JPH09267203A - スローアウェイチップ - Google Patents

スローアウェイチップ

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JPH09267203A
JPH09267203A JP10348396A JP10348396A JPH09267203A JP H09267203 A JPH09267203 A JP H09267203A JP 10348396 A JP10348396 A JP 10348396A JP 10348396 A JP10348396 A JP 10348396A JP H09267203 A JPH09267203 A JP H09267203A
Authority
JP
Japan
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throw
tip
breaker
away tip
chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP10348396A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Ninomiya
康弘 二ノ宮
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP10348396A priority Critical patent/JPH09267203A/ja
Publication of JPH09267203A publication Critical patent/JPH09267203A/ja
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CBN付きスローアウェイチップにおいて、
切り屑の衝突によるチップブレーカーの摩滅を防止し、
もって安定した切り屑処理性が長時間得られるようにす
る。 【解決手段】 超硬合金等からなるスローアウェイチッ
プ本体2に、切刃をなす立方晶窒化ほう素焼結体5を備
えると共に本体2にチップブレーカー10が形成されて
なるスローアウェイチップ1において、チップブレーカ
ー10の切り屑当り面を含む2点鎖線Nで示した所定の
エリアに、窒化チタン等のセラミックのコーティング層
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金又はサー
メット等からなるスローアウェイチップ本体に、切刃を
なす立方晶窒化ほう素焼結体(以下、CBN焼結体若し
くは単にCBNともいう)を備えると共に該本体にチッ
プブレーカーが形成されてなるスローアウェイチップ
(以下、CBN付きスローアウェイチップ若しくはCB
N切削工具ともいう)に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のスローアウェイチップは、CB
N焼結体の優れた耐摩耗性により、焼入鋼などの高硬
度、高強度の金属材料等の切削に好適とされる。その代
表的なものとしては、平面視、三角形や四角形のスロー
アウェイチップ本体(母材)の1又は複数のコーナーの
凹部に、CBN焼結体と超硬合金(層)とを上下2層に
し、平面、長方形や二等辺三角形等に形成した複合体
(チップ)をその超硬合金層(部位)を介してロー付け
することにより固着したものが知られている。
【0003】ところで、このようなスローアウェイチッ
プでも、切り屑を適当長さで分断処理するためにはチッ
プブレーカーが必要とされるが、CBN切削工具ではチ
ップブレーカーが設けられていないものが多い。という
のは、この工具は通常、荒削りに使用されることは少な
く、切り込み量、送り量の比較的小さい中切削や仕上げ
切削領域で使用されるため、同ブレーカーを設ける場合
にはそれを切刃の近傍に設けないと効き目が小さい一
方、CBN自体のすくい面にチップブレーカーを設ける
ことはCBN焼結体の製造技術上の種々の制約から困難
なためである。
【0004】こうしたことから、この種のスローアウェ
イチップでチップブレーカーを備えたものは、特開昭5
3−136786号公報記載のCBN切削工具のよう
に、CBNに隣接するスローアウェイチップ本体にチッ
プブレーカーを備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなス
ローアウェイチップによって切削される金属材料(被削
材)は、高硬度、高強度のものであることから発生する
切り屑は極めて高温となる。一方、スローアウェイチッ
プ本体(以下、単に本体ともいう)が超硬合金製である
と、それに形成された同ブレーカーが高温の切り屑の衝
突にさらされる結果、次第に摩耗ないし削られてしま
い、切り屑の分断等その処理性(以下、切り屑処理性と
いう)が不安定となってしまうといった問題があった。
【0006】こうした問題は、切り込み量、送り量の小
さい仕上げ切削の場合でも同様に発生する。すなわち、
仕上げ切削領域でチップブレーカーの効き目を出すため
には、切刃からチップブレーカーまでの距離を小さくし
ないといけないが、この距離を小さくすればするほどチ
ップブレーカーは切削面に近付くことになり、より高温
の切り屑の衝突にさらされることになる。つまり、仕上
げ切削領域では、高温の切り屑の衝突にさらされること
によるチップブレーカーの摩耗、摩滅がある。そして、
このような摩耗が進むと、チップブレーカーが変形した
り刃先からチップブレーカーまでの距離が変動すること
になるために、切り屑の流出(排出)角度が変化してし
まう。その結果、切り屑が所望とする長さに分断されな
いなど同ブレーカーの効き目が次第に悪くなり、切り屑
処理性の低下を招いてしまうといった問題があった。と
りわけ、高硬度材料中でも比較的軟質の被削材を切削す
る際には切り屑が長くなりやすく、したがって、それが
仕上げ面に当って傷をつけたりする原因ともなる。
【0007】このようなことから従来のCBN付きスロ
ーアウェイチップにおいては、CBNのなす切刃の切れ
味の低下による寿命に至る前に、チップブレーカーが先
に摩滅して切り屑処理性の低下を招いてしまうことがあ
るといった寿命のアンバランスがあり、せっかくのCB
N切削工具もその寿命を生かしきれないことがあるとい
った問題があった。本発明は、このようなCBN付きス
ローアウェイチップにおける切り屑の衝突によるチップ
ブレーカーの摩滅を防止し、もって安定した切り屑処理
性が長時間得られるようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、超硬合金又はサーメット等からなるスロ
ーアウェイチップ本体に、切刃をなす立方晶窒化ほう素
焼結体を備えると共に該本体にチップブレーカーが形成
されてなるスローアウェイチップにおいて、少なくとも
該チップブレーカーの切り屑当り面に、窒化チタン(T
iN)、炭窒化チタン(TiCN)又は窒化チタンアル
ミニウム(TiAlN)等のセラミックのコーティング
層(被覆層)が形成されていることにある。
【0009】このようなセラミック層が形成されていれ
ば、その分、チップブレーカーの耐摩耗性、耐熱性が向
上するので、切り屑の衝突による同ブレーカーの摩滅等
の防止に有効である。上記手段において切り屑当り面と
は、チップブレーカーの表面のうち、切り屑が当る面
(領域)をいう。なおコーティング層は、少なくとも該
チップブレーカーの切り屑当り面に形成されていればよ
いが、CBN焼結体を本体にロー付けして設けた後でコ
ーティングするような場合には、前記本体及び前記切刃
(CBN)のすくい面側の全体(全面)に形成すると、
コーティングの際のマスキング処理が不要或いは容易と
なるのでその作業性が向上する。
【0010】なお、スローアウェイチップ本体は超硬合
金又はサーメットに限られず、高速度鋼など、その本体
として用いられる適宜の材質でよい。コーティング層を
なすセラミックは、単層又は多層でもよい。コーティン
グは、周知のPVD(physical vapor deposition )又
はCVD(chemical vapor deposition )により、コー
ティングエリアに応じて適宜マスキングをすることによ
り行えばよい。この際、PVDにより、単層で形成する
場合にはTiNが適切であり、多層で形成する場合には
TiAlN、TiCNが適切である。また、CVDによ
り、単層で形成する場合にはAl2 O3 が適切であり、
多層で形成する場合には、本体表面から最上層にかけ
て、TiC−AlON−Al2 O3 、AlON−TiC
−TiN、TiCN−Al2 O3 −TiNがそれぞれ適
切なものとして例示される。
【0011】また、コーティング層の厚さはそのセラミ
ックの材質やスローアウェイチップ本体の材質(硬度、
耐熱性など)にもよるが、1〜20μmの範囲が適切で
ある。1μm以下だと高熱の切り屑の衝突により摩滅し
易いためであり、20μmを超えるようだとその衝突に
よる衝撃で剥離しやすいためである。2〜10μmの厚
さがより適切である。
【0012】コーティングをPVDによる場合には、刃
先すなわちCBN焼結体をなす複合体を本体にロー付け
する前又は後のいずれでも行える。一方、CVD手法に
よる場合には、その行程においてロー材の融点(800
℃程度)より高温(1000〜1100℃程度)となる
ことから、CBN焼結体のロー付け前に行わないといけ
ない。
【0013】なお、ロー付け前にセラミックのコーティ
ング層を形成する場合には、CBN焼結体がロー付けさ
れる本体の部位の表面に形成されているコーティング層
はロー付けの支障となるから研磨等により除去しておく
必要がある。したがって、好ましくは前記したように、
CBN焼結体をなす複合体をロー付けした後で、コーテ
ィング層を形成するエリアを除いて適宜マスキングをす
るか、マスキングをすることなく、前記本体及び前記切
刃のすくい面側の全体にPVD手法によりコーティング
するとよい。
【0014】
【発明の実施の形態】さて次に、本発明に係るスローア
ウェイチップを具体化した実施の形態について、図1な
いし図4を参照して詳細に説明する。図1中、1は、略
正方形をなすネガタイプのスローアウェイチップであっ
て、本例では超硬合金製のスローアウェイチップ本体2
の一コーナーCを直方体形状に切欠いて凹部3とし、こ
の凹部3に平面視(すくい面4からみて)略矩形(長方
形)をなす、CBN焼結体5と超硬合金6との上下二層
からなる複合体7がロー付けにより固着されたものであ
る。
【0015】CBN焼結体5のなす切刃8のコーナーC
先端からの各長さはL1>L2とされ、本例ではこの長
さL1をなす切刃8と相対する辺9に沿う本体2のすく
い面4が部分的に***してチップブレーカー10をなし
ている。ただし、本例のチップブレーカー10は、頂面
11を平坦にして***する平面視、矩形を成しており、
その長辺がCBN焼結体5の長辺9に沿って形成されて
おり、CBN焼結体5側の傾斜壁面12とその傾斜壁面
12とCBN焼結体5の長辺9との間(図3,4中のW
の範囲)の平坦面13の範囲を中心にして切り屑当り面
を構成している。そして本例では、本体2のすくい面4
側のうち、チップブレーカ10及びCBN焼結体5のす
くい面(上面)5aを含み、2点鎖線Nで包囲されるコ
ーナー寄りCエリア(本体2の側面17及びCBN焼結
体の逃げ面を除く)にTiNコーティング層が所定厚さ
(2〜10μm程度)形成されている。なお、TiNコ
ーティング層は、CBN焼結体(複合体7)5を本体2
にロー付けした後でPVDにより形成されている。
【0016】因みに、本例における本体2の凹部3は、
図3,4に示したように、すくい面4とほぼ平行な平面
視矩形状をなす底面14と、この底面14とほぼ直角に
交差する二つの壁面15,16から形成され、複合体7
は、この凹部3にちょうど納まる略直方体に形成されて
いる。なお、複合体7は、台座をなす一定厚さの超硬合
金(層)6と、それより厚さの薄い所定厚さのCBN焼
結体5を一体で焼結、形成したものであり、超硬合金層
6の下面を介して凹部3の底面14に載置され,壁面1
5,16に拘束された下で、銀ローなどによりロー付け
されている。
【0017】このように形成された本例のスローアウェ
イチップ1は、チップブレーカー10の切り屑当り面を
なす傾斜壁面12と平坦面13を含む所定のエリア(本
体のすくい面4側のうち2点鎖線Nで包囲されたコーナ
ーC寄り部位)にセラミックコーティング層が形成され
ている。したがって、そのコーティング層が形成された
領域の耐摩耗性、耐熱性は本体2をなす超硬合金素材の
表面のそれより高いものとなる。すなわち、本例のスロ
ーアウェイチップ1によれば、高硬度、高強度の被削材
を切削することにより発生する高熱、高強度の切り屑が
チップブレーカー10の傾斜壁面12に衝突しても、同
ブレーカー10の切り屑当り面は容易に摩耗することが
ないから、切り屑処理性の低下が少ない。
【0018】この結果、切り屑の絡み付きや、仕上げ面
の傷の発生が防止されるだけでなく、切り屑の流出角度
等の変化も少ないので、安定した切り屑処理性が長期間
得られることになる。よって、従来問題となっていた切
刃(CBN焼結体)の寿命とチップブレーカー10の寿
命とのアンバランスも解消される。
【0019】なお、本例では、切刃長をL1>L2とし
た(右)勝手付きのチップとし、かつCBN焼結体5の
辺9に沿ってチップブレーカー10を設けたため、切刃
8からチップブレーカー10の傾斜壁面12までの距離
Dを小さくできる。したがって切込み量、送りの量がと
くに小さい精密仕上げ切削領域でもチップブレーカー1
0の効きがよいといった効果もある。
【0020】また、上記例では2点鎖線Nで包囲された
コーナーC寄り部位をコーティングしたが、セラミック
のコーティング層は、チップブレーカー10の切り屑当
り面をなす傾斜壁面12及び平坦面13のみに形成して
もよい。そして、コーティング材は、本体2の材質(耐
摩耗性、耐熱性など)を考慮した上で、適宜のセラミッ
クとすればよい。なおTiN等のコーティング手法は、
前記において簡述したが詳しくは次のようである。
【0021】すなわち、CBN焼結体5をなす複合体7
を本体2にロー付けした後に上記のエリアにPVDによ
りコーティングする場合には、すくい面4のうちのコー
ティング層の形成エリア以外と逃げ面(側面)17など
に適宜マスキングしてからコーティングすればよい。も
っとも、スローアウェイチップ1のすくい面4側及び側
面17の全体にコーティングされていてもよい。そして
その場合には、マスキングを要しないので、その分の作
業手間が減少する。なお、こうしたコーティング手法
は、TiCN、TiCN又はTiAlN等による場合で
も同様である。
【0022】なお、上記においては、切刃8をなすCB
N焼結体5を平面視矩形とし、チップブレーカー10の
形状を、平面視矩形で、CBN焼結体5の長辺の切刃8
に対向する辺9に沿って細長状に***させたものとした
が、CBN焼結体の形状及びチップブレーカーの形状
(幅、高さ、すくい角、切刃との角度など)等は、被削
材、切り込み量、送り量、ノーズ半径などに応じ、かつ
所望とする切り屑に応じて適宜に設計すればよい。ま
た、切刃から、チップブレーカーの切り屑当り面までの
距離は、所望とする切り屑の長さに応じて適切に設計す
ればよい。
【0023】図5及び図6は、チップブレーカー20の
別例を示す実施形態例であるが、前例と基本的に共通す
るので相違点のみ説明し、同一部位には同一の符号を付
し適宜その説明を省略する。以下の形態例でも同様であ
る。すなわち本例では、CBN焼結体5のなすすくい面
5aを本体2のすくい面4より低位に位置させ、切刃8
の長辺に対向する辺9から適宜の角度で本体2のすくい
面4まで傾斜壁面21を立ち上げてチップブレーカー2
0としたもので、切刃8の長辺に沿う本体2の一辺の中
間まで凹設された形をなしている。そして、セラミック
のコーティング層は、本例でも本体2のすくい面4側の
うち、図中2点鎖線Nで包囲されたコーナーC寄り部位
に形成されている。もっとも、本例でも、凹設されたチ
ップブレーカー20の領域のみにコーティング層を形成
してもよいし、CBN焼結体5のすくい面5aと本体2
のすくい面4の全体にコーティング層を形成してもよ
い。
【0024】また、図7及び図8は、図5のチップブレ
ーカーに対して、その幅DをCBN焼結体5と切り屑当
り面をなす傾斜壁面21との間に平坦面23を設けて広
くしたチップブレーカー20を示す実施形態例である。
このものは、切り込み量を大きくしたい場合に適するも
のであるが、セラミックのコーティング層は、図7中の
2点鎖線Nで包囲されたコーナーC寄り部位など、前例
と同様にチップブレーカー20の切り屑当り面を含めて
適宜、形成すればよい。
【0025】図9は、図5又は図7において、チップブ
レーカー20の壁面21を切刃8に対して角度(本例で
はネガ)をつけて形成した例であり、切り屑の流出角度
を切刃8の先端側に向けるようにしたものである。この
ようなチップブレーカー20を備えたスローアウェイチ
ップにおいても、セラミックコーティング層を図9中の
2点鎖線Nで包囲されたコーナーC寄り部位など、チッ
プブレーカー20の傾斜壁面21などの切り屑当り面を
含めて適宜、形成すればよい。このように本発明は、チ
ップブレーカーの形状にかかわらず具体化できる。当然
のことながら、CBN焼結体の形状は、略三角形や略正
方形など適宜の形、大きさとすればよい。
【0026】また、上記においては、スローアウェイチ
ップ本体は正方形のもので具体化したが、本発明はこれ
以外の三角、四角、五角、六角などの正多角形、又は正
多角形に限らず、いずれのスローアウェイチップでも具
体化できる。そして、当然のことながら、一コーナーの
みでなく、全コーナーにCBN焼結体及びチップブレー
カーを設けた場合でもその各コーナーにおいて本発明を
具体化できる。さらに、スローアウェイチップ本体は、
上記においてはすくい角がネガのものにおいて具体化し
たが、ポジのものにおいても具体化できることはいうま
でもない。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るCBN付きスローアウェイチップによれば、チッ
プブレーカーにセラミックのコーティング層を形成した
ことから、高硬度、高強度の被削材の切削による高温の
切り屑の処理においても、そのコーティング層がある
分、チップブレーカーの摩滅が防止され、もって安定し
た切り屑処理性が長時間得られる。この結果、CBN付
きスローアウェイチップの寿命の延長と共に仕上げ面粗
度の向上も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCBN付きスローアウェイチップ
を具体化した実施形態例の斜視図。
【図2】図1における要部の拡大図。
【図3】図2の平面図。
【図4】図3のA−A線断面図。
【図5】別のチップブレーカーを備えた実施形態例の斜
視図。
【図6】図5におけるB矢視部分拡大図。
【図7】別のチップブレーカーを備えた実施形態例の斜
視図。
【図8】図7におけるE矢視部分拡大図。
【図9】別のチップブレーカーを備えた実施形態例の斜
視図。
【符号の説明】
1 スローアウェイチップ 2 スローアウェイチップ本体 3 凹部 4 すくい面 5 CBN焼結体 6 超硬合金 7 複合体 8 CBN焼結体のなす切刃 10,20 チップブレーカー 12,21 チップブレーカーの傾斜壁面 C コーナー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬合金又はサーメット等からなるスロ
    ーアウェイチップ本体に、切刃をなす立方晶窒化ほう素
    焼結体を備えると共に該本体にチップブレーカーが形成
    されてなるスローアウェイチップにおいて、少なくとも
    該チップブレーカーの切り屑当り面に、窒化チタン、炭
    窒化チタン又は窒化チタンアルミニウム等のセラミック
    のコーティング層が形成されてなることを特徴とするス
    ローアウェイチップ。
  2. 【請求項2】 前記コーティング層が、前記本体及び前
    記切刃のすくい面側の全体に形成されていることを特徴
    とする請求項1記載のスローアウェイチップ。
  3. 【請求項3】 前記コーティング層の厚さが、1〜20
    μmであることを特徴とする請求項1又は2記載のスロ
    ーアウェイチップ。
JP10348396A 1996-03-29 1996-03-29 スローアウェイチップ Pending JPH09267203A (ja)

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JP10348396A JPH09267203A (ja) 1996-03-29 1996-03-29 スローアウェイチップ

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JP (1) JPH09267203A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737178B2 (en) * 1999-12-03 2004-05-18 Sumitomo Electric Industries Ltd. Coated PCBN cutting tools
JP2011148066A (ja) * 2010-01-23 2011-08-04 Kyocera Corp 切削工具

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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