JP5116777B2 - 切削工具 - Google Patents
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Description
本発明の切削工具の一例について、その好適例であるスローアウェイチップ(以下、単にチップと略す。)を装着したスローアウェイ式ミリング工具(以下、単に工具と略す。)Aの先端部についての概略斜視図である図1、装着されるチップ1の(a)概略斜視図、(b)平面図である図2、図2のチップ1について図2(a)のa−aラインについての断面図である図3、図3のチップ1の被覆層9について(s)外表面および(b)基体から1.5μm以内の層厚領域が露出した状態で薄膜X線回折測定したときのX線回折パターンの一例である図4を基に説明する。
次に、上述した第1の切削工具の実施態様についての製造方法の一例について説明する。
本発明の切削工具の第2の実施態様について、その好適例であるスローアウェイドリルの一例を基に説明する。図6は、本実施形態にかかるドリルを示す概略側面図である。図7は、図6のドリルを先端から見た概略正面図である。図8は、図6のドリルを用いて切削した際の外刃と内刃の配置を説明するための模式図である。なお、図8中、破線で示すインサートは、実線で示すインサートが180度回転したときの位置を示している。
の研磨面で測定したP2よりも小さく、かつ該P2が前記P1よりも小さい構成となっている。
そして、焼成後の基体35に被覆層36の成膜方法としてはイオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着(PVD)法が好適に適応可能である。特に、本発明の好適な成膜方法の一例として、図13の模式図に示されるようなマグネトロンスパッタリングカソードとアークイオンプレーティングカソードとの両方を具備する成膜装置60を用いて被覆層36を成膜する方法が挙げられる。つまり、マグネトロンスパッタリング法によって下層38を成膜し、かつアークイオンプレーティング法によって上層39を成膜する方法が好適である。
本発明の切削工具の第3の実施態様について、その好適例であるスローアウェイドリルの一例を基に説明する。本実施形態にかかるドリルの基本的な構成は上述した第2の実施態様に示すドリルおよびインサートと同じ構成である。
切削方法:肩削り(ミリング加工)
被削材 :SKD11
切削速度:150m/min
送り :0.12mm/tooth
切り込み:横切り込み10mm、深さ切り込み3mm
切削状態:湿式
評価方法:15分間切削した時点で、切刃の観察を行うと共に、逃げ面における摩耗量(幅)を測定した。なお、加工済みのホーニング量は摩耗幅には含めないように注意した。
切削方法:穴あけ(ドリル加工)
被削材 :ダクタイル鋳鉄(FCD450)
切削速度:140m/min
送り :0.12mm/tooth
切り込み:穴径20mm、穴深さ40mm
切削状態:湿式
評価方法:400穴加工を上限として切削を行い、内刃(あるいは外刃)に欠損が生じるまでの加工数を記録した。また、外刃については150穴加工後における逃げ面摩耗量を計測し、耐摩耗性の比較も行った。
結果は表3または4に示した。
切削方法:穴あけ(ドリル加工)
被削材 :炭素鋼(S45C)
切削速度:150m/min
送り :0.25mm/tooth
切り込み:穴径20mm、穴深さ20mm
切削状態:湿式
評価方法:700穴加工を上限として切削を行い、内刃(あるいは外刃)に欠損が生じるまでの加工数を記録した。また、外刃については400穴加工後における逃げ面摩耗量を計測し、耐摩耗性の比較も行った。
結果は表6に示した。
切削方法:穴あけ(ドリル加工)
切削速度:120m/min
送り :0.1mm/tooth
切り込み:穴径20mm、穴深さ40mm
切削状態:湿式
評価方法:400穴加工を上限として切削を行い、内刃(あるいは外刃)に欠損が生じるまでの加工数を記録した。また、外刃については200穴加工後における逃げ面摩耗量を計測し、耐摩耗性の比較も行った。
1 スローアウェイチップ(チップ)
2 基体
3 すくい面
4 逃げ面
5 コーナー切刃
6 主切刃
7 副切刃
8 切刃
9 被覆層
10 ホーニング
Rr すくい面3側のホーニング量
Rf 逃げ面4側のホーニング量
11 ホルダ
12 チップポケット
13 ねじ
14 ねじ穴
15 試料
16 タワー
17 ターゲット
18 試料台
21 ドリル
22 工具本体
23、53 スローアウェイインサート(インサート)
23a 一方のインサート
23b 他方のインサート
24 ネジ
25 内刃
26 外刃
28 シャンク部
29 切屑排出溝
30 インサートポケット
30a 内側のインサートポケット
30b 外側のインサートポケット
31 上面
32 側面
34 貫通穴
35 基体
36、52 被覆層
38 下層
39 上層
40 下面(着座面)
41 交差稜線部
42 内刃ランド
43 内刃すくい面
44 内刃逃げ面
45 外刃陸部
46 突出部
47 外刃ランド
48 外刃ブレーカ溝
49 外刃すくい面
50 外刃逃げ面
51 外刃立ち上がり面
60 成膜装置
61 真空チャンバ
62 ガス導入口
63、67 カソード電極
64 アノード電極
65 ターゲット
66 アークイオンプレーティング部
68 スパッタリング部
69 ヒータ
70 ガス排出口
71 バイアス電源
72 テーブル
73 試料支持治具
74 試料支持部
76 タワー
O ドリルの回転軸
L1 下面(着座面)に垂直な線
L2 内刃すくい面の仮想延長線
L3 下面(着座面)に平行な線
L4 外刃すくい面の仮想延長線
L5 外刃立ち上がり面の仮想延長線
α1 内刃すくい角
α2 外刃すくい角
β1 内刃逃げ角
β2 外刃逃げ角
γ 立ち上がり角
Claims (10)
- 基体と、
該基体の表面を被覆するTiとAlとを含む窒化物または炭窒化物からなる被覆層であって、逃げ面における層厚が3〜9μmであり、かつCu−Kα線の薄膜X線回折ピークについての(400)面の回折強度I(400)と(311)面の回折強度I(311)との比率I(400)/I(311)をpとするとき、pが前記基体側よりも外表面側で大きい被覆層と、
からなることを特徴とする切削工具。 - 前記被覆層の外表面で薄膜X線回折分析をしたときの前記比率pをpsとするとき、ps=0.2〜1であることを特徴とする請求項1記載の切削工具。
- 前記被覆層の前記基体側の界面から厚み1.5μm以内の領域が露出した状態で薄膜X線回折分析をしたときの前記比率pをpbとするとき、pb=0.1〜0.5であることを特徴とする請求項1記載の切削工具。
- 前記比率psとpbとの比ps/pbをrとするとき、r=1.5〜7であることを特徴とする請求項2または3記載の切削工具。
- 前記被覆層は下層および上層にて構成されており、前記被覆層を厚み方向に対して斜めに研磨した研磨面において、前記基体の表面に垂直な方向を中心に、該被覆層のCu−Kα線のX線回折ピークについての(400)面の回折強度I(400)と(311)面の回折強度I(311)との比率I(400)/I(311)をPとするとき、前記被覆層の未研磨面で測定したP1=0.1〜0.5であるとともに、前記研磨面の前記下層と前記上層との界面が露出した部分で測定したP3が前記研磨面のうちの上層が残存する部分で測定したP2よりも小さく、かつ該P2が前記P1よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の切削工具。
- 前記被覆層の前記切刃における総厚みTeが3〜15μmであり、前記逃げ面の中心位置における前記被覆層の厚みTfに対する比(Te/Tf)が1.2〜3.8であることを特徴とする請求項5記載の切削工具。
- 前記切刃における前記被覆層の総厚みTeに対する前記下層の厚みteの比率(te/Te)をAとするとき、比率Aが0.2〜0.6であるとともに、前記逃げ面の中心位置
における前記被覆層の総厚みTfに対する前記下層の厚みtfの比率(tf/Tf)をaとするとき、比率aに対する比率Aの比(A/a)が0.4〜0.9であることを特徴とする請求項6記載の切削工具。 - 前記被覆層の切刃における層厚が3〜10μmであり、かつ前記被覆層のCu−Kα線の微小部X線回折ピークについての(111)、(200)、(220)、(222)、(400)面それぞれの回折強度I(111)、I(200)、I(220)、I(222)、I(400)に関する比率I(220)/(I(111)+I(200)+I(220)+I(222)+I(400))をq、すくい面におけるq値をqr、逃げ面におけるq値をqf、切刃におけるq値をqeとしたとき、qe>qrかつqe>qfであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の切削工具。
- qe>qr>qfであることを特徴とする請求項8記載の切削工具。
- 前記被覆層の(111)、(200)、(220)、(222)、(400)面それぞれの回折強度I(111)、I(200)、I(220)、I(222)、I(400)に関する比率I(400)/(I(111)+I(200)+I(220)+I(222)+I(400))をQ、すくい面におけるQ値をQr、逃げ面におけるQ値をQf、切刃におけるQ値をQeとしたとき、Qr>Qe>Qfであることを特徴とする請求項8または9記載の切削工具。
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