JPH04300104A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
表面被覆切削工具Info
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- JPH04300104A JPH04300104A JP8973491A JP8973491A JPH04300104A JP H04300104 A JPH04300104 A JP H04300104A JP 8973491 A JP8973491 A JP 8973491A JP 8973491 A JP8973491 A JP 8973491A JP H04300104 A JPH04300104 A JP H04300104A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【産業上の利用分野】この発明は、ＷＣ基超硬合金、Ｔ
ｉ（ＣＮ）基サーメット、Ｓｉ３ Ｎ４ 系セラミック
ス、Ａｌ２ Ｏ３系セラミックスのいずれか１種を基体
とし、その表面に硬質層を被覆した切削工具に関するも
のであり、特に、被覆層と被覆層並びに被覆層と基体と
の付着力が高く、耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
ｉ（ＣＮ）基サーメット、Ｓｉ３ Ｎ４ 系セラミック
ス、Ａｌ２ Ｏ３系セラミックスのいずれか１種を基体
とし、その表面に硬質層を被覆した切削工具に関するも
のであり、特に、被覆層と被覆層並びに被覆層と基体と
の付着力が高く、耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＷＣ基超硬合金を基体とし、その
表面に化学蒸着法で硬質層を被覆した切削工具が広く使
用されており、一般に化学蒸着法で被覆した硬質層は、
基体との熱膨張係数の関係より、コーティング後には熱
応力に起因する引張り残留応力が作用していることおよ
びそれによって耐欠損性が低下していることも知られて
いる。
表面に化学蒸着法で硬質層を被覆した切削工具が広く使
用されており、一般に化学蒸着法で被覆した硬質層は、
基体との熱膨張係数の関係より、コーティング後には熱
応力に起因する引張り残留応力が作用していることおよ
びそれによって耐欠損性が低下していることも知られて
いる。
【０００３】例えば、「日本金属学会誌 第５０巻
第３号（１９８６）３２０−３２７」には、ＷＣ基超
硬合金上に化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法という）で被覆
したＴｉＮの残留応力について研究が報告されており、
この文献によるとＣＶＤ法で形成されたＴｉＮ層は、引
張り残留応力が作用しているとされている。かかる引張
り残留応力が作用している硬質層は亀裂が入りやすく、
耐欠損性が劣るために特開昭６４−３１９７２号公報に
は、ＣＶＤ法による被覆焼結合金の表面にできるだけ強
い衝撃力を付与することにより、被覆層に５０ｋｇ／ｍ
ｍ２ 以上の圧縮応力を付与して強度及び耐欠損性を高
めた被覆焼結合金が開示されている。
第３号（１９８６）３２０−３２７」には、ＷＣ基超
硬合金上に化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法という）で被覆
したＴｉＮの残留応力について研究が報告されており、
この文献によるとＣＶＤ法で形成されたＴｉＮ層は、引
張り残留応力が作用しているとされている。かかる引張
り残留応力が作用している硬質層は亀裂が入りやすく、
耐欠損性が劣るために特開昭６４−３１９７２号公報に
は、ＣＶＤ法による被覆焼結合金の表面にできるだけ強
い衝撃力を付与することにより、被覆層に５０ｋｇ／ｍ
ｍ２ 以上の圧縮応力を付与して強度及び耐欠損性を高
めた被覆焼結合金が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＣ
ＶＤ法による高い引張り残留応力を有する被覆焼結合金
や、さらに、被覆後に表面から強い衝撃力を加えて高い
圧縮残留応力を付与した被覆焼結合金で作製した切削工
具を、刃先に切削応力が集中する微小切削、仕上げ切削
などに使用すると、被覆層を構成している結晶粒子の脱
落による異常摩耗が生じ易く、この切削工具の寿命は短
いものとなっていた。
ＶＤ法による高い引張り残留応力を有する被覆焼結合金
や、さらに、被覆後に表面から強い衝撃力を加えて高い
圧縮残留応力を付与した被覆焼結合金で作製した切削工
具を、刃先に切削応力が集中する微小切削、仕上げ切削
などに使用すると、被覆層を構成している結晶粒子の脱
落による異常摩耗が生じ易く、この切削工具の寿命は短
いものとなっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、か
かる課題を解決すべく種々検討した結果、被覆層の圧縮
残留応力は確かに耐欠損性の向上にはつながるものの、
高い圧縮残留応力や高い引張り残留応力は、被覆層を構
成している結晶粒子の脱落による異常摩耗を発生させ、
さらには被覆層と被覆層、あるいは被覆層と基体の付着
力を低下させており、残留応力のほとんど発生していな
い硬質層を被覆すれば、その被覆層の結晶粒子の脱落が
生じにくく、高い付着力が得られるとの知見を得たので
ある。
かる課題を解決すべく種々検討した結果、被覆層の圧縮
残留応力は確かに耐欠損性の向上にはつながるものの、
高い圧縮残留応力や高い引張り残留応力は、被覆層を構
成している結晶粒子の脱落による異常摩耗を発生させ、
さらには被覆層と被覆層、あるいは被覆層と基体の付着
力を低下させており、残留応力のほとんど発生していな
い硬質層を被覆すれば、その被覆層の結晶粒子の脱落が
生じにくく、高い付着力が得られるとの知見を得たので
ある。
【０００６】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、ＷＣ基超硬合金、Ｔｉ（ＣＮ）基サー
メット、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２
Ｏ３ 基セラミックスのいずれか１種を基体とし、その
表面に周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ，
Ｓｉの群から選んだ１種または２種以上の金属元素と、
炭素、窒素、酸素およびほう素からなる群より選んだ１
種または２種以上の非金属元素の化合物の１種の単層ま
たは２種以上の多重層で構成された硬質層を被覆してな
る切削工具において、被覆層の引張り残留応力あるいは
圧縮残留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下である硬質層が
少なくとも１層被覆されている表面被覆切削工具に特徴
を有するものである。さらに、この発明の表面被覆切削
工具は、全ての被覆層の引張り残留応力あるいは圧縮残
留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下であることが一層好ま
しい。
たものであって、ＷＣ基超硬合金、Ｔｉ（ＣＮ）基サー
メット、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２
Ｏ３ 基セラミックスのいずれか１種を基体とし、その
表面に周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ，
Ｓｉの群から選んだ１種または２種以上の金属元素と、
炭素、窒素、酸素およびほう素からなる群より選んだ１
種または２種以上の非金属元素の化合物の１種の単層ま
たは２種以上の多重層で構成された硬質層を被覆してな
る切削工具において、被覆層の引張り残留応力あるいは
圧縮残留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下である硬質層が
少なくとも１層被覆されている表面被覆切削工具に特徴
を有するものである。さらに、この発明の表面被覆切削
工具は、全ての被覆層の引張り残留応力あるいは圧縮残
留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下であることが一層好ま
しい。
【０００７】この発明のＣＶＤ法による硬質層の引張り
残留応力あるいは圧縮残留応力を９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以
下にする方法として、硬質層被覆後表面から、サンドブ
ラスト法又はショットピーニング法を施す機械的処理方
法や表面にイオン照射を施す物理的処理方法等がある。
残留応力あるいは圧縮残留応力を９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以
下にする方法として、硬質層被覆後表面から、サンドブ
ラスト法又はショットピーニング法を施す機械的処理方
法や表面にイオン照射を施す物理的処理方法等がある。
【０００８】
【実施例】実施例１
市販のＩＳＯ規格Ｍ２０相当のＷＣ基超硬合金製切削工
具（形状：ＳＮＭＧ１２０４０８）を基体とし、この基
体の表面に通常のＣＶＤ法で表１に示す単層または２種
以上の多重硬質層の被覆を行った後、上記単層または２
種以上の多重硬質層の各層のそれぞれの表面に平均粒径
０．２ｍｍのアルミナ製ボールを約５．０ｋｇ／ｃｍ２
の圧縮空気で所定時間衝突させるショットピーニング
を施し、表１〜４に示される残留応力を付与することに
より本発明表面被覆切削工具１〜５及び比較表面被覆切
削工具１〜５（ただし、比較表面被覆切削工具１〜２は
、ショットピーニングを施さず）を製造した。なお、上
記残留応力は、Ｘ線回折により２θ−Ｓｉｎ２ Ψ法を
用いて測定し、測定した各層の残留応力を表１〜４に示
した。
具（形状：ＳＮＭＧ１２０４０８）を基体とし、この基
体の表面に通常のＣＶＤ法で表１に示す単層または２種
以上の多重硬質層の被覆を行った後、上記単層または２
種以上の多重硬質層の各層のそれぞれの表面に平均粒径
０．２ｍｍのアルミナ製ボールを約５．０ｋｇ／ｃｍ２
の圧縮空気で所定時間衝突させるショットピーニング
を施し、表１〜４に示される残留応力を付与することに
より本発明表面被覆切削工具１〜５及び比較表面被覆切
削工具１〜５（ただし、比較表面被覆切削工具１〜２は
、ショットピーニングを施さず）を製造した。なお、上
記残留応力は、Ｘ線回折により２θ−Ｓｉｎ２ Ψ法を
用いて測定し、測定した各層の残留応力を表１〜４に示
した。
【０００９】これら本発明表面被覆切削工具１〜５及び
比較表面被覆切削工具１〜５を用いて、下記の条件で切
削テストを行ない、それらの結果を表５に示した。 （切削テスト１） 被削材：ＳＣＭ４４０（ＨＢ ２５０）、切削速度：２
００ｍ／分、 送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．３ｍｍ、 乾式、 の微小切削を行ない、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達す
るまでの時間を測定。（切削テスト２）被削材：ＦＣ３
０（ＨＢ １６０）、 切削速度：２５０ｍ／分、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．５ｍｍ、 乾式、 の仕上げ切削を行ない、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達
するまでの時間を測定。
比較表面被覆切削工具１〜５を用いて、下記の条件で切
削テストを行ない、それらの結果を表５に示した。 （切削テスト１） 被削材：ＳＣＭ４４０（ＨＢ ２５０）、切削速度：２
００ｍ／分、 送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．３ｍｍ、 乾式、 の微小切削を行ない、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達す
るまでの時間を測定。（切削テスト２）被削材：ＦＣ３
０（ＨＢ １６０）、 切削速度：２５０ｍ／分、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．５ｍｍ、 乾式、 の仕上げ切削を行ない、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達
するまでの時間を測定。
【００１０】
【表１】
☆印：本発明の範囲を越えている。
【００１１】
【表２】
☆印：本発明の範囲を越えている。
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】
【表５】
【００１５】実施例２
市販の工具形状：ＴＮＧＮ１６０４１２のＴｉＣＮ基サ
ーメット、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２
Ｏ３ 基セラミックスからなる各種工具材種を基体と
し、この基体の表面に通常のＣＶＤ法で表６〜７に示さ
れる多重硬質層の被覆を行った後、上記多重硬質層の各
層のそれぞれの表面に平均粒径０．２ｍｍのアルミナ製
ボールを約５．０ｋｇ／ｃｍ２ の圧縮空気で所定時間
衝突させるショットピーニングを施し、表６に示される
残留応力を付与することにより本発明表面被覆切削工具
６〜８及び比較表面被覆切削工具６〜８（ただし、比較
表面被覆切削工具１〜２は、ショットピーニングを施さ
ず）を製造した。なお、上記残留応力は、実施例１と同
様にＸ線回折により２θ−Ｓｉｎ２ Ψ法を用いて測定
し、測定した各層の残留応力を表６〜７に示した。
ーメット、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２
Ｏ３ 基セラミックスからなる各種工具材種を基体と
し、この基体の表面に通常のＣＶＤ法で表６〜７に示さ
れる多重硬質層の被覆を行った後、上記多重硬質層の各
層のそれぞれの表面に平均粒径０．２ｍｍのアルミナ製
ボールを約５．０ｋｇ／ｃｍ２ の圧縮空気で所定時間
衝突させるショットピーニングを施し、表６に示される
残留応力を付与することにより本発明表面被覆切削工具
６〜８及び比較表面被覆切削工具６〜８（ただし、比較
表面被覆切削工具１〜２は、ショットピーニングを施さ
ず）を製造した。なお、上記残留応力は、実施例１と同
様にＸ線回折により２θ−Ｓｉｎ２ Ψ法を用いて測定
し、測定した各層の残留応力を表６〜７に示した。
【００１６】これら本発明表面被覆切削工具６〜８及び
比較表面被覆切削工具６〜８を用いて、下記の条件で切
削テストを行ない、それらの結果を表８に示した。 （切削テスト３） 被削材：ＳＮＣＭ４３９ （ＨＢ ３１０）切削速度
：２３０ｍ／分 送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：０．３ｍｍ 乾式 の微小切削を行なった。逃げ面磨耗幅が０．２ｍｍに達
するまでの時間を測定。
比較表面被覆切削工具６〜８を用いて、下記の条件で切
削テストを行ない、それらの結果を表８に示した。 （切削テスト３） 被削材：ＳＮＣＭ４３９ （ＨＢ ３１０）切削速度
：２３０ｍ／分 送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：０．３ｍｍ 乾式 の微小切削を行なった。逃げ面磨耗幅が０．２ｍｍに達
するまでの時間を測定。
【００１７】
【表６】
☆印：本発明の範囲を越えている。
【００１８】
【表７】
【００１９】
【表８】
【００２０】
【発明の効果】上記実施例１および２の結果から明らか
なように、ＷＣ基超硬合金、Ｔｉ（ＣＮ）基サーメット
、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２ Ｏ３
基セラミックスのいずれか１種を基体とし、その表面に
周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ，Ｓｉの
群から選んだ１種または２種以上の金属元素と、炭素、
窒素、酸素およびほう素からなる群より選んだ１種また
は２種以上の非金属元素の化合物の１種の単層または２
種以上の多重層で構成された硬質層を被覆してなる切削
工具において、被覆層の引張り残留応力あるいは圧縮残
留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下である硬質層が少なく
とも１層被覆されている表面被覆切削工具は、連続切削
、とくに微小連続切削における耐逃げ面摩耗性に優れて
いることが分かる。
なように、ＷＣ基超硬合金、Ｔｉ（ＣＮ）基サーメット
、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２ Ｏ３
基セラミックスのいずれか１種を基体とし、その表面に
周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ，Ｓｉの
群から選んだ１種または２種以上の金属元素と、炭素、
窒素、酸素およびほう素からなる群より選んだ１種また
は２種以上の非金属元素の化合物の１種の単層または２
種以上の多重層で構成された硬質層を被覆してなる切削
工具において、被覆層の引張り残留応力あるいは圧縮残
留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下である硬質層が少なく
とも１層被覆されている表面被覆切削工具は、連続切削
、とくに微小連続切削における耐逃げ面摩耗性に優れて
いることが分かる。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＷＣ基超硬合金、Ｔｉ（ＣＮ）基サー
メット、Ｓｉ３ Ｎ４ 基セラミックス、及びＡｌ２
Ｏ３ 基セラミックスのいずれか１種を基体とし、その
表面に周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ，
Ｓｉの群から選んだ１種または２種以上の金属元素と、
炭素、窒素、酸素およびほう素からなる群より選んだ１
種または２種以上の非金属元素の化合物の１種の単層ま
たは２種以上の多重層で構成された硬質層を被覆してな
る切削工具において、被覆層の引張り残留応力あるいは
圧縮残留応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下である硬質層が
少なくとも１層被覆されていることを特徴とする表面被
覆切削工具。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面被覆切削工具にお
いて、全ての被覆層の引張り残留応力あるいは圧縮残留
応力が９ｋｇｆ／ｍｍ２ 以下であることを特徴とする
表面被覆切削工具。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8973491A JP2757581B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8973491A JP2757581B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 表面被覆切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300104A true JPH04300104A (ja) | 1992-10-23 |
| JP2757581B2 JP2757581B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=13978997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8973491A Expired - Lifetime JP2757581B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757581B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1167564A1 (de) * | 2000-06-23 | 2002-01-02 | Linde Gas Aktiengesellschaft | Schneide mit thermisch gespritzter Beschichtung und Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
| US6688817B2 (en) | 1999-02-11 | 2004-02-10 | Kennametal Inc. | Drill for drilling, a method for making a drill for drilling, and a cutting tool |
| WO2007082498A1 (de) * | 2006-01-17 | 2007-07-26 | Kennametal Widia Produktions Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur beschichtung eines hartmetall- oder cermetsubstratkörpers und beschichteter hartmetall- oder cermetkörper |
| JP2008105148A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 刃先交換型切削チップ |
| WO2009051046A1 (ja) | 2007-10-15 | 2009-04-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 刃先交換型切削チップ |
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| US8318293B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-11-27 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool insert |
| WO2013099752A1 (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| WO2020067138A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆ＴｉＮ基サーメット製切削工具 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP8973491A patent/JP2757581B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
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