ること ができる。なお、使用状態表示層 13を除去する方法として上記のようなブラスト法を 採用せずブラシ法を採用することもできる。
[0096] さらに本発明の刃先交換型切削チップの製造方法は、上記領域 A1に対して、平 滑性処理を施すステップ (上記使用状態表示層を除去するステップと同時に行なわ れる場合を含む)を含むことができる。上記領域 A1の面粗度 Raを Α/ζ πι、上記領域 Α2の面粗度 Raを B /z mとした場合、 1. 0>AZBという関係が成立するように、この ような平滑性処理を施すことが好ましい。これにより、切削加工後の被削材の外観お よび表面平滑性を担保することが可能となるからである。
[0097] このような平滑性処理としては、上記のブラスト法の他、各種の化学的方法、物理
的方法または機械的方法を採用することができる。たとえば、ブラスト法とともにブラシ 法を併用することができる。
[0098] <作用等>
以上述べた刃先交換型切削チップ 1は、図 2に示すように未使用状態では無傷の ままであるすくい面 2および逃げ面 3を有する。特に上記領域 A1を除く領域 A2の全 面または部分はなお元の使用状態表示層 13の色を有し、それによつて刃先稜線 4 ( コーナー 9を含む)が未使用であることを示す。たとえば、その領域 A2の全面または 部分が TiNでコーティングされている場合は、この領域 A2の使用状態表示層 13の 部分は、未使用状態では輝く黄銅色 (金色)になっている。これに対して上記領域 A 1は基層 12である Al Oが表面に露出し、刃先交換型切削チップの代表的な色であ
2 3
る比較的黒ずんだ色またはほぼ黒色の外観を呈する。
[0099] 以下の説明のために、刃先交換型切削チップ 1は切削工具の工具本体に取付けら れており、複数のコーナー 9のうちのいずれか一のコーナーが最初に使用されるコー ナーを成す場合を考える。切削工具が使用されると直ちにその一のコーナー 9が被 削材 5に接触し、被削材 5を切削加工し始める。特に、そのコーナー 9の周辺部であ る領域 A1では基層 12により刃先交換型切削チップ 1の摩耗は少ない。
[0100] ところが、そのコーナー 9による切削が開始すると、このコーナー 9に隣接する区域( 領域 A1を除く領域 A2)の使用状態表示層 13が変色して比較的大きな初期変化を 生じる。変色した区域では使用状態表示層 13とは別の色になり、場合によってはこ れより遙かに黒ずんだ基層 12が見えるようになる。
[0101] このため、図 3に示すようにコーナー 9に隣接して黒ずんで変色した変色区域 10が 上記領域 A2の各々に生じる。この変色区域 10は直ちにかつ容易に識別され、注意 喚起機能を示す。この変色は、上記のように基層 12が露出することにより生じるもの の他、熱に原因する変化、たとえば、酸ィ匕現象の結果起こるものであっても良い。
[0102] たとえば、図 3に示したようにこのコーナー 9に隣接する区域の使用状態表示層 13 力 焼もどし色を呈することによって、ここに変色区域 10が形成される。これはコーナ 一 9による被削材の切削加工の結果起こるコーナー近傍の温度上昇に由来するもの である。
[0103] 刃先交換型切削チップ 1を長時間の使用の後 (切削位置を変更させた後)におい ては、図 4に示す外観を呈するようになるが、最初の数分の切削作業の後に早くも図 3に示す外観に達するから、たとえば一のコーナー 9は既に使用された力 別のコー ナー 9はまだ全く未使用であることを取扱者は一見して確認することができる。この別 のコーナー 9が初めて使用されると、図 4に示す外観を呈する。この場合、この別のコ ーナー 9に隣接する区域の使用状態表示層 13が変色し、変色区域 11を生じること によりこの別のコーナー 9が使用されたことを示す。
[0104] なお、図 2〜4に示されている刃先交換型切削チップ 1は、 4個の使用可能なコーナ 一 9を有するスローァウェイ刃先交換型切削チップである。この複数のコーナー 9の 内のどれが既に使用され、どれがまだ使用されていないかが使用状態表示層 13の 色によって一目で分かる。従って、このような刃先交換型切削チップを装備した切削 工具の保守は特に簡単に行なうことができる。
[0105] 上述のように、刃先交換型切削チップ 1には、基層 12と使用状態表示層 13から成 る複合のコーティング 14が施されている(図 5)。なお、使用状態表示層は上記領域 A2に形成されるが、たとえば ISO規格 SNGN120408等のような一般的な刃先交換 型切削チップでは上面または底面がすく 、面となり、「縦使 、」等と呼ばれる前者以 外の例外的な刃先交換型切削チップでは側面がすくい面となる。
[0106] 使用状態表示層 13は、隣接するコーナー 9を短時間でも使用するとこの使用状態 表示層 13に明瞭な痕跡が残って、この使用状態表示層 13が変色乃至は変質する。 このように使用状態表示層 13は非常に敏感であるから、その下にある別色の層また は材料 (すなわち基層)が見えるようになることがある。このようにして使用状態表示層 13の作用により、明瞭な色コントラストまたは明るさコントラストが生じ、使用したコー ナーを直ちに簡単に識別することができる。上記領域 A2の全面または部分にこのよ うに摩擦的に不利力もしれな 、コーティングを施すことにより、これを上記領域 A1に 施す場合よりも、被削材の外観および表面平滑性を害することがないため、この領域 A2の全面または部分を使用状態表示面として利用することが特に有利であることが 判明した。
[0107] <実施例 >
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され るものではない。
[0108] <実施例 1 >
87. 1質量%の WC、 1. 8質量%の1 じ、 2. 0質量%の TaC、 1. 0質量%の?^じ および 8. 1質量%の Coからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲 気中で 1400°C、 1時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対して SiC ブラシによる刃先処理 (すくい面側から見て 0. 05mm幅のホーユングを施す)を行な うことにより、切削チップ CNMG120408N— UX (住友電工ハードメタル (株)製)の 形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを本体とした。この本体は、表面に 脱 j8層が 16 m形成されており、 2つの面がすくい面となり、 4つの面が逃げ面となる とともに、そのすく!、面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理がされて 、るので 仮定的な稜となっている)を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計 8つ存在した 。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー(上記の通り刃先 処理がされているので仮定的な交点となっている)であり、このようなコーナーは計 8 つ存在した。
[0109] この本体の全面に対して、下層力 順に下記の層を公知の熱 CVD法により形成し た。すなわち、本体の表面側から順に、 0. 5 mの TiN、 4. 6 μ mの TiCN (MT—C VD法により形成)、 2. 2 111の0;ァルミナ(0;—八1 0 )そして最外層として0. 5 m
2 3
の TiNをコーティングした(総膜厚 7. 8 m)。このコーティング(コーティング No. 1と する)において、 0. の TiN (本体表面側のもの)と 4. 6 πι Τ ί^:2. 2 μ ηι の aアルミナ( a -A1 Ο )が基層であり、最外層の 0. 5 μ mの TiNが使用状態表示
2 3
層である。
[0110] 以下同様にして、このコーティング No. 1に代えて下記の表 1に記載したコーティン グ No. 2〜6をそれぞれ本体の全面に対して被覆した。
[0111] [表 1]
上記表 1において、基層は左側のものから順に本体の表面上に積層させた。また 各層は、コーティング No. 6の CrN層を除き、全て公知の熱 CVD法により形成した( MT—CVDの表示のあるものは MT—CVD法(成膜温度 900°C)により形成し、 HT — CVDの表示のあるものは HT—CVD法 (成膜温度 1000°C)により形成した)。該
CrN層はイオンプレーティング法により形成した。
[0113] そしてこれらのコーティングを施した本体に対して、公知のブラスト法 (研磨材粒子: アルミナサンド 120番(平均粒径 100 m)、圧力: 0. 3MPa)を用いて次の 11種類 の処理方法 A〜Kを各々実施した。なお、各処理方法において使用状態表示層を 残した 、部位には、治具を用いてマスキングを行なった。
[0114] (処理方法 A)
コーティングに対してブラスト法による処理を行なわな力つた。したがって、本体の 表面は、全面において使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 1の場合は T iNの色である金色)を呈した。
[0115] (処理方法 B)
コーティングに対して、すくい面の使用状態表示層をブラスト法により除去した。し たがって、逃げ面の全面は使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 1の場合 は TiNの色である金色)を呈し、すくい面は基層の色(たとえばコーティング No. 1の 場合は Al Oの色である黒色)を呈した(図 6参照。なお、図 6では使用状態表示層 1
2 3
3がすく ヽ面 2の平坦部まで回り込むようにして形成されて ヽるが、そこまで回り込む ことなく刃先処理面の手前で止まるようにして形成される場合も本処理方法の態様に 含まれる。すなわち、本処理方法は刃先稜線の刃先処理面において使用状態表示 層が形成される場合と形成されない場合の両者を含み、いずれの場合であっても同 様の結果を示すものである)。
[0116] (処理方法 C)
コーティングに対して、逃げ面の使用状態表示層をブラスト法により除去した。した がって、すくい面の全面は使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 1の場合 は TiNの色である金色)を呈し、逃げ面は基層の色(たとえばコーティング No. 1の場 合は Al Oの色である黒色)を呈した(図 7参照。なお、図 7では使用状態表示層 13
2 3
が逃げ面 3の平坦部まで回り込むようにして形成されている力 そこまで回り込むこと なく刃先処理面の手前で止まるようにして形成される場合も本処理方法の態様に含 まれる。すなわち、本処理方法は刃先稜線の刃先処理面において使用状態表示層 が形成される場合と形成されない場合の両者を含み、いずれの場合であっても同様
の結果を示すものである)。
[0117] (処理方法 D)
図 8に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力 垂直方向 に 1. 38〜2. 05mmの距離 cをもってほぼ平行に広がった領域 A1およびすくい面の 使用状態表示層をブラスト法により除去した。この領域 A1は、本体の周囲を 1周する ように 4つの逃げ面上に連続して形成され、コーナーを 4つ含むものであり、その面積 は 64. lmm2であった。したがって、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は基 層上に使用状態表示層が形成された構成となるため使用状態表示層の色 (たとえば コーティング No. 1の場合は TiNの色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1 およびすくい面は基層の色(たとえばコーティング No. 1の場合は Al Oの色である
2 3
黒色)を呈した (図 5)。
[0118] なお、上記刃先稜線からの距離 cを 1. 38-2. 05mmというように範囲をもって表 示したのは、マスキングはできる限り高精度に行なったがブラストの回り込み等により その距離を一定に保つことは困難であり誤差を排除できな力つたためである。因みに 、一般にノー R2等分断面とよばれる、コーナーの角度を 2等分した場合のその中 心位置(以下 RZ2部位という)における上記距離 cは 1. 45mmであった。なお、この ような RZ2部位は複数存在する力 その全ての RZ2部位において上記距離が完全 に同一となるものではなぐ上記の数値はそのうちの一つの RZ2部位の数値を示す ものである(以下の処理方法 E〜Jおよび表面粗度の測定において同様の意味を示 す)。
[0119] また、面積は電子顕微鏡を用いた 600倍の観察により測定した (以下同じ)。
(処理方法 E)
処理方法 Dにおいて、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 68〜1.34mmに代 えることを除き他は全て処理方法 Dと同様にして処理を行なった。 RZ2部位におけ る上記距離 cは 0.72mmであり、領域 A1の面積は 30. 32mm2であった。なお、上記 距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Dと同じ理由による。
[0120] (処理方法 F)
処理方法 Dにおいて、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 35〜0. 58mmに代
えることを除き他は全て処理方法 Dと同様にして処理を行なった。 RZ2部位におけ る上記距離 cは 0. 50mmであり、領域 A1の面積は 4. 18mm2であった。なお、上記 距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Dと同じ理由による。
[0121] (処理方法 G)
処理方法 Dにおいて、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 01〜0. 25mmに代 えることを除き他は全て処理方法 Dと同様にして処理を行なった。 RZ2部位におけ る上記距離 cは 0. 14mmであり、領域 A1の面積は 1. 52mm2であった。なお、上記 距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Dと同じ理由による。
[0122] (処理方法 H)
図 9に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力 垂直方向 の距離 c (0. 4〜1. 02mm)を有し、かつ 1つのコーナーから刃先稜線に沿って各々 距離 a (2. 7mm)、距離 b (2. 8mm)をもって広がった領域 Alおよびすくい面の使用 状態表示層をブラスト法により除去した。この領域 A1は、 2つの逃げ面上に連続して 形成され 1つのコーナーを含むものであり、その面積は 4. 8mm2であった。したがつ て、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は基層上に使用状態表示層が形成さ れた構成となるため使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 1の場合は TiN の色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色 (たと えばコーティング No. 1の場合は AI Oの色である黒色)を呈した。
2 3
[0123] なお、上記刃先稜線からの距離 cを 0. 4〜1. 02mmというように範囲をもって表示 したのは、マスキングはできる限り高精度に行なったがブラストの回り込み等によりそ の距離 cを一定に保つことは困難であり誤差を排除できな力つたためである。因みに 、 RZ2部位における上記距離 cは 0. 58mmであった。
[0124] (処理方法 I)
処理方法 Hにおいて、距離 a、 bおよび cをそれぞれ 5. 3mm、 1. Ommおよび 1. 0 1〜1. 43mmに代えることを除き他は全て処理方法 Hと同様にして処理を行なった。 RZ2部位における上記距離 cは 1. 21mmであり、領域 A1の面積は 10. 2mm2であ つた。なお、上記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Hと同じ理由に よる。
[0125] (処理方 ¾[)
処理方法 Hにおいて、距離 a、 bおよび cをそれぞれ 0. 9mm、 1. Ommおよび 0. 1 〜0. 44mmに代えることを除き他は全て処理方法 Hと同様にして処理を行なった。 RZ2部位における上記距離 cは 0. 21mmであり、領域 A1の面積は 1. 9mm2であつ た。なお、上記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Hと同じ理由によ る。
[0126] (処理方法 K)
コーティングに対して、本体表面全面の使用状態表示層をブラスト法により除去し た。したがって、本体表面の全面 (すくい面および逃げ面の両面)は基層の色 (たとえ ばコーティング No. 1の場合は AI Oの色である黒色)を呈した。
2 3
[0127] このようにして、以下の表 2〜表 4に記載した 66種類の刃先交換型切削チップ No. l〜No. 66を製造した。 No. 4、 5、 6、 8、 9、 15、 16、 17、 19、 20、 26、 27、 28、 3 0、 31、 37、 38、 39、 41、 42、 48、 49、 50、 52、 53、 59、 60、 61、 63および 64力 S 本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
[0128] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 1〜66について、下記条件で旋削切 削試験を行な!、、被削材の面粗度と刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量を測定 した。また、 30分切削後の刃先への被削材の溶着状態、被削材加工面の状態、およ び刃先稜線 (コーナーを含む、以下同じ)の使用状態の識別性をそれぞれ観察した 。その結果を以下の表 2〜表 4に示す。なお、被削材の面粗度 (Rz ;JIS B0601 : 20 01)は、小さい数値のもの程、平滑性が良好であることを示し、逃げ面摩耗量は、小 さい数値のもの程、耐摩耗性に優れていることを示している。また、刃先への被削材 の溶着量が多い程、被削材の面粗度が悪ィ匕することを示し、被削材加工面の状態は 鏡面に近い程、良好であることを示している。
[0129] (旋削切削試験の条件)
被削材: SCM415
切削速度: 120mZmin
送り: 0. 13mm/rev.
切込み: 1. 5mm
切削油:無し
切削時間: 30分
[表 2]
(注 1 ) すくい面に少し溶着 (注 2 ) ほぼ鏡面に近い [表 3]
刃先交換 コ一テ 処理 逃げ面 被削材 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ イング 方法 摩耗量 &粗度 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o. (mm) R z 材の溶 の状態 態の識別
( ) 着状態
23 3 A 0.139 6.4 多い 白濯 容易
24 3 B 0.138 6.3 多い 白 ¾ 谷易
25 3 C 0.125 4.1 (注 1) (注 2) 容易
* 26 3 D 0.094 3.0 無し 鏡面に近い 容易
* 27 3 E 0.095 3.1 無し 鏡面に近い 容易
* 28 3 F 0.095 3.1 無し 鏡面に近い 容易
29 3 G 0.126 4.0 (注 1 ) (注 2) 容易
* 30 3 H 0.095 3.0 無し 鏡面に近い 容易
* 31 3 I 0.094 3.1 無し 镜面に近い 容易
32 3 J 0.125 3.9 (注 1) (注 2) 谷易
33 3 K 0.094 3.0 無し 鏡面に近い 困難
34 4 A 0.147 5.5 多い 白濁 容易
35 4 B 0.146 5.6 多い 白濁 谷易
36 4 C 0.132 3.7 (注 1) (注 2) 容易
* 37 4 D 0.110 2.6 無し 鏡面に近い 容易
* 38 4 E 0.111 2.6 無し 鏡面に近い 容易
* 39 4 F 0.110 2.5 無し 鏡面に近い 容易
40 4 G 0.133 3.6 (注 1) (注 2) 容易
* 41 4 H 0.110 2.5 無し 面に近い 容易
* 42 4 I 0.111 2.5 無し 鏡面に近い 容易
43 4 J 0.131 3.5 (注 1) (注 2) 容易
44 4 K 0.111 2.5 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
(注 2) ほぼ鏡面に近い 4]
刃先交換 コ一テ 処理 逃げ面 被削材 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ ィング 方法 摩耗量 ¾粗度 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o . (mm) R z 材の溶 の状態 態の識別
(.U rn) 着状態
4 5 5 A 0.094 5.7 多い 白濁 容易
4 6 5 B 0.090 5.7 多い 白濁 容易
4 7 5 C 0.088 3.3 (注 1 ) (注 2) 容易
* 4 8 5 D 0.051 2.4 無し 鏟面に近い 容易
* 4 9 5 E 0.050 2.3 無し 鏡面に近い 容易
* 50 5 F 0.051 2.4 無し 銪面に近い 容易
5 1 5 G 0.089 3.4 (注 1 ) (注 2)
* 5 2 5 H 0.050 3.3 無し 鏡面に近い 容易
* 5 3 5 I 0.049 3.6 無し 錢面に近い 容易
54 5 J 0.050 2.4 (注 1 ) (注 2) 容易
55 5 K 0.051 2.4 無し 錢面に近い 困難
56 6 A 0. 138 5.5 多い 白 容易
57 6 B 0.138 5.6 多い 白濁 容易
58 6 C 0.121 3.6 (注 1 ) (注 2) 容易
* 5 9 6 D 0.095 2.4 無し 鏡面に近い 容易
* 60 6 E 0.095 2.3 無し 鏡面に近い 容易
* 6 1 6 F 0.095 2.3 無し 親面に近い 容易
62 6 G 0.119 3.5 (注 1 ) (注 2) 容易
63 6 H 0.095 2.3 無し 鏡面に近い 容易
* 6 4 6 I 0.094 2.3 無し 鏟面に近い 容易
6 5 6 J 0.118 3.6 (注 1 ) (注 2〕 容易
6 6 6 0.094 2.4 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
(注 2) ほぼ鏡面に近い
[0133] 表 2〜表 4中、「*」の印を付したものが本発明の実施例である。なお、基層の最外 層はコーティングの種類に拘わらず全て黒色であり、使用状態表示層は TiNが金色 であり、 ZrNが白金色であり、 TiCNはピンク色であり、 CrNは銀色である。
[0134] 表 2〜表 4より明らかなように、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、刃先 稜線の使用状態の識別が容易で極めて注意喚起機能に優れるものであり、且つ刃 先に被削材が溶着することもなぐ切削後の被削材の状態も鏡面に近いものであり被
削材の面粗度にも優れるものであった。なお、上記領域 A1の面粗度 Raを Α/ζ πι、上 記領域 Α2の面粗度 Raを B /z mとした場合、これらの本発明の実施例の刃先交換型 切削チップではすべて 0. 8 >AZBであった(測定方法は後述の No. 5についての ものと同様とした)。
[0135] これに対して、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の刃先交換型切削 チップは、刃先稜線の使用状態の識別は可能であるものの、刃先に被削材が多量に 溶着し、且つ切削後の被削材は白濁し、被削材の面粗度も劣っていた。また、処理 方法 Cを採用した比較例の刃先交換型切削チップは、処理方法 Aおよび処理方法 B を採用した比較例の上記刃先交換型切削チップと比較すれば相当程度被削材の溶 着量は低減されていたが、すくい面において若干の溶着があった。処理方法 Kを採 用した刃先交換型切削チップは、切削後の被削材の状態は良好であるものの、刃先 稜線の使用状態の判別が困難であり、注意喚起機能を有さないものであった。処理 方法 Gおよび処理方 ¾ [を採用した比較例の刃先交換型切削チップは、使用状態表 示層を除去した領域 A1の大きさが十分ではないために、被削材の刃先への溶着が 確認され、被削材の加工面の状態 (面光沢)が本発明の実施例の刃先交換型切削 チップにより加工した被削材の面光沢に比し劣っていた。
[0136] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。なお、本実 施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場合について示 したが、チップブレーカが形成されて 、な 、刃先交換型切削チップに対しても有効で ある。
[0137] 一方さらに、上記で製造した刃先交換型切削チップ No. 5と同様の製造方法にお Vヽて、上記領域 A1に対してブラストの程度 (処理時間およびワーク(刃先交換型切 削チップ)とノズルとの距離)を変えてブラスト法による処理を実施し、上記領域 A1お よび領域 A2の面粗度 Raを表 5のものとする本発明の刃先交換型切削チップ No. 5 —2、 No. 5— 3、 No. 5— 4および No. 5— 5を製造した。なお、面粗度 Raはレーザ 一顕微鏡 (VK— 8510、(株)キーエンス製)により測定した。測定箇所は上記 RZ2 部位とし、上記領域 A1については刃先稜線力 の垂直方向の距離 cの 1Z2となる
地点(すなわち領域 Alの中央部)とし、上記領域 A2については領域 A1と領域 A2 の境界線力 領域 A2側に垂直方向に上記距離 cの 1Z2に等しくなる距離だけ入つ た地点とした。また、測定距離は 100 mとした。
[0138] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 5、 No. 5— 2、 No. 5— 3、 No. 5—4 および No. 5— 5について上記と同条件による旋削切削試験を行ない、被削材の面 粗度 Rzを上記と同様にして測定した。その結果を表 5に示す。
[0139] [表 5]
[0140] 表 5より明らかなように、上記領域 A1および領域 A2の面粗度 Raをそれぞれ A/z m および B /z mとした場合、 AZBの値が小さくなる程被削材の面粗度 Rzはより良好な ものとなった。
[0141] これらの結果より、刃先交換型切削チップにおいて被削材との間で溶着現象を抑 制し、被削材の外観が阻害されることを防止するためには、上記領域 A1の面粗度 R aを A/z mおよび領域 A2の面粗度 Raを B /z mとした場合、 1. 0>A/Bとすることが 有効であり、この A/Bの値をさらに小さくして、 0. 8 >AZB、さらに 0. 6 >AZBと することがより有効となる。
[0142] なお、コーティング No. 6において、使用状態表示層として CrNに代えて公知のス ノッタリング法を用いて金属 Crまたは金属 A1を同膜厚でコーティングすることを除き 他は全て同様にして刃先交換型切削チップを製造し、上記と同様の処理を行なうとと もに同様の旋削切削試験を行なったところ、上記刃先交換型切削チップ No. 56〜6 6と同様の結果が得られることを確認した。なお、金属 Crまたは金属 A1力もなる使用 状態表示層の色は!、ずれも銀色である。
[0143] <実施例 2 >
88. 3質量0 /0の WC、 1. 7質量0 /0の TaCおよび 10. 0質量0 /0の Coからなる組成の 超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 1400°C、 1時間焼結し、その後平 坦研磨処理および刃先稜線に対して SiCブラシによる刃先処理 (すくい面側から見 て 0. 05mm幅のホー-ングを施す)を行なうことにより、切削チップ ISO型番 SPGN 120408の形状の超硬合金製チップを作製し、これを本体とした。この本体は、表面 に脱 j8層が形成されておらず、 1つの面がすくい面となり、 4つの面が逃げ面となると ともに、そのすく!、面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理がされて 、るので 仮定的な稜となっている)を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計 4つ存在した 。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー(上記の通り刃先 処理がされているので仮定的な交点となっている)であり、このようなコーナーは計 4 つ存在した。なお、この本体の厚みは 3.18mmであった。
[0144] この本体の全面に対して、下層力 順に下記の層を公知の熱 CVD法により形成し た。すなわち、本体の表面側から順に、 0. 4 μ mの TiN、 2. 1 μ mの TiCN (MT—C VD法により形成)、 2.: mの αアルミナ — AI O )そして最外層として 0. 5 m
2 3
の TiNをコーティングした(総膜厚 5. 1 m)。このコーティング(コーティング No. 7と する)において、 0. 4 μ mの TiN (本体表面側のもの)と 2. 1 μ mの TiCNと 2. 1 ^ m の aアルミナ( a Al O )が基層(黒色)であり、最外層の 0. 5 μ mの TiNが使用状
2 3
態表示層 (金色)である。
[0145] 以下同様にして、このコーティング No. 7に代えて下記の表 6に記載したコーティン グ No . 8〜 12をそれぞれ本体の全面に対して被覆した。
[0147] 上記表 6において、基層は左側のものから順に本体の表面上に積層させた。またコ 一ティング No. 8〜9は、コーティング No. 7と同様、全て公知の熱 CVD法により形 成した。コーティング No. 10〜12については、公知の PVD法により形成した。
[0148] そして、このコーティングを施した本体のそれぞれに対して、実施例 1と同じ処理方
法 A〜Cおよび Kを各々実施するとともに、下記の処理方法 L〜0を各々実施するこ とにより、以下の表 7および表 8に記載した 48種類の刃先交換型切削チップ No. 10 l〜No. 148を製造した。 No. 104、 105、 107、 112、 113、 115、 120、 121、 123 、 128、 129、 131、 136、 137、 139、 144、 145および 147力本発明の実施例であ り、それ以外のものは比較例である。
[0149] (処理方法 L)
図 10に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力も垂直方 向に 0. 29〜0. 94mmの距離 Xをもってほぼ平行に広がった領域 A1およびすくい 面の使用状態表示層をブラスト法 (実施例 1と同じ条件)により除去した。この領域 A1 は、本体の周囲を 1周するように 4つの逃げ面上に連続して形成され、コーナーを 4 つ含むものであり、その面積は 33. 4mm2であった (測定方法は実施例 1に同じ、以 下同様)。したがって、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は基層上に使用状 態表示層が形成された構成となるため使用状態表示層の色 (たとえばコーティング N o. 7の場合は TiNの色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面 は基層の色 (たとえばコーティング No. 7の場合は AI Oの色である黒色)を呈した(
2 3
図 5)。
[0150] なお、上記刃先稜線からの距離 Xを 0. 29〜0. 94mmというように範囲をもって表 示したのは、上記実施例 1の処理方法 Dと同じ理由による。因みに、 RZ2部位 (実施 例 1に同じ)における上記距離 Xは 0. 40mmであった。なお、このような RZ2部位は 複数存在する力 その全ての RZ2部位において上記距離が完全に同一となるもの ではなぐ上記の数値はそのうちの一つの RZ2部位の数値を示すものであることは、 実施例 1と同じである(以下の処理方法 M〜0および表面粗度の測定において同様 の意味を示す)。
[0151] (処理方法 M)
処理方法 Lにおいて、刃先稜線からの垂直方向の距離 Xを 0. 06〜0. 4mmに代え ることを除き他は全て処理方法 Lと同様にして処理を行なった。 RZ2部位における上 記距離 Xは 0.28mmであり、領域 A1の面積は 8. 16mm2であった。なお、上記距離 x を範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Lと同じ理由による。
[0152] (処理方法 N)
処理方法 Lにおいて、刃先稜線からの垂直方向の距離 Xを 0. 01〜0. 16mmに代 えることを除き他は全て処理方法 Lと同様にして処理を行なった。 RZ2部位における 上記距離 Xは 0.09mmであり、領域 A1の面積は 1. 9mm2であった。なお、上記距離 Xを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 Lと同じ理由による。
[0153] (処理方法 O)
図 11に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力 垂直方 向に 0. 2〜1. 2mmの距離 Xをもってほぼ平行に広がるとともに、 RZ2部位において 2つの逃げ面が交差する稜に沿いかつ距離 y、 zがそれぞれ 0.2〜 1.2mmとなるよう にして広がった領域 A1およびすくい面の使用状態表示層をブラスト法 (処理方法しと 同じ条件)により除去した。この領域 A1は、刃先稜線に沿って本体の周囲を 1周する ように 4つの逃げ面上に連続して形成され、コーナーを 4つ含むとともに、各コーナー においては 2つの逃げ面が交差する稜に沿って一定の広がりを有するようにして形 成されるものであり、その面積は 38. 2mm2であった。したがって、逃げ面上であって 、上記 A1を除く領域 A2は基層上に使用状態表示層が形成された構成となるため使 用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 7の場合は TiNの色である金色)を呈 し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色 (たとえばコーティング No. 7 の場合は Al Oの色である黒色)を呈した(図 5)。なお、上記の距離 x、距離 yおよび
2 3
距離 zをそれぞれ 0. 2〜1. 2mmというように範囲をもって表示したのは、処理方法 L と同じ理由〖こよる。
[0154] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 101〜148について、下記条件でフラ イス切削試験を行な 、、被削材の面粗度と刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量 を測定した。その結果を以下の表 7および表 8に示す。被削材の面粗度 (Rz ;JIS B 0601 : 2001)は、小さい数値のもの程、平滑性が良好であることを示し、逃げ面摩耗 量は、小さい数値のもの程、耐摩耗性に優れていることを示している。
[0155] (フライス切削試験の条件)
被削材: FCD450
切削速度: 145mZmin
送り: 0. 28mm/rev.
切込み: 1. Omm
切削油:無し
切削距離: 10m
カッター: DPG4160R (住友電工ハードメタル (株)製)
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取付け数は 1枚とした。このため、カツタ 一 1回転当りの送りと、一刃当りの送りは一致するものであった。
[表 7]
刃先交換 コ一亍 処理 逃げ面 被削材 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ イング 方法 摩耗量 面粗度 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o. (mm) R z 材の溶 の状態 態の識別
(A( m) 着状態
1 01 7 A 0.112 9.3 多い 白濁
1 02 7 B 0.110 9.3 多い 白濁 容易
1 03 7 C 0.093 7.2 (注 1) (注 2) 容易
1 04 7 し 0.068 5.6 無し 鏡面に近い 容易
* 1 05 7 0.068 5.5 無し 鏡面に近い 容易
1 06 7 N 0.098 7.1 (注" (注 2) 容易
* 1 07 7 O 0.068 5.5 無し 鏡面に近い 容易
1 08 7 K 0,067 5.4 無し 鏡面に近い 困雜
1 09 8 A 0.127 9.4 多い 白濁 容易
1 1 0 8 B 0, 125 9.3 多い 白溷 容易
1 1 1 8 C 0.115 6.8 (注 1) (注 2) 容易
* 1 1 2 8 し 0.080 5,5 無し 鏡面に近い 容易
* 1 1 3 8 M 0.082 5.5 無し 鏡面に近い 容易
1 1 4 8 N 0.114 6.8 (注 1) (注 2) 容易
* 1 1 5 8 O 0.081 5.5 無し 鏡面に近い 容易
1 1 6 8 K 0.082 5.6 無し 鏡面に近い 困難
1 1 7 9 A 0.124 9.4 多い 白濁 容易
1 1 8 9 B 0.123 9.3 多い 白濁 容易
1 1 9 9 C 0.110 7.9 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 20 9 し 0.071 5.2 無し 鏡面に近い 容易
* 1 21 9 M 0.070 5.1 無し 鏡面に近い 容易
1 22 9 N 0.111 7.8 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 23 9 O 0.071 5.3 無し 銷面に近い 谷易
1 24 9 K 0.072 5.2 無し 鏟面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
(注 2) ほぼ鏡面に近い 8]
刃先交換 コ一テ 処理 逃げ面 被削材 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ ィング 方法 縻耗量 面粗度 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o . (mm) R z 材の溶 の状態 態の識別
(μ m) 着状態
1 25 1 0 A 0.095 7.8 多い 白 ¾ 容易
1 26 Ί 0 B 0.094 7.7 多い 白濁 容易
1 27 1 0 C 0.086 6.6 (注 1 ) (注 2) 容易 氺 1 28 1 0 し 0.051 4.9 無し 鏡面に近い 容易
* 1 29 1 0 M 0.052 5.0 無し 錢面に近い 容易
1 30 1 0 N 0.050 6.5 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 3 1 1 0 O 0.087 5.0 無し 鏡面に近い 容易
1 32 1 0 K 0.051 5. 1 無し 銪面に近い 困難
1 33 1 1 A 0.092 7.1 多い 白 ϋ 容易
1 34 1 1 B 0.090 6.9 多い 白濁 容易
1 35 1 1 C 0.081 6.4 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 36 1 1 し 0.059 5.4 無し 銷面に近い 谷易
* 1 3フ 1 1 M 0.059 5.4 無し 面に近い 容易
1 3 8 1 1 N 0.082 6.4 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 3 9 1 1 O 0.060 5.3 無し 鏡面に近い 容易
1 40 1 1 K 0.058 5.3 無し 鏡面に近い 困難
1 41 1 2 A 0.095 8.0 多い 白濁 容易
1 42 1 2 B 0.095 8.1 多い 白濁 容易
1 43 1 2 C 0.081 7.3 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 44 1 2 し 0.053 5.1 無し 鏡面に近い 容易
* 1 45 1 2 0.055 4.8 無し 鏡面に近い 容易
1 46 1 2 N 0.080 7.3 (注 1 ) (注 2) 容易
* 1 47 1 2 O 0.054 4.9 無し 鏡面に近い 容易
1 48 1 2 K 0.055 5.0 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
(注 2 ) ほぼ鏡面に近い
[0158] 表 7および表 8中、「*」の印を付したものが本発明の実施例である。なお、基層の 最外層はコーティングの種類に拘わらず全て黒色であり、使用状態表示層は TiNが 金色であり、 TiCNはピンク色である。
[0159] 表 7および表 8より明らかなように、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、刃 先稜線 (コーナーを含む、以下同じ)の使用状態の判別が容易で極めて注意喚起機
能に優れるものであり、且つ刃先に被削材が溶着することもなぐ切削後の被削材の 状態も鏡面に近いものであり被削材の面粗度にも優れるものであった。なお、上記領 域 A1の面粗度 Raを A/z m、上記領域 A2の面粗度 Raを B μ mとした場合、これらの 本発明の実施例の刃先交換型切削チップではすべて 0. 8 > AZBであった (測定方 法は実施例 1と同様とした。ただし、処理方法 Oを実施したものについての測定箇所 は、上記領域 A1については上記 RZ2部位において垂直方向の距離 Xがコーナー 力も 1. 5mmとなる地点とし、上記領域 A2については上記領域 A1の測定箇所から 水平方向に領域 A1と領域 A2の境界線カゝら領域 A2側に 0. 7mmの距離だけ入った 地点とした)。
[0160] これに対して、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の刃先交換型切削 チップは、刃先稜線の使用状態の識別は可能であるものの、刃先に被削材が多量に 溶着し、且つ切削後の被削材は白濁し、被削材の面粗度も劣っていた。また、処理 方法 Cを採用した比較例の刃先交換型切削チップは、処理方法 Aおよび処理方法 B を採用した比較例の上記刃先交換型切削チップと比較すれば相当程度被削材の溶 着量は低減されていたが、すくい面において若干の溶着があった。処理方法 Kを採 用した刃先交換型切削チップは、切削後の被削材の状態は良好であるものの、刃先 稜線の使用状態の判別が困難であり、注意喚起機能を有さないものであった。処理 方法 Nを採用した比較例の刃先交換型切削チップは、使用状態表示層を除去した 領域 A1の大きさが十分ではないために、被削材の刃先への溶着が確認され、被削 材の加工面の状態 (面光沢)が本発明の実施例の刃先交換型切削チップにより加工 した被削材の面光沢に比し劣って 、た。
[0161] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。
[0162] 一方、上記で製造した刃先交換型切削チップ No. 104と同様の製造方法におい て、上記領域 A1に対してブラストの処理条件 (処理時間およびワーク(刃先交換型 切削チップ)とノズルとの距離)を変えることにより異なったブラスト法による処理を実 施することにより、上記領域 A1および領域 A2の面粗度 Raを表 9のものとする本発明 の刃先交換型切削チップ No. 104- 2, No. 104- 3, No. 104— 4および No. 10
4— 5を製造した。なお、面粗度 Raは実施例 1と同様にして測定した。
[0163] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 104、 No. 104— 2、 No. 104— 3、 N o. 104— 4および No. 104— 5について下記の条件によるフライス切削試験を行な い、被削材の面粗度 Rzを上記と同様にして測定した。その結果を表 9に示す。
[0164] (フライス切削試験の条件)
被削材: SCM415
切削速度: 220mZmin
送り: 0. 28mm/rev.
切込み: 1. 0mm
切削油:無し
切削距離: 0. lm
[0165] [表 9]
[0166] 表 9より明らかなように、上記領域 A1および領域 A2の面粗度 Raをそれぞれ A/z m および B /z mとした場合、 AZBの値が小さくなる程被削材の面粗度 Rzはより良好な ものとなった。
[0167] これらの結果より、刃先交換型切削チップにおいて被削材との間で溶着現象を抑 制し、被削材の外観が阻害されることを防止するためには、上記領域 A1の面粗度 R aを A/z mおよび領域 A2の面粗度 Raを B /z mとした場合、 1. 0>A/Bとすることが 有効であり、この A/Bの値をさらに小さくして、 0. 8 >AZB、さらに 0. 6 >AZBと することがより有効となる。
[0168] <実施例 3 >
2. 5質量%の1 じ、 1. 0質量%の TaC、 1. 0質量%の?^じ、 7. 5質量%のじ〇、 およびその残部が WCからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気 中で 1400°C、 1時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対して SiCブラ シによる刃先処理(すくい面側から見て 0. 05mm幅のホーユングを施す)を行なうこ とにより、切削チップ CNMG 120408N UX (住友電工ハードメタル (株)製)の形 状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを本体とした。この本体は、表面に脱 j8層が 12 m形成されており、 2つの面がすくい面となり、 4つの面が逃げ面となると ともに、そのすく!、面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理がされて 、るので 仮定的な稜となっている)を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計 8つ存在した 。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー(上記の通り刃先 処理がされているので仮定的な交点となっている)であり、このようなコーナーは計 8 つ存在した。
[0169] この本体の全面に対して、下層力 順に下記の層を公知の熱 CVD法により形成し た。すなわち、本体の表面側から順に、 0. 2 μ mの TiN、 3. 9 μ mの TiCN (MT—C VD法により形成)、 2. の κアルミナ(κ— AI O )そして最外層として 0. 3 μ ηι
2 3
の TiNをコーティングした。このコーティング(コーティング No. 13とする)において、 0 . 2 μ mの TiN (本体表面側のもの)と 3. 9 μ mの TiCNと 2. 5 μ mの κアルミナ ( κ -Al O )が基層であり、最外層の 0. 3 μ mの TiNが使用状態表示層である。
2 3
[0170] 以下同様にして、このコーティング No. 13に代えて下記の表 10に記載したコーテ イング No. 14〜 17をそれぞれ本体の全面に対して被覆した。
[0171] [表 10]
上記表 10において、基層は左側のものから順に本体の表面上に積層させた。また 各層は、全て公知の熱 CVD法により形成した(MT— CVDの表示のあるものは MT — CVD法(成膜温度 900°C)〖こより形成し、 HT—CVDの表示のあるものは HT—C VD法 (成膜温度 1000°C)により形成した)。
[0173] そしてこれらのコーティングを施した本体に対して、公知の湿式ブラスト法 (研磨材 粒子:アルミナサンド 120番(平均粒径 100 m)、圧力: 0. 2MPa)を用いて次の 11 種類の処理方法 A〜Kを各々実施した。なお、各処理方法において使用状態表示 層を残した!/、部位には、治具を用いてマスキングを行なった。
[0174] (処理方法 A)、(処理方法 B)、(処理方法 C)、(処理方法 K)はそれぞれ実施例 1と 同じ処理方法を実施し、それ以外の処理方法は以下の通りである。
[0175] (処理方法 D2)
図 8に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力 垂直方向 に 1. 35-2. 07mmの距離 cをもって刃先稜線に対してほぼ平行に広がった領域 A 1およびすくい面の使用状態表示層をブラスト法により除去した。この領域 A1は、本 体の周囲を 1周するように 4つの逃げ面上に連続して形成され、コーナーを 4つ含む ものであり、その面積は 63.5mm2であった。したがって、逃げ面上であって、上記 A1 を除く領域 A2は基層上に使用状態表示層が形成された構成となるため使用状態表 示層の色(たとえばコーティング No. 13の場合は TiNの色である金色)を呈し、逃げ 面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色(たとえばコーティング No. 13の場 合は Al Oの色である黒色)を呈した(図 5)。
2 3
[0176] なお、上記刃先稜線からの距離 cを 1. 35〜2. 07mmというように範囲をもって表 示したのは、マスキングはできる限り高精度に行なったがブラストの回り込み等により その距離を一定に保つことは困難であり誤差を排除できな力つたためである。因みに 、 RZ2部位における上記距離 cは 1. 43mmであった。なお、このような RZ2部位は 複数存在する力 その全ての RZ2部位において上記距離が完全に同一となるもの ではなぐ上記の数値はそのうちの一つの RZ2部位の数値を示すものである(以下 の処理方法 E2〜J2および表面粗度の測定において同様の意味を示す)。
[0177] また、面積は電子顕微鏡を用いた 600倍の観察により測定した (以下同じ)。
(処理方法 E2)
処理方法 D2において、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 69〜1.35mmに代 えることを除き他は全て処理方法 D2と同様にして処理を行なった。 RZ2部位におけ る上記距離 cは 0.75mmであり、領域 A1の面積は 30. 68mm2であった。なお、上記
距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 D2と同じ理由による。
[0178] (処理方法 F2)
処理方法 D2において、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 36〜0. 57mmに 代えることを除き他は全て処理方法 D2と同様にして処理を行なった。 RZ2部位にお ける上記距離 cは 0. 51mmであり、領域 A1の面積は 4. 13mm2であった。なお、上 記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 D2と同じ理由による。
[0179] (処理方法 G2)
処理方法 D2において、刃先稜線からの垂直方向の距離 cを 0. 01〜0. 24mmに 代えることを除き他は全て処理方法 D2と同様にして処理を行なった。 RZ2部位にお ける上記距離 cは 0. 13mmであり、領域 A1の面積は 1. 54mm2であった。なお、上 記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 D2と同じ理由による。
[0180] (処理方法 H2)
図 9に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線から垂直方向 の距離 c (0. 2〜1. 04mm)を有し、かつ 1つのコーナーから刃先稜線に沿って各々 距離 a (2. 6mm)、距離 b (2. 9mm)をもって広がった領域 A1およびすくい面の使用 状態表示層をブラスト法により除去した。この領域 A1は、 2つの逃げ面上に連続して 形成され 1つのコーナーを含むものであり、その面積は 4. 7mm2であった。したがつ て、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は基層上に使用状態表示層が形成さ れた構成となるため使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 13の場合は Ti Nの色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色 (たと えばコーティング No. 13の場合は AI Oの色である黒色)を呈した。
2 3
[0181] なお、上記刃先稜線からの距離 cを 0. 2〜1. 04mmというように範囲をもって表示 したのは、マスキングはできる限り高精度に行なったがブラストの回り込み等によりそ の距離 cを一定に保つことは困難であり誤差を排除できな力つたためである。因みに 、 RZ2部位における上記距離 cは 0. 57mmであった。
[0182] (処理方法 12)
処理方法 H2において、距離 a、 bおよび cをそれぞれ 5. 2mm、 1. 1mmおよび 1. 02-1. 35mmに代えることを除き他は全て処理方法 H2と同様にして処理を行なつ
た。 RZ2部位における上記距離 cは 1. 22mmであり、領域 A1の面積は 9. 8mm2で あった。なお、上記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 H2と同じ理由 による。
[0183] (処理方 ¾[2)
処理方法 H2において、距離 a、 bおよび cをそれぞれ 0. 8mm、 1. Ommおよび 0. 1〜0. 35mmに代えることを除き他は全て処理方法 H2と同様にして処理を行なった 。 RZ2部位における上記距離 cは 0. 18mmであり、領域 A1の面積は 1. 7mm2であ つた。なお、上記距離 cを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 H2と同じ理由に よる。
[0184] このようにして、以下の表 11〜表 13に記載した 55種類の刃先交換型切削チップ N o. 201〜No. 255を製造した。各表の左欄に「*」を付したものが本発明の実施例 であり、それ以外のものは比較例である。なお、基層の最外層はコーティングの種類 に拘わらず全て黒色であり、使用状態表示層は TiNが金色であり、 ZrNが白金色で あり、 TiCNはピンク色である。
[0185] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 201〜255について、下記条件で連 続旋削切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量を測定した。また 、 15分切削後の刃先への被削材の溶着状態、被削材加工面の状態、および刃先稜 線 (コーナーを含む、以下同じ)の使用状態の識別性をそれぞれ観察した。その結果 を以下の表 11〜表 13に示す。なお、逃げ面摩耗量は、小さい数値のもの程、耐摩 耗性に優れていることを示している。また、刃先への被削材の溶着量が多い程、被削 材の面粗度が悪化することを示し、被削材加工面の状態は鏡面に近い程、良好であ ることを示して ヽる。
[0186] (連続旋削切削試験の条件)
被削材: S35C丸棒
切削速度: 240mZmin
り: 0. 35mmz rev.
切込み: 2. Omm
切削油:水溶性油
切削時間: 15分
[0187] [表 11]
(注 1 ) すくい面に少し溶着
[0188] [表 12]
刃先交換 コーテ 処理 残留 逃げ面 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ イング 方法 応力 摩耗量 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o. (GPa) (mm) 材の溶 の状態 態の識別 着状態
223 1 5 A 0.3 0.165 多い 白 ¾ 容易
224 1 5 B -0. I 0.161 多い 白濁 容易
225 1 5 C 0.3 0.144 (注 1 ) やや白濁 谷
* 226 1 5 D 2 -0.1 0.102 無し 鏡面に近い 容易
* 227 1 5 E 2 - 0.5 0.102 無し 鏡面に近い 容易
* 228 1 5 F 2 -0.4 0.103 無し 鏡面に近い 容易
229 1 5 G 2 -0.4 0.146 (注 1 ) やや白 ¾ 容易
* 230 1 5 H 2 -0.5 0.104 無し 鏡面に近い 容易
* 23 1 1 5 I 2 -0.3 0.105 無し 鏡面に近い 容易
232 1 5 J 2 -0.5 0.146 (注 1 ) やや白濁 容易
233 1 5 K -0.4 0.105 無し 鏡面に近い 困難
234 1 6 A 0.2 0.177 多い 白濁 容易
235 1 6 B -0.1 0.176 多い 白 S 容易
236 1 6 C 0.2 0.166 (注 1 ) やや白滞 容易
* 23フ 1 6 D 2 -0.3 0.124 無し 鏡面に近い 容易
238 1 6 E 2 -0.5 0.123 無し 鏡面に近い 容易
* 239 1 6 F 2 -0.4 0.123 無し 鏡面に近い 容易
240 1 6 G 2 -0.4 0.168 (注 1 ) やや白濁 容易
* 24 1 1 6 H 2 -0.5 0.125 無し 銀面に近い 容易
* 242 1 6 I 2 0.3 0.124 無し 鏡面に近い 容易
243 1 6 J 2 -0.5 0.169 (注 1 ) やや白濁 容易
244 1 6 K 一 0,4 0.123 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着 13]
刃先交換 コ一亍 処理 残留 逃げ面 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ イング 方法 J心力 摩耗量 の被削 加工面 の使用状 ップ N o . N o . (GPa) (mm) 材の溶 の状態 態の識別 着状態
2 4 5 1 7 A 0. 4 0. 192 多い 白濁 容易
2 4 6 1 7 B -0. 1 0. 195 多い 白 ¾ 容易
2 4 7 1 7 C 0. 4 0. 188 (注 1 ) やや白濁 容易
* 2 4 8 1 7 D 2 -0. 3 0. 143 無し 鏡面に近い 容易
2 4 9 1 7 E 2 -0. 5 0. 1 4 無し 鏡面に近い 容易
* 2 5 0 1 7 F 2 -0. 4 0. 142 無し 鏑面に近い 容易
2 5 1 1 7 G 2 -0. 4 0. 186 (注 1 ) やや白濁 容易
* 2 5 2 1 フ H 2 -0. 5 0. 144 無し 餓面に近い 容易
2 5 3 1 フ I 2 -0. 4 0. 145 無し 銪面に近い 容易
2 5 4 1 7 J 2 -0. 6 0. 191 (注 1 ) やや白濁 容易
2 5 5 1 7 K -0. 4 0. 145 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
[0190] なお、表 11〜13の残留応力は、図 12 (本実施例の刃先交換型切削チップのすく い面のコーナー付近の概略拡大平面図である)のスポット S (平坦面に位置しその平 坦面の垂直方向から見て直径 0. 5mmのもの)に対して測定したものであり、 1つの すくい面に対して 4つ存在するコーナーの各コーナー毎にこのスポット Sは同様に存 在するため、残留応力はそれら 4箇所の平均値とした。具体的測定方法は、上述の X 線応力測定装置を用いた sin2 φ法を採用し、コーティング No. 13を被覆したものに ついては κ -A1 O層を測定し、コーティング No. 14〜 17を被覆したものについて
2 3
は a一 Al O層を測定した (実施例
2 3 Z比較例共通)。
[0191] なお、この測定領域(図 12のスポット S)は、すくい面の切削に関与する領域であり、 実施例のものはいずれもその領域において基層が表面に露出しており、その基層の 最上層の残留応力を測定したものである。
[0192] 表 11〜表 13より明らかなように、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、刃 先稜線の使用状態の識別が容易で極めて注意喚起機能に優れるものであり、且つ 刃先に被削材が溶着することもなぐ切削後の被削材の状態も鏡面に近いものであ つ 7こ。
[0193] これに対して、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の刃先交換型切削 チップは、刃先稜線の使用状態の識別は可能であるものの、刃先に被削材が多量に 溶着し、且つ切削後の被削材は白濁した。また、処理方法 Cを採用した比較例の刃 先交換型切削チップは、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の上記刃 先交換型切削チップと比較すれば相当程度被削材の溶着量は低減されていたが、 すくい面において若干の溶着があった。処理方法 Kを採用した刃先交換型切削チッ プは、切削後の被削材の状態は良好であるものの、刃先稜線の使用状態の判別が 困難であり、注意喚起機能を有さないものであった。処理方法 G2および処理方 ¾[2 を採用した比較例の刃先交換型切削チップは、使用状態表示層を除去した領域 A1 の大きさが十分ではないために、被削材の刃先への溶着が確認され、被削材の加工 面の状態 (面光沢)が本発明の実施例の刃先交換型切削チップにより加工した被削 材の面光沢に比し劣っていた。
[0194] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。
[0195] 一方、上記で製造した刃先交換型切削チップ No. 215と同様の製造方法におい て、上記領域 A1およびすくい面に対してブラストの処理条件 (処理時間およびワーク (刃先交換型切削チップ)とノズノレとの距離)を変えることにより異なったブラスト法に よる処理を実施したり、あるいはブラスト法に代えてブラシ法( # 800の SiCブラシ使 用)による処理を実施することにより、 No. 215— 2〜No. 215— 5の刃先交換型切 削チップを得た。すなわち、これらの刃先交換型切削チップ No. 215および No. 21 5— 2〜No. 215— 5は、上記領域 A1およびすくい面において異なった残留応力を 有している。なお、この残留応力は、上記と同様 (すなわち図 12のスポット Sを測定領 域とするもの)にして測定した。その結果を表 14に示す。
[0196] また同様にして、刃先交換型切削チップ No. 219、 No. 249、 No. 253について も、上記領域 A1およびすくい面において異なった残留応力を付与した、以下の表 1 4に示す刃先交換型切削チップ(No. 219— 2、 No. 249— 2〜No. 249- 5, No. 253— 2)を得た。
[0197] そして、これらの刃先交換型切削チップ(No. 215、 219、 249、 253を含む)およ
び比較用として刃先交換型切削チップ No. 212、 No. 245について(これらの No. 212、 215、 219、 245、 249、 253につ!/ヽても上記と同様にして残留応力を S'J定した )、上記と同条件による連続旋削切削試験を行ない逃げ面摩耗量を測定するとともに 、以下の条件による断続旋削切削試験を行ない刃先欠損率を測定した (刃先欠損率 は 20切れ刃(コーナー)について試験を実施し、刃先欠損を生じているコーナー数を 20切れ刃に対する百分率で示したものである)。それらの結果を以下の表 14に示す 。この刃先欠損率が低いもの程、靭性 (耐欠損性)に優れていることを示している。
[0198] (断続旋削切削試験の条件)
被削材: SCM440 (4本溝入り丸棒)
切削速度: 95mZmin
切込み: 2. Omm
送り: 0. 42mmZrev.
湿式 Z乾式:乾式
切削時間: 1分
[0199] [表 14]
刃先交換 残留 逃げ面 刃先
型切削チ I心力 摩耗量 欠損率
ップ N o. (GPa) (mm) (%〕
2 1 2 0.3 0.154 100
* 2 1 5 -0.2 0.093 65
* 21 5-2 0.1 0.095 75
* 21 5-3 -0.8 0.090 55
* 21 5-4 -1.8 0.088 40
* 21 5-5 - 2.6 0.084 25
* 2 1 9 -0.3 0.095 65
* 21 9-2 -0.9 0.093 55
245 0.4 0.192 85
* 249 -0.5 0.144 50
* 249-2 0.0 0.147 65
* 249-3 -0.7 0.140 40
* 249-4 -1.4 0.135 20
* 249-5 -3.2 0.131 5
木 253 -0.4 0.145 45
* 253-2 -1.1 0.139 30
[0200] 表 14より明らかなように、上記領域 A1またはすくい面の切削に関与する領域の少 なくとも一方の領域の少なくとも一部において、基層を構成する少なくとも一層が圧 縮残留応力を有すると優れた靭性が示されることが分かる。し力も、この圧縮残留応 力が大きくなる程より優れた靭性が示される。
[0201] なお、表 14中「*」の印を付したものが実施例である力 各実施例のものは刃先に 被削材が溶着することもなぐまた被削材表面も良好な光沢を示すものであつたのに 対して、各比較例は刃先への被削材の溶着が顕著であり、被削材加工面も全く光沢 を有しなかった。
[0202] また、刃先交換型切削チップ No.215— 2、 249— 2は、逃げ面摩耗量の低減、被 削材の溶着防止ある 、は被削材加工面の光沢向上には効果を有したが、靭性を大 幅に改善することはできな力 た。すなわち、刃先交換型切削チップの刃先靭性の 向上は、被削材の溶着を防止することによつてもある程度の効果を得ることは可能で
ある力 上記のような刃先の特定部位に圧縮残留応力を付与することにより刃先の靭 性を飛躍的に向上できることが明らかとなった。
[0203] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。
[0204] 一方さらに、上記で製造した刃先交換型切削チップ No.249と同様の製造方法に ぉ 、て、上記領域 A1に対してブラストの程度 (処理時間およびワーク(刃先交換型 切削チップ)とノズルとの距離)を変えてブラスト法による処理を実施し、上記領域 A1 および領域 A2の面粗度 Raを表 15のものとする本発明の刃先交換型切削チップ No .249— 6、 No.249— 7、 No.249— 8および No.249— 9を製造した(いずれの刃 先交換型切削チップも本発明の実施例である)。なお、面粗度 Raはレーザー顕微鏡 (VK— 8510、(株)キーエンス製)により測定した。測定箇所は上記 RZ2部位とし、 上記領域 A1については刃先稜線からの垂直方向の距離 cの 1Z2となる地点(すな わち領域 A1の中央部)とし、上記領域 A2については領域 A1と領域 A2の境界線か ら領域 A2側に垂直方向に上記距離 cの 1Z2に等しくなる距離だけ入った地点とした 。また、測定距離は 100 mとした。なお、残留応力は、上記と同様 (すなわち図 12 のスポット Sを測定領域とするもの)にして測定した。
[0205] そして、これらの刃先交換型切削チップ No.249、 No.249— 6、 No.249— 7、 N o.249— 8および No.249— 9について上記と同条件による連続旋削切削試験を行 ない、試験開始 1分後の被削材の面粗度 RzCFIS B0601:2001)を上記実施例 1と 同様にして測定するとともに、上記と同様にして逃げ面摩耗量および刃先欠損率 (断 続旋削切削試験による)を測定した。それらの結果を表 15に示す。
[0206] [表 15] 刃先交換 残留 面粗度 R a 被削材の 逃げ面 刃先 型切削チ 力 領域 (A1) 領域 (A2) A/B 面粗度 摩耗量 欠損率 ップ o. (GPa) A /J m B jLi m (Rz) (mm) (%)
249 -0.5 0.25 0.32 0.78 2.2 0.144 50
249-6 0.1 0.29 0.31 0.94 2.7 0.148 70
249-7 -0.4 0.21 0.31 0.68 2.1 0.142 45
249-8 -1.0 0.18 0.31 0.58 2.0 0.137 25
249-9 -2.6 0.15 0.30 0.50 1.9 0.132 10
[0207] 表 15より明らかなように、上記領域 A1および領域 A2の面粗度 Raをそれぞれ A /z mおよび B /z mとした場合、 AZBの値が小さくなる程被削材の面粗度 Rzはより良好 なものとなった。
[0208] これらの結果より、刃先交換型切削チップにおいて被削材との間で溶着現象を抑 制し、被削材の外観が阻害されることを防止するためには、上記領域 A1の面粗度 R aを A /z mおよび領域 A2の面粗度 Raを B /z mとした場合、 1. 0 >A/Bとすることが 有効であり、この A/Bの値をさらに小さくして、 0. 8 >AZB、さらに 0. 6 >AZBと することがより有効となる。
[0209] また、付与された圧縮残留応力が大きくなる程、良好な刃先欠損率を示した。
なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場 合について示した力 チップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに 対しても有効である。
[0210] <実施例 4 >
0. 5質量0 /0の TaC、 10. 0質量%の0)、およびその残部が WCからなる組成の超 硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 1400°C、 1時間焼結し、その後平坦 研磨処理および刃先稜線に対して SiCブラシによる刃先処理 (すくい面側から見て 0 . 05mm幅のホーユングを施す)を行なうことにより、切削チップ SEMT13T3AGSN G (住友電工ハードメタル (株)製)の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、 これを本体とした。この本体は、表面に脱 j8層が形成されておらず、 1つの面がすく い面となり、 4つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線 (上 記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている)を挟んで繋がるもので あった。刃先稜線は、計 4つ存在した。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差 する交点がコーナー(上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となって いる)であり、このようなコーナーは計 4つ存在した。
[0211] この本体の全面に対して、下層力 順に下記の層を公知の熱 CVD法により形成し た。すなわち、本体の表面側から順に、 0. 3 mの TiN、 3. 1 μ mの TiCN (MT—C VD法により形成)、 1. 4 111の《ァルミナ(《—八1 0 )そして最外層として0. 3 μ ηι
2 3
の TiNをコーティングした。このコーティング(コーティング No. 18とする)において、 0
. 3 μ mの TiN (本体表面側のもの)と 3. 1 μ mの TiCNと 1. 4 μ mの κアルミナ ( κ -Al O )が基層であり、最外層の 0. 3 μ mの TiNが使用状態表示層である。
2 3
[0212] 以下同様にして、このコーティング No. 18に代えて下記の表 16に記載したコーテ イング No. 19〜22をそれぞれ本体の全面に対して被覆した。
[0213] [表 16]
上記表 16において、基層は左側のものから順に本体の表面上に積層させた。また 各層は、全て公知の熱 CVD法により形成した(MT— CVDの表示のあるものは MT — CVD法(成膜温度 900°C)〖こより形成し、 HT—CVDの表示のあるものは HT—C
VD法 (成膜温度 1000°C)により形成した)。
[0215] そしてこれらのコーティングを施した本体に対して、公知の湿式ブラスト法 (研磨材 粒子:アルミナサンド 120番(平均粒径 100 m)、圧力: 0. 2MPa)を用いて次の 8 種類の処理方法を各々実施した。なお、各処理方法において使用状態表示層を残 した 、部位には、治具を用いてマスキングを行なった。
[0216] (処理方法 A)、(処理方法 B)、(処理方法 C)、(処理方法 K)はそれぞれ実施例 1と 同じ処理方法を実施し、それ以外の処理方法は以下の通りである。
[0217] (処理方法 L2)
図 10に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力も垂直方 向に 0. 28-0. 93mmの距離 Xをもって刃先稜線に対してほぼ平行に広がった領域 A1およびすくい面の使用状態表示層をブラスト法 (実施例 1と同じ条件)により除去 した。この領域 A1は、本体の周囲を 1周するように 4つの逃げ面上に連続して形成さ れ、コーナーを 4つ含むものであり、その面積は 33. 1mm2であった (測定方法は実 施例 1に同じ、以下同様)。したがって、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は 基層上に使用状態表示層が形成された構成となるため使用状態表示層の色 (たとえ ばコーティング No. 18の場合は TiNの色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色(たとえばコーティング No. 18の場合は AI Oの色で
2 3 ある黒色)を呈した (図 5)。
[0218] なお、上記刃先稜線からの距離 Xを 0. 28〜0. 93mmというように範囲をもって表 示したのは、上記実施例 1の処理方法 Dと同じ理由による。因みに、 RZ2部位 (実施 例 1に同じ)における上記距離 Xは 0. 39mmであった。なお、このような RZ2部位は 複数存在する力 その全ての RZ2部位において上記距離が完全に同一となるもの ではなぐ上記の数値はそのうちの一つの RZ2部位の数値を示すものであることは、 実施例 1と同じである(以下の処理方法 M2〜02にお 、て同様の意味を示す)。
[0219] (処理方法 M2)
処理方法 L2において、刃先稜線からの垂直方向の距離 Xを 0. 05〜0. 41mmに 代えることを除き他は全て処理方法 L2と同様にして処理を行なった。 RZ2部位にお ける上記距離 Xは 0.27mmであり、領域 A1の面積は 8. 15mm2であった。なお、上
記距離 xを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 L2と同じ理由による。
[0220] (処理方法 N2)
処理方法 L2において、刃先稜線からの垂直方向の距離 Xを 0. 01〜0. 17mmに 代えることを除き他は全て処理方法 L2と同様にして処理を行なった。 RZ2部位にお ける上記距離 Xは 0.09mmであり、領域 A1の面積は 1. 8mm2であった。なお、上記 距離 Xを範囲をもって表示したのは、上記処理方法 L2と同じ理由による。
[0221] (処理方法 02)
図 11に示したようにコーティングに対して、逃げ面上であって刃先稜線力 垂直方 向に 0. 2〜1. 3mmの距離 Xをもって刃先稜線に対してほぼ平行に広がるとともに、 RZ2部位において 2つの逃げ面が交差する稜に沿いかつ距離 y、 zがそれぞれ 0.2 〜1.3mmとなるようにして広がった領域 A1およびすくい面の使用状態表示層をブラ スト法 (処理方法 L2と同じ条件)により除去した。この領域 A1は、刃先稜線に沿って 本体の周囲を 1周するように 4つの逃げ面上に連続して形成され、コーナーを 4つ含 むとともに、各コーナーにおいては 2つの逃げ面が交差する稜に沿って一定の広がり を有するようにして形成されるものであり、その面積は 38. 1mm2であった。したがつ て、逃げ面上であって、上記 A1を除く領域 A2は基層上に使用状態表示層が形成さ れた構成となるため使用状態表示層の色 (たとえばコーティング No. 18の場合は Ti Nの色である金色)を呈し、逃げ面上の上記領域 A1およびすくい面は基層の色 (たと えばコーティング No. 18の場合は Al Oの色である黒色)を呈した(図 5)。なお、上
2 3
記の距離 x、距離 yおよび距離 zをそれぞれ 0. 2〜1. 3mmというように範囲をもって 表示したのは、処理方法 L2と同じ理由による。
[0222] このようにして、以下の表 17〜表 18に記載した 40種類の刃先交換型切削チップ N o. 301〜No. 340を製造した。各表の左欄に「*」を付したものが本発明の実施例 であり、それ以外のものは比較例である。なお、基層の最外層はコーティングの種類 に拘わらず全て黒色であり、使用状態表示層は TiNが金色であり、 ZrNが白金色で あり、 TiCNはピンク色である。
[0223] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 301〜340について、下記条件でフラ イス切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量を測定した。また、 1
m切削後の刃先への被削材の溶着状態、被削材加工面の状態、および刃先稜線( コーナーを含む、以下同じ)の使用状態の識別性をそれぞれ観察した。その結果を 以下の表 17〜表 18に示す。なお、逃げ面摩耗量は、小さい数値のもの程、耐摩耗 性に優れていることを示している。また、刃先への被削材の溶着量が多い程、被削材 の面粗度が悪化することを示し、被削材加工面の状態は鏡面に近い程、良好である ことを示している。
[0224] (フライス切削試験の条件)
被削材: SKD11ブロック材
切削速度: 172mZmin
り: 0. 16mmz rev.
切込み: 2. Omm
切削油:水溶性油
切削長: lm
カッター: WGC4160R (住友電工ハードメタル (株)製)
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取付け数は 1枚とした。このため、カツタ 一 1回転当りの送りと、一刃当りの送りは一致するものであった。
[0225] [表 17]
刃先交換 コ一亍 処理 残留 逃げ面 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ イング 方法 応力 摩耗量 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. No. CGPa) ^mm) 材の溶 の状態 態の識別 着状態
301 1 8 A 0.3 0.254 多い 白濁 容易
302 1 8 B -0.3 0.251 多い 白濁 容易
303 1 S C 0.3 0.201 (注 1 ) やや白濁 容易
* 304 1 8 し 2 -0.3 0.147 無し 鏡面に近い 容易
* 305 1 8 M2 -0.4 0.148 無し 鏡面に近い 容易
306 1 8 N 2 -0.3 0.1 5 (注 1 ) やや白 a 容易
* 307 1 8 O 2 -0.4 0.148 無し 鏡面に近い
308 1 8 K -0.3 0.146 無し 鏡面に近い 困難
309 1 9 A 0.3 0.231 多い 白濁 容易
3 1 0 1 9 B -0.3 0.230 多い 白濁 容易
31 1 1 9 C 0.3 0.193 (注 1) やや白濁 容易
* 31 2 1 9 し 2 -0.3 0.165 無し 鏡面に近い 容易
* 31 3 1 9 M 2 -0.4 0.166 無し 鏡面に近い 容易
31 4 1 9 N 2 -0.3 0.164 (注 1 ) やや白濁 容易 本 31 5 1 9 O 2 -0.3 0.165 無し 鏟面に近い 谷易
31 6 1 9 K -0.4 0.165 無し 鏟面に近い 困難
31 7 20 A 0.3 0.211 多い 白濁 容易
31 8 20 B -0.3 0.210 多い 白濁 容易
31 9 20 C 0.3 0.208 (注 1) やや白濁 容易
* 320 20 し 2 -0.3 0.141 無し 銪面に近い 容易
* 321 20 M2 -0.3 0.140 無し 鏡面に近い 容易
322 20 N 2 -0.4 0.143 (注 1) やや白港 容易
* 323 20 O 2 -0.4 0.142 無し 鏡面に近い 谷易
324 20 K -0.3 0.142 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着 8]
刃先交換 コ一テ 処理 残留 逃げ面 刃先へ 被削材 刃先稜線 型切削チ ィング 方法 1心刀 摩耗量 の被削 加工面 の使用状 ップ N o. N o. (GPa) mrru 材の溶 の状態 態の識別 着状態
325 21 A 0.3 0.198 多い 白濁 容易
326 21 B -0.3 0.199 多い 白濁 容易
327 21 C 0.3 0.186 (注 1) やや白濁 容易
* 328 21 し 2 -0.4 0.123 無し 鏡面に近い 容易
* 329 21 M2 -0.4 0.124 無し 鏡面に近い 容易
330 21 N 2 -0.3 0.123 (注 1) やや白濁 容易
* 331 21 O 2 -0.3 0.123 無し 鏡面に近い 容易
332 21 K -0.3 0.123 無し 鏡面に近い 困難
333 22 A 0.3 0.181 多い 白濁 容易
334 22 B -0.3 0.179 多い 白濁 容易
335 22 C 0.3 0.171 (注 1) やや白 S 谷易
* 336 22 し 2 -0.4 0.114 無し 鏡面に近い 容易
* 337 22 M2 -0.3 0.113 無し 鏡面に近い 谷易
338 22 N 2 -0.3 0.113 (注 1 ) やや白滞 容易
* 339 22 O 2 -0.3 0.114 無し 鏡面に近い 容易
340 22 K -0.3 0.113 無し 鏡面に近い 困難
(注 1 ) すくい面に少し溶着
[0227] なお、表 17〜表 18の残留応力は、図 13 (本実施例の刃先交換型切削チップのす くい面のコーナー付近の概略拡大平面図である)のスポット T (平坦面に位置しその 平坦面の垂直方向から見て直径 0. 5mmのもの)に対して測定したものであり、すく い面に 4つ存在するコーナーの各コーナー毎にこのスポット Tは同様に存在するため 、残留応力はそれら 4箇所の平均値とした。具体的測定方法は、上述の X線応力測 定装置を用いた sin2 φ法を採用し、コーティング No. 18を被覆したものについては κ -A1 O層を測定し、コーティング No. 19〜22を被覆したものについては α— A1
2 3 2 ο 3層を測定した (実施例 Ζ比較例共通)。
[0228] なお、この測定領域(図 13のスポット Τ)は、すくい面の切削に関与する領域であり、 実施例のものはいずれもその領域において基層が表面に露出しており、その基層の 最上層の残留応力を測定したものである。
[0229] 表 17〜表 18より明らかなように、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、刃
先稜線の使用状態の識別が容易で極めて注意喚起機能に優れるものであり、且つ 刃先に被削材が溶着することもなぐ切削後の被削材の状態も鏡面に近いものであ つた o
[0230] これに対して、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の刃先交換型切削 チップは、刃先稜線の使用状態の識別は可能であるものの、刃先に被削材が多量に 溶着し、且つ切削後の被削材は白濁した。また、処理方法 Cを採用した比較例の刃 先交換型切削チップは、処理方法 Aおよび処理方法 Bを採用した比較例の上記刃 先交換型切削チップと比較すれば相当程度被削材の溶着量は低減されていたが、 すくい面において若干の溶着があった。処理方法 Kを採用した刃先交換型切削チッ プは、切削後の被削材の状態は良好であるものの、刃先稜線の使用状態の判別が 困難であり、注意喚起機能を有さないものであった。処理方法 N2を採用した比較例 の刃先交換型切削チップは、使用状態表示層を除去した領域 A1の大きさが十分で はないために、被削材の刃先への溶着が確認され、被削材の加工面の状態(面光沢 )が本発明の実施例の刃先交換型切削チップにより加工した被削材の面光沢に比し 劣っていた。
[0231] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。
[0232] 一方、上記で製造した刃先交換型切削チップ No. 312と同様の製造方法におい て、上記領域 A1およびすくい面に対してブラストの処理条件 (処理時間およびワーク (刃先交換型切削チップ)とノズノレとの距離)を変えることにより異なったブラスト法に よる処理を実施したり、あるいはブラスト法に代えてブラシ法( # 800の SiCブラシ使 用)による処理を実施することにより、 No. 312— 2〜No. 312— 5の刃先交換型切 削チップを得た。すなわち、これらの刃先交換型切削チップ No. 312および No. 31 2— 2〜No. 312— 5は、上記領域 A1およびすくい面において異なった残留応力を 有している。なお、この残留応力は、上記と同様(図 13のスポット Tを測定領域とする もの)にして測定した。その結果を表 19に示す。
[0233] また同様にして、刃先交換型切削チップ No. 315、 No. 337、 NO. 339について も、上記領域 A1およびすくい面において異なった残留応力を付与した、以下の表 1
9に示す刃先交換型切削チップ(No. 315— 2、 No. 337— 2〜No. 337— 5、 No. 339— 2)を得た。
[0234] そして、これらの刃先交換型切削チップ(No. 312、 315、 337、 339を含む)およ び比較用として刃先交換型切削チップ No. 309、 No. 333について(これらの No. 309、 312、 315、 333、 337、 339につ!/ヽても上記と同様にして残留応力を S'J定した )、上記と同条件によるフライス切削試験を行ない逃げ面摩耗量を測定するとともに、 以下の条件による断続旋削切削試験 (カッターに刃先交換型切削チップを 1枚だけ 取り付けて実施)を行な 、刃先欠損率を測定した(刃先欠損率は 20切れ刃(コーナ 一)について試験を実施し、刃先欠損を生じているコーナー数を 20切れ刃に対する 百分率で示したものである)。それらの結果を以下の表 19に示す。この刃先欠損率 が低いもの程、靭性 (耐欠損性)に優れていることを示している。
[0235] (断続旋削切削試験の条件)
被削材: SCM435 (ブロック材 3枚重ね)
切削速度: 160mZmin
切込み: 2. Omm
り: 0. 35mmz rev.
湿式 Z乾式:乾式
切削距離: 0. 5m
[0236] [表 19]
刃先交換 残留 逃げ面 刃先
型切削チ 応力 摩耗量 欠損率 ップ N o. (GPa) (mm) ( )
3 0 9 0.3 0.231 95
* 3 1 2 -0.3 0.165 60
3 1 2 - 2 0.0 0.162 75
* 3 1 2 - 3 -0.6 0.160 55
3 1 2 - -1.4 0.157 30
* 3 1 2— 5 -2.9 0.155 10
* 3 1 5 -0.3 0.165 65
* 3 1 5 - -1.0 0.158 45
3 3 3 0.3 0.181 100
* 3 3 7 -0.3 0.113 70
* 3 3 7 - 2 0.1 0.110 85
* 3 3 7 - 3 -0.9 0.108 60
* 3 3 7 - 4 -1.7 0.106 40
* 3 3 7 - 5 -2.4 0.104 20
* 3 3 9 -0.3 0.114 65
* 3 3 9 - 2 - 0.7 0.110 55
[0237] 表 19より明らかなように、上記領域 A1またはすくい面の切削に関与する領域の少 なくとも一方の領域の少なくとも一部において、基層を構成する少なくとも一層が圧 縮残留応力を有すると優れた靭性が示されることが分かる。しカゝも、この圧縮残留応 力が大きくなる程より優れた靭性が示される。
[0238] なお、表 19中「*」の印を付したものが実施例である力 各実施例のものは刃先に 被削材が溶着することもなぐまた被削材表面も良好な光沢を示すものであつたのに 対して、各比較例は刃先への被削材の溶着が顕著であり、被削材加工面も全く光沢 を有しな力つた。
[0239] また、刃先交換型切削チップ No.312— 2、 337— 2は、逃げ面摩耗量の低減、被 削材の溶着防止ある 、は被削材加工面の光沢向上には効果を有したが、靭性を大 幅に改善することはできな力つた。すなわち、刃先交換型切削チップの刃先靭性の 向上は、被削材の溶着を防止することによつてもある程度の効果を得ることは可能で
ある力 上記のような刃先の特定部位に圧縮残留応力を付与することにより刃先の靭 性を飛躍的に向上できることが明らかとなった。
[0240] 以上の結果、本発明の実施例である刃先交換型切削チップが、各比較例の刃先 交換型切削チップに比し、優れた効果を有していることは明らかである。
[0241] 一方さらに、上記で製造した刃先交換型切削チップ No. 337と同様の製造方法に ぉ 、て、上記領域 A1に対してブラストの程度 (処理時間およびワーク(刃先交換型 切削チップ)とノズルとの距離)を変えてブラスト法による処理を実施し、上記領域 A1 および領域 A2の面粗度 Raを表 20のものとする本発明の刃先交換型切削チップ No . 337— 6、 No. 337— 7、 No. 337— 8および No. 337— 9を製造した(いずれの刃 先交換型切削チップも本発明の実施例である)。なお、面粗度 Raはレーザー顕微鏡 (VK— 8510、(株)キーエンス製)により測定した。測定箇所は上記 RZ2部位とし、 上記領域 A1については刃先稜線からの垂直方向の距離 Xの 1Z2となる地点(すな わち領域 A1の中央部)とし、上記領域 A2については領域 A1と領域 A2の境界線か ら領域 A2側に垂直方向に上記距離 Xの 1Z2に等しくなる距離だけ入った地点とした 。また、測定距離は 100 mとした。なお、残留応力は、上記と同様 (すなわち図 13 のスポット Tを測定領域とするもの)にして測定した。
[0242] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 337、 No. 337— 6、 No. 337— 7、 N o. 337— 8および No. 337— 9について上記と同条件によるフライス切削試験を行 ない、試験開始 0. lmの被削材の面粗度 Rz ilS B0601 : 2001)を上記実施例 1と 同様にして測定するとともに、上記と同様にして逃げ面摩耗量および刃先欠損率 (断 続旋削切削試験による)を測定した。それらの結果を表 20に示す。
[0243] [表 20]
刃先交換 残留 [S粗度 a 被削材の 逃げ面 刃先 型切削チ 応力 領域 (A1) 領域 (A2) A/B 面粗度 摩耗量 欠損率 ップ No. (GPa) A ^ m Bum (R z) (%)
337 -0.3 0.26 0.33 0.79 2.0 0.113 70
337-6 0.2 0.30 0.32 0.94 2.4 0.110 85
337-7 -0.5 0.23 0.32 0.72 2.0 0.109 65
337-8 -0.8 0.20 0.32 0.63 1.8 0.107 50
337-9 -2.5 0.17 0.31 0.55 1.6 0.103 15
[0244] 表 20より明らかなように、上記領域 A1および領域 A2の面粗度 Raをそれぞれ A/z mおよび B/z mとした場合、 AZBの値が小さくなる程被削材の面粗度 Rzはより良好 なものとなった。
[0245] これらの結果より、刃先交換型切削チップにおいて被削材との間で溶着現象を抑 制し、被削材の外観が阻害されることを防止するためには、上記領域 A1の面粗度 R aを A/zmおよび領域 A2の面粗度 Raを B/zmとした場合、 1.0>A/Bとすることが 有効であり、この A/Bの値をさらに小さくして、 0.8>AZB、さらに 0.6>AZBと することがより有効となる。
[0246] また、付与された圧縮残留応力が大きくなる程、良好な刃先欠損率を示した。
なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場 合について示した力 チップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに 対しても有効である。
[0247] 以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なった力 上述 の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初カゝら予定してい る。
[0248] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求 の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が 含まれることが意図される。