JP2012106297A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工具基体の表面に硬質被覆層を形成してなる表面被覆切削工具において、該硬質被覆層は、0.5〜5μmの平均層厚を有するとともに、組成式:(Zr1−γYγ)N(但し、原子比で、0.01≦γ≦0.15)を満足するZrとYの複合窒化物層の単層から構成する。
【選択図】なし
Description
「(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の表面に硬質被覆層を形成してなる表面被覆切削工具において、
前記硬質被覆層が、0.5〜5μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:(Zr1−γYγ)N(但し、γはYの含有割合を示し、原子比で、0.01≦γ≦0.15である)を満足するZrとYの複合窒化物層からなることを特徴とする表面被覆切削工具。」
を特徴とするものである。
硬質被覆層を構成するZrとYの複合窒化物(Zr,Y)N層は、所定の耐熱性、耐摩耗性を有するとともに、その構成成分であるY成分によって、すぐれた高温熱伝導性、高温硬さを備えるようになり、そのため、高温切削条件下でも低摩擦係数が維持され、すぐれた耐溶着性を発揮するようになるが、Yの含有割合を示すγ値がZrとの合量に占める割合(原子比、以下同じ)で0.01未満になると、高温硬さを確保することができないために耐溶着効果を期待することはできず、一方、Yの割合を示すγ値が同0.15を越えると、相対的にZrの含有割合が減少し、難削材の高速切削加工で必要とされる潤滑性を確保することができないばかりか、耐溶着性も低下し、チッピング発生を防止することが困難になることから、γ値を0.01〜0.15(原子比、以下同じ)と定めた。
そして、(Zr,Y)N層の平均層厚が0.5μm未満では、自身のもつすぐれた耐熱性、耐摩耗性を長期に亘って発揮するには不十分であり、一方その平均層厚が5μmを越えると、難削材の高速切削加工では切刃部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0.5〜5μmと定めた。
(b)まず、装置内を排気して0.1Pa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、かつカソード電極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ボンバード洗浄し、
(c)次に、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して4Pa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、かつカソード電極の前記Zr−Y合金とアノード電極との間に120Aの電流を流してアーク放電を発生させ、前記工具基体の表面に、表3、表4に示される目標組成、目標層厚の単層としての(Zr,Y)N層を0.5〜5μmの平均層厚で蒸着形成した後、前記カソード電極(蒸発源)とアノード電極との間のアーク放電を停止し、
前記(a)〜(c)により硬質被覆層を蒸着形成し、本発明被覆工具としての表面被覆スローアウエイチップ(以下、本発明被覆チップと云う)1〜16をそれぞれ製造した。
被削材:JIS・SUS304(HB180)の丸棒、
切削速度: 140m/min.、
切り込み: 2mm、
送り: 0.3mm/rev.、
切削時間: 5分、
の条件(切削条件A)でのステンレス鋼の湿式連続高速切削加工試験(通常の切削速度および送りは、それぞれ、130m/min.、0.2mm/rev.)、
被削材:Ti−6Al−4V合金(HB250)の丸棒、
切削速度: 60m/min.、
切り込み: 2mm、
送り: 0.2mm/rev.、
切削時間: 5分、
の条件(切削条件B)でのTi合金の湿式連続高速切削加工試験(通常の切削速度および送りは、それぞれ、50m/min.、0.15mm/rev.)、
被削材:Ni−18Cr−3Mo−18.5Fe−0.9Ti−1.0(Nb+Ta)−0.5Al(HB430)の丸棒、
切削速度: 40m/min.、
切り込み: 3mm、
送り: 0.15mm/rev.、
切削時間: 5分、
の条件(切削条件C)でのNi基耐熱合金の湿式連続高速切削加工試験(通常の切削速度および送りは、それぞれ、30m/min.、0.15mm/rev.)、
を行い、いずれの高速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、表8に示した。
被削材−平面寸法:100 mm×250 mm、厚さ:50 mmのJIS・SUS304(HB170)の板材、
切削速度: 140m/min.、
溝深さ(切り込み):15mm、
テーブル送り: 290mm/分、
の条件(切削条件D)でのステンレス鋼の湿式高速溝切削加工試験(通常の切削速度およびテーブル送りは、それぞれ、110m/min.、280mm/分)、
被削材−平面寸法:100mm×250mm、厚さ:50mmのTi−6Al−4V合金(HB250)の板材、
切削速度: 50m/min.、
溝深さ(切り込み):15mm、
テーブル送り: 120 mm/分、
の条件(切削条件E)でのTi合金の湿式高速溝切削加工試験(通常の切削速度およびテーブル送りは、それぞれ、35m/min.、100mm/分)、
被削材:平面寸法:100 mm×250 mm、厚さ:50 mmのNi−18Cr−3Mo−18.5Fe−0.9Ti−1.0(Nb+Ta)−0.5Al(HB430)の板材、
切削速度: 50m/min.、
溝深さ(切り込み): 15mm、
テーブル送り: 80mm/分、
の条件(切削条件F)でのNi基耐熱合金の湿式高速溝切削加工試験(通常の切削速度およびテーブル送りは、それぞれ、40m/min.、70mm/分)、
寿命の目安とされる0.1 mmに至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表9、表10にそれぞれ示した。
被削材−平面寸法:100 mm×250 mm、厚さ:50 mmのJIS・SUS304(HB180)の板材、
切削速度: 85m/min.、
送り: 0.35mm/rev、
穴深さ: 5mm、
の条件(切削条件G)でのステンレス鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験(通常の切削速度および送りは、それぞれ、80m/min.、0.2mm/rev.)、
被削材−平面寸法:100mm×250mm、厚さ:50mmのTi−6Al−4V合金(HB250)の板材、
切削速度: 45m/min.、
送り: 0.25mm/rev.、
穴深さ: 5mm、
の条件(切削条件H)でのTi合金の湿式高速穴あけ切削加工試験((通常の切削速度および送りは、それぞれ、40m/min.、0.15mm/rev.)、
被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:50mmのNi−18Cr−3Mo−18.5Fe−0.9Ti−1.0(Nb+Ta)−0.5Al(HB430)の板材、
切削速度: 45m/min.、
送り: 0.2mm/rev.、
穴深さ: 5mm、
の条件(切削条件I)での焼入れ合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験(通常の切削速度および送りは、それぞれ、30m/min.、0.1mm/rev.)、
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0.3mm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、表12にそれぞれ示した。
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の表面に硬質被覆層を形成してなる表面被覆切削工具において、
前記硬質被覆層が、0.5〜5μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:(Zr1−γYγ)N(但し、γはYの含有割合を示し、原子比で、0.01≦γ≦0.15である)を満足するZrとYの複合窒化物層からなることを特徴とする表面被覆切削工具。
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