JP5769719B2 - 金属材料の加工のためのバイト - Google Patents
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Description
(i)少なくとも一層のTiCx1Ny1層(ここで、x1+y1=1、x1≧0、y1>0)、
(ii)少なくとも一層のTiCx2Ny2Oz2層(ここで、x2+y2+z2=1、0≦z2≦0.03、0.5≦x2≦0.85)、
(iii)少なくとも一層の、TiN層又はTiCx31Ny31層(ここで、0.2≦x31≦0.8、x31+y31=1)又はTiNy32Bv32層(ここで、0.0001≦v32≦0.05、y32+v32=1)、
(iv)少なくとも一層の、TiNy41Bv41Oz41層(ここで、y41+v41+z41=1、0.0001≦v41≦0.05、0.01≦z41≦0.6)又はTiCx42Ny42Oz42層(ここで、x42+y42+z42=1、0≦y42≦0.5、0.01≦z42≦0.6)、並びに
(v)少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層。
前記少なくとも一層のTiCx2Ny2Oz2層は、方位(311)に組織係数TC(311)≧1.3の組織形態を有している。項目(iii)に記載の層は、上記のとおり、TiN又はTiCx31Ny31又はTiNy32Bv32を含んでいる。項目(iv)に記載の層は、TiNy41Bv41Oz41又はTiCx42Ny42Oz42を含んでいる。使用されている記号について、次のことに注意しなければならない。(i)のTiCx1Ny1層に関しては、x1=0も可能である。(ii)のTiCx2Ny2Oz2層では、z2=0も可能である。(iv)の第2選択肢であるTiCx42Ny42Oz42層では、y42=0も可能である。TiCx1Ny1層の少なくとも一層は、好ましくは0.1μm〜1μm、特に好ましくは0.1μm〜0.8μm、の層厚を有する。TiCx2Ny2Oz2層の少なくとも一層は、好ましくは5μm〜15μm、特に好ましくは8μm〜14μm、の層厚を有する。TiN層又はTiCx31Ny31層又はTiNy32Bv32層で構成され得る少なくとも一層は、好ましくは0.1μm〜3μmの層厚を有する。TiNy41Bv41Oz41層又はTiCx42Ny42Oz42層で構成され得る少なくとも一層は、好ましくは0.01μm〜0.5μmの層厚を有する。κ−Al2O3からなる外層の少なくとも一層は、好ましくは2μm〜10μm、特に好ましくは3.5μm〜6.5μm、の層厚を有する。
実施例1では、本発明に基づくバイト及び公知のバイトAを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(I)CNMG−432のタイプである。加工材料は、工材番号1.7220の合金鋼であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.2mm、切削深度5mm及び切削速度切換式で行なった。作業は、何段階かの複数過程とした。バイトAの多重被覆層は、硬質金属本体から表面の方向へ向かって、以下の層を有している:厚さ約0.3μmのTiN層、厚さ約6.3μmのTiCxNy層、厚さ約0.2μmのTiCxNyOz層、厚さ約0.4μmのTiCxNy層、厚さ約0.6μmのTiCxNyOz層、及び、α−Al2O3からなる厚さ約5.5μmの外層。
実施例2では、本発明に基づくバイト及び公知のバイトBを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(II)WNMG060408のタイプである。加工材料は、工材番号1.7131の合金鋼であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.3mm、切削深度2mm及び切削速度220m/分で行なった。バイトBの多層被覆層は、実施例1に記載のバイトAと同じ層配列順序を有している。
実施例3では、本発明に基づくバイト及び公知のバイトCを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(III)SNMM250732のタイプである。加工材料は、工材番号1.4923のステンレス鋼であった。材料加工は、1回転当りの送り量1.25mm、切削深度2mm〜10mm及び切削速度43m/分で行なった。バイトCの多重被覆層は、硬質金属本体から表面の方向へ向かって、以下の層を有している:厚さ約0.3μmのTiN層、厚さ約9μmのTiCxNy層、α−Al2O3からなる厚さ約4μmの外層。外層の上には厚さ約3μmのTiN層を付与した。
実施例1では、本発明に基づくバイト及び公知のバイトDを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(I)CNMG−432のタイプである。加工材料は、工材番号1.6562の合金鋼であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.2mm、切削深度5mm及び切削速度切換式で行なった。作業は何段階かの複数過程とした。バイトDの多層被覆層は、実施例3に記載のバイトCの場合と同じ構成を有している。
実施例5では、加圧噴射法により表面処理を実施した本発明に基づくバイト及び加圧噴射法による表面処理を実施しなかった同一構造のバイトEを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(IV)CNMG120412のタイプである。加工材料は、工材番号1.3505の100Cr6であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.4mm、切削深度各種及び切削速度220m/分で行なった。作業は、切断片の湿潤切削加工とした。
実施例6では、加圧噴射法により表面処理を実施した本発明に基づくバイト及び加圧噴射法による表面処理を実施しなかった同一構造のバイトFを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(V)CNMG120812のタイプである。加工材料は、工材番号1.7225の42CrMo4であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.4mm、切削深度各種及び切削速度220m/分で行なった。作業は、切断片の湿潤切削加工とした。
実施例7では、本発明に基づくバイト及びバイトGを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(IV)CNMA120408のタイプである。加工材料は、工材番号0.6025のGG25であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.3mm、切削深度2mm及び切削速度350m/分で行なった。作業は乾式縦回転とした。バイトGの多重被覆層は、硬質金属本体から表面の方向へ向かって、以下の層を有している:厚さ約0.3μmのTiN層、厚さ約5.5μmのTiCxNy層、厚さ約0.7μmのTiCxNyOz層、α−Al2O3からなる厚さ約4.5〜5μmの外層。外層の上には、更に、厚さ約1μmのTiCxNy層を形成した。
実施例8では、本発明に基づくバイト及び実施例7で述べたバイトGを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。加工材料は、実施例7と同等のものである。材料加工は、1回転当りの送り量0.25mm、切削深度2mm及び切削速度500m/分で行なった。作業は湿式縦回転とした。
実施例9では、本発明に基づくバイト及び実施例7で述べたバイトGを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。加工材料は、工材番号0.7060のGGG60であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.25mm、切削深度2mm及び切削速度250m/分で行なった。作業は縦回転とした。
実施例10では、本発明に基づくバイト及びバイトHを用いて、それぞれ、同一の材料加工を行なった。両バイトは、ISO1832に規定された形態(VII)CNMG120408のタイプである。加工材料は、工材番号1.7225の合金鋼であった。材料加工は、1回転当りの送り量0.25mm、切削深度2.5mm及び切削速度220m/分で行なった。作業は縦回転とした。バイトHの多重被覆層は、硬質金属本体から表面の方向へ向かって、以下の層を有している:厚さ約0.3μmのTiN層、厚さ約3〜4μmのTiCxNy層、厚さ約2.5μmのTiCxNy層(別なx値、y値)、厚さ約0.4μmのTiNyBv層及び厚さκ−Al2O3からなる約2μmの外層。
外層の上には、更に、厚さ約0.2〜0.3μmのTiN層を形成した。
10 硬質金属本体
11 TiCx1Ny1層
12 TiCx2Ny2Oz2層
13 TiN層、TiCx31Ny31層又はTiNy32Bv32層
14 TiNy41Bv41Oz41層又はTiCx42Ny42Oz42層
15 κ−Al2O3からなる外層
Claims (13)
- 硬質金属本体(10)と前記硬質金属本体(10)の少なくとも1つの表面領域に付与された多重被覆層とを有する、金属材料の加工のためのバイトであって、前記多重被覆層が、前記硬質金属本体(10)から前記バイトの表面(O)の方向に次の順序で並ぶ以下の層:少なくとも一層のTiCx1Ny1層(11)(ここで、x1+y1=1、x1≧0、y1>0);
少なくとも一層のTiCx2Ny2Oz2層(12)(ここで、x2+y2+z2=1、0.01≦z2≦0.02及び0.5≦x2≦0.85);
少なくとも一層のTiN層、TiCx31Ny31層(ここで、0.2≦x31≦0.8及びx31+y31=1)又はTiNy32Bv32層(13)(ここで、0.0001≦v32≦0.05及びy32+v32=1);
少なくとも一層のTiNy41Bv41Oz41層(ここで、y41+v41+z41=1、0.0001≦v41≦0.05及び0.01≦z41≦0.6)又はTiCx42Ny42Oz42層(14)(ここで、x42+y42+z42=1、0≦y42≦0.5及び0.01≦z42≦0.6);並びに
少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層(15);を有し、
ここで、前記少なくとも一層のTiCx2Ny2Oz2層(12)が、方位(311)に組織係数TC(311)≧1.3の組織を有し、且つ、該層(12)の表面から見て平板状であり、多重被覆層の破断面で見て棒状である結晶を有しているバイト。 - 前記少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層(15)が、−100MPa(圧縮応力)から700MPa(引張応力)までの平均応力を有していることを特徴とする、請求項1に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のTiCx1Ny1層(11)が0.1μm〜1μmの層厚を、前記少なくとも一層のTiCx2Ny2Oz2層(12)が5μm〜15μmの層厚を、前記少なくとも一層のTiN層又はTiCx31Ny31層又はTiNy32Bv32層(13)が0.1μm〜3μmの層厚を、前記少なくとも一層のTiNy41Bv41Oz41層又はTiCx42Ny42Oz42層(14)が0.01μm〜0.5μmの層厚を、そして、前記少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層が2μm〜10μmの層厚を有していることを特徴とする、請求項1又は2に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層(15)が、前記層表面(O)に平行な平面において3μm未満の粒径を有していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記硬質金属本体(10)が、5.5〜10重量%のCo及び5〜9重量%の、周期表IVb、Vb、VIb族に属する少なくとも1種の金属の、立方晶系カーバイドを有するWCから形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記硬質金属本体(10)が、Co成分の割合が前記硬質金属本体の内部に比べて高く、周期表IVb、Vb、VIb族に属する少なくとも1種の金属の立方晶系カーバイドの成分の割合が前記硬質金属本体(10)の内部に比べて低い、厚さ5μm〜30μmの辺縁領域を有していることを特徴とする、請求項5に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層の外層(15)がκ−Al2O3の単一層であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記硬質金属本体(10)に接合する前記多重被覆層が、層厚1μmまでのTiN層を少なくとも一層含んでいることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のTiN層又はTiCx31Ny31層又はTiNy32Bv32層(13)が、微粒状〜薄片状に細分化された結晶を含んでいることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のTiNy41Bv41Oz41層又はTiCx42Ny42Oz42層(14)が、微粒状〜薄片状に細分化された結晶を含んでいることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層(15)が、機械的に平滑加工されている、ことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のバイト。
- 前記少なくとも一層のκ−Al2O3からなる外層(15)が、方位(110)に組織係数TC(110)≧1.3の優先的組織形態を有していることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のバイト。
- z2=0.01及び0.5≦x2≦0.75であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載のバイト。
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