JP2008173754A - Surface-coated cutting tool provided with hard coated layer achieving excellent wear resistance in high speed cutting - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-coated cutting tool provided with a hard coated layer achieving excellent wear resistance in high speed cutting. <P>SOLUTION: This surface-coated cutting tool is constituted by covering a surface of a tool basic body made of tungsten carbide group cemented carbide or titanium carbide nitride group cermet with N layers having average thickness of layers of 1-5 μm and having varying composition (Al, Cr, Si, W, C) in which the maximum amount of Al-Cr-Si containing points and the maximum amount of W-C containing points are alternately and repeatedly existent at a predetermined interval along the direction of thickness of layers. The percentages of contents of Al, Cr, Si, W, and C at the maximum amount of Al-Cr-Si containing point are 0.3-0.5, 0.2-0.35, 0.1-0.2, 0.05-0.25, and 0.05-0.15, respectively, and the percentages of content of Al, Cr, Si, W, and C at the maximum amount of W-C containing point are 0.1-0.25, 0.05-0.15, 0.01-0.05, 0.35-0.45, and 0.25-0.35, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高い発熱を伴う高速切削条件で行った場合にも、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。   The present invention provides a surface-coated cutting tool (hereinafter referred to as a coated tool) that exhibits excellent wear resistance with a hard coating layer even when various types of steel and cast iron are cut under high-speed cutting conditions with high heat generation. )).

一般に、被覆工具には、各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先端部に着脱自在に取り付けて用いられるスローアウエイチップ、前記被削材の穴あけ切削加工などに用いられるドリルやミニチュアドリル、さらに前記被削材の面削加工や溝加工、肩加工などに用いられるソリッドタイプのエンドミルなどがあり、また前記スローアウエイチップを着脱自在に取り付けて前記ソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行うスローアウエイエンドミル工具などが知られている。   In general, for coated tools, throwaway inserts that are detachably attached to the tip of the cutting tool for turning and planing of various steel and cast iron materials, drilling of the work material, etc. Drills and miniature drills, and solid type end mills used for chamfering, grooving, shouldering, etc. of the work material, etc. A slow-away end mill tool that performs cutting work in the same manner as an end mill is known.

被覆工具の一つとして、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、ＡｌとＣｒとＳｉの炭化物・窒化物・炭窒化物[以下、これらを総称して（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）（Ｃ，Ｎ）で示す]層を物理蒸着してなる被覆工具が知られており、そして、前記被覆工具の硬質被覆層は、すぐれた高温硬さ、耐熱性および高温強度を有し、通常の条件下で、各種の一般鋼や普通鋳鉄などの切削に用いた場合には、すぐれた切削性能を発揮することが知られている。   As one of the coated tools, the surface of a tool base composed of a tungsten carbide (hereinafter referred to as WC) -based cemented carbide or titanium carbonitride (hereinafter referred to as TiCN) -based cermet is coated with Al as a hard coating layer. A coated tool formed by physical vapor deposition of a Cr / Si carbide / nitride / carbonitride [hereinafter collectively referred to as (Al, Cr, Si) (C, N)] layer is known. The hard coating layer of the coated tool has excellent high-temperature hardness, heat resistance and high-temperature strength, and is excellent when used for cutting various general steels and ordinary cast irons under normal conditions. It is known to exhibit excellent cutting performance.

さらに、上記の被覆工具が、例えば図２に概略説明図で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置に上記の工具基体を装入し、ヒータで装置内を、例えば５００℃の温度に加熱した状態で、アノード電極と所定組成を有するＡｌとＣｒとＳｉの合金（以下、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金で示す）がセットされたカソード電極（蒸発源）との間に、例えば電流：９０Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガスとして窒素ガスおよび／またはメタンガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気とし、一方上記工具基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記工具基体の表面に、上記（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより製造されることも知られている。
特開２００４−１０６１８３号公報 Further, the above-mentioned coated tool, for example, the above-mentioned tool base is loaded into an arc ion plating apparatus which is a kind of physical vapor deposition apparatus shown schematically in FIG. Between the anode electrode and a cathode electrode (evaporation source) in which an alloy of Al, Cr, and Si having a predetermined composition (hereinafter referred to as an Al—Cr—Si alloy) is set, for example, Arc discharge was generated under the condition of current: 90 A, and simultaneously nitrogen gas and / or methane gas was introduced into the apparatus as a reaction gas to obtain a reaction atmosphere of 2 Pa, for example. It is also known that it is produced by vapor-depositing a hard coating layer composed of the (Al, Cr, Si) CN layer on the surface of the tool base under the condition of applying
JP 2004-106183 A

近年の切削加工装置のＦＡ化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴って切削加工は一段と高速化する傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、これを通常条件での切削加工に用いた場合には問題はないが、これを高い発熱を伴う高速切削条件に用いた場合には、硬質被覆層は切削時に発生する高熱によって過熱され、かなりの温度上昇が避けられず、硬質被覆層が熱塑性変形を生じたり、あるいは、偏摩耗を生じたりする結果、摩耗進行が促進され、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。   In recent years, the use of FA for cutting devices has been remarkable. On the other hand, there has been a strong demand for labor saving and energy saving and further cost reduction for cutting processing, and along with this, cutting processing tends to be further accelerated. In a coated tool, there is no problem when it is used for cutting under normal conditions, but when it is used for high-speed cutting conditions with high heat generation, the hard coating layer is caused by the high heat generated during cutting. As a result of overheating, a considerable increase in temperature is unavoidable, and the hard coating layer undergoes thermoplastic deformation or uneven wear. As a result, the progress of wear is promoted and the service life is reached in a relatively short time. It is.

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に高速切削加工で、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する被覆工具を開発すべく、上記の従来被覆工具に着目し、研究を行った結果、
（イ）例えば図１（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で示される構造の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ蒸着用アークイオンプレーティング装置と炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）蒸着用マグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置を用い、装置中央部に工具基体（例えば、超硬基体）装着用回転テーブルを設け、前記回転テーブルを挟んで、一方側に、所定組成のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金からなるカソード電極（蒸発源）を備えた（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ蒸着用アークイオンプレーティング装置、他方側に、ＷＣ焼結体からなるターゲット（蒸発源）を備えたＷＣ蒸着用マグネトロンスパッタリング装置を対向配設し、また工具基体装着用回転テーブル上に、これの中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に複数の工具基体をリング状に装着し、この状態で装置内雰囲気を窒素雰囲気として、前記回転テーブルを回転させると共に、形成される硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で工具基体自体も自転させながら、前記の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ蒸着用アークイオンプレーティング装置のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金からなるカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、それと同時に、対向配設したＷＣ蒸着用マグネトロンスパッタリング装置のＷＣ焼結体からなるターゲット（蒸発源）にパルス電圧を印加しＷＣをスパッタすると、アークイオンプレーティングとスパッタリングによってＡｌとＣｒとＳｉとＷとＣの窒化物層（以下、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層で示す）が蒸着形成され、そして、上記窒化物層は、回転テーブル上に配置された工具基体が、上記一方側のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金のカソード電極（蒸発源）に最も接近した位置で、相対的に、蒸着層中のＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉの含有割合が最大となって、Ｗ、Ｃの含有割合が最小となる領域（以下、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点という）が形成され、また、前記工具基体が、上記他方側のＷＣ焼結体ターゲット（蒸発源）に最も接近した位置で、相対的に、蒸着層中のＷ、Ｃの含有割合が最大となって、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉの含有割合が最小となる領域（以下、Ｗ−Ｃ最高含有点という）が形成され、上記回転テーブルの回転によって層中には層厚方向に沿って、前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点が回転テーブルの回転速度に応じた所定間隔をもって交互に繰り返し現れると共に、前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有量がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造の蒸着層（以下、組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層という）が形成されること。 In view of the above, the inventors of the present invention focused on the above-mentioned conventional coated tool in order to develop a coated tool that exhibits excellent wear resistance with a hard coating layer, particularly in high-speed cutting, and researched. As a result of
(B) For example, an arc ion plating apparatus and tungsten carbide (hereinafter referred to as WC) having a structure shown in a schematic plan view in FIG. 1 (a) and a schematic front view in FIG. 1 (b). A vapor deposition apparatus provided with a magnetron sputtering apparatus for vapor deposition is provided, and a rotary table for mounting a tool substrate (for example, a carbide substrate) is provided at the center of the device, and a predetermined composition is formed on one side with the rotary table interposed therebetween. Arc ion plating apparatus for (Al, Cr, Si) N deposition provided with a cathode electrode (evaporation source) made of an Al-Cr-Si alloy, and a target (evaporation source) made of a WC sintered body on the other side A magnetron sputtering apparatus for WC vapor deposition is arranged opposite to each other, and a plurality of tool bases are arranged on the rotary table for mounting the tool base at a predetermined distance in the radial direction from the central axis thereof. In this state, the atmosphere inside the apparatus is changed to a nitrogen atmosphere, the rotary table is rotated, and the tool base itself is rotated for the purpose of uniformizing the thickness of the hard coating layer to be formed. Arc discharge is generated between the cathode electrode (evaporation source) and the anode electrode made of an Al—Cr—Si alloy of the (Al, Cr, Si) N deposition arc ion plating apparatus of the above, and at the same time, opposed to each other When a pulse voltage is applied to a target (evaporation source) made of a WC sintered body of a magnetron sputtering apparatus for WC vapor deposition and WC is sputtered, a nitride layer of Al, Cr, Si, W, and C is formed by arc ion plating and sputtering. (Hereinafter referred to as (Al, Cr, Si, W, C) N layer) is formed by vapor deposition, and the nitride layer is a rotary table. Is relatively close to the cathode electrode (evaporation source) of the Al-Cr-Si alloy on one side, and the content ratio of Al, Cr, Si in the deposited layer is relatively maximum. Thus, a region in which the content ratio of W and C is minimized (hereinafter referred to as the Al-Cr-Si highest content point) is formed, and the tool base is a WC sintered body target (evaporation) on the other side. The region where the content ratio of W, C in the vapor deposition layer is relatively maximum and the content ratio of Al, Cr, Si is minimum (hereinafter referred to as WC maximum content) And the highest Al-Cr-Si content point and the W-C highest content point are determined in accordance with the rotational speed of the rotary table. Appears alternately at intervals, and the Al-C From the highest content point of r-Si to the highest content point of WC, from the highest content point of WC to the highest content point of Al-Cr-Si, the content of Al, Cr, Si, W, C is continuous. A vapor deposition layer having a component concentration distribution structure (hereinafter referred to as composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer) is formed.

（ロ）上記組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層において、そのＡｌ成分は高温硬さおよび耐熱性を向上させ、同Ｃｒ成分は高温強度を向上させ、同Ｓｉ成分は一段と耐熱性を向上させ、同Ｗ成分は耐熱塑性変形性を向上させ、さらに、同Ｃ成分は炭化物を形成することにより皮膜硬さを向上させると共に潤滑性を向上させる作用があり、したがって相対的にＡｌ，Ｃｒ，Ｓｉの含有割合が高いＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点では、上記組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層はすぐれた高温硬さ、耐熱性、高温強度を有するが、その反面、耐熱塑性変形性、潤滑性が十分でないために、高速切削条件下では偏摩耗を生じやすいことから、上記組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点における耐熱塑性変形性、潤滑性の不足を補う目的で、すぐれた耐熱塑性変形性、潤滑性を有するＷ−Ｃ最高含有点を厚さ方向に交互に介在させることによって、上記組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層全体として、すぐれた高温硬さ、耐熱性、高温強度、耐熱塑性変形性および潤滑性を具備するようになり、その結果として、高速切削条件下でも偏摩耗を生じることなくすぐれた耐摩耗性を発揮するようになること。
以上（イ）、（ロ）に示される研究結果を得たのである。 (B) In the hard coating layer composed of the above composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer, the Al component improves the high temperature hardness and heat resistance, the Cr component improves the high temperature strength, The Si component further improves the heat resistance, the W component improves the heat-resistant plastic deformation, and the C component acts to improve the film hardness and lubricity by forming carbides. Therefore, at the Al-Cr-Si highest content point where the content ratio of Al, Cr, Si is relatively high, the hard coating layer composed of the above composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer has an excellent high temperature. Although it has hardness, heat resistance, and high-temperature strength, on the other hand, since the heat-resistant plastic deformation and lubricity are not sufficient, uneven wear tends to occur under high-speed cutting conditions, so the above composition change (Al, Cr, Si , W, C) N layer A -In order to compensate for the lack of heat-resistant plastic deformation and lubricity at the Cr-Si highest content point, by alternately interposing the WC highest content points having excellent heat-resistant plastic deformation and lubricity in the thickness direction. As a whole hard coating layer composed of the above composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer, it has excellent high temperature hardness, heat resistance, high temperature strength, heat plastic deformation and lubricity. As a result, excellent wear resistance is exhibited without causing uneven wear even under high-speed cutting conditions.
The research results shown in (a) and (b) above were obtained.

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体を、一方にカソード電極としてＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を、また、他方にターゲットとしてＷＣ焼結材料を設けた蒸着装置の回転テーブル上に載置し、前記工具基体を回転テーブルで回転させながら、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極側でのアークイオンプレーティングと、ＷＣ焼結材料ターゲット側でのスパッタリングにより、工具基体表面にＡｌとＣｒとＳｉとＷとＣの窒化物層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
（ａ）前記硬質被覆層は１〜５μｍの平均層厚を有し、硬質被覆層の層厚方向に沿って、前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極近傍で形成されるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点と前記ＷＣ焼結材料ターゲット近傍で形成されるＷ−Ｃ最高含有点とが０．０３〜０．１μｍの間隔をおいて交互に繰り返し存在し、
（ｂ）前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、
（ｃ）前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極近傍で形成される前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点におけるＡｌ成分、Ｃｒ成分、Ｓｉ成分、Ｗ成分およびＣ成分は、その含有割合（ただし、原子比）を、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒで表したときに、Ｘは０．３〜０．５、Ｙは０．２〜０．３５、Ｚは０．１〜０．２、Ｑは０．０５〜０．２５、Ｒは０．０５〜０．１５で、かつ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足し、
（ｄ）前記ＷＣ焼結材料ターゲット近傍で形成される前記Ｗ−Ｃ最高含有点におけるＡｌ成分、Ｃｒ成分、Ｓｉ成分、Ｗ成分およびＣ成分は、その含有割合（ただし、原子比）を、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒで表したときに、Ｘは０．１〜０．２５、Ｙは０．０５〜０．１５、Ｚは０．０１〜０．０５、Ｑは０．３５〜０．４５、Ｒは０．２５〜０．３５で、かつ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層を蒸着形成してなる、
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被覆工具（表面被覆切削工具）に特徴を有するものである。 This invention was made based on the above research results,
Rotation of a vapor deposition apparatus provided with a tungsten carbide based cemented carbide or titanium carbonitride based cermet, a Al—Cr—Si alloy as a cathode electrode on one side, and a WC sintered material as a target on the other side Placed on the table, while rotating the tool base on the rotary table, arc ion plating on the Al-Cr-Si alloy cathode electrode side and sputtering on the WC sintered material target side on the tool base surface In the surface-coated cutting tool in which a hard coating layer composed of a nitride layer of Al, Cr, Si, W, and C is formed by vapor deposition,
(A) The hard coating layer has an average layer thickness of 1 to 5 μm, and is the highest Al—Cr—Si formed in the vicinity of the Al—Cr—Si alloy cathode electrode along the thickness direction of the hard coating layer. The content point and the WC maximum content point formed in the vicinity of the WC sintered material target are alternately and repeatedly present at intervals of 0.03 to 0.1 μm,
(B) From the Al-Cr-Si highest content point to the WC highest content point, from the WC highest content point to the Al-Cr-Si highest content point, Al, Cr, Si, W, C Have a component concentration distribution structure in which the content ratio of each continuously changes,
(C) Al component, Cr component, Si component, W component and C component at the Al-Cr-Si highest content point formed in the vicinity of the Al-Cr-Si alloy cathode electrode, the content ratio (however, atom Ratio) is represented by X, Y, Z, Q, and R, respectively, X is 0.3 to 0.5, Y is 0.2 to 0.35, Z is 0.1 to 0.2, Q is 0.05 to 0.25, R is 0.05 to 0.15, and X + Y + Z + Q + R = 1 is satisfied,
(D) The Al component, Cr component, Si component, W component, and C component at the WC highest content point formed in the vicinity of the WC sintered material target have their content ratios (however, the atomic ratio), respectively. When represented by X, Y, Z, Q, and R, X is 0.1 to 0.25, Y is 0.05 to 0.15, Z is 0.01 to 0.05, and Q is 0.35. ~ 0.45, R is 0.25 to 0.35, and composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer satisfying X + Y + Z + Q + R = 1 is formed by vapor deposition.
It is characterized by a coated tool (surface coated cutting tool) that exhibits excellent wear resistance with a hard coating layer in high-speed cutting.

つぎに、この発明の被覆工具の硬質被覆層を構成する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層に関し、上記の通りに数値限定した理由を説明する。   Next, the reason why the numerical values of the composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layers constituting the hard coating layer of the coated tool of the present invention are limited as described above will be described.

（ａ）Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点のＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉ含有割合
組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層におけるＡｌは、高温硬さおよび耐熱性を向上させ、同Ｃｒは高温強度を向上させ、同Ｓｉ成分は一段と耐熱性を向上させ、Ｗ成分は層の放熱性（熱伝導性）を高め耐熱塑性変形性を向上させ、さらに、Ｃ成分は炭化物を形成することにより皮膜硬さを向上させると共に潤滑性を向上させる作用がある。したがって相対的にＡｌ，Ｃｒ，Ｓｉ成分の含有割合が高いＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点ではすぐれた高温硬さ、耐熱性、高温強度を備えるが、Ａｌの含有割合（Ｘ値）が０．３未満の場合には、硬質被覆層として最小限要求される高温硬さ、耐熱性を維持することはできず、Ｃｒの含有割合（Ｙ値）が０．２未満の場合には、高温強度の不足によるチッピング発生の恐れがあり、また、Ｓｉの含有割合（Ｚ値）が０．１未満の場合には、硬質被覆層の耐熱性の向上を期待できない。一方、Ａｌの含有割合（Ｘ値）が０．５を超えたり、Ｃｒの含有割合（Ｙ値）が０．３５を超えたり、Ｓｉの含有割合（Ｚ値）が０．２を越えたりしたような場合には、Ｗの含有割合（Ｑ値）およびＣの含有割合（Ｒ値）が少なくなりすぎて、硬質被覆層の耐熱塑性変形性および潤滑性を確保することができなくなることから、Ａｌの含有割合（Ｘ値）を０．３〜０．５、Ｃｒの含有割合（Ｙ値）を０．２〜０．３５、また、Ｓｉの含有割合（Ｚ値）を０．１〜０．２とそれぞれ定めた。
なお、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点におけるＷ成分の含有割合（Ｑ値）およびＣ成分の含有割合（Ｒ値）は、高速切削で必要とされる耐熱塑性変形性および潤滑性を確保するために、０．０５≦Ｑ≦０．２５、０．０５≦Ｒ≦０．１５の範囲とする必要があり、しかも、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒは、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足する数値でなければならない。 (A) Al, Cr, Si content ratio of Al-Cr-Si highest content point Al in composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer improves high temperature hardness and heat resistance, and Cr Improves the high temperature strength, the Si component further improves the heat resistance, the W component increases the heat dissipation (thermal conductivity) of the layer and improves the heat plastic deformation, and the C component forms a carbide. As a result, the film hardness is improved and the lubricity is improved. Accordingly, the Al-Cr-Si highest content point with a relatively high content ratio of Al, Cr and Si components has excellent high temperature hardness, heat resistance and high temperature strength, but the Al content rate (X value) is 0. If it is less than 3, the high-temperature hardness and heat resistance required as a minimum for the hard coating layer cannot be maintained, and if the Cr content (Y value) is less than 0.2, the high-temperature strength Insufficient chipping may occur, and if the Si content (Z value) is less than 0.1, improvement in heat resistance of the hard coating layer cannot be expected. On the other hand, the Al content ratio (X value) exceeded 0.5, the Cr content ratio (Y value) exceeded 0.35, or the Si content ratio (Z value) exceeded 0.2. In such a case, since the W content ratio (Q value) and the C content ratio (R value) are too small, it becomes impossible to ensure the heat-resistant plastic deformability and lubricity of the hard coating layer. Al content ratio (X value) is 0.3 to 0.5, Cr content ratio (Y value) is 0.2 to 0.35, and Si content ratio (Z value) is 0.1 to 0. .2 respectively.
In addition, the content ratio (Q value) of the W component and the content ratio (R value) of the C component at the highest Al-Cr-Si content point ensure heat-resistant plastic deformation and lubricity required for high-speed cutting. In addition, it is necessary to make the ranges 0.05 ≦ Q ≦ 0.25 and 0.05 ≦ R ≦ 0.15, and X, Y, Z, Q, and R are numerical values satisfying X + Y + Z + Q + R = 1. There must be.

（ｂ）Ｗ−Ｃ最高含有点のＷ、Ｃ含有割合
硬質被覆層のＷ−Ｃ最高含有点において、組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層はすぐれた耐熱塑性変形性および硬さ、潤滑性を備えるが、硬質被覆層は、これらの特性ばかりでなく、硬質被覆層として最小限要求される高温硬さ、耐熱性、高温強度を当然備える必要があることから、Ｗ−Ｃ最高含有点におけるＷ含有割合（Ｑ値）、Ｃ含有割合（Ｒ値）を、Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃの合量に占める割合（原子比）で、それぞれ、０．３５〜０．４５、０．２５〜０．３５と定めた。
つまり、Ｗ含有割合（Ｑ値）が０．４５を超えると、あるいは、Ｃ含有割合（Ｒ値）が０．３５を超えると、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層中のＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉ成分の含有量が減少し、その結果、高温硬さ、高温強度、耐熱性が不十分となり、切刃にチッピング（微小欠け）などが発生し易くなり、一方、Ｗ含有割合（Ｑ値）が０．３５未満になると、あるいは、Ｃ含有割合（Ｒ値）が０．２５未満になると、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層中のＷの含有割合が少なくなり過ぎて、耐熱塑性変形性および硬さ、潤滑性の向上を期待できなくなることから、Ｗの含有割合（Ｑ値）を０．３５〜０．４５と、また、Ｃの含有割合（Ｒ値）を、０．２５〜０．３５（いずれも、原子比）に定めた。
なお、Ｗ−Ｃ最高含有点におけるＡｌ成分の含有割合（Ｘ値）、Ｃｒ成分の含有割合（Ｙ値）およびＳｉ成分の含有割合（Ｚ値）は、高速切削で最低限必要とされる高温硬さ、耐熱性、高温強度を確保するために、０．１≦Ｘ≦０．２５、０．０５≦Ｙ≦０．１５、０．０１≦Ｚ≦０．０．０５の範囲とする必要があり、しかも、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒは、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足する数値でなければならない。 (B) W, C content ratio of W-C highest content point At the WC highest content point of the hard coating layer, the composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer has excellent heat plastic deformation and Although it has hardness and lubricity, the hard coating layer is not only required to have not only these properties but also the high-temperature hardness, heat resistance, and high-temperature strength required as a minimum for the hard coating layer. The W content ratio (Q value) and C content ratio (R value) at the highest C content point are the ratio (atomic ratio) in the total amount of Al, Cr, Si, W, and C, and are 0.35 to 0, respectively. .45, 0.25 to 0.35.
That is, when the W content ratio (Q value) exceeds 0.45 or the C content ratio (R value) exceeds 0.35, Al in the (Al, Cr, Si, W, C) N layer , Cr, Si content decreases, resulting in insufficient high-temperature hardness, high-temperature strength, heat resistance, and chipping (minute chipping) is likely to occur on the cutting edge, while W content ratio ( When the Q value is less than 0.35, or when the C content (R value) is less than 0.25, the W content in the (Al, Cr, Si, W, C) N layer decreases. After that, since it becomes impossible to expect improvement in heat-resistant plastic deformability, hardness, and lubricity, the W content ratio (Q value) is 0.35 to 0.45, and the C content ratio (R value). Was set to 0.25 to 0.35 (all in atomic ratio).
In addition, the content ratio (X value) of the Al component, the content ratio (Y value) of the Cr component, and the content ratio (Z value) of the Si component at the WC highest content point are the minimum temperatures required for high speed cutting. In order to ensure hardness, heat resistance, and high temperature strength, it is necessary to make the ranges 0.1 ≦ X ≦ 0.25, 0.05 ≦ Y ≦ 0.15, 0.01 ≦ Z ≦ 0.05. In addition, X, Y, Z, Q, and R must be numerical values satisfying X + Y + Z + Q + R = 1.

（ｃ）Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点間の間隔
この発明の硬質被覆層は、その層厚方向に亘って、窒化物を構成する成分の濃度が、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点からＷ−Ｃ最高含有点へと、また、Ｗ−Ｃ最高含有点からＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと連続的に変化するものであるため、例えば、成分濃度が不連続な変化をする複数層の積層構造からなる硬質被覆層に比べれば、複数層間での剥離等の恐れは無く硬質被覆層自体の密着強度・接合強度は非常にすぐれたものであるが、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点間の間隔が０．０３μm未満ではそれぞれの点を上記の組成で明確に形成することが困難であり、この結果それぞれの層に所望の高温硬さ、高温強度、耐熱性、耐熱塑性変形性および潤滑性を確保することができなくなり、またその間隔が０．１μmを越えるとそれぞれの点がもつ欠点、すなわちＷ−Ｃ最高含有点であれば高温硬さ、高温強度および耐熱性の不足、また、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点であれば耐熱塑性変形性および潤滑性の不足が層内に局部的に現れ、これが原因で切刃にチッピングが発生し易くなったり、また、摩耗進行が促進されるようになることから、その間隔を０．０３〜０．１μmと定めた。
なお、Ａｌ−Ｃｒ―Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点間の間隔は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ蒸着用アークイオンプレーティング装置とＷＣ蒸着用マグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置を用い、アークイオンプレーティンとスパッタリングを同時に行って蒸着膜を形成する際に、例えば、工具基体を装着した回転テーブルの回転速度を制御することによって調整することができるので、回転テーブルの回転速度を適宜に設定することにより、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点間の間隔が上記数値範囲内の所望の値となる組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層を容易に形成することができる。 (C) Interval between Al—Cr—Si highest content point and WC highest content point The hard coating layer of this invention has a concentration of the component constituting the nitride in the thickness direction of the Al—Cr layer. -It changes continuously from the highest Si content point to the highest WC content point and from the highest WC content point to the highest Al-Cr-Si content point. Compared to a hard coating layer consisting of a multi-layered laminated structure that changes continuously, there is no risk of peeling between multiple layers, and the adhesion strength and bonding strength of the hard coating layer itself are very good. If the distance between the highest content point of Cr—Si and the highest content point of W—C is less than 0.03 μm, it is difficult to clearly form each point with the above composition. As a result, each layer has a desired high temperature. Ensures hardness, high temperature strength, heat resistance, heat plastic deformation and lubricity If the distance exceeds 0.1 μm, the disadvantages of the respective points, that is, if the W-C highest content point, insufficient high-temperature hardness, high-temperature strength and heat resistance, Al- If the Cr-Si maximum content point, the lack of heat-resistant plastic deformation and lubricity will appear locally in the layer, which may cause chipping on the cutting edge and promote the progress of wear. Therefore, the interval was set to 0.03 to 0.1 μm.
In addition, the interval between the Al-Cr-Si highest content point and the WC highest content point is determined by using a vapor deposition apparatus provided with an (Al, Cr, Si) N vapor deposition arc ion plating apparatus and a WC vapor deposition magnetron sputtering apparatus. When the vapor deposition film is formed by performing arc ion plating and sputtering at the same time, for example, it can be adjusted by controlling the rotational speed of the rotary table on which the tool base is mounted. By appropriately setting, the composition change (Al, Cr, Si, W, C) N in which the interval between the Al-Cr-Si highest content point and the WC highest content point becomes a desired value within the above numerical range. Layers can be easily formed.

（ｄ）平均層厚
その平均層厚が１μｍ未満では、硬質被覆層が所望の高温硬さ、高温強度、耐熱性、耐熱塑性変形性および潤滑性を長期に亘って確保することができず、その結果、高速切削における耐摩耗性の向上を期待することができず、一方、その平均層厚が５μｍを越えると、切刃にチッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１〜５μｍと定めた。 (D) Average layer thickness If the average layer thickness is less than 1 μm, the hard coating layer cannot secure the desired high temperature hardness, high temperature strength, heat resistance, heat plastic deformation and lubricity over a long period of time, As a result, improvement in wear resistance in high-speed cutting cannot be expected. On the other hand, if the average layer thickness exceeds 5 μm, chipping tends to occur on the cutting edge. It was set to 5 μm.

この発明の被覆工具は、硬質被覆層を構成する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層が、全体として、すぐれた高温硬さ、高温強度、耐熱性を有するとともに、さらに、すぐれた耐熱塑性変形性と潤滑性をも具備することから、各種の鋼や鋳鉄などを、特に大きな発熱を伴う高速切削条件で加工した場合であっても、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するものである。   In the coated tool of the present invention, the composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer constituting the hard coating layer has, as a whole, excellent high-temperature hardness, high-temperature strength, and heat resistance. Excellent heat resistance plastic deformation and lubricity, so various types of steel, cast iron, etc., especially when processed under high-speed cutting conditions with large heat generation, have excellent wear resistance over a long period of time. To demonstrate.

つぎに、この発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。   Next, the coated tool of the present invention will be specifically described with reference to examples.

原料粉末として、いずれも１〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ_３Ｃ_２粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＮ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａ の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ−１〜Ａ−１０を形成した。 WC powder, TiC powder, ZrC powder, VC powder, TaC powder, NbC powder, Cr ₃ C ₂ powder, TiN powder, TaN powder, and Co powder all having an average particle diameter of 1 to 3 μm are prepared as raw material powders. These raw material powders are blended in the composition shown in Table 1, wet mixed by a ball mill for 72 hours, dried, and then pressed into a green compact at a pressure of 100 MPa. Medium, sintered at 1400 ° C for 1 hour, after sintering, WC-based carbide with honing of R: 0.03 on the cutting edge and chip shape of ISO standard CNMG120408 Alloy tool bases A-1 to A-10 were formed.

また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比で、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ_２Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を２ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体Ｂ−１〜Ｂ−６を形成した。 In addition, as raw material powders, TiCN (mass ratio, TiC / TiN = 50/50) powder, Mo ₂ C powder, ZrC powder, NbC powder, TaC powder, WC, all having an average particle diameter of 0.5 to 2 μm. Prepare powder, Co powder, and Ni powder, mix these raw material powders into the composition shown in Table 2, wet mix for 24 hours with a ball mill, dry, and press-mold into green compact at 100 MPa pressure The green compact was sintered in a nitrogen atmosphere of 2 kPa at a temperature of 1500 ° C. for 1 hour. After sintering, the cutting edge portion was subjected to a honing process of R: 0.03 to meet ISO standards / Tool bases B-1 to B-6 made of TiCN base cermet having a chip shape of CNMG120408 were formed.

ついで、上記の工具基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示されるアークイオンプレーティング装置とマグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置内の回転テーブル上に外周部に沿って装着し、一方側の前記アークイオンプレーティング装置のカソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもったＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、他方側のマグネトロンスパッタリング装置のターゲット（蒸発源）としてＷＣ焼結体を装着し、またボンバート洗浄用金属Ｔｉも装着し、まず装置内を排気して０．５Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面をＴｉボンバート洗浄し、
（ｂ）ついで、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、カソード電極とアノード電極との間に９０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、
（ｃ）また、それと同時に、ＷＣ焼結体のターゲットにパルス電源を用いて４．５ｋＷのパルス電力を印加してＷＣをスパッタし、
（ｄ）前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体の表面に、表３，４に示される目標組成のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点とが交互に、同じく表３、表４に示される目標間隔で繰り返し存在し、また、前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有割合が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、同じく表３、表４に示される目標層厚の組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定するスローアウエイチップ形状の本発明被覆工具１〜１６をそれぞれ製造した。
なお、上記実施例では、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点との目標間隔は、回転テーブルの回転速度を０．５〜１０ｒｐｍの範囲内で変化させることにより、所定の目標間隔値となるように調整した。 Next, each of the tool bases A1 to A10 and B1 to B6 is ultrasonically cleaned in acetone and dried, and the inside of the vapor deposition apparatus provided with the arc ion plating apparatus and the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. The Al—Cr—Si alloy having various composition is used as the cathode electrode (evaporation source) of the arc ion plating apparatus on one side, and the magnetron sputtering on the other side. A WC sintered body is mounted as a target (evaporation source) of the apparatus, and a bombard cleaning metal Ti is also mounted. First, the apparatus is evacuated and kept at a vacuum of 0.5 Pa or less, and the inside of the apparatus is heated by a heater to 500 vacuum. After heating to ℃, DC bias voltage of -1000V is applied to the tool base that rotates while rotating on the rotary table. Te, by flowing a 100A current between said metallic Ti and the anode electrode of the cathode electrode to generate arc discharge, a tool substrate surface was washed Ti bombardment with,
(B) Next, nitrogen gas is introduced as a reaction gas into the apparatus to form a reaction atmosphere of 2 Pa, and a DC bias voltage of −100 V is applied to the tool base that rotates while rotating on the rotary table, and the cathode An arc discharge is generated by passing a current of 90 A between the electrode and the anode electrode,
(C) At the same time, WC is sputtered by applying a pulse power of 4.5 kW to the target of the WC sintered body using a pulse power source,
(D) Al-Cr-Si highest content point and WC highest content point of the target composition shown in Tables 3 and 4 alternately on the surface of the tool base rotating while rotating on the rotary table, Repetitively present at the target intervals shown in Tables 3 and 4, and from the Al-Cr-Si highest content point to the WC highest content point, from the WC highest content point to the Al-Cr-Si highest It has a component concentration distribution structure in which the content ratio of Al, Cr, Si, W, and C continuously changes to the content point, and further, the compositional change (Al in the target layer thickness shown in Tables 3 and 4) , Cr, Si, W, C) The present coated tools 1 to 16 having a throwaway tip shape defined in ISO · CNMG120408 were produced by vapor-depositing a hard coating layer composed of an N layer.
In addition, in the said Example, the target space | interval of the Al-Cr-Si highest content point and WC highest content point is predetermined | prescribed by changing the rotational speed of a rotary table within the range of 0.5-10 rpm. The target interval value was adjusted.

また、比較の目的で、これら工具基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、それぞれ図２に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもったＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を装着し、さらにボンバード洗浄用金属Ｔｉも装着し、装置内を排気して０．５Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面をＴｉボンバード洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスとメタンガスの混合ガスを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記工具基体に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、前記カソード電極とアノード電極との間に９０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記工具基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６のそれぞれの表面に、表５，６に示される目標組成および目標層厚をもった組成的に均一の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、同じくスローアウエイチップ形状の従来被覆工具１〜１６をそれぞれ製造した。   Further, for the purpose of comparison, these tool bases A1 to A10 and B1 to B6 were ultrasonically cleaned in acetone and dried, and each was charged into a normal arc ion plating apparatus shown in FIG. As the cathode electrode (evaporation source), an Al—Cr—Si alloy with various component compositions is mounted, and a bombard cleaning metal Ti is also mounted. The inside of the apparatus is evacuated and kept at a vacuum of 0.5 Pa or less. However, after heating the inside of the apparatus to 500 ° C. with a heater, a DC bias voltage of −1000 V was applied to the tool base, and a current of 100 A was passed between the metal Ti of the cathode electrode and the anode electrode to cause arc discharge. Thus, the surface of the tool base is cleaned with Ti bombardment, and then a mixed gas of nitrogen gas and methane gas is introduced into the apparatus as a reaction gas, and a reaction atmosphere of 2 Pa. At the same time, the bias voltage applied to the tool base is lowered to -100 V, and a current of 90 A is caused to flow between the cathode electrode and the anode electrode to generate arc discharge, whereby the tool bases A1 to A10 and B1 By depositing a hard coating layer composed of a compositionally uniform (Al, Cr, Si) CN layer having a target composition and a target layer thickness shown in Tables 5 and 6 on each surface of B6, it is also slow. Conventional coated tools 1 to 16 having an outward tip shape were manufactured.

つぎに、上記の各種の被覆チップを、いずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、本発明被覆チップ１〜１６および従来被覆チップ１〜１６について、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ７０ＣＭの丸棒、
切削速度： １８０ ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み： ２．０ ｍｍ、
送り： ０．５ ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間： ８ 分、
の条件（切削条件Ａ）での炭素鋼の乾式高速連続切削加工試験（通常の切削速度は、１３０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ６３０の丸棒、
切削速度： ２２０ ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み： ２．０ ｍｍ、
送り： ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間： １０ 分、
の条件（切削条件Ｂ）での合金鋼の乾式高速連続切削加工試験（通常の切削速度は、１７０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ１５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度： ３５０ ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み： ２．３ ｍｍ、
送り： ０．３５ ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間： ５ 分、
の条件（切削条件Ｃ）での鋳鉄の乾式高速断続切削加工試験（通常の切削速度は、２５０ｍ／ｍｉｎ．）、を行い、いずれの切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表７に示した。 Next, in the state where each of the above-mentioned various coated chips is screwed to the tip of the tool steel tool with a fixing jig, the present coated chips 1-16 and the conventional coated chips 1-16,
Work material: JIS / S70CM round bar,
Cutting speed: 180 m / min. ,
Cutting depth: 2.0 mm,
Feed: 0.5 mm / rev. ,
Cutting time: 8 minutes,
Dry high-speed continuous cutting test of carbon steel under the conditions (cutting condition A) (normal cutting speed is 130 m / min.),
Work material: JIS / SNCM630 round bar,
Cutting speed: 220 m / min. ,
Cutting depth: 2.0 mm,
Feed: 0.3 mm / rev. ,
Cutting time: 10 minutes,
Dry high-speed continuous cutting test of alloy steel under the following conditions (cutting condition B) (normal cutting speed is 170 m / min.),
Work material: JIS / FC150 lengthwise equidistantly 4 round bars with flutes,
Cutting speed: 350 m / min. ,
Incision: 2.3 mm,
Feed: 0.35 mm / rev. ,
Cutting time: 5 minutes,
The dry high speed intermittent cutting test (normal cutting speed is 250 m / min.) Of cast iron under the above conditions (cutting condition C) was performed, and the flank wear width of the cutting edge was measured in any cutting test. The measurement results are shown in Table 7.

原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ_３Ｃ_２粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［質量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝５０／５０］粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表８に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が８ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、表７に示される組合せで、切刃部の直径×長さがそれぞれ６ｍｍ×１３ｍｍ、１０ｍｍ×２２ｍｍ、および２０ｍｍ×４５ｍｍの寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の４枚刃スクエア形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。 As raw material powders, medium coarse WC powder having an average particle diameter of 5.5 μm, fine WC powder of 0.8 μm, TaC powder of 1.3 μm, NbC powder of 1.2 μm, ZrC of 1.2 μm Powder, 2.3 μm Cr ₃ C ₂ powder, 1.5 μm VC powder, 1.0 μm (Ti, W) C [by mass ratio, TiC / WC = 50/50] powder, and 1 Prepare 8 μm Co powder, mix these raw material powders with the composition shown in Table 8, add wax, ball mill in acetone for 24 hours, dry under reduced pressure, and press at a pressure of 100 MPa. The green compacts were press-molded, and these green compacts were heated to a predetermined temperature in the range of 1370 to 1470 ° C. at a rate of temperature increase of 7 ° C./min in a 6 Pa vacuum atmosphere. After holding at temperature for 1 hour, sintering under furnace cooling conditions Then, three types of round rod sintered bodies for forming a tool base having diameters of 8 mm, 13 mm, and 26 mm are formed, and further, the three types of round bar sintered bodies are ground and are shown in Table 7. In combination, the diameter x length of the cutting edge is 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, and 20 mm x 45 mm, respectively, and each is made of a WC-based cemented carbide with a 4-flute square shape with a twist angle of 30 degrees Tool bases (end mills) C-1 to C-8 were produced.

ついで、これらの工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示されるアークイオンプレーティング装置とマグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、層厚方向に沿って表９に示される目標組成のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点とが交互に、同じく表９に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有割合が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表９に示される目標層厚の組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆工具としての本発明被覆エンドミル１〜８をそれぞれ製造した。   Next, the surfaces of these tool substrates (end mills) C-1 to C-8 were ultrasonically cleaned in acetone and dried, and the arc ion plating apparatus and magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1 were also provided. In the vapor deposition apparatus, under the same conditions as in Example 1 above, the Al—Cr—Si highest content point and WC highest content point of the target composition shown in Table 9 along the layer thickness direction alternately And repeatedly present at the target intervals shown in Table 9, and from the Al-Cr-Si highest content point to the WC highest content point, from the WC highest content point to the Al-Cr-Si highest content point The compositional change of the target layer thickness (Al, Cr, Si, W) having a component concentration distribution structure in which the content ratio of Al, Cr, Si, W, C continuously changes and also shown in Table 9 , C) Hard covering made of N layer By depositing a layer, the present invention coated end mills 1-8 as the present invention coated tool was produced, respectively.

また、比較の目的で、上記の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面に、表１０に示される目標組成および目標層厚をもった組成的に均一の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆工具としての従来被覆エンドミル１〜８をそれぞれ製造した。   Further, for the purpose of comparison, the surface of the tool base (end mill) C-1 to C-8 is ultrasonically cleaned in acetone and dried, and the ordinary arc ion plating apparatus shown in FIG. Under the same conditions as in Example 1 above, the surfaces of the tool bases (end mills) C-1 to C-8 were uniformly compositionally provided with the target composition and target layer thickness shown in Table 10. Conventionally coated end mills 1 to 8 as conventional coated tools were manufactured by vapor-depositing a hard coating layer composed of an (Al, Cr, Si) CN layer, respectively.

つぎに、上記本発明被覆エンドミル１〜８および従来被覆エンドミル１〜８のうち、
本発明被覆エンドミル１〜３および従来被覆エンドミル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ７０ＣＭの板材、
切削速度： １２０ ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）： １０ ｍｍ、
テーブル送り： ５６０ ｍｍ／分、
の条件での炭素鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、８５ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆エンドミル４〜６および従来被覆エンドミル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＮＣＭ６３０の板材、
切削速度： １３０ ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）： １５ ｍｍ、
テーブル送り： ４３０ ｍｍ／分、
の条件での合金鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、８０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆エンドミル７，８および従来被覆エンドミル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＦＣ１５０の板材、
切削速度： １２５ ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）： ２０ ｍｍ、
テーブル送り： ５５０ ｍｍ／分、
の条件での鋳鉄の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、８５ｍ／ｍｉｎ．）
をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周刃の逃げ面摩耗幅が使用寿命の目安とされる０．１５ｍｍに至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表９，１０にそれぞれ示した。 Next, of the present invention coated end mills 1-8 and the conventional coated end mills 1-8,
About this invention coated end mills 1-3 and conventional coated end mills 1-3,
Work material-planar dimensions: 100 mm × 250 mm, thickness: 50 mm JIS / S70CM plate material,
Cutting speed: 120 m / min. ,
Groove depth (cut): 10 mm,
Table feed: 560 mm / min,
Carbon steel dry high-speed grooving test (normal cutting speed is 85 m / min.),
About this invention coated end mills 4-6 and conventional coated end mills 4-6,
Work material-Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 50 mm JIS / SNCM630 plate material,
Cutting speed: 130 m / min. ,
Groove depth (cut): 15 mm,
Table feed: 430 mm / min,
Dry high-speed grooving test of alloy steel under the conditions (normal cutting speed is 80 m / min.),
For the coated end mills 7 and 8 of the present invention and the conventional coated end mills 7 and 8,
Work material-Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 50 mm JIS / FC150 plate,
Cutting speed: 125 m / min. ,
Groove depth (cut): 20 mm,
Table feed: 550 mm / min,
Cast iron dry high-speed grooving test (normal cutting speed is 85 m / min.)
In each of the groove cutting tests, the cutting groove length was measured until the flank wear width of the outer peripheral edge of the cutting edge reached 0.15 mm, which is a guide for the service life. The measurement results are shown in Tables 9 and 10, respectively.

上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（工具基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（工具基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（工具基体Ｃ−７、Ｃ−８形成用）の３種の丸棒焼結体を用い、この３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれぞれ４ｍｍ×１３ｍｍ（工具基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（工具基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（工具基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。   The diameters produced in Example 2 above were 8 mm (for forming the tool bases C-1 to C-3), 13 mm (for forming the tool bases C-4 to C-6), and 26 mm (tool bases C-7 and C). -8 for forming), and from these three types of round bar sintered bodies, the diameter x length of the groove forming part is 4 mm x 13 mm (tool base D) by grinding. −1 to D-3), 8 mm × 22 mm (tool base D-4 to D-6), and 16 mm × 45 mm (tool bases D-7 and D-8), and all having a twist angle of 30 degrees 2 WC-base cemented carbide tool bases (drills) D-1 to D-8 having a single-blade shape were produced, respectively.

ついで、これらの工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の切刃に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示されるアークイオンプレーティング装置とマグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、層厚方向に沿って表１１に示される目標組成のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点とＷ−Ｃ最高含有点とが交互に、同じく表１１に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有割合が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表１１に示される目標層厚の組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆工具としての本発明被覆ドリル１〜８をそれぞれ製造した。   Then, the cutting edges of these tool bases (drills) D-1 to D-8 are subjected to honing, ultrasonically cleaned in acetone, and dried, and the arc ion plating apparatus shown in FIG. A vapor deposition apparatus equipped with a magnetron sputtering apparatus was charged, and under the same conditions as in Example 1 above, the Al-Cr-Si maximum content point and WC maximum of the target composition shown in Table 11 along the layer thickness direction. Alternating points alternately and repeatedly exist at the target intervals shown in Table 11, and from the Al—Cr—Si highest content point to the WC highest content point, from the WC highest content point to the Al— It has a component concentration distribution structure in which the content ratio of Al, Cr, Si, W, and C changes continuously to the highest Cr-Si content point, and the compositional change (Al , Cr, Si, W, ) By depositing form a hard coating layer consisting of N layers, the present invention coated drill 1-8 as the present invention coated tool was produced, respectively.

また、比較の目的で、上記の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、表１２に示される目標組成および目標層厚をもった組成的に均一の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆工具としての従来被覆ドリル１〜８をそれぞれ製造した。   For comparison purposes, the surfaces of the above-mentioned tool bases (drills) D-1 to D-8 are subjected to honing, ultrasonically cleaned in acetone, and dried, as shown in FIG. The sample was charged into an arc ion plating apparatus, and had the target composition and target layer thickness shown in Table 12 on the surfaces of the tool bases (drills) D-1 to D-8 under the same conditions as in Example 1. Conventionally coated drills 1 to 8 as conventional coated tools were manufactured by vapor-depositing a hard coating layer composed of a compositionally uniform (Al, Cr, Si) CN layer.

つぎに、上記本発明被覆ドリル１〜８および従来被覆ドリル１〜８のうち、
本発明被覆ドリル１〜３および従来被覆ドリル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ７０ＣＭの板材、
切削速度： １００ ｍ／ｍｉｎ．、
送り： ０．２ ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ： ８．５ ｍｍ、
の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、５５ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆ドリル４〜６および従来被覆ドリル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＮＣＭ６３０の板材、
切削速度： １１０ ｍ／ｍｉｎ．、
送り： ０．２５ ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ： １５ ｍｍ、
の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、６０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆ドリル７，８および従来被覆ドリル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＦＣ１５０の板材、
切削速度： １３５ ｍ／ｍｉｎ．、
送り： ０．４ ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ： ３０ ｍｍ、
の条件での鋳鉄の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、８５ｍ／ｍｉｎ．）、
をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験（水溶性切削油使用）でも、先端切刃面の逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この測定結果を表１１，１２にそれぞれ示した。 Next, among the above-mentioned present invention coated drills 1-8 and conventional coated drills 1-8,
About this invention coated drill 1-3 and conventional coated drill 1-3,
Work material-planar dimensions: 100 mm × 250 mm, thickness: 50 mm JIS / S70CM plate material,
Cutting speed: 100 m / min. ,
Feed: 0.2 mm / rev,
Hole depth: 8.5 mm,
Wet high-speed drilling test of carbon steel under the conditions (normal cutting speed is 55 m / min.),
About this invention coated drill 4-6 and conventional coated drills 4-6,
Work material-Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 50 mm JIS / SNCM630 plate material,
Cutting speed: 110 m / min. ,
Feed: 0.25 mm / rev,
Hole depth: 15 mm,
Wet high-speed drilling machining test of alloy steel under the conditions of (normal cutting speed is 60 m / min.),
About this invention covering drills 7 and 8 and conventional covering drills 7 and 8,
Work material-Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 50 mm JIS / FC150 plate,
Cutting speed: 135 m / min. ,
Feed: 0.4 mm / rev,
Hole depth: 30 mm,
Wet high-speed drilling machining test of cast iron under the conditions (normal cutting speed is 85 m / min.),
In each wet high-speed drilling test (using water-soluble cutting oil), the number of drilling processes until the flank wear width of the tip cutting edge surface reached 0.45 mm was measured. The measurement results are shown in Tables 11 and 12, respectively.

この結果得られた本発明被覆工具としての本発明被覆チップ１〜１６、本発明被覆エンドミル１〜８、および本発明被覆ドリル１〜８の硬質被覆層を構成する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点およびＷ−Ｃ最高含有点の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成のＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点およびＷ−Ｃ最高含有点と実質的に同じ組成を示した。また、従来被覆工具としての従来被覆チップ１〜１６、従来被覆エンドミル１〜８、および従来被覆ドリル１〜８の硬質被覆層を構成する組成的に均一な（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。   As a result, the composition changes (Al, Cr, Si) constituting the hard coating layers of the present coated chips 1-16, the present coated end mills 1-8, and the present coated drills 1-8 as the present coated tools obtained. , W, C) The composition of the Al-Cr-Si highest content point and WC highest content point of the N layer was measured by energy dispersive X-ray analysis using a transmission electron microscope. The composition was substantially the same as the Al-Cr-Si highest content point and the WC highest content point. Moreover, the compositionally uniform (Al, Cr, Si) CN layers constituting the hard coating layers of the conventional coated chips 1 to 16, the conventional coated end mills 1 to 8, and the conventional coated drills 1 to 8 as conventional coated tools. When the composition was measured by energy dispersive X-ray analysis using a transmission electron microscope, it showed substantially the same composition as the target composition.

また、上記の硬質被覆層の平均層厚を走査型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均値（５ヶ所の平均値）を示した。   Moreover, when the average layer thickness of said hard coating layer was cross-sectional measured using the scanning electron microscope, all showed the average value (average value of five places) substantially the same as target layer thickness.

表７、９〜１２に示される結果から、本発明被覆工具は、鋼や鋳鉄などの高熱発生を伴う高速条件下での切削加工に用いた場合であっても、硬質被覆層を構成する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層が、全体として、すぐれた高温硬さ、高温強度、耐熱性、さらに、すぐれた耐熱塑性変形性と潤滑性を備えていることによって、偏摩耗等の発生がなく、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質被覆層が組成的に均一な（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＣＮ層で構成された従来被覆工具においては、高速切削加工で高熱発生を伴うことにより、偏摩耗が発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。   From the results shown in Tables 7 and 9 to 12, the coated tool of the present invention is a composition that forms a hard coating layer even when it is used for cutting under high-speed conditions with high heat generation such as steel and cast iron. The modified (Al, Cr, Si, W, C) N layer as a whole has excellent high temperature hardness, high temperature strength, heat resistance, as well as excellent heat plastic deformation and lubrication. In a conventional coated tool in which the hard coating layer is composed of a uniform (Al, Cr, Si) CN layer, while no wear or the like is generated and excellent wear resistance is exhibited over a long period of time. It is clear that uneven wear occurs due to high heat generation in high-speed cutting, which leads to a service life in a relatively short time.

上述のように、この発明の被覆工具は、一般鋼や普通鋳鉄などの切削加工は勿論のこと、高い発熱を伴う高速切削加工に用いた場合でも、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮し、すぐれた切削性能を示すものであるから、切削加工装置のＦＡ化、並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。   As described above, the coated tool of the present invention exhibits excellent wear resistance over a long period of time even when used for high-speed cutting with high heat generation, as well as cutting of general steel and ordinary cast iron. However, since it shows excellent cutting performance, it can satisfactorily cope with the FA of the cutting device, the labor saving and energy saving of the cutting work, and the cost reduction.

この発明の被覆工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いたアークイオンプレーティング装置とマグネトロンスパッタリング装置を併設した蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。The vapor deposition apparatus which used together the arc ion plating apparatus and magnetron sputtering apparatus which were used for forming the hard coating layer which comprises the coating tool of this invention is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is a schematic front view. It is. 従来被覆工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いた通常のアークイオンプレーティング装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the normal arc ion plating apparatus used in forming the hard coating layer which comprises a conventional coating tool.

Claims (1)

炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体を、一方にカソード電極としてＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を、また、他方にターゲットとしてＷＣ焼結材料を設けた蒸着装置の回転テーブル上に載置し、前記工具基体を回転テーブルで回転させながら、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極側でのアークイオンプレーティングと、ＷＣ焼結材料ターゲット側でのスパッタリングにより、工具基体表面にＡｌとＣｒとＳｉとＷとＣの窒化物層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
（ａ）前記硬質被覆層は１〜５μｍの平均層厚を有し、硬質被覆層の層厚方向に沿って、前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極近傍で形成されるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点と前記ＷＣ焼結材料ターゲット近傍で形成されるＷ−Ｃ最高含有点とが０．０３〜０．１μｍの間隔をおいて交互に繰り返し存在し、
（ｂ）前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点から前記Ｗ−Ｃ最高含有点、前記Ｗ−Ｃ最高含有点から前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点へと、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｃの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、
（ｃ）前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金カソード電極近傍で形成される前記Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ最高含有点におけるＡｌ成分、Ｃｒ成分、Ｓｉ成分、Ｗ成分およびＣ成分は、その含有割合（ただし、原子比）を、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒで表したときに、Ｘは０．３〜０．５、Ｙは０．２〜０．３５、Ｚは０．１〜０．２、Ｑは０．０５〜０．２５、Ｒは０．０５〜０．１５で、かつ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足し、
（ｄ）前記ＷＣ焼結材料ターゲット近傍で形成される前記Ｗ−Ｃ最高含有点におけるＡｌ成分、Ｃｒ成分、Ｓｉ成分、Ｗ成分およびＣ成分は、その含有割合（ただし、原子比）を、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ｒで表したときに、Ｘは０．１〜０．２５、Ｙは０．０５〜０．１５、Ｚは０．０１〜０．０５、Ｑは０．３５〜０．４５、Ｒは０．２５〜０．３５で、かつ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｑ＋Ｒ＝１を満足する組成変化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｃ）Ｎ層を蒸着形成してなる、
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切削工具。 Rotation of a vapor deposition apparatus provided with a tungsten carbide based cemented carbide or titanium carbonitride based cermet, a Al—Cr—Si alloy as a cathode electrode on one side, and a WC sintered material as a target on the other side Placed on the table, while rotating the tool base on the rotary table, arc ion plating on the Al-Cr-Si alloy cathode electrode side and sputtering on the WC sintered material target side on the tool base surface In the surface-coated cutting tool in which a hard coating layer composed of a nitride layer of Al, Cr, Si, W, and C is formed by vapor deposition,
(A) The hard coating layer has an average layer thickness of 1 to 5 μm, and is the highest Al—Cr—Si formed in the vicinity of the Al—Cr—Si alloy cathode electrode along the thickness direction of the hard coating layer. The content point and the WC maximum content point formed in the vicinity of the WC sintered material target are alternately and repeatedly present at intervals of 0.03 to 0.1 μm,
(B) From the Al-Cr-Si highest content point to the WC highest content point, from the WC highest content point to the Al-Cr-Si highest content point, Al, Cr, Si, W, C Have a component concentration distribution structure in which the content ratio of each continuously changes,
(C) Al component, Cr component, Si component, W component and C component at the Al-Cr-Si highest content point formed in the vicinity of the Al-Cr-Si alloy cathode electrode, the content ratio (however, atom Ratio) is represented by X, Y, Z, Q, and R, respectively, X is 0.3 to 0.5, Y is 0.2 to 0.35, Z is 0.1 to 0.2, Q is 0.05 to 0.25, R is 0.05 to 0.15, and X + Y + Z + Q + R = 1 is satisfied,
(D) The Al component, Cr component, Si component, W component, and C component at the WC highest content point formed in the vicinity of the WC sintered material target have their content ratios (however, the atomic ratio), respectively. When represented by X, Y, Z, Q, and R, X is 0.1 to 0.25, Y is 0.05 to 0.15, Z is 0.01 to 0.05, and Q is 0.35. ~ 0.45, R is 0.25 to 0.35, and composition change (Al, Cr, Si, W, C) N layer satisfying X + Y + Z + Q + R = 1 is formed by vapor deposition.
Surface coated cutting tool that exhibits high wear resistance with a hard coating layer in high speed cutting.

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