JPH08206902A

JPH08206902A - 切削用焼結体チップおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08206902A
Application number: JP28501995A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Goto; 光宏後藤; Akira Kukino; 暁久木野; Kenichi Kikutani; 憲一菊谷; Tetsuo Nakai; 哲男中井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 1996-08-13
Also published as: CN1054561C; EP0714719A1; US5712030A; KR100187614B1; ES2154707T3; CN1137959A; DE69520195D1; RU2104826C1; DE69520195T2; EP0714719B1

Abstract

(57)【要約】【課題】寿命を延長するとともに製造コストなどの経
済性にも優れた切削用焼結体チップを提供する。【解決手段】超硬合金、鉄系金属および高融点金属の
うちのいずれかの材料からなる中間層２４，３２と、こ
の中間層２４，３２を上下両側から挟む位置に配され、
中間層２４，３２と焼結接合された、立方晶窒化硼素ま
たはダイヤモンドを含む硬質焼結体からなる第１の層２
５ａ，３３ａおよび第２の層２５ｂ，３３ｂとを備え、
その前面および背面がすくい面を構成するように形成さ
れている。切削に関与するすべてのノーズＲおよび逃げ
面は第１の層２５ａ，３３ａおよび第２の層２５ｂ，３
３ｂに形成され、前記中間層２４，３２は、すくい面の
重心を含むとともにチップ全体の重心を含むように構成
されている。また、すくい面と逃げ面との表面には、周
期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の窒化物等からなる被覆
層が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立方晶窒化硼素
（以下「ＣＢＮ」と略記する）またはダイヤモンドを用
いた焼結体と超硬合金などとの複合焼結体からなる、高
硬度な切削用焼結体チップ、この切削用焼結体チップに
耐摩耗層を被覆した被覆切削用焼結体チップ、およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンド焼結体およびＣＢＮ焼結体
は、広く一般に旋盤用バイトなどの切削工具として使用
されている。これらの焼結体工具は、４０ｋｂ以上の超
高圧と１３００℃の高温を発生させることのできる非常
に高価な設備を用いて製造される。

【０００３】これらの焼結体を用いた工具は従来、まず
図７に示すように、超硬合金層１の上面に当該焼結体か
らなる層２が接合された円盤状の複合焼結体３として得
られた後、ワイヤ放電加工機により切断されて所望の切
刃形状（図８に示す３ａおよび３ｂ）に切り出され、所
望の形状の超硬合金基材（図８に示す４および５）にロ
ー付けされる。これを研磨加工することにより、図８
（ａ）（ｂ）に示すような切削チップを得ることができ
る。図８（ａ）（ｂ）中に矢印Ａ，Ｂで指し示す境界面
が、ロー付け面である。

【０００４】図８（ｂ）に示した三角形の切削チップの
中央には、切削チップを工具のシャンクにねじ止めによ
り締結固定するための貫通穴６が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の切削
チップを用いた工具は、実際の切削に必要かつ十分な焼
結体面積を確保しているという点では経済的にも優れて
いるが、ロー付け部分を有するために、次のような問題
点があった。

【０００６】ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体を用い
た工具は一般に、切込みや送りの小さい仕上げ加工など
に適用されるが、硬度が高く耐熱性に優れているという
特徴を有するため、切削温度が高くなる高速切削に適用
されることが多い。さらに、近年の加工能率向上の要求
から、ますます高速での適用が広がってきている。

【０００７】ところが、従来のロー付け工具はロー付け
温度が７００〜９００℃程度であるのに対し、焼入れ鋼
や鋳鉄の高速切削の場合には、切削温度が９００℃を超
えてロー剤が溶融したり、Ａｌ−Ｓｉ合金や焼入れ鋼お
よび鋳鉄の荒切削を行なう場合には、切削温度が９００
℃以下であっても切削抵抗が増加するために、ロー付け
強度が不十分となったりして、ロー付け外れが生じるこ
とがあった。また、ダイヤモンド焼結体をロー付けする
場合には、十分なロー付け強度を出すために９００℃に
近い高温でロー付け処理を行なうと、一部が黒鉛化を起
こしたり、超硬合金基材との熱膨張率差が大きいために
亀裂が発生することもあった。

【０００８】また、このような従来の切削チップを形成
するための製造工程も、図７に示す焼結体形成工程、ワ
イヤ放電加工工程、切り出した複合焼結体の研磨工程、
ロー付け工程、および切削チップの研磨作業工程を経て
行なわれるため、超硬合金やセラミックス工具に比較し
て、長い製造工程を必要としていた。

【０００９】ロー付け部を有しない従来の工具として、
図９（ａ）ないし（ｃ）に示すような形状の切削チップ
が市販されている。これらのうち図９（ａ）に示す切削
チップ１０ａは、上面（すくい面）全面のみがＣＢＮま
たはダイヤモンド焼結体で構成されているもの、図９
（ｂ）に示す切削チップ１０ｂはサンドイッチ状の複合
焼結体を用いて上下面のすくい面全面がＣＢＮまたはダ
イヤモンド焼結体で構成されているもの、図９（ｃ）の
切削チップ１０ｃはチップ全体がＣＢＮまたはダイヤモ
ンド焼結体で構成されているものである。

【００１０】これらの工具に共通する問題点としては、
すくい面の切削に関与しない部分も高価なＣＢＮまたは
ダイヤモンド焼結体で構成されていることである。その
ため、これらの従来の切削チップは、その製造価格を考
慮すると、経済性の上で従来のロー付けチップに対して
優位性を有するものではなかった。またすくい面の重心
部あるいはチップ全体の重心部に硬度の高い焼結体層を
設けているため、たとえば、広く市販されている図８
（ｂ）に示すような、ホルダへの締結固定用の穴付きの
チップの加工が困難であるという問題があった。

【００１１】ＣＢＮ焼結体およびダイヤモンド焼結体
は、硬度，強度，熱電導率などの物性において優れた性
質を持っているため、各種の切削工具として利用されて
いる。ＣＢＮ焼結体は、鉄との反応性が低いことから、
鉄系材料の切削工具として使用され、特に焼入れ鋼など
の高硬度難削材の切削に利用されている。

【００１２】ダイヤモンド焼結体は、ダイヤモンド粒子
自体がＣＢＮ粒子と比べ、高硬度であり、劈開面が少な
くかつ一般的に、欠陥も少ないことと、粒子同士が強固
に結合していることから、ＣＢＮ焼結体に比べて高硬度
かつ高強度であることが知られている。しかしながら、
これらの広く市販されているダイヤモンド焼結体は、ダ
イヤモンドが耐酸化性に劣ることと、鉄系金属との反応
性に富んでいるために耐摩耗性が低下し、鉄系材料の実
用的な切削に利用できないという欠点がある。ただし、
アルミニウムなどの非鉄系材料に対しては優れた耐摩耗
性を示すため、ダイヤモンドが非鉄材料系の切削工具と
して利用されている。

【００１３】しかしながら、切削の高速化、高能率化を
はじめとする切削条件の過酷化に伴って、鉄系材料の切
削、非鉄材料の切削あるいは鉄系材料および非鉄材料の
共削りにおいて、ＣＢＮ焼結体のみあるいはダイヤモン
ドのみでは、耐摩耗性が十分とは言えなくなっているの
が現状である。

【００１４】耐摩耗性を向上させるために、ＣＢＮ焼結
体やダイヤモンド焼結体からなる従来の切削チップにＴ
ｉＮなどの各種耐摩耗層をＰＶＤ（Physical Vapor Dep
osition ）法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）
法によって被覆する方法が提案されている（たとえば特
開昭６１−１８３１８７号公報、特開平１−９６０８３
号公報、特開平１−９６０８４号公報参照）。しかしな
がら、高速仕上げ切削や荒切削のような、より過酷な切
削条件に耐え得る被覆層と焼結体との密着強度に優れた
耐摩耗層とを被覆するためには、ロー剤の融点以上の高
温で被覆処理を行なう必要があり、ロー付け工具は被覆
切削用チップの母材としては適切ではなかった。また、
通常の仕上げ切削などの軽切削用の工具に適用すること
を目的として、成膜温度がロー剤の融点以下であるよう
な各種低温プロセスを用いたＰＶＤ法およびＣＶＤ法に
よって被覆処理を行なったとしても、ロー付け工具を被
覆切削用チップの母材として用いた場合には、ロー付け
部がエッチングされたり、被覆層の原料ガス成分と反応
を起こして劣化し、ロー付け外れが起こることがあるな
ど、ロー付け部を有しない被覆切削用チップと比べて安
定性に劣るという問題があった。

【００１５】またＣＢＮ焼結体およびダイヤモンド焼結
体はいずれも、単に黒色または茶色を呈している。前述
したように、これらの材料を用いた切削工具の大半は、
切込み量および送り量が小さい切削条件で用いられる仕
上げ加工を主たる用途している。このような切削工具に
おいて、従来一般的であったロー付けチップが刃先コー
ナが使用済みか否かを判別する必要はなかったが、多数
のコーナ部を刃先として使用する切削工具においては、
黒または茶色の焼結体表面では、その使用または未使用
の判別が困難であるという問題もあり、ＴｉＮ，Ｎｉな
どのコーティングが有効であった。しかしながらやは
り、ロー付けチップを用いた場合には、被覆処理中にロ
ー付け部の温度が上昇して、ロー剤が溶融してロー付け
部にずれが生じてしまったり、ロー付け部が劣化して過
酷な切削条件下で用いた場合に、ロー付け部が外れてし
まうことがあった。

【００１６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、製造
工程を減少させ、かつＣＢＮ焼結体部およびダイヤモン
ド焼結体部を効率良く利用できるジオメトリを持たせる
製造方法を用いることにより、経済性を向上するととも
に、容易に各種被覆層をコーティングすることが可能
な、高硬度な切削用焼結体チップを提供することを目的
とする。

【００１７】また本発明は、ＣＢＮ焼結体およびダイヤ
モンド焼結体の高硬度および高強度と、被覆層の優れた
耐摩耗性とを併せ持った、たとえば焼入れ鋼切削や鋳鉄
の荒切削、鋳鉄とアルミニウム合金との共削りなどで用
いた場合に、従来工具に対して著しく長い寿命を示す理
想的な被覆ＣＢＮ焼結体チップおよび被覆ダイヤモンド
焼結体を提供することを目的とする。

【００１８】また本発明は、切削後において使用刃先コ
ーナが使用済みか否かの判別を容易にした焼結体チップ
を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に記載の切削用焼結体チップは、超硬合
金、鉄系金属および高融点金属からなる群より選ばれた
材料からなる中間層と、該中間層を上下両側から挟む位
置に配され、中間層と焼結接合された、立方晶窒化硼素
またはダイヤモンドを含む硬質焼結体からなる第１およ
び第２の層とを備え、その前面および背面がすくい面を
構成するように形成されている。切削に関与するすべて
のノーズＲおよび逃げ面は第１および第２の層に形成さ
れ、中間層は、すくい面の重心部およびチップ全体の重
心を含むように形成されている。

【００２０】この切削用焼結体チップによれば、まず、
従来の多くの工具に用いられているロー付け部分を含ま
ないため、高速切削や荒切削でのロー付け外れのような
問題点が回避される。また、すくい面の重心部およびチ
ップ全体の重心部が超硬合金、鉄系金属および高融点金
属のうちのいずれかの材料で構成されているため、チッ
プをホルダに締結固定するための貫通穴の加工や、チッ
プを精度よくホルダに取付けるための溝などを容易に研
磨などによって形成することが可能となる。さらに、切
削に関与する逃げ面がすべてＣＢＮまたはダイヤモンド
からなる高硬度な焼結体層によって構成されているた
め、工具寿命を延ばすことができる。これは、他の材料
に比べてヤング率の高い焼結体層が逃げ面全面を構成し
ているために、切削時に加わる応力分布が改善されたこ
とに起因するものと考えられる。また、高硬度焼結体と
比較して硬度も低くかつ低剛性であるロー付け材を含ま
ないことが、工具寿命に関してさらに好ましい影響を及
ぼしたものと推測される。

【００２１】また請求項２に記載のように、中間層と第
１および第２の層との界面には、接合強度の向上を図る
ために、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素からなる群の
中から選択される少なくとも１種の金属または、上記の
群の中から選択される少なくとも１種の元素の窒化物、
炭化物、酸化物およびこれらの固溶体の中から選択され
る少なくとも１種の化合物を有することが好ましい。ま
た、特性が大きく異なる中間層と第１および第２の層と
の界面に中間的な特性を有する上記高融点金属あるいは
その化合物の層を設けることによって、高速切削、荒切
削あるいはコーティング処理などを行なった場合に発生
する熱応力や真応力の影響を緩和し、亀裂のない健全な
切削用焼結体チップを提供することができる。

【００２２】請求項３に記載のように、ＣＢＮ焼結体ま
たはダイヤモンド焼結体からなる第１および第２の層の
それぞれの厚みは、１ｍｍ以上４ｍｍ未満であることが
望ましい。１ｍｍ未満であると、切削時にクレータ摩耗
が高硬度焼結体層以外の部分に発達しやすくなり、その
結果寿命が短縮される。４ｍｍ以上では、切削性能には
影響を及ぼさないが、不必要な焼結体層が厚くなるた
め、製造コスト上好ましくない。

【００２３】さらに、請求項４に記載のように、チップ
の厚みは１．５ｍｍ以上５．０ｍｍ未満であることが好
ましい。それは、１．５ｍｍ未満では上述した工具寿命
延長の効果が十分ではなく、かつ上下２回切削した場合
に、相互に切削のダメージの影響を受けやすいために寿
命が短縮される場合があり、５ｍｍ以上では焼結体の面
積が必要以上に大きくなるために経済的な観点から好ま
しくないためである。

【００２４】さらに、請求項５に記載のように、すくい
面またはすくい面と逃げ面との両方の表面に周期律表４
ａ，５ａ，６ａ族元素、Ａｌ、ＳｉおよびＢからなる群
の中から選択される少なくとも１種の元素または、上記
の群の中から選択される少なくとも１種の元素の窒化
物、炭化物、酸化物およびこれらの固溶体の中から選択
される少なくとも１種の化合物を被覆することが好まし
い。その理由は、このような膜を切削用焼結体チップに
コーティングすることにより、耐摩耗性の改善が図ら
れ、過酷な切削条件に耐え得る耐欠損性と耐摩耗性とを
併せ持った優れた切削工具を得ることができる。また、
切削後に被覆層が摩耗して、焼結体チップの表面が露出
して色が変化するために、使用したチップのコーナ部の
判別が容易となる。

【００２５】被覆層としての薄膜の硬度は、基材の影響
を受けやすく、薄膜の厚みが薄くなるにつれて、その影
響は顕著になる。しかしながら、本発明においては、現
存する物資の中で最も硬度の高いダイヤモンド（Ｈｖ＝
９０００程度）およびダイヤモンドに次いで硬度の高い
ＣＢＮ（Ｈｖ＝２８００〜５０００程度）からなる高硬
度焼結体を母材として用いることにより、ＷＣ系超硬合
金（Ｈｖ＝１８００程度）を母材とした被覆超硬合金工
具の場合に大きな問題となっていた、基材の弾塑性変形
に被覆層が追従できないことに起因する被覆層の剥離を
著しく抑制するということ以外にも、切削時の高温条件
下でも被覆層の高硬度を維持させる効果を発揮し、著し
く切削用焼結体チップの耐摩耗性を向上させることがで
きる。

【００２６】本発明においては、イオンプレーティング
ＰＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などを用いて母材との密着
性に優れた被覆層を成膜するため、切削時に被覆層の弾
塑性変形が母材と被覆層との界面で拘束され、被覆層の
硬度が大幅に向上する。すなわちＣＢＮ焼結体およびダ
イヤモンド焼結体を母材として用いることによって、被
覆層の硬度が向上し、優れた耐摩耗性を示す。

【００２７】本発明の請求項６〜９に記載の切削用焼結
体チップにおいては、（１）（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜、
（２）ＴｉＮ層とＡｌＮ層を繰り返して積層する構造
を有し、全体として立方晶型のＸ線回折パターンを有
し、各層の層厚が０．２ｎｍ〜２０ｎｍである超格子積
層化合物（以下「ＴｉＮとＡｌＮとの超格子積層化合物
膜」と記す）、（３）ＴｉＮ層とＡｌＮ層とを少なく
とも２層以上有し、各層が粒径１ｎｍ〜５０ｎｍの超微
粒子積層膜（以下、「ＴｉＮとＡｌＮとの超微粒子積層
膜」とと記す）、（４）Ｔｉ窒化物、炭化物、酸化物
およびこれらの固溶体の中から選択される少なくとも１
種の化合物膜からなる群の中から選択される少なくとも
１種の膜が被覆されている。

【００２８】特に、被覆層として、請求項６ないし８に
記載された（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜、ＴｉＮとＡｌＮとの超
格子積層化合物膜、ＴｉＮとＡｌＮとの超微粒子積層膜
を用いた切削用焼結体チップは、著しく耐摩耗性が向上
することが見出された。その理由は次のように推測され
る。

【００２９】ＣＢＮ焼結体工具やダイヤモンド焼結体工
具は、非常に高硬度であり、優れた耐摩耗性を有する工
具であるが、切削を行なう高温の空気雰囲気下において
は、ＣＢＮが約９００℃から酸素と反応して、Ｂ₂Ｏ₃
が生じ、ダイヤモンドが６００℃付近からグラファイト
化するとともに、酸素と反応してＣｏ₂を生じるため、
著しく耐摩耗性が低下することがある。そこで、本発明
の請求項６ないし８に記載されたＣＢＮ焼結体以上に高
硬度で耐酸化性に優れた（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜、ＴｉＮと
ＡｌＮとの超格子積層化合物膜、ＴｉＮとＡｌＮとの超
微粒子積層膜を用いた切削用焼結体チップは通常のＣＢ
Ｎ焼結体工具やダイヤモンド焼結体工具などと比べて、
耐摩耗性が向上するものと考えられる。

【００３０】本発明の請求項１０に記載の切削用焼結体
チップにおいては、請求項６ないし９に記載の切削用焼
結体チップの被覆層の外側にＡｌ₂Ｏ₃の単層またはＡ
ｌ₂Ｏ₃層とＴｉＣＮ層とを２層以上積層した多層膜が
被覆されている。

【００３１】本発明の請求項１１に記載の切削用焼結体
チップにおいては、請求項６ないし９に記載の切削用焼
結体チップのすくい面の被覆層の外側のみＡｌ₂Ｏ₃の
単層膜またはＡｌ₂Ｏ₃層とＴｉＣＮ層とを２層以上積
層した多層膜が被覆されている。

【００３２】被覆層が請求項１０および１１に記載され
たように構成されていることにより、さらに耐クレータ
摩耗性の向上が顕著になる。その理由は、クレータ摩耗
の要因として、熱的な摩耗の割合が支配的であるため、
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜、ＴｉＮとＡｌＮとの超格子積層化
合物膜、ＴｉＮとＡｌＮとの超微粒子積層膜よりも熱的
安定性に優れた酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃が優れた効果を
発揮したものと思われる。逃げ面摩耗の要因としては、
機械的な摩耗の割合が支配的であるため、焼入れ鋼など
の高硬度難削材の切削においては、請求項１１に記載さ
れているようにすくい面のみにＡｌ₂Ｏ₃を被覆したも
のが優れている。またＡｌ₂Ｏ₃とＴｉＣＮとを交互に
２層以上積層した多層膜にすることで、Ａｌ₂Ｏ₃の粗
大柱状組織化を抑制することができるため、耐欠損性が
向上し、さらに好ましい。

【００３３】本発明の請求項１２に記載の切削用焼結体
チップにおいては、請求項６ないし８に記載の切削用焼
結体チップのすくい面の被覆層の最外層にＴｉＮが被覆
されている。

【００３４】本発明に用いられる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜は
通常のイオンプレーティングＰＶＤ法で形成することが
できる。ＴｉＮとＡｌＮやＴｉＣとＡｌＮなどの超格子
積層化合物膜および超微粒子積層化合物膜は、２種類以
上の金属ターゲットと回転する基材保持具を取付けたイ
オンプレーティング装置を用いることによって成膜する
ことができる。成膜温度、アーク放電量およびＮ₂、Ｃ
₂Ｈ₂などのガスを導入する際の真空度の違いによっ
て、超格子積層化合物膜と超微粒子積層化合物膜とを作
り分けることができる。図１３に、ＴｉＣとＡｌＮとの
超格子積層化合物膜の成膜装置を示す。

【００３５】図１３に示す成膜装置においては、チャン
バ５１内に、基板電源５２に接続された回転サセプタ５
３とその上に固定された回転保持具５４が設けられ、そ
の回転保持具５４の外側面上に、複数個の基材５５が取
付けられている。また、アーク電源５６に接続されたア
ーク電極５７および金属ターゲット５８がチャンバ５１
の内周近傍にそれぞれ複数個円周上に配され、アーク電
極５７と金属ターゲット５８との間のアーク放電によっ
て金属ターゲット５８から金属イオンが基材５５方向へ
放出される。チャンバ５１の給気口５１ａからは反応ガ
スが導入され、基材５５上にて金属イオンとともに成膜
反応を行ない、排気口５１ｂから排気される。

【００３６】本発明の請求項１３に記載の切削用焼結体
チップにおいては、被覆層の膜厚の合計が、すくい面を
構成する箇所においては０．１μｍ以上１５μｍ以下で
あり、逃げ面を構成する箇所においては０．１μｍ以上
１０μｍ以下である。

【００３７】被覆層の膜厚の合計は、請求項１３に記載
されているように、すくい面を構成する箇所においては
０．１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
０．１μｍ未満の場合には、コーナ部の判別が不可能で
あり、耐摩耗性の向上もほとんどみられない。被覆層の
膜厚の合計が１５μｍを超えると、ＣＢＮ焼結体やダイ
ヤモンド焼結体を母材として用いることによる特性が失
われる上、機械的に弱い柱状晶も発達しやすくなるため
に、被覆層自体の力学的特性が支配的となり、欠損しや
すくなる。また、被覆層中の残留応力の影響も顕著にな
り、被覆層に亀裂を生じたり、切削用焼結体チップとの
間に剥離を生じやすくなる。

【００３８】逃げ面を構成する箇所においてはすくい面
の場合とは異なり、熱的な摩耗よりも機械的な摩耗が支
配的となるため、被覆層の膜厚の合計は０．１μｍ以上
１０μｍ以下であることが好ましい。

【００３９】本発明の請求項１４に記載の切削用焼結体
チップの製造方法は、立方晶窒化硼素またはダイヤモン
ドを含む硬質焼結体からなる上層および下層と、超硬合
金、鉄系金属および高融点金属からなる群より選ばれた
材料からなり、前記上方および下層の間に挟まれた中間
層とを有するサンドイッチ状焼結体を形成する。次に、
形成されたサンドイッチ状焼結体に放電加工を施して、
上層および下層に垂直でかつ互いに垂直な４面で切断す
ることにより、上層、中間層および下層が縦方向に並ぶ
構造を有する直方体の複合焼結体チップを切り出す。次
に、切り出された複合焼結体チップに研磨加工または放
電加工を施して、切削に関与するすべてのノーズＲおよ
び逃げ面が上層および下層によって構成され、中間層は
すくい面の重心部およびチップ全体の重心を含むよう
に、切削用焼結体チップを形成する。

【００４０】この製造方法によれば、ロー付け工程を必
要とすることなく、比較的少ない工程数で、請求項１に
記載された切削用焼結体チップを形成することができ
る。

【００４１】本発明の請求項１５に記載の切削用焼結体
チップの製造方法は、上記請求項１４に記載の工程に加
えて、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法によって、焼結体チップ
のすくい面のみまたはすくい面および逃げ面の両方に、
周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素、Ａｌ、ＳｉおよびＢ
からなる群の中から選択される少なくとも１種の金属ま
たは、上記の群の中から選択される少なくとも１種の元
素の窒化物、炭化物、酸化物およびこれらの固溶体の中
から選択される少なくとも１種の化合物からなる被覆層
を形成する工程をさらに備えている。

【００４２】この製造方法によれば、請求項５ないし１
３に記載された被覆層を有する切削用焼結体チップが、
比較的簡単な工程で、しかも密着性よく形成することが
できる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。なお、以下の実施例は本発明の一部の
実施態様を示したにすぎず、本発明がそれらの実施例に
限定されるものではないことは言うまでもない。

【００４４】実施例１ＣＢＮ粉末が７０体積％、残部がＴｉＮ，Ａｌおよび不
可避不純物からなるように配合された混合粉末を準備し
た。次に、Ｍｏ製容器に当該粉末を充填し、平滑になら
した後、円盤状の超硬合金を挿入し、さらに、その上に
粉末を充填し、超高圧発生装置を用いて、５０ｋｂ，１
４４０℃で３０分間焼結した。さらに、この焼結したＭ
ｏ製容器を研削によって除去し、図２に示すような、中
間の超硬合金層２１およびＣＢＮ焼結体層２２ａ，２２
ｂからなる複合焼結体を得た。ここで、超硬合金層２１
の厚みが２．０〜２．３ｍｍ、ＣＢＮ焼結体層２２ａ，
2２ｂの厚みがそれぞれ２．３〜２．５ｍｍであった。
ＣＢＮ焼結体層をＸ線回折により分析したところ、ＣＢ
Ｎ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＴｉＢ₂，ＡｌＢ₂および不可避
不純物としてのＣｏ，Ｆｅが検出された。

【００４５】次に、この複合焼結体を、図３（ａ）の上
表面に示した線に沿って、ワイヤ放電加工機で切断し、
図３（ｂ）に示すチップ形状となるように複合焼結体を
切り出して、これを研削盤にてさらに加工を加え、図１
（ａ）に示す略正方形の主面形状を有する切削用焼結体
チップ２３を形成した。この切削用焼結体チップ２３
は、超硬合金からなる中間層２４と、この中間層２４を
上下から挟むように配された、ＣＢＮ焼結体からなる第
１および第２の層２５ａ，２５ｂとを備え、中間層２４
は、切削用チップのすくい面の重心部および切削用チッ
プの全体の重心部を含むように形成されている。また切
削に関与するすべてのノーズＲおよび逃げ面は、切削用
焼結体チップの各コーナ部の第１および第２の層表面に
形成されている。

【００４６】このようにして形成された複数の切削用焼
結体チップのうちの一部については、図４（ａ）に示す
ように、中間層２４の中央に、ねじ止めによるホルダへ
の締結固定用の貫通穴２６を形成し、他のものについて
は、図４（ｂ）に示すように、貫通穴２６を形成するこ
となくそのままの状態で、図６（ａ）（ｃ）に示すよう
に切削用焼結体チップ２３を敷板２７を介してホルダ２
８に固定した。

【００４７】切削用焼結体チップ２３のホルダ２８への
締結固定に際しては、図６（ａ）（ｂ）に示すように、
クランプ部材２９をホルダ２８上面にねじ止めして切削
用焼結体チップ２３を押え付けることにより、切削用焼
結体チップ２３のホルダ２８からの離脱を防止してい
る。なお図６（ａ）には、切削用焼結体チップ２３によ
り回転する被削材３０を切削している状態の側面図が示
されている。

【００４８】本実施例の切削用焼結体チップ２３の型番
としては、ＩＳＯ規格のＳＮＭＮ０９０２０８およびＳ
ＮＧＮ０９０２０８を採用し、いずれのチップについて
も、図１１（ａ）にその定義が説明されたノーズＲ半径
４１を０．８ｍｍとした。なお、図１１（ａ）は切削用
チップ４２が被削材４３を切削中の平面図を示してお
り、図１１（ｂ）と併せて、すくい面４４、ネガティブ
ランド（ＮＬ）面４５および逃げ面４６の定義の説明に
も用いられる。

【００４９】ホルダ２６の形状については、切刃傾き角
および横すくい角をそれぞれ−５°および−６°に設定
した。また図１１（ｂ）により説明されるネガティブラ
ンド（ＮＬ）面の形状はいずれも、角度θが２５°、幅
Ｌを０．１ｍｍに設定した。

【００５０】さらに、比較用の試料として、本実施例の
ものと同じ混合粉末を用いて焼結体を形成し、これにロ
ー付けおよび成形加工を施して、図１０（ａ）（ｂ）お
よび図９（ａ）に示す形状の切削用チップ１１ａ，１１
ｂ，１０ａを形成した。これらの比較用の切削用チップ
のノーズＲおよびホルダ形状については、上記本実施例
のものと同じに設定した。図１０（ａ）（ｂ）に示した
切削用チップ１１ａ，１１ｂは、超硬合金のチップ本体
１２ａ，１２ｂに、敷板１３ａ，１３ｂを介して刃先部
１４ａ，１４ｂがロー付けによって接合固定されてい
る。

【００５１】以上のように形成されたそれぞれの切削用
チップ２３を用いて、次の条件で切削テストを実施し
た。

【００５２】被削材：硬度ＨＲＣ６０のＳＫＤ１１材の丸棒外周切削速度１８０ｍ／ｍｉｎ．、切込み０．４ｍｍ、
送り０．２５ｍｍ乾式で２０分間切削切削テスト結果を下記の表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】実施例２まず、上記実施例１と同様の方法により、ＣＢＮ粉末が
６０体積％、残部がＴｉＣおよびＡｌＮ，ＴｉＢ₂ ，Ａ
ｌＢ₂ ，ＷＣと不可避不純物からなる焼結体層を、金属
Ｍｏからなる中間層３２を挟む構造を有するサンドイッ
チ状ＣＢＮ焼結体に放電加工および成形加工を施して、
図１（ｂ）に示す略正三角形のチップ形状（ＪＩＳ規
格：ＴＮＧＮタイプ）の切削用チップ３１を形成した。

【００５５】各切削用チップのＣＢＮ焼結体からなる第
１および第２の層３３ａ，３３ｂの厚さ（図１（ｂ）に
示す寸法ｔ₁ ，ｔ₂ ）は、焼結体形成時の粉末充填量と
ワイヤカットおよび研磨工程により、その大きさを設定
した。さらに、チップ全体の厚さ（図１（ｂ）に示す寸
法Ｔ）については、ワイヤカットと上下面研磨によって
所望の大きさを得た。またこれらの切削用チップはすべ
て、ノーズＲ半径を１．２ｍｍとし、ＮＬ面の形状をθ
＝２５°、幅Ｌを０．１ｍｍとなるように刃先処理を行
なった。さらに、図６（ｃ）に示すように、切削用チッ
プ３１を敷板２７を介してホルダ２８に締結固定し、ク
ランプ部材２９をホルダ２８にねじ止めして切削用チッ
プ３１を押え付けた。

【００５６】さらに比較例として、本実施例と同様の組
成の焼結体を用いてロー付けした切削用チップを形成し
た。

【００５７】次に、形成された切削用チップを用いて以
下の切削テストを行なった。被削材：硬度ＨＢ２００のＦＣＤ５００材の丸棒外周切削速度４００ｍ／ｍｉｎ．、切込み０．５ｍｍ、
送り０．２ｍｍ、乾式切削切削テスト結果を下記の表２に示す。なお下記の表２に
おいて試料Ｎｏ．２−９は比較例として形成されたロー
付けチップである。

【００５８】

【表２】

【００５９】実施例３まず、ＣＢＮが８８体積％、残部がＣｏ，Ｗの硼化物、
炭化物およびＡｌＮならびに不可避不純物からなる焼結
体層を、下記の表３に示す超硬合金、鉄系金属、および
高融点金属のいずれかよりなる中間層を挟むサンドイッ
チ状焼結体を、上記実施例１と同様の方法で形成した。
次に、形成された焼結体のうちの一部についてはその界
面にＴｉＮを設けた。その後、形成された複合焼結体に
ワイヤ放電加工機によって放電加工を施し、チップを切
り出して、界面強度を測定した。

【００６０】本実施例においては、図１１（ｂ）に示し
たＮＬ面の加工は行なわなかった。比較例として、下記
の表３の試料Ｎｏ．３−６に示す超硬合金同士をロー付
けした試料のロー付け面の強度も測定した。ロー付け用
のロー材として、市販の銀ローを用いた。

【００６１】測定結果を下記の表３に示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】表３に示した結果から、本実施例の試料は
いずれも比較例である試料Ｎｏ．３−６に比べて、該界
面の有無にかかわらず高いせん断強度を有することがわ
かる。

【００６４】実施例４まず、ダイヤモンドが８５体積％、残部がＣｏおよびＷ
Ｃならびに不可避不純物からなる焼結体層を、金属Ｍｏ
からなる中間層を挟む位置に接合してサンドイッチ状の
焼結体を形成した。その後、この焼結体をワイヤ放電加
工機によって切断した後、成形加工を施して切削用チッ
プを形成した。

【００６５】なお、本実施例においては、図１１（ｂ）
に示したＮＬ面の加工は行なっていない。一般的にも、
ダイヤモンド焼結体の切刃を有するチップの場合は、Ｎ
Ｌ面の加工は行なわれない。

【００６６】次に、形成された切削用チップを用いて以
下の切削テストを行なった。被削材：Ｓｉを１８％含有するアルミニウム合金の丸棒外周切削速度９００ｍ／ｍｉｎ．、切込み１．０ｍｍ、
送り０．２ｍｍ、乾式切削比較用として、市販のロー付けチップを用いた切削テス
トも行なった。

【００６７】切削テストの結果、本実施例の切削用チッ
プにより６０分間欠損なく切削加工を行なうことができ
たのに対して、比較用チップでは３５分間切削加工を行
なった時点で、ロー付け部から焼結体が外れた。

【００６８】実施例５まず、ＣＢＮ粉末が６０体積％で、残部がＴｉＣＮ，Ａ
ｌ，ＷＣおよび不可避不純物から構成されるように配合
された混合粉末を準備した。次に、Ｍｏ製容器に当該粉
末を充填し、平滑にならした後、円盤状の超硬合金を挿
入し、さらに、その上に粉末を充填し、超高圧発生装置
を用いて、５０ｋｂ，１４５０℃で３０分間焼結した。
この焼結したＭｏ製容器を研削によって除去し、図２に
示すような、中間の超硬合金層２１およびＣＢＮ焼結体
層２２ａ，２２ｂからなる複合焼結体を得た。ここで、
超硬合金層２１の厚みが１．８〜２．０ｍｍ、ＣＢＮ焼
結体層２２ａ，２２ｂの厚みがそれぞれ２．０〜２．２
ｍｍであった。ＣＢＮ焼結体層をＸ線回折により分析し
たところ、ＣＢＮ，ＴｉＣＮ，ＡｌＮ，ＴｉＢ₂，Ａｌ
Ｂ₂，ＷＣ，Ａｌ₂Ｏ₃および不可避不純物としてのＣ
ｏ，Ｆｅが検出された。

【００６９】次に、この複合焼結体に、上記実施例１の
場合と同様の工程を経て、図１（ａ）に示す略正方形の
主面形状を有する切削用焼結体チップ２３を形成した。
この切削用焼結体チップ２３の中間層２４、第１および
第２の層２５ａ，２５ｂ、ノーズＲおよび逃げ面の基本
的構造については上記実施例１の場合と同様であり、そ
の具体的形状寸法は、その主面が内接円半径６ｍｍの略
正方形で厚みが２．５ｍｍの直方体であり、ノーズＲ半
径は０．８ｍｍである。

【００７０】このようにして形成された切削用焼結体チ
ップの表面に、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などにより、下記の
表４ないし表６に示す被覆層を形成した。図１２（ａ）
〜（ｄ）に、試料４−８，４−１１，４−１２の被覆層
の状態を説明するための模式的断面図を示す。図１２
（ａ）に示す構造は、ＷＣ−Ｃｏからなる超硬合金層６
１とＣＢＮ焼結体６２との複合焼結体の表面に、積層さ
れない被覆層６３が形成されており、試料４−８がこの
構造を有している。また図１２（ｂ）には、積層された
被覆層６４を有する構造を示している。その被覆層６４
は、超微粒子積層膜からなる場合には図１２（ｃ）に拡
大して示すような粒子状結晶構造を有しており、超格子
積層化合物膜からなる場合には図１２（ｄ）に拡大して
示すような柱状晶化した結晶構造を有している。すなわ
ち、試料４−１１は図１２（ｃ）に示す被覆層を有し、
試料４−１２は図１２（ｄ）に示す被覆層を有する。試
料４−１から４−１０および試料４−１７から４−２０
は、通常のアークイオンプレーティングＰＶＤ法によっ
て形成した。試料４−１１から４−１６および試料４−
２１，４−２２については、次の工程によって形成し
た。すなわち、まず図１３に示したアークイオンプレー
ティング装置内の真空度を１０^-5Ｔｏｒｒの雰囲気とし
た後、Ａｒガスを導入して１０^-2Ｔｏｒｒの雰囲気に保
持しながら、４００℃まで加熱し、基材保持具を回転さ
せながら、チップに８００Ｖの電圧を加えて洗浄した。
次にＡｒガスを排気し、Ｎ₂ガス、Ｃ₂Ｈ₂ガス、Ｏ₂
ガスを１００ｃｃ／ｍｉｎ〜３００ｃｃ／ｍｉｎの割合
で導入した。そして、真空アーク放電によってＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｂ，Ｓｉ，Ａｌのうちの２つ以上のタ
ーゲットを蒸発イオン化して、チップ上にそれぞれＴｉ
Ｎ層とＡｌＮ層、ＴｉＮ層とＳｉ₃Ｎ₄層、ＮｂＣ層と
ＡｌＮ層、ＣｒＮ層とＡｌＮ層、ＴｉＣ層とＡｌＮ層、
ＴｉＣＮ層とＡｌＮ層、ＺｒＮ層とＡｌＮ層、ＴｉＮ層
とＢＮ層とを交互に積層した。表面をラップした後、Ｘ
線回折測定をしたところ、すべての超格子積層化合物膜
は、Ｘ線回折パターンは立方晶構造であることを示し、
すべての超微粒子積層膜はＸ線回折パターンは混合層で
あることを示した。

【００７１】また、比較用として、同じ粉末を用いて、
図９（ａ）に示すロー付け部を有しない従来の工具や、
図８（ａ），図１０（ａ）（ｂ）に示すロー付けチップ
を形成した。

【００７２】以上のようにして形成された切削用焼結体
チップの試料４−１ないし４−２５について、次の条件
で切削テストを実施した。

【００７３】被削材：硬度ＨＲＣ６０の浸炭焼入れされ
たＳＣＭ４１５材切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込み：０．２ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．乾式で４０分間切削テスト結果として、切削テスト後の逃げ面摩耗幅を下記
の表４ないし表６に示す。なお、図１１（ｃ）に、逃げ
面摩耗幅Ｗ１およびクレータ摩耗幅Ｗ２の定義を示して
いる。

【００７４】

【表４】

【００７５】

【表５】

【００７６】

【表６】

【００７７】表４ないし表６の結果からわかるように、
本実施例の被覆層を形成した試料４−２，４−３および
４−１７〜４−１９は、比較例４−２３と比べて、使用
済みコーナの判別が容易となり、試料４−５〜４−７
は、比較例４−２３に比べて使用済みコーナの判別が容
易となり、比較例４−２３，４−２４と比べて耐摩耗性
が向上した。試料４−８〜４−１６は、比較例４−２
３，４−２４と比べて耐摩耗性が大幅に向上した。試料
４−２０〜４−２２は、比較例４−２３，４−２４と比
べて使用済みコーナの判別が容易となった上に、耐摩耗
性が大幅に向上した。試料４−１は、被覆処理後もＣＢ
Ｎ焼結体部は逃げ面およびすくい面ともに黒色を示し、
使用済みコーナの判別は不可能であった。試料４−４は
切削開始５分後に被覆層が欠損した。この結果より、被
覆の膜厚が逃げ面では０．１〜１０μｍが適しているこ
とがわかる。試料４−２５は、切削開始３０分後にロー
付け外れを起こした。

【００７８】実施例６実施例５の場合と同様の方法で、ＣＢＮが８５体積％で
残部がＷおよびＣｏの硼化物および炭化物と、ＴｉＮ、
ＡｌおよびＴｉの硼化物と、ＡｌＮと、不可避不純物と
を含むＣＢＮ焼結体を有する、サンドイッチ構造の複合
焼結体を形成した。ただし、粉末充填時に金属Ｔｉ箔を
仕込み、超硬合金からなる中間層とＣＢＮ焼結体との界
面に高融点金属であるＴｉからなる界面層を形成した。
次に、この複合焼結体から、図５に示す主面形状が三角
形の切削用焼結体チップを形成した。この切削用焼結体
チップに、アークイオンプレーティングＰＶＤ法やプラ
ズマＣＶＤ法によって、表７および表８に示す被覆層を
形成した。刃先のノーズＲ半径は１．２ｍｍとし、次の
条件でＳＫＨ５１の高能率切削を行なった。試料５−６
に示されるように、すくい面にのみ被覆層を設ける場合
には、切削用焼結体チップ全体を被覆後、逃げ面のみ研
摩処理を行なって形成した。試料５−１，５−２および
５−７は、中温ＣＶＤ法を用いて、炉内温度８００℃、
炉内圧力３０Ｔｏｒｒ、反応ガス組成が９５．４体積％
Ｈ₂−４体積％ＴｉＣｌ₄−０．６体積％ＣＨ₃ＣＮ、
反応時間６時間の条件でＴｉＣＮ層を形成し、その後、
通常のＣＶＤ法によってＡｌ₂Ｏ₃の単層あるいはＴｉ
ＣＮ層とＡｌ₂Ｏ₃層とを２層以上積層した多層膜を形
成した。試料５−３〜５−６および試料５−８は、実施
例５と同様にアーク蒸発方式イオンプレーティングＰＶ
Ｄ法および図１３に示したアークイオンプレーティング
法によって第１層目の被覆を行ない、その後、別の成膜
装置を用いて通常の熱ＣＶＤ法により、最外層を被覆し
た。比較のために、図８（ｂ）に示したロー付けタイプ
のチップと、図５に示した中間層とＣＢＮ焼結体との間
に界面層を含まない切削用焼結体チップに被覆処理を施
した試料についても、切削試験を行なった。

【００７９】被削材：硬度ＨＲＣ６４のＳＫＨ５１の丸棒外周切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ．、切込み：０．７５ｍ
ｍ、送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．湿式で１５分間切削切削テストの結果として、切削テスト後の逃げ面摩耗幅
（図１１（ｃ）に示すｗ１）およびクレータ摩耗幅（図
１１（ｃ）に示すｗ２）を下記の表７，８に示す。

【００８０】

【表７】

【００８１】

【表８】

【００８２】試料５−１，５−２の結果から、被覆の層
厚がすくい面では０．１〜１５μｍが適していることが
わかる。試料５−１および５−３〜５−８の結果から、
クレータ摩耗の抑制には、Ａｌ₂Ｏ₃が最も適している
ことがわかり、Ａｌ₂Ｏ₃層とＴｉＣＮ層とを２層以上
積層した多層膜が、耐チッピング性に優れているために
さらに適していることがわかる。試料５−６の結果か
ら、すくい面にのみ被覆することによって、境界摩耗を
軽減できることが明らかとなった。試料５−９，５−１
０の結果から、本実施例のように切削抵抗の高い切削を
行なう場合には、超硬合金からなる中間層とＣＢＮ焼結
体との界面に高融点金属であるＴｉからなる界面層を形
成したものが、強度的に優れていることがわかる。

【００８３】実施例７実施例４および実施例６で用いたダイヤモンド焼結体あ
るいはＣＢＮ焼結体からなる切削用焼結体チップの逃げ
面およびすくい面に、ＴｉＣＮ層を８μｍずつ被覆した
切削用焼結体チップを用いて、以下の切削テストを行な
った。まず、被削材として、ＦＣＤ５５０材と１６％Ｓ
ｉ−Ａｌ合金とが２：３の切削比率となるように組合せ
た丸棒を用い、その外周を、切削速度２５０ｍ／ｍｉ
ｎ、切込み０．２５ｍｍ、送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ、乾
式で１５分間切削した。比較のために、被覆層を有しな
い実施例４および実施例６で用いたダイヤモンド焼結体
あるいはＣＢＮ焼結体からなる切削用焼結体について
も、切削テストを行なった。その結果を表９に示す。

【００８４】

【表９】

【００８５】試料６−１〜６−４の結果から、ダイヤモ
ンド焼結体あるいはＣＢＮ焼結体を用いた切削用焼結体
チップに被覆処理を施すことにより、鉄系材料と非鉄材
料との共削りにおいて、優れた工具寿命を提供すること
が明らかとなった。

【００８６】なお、上記各実施例において説明した切削
用焼結体チップの構造およびその製造方法は、あくまで
代表的な実施例を示したにすぎず、特許請求の範囲に記
載された発明の均等の範囲を逸脱しない限りにおいて、
他の種々の態様をとり得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における２種類のチップ形状の
切削用焼結体チップを示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例の切削用焼結体チップを製造す
る工程において形成されるサンドイッチ状で円盤形状を
有する複合焼結体を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は図２に示した複合焼結体を放電加工に
よって切断する際の切断線を表面に示した斜視図、
（ｂ）は放電加工により切り出された複合焼結体チップ
を拡大して示す斜視図である。

【図４】（ａ）は本発明の実施例の切削用焼結体チップ
であって、その中央にホルダへの締結用の貫通穴を形成
したチップを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すものと
同様の全体形状であって中央に貫通穴を形成しないもの
の斜視図である。

【図５】本実施例の切削用焼結体チップであって、中央
にホルダへの締結用の貫通穴を設けた略正三角形のチッ
プを示す斜視図である。

【図６】（ａ）は本発明の実施例の切削用チップをホル
ダに取付けて切削加工を行なっている状態を示す図、
（ｂ）は図４（ａ）に示した略正方形の切削用焼結体チ
ップをホルダに取付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は図
５に示した略正三角形のチップをホルダに取付けた状態
を示す斜視図である。

【図７】従来のロー付けを用いた切削用チップの製造工
程において形成される円盤状の複合焼結体を示す斜視図
である。

【図８】図７に示した複合焼結体から切り出された切刃
部をチップ本体にロー付けによって接合した従来の切削
用チップの２種類の形状を示す斜視図である。

【図９】従来のロー付けを用いない切削用焼結体チップ
の３種類の形状を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施例における切削テストにおいて
比較例として用いられた、ロー付けを用いた２種類の切
削用チップの形状を示す斜視図である。

【図１１】（ａ）は切削用チップのノーズＲおよびＮＬ
面を説明するための、切削中におけるチップ先端部を拡
大して示す平面図、（ｂ）はＮＬ面の形状を特定するた
めの角度θおよび幅Ｌの定義を説明するためのチップ先
端の切刃近傍を拡大して示す断面図、（ｃ）は逃げ面摩
耗幅Ｗ１およびクレータ摩耗幅Ｗ２の定義を説明するた
めのチップ先端の切刃近傍を拡大して示す断面図であ
る。

【図１２】（ａ）は積層化しない通常の被覆層を有する
焼結体チップの模式的断面図、（ｂ）は積層化された被
覆層を有する焼結体チップの模式的断面図、（ｃ）は超
微粒子積層膜の場合の（ｂ）の一部分Ａを拡大して示す
模式的断面図、（ｄ）は超格子積層膜の場合の（ｂ）の
一部分Ａを拡大して示す模式的断面図である。

【図１３】（ａ）は本発明の実施例において用いられる
アークイオンプレーティング法による成膜装置の正面断
面図、（ｂ）は同平面断面図である。

【符号の説明】

２１超硬合金層２２ａ，２２ｂＣＢＮ焼結体層またはダイヤモンド焼
結体層２２ｂＣＢＮ焼結体層またはダイヤモンド焼結体層２３，３１切削用焼結体チップ２４，３２中間層２５ａ，３３ａ第１の層２５ｂ，３３ｂ第２の層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井哲男兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超硬合金、鉄系金属および高融点金属か
らなる群より選ばれた材料からなる中間層と、前記中間層を上下両側から挟む位置に配され、前記中間
層と焼結接合された、立方晶窒化硼素またはダイヤモン
ドを含む硬質焼結体からなる第１および第２の層とを備
え、その前面および背面がすくい面を構成するように形
成された複合焼結体チップであって、切削に関与するすべてのノーズＲおよび逃げ面は前記第
１および第２の層に形成され、前記中間層は、すくい面
の重心部およびチップ全体の重心を含むように形成され
た、切削用焼結体チップ。
【請求項２】前記中間層と前記第１および第２の層と
の界面に、周期律表４ａ，５ａおよび６ａ族の元素から
なる群から選択される少なくとも１種の金属または該群
から選択される少なくとも１種の金属の窒化物、炭化
物、酸化物およびこれらの固溶体の中から選択される少
なくとも１種の化合物を有する、請求項１記載の切削用
焼結体チップ。
【請求項３】前記第１および第２の層のそれぞれの上
下方向の厚さが、１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ未満であ
る、請求項１または請求項２のいずれかに記載の切削用
焼結体チップ。
【請求項４】前記複合焼結体チップの厚さ、すなわち
すくい面を構成する前面および背面間の距離が１．５ｍ
ｍ以上５．０ｍｍ未満である、請求項１または請求項２
のいずれかに記載の切削用焼結体チップ。
【請求項５】すくい面のみ、またはすくい面と逃げ面
との両方の表面に、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素お
よびＡｌ，Ｓｉ，Ｂの元素からなる群から選択される少
なくとも１種の元素または該群から選択される少なくと
も１種の金属の窒化物、炭化物、酸化物およびこれらの
固溶体の中から選択される少なくとも１種の化合物から
なる被覆層が形成された、請求項１ないし３のいずれか
に記載の切削用焼結体チップ。
【請求項６】前記被覆層が、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜から
なる請求項５記載の切削用焼結体チップ。
【請求項７】前記被覆層が、ＴｉＮ層とＡｌＮ層とを
繰り返し積層した構造を有し、全体として立方晶型のＸ
線回折パターンを有し、積層された各層の厚さが０．２
ｎｍ以上２０ｎｍ以下である超格子積層化合物からな
る、請求項５記載の切削用焼結体チップ。
【請求項８】前記被覆層が、ＴｉＮ層とＡｌＮ層とを
少なくとも２層有し、前記被覆層を構成する各層が粒径
１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の超微粒子からなり、前記各層
の厚さが１ｎｍ以上６０ｎｍ以下である超微粒積層膜か
らなる、請求項５記載の切削用焼結体チップ。
【請求項９】前記被覆層が、Ｔｉの窒化物、炭化物、
酸化物およびこれらの固溶体の中から選択される少なく
とも１種の化合物からなる、請求項５記載の切削用焼結
体チップ。
【請求項１０】前記被覆層の表面に、Ａｌ₂Ｏ₃の単
層またはＡｌ₂Ｏ₃層とＴｉＣＮ層とを２層以上積層し
た多層膜を被覆した、請求項６ないし９のいずれかに記
載の切削用焼結体チップ。
【請求項１１】前記被覆層のうちのすくい面上に形成
された部分のみの表面に、Ａｌ₂Ｏ₃の単層膜またはＡ
ｌ₂Ｏ₃層とＴｉＣＮ層とを２層以上積層した多層膜を
被覆した、請求項６ないし９のいずれかに記載の切削用
焼結体チップ。
【請求項１２】前記被覆層を構成する積層された層の
うちの最外層がＴｉＮ層である、請求項６ないし８のい
ずれかに記載の切削用焼結体チップ。
【請求項１３】前記被覆層の膜厚の合計が、すくい面
を構成する箇所においては０．１μｍ以上１５μｍ以下
であり、逃げ面を構成する箇所においては０．１μｍ以
上１０μｍ以下である、請求項６ないし１２のいずれか
に記載の切削用焼結体チップ。
【請求項１４】立方晶窒化硼素またはダイヤモンドを
含む硬質焼結体からなる上層および下層と、超硬合金、
鉄系金属および高融点金属からなる群より選ばれた材料
からなり、前記上方および下層の間に挟まれた中間層と
を有するサンドイッチ状焼結体を形成する工程と、前記サンドイッチ状焼結体に放電加工を施して、前記上
層および下層に垂直でかつ互いに垂直な４面で切断する
ことにより、前記上層、前記中間層および前記下層が縦
方向に並んだ直方体の複合焼結体チップを切り出す工程
と、切り出された前記複合焼結体チップに研磨加工または放
電加工を施して、切削に関与するすべてのノーズＲおよ
び逃げ面が前記上層および下層によって構成され、前記
中間層は、すくい面の重心部およびチップ全体の重心を
含むように、切削用焼結体チップを形成する工程とを備
えた、切削用焼結体チップの製造方法。
【請求項１５】物理的蒸着方法または化学的蒸着方法
によって、焼結体チップのすくい面のみまたはすくい面
および逃げ面の両方に、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元
素、Ａｌ、ＳｉおよびＢからなる群から選択される少な
くとも１種の金属または、該群から選択される少なくと
も１種の元素の窒化物、炭化物、酸化物およびこれらの
固溶体の中から選択される少なくとも１種の化合物から
なる被覆層を形成する工程をさらに備えた、請求項１４
記載の切削用焼結体チップの製造方法。