JPH06312319A - 回転切削工具及びその製造方法 - Google Patents
回転切削工具及びその製造方法Info
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- JPH06312319A JPH06312319A JP12547893A JP12547893A JPH06312319A JP H06312319 A JPH06312319 A JP H06312319A JP 12547893 A JP12547893 A JP 12547893A JP 12547893 A JP12547893 A JP 12547893A JP H06312319 A JPH06312319 A JP H06312319A
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- JP
- Japan
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- cutting
- cutting edge
- diamond
- surface roughness
- cutting tool
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23C2226/31—Diamond
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23C2228/10—Coating
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Milling Processes (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高性能、長寿命のダイヤモンド膜
等の超硬質膜を被覆した円筒面外周部及び/又は同端面
部に切刃を有する回転切削工具並びにその製造方法を提
供しようとするものである。 【構成】 基材上に生成したダイヤモンド膜等の超硬質
膜を、逃げ面のみまたは切刃稜を除く逃げ面を、ダイヤ
モンド膜生成表面よりも平滑な例えば 0.3μmRmax 以
下の表面粗さに仕上げて切刃部を構成したことを特徴と
する。またこの超硬質膜を高精度の仕上げに耐えるだけ
の付着強度と厚さを備えさすため、基材表面を化学的気
相合成法によるダイヤモンド膜の成膜前に、Ia族、 III
族、 IVb族、Vb族元素の1種以上の存在下で処理して基
材表面の結合相金属を不活性化せしめることを今一つの
特徴とする。
等の超硬質膜を被覆した円筒面外周部及び/又は同端面
部に切刃を有する回転切削工具並びにその製造方法を提
供しようとするものである。 【構成】 基材上に生成したダイヤモンド膜等の超硬質
膜を、逃げ面のみまたは切刃稜を除く逃げ面を、ダイヤ
モンド膜生成表面よりも平滑な例えば 0.3μmRmax 以
下の表面粗さに仕上げて切刃部を構成したことを特徴と
する。またこの超硬質膜を高精度の仕上げに耐えるだけ
の付着強度と厚さを備えさすため、基材表面を化学的気
相合成法によるダイヤモンド膜の成膜前に、Ia族、 III
族、 IVb族、Vb族元素の1種以上の存在下で処理して基
材表面の結合相金属を不活性化せしめることを今一つの
特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金等の金
属やサーメット、セラミック、プラスチック等の構造材
料、機械部品、光学部品、電子部品等の切削加工特にド
リル、リーマ、エンドミル等円筒面外周及び/又は同端
面に超硬質膜を被覆した切刃を有する回転切削工具並び
にその製造方法に関するものである。
属やサーメット、セラミック、プラスチック等の構造材
料、機械部品、光学部品、電子部品等の切削加工特にド
リル、リーマ、エンドミル等円筒面外周及び/又は同端
面に超硬質膜を被覆した切刃を有する回転切削工具並び
にその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりダイヤモンド膜を各種基材表面
に被覆することについても、被覆した部材を利用するこ
とについても、多くの試みや提案がなされている。然し
乍ら超硬合金基材表面に、ダイヤモンド膜を形成して
も、その付着強度が低く、ダイヤモンド膜表面の研磨は
困難で、また厚い膜に形成することも難しく、この種の
切刃の実用化は進んでいない。
に被覆することについても、被覆した部材を利用するこ
とについても、多くの試みや提案がなされている。然し
乍ら超硬合金基材表面に、ダイヤモンド膜を形成して
も、その付着強度が低く、ダイヤモンド膜表面の研磨は
困難で、また厚い膜に形成することも難しく、この種の
切刃の実用化は進んでいない。
【0003】このため例えば厚膜を形成しやすいSi基材
上にダイヤモンド膜を生成し、この厚膜をそのままか或
は基材と分離して、切刃構成部材上にろうづけ固着し、
研磨して用いる方法が提案されているが、この方法は製
作に手数を要し、コストも高い。
上にダイヤモンド膜を生成し、この厚膜をそのままか或
は基材と分離して、切刃構成部材上にろうづけ固着し、
研磨して用いる方法が提案されているが、この方法は製
作に手数を要し、コストも高い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】超硬合金等のサーメッ
ト基材上にダイヤモンド膜を形成した被覆部材が、その
儘切刃部として用いられれば理想的である。然し乍ら化
学的気相合成法で生成したダイヤモンド膜の表面粗さは
1μm乃至3μmRmax 程度と粗く、精密な切削加工を
行なうには不充分であり、またこれを解消するため表面
に研磨加工を加えて使用しようとすれば、膜の付着力が
弱く膜の厚みも薄いので実行困難であり、結局充分な実
用の域に達していない。
ト基材上にダイヤモンド膜を形成した被覆部材が、その
儘切刃部として用いられれば理想的である。然し乍ら化
学的気相合成法で生成したダイヤモンド膜の表面粗さは
1μm乃至3μmRmax 程度と粗く、精密な切削加工を
行なうには不充分であり、またこれを解消するため表面
に研磨加工を加えて使用しようとすれば、膜の付着力が
弱く膜の厚みも薄いので実行困難であり、結局充分な実
用の域に達していない。
【0005】また上記のダイヤモンドの膜被覆型であ
れ、厚膜ろうづけ型であれダイヤモンド膜よりなる切刃
部においては、シャープエッジを形成する切刃稜の加工
や、測定乃至は使用時における稜線欠け(いわゆる刃こ
ぼれ)を生じ易く、これ等の諸問題を解消した実用化の
促進が望まれている。
れ、厚膜ろうづけ型であれダイヤモンド膜よりなる切刃
部においては、シャープエッジを形成する切刃稜の加工
や、測定乃至は使用時における稜線欠け(いわゆる刃こ
ぼれ)を生じ易く、これ等の諸問題を解消した実用化の
促進が望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者らは、切刃部特に
ドリル、リーマ、エンドミル、ボールエンドミル等の回
転切削において、ダイヤモンド膜に求められる必須の要
件は何かを改めて追求し、試作の結果次の確信を得た。
即ち切刃部において寸法精度、仕上面精度の要求される
のは、加工物の加工面に転写される逃げ面であり、すく
い面は必要な場合がある程度で、切刃稜の仕上は必須で
ない。また所要の仕上面精度を達成するには、ダイヤモ
ンド膜が生成状態の膜表面の粗さより平滑に、例えば表
面粗さ 0.3μmRmax 好ましくは 0.1μmRmax 程度以
下に研磨できるだけの厚さと基材との付着強度が必要で
ある。
ドリル、リーマ、エンドミル、ボールエンドミル等の回
転切削において、ダイヤモンド膜に求められる必須の要
件は何かを改めて追求し、試作の結果次の確信を得た。
即ち切刃部において寸法精度、仕上面精度の要求される
のは、加工物の加工面に転写される逃げ面であり、すく
い面は必要な場合がある程度で、切刃稜の仕上は必須で
ない。また所要の仕上面精度を達成するには、ダイヤモ
ンド膜が生成状態の膜表面の粗さより平滑に、例えば表
面粗さ 0.3μmRmax 好ましくは 0.1μmRmax 程度以
下に研磨できるだけの厚さと基材との付着強度が必要で
ある。
【0007】この様な知見に基き、ダイヤモンド膜の研
磨等による表面仕上げは、切削加工面を直接転写形成す
るマージンを含む逃げ面よりの追い込みに限ればよく、
また切刃稜は生成膜の儘残しておいてよい。こうして仕
上げ加工する部分を減じて効率化し、切刃稜線までの仕
上げ加工による稜線カケの発生も防止する。
磨等による表面仕上げは、切削加工面を直接転写形成す
るマージンを含む逃げ面よりの追い込みに限ればよく、
また切刃稜は生成膜の儘残しておいてよい。こうして仕
上げ加工する部分を減じて効率化し、切刃稜線までの仕
上げ加工による稜線カケの発生も防止する。
【0008】また上記の表面仕上げは、ダイヤモンド膜
が所要の厚さと付着強度を備えておればこそできるもの
であって、その必須条件となるダイヤモンド膜とは、該
膜が表面粗さ 0.3μmRmax 程度好ましくは 0.1μmR
max 以下の粗さに機械研磨可能なものかどうかによって
判断できる。
が所要の厚さと付着強度を備えておればこそできるもの
であって、その必須条件となるダイヤモンド膜とは、該
膜が表面粗さ 0.3μmRmax 程度好ましくは 0.1μmR
max 以下の粗さに機械研磨可能なものかどうかによって
判断できる。
【0009】本発明者らは、この研磨可能な切刃部材
は、サーメット基材表面をIa族、 III族、 IVb族、Vb族
元素の1種以上またはその化合物の存在下で処理し、該
処理面上に化学的気相合成法によりダイヤモンド及びま
たはダイヤモンド状炭素よりなる超硬質膜を形成するこ
とにより、極めて容易に製造し得ることを確認した。
は、サーメット基材表面をIa族、 III族、 IVb族、Vb族
元素の1種以上またはその化合物の存在下で処理し、該
処理面上に化学的気相合成法によりダイヤモンド及びま
たはダイヤモンド状炭素よりなる超硬質膜を形成するこ
とにより、極めて容易に製造し得ることを確認した。
【0010】以下実施例により本発明の内容を詳述す
る。尚実施例においては、何れも従来技術との比較よ
り、WC−Co系に代表される超硬合金を基材とするものに
ついて示したが、炭窒化チタン系焼結合金等、硬質化合
物と結合相金属とよりなる他のサーメットを基材とする
ものについても実施できることは云うまでもない。また
実施例に示した実施工程において、処理前の基材表面に
傷つけ処理を行う等、既知の或は新しい工程を付加して
も勿論差し支えない。
る。尚実施例においては、何れも従来技術との比較よ
り、WC−Co系に代表される超硬合金を基材とするものに
ついて示したが、炭窒化チタン系焼結合金等、硬質化合
物と結合相金属とよりなる他のサーメットを基材とする
ものについても実施できることは云うまでもない。また
実施例に示した実施工程において、処理前の基材表面に
傷つけ処理を行う等、既知の或は新しい工程を付加して
も勿論差し支えない。
【0011】
【実施例】図3及び図4は回転工具の一例を示す2枚刃
エンドミルの正面図及び側面図で、1はその刃部であ
る。図2は、その刃部構成を説明するもので、刃部の軸
直角断面の拡大図である。超硬合金よりなる刃部1は、
溝に面するすくい面2と、外周面3上の逃げ面4と、両
面が交差して形成する切刃稜5を具備している。更に逃
げ面4はマージン4’を備えて、円滑な切削と寸法精度
の向上が計られている。T1は逃げ面の、Eはマージンの
夫々巾を示す。そして、前記従来技術の項において述べ
た様に、刃部1としてダイヤモンド膜を用いたものとし
ては、超硬合金の表面にダイヤモンド膜を形成した儘
(表面粗さ1μmRmax 程度より粗い)のものが試みら
れている。
エンドミルの正面図及び側面図で、1はその刃部であ
る。図2は、その刃部構成を説明するもので、刃部の軸
直角断面の拡大図である。超硬合金よりなる刃部1は、
溝に面するすくい面2と、外周面3上の逃げ面4と、両
面が交差して形成する切刃稜5を具備している。更に逃
げ面4はマージン4’を備えて、円滑な切削と寸法精度
の向上が計られている。T1は逃げ面の、Eはマージンの
夫々巾を示す。そして、前記従来技術の項において述べ
た様に、刃部1としてダイヤモンド膜を用いたものとし
ては、超硬合金の表面にダイヤモンド膜を形成した儘
(表面粗さ1μmRmax 程度より粗い)のものが試みら
れている。
【0012】
【実施例1】図1は、刃部11をダイヤモンド膜被覆WC−
5%Co超硬合金で形成した例を示すもので、エンドミル
の刃部の軸直角断面を模式的に示した断面図である。ダ
イヤモンド膜12を除き刃部の構成は図2と同様である。
超硬合金チップを 300℃のホウ酸(H3BO3 )融液に20分
間浸漬処理した後、熱フィラメントCVD装置にて、圧
力 105Torr、ガス組成H2−1vol % CH4、基材温度 900
℃で10時間成膜し、膜厚10〜15μm、表面粗さ1μmR
max のダイヤモンド膜12の被覆を施した。
5%Co超硬合金で形成した例を示すもので、エンドミル
の刃部の軸直角断面を模式的に示した断面図である。ダ
イヤモンド膜12を除き刃部の構成は図2と同様である。
超硬合金チップを 300℃のホウ酸(H3BO3 )融液に20分
間浸漬処理した後、熱フィラメントCVD装置にて、圧
力 105Torr、ガス組成H2−1vol % CH4、基材温度 900
℃で10時間成膜し、膜厚10〜15μm、表面粗さ1μmR
max のダイヤモンド膜12の被覆を施した。
【0013】得られたダイヤモンド膜被覆超硬合金チッ
プを♯800 (30μm)レジンボンドダイヤモンドホイー
ルによって、図1で示す様に、逃げ面14を、すくい面13
と切刃稜15を残して研磨形成した。すくい面を残したの
は、前記の様に切削加工面形成に直接関与しないからで
あり、切刃稜を残したのはダイヤモンド膜形成による丸
味をもった稜線は切削の支障とならないからである。研
磨による逃げ面の表面粗さは 0.1μmRmax 以下の粗さ
であり、逃げ面からの追い込み研磨のみで、研磨しなか
ったすくい面、切刃稜部は1μmRmax 程度であった。
研磨はマージンを含む逃げ面全体を研磨したが、マージ
ンを有する工具の場合は、マージン後部の逃げ面の研磨
は省略することもできる。なお図中ダイヤモンド膜12
で、ハッチングのあるところが研磨除去部分を示し、切
刃稜にダイヤモンドの突出した部分があるときは、これ
を除く程度に軽く研磨する等適度に仕上げしても勿論差
し支えない。
プを♯800 (30μm)レジンボンドダイヤモンドホイー
ルによって、図1で示す様に、逃げ面14を、すくい面13
と切刃稜15を残して研磨形成した。すくい面を残したの
は、前記の様に切削加工面形成に直接関与しないからで
あり、切刃稜を残したのはダイヤモンド膜形成による丸
味をもった稜線は切削の支障とならないからである。研
磨による逃げ面の表面粗さは 0.1μmRmax 以下の粗さ
であり、逃げ面からの追い込み研磨のみで、研磨しなか
ったすくい面、切刃稜部は1μmRmax 程度であった。
研磨はマージンを含む逃げ面全体を研磨したが、マージ
ンを有する工具の場合は、マージン後部の逃げ面の研磨
は省略することもできる。なお図中ダイヤモンド膜12
で、ハッチングのあるところが研磨除去部分を示し、切
刃稜にダイヤモンドの突出した部分があるときは、これ
を除く程度に軽く研磨する等適度に仕上げしても勿論差
し支えない。
【0014】図1の切刃部を用いたエンドミルにより、
Al−18%Siの被削材を、湿式断続切削により切込み 0.1
mm、送り 0.1mm/ rev、切削速度 300m/min で行った
ところ、切削面は 1.5μmRmax と良く、切削距離 3,0
00mを越えてもなお異状がなかった。
Al−18%Siの被削材を、湿式断続切削により切込み 0.1
mm、送り 0.1mm/ rev、切削速度 300m/min で行った
ところ、切削面は 1.5μmRmax と良く、切削距離 3,0
00mを越えてもなお異状がなかった。
【0015】また実施例1においては、基材をホウ酸融
液によって処理する方法について示したが、これをホウ
砂(Na2B4O7 )にかえたり、水酸化ナトリウム水溶液
(NaOH,3N)、水酸化カリウム水溶液(KOH, 3N )を用
いたりすることもできる。ガス気中による処理方法とし
てはCまたはNの存在する雰囲気中で熱処理を施して、
上記融溶液処理と同様基材中の結合相金属の表面部を不
活性化させた後、熱フィラメントCVD装置等の化学的
気相合成法により、該基材上にダイヤモンド及びまたは
ダイヤモンド状炭素よりなる超硬質膜の被覆を形成する
ことによって、本発明を実施できる。
液によって処理する方法について示したが、これをホウ
砂(Na2B4O7 )にかえたり、水酸化ナトリウム水溶液
(NaOH,3N)、水酸化カリウム水溶液(KOH, 3N )を用
いたりすることもできる。ガス気中による処理方法とし
てはCまたはNの存在する雰囲気中で熱処理を施して、
上記融溶液処理と同様基材中の結合相金属の表面部を不
活性化させた後、熱フィラメントCVD装置等の化学的
気相合成法により、該基材上にダイヤモンド及びまたは
ダイヤモンド状炭素よりなる超硬質膜の被覆を形成する
ことによって、本発明を実施できる。
【0016】形成された超硬質膜被覆の逃げ面を、生成
状態の膜表面より平滑に即ち 0.3μmRmax 程度以下好
ましくは 0.1μmRmax 以下の粗さへの仕上げ加工は、
実施例1の様にダイヤモンドホイールを使った機械的研
磨によることが、付着強度の確認にもなり好ましいが、
レーザー、イオンビームの様な高エネルギー加工等他の
公知のあるいは新規な加工法によっても勿論差支えな
い。
状態の膜表面より平滑に即ち 0.3μmRmax 程度以下好
ましくは 0.1μmRmax 以下の粗さへの仕上げ加工は、
実施例1の様にダイヤモンドホイールを使った機械的研
磨によることが、付着強度の確認にもなり好ましいが、
レーザー、イオンビームの様な高エネルギー加工等他の
公知のあるいは新規な加工法によっても勿論差支えな
い。
【0017】
【発明の効果】本発明においては、切刃部を構成する基
材上に被覆された超硬質膜の表面粗さは、直接切削と切
削加工面精度に関与する逃げ面が切刃稜を残して 0.3μ
mRmax 以下の表面粗さに仕上げられており、且超硬質
膜の基材への付着強度はこの仕上げに耐えるだけの高い
強度をもち、強度に沿い厚みも充分なものとなっている
ので、高い切削性能を有し長寿命の回転切削工具が極め
て容易に提供され、切削加工面の寸法精度、面精度も向
上される。
材上に被覆された超硬質膜の表面粗さは、直接切削と切
削加工面精度に関与する逃げ面が切刃稜を残して 0.3μ
mRmax 以下の表面粗さに仕上げられており、且超硬質
膜の基材への付着強度はこの仕上げに耐えるだけの高い
強度をもち、強度に沿い厚みも充分なものとなっている
ので、高い切削性能を有し長寿命の回転切削工具が極め
て容易に提供され、切削加工面の寸法精度、面精度も向
上される。
【図1】刃部の軸直角断面を模式的に示した断面図。
【図2】刃部の軸直角断面を示した断面図。
【図3】2枚刃エンドミルの正面図。
【図4】図3の側面図。
1,11 刃部 3 外周面 12 ダイヤモンド膜 2,13 すくい面 4,14 逃げ面 4’ マージン 5,15 切刃稜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨森 紘 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 円筒面外周部及び/又は同端面部に切刃
を有する回転切削工具において、該切刃部が基材上にダ
イヤモンドおよびまたはダイヤモンド状炭素よりなる超
硬質膜を被覆してなり、且つ少くとも切刃部の逃げ面
が、該超硬質膜の生成表面粗さより平滑に仕上げられて
なることを特徴とする回転切削工具。 - 【請求項2】 切刃稜は仕上げないか、または適度に仕
上げたことを特徴とする請求項1記載の回転切削工具。 - 【請求項3】 超硬質膜は、サーメット基材の結合相金
属が、少くとも基材表面においてIa族、 III族、 IVb
族、Vb族元素の1種または2種以上を含有した該表面上
に形成されてなることを特徴とする請求項1または2記
載の回転切削工具。 - 【請求項4】 Ia族、 III族、 IVb族、Vb族元素の1種
以上またはその化合物の存在下で、サーメット基材表面
に処理を施す工程と、該処理面上に化学的気相合成法に
よりダイヤモンド及びまたはダイヤモンド状炭素よりな
る超硬質膜を形成する工程と、該超硬質膜の少くとも切
刃部の逃げ面か、または切刃稜を除く該逃げ面を該超硬
質膜の生成表面粗さより平滑に仕上げる工程とを経てな
ることを特徴とする回転切削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5125478A JP2592761B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 回転切削工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5125478A JP2592761B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 回転切削工具及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06312319A true JPH06312319A (ja) | 1994-11-08 |
JP2592761B2 JP2592761B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=14911089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5125478A Expired - Lifetime JP2592761B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 回転切削工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2592761B2 (ja) |
Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
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JP2018030182A (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
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-
1993
- 1993-04-28 JP JP5125478A patent/JP2592761B2/ja not_active Expired - Lifetime
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