JPS6322922B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6322922B2 JPS6322922B2 JP58153423A JP15342383A JPS6322922B2 JP S6322922 B2 JPS6322922 B2 JP S6322922B2 JP 58153423 A JP58153423 A JP 58153423A JP 15342383 A JP15342383 A JP 15342383A JP S6322922 B2 JPS6322922 B2 JP S6322922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- coating
- cutting
- coated
- cutting edge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
- B23B27/145—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness characterised by having a special shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2200/00—Details of cutting inserts
- B23B2200/24—Cross section of the cutting edge
- B23B2200/247—Cross section of the cutting edge sharp
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
(イ) 技術分野
本発明は金属材料等の切削加工即ち旋削加工、
転削加工、ねじ切り加工、孔明け加工等に用いら
れる被覆合金工具に関するものである。ここで言
う被覆超硬合金とは、基体がWC、TiC、TaC等
と鉄族金属からなる超硬合金、TiC、TiN等主成
分のサーメツト等の硬質焼結合金であり、この基
体上に、基体より硬く耐摩耗性の高い元素周期律
表IVa、Va、Va族金属の炭化物、窒化物、炭酸
化物、炭窒化物、およびAl、Zr等の酸化物また
はこれらの固溶体からなる被覆層を設けたもので
ある。 (ロ) 技術の背景 金属の切削加工分野ではその加工条件が年々厳
しくなり、これに用いる切削工具には硬度、耐摩
耗性及び耐熱性の向上が望まれる。超硬合金工具
はこの要求を満す材料であるが、上述の要望によ
つて近年はこの超硬合金表面に各種硬質被覆層を
被覆した被覆超硬合金工具が普及している。その
代表的な形状としては第１図にその例を示す如く
四角チツプ１をホルダーに固定して用いることが
多い。これはスローアウエチツプと称し、その切
刃８コーナーを利用したのち廃却され、新しいチ
ツプに交換される。もちろんチツプ形状としては
三角形や菱形、または異形や総形等の様々な種類
がある。 かかる被覆超硬合金工具の被覆は一般に通常の
焼結超硬合金チツプ４の表面にCVD法、PVD法
等によつて被覆される。第１図ロはチツプ１のＡ
−Ａ断面を示し、その切刃稜２（点線Ｂの近傍）
の拡大図を第２図、第３図に示す。従来の被覆超
硬合金チツプは図の如く、基体の切刃稜形状によ
つて多少異るが、近刃稜２近傍に於て他の部分に
較べて厚くなつている。特に被覆膜がAl2O3の場
合は厚くなるのが普通である。一般に被覆膜が厚
くなると耐摩耗性は向上するが靭性が低下し、チ
ツピングが生じ易い。即ち、第２図、第３図のよ
うな切刃稜近傍の被覆層を有するチツプは靭性が
低下するため、切刃の欠損、マイクロチツピング
による摩耗の乱れに起因する被削材仕上面の劣化
をまねく等の問題があつた。この問題を解決する
ため種々の提案がなされている。特公昭48−
37553号記載の方法は、チツプブレーカ用凹部の
みに被覆層を残存せしめ切刃稜２とブレーカ境界
にあるランド部の被覆膜を研削除去する方法であ
る。しかしながらこの方法ではチツプブレーカー
の無いチツプやチツプブレーカーが突出したチツ
プには適用できない。 また本発明に類似の発明として特願昭46−
92732がある。この発明は第４図イ，ロ，ハ，ニ
に示される様に切刃稜に沿つて３mm即ち3000μｍ
以内に被覆膜を設けない掬い面を有する被覆超硬
合金チツプというものであるが、かかる大きな除
去量は掬い面にクレータ摩耗を発達せしめること
になり、工具寿命を大幅に低下させてしまう。 (ハ) 発明の目的 本発明は従来の被覆超硬合金工具の切刃近傍の
掬い面側の被覆膜を10μｍ以上100μ以下の幅で除
去することにより、安定かつ長寿命の被覆超硬合
金切削工具を提供することを目的とする。 (ニ) 発明の開示 本発明は従来の被覆超硬合金切削工具をそのコ
ーテイング後に掬い面側の被覆膜を10μｍ以上
100μｍ以下の範囲で除去することにより、切刃
強度のみならず、耐摩耗性をも向上せしめること
を特徴とするものである。 従来の3000μｍ（３mm）以下の幅にコーテイン
グ膜を有しない工具では被覆工具の特長の一つで
ある耐クレータ摩耗性が著しく劣化し、高硬度の
被削材の加工や高速または高送り加工の様に発熱
の大きい加工での使用には全く耐えなかつたのに
対し、本発明の工具では靭性および耐フランク摩
耗性が向上し、なおかつ耐クレーター摩耗性を維
持することが可能になつたのである。 本発明の効果は第５図イ，ロ，ハに示される様
にコーテイング膜の除去幅Ｗが100μｍ以下の範
囲において発揮され、100μｍを越えると急激に
劣化する。この試験は第１表の記号Ｅの材質を用
いて実施した。 また第６図に示される様に除去幅Ｗが10μｍを
下回ると破損率が大きくなり、本発明の功果は
10μｍ以上の範囲で発揮される。 第６図イは試験に用いた被削材の断面図、ロが
除去幅と破損率の関係を示す。 本発明の効果は第３図に示したように、切刃稜
近傍において被覆膜が極大化する場合において特
に著しい。第３図の６は通常チタン等の金属の炭
化物、窒化物、酸化物及びそれ等の固溶体から選
ばれた１種以上の硬質物質でありその膜厚は一般
に均一に近い。その外層７はAlまたはZrの酸化
物または酸窒化物を主成分とする層であり切刃稜
で膜厚が特に極大化し易い。 従つて特にAlやZrの酸化物や酸窒化物をチタ
ン等の硬質化合物と組合せた多層被覆した工具に
おいて極大化した切刃稜近傍の膜厚を本発明の方
法で該被覆層を除去して基体を露出させることが
好ましい。 第４図イ，ロ，ハ，ニは本発明の適用できる各
種チツプの切刃断面図である。 イは被覆膜のみを除去したものであるが、除去
加工量の調節が難しいものでロの様に母材まで除
去しても良い。 また基体の切刃稜周辺にカエリ状の突起を形成
せしめた後コーテイングし、その突起部を研削に
より除去した図がハであり、掬い面が平坦になる
まで加工したのがニであるが、ハの様に突起を僅
かに残す方が製作し易い。 次に本発明の実施例を更に詳しく述べる。 実施例 型番ISO、SNMA120408の形状の各種材質の
超硬合金チツプに第１表に示す各種硬質被覆膜を
被覆した。各被覆超硬合金チツプの被覆する前の
刃先処理として、コーテイング後加工を行わない
ものについてのみバレル法により第２図ハに示さ
れる様に丸ホーニングをＲにして0.03mmだけ施し
た。 本発明品についてはコーテイング前の刃先処理
は施さず、コーテイング後に第４図のロまたはハ
の状態とし、段差ｘおよびｙの量は0.1mm以下に
なる様にした。 以上の種々被覆超硬合金チツプについて、靭性
試験及び耐摩耗性試験を行い、第２表にその結果
を示した。 靭性試験は、第６図イに示す如く、４つの溝
1.0を有するSCM435の丸材を用い、切削速度70
ｍ／分、切込み２mm、送り0.18mm／回転、切削時
間最大30秒とし、30秒間切削して欠損が認
転削加工、ねじ切り加工、孔明け加工等に用いら
れる被覆合金工具に関するものである。ここで言
う被覆超硬合金とは、基体がWC、TiC、TaC等
と鉄族金属からなる超硬合金、TiC、TiN等主成
分のサーメツト等の硬質焼結合金であり、この基
体上に、基体より硬く耐摩耗性の高い元素周期律
表IVa、Va、Va族金属の炭化物、窒化物、炭酸
化物、炭窒化物、およびAl、Zr等の酸化物また
はこれらの固溶体からなる被覆層を設けたもので
ある。 (ロ) 技術の背景 金属の切削加工分野ではその加工条件が年々厳
しくなり、これに用いる切削工具には硬度、耐摩
耗性及び耐熱性の向上が望まれる。超硬合金工具
はこの要求を満す材料であるが、上述の要望によ
つて近年はこの超硬合金表面に各種硬質被覆層を
被覆した被覆超硬合金工具が普及している。その
代表的な形状としては第１図にその例を示す如く
四角チツプ１をホルダーに固定して用いることが
多い。これはスローアウエチツプと称し、その切
刃８コーナーを利用したのち廃却され、新しいチ
ツプに交換される。もちろんチツプ形状としては
三角形や菱形、または異形や総形等の様々な種類
がある。 かかる被覆超硬合金工具の被覆は一般に通常の
焼結超硬合金チツプ４の表面にCVD法、PVD法
等によつて被覆される。第１図ロはチツプ１のＡ
−Ａ断面を示し、その切刃稜２（点線Ｂの近傍）
の拡大図を第２図、第３図に示す。従来の被覆超
硬合金チツプは図の如く、基体の切刃稜形状によ
つて多少異るが、近刃稜２近傍に於て他の部分に
較べて厚くなつている。特に被覆膜がAl2O3の場
合は厚くなるのが普通である。一般に被覆膜が厚
くなると耐摩耗性は向上するが靭性が低下し、チ
ツピングが生じ易い。即ち、第２図、第３図のよ
うな切刃稜近傍の被覆層を有するチツプは靭性が
低下するため、切刃の欠損、マイクロチツピング
による摩耗の乱れに起因する被削材仕上面の劣化
をまねく等の問題があつた。この問題を解決する
ため種々の提案がなされている。特公昭48−
37553号記載の方法は、チツプブレーカ用凹部の
みに被覆層を残存せしめ切刃稜２とブレーカ境界
にあるランド部の被覆膜を研削除去する方法であ
る。しかしながらこの方法ではチツプブレーカー
の無いチツプやチツプブレーカーが突出したチツ
プには適用できない。 また本発明に類似の発明として特願昭46−
92732がある。この発明は第４図イ，ロ，ハ，ニ
に示される様に切刃稜に沿つて３mm即ち3000μｍ
以内に被覆膜を設けない掬い面を有する被覆超硬
合金チツプというものであるが、かかる大きな除
去量は掬い面にクレータ摩耗を発達せしめること
になり、工具寿命を大幅に低下させてしまう。 (ハ) 発明の目的 本発明は従来の被覆超硬合金工具の切刃近傍の
掬い面側の被覆膜を10μｍ以上100μ以下の幅で除
去することにより、安定かつ長寿命の被覆超硬合
金切削工具を提供することを目的とする。 (ニ) 発明の開示 本発明は従来の被覆超硬合金切削工具をそのコ
ーテイング後に掬い面側の被覆膜を10μｍ以上
100μｍ以下の範囲で除去することにより、切刃
強度のみならず、耐摩耗性をも向上せしめること
を特徴とするものである。 従来の3000μｍ（３mm）以下の幅にコーテイン
グ膜を有しない工具では被覆工具の特長の一つで
ある耐クレータ摩耗性が著しく劣化し、高硬度の
被削材の加工や高速または高送り加工の様に発熱
の大きい加工での使用には全く耐えなかつたのに
対し、本発明の工具では靭性および耐フランク摩
耗性が向上し、なおかつ耐クレーター摩耗性を維
持することが可能になつたのである。 本発明の効果は第５図イ，ロ，ハに示される様
にコーテイング膜の除去幅Ｗが100μｍ以下の範
囲において発揮され、100μｍを越えると急激に
劣化する。この試験は第１表の記号Ｅの材質を用
いて実施した。 また第６図に示される様に除去幅Ｗが10μｍを
下回ると破損率が大きくなり、本発明の功果は
10μｍ以上の範囲で発揮される。 第６図イは試験に用いた被削材の断面図、ロが
除去幅と破損率の関係を示す。 本発明の効果は第３図に示したように、切刃稜
近傍において被覆膜が極大化する場合において特
に著しい。第３図の６は通常チタン等の金属の炭
化物、窒化物、酸化物及びそれ等の固溶体から選
ばれた１種以上の硬質物質でありその膜厚は一般
に均一に近い。その外層７はAlまたはZrの酸化
物または酸窒化物を主成分とする層であり切刃稜
で膜厚が特に極大化し易い。 従つて特にAlやZrの酸化物や酸窒化物をチタ
ン等の硬質化合物と組合せた多層被覆した工具に
おいて極大化した切刃稜近傍の膜厚を本発明の方
法で該被覆層を除去して基体を露出させることが
好ましい。 第４図イ，ロ，ハ，ニは本発明の適用できる各
種チツプの切刃断面図である。 イは被覆膜のみを除去したものであるが、除去
加工量の調節が難しいものでロの様に母材まで除
去しても良い。 また基体の切刃稜周辺にカエリ状の突起を形成
せしめた後コーテイングし、その突起部を研削に
より除去した図がハであり、掬い面が平坦になる
まで加工したのがニであるが、ハの様に突起を僅
かに残す方が製作し易い。 次に本発明の実施例を更に詳しく述べる。 実施例 型番ISO、SNMA120408の形状の各種材質の
超硬合金チツプに第１表に示す各種硬質被覆膜を
被覆した。各被覆超硬合金チツプの被覆する前の
刃先処理として、コーテイング後加工を行わない
ものについてのみバレル法により第２図ハに示さ
れる様に丸ホーニングをＲにして0.03mmだけ施し
た。 本発明品についてはコーテイング前の刃先処理
は施さず、コーテイング後に第４図のロまたはハ
の状態とし、段差ｘおよびｙの量は0.1mm以下に
なる様にした。 以上の種々被覆超硬合金チツプについて、靭性
試験及び耐摩耗性試験を行い、第２表にその結果
を示した。 靭性試験は、第６図イに示す如く、４つの溝
1.0を有するSCM435の丸材を用い、切削速度70
ｍ／分、切込み２mm、送り0.18mm／回転、切削時
間最大30秒とし、30秒間切削して欠損が認
【表】
められなければ10点、欠損が認められていれば６
点、30秒以内に欠損したらその時間をｔとして得
点ｔ／５点とした場合の破損率を、繰返し数を
ｎ、得点含みをｓとした場合、 〔破損率〕＝（１−Ｓ／10・ｎ）×100％として評価 した。第６図ロは除去幅ｗを変化させた場合の破
損率を示す。 これは材質を第１表のＥ、型番SNMA4325N
のコーテイングチツプをPSBNR2525なるホルダ
ーで上記切削条件で試験した時の結果である。 耐摩耗性試験条件は、上記と同じチツプを用
い、S40Cを被削材とし、切削速度220ｍ／分、切
込２mm、送り0.42mm／回転、0.55mm／回転で切削
時間は15分であり、第５図ロは被覆層の除去幅ｗ
を変化させた場合の、フランク摩耗幅ｆ（第５図
イ参照）の変化を示し、送り0.50mm／回転（Ｍ）、
0.36mm／回転（Ｎ）のときの場合を示す。 第２表の結果は上記条件中、送りが0.36mm／回
転の場合を示す。 第５図ハは、同様送りが0.55mm／回転（Ｋ）及
び0.42mm／回転（Ｌ）の場合のクレーター最大深
さｄ（第５図イ参照）と除去幅ｗとの関係を示す。
送り量を0.42mm／回転とした場合の結果である第
２表に示される各番号の〇印のついた本発明のチ
ツプは優れた靭性と耐摩耗性を示すことは明らか
である。
点、30秒以内に欠損したらその時間をｔとして得
点ｔ／５点とした場合の破損率を、繰返し数を
ｎ、得点含みをｓとした場合、 〔破損率〕＝（１−Ｓ／10・ｎ）×100％として評価 した。第６図ロは除去幅ｗを変化させた場合の破
損率を示す。 これは材質を第１表のＥ、型番SNMA4325N
のコーテイングチツプをPSBNR2525なるホルダ
ーで上記切削条件で試験した時の結果である。 耐摩耗性試験条件は、上記と同じチツプを用
い、S40Cを被削材とし、切削速度220ｍ／分、切
込２mm、送り0.42mm／回転、0.55mm／回転で切削
時間は15分であり、第５図ロは被覆層の除去幅ｗ
を変化させた場合の、フランク摩耗幅ｆ（第５図
イ参照）の変化を示し、送り0.50mm／回転（Ｍ）、
0.36mm／回転（Ｎ）のときの場合を示す。 第２表の結果は上記条件中、送りが0.36mm／回
転の場合を示す。 第５図ハは、同様送りが0.55mm／回転（Ｋ）及
び0.42mm／回転（Ｌ）の場合のクレーター最大深
さｄ（第５図イ参照）と除去幅ｗとの関係を示す。
送り量を0.42mm／回転とした場合の結果である第
２表に示される各番号の〇印のついた本発明のチ
ツプは優れた靭性と耐摩耗性を示すことは明らか
である。
【表】
第１図イは本発明の対象である被覆超硬合金ス
ローアウエイチツプの斜視図、ロはそのＡ−Ａ断
面図、第２図のイ，ロ，ハ，ニ及び、第３図は各
種従来の被覆超硬合金チツプ第１図ロのＢの拡大
断面、第４図イ，ロ，ハ，ニは本発明の各種の被
覆超硬合金チツプの切刃稜近傍の断面拡大図、第
５図は耐摩耗性の試験結果を示、第６図イは靭性
試験に用いる被削材の断面図であり、ロはその試
験結果である。 １……被覆超硬合金スローアウエイチツプ、２
……切刃稜、４……基体、５，６，７……被覆
膜、Ｃ……掬い面側、Ｄ……逃げ面側、８……ホ
ルダー、９……被削材、１０……溝、Ｋ……送り
0.55mm／回転におけるクレーター最大深さ、Ｌ…
…送り0.42mm／回転におけるクレーター最大深
さ、Ｍ……送り0.05mm／回転におけるフランク摩
耗幅、Ｎ……送り0.42mm／回転におけるフランク
摩耗幅、ｗ……被覆層除去幅、ｄ……クレーター
最大深さ、ｆ……フランク摩耗幅。
ローアウエイチツプの斜視図、ロはそのＡ−Ａ断
面図、第２図のイ，ロ，ハ，ニ及び、第３図は各
種従来の被覆超硬合金チツプ第１図ロのＢの拡大
断面、第４図イ，ロ，ハ，ニは本発明の各種の被
覆超硬合金チツプの切刃稜近傍の断面拡大図、第
５図は耐摩耗性の試験結果を示、第６図イは靭性
試験に用いる被削材の断面図であり、ロはその試
験結果である。 １……被覆超硬合金スローアウエイチツプ、２
……切刃稜、４……基体、５，６，７……被覆
膜、Ｃ……掬い面側、Ｄ……逃げ面側、８……ホ
ルダー、９……被削材、１０……溝、Ｋ……送り
0.55mm／回転におけるクレーター最大深さ、Ｌ…
…送り0.42mm／回転におけるクレーター最大深
さ、Ｍ……送り0.05mm／回転におけるフランク摩
耗幅、Ｎ……送り0.42mm／回転におけるフランク
摩耗幅、ｗ……被覆層除去幅、ｄ……クレーター
最大深さ、ｆ……フランク摩耗幅。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金を基体とし、その表面に基体より硬
い物質を被覆した切削工具において、該工具の切
刃稜近傍の被覆膜が掬い面側において除去されて
おり、該除去幅が10μｍ以上100μｍ以下であるこ
とを特徴とする被覆超硬合金工具。 ２ 被覆膜が２層またはそれ以上の多層から成
り、その多層膜の少くとも１層がAlまたはZrの
酸化物または酸窒化物を主成分とすることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の被覆超硬合金
工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15342383A JPS6044203A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 被覆超硬合金工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15342383A JPS6044203A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 被覆超硬合金工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6044203A JPS6044203A (ja) | 1985-03-09 |
| JPS6322922B2 true JPS6322922B2 (ja) | 1988-05-13 |
Family
ID=15562179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15342383A Granted JPS6044203A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 被覆超硬合金工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6044203A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855560A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-04-01 | Mitsubishi Metal Corp | 切削用表面被覆スロ−アウエイチツプ |
| JPS58126902A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | Nachi Fujikoshi Corp | 被覆処理した切削工具 |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP15342383A patent/JPS6044203A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855560A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-04-01 | Mitsubishi Metal Corp | 切削用表面被覆スロ−アウエイチツプ |
| JPS58126902A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | Nachi Fujikoshi Corp | 被覆処理した切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6044203A (ja) | 1985-03-09 |
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