WO2017146131A1 - 切削インサート - Google Patents

切削インサート Download PDF

Info

Publication number
WO2017146131A1
WO2017146131A1 PCT/JP2017/006760 JP2017006760W WO2017146131A1 WO 2017146131 A1 WO2017146131 A1 WO 2017146131A1 JP 2017006760 W JP2017006760 W JP 2017006760W WO 2017146131 A1 WO2017146131 A1 WO 2017146131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hard phase
cutting
phase
maximum height
cutting edge
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/006760
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
涼馬 野見山
純也 前川
Original Assignee
京セラ株式会社
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
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US16/079,583 priority Critical patent/US11311944B2/en
Priority to JP2018501749A priority patent/JP6633735B2/ja
Priority to KR1020187024315A priority patent/KR102182816B1/ko
Priority to CN201780013033.1A priority patent/CN108698135B/zh
Priority to DE112017000984.7T priority patent/DE112017000984B4/de
Publication of WO2017146131A1 publication Critical patent/WO2017146131A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • 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
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/162—Machining, working after consolidation
    • 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
    • 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
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/16—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • 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
    • 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
    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/15—Carbonitride
    • 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
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • 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
    • 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

Definitions

  • This disclosure relates to a cutting insert having a cermet.
  • Patent Document 1 discloses a cutting insert in which the second surface is processed to have a surface roughness Ra of 0.08 ⁇ m or less and the cutting edge is sharpened.
  • the cutting insert of one mode has the 1st surface, the 2nd surface adjacent to the 1st surface, and the cutting edge located in at least one part of the intersection ridge part of the 1st surface and the 2nd surface.
  • a substrate is provided.
  • the substrate has a hard phase containing titanium and a carbonitride containing at least one of metals of Group 4, 5 and 6 of the periodic table, and a binder phase containing at least one of cobalt and nickel,
  • the hard phase has a first hard phase and a second hard phase.
  • the peak of the first hard phase is observed at a higher angle than the peak of the second hard phase, and the second hard phase on the second surface has a compressive residual stress of 150 MPa or more.
  • the maximum height (Rz) of the second surface is 0.2 to 1.5 ⁇ m, and the maximum height of the cutting edge is 2 to 30 times the maximum height of the second surface.
  • a cutting insert according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
  • a cutting insert (hereinafter abbreviated as “insert”) 1 includes a base 2 having a polygonal plate shape. When the substrate 2 is not covered with the coating layer, the substrate 2 itself is the insert 1. As shown in FIG. 1, the base 2 is positioned at least at a part of the first surface 3, the second surface 4 adjacent to the first surface 3, and the intersecting ridge portion of the first surface 3 and the second surface 4. And a cutting blade 5 to be used.
  • the first surface 3 is at least partly a rake face region, and the second surface 4 is at least partly a flank region.
  • the substrate 2 of the present embodiment is made of cermet as shown in FIG.
  • the substrate 2 has a hard phase 11 containing titanium and a carbonitride containing at least one of Group 4, 5, and 6 metals of the periodic table, and a binder phase 15 containing at least one of cobalt and nickel. is doing.
  • the hard phase 11 has two types of phases having different compositions.
  • the maximum peak of the first hard phase 12 is higher than the maximum peak of the second hard phase 13. Observed at. In other words, the maximum peak of the second hard phase 13 is observed on the lower angle side than the maximum peak of the first hard phase 12.
  • the second hard phase 13 on the second surface 4 has a compressive residual stress of 150 MPa or more, and the maximum height (Rz) of the second surface 4 is 0.2 to 1.5 ⁇ m. .
  • the maximum height of the cutting edge 5 is 2 to 30 times the maximum height of the second surface 4.
  • the unevenness of the cutting blade 5 is set to be relatively large compared to the second surface 4, so that when the workpiece is cut with the insert 1, the unevenness in the cutting blade 5 is immediately after the processing.
  • the cutting edge 5 tends to have a configuration that matches the shape of the work surface of the work material. As a result, a smooth processed surface can be formed immediately after the start of cutting.
  • the maximum height of the second surface 4 is set to be relatively small compared to the cutting edge 5, even if the second surface 4 is in contact with the processing surface during cutting, the processing surface The surface accuracy is difficult to decrease.
  • the second hard phase 13 has a compressive residual stress of 150 MPa or more, the second hard phase 13 is difficult to shed and the cutting blade 5 can maintain a sharp state in which chipping does not easily occur. As a result, the machined surface roughness of the work material can be smoothed.
  • the insert 1 in order to measure the maximum height (Rz) of the cutting edge 5, the insert 1 is placed in the direction in which the second surface 4 faces the front, and the unevenness of the cutting edge 5 is observed, as shown in FIG. Record the shape of the cutting edge 5. Then, the maximum height (Rz) is calculated by subtracting the minimum value from the maximum value.
  • the maximum height (Rz) of the second surface 4 in order to measure the maximum height (Rz) of the second surface 4, it is parallel to the first surface 3 in accordance with the JISB0601-2001 standard except that the cutoff value is fixed to 0.08 mm. What is necessary is just to measure the surface shape of the 2nd surface 4 by a direction.
  • a contact type surface roughness measuring machine using a stylus or a non-contact type surface roughness measuring machine using a laser may be used.
  • the maximum height (Rz) may be calculated by subtracting the minimum value from the maximum value. Based on the measurement result, the shape of the second surface 4 is recorded as in FIG. Then, the maximum height (Rz) of the second surface 4 may be calculated.
  • the 1st surface 3 and the 2nd surface 4 may each be a baking surface or a grinding surface.
  • the 1st surface 3 and the 2nd surface 4 are grinding surfaces, it becomes easy to adjust the maximum height of these surfaces.
  • the substrate 2 in the present embodiment has a mass ratio (N / (C + N)) of the nitrogen content to the sum of the carbon and nitrogen content, where C is the carbon content and N is the nitrogen content. Is 0.45 to 0.55, the wear resistance and fracture resistance of the base 2 are both high, so that the chipping of the cutting edge 5 during cutting can be suppressed.
  • the carbon content in the substrate 2 can be set to 6 to 6.5% by mass, for example, and the nitrogen content can be set to 6.5 to 7.4% by mass, for example.
  • the content ratio of carbon and nitrogen in the substrate 2 can be measured by conducting a composition analysis using a part of the tissue in a region deeper than 500 ⁇ m from the surface of the substrate 2 as a powder.
  • the area ratio of the hard phase 11 and the binder phase 15 in a plan view can be set to 65 to 95 area% for the hard phase 11 and 5 to 35 area% for the binder phase 15, for example.
  • the area ratio of the hard phase 11 and the binder phase 15 can be calculated from the micrograph of the substrate 2 by an image analysis method.
  • the rigidity and toughness of the substrate 2 can be increased.
  • the 1st hard phase 12 in this embodiment consists of a TiCN phase.
  • the 2nd hard phase 13 in this embodiment consists of 1 or more types of composite carbonitrides among titanium and periodic table 4th, 5th, and 6th group metals (however, except titanium).
  • the first hard phase 12 and the second hard phase 13 in a granular form may be dispersed, and one hard phase may be replaced by the other hard phase.
  • the surrounding structure may be sufficient.
  • a structure in which a part of the first hard phase 12 is surrounded by the second hard phase 13 may be employed.
  • the hard phase 11 may be comprised only by the 1st hard phase 12 and the 2nd hard phase 13, some phases other than these phases (about 10% or less with respect to the area of the hard phase 11 whole) ) May be included.
  • phases other than the first hard phase 12 and the second hard phase 13 include, for example, a hard phase not containing Ti, and one or more kinds of carbides and nitrides of metals in Groups 4, 5, and 6 of the periodic table.
  • the average particle diameter d1 of the first hard phase 12 is, for example, 0.05 to 0.5 ⁇ m
  • the average particle diameter d2 of the second hard phase 13 is, for example, 0.5 to 2 ⁇ m.
  • the ratio (d2 / d1) of the particle sizes of the first hard phase 12 and the second hard phase 13 is 3 to 10
  • the maximum height of the first surface 3 and the second surface 4 is set to a predetermined height by grinding. It becomes easy to control within the range.
  • the average particle size d2 of the second hard phase 13 is larger than the average particle size d1 of the first hard phase 12, so that not only the second hard phase 13 but also the second hard phase 13 The detachment of one hard phase 12 is easily suppressed.
  • the area ratio of the first hard phase 12 in the microscopic observation is 20 to 35 area% as an area ratio with respect to the entire visual field
  • the area ratio of the second hard phase 13 is 35 to 50 area% as an area ratio with respect to the entire visual field.
  • the chipping resistance can be improved while increasing the wear resistance of the substrate 2.
  • the binder phase 15 in the present embodiment may contain tungsten in addition to at least one of cobalt and nickel.
  • the binder phase 15 has a first binder phase 16 and a second binder phase 17.
  • the mass ratio of tungsten to the total amount of cobalt and nickel W / (Co + Ni)
  • W / (Co + Ni) W
  • W / (Co + Ni) W
  • W / (Co + Ni) of the second bonded phase 17 may be 1.2 or more.
  • the first bonded phase 16 and the second bonded phase 17 are discriminated by confirming the distribution of each metal element with an electron beam microanalyzer (EPMA) or the like by observing the substrate 2 under a microscope, and as a result of the ratio of the metal element at each position. Based on the above.
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • the binder phase 15 includes the first binder phase 16 and the second binder phase 17, the heat dissipation of the base 2 is high, and the temperature of the cutting blade 5 is difficult to increase during cutting. Abrasion is improved.
  • the second bonded phase 17 has a higher elastic modulus than the composite carbonitride of tungsten and cobalt, and can absorb the impact by elastic deformation of the second bonded phase 17 when an impact is applied to the insert 1. . Therefore, the chipping resistance of the base body 2 can be increased, and chipping generated in the cutting edge 5 during cutting can be suppressed.
  • the 1st binder phase 16 has high wettability with the hard phase 11, and it is easy to suppress the progress of a crack, the fracture resistance of the insert 1 can be improved. Further, the presence of the first binder phase 16 and the second binder phase 17 makes it easy to set the compressive residual stress of the second hard phase 13 on the second surface 4 to 150 MPa or more when processed under predetermined conditions. It is easy to make the unevenness of 5 within a predetermined range.
  • the area ratio of each binder phase of the substrate 2 is, for example, the area ratio of the first binder phase 16 to the area of the entire field of view is 15 to 22 area%, and the area of the second binder phase 17 is the area ratio of the entire field of view The area ratio of the entire binder phase 15 including the first binder phase 16 and the second binder phase 17 is 17 to 35 area%.
  • the ratio of the area of the second binder phase 17 to the area of the first binder phase 16 ((area of the second binder phase 17) / (area of the first binder phase 16)) is not limited to a specific range. Is 0.1-2, both wear resistance and fracture resistance of the substrate 2 can be improved. In particular, when the ratio of the area of the second binder phase 17 to the area of the first binder phase 16 is 0.3 to 1.5, the wear resistance and fracture resistance of the substrate 2 can be further enhanced. .
  • the binder phase 15 may have only the first binder phase 16 and the second binder phase 17 or may have a phase other than these.
  • FIG. 2 shows a configuration in which the binder phase 15 is constituted only by the first binder phase 16 and the second binder phase 17 and no other phases are present.
  • substrate 2 since the heat dissipation of the base
  • titanium is 30 to 55% by mass
  • tungsten is 10 to 30% by mass
  • niobium is 0 to 20% by mass
  • molybdenum is 0 to 10% by mass.
  • Tantalum is 0 to 10% by mass
  • vanadium is 0 to 5% by mass
  • zirconium is 0 to 5% by mass
  • cobalt is 5 to 25% by mass
  • nickel is 0 to 15% by mass. If content of each metal element is said range, the base
  • substrate 2 will become a thing with high abrasion resistance and defect resistance.
  • the composition of the hard phase 11 and the binder phase 15 can be determined by confirming the distribution state and content ratio of each element by an electron beam microanalyzer (EPMA) or Auger analysis.
  • the particle diameters of the first hard phase 12 and the second hard phase 13 may be measured in accordance with the method for measuring the average particle diameter of cemented carbide specified in CIS-019D-2005.
  • the hard phase 11 has a structure in which a part of the first hard phase 12 is surrounded by the second hard phase 13, the particle diameter of the second hard phase 13 surrounding the first hard phase 12. Is calculated by regarding the first hard phase 12 as a part of the second hard phase 13.
  • the second hard phase 13 is hard to be degranulated because the second hard phase 13 on the second surface 4 has a compressive residual stress of 150 MPa or more.
  • the first hard phase 12 on the second surface 4 has a compressive residual stress of 30 to 145 MPa, in addition to the second hard phase 13, the first hard phase 12 is also difficult to be degranulated. Chipping of the cutting edge 5 due to impact is further suppressed.
  • the residual stress of the hard phase 11 may be measured using a 2D method. Specifically, the portions of the first surface 3 and the second surface 4 of the base 2 that are separated from the cutting edge 5 by 1 mm or more are set as measurement positions. X-ray diffraction peaks are measured at these positions. In the measurement of the residual stress, the peak of the (422) plane that appears when the value of 2 ⁇ is between 135 and 140 degrees is used as the X-ray diffraction peak.
  • the peak p 2 (422) appearing on the low angle side is the peak attributed to the second hard phase 13
  • the peak p 1 (422) appearing on the high angle side is the peak attributed to the first hard phase 12
  • the residual stresses of the first hard phase 12 and the second hard phase 13 are measured, respectively.
  • the maximum height of the second surface 4 is 0.2 to 1.5 ⁇ m, it is easy to control the maximum height of the cutting blade 5 within a predetermined range.
  • the maximum height of the first surface 3 is 0.2 to 1 ⁇ m and the maximum height of the cutting edge 5 is 1.5 to 6 ⁇ m, the cutting edge 5 being cut is sharpened. Easy to keep in condition.
  • the maximum height of the first surface 3 is smaller than the maximum height of the second surface 4, it is easy to control the unevenness on the cutting edge 5 to a predetermined range, and chips are welded to the first surface 3 during cutting. Hard to do.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the first surface 3 is 0.03 to 0.1 ⁇ m, the welded surface is difficult to dull because there is little chip welding.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the second surface 4 can be set to 0.07 to 0.2 ⁇ m, for example.
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the first surface 3 and the second surface 4 may be measured according to the JISB0601-2001 standard except that the cutoff value is fixed at 0.08 mm.
  • the second surface 4 has a plurality of grooves extending in a direction parallel to the cutting edge 5, the maximum height of the cutting edge 5 can be avoided from being excessively increased, and the surface roughness of the machining surface can be avoided.
  • the degree can be made smoother. This is because when the second surface 4 has a plurality of grooves, the contact area of the second surface 4 with the processed surface can be reduced.
  • the plurality of grooves extend in a direction parallel to the cutting edge 5, even if the second surface 4 is in contact with the processing surface, the shape of the groove is difficult to be transferred to the processing surface.
  • the surface roughness of the surface becomes smoother.
  • the depth of the groove may be set to about 0.2 to 1.5 ⁇ m, for example.
  • the shape of the cutting edge 5 can be quickly matched to the processing surface,
  • the surface roughness of the processed surface can be made smoother.
  • by making the cutting edge 5 sharp it becomes easy to control the unevenness
  • the radius of curvature of the cutting edge 5 may be measured with a three-dimensional shape measuring instrument in the surface region or cross section where the first surface 3, the second surface 4 and the cutting edge 5 can be observed. Therefore, the curvature radius of the above-described cutting blade 5 does not necessarily have to be evaluated by a cross section.
  • the above-described insert 1 includes only the base 2 made of cermet.
  • the insert 1 may include not only the base 2 but also a coating layer that is positioned on the base 2 and covers the base 2. .
  • substrate 2 which consists of cermets, it can suppress that welding etc. arise in the processed surface of a workpiece, and a favorable processed surface is obtained.
  • TiCN powder having an average particle size of 0.1 to 1.2 ⁇ m, particularly 0.3 to 0.9 ⁇ m, tungsten carbide (WC) powder having an average particle size of 0.1 to 2.5 ⁇ m, and titanium carbonitride (TiCN) ) And WC, and at least one of carbide powder, nitride powder, and carbonitride powder of Group 4-6 metal of the periodic table, and a predetermined amount of metal cobalt powder and metal nickel powder having an average particle size of 0.5-5 ⁇ m 1 to 20% by mass of at least one metal tungsten powder having an average particle diameter of 3 to 15 ⁇ m and WC 1-x (0 ⁇ x ⁇ 1) powder, and optionally adding a carbon powder and mixing to obtain a mixed powder. adjust.
  • titanium nitride (TiN) powder having an average particle diameter of 0.1 to 3 ⁇ m as at least one of the carbide powder, nitride powder, and carbonitride powder of Group 4 to 6 metal of the periodic table described above, Niobium carbide (NbC) powder, molybdenum carbide (MoC) powder, tantalum carbide (TaC) powder, vanadium carbide (VC) powder, and zirconium carbide (ZrC) powder are applicable.
  • Preparation of the mixed powder is performed by adding a binder, a solvent, and the like to the weighed raw material powder and mixing them by a known mixing method such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, and an attritor mill.
  • a known mixing method such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, and an attritor mill.
  • an attritor mill is employed.
  • the raw material powder is pulverized to reduce the particle size, but the metal powder tends to be difficult to pulverize because of high ductility.
  • this molded powder is shape
  • the molded body is fired in a vacuum or an inert gas atmosphere.
  • the base body 2 made of the cermet having the predetermined structure described above can be produced by firing under the following conditions.
  • specific firing conditions (a) the temperature is raised from room temperature to 1100 ° C, and (b) the vacuum is raised from 1100 ° C to the first firing temperature of 1330 to 1380 ° C by 0.1 to 2 ° C / min. (C) in a vacuum or in an inert gas atmosphere of 30 to 2000 Pa, from a first firing temperature to a second firing temperature of 1500 to 1600 ° C. at a rate of 4 to 15 ° C./min.
  • the temperature is raised, (d) held at the second firing temperature for 0.5 to 2 hours in a vacuum or an inert gas atmosphere of 30 to 2000 Pa, and (e) 5 in a nitrogen gas atmosphere of 1000 to 5000 Pa.
  • Baking is carried out under a baking condition of lowering the temperature at a temperature lowering rate of ⁇ 15 ° C./min.
  • the metal Co powder and the metal Ni dissolves while being dissolved in each other, wraps around the hard phase 11 and bonds the hard phases 11 together. Further, at least one of the metal W powder and the WC 1-x (0 ⁇ x ⁇ 1) powder that exists in the molded body in a state in which the average particle size is larger than that of other raw material powders is partially hardened by firing. Although it diffuses into the phase 11, a part forms a second bonded phase 17. Moreover, a predetermined residual stress can be applied to the first hard phase 12 and the second hard phase 13 by adjusting the cooling pattern. As a result, the base body 2 made of the cermet having the structure described above can be produced.
  • the surface of the obtained sintered body is polished.
  • the sintered body is sandwiched between grinding wheels so that the two surfaces, the first surface 3 of the sintered body and the surface opposite to the first surface 3, are in contact with the grinding wheel.
  • the breaker surface is processed using a # 1000- # 8000 grindstone so that the maximum height (Rz) of the first surface 3 is 0.2-1.0 ⁇ m.
  • the second surface 4 which is the side surface of the substrate 2 is ground using a # 400 to # 800 grindstone with a grindstone rotation speed of 500 to 5000 rpm and a workpiece feed of 0.5 to 5 mm / min.
  • the maximum height Rz of the second surface 4 is 0.2 to 1.5 ⁇ m, and the maximum height (Rz) of the first surface 3 is smoother than the maximum height (Rz) of the second surface 4. Machining is performed under the machining conditions.
  • a coating layer may be formed on the surface of the substrate 2.
  • a physical vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method can be suitably applied as the coating layer forming method.
  • the cutting tool 101 of the present embodiment is a rod-like body extending from a first end (upper end in FIG. 4) to a second end (lower end in FIG. 4), and has a pocket on the first end side.
  • the holder 105 having 103 and the above-described insert 1 located in the pocket 103 are provided.
  • the pocket 103 is a portion to which the insert 1 is mounted, and has a seating surface parallel to the lower surface of the holder 105 and a restraining side surface inclined with respect to the seating surface. Further, the pocket 103 is opened on the first end side of the holder 105.
  • the insert 1 is located in the pocket 103. At this time, the lower surface of the insert 1 may be in direct contact with the pocket 103, or a sheet may be sandwiched between the insert 1 and the pocket 103.
  • the insert 1 is mounted such that a portion used as the cutting edge 5 at the cross ridge portion protrudes outward from the holder 105.
  • the insert 1 is attached to the holder 105 with a fixing screw 107. That is, the insert screw 1 is inserted into the through hole of the insert 1, the tip of the fix screw 107 is inserted into a screw hole (not shown) formed in the pocket 103, and the screw portions are screwed together to insert 1. Is mounted on the holder 105.
  • steel, cast iron or the like can be used.
  • steel having high toughness among these members it is preferable to use steel having high toughness among these members.
  • a cutting tool used for so-called turning is illustrated.
  • the turning process include an inner diameter process, an outer diameter process, and a grooving process.
  • the cutting tool is not limited to that used for turning. For example, you may use the insert 1 of said embodiment for the cutting tool used for a turning process.
  • W powder or WC 0.5 powder was adjusted at a ratio shown in Table 1 to prepare a mixed powder.
  • IPA isopropyl alcohol
  • paraffin paraffin
  • a stainless steel ball mill and cemented carbide ball were added, and mixed with an attritor mill to prepare a slurry.
  • This slurry was granulated by spray drying to produce a granulated powder, and the granulated powder was press molded into a square plate shape at 150 MPa.
  • the resulting insert was analyzed by ICP analysis for the composition of metal elements contained in the substrate, and the content of each metal element relative to the total amount of metal elements was calculated.
  • the carbon content was measured for a portion on the center side that was polished 500 ⁇ m or more from the surface of the substrate using a cermet with a known carbon content as a standard sample. The results are shown in Table 2.
  • TEM transmission electron microscope
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • the ratio of the area of the first hard phase to the entire field of view is S1
  • the ratio of the area of the second hard phase to the entire field of view is S2
  • the ratio of the area of the first bonded phase to the entire field of view is s1
  • the second bond to the entire field of view Let s2 be the phase area ratio.
  • Image analysis is performed in a 2500 nm ⁇ 2000 nm region using commercially available image analysis software, and the first binder phase area ratio s1, the second binder phase area ratio s2, and the other binder phase area ratios (in the table, other Description)
  • the area ratio in the visual field was confirmed, and the ratio s2 / s1 was expressed.
  • the total area ratio of s1 and s2 with respect to the entire binder phase (described as s1 + s2 ratio in the table) was calculated.
  • the average particle size (d1, d2) of the first hard phase and the second hard phase and the ratio d2 / d1 was measured.
  • the results are shown in Table 3.
  • the maximum height and arithmetic mean roughness of the first surface, the second surface, and the cutting edge were measured. Further, residual stresses of the first hard phase and the second hard phase on the first surface and the second surface were measured by the 2D method. Further, on the second surface, the presence and direction of grooves were confirmed using a microscope.
  • Example 1 No. 1 Sample No. of Example 1 No. 1 was used for machining by changing to the grinding method shown in Table 6 to produce a cutting edge.
  • channel on the 2nd surface, and the direction were measured. Further, the cutting performance was evaluated under the same cutting conditions as in Example 1.

Abstract

一態様の切削インサートは、第１面と、第２面と、切刃とを有する基体を具備する。基体は、硬質相と、結合相とを有し、硬質相は、第１硬質相及び第２硬質相を有している。Ｘ線回折分析において、第１硬質相のピークが第２硬質相のピークよりも高角度側に観測され、第２面における第２硬質相が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、第２面の最大高さ（Ｒｚ）が０．２～１．５μｍであり、切刃の最大高さが第２面の最大高さの２～３０倍である。

Description

切削インサート
　本開示は、サーメットを有する切削インサートに関する。
　現在、切削工具に用いられる切削インサートの材料として、チタンを主成分とするサーメットが広く使われている。また、例えば、特開２００２－１２６９１４号公報（特許文献１）では、第２面をＲａが０．０８μｍ以下の面粗さに加工し、切刃を鋭くした切削インサートが開示されている。
　しかしながら、上記の特許文献１に記載の切削インサートでは、切刃における切れ味を高める効果があるものの、被削材の加工面を平滑にする効果は不十分であった。
　一態様の切削インサートは、第１面と、該第１面に隣接する第２面と、前記第１面と前記第２面との交差稜部の少なくとも一部に位置する切刃とを有する基体を具備する。該基体は、チタン並びに周期表第４、５及び６族金属のうちの１種以上を含む炭窒化物を含有する硬質相と、コバルト及びニッケルの少なくとも一方を含有する結合相とを有し、前記硬質相は、第１硬質相及び第２硬質相を有している。
　また、Ｘ線回折分析において、前記第１硬質相のピークが前記第２硬質相のピークよりも高角度側に観測され、前記第２面における前記第２硬質相が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、前記第２面の最大高さ（Ｒｚ）が０．２～１．５μｍであり、前記切刃の最大高さが前記第２面の最大高さの２～３０倍である。
一実施形態の切削インサートについての概略斜視図である。 図１の切削インサートにおける基体を構成するサーメットの組織の一例を説明するための模式図である。 図１の切削インサートにおける切刃を観察した状態を示す模式図である。 一実施形態の切削工具を示す上面図である。
　一実施形態の切削インサートについて、図１～３を基に説明する。
  本実施形態の切削インサート（以下、インサートと略す。）１は、多角板状体の基体２を具備している。なお、基体２が被覆層に覆われていないときには、基体２そのものがインサート１である。基体２は、図１に示すように、第１面３と、第１面３に隣接する第２面４と、第１面３と第２面４との交差稜部の少なくとも一部に位置する切刃５とを有している。第１面３は、少なくとも一部がすくい面領域となるものであり、また、第２面４は、少なくとも一部が逃げ面領域となるものである。
　本実施形態の基体２は、図２に示すようにサーメットからなる。基体２は、チタン並びに周期表第４、５及び６族金属のうちの１種以上を含む炭窒化物を含有する硬質相１１と、コバルト及びニッケルの少なくとも一方を含有する結合相１５とを有している。
　硬質相１１は、互いに組成の異なる２種の相を有している。ここで、硬質相１１をＸ線回折分析して、２種の相の最大ピークを比較した場合に、第１硬質相１２の最大ピークは、第２硬質相１３の最大ピークよりも高角度側に観測される。言い換えれば、第２硬質相１３の最大ピークは第１硬質相１２の最大ピークよりも低角度側に観測される。
　本実施形態のインサート１では、第２面４における第２硬質相１３が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、第２面４の最大高さ（Ｒｚ）が０．２～１．５μｍである。そして、切刃５の最大高さが第２面４の最大高さの２～３０倍である。
　このように、第２面４と比較して切刃５の凹凸が相対的に大きく設定されることによって、インサート１で被削材を切削加工する際、加工後すぐに切刃５における凹凸が被削材によって研磨されて、切刃５が被削材の加工面の形状に合った構成になりやすい。その結果、切削加工の開始後すみやかに、平滑な加工面が形成できる。
　加えて、切刃５と比較して第２面４の最大高さが相対的に小さく設定されることによって、切削加工時に第２面４が加工面に接触した場合であっても、加工面の面精度が低下しにくい。　
　また、第２硬質相１３が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有するので、第２硬質相１３が脱粒しにくく、切刃５はチッピングが生じにくい鋭利な状態を保つことができる。その結果、被削材の加工面粗度を平滑にできる。
　本実施形態において切刃５の最大高さ（Ｒｚ）を測定するには、第２面４が正面となる向きにインサート１を置いて、切刃５の凹凸を観察し、図３のように切刃５の形状を記録する。そして、最大値から最小値を差し引くことにより最大高さ（Ｒｚ）を算出する。
　また、本実施形態において第２面４の最大高さ（Ｒｚ）を測定するには、カットオフ値を０．０８ｍｍに固定する以外はＪＩＳＢ０６０１－２００１規格に準じて、第１面３に平行な方向で第２面４の表面形状を測定すればよい。測定は、例えば、触針を用いた接触式表面粗さ測定機、あるいは、レーザを用いた非接触式表面粗さ測定機を利用すればよい。
　なお、チャートから読み取るときには、最大値から最小値を差し引いて最大高さ（Ｒｚ）を算出すればよい。測定した結果に基づいて、図３と同様に第２面４の形状を記録する。そして、第２面４の最大高さ（Ｒｚ）を算出すればよい。
　なお、第１面３及び第２面４は、それぞれ焼き肌面であっても研削面であってもよい。第１面３及び第２面４が研削面である場合には、これらの面の最大高さを調整することが容易になる。
　また、本実施態様における基体２は、炭素の含有量をＣ、窒素の含有量をＮとしたとき、炭素及び窒素の含有量の総和に対する窒素の含有量の質量比（Ｎ／（Ｃ＋Ｎ））が０．４５～０．５５である場合には、基体２の耐摩耗性及び耐欠損性がともに高いため、切削加工時の切刃５のチッピングを抑制できる。
　基体２における炭素の含有量としては、例えば６～６．５質量％に設定でき、窒素の含有量としては、例えば６．５～７．４質量％に設定できる。基体２中の炭素及び窒素の含有比率は、基体２の表面から５００μｍ以上深い領域における組織の一部を粉末にして組成分析を行うことによって測定できる。
　本実施形態における基体２は、平面視した場合における硬質相１１及び結合相１５の面積比は、例えば、硬質相１１を６５～９５面積％、結合相１５を５～３５面積％に設定できる。硬質相１１及び結合相１５の面積比は、基体２の顕微鏡写真から画像解析法にて算出できる。硬質相１１が６５～８３面積％、結合相１５が１７～３５面積％である場合には、基体２の剛性及び靭性を高いものにできる。
　次に、硬質相１１の一例について説明する。本実施形態における第１硬質相１２は、ＴｉＣＮ相からなる。また、本実施形態における第２硬質相１３は、チタン並びに周期表第４、５及び６族金属（ただし、チタンを除く。）のうちの１種以上の複合炭窒化物からなる。
　基体２の第２面４を観察した場合において、粒状の第１硬質相１２及び第２硬質相１３が分散している構成であってもよく、また、一方の硬質相を他方の硬質相が取り囲んだ構造（有芯構造相）であってもよい。例えば、第１硬質相１２の一部が、第２硬質相１３によって取り囲まれた構造であってもよい。
　また、硬質相１１は、第１硬質相１２及び第２硬質相１３のみによって構成されていてもよいが、これらの相以外の相を若干（硬質相１１全体の面積に対して１０％以下程度）含んでいてもよい。第１硬質相１２及び第２硬質相１３以外の相としては、例えば、Ｔｉを含有しない硬質相、並びに、周期表第４、５及び６族金属のうちの１種以上の炭化物及び窒化物からなる硬質相が挙げられる。
　第１硬質相１２の平均粒径ｄ１は、例えば０．０５～０．５μｍであり、第２硬質相１３の平均粒径ｄ２は、例えば０．５～２μｍである。第１硬質相１２及び第２硬質相１３の粒径の比率（ｄ２／ｄ１）が３～１０である場合には、研削加工によって第１面３及び第２面４の最大高さを所定の範囲内に制御することが容易となる。
　また、ｄ２／ｄ１が３～１０である場合には、第２硬質相１３の平均粒径ｄ２が第１硬質相１２の平均粒径ｄ１よりも大きいため、第２硬質相１３のみならず第１硬質相１２の脱粒が抑制されやすくなる。
　顕微鏡観察における第１硬質相１２の面積比が、視野全体に対する面積比で２０～３５面積％であり、第２硬質相１３の面積比が、視野全体に対する面積比で３５～５０面積％である場合には、基体２の耐摩耗性を高くしつつ、耐欠損性を高めることができる。 
　本実施形態における結合相１５は、コバルト及びニッケルの少なくとも１種に加えてタングステンを含有していてもよい。結合相１５は、第１結合相１６及び第２結合相１７を有している。結合相１５は、コバルトの含有量をＣｏ、ニッケルの含有量をＮｉ、タングステンの含有量をＷで表わしたとき、コバルト及びニッケルの総量に対するタングステンの質量比（Ｗ／（Ｃｏ＋Ｎｉ））が０．８以下であり、第２結合相１７の質量比Ｗ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）が１．２以上であってもよい。第１結合相１６、第２結合相１７の判別は、基体２の顕微鏡観察にて、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）などによって各金属元素の分布を確認し、各位置における金属元素の比率の結果に基づいて行えばよい。
　結合相１５が第１結合相１６及び第２結合相１７を有している場合には、基体２の放熱性が高く、切削時に切刃５の温度が高くなりにくいため、切刃５における耐摩耗性が向上する。また、第２結合相１７は、タングステン及びコバルトの複合炭窒化物に比べて弾性率が高く、インサート１に衝撃がかかったときに第２結合相１７の弾性変形により衝撃を吸収することができる。そのため、基体２の耐欠損性を高めることができ、切削中に切刃５に生じるチッピングを抑制することができる。
　また、第１結合相１６は、硬質相１１との濡れ性が高く、クラックの進展を抑制し易いため、インサート１の耐欠損性を高めることができる。また、第１結合相１６及び第２結合相１７が存在することによって、所定の条件で加工した場合に、第２面４における第２硬質相１３の圧縮残留応力を１５０ＭＰａ以上にしやすく、切刃５の凹凸を所定の範囲内にしやすい。
　本実施態様における基体２の各結合相の面積比は、例えば、第１結合相１６の面積が視野全体に対する面積比で１５～２２面積％、第２結合相１７の面積が視野全体に対する面積比で２～２０面積％であり、第１結合相１６及び第２結合相１７を含む結合相１５全体の面積比が１７～３５面積％である。
　第１結合相１６の面積に対する第２結合相１７の面積の比率（（第２結合相１７の面積）／（第１結合相１６の面積））は、特定の範囲に限定されるものではないが０．１～２である場合には、基体２の耐摩耗性及び耐欠損性をともに高めることができる。特に、第１結合相１６の面積に対する第２結合相１７の面積の比率が０．３～１．５である場合には、基体２の耐摩耗性及び耐欠損性をより一層高めることができる。
　結合相１５は、第１結合相１６及び第２結合相１７のみを有していてもよく、また、これら以外の相を有していてもよい。図２では、結合相１５が第１結合相１６及び第２結合相１７のみによって構成され、その他の相が存在しない構成が示されている。なお、結合相１５全体に対する第１結合相１６及び第２結合相１７の面積の比率が０．９以上である場合には、基体２の放熱性が安定して高められるため、切刃５における耐摩耗性が安定して向上する。
　基体２に含有される金属総量に対する各金属元素の含有量の一例としては、チタンが３０～５５質量％、タングステンが１０～３０質量％、ニオブが０～２０質量％、モリブデンが０～１０質量％、タンタルが０～１０質量％、バナジウムが０～５質量％、ジルコニウムが０～５質量％、コバルトが５～２５質量％、ニッケルが０～１５質量％の比率からなる。各金属元素の含有量が上記の範囲であれば、基体２は耐摩耗性及び耐欠損性の高いものとなる。
　硬質相１１及び結合相１５の組成は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）又はオージェ分析にて各元素の分布状態及び含有比を確認することによって判別できる。また、第１硬質相１２及び第２硬質相１３の粒径の測定は、ＣＩＳ－０１９Ｄ－２００５に規定された超硬合金の平均粒径の測定方法に準じて測定すればよい。なお、第１硬質相１２の一部が第２硬質相１３によって取り囲まれた構造を硬質相１１が有している場合には、第１硬質相１２を取り囲んだ第２硬質相１３の粒径は、第１硬質相１２も第２硬質相１３の一部とみなして算出すればよい。
　既に示したように、第２面４における第２硬質相１３が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有することによって第２硬質相１３が脱粒しにくい。このとき、第２面４における第１硬質相１２が３０～１４５ＭＰａの圧縮残留応力を有する場合には、第２硬質相１３に加えて第１硬質相１２も脱粒しにくくなるため、切削時の衝撃による切刃５のチッピングがさらに抑制される。
　硬質相１１の残留応力を測定するには、例えば２Ｄ法を用いて測定すればよい。具体的には、基体２の第１面３及び第２面４における切刃５から１ｍｍ以上離れた部分をそれぞれ測定位置とする。これらの位置でＸ線回折ピークを測定する。残留応力の測定においては、２θの値が１３５～１４０度の間に現れる（４２２）面のピークをＸ線回折ピークとして用いる。
　その際、低角度側に現れるピークｐ２（４２２）を第２硬質相１３に帰属されるピーク、高角度側に現れるピークｐ１（４２２）を第１硬質相１２に帰属されるピークとして、第１硬質相１２及び第２硬質相１３の残留応力をそれぞれ測定する。
　なお、残留応力の算出に際して必要な数値については、窒化チタンのポアソン比＝０．２、ヤング率＝４２３７２９ＭＰａを用いて算出する。また、Ｘ線回折測定の条件としては、Ｘ線の線源としてＣｕＫα線を用い、出力＝４５ｋＶ、１１０ｍＡであり、鏡面加工した第１面３及び第２面４に上記のＸ線を照射して残留応力の測定を行う。
　本実施形態において、第２面４の最大高さが０．２～１．５μｍであることから、切刃５の最大高さを所定の範囲内に制御し易い。ここで、第１面３の最大高さが０．２～１μｍであり、且つ、切刃５の最大高さが１．５～６μｍである場合には、切削中の切刃５を鋭利な状態に保ち易い。特に、第１面３の最大高さが第２面４の最大高さより小さい場合には、切刃５における凹凸を所定の範囲に制御し易いとともに、切削加工時に切屑が第１面３に溶着しにくい。
　また、第１面３の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３～０．１μｍである場合には、切屑の溶着が少ないため、加工面がくすみにくい。このとき、第２面４の算術平均粗さ（Ｒａ）は例えば０．０７～０．２μｍに設定できる。第１面３及び第２面４の算術平均粗さ（Ｒａ）は、カットオフ値を０．０８ｍｍに固定する以外はＪＩＳＢ０６０１－２００１規格に準じて測定すればよい。
　また、第２面４が、切刃５と平行な方向に延びた複数の溝を有する場合には、切刃５の最大高さが過度に大きくなることが避けられるとともに、加工面の面粗度をより平滑にすることができる。これは、第２面４が複数の溝を有する場合には、加工面への第２面４の接触面積を減らすことができるためである。また、複数の溝が切刃５と平行な方向に延びている場合には、加工面に第２面４が接触した場合であっても、溝の形状が加工面に転写されにくいため、加工面の面粗度がより平滑になる。なお、溝の深さとしては、例えば、０．２～１．５μｍ程度に設定すればよい。
　また、第１面３及び第２面４に直交する断面において、切刃５が１０μｍ以下の曲率半径を有する場合には、切刃５の形状をより早く加工面に合った形状にできるとともに、加工面の面粗度をより平滑にすることができる。また、切刃５を鋭利にすることによって、切刃５を含む交差稜部の凹凸を所定の範囲内に制御し易くなる。
　また、第１面３及び第２面４に直交する断面において、切刃５が１μｍ以上の曲率半径を有する場合には、切刃５の強度が過度に低下することが避けられる。そのため、例えばインサート１の保管時又は運搬時などにおいて、切刃５が欠けることが避けられ易い。
　切刃５の曲率半径は、第１面３、第２面４及び切刃５が観察できる表面領域又は断面において、三次元形状測定器にて測定すればよい。そのため、上記した切刃５の曲率半径は必ずしも断面で評価しなくてもよい。
　なお、上述したインサート１は、サーメットからなる基体２のみを備えているが、インサート１は基体２だけでなく、基体２の上に位置して基体２を被覆する被覆層を備えていてもよい。なお、インサート１が、サーメットからなる基体２のみを備えている場合には、被削材の加工面に溶着等が生じることを抑制でき、良好な加工面が得られる。
　（製造方法）
　次に、上述したインサート１の製造方法について説明する。
  まず、平均粒径０．１～１．２μｍ、特に０．３～０．９μｍのＴｉＣＮ粉末と、平均粒径０．１～２．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末と、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）及びＷＣ以外の、周期表４～６族金属の炭化物粉末、窒化物粉末及び炭窒化物粉末の少なくとも１種と、平均粒径０．５～５μｍの所定量の金属コバルト粉末及び金属ニッケル粉末と、平均粒径３～１５μｍの金属タングステン粉末及びＷＣ１－ｘ（０＜ｘ≦１）粉末の少なくとも１種を１～２０質量％と、所望により炭素粉末を添加して混合し混合粉末を調整する。
　本実施態様においては、上記した周期表４～６族金属の炭化物粉末、窒化物粉末及び炭窒化物粉末の少なくとも１種として、平均粒径０．１～３μｍの、窒化チタン（ＴｉＮ）粉末、炭化ニオブ（ＮｂＣ）粉末、炭化モリブデン（ＭｏＣ）粉末、炭化タンタル（ＴａＣ）粉末、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末及び炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粉末が適用可能である。
　混合粉末の調整は、上記秤量した原料粉末にバインダ及び溶媒などを添加して、ボールミル、振動ミル、ジェットミル及びアトライタミルなどの公知の混合方法で混合する。本実施態様ではアトライタミルを採用する。アトライタミルによる粉末混合によって、原料粉末は粉砕されて粒径が小さくなるが、金属粉末は延性が高いので、粉砕されにくい傾向にある。そして、この混合粉末をプレス成形、押出成形及び射出成形などの公知の成形方法によって所定形状に成形して成形体を作製する。
　次に、本実施形態によれば、上記の成形体を、真空又は不活性ガス雰囲気中にて焼成する。本実施態様によれば、下記の条件にて焼成することにより、上述した所定組織のサーメットからなる基体２を作製することができる。具体的な焼成条件としては、（ａ）室温から１１００℃まで昇温し、（ｂ）真空中にて１１００℃から１３３０～１３８０℃の第１焼成温度まで０．１～２℃／分の昇温速度で昇温し、（ｃ）真空中又は３０～２０００Ｐａの不活性ガス雰囲気中にて第１焼成温度から１５００～１６００℃の第２焼成温度まで４～１５℃／分の昇温速度で昇温し、（ｄ）真空又は３０～２０００Ｐａの不活性ガス雰囲気中にて第２焼成温度にて０．５～２時間保持した後、（ｅ）１０００～５０００Ｐａの窒素ガス雰囲気中にて５～１５℃／分の降温速度で降温する焼成条件で焼成する。
　上記原料粉末におけるＷＣ粉末及び金属Ｗ粉末の平均粒径を調整するとともに、上記焼成時の昇温パターン、及び所定量の不活性ガスを導入するタイミングを制御することによって、金属Ｃｏ粉末及び金属Ｎｉ粉末は互いに固溶しながら溶解して、硬質相１１の周囲に回り込み、硬質相１１同士を結合する。また、成形体中に他の原料粉末よりも平均粒径が大きい状態で存在する金属Ｗ粉末及びＷＣ１－ｘ（０＜ｘ≦１）粉末の少なくとも１種は、焼成によってその一部が硬質相１１内に拡散するが、一部は第２結合相１７を形成する。また、冷却パターンを調整することによって、第１硬質相１２及び第２硬質相１３に所定の残留応力を付与できる。その結果、上述した組織のサーメットからなる基体２を作製することができる。
　次に、得られた焼結体の表面を研磨加工する。まず、焼結体の第１面３及び第１面３と反対側に位置する面の２つの面がそれぞれ砥石に接するように、焼結体を砥石に挟んで研削加工する。次に、所望により、第１面３の最大高さ（Ｒｚ）が０．２～１．０μｍとなるように、♯１０００～＃８０００番の砥石を用いてブレーカ面を加工する。次に、基体２の側面である第２面４に対して、♯４００～＃８００番の砥石を用い、砥石回転数５００～５０００ｒｐｍ、ワーク送り０．５～５ｍｍ／分として研削加工する。このとき、第２面４の最大高さＲｚが０．２～１．５μｍとなるとともに、第１面３の最大高さ（Ｒｚ）が第２面４の最大高さ（Ｒｚ）よりも平滑になる加工条件で加工する。
　なお、所望により、基体２の表面に被覆層を成膜してもよい。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。
　次に、一実施形態の切削工具１０１について図面を用いて説明する。
　本実施形態の切削工具１０１は、図４に示すように、第１端（図４における上端）から第２端（図４における下端）に向かって延びる棒状体であり、第１端側にポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する上記のインサート１とを備えている。
　ポケット１０３は、インサート１が装着される部分であり、ホルダ１０５の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有している。また、ポケット１０３は、ホルダ１０５の第１端側において開口している。
　ポケット１０３にはインサート１が位置している。このとき、インサート１の下面がポケット１０３に直接に接していてもよく、また、インサート１とポケット１０３との間にシートを挟んでいてもよい。
　インサート１は、交差稜部における切刃５として用いられる部分がホルダ１０５から外方に突出するように装着される。本実施形態においては、インサート１は、固定ネジ１０７によって、ホルダ１０５に装着されている。すなわち、インサート１の貫通孔に固定ネジ１０７を挿入し、この固定ネジ１０７の先端をポケット１０３に形成されたネジ孔（不図示）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、インサート１がホルダ１０５に装着されている。
　ホルダ１０５としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
　本実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に上記の実施形態のインサート１を用いてもよい。
　マイクロトラック法による測定にて平均粒径０．６μｍのＴｉＣＮ粉末、平均粒径１．１μｍのＷＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉＮ粉末、平均粒径２μｍのＴａＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＮｂＣ粉末、平均粒径２μｍのＭｏＣ粉末、平均粒径１．８μｍのＺｒＣ粉末、平均粒径１μｍのＶＣ粉末、平均粒径２．４μｍのＮｉ粉末及び平均粒径１．９μｍのＣｏ粉末、並びに、Ｗ粉末又はＷＣ０．５粉末を表１に示す比率で調整し、混合粉末を作製した。
　混合粉末に、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びパラフィンを添加するとともに、ステンレス製ボールミル及び超硬ボールを添加して、アトライタミルで混合してスラリーを作製した。このスラリーを用いてスプレードライで造粒して造粒粉を作製し、造粒粉を用いて１５０ＭＰａで四角板形状にプレス成形した。
　そして、（ａ）室温から１１００℃まで昇温し、（ｂ）真空中にて１１００℃から第１焼成温度である１３５０℃まで０．７℃／分で昇温し、（ｃ）１０００ＰａのＮ２ガス雰囲気中にて１３５０℃から表１に示す第２焼成温度まで１０℃／分で昇温し、（ｄ）１０００ＰａのＮ２ガス雰囲気中にて第２焼成温度にて１時間保持した後、（ｅ）Ｎ２ガス雰囲気において、表１に示す降温速度及び圧力で降温する焼成条件で焼成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　そして、砥石♯１０００、砥石回転数２０００ｒｐｍ、ワーク送り３ｍｍ／ｍｉｎにて第１面を加工した後、砥石♯５００と加工条件砥石回転数２０００ｒｐｍ、ワーク送り２ｍｍ／ｍｉｎにて第２面を研削加工し、切刃の曲率半径が５μｍのインサートを得た。
　得られたインサートについて、ＩＣＰ分析にて、基体中に含有される金属元素の組成を分析し、金属元素の総量に対する各金属元素の含有量を算出した。また、炭素分析装置を用い、炭素含有量が既知のサーメットを標準試料として、基体の表面から５００μｍ以上研磨した中心側の部分についての炭素含有量を測定した。結果は表２に示した。
　また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行い、任意５箇所について組織を確認し、５００００倍の写真にて電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）にて硬質相及び結合相のタイプを特定し、第１硬質相、第２硬質相、第１結合相及び第２結合相の存在の有無を確認した。なお、各試料とも、有芯構造相は、硬質相全体に対して１０面積％以下の割合で存在していることがわかった。
　以下、視野全体に対する第１硬質相の面積の比率をＳ１、視野全体に対する第２硬質相の面積の比率をＳ２、視野全体に対する第１結合相の面積の比率をｓ１、視野全体に対する第２結合相の面積の比率をｓ２とする。
　市販の画像解析ソフトを用いて２５００ｎｍ×２０００ｎｍの領域で画像解析を行い、第１結合相の面積比ｓ１、第２結合相の面積比ｓ２及びその他の結合相の面積比（表中、その他と記載）視野内での面積比を確認し、比率ｓ２／ｓ１を表記した。また、結合相全体に対するｓ１及びｓ２の合計の面積比（表中、ｓ１＋ｓ２比と記載）を算出した。
　硬質相については、第１硬質相及び第２硬質相の平均粒径（ｄ１、ｄ２）とその比率ｄ２／ｄ１、視野内での第１硬質相の面積比Ｓ１、第２硬質相の面積比Ｓ２を測定した。結果は表３に示した。
　さらに、第１面、第２面、切刃の最大高さ及び算術平均粗さを測定した。また、２Ｄ法にて、第１面及び第２面における第１硬質相及び第２硬質相の残留応力を測定した。また、第２面において、顕微鏡を用いて溝の有無及び方向を確認した。
　次に、得られたインサートを用いて以下の切削条件にて旋削試験を行った。結果は表５に合わせて併記した。
（仕上げ面評価）
被削材：Ｓ１０Ｃ
切削速度：５０ｍ／分
送り：０．０７ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：０．５ｍｍ
切削状態：湿式 
評価方法：３０秒間加工した後、被削材の加工面の算術平均粗さ及びくすみの程度を確認した。
（寿命評価）
被削材：ＳＣＭ４３５
切削速度：２５０ｍ／分
送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：寿命に至った切削長を測定した。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表１～５より、切刃の最大高さが第２面の最大高さの２～３０倍で、第２面における第２硬質相が圧縮残留応力１５０ＭＰａ以上である試料Ｎｏ．Ｉ－１～３では、いずれも、加工面の面粗度が平滑で、加工面にくすみがなく、かつ切削長が長いものであった。
　特に、第２面における第１硬質相の圧縮残留応力が３０～１４５ＭＰａの範囲に含まれる、試料Ｎｏ．Ｉ－２及び３では、切刃のチッピングが抑制されたため、加工面の面粗度が特に優れた値となっていた。
　また、第１面の最大高さが第２面の最大高さより小さい、試料Ｎｏ．Ｉ－１及び３では、切削加工時に切屑が第１面に溶着しにくかったため、安定して切削を行うことができ、切削長が特に長かった。
　実施例１の試料Ｎｏ．１を用いて、表６に示す研削方法に変更して加工し、切刃を作製した。得られたインサートについて、実施例１と同様に、最大高さ及び算術平均粗さ、第１硬質相及び第２硬質相の残留応力、第２面における溝の有無及び方向を測定した。また、実施例１と同じ切削条件で切削性能を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表６～７より、切刃の最大高さが第２面の最大高さの２～３０倍で、第２面における第２硬質相が圧縮残留応力１５０ＭＰａ以上である試料Ｎｏ．ＩＩ－１～３では、いずれも、加工面の面粗度が平滑で、加工面にくすみがなく、かつ切削長が長いものであった。
　また、第２面が切刃と平行な方向に延びた複数の溝を有している、試料Ｎｏ．ＩＩ－１及び２では、溝の形状が加工面に転写されにくいため、加工面の面粗度及び切削長が優れた値となっていた。
　第１面の最大高さが第２面の最大高さより小さい、試料Ｎｏ．ＩＩ－１では、切削加工時に切屑が第１面に溶着しにくかったため、安定して切削を行うことができ、加工面の面粗度及び切削長が特に優れた値となっていた。
　　１　切削インサート（インサート）
　　２　基体
　　３　第１面
　　４　第２面
　　５　切刃
　１１　硬質相
  １２　第１硬質相
　１３　第２硬質相
　１５　結合相
　１６　第１結合相
　１７　第２結合相
１０１　切削工具
１０３　ポケット
１０５　ホルダ
１０７　固定ネジ

Claims (7)

  1. 　第１面と、該第１面に隣接する第２面と、前記第１面と前記第２面との交差稜部の少なくとも一部に位置する切刃とを有する基体を具備し、
    　該基体は、チタン並びに周期表第４、５及び６族金属のうちの１種以上を含む炭窒化物を含有する硬質相と、コバルト及びニッケルの少なくとも一方を含有する結合相とを有し、
    　前記硬質相は、第１硬質相及び第２硬質相を有し、
    　Ｘ線回折分析において、前記第１硬質相のピークが前記第２硬質相のピークよりも高角度側に観測され、
    　前記第２面における前記第２硬質相が１５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を有し、
    　前記第２面の最大高さ（Ｒｚ）が０．２～１．５μｍであり、
    　前記切刃の最大高さが前記第２面の最大高さの２～３０倍である切削インサート。
  2. 　前記基体における炭素及び窒素の含有量の総和に対する窒素の含有量の質量比（Ｎ／（Ｃ＋Ｎ））が０．４５～０．５５である請求項１に記載の切削インサート。
  3. 　前記第１面の最大高さが０．２～１μｍであり、前記切刃の最大高さが１．５～６μｍである請求項１又は２に記載のインサート。
  4. 　前記第２面における前記第１硬質相が３０～１４５ＭＰａの圧縮残留応力を有する請求項１～３のいずれか１つに記載のインサート。
  5. 　前記第２面は、前記切刃と平行な方向に延びた複数の溝を有する請求項１～４のいずれか１つに記載のインサート。
  6. 　前記交差稜部に直交する断面において、前記切刃が１～１０μｍの曲率半径を有する請求項１～５のいずれか１つに記載のインサート。
  7. 　先端側にポケットを有するホルダと、
    　前記ポケットに位置する請求項１～６のいずれか１つに記載のインサートとを備えた切削工具。
PCT/JP2017/006760 2016-02-24 2017-02-23 切削インサート WO2017146131A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/079,583 US11311944B2 (en) 2016-02-24 2017-02-23 Cutting insert
JP2018501749A JP6633735B2 (ja) 2016-02-24 2017-02-23 切削インサート
KR1020187024315A KR102182816B1 (ko) 2016-02-24 2017-02-23 절삭 인서트
CN201780013033.1A CN108698135B (zh) 2016-02-24 2017-02-23 切削镶刀
DE112017000984.7T DE112017000984B4 (de) 2016-02-24 2017-02-23 Schneideinsatz und Schneidwerkzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-033285 2016-02-24
JP2016033285 2016-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017146131A1 true WO2017146131A1 (ja) 2017-08-31

Family

ID=59685273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/006760 WO2017146131A1 (ja) 2016-02-24 2017-02-23 切削インサート

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11311944B2 (ja)
JP (1) JP6633735B2 (ja)
KR (1) KR102182816B1 (ja)
CN (1) CN108698135B (ja)
DE (1) DE112017000984B4 (ja)
WO (1) WO2017146131A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021030331A (ja) * 2019-08-20 2021-03-01 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110494240B (zh) * 2017-03-30 2020-11-27 京瓷株式会社 切削镶刀及切削刀具
WO2021193868A1 (ja) * 2020-03-25 2021-09-30 京セラ株式会社 インサート及びこれを備えた切削工具
CN113635137B (zh) * 2021-08-20 2023-07-28 江西昌河航空工业有限公司 一种确定切削深度的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09174306A (ja) * 1995-12-20 1997-07-08 Kyocera Corp 切削工具用サーメット
JP2005007531A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Kyocera Corp スローアウェイチップおよびその製造方法
JP2013078840A (ja) * 2008-07-29 2013-05-02 Kyocera Corp 切削工具
WO2014208447A1 (ja) * 2013-06-28 2014-12-31 京セラ株式会社 サーメットおよびその製造方法並びに切削工具

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002126914A (ja) 2000-10-19 2002-05-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 高精度加工用切削工具
KR101167343B1 (ko) * 2004-12-03 2012-07-19 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 날끝 교환형 절삭팁 및 그 제조 방법
US7476064B2 (en) * 2006-04-27 2009-01-13 Kyocera Corporation Cutting tool and method of cutting workpiece
JP4597269B2 (ja) * 2008-11-21 2010-12-15 京セラ株式会社 切削インサートおよび切削工具並びにそれを用いた切削方法
US9943910B2 (en) * 2010-12-25 2018-04-17 Kyocera Corporation Cutting tool
JP5956855B2 (ja) * 2012-07-04 2016-07-27 日本航空電子工業株式会社 切れ刃エッジの加工方法及び器具の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09174306A (ja) * 1995-12-20 1997-07-08 Kyocera Corp 切削工具用サーメット
JP2005007531A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Kyocera Corp スローアウェイチップおよびその製造方法
JP2013078840A (ja) * 2008-07-29 2013-05-02 Kyocera Corp 切削工具
WO2014208447A1 (ja) * 2013-06-28 2014-12-31 京セラ株式会社 サーメットおよびその製造方法並びに切削工具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021030331A (ja) * 2019-08-20 2021-03-01 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具
JP7314457B2 (ja) 2019-08-20 2023-07-26 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
US20190061011A1 (en) 2019-02-28
DE112017000984T5 (de) 2018-12-20
KR102182816B1 (ko) 2020-11-25
CN108698135B (zh) 2020-06-30
US11311944B2 (en) 2022-04-26
JPWO2017146131A1 (ja) 2018-12-20
JP6633735B2 (ja) 2020-01-22
DE112017000984B4 (de) 2024-02-22
KR20180104710A (ko) 2018-09-21
CN108698135A (zh) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090003943A1 (en) Coated cemented carbide cutting tool insert
WO2017146131A1 (ja) 切削インサート
WO2011122553A1 (ja) 切削工具
JP5413047B2 (ja) 複合焼結体
KR102107879B1 (ko) 표면 피복 절삭 공구
CN104044308A (zh) 表面包覆切削工具
WO2017174801A1 (en) Coated cutting tool
KR100681741B1 (ko) 고속절삭가공에서 경질피복층이 우수한 내마모성을발휘하는 표면피복 초경합금제 절삭공구
WO2017094628A1 (ja) 工具および被覆工具
Kumar et al. Comparative evaluation of performances of TiAlN-, AlCrN-and AlCrN/TiAlN-coated carbide cutting tools and uncoated carbide cutting tools on turning EN24 alloy steel
CN102574223B (zh) 旋转工具
JP4888659B2 (ja) 刃先交換型切削チップ
WO2018070195A1 (ja) 表面被覆切削工具
JP4607954B2 (ja) ＴｉＣＮ基サーメットおよび切削工具ならびにこれを用いた被削物の製造方法
US7897272B2 (en) Wear-resistant structure
JP3931325B2 (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3659217B2 (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP6756819B2 (ja) 切削インサート及び切削工具
JP7388431B2 (ja) 超硬合金及びそれを基材として含む切削工具
JP6443207B2 (ja) 超硬合金及び切削工具
JP5680465B2 (ja) 刃先交換型切削チップおよびそれを用いた切削加工方法、ならびに刃先交換型切削チップの製造方法
WO2024014412A1 (ja) サーメット焼結体、サーメット工具および切削工具
CN104668597B (zh) 耐崩刀性优异的表面包覆切削工具
WO2022172729A1 (ja) 超硬合金及びそれを基材として含む切削工具
WO2023032582A1 (ja) 被覆工具および切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018501749

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187024315

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020187024315

Country of ref document: KR

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

Ref document number: 17756569

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17756569

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1