WO2022085649A1 - サーメット製インサート及びこれを備えた切削工具 - Google Patents
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Abstract
本開示のサーメット製インサート（１）は、第１面（５）と、第２面（７）と、第１面（５）および第２面（７）の稜線の少なくとも一部に位置する切刃（１１）と、第１面（５）の反対に位置する第３面（９）と、第１面（５）から第３面（９）にわたる貫通孔（１５）と、を有する。貫通孔（１５）を構成する内壁（１７）は、少なくとも中央部に、基体の内部よりも結合相の含有率が高い結合相富化層（１９）を有する。中央部における結合相富化層（１９）の厚みＴ１は、端部における結合相富化層（１９）の厚みＴ２よりも厚い。厚みＴ１は、１μｍ以上、２０μｍ以下であり、厚みＴ２は、０．２μｍ以上、６μｍ以下である。また、第１面（５）は、チップブレーカ（５０）を備える。チップブレーカ（５０）の算術平均粗さＲａは、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０５μｍ以下である。
Description
本開示は、切削加工において用いられるサーメット製インサート及びこれを備えた切削工具に関する。
現在、切削工具や耐摩耗性部材、摺動部材等の耐摩耗性や摺動性、耐チッピング性を必要とする部材の基体として、チタン（Ｔｉ）を主成分とするサーメットが広く使われている。
例えば、特許文献１では、工具本体への取り付け用貫通孔を有する表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートが記載されている。特許文献１においては、負荷の高い切削においても異常損傷が少ないインサートを提供するために、取り付け用貫通孔の内面に金属シミダシ層を設けることが記載されている。
本開示のインサートは、硬質粒子と結合相とを含有するサーメットである基体を具備するサーメット製インサートである。本開示のサーメット製インサートは、第１面と、第２面と、第１面および第２面の稜線の少なくとも一部に位置する切刃と、第１面の反対に位置する第３面と、第１面から第３面にわたる貫通孔と、を有する。貫通孔を構成する内壁は、少なくとも中央部に、基体の内部よりも結合相の含有率が高い結合相富化層を有する。中央部における結合相富化層の厚みＴ１は、内壁の端部における結合相富化層の厚みＴ２よりも厚い。厚みＴ１は、１μｍ以上、２０μｍ以下であり、厚みＴ２は、０．２μｍ以上、６μｍ以下である。また、第１面は、チップブレーカを備える。チップブレーカの算術平均粗さＲａは、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０５μｍ以下である。
＜インサート＞
以下、本開示のサーメット製インサート（以下、単に「インサート」と記載する。）及びこれを備えた切削工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示のインサートは、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削工具においても同様である。
以下、本開示のサーメット製インサート（以下、単に「インサート」と記載する。）及びこれを備えた切削工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示のインサートは、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削工具においても同様である。
切削加工において用いられるサーメット製インサートにおいては、異常損傷が少ないことが望まれる。本開示は、異常損傷が少ないサーメット製インサート及びこれを備えた切削工具を提供する。
本開示のインサートは、硬質粒子と結合相とを含有するサーメットである基体を有する。硬質粒子は、例えば、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、（ＴｉＭ）ＣＮ（Ｍは、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖから選ばれる一種以上）である。結合相は、ＮｉやＣｏなどの鉄族金属を主成分とする。なお、主成分とは、構成成分のうち５０質量％以上を占めるものである。
図１、２に示すように、本開示のインサート１の形状は、例えば、四角板形状であってもよい。図１における上面である第１面５は、いわゆるすくい面である。また、インサート１は、第１面５に繋がる側面である第２面７を有している。
インサート１は、第１面５の反対に位置する下面である第３面９を有している。第２面７は、第１面５及び第３面９のそれぞれにつながっている。
本開示のインサート１は、第１面５と第２面７とが交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃１１を有している。言い換えれば、本開示のインサート１は、すくい面と逃げ面とが交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃１１を有している。切刃１１は、第１面５と第２面７とに連続する第４面を有していてもよい。第４面は、第１面５と第２面７との角部を斜め且つ直線的に削ったＣ面（チャンファー面）であってもよい。また、第４面は、第１面５と第２面７との角部を丸めたＲ面（ラウンド面）であってもよい。
インサート１においては、第１面５の外周の全体が切刃１１となっていてもよいが、インサート１はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、四角形のすくい面における一辺のみ、言い換えれば、４つの第４面のうちの一つに切刃１１を有するものであってもよい。
本開示のインサート１は、第１面５から第３面９にわたり、基体３を貫通する貫通孔１５を有している。図３に示すように、貫通孔１５を構成する内壁１７には、少なくとも中央部１７ａにおいて、結合相富化層１９が存在している。結合相富化層１９は、硬質粒子および結合相を含有し、基体３の内部よりも結合相の含有率の高い領域である。基体３の内部とは、基体３の表面から５００μｍ以上離れた部分を意味する。結合相富化層１９は、貫通孔１５の内壁１７の全てに存在する必要はなく、少なくとも中央部１７ａに位置していればよい。
中央部１７ａは、貫通孔１５を深さ方向に９等分したときの真ん中である。また、端部１７ｂは、貫通孔１５を深さ方向に９等分したときの端である。
図３に示すように、本開示のインサート１において、貫通孔１５を構成する内壁１７の中央部１７ａにおける結合相富化層１９の厚みＴ１は、貫通孔１５を構成する内壁１７の端部１７ｂにおける結合相富化層１９の厚みＴ２よりも厚い。中央部１７ａにおける結合相富化層１９の厚みＴ１および端部１７ｂにおける結合相富化層１９の厚みＴ２とは、それぞれ平均値である。厚みＴ１および厚みＴ２は、インサート１の断面を金属顕微鏡や電子顕微鏡を用いて観察して測定するとよい。なお、端部１７ｂにおいては、結合相富化層１９が存在していなくともよい。
本開示のインサート１は、このような構成を有することで、ホルダ（図示しない）への固定の際に大きな力が加わる内壁１７を起点としてインサート１が異常損傷することが抑制される。
結合相富化層１９は、基体３に比べて硬度が低く、引用文献１に記載されているような金属シミダシ層よりも硬度が高い。そのため、結合相富化層１９は、金属シミダシ層よりも変形が抑制されている。
上述の構成を有するため、インサート１をクランプによってホルダに固定する際に、内壁１７における中央部１７ａとクランプとの接触において、中央部１７ａにおける結合相富化層１９の抑制された変形により、基体３にかかる局所的な力が小さいため、インサート１が割れにくく、異常損傷しにくい。
インサート１の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、すくい面の一辺の長さが３～２０ｍｍ程度に設定される。また、インサート１の厚みは、例えば１～２０ｍｍ程度に設定される。また、図１においては、四角形状のインサート１を例示したが、例えば、三角形状や円盤状であってもよい。
また、図４に示すように、本開示のインサート１は、内壁１７に繋がる拡径部２１を有していてもよい。貫通孔１５と拡径部２１との境には段差がある。なお、図４に示す例では、拡径部２１の内壁には、結合相富化層１９が存在しないが、拡径部２１にも結合相富化層１９があってもよい。本開示のインサート１において、拡径部２１は、貫通孔１５に含まれない。拡径部２１は、いわゆる、ざぐり面である。拡径部２１の直径は、貫通孔１５の直径よりも、３００μｍ以上大きい。
中央部１７ａにおける結合相富化層１９の厚みＴ１は、１μｍ以上であってもよい。また、厚みＴ１は、２０μｍ以下であってもよい。このような構成によれば、インサート１の異常損傷が抑制される。厚みＴ１は、３μｍ以上であってもよい。また、厚みＴ１は１０μｍ以下であってもよい。
端部１７ｂにおける結合相富化層１９の厚みＴ２は、０．２μｍ以上であってもよい。また、厚みＴ２は６μｍ以下であってもよい。このような構成によれば、インサート１の異常損傷が抑制される。厚みＴ２は、０．６μｍ以上であってもよい。厚みＴ２は、４μｍ以下であってもよい。このような構成によれば、基体３にかかる局所的な力がさらに小さくなることから、インサート１が割れにくくなり異常損傷がさらに抑制される。
図５に示すように、中央部１７ａにおける直径Ｒ１は、端部１７ｂにおける直径Ｒ２よりも大きくてもよい。このような構成を有すると、クランプと、内壁１７との接触面積が大きくなり、クランプ力が増す。
中央部１７ａにおける直径Ｒ１は、端部１７ｂにおける直径Ｒ２よりも５μｍ以上、３０μｍ以下大きくてもよい。このような構成を有するとインサート１の異常損傷が抑制される。
中央部１７ａにおける結合相富化層１９の硬度は、１０ＧＰａ以上、２０ＧＰａ以下であってもよい。このような構成によれば、クランプピンが接触した際に、結合相富化相１９が適度に変形し、クランプ力が増す。中央部１７ａにおける結合相富化層１９の硬度は、インサート１の断面において、露出した結合相富化層１９を、ナノインデンテーション法を用いて測定するとよい。
中央部１７ａにおける結合相富化層１９は、貫通孔１５の貫通軸側に結合相富化層１９よりも結合相の含有量が多い金属層（図示しない）を有していてもよい。この金属層は、硬質層を含まず、金属のみから構成されている。このような構成を有すると、金属層が、後述するクランプと、結合相富化層１９の間で緩衝材として機能するため、インサート１の異常損傷が抑制される。金属層の厚みは、０．３μｍ以上、２μｍ以下であってもよい。
インサート１は、中央部１７ａにおける結合相富化層１９の上に被覆層（図示しない）を有していてもよい。被覆層は、例えば、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮＯ、Ａｌ２Ｏ３などを含む硬質層である。被覆層は結合相富化層１９よりも硬度が高い部分を有する。このような構成を有するとクランプ部の耐摩耗性が増す。被覆層は、単層であってもよく、積層であってもよい。被覆層は、ＣＶＤ法やＰＶＤ法によって形成されるものであってもよい。
図６は、図２に示すＶＩ部の模式的な拡大図である。図６に示すように、インサート１は、すくい面である第１面５に、チップブレーカ５０を有する。一例として、チップブレーカ５０は、第１面５を凹ませた凹部である。チップブレーカ５０は、第１面５から切刃１１に向かって下り傾斜する傾斜面（障壁５１）を有する。
チップブレーカ５０は、被削材の切りくずを障壁５１においてカールさせることで、切りくずを好適に破断したり、切りくずを所望の方向に排出させたりすることができる。かかるチップブレーカ５０を有するインサート１は、切りくずの噛み込みおよび巻き付き等を抑制することができる。これにより、たとえば、巻き付いた切りくずが基体３にぶつかることによるインサート１の異常損傷が低減される。なお、チップブレーカ５０は、少なくとも障壁５１を有していればよく、図示の形状に限定されない。たとえば、チップブレーカ５０は、必ずしも凹部であることを要さず、段差状であってもよい。
チップブレーカ５０の表面粗さは、算術平均粗さＲａで、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０５μｍ以下であってもよい。チップブレーカ５０の表面粗さが大きい（言い換えれば、摩擦係数が大きい）と、被削材の種類によっては、被削材や切りくずがチップブレーカ５０に溶着するおそれがある。溶着が生じ易い被削材としては、たとえばＳＣＭ（クロムモリブデン鋼鋼材）、ＳＣｒ４２０等が挙げられる。かかる溶着が生じると、溶着した被削材や切りくずによってインサート１に局所的な力がかかることでインサート１が欠損するおそれがある。これに対し、チップブレーカ５０の表面粗さを上記範囲とすることで、被削材や切りくずのチップブレーカ５０への溶着を抑制することができる。これにより、インサート１の突発欠損や異常損傷が抑制され、耐チッピング性が向上する。言い換えれば、チッピングが発生するまでの切削時間が延長される。
切刃１１の表面粗さ、言い換えれば、切刃１１が位置する第４面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．１μｍ以下であってもよい。インサート１は、被削材への接触時（食いつき時）に大きな抵抗を受ける。この食いつき時の抵抗は、インサート１の欠損の要因となりうる。これに対し、被削材に最初に接触する箇所である切刃１１の表面粗さを上記範囲とすることで、食いつき時の抵抗を小さくすることができる。これにより、インサート１の欠損、具体的には、被削材への食いつき時に生じる突発欠損をさらに抑制することができる。また、インサート１にチッピングが発生するまでの切削時間が延び、耐チッピング性が向上する。
また、切刃１１（第４面）の表面粗さは、算術平均粗さＲａで、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０４μｍ以下であってもよい。この場合、切刃１１（第４面）として、光沢のある良好な仕上げ面が得られる。
本実施形態においてチップブレーカ５０の算術平均粗さＲａ及び切刃１１の算術平均粗さＲａを測定するには、カットオフ値を０．０８ｍｍに固定する以外はＪＩＳＢ０６０１－２０１３規格に準じて、チップブレーカ５０及び切刃１１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。切刃１１の算術平均粗さＲａを測定する場合、切刃１１に沿った方向での表面形状を測定すればよい。第１面５が円形であって切刃１１が円弧形状の場合は、切刃１１に沿った曲線上で表面形状を測定すればよい。
＜インサートの製造方法＞
以下に本開示のインサートの製造方法を説明する。
以下に本開示のインサートの製造方法を説明する。
本開示のインサートの製造に用いられる原料粉末は、一般的にサーメットの製造で用いられるものである。本開示のインサートは、基体の組成及び焼成条件並びに基体の加工方法を工夫することで得ることができる。
基体は、例えば、硬質粒子であるＴｉＣＮを４０質量％以上、８０質量％以下含有し、結合相であるＣｏを６質量％以上、３０質量％以下、含有するものであってもよい。また、さらに特性向上のために、基体は、ＷＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＶＣ、ＺｒＣなどを含有してもよい。
上述の組成を有する原材料を用いて、焼成後に貫通孔となる空間を有する形状に成形する。その後、例えば、１４００℃以上、１６００℃以下の温度で焼成する。この焼成雰囲気をＮ２分圧雰囲気下としてもよい。
Ｎ２分圧を１ｋＰａ以上にすると、焼成後の結合相富化層の厚みは厚くなる。また、原料として用いる硬質粒子の平均粒子径ｄ５０を０．７μｍ以下とすると貫通孔の貫通軸（図示しない）側に結合相富化層よりも結合相の含有量が多い金属層を有する結合相富化層が得られる。
なお、上記の成形時に、成形圧が大きいと焼成時の変形を抑制することができる。一方、成形時に成形圧を小さくすると、内壁の中央部における直径Ｒ１が、端部における直径Ｒ２よりも大きくなりやすい。成形圧と変形の関係は、組成や焼成温度によって変化するため、種々組み合わせて調整するとよい。
例えば、焼成後に回転するブラシを貫通孔の両端部から貫通孔に挿入して貫通孔の内壁を研磨し、中央部における結合相富化層の厚みＴ１が端部における結合相富化層の厚みＴ２よりも厚くなるように加工することで、本開示のインサートを得ることができる。なお、ブラシは貫通孔の両側から挿入してもよく、片方から２度に分けて挿入してもよい。
その後、必要に応じて被覆層（図示しない）を設けてもよい。被覆層は、いわゆる、硬質膜であればよく、例えば、ＰＶＤ法やＣＶＤ法で形成するとよい。被覆膜は単層であってもよく、積層膜であってもよい。
被覆膜としては、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＡｌＮなどの公知の材質を用いることができる。上述の例以外の材質の被覆膜を用いてもよい。
また、焼成後の時点で、貫通孔以外の領域、例えば、第１面、第２面や第３面において結合相富化層が存在する場合があるが、必要に応じて結合相富化層を除去してもよい。
チップブレーカの表面粗さは、たとえば基体の表面にブラスト加工を施すことによって調整することが可能である。ブラスト加工は、具体的には、セラミック砥粒を混合した溶液と圧縮空気とを混合した混合物（スラリー）を、基体の表面に衝突させる加工方法である。セラミック砥粒としては、例えばアルミナ等が挙げられる。セラミック砥粒の平均粒径は１０μｍ以下であってもよい。セラミック砥粒の平均粒径が１０μｍを超えると、基体表面の粗さが荒れ、上記範囲外の面粗さとなるおそれがある。
切刃の表面粗さは、たとえば、ブラシ、弾性砥石、ブラスト、等の研磨方法によって切刃のみを研磨することによって調整することが可能である。研磨方法としては、ブラシ研磨を行ってもよい。この時、豚毛ブラシのような撓りやすいブラシと、平均粒径４μｍ以下、好ましくは平均粒径０．５μｍ以上２．５μｍ以下の微粒のダイヤモンド粉末と、潤滑油を混ぜた研磨液を用いてもよい。つづいて、ブラシ研磨でのブラシ毛の突き出し量を０．５ｃｍ以上５ｃｍ以下、平均粒径０．５μｍ以上２．５μｍ以下の微粒のダイヤモンド粉末と、潤滑油を混ぜた研磨液を用いてブラシ研磨を行う。この時、インサートの形状と同形状の窪みがあるケースにインサートをセットして加工する。その際、切刃高さとケースの上面が同じ高さになるようにし、かつ、ケースとインサート外周とのクリアランスは０．５ｍｍ以内となるようにする。また、ブラシ毛の先端をケースの上面と同じ高さになるようにセットし、研磨加工を行ってもよい。
これにより、チップブレーカのみを研磨加工することができる。したがって、切刃の面粗さを所望の範囲としつつ、チップブレーカの面粗さを所望の範囲に調整することができる。また、切刃にマスキングを行い、チップブレーカをなす部分にブラシや弾性砥石、ブラスト、等の研磨方法を用いて、チップブレーカの表面粗さを調整してもよい。
次に、切刃のみをブラシ、弾性砥石、ブラスト、等の研磨方法によって研磨することによって切刃の表面粗さを調整する。研磨方法としては、ブラシ研磨を行ってもよい。この時、ブラシ研磨でのブラシ毛の突き出し量を０．５ｃｍ以上５ｃｍ以下、好ましくは２．５ｃｍ以上３．５ｃｍ以下とし、平均粒径４μｍ以下、好ましくは平均粒径０．５μｍ以上２．５μｍ以下の微粒のダイヤモンド粉末と、潤滑油を混ぜた研磨液を用いてもよい。これにより、チップブレーカの面粗さを所望の範囲としつつ、切刃の面粗さを所望の範囲に調整することができる。また、チップブレーカにマスキングを行い、切刃をなす部分にブラシや弾性砥石、ブラスト、等の研磨方法を用いて、切刃の表面粗さを調整してもよい。また、チップブレーカにマスキングを行い、切刃をなす部分にブラシや弾性砥石、ブラスト、等の研磨方法を用いて、切刃の表面粗さを調整してもよい。
＜切削工具＞
次に、本開示の切削工具について図面を用いて説明する。
次に、本開示の切削工具について図面を用いて説明する。
本開示の切削工具１０１は、図７に示すように、例えば、第１端（図７における上端）から第２端（図７における下端）に向かって延びる棒状体である。切削工具１０１は、図７に示すように、第１端側（先端側）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。
また、図８に示すように、インサート１の貫通孔１５（図１参照）には、クランプ１０７が挿入されている。図８に示す例では、クランプ１０７は、中央部１７ａに位置する結合相富化層１９（図２参照）と直接または間接的に接触している。なお、間接的にクランプ１０７と結合相富化層１９が接触するとは、結合相富化層１９とクランプ１０７との間に金属層や被覆層が存在する状態を意味する。クランプ１０７が接触する結合相富化層１９は、基体３よりも変形しやすいため、インサート１に局所的に強い力がかかりにくい。また、結合相富化層１９を有すると、クランプ１０７と結合相富化層１９との接触面積が大きいため、インサート１が切削時にポケット内で動きにくい。このような効果が相まって、本開示のインサート１は、異常損傷しにくい。切削工具１０１は、インサート１を備えているため、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。
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（不図示）が挟まれていてもよい。
インサート１は、すくい面及び逃げ面が交わる稜線における切刃１１として用いられる部分の少なくとも一部がホルダ１０５から外方に突出するようにホルダ１０５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１５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の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いてもよい。
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１０１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、溝入れ加工及び端面加工などが挙げられる。なお、切削工具１０１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１０１に上記の実施形態のインサート１を用いてもよい。
以下に、本開示のインサートについて、説明する。
基体は、以下のように作製した。ＴｉＣＮを４０質量％、ＴｉＮを１２質量％、ＷＣを２０質量％、ＮｂＣを８質量％、Ｃｏを２０質量％、その他不可避炭化物を含む原料粉末原料粉末にバインダーを添加した後、プレス成型によって、所望の形状に整え、貫通孔を有する工具形状の成形体を作製した。これらの原料粉末は、一般的に、サーメットの製造で用いられるものである。本開示の基体の組成も特別なものではない。その後、バインダー成分を除去した後、３ｋＰａの窒素雰囲気で、１５３０℃の温度で１時間保持する条件で焼成し、貫通孔の内壁に金属層を有する結合相富化層を具備するインサートを得た。
その後、貫通孔の内壁をブラシで研磨して、表１に示す構成のインサートを作製した。なお、結合相富化層が存在しない、あるいは結合相富化層の厚みが薄い部分は、ブラシによる研磨時間を長くしたものである。
表１に示す試料Ｎｏ．１～２３の試料のうち、試料Ｎｏ．１、２、３、４、１１、１２、１３、１４、１５、１９、２０、２２、２３は、比較例であり、試料Ｎｏ．５～１０、１６～１８、２１は、実施例である。
なお、いずれのインサートも第１面、第２面、第３面をブラスト処理して、結合相富化層を除去した。
ブラシによる研磨は、豚毛ブラシに０．１～３μｍのダイヤモンド粉末と潤滑油を混ぜた研磨液を塗布し、この豚毛ブラシを回転させながら、貫通孔、チップブレーカおよび切刃について行った。
結合相富化層の中央部および端部における厚み、中央部における直径Ｒ１および端部におけるＲ２は、基体を厚さ方向に貫通軸を含む面で切断して得られた断面で測定した。
また、インサートの断面を用いて基体の内部における硬度、結合相富化層の硬度を測定したところ、結合相富化層の硬度は基体の内部における硬度よりも低かった。
得られたインサートをホルダのポケットに入れ、インサートの貫通孔にクランプを挿入して、このクランプでインサートを固定した。そして、以下の条件で、切削試験を行った。
＜切削試験＞
被削材：ＳＣｒ４２０
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：チッピングが発生するまでの切削時間について評価した。
被削材：ＳＣｒ４２０
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：チッピングが発生するまでの切削時間について評価した。
本開示のインサートの構成を有さない、試料Ｎｏ．１、２、３、４、１１、１２、１３、１４、１５、１９、２０、２２、２３は、チッピングが発生するまでの切削時間が短く異常損傷が発生した。本開示のインサートは、インサートがホルダによく保持されており、異常損傷が抑制されていた。また、チッピングが発生するまでの切削時間が長くなり、加工した被削材の面粗度も良好であった。
以上の結果から、チップブレーカの表面粗さＲａは、０．０５μｍ以下であることが好ましい。また、切刃の面粗さＲａは、０．１μｍ以下であってもよく、さらに好ましくは０．０４μｍ以下であってもよい。
以上説明した、本開示のサーメット製インサート及びこれを備えた切削工具は、一例であり、本願の要旨を逸脱しない限り、異なる構成を有していてもよい。
１・・・インサート
３・・・基体
５・・・第１面
７・・・第２面
９・・・第３面
１０・・・第４面
１１・・・切刃
１５・・・貫通孔
１７・・・内壁
１７ａ・・中央部
１７ｂ・・端部
１９・・・結合相富化層
２１・・・拡径部
Ｔ１・・・中央部における結合相富化層の厚み
Ｔ２・・・端部における結合相富化層の厚み
Ｒ１・・・中央部における直径
Ｒ２・・・端部における直径
１０１・・・切削工具
１０３・・・ポケット
１０５・・・ホルダ
１０７・・・クランプ
３・・・基体
５・・・第１面
７・・・第２面
９・・・第３面
１０・・・第４面
１１・・・切刃
１５・・・貫通孔
１７・・・内壁
１７ａ・・中央部
１７ｂ・・端部
１９・・・結合相富化層
２１・・・拡径部
Ｔ１・・・中央部における結合相富化層の厚み
Ｔ２・・・端部における結合相富化層の厚み
Ｒ１・・・中央部における直径
Ｒ２・・・端部における直径
１０１・・・切削工具
１０３・・・ポケット
１０５・・・ホルダ
１０７・・・クランプ
Claims (9)
- 硬質粒子と結合相とを含有するサーメットである基体を具備するサーメット製インサートであって、
該サーメット製インサートは、
第１面と、
第２面と、
前記第１面および前記第２面の稜線の少なくとも一部に位置する切刃と、
前記第１面の反対に位置する第３面と、前記第１面から前記第３面にわたる貫通孔と、を有し、
前記貫通孔を構成する内壁は、少なくとも中央部に、前記基体の内部よりも前記結合相の含有率が高い結合相富化層を有し、
前記中央部における前記結合相富化層の厚みＴ１は、前記内壁の端部における前記結合相富化層の厚みＴ２よりも厚く、
前記厚みＴ１は、１μｍ以上、２０μｍ以下であり、
前記厚みＴ２は、０．２μｍ以上、６μｍ以下であり、
前記第１面は、チップブレーカを備え、
前記チップブレーカの算術平均粗さＲａは、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０５μｍ以下である、サーメット製インサート。 - 前記切刃は、前記第１面と前記第２面とに連続する第４面を有し、
前記第４面の算術平均粗さＲａは、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．１μｍ以下である、請求項１に記載のサーメット製インサート。 - 前記第４面の算術平均粗さＲａは、カットオフ値０．０８ｍｍの場合、０．０４μｍ以下である、請求項２に記載のサーメット製インサート。
- 前記中央部における直径Ｒ１は、前記端部における直径Ｒ２よりも大きい、請求項１～３のいずれか一つに記載のサーメット製インサート。
- 前記直径Ｒ１は、前記直径Ｒ２よりも５μｍ以上、３０μｍ以下大きい、請求項４に記載のサーメット製インサート。
- 前記中央部における前記結合相富化層の硬度は、１０ＧＰａ以上、２０ＧＰａ以下である、請求項１～５のいずれか一つに記載のサーメット製インサート。
- 前記中央部における前記結合相富化層は、前記貫通孔の貫通軸側に前記結合相富化層よりも前記結合相の含有量が多い金属層を有する、請求項１～６のいずれか一つに記載のサーメット製インサート。
- 前記中央部における前記結合相富化層の上に被覆層を有し、該被覆層は、前記結合相富化層よりも硬度が高い部分を有する、請求項１～７のいずれか一つに記載のサーメット製インサート。
- 第１端から第２端に亘る長さを有し、前記第１端側に位置する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１～８のいずれか一つに記載のサーメット製インサートと、
該サーメット製インサートの前記貫通孔に挿入されたクランプと、を有する切削工具。
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|---|---|---|---|
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| DE112021005542.9T DE112021005542T5 (de) | 2020-10-21 | 2021-10-18 | Cermet-Einsatz und Schneidwerkzeug, welches mit dem Cermet-Einsatzbereitgestellt ist |
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|---|---|---|---|
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| WO2024014412A1 (ja) * | 2022-07-11 | 2024-01-18 | 京セラ株式会社 | サーメット焼結体、サーメット工具および切削工具 |
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| JPH05178666A (ja) * | 1991-05-24 | 1993-07-20 | Sandvik Ab | 焼結チタン基炭窒化物とその製法 |
| JPH08281503A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Sandvik Ab | 切削インサートとその製造方法 |
| JP2012245581A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートおよびその製造方法 |
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2021
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| WO2024014412A1 (ja) * | 2022-07-11 | 2024-01-18 | 京セラ株式会社 | サーメット焼結体、サーメット工具および切削工具 |
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| DE112021005542T5 (de) | 2023-08-10 |
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