JPH10212581A - 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JPH10212581A JPH10212581A JP1519597A JP1519597A JPH10212581A JP H10212581 A JPH10212581 A JP H10212581A JP 1519597 A JP1519597 A JP 1519597A JP 1519597 A JP1519597 A JP 1519597A JP H10212581 A JPH10212581 A JP H10212581A
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- cemented carbide
- cutting
- cutting tool
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 TiC層、TiN層、TiCN層、Ti
CO層、TiNO層、およびTiCNO層からなるTi
化合物層のうちの1種または2種以上と、Al2O3 層
とで構成された硬質被覆層を2〜20μmの平均層厚で
化学蒸着および/または物理蒸着してなる表面被覆超硬
合金製切削工具において、前記硬質被覆層のうちの少な
くともすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を、レーザ
ー照射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層とす
る。
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 TiC層、TiN層、TiCN層、Ti
CO層、TiNO層、およびTiCNO層からなるTi
化合物層のうちの1種または2種以上と、Al2O3 層
とで構成された硬質被覆層を2〜20μmの平均層厚で
化学蒸着および/または物理蒸着してなる表面被覆超硬
合金製切削工具において、前記硬質被覆層のうちの少な
くともすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を、レーザ
ー照射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層とす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層がす
ぐれた耐欠損性を有し、特に例えば鋼や鋳鉄の高速断続
切削にも切刃に欠けやチッピング(微小欠け)などの発
生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面
被覆超硬合金製切削工具(以下、被覆超硬工具と云う)
に関するものである。
ぐれた耐欠損性を有し、特に例えば鋼や鋳鉄の高速断続
切削にも切刃に欠けやチッピング(微小欠け)などの発
生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面
被覆超硬合金製切削工具(以下、被覆超硬工具と云う)
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン基超硬
合金基体(以下、超硬基体という)の表面に、Tiの炭
化物(以下、TiCで示す)層、窒化物(以下、同じく
TiNで示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)
層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層、窒酸化物
(以下、TiNOで示す)層、および炭窒酸化物(以
下、TiCNOで示す)層からなるTi化合物層のうち
の1種または2種以上と、酸化アルミニウム(以下、A
l2 O3 で示す)層とで構成された硬質被覆層を2〜2
0μmの平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着し
てなる被覆超硬工具が広く知られており、またこの被覆
超硬工具が鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いら
れていることも知られている。
合金基体(以下、超硬基体という)の表面に、Tiの炭
化物(以下、TiCで示す)層、窒化物(以下、同じく
TiNで示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)
層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層、窒酸化物
(以下、TiNOで示す)層、および炭窒酸化物(以
下、TiCNOで示す)層からなるTi化合物層のうち
の1種または2種以上と、酸化アルミニウム(以下、A
l2 O3 で示す)層とで構成された硬質被覆層を2〜2
0μmの平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着し
てなる被覆超硬工具が広く知られており、またこの被覆
超硬工具が鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いら
れていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上
記の従来被覆超硬工具においては、これを例えば鋼や鋳
鉄の高速断続切削に用いた場合に、硬質被覆層の耐欠損
性不足が原因で、特に切刃に欠けやチッピングなどが発
生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
の高性能化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上
記の従来被覆超硬工具においては、これを例えば鋼や鋳
鉄の高速断続切削に用いた場合に、硬質被覆層の耐欠損
性不足が原因で、特に切刃に欠けやチッピングなどが発
生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層に着
目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究を行った結
果、被覆超硬工具のうちの少なくともすくい面と逃げ面
の交わる切刃稜線部に、レーザーまたは電子ビームを照
射して、この照射部分を局部加熱し、照射位置の連続的
移動に伴う前記照射加熱部分の自然冷却によってレーザ
ー照射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層を形
成すると、この結果の被覆超硬工具は、前記レーザー照
射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層によって
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性をもつようになることか
ら、通常の条件での切削は勿論のこと、連続切削および
断続切削を高速条件で行っても切刃に欠けやチッピング
などの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層に着
目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究を行った結
果、被覆超硬工具のうちの少なくともすくい面と逃げ面
の交わる切刃稜線部に、レーザーまたは電子ビームを照
射して、この照射部分を局部加熱し、照射位置の連続的
移動に伴う前記照射加熱部分の自然冷却によってレーザ
ー照射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層を形
成すると、この結果の被覆超硬工具は、前記レーザー照
射加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層によって
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性をもつようになることか
ら、通常の条件での切削は勿論のこと、連続切削および
断続切削を高速条件で行っても切刃に欠けやチッピング
などの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するようになるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、TiC層、TiN層、TiCN
層、TiCO層、TiNO層、およびTiCNO層から
なるTi化合物層のうちの1種または2種以上と、Al
2 O3 層とで構成された硬質被覆層を2〜20μmの平
均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる被覆
超硬工具において、前記硬質被覆層のうちの少なくとも
すくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を、レーザー照射
加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層としてな
る、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆超硬工
具に特徴を有するものである。
されたものであって、TiC層、TiN層、TiCN
層、TiCO層、TiNO層、およびTiCNO層から
なるTi化合物層のうちの1種または2種以上と、Al
2 O3 層とで構成された硬質被覆層を2〜20μmの平
均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる被覆
超硬工具において、前記硬質被覆層のうちの少なくとも
すくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を、レーザー照射
加熱表面層または電子ビーム照射加熱表面層としてな
る、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆超硬工
具に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の被覆超硬工具において、
硬質被覆層の平均層厚を2〜20μmとしたのは、その
層厚が2μm未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その層厚が20μmを越えると、
耐欠損性が低下するようになるという理由からである。
また、耐欠損性のすぐれたレーザー照射加熱表面層また
は電子ビーム照射加熱表面層は、硬質被覆層を1300
〜1600℃、望ましくは1400〜1500℃に加熱
することによって形成されるものである。
硬質被覆層の平均層厚を2〜20μmとしたのは、その
層厚が2μm未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その層厚が20μmを越えると、
耐欠損性が低下するようになるという理由からである。
また、耐欠損性のすぐれたレーザー照射加熱表面層また
は電子ビーム照射加熱表面層は、硬質被覆層を1300
〜1600℃、望ましくは1400〜1500℃に加熱
することによって形成されるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径:1.5μmの細粒WC粉末、同3μmの中粒W
C粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重量比で、
以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20/56)
粉末、同1.3μmの(Ta,Nb)C(TaC/Nb
C=90/10)粉末、同1μmのCr粉末、および同
1.2μmのCo粉末を用意し、これら原料粉末を表1
に示される配合組成に配合し、ボールミルで72時間湿
式混合し、乾燥した後、ISO・CNMG120408
に定める形状の圧粉体A〜Eにプレス成形し、この圧粉
体を同じく表1に示される条件で真空焼結することによ
り超硬基体A〜Eをそれぞれ製造した。なお、表1に
は、上記超硬基体A〜Eの内部硬さ(ロックウエル硬さ
Aスケール)をそれぞれ示した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径:1.5μmの細粒WC粉末、同3μmの中粒W
C粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重量比で、
以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20/56)
粉末、同1.3μmの(Ta,Nb)C(TaC/Nb
C=90/10)粉末、同1μmのCr粉末、および同
1.2μmのCo粉末を用意し、これら原料粉末を表1
に示される配合組成に配合し、ボールミルで72時間湿
式混合し、乾燥した後、ISO・CNMG120408
に定める形状の圧粉体A〜Eにプレス成形し、この圧粉
体を同じく表1に示される条件で真空焼結することによ
り超硬基体A〜Eをそれぞれ製造した。なお、表1に
は、上記超硬基体A〜Eの内部硬さ(ロックウエル硬さ
Aスケール)をそれぞれ示した。
【0008】ついで、これらの超硬基体A〜Eをそれぞ
れ所定の形状に仕上げ加工し、さらにホーニングを施し
た状態で、通常の化学蒸着装置を用い、表2に示される
条件にて、表3に示される組成および平均層厚のTi化
合物層およびAl2 O3 層からなる硬質被覆層を形成
し、引き続いてそれぞれの切刃稜線部を中心にして、以
下に示される条件、すなわち、 (a) 種別:CO2 レーザー、 出力:20W、 照射面積径:0.3mm、 送り速度:0.3m/min、 照射態様:すくい面および逃げ面の延長線上に配置した
2本の銃により同時に切刃稜線部全周にそって照射を行
ない、さらに前記銃をそれぞれ照射面積径だけ内側にず
らせ、同じ条件で照射して、切刃稜線部のすくい面側お
よび逃げ面側のそれぞれに幅:0.6mmのレーザー照
射加熱表面層を形成(以下、照射条件aと云う) (b) 種別:CO2 レーザー、 出力:20W、 照射面積径:0.3mm、 送り速度:0.3m/min、 照射態様:まず、すくい面および逃げ面の延長線上に配
置した2本の銃により同時に切刃稜線部全周にそって照
射を行ない、つぎに前記銃をすくい面側だけ照射面積径
分内側にずらせて同じ条件で照射を行ない、さらにもう
一度同じくすくい面側だけ照射面積径分内側にずらせて
同じ条件で照射を行ない、切刃稜線部のすくい面側に
幅:0.9mmおよび逃げ面側に幅:0.3mmのレー
ザー照射加熱表面層を形成(以下、照射条件bと云
う)、 (c) 種別:電子ビーム、 加速電圧:40kV、 電流:100mA、 照射面積径:0.2mm、 照射時間:1sec、 照射態様:切刃稜線に沿うビームパターンをすくい面側
および逃げ面側の2方向からそれぞれ照射帯域を内側に
順次3回ずらせた高速偏向照射を行ない、切刃稜線部の
すくい面側および逃げ面側のそれぞれに幅:0.6mm
の電子ビーム照射加熱表面層を形成(以下、照射条件c
と云う)、 (d) 種別:電子ビーム、 加速電圧:40kV、 電流:100mA、 照射面積径:0.2mm、 照射時間:1sec、 照射態様:切刃稜線に沿うビームパターンをすくい面側
および逃げ面側の2方向からそれぞれ照射帯域を内側に
順次ずらせ、すくい面側は3回、逃げ面側は2回の高速
偏向照射を行ない、切刃稜線部のすくい面側に幅:0.
6mmおよび逃げ面側に幅:0.4mmの電子ビーム照
射加熱表面層を形成(以下、照射条件dと云う)、 以上の照射条件a〜dのうちのいずれかの条件で硬質被
覆層にレーザー照射加熱表面層および電子ビーム照射加
熱表面層を形成することにより本発明被覆超硬工具1〜
12をそれぞれ製造した。また、比較の目的で、硬質被
覆層にレーザー照射加熱表面層または電子ビーム照射加
熱表面層の形成を行わない以外は同一の条件で従来被覆
超硬工具1〜12をそれぞれ製造した。
れ所定の形状に仕上げ加工し、さらにホーニングを施し
た状態で、通常の化学蒸着装置を用い、表2に示される
条件にて、表3に示される組成および平均層厚のTi化
合物層およびAl2 O3 層からなる硬質被覆層を形成
し、引き続いてそれぞれの切刃稜線部を中心にして、以
下に示される条件、すなわち、 (a) 種別:CO2 レーザー、 出力:20W、 照射面積径:0.3mm、 送り速度:0.3m/min、 照射態様:すくい面および逃げ面の延長線上に配置した
2本の銃により同時に切刃稜線部全周にそって照射を行
ない、さらに前記銃をそれぞれ照射面積径だけ内側にず
らせ、同じ条件で照射して、切刃稜線部のすくい面側お
よび逃げ面側のそれぞれに幅:0.6mmのレーザー照
射加熱表面層を形成(以下、照射条件aと云う) (b) 種別:CO2 レーザー、 出力:20W、 照射面積径:0.3mm、 送り速度:0.3m/min、 照射態様:まず、すくい面および逃げ面の延長線上に配
置した2本の銃により同時に切刃稜線部全周にそって照
射を行ない、つぎに前記銃をすくい面側だけ照射面積径
分内側にずらせて同じ条件で照射を行ない、さらにもう
一度同じくすくい面側だけ照射面積径分内側にずらせて
同じ条件で照射を行ない、切刃稜線部のすくい面側に
幅:0.9mmおよび逃げ面側に幅:0.3mmのレー
ザー照射加熱表面層を形成(以下、照射条件bと云
う)、 (c) 種別:電子ビーム、 加速電圧:40kV、 電流:100mA、 照射面積径:0.2mm、 照射時間:1sec、 照射態様:切刃稜線に沿うビームパターンをすくい面側
および逃げ面側の2方向からそれぞれ照射帯域を内側に
順次3回ずらせた高速偏向照射を行ない、切刃稜線部の
すくい面側および逃げ面側のそれぞれに幅:0.6mm
の電子ビーム照射加熱表面層を形成(以下、照射条件c
と云う)、 (d) 種別:電子ビーム、 加速電圧:40kV、 電流:100mA、 照射面積径:0.2mm、 照射時間:1sec、 照射態様:切刃稜線に沿うビームパターンをすくい面側
および逃げ面側の2方向からそれぞれ照射帯域を内側に
順次ずらせ、すくい面側は3回、逃げ面側は2回の高速
偏向照射を行ない、切刃稜線部のすくい面側に幅:0.
6mmおよび逃げ面側に幅:0.4mmの電子ビーム照
射加熱表面層を形成(以下、照射条件dと云う)、 以上の照射条件a〜dのうちのいずれかの条件で硬質被
覆層にレーザー照射加熱表面層および電子ビーム照射加
熱表面層を形成することにより本発明被覆超硬工具1〜
12をそれぞれ製造した。また、比較の目的で、硬質被
覆層にレーザー照射加熱表面層または電子ビーム照射加
熱表面層の形成を行わない以外は同一の条件で従来被覆
超硬工具1〜12をそれぞれ製造した。
【0009】つぎに、この結果得られた各種の被覆超硬
工具について、 被削材:FC300(硬さ:HB 180)の長手方向等
間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:400m/min.、 切込み:2mm、 送り:0.35mm/rev、 時間:15分、 の条件(以下、切削条件Aと云う)での鋳鉄の乾式高速
断続切削試験、並びに、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の長手方向
等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:2mm.、 送り:0.35mm/rev、 の条件(以下、切削条件Bと云う)での合金鋼の乾式高
速断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表4に示し
た。
工具について、 被削材:FC300(硬さ:HB 180)の長手方向等
間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:400m/min.、 切込み:2mm、 送り:0.35mm/rev、 時間:15分、 の条件(以下、切削条件Aと云う)での鋳鉄の乾式高速
断続切削試験、並びに、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の長手方向
等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:2mm.、 送り:0.35mm/rev、 の条件(以下、切削条件Bと云う)での合金鋼の乾式高
速断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表4に示し
た。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【発明の効果】表4に示される結果から、切刃稜線部の
硬質被覆層にレーザー照射加熱表面層または電子ビーム
照射加熱表面層が形成された本発明被覆超硬工具1〜1
2は、苛酷な切削条件である鋳鉄および鋼の高速断続切
削でも、切刃に欠けやチッピングなどの発生がなく、す
ぐれた耐欠損性を示すのに対して、これの形成がない従
来被覆超硬工具1〜12においては、いずれも切刃に欠
けやチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬工具は、これを構成する硬質被覆層がすぐれた耐欠
損性を示すので、鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切
削や断続切削は勿論のこと、耐欠損性が要求される鋳鉄
や鋼などの高速断続切削に用いた場合にも、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮するものであり、したがって
切削装置の高性能化に十分に対応でき、かつ省力化にも
寄与するものである。
硬質被覆層にレーザー照射加熱表面層または電子ビーム
照射加熱表面層が形成された本発明被覆超硬工具1〜1
2は、苛酷な切削条件である鋳鉄および鋼の高速断続切
削でも、切刃に欠けやチッピングなどの発生がなく、す
ぐれた耐欠損性を示すのに対して、これの形成がない従
来被覆超硬工具1〜12においては、いずれも切刃に欠
けやチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬工具は、これを構成する硬質被覆層がすぐれた耐欠
損性を示すので、鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切
削や断続切削は勿論のこと、耐欠損性が要求される鋳鉄
や鋼などの高速断続切削に用いた場合にも、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮するものであり、したがって
切削装置の高性能化に十分に対応でき、かつ省力化にも
寄与するものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Tiの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物
層、窒酸化物層、および炭窒酸化物層からなるTi化合
物層のうちの1種または2種以上と、酸化アルミニウム
層とで構成された硬質被覆層を2〜20μmの平均層厚
で化学蒸着および/または物理蒸着してなる表面被覆超
硬合金製切削工具において、 前記硬質被覆層のうちの少なくともすくい面と逃げ面の
交わる切刃稜線部を、レーザー照射加熱表面層または電
子ビーム照射加熱表面層としたことを特徴とする硬質被
覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切
削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1519597A JPH10212581A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1519597A JPH10212581A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10212581A true JPH10212581A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11882086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1519597A Withdrawn JPH10212581A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10212581A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2108053A1 (en) * | 2007-01-02 | 2009-10-14 | Taegutec Ltd. | Surface treating method for cutting tools |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP1519597A patent/JPH10212581A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2108053A1 (en) * | 2007-01-02 | 2009-10-14 | Taegutec Ltd. | Surface treating method for cutting tools |
JP2010514577A (ja) * | 2007-01-02 | 2010-05-06 | デグテック エルティーディー | 切削工具の表面処理方法 |
EP2108053A4 (en) * | 2007-01-02 | 2011-05-11 | Taegu Tec Ltd | SURFACE TREATMENT PROCESS FOR CUTTING TOOLS |
US8404366B2 (en) | 2007-01-02 | 2013-03-26 | Taegutec, Ltd. | Surface treating method for cutting tools |
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Date | Code | Title | Description |
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