JP4878808B2 - Replaceable cutting edge - Google Patents
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Description
本発明は、刃先交換型切削チップ（スローアウェイチップと呼ぶこともある）に関する。 The present invention relates to a blade-tip-exchangeable cutting tip (sometimes referred to as a throw-away tip).
従来より、着脱自在に工具に取り付けて被削材を切削加工する刃先交換型切削チップが知られている。このような刃先交換型切削チップは、耐摩耗性や靭性を向上させることを目的として、超硬合金やサーメットからなる基材上にセラミックス等の硬質被膜を形成する構成のものが多数提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a blade-tip-exchangeable cutting tip that is detachably attached to a tool and cuts a work material. Many blade-replaceable cutting tips have been proposed in which a hard coating such as ceramic is formed on a substrate made of cemented carbide or cermet for the purpose of improving wear resistance and toughness. Yes.
そして、このような構成の刃先交換型切削チップにおいては、硬質被膜の組成を変更したり、硬質被膜の厚みを逃げ面上とすくい面上とで変更させたりすることにより諸特性を向上させる試みが種々なされている（特許文献１〜４）。
And in the blade-tip-exchange-type cutting tip having such a configuration, an attempt to improve various characteristics by changing the composition of the hard coating or changing the thickness of the hard coating between the flank and the rake face. There are various methods (
また、上記のような硬質被膜の最外層として下層とは異なった色を有する層を形成し、この最外層の変色状態により刃先交換型切削チップの使用状態を判別しようとする試みがなされている（特許文献５）。 Further, an attempt has been made to form a layer having a color different from that of the lower layer as the outermost layer of the hard coating as described above, and to determine the usage state of the blade-tip-exchangeable cutting tip based on the discolored state of the outermost layer. (Patent Document 5).
しかし、昨今のように高速切削をはじめとする高効率切削に対する要求が高まる中、このような高効率切削に必要とされる耐摩耗性と靭性とを高度に両立させた刃先交換型切削チップは未だ開発されていない現状にある。
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させた刃先交換型切削チップを提供することにある。特に、被削材の切り屑の温度が高くなるとともにすくい面側の耐摩耗性（耐クレーター摩耗性）が必要とされる鋼の高速切削に有効な刃先交換型切削チップを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object of the present invention is to provide a blade-tip-exchangeable cutting tip that achieves both high wear resistance and high toughness. In particular, the object is to provide a cutting edge-replaceable cutting tip that is effective for high-speed cutting of steel that requires high wear resistance (crater wear resistance) on the rake face side as the chip temperature of the work material increases. And
本発明者は、上記課題を解決するために、切削加工時における刃先交換型切削チップと被削材との接触状態を鋭意研究したところ、図１に示したように刃先交換型切削チップ１の刃先稜線４の周辺部が被削材５に接し、逃げ面３が被削材５と対面するのに対してそのすくい面２が切り屑６側に位置する切削状況において、被覆層の厚みが薄くなる程靭性の向上には有利となること、および逆に耐摩耗性を向上させるためには被覆層の厚みを厚くする方が有利となること、という相反する特性が要求されることが明らかとなり、さらに研究を進めたところ前記前者の特性はとりわけ逃げ面で顕著になること、および前記後者の特性はすくい面で顕著になることが明らかとなった。本発明は、これらの知見に基づきさらに研究を重ねることによりついに完成させるに至ったものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor earnestly studied the contact state between the cutting edge-exchangeable cutting tip and the work material during cutting. As shown in FIG. In the cutting situation in which the peripheral portion of the cutting
すなわち、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつこの外層は、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、上記すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。 That is, the present invention is a blade-tip-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material, wherein the base material has at least one flank and at least one rake face. The flank and the rake face are connected to each other with a cutting edge ridge line interposed therebetween, and the coating layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer. Composed of at least one metal selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, Al and Si in the periodic table, or at least one of the above metals and carbon, nitrogen, oxygen and The outer layer is composed of a compound formed of at least one element selected from the group consisting of boron, and the outer layer has an average thickness on the flank side of A μm and the rake at a portion involved in cutting. The average thickness of the side in the case of the Bimyuemu, according to the indexable insert, characterized in that the A / B ≦ 0.9.
ここで、上記外層は、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における表面粗さＲaをＳμｍ、上記すくい面側における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。 Here, the outer layer, at a site involved in cutting, the surface roughness R a in the flank face side Esumyuemu, the surface roughness R a in the rake face side when the Tμm, S / T ≦ 0. It is preferably 95.
また、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも２つの逃げ面と、少なくとも１つのすくい面と、少なくとも１つのコーナーとを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記コーナーは、２つの上記逃げ面と１つの上記すくい面とが交差する交点であり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつ切削に関与する上記コーナーを通り、そのコーナーを構成する２つの上記逃げ面がなす角度を上記すくい面上において２等分し、かつ上記すくい面から上記２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、この外層は、上記コーナーから上記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＡμｍ、上記コーナーから上記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。 The present invention also provides a blade-tip-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material, wherein the base material has at least two flank surfaces and at least one rake surface. The flank and the rake face are connected to each other across the edge of the cutting edge, and the corner is an intersection where the two flank faces and the one rake face intersect, The coating layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer. The outer layer is composed of an IVa group element, a Va group element, a VIa group element, Al, and Si in the periodic table. Or a compound formed by at least one metal selected from the group consisting of at least one metal selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. The angle formed by the two flank faces constituting the corner is divided into two equal parts on the rake face, and the two flank faces intersect from the rake face. On the straight line connected to the ridge, this outer layer has an average thickness of A μm in the line segment area from 0.5 mm to 1 mm from the corner to the flank side, and from 0.5 mm to 1 mm from the corner to the rake face side. The present invention relates to a blade-tip-exchangeable cutting tip characterized in that A / B ≦ 0.9 when an average thickness in a line segment area as follows is B μm.
上記外層は、上記直線上において、上記コーナーから上記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における表面粗さＲaをＳμｍ、上記コーナーから上記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。 On the straight line, the outer layer has a surface roughness Ra in a line segment area of 0.5 mm or more and 1 mm or less from the corner to the flank side, and 0.5 μm or more to 1 mm from the corner to the rake face side. the surface roughness R a in the line section to be less when the Timyuemu, it is preferable that the S / T ≦ 0.95.
また、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、上記内層は、上記刃先稜線から上記逃げ面側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域と、上記刃先稜線から上記すくい面側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域とにおいて露出しており、その露出部における内層の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成され、上記外層は、上記内層の露出部から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＡμｍとし、上記内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。 The present invention is also a blade-tip-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material, wherein the base material has at least one flank and at least one rake face. The flank and the rake face are connected to each other with a cutting edge ridge line interposed therebetween, and the coating layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer. Composed of at least one metal selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, Al and Si in the periodic table, or at least one of the above metals and carbon, nitrogen, oxygen and A region formed by a compound formed by at least one element selected from the group consisting of boron, the inner layer having a distance of less than 0.4 mm from the cutting edge ridge to the flank side; and Above edge To the rake face side with a distance of less than 2 mm, and the surface of the inner layer in the exposed portion is composed of an alumina layer or a layer containing alumina, and the outer layer is formed of the inner layer. The average thickness in the region having a width of 0.2 mm and extending from a point 0.4 mm away from the exposed portion in the center direction of the flank is A μm, and the average thickness of the inner layer from the exposed portion is set to 0. The present invention relates to a blade-tip-exchangeable cutting tip characterized in that A / B ≦ 0.9 when the average thickness in a region that has a width of 0.2 mm and spreads from a point that is 4 mm apart is B μm.
上記外層は、上記内層の露出部から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における表面粗さＲaをＳμｍとし、上記内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。 The outer layer has a surface roughness Ra of S μm in a region having a width of 0.2 mm further than a point 0.4 mm away from the exposed portion of the inner layer in the center direction of the flank, and the inner layer is exposed. S / T ≦ 0.95 when the surface roughness Ra is T μm in a region having a width of 0.2 mm further from the point 0.4 mm away from the point in the center direction of the rake face. It is preferable.
また、上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成されることができる。 The base material can be composed of any one of cemented carbide, cermet, high speed steel, ceramics, cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body, or silicon nitride sintered body.
また、上記刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用のいずれかのものとすることができる。 In addition, the above-mentioned cutting edge exchange type cutting tip is used for drilling, end milling, milling, turning, metal saw processing, gear cutting tool processing, reamer processing, tap processing, or crankshaft pin milling. It can be any one for processing.
本発明の刃先交換型切削チップは、上述の通りの構成を有することから、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させることに成功したものであり、特に、被削材の切り屑の温度が高くなるとともにすくい面側の耐摩耗性（耐クレーター摩耗性）が必要とされる鋼の高速切削に極めて有効な性能を示す。 Since the cutting edge-exchangeable cutting tip of the present invention has the configuration as described above, it has succeeded in achieving both high wear resistance and toughness. It shows extremely effective performance for high-speed cutting of steel that requires higher wear resistance (crater wear resistance) on the rake face side.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。また、各図面はあくまでも説明用の模式的なものであって、被覆層の膜厚と基材とのサイズ比やコーナーのアール（Ｒ）のサイズ比は実際のものとは異なっている。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the following description of the embodiments, the description is made with reference to the drawings. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. Each drawing is merely a schematic diagram for explanation, and the film thickness ratio of the coating layer to the base material and the corner (R) size ratio are different from the actual ones.
＜刃先交換型切削チップ＞
本発明の刃先交換型切削チップは、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有するものである。そして、本発明の刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用およびクランクシャフトのピンミーリング加工用のものとして特に有用である。
<Cutting edge type cutting tip>
The cutting edge-exchangeable cutting tip of the present invention has a base material and a coating layer formed on the base material. The cutting edge-replaceable cutting tip of the present invention includes drilling, end milling, milling, turning, metal saw processing, cutting tool processing, reamer processing, tapping and crankshaft pins. It is particularly useful for milling.
なお、本発明は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプのいずれの刃先交換型切削チップに対しても有効であり、またチップブレーカが形成されているものおよびそれが形成されていないものの両者いずれに対しても有効である。 The present invention is effective for either a negative-type or a positive-type blade-tip-exchangeable cutting tip, and for both a chip breaker formed and a chip breaker not formed. It is valid.
＜基材＞
本発明の基材を構成する材料としては、このような刃先交換型切削チップの基材として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができ、たとえば超硬合金（たとえばＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、あるいはさらにＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を添加したものも含む）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など）、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体等を挙げることができる。
<Base material>
As a material constituting the base material of the present invention, a conventionally known material known as a base material for such a blade-tip-exchange-type cutting tip can be used without particular limitation. For example, a cemented carbide (for example, a WC-based cemented carbide). Alloy, WC, Co, or Ti, Ta, Nb and other carbides, nitrides, carbonitrides, etc.), cermet (TiC, TiN, TiCN, etc.) ), High speed steel, ceramics (such as titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body, or silicon nitride sintered body The body etc. can be mentioned.
また、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていても良く、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。 In addition, these substrates may be those whose surfaces are modified. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, or in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.
また、基材の形状は、このような刃先交換型切削チップの基材の形状として知られる従来公知のものを特に限定なく採用することができる。たとえば、基材表面に平行な断面形状で表せば、菱形、正方形、三角形、円形、楕円形等の形状のものが含まれる。 Moreover, the shape of a base material can employ | adopt without limitation especially the conventionally well-known thing known as a base material shape of such a blade-tip-exchange-type cutting tip. For example, when expressed in a cross-sectional shape parallel to the surface of the base material, a shape such as a rhombus, a square, a triangle, a circle, and an ellipse is included.
そして、このような基材８は、たとえば図２に示すように少なくとも１つの逃げ面３と少なくとも１つのすくい面２とを有する構造を備えたものであり、この逃げ面３とすくい面２とは刃先稜線４を挟んで繋がり、この刃先稜線４が被削材に対する切削作用の中心的作用点となる。より好ましくは、このような基材８は、少なくとも２つの逃げ面３と、少なくとも１つのすくい面２と、少なくとも１つのコーナー９とを有する構造を備えたものであり、このコーナー９は２つの逃げ面３と１つのすくい面２とが交差する交点であり、切削作用の最も中心的作用点となる場合が多い。
And such a
なお、本願で用いる逃げ面、すくい面、刃先稜線およびコーナー等という表現は、基材の表面部だけではなく刃先交換型切削チップ１の最表面部に位置する部分や面とともに、後述する内層や外層等の各層の表面部や内部等に位置する相当部分をも含む概念である。
In addition, expressions such as flank, rake face, cutting edge ridge line and corner used in the present application are not only the surface portion of the base material but also the portion and surface located on the outermost surface portion of the cutting edge
また、上記刃先稜線４は図２では直線状に形成されているがこれのみに限られるものではなく、たとえば円周状のもの、波打ち状のもの、湾曲状のもの、または屈折状のものも含まれる。また、このような刃先稜線やコーナーに対しては、面取り加工および／またはコーナーのアール（Ｒ）付与加工等の刃先処理加工を施すことができるが、このような刃先処理加工等により刃先稜線が明瞭な稜を構成しなくなったり、コーナーが明瞭な交点を形成しなくなった場合には、そのような刃先処理加工等がされたすくい面および逃げ面に対して刃先処理加工等がされない状態を想定してそれぞれの面を幾何学的に延長させることにより双方の面が交差する稜や交点を仮定的な稜や交点と定め、その仮定的に定められた稜を刃先稜線とし、仮定的に定められた交点をコーナーとするものとする。なお、すくい面と逃げ面とが刃先稜線を挟んで繋がるという表現および刃先稜線を有するという表現は、いずれも刃先稜線に対して上記のような刃先処理加工が施された場合も含むものとする。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点という表現およびその交点がコーナーとなるという表現は、いずれもそのコーナーに対して上記のような刃先処理加工が施された場合も含むものとする。
Further, the
また図２においては、すくい面２は平坦な面として示されているが、必要に応じてすくい面は他の構造、たとえばチップブレーカ等を有していてもよい。同じことが逃げ面３にも当てはまる。また、逃げ面３は図２において平坦な面として示されているが、必要に応じて（複数の面区域に区分する）面取りをしまたは別の仕方で平坦な面と異なる形状や曲面にしたり、チップブレーカを設けた形状にすることもできる。
In FIG. 2, the
なお、本発明の基材には、刃先交換型切削チップ１を工具に取り付ける固定孔として使用される貫通孔７が、上面と底面を貫通するように形成されていても良い。必要に応じ、この固定孔の他にまたはその代わりに、別の固定手段を設けることもできる。
In the base material of the present invention, a through
＜被覆層＞
本発明の被覆層１１は、たとえば図３〜図１０に示したように上記基材８上に形成されるものであって、１以上の層からなる内層１２（図面では便宜的に１の層として表されている）とその内層１２上に形成された外層１３とを含むものである。以下、内層１２と外層１３とに分けて説明する。
<Coating layer>
The
なお、図３および図４は、ネガティブタイプ（すくい面２と逃げ面３とが９０°以上の角度をなして交差するもの）の刃先交換型切削チップ１の断面を模式的に表した概略断面図であり、図３はチップブレーカを有さず、図４はチップブレーカを有するものである。図５および図６は、ポジティブタイプ（すくい面２と逃げ面３とが鋭角をなして交差するもの）の刃先交換型切削チップ１の断面を模式的に表した概略断面図であり、図５はチップブレーカを有さず、図６はチップブレーカを有するものである。また、このような図３〜図６に対して、図７〜図１０は、後述のように刃先稜線近傍部において内層１２が表面に露出している状態を模式的に表した概略断面図である。
3 and 4 are schematic cross-sectional views schematically showing a cross section of the blade type
また、被覆層の厚み（内層と外層とからなる全体の厚み）は、１μｍ以上３２μｍ以下であることが好ましい。そして特に、逃げ面の厚みは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上、さらに好ましくは３μｍ以上とすることが好ましく、すくい面の厚みは３μｍ以上、より好ましくは３．５μｍ以上、さらに好ましくは４μｍ以上とすることが好ましい。逃げ面の厚みが１μｍ未満、すくい面の厚みが３μｍ未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されないためである。一方、３２μｍを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは３２μｍ以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。 Moreover, it is preferable that the thickness (overall thickness which consists of an inner layer and an outer layer) of a coating layer is 1 micrometer or more and 32 micrometers or less. In particular, the thickness of the flank is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, further preferably 3 μm or more, and the rake face thickness is 3 μm or more, more preferably 3.5 μm or more, and further preferably 4 μm or more. It is preferable to do. This is because when the flank thickness is less than 1 μm and the rake face thickness is less than 3 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance is not sufficiently exhibited. On the other hand, even if the thickness exceeds 32 μm, further improvement in various properties is not recognized, which is not economically advantageous. However, as long as economic efficiency is ignored, the thickness can be 32 μm or more, and the effect of the present invention is shown. As a method for measuring the thickness, for example, a cutting edge-exchangeable cutting tip is cut and the cross section thereof can be measured by observing using a SEM (scanning electron microscope).
＜内層＞
本発明の内層は、上記基材と後述の外層との間に１以上の層として形成されるものであり、刃先交換型切削チップの耐摩耗性や靭性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。通常、この内層は、後述の外層とは異なった色を有していることが好ましく、基材の全面を覆うようにして形成されていることが好ましい。
<Inner layer>
The inner layer of the present invention is formed as one or more layers between the base material and an outer layer to be described later, and has an effect of improving various characteristics such as wear resistance and toughness of the cutting edge exchangeable cutting tip. Is. Usually, this inner layer preferably has a color different from that of the outer layer described later, and is preferably formed so as to cover the entire surface of the substrate.
そしてこの内層は、後述の外層と接する最上層としてアルミナ層またはアルミナを含む層を有していることが好ましい。このようにアルミナ層またはアルミナを含む層を最上層として有することにより、マイクロチッピングに起因する膜損傷を低減させることができ被覆層全体の耐摩耗性の向上に資するものとなる。 The inner layer preferably has an alumina layer or a layer containing alumina as an uppermost layer in contact with the outer layer described later. By having the alumina layer or the layer containing alumina as the uppermost layer in this way, film damage due to microchipping can be reduced, which contributes to improvement in wear resistance of the entire coating layer.
またさらにこのようなアルミナ層またはアルミナを含む層は、耐摩耗性を向上させる作用を有するだけではなく黒ずんだ色（正確にはそれ自身が黒色を呈するものではなく下地の色の影響を受けやすいものであるが、本願では単に黒色と表現することもある）を呈するため、その上に形成される後述の外層との間で特に顕著なコントラストを形成することができるというメリットも有することになる。 Further, such an alumina layer or a layer containing alumina not only has an effect of improving wear resistance but also has a dark color (exactly, it does not exhibit black color itself and is easily affected by the color of the ground. However, in the present application, it may be simply expressed as black), and thus has a merit that a particularly remarkable contrast can be formed with an outer layer to be described later formed thereon. .
なお、ここでいうアルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）は、その結晶構造は特に限定されず、α−Ａｌ2Ｏ3、κ−Ａｌ2Ｏ3、γ−Ａｌ2Ｏ3またはアモルファス状態のＡｌ2Ｏ3が含まれるとともに、これらが混在した状態も含まれる。またアルミナを含むとは、その層の一部として少なくともアルミナを含んでいること（５０質量％以上含まれていればアルミナを含むものとみなす）を意味し、残部は後述するような化合物や、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3（アルミナにＺｒやＹが添加されたとみることもできる）等によって構成することができ、また塩素、炭素、ホウ素、窒素等を含んでいても良い。 The crystal structure of alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ) here is not particularly limited, and α-Al 2 O 3 , κ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3, or an amorphous state. A state in which Al 2 O 3 is contained and these are mixed is also included. Also, including alumina means that at least alumina is included as a part of the layer (if 50% by mass or more is included, it is regarded as including alumina), and the balance is a compound as described later, It can be composed of ZrO 2 , Y 2 O 3 (it can be considered that Zr or Y is added to alumina) or the like, and may contain chlorine, carbon, boron, nitrogen or the like.
また、このような内層は、少なくとも１以上の層が圧縮応力を有していることが好ましく、さらに切削に関与する部位において上記のアルミナ層またはアルミナを含む層が圧縮応力を有していることが特に好ましい。これにより、靭性を効果的に向上させることができる。この場合、逃げ面の圧縮応力をすくい面の圧縮応力よりも大きくすることにより、靭性をさらに向上させることができるため好ましい。 In addition, it is preferable that at least one of the inner layers has a compressive stress, and the alumina layer or the layer containing alumina has a compressive stress in a portion involved in cutting. Is particularly preferred. Thereby, toughness can be improved effectively. In this case, the toughness can be further improved by making the compressive stress of the flank larger than the compressive stress of the rake face, which is preferable.
ここで、切削に関与する部位とは、後述の通り、被削材が接触する（最接近する）刃先稜線から逃げ面側およびすくい面側にそれぞれ３ｍｍの幅を有して広がった領域（後述の図１２における線分区域ｃおよびｄを包含する領域）を意味するものとする。なお、この圧縮応力の規定に関しては、この領域において内層が表面に露出している態様をも含むものとし、そのように露出する表面を構成するアルミナ層またはアルミナを含む層が圧縮応力を有している態様が含まれる。 Here, as will be described later, the part involved in cutting is a region (described later) having a width of 3 mm from the edge of the cutting edge where the work material comes into contact (closest to the flank side and the rake face side). The region including the line segment areas c and d in FIG. In addition, regarding the definition of this compressive stress, it is assumed that the inner layer is exposed on the surface in this region, and the alumina layer or the layer containing alumina constituting the exposed surface has a compressive stress. Embodiments are included.
また、圧縮応力とは、このような被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種であって、「−」（マイナス）の数値（単位：本発明では「ＧＰａ」を使う）で表される応力をいう。このため、圧縮応力が大きいという概念は、上記数値の絶対値が大きくなることを示し、また、圧縮応力が小さいという概念は、上記数値の絶対値が小さくなることを示す。因みに、引張応力とは、被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種であって、「＋」（プラス）の数値で表される応力をいう。なお、単に残留応力という場合は、圧縮応力と引張応力との両者を含むものとする。 The compressive stress is a kind of internal stress (intrinsic strain) existing in such a coating layer, and is represented by a numerical value “−” (minus) (unit: “GPa” is used in the present invention). It refers to stress. For this reason, the concept that the compressive stress is large indicates that the absolute value of the numerical value is large, and the concept that the compressive stress is small indicates that the absolute value of the numerical value is small. Incidentally, the tensile stress is a kind of internal stress (intrinsic strain) existing in the coating layer, and means a stress represented by a numerical value “+” (plus). Note that the term “residual stress” includes both compressive stress and tensile stress.
そして、このような圧縮応力は、その絶対値が０．１ＧＰａ以上の応力であることが好ましく、より好ましくは０．２ＧＰａ以上、さらに好ましくは０．５ＧＰａ以上の応力である。その絶対値が０．１ＧＰａ未満では、十分な靭性を得ることができない場合があり、一方、その絶対値は大きくなればなる程靭性の付与という観点からは好ましいが、その絶対値が８ＧＰａを越えると被覆層自体が剥離することがあり好ましくない。 Such a compressive stress is preferably a stress having an absolute value of 0.1 GPa or more, more preferably 0.2 GPa or more, and even more preferably 0.5 GPa or more. If the absolute value is less than 0.1 GPa, sufficient toughness may not be obtained. On the other hand, the larger the absolute value, the better from the viewpoint of imparting toughness, but the absolute value exceeds 8 GPa. And the coating layer itself may peel off, which is not preferable.
なお、上記残留応力は、Ｘ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法により測定することができる。そしてこのような残留応力は内層中の圧縮応力が付与される領域に含まれる任意の点１０点（これらの各点は当該層の該領域の応力を代表できるように互いに０．１ｍｍ以上の距離を離して選択することが好ましい）の応力を該ｓｉｎ2ψ法により測定し、その平均値を求めることにより測定することができる。 The residual stress can be measured by the sin 2 ψ method using an X-ray stress measuring device. Such residual stress is 10 points included in the area where compressive stress is applied in the inner layer (each point is a distance of 0.1 mm or more from each other so that the stress of the area of the layer can be represented). It is preferable that the stress is preferably selected by separating them from each other, and the stress is measured by the sin 2 ψ method, and the average value is obtained.
このようなＸ線を用いたｓｉｎ2ψ法は、多結晶材料の残留応力の測定方法として広く用いられているものであり、たとえば「Ｘ線応力測定法」（日本材料学会、１９８１年株式会社養賢堂発行）の５４〜６６頁に詳細に説明されている方法を用いれば良い。 The sin 2 ψ method using X-rays is widely used as a method for measuring the residual stress of a polycrystalline material. For example, “X-ray stress measurement method” (Japan Society of Materials Science, 1981 Corporation) The method described in detail on pages 54 to 66 of Yokendo) may be used.
また、上記残留応力は、ラマン分光法を用いた方法を利用することにより測定することも可能である。このようなラマン分光法は、狭い範囲、たとえばスポット径１μｍといった局所的な測定ができるというメリットを有している。このようなラマン分光法を用いた残留応力の測定は、一般的なものであるがたとえば「薄膜の力学的特性評価技術」（サイぺック、１９９２年発行）の２６４〜２７１頁に記載の方法を採用することができる。 The residual stress can also be measured by using a method using Raman spectroscopy. Such Raman spectroscopy has the merit that local measurement can be performed in a narrow range, for example, a spot diameter of 1 μm. The measurement of the residual stress using such Raman spectroscopy is a general one, but for example, described in pages 264 to 271 of “Mechanical characterization technique of thin film” (Sipec, 1992). The method can be adopted.
さらに、上記残留応力は、放射光を用いて測定することもできる。この場合、被覆層の厚み方向で残留応力の分布を求めることができるというメリットがある。 Furthermore, the residual stress can also be measured using synchrotron radiation. In this case, there is an advantage that the distribution of residual stress can be obtained in the thickness direction of the coating layer.
このような内層は、公知の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）、物理的蒸着法（ＰＶＤ法、スパッタリング法等を含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるものではない。たとえば、刃先交換型切削チップがドリル加工用やエンドミル加工用として用いられる場合、内層は抗折力を低下させることなく形成できるＰＶＤ法により形成することが好ましい。また、内層の膜厚の制御は、成膜時間により調整を行なうと良い。 Such an inner layer can be formed by a known chemical vapor deposition method (CVD method) or physical vapor deposition method (including PVD method, sputtering method, etc.), and the formation method is not limited at all. For example, when the cutting edge-exchangeable cutting tip is used for drilling or end milling, the inner layer is preferably formed by a PVD method that can be formed without reducing the bending strength. In addition, the film thickness of the inner layer is preferably adjusted by the film formation time.
また、公知のＣＶＤ法を用いて内層を形成する場合には、ＭＴ−ＣＶＤ（ｍｅｄｉｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＣＶＤ）法により形成された層を含むことが好ましい。特にその方法により形成した耐摩耗性に優れる炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）層を備えることが最適である。従来のＣＶＤ法は、約１０２０〜１０３０℃で成膜を行なうのに対して、ＭＴ−ＣＶＤ法は約８５０〜９５０℃という比較的低温で行なうことができるため、成膜の際加熱による基材のダメージを低減することができる。したがって、ＭＴ−ＣＶＤ法により形成した層は、基材に近接させて備えることがより好ましい。また、成膜の際に使用するガスは、ニトリル系のガス、特にアセトニトリル（ＣＨ3ＣＮ）を用いると量産性に優れて好ましい。なお、上記のようなＭＴ−ＣＶＤ法により形成される層と、ＨＴ−ＣＶＤ（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＣＶＤ、上記でいう従来のＣＶＤ）法により形成される層とを積層させた複層構造のものとすることにより、これらの被覆層の層間の密着力が向上する場合があり、好ましい場合がある。 Moreover, when forming an inner layer using well-known CVD method, it is preferable to include the layer formed by MT-CVD (medium temperature CVD) method. In particular, it is optimal to provide a titanium carbonitride (TiCN) layer having excellent wear resistance formed by this method. The conventional CVD method forms a film at about 1020 to 1030 ° C., whereas the MT-CVD method can be performed at a relatively low temperature of about 850 to 950 ° C. Damage can be reduced. Therefore, it is more preferable that the layer formed by the MT-CVD method is provided close to the substrate. Further, it is preferable to use a nitrile gas, particularly acetonitrile (CH 3 CN), as the gas used in the film formation because of excellent mass productivity. Note that a multilayer structure in which a layer formed by the MT-CVD method as described above and a layer formed by an HT-CVD (high temperature CVD, conventional CVD) method are stacked. As a result, the adhesion between the layers of these coating layers may be improved and may be preferable.
一方、このような内層は、１以上の層を積層して構成されるものであり、各層は元素周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物により構成することができる。なお、内層を構成するこれらの化合物の組成比（原子比）は後述の外層を構成する化合物の組成比と同様の規定とすることができるため、その詳細は後述する。 On the other hand, such an inner layer is formed by laminating one or more layers, and each layer is composed of an IVa group element (Ti, Zr, Hf, etc.), a Va group element (V, Nb, Ta, etc.), Group VIa elements (Cr, Mo, W, etc.), at least one metal selected from the group consisting of Al and Si, and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron It can be comprised by the compound formed by these. In addition, since the composition ratio (atomic ratio) of these compounds constituting the inner layer can be defined similarly to the composition ratio of the compounds constituting the outer layer described later, details thereof will be described later.
ここで、たとえばこのような内層は上記の化合物としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）を含むことができ、このようなアルミナを含む場合の具体的な積層構成の一例を挙げると、まず基材上にＴｉＮ層を形成し、その上にＴｉＣＮ層を形成し、さらにその上に最上層としてＡｌ2Ｏ3層を形成する態様を挙げることができる。これらの層は３層全体として内層を構成し、耐摩耗層としての作用を示す。 Here, for example, such an inner layer can contain alumina (Al 2 O 3 ) as the above-mentioned compound. An example of a specific laminated structure in the case of containing such alumina is as follows. A mode in which a TiN layer is formed, a TiCN layer is formed thereon, and an Al 2 O 3 layer is further formed thereon as an uppermost layer can be exemplified. These layers constitute the inner layer as the whole of the three layers, and function as an abrasion resistant layer.
また、このような内層は、図７〜図１０に表したように上記刃先稜線４から上記逃げ面３側に０．４ｍｍ未満（好ましくは３０μｍ以上）の距離を有して広がった領域ａと、上記刃先稜線４から上記すくい面２側に２ｍｍ未満（好ましくは１００μｍ以上）の距離を有して広がった領域ｂとにおいて露出したものとすることができ、その露出部における内層の表面はアルミナ層またはアルミナを含む層で構成されていることが特に好ましい。このような領域ａ、ｂにおいて被削材の溶着が顕著に発生すると考えられ、アルミナは被削材を構成する成分との間で化学反応が生じにくく、かつ被削材との摩擦抵抗が低くくなるためである。上記距離が上記の規定値を超えると内層上に形成される外層の後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるため好ましくない。
In addition, as shown in FIGS. 7 to 10, such an inner layer has a region a that spreads from the cutting
上記距離は逃げ面側では、好ましくは０．３５ｍｍ未満、より好ましくは０．３ｍｍ未満であり、すくい面側では好ましくは１．８ｍｍ未満、より好ましくは１．５ｍｍ未満、さらに好ましくは０．５ｍｍ未満である。また、該距離の下限は、逃げ面３側では３０μｍ以上、すくい面２側では１００μｍ以上である。この下限未満となる場合には、内層を露出させる効果が十分に示されない場合があるため好ましくない。
The distance is preferably less than 0.35 mm, more preferably less than 0.3 mm on the flank side, preferably less than 1.8 mm, more preferably less than 1.5 mm, and even more preferably 0.5 mm on the rake face side. Is less than. The lower limit of the distance is 30 μm or more on the
なお、このように内層を表面に露出させる方法は、従来公知の種々の方法を採用することができ、その方法は何等限定されるものではない。たとえば、内層上に後述の外層を形成した後に、内層を露出させる所定部位の該外層に対してブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施すことによって該外層を除去することにより該所定部位の内層を表面に露出させることができる。 As the method for exposing the inner layer to the surface in this manner, various conventionally known methods can be adopted, and the method is not limited at all. For example, after an outer layer described later is formed on the inner layer, the outer layer is removed by performing blasting, brushing, barrel treatment, or the like on the outer layer at a predetermined portion exposing the inner layer. Can be exposed to the surface.
このように被削材を切削する中心的部位であり、被削材と接触する可能性が高い刃先稜線近傍部において、後述のような外層ではなく内層であるアルミナ層またはアルミナを含む層を表面最上層として露出させることにより、基材上に形成される被覆層と被削材との溶着現象を効果的に抑制することができ、以って被削材の表面状態の悪化を効果的に防止することができるばかりか、マイクロチッピングに起因する膜損傷を低減させることができ、被覆層の耐摩耗性を向上することができる。 In this way, in the vicinity of the edge of the cutting edge, which is the central part for cutting the work material and is highly likely to come into contact with the work material, the surface of the alumina layer or the layer containing alumina is not the outer layer but the inner layer as described later By exposing as the uppermost layer, the welding phenomenon between the coating layer formed on the base material and the work material can be effectively suppressed, thereby effectively deteriorating the surface condition of the work material. In addition to being able to prevent, film damage due to microchipping can be reduced, and the wear resistance of the coating layer can be improved.
なお、このような内層を構成する化合物としては、上記のアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）以外に（あるいはＡｌ２Ｏ3とともに）使用できるものとして、たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＢ2、ＴｉＢＮ、ＴｉＢＮＯ、ＴｉＣＢＮ、ＺｒＣ、ＺｒＯ2、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＣｒＮ、ＶＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＣＮＯ、ＡｌＮ、ＡｌＣＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＣ等を挙げることができる。
As the compound constituting such a inner layer, in addition to the aforementioned alumina (Al 2 O 3) (with or Al 2 O 3) as it can be used, for example TiC, TiN, TiCN, TiCNO,
そして、アルミナ層またはアルミナを含む層の下層としてＴｉＢＮまたはＴｉＢＮＯからなる層を形成させることが特に好ましい。下層としてこのような化合物からなる層を形成することによりアルミナとの密着性が極めて向上するとともに、アルミナが表面に露出した部分においてはこのような下層の色彩をアルミナ層を透して認識することができ、その部分においてアルミナが有する色彩（黒色）とは異なった色彩を提供することができるためである。 It is particularly preferable to form a layer made of TiBN or TiBNO as the lower layer of the alumina layer or the layer containing alumina. By forming a layer made of such a compound as the lower layer, the adhesion to alumina is greatly improved, and in the part where the alumina is exposed on the surface, the color of such lower layer is recognized through the alumina layer. This is because a color different from the color (black) of alumina in that portion can be provided.
このような内層の厚み（２以上の層として形成される場合は全体の厚み）は、０．０５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。厚みが０．０５μｍ未満では耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されず、逆に３０μｍを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは３０μｍ以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。 The thickness of such an inner layer (when formed as two or more layers, the total thickness) is preferably 0.05 μm or more and 30 μm or less. If the thickness is less than 0.05 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance is not sufficiently exhibited. Conversely, if the thickness exceeds 30 μm, no further improvement in various properties is observed, which is not economically advantageous. However, as long as economic efficiency is ignored, the thickness can be 30 μm or more, and the effect of the present invention is shown. As a method for measuring the thickness, for example, a cutting edge-exchangeable cutting tip is cut and the cross section thereof can be measured by observing using a SEM (scanning electron microscope).
なお、上記のように内層が表面に露出する場合、内層と外層との境界は当該境界の近傍部を電子顕微鏡および／または金属顕微鏡で観察することにより、単位面積（１００μｍ×１００μｍ）に占める表面に露出する内層の面積が８０％以上となる場合に内層が表面に露出しているものとみなすものとする。 When the inner layer is exposed on the surface as described above, the boundary between the inner layer and the outer layer is a surface that occupies a unit area (100 μm × 100 μm) by observing the vicinity of the boundary with an electron microscope and / or a metal microscope. It is assumed that the inner layer is exposed on the surface when the area of the inner layer exposed to 80% or more.
＜外層＞
本発明の外層は、上記の内層上に１以上の層として形成されるものであって、元素周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか（２以上の金属により構成される場合は合金となる場合を含む）、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成される。そして、該外層の厚みは、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、上記すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とするものである。
<Outer layer>
The outer layer of the present invention is formed as one or more layers on the above inner layer, and includes an IVa group element (Ti, Zr, Hf, etc.), a Va group element (V, Nb, Ta) in the periodic table of elements. Etc.), a group VIa element (Cr, Mo, W, etc.), or at least one metal selected from the group consisting of Al and Si (in the case of being composed of two or more metals, it may be an alloy) Or a compound formed by at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. The thickness of the outer layer is A / B ≦ 0.9 when the average thickness on the flank side is A μm and the average thickness on the rake face side is B μm at the part involved in cutting. It is a feature.
このように切削に関与する部位において、上記の如く外層の厚みをすくい面側に比し逃げ面側において薄く制御することにより、耐摩耗性を維持しつつ靭性を飛躍的に向上させることに成功したものである。すなわち、耐摩耗性の向上は被覆層の厚みを厚くすることにより達成されるが、とりわけすくい面側においてその効果が顕著に発揮され特に高硬度の外層の厚みを厚く制御することが効果的であること、および靭性の向上は被覆層の厚みを薄くすることにより達成されるが、とりわけ逃げ面側においてその効果が顕著に発揮され特に高硬度の外層の厚みを薄く制御することが効果的であること、が各々本発明者の研究により明らかとなり、この知見に基づきさらに研究を重ねて上述の構成を完成することにより耐摩耗性の向上と靭性の向上とを高度に両立させることに成功したものである。 In this way, in the part involved in cutting, the thickness of the outer layer is controlled to be thinner on the flank side than on the rake face side as described above, thereby succeeding in dramatically improving toughness while maintaining wear resistance. It is what. In other words, the improvement in wear resistance is achieved by increasing the thickness of the coating layer, but the effect is remarkably exhibited especially on the rake face side, and it is effective to control the thickness of the outer layer having a particularly high hardness. The improvement of toughness can be achieved by reducing the thickness of the coating layer, but the effect is particularly prominent on the flank side, and it is particularly effective to control the thickness of the outer layer with high hardness. Each has been clarified by the inventor's research, and based on this knowledge, further research has been completed to complete the above-described configuration, thereby successfully achieving both high wear resistance and high toughness. Is.
ここで、切削に関与する部位とは、刃先交換型切削チップの形状、被削材の種類や大きさ、切削加工の態様等により異なるものであるが、通常被削材が接触する（最接近する）刃先稜線から逃げ面側およびすくい面側にそれぞれ３ｍｍの幅を有して広がった領域を意味するものとする。なお、この領域においては内層が表面に露出していないことを条件とする（内層が表面に露出している場合の外層の厚みに対する規定は後述する）。 Here, the part involved in cutting differs depending on the shape of the cutting edge-exchangeable cutting tip, the type and size of the work material, the mode of cutting work, etc., but usually the work material comes into contact (the closest approach) It is assumed that it means an area having a width of 3 mm from the edge of the blade edge to the flank side and the rake face side. In this region, the inner layer is not exposed on the surface (the definition for the thickness of the outer layer when the inner layer is exposed on the surface will be described later).
また、上記逃げ面側における平均厚みＡμｍおよび上記すくい面側における平均厚みＢμｍとは、それぞれ上記領域内において互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとする。なお、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができ、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。 In addition, the average thickness A μm on the flank side and the average thickness B μm on the rake face side mean the average values of thicknesses at ten different measurement points in the region. As a method for measuring the thickness, the same measuring method as described above can be employed. For example, the thickness can be measured by cutting a blade-tip-exchangeable cutting tip and observing the cross section using an SEM (scanning electron microscope). can do.
上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、耐摩耗性と靭性とを両立させる作用、特に靭性を向上させる作用を示さなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性とを両立させる作用を示さなくなる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。 The A / B value is more preferably A / B ≦ 0.7, and further preferably A / B ≦ 0.5. When the A / B value exceeds 0.9, the effect of achieving both wear resistance and toughness, particularly the effect of improving toughness, is not exhibited. In this respect, even if the A / B value is 1 or less, if it exceeds 0.9, the effect of achieving both wear resistance and toughness is not exhibited. Moreover, it is preferable that the lower limit of A / B value shall be 0.3 or more. This is because if the thickness is less than 0.3, the thickness of the outer layer on the flank side becomes too thin, and color changes as described later are not sufficiently exhibited.
また、該外層は、切削に関与する部位（すなわち上記の領域）において、逃げ面側における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面側における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。 Further, the outer layer is at a site involved in the cutting (i.e. above the region), the surface roughness R a in the flank face side Esumyuemu, the surface roughness R a in the rake face side when the Tμm, S / T It is preferable that ≦ 0.95. Thus it is possible to reduce the cutting resistance of the workpiece by a smoother those in the surface roughness R a of the rake face side than flank side of the outer layer, flank I following side of Although the outer layer is made thinner, the wear resistance can be dramatically improved.
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。なお、本願における表面粗さＲaとは、表面粗さを表す数値の一種であり、中心線平均値と呼ばれるものである（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１）。 The S / T value is more preferably S / T ≦ 0.9, and more preferably S / T ≦ 0.8. When the S / T value exceeds 0.95, the effect of achieving both wear resistance and toughness (blade edge strength) becomes relatively small. Note that the surface roughness R a in the present application, is a kind of numerical values representing the surface roughness, and is called a center line average value (JIS B0601: 2001).
なお、外層に対する上記のような厚みおよび表面粗さの制御は、内層上に一旦外層を均一な厚みで形成した後に、ブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を外層に対して施すことによりその厚みおよび表面粗さを調整することが好ましい。このように外層の厚みおよび表面粗さを制御する方法としては、他の方法としてたとえば外層を形成する場合に直接的に制御して形成する方法も採用し得るが、厚みの薄い外層を均一な色彩を示すように直接的に形成することは困難なため、上述のように一旦外層を均一な厚みで形成した後にブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施す方法を採用することが特に有効である。なお、ブラスト処理を行なう場合は、逃げ面に対してほぼ垂直方向からスラリーを照射することにより、効果的に逃げ面上の外層の厚みを薄くし、表面粗さを平滑化することができるため好ましい。しかし、逃げ面に対して所定の角度を有する方向からスラリーを照射することにより複数の面を同時に処理することもできる。 The thickness and surface roughness of the outer layer can be controlled by forming the outer layer once on the inner layer with a uniform thickness and then applying blasting, brushing or barreling to the outer layer. It is preferable to adjust the surface roughness. As a method for controlling the thickness and the surface roughness of the outer layer in this way, a method of directly controlling the outer layer when forming the outer layer, for example, can be adopted as another method. Since it is difficult to form directly as shown in the color, it is particularly effective to adopt a method in which the outer layer is once formed with a uniform thickness and then subjected to blasting, brushing or barreling as described above. is there. When blasting is performed, the slurry can be effectively irradiated from the direction perpendicular to the flank so that the thickness of the outer layer on the flank can be effectively reduced and the surface roughness can be smoothed. preferable. However, a plurality of surfaces can be simultaneously processed by irradiating the slurry from a direction having a predetermined angle with respect to the flank.
加えて、上記のような処理を施すことにより、被覆層の少なくとも１層に対して圧縮応力を付与することができ、以って刃先強度を向上させることができるというメリットが享受される。 In addition, by performing the treatment as described above, a merit that compressive stress can be applied to at least one of the coating layers, and the strength of the blade edge can be improved is obtained.
さらに、このような外層は、特に図１１および図１２に示したように切削に関与するコーナー９（図面のように刃先処理されている場合は仮定的なコーナー）を通り、そのコーナー９を構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分し、かつすくい面２から上記２つの逃げ面３が交差する稜へと繋がる直線Ｌ（図１１ではこの直線Ｌはすくい面２上のみに表されているが２つの逃げ面が交差する稜（図面のように刃先処理されている場合はアールの中間に位置する部分を仮定的な稜とする）にも繋がる）上において、そのコーナー９から逃げ面３側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｃにおける平均厚みをＡμｍ、コーナー９からすくい面２側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｄにおける平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることが特に好ましい。このように規定することにより、耐摩耗性と靭性との両立をさらに効果的に達成させることが可能となり、特に、鋼の高速切削に極めて有効な性能を示すものとなる。
Furthermore, such an outer layer passes through a corner 9 (a hypothetical corner when the cutting edge is processed as shown in the drawing) particularly involved in cutting as shown in FIGS. A straight line L that bisects the angle formed by the two flank faces on the rake face and connects the
ここで、切削に関与するコーナーとは、実際に被削材が接触する（最接近する）コーナーを含むとともに、コーナー近傍の刃先稜線に被削材が接触し（最接近し）、該コーナーもその切削に関与するような場合（たとえば温度が上昇するような場合）を含むものである。しかし、単に切削加工時の被削材の切り屑が飛散して接触するようなコーナーは含まれない。なお、上記線分区域ｃおよびｄにおいては、内層が表面に露出していないことを条件とする（内層が表面に露出している場合の外層の厚みに対する規定は後述する）。 Here, the corner involved in cutting includes a corner where the work material actually contacts (closest), and the work material comes into contact with the edge of the edge of the cutting edge in the vicinity of the corner (closest approach). This includes cases involving the cutting (for example, when the temperature rises). However, it does not include a corner where chips of the work material at the time of cutting are scattered and contacted. In the line segment areas c and d, the inner layer is not exposed on the surface (the definition for the thickness of the outer layer when the inner layer is exposed on the surface will be described later).
また、コーナーおよび稜が刃先処理されている場合は、２つの逃げ面が交差する稜とは、２つの逃げ面を繋げるアール部の中間を通る直線を仮定的な稜とし、この仮定的な稜と仮定的なコーナーとを結ぶ直線をいうものとする（図１１および図１２参照）。 In addition, when corners and ridges are treated with cutting edges, the ridge where the two flank surfaces intersect is a hypothetical ridge that is a straight line passing through the middle of the rounded portion connecting the two flank surfaces. And a hypothetical corner (see FIGS. 11 and 12).
また、上記線分区域ｃおよびｄを、上記のように各々０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲と規定したのは、切削され極めて高温となった被削材の切り屑がこの規定範囲内の領域に接触する確率が高く、このため耐摩耗性および靭性等の特性に最も大きな影響を与えるものと推測されるためである。 In addition, the line segments c and d are defined as ranges of 0.5 mm or more and 1 mm or less, respectively, as described above, because the chips of the work material that has been cut and heated to an extremely high temperature are within the specified range. This is because there is a high probability of contact with the steel, and it is assumed that this has the greatest influence on properties such as wear resistance and toughness.
また、上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、上記同様耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなるものであるが、これは前記と同様の理由によるものと考えられる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。 The A / B value is more preferably A / B ≦ 0.7, and further preferably A / B ≦ 0.5. When the A / B value exceeds 0.9, it is impossible to achieve both wear resistance and toughness as described above. In this respect, if the A / B value is 1 or less and exceeds 0.9, it is impossible to achieve both wear resistance and toughness. This is because of the same reason as described above. Conceivable. Moreover, it is preferable that the lower limit of A / B value shall be 0.3 or more. This is because if the thickness is less than 0.3, the thickness of the outer layer on the flank side becomes too thin, and color changes as described later are not sufficiently exhibited.
なお、ここでいう平均厚みＡμｍおよびＢμｍとは、それぞれ上記線分区域ｃ、ｄにおいて互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとし、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。また、刃先交換型切削チップに複数のコーナーが存在する場合は、切削に関与する可能性のある全てのコーナーについて上記のＡ／Ｂ値の関係が成立する必要がある。 The average thicknesses A μm and B μm referred to here mean the average values of the thicknesses at 10 measurement points different from each other in the line segment areas c and d, respectively. The measuring method can be adopted. Further, when a plurality of corners are present in the cutting edge-exchangeable cutting tip, it is necessary to establish the above A / B value relationship for all corners that may be involved in cutting.
また、該外層は、逃げ面３側の上記線分区域ｃ（図１２）における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面２側の上記線分区域ｄ（図１２）における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。
Further, the outer layer, Esumyuemu a surface roughness R a in the line section c of
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。 The S / T value is more preferably S / T ≦ 0.9, and more preferably S / T ≦ 0.8. When the S / T value exceeds 0.95, the effect of achieving both wear resistance and toughness (blade edge strength) becomes relatively small.
またさらに、このような外層は、図１４に示したように刃先稜線４近傍部において内層１２が表面に露出している場合（すなわち、刃先稜線４から逃げ面３側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域ａと、刃先稜線４からすくい面２側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域ｂとにおいて内層１２が表面に露出しており、その露出部における内層１２の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成されている場合）、このような内層１２の露出部から逃げ面３の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｅにおける平均厚みをＡμｍとし、内層１２の露出部からすくい面２の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｆにおける平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とするものである。このように規定することにより、刃先稜線近傍部において内層が表面に露出した場合においても耐摩耗性と靭性との両立を効果的に達成させることが可能となり、特に、鋼の高速切削に極めて有効な性能を示すものとなる。
Furthermore, as shown in FIG. 14, such an outer layer has the
ここで、内層１２の露出部から逃げ面３の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点とは、内層と外層の境界部（該境界は上述の方法により決定するものとする）から刃先稜線側とは反対の垂直方向（すなわち刃先稜線から遠ざかる垂直方向）に０．４ｍｍ離れた地点を意味する。また同様に、内層１２の露出部からすくい面２の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点とは、内層と外層の境界部から刃先稜線側とは反対の水平方向（すなわち刃先稜線から遠ざかる水平方向）に０．４ｍｍ離れた地点を意味する。
Here, the point 0.4 mm away from the exposed portion of the
また、上記領域ｅおよびｆを、上記のように内層露出部から０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０.２ｍｍの幅を有して広がった領域と規定したのは、刃先稜線近傍部において上述のように内層が表面に露出している場合において、内層の露出部で切削され極めて高温となった被削材の切り屑がこの規定範囲内の領域に接触する確率が高く、このため耐摩耗性および靭性等の特性に最も大きな影響を与えるものと推測されるためである。 In addition, the above-described regions e and f are defined as regions that have a width of 0.2 mm wider than the point 0.4 mm away from the inner layer exposed portion as described above, in the vicinity of the edge of the blade edge. Thus, when the inner layer is exposed on the surface, it is highly probable that the chips of the work material cut at the exposed portion of the inner layer and heated to an extremely high temperature will come into contact with the region within this specified range. This is because it is presumed to have the greatest influence on properties such as toughness.
また、上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、上記同様耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなるものであるが、これは前記と同様の理由によるものと考えられる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。 The A / B value is more preferably A / B ≦ 0.7, and further preferably A / B ≦ 0.5. When the A / B value exceeds 0.9, it is impossible to achieve both wear resistance and toughness as described above. In this respect, if the A / B value is 1 or less and exceeds 0.9, it is impossible to achieve both wear resistance and toughness. This is because of the same reason as described above. Conceivable. Moreover, it is preferable that the lower limit of A / B value shall be 0.3 or more. This is because if the thickness is less than 0.3, the thickness of the outer layer on the flank side becomes too thin, and color changes as described later are not sufficiently exhibited.
なお、ここでいう平均厚みＡμｍおよびＢμｍとは、それぞれ上記領域ｅ、ｆにおいて互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとし、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。 The average thicknesses A μm and B μm referred to here mean the average values of the thicknesses at 10 measurement points different from each other in the regions e and f, respectively. The method can be adopted.
また、該外層は、逃げ面３側の上記領域ｅ（図１４）における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面２側の上記領域ｆ（図１４）における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。
Further, the outer layer, Esumyuemu a surface roughness R a in the
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。 The S / T value is more preferably S / T ≦ 0.9, and more preferably S / T ≦ 0.8. When the S / T value exceeds 0.95, the effect of achieving both wear resistance and toughness (blade edge strength) becomes relatively small.
このような外層は、公知の化学的蒸着法、または物理的蒸着法（スパッタリング法を含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるものではない。 Such an outer layer can be formed by a known chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method (including a sputtering method), and the formation method is not limited at all.
本発明の外層は、上述のように内層が表面に露出する場合を除き刃先交換型切削チップの最外層となるものであって、上述の通り耐摩耗性と靭性とを両立させる作用を奏するものであるが、より好ましくは上記内層（の最上層）とは異なった色を呈する（すなわち内層（の最上層）とは当然組成も異なる）ことにより、刃先交換型切削チップ（特に刃先稜線）の使用状態を判別する使用状態表示層としての機能をも示すものである。刃先稜線が被削材の切削加工に使用された場合にその刃先稜線に隣接する部分に形成された外層が摩耗しその部分の内層が表面に露出したり、あるいはその部分の外層自体が変色することによって、その色彩の変化を観察することにより使用された刃先稜線を識別することが可能となる。 The outer layer of the present invention is the outermost layer of the cutting edge replaceable cutting tip except for the case where the inner layer is exposed on the surface as described above, and has the effect of achieving both wear resistance and toughness as described above. More preferably, it exhibits a color different from that of the inner layer (the uppermost layer) (that is, the composition of the inner layer (the uppermost layer) is naturally different), so that the cutting edge replaceable cutting tip (especially the edge of the cutting edge) It also shows a function as a use state display layer for determining the use state. When the edge of the cutting edge is used for cutting a work material, the outer layer formed on the part adjacent to the cutting edge of the edge is worn and the inner layer of the part is exposed on the surface, or the outer layer of the part itself is discolored. Thus, it is possible to identify the edge edge line used by observing the color change.
このような外層を構成する金属または化合物は、より具体的にはたとえば金属としてはＣｒ、Ａｌ等を挙げることができ、また化合物としてはＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＢ2、ＴｉＢＮ、ＴｉＢＮＯ、ＴｉＣＢＮ、ＺｒＣ、ＺｒＯ2、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＣｒＮ、ＶＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＣＮＯ、ＡｌＮ、ＡｌＣＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＣ等を挙げることができる。ただし、このような外層として、Ａｌ2Ｏ3は含まれない。アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は上述のように内層の最上層としてこれ単独またはこれを含む層として形成されることが多く、また色彩自体も黒色を呈することから使用状態表示層としての使用に適さないためである。
Such outer layer metal or compound constituting, more specifically there may be mentioned Cr, or Al as for example metal, also TiC as compounds, TiN, TiCN, TiCNO,
なお、このような外層を構成する化合物において、少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素との組成比（原子比）は、従来公知のように必ずしも１：１に限定されるわけではなく、前者の金属１に対して、後者の元素を０．５〜１程度とすることができる（たとえばＴｉaＮbとした場合であってａ＋ｂ＝１００原子％とする場合、ｂは３５〜５０原子％程度となる）。また、後者の元素が複数の元素で構成される場合は、各元素の原子比は必ずしも等比に限定されるわけではなく、従来公知の原子比を任意に選択することができる。したがって、以下の実施例等において当該化合物を表す場合において特に断りのない場合は、その化合物を構成する原子比は従来公知の原子比を任意に選択することができるものとする。 In the compound constituting the outer layer, the composition ratio (atomic ratio) of at least one of the above metals and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron is conventionally known. However, it is not necessarily limited to 1: 1, and the latter element can be set to about 0.5 to 1 with respect to the former metal 1 (for example, when Ti a N b is used, a + b When b is 100 atomic%, b is about 35 to 50 atomic%). When the latter element is composed of a plurality of elements, the atomic ratio of each element is not necessarily limited to an equal ratio, and a conventionally known atomic ratio can be arbitrarily selected. Therefore, when the compound is represented in the following examples and the like, unless otherwise specified, the atomic ratio constituting the compound can be arbitrarily selected from conventionally known atomic ratios.
また、上記外層が複数の金属（合金を含む）で構成される場合、それらの金属の原子比は従来公知の原子比を任意に選択することができるものとする。 When the outer layer is composed of a plurality of metals (including alloys), the atomic ratio of these metals can be arbitrarily selected from conventionally known atomic ratios.
このような外層は、摩耗した場合に変色する層であることが好ましい。好ましい厚み（外層が２層以上積層されて形成される場合は全体の厚み）は０．０５μｍ以上２μｍ以下であり、さらに好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。０．０５μｍ未満では、所定部位に均一に被覆することが工業的に困難となり、このためその外観に色ムラが発生し外観を害することがあるとともに、刃先稜線が使用済となっていることを示す表示が不明確となる。また、２μｍを超えても使用状態表示層としての機能に大差なく、却って経済的に不利となる。この厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。 Such an outer layer is preferably a layer that changes color when worn. The preferred thickness (the total thickness when two or more outer layers are laminated) is 0.05 μm or more and 2 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. If it is less than 0.05 μm, it is industrially difficult to uniformly coat a predetermined portion. For this reason, color unevenness may occur in the appearance, and the appearance may be damaged, and the edge of the blade edge is already used. The indication shown is unclear. Moreover, even if it exceeds 2 μm, there is no great difference in the function as a use state display layer, but it is economically disadvantageous. As a method for measuring the thickness, the same measuring method as described above can be employed.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
＜実施例１＞
２．０質量％のＴｉＣ、１．０質量％のＴａＣ、１．４質量％のＮｂＣ、７．８質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４３０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、切削チップＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ−ＵＸ（住友電工ハードメタル（株）製）の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、表面に脱β層が１７μｍ形成されており、２つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計８つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計８つ存在した（ただし、ここで用いたチップは、その形状から、上面または下面から観察した場合に８０°の頂角をなすコーナーを切削用途に用いることが多く、この場合コーナー数は４と考えることができる）。
<Example 1>
A cemented carbide powder having a composition of 2.0% by mass of TiC, 1.0% by mass of TaC, 1.4% by mass of NbC, 7.8% by mass of Co, and the balance WC is pressed, followed by a vacuum atmosphere. In this case, the cutting tip CNMG120408N is sintered by sintering at 1430 ° C. for 1 hour, and then performing a flat polishing process and a cutting edge treatment with a SiC brush (honing with a width of 0.05 mm as viewed from the rake face side). -A cemented carbide chip having the same shape as that of UX (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.) was produced and used as a base material. This base material has a de-β layer formed on the surface of 17 μm, two surfaces are rake surfaces, four surfaces are flank surfaces, and the rake surfaces and flank surfaces are edge edge lines (as described above, the blade edge Since it has been processed, it is a hypothetical ridge). There were a total of eight edge edges. In addition, the intersection of two flank faces and one rake face is a corner (a hypothetical intersection because the cutting edge processing is performed as described above), and there are a total of eight such corners. (However, because of the shape of the chip used here, a corner having an apex angle of 80 ° when observed from the upper surface or the lower surface is often used for cutting purposes. In this case, the number of corners is considered to be four. it can).
この基材の全面に対して、下層から順に下記の層を被覆層として公知の熱ＣＶＤ法により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、０．４μｍのＴｉＮ、４．３μｍのＴｉＣＮ（ＭＴ−ＣＶＤ法により形成）、および２．４μｍのαアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）をそれぞれ内層として形成し、これらの内層の最上層であるαアルミナ上にこれと接するように外層として１．５μｍのＴｉＮを形成した（以上の被覆層を被覆層Ｎｏ．１とする）。 On the entire surface of the substrate, the following layers were formed in order from the lower layer as a coating layer by a known thermal CVD method. That is, 0.4 μm TiN, 4.3 μm TiCN (formed by MT-CVD method), and 2.4 μm α-alumina (α-Al 2 O 3 ) are formed as inner layers in order from the surface side of the substrate. Then, 1.5 μm of TiN was formed as an outer layer on the α-alumina which is the uppermost layer of these inner layers so as to be in contact therewith (the above coating layer is referred to as coating layer No. 1).
以下同様にして、この被覆層Ｎｏ．１に代えて下記の表１に記載した被覆層Ｎｏ．２〜７をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。 In the same manner, this coating layer No. In place of the coating layer No. 1 described in Table 1 below. 2-7 were each coat | covered with respect to the whole surface of a base material.
上記表１において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また各層は、被覆層Ｎｏ．７のＣｒＮ層を除き、全て公知の熱ＣＶＤ法により形成した（ＭＴ−ＣＶＤの表示のあるものはＭＴ−ＣＶＤ法（成膜温度９００℃）により形成し、ＨＴ−ＣＶＤの表示のあるものはＨＴ−ＣＶＤ法（成膜温度１０００℃）により形成した）。該ＣｒＮ層はイオンプレーティング法により形成した。また、外層であるＴｉＮは金色であり、ＺｒＮは白金色であり、ＴｉＣＮはピンク色であり、ＣｒＮは銀色である。 In Table 1 above, the inner layer was laminated on the surface of the base material in order from the left side. Each layer has a coating layer no. Except for 7 CrN layer, all were formed by known thermal CVD method (those with MT-CVD display were formed by MT-CVD method (film formation temperature 900 ° C.) and those with HT-CVD display were HT-CVD method (formed by a film forming temperature of 1000 ° C.)). The CrN layer was formed by an ion plating method. The outer layer, TiN, is gold, ZrN is platinum, TiCN is pink, and CrN is silver.
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、公知のブラスト法（研磨材粒子：アルミナサンド１２０番（平均粒径１００μｍ）、圧力：０．３ＭＰａ）および／またはブラシ法（ダイヤモンドブラシ使用）を用いて次の５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。 Then, a known blasting method (abrasive material particles: alumina sand No. 120 (average particle size 100 μm), pressure: 0.3 MPa) and / or a brush method (using a diamond brush) is applied to the substrate on which these coating layers are formed. The following five types of treatment methods A to E were carried out using
（処理方法Ａ）
被覆層に対してブラスト法およびブラシ法による処理を全く行なわなかった。
(Processing method A)
The coating layer was not subjected to any blasting or brushing treatment.
（処理方法Ｂ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラシ法による処理を行なった。
(Processing method B)
The treatment by the brush method was performed so that the thickness of the outer layer was the average thickness described in Tables 2 to 3 with respect to the coating layer.
（処理方法Ｃ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラスト法による処理を行なった。
(Processing method C)
The coating layer was processed by a blast method so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3.
（処理方法Ｄ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラシ法による処理を行なった後、さらにブラスト法による処理を行なった。
(Processing method D)
The coating layer was treated by the brush method so that the outer layer had the average thickness described in Tables 2 to 3, and then further treated by the blast method.
（処理方法Ｅ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラスト法による処理を行なった後、さらにブラシ法による処理を行なった。
(Processing method E)
The coating layer was subjected to a blasting process so that the outer layer had an average thickness described in Tables 2 to 3, and then a brushing process.
なお、表２〜表３における外層の厚みは、前述の図１２に示したように切削に関与するコーナー（すなわち以下の旋削切削試験を実施したコーナー）を通り、そのコーナーを構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分し、かつすくい面から２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、そのコーナーから逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｃにおける平均厚みをＡμｍ、そのコーナーからすくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｄにおける平均厚みをＢμｍとし、Ａ／Ｂ値を求めた。 The thickness of the outer layer in Tables 2 to 3 passes through the corners involved in cutting as shown in FIG. 12 (that is, the corner where the following turning cutting test was performed), and the two clearances constituting the corners. A line segment that divides the angle formed by the surface into two equal parts on the rake face, and is 0.5 mm to 1 mm from the corner to the flank face on the straight line connecting the rake face to the ridge where the two flank faces intersect The average thickness in the area c was A μm, the average thickness in the line segment area d that was 0.5 mm to 1 mm from the corner to the rake face side was B μm, and the A / B value was obtained.
ただし、表２〜表３中、以下の表４に記載した刃先交換型切削チップについての外層の厚みは、前述の図１４に示したように内層の露出部（表４記載の内層露出距離を基準とする内層と外層の境界部）から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｅにおける平均厚みをＡμｍとし、同内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｆにおける平均厚みをＢμｍとし、Ａ／Ｂ値を求めた。 However, in Tables 2 to 3, the thickness of the outer layer for the blade-tip-exchangeable cutting tip described in Table 4 below is the exposed portion of the inner layer (the inner layer exposure distance described in Table 4 is shown in FIG. 14). The average thickness in the region e which has a width of 0.2 mm further from the point 0.4 mm away from the point in the center direction of the flank from the boundary portion between the inner layer and the outer layer as a reference) is A μm, and the exposed portion of the inner layer The A / B value was obtained by setting the average thickness in the region f having a width of 0.2 mm further from the point 0.4 mm away in the center direction of the rake face to B μm.
また、表２〜表３において、表面粗さＲaの記載がされているものは、各々外層の厚みを測定したのと同じ線分区域ｃ、ｄまたは領域ｅ、ｆにおける表面粗さＲaとしてＳμｍ（逃げ面）とＴμｍ（すくい面）とを測定し、Ｓ／Ｔ値を求めた。 Further, in Tables 2-3, the surface roughness those described in R a are each the same segment areas c as the thickness was measured of the outer layer, d or area e, the surface roughness of f R a As a result, S μm (flank face) and T μm (rake face) were measured to obtain an S / T value.
このようにして、以下の表２〜表３に記載した３２種類の刃先交換型切削チップＮｏ．１〜Ｎｏ．３２を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。 In this way, the 32 types of blade-tip-exchangeable cutting tip Nos. Described in Tables 2 to 3 below were used. 1-No. 32 was produced. Those marked with “*” in the table are examples of the present invention, and others are comparative examples.
なお、以下の表４に記載した刃先交換型切削チップについては、各々の刃先稜線に沿って、該刃先稜線から逃げ面側に表４に記載した距離を有して広がった領域ａと、刃先稜線からすくい面側に表４に記載した距離を有して広がった領域ｂとにおいて内層が露出するものであった。なお、それぞれの距離は内層と外層との境界を上述のように電子顕微鏡および／または金属顕微鏡により特定し、上記コーナーを構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分する直線であって、すくい面から２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上のすくい面側の距離と逃げ面側の距離をそれぞれ測定した。 In addition, about the blade-tip-exchange-type cutting tip described in Table 4 below, along each blade edge ridgeline, an area a that extends from the edge ridgeline to the flank side with the distance described in Table 4 and the blade edge The inner layer was exposed in the region b which spreads from the ridge line to the rake face side with the distance shown in Table 4. Each distance is a straight line that specifies the boundary between the inner layer and the outer layer with an electron microscope and / or metal microscope as described above, and bisects the angle formed by the two flank faces constituting the corner on the rake face. The rake face distance and the flank face distance on the straight line connecting the rake face to the ridge where the two flank faces intersect were measured.
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．２７およびＮｏ．２８の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍を示す図１５のスポットＵ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
On the other hand, the above-mentioned blade edge replacement type cutting tip No. 1, no. 2, no. 11, no. 12, no. 16, no. 27 and no. Residual stress was measured for the alumina (α-Al 2 O 3 or κ-Al 2 O 3 ) layer which is the uppermost layer of the 28 inner layers. This residual stress was measured by measuring a region indicated by a spot U (spot size: 0.5 mm in diameter) in FIG. 15 showing the vicinity of the
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．１：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１１：−１．５ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１２：−０．４ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１６：−０．５ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２７：−１．７ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２８：−２．４ＧＰａ
And as a result of this measurement, the residual stress of each blade-tip-exchange-type cutting tip was as follows.
Cutting edge exchange type cutting tip No. 1: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 2: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 11: -1.5 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 12: -0.4 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 16: -0.5 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 27: -1.7 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 28: -2.4 GPa
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．１〜３２について、下記条件で旋削切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した（耐摩耗性試験により逃げ面摩耗量を測定し、靭性試験により欠損率を測定した）。その結果を以下の表２〜表３に示す。なお、逃げ面摩耗量は、小さい数値のもの程、耐摩耗性に優れていることを示し、欠損率は、小さい数値のもの程、靭性に優れていることを示している。 And these cutting edge exchange type cutting tip No. 1 to 32 were subjected to a lathe cutting test under the following conditions, and measured the flank wear amount and the defect rate of the cutting edge replaceable cutting tip (measured the flank wear amount by the wear resistance test and the defect rate by the toughness test). It was measured). The results are shown in Tables 2 to 3 below. In addition, the smaller the flank wear amount, the better the wear resistance, and the smaller the numerical value, the better the toughness.
＜旋削切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：ＳＣＭ４４０丸棒（断続なし）
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
切削時間：１５分
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４３５（４本溝入り丸棒）
切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：１．５ｍｍ
切削油：有（水溶性）
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
<Conditions for turning test>
(Abrasion resistance test)
Work material: SCM440 round bar (no interruption)
Cutting speed: 300 m / min.
Feed: 0.3 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Cutting oil: Yes (water soluble)
Cutting time: 15 minutes (Toughness test)
Work Material: SCM435 (Round bar with 4 grooves)
Cutting speed: 170 m / min.
Feed: 0.4mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting oil: Yes (water soluble)
Evaluation: The defect rate is obtained from the number of defects when 20 cutting edges are cut for 2 minutes (that is, the defect ratio (%) = n / 20, where n is the number of defective cutting edges).
表２〜表３より明らかなように、上記の外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．２８とＮｏ．３２について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。 As is apparent from Tables 2 to 3, the blade tip replaceable cutting tip of the example of the present invention in which the A / B value obtained from the average thickness A μm and B μm of the outer layer is 0.9 or less is that of the comparative example. The flank wear amount and chipping rate were better than those of the cutting edge-exchangeable cutting tip, and both wear resistance and toughness were highly compatible. Further, this tendency becomes more prominent as the S / T value obtained from the surface roughness R a S μm, T μm of the outer layer becomes smaller. For reference, the blade tip replaceable cutting tip No. 28 and No. About 32, after removing the outer layer of the whole surface by the blasting method, the same cutting test as described above was performed, and the same result was obtained for the defect rate, but the flank wear amount was inferior and the cutting test was performed. It was difficult to identify the corners used.
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場合について示したが、以下の実施例で述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有効である。 As described above, it is clear that the cutting edge-exchangeable cutting tip according to the embodiment of the present invention has an excellent effect as compared with the cutting edge-exchangeable cutting tip of each comparative example, and has high wear resistance and toughness. It was compatible with both. Furthermore, the cutting edge-exchangeable cutting tip of the example of the present invention can easily identify the corner used for cutting. In addition, although the present Example showed about the case of the blade-tip-exchange-type cutting tip in which the chip breaker was formed, it is effective also for the blade-tip-exchange-type cutting tip in which the chip breaker is not formed as described in the following examples. It is.
＜実施例２＞
０．６質量％のＴａＣ、０．３質量％のＮｂＣ、５．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４５０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、ＪＩＳ Ｂ４１２０（１９９８改）規定の切削チップＣＮＭＡ１２０４０８の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、チップブレーカを有さないとともに表面に脱β層が形成されておらず、２つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計８つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計８つ存在した（ただし、ここで用いたチップは、その形状から、上面または下面から観察した場合に８０°の頂角をなすコーナーを切削用途に用いることが多く、この場合コーナー数は４と考えることができる）。
<Example 2>
A cemented carbide powder having a composition consisting of 0.6% by mass of TaC, 0.3% by mass of NbC, 5.5% by mass of Co, and the balance of WC is pressed, followed by baking at 1450 ° C. for 1 hour in a vacuum atmosphere. After that, the cutting tip CNMA120408 specified in JIS B4120 (1998 revision) is formed by performing a flat polishing process and a cutting edge processing with a SiC brush (honing 0.05 mm wide as viewed from the rake face side) on the cutting edge ridgeline. A chip made of cemented carbide having the same shape as this was prepared and used as a base material. This base material does not have a chip breaker and has no β-free layer formed on the surface. Two surfaces are rake surfaces, and four surfaces are flank surfaces. The blade edge ridge line (which is a hypothetical ridge because the blade edge processing is performed as described above) is connected. There were a total of eight edge edges. In addition, the intersection of two flank faces and one rake face is a corner (a hypothetical intersection because the cutting edge processing is performed as described above), and there are a total of eight such corners. (However, because of the shape of the chip used here, a corner having an apex angle of 80 ° when observed from the upper surface or the lower surface is often used for cutting purposes. In this case, the number of corners is considered to be four. it can).
続いて以下の表５に記載したように、この基材の全面に対して実施例１と同様の被覆層を各々形成した（すなわち、表５における被覆層Ｎｏ．は実施例１の被覆層Ｎｏ．を示す）。 Subsequently, as described in Table 5 below, the same coating layer as in Example 1 was formed on the entire surface of the substrate (that is, the coating layer No. in Table 5 is the coating layer No. in Example 1). .)
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。なお、表５における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。 And the same 5 types of processing methods AE as Example 1 were each implemented with respect to the base material in which these coating layers were formed. In addition, the thickness, A / B value, surface roughness Ra and S / T value of the outer layer in Table 5 were determined in the same manner as in Example 1.
このようにして、表５に記載した２０種類の刃先交換型切削チップＮｏ．３３〜Ｎｏ．５２を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、以下の表６に記載した刃先交換型切削チップについては、上記表４のものと同様に内層が露出するものであった。 In this way, the 20 kinds of blade-tip-exchangeable cutting tips No. described in Table 5 were used. 33-No. 52 was produced. Those marked with “*” in the table are examples of the present invention, and others are comparative examples. In addition, about the blade-tip-exchange-type cutting tip described in Table 6 below, the inner layer was exposed in the same manner as in Table 4 above.
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．３４、Ｎｏ．３７、Ｎｏ．４２、Ｎｏ．５０、Ｎｏ．５１、およびＮｏ．５２の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、前述した図１５のスポットＵで示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。 On the other hand, the above-mentioned blade edge replacement type cutting tip No. 34, no. 37, no. 42, no. 50, no. 51, and no. Residual stress was measured for the alumina (α-Al 2 O 3 or κ-Al 2 O 3 ) layer, which is the uppermost layer of the inner layer of 52. The measurement of the residual stress was performed by measuring the region indicated by the spot U in FIG. 15 described above (the specific measurement method was the sin 2 ψ method using the above-described X-ray stress measurement apparatus). In addition, this measurement area | region is an area | region representing the site | part involved in cutting of a flank.
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．３４：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．３７：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．４２：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５０：−０．９ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５１：−２．０ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５２：−２．０ＧＰａ
And as a result of this measurement, the residual stress of each blade-tip-exchange-type cutting tip was as follows.
Cutting edge exchange type cutting tip No. 34: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 37: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 42: -0.3 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 50: -0.9 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 51: -2.0 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 52: -2.0 GPa
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．３３〜５２について、下記条件で旋削切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表５に示す。 And these cutting edge exchange type cutting tip No. About 33-52, the turning cutting test was done on the following conditions, and the flank wear amount and the defect rate of the blade-tip-exchange-type cutting tip were measured. The results are shown in Table 5 below.
＜旋削切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：Ｓｃｒ４２０（Ｐｂレス）角材
切削速度：２３０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：１．０ｍｍ
切削油：無
切削時間：１０分
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４４０（４本溝入り丸棒）
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３６ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
<Conditions for turning test>
(Abrasion resistance test)
Work material: Scr420 (Pb-less) square material Cutting speed: 230 m / min.
Feed: 0.4mm / rev.
Cutting depth: 1.0mm
Cutting oil: None Cutting time: 10 minutes (Toughness test)
Work Material: SCM440 (Round bar with 4 grooves)
Cutting speed: 160 m / min.
Feed: 0.36 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Cutting oil: Yes (water soluble)
Evaluation: The defect rate is obtained from the number of defects when 20 cutting edges are cut for 2 minutes (that is, the defect ratio (%) = n / 20, where n is the number of defective cutting edges).
表５より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．４８とＮｏ．５１について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。 As is apparent from Table 5, the blade tip replaceable cutting tip of the embodiment of the present invention having an A / B value of 0.9 or less determined from the average thickness Aμm and Bμm of the outer layer is the blade tip replaceable cutting tip of the comparative example. The flank wear amount and the defect rate were better than those of, and the wear resistance and toughness were highly compatible. Further, this tendency becomes more prominent as the S / T value obtained from the surface roughness R a S μm, T μm of the outer layer becomes smaller. For reference, the blade tip replaceable cutting tip No. 48 and no. About 51, after removing the outer layer of the whole surface by the blast method, when the same cutting test as the above was performed, the same result was obtained about the defect rate, but the flank wear amount was inferior and the cutting test was performed. It was difficult to identify the corners used.
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。 As described above, it is clear that the cutting edge-exchangeable cutting tip according to the embodiment of the present invention has an excellent effect as compared with the cutting edge-exchangeable cutting tip of each comparative example, and has high wear resistance and toughness. It was compatible with both. Furthermore, the cutting edge-exchangeable cutting tip of the example of the present invention can easily identify the corner used for cutting.
＜実施例３＞
１．７質量％のＴａＣ、１０．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１３９０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、切削チップＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ（住友電工ハードメタル（株）製）の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、表面に脱β層を有さず、１つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計４つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計４つ存在した。
<Example 3>
A cemented carbide powder having a composition composed of 1.7% by mass of TaC, 10.5% by mass of Co and the balance of WC is pressed, followed by sintering in a vacuum atmosphere at 1390 ° C. for 1 hour, and then a flat polishing process. The cutting edge SEMT13T3AGSN-G (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.) has the same shape by performing cutting edge processing with a SiC brush on the cutting edge ridgeline (honing 0.05 mm wide when viewed from the rake face side). A cemented carbide chip having a shape was prepared and used as a base material. This base material does not have a de-β layer on the surface, and one surface is a rake surface, and four surfaces are flank surfaces. The rake surface and the flank surface are edge edges (as described above, the edge processing is performed). It is a hypothetical ridge because it is connected). There were a total of four edge edges. In addition, the intersection where two flank faces and one rake face intersect is a corner (a hypothetical intersection because the cutting edge processing is performed as described above), and there are a total of four such corners. did.
この基材の全面に対して、下層から順に下記の層を被覆層として公知の熱ＣＶＤ法により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、０．４μｍのＴｉＮ、２．１μｍのＴｉＣＮ（ＭＴ−ＣＶＤ法により形成）、および２．２μｍのαアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）をそれぞれ内層として形成し、これらの内層の最上層であるαアルミナ上にこれと接するように外層として１．６μｍのＴｉＮを形成した（以上の被覆層を被覆層Ｎｏ．８とする）。 On the entire surface of the substrate, the following layers were formed in order from the lower layer as a coating layer by a known thermal CVD method. Specifically, 0.4 μm TiN, 2.1 μm TiCN (formed by MT-CVD method), and 2.2 μm α-alumina (α-Al 2 O 3 ) are formed as inner layers sequentially from the surface side of the substrate. Then, 1.6 μm of TiN was formed as an outer layer on the α-alumina that is the uppermost layer of these inner layers so as to be in contact therewith (the above coating layer is referred to as coating layer No. 8).
以下同様にして、この被覆層Ｎｏ．８に代えて下記の表７に記載した被覆層Ｎｏ．９〜１３をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。 In the same manner, this coating layer No. In place of 8, the coating layer No. described in Table 7 below was used. 9-13 were each coat | covered with respect to the whole surface of a base material.
上記表７において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また被覆層Ｎｏ．８〜１０は、被覆層Ｎｏ．７と同様全て公知の熱ＣＶＤ法により形成した。被覆層Ｎｏ．１１〜１３は公知のＰＶＤ法により形成した。 In Table 7 above, the inner layer was laminated on the surface of the base material in order from the left side. The coating layer No. 8-10 are coating layer no. As in 7, all were formed by a known thermal CVD method. Coating layer No. 11 to 13 were formed by a known PVD method.
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。 And the same 5 types of processing methods AE as Example 1 were each implemented with respect to the base material in which these coating layers were formed.
このようにして、以下の表８〜表９に記載した２５種類の刃先交換型切削チップＮｏ．５３〜Ｎｏ．７７を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、表８〜表９における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。また、以下の表１０に記載した刃先交換型切削チップについては、実施例１の表４のものと同様に内層が露出するものであった。 In this way, the 25 types of cutting edge-exchangeable cutting tips No. described in Tables 8 to 9 below were used. 53-No. 77 was produced. Those marked with “*” in the table are examples of the present invention, and others are comparative examples. In addition, the thickness, A / B value, surface roughness Ra, and S / T value of the outer layer in Tables 8 to 9 were determined in the same manner as in Example 1. Moreover, about the blade-tip-exchange-type cutting tip described in Table 10 below, the inner layer was exposed as in Table 4 of Example 1.
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．５３、Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５９、Ｎｏ．６１、Ｎｏ．７２およびＮｏ．７３の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍（２つの逃げ面が交差する稜に対して刃先処理加工がされた部分の中央部）を示す図１６のスポットＶ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
On the other hand, the above-mentioned blade edge replacement type cutting tip No. 53, no. 54, no. 59, no. 61, no. 72 and no. Residual stress was measured for the alumina (α-Al 2 O 3 or κ-Al 2 O 3 ) layer, which is the uppermost layer of the inner layer of 73. The measurement of the residual stress is performed in the vicinity of the
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．５３：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５４：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５９：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．６１：−０．４ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．７２：−１．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．７３：−１．２ＧＰａ
And as a result of this measurement, the residual stress of each blade-tip-exchange-type cutting tip was as follows.
Cutting edge exchange type cutting tip No. 53: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 54: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 59: -0.3 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 61: -0.4 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 72: -1.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 73: -1.2 GPa
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．５３〜７７について、下記条件でフライス切削試験を行ない、逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表８〜表９に示す。 And these cutting edge exchange type cutting tip No. About 53-77, the milling cutting test was done on the following conditions, and the flank wear amount and the defect rate were measured. The results are shown in Table 8 to Table 9 below.
＜フライス切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：ＳＫＤ１１ブロック材
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
切削距離：２ｍ
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
（靭性試験）
被削材：Ｓ５０Ｃブロック材（スリット有）
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４５ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：１ｍ
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
<Conditions for milling cutting test>
(Abrasion resistance test)
Work material: SKD11 block material Cutting speed: 220 m / min.
Feeding: 0.3 mm / blade Cutting depth: 2.0 mm
Cutting oil: Yes (water soluble)
Cutting distance: 2m
Cutter: WGC4160R (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Corp.)
The number of cutting edge-exchangeable cutting tips attached to the cutter is one (toughness test).
Work material: S50C block material (with slits)
Cutting speed: 150 m / min.
Feed: 0.45mm / blade Cutting depth: 2.0mm
Cutting oil: None Cutting distance: 1m
Cutter: WGC4160R (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Corp.)
The number of cutting edge-exchangeable cutting tips attached to the cutter was set to one. Evaluation: Defect rate is calculated from the number of defects when cutting 20 cutting edges for 2 minutes (ie, the defect rate when n is the number of defective cutting edges. (%) = N / 20)
表８〜表９より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．５３とＮｏ．５４について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。 As is apparent from Tables 8 to 9, the blade tip replacement type cutting tip of the example of the present invention in which the A / B value obtained from the average thickness A μm and B μm of the outer layer is 0.9 or less is the blade tip replacement of the comparative example. The flank wear amount and defect rate were better than those of the die cutting tip, and both wear resistance and toughness were highly compatible. Further, this tendency becomes more prominent as the S / T value obtained from the surface roughness R a S μm, T μm of the outer layer becomes smaller. For reference, the blade tip replaceable cutting tip No. 53 and No. About 54, after removing the outer layer of the whole surface by the blasting method, the same cutting test as described above was performed, and the same result was obtained with respect to the defect rate, but the flank wear amount was inferior and the cutting test was performed. It was difficult to identify the corners used.
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場合について示したが、以下の実施例で述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有効である。 As described above, it is clear that the cutting edge-exchangeable cutting tip according to the embodiment of the present invention has an excellent effect as compared with the cutting edge-exchangeable cutting tip of each comparative example, and has high wear resistance and toughness. It was compatible with both. Furthermore, the cutting edge-exchangeable cutting tip of the example of the present invention can easily identify the corner used for cutting. In addition, although the present Example showed about the case of the blade-tip-exchange-type cutting tip in which the chip breaker was formed, it is effective also for the blade-tip-exchange-type cutting tip in which the chip breaker is not formed as described in the following examples. It is.
＜実施例４＞
０．３質量％のＴａＣ、０．３質量％のＣｒ3Ｃ2、７．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４４０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅−２５°のホーニングを施す、図１３参照）を行なうことにより、ＪＩＳ Ｂ４１２０（１９９８改）規定の切削チップＳＰＧＮ１２０４０８の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、チップブレーカを有さないとともに表面に脱β層が形成されておらず、１つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計４つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計４つ存在した。
<Example 4>
A cemented carbide powder having a composition consisting of 0.3% by mass of TaC, 0.3% by mass of Cr 3 C 2 , 7.5% by mass of Co and the balance of WC is pressed, followed by 1440 ° C. in a vacuum atmosphere. Sintering was performed for 1 hour, and then a flat polishing process and a blade edge treatment with a SiC brush (0.05 mm width −25 ° honing as seen from the rake face side, see FIG. 13) were applied to the edge of the edge. A chip made of cemented carbide having the same shape as the cutting chip SPGN120408 defined in B4120 (1998 revision) was produced and used as a base material. This substrate does not have a chip breaker and has no β-deposition layer formed on the surface. One surface is a rake surface, four surfaces are flank surfaces, and the rake surfaces and flank surfaces are The blade edge ridge line (which is a hypothetical ridge because the blade edge processing is performed as described above) is connected. There were a total of four edge edges. In addition, the intersection where two flank faces and one rake face intersect is a corner (a hypothetical intersection because the cutting edge processing is performed as described above), and there are a total of four such corners. did.
続いて以下の表１１に記載したように、この基材の全面に対して実施例３と同様の被覆層を各々形成した（すなわち、表１１における被覆層Ｎｏ．は実施例３の被覆層Ｎｏ．を示す）。 Subsequently, as described in Table 11 below, the same coating layer as in Example 3 was formed on the entire surface of the substrate (that is, the coating layer No. in Table 11 is the coating layer No. in Example 3). .)
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。なお、表１１における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。 And the same 5 types of processing methods AE as Example 1 were each implemented with respect to the base material in which these coating layers were formed. The outer layer thickness, A / B value, surface roughness Ra, and S / T value in Table 11 were obtained in the same manner as in Example 1.
このようにして、表１１に記載した２２種類の刃先交換型切削チップＮｏ．７８〜Ｎｏ．９９を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、以下の表１２に記載した刃先交換型切削チップについては、実施例１の表４のものと同様に内層が露出するものであった。 In this way, the 22 types of cutting edge-exchangeable cutting tips No. 1 listed in Table 11 were used. 78-No. 99 was produced. Those marked with “*” in the table are examples of the present invention, and others are comparative examples. In addition, about the blade-tip-exchange-type cutting tip described in Table 12 below, the inner layer was exposed as in Table 4 of Example 1.
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．８０、Ｎｏ．８９、Ｎｏ．９０、Ｎｏ．９１、およびＮｏ．９２の内層の最上層（ＺｒＯ2層）について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍を示す図１７のスポットＷ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
On the other hand, the above-mentioned blade edge replacement type cutting tip No. 80, no. 89, no. 90, no. 91, and no. The residual stress was measured for the uppermost layer (ZrO 2 layer) of the 92 inner layers. This residual stress was measured by measuring a region indicated by a spot W (spot size: 0.5 mm in diameter) in FIG. 17 showing the vicinity of the
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．８０：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．８９：−２．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９０：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９１：−０．８ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９２：−０．９ＧＰａ
And as a result of this measurement, the residual stress of each blade-tip-exchange-type cutting tip was as follows.
Cutting edge exchange type cutting tip No. 80: 0.2 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 89: -2.3 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 90: -0.3 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 91: -0.8 GPa
Cutting edge exchange type cutting tip No. 92: -0.9 GPa
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．７８〜９９について、下記条件でフライス切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表１１に示す。 And these cutting edge exchange type cutting tip No. About 78-99, the milling cutting test was done on the following conditions, and the flank wear amount and the defect rate of the blade-tip-exchange-type cutting tip were measured. The results are shown in Table 11 below.
＜フライス切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：Ｓ４５Ｃ（Ｐｂレス鋼）
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．２ｍｍ／刃
切込み：１．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：５ｍ
カッター：ＤＰＧ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４３５（スリット有）
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３５ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：１ｍ
カッター：ＤＰＧ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
<Conditions for milling cutting test>
(Abrasion resistance test)
Work material: S45C (Pb-less steel)
Cutting speed: 250 m / min.
Feeding: 0.2 mm / blade Cutting depth: 1.0 mm
Cutting oil: None Cutting distance: 5m
Cutter: DPG4160R (manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.)
The number of cutting edge-exchangeable cutting tips attached to the cutter is one (toughness test).
Work material: SCM435 (with slit)
Cutting speed: 200 m / min.
Feed: 0.35 mm / blade Cutting depth: 2.0 mm
Cutting oil: None Cutting distance: 1m
Cutter: DPG4160R (manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.)
The number of cutting edge-exchangeable cutting tips attached to the cutter was set to one. Evaluation: Defect rate is calculated from the number of defects when cutting 20 cutting edges for 2 minutes (ie, the defect rate when n is the number of defective cutting edges. (%) = N / 20)
表１１より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．８９とＮｏ．９３について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。 As is clear from Table 11, the cutting edge replaceable cutting tip of the example of the present invention having an A / B value obtained from the average thickness A μm and B μm of the outer layer of 0.9 or less is the cutting edge replaceable cutting tip of the comparative example. The flank wear amount and the defect rate were better than those of, and the wear resistance and toughness were highly compatible. Further, this tendency becomes more prominent as the S / T value obtained from the surface roughness R a S μm, T μm of the outer layer becomes smaller. For reference, the blade tip replaceable cutting tip No. 89 and No. About 93, after removing the outer layer on the entire surface by the blast method, the same cutting test as described above was performed, but the same result was obtained for the defect rate, but the flank wear amount was inferior and the cutting test was performed. It was difficult to identify the corners used.
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。 As described above, it is clear that the cutting edge-exchangeable cutting tip according to the embodiment of the present invention has an excellent effect as compared with the cutting edge-exchangeable cutting tip of each comparative example, and has high wear resistance and toughness. It was compatible with both. Furthermore, the cutting edge-exchangeable cutting tip of the example of the present invention can easily identify the corner used for cutting.
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 刃先交換型切削チップ、２ すくい面、３ 逃げ面、４ 刃先稜線、５ 被削材、６ 切り屑、７ 貫通孔、８ 基材、９ コーナー、１１ 被覆層、１２ 内層、１３ 外層。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、
前記逃げ面と前記すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、
前記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、
前記外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の前記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、
前記内層は、前記刃先稜線から前記逃げ面側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域と、前記刃先稜線から前記すくい面側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域とにおいて露出しており、その露出部における内層の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成され、
前記外層は、前記内層の露出部から前記逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＡμｍとし、前記内層の露出部から前記すくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となり、
前記両領域における前記外層の下に存在する前記内層は、前記逃げ面側および前記すくい面側において同様の厚みを有することを特徴とする刃先交換型切削チップ。 A cutting edge-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material,
The substrate has at least one flank and at least one rake face;
The flank and the rake face are connected across a cutting edge ridge line,
The coating layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer,
The outer layer is composed of at least one metal selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, Al and Si in the periodic table, or at least one metal and carbon A compound formed by at least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and boron,
The inner layer extends from the cutting edge ridge line to the flank side with a distance of less than 0.4 mm, and the area extends from the cutting edge ridge line to the rake face side with a distance of less than 2 mm. It is exposed and the surface of the inner layer in the exposed part is composed of an alumina layer or a layer containing alumina,
The outer layer has an average thickness Aμm in a region having a width of 0.2 mm further from a point 0.4 mm away from the exposed portion of the inner layer in the center direction of the flank, and from the exposed portion of the inner layer. When the average thickness in the region having a width of 0.2 mm further spread from the point 0.4 mm away from the point of the center of the rake face is B μm, A / B ≦ 0.9,
The blade tip replaceable cutting tip according to claim 1, wherein the inner layer under the outer layer in both regions has the same thickness on the flank side and the rake side.
記内層の露出部から前記すくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった前記領域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦
０．９５となることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換型切削チップ。 The outer layer has a surface roughness Ra of S μm in the region having a width of 0.2 mm which is wider than a point 0.4 mm away from the exposed portion of the inner layer in the center direction of the flank, and the inner layer the surface roughness R a in the region spread has further a width of 0.2mm from a point distant 0.4mm toward the center of the rake face from the exposed portion of the case of the Tμm, S / T ≦
The cutting edge replacement type cutting tip according to claim 1 , wherein the cutting edge exchange type cutting tip is 0.95.
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