JPS61179847A - High hardness sintered body for cutting - Google Patents
High hardness sintered body for cuttingInfo
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- JPS61179847A JPS61179847A JP3216986A JP3216986A JPS61179847A JP S61179847 A JPS61179847 A JP S61179847A JP 3216986 A JP3216986 A JP 3216986A JP 3216986 A JP3216986 A JP 3216986A JP S61179847 A JPS61179847 A JP S61179847A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、立方晶形窒化1慮および/またはウルツ形窒
化硼素結晶を有する切削用高硬度焼結体に関し、特にそ
の結合材を改良したことにより、靭性の高い焼結体が得
られ、重切削、断続切削等に好適するようにしたもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high-hardness sintered body for cutting having cubic nitride crystals and/or wurtz-type boron nitride crystals. It is suitable for heavy cutting, interrupted cutting, etc.
従来、この種の切削用高硬度焼結体は、通常結合材によ
って結合されており、結合材の例としては、特公昭52
−43846号公報にみられるような特定のアルミ合金
からなる金属系、特開昭53−77811号公報にみら
れるようなセラミックス系のものが知られている。Conventionally, this type of high-hardness sintered body for cutting has usually been bonded with a binding material, and examples of binding materials include Japanese Patent Publication No. 52
Metal type materials made of a specific aluminum alloy as seen in Japanese Patent Laid-Open No. 53-77811 are known.
しかしながら、これらの焼結体は、断続切削や重切削に
対しては必ずしも満足すべき結果を得ておらず、結合材
の改良が要望されている。However, these sintered bodies do not necessarily provide satisfactory results in interrupted cutting or heavy cutting, and there is a demand for improvements in the bonding material.
本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、立方晶形お
よび/またはウルツ形の窒化硼素がTiN系−金属系お
よび/またはT i CN系−金属系かうなる結合材と
ともに超高圧高温下で焼結されるようにした切削用高硬
度焼結体において、前記窒化硼素結晶は、体積で40〜
95%であり、また残りの結合材は、TiN系および/
またはTiCN系が、結合材中の50〜80%の範囲で
含まれているとともにTiN又はTiCNを主体として
これにTVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物お
よび硼化物又はA文203の1種又は2種以北を含むも
のが選択され、金属系の成分としては、’NbおよびM
oの第1群、NiおよびCOの第2群、さらにAl、お
よびSiの第3群からそれぞれ1種又は2種以−ヒが選
択された三重成分からなるようにした靭性の高い切削用
高硬度焼結体が構成されるようにしたものである。The present invention was made in view of the above-mentioned points, and the present invention was made in view of the above-mentioned points. In the high-hardness sintered body for cutting which is sintered, the boron nitride crystal has a volume of 40 to
95%, and the remaining binder is TiN-based and/or
Or TiCN system is contained in the range of 50 to 80% in the binder, and TiN or TiCN is the main component, and carbides, nitrides, and borides of group metals TVa, Va, and VIa or 1 of Article A 203 The metal components include 'Nb and M
A cutting height having high toughness made of a triple component selected from the first group of o, the second group of Ni and CO, and the third group of Al and Si. A hard sintered body is constructed.
以下本発明切削用高硬度焼結体における一実施例につい
て図を参照しながら説明する。An embodiment of the high-hardness sintered body for cutting of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図において、lは本発明の窒化1m素素焼体が示さ
れている。この窒化1n素結晶体1は、立方晶形および
/またはウルツ形の窒化硼素結晶がTiN系−金属系、
TiCN系−金属系の結合材とともに超高圧高温下で焼
結されたものである。In FIG. 1, l indicates the nitrided 1m bisque body of the present invention. This 1N nitride crystal 1 is a cubic and/or wurtzoid boron nitride crystal that is TiN-metallic.
It is sintered together with a TiCN-based metal binder under ultra-high pressure and high temperature.
この場合、超高圧高温状態は、通常4方加圧方式、6方
加圧方式、ピストンシリンダ一方式およびベルト方式な
どの超高圧発生装置により得られるものである。In this case, the ultra-high pressure and high temperature state is usually obtained by an ultra-high pressure generator such as a four-way pressurization type, a six-way pressurization type, a piston/cylinder type, or a belt type.
前記立方晶形および/またはウルツ形の窒化硼素結晶は
、焼結体の全量のうち1体積で40〜95%を含み、残
りが結合材となる。なお、立方晶形窒化硼素およびウル
ツ形窒化硼素結晶が混在する場合には、原料として配合
されたウルツ形窒化硼素の約半分以上が超高圧、高温の
焼結によって立方晶形窒化硼素に転換されていることが
切削性使上好ましいものである。The cubic and/or Wurtzian boron nitride crystals account for 40 to 95% by volume of the total amount of the sintered body, and the remainder serves as a binder. In addition, when cubic boron nitride and Wurtz type boron nitride crystals are mixed, approximately half or more of the Wurtz type boron nitride blended as a raw material is converted to cubic boron nitride by ultra-high pressure and high temperature sintering. This is preferable in terms of machinability.
そして、結合材は前述したように、TiN系および/ま
たはT i CN系の成分とからなっておりTiN系お
よび/またはTiCN系の成分は、TiNおよび/また
はT i CNを主体としてこれにffa、Va、VI
a族金属の炭化物、窒化物および硼化物又はA見203
の1種又は2種以上を含むものが選択されいる。この場
合、T i Nおよび/またはT i CNは、この系
の成分全量のうちで体積で50〜80%占めることが必
要である。これは、窒化硼素結晶体lに対し、靭性を付
与することからである。また、ffa、Va、Vla族
金属の炭化物、窒化物および硼化物の例としては。As described above, the binder is made of TiN-based and/or TiCN-based components, and the TiN-based and/or TiCN-based components are mainly composed of TiN and/or TiCN, and are combined with ffa. ,Va,VI
Carbides, nitrides and borides of group a metals or A-203
Those containing one or more of the following are selected. In this case, T i N and/or T i CN need to account for 50 to 80% by volume of the total amount of components in this system. This is because toughness is imparted to the boron nitride crystal l. Examples of carbides, nitrides, and borides of ffa, Va, and Vla group metals include:
WC,MO2C等ノ炭化物、MO2N、NbN。Carbides such as WC, MO2C, MO2N, NbN.
T i N等の窒化物、TiB2 、ZrB2等の硼
化物を挙げることができる。Examples include nitrides such as T i N, and borides such as TiB2 and ZrB2.
さらに、金属系の成分としては、NbおよびM o (
1)第1群、NtおよびCoの第2群、AfLおよびS
tの第3群からそれぞれ1種又は2種以上が選択された
三重成分からなるものである。この場合、一つの群とし
ては、第1群から第3群の合計微の5%以上になってい
ることが必要である。Furthermore, as metal components, Nb and Mo (
1) 1st group, Nt and Co 2nd group, AfL and S
It consists of three components each of which is one or more selected from the third group of t. In this case, it is necessary for one group to account for 5% or more of the total amount of the first to third groups.
これは、三重成分の特性を充分に活かすためである。This is to fully utilize the characteristics of the triple component.
そして、この窒化硼素結晶体1は、例えば、第2図に示
されるような超硬合金からなる板状体2の切欠段部3内
にろう付けされたりして切削に関榮する。また、第3図
、は、超硬合金からなる基台4J:、に窒化硼素結晶体
1が超高圧高温下の焼結によって固着されたものである
。これらの焼結は。The boron nitride crystal 1 is then brazed into a cutout step 3 of a plate-shaped body 2 made of cemented carbide as shown in FIG. 2, for example, to participate in cutting. Further, in FIG. 3, a boron nitride crystal 1 is fixed to a base 4J made of cemented carbide by sintering under ultra-high pressure and high temperature. These sintered.
前述した特公昭52−43846号公報等に詳細にわた
って説示され、超高圧発生装置を利用すれば容易に行な
えるものである。This is explained in detail in the aforementioned Japanese Patent Publication No. 52-43846, etc., and can be easily carried out using an ultra-high pressure generator.
また、第4図および第5図は、変形例を示したもので、
超硬合金からなる円板状の基台4の中央凹部5内に窒化
硼素焼結体1が備えられるようにしたものである。この
場合には、例えば第6図にみられるように適宜数に切り
出されることによって切刃チップが構成される。In addition, FIGS. 4 and 5 show modified examples,
A boron nitride sintered body 1 is provided in a central recess 5 of a disk-shaped base 4 made of cemented carbide. In this case, the cutting blade tip is constructed by cutting out an appropriate number of pieces as shown in FIG. 6, for example.
このようにしたのは、窒化硼素結晶体1が通常のろう材
に対しては、濡れ性が悪いため、ろう付は面に超硬合金
製の前記基台4が位置するようにしたものである。The reason for this is that the boron nitride crystal 1 has poor wettability with ordinary brazing metal, so the base 4 made of cemented carbide is placed on the surface during brazing. be.
したがって、バイトホルダーを構成する場合には、例え
ば第7図にみられるようにバイトシャンク6の切欠段部
7内で、銀ろう、銅ろう等でろう付けされる。Therefore, when constructing a cutting tool holder, for example, as shown in FIG. 7, the cutting tool shank 6 is brazed with silver solder, copper solder, etc. within the cutout step 7 of the cutting tool shank 6.
第8図は、超硬合金の板状体2の切欠段部3にろう付け
されたものが示されており、この場合には、tJ記中央
四部5を多角形としたことから、後方が直線を呈するよ
うになっている。Fig. 8 shows a cemented carbide plate-shaped body 2 that is brazed to the cutout step 3. In this case, since the central four parts 5 of tJ are polygonal, the rear side is It appears to be a straight line.
(実施例1)
実施例1は、立方晶形の窒化硼素結晶および結合材から
なるもので、配合組成、製造条件および焼結体のヌープ
硬度等がそれぞれ第1表に示されている。なお得られた
窒化硼素結晶体lは、その混合粉をボールミルで30時
間混合した後、乾燥して4 t/cm2の圧力で成形さ
れ1次いで得られた圧粉体が、超高圧発生装置により第
1表に示された製造条件で焼結されたものである。(Example 1) Example 1 consists of cubic boron nitride crystals and a binder, and the compounding composition, manufacturing conditions, Knoop hardness of the sintered body, etc. are shown in Table 1. The obtained boron nitride crystals were mixed in a ball mill for 30 hours, dried, and molded at a pressure of 4 t/cm2. It was sintered under the manufacturing conditions shown in Table 1.
また、第1表中の実験例1〜4では、金属系のNiとA
nとは単独で配合されているが、NiA見、N12A交
3にみられる金属間化合物として配合しても、焼結体の
性質ははC同様であった。このことは、CoA文、C0
2A文5 。In addition, in Experimental Examples 1 to 4 in Table 1, metallic Ni and A
Although n was blended alone, the properties of the sintered body were similar to those of C even if it was blended as an intermetallic compound as seen in NiA and N12A. This means that the CoA statement, C0
2A Sentence 5.
C0aA立3 、CO2Alqにみられる金属間化合
物も同様のことがいえる。The same can be said of the intermetallic compounds found in C0aA3 and CO2Alq.
さらに、第1表中の実験例1〜4について、切削試験を
した結果、本発明の切削用高硬度焼結体は、焼入れ鋼材
であっても、相当な高速切削が可能であり、20分〜3
0分の切削時においてフランク摩耗が少なかった。また
、gS1表の切削試験とは、別に焼入れ処理された50
M3および5KD−11を対象にして、実施例1でみら
れる試料で断続的な旋削、′フライス切削をしたがこれ
らにも利用できることが確認された。この場合、断続切
削は、直径50厘層からなる50M3 (表面焼入れH
Rc60)の被削材の軸方向に2つの切欠き(10mm
巾)を設けたもので、そのときの切削条件は、切削速度
v=too■/gin 、切込みd=0.5mm、送り
f = O、15m/rev としたものである、そし
て、20分切削時でフランク摩耗が0+25m層であっ
たー
また、7ライス切削は、1枚刃のものとしてカッタ一本
体(図示せず)に取付けて行なったものである。このと
きの被削材は5KD−11(HRc60)で切削条件は
、切削速度V=250 m/win 、切込みd=0.
5mm、送りf=0 、1 tmm/刃で、2000c
■2の切削面積で欠損した。Furthermore, as a result of cutting tests for Experimental Examples 1 to 4 in Table 1, it was found that the high-hardness sintered body for cutting of the present invention is capable of cutting at a considerably high speed even when hardened steel materials are used, and it can be cut in 20 minutes. ~3
There was little flank wear during cutting for 0 minutes. In addition, from the cutting test in Table gS1, 50
Targeting M3 and 5KD-11, intermittent turning and milling were performed on the sample seen in Example 1, and it was confirmed that the present invention can also be used for these. In this case, the interrupted cutting is performed using a 50M3 (surface-hardened H
Two notches (10mm) in the axial direction of the workpiece Rc60)
The cutting conditions were: cutting speed v = too / gin, depth of cut d = 0.5 mm, feed f = O, 15 m/rev, and cutting for 20 minutes. At the time, the flank wear was 0+25m layer. Furthermore, 7-rice cutting was performed using a single-blade type attached to a cutter body (not shown). The work material at this time was 5KD-11 (HRc60), and the cutting conditions were: cutting speed V = 250 m/win, depth of cut d = 0.
5mm, feed f=0, 1 tmm/tooth, 2000c
■Failure occurred in the cutting area of 2.
これに対し、比較の従来品では、断続旋削では5分でチ
ッピングを起し、またフライス切削では、約手分位の切
削面積で欠損した。このような優劣が出たのは1本発明
の窒化硼素結晶体1が結合材の選択により、高温特性、
靭性等が改善された結果と考えられる。On the other hand, with the comparative conventional product, chipping occurred in 5 minutes during interrupted turning, and chipping occurred in a cutting area of about the size of a hand during milling. The reason for this superiority and inferiority is that the boron nitride crystal 1 of the present invention has high-temperature properties,
This is thought to be the result of improved toughness, etc.
以下余白
(実施例2)
実施例2は、ウルツ形の窒化硼素結晶および結合材から
なるもので、配合組成、製造条件、焼結体のヌープ硬度
等が、それぞれ第2表に示されている。Blank space below (Example 2) Example 2 consists of a Wurtz-shaped boron nitride crystal and a binder, and the compounding composition, manufacturing conditions, Knoop hardness of the sintered body, etc. are shown in Table 2. .
切削試験した結果、いずれも本発明品がすぐれているこ
とが判明した。As a result of cutting tests, it was found that the products of the present invention were superior in all cases.
また、’u施例2は、実施例1と比較した場合。Also, 'U Example 2 is a comparison with Example 1.
仕りげ面あらさがすぐれるものの、断続切削では幾分劣
る傾向を示した。これは、立方晶形およびウルツ形窒化
硼素による差と考えられる。Although the finished surface roughness was excellent, it tended to be somewhat inferior in interrupted cutting. This is thought to be due to the difference between cubic and wurtzian boron nitride.
以下余白
(実施例3)
実施例3は、立方晶形およびウルツ形の窒化硼素結晶に
対し、結合材を組合せるようにしたもので、配合組成、
製造条件、焼結体のヌープ硬度等が第3表に示されてい
る。Blank space below (Example 3) In Example 3, a binder was combined with cubic and wurtzoid boron nitride crystals, and the compounding composition,
The manufacturing conditions, Knoop hardness of the sintered body, etc. are shown in Table 3.
切削試験した結果、本発明品は、いずれも比較量に対し
すぐれた成績を示した。As a result of the cutting test, all of the products of the present invention showed superior results compared to comparative amounts.
また、実施例3は、実施例1,2に較べて、チッピング
W、耗が起こり難く、耐欠損性にすぐれる傾向を示した
。Further, in comparison with Examples 1 and 2, Example 3 showed a tendency for chipping W and wear to occur less easily and to have excellent fracture resistance.
以下余白
本発明の窒化硼素結晶体lは、以北述べた実施例1〜3
および各種の実験から以下の事項が確認された。In the following margin, the boron nitride crystal l of the present invention is described in Examples 1 to 3 below.
The following items were confirmed through various experiments.
■ 立方晶形および/またはウルツ形の窒化硼素結晶は
、体積で40〜95%含まれる範囲が適用できること。(2) Cubic and/or Wurtzian boron nitride crystals can be contained in a range of 40 to 95% by volume.
これは、切削条件、被削材によりその範囲が選択される
ものである。The range is selected depending on the cutting conditions and the material to be cut.
また混晶の場合は、原料として配合されたウルツ形窒化
硼素の約半分具−ヒが、超高圧、高温ドの焼結によって
立方晶形窒化硼素結晶に転換していることが好ましい、
これは、切削試験結果の傾向によるものである。In the case of a mixed crystal, it is preferable that approximately half of the Wurtz-type boron nitride blended as a raw material is converted to cubic-type boron nitride crystals by ultra-high pressure and high temperature sintering.
This is due to the tendency of cutting test results.
■ TiNおよび/またはTiCNの成分は、T i
Nおよび/またはT iCNを主体としてこれにIVa
、Va、■a族金属の炭化物、窒化物および硼化物の1
種又は2種以上を含まれたものが適用できること。■ The components of TiN and/or TiCN are Ti
IVa to this mainly based on N and/or TiCN
, Va, ■ carbides, nitrides and borides of group a metals 1
A species or a product containing two or more species can be applied.
T i N系および/またはTiCN系としたのは、こ
れらの系が固溶することにより、高温高圧下における焼
結温度を下げ、焼結を容易にすることからである。また
靭性も向上することからである。The reason why the TiN-based and/or TiCN-based material is used is because these systems form a solid solution, thereby lowering the sintering temperature under high temperature and high pressure, thereby facilitating sintering. This is also because toughness is also improved.
TENおよび/またはTiCNは、この系の中で体fi
50〜80%が好適する。TEN and/or TiCN have a body fi in this system.
50-80% is suitable.
■ T i N系および/またはT i CN系の成分
は、金属系の成分と等量か又はこれよりも多く、すなわ
ち結合材中の50〜80%含まれること。(2) The T i N-based and/or T i CN-based components should be contained in an amount equal to or greater than the metal-based components, that is, 50 to 80% of the binder.
これは、TiN系および/またはT i CN系の特徴
である高温特性が有効に働くために必要なためである。This is because the high temperature properties characteristic of the TiN and/or T i CN systems are required to work effectively.
■ 結合材としての金属系の成分は、NbおよびMoの
第1群、NtおよびCoの第2群、A!QおよびStの
第3群からそれぞれ1種又は2種以Eが選択された三重
成分が適用されること、そして、一つの群としては、第
1群から第3群の合計量に対して5%以上は含まれるこ
と。■ The metallic components as a binder include the first group of Nb and Mo, the second group of Nt and Co, and A! A triple component in which one or more E is selected from the third group of Q and St is applied, and as one group, 5 to the total amount of the first to third groups is applied. % or more must be included.
これらは、単体金属粉末1合金粉末又は金属間化合物と
して組合わされてもよいものである。この場合、第3群
の成分は、第1群および第2群の成分に対して固溶体化
を促進し、第3群の存在により高温強度を増すmきをな
すものである。These may be combined as a single metal powder, an alloy powder, or an intermetallic compound. In this case, the components of the third group promote solid solution formation with respect to the components of the first and second groups, and the presence of the third group serves to increase high-temperature strength.
そして、これらの成分は、前記TiN系、T i CN
系の成分に対しては、結合助材的な役割をなし、結果的
に強固な結合が得られるものである。These components include the TiN system, T i CN
It acts as a bonding agent for the components of the system, resulting in a strong bond.
本発明は1以上説明したように、切削用高硬度焼結体に
ついて、高温特性、靭性等が改善されるように特定され
たTiN系−金属系および/またはT i CN系−金
属系の結合材を選択したものであるから、高硬度被削材
の断続切削や重切削において、特に好適するものである
。As described above, the present invention provides a TiN-metallic and/or TiCN-metallic bond which has been specified to improve high-temperature properties, toughness, etc. for high-hardness sintered bodies for cutting. Since the material is selected, it is particularly suitable for interrupted cutting and heavy cutting of high-hardness work materials.
f5を図は、本発明切削用高硬度焼結体の一実施例を示
す斜視図、第2図は、超硬合金の板状体にろう付けした
場合における斜視図、第3図は、超硬合金からなる基台
上に超高圧高温下で焼結固着した斜視図、第4図は、第
3図の変形例を示す正面図、第5図は、第4図中のv−
v線に沿って得られる断面図、第6図は、:iS4図お
よび第6図のものから切り出された切刃チップを示す斜
視図。
第7図は、バイトホルダーにろう付けした状態を示す斜
視図、第8図は、変形した切刃チップを超硬合金の板状
体にろう付けした状態を示す斜視図である。
1・・・窒化硼素結晶体 2・・・板状体
4・・・基台 5・・・中央凹
部6・・・バイトシャンクf5 is a perspective view showing an embodiment of the high-hardness sintered body for cutting of the present invention, FIG. FIG. 4 is a front view showing a modification of FIG. 3, and FIG.
A cross-sectional view taken along line v, FIG. 6 is a perspective view showing a cutting edge cut out from those of FIGS. 4 and 6. FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the cutting edge tip is brazed to a cutting tool holder, and FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a deformed cutting edge tip is brazed to a cemented carbide plate. 1...Boron nitride crystal 2...Plate-shaped body 4...Base 5...Central recess 6...Bite shank
Claims (1)
〜95体積%(以下%という)およびTiN系−金属系
および/またはTiCN系−金属系からなる結合材を残
部とする切削用高硬度焼結体において、 前記TiN系および/またはTiCN系の成分は、結合
材中の50〜80%の範囲内にあるとともに、この系の
中では、TiNおよび/またはTiCNが50〜80%
の範囲で、残りをIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒
化物および硼化物又はAl_2O_3の1種又は2種以
上としたものからなり、 また、前記金属系の成分は、結合材中の50〜20%の
範囲内で、NbおよびMoの第1群、NiおよびCoの
第2群、Al、およびSiの第3群からそれぞれ選択さ
れた1種又は2種以上を含み、しかも一つの群としては
、第1群〜第3群の合計量の5%以上になっていること
を特徴とする切削用高硬度焼結体。[Claims] Cubic and/or Wurtzian boron nitride crystals are
In a high-hardness sintered body for cutting, the balance being a binder consisting of ~95% by volume (hereinafter referred to as %) and a TiN-based metal system and/or a TiCN-based metal system, the TiN-based and/or TiCN-based component is in the range of 50-80% in the binder and in this system TiN and/or TiCN is in the range of 50-80%.
, and the remainder is one or more of carbides, nitrides, and borides of group IVa, Va, and VIa metals, or Al_2O_3; Contains one or more selected from the first group of Nb and Mo, the second group of Ni and Co, and the third group of Al and Si within a range of ~20%, and one group A high-hardness sintered body for cutting, characterized in that the amount thereof is 5% or more of the total amount of the first to third groups.
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---|---|---|---|
JP3216986A JPS61179847A (en) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | High hardness sintered body for cutting |
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JP54144670A Division JPS6014826B2 (en) | 1979-11-08 | 1979-11-08 | High hardness sintered body for cutting |
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JPS6154857B2 JPS6154857B2 (en) | 1986-11-25 |
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- 1986-02-17 JP JP3216986A patent/JPS61179847A/en active Granted
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