JPH04152004A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はドリル、エンドミル、リーマ等の切削工具に関
し、詳細には、異種材料の複合化により耐摩耗性１耐チ
ッピング性、耐折損性の向上が図られた切削工具に関す
るものである。

［従来の技術］ ＷＣ系やＴｉＣ系の硬質合金は一般に粉末冶金法で製造
され、ドリル、エンドミル、リーマ等の切削工具やビッ
ト、ロール等の耐摩耗性工具、鉱山用工具として広（利
用されている。

上記硬質合金は鉄、岩石等の高硬度材を対象にした切削
工具、耐摩・？＃撃工具として用いられるので著しく高
い耐摩耗性が要求されており、ビッカース硬度にして１
０００を超える高硬度材料となっている。

但し一般に硬度が高くなるほど材料は脆くなる性質を有
するものであり、耐摩耗性切削工具として一般に利用さ
れている高速度鋼（以下ハイスという）に比べ上記硬質
材料は靭性に劣るという難点を有していた。一方粉末冶
金法の難点であったボアーを完全消滅できるＨＩＰ法が
開発され、また超微粒子超硬合金の発明などにより、ハ
イスに近い靭性を持つ硬質材料が商品化された。その結
果、従来ハイス工具が主流であったドリル、エンドミル
なとの転削工具においても、ＷＣ系硬質材料が普及し始
め、硬さおよび耐熱性に優れることや、高剛性である特
性を活かし高速切削による加工能率の向上や高精度化な
ど高性能加工の最近のニーズに答えられるようになって
きている。

しかしながら上記硬質材料であっても使用条件によって
は突発的な折れ、欠は等が発生して工具寿命がばらつく
という問題が生じており、信頼性の向上が残された課題
となっている。

以下切削工具のうち代表的にドリルを取り上げて説明す
る。

硬質材料で製作されるドリルの欠け、折れという問題は
形状、材質の双方に左右されることが知られている。形
状面ではチゼル部の形状を工夫することによって欠けの
問題を解消しドリルが開発されている。また材質面から
欠け、折れの向上を図るには、−船釣に抗折力を高め靭
性を向上することが有効な手段である。

しかしながら耐摩耗性と靭性は相反する性質であり、靭
性の優れた超微粒合金についても例外ではない。そこで
現在汎用されている超硬ドリルは材質の面から工夫がな
され工具材料に比較的靭性の高いＰ３０相当の超硬材料
を用いると共に、刃先にＴｉＮ等のコーティングを施す
ことにより、切削寿命を実用可能なレベルまで高めてい
るが、コーティング部が剥離しやすいという難点があり
、やはり寿命のばらつきが問題となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記事情に着目してなされたものであって、耐
折損性、耐チッピング性が問題となる硬質材料において
、異種材料の複合化により、耐摩耗性と耐チッピング性
、耐折損性を同時に高め信頼性に優れた切削工具を提供
しようとするものである。

［ｆｆ題を解決するための手段］ 上記目的を達成した本発明の切削工具における第１発明
とは長さしの溝部を有する刃先部とシャンク部で異なる
組成からなる切削工具であって、工具最先端から０．１
Ｌ〜１．０Ｌの範囲をＡ部、シャンク部を８部としたと
き、Ａ部及び８部の各組成を下記の範囲に定めたもので
あることを要旨とするものである。

［Ａ部コ ＷＣおよび／またはＭＯＣ：５〜４０％ＣＯおよび／ま
たはＮｉ　：５〜３ｏ％ＴａＣおよび／または（Ｔａ、
Ｎｂ）Ｃ：０．１〜１０％ 残部：ＴｉＣ，ＴｉＮ、Ｔｉ　（Ｃ，Ｎ）よりなる群か
ら選択される１種以上及び不可避不純物。

［Ｂ部］ Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜３０％ Ｃｒｓ　Ｃ２，ＶＣ，ＭｏＣ，ＴａＣよりなる群から選
択される１種以上＝０．１〜２．０％残部：平均粒径３
μｍ以下のＷＣ及び不可避不純物。

また上記Ａ部の組成に、Ｖ（Ｃ，Ｎ）、Ｃｒ（Ｃ，Ｎ）
、Ｈｆ　（Ｃ，Ｎ）、Ｂ　（Ｃ，Ｎ）。

Ｎｂ　（Ｃ，Ｎ）、Ｚｒ　（Ｃ，Ｎ）よりなる群から選
択される１種以上二０．１〜５％を含有させてもよく、
或は／及び上記Ｂ部の組成が更にＴｉＣ。

ＴａＣ，（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃよりなる群から選択される１
種以上＝３０％以下、および／またはＨｆ（Ｃ，Ｎ）、
Ｂ　（Ｃ，Ｎ）、Ｎｂ　（Ｃ，Ｎ）。

Ｚｒ　（Ｃ，Ｎ）の炭窒化物とＴｉＮ、ＴａＮよりなる
群から選択される１種以上＝０．１〜５％を含有させて
も良い。

［作用コ 本発明に係る切削工具先端側のＡ部の組成は、切削工具
寿命の向上を目的とするものであり、Ｔｉ系炭窒化物を
主体とした組成を採用することによって、耐熱性、耐摩
耗性を高め、切削工具の高寿命化を図ったものである。

以下に各成分の限定理由について説明する。

ＷＣおよび／またはＭｏＣは耐熱性の向上を目的として
添加されるが、５％未満では効果が十分得られず、一方
多過ぎると耐摩耗性が低くなり所望の切削工具寿命が達
成できないので４０％を上限とした。

ＣＯおよび／またはＮｉが５％未満の場合刃先に欠けを
生じるので５％以上添加するが、多過ぎると耐摩耗性が
劣化して所望の切削工具寿命を達成できないので３０％
を上限とした。

ＴａＣおよび／または（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃは耐熱性の向上
を目的として添加するが、０．１％未満では十分な効果
が発揮されず、１５％を超えると欠けが問題となり所望
の寿命を達成できないのでＴａＣの含有量は０．１〜１
５％とした。

尚焼結時における微粒炭窒化物の粒成長の抑制を目的と
して、上記以外にＶ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｂ。

Ｎｂ、Ｚｒよりなる群から選択される１種以上の元素の
炭窒化物を０．１％以上含有させてもよいが、多過ぎる
と靭性に悪影響を及ぼすので５％を上限とすることが望
ましい。

次に本発明の切削工具において根元側にあたるＢ部の組
成は、切削工具の耐折損性向上を目的とするものであり
、微粒Ｗ系炭化物を主体とした組成を採用することによ
って靭性の向上を図ったものである。

Ｃｏおよび／またはＮｉが５％未満の場合、靭性が不十
分であり耐折損性に効力を発揮できない。一方３０％を
超えても靭性が低下するのでＣＯやＮｉの含有量は５〜
３０％とした。

Ｃｒ、Ｃ２，ＶＣ，ＭｏＣ及びＴａＣは焼結時の粒成長
抑制剤として作用する化合物であり、その１ｆ！以上が
０．１％未満の場合は粒成長を抑制する効果が発揮され
ず、焼結によりＷＣの平均粒径が３μｍを超え、若しく
は異常成長粒子が形成されて靭性が低下し、耐折損性に
効果を発揮できない。一方２％を超えると粒成長抑制効
果は発揮できるものの、添加量が多いことから焼結や冷
却時の温度によっては靭性を損う晶析物が生じ効力を発
揮できないので２％を上限とした。

ＷＣの平均粒径は３μｍを超えると、靭性が劣化し耐折
損性に威力を発揮できないので３μｍを上限とした。

尚切削加工時において溝を通じて排出される切屑の熱的
破損防止と耐熱性の向上、さらには粒成長の抑制を目的
として、上記以外にＴｉＣＴａＣ，（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃよ
りなる群から選択される１種以上を含有させてもよい。

但し多過ぎると靭性が劣化するので３０％を上限とする
のが望ましい。

また粒成長の抑制を目的として、Ｈｆ、Ｂ。

Ｎｂ、Ｚｒの炭窒化物とＴｉ、Ｔａの窒化物よりなる群
から選択される１種以上を０．１％以上含有させてもよ
い、但し多過ぎると靭性に悪影響を及ぼすので、５％以
下であることが好ましい。

尚上記Ａ部とＢ部の一体性を高めることを目的として、
Ａ部とＢ部の接合部はＡ部とＢ部の混合組成にすること
が好ましい。

［実施例〕 まず第１発明を実施例に基づいて説明する。

実施例Ｉ Ａ部の原料粉末（以下Ａ粉末ということがある）として
は０．８μｍのＴｉ　　（Ｃ，Ｎ）。

Ｔ　ｉ　Ｃ，ＷＣ，１，３μｍのＭｏＣ，ＴａＣ，１，
０μｍのＣｏ、Ｎｉを用い、Ｂ部の原料粉末（以下Ｂ粉
末ということもある）としては０．６〜１．５μｍのＷ
Ｃ，１，３μｍ１のＴａＣ，ＶＣ。

Ｃｒｓ　Ｃ２，１，０μｔａのＣＯを用い、上記Ａ部。

Ｂ部の原料粉末の夫々について下記処理を施した。

まず、第１表に示される最終組成となる様に上記原料粉
末を配合し、有機溶剤中アトライタで８時間混合した後
乾燥造粒を行なった。

得られた混合粉末を用いて、まずホッパーに蓄積されて
いるＡ粉末を所定量成形金型に投入後、所定量のＢ粉末
を投入して１．５ｔｏｎ／ｃｍ”で圧粉成形を行った。

この様にして得られた成形体について脱ろう・半焼きを
施した後、ドリル形状素材にするための半焼加工を行な
った。この半焼量を約Ｉ　Ｔｏｒｒの真空雰囲気中１４
００℃で１時間焼結後、Ａｒ雰囲気下１０００気圧で１
３５０℃、１時間のＨＩＰ処理を施し焼結体を得た。該
焼結体を機械加工し、刃先から２０＋ｍまでがＡ組成そ
れ以外がＢ組成からなる６、０　ａｍφと１０．０ｍａ
＋φのドリルを製作して、従来の超硬コーティング（Ｔ
ｉＮ）ドリルと穴明は可能な個数により性能を比較した
。その結果を第２表に示す。

実施例２ 出発原料粉末は、０．８μ重のＴｉ　（Ｃ，Ｎ）。

Ｔ　ｉ　Ｃ，ＷＣ，１，３μｍのＭｏＣ，ＴａＣ，１，
０μｍ０のＣｏ、Ｎｉを粉末として用い、０．５〜０．
８μｍのＷＣ，１，３μｍのＴａＣ，Ｃｒ、Ｃ２，１，
０μ獄のＣｏをＢ粉末として用いた。上記Ａ。

Ｂ粉末をそれぞれ第３表に示される最終組成が得られる
様に配合した以外は実施例１と同様な製法によりエンド
ミル素材を得た。

これを機械加工し、刃部２２ＩＩＩＩＩｌがＡ組成であ
ってそれ以外がＢ組成からなり、直径１１０ｌ１φ、ね
じれ角３０°　　４枚刃のエンドミルを製作し、下記の
条件により切削加工を行ない、総切削長と切削長８ｍに
おける面粗さを測定した。

尚比較材には超微粒子超硬エンドミルを用いた。

切削速度＝７０■ｍ／分 送　　　リ　：　０．０７ｍａ＋／刃 切込み二手径方向−〇、ＯＦｖｍφ 軸方向−１５ａ＋ｍ 被削剤：５５５Ｃ（Ｈ８＝１９０） 切削方式：ダウンカット、湿式 結果は第４表に示す。

第 表 実施例３ 実施例２で用いた原料粉末を、最終組成が第３表の発明
合金１′ＥＬび比較合金１になるように配合し、実施例
１と同様な製法でリーマ素材を得た。

これらを機械加工し、本発明材は刃先部がＡ組成であっ
てそれ以外がＢ組成になるような２０■φのリーマを製
作し、下記の条件でリーマ加工を行った。

切削速度：１５００＋＋ｍ／分 送　　　リ　：　０．４ａ＋ｍ　／刃 被削長：２５ｍａ＋貫通 リーマ化：　０．２ａ＋ｍ 被削材：５５０Ｃ（Ｈａ　”１７９） 切削方式：湿式 １．５，５０，５００穴目で測定した面粗さルび真円度
の範囲を第５表に示す。

第 表 本発明材を用いたり−マは面粗さ及び真円度の値が比較
材より非常に小さく、耐摩耗性に優れていることがわか
る。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、耐摩耗性、耐
チッピング性、耐折損性に優れた切削工具が提供できる
こととなった。

さらにＴｉＣ系単独合金で問題となる研削性の問題も根
元側に研削性の良好な微粒ＷＣ系合金を用いているので
、月切加工も従来の超硬合金なみに行なうことが可能で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長さＬの溝部を有する刃先部とシャンク部で異な
   る組成からなる切削工具であって、刃先部最先端から０
   ．１Ｌ〜１．０Ｌの範囲をＡ部、シャンク部をＢ部とし
   たとき、Ａ部及びＢ部の各組成を下記の範囲に定めたも
   のであることを特徴とする切削工具。 ［Ａ部］ ＷＣおよび／またはＭｏＣ：５〜４０％（重量％の意味
   、以下同じ） Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜３０％ ＴａＣおよび／または（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ：０．１〜１０
   ％ 残部：ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）よりなる群から
   選択される１種以上及び不可避不純物。 ［Ｂ部］ Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜３０％ Ｃｒ＿３、Ｃ＿２、ＶＣ、ＭｏＣ、ＴａＣよりなる群か
   ら選択される１種以上：０．１〜２％ 残部：平均粒径３μｍ以下のＷＣ及び不可避不純物。
2. （２）請求項（１）記載の切削工具であつて、Ａ部の組
   成が、更にＶ（Ｃ、Ｎ）、Ｃｒ（Ｃ、Ｎ）、Ｈｆ（Ｃ、
   Ｎ）、Ｂ（Ｃ、Ｎ）、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）、Ｚｒ（Ｃ、Ｎ）
   よりなる群から選択される１種以上：０．１〜５％を含
   有するものであるか／および、 Ｂ部の組成が、更にＴｉＣ、ＴａＣ、（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ
   よりなる群から選択される１種以上：３０％以下、およ
   び／またはＨｆ（Ｃ、Ｎ）、Ｂ（Ｃ、Ｎ）、Ｎｂ（Ｃ、
   Ｎ）、Ｚｒ（Ｃ、Ｎ）、ＴｉＮ、ＴａＮよりなる群から
   選択される１種以上：０．１〜５％を含有してなる切削
   工具。