JP2002144108A - 使用状態表示層付きチッププレート、その製造方法及び使用状態表示層付きチッププレートを備えた工具 - Google Patents

使用状態表示層付きチッププレート、その製造方法及び使用状態表示層付きチッププレートを備えた工具

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JP2002144108A
JP2002144108A JP2001282295A JP2001282295A JP2002144108A JP 2002144108 A JP2002144108 A JP 2002144108A JP 2001282295 A JP2001282295 A JP 2001282295A JP 2001282295 A JP2001282295 A JP 2001282295A JP 2002144108 A JP2002144108 A JP 2002144108A
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ボルフガング・ベッチ
Jorg Drobniewski
ヨルク・ドローブニェフスキー
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用済み切刃及び未使用の切刃に続く逃げ面
とそれぞれ別の色になるようにすることによって切刃、
チッププレートの使用済み、未使用を簡単に識別可能な
チッププレート、その製造方法及びこのチッププレート
を取り付けた工具を提供する。 【解決手段】 本体２をすくい面を形成する上面６とこ
れに隣接し逃げ面を形成する側面４，５と底面３とで形
成し、上面６及び側面４，５を減摩材料から成る基層１
４を形成し、上面６と側面４，５により形成される切刃
８，９，１０，１１に続いて側面４，５の基層１４の部
分に摩耗しやすくかつ基層１４と明瞭に異なる色を有し
切削加工によって発生する高温度により変色する材料よ
り成る使用状態表示層１５を形成してチッププレート１
を構成し、使用状態表示層１５における色によって切刃
及びチッププレートが未使用であるか使用済みであるか
を簡単に検出することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工作物切削加工用切
削工具に使用される切削チップ（以下、チッププレート
という）、その製造法及びこの切削チップを供えた工具
に関する。
【０００２】
【従来の技術】フライス工具及び工作物の切削加工用の
その他の工具はしばしば単数個又は複数個のチッププレ
ートを備えている。チッププレートは、有効寿命が限ら
れているから、時折交換しなければならない。その場
合、切刃が１個しかない場合は、チッププレートも交換
しなければならない。しかし、複数個の切刃を持つチッ
ププレートはチッププレート座で何回も向きを変え、即
ち、未使用の切刃を切削位置に設置するようにして、別
の切削位置で使用することができる。場合によっては、
切刃を別のチッププレート座に付け直してここで未使用
の切刃を利用することもできる。
【０００３】一方では切刃がまだ使用していないのにチ
ッププレートが取り替えられたり向きを変えられるのを
防止するため、他方では交換又は方向転換の際に使用済
みの切刃が使用済みとして認識されずに看過されてしま
うのを防止するために、上述の操作は若干の注意を要す
る。
【０００４】複合コーティングを備えたチッププレート
が欧州特許第０９０８２５９号明細書により知られてい
る。すくい面は摩耗を減少する表面と低い摩擦係数とを
有し衝撃に強い材料を備えている。これに対して、逃げ
面はすくい面のコーティングの切削材又は切削材の組合
せより高い耐摩耗性と大きな硬さを有する切削材又は切
削材の組合せでコーティングされている。それによって
逃げ面の摩耗と工作物の表面性状及び寸法精度が改善さ
れるとされている。
【０００５】しかしながら、上述の問題はそれでは解決
されない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、チッ
ププレート（切削チップ）を使用する切削工具の保守を
容易にするチッププレート、その製造法及びこのチップ
プレートを取り付けた工具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、チッププレ
ートを、底面、側面及び上面から成る本体で形成し、そ
の内の少なくとも１つをすくい面とし、別の少なくとも
１つを逃げ面に形成し、本体に基層を設け、逃げ面上に
基層の色と異なる色の使用状態表示層を設けて構成して
解決される。又、この課題は、チッププレートの製造方
法を、本体上に、まず減摩被膜、次にこれと別色の使用
状態表示層を設け、該使用状態表示層の所定の区域を後
で除去する構成にして解決される。更にまた、この課題
は、チッププレートを保持する工具は、逃げ面を確定す
るようにチッププレートを保持する構成にすることによ
り解決される。
【０００８】本発明に係るチッププレートは、単数個又
は複数個の逃げ面に、この面又はそれに形成された層の
色と異なる色の摩滅しやすい使用状態表示層を備えてい
る。その場合、使用状態表示層は逃げ面又はその上に形
成された層となるべく大きな色コントラストが生じるよ
うにされる。逃げ面に被着（コーティング）された使用
状態表示層は、チッププレートをなるべく短い時間例え
ば数分間切削作業した後に明瞭な加工痕を示し、少なく
とも部分的に摩滅して、色の異なる下地が見えるように
なる性質を有するようにする。可能な実施形態では使用
状態表示層は耐摩耗性に乏しく、それどころか比較的摩
滅し易く、例えば、下地への付着力が弱くなっている。
また、この使用状態表示層は、チッププレートが使用さ
れると直ちに変色するようになっているとよい。
【０００９】さらに又はその代わりに、当該の隣接の切
刃がすでに使用されたことを表示するために、使用状態
表示層は別様に色変化するものとすることができる。例
えば、使用状態表示層は、例えば、２００℃の限界温度
を超える温度上昇で作動する切刃の近傍だけが変色する
感熱性のものであってよい。そして、変色は酸化その他
の変化に基づくもので、不可逆的であることが望まし
い。隣接する切刃が短時間だけ使用された時でも、この
切刃に隣接する逃げ面区域が少なくとも短時間限界温度
を超える温度になると、使用状態表示層が変色し、それ
が持続的にはっきり見えるようにする。熱の作用による
変色は、使用中に工作物と直接接触しないが使用された
切刃に隣接している逃げ面区域も変色して見分けがつく
という利点がある。
【００１０】上記の使用状態表示層に変色が生じている
か否かによって、チッププレートがすでに使用された
か、どの切刃が未使用であるかを簡単かつ容易に識別す
ることができる。従って、チッププレートを適宜に交換
し又はその向きを適宜に変えることができる。特にすで
に使用済みのチッププレートを交換すべきことを保守の
際に看過してしまったり、未使用のチッププレートを使
用せずに新しいものに交換してしまったり、チッププレ
ートの向きを変えるときにすでに使用済みの切刃を切削
位置に設定してしまったり、又は未使用の切刃を使用せ
ずに未使用のままにしてしまったりすることが回避され
る。従って、本発明に係るチッププレートによって当該
の切削工具の保守が大幅に簡素化される。
【００１１】使用状態表示層は淡色に、例えば、黄色に
又は黄色味がかった光沢を有するように形成し、すくい
面は黒ずんだ色に形成することが望ましい。すくい面は
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の被膜にすることが望ま
しい。Ａｌ2Ｏ3層の上にも下にも別の層を設けることも
できる。こうしてチッププレートを多重に被覆（コーテ
ィング）することができ、その際Ａｌ2Ｏ3層は減摩被膜
を成す。しかし、これはさらに補助表層を保持してもよ
い。また、Ａｌ2Ｏ3層の代わりに、同じ又は更によりよ
い性質を有する摩耗防止層を設けることもできる。
【００１２】本発明に係るチッププレートを製造するた
めに、まず、本体の全体に、即ち側面と上面及び場合に
よっては底面にも、減摩被膜はＡｌ2Ｏ3層を含む被膜を
被着（コーティング）する。一番上の層として例えば窒
化物層（例えばＴｉＮ）を被着（コーティング）するこ
とができる。この層は側面と上面、場合によっては底面
の全面を覆うように形成してから大きな摩耗が負荷され
る面から除去するようにするとよい。特に使用状態表示
層として使用する窒化物層はすくい面から取り除かれて
いることが望ましい。これは機械的除去、例えば、ブラ
シ操作又はブラスト加工（サンドブラスチング）で行な
うことができる。その場合、すくい面だけでなく、続く
切刃も露出し、使用状態表示層が切刃まで全体に広がら
ないようにすることが望ましい。
【００１３】ブラシ又はブラスト加工操作は同時に切刃
の後処理をも行うことになって、それによって切刃及び
すくい面の区域の被覆が平滑化される。このことは切粉
の流れに良い影響を及ぼし、チッププレートの寿命の向
上に寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を実
施形態に基づいて説明する。
【００１５】図１に長方形プレートとして形成されたチ
ッププレート（切削チップ）１が示されている。チップ
プレート１は、例えば、超硬合金製の本体２を有する。
本体２は焼結炭化タングステン又はその他の超硬材料に
することができる。また、本体２をセラミック材料で形
成することも可能である。
【００１６】チッププレート１は底面３、複数の側面
４，５及び上面６を有する。固定孔として使用される貫
通孔７が上面６と底面３を貫通する。必要な場合、固定
孔の他に又はその代わりに、別の固定手段を設けること
もできる。
【００１７】上面６はチッププレート１を所定通りに取
り付ける場合にすくい面を成し、側面４，５は逃げ面に
なっている。すくい面６と側面４，５との間に切刃８，
９，１０，１１が形成されている。本実施形態では切刃
は直線状に形成されている。
【００１８】すくい面６は平坦な面として示されてい
る。必要な場合、すくい面は他の構造、例えば、チップ
凹部(Spanmulden)、チップブレーカ等を有してもよい。
同じことが逃げ面４，５にも当てはまる。逃げ面は図１
に平坦な面として示されているが、必要な場合、（複数
の面区域に区分する）面取りをし又は別の仕方で平坦な
面と異なる形状にすることもできる。
【００１９】必要な場合、切刃８，９，１０，１１を縦
方向に直線形状と異なる湾曲又は屈折した形状に形成す
ることができる。例えば、切り刃９を切刃の代表として
示している図４で明らかなように、切刃はアールが付け
られている。またチッププレート１に施したコーティン
グ１２の構造を図４に示す。側面５と上面６とを延びる
基層１４がコーティング１２に含まれる。基層１４は多
重に構成することができ、減摩被膜乃至は摩耗防止層を
成す。基層１４は、例えば、Ａｌ２Ｏ3層であるかこれ
を含むことができる。例えば、本体２の上にまず基層１
４、その上に付着剤層、そしてこの上に再びＡｌ2Ｏ3層
を形成することができる。この３層系は全体として摩耗
防止層１４を成す。
【００２０】また、コーティング１２には、少なくとも
切刃９に続いて逃げ面５に被膜（コーティング）された
使用状態表示層（以下、単に「表示層」という）１５が
設けられている。本実施形態では、表示層１５は黄色又
は黄銅色の外観を呈する窒化チタン層である。これに対
して、その下層の摩耗防止層１４は黒色又は黒ずんだ色
である。
【００２１】表示層１５は最適な摩擦的性質を持つもの
でなく、かつ、比較的薄い。表示層１５はチッププレー
ト１の製造の際に摩耗防止層（基層）１４の上に被着
（コーティング）されるが、その後直ぐに、少なくと
も、摩耗防止層１４の摩擦的性質が要求される面区域か
らは取り除かれる。この面区域は特にすくい面である上
面６が切粉と接触する部分である。すくい面６から表示
層１５の部分を除去することは化学的、又は、例えば、
ブラシ掛け又はその他の摩滅による除去例えばサンドブ
ラストによる除去などの物理的又は機械的方法で行なわ
れる。その上、このようなブラスト加工は、こうして再
び露出した摩耗防止層１４及び切刃９を平滑にする効果
がある。
【００２２】以上述べたチッププレート１は、図１に示
すように未使用状態では無傷のままである逃げ面４，５
を有する。特に切刃８，９に続く逃げ面はなお元の色を
有し、それによって切刃８，９が未使用であったことを
示す。側面４，５がＴｉＮでコーティングされている場
合は、切刃８，９に続く表示層１５の部分は、未使用状
態では、輝く黄銅色になっている。これに対してすくい
面６はＡｌ2Ｏ3コーティングをしたチッププレートの代
表的な比較的黒ずんだ色又はほぼ黒色の外観を呈する。
【００２３】以下の説明のために、チッププレート１は
切削工具の工具本体に取付けられており、切刃９が有効
切刃を成す場合を考える。切削工具が使用されると直ち
に切刃９が工作物の材料に接触し、工作物の材料を切削
加工し始める。特に、切刃９とすくい面６の区域では摩
耗防止層１４によりチッププレートの摩耗は少ない。と
ころが、切刃９による切削が開始すると、この切刃９に
隣接する区域の表示層１５が変色して、逃げ面５に比較
的大きな初期変化を生じる。変色した区域では表示層１
５と別の色になり、場合によってはこれより遙かに黒ず
んだ摩耗防止層１４が見えるようになる。このため、図
２に示すように切刃９に続いて黒ずんで変色した摩滅区
域１６が生じる。変色した摩滅区域１６は直ちにかつ容
易に識別される。変色は熱に原因する変化であり、例え
ば、酸化現象の結果起こるものである。図２に示したよ
うにこの区域の表示層１５が、例えば、焼もどし色を呈
することによって、ここに変色区域１７が形成される。
これは切刃９による工作物の切削加工の結果起こる切刃
の温度上昇に由来する。長時間の使用の後に逃げ面５は
図３に示す外観を呈する。ところが、数分の切削作業の
後に早くも図２に示す外観に達するから、例えば、切刃
９はすでに使用されたが、切刃８はまだ全く未使用であ
ることを、取扱者は一見して確認することができる。切
刃８が初めて使用されると、図３に示す外観を呈する。
この場合も、逃げ面４に切刃８に続いて黒ずんだ区域１
８を生じ、切刃８が使用されたことを示す。
【００２４】チッププレート１は４個の使用可能な切刃
８，９，１０，１１を有するスロアウェイチッププレー
トである。切刃８，９，１０，１１の内のどれがすでに
使用され、どれがまだ使用されていないかが表示層１５
の色によって一目で分かる。従って、このようなチップ
プレートを装備した切削工具の保守は特に簡単に行なう
ことができる。
【００２５】上述のように、チッププレート１に摩耗防
止層１４と表示層１５から成る複合コーティングが施さ
れている。なお、表示層は単数個又は複数個の逃げ面
に、即ち、ラジアルチッププレートでは側面に、タンジ
ェンシャルチッププレートでは底面又は上面に形成する
ことが望ましい。表示層１５は隣接する切刃８，９，１
０，１１を短時間でも使用すると表示層１５に明瞭な痕
跡が残って表示層が変色乃至は変質するほど敏感である
から、その下にある別色の層又は材料が見えるようにな
る。明瞭な色コントラスト又は明るさコントラストによ
って、使用した切刃を直ちに簡単に識別することができ
る。逃げ面には摩擦的に不利かもしれないコーティング
を施しても、チッププレートの加工性能に悪影響を及ぼ
さないから、逃げ面を表示面として利用することが特に
有利であることが判明した。
【００２６】このようにして製造されたチッププレート
１は工具の先端部に設けられたチッププレートの受座に
取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逃げ面に使用状態表示層を被覆した、使用前の
本発明に基づくチッププレートの一実施形態の斜視図で
ある。
【図２】一つの切刃を数分使用した後の図１のチッププ
レートの斜視図である。
【図３】２つの切刃を使用後の図１に示すチッププレー
トの斜視図である。
【図４】図１のチッププレートの主要部分の拡大断面図
である。
【符号の説明】
１ チッププレート（切削チップ） ２ 本体 ３ 底面 ４，５ 側面（逃げ面） ６ 上面（すくい面） ７ 貫通孔 ８，９，１０，１１ 切刃 １２ コーティング １４ 基層（減摩被膜、摩耗防止層） １５ 使用状態表示層（表示層） １６ 摩滅区域 １７ 変色区域 １８ 黒ずんだ区域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨルク・ドローブニェフスキー ドイツ連邦共和国、72116 メッスィンゲ ン、ミュールベルク 36 Ｆターム(参考） 3C046 BB05 FF03 FF07

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 底面（３）、側面（４，５）及び上面
    （６）を有し、その内の少なくとも１つがすくい面に、
    別の少なくとも１つが逃げ面として形成された本体
    （２）を有し、該本体（２）に基層（１４）を設け、該
    逃げ面上に該基層（１４）の色と異なる色の使用状態表
    示層（１５）を設けて成ることを特徴とするチッププレ
    ート。
  2. 【請求項２】 前記本体（２）は超硬合金製であること
    を特徴とする請求項１に記載のチッププレート。
  3. 【請求項３】 前記基層は減摩被膜（１４）であること
    を特徴とする請求項１又は２に記載のチッププレート。
  4. 【請求項４】 前記減摩被膜（１４）は少なくとも前記
    すくい面に形成されていることを特徴とする請求項３に
    記載のチッププレート。
  5. 【請求項５】 前記減摩被膜（１４）は前記すくい面及
    び前記逃げ面に形成されていることを特徴とする請求項
    １乃至４のいずれかの１に記載のチッププレート。
  6. 【請求項６】 前記使用状態表示層（１５）が前記逃げ
    面上に形成された前記減摩被膜（１４）の部分上に形成
    されていることを特徴とする請求項５に記載のチッププ
    レート。
  7. 【請求項７】 前記使用状態表示層（１５）が前記逃げ
    面の全面に形成されていることを特徴とする請求項１乃
    至５のいずれかの１に記載のチッププレート。
  8. 【請求項８】 前記使用状態表示層（１５）は摩耗し易
    い材料製であることを特徴とする請求項１乃至７のいず
    れかの１に記載のチッププレート。
  9. 【請求項９】 複数個の利用可能な切刃（８，９，１
    ０，１１）を有することを特徴とする請求項１乃至８の
    いずれかの１に記載のチッププレート。
  10. 【請求項１０】 本体（２）上にまず減摩被膜（１
    ４）、次に、これと別色の使用状態表示層（１５）を設
    け、該使用状態表示層（１５）の所定の区域を後で除去
    して製造することを特徴とするチッププレートの製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれかの１に記
    載のチッププレートを前記逃げ面を確定するように保持
    することを特徴とする記載のチッププレートを備えた工
    具。
JP2001282295A 2000-10-02 2001-09-17 使用状態表示層付きチッププレート、その製造方法及び使用状態表示層付きチッププレートを備えた工具 Pending JP2002144108A (ja)

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