WO2014181594A1 - ｃＢＮ切削工具 - Google Patents

ｃＢＮ切削工具 Download PDF

Info

Publication number
WO2014181594A1
WO2014181594A1 PCT/JP2014/058263 JP2014058263W WO2014181594A1 WO 2014181594 A1 WO2014181594 A1 WO 2014181594A1 JP 2014058263 W JP2014058263 W JP 2014058263W WO 2014181594 A1 WO2014181594 A1 WO 2014181594A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting edge
cbn
cutting
tool
tip
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/058263
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
力 平野
克己 岡村
直樹 渡部
Original Assignee
住友電工ハードメタル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=51867080&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2014181594(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 住友電工ハードメタル株式会社 filed Critical 住友電工ハードメタル株式会社
Priority to IN2587DEN2015 priority Critical patent/IN2015DN02587A/en
Priority to EP14794478.9A priority patent/EP2995400B1/en
Priority to CN201480002677.7A priority patent/CN104736277B/zh
Priority to US14/432,641 priority patent/US10010940B2/en
Publication of WO2014181594A1 publication Critical patent/WO2014181594A1/ja
Priority to US16/026,429 priority patent/US10625349B2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/04—Overall shape
    • B23B2200/0447—Parallelogram
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/04—Overall shape
    • B23B2200/0471—Square
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/04—Overall shape
    • B23B2200/049—Triangular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/08—Rake or top surfaces
    • B23B2200/086—Rake or top surfaces with one or more grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
    • B23B2200/28—Angles
    • B23B2200/286—Positive cutting angles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/12—Boron nitride
    • B23B2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C22C2026/003—Cubic boron nitrides only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/24—Cutters, for shaping with chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the present invention relates to a cBN cutting tool having a cutting edge made of a cBN (cubic boron nitride) sintered body, and more specifically, to improve the life in high-speed cutting applications of heat-resistant alloys represented by Ni-base heat-resistant alloys. It relates to a cutting tool.
  • cBN cubic boron nitride
  • Ni-base heat-resistant alloy is one of difficult-to-cut materials in cutting.
  • the cutting speed is limited to 80 m / min or less at the earliest in terms of strength, and the machining efficiency does not increase.
  • cBN is harder than cemented carbide, but its toughness is low. Therefore, when a heat-resistant alloy is cut with the cBN cutting tool, the side cutting edge is damaged, and the reliability of life maintenance is lacking. Although cBN has higher toughness than ceramics, cutting to a heat-resistant alloy cannot deny the lack of toughness.
  • the cutting edge is usually reinforced.
  • the cutting edge that has been subjected to the strengthening treatment (such as application of negative land) is dull due to the blunting of the cutting edge due to the strengthening treatment, thereby increasing the amount of cutting heat generated.
  • an object of the present invention is to improve the life of a cBN cutting tool used for cutting a heat-resistant alloy by applying a conventionally avoided technique.
  • a cBN sintered body having a thermal conductivity of 20 to 70 W / m ⁇ K using cBN particles having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less is formed.
  • the cBN cutting tool was provided with a cutting edge tip and a base metal holding the cutting edge tip at the corner, and a positive rake angle was given to the cutting edge provided on the cutting edge tip of the tool.
  • the cutting edge tip is formed of a cBN sintered body having a low thermal conductivity, and a positive rake angle is given to the cutting edge provided on the cutting edge tip.
  • VN side cutting edge boundary wear
  • VB flank wear
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a corner portion provided with a cutting edge tip of the cBN cutting tool of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along a bisector CL of a corner angle in FIG. 3. It is an expansion perspective view of a blade edge
  • It is a top view which shows the principal part of an example of the grinding machine utilized for manufacture of the tool of this invention. It is a front view which shows the motion of the chuck
  • FIG. 1 shows the present invention applied to a triangular cBN cutting insert
  • FIG. 2 shows the present invention applied to a square cBN cutting insert.
  • cBN cutting tools (cBN cutting inserts) 1 are small pieces of a cBN sintered body at a corner of a base metal (a polygon including a rhombus) 2 made of cemented carbide, ceramics, cermet, sintered alloy, or the like.
  • the cutting edge tip 4 constituted by the above is provided by bonding or the like, and the cutting edge 4 is constituted by the cBN sintered body.
  • Reference numeral 5 denotes a rake face formed on the cutting edge tip 3
  • reference numeral 6 denotes a flank face.
  • the cutting edge tip 3 uses cBN particles having an average particle size of 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, and by adjusting the content of the cBN particles, the thermal conductivity is set to 20 to 70 W / m ⁇ K. Made of union.
  • the average particle size of the cBN powder used as the raw material for the cBN sintered body is 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, and the thermal conductivity of the cBN sintered body using the cBN powder is 20 to 70 W / m ⁇ K.
  • the cutting edge tip 3 of the tool shown in Fig. 2 is provided at all corners.
  • the cutting edge tip 3 does not have to be at all corners. As in the tool of FIG. 1, it may be provided at one corner portion, or may be provided at two acute angle corner portions in the rhombus cutting insert.
  • the cutting edge tip of the cBN sintered body can be manufactured by the method described below. This method is described in, for example, the above-mentioned Patent Document 1.
  • the compound heat-treated at 1000 ° C. for 30 minutes in a vacuum is pulverized to obtain a raw material powder constituting the binder phase.
  • the first compound is obtained by heat-treating a mixture of Al powder and Zr powder having a fine particle diameter at 1000 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the first compound is coarsely pulverized. Further, using a zirconia medium having a diameter of less than 1 mm, the medium and the coarsely pulverized first compound are finely pulverized in an ethanol solvent, and the medium is removed to obtain a raw material powder constituting the heat insulating phase.
  • the cBN content after sintering the obtained raw material powder constituting the binder phase, the raw material powder constituting the heat insulating phase, and the cBN powder having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less becomes a desired volume%. Blend and mix and dry. Further, the mixed powder is laminated on a metal support plate and filled into Mo capsules, and then sintered with, for example, 7 GPa and a temperature of 1750 ° C. for 30 minutes by an ultrahigh pressure apparatus.
  • the cBN sintered body thus obtained is cut into a predetermined shape and joined to a base metal to obtain a tool blank. Then, grinding of a required part is performed and it finishes in the tool of a predetermined shape.
  • the scissor grinding is performed on at least the rake face 5 and the flank face 6 provided on the cutting edge tip 3, and when the rake face 5 is ground, a positive rake angle is given to the cutting edge 4.
  • the rake angle ⁇ shown in FIG. 4 is a positive value of 2 ° or more and 20 ° or less, more preferably 5 ° or more and 15 ° or less.
  • the rake angle ⁇ is a value at the tip of the cutting edge (cutting edge).
  • 4 shows a cross section along the bisector CL of the corner angle in the plan view of FIG. 3, and the position where the bisector CL of the corner angle intersects the cutting edge 4 in FIG. The tip of the cutting edge.
  • the reason for setting the rake angle ⁇ in the above range is that, as a result of the evaluation test, the effect of suppressing wear was confirmed even when the rake angle ⁇ was 2 ° to 5 ° or 15 ° to 20 °, but ⁇ was 5 °. As described above, the effect of suppressing wear is particularly high at 15 ° or less.
  • the grinder to be used has a chuck 11 as shown in FIG. 6 in which numerical control of the position and orientation is performed, and a grindstone (in the figure, a cup grindstone) 12 that rotates at a fixed position.
  • the work (cBN cutting tool) is carried into and out of the grinding machine, and the work is transferred to the chuck 11 using a robot hand (not shown) whose position is controlled.
  • the grinding machine used for grinding the tool of the present invention has four-axis control shown in FIGS. 7 and 8, that is, chuck movement in the X-axis and Y-axis directions, rotation around the axis O of the chuck 11 and FIG. 8 has a function of rotating in the b-axis direction (does not move in the Z-axis direction).
  • the flank, rake face, and cut-off face described later can be ground with a so-called one chuck without changing the tool.
  • Grinding of the rake face 5 is performed by rotating the chuck 11 holding the cBN cutting tool 1 in a required direction and pressing the rake face of the cutting edge tip 3 parallel to the end face of the grindstone 12 as shown in FIG. .
  • the rake face 5 having a positive rake angle can be generated by performing the grinding by slightly tilting the cutting edge tip 3 with respect to the end face of the grindstone 12.
  • a positive rake angle is given to the turning tool of the heat-resistant alloy.
  • the second reason is that when the rake angle is made positive, the cutting edge temperature is lowered due to improved sharpness.
  • a cBN sintered body having a low thermal conductivity is selected as a cutting tool material for the purpose of cutting a heat-resistant alloy, and the work material is softened by cutting heat by increasing the cutting speed and increasing the blade temperature. This is contrary to the intention in the cutting method, and is thought to reduce the effect of preventing the cutting edge from being broken.
  • the rake face 5 is a flat surface because of excellent workability.
  • a step is generated between the ground surface that is depressed and the unground surface.
  • the portion where the step is generated is a curved up surface 7 which is bent in a plan view of the tool, and the up surface 7 is connected to the end of the rake face 5 (the end on the side away from the cutting edge).
  • the curved cut-up surface 7 can be processed on the side surface of the grindstone 12.
  • the grindstone 12 may have a radius of about 50 mm to 200 mm, and the cut-up surface 7 ground by the side surface of such a grindstone is a curved cut-up surface having a radius of curvature of R50 mm to R200 mm. Further, the corner portion where the cut-up surface 7 continues to the end of the rake surface 5 becomes a surface having a radius r of an inscribed circle of about 5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and the curling property of the chips is improved.
  • the tip (cutting edge) of the cutting edge 4 is an extension of the flat upper face 2a of the base metal 2 (upper face). 2a) and slightly lower toward the bottom surface of the base metal.
  • the amount of core drop (the amount of decrease from the extension of the upper surface 2a) d is preferably in the range of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the wasteful grinding amount of the rake face increases as the descent amount d increases. Further, the cutting resistance increases as the core descent amount d increases.
  • the upper limit of the center-down amount d is about 100 ⁇ m.
  • the amount of reduction of the cutting edge 4 from the extension of the upper surface of the base metal increases as the distance from the tip (cutting edge) increases.
  • the rake angle of each part of the cutting edge at the position retracted from the tip is, for example, the rake angle at the tip shown in FIG.
  • the angle is 10 °
  • the value is 7 ° or 8 ° smaller than the tip at the rear.
  • the cutting edge 4 has a higher strength than the cutting edge at a position away from the central portion (cutting edge), and the demand can be met by using a rake face constituted by a flat surface.
  • an abrasive bar 8 that is substantially perpendicular to the bisector CL of the corner angle in the plan view of the tool is formed on the rake face 5. .
  • the abrasive bar 8 extending in that direction is effective in preventing chip welding. Strictly speaking, the polishing bar 8 is curved with a radius of curvature close to the outer diameter of the grindstone 12, and for this reason, it is expressed here as being substantially vertical.
  • the cutting edge of the cBN cutting tool of the present invention is sharpened by providing a positive rake angle. Since the sharp cutting edge is easily chipped, it is preferable to subject the cutting edge to a minute R honing treatment for strengthening the cutting edge as necessary.
  • the R honing ensures that the effect of setting the rake angle positive (ie, enhancing sharpness) is not impaired. If it is R honing whose curvature radius is 0.005 mm or more and 0.02 mm or less, the demand can be met.
  • Table 1 also shows the thermal conductivity of the cutting edge tip used in Sample Nos. 1 to 10 in Table 1 and the positive rake angle imparted to the cutting edge of the cutting edge tip.
  • Table 2 shows the composition of the cutting edge tip of each sample in Table 1.
  • cBN particles having an average particle diameter of 1 ⁇ m were used as the cBN sintered body constituting the scissors blade tip. However, if the average particle diameter is 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, performance without much difference can be obtained.
  • Sample Nos. 1 to 3 and Nos. 7 to 10 satisfy the conditions of the present invention for both the thermal conductivity of the cutting edge tip made of the cBN sintered body and the size of the positive rake angle.
  • the thermal conductivity of the cutting edge tip is outside the conditions of the present invention.
  • Sample Nos. 1 to 4 and Nos. 7 to 10 were varied by adjusting the cBN content.
  • Sample No. 5 used a commercially available borazon (trade name of Diamond Innovation) as the cutting edge tip
  • Sample No. 6 used a commercially available ⁇ -SiAlON ceramic tool.
  • the cutting tool in which the thermal conductivity of the cutting edge tip made of the cBN sintered body is in the range of 20 to 70 W / m ⁇ K is the sample No. 4 having a thermal conductivity of 10 W / m ⁇ K.
  • Sample No. 5 having a thermal conductivity of 100 W / m ⁇ K the service life is greatly extended. The effect of improving the life is particularly remarkable when the positive rake angle is 5 ° to 15 °.
  • the shape of the cutting tool to which the present invention is applied is not particularly limited, such as a rhombus, a triangle, a square, or a polygon having 5 or more corners.
  • all of those having a cBN sintered body cutting edge tip at least at one corner of the base metal are applicable to this invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

耐熱合金の切削に利用するｃＢＮ切削工具の寿命を向上させることを課題としている。平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下のｃＢＮ粒子を使用した熱伝導率が２０～７０Ｗ／ｍ・ＫのｃＢＮ焼結体で形成される刃先チップと、その刃先チップをコーナ部に保持した台金をｃＢＮ切削工具に具備させ、その工具の前記刃先チップに設けられる切れ刃に正のすくい角を付与した。

Description

ｃＢＮ切削工具
  この発明は、ｃＢＮ（立方晶型窒化硼素）焼結体で切れ刃を構成したｃＢＮ切削工具、詳しくは、Ｎｉ基耐熱合金に代表される耐熱合金の高速切削用途での寿命向上を図ったｃＢＮ切削工具に関する。
  切削加工における難削材のひとつにＮｉ基耐熱合金がある。このＮｉ基耐熱合金を被削材とする切削加工において従来多用されている超硬合金製工具を使用すると、強度面から切削速度が早くとも８０ｍ／ｍｉｎ以下に制限され、加工能率が高まらない。
  このために、高温硬度に優れるｃＢＮ焼結体で切れ刃を構成したｃＢＮ切削工具を用いて２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削を行うことが検討されている。
  ところが、ｃＢＮは超硬合金に比べて高硬度である半面、靭性が低いことから、そのｃＢＮ切削工具で耐熱合金を切削する場合、横切れ刃部に欠損が生じ、寿命維持の信頼性に欠ける。ｃＢＮはセラミックスに比べると靭性が高いが、耐熱合金の切削では靭性不足を否めない。
  その対策として、下記特許文献１に記載されるように、切れ刃を構成するｃＢＮ焼結体の熱伝導率を低下させ、それにより、刃先で発生する熱（切削熱）で被削材を軟化させながら切削を行う試みがある。
  また、切れ刃の強化策として、ネガランドを付与するなどして刃先のすくい角を負にする方法があり、この方法は脆い材料からなる切れ刃の欠損防止に有効である。
特開２０１１－１８９４２１号公報
  靭性の低い脆い材料からなる切れ刃については、刃先の強化処理を行うことが通常なされている。その強化処理（ネガランドの付与など）を施した切れ刃は、強化処理による刃先の鈍化によって切れ味が鈍り、それにより、発生する切削熱が多くなる。
  従って、切れ刃の材料としてｃＢＮ焼結体を用い、切削熱で被削材を軟化させながら切削を進める場合には、刃先を鈍らせることが工具の寿命向上に関して有効と考えた。
  ところが、その方法では、ｃＢＮ切削工具の寿命は十分に高まらなかった。
  そこで、この発明は、耐熱合金の切削に利用するｃＢＮ切削工具の寿命を従来敬遠されていた手法を適用して向上させることを課題としている。
  上記の課題を解決するため、この発明においては、平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下のｃＢＮ粒子を使用した熱伝導率が２０～７０Ｗ／ｍ・ＫのｃＢＮ焼結体で形成される刃先チップと、その刃先チップをコーナ部に保持した台金をｃＢＮ切削工具に具備させ、その工具の前記刃先チップに設けられる切れ刃に正のすくい角を付与した。
  この発明のｃＢＮ切削工具は、刃先チップを熱伝導率の低いｃＢＮ焼結体で形成し、その刃先チップに設けられる切れ刃に正のすくい角を付与している。
  切れ刃に正のすくい角を付与したｃＢＮ切削工具は、実験の結果、従来の刃先に強化処理を施した耐熱合金切削用ｃＢＮ切削工具に比べて横切れ刃部境界摩耗（以下、ＶＮと表記）や逃げ面摩耗（フランク摩耗：以下、ＶＢと表記）が抑制され、これにより、従来の工具よりも寿命が向上することが確認された。
この発明のｃＢＮ切削工具の一例を示す斜視図である。 この発明のｃＢＮ切削工具の他の例を示す斜視図である。 図１のｃＢＮ切削工具の刃先チップを設けたコーナ部の拡大平面図である。 図３のコーナ角の２等分線ＣＬに沿った断面図である。 刃先部の拡大斜視図である。 この発明の工具の製造に利用する研削盤の一例の要部を示す平面図である。 研削盤のチャックの動きを示す正面図である。 研削盤のチャックの動きを示す平面図である。 すくい面の研削状態を示す図である。
  以下、この発明のｃＢＮ切削工具の実施の形態を添付図面の図１～図９に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。
  図１は、この発明を三角形ｃＢＮ切削インサートに適用したものであり、また、図２はこの発明を正方形ｃＢＮ切削インサートに適用したものである。
  これ等のｃＢＮ切削工具（ｃＢＮ切削インサート）１は、超硬合金、セラミックス、サーメット、焼結合金などからなる台金（形状は菱形を含む多角形）２のコーナ部にｃＢＮ焼結体の小片で構成された刃先チップ３を接合するなどして設け、切れ刃４をそのｃＢＮ焼結体で構成している。符号５は刃先チップ３に形成されたすくい面、符号６は逃げ面である。
  刃先チップ３は、平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下のｃＢＮ粒子を使用し、そのｃＢＮ粒子の含有率を調整することによって熱伝導率を２０～７０Ｗ／ｍ・Ｋに設定したｃＢＮ焼結体で作られている。
  ｃＢＮ焼結体の原料となすｃＢＮ粉末の平均粒径を０．５μｍ以上、２μｍ以下とし、さらに、そのｃＢＮ粉末を用いたｃＢＮ焼結体の熱伝導率を２０～７０Ｗ／ｍ・Ｋとなすことで後述する正のすくい角の付与と、横切れ刃部の欠損及び摩耗の抑制を両立させることができる。
  図２の工具は、その刃先チップ３が全コーナ部に設けられている。その刃先チップ３は、全コーナ部にある必要はない。図１の工具のように、１箇所のコーナ部に設けられていてもよいし、菱形切削インサートでは、２箇所の鋭角対角コーナ部に設けられていてもよい。
  ｃＢＮ焼結体の刃先チップの製造は、以下に述べる方法で行える。その方法は、例えば、前掲の特許文献１に記載されている。
  ｃＢＮ焼結体の刃先チップの製造方法は、先ず、微細粒径のＷＣ粉末とＣｏ粉末とＡｌ粉末を質量比で、ＷＣ：Ｃｏ：Ａｌ＝２５：６８：７の割合で混合し、これを真空中１０００℃で３０分間熱処理した化合物を粉砕して結合相を構成する原料粉末を得る。
  次に、これも微細粒径のＡｌ粉末とＺｒ粉末の混合物を窒素雰囲気中１０００℃で３０分間熱処理して第１化合物を得る。その後、この第１化合物を粗粉砕する。さらに、直径が１ｍｍに満たないジルコニア製メディアを用いてエタノール溶媒中でメディアと粗粉砕された第１化合物を微粉砕し、メディアを除去して断熱相を構成する原料粉末を得る。
  次いで、得られた結合相を構成する原料粉末と断熱相を構成する原料粉末と平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下のｃＢＮ粉末を焼結後のｃＢＮ含有率が所望の体積％となるように配合、混合し、これを乾燥させる。そしてさらに、その混合粉末を金属製支持板に積層してＭｏカプセルに充填後、超高圧装置により、例えば、７ＧＰａ、温度１７５０℃で３０分間焼結する。
  そして、このようにして得られたｃＢＮ焼結体を所定の形状に切断し、台金に接合して工具のブランク材を得る。その後、必要箇所の研削を実施して所定形状の工具に仕上げる。
  研削は、少なくとも刃先チップ３に設けるすくい面５と逃げ面６について行い、すくい面５を研削するときに切れ刃４に正のすくい角を付与する。図４に示したそのすくい角θは、２°以上、２０°以下、より好ましくは５°以上、１５°以下の正の値とする。
  また、そのすくい角θは、切れ刃先端（刃先）での値とする。図４は、図３の平面図においてコーナ角の２等分線ＣＬに沿った断面を表したものであって、図３においてコーナ角の２等分線ＣＬが切れ刃４と交差した位置が切れ刃先端である。
  なお、すくい角θを上記の範囲に設定する理由は、評価試験の結果、すくい角θは２°～５°或いは１５°～２０°でも摩耗抑制の効果が確認されたが、θが５°以上、１５°以下で特に摩耗抑制の効果が高かったことによる。
  工具製造時の必要箇所の研削は、ＮＣ研削盤を使用して行う。使用する研削盤は、位置と姿勢の数値制御がなされる図６に示すようなチャック１１と、定位置で回転する砥石（図のそれはカップ砥石）１２を有する。
  この研削盤に対するワーク（ｃＢＮ切削工具）の搬入・搬出と、チャック１１に対するワークの受け渡しは、位置制御がなされるロボットハンド（図示せず）を用いて行われる。
  この発明の工具の研削に用いた研削盤は、図７、図８に示す４軸制御、即ち、Ｘ軸、Ｙ軸方向へのチャック移動、チャック１１の軸心Ｏを中心にした回転及び図８のｂ軸方向回転の各機能（Ｚ軸方向には動かない）を有する。これにより、逃げ面、すくい面及び後述する切れ上がり面を工具を持ち替えずにいわゆるワンチャックで研削することができる。
  すくい面５の研削加工は、ｃＢＮ切削工具１を掴んだチャック１１を必要な方向に回転させて図９に示すように、刃先チップ３のすくい面を砥石１２の端面に平行に押しつける方法で行う。
  このとき、砥石１２の端面に対して刃先チップ３を少し傾けて研削を行うことで、正のすくい角を有するすくい面５を生じさせることができる。
  この発明においては耐熱合金の旋削用工具に対してその正のすくい角を付与する。
  切れ刃に正のすくい角を付与することは、靭性の高い超硬合金や高速度鋼などからなる切削工具では一般的である。
  しかしながら、耐熱合金の旋削加工に利用するｃＢＮ切削工具においてすくい角を正に設定することは、従来は行なわれていなかった。
  その理由の一つは、ｃＢＮ焼結体で形成される切れ刃は、耐熱合金の切削用途では耐欠損性を高めることが重要と考えられていたことにある。
  理由の２つ目は、すくい角を正にすると切れ味の向上による刃先温度の低下が起こる。
これは、耐熱合金の切削を目的として熱伝導率の低いｃＢＮ焼結体を刃具材料として選択し、また、切削速度を高めて刃先温度を上げることで切削熱により被削材を軟化させながら行う切削加工法においては意に反することであり、切れ刃の欠損防止の効果を低減させると考えられていたことにある。
  その耐熱合金を切削する用途のｃＢＮ切削工具に、正のすくい角を付与することで切削工具の寿命を向上させ得る知見は従来なかった。本発明者が種々の模索と試験を繰り返した中で偶然その効果を見出したのである。
  すくい面５は平坦な面で構成されていると加工性に優れて好ましい。その正のすくい角のついたすくい面５を形成すると、研削されて落ち込んだ面と研削されていない面との間に段差が生じる。
  その段差が生じる箇所は、工具の平面視において彎曲した切れ上り面７にしてその切れ上り面７をすくい面５の終端（切れ刃から離れる側の端部）に連ならせるのがよい。
  彎曲した切れ上り面７は、砥石１２の側面で加工することができる。砥石１２は、半径が５０ｍｍ～２００ｍｍ程度のものでよく、そのような砥石の側面で研削した切れ上り面７は、Ｒ５０ｍｍ～Ｒ２００ｍｍの曲率半径を有する彎曲した切れ上り面となる。また、切れ上り面７がすくい面５の終端に連なるコーナ部が、内接円の半径ｒが５μｍ～５０μｍ程度の面になって切屑のカール性を良好にする。
  すくい面５の研削により、図４に示すように、コーナ角の２等分線ＣＬに沿った断面において、切れ刃４の先端（刃先）が台金２の平坦な上面２ａの延長上（上面２ａと同一高さ位置）から台金下面側に向かって多少低下する。その芯下がり量（上面２ａの延長上からの低下量）ｄは、１０μｍ～１００μｍの範囲にあるようにするのがよい。
  その芯下がり量ｄの下限を１０μｍにすることで、すくい面の研削時にシャープエッジの切れ刃を生じさせることができる。
  一方、その芯下がり量ｄが大きくなる程すくい面の無駄な研削量が増える。また、芯下がり量ｄが大きくなるにつれて切削抵抗も増加する。これ等を考えると芯下がり量ｄの上限は１００μｍ程度が許容範囲である。
  なお、切れ刃４は、先端（刃先）から離れるに従って台金上面の延長上からの低下量が大きくなる。その影響で、先端から後退した位置における切れ刃各部のすくい角（平面図において切れ刃各部に直交する線に沿った断面に現われるすくい角）は、例えば、図４に示した先端でのすくい角が例えば１０°の場合、後方では先端よりも小さい７°や８°と言った値になる。
  切れ刃４は中心部（刃先）から離れた位置では刃先よりも強度が高くなるのが望ましく、平坦な面で構成されるすくい面にすることでその要求にも応えることができる。
  図９の方法でのすくい面５の研削により、図３に示すように、工具の平面視においてコーナ角の２等分線ＣＬに対してほぼ垂直な研摩筋８がすくい面５に形成される。その方向に延びた研摩筋８は、切屑の溶着防止に効果を奏する。研摩筋８は厳密には砥石１２の外径に近い曲率半径で彎曲しており、そのためにここではほぼ垂直と表現した。
  なお、この発明のｃＢＮ切削工具は、正のすくい角の付与によって切れ刃がシャープになる。そのシャープな切れ刃は欠けやすいので、必要に応じて、切れ刃に刃先強化のための微小なＲホーニング処理を施すのがよい。
  そのＲホーニングは、すくい角を正に設定すること（すなわち切れ味を高めること）の効果が損なわれないものにする。曲率半径が０．００５ｍｍ以上、０．０２ｍｍ以下のＲホーニングであれば、その要求に応えることができる。
  表１に示す諸元のｃＢＮ切削工具を試作してその性能を評価した。試作工具は、図１に示した形状である。表１の試料No.１～１０に用いた刃先チップの熱伝導率とその刃先チップの切れ刃に付与した正のすくい角を表１に併せて示す。また、表１の各試料の刃先チップの組成を表２に示す。
  刃先チップを構成するｃＢＮ焼結体は、平均粒径が１μｍのｃＢＮ粒子を使用したが、平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下であれば、大差の無い性能が得られる。
  試料No.１～３及びNo.７～１０は、ｃＢＮ焼結体からなる刃先チップの熱伝導率と正のすくい角の大きさのどちらも本発明の条件を満たす。試料No.４～６は、刃先チップの熱伝導率が本発明の条件外となっている。
  試料No.１～４及びNo.７～１０の刃先チップの熱伝導率はｃＢＮの含有量を調整して異ならせた。試料No.５は、刃先チップに市販のボラゾン（Diamond Innovation社商品名）を使用し、試料No.６は、市販のβ－SiAlONセラミックス工具を使用した。
  この試作工具を使用して被削材：ＨＲＣ４６の硬さの直径：１２０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍのインコネル７１８の棒材を以下の条件で切削した。
  切削条件  切削速度Ｖ：２００ｍ／ｍｉｎ
            送り    ｆ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
            切り込みａｐ：０．３ｍｍ
            クーラント：２０倍希釈エマルジョン
  この評価試験はＶＮとＶＢのどちらか一方が０．２ｍｍに達したときを工具の寿命とし、その寿命までの切削長を調べた。その結果を表１に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  この試験結果からわかるように、ｃＢＮ焼結体からなる刃先チップの熱伝導率が２０～７０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある切削工具は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋの試料No.４や熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋの試料No.５に比べて寿命が大きく延びている。その寿命向上の効果は、正のすくい角を５°～１５°にしたものが特に顕著である。
  なお、この発明を適用する切削工具は、菱形、三角形、正方形、コーナ数が５以上の多角形など形状は特に問わない。また、台金のコーナ部の少なくとも１箇所にｃＢＮ焼結体の刃先チップを備えるものの全てがこの発明の適用対象となる。
１          ｃＢＮ切削工具
２          台金
２ａ        平坦な上面
３          刃先チップ
４          切れ刃
５          すくい面
６          逃げ面
７        　切れ上り面
８        　研摩筋
θ        　すくい角
ＣＬ      　コーナ角の２等分線
ｄ       　 切れ刃先端の台金上面の延長上からの低下量
１１        チャック
１２        砥石
Ｏ          チャックの軸心

Claims (6)

  1.   平均粒径が０．５μｍ以上、２μｍ以下のｃＢＮ粒子を使用した熱伝導率が２０～７０Ｗ／ｍ・ＫのｃＢＮ焼結体で形成される刃先チップと、前記刃先チップをコーナ部に保持した台金を具備し、工具の前記刃先チップに設けられる切れ刃に正のすくい角が付与されたｃＢＮ切削工具。
  2.   前記正のすくい角の大きさが、５°以上、１５°以下である請求項１に記載のｃＢＮ切削工具。
  3.   前記コーナ部のコーナ角の２等分線に沿った断面において、前記切れ刃の先端が前記台金の平坦な上面の延長上から台金下面側に向かって１０μｍ～１００μｍ低下しており、先端から離れるに従って切れ刃位置の低下量が大きくなっている請求項１又は請求項２に記載のｃＢＮ切削工具。
  4.   前記刃先チップに付されるすくい面が平坦な面で構成された請求項３に記載のｃＢＮ切削工具。
  5.   前記刃先チップの、正のすくい角が付与されたすくい面の終端にＲ５０ｍｍ～Ｒ２００ｍｍの曲率半径を有する彎曲した切れ上り面を連ならせた請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のｃＢＮ切削工具。
  6.   すくい面の正のすくい角を有する部分が、工具の平面視において前記コーナ部のコーナ角の２等分線に対してほぼ垂直な研摩筋を有する請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のｃＢＮ切削工具。
PCT/JP2014/058263 2013-05-10 2014-03-25 ｃＢＮ切削工具 WO2014181594A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN2587DEN2015 IN2015DN02587A (ja) 2013-05-10 2014-03-25
EP14794478.9A EP2995400B1 (en) 2013-05-10 2014-03-25 Cbn cutting tool
CN201480002677.7A CN104736277B (zh) 2013-05-10 2014-03-25 立方氮化硼切削工具
US14/432,641 US10010940B2 (en) 2013-05-10 2014-03-25 Cubic boron nitride cutting tool
US16/026,429 US10625349B2 (en) 2013-05-10 2018-07-03 Cubic boron nitride cutting tool

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013100055A JP5740673B2 (ja) 2013-05-10 2013-05-10 ｃＢＮ切削工具
JP2013-100055 2013-05-10

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/432,641 A-371-Of-International US10010940B2 (en) 2013-05-10 2014-03-25 Cubic boron nitride cutting tool
US16/026,429 Continuation US10625349B2 (en) 2013-05-10 2018-07-03 Cubic boron nitride cutting tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014181594A1 true WO2014181594A1 (ja) 2014-11-13

Family

ID=51867080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/058263 WO2014181594A1 (ja) 2013-05-10 2014-03-25 ｃＢＮ切削工具

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10010940B2 (ja)
EP (1) EP2995400B1 (ja)
JP (1) JP5740673B2 (ja)
CN (1) CN104736277B (ja)
IN (1) IN2015DN02587A (ja)
WO (1) WO2014181594A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106232554A (zh) * 2015-02-26 2016-12-14 住友电气工业株式会社 烧结体及切削工具
EP3109220A4 (en) * 2015-02-26 2017-11-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered body and cutting tool

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5740673B2 (ja) * 2013-05-10 2015-06-24 住友電工ハードメタル株式会社 ｃＢＮ切削工具
USD787578S1 (en) * 2014-01-22 2017-05-23 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Throw-away tip for metal cutting tool
EP3023178B1 (en) * 2014-11-24 2022-05-11 Sandvik Intellectual Property AB A method of grinding a parting/grooving insert and a parting/grooving insert
JP2015091627A (ja) * 2015-02-16 2015-05-14 住友電工ハードメタル株式会社 ｃＢＮ切削工具
JP6432556B2 (ja) * 2015-04-22 2018-12-05 株式会社タンガロイ 切削インサートおよび切削工具
JP1558993S (ja) * 2015-11-17 2019-09-02
KR20170108457A (ko) * 2016-03-17 2017-09-27 일진다이아몬드(주) 절삭공구용 복합 소결체 및 이를 이용한 절삭공구
CN106670515A (zh) * 2016-10-28 2017-05-17 广东长盈精密技术有限公司 一种刀具
ES2928984T3 (es) * 2017-06-30 2022-11-23 Seco Tools Ab Un inserto de corte y un método de fabricación de un inserto de corte
JP6562229B1 (ja) * 2018-03-15 2019-08-21 株式会社タンガロイ 切削インサートと該切削インサートを備えたホルダおよび切削工具
USD910094S1 (en) 2018-09-11 2021-02-09 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
CN114206537A (zh) * 2019-08-01 2022-03-18 住友电工硬质合金株式会社 切削工具的制造方法以及切削工具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03109706U (ja) * 1990-02-23 1991-11-11
JP2001009606A (ja) * 1999-06-25 2001-01-16 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップ
WO2011111261A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 住友電工ハードメタル株式会社 立方晶窒化硼素焼結体工具
JP2011189421A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 立方晶窒化硼素焼結体工具
WO2012005275A1 (ja) * 2010-07-06 2012-01-12 株式会社タンガロイ 被覆ｃＢＮ焼結体工具

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62271606A (ja) 1986-05-20 1987-11-25 Nippon Oil & Fats Co Ltd 高硬度焼結体切削工具
JPH03109706A (ja) * 1989-09-22 1991-05-09 Taiyo Yuden Co Ltd 筒型セラミックコンデンサ
JPH08118113A (ja) 1994-10-21 1996-05-14 Sumitomo Electric Ind Ltd チップブレーカ付き切削工具
DE10317760B4 (de) * 2003-04-17 2005-08-25 Walter Ag Fräswerkzeug und Schneidplatte für ein solches
WO2007004951A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Seco Tools Ab A cutting insert for turning with a recess intended to give room for a cooling jet
CN101218189B (zh) * 2005-07-15 2013-04-03 住友电工硬质合金株式会社 复合烧结体
EP1932816B1 (en) 2005-10-04 2015-11-18 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. CBN SINTERED BODY FOR HIGH-QUALITY SURFACE ASPECT MACHINING AND CUTTING TOOL OF cBN SINTERED BODY
US7771847B2 (en) 2005-11-18 2010-08-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. cBN sintered body for high surface integrity machining, cBN sintered body cutting tool, and cutting method using the same
US8999023B2 (en) * 2006-06-12 2015-04-07 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Composite sintered body
DE112008002261B4 (de) * 2007-08-31 2015-06-25 Kyocera Corporation Schneideinsatz, Schneidwerkzeug und Schneidverfahren
EP2554305B1 (en) 2010-03-29 2017-07-12 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting insert
JP2013014002A (ja) * 2012-09-14 2013-01-24 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 立方晶窒化硼素焼結体工具
JP5740673B2 (ja) * 2013-05-10 2015-06-24 住友電工ハードメタル株式会社 ｃＢＮ切削工具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03109706U (ja) * 1990-02-23 1991-11-11
JP2001009606A (ja) * 1999-06-25 2001-01-16 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップ
WO2011111261A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 住友電工ハードメタル株式会社 立方晶窒化硼素焼結体工具
JP2011189421A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 立方晶窒化硼素焼結体工具
WO2012005275A1 (ja) * 2010-07-06 2012-01-12 株式会社タンガロイ 被覆ｃＢＮ焼結体工具

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106232554A (zh) * 2015-02-26 2016-12-14 住友电气工业株式会社 烧结体及切削工具
EP3109219A4 (en) * 2015-02-26 2017-11-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered body and cutting tool
EP3109220A4 (en) * 2015-02-26 2017-11-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered body and cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
EP2995400B1 (en) 2021-03-03
US10625349B2 (en) 2020-04-21
CN104736277A (zh) 2015-06-24
JP5740673B2 (ja) 2015-06-24
US20180311744A1 (en) 2018-11-01
IN2015DN02587A (ja) 2015-09-11
EP2995400A1 (en) 2016-03-16
CN104736277B (zh) 2017-06-06
US10010940B2 (en) 2018-07-03
EP2995400A4 (en) 2016-12-14
US20150239050A1 (en) 2015-08-27
JP2014217933A (ja) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014181594A1 (ja) ｃＢＮ切削工具
JP6593322B2 (ja) 切削インサート及びその製造方法
CN102581366B (zh) 整体式陶瓷端铣刀
KR102214373B1 (ko) 절삭 인서트
JP5426319B2 (ja) ダイヤモンド切削工具及びその製造方法
CN104520067B (zh) 制造立方氮化硼切削工具的方法及立方氮化硼切削工具
WO2015147264A1 (ja) 多結晶ダイヤモンド焼結体付き回転切削工具
CN107030303A (zh) 陶瓷切削刀片及其制造方法
TW201434601A (zh) 平刃狀切割刃以及綠板切割刃
CN108513549A (zh) 切削工具及其制造方法
CN105014553B (zh) 一种具有高强磨削性能的陶瓷微晶砂轮及其制造方法
JP2015091627A (ja) ｃＢＮ切削工具
JP2016190317A (ja) ｃＢＮ切削工具
JP2017024165A (ja) Ｗｃ基超硬合金製切削工具およびその製造方法
KR20030051700A (ko) 내마멸성 및 내마모성 재료
JP5424911B2 (ja) 切削工具
JP7329323B2 (ja) セラミックス焼結体、インサート、切削工具、及び摩擦攪拌接合用工具
JP2012254486A (ja) 超高圧焼結体回転切削工具
JPWO2019065372A1 (ja) セラミックス焼結体、インサート、切削工具、及び摩擦攪拌接合用工具
JPS6311203A (ja) セラミツクス切削用工具
JP2021147274A (ja) セラミックス焼結体、及び切削工具
JPH0663261U (ja) シリンダヘッドのバルブシート擦合せ工具
JP2006192552A (ja) スローアウェイチップ、その製造方法、及び切削方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14794478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14432641

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014794478

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE