WO2007058065A1 - 刃先交換型切削チップ - Google Patents

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WO2007058065A1
WO2007058065A1 PCT/JP2006/321645 JP2006321645W WO2007058065A1 WO 2007058065 A1 WO2007058065 A1 WO 2007058065A1 JP 2006321645 W JP2006321645 W JP 2006321645W WO 2007058065 A1 WO2007058065 A1 WO 2007058065A1
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cutting
layer
tip
cutting edge
outer layer
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PCT/JP2006/321645
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Naoya Omori
Yoshio Okada
Minoru Itoh
Susumu Okuno
Shinya Imamura
Original Assignee
Sumitomo Electric Hardmetal Corp.
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    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Definitions

  • the present invention relates to a background art relating to a cutting edge replaceable cutting tip (sometimes referred to as a throw-away tip).
  • Patent Literature 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-347403
  • Patent Literature 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-122263
  • Patent Literature 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-122264
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-216488 Publication
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-347403
  • Patent Document 2 JP 2004-122263 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-122264
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-216488
  • the present invention has been made in view of the current situation as described above, and the object of the present invention is to achieve both high wear resistance and toughness and to prevent peeling of the surface layer.
  • Cutting edge It is to provide a replaceable cutting tip.
  • it is an object to provide a cutting edge-exchangeable cutting tip effective for high-speed cutting of gray pig iron and difficult-to-cut materials that require both toughness and wear resistance on the flank side.
  • the present inventor has intensively studied the contact state between the cutting edge-exchangeable cutting tip and the work material during cutting, and as shown in FIG. 1, the cutting edge-exchangeable cutting is performed.
  • the cutting situation where the peripheral part of the edge edge 4 of the tip 1 is in contact with the work 5 and the flank 3 faces the work 5 while the rake face 2 is located on the chip 6 side
  • the contradictory properties are that the thinner the layer, the more advantageous it is to improve toughness, and vice versa, to increase the wear resistance, it is advantageous to increase the thickness of the coating layer. It became clear that it was required.
  • the use of a layer containing alumina as the surface layer of the coating layer provides an advantageous effect of preventing welding of the work material, but the layer easily peels in relation to the lower layer existing immediately below. It became clear that it had the problem.
  • the present invention has finally been completed by further research based on these findings.
  • the present invention is a blade-tip-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material, wherein the base material has at least one flank and at least one scoop.
  • the flank and the rake face are connected to each other with a ridge line between the cutting edges, and the covering layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer.
  • Each layer that forms the inner layer is a group consisting of group IVa elements, group Va elements, group Via elements, A1 and Si in the periodic table, and a group consisting of at least one element selected from carbon, nitrogen, oxygen, and boron.
  • the uppermost layer in contact with the outer layer is formed of a compound composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, one or more elements of nitrogen or boron, and a compound containing at least Formed, and the outer layer is It is formed by a layer containing Mina layer or alumina, the outer layer, at a site involved in cutting, the flank face side When the average thickness at A / zm is B / zm and the average thickness at the rake face side is B / zm, B / A ⁇ 0.9.
  • the present invention also provides a blade-tip-exchangeable cutting tip having a base material and a coating layer formed on the base material, wherein the base material has at least two flank surfaces and at least one flank. Two rake faces and at least one corner, the flank face and the rake face are connected to each other across the edge of the cutting edge, and the corner intersects the two flank faces and the one rake face.
  • the covering layer includes an inner layer composed of one or more layers and an outer layer formed on the inner layer, and each of the layers forming the inner layer includes an IVa group element, a Va group element, Via group element, formed by a compound composed of at least one element selected from the group force consisting of A1 and S and at least one element selected from the group force selected from carbon, nitrogen, oxygen and boron force, and
  • the top layer in contact with the outer layer above each layer
  • the outer layer is formed of an alumina layer or a layer containing alumina, and is formed by a compound containing at least one element of Ti and nitrogen or fluorine.
  • the outer layer is formed on a straight line that connects the two flank faces to the ridge where the two flank faces intersect, and the angle formed by the two flank faces constituting V is equally divided into two on the rake face.
  • the compound containing at least Ti and at least one element of nitrogen or boron is TiB N (wherein X and Y are atomic%, and 0.001 ⁇ X / (X + Y)
  • ⁇ 0. 04 is preferred to be titanium boronitride and TiB N O (only
  • X, Y, A respectively Zeta atoms 0/0, 0. 0005 ⁇ / ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) ⁇ 0. a 04, and 0 rather ⁇ ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) It is preferable that the boron oxynitride be represented by 0.5).
  • the outer layer is not formed in part or all of the edge portion of the cutting edge involved in cutting.
  • the covering layer has a thickness of 0.05 m or more and 30 m or less. It is preferable.
  • the base material is composed of any one of cemented carbide, cermet, high speed steel, ceramics, cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body, or silicon nitride sintered body. Can do.
  • the above-mentioned cutting edge replacement type cutting tip is used for drilling, end milling, milling, turning, metal saw processing, cutting tool processing, reamer processing, tap caloe, or crankshaft. It can be for pin milling baskets.
  • the cutting edge-exchangeable cutting tip of the present invention has the configuration as described above, it has succeeded in achieving both high wear resistance and high toughness and highly preventing peeling of the surface layer. In particular, it exhibits extremely effective performance for high-speed cutting of gray pig iron and difficult-to-cut materials that require both toughness and wear resistance on the flank side.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing a contact state between a cutting edge-exchangeable cutting tip and a work material during cutting.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a blade-tip-exchangeable cutting tip according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a negative-type blade-tip-exchangeable cutting tip that does not have a tip breaker.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a negative-type edge-changing cutting tip having a tip breaker.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a positive-type edge-changing cutting tip that does not have a tip breaker.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a positive type cutting edge-exchangeable cutting tip having a tip breaker.
  • FIG. 7 is a schematic view of a blade-tip-exchangeable cutting tip showing the cutting edge length.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a scanning electron micrograph in which the range of oc in FIG. 7 is enlarged.
  • FIG. 9 is another schematic diagram of a scanning electron micrograph in which the range of oc in FIG. 7 is enlarged.
  • FIG. 10 Replaceable cutting edge representing a straight line L that bisects the angle between two flank faces
  • FIG. 11 is a schematic sectional view taken along line L in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of a blade edge processing part of a base material.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing one of the corner portions of the cutting edge-exchangeable cutting tip.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing one of the acute corner portions of the cutting edge-exchangeable cutting tip.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view taken along line XV—XV in FIG.
  • FIG. 16 is a schematic plan view showing one of the different corner portions of the cutting edge-exchangeable cutting tip.
  • FIG. 17 is a schematic sectional view taken along line XVII—XVII in FIG.
  • the blade-tip-exchangeable cutting tip of the present invention has a base material and a coating layer formed on the base material.
  • the cutting edge-replaceable cutting tip of the present invention is used for drilling, end milling, milling, turning, metal saw processing, cutting tool processing, reaming, tap carriage and crank. It is particularly useful for shaft pin milling cabinets.
  • the present invention is also effective for negative-type or positive-type misaligned blade-tip-exchangeable cutting tips, and that a chip breaker is formed! However, both of these things are also effective against misalignment.
  • the base material of such a blade-tip-exchange-type cutting tip and Can can be used without particular limitation, such as cemented carbide (for example, WC-based cemented carbide, WC, Co, or further carbides such as Ti, Ta, Nb, Including those added with nitride, carbonitride, etc.), cermet (mainly composed of TiC, TiN, TiCN, etc.), high speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, And aluminum oxyaluminum and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered bodies, diamond sintered bodies, silicon nitride sintered bodies, and the like.
  • cemented carbide for example, WC-based cemented carbide, WC, Co, or further carbides such as Ti, Ta, Nb, Including those added with nitride, carbonitride, etc.
  • cermet mainly composed of TiC, TiN, TiCN, etc.
  • these base materials may have a modified surface.
  • a de-j8 layer is formed on the surface, and in the case of cermet, a hardened surface layer may be formed, or the surface may be modified in this way. The effect of the present invention is shown.
  • the shape of the base material a conventionally known one known as the shape of the base material of such a blade-tip-exchangeable cutting tip can be employed without any particular limitation.
  • a cross-sectional shape parallel to the substrate surface upper surface
  • shapes such as rhombus, square, triangle, circle, ellipse and the like are included.
  • Such a base 8 has a structure having at least one flank 3 and at least one rake face 2 as shown in FIG.
  • the rake face 2 is connected with the cutting edge ridge line 4 interposed therebetween, and the cutting edge ridge line 4 becomes a central action point of the cutting action on the work material.
  • a substrate 8 is provided with a structure having at least two flank surfaces 3, at least one rake surface 2, and at least one corner 9. This is the intersection of two flank surfaces 3 and one rake surface 2, and is often the most central point of action for cutting.
  • flank, rake face, cutting edge ridge line, corner, and the like used in the present application will be described later together with not only the surface portion of the substrate but also the portion and surface located on the outermost surface portion of the cutting edge replaceable cutting tip 1. It is a concept that includes the corresponding portions located on the surface and inside of each layer such as the inner layer and the outer layer.
  • edge 4 of the cutting edge is formed in a straight line in FIG. 2, but is not limited to this, for example, a circumferential shape, a wavy shape, a curved shape, or a refractive shape. Are also included. Also, for such edge ridges and corners, or other ridges In this case, chamfering and cutting edge processing such as Z or corner radius (R) caulking can be applied. However, such cutting edge processing may cause the edge edge line to not form a clear edge. If the corners no longer form clear intersections, the surfaces of the rake face and flank face that have undergone such cutting edge processing are assumed to be not subjected to cutting edge processing. The intersection of both surfaces intersects with each other by the geometrical extension.
  • the ridge is defined as a hypothetical ridge, and the hypothetical ridge is defined as the edge of the edge, and the hypothetical symmetric intersection is defined as a corner.
  • Shall If the rake face and the flank face are connected across the edge of the cutting edge, it will have a cutting edge and the cutting edge edge. It is also included when it is done.
  • the expression of the intersection where two flank and one rake face intersect and the expression that the intersection is the corner are both in the case where the above-mentioned cutting edge treatment Karoe is applied to the corner Shall also be included.
  • the rake face 2 is shown as a flat face. If necessary, the rake face may have another structure such as a chip breaker. The same applies to flank 3.
  • the flank 3 is shown as a flat surface in FIG. 2, but it may be chamfered (divided into multiple surface areas) or otherwise shaped or curved differently from the flat surface as required. Or a shape provided with a chip breaker.
  • a through-hole 7 used as a fixing hole for attaching the blade-tip-exchangeable cutting tip 1 to a tool may be formed so as to penetrate the top surface and the bottom surface. If necessary, another fixing means can be provided in addition to or instead of the fixing hole.
  • the coating layer 11 of the present invention is formed on the substrate 8 as shown in FIGS. 3 to 6, for example, and includes an inner layer 12 composed of one or more layers (in the drawing, for convenience, one layer). And an outer layer 13 formed on the inner layer 12 thereof.
  • an inner layer 12 composed of one or more layers (in the drawing, for convenience, one layer).
  • an outer layer 13 formed on the inner layer 12 thereof.
  • the inner layer 12 and the outer layer 13 will be described separately.
  • FIG. 3 and FIG. 4 schematically show the cross section of the blade type replaceable cutting tip 1 of the negative type (the rake face 2 and the flank 3 intersect at an angle of 90 ° or more).
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view, and Fig. 3 does not have a chip breaker, and Fig. 4 has a chip breaker.
  • 5 and 6 are schematic cross-sectional views schematically showing a cross section of the blade type replaceable cutting tip 1 of the positive type (the rake face 2 and the flank 3 intersect at an acute angle). Does not have a chip breaker, and FIG. 6 has a chip breaker.
  • the thickness of the coating layer (the total thickness of the inner layer and the outer layer) is preferably 0.05 m or more and 30 m or less. This is because when the thickness is less than 0.05 m, the effect of improving various properties such as wear resistance is not sufficiently exhibited. On the other hand, even if it exceeds 30 m, no further improvement in characteristics is observed, which is not economically advantageous. However, as long as economic efficiency is ignored, the effect of the present invention can be achieved even if the thickness is 30 m or more. As a method for measuring such thickness, for example, it is possible to measure by cutting a blade-tip-exchangeable cutting tip and observing the cross section with an SEM (scanning electron microscope).
  • the inner layer of the present invention is formed as one or more layers between the base material and an outer layer described later, and has an effect of improving various properties such as wear resistance and toughness of the blade tip type cutting tip. To do.
  • the inner layer is preferably formed so as to cover the entire surface of the substrate.
  • Each layer forming this inner layer is composed of an IVa group element (Ti, Zr, Hf, etc.), a Va group element (V, Nb, Ta, etc.), a Via group element (Cr, Mo, etc.) W, etc.), and a compound composed of at least one element selected from the group consisting of Al and Si and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron .
  • the composition ratio (atomic ratio) of these compounds is compared with the former element 1 in which the atomic ratio between the former element and the latter element is not necessarily limited to 1: 1 as is conventionally known.
  • the latter element can be set to about 0.5 to 1 (for example, when TiN is used, a + b
  • the atomic ratio of each element is not necessarily limited to an equal ratio, and a conventionally known atomic ratio can be arbitrarily selected. Accordingly, when the compound is represented in the following Examples and the like, unless otherwise specified, the atomic ratio constituting the compound can be arbitrarily selected from conventionally known atomic ratios. [0032] More specifically, such compounds include TiC, TiN, TiCN, TiCNO, Ti B, TiBN, TiBNO, TiCBN, ZrC, ZrO, HfC, HfN, TiAlN, AlCrN, CrN, V
  • the uppermost layer in contact with the outer layer described later needs to be formed of a compound containing at least Ti and one or more elements of nitrogen or boron. It is. As a result, an extremely advantageous effect is shown that it is possible to prevent the outer layer described later, that is, the alumina layer or the layer containing alumina, from peeling off very effectively. This is probably because an extremely high adhesion between the layer made of a compound containing at least Ti and one or more elements of nitrogen or boron and the alumina layer or the layer containing alumina is obtained. It is thought that.
  • a TiCN layer is formed as a lower layer of such an alumina layer or an alumina-containing layer.
  • an alumina layer or an alumina-containing layer is peeled off. It was revealed that this is mainly due to poor adhesion with the TiCN layer, and a layer made of a compound containing at least Ti and one or more elements of nitrogen or boron was employed. Thus, the problem of poor adhesion that this TiCN layer had correctly was eliminated. Therefore, TiCN is not included in the compound containing at least Ti and one or more elements of nitrogen or boron.
  • Examples of the compound containing at least Ti and at least one element of nitrogen or boron include TiN, TiBN, TiCBN, TiBNO, and TiCNO. These compounds can have a non-stoichiometric composition.
  • this compound includes TiB N (wherein X and Y are each in atomic%).
  • titanium boronitride represented by 0.001 ⁇ X / (X + Y) ⁇ 0.04) or TiB
  • ⁇ / ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) is more preferably 0. 003 ⁇ / ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) ⁇ 0.02.
  • ⁇ ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) is more preferably 0.0005 ⁇ / ( ⁇ + ⁇ + ⁇ ) ⁇ 0.3.
  • the atomic ratio of Ti to the total amount of ⁇ need not be 1: 1.
  • Such an inner layer can be formed by a known chemical vapor deposition method (CVD method) or physical vapor deposition method (including PVD method, sputtering method, etc.), and the formation method is not limited in any way. It is not a thing.
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • physical vapor deposition method including PVD method, sputtering method, etc.
  • the inner layer is preferably formed by a PVD method that can be formed without reducing the bending strength.
  • the film thickness of the inner layer may be adjusted by adjusting the film formation time.
  • the inner layer is formed using a known CVD method
  • MT-CVD medium temperature CVD
  • TiCN titanium carbonitride
  • the conventional CVD method performs film formation at about 1020 to 1030 ° C, whereas the MT-CVD method can be performed at a relatively low temperature of about 850 to 950 ° C. It is possible to reduce the damage of the base material due to. Therefore, it is more preferable that the layer formed by the MT-CVD method is provided close to the substrate.
  • a nitrile gas particularly acetonitrile (CH 3 CN)
  • CH 3 CN acetonitrile
  • the layer formed by the MT-CVD method as described above, and the HT-CVD high temperatur It is preferable that the adhesion between the layers of these coating layers may be improved by using a multi-layer structure in which layers formed by eCVD, the conventional CVD method described above, are laminated. There is a case.
  • the thickness of such an inner layer is preferably 0.05 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. If the thickness is less than 0.05 ⁇ m, the effect of improving various properties such as wear resistance is not sufficiently exhibited, and conversely, if the thickness exceeds 30 m, no further improvement in various properties is observed, which is economically advantageous. is not. However, as long as the economy is neglected, the effect of the present invention can be achieved even if the thickness is 30 m or more.
  • As a method for measuring such a thickness for example, it is possible to measure by cutting a blade-replaceable cutting tip and observing the cross section with an SEM (scanning electron microscope).
  • the outer layer of the present invention is formed as one or more layers on the inner layer, and is formed by an alumina layer or a layer containing alumina.
  • the thickness of the outer layer is B / A ⁇ 0.9 when the average thickness on the flank side is B m and the average thickness on the rake face side is B m at the part related to cutting. It is characterized by Thus, by forming the outer layer (outermost layer) with an alumina layer or a layer containing alumina, and reducing the thickness to a value greater than the specified value on the rake face side compared to the flank face at the part involved in cutting, It is a combination of a high degree of wear resistance and toughness, and has successfully achieved both toughness and wear resistance on the flank side.
  • the crystal structure of alumina is particularly limited.
  • including alumina means that at least alumina is included as a part of the layer (if 50% by mass or more is included, it is regarded as including alumina), and the remainder includes the inner layer described above.
  • chlorine, carbon, boron, nitrogen and the like may be contained.
  • such an alumina layer or a layer containing alumina has a compressive stress, whereby the toughness can be effectively improved.
  • the pressure on the rake face It is preferable to make the compressive stress larger than the compressive stress of the flank because the toughness can be further improved.
  • the alumina layer or the layer containing alumina has a compressive stress at a site involved in cutting of the rake face. This is because it can contribute to the improvement of toughness most directly.
  • control of the compressive stress to be introduced can be adjusted by applying a blasting process, a brushing process or a barreling process to the outer layer after forming the outer layer with a uniform thickness on the inner layer.
  • a method for controlling the compressive stress in this way it is effective to employ a method in which the outer layer is formed with a uniform thickness and then subjected to blasting, brushing or barreling.
  • blasting is performed, the slurry can be irradiated from the direction substantially perpendicular to the rake face, thereby effectively reducing the thickness of the outer layer on the rake face and smoothing the surface roughness. Therefore, it is preferable.
  • a plurality of surfaces can be simultaneously processed by irradiating the slurry from a direction having a predetermined angle with respect to the rake surface.
  • the compressive stress is a kind of internal stress (intrinsic strain) existing in such a coating layer, and is a numerical value of "-" (minus) (unit: "GPa” is used in the present invention).
  • the tensile stress is a kind of internal stress (intrinsic strain) existing in the coating layer and means a stress represented by a numerical value “+” (plus).
  • residual stress includes both compressive stress and tensile stress.
  • the compressive stress is preferably a stress having an absolute value of 0.1 GPa or more, more preferably 0.2 GPa or more, and even more preferably 0.5 GPa or more. If the absolute value is less than 0.1 GPa, sufficient toughness may not be obtained. On the other hand, the larger the absolute value, the better from the viewpoint of imparting toughness, but the absolute value is less than 8 GPa. If it exceeds, the coating layer itself may peel off, which is not preferable. [0049] Incidentally, the residual stress can be measured by sin 2 phi method using X-ray stress measurement device.
  • Such residual stress is 10 points included in the area where compressive stress is applied in the coating layer (each point is 0.1 mm or more so that the stress in the area of the layer can be represented). the stress is preferred) selecting at a distance of and measure by the sin 2 phi method it can be measured by determining the average value.
  • Such X-ray sin 2 phi method using are those widely used method for measuring the residual stress of a polycrystalline material, for example "X-ray Stress Measurement” (Japan Society of Materials Science, 1981 The method described in detail on pages 54 to 67 of Yonkendo Inc.).
  • the residual stress can also be measured by using a method using Raman spectroscopy.
  • Raman spectroscopy has the advantage of being able to perform local measurements in a narrow range, such as a spot diameter of 1 ⁇ m and V !.
  • the measurement of residual stress using such Raman spectroscopy is a common method, but for example, “Thin film mechanical property evaluation technique” (Sipec (currently renamed Realize Science and Technology Center), published in 1992). The method described on pages 264 to 271 can be employed.
  • the residual stress can also be measured using synchrotron radiation. In this case, there is an advantage that the residual stress distribution can be obtained in the thickness direction of the coating layer.
  • the present invention maintains the wear resistance particularly on the flank face by controlling the thickness of the outer layer to be thinner on the rake face side than on the flank face side as described above at the part involved in cutting. It has succeeded in dramatically improving the toughness of the entire chip. In other words, since the improvement in wear resistance is achieved by increasing the thickness of the coating layer, the effect is remarkably exhibited especially on the flank side. In addition, the toughness is improved by the force S achieved by reducing the thickness of the coating layer, particularly the effect on the rake face side where toughness is required. By combining these two components, we succeeded in achieving both conflicting characteristics of improved toughness and improved wear resistance.
  • the part involved in cutting differs depending on the shape of the cutting edge-exchangeable cutting tip, the type and size of the work material, the form of the cutting work, and the like, but the work material is usually in contact with it. (Or closest) From the edge of the cutting edge to the flank side and scoop! It shall mean an area that has and spreads.
  • the average thickness A / zm on the flank side and the average thickness B / zm on the rake face side mean the average values of thicknesses at ten different measurement points in the region. Shall.
  • the same measurement method as described above can be employed. For example, by cutting a blade-tip-exchangeable cutting tip and observing the cross section using a scanning electron microscope (SEM). It can be measured.
  • the BZA value is more preferably BZA ⁇ 0.7, and further preferably BZA ⁇ 0.5.
  • the lower limit of the BZA value is preferably 0.3 or more. If this is less than 0.3, the thickness of the outer layer on the rake face side becomes too thin, which causes a problem in wear resistance on the rake face side.
  • the thickness control as described above for the outer layer is performed by forming the outer layer on the inner layer with a uniform and relatively thick thickness, and then performing blasting, brushing, barreling, etc. on the outer layer. It is preferable to adjust its thickness.
  • a method for controlling the thickness of the outer layer as described above another method, for example, a method of directly controlling and forming the outer layer can be adopted. Since it is difficult to directly form a uniform thickness over the entire area, it is particularly effective to employ a method of blasting or brushing after forming the outer layer with a uniform and relatively thick thickness as described above. It is effective.
  • blasting When blasting is performed, it is preferable to irradiate the blast in a direction substantially perpendicular to the rake face, because the thickness of the outer layer on the rake face can be effectively reduced.
  • a plurality of surfaces can be processed simultaneously by projecting blast from a direction having a predetermined angle with respect to the rake surface.
  • Such an outer layer passes through the corner 9 (cutting edge processing as shown in the drawing !, in this case, a hypothetical corner) involved in cutting, particularly as shown in FIGS.
  • the angle formed by the two flank faces constituting the corner 9 is divided into two equal parts on the rake face, and the straight line L connecting from the rake face 2 to the ridge where the two flank faces 3 intersect (in Fig. 10
  • This straight line L is a ridge that is represented only on surface 2 and is a ridge where two flank surfaces intersect (the edge is treated as shown in the drawing, and in this case, the part located in the middle of the radius is a hypothetical ridge.
  • the average thickness in line segment c which is 0.5 mm or more and lmm or less from corner 9 to flank 3 side, is 0.5 m or more from corner 9 to rake face 2 side. It is particularly preferable that B / A ⁇ 0.9 when the average thickness in line segment area d that is less than or equal to m is B / zm.
  • the corners involved in cutting include corners with which the work material actually comes into contact (or the closest approach), and the work material comes into contact with the edge of the cutting edge near the corner. Includes cases that are substantially involved in the cutting (for example, when the temperature rises). However, it does not include corners where the chips from the workpiece during the cutting process are scattered and come into contact!
  • the ridge where the two flank surfaces intersect is a hypothetical ridge that is a straight line passing through the middle of the rounded portion connecting the two flank surfaces.
  • a straight line connecting a typical ridge and a hypothetical corner see Figure 10 and Figure 11).
  • the line segments c and d are defined as the range of 0.5 mm or more and lmm or less, respectively, as described above. This is because the probability of contact with the inner region is high, and it is assumed that it has the greatest influence on the characteristics such as wear resistance and toughness.
  • the BZA value is more preferably BZA ⁇ 0.7, and further preferably BZA ⁇ 0.5.
  • the lower limit of the BZA value is preferably 0.3 or more. If this is less than 0.3, the thickness of the outer layer on the rake face side becomes too thin, and the wear resistance on the rake face side becomes a problem.
  • Mean thickness A ⁇ m and ⁇ ⁇ m are the line segments c and d, respectively.
  • it means an average value of thicknesses at 10 different measurement points, and the same measurement method as described above can be adopted as the thickness measurement method.
  • the above BZA value relationship must be established for all corners that may be involved in cutting.
  • Such an outer layer can be formed by a known chemical vapor deposition method or physical vapor deposition method (including a sputtering method), and the formation method is not limited in any way.
  • the outer layer of the present invention is formed on a part or the whole of the edge portion of the edge of the cutting edge involved in cutting as will be described later !, except for the edge (except for the inner layer exposed on the surface).
  • This is the outermost layer of the exchange-type cutting tip, and has the effect of achieving both wear resistance and toughness as described above.
  • another layer may be formed on the surface of the outer layer within a range that does not hinder such excellent effects. Examples of such layers include TiN, TiCN, ZrN, Cr, Al, CrN, A1N, and VN. However, it is necessary for these layers to be removed from the part involved in cutting, and at that part, the alumina layer or the layer containing alumina must form the surface layer.
  • the thickness of the outer layer (when the outer layer is formed by stacking two or more layers, the total thickness) is preferably 0.05 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and more preferably 0. It is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If it is less than 0.05 ⁇ m, it is industrially difficult to uniformly coat the predetermined part. In addition, even if it exceeds 15 m, it is economically disadvantageous because of the large difference in function. As a method for measuring the thickness, the same measuring method as described above can be employed.
  • an outer layer is formed on a part or all of the edge portion of the cutting edge involved in cutting as shown in FIGS. 7 to 9.
  • the outer layer which is an alumina layer or a layer containing alumina, at the specific portion as described above, an excellent effect is obtained in that better welding resistance can be obtained.
  • the cutting edge ridge line part involved in cutting includes the cutting edge ridge line part that is actually in contact with (or closest to) the work material, and the work material is in contact with the vicinity of the cutting edge ridge line part.
  • the case where the edge of the cutting edge is substantially involved in the cutting is included. However, it does not include the edge part of the cutting edge where the chips of the workpiece during the cutting process are scattered and contacted.
  • the cutting edge ridge line portion is an area as indicated by a region a in FIG. 8 or FIG. 9, and more specifically, a cutting edge ridge line (when the cutting edge processing as described above is performed).
  • the hypothetical ridge is a region where the force also spreads with a width of 2000 ⁇ m or less on the flank side and on the side of the face. Naturally, this region can include a corner and can also be a part of a part involved in cutting.
  • the determination that the outer layer is not formed is that the outer layer is not formed unless the outer layer is formed in a region of 10% or more of the cutting edge length in the edge portion of the cutting edge involved in cutting. It is assumed that the above-mentioned excellent effects are exhibited.
  • the non-formed region is preferably 50% or more, more preferably 100% (that is, the entire region), and the effect becomes more excellent as the region expands.
  • the said cutting edge length means the length of the direction parallel to the blade edge ridgeline of the blade edge ridgeline part which concerns in cutting.
  • a more specific method for determining that the outer layer is not formed is to take a photograph by observing the blade-tip-exchangeable cutting tip with a scanning electron microscope and confirming the existence state of the outer layer at the edge portion of the blade edge.
  • An arbitrary line parallel to the edge of the cutting edge corresponding to the cutting edge length is drawn on the photograph, and the area is expressed as a percentage when there is no outer layer on the line.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams more specifically illustrating the above-described method (schematic diagrams of scanning electron micrographs). That is, the range of ⁇ in FIG. 7 represents the cutting edge length. Fig. 8 and Fig. 9 are enlarged views of the range of ⁇ . Fig. 8 shows a case where an outer layer is formed over the entire edge of the edge of the cutting edge that is involved in cutting, and Fig. 9 is involved in cutting. This is the case when an outer layer is formed on a part of the edge line of the cutting edge.
  • FIGS. 8 and 9 a line b parallel to the edge of the blade edge is drawn, and the length of the portion where the outer layer is not formed on the line b is measured.
  • the range in which no outer layer is formed is 100% (all).
  • the percentage to be applied is the ratio in the range where the outer layer is not formed.
  • the line b above shall select a line passing through the center of the edge of the cutting edge.
  • the exposed portion of the inner layer which is a force that exposes the inner layer to the surface, may be constituted by the uppermost layer of the inner layer. Furthermore, the structure which the inner layer of the lower layer appears concentrically may be sufficient.
  • This base does not have 8 layers on the surface, 2 faces become rake faces, 4 faces become flank faces, and the rake face and flank face are edge edges (as described above (This is a hypothetical ridge). There were a total of 8 edge edges. In addition, the intersection where two flank faces and one rake face intersect is a corner (a hypothetical intersection because the cutting edge is processed as described above), and there are a total of eight such corners. (However, due to its shape, the tip used here often uses an apex angle of 80 ° for cutting purposes when observing the upper or lower surface force. In this case, the number of corners is considered to be four. be able to).
  • the coating layer shall be coating layer No. 1).
  • Each of -7 was coated on the entire surface of the substrate.
  • ⁇ _ ⁇ 2 0 3 in ⁇ .4 contains 0.18% by mass of Zr element (E PMA (electron probe microanalysis) result).
  • the inner layers were laminated on the surface of the base material in order from the left side.
  • Each layer was formed by a well-known thermal CVD method (MT-CVD is indicated by MT-CVD method (deposition temperature 900 ° C), and HT-CVD is indicated by HT. —C VD method (formed by deposition temperature 1000 ° C).
  • the coating layer was not subjected to any blasting or brushing treatment.
  • the coating layer was treated by the brush method so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3.
  • the coating layer was treated by blasting so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3.
  • the coating layer was treated by the brush method so that the outer layer had the average thickness described in Tables 2 to 3, and then further treated by the blast method.
  • the coating layer was treated by the blast method so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3, and then further treated by the brush method.
  • the coating layer was treated by the blast method so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3, and then further treated by the barrel method. [0090] (Processing method H)
  • the coating layer was treated by the barrel method so that the outer layer had the average thickness shown in Tables 2 to 3, and then further treated by the blast method.
  • the thickness of the outer layer in Tables 2 to 3 passes through the corners involved in cutting (that is, the corners in which the following cutting test was performed) as shown in FIG. 11 and constitutes the corners.
  • the angle between the two flank faces is divided into 1 and 2 on the surface, and the corner force is 0.5mm on the flank side on the straight line connecting the rake face to the ridge where the two flank faces intersect.
  • the average thickness in the line segment c, which is less than or equal to lmm, is A / zm
  • the average thickness in the line segment area d which is 0.5 mm to lmm from the corner to the rake face side, is B ⁇ m. .
  • the TiN layer formed on the outer layer has the cutting edge ridge line force and the line segment area c and Complete removal at d.
  • Tip No.l and Tip No.14 are described with the TiN layer still formed on the surface from the edge of the cutting edge to the line segments c and d. did.
  • the removal rate is the edge edge line part involved in cutting (the cutting edge length is 50 / zm, and a line b is drawn at the center of the region a as shown in FIG.
  • the outer layer obtained by the above method is formed and the percentage is shown.
  • the region where the outer layer is not formed was formed by removing the outer layer of the portion by the above processing method.
  • the cutting edge-exchangeable cutting tip of the example of the present invention in which the BZA value obtained from the average thickness Am and B / zm force of the outer layer is 0.9 or less is as follows. Compared to the cutting edge exchange type cutting tip of the comparative example, the flank wear amount and the defect rate were better, and the wear resistance and toughness were highly compatible. In the case of the TiN layer instead of the alumina layer, the work material was welded at the cutting edge, and the work material after processing was cloudy.
  • the blade-tip-exchangeable cutting tip that is an example of the present invention has an excellent effect as compared with the blade-tip-exchangeable cutting tip of each comparative example, and wear resistance (In particular, the flank face side) and toughness were both highly compatible. Note that this example is useful for the cutting edge-exchangeable cutting tip in which the chip breaker is formed, as shown in the following examples, as well as for the cutting edge-exchangeable cutting tip in which the chip breaker is not formed. It is effective.
  • Cemented carbide powder with a composition of 0.8 wt% TaC, 5.0 wt% Co and the balance WC force The powder is pressed and then sintered in a vacuum atmosphere at 1450 ° C for 1 hour, and then flat polishing and edge treatment with a SiC brush against the edge of the edge (0.05 mm wide hoe as viewed from the rake face side)
  • a cemented carbide tip having the same shape as the cutting tip CNMN120408N-UX manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.
  • This substrate does not have a chip breaker and has a 15-m-thick j8 layer formed on the surface.
  • flank surfaces Two surfaces are rake surfaces and four surfaces are flank surfaces.
  • the flank face was connected by sandwiching the edge of the cutting edge (the edge was processed as described above, so it became a hypothetical ridge). There were a total of 8 edge edges.
  • the intersection where two flank faces and one rake face intersect is a corner (the edge of the blade is treated as described above, V, so it is a hypothetical intersection).
  • chips There are eight chips (however, the tip used here is often used for cutting applications with an apex angle of 80 ° when observed from the top or bottom surface. In this case, the number of corners is 4 Can be considered).
  • Example 1 the same covering layer as that of Example 1 was formed on the entire surface of the base material (that is, the coating layer No. in Table 4 is the same as that of Example 1). The coating layer number is indicated).
  • Example 1 The same treatment method as in Example 1 was applied to each of the base materials on which these coating layers were formed.
  • the outer layer thickness, BZA value and removal rate in Table 4 were determined in the same manner as in Example 1.
  • the TiN layer formed on the outer layer was completely removed from the cutting edge ridge line in the line segment areas c and d except for the tip No. 33.
  • the TiN layer was left on the surface in the line segment areas c and d from the edge of the cutting edge, and the thickness indicated was the thickness of the TiN layer only.
  • the blade tip replaceable cutting tip of the example of the present invention in which the B / A value obtained from the average thickness A / zm and B ⁇ um of the outer layer is 0.9 or less is compared. Compared to the cutting edge type cutting tip of the example, the flank wear amount and chipping rate were better, and both wear resistance and toughness were highly compatible.
  • the TiN layer instead of the alumina layer the work material was welded at the cutting edge, and the work material after processing was cloudy.
  • the blade-tip-exchangeable cutting tip that is an example of the present invention has an excellent effect as compared with the blade-tip-exchangeable cutting tip of each comparative example.
  • the flank face side) and toughness were both highly compatible.
  • cemented carbide Powder composition was 1400 ° C, 1 hour sintering in a vacuum atmosphere continues, then flat polished Cutting edge SEMT13T3AGSN— G (manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.) by performing edge treatment with SiC brush on the edge of the edge and applying a horn of 0.05 mm width when viewed from the rake face side
  • a chip made of cemented carbide having the same shape as this was fabricated and used as a base material.
  • This substrate does not have a j8 layer on the surface, one surface is a rake surface, four surfaces are flank surfaces, and the rake surface and the flank surface are edge edge lines (as described above Therefore, it became a hypothetical ridge! /, Ru) and connected. There were a total of four edge edges. In addition, the intersection where two flank faces and one rake face intersect is the corner (a hypothetical intersection because the cutting edge is processed as described above). There were two.
  • ⁇ -alumina —Al 2 O 3
  • coating layer No. 8 A 0.7 m TiN film was formed (the above coating layer was referred to as coating layer No. 8).
  • Each of -13 was coated on the entire surface of the substrate.
  • the inner layer was laminated on the surface of the base material in order from the left side. Also Coating layer No. 8 ⁇ : L 1 was formed by a known thermal CVD method as with coating layer No. 7. Covering layers No. 12 to 13 were formed by a known PVD method.
  • WGC4100R manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.
  • the number of replaceable cutting tips attached to the cutter is one.
  • WGC4100R manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.
  • the number of cutting edge-exchangeable cutting tips attached to the above cutter was set to one. Evaluation: Number of defects when cutting 20 m of each cutting edge by 0.5 m. Obtaining the defect rate [Table 6]
  • the blade tip replaceable cutting tip of the example of the present invention in which the BZA value obtained from the average thickness ⁇ / ⁇ , B / zm of the outer layer is 0.9 or less is a comparative example.
  • the flank wear amount and chipping rate were better than those of the cutting edge-exchangeable cutting tips, and both wear resistance and toughness were highly compatible.
  • the work material was welded at the cutting edge, and the work material after processing was cloudy.
  • the blade-tip-exchangeable cutting tip that is an example of the present invention has an excellent effect as compared with the blade-tip-exchangeable cutting tip of each comparative example.
  • the flank face side) and toughness were both highly compatible. Note that this example shows the force shown for a cutting edge-exchangeable cutting tip with a chip breaker formed, and is effective for a cutting edge-exchangeable cutting tip without a chip breaker as described in the following examples. It is.
  • Cemented carbide powder is pressed, and then sintered in a vacuum atmosphere at 1450 ° C for 1 hour, and then subjected to flat polishing and edge treatment with a SiC brush against the edge of the edge (seen from the surface side)
  • a horn of 0.05mm width and 25 ° see Fig. 12
  • a gold chip was prepared and used as a base material. This base material does not have a chip breaker and has no j8 layer formed on the surface.
  • One surface is a rake surface, four surfaces are flank surfaces, and the rake!
  • flank face was connected by sandwiching the edge line of the blade edge (because of the blade edge processing as described above, and thus a hypothetical edge). There were a total of 4 edge edges.
  • the intersection where two flank faces and one rake face intersect is a corner (which is a hypothetical intersection because the above-mentioned cutting edge treatment is applied), and there are a total of four such corners. Were present.
  • Example 1 The same treatment method as in Example 1 was performed on each of the base materials on which these coating layers were formed.
  • the outer layer thickness, BZA value, and removal rate in Table 8 were obtained in the same manner as in Example 1.
  • the TiN layer formed on the outer layer has the edge edge line force in the line segments c and d. Completely removed.
  • the TiN layer was formed on the surface in the edge edge line force line segment areas c and d, and the thickness described was the thickness of only the TiN layer.
  • DPG4100R manufactured by Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.
  • the blade tip replaceable cutting tip of the example of the present invention in which the BZA value obtained from the average thickness ⁇ ⁇ / ⁇ , B / zm of the outer layer is 0.9 or less is that of the comparative example.
  • the flank wear amount and chipping rate were better, and both wear resistance and toughness were highly compatible.
  • the work material was welded at the cutting edge, and the work material after processing was cloudy.
  • the blade-tip-exchangeable cutting tip that is an example of the present invention has an excellent effect as compared with the blade-tip-exchangeable cutting tip of each comparative example.
  • the flank face side) and toughness were both highly compatible.
  • Example 5 alumina-A1 O, which is the outer layer of the cutting edge-exchangeable cutting tips No. 3, No. 4, No. 18, and No. 19, or
  • blade-tip-exchangeable cutting tip No. 18 three types of blade-tip-exchangeable cutting tips (blade-tip-exchangeable) were given different residual stresses by changing the conditions of the blast method adopted in the processing method. Cutting tips No. 18-2, No. 18-3 and No. 18-4) were further obtained, and the residual stress was measured in the same manner as described above. Similarly, with regard to the cutting edge replaceable cutting tip No. 19, three types of cutting edge replaceable cutting tips with different residual stresses (blade replacing replaceable cutting tips No. 19-2, No. 19-3 and No. 19—4) was obtained and the residual stress was also measured. The results are shown in Table 9 below.
  • Example 2 the residual stress was measured for the alumina-A1 O or ⁇ -A1 O) layer, which is the outer layer of the cutting edge-exchangeable cutting tips No. 33 No. 34 No. 38 and No. 40
  • Fig. 14 XV—XV cross-section as shown in Fig. 15 (part of the inclined flat surface with an inclination angle of 16 ° constituting the chip breaker) in the vertical direction indicated by the arrow in Fig. 15 ( was measured from the inclined with respect to the flat surface) (specifically measuring method was adopted sin 2 phi method using X-ray stress measurement apparatus described above).
  • This measurement region is a region that represents a part involved in cutting of the rake face.
  • blade-tip-exchangeable cutting tip No. 38 three types of blade-tip-exchangeable cutting tips (blade-tip-exchangeable) were given different residual stresses by changing the conditions of the blast method adopted in the processing method. Cutting tips No. 38-2, No. 38-3, and No. 38-4) were further obtained, and the residual stress was measured in the same manner as described above. In the same way, the cutting edge exchangeable cutting tip For No. 40, three types of cutting edge-exchangeable cutting tips (blade-changing cutting tips No. 40-2, No. 40—3 and No. 40—4) with different residual stresses were obtained. The residual stress was also measured. The results are shown in Table 10 below.
  • Example 3 alumina-A1 O, which is the outer layer of the cutting edge replaceable cutting tips No. 54, No. 55, No. 63 and No. 64
  • blade-tip-exchangeable cutting tip No. 63 three types of blade-tip-exchangeable cutting tips (blade-tip-exchangeable) were given different residual stresses by changing the conditions of the blast method adopted in the processing method. Cutting tips No. 63-2, No. 63-3 and No. 63-4) were further obtained, and the residual stress was measured in the same manner as described above. In the same manner, the three types of cutting edge-exchangeable cutting tips with different residual stresses (blank-changing cutting tips No. 64-2, No. 64-3, and No. 64-4) was obtained, and the residual stress was also measured. The results are shown in Table 11 below.
  • Example 4 the outer layer of cutting edge exchangeable cutting tips No. 78, No. 81, No. 86 and No. 90, alumina-A1 O)
  • Residual stress was measured for 2 and 3 layers. This residual stress is measured in the vicinity of a corner (actually the edge is treated !, so it is represented as a hypothetical corner) that is involved in cutting on the rake face side of these cutting edge replacement type cutting tips.
  • 13 spot T is: to measure the area indicated by (spot size diameter 0.5 mm) (concrete measurement method employs the sin 2 phi method using X-ray stress measurement apparatus described above). Note that this measurement region is a region that represents a part related to cutting of the rake face.
  • blade-tip-exchangeable cutting tip No. 86 three types of blade-tip-exchangeable cutting tips (blade-tip-exchangeable) were given different residual stresses by changing the conditions of the blast method adopted in the processing method. Cutting tips No. 86-2, No. 86-3 and No. 86-4) were further obtained, and the residual stress was measured in the same manner as described above.
  • blade replacement type cutting tip No. 90 three types of blade replacement type cutting tips with different residual stresses (blade replacement type cutting tips No. 90-2, No. 90-3 and No. 90-4) was obtained, and the residual stress was also measured. The results are shown in Table 12 below.

Landscapes

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Abstract

　本発明の刃先交換型切削チップ（１）は、基材（８）と被覆層とを有し、該被覆層は、内層と外層とを含み、該内層の各層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含む特定の層で形成され、かつ該各層のうち該外層と接する最上層はＴｉと、窒素またはホウ素の１種以上の元素と、を少なくとも含む化合物によって形成され、該外層は、アルミナ層またはアルミナを含む層により形成され、かつ切削に関与する部位において、逃げ面（３）側における平均厚みをＡμｍ、すくい面（２）側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ｂ／Ａ≦０．９となることを特徴とする。

Description

刃先交換型切削チップ
技術分野
[0001] 本発明は、刃先交換型切削チップ (スローアウエィチップと呼ぶこともある）に関する 背景技術
[0002] 従来より、着脱自在に工具に取り付けて被削材を切削加工する刃先交換型切削チ ップが知られている。このような刃先交換型切削チップは、耐摩耗性や靭性を向上さ せることを目的として、超硬合金やサーメットからなる基材上にセラミックス等の硬質 被膜を形成する構成のものが多数提案されて 、る。
[0003] そして、このような構成の刃先交換型切削チップにぉ 、ては、硬質被膜の組成を変 更したり、硬質被膜の厚みを逃げ面上とすくい面上とで変更させたりすることにより諸 特性を向上させる試みが種々なされて！/ヽる（特開 2001— 347403号公報 (特許文献 1)、特開 2004— 122263号公報（特許文献 2)、特開 2004— 122264号公報（特 許文献 3)、特開 2004— 216488号公報 (特許文献 4) )。
[0004] しかし、昨今のように高速切削や精密切肖 ij、並びに難削材に対する高効率切削等 が要求される中、このような各種切削に必要とされる耐摩耗性と靭性とを高度に両立 させ、かつ表面層の剥離を高度に防止した刃先交換型切削チップは未だ開発され ていない現状にある。
特許文献 1：特開 2001— 347403号公報
特許文献 2：特開 2004— 122263号公報
特許文献 3：特開 2004— 122264号公報
特許文献 4：特開 2004— 216488号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは 、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させ、かつ表面層の剥離を高度に防止した刃先交 換型切削チップを提供することにある。特に、靭性と逃げ面側の耐摩耗性との両立が 要求されるねずみ铸鉄の高速切削や難削材切削に有効な刃先交換型切削チップを 提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明者は、上記課題を解決するために、切削加工時における刃先交換型切削 チップと被削材との接触状態を鋭意研究したところ、図 1に示したように刃先交換型 切削チップ 1の刃先稜線 4の周辺部が被削材 5に接し、逃げ面 3が被削材 5と対面す るのに対してそのすくい面 2が切り屑 6側に位置する切削状況において、被覆層の厚 みが薄くなる程靭性の向上には有利となること、および逆に耐摩耗性を向上させるた めには被覆層の厚みを厚くする方が有利となること、という相反する特性が要求され ることが明ら力となった。さらに、被覆層の表面層としてアルミナを含む層を使用する と被削材の溶着を防止できるという有利な効果が得られる反面、該層はその直下に 存在する下層との関係で容易に剥離するという問題を有することが明らかとなった。 そして、さらに研究を進めたところ、ねずみ铸鉄の高速切削や難削材切削において は逃げ面の耐摩耗性を向上させることが特に有利となること、およびアルミナを含む 層の下層として特定の組成を有する層を形成させると耐剥離性が特段に向上するこ とが明ら力となった。本発明は、これらの知見に基づきさらに研究を重ねることにより ついに完成させるに至ったものである。
[0007] すなわち、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換 型切削チップであって、該基材は、少なくとも 1つの逃げ面と少なくとも 1つのすくい面 とを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記被覆層は、 1以 上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この内層を形成する 各層は、元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via族元素、 A1および Siからなる 群力 選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群か ら選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合物によって形成され、かつ該 各層のうち上記外層と接する最上層は Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、 を少なくとも含む化合物によって形成され、上記外層は、アルミナ層またはアルミナを 含む層により形成され、この外層は、切削に関与する部位において、上記逃げ面側 における平均厚みを A/z m、上記すくい面側における平均厚みを B /z mとした場合に 、 B/A≤0. 9となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
[0008] また、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切 削チップであって、該基材は、少なくとも 2つの逃げ面と、少なくとも 1つのすくい面と 、少なくとも 1つのコーナーとを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで 繋がり、上記コーナーは、 2つの上記逃げ面と 1つの上記すくい面とが交差する交点 であり、上記被覆層は、 1以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを 含み、この内層を形成する各層は、元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via族 元素、 A1および S もなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸素 およびホウ素力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合物 によって形成され、かつ該各層のうち上記外層と接する最上層は Tiと、窒素またはホ ゥ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物によって形成され、上記外層は、 アルミナ層またはアルミナを含む層により形成され、切削に関与する上記コーナーを 通り、そのコーナーを構成する 2つの上記逃げ面がなす角度を上記すくい面上にお V、て 2等分し、かつ上記すく 、面から上記 2つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線 上において、この外層は、上記コーナーから上記逃げ面側に 0.5mm以上 lmm以下 となる線分区域における平均厚みを A m、上記コーナーから上記すくい面側に 0.5 mm以上 lmm以下となる線分区域における平均厚みを B μ mとした場合に、 BZA ≤0. 9となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
[0009] ここで、上記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物 は、 TiB N (ただし式中、 X、 Yはそれぞれ原子％であって、 0. 001 <X/ (X+Y)
X Υ
< 0. 04である）で表される硼窒化チタンであることが好ましぐまた TiB N O (ただ
X Y Z
し式中、 X、 Y、 Ζはそれぞれ原子0 /0であって、 0. 0005<Χ/ (Χ+Υ+Ζ) < 0. 04 であり、かつ 0く ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)く 0. 5である）で表される硼窒酸化チタンであること が好ましい。
[0010] また、上記外層は、切削に関与する刃先稜線部の一部または全部において形成さ れていないことが好ましぐ上記被覆層は、 0. 05 m以上 30 m以下の厚みを有 することが好ましい。 [0011] また、上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼 素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成される ことができる。
[0012] また、上記刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライスカロ ェ用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップカロェ 用、またはクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のいずれかのものとすることができ る。
発明の効果
[0013] 本発明の刃先交換型切削チップは、上述の通りの構成を有することから、耐摩耗性 と靭性とを高度に両立させ、かつ表面層の剥離を高度に防止することに成功したもの であり、特に、靭性と逃げ面側の耐摩耗性との両立が要求されるねずみ铸鉄の高速 切削や難削材の切削に極めて有効な性能を示す。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]切削加工時における刃先交換型切削チップと被削材との接触状態を模式的に 示した概略図である。
[図 2]本発明の刃先交換型切削チップの一例を示す概略斜視図である。
[図 3]チップブレーカを有さないネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断 面図である。
[図 4]チップブレーカを有するネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面 図である。
[図 5]チップブレーカを有さないポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断 面図である。
[図 6]チップブレーカを有するポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面 図である。
[図 7]切れ刃長さを表わした刃先交換型切削チップの模式図である。
[図 8]図 7における ocの範囲を拡大した走査電子顕微鏡写真の模式図である。
[図 9]図 7における ocの範囲を拡大した走査電子顕微鏡写真の別の模式図である。
[図 10]2つの逃げ面がなす角度を 2等分する直線 Lを表した刃先交換型切削チップ の平面図である。
[図 11]図 10の直線 Lにおける概略断面図である。
[図 12]基材の刃先処理部の一例を示した概略断面図である。
[図 13]刃先交換型切削チップのコーナー部の 1つを示す概略平面図である。
[図 14]刃先交換型切削チップの鋭角コーナー部の 1つを示す概略平面図である。
[図 15]図 14の XV— XV線の概略断面図である。
[図 16]刃先交換型切削チップの異なるコーナー部の 1つを示す概略平面図である。
[図 17]図 16の XVII— XVII線の概略断面図である。
符号の説明
[0015] 1 刃先交換型切削チップ、 2 すくい面、 3 逃げ面、 4 刃先稜線、 5 被削材、 6 切り屑、 7 貫通孔、 8 基材、 9 コーナー、 11 被覆層、 12 内層、 13 外層。 発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明で は、図面を用いて説明している力 本願の図面において同一の参照符号を付したも のは、同一部分または相当部分を示している。また、各図面はあくまでも説明用の模 式的なものであって、被覆層の膜厚と基材とのサイズ比やコーナーのアール (R)の サイズ比は実際のものとは異なっている。
[0017] <刃先交換型切削チップ >
本発明の刃先交換型切削チップは、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有 するものである。そして、本発明の刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミ ル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リー マ加工用、タップカ卩ェ用およびクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のものとして特 に有用である。
[0018] なお、本発明は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプの ヽずれの刃先交換型 切削チップに対しても有効であり、またチップブレーカが形成されて!、るものおよびそ れが形成されて 、な 、ものの両者 、ずれに対しても有効である。
[0019] <基材>
本発明の基材を構成する材料としては、このような刃先交換型切削チップの基材と して知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができ、たとえば超硬合金 ( たとえば WC基超硬合金、 WCの他、 Coを含み、あるいはさらに Ti、 Ta、 Nb等の炭 化物、窒化物、炭窒化物等を添加したものも含む）、サーメット (TiC、 TiN、 TiCN等 を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス (炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒 化アルミニウム、酸ィ匕アルミニウム、およびこれらの混合体など）、立方晶型窒化硼素 焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体等を挙げることができる。
[0020] また、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えな 、。たとえ ば、超硬合金の場合はその表面に脱 j8層が形成されていたり、サーメットの場合に は表面硬化層が形成されて ヽても良ぐこのように表面が改質されて ヽても本発明の 効果は示される。
[0021] また、基材の形状は、このような刃先交換型切削チップの基材の形状として知られ る従来公知のものを特に限定なく採用することができる。たとえば、基材表面 (上面） に平行な断面形状で表せば、菱形、正方形、三角形、円形、楕円形等の形状のもの が含まれる。
[0022] そして、このような基材 8は、たとえば図 2に示すように少なくとも 1つの逃げ面 3と少 なくとも 1つのすくい面 2とを有する構造を備えたものであり、この逃げ面 3とすくい面 2 とは刃先稜線 4を挟んで繋がり、この刃先稜線 4が被削材に対する切削作用の中心 的作用点となる。より好ましくは、このような基材 8は、少なくとも 2つの逃げ面 3と、少 なくとも 1つのすくい面 2と、少なくとも 1つのコーナー 9とを有する構造を備えたもので あり、このコーナー 9は 2つの逃げ面 3と 1つのすくい面 2とが交差する交点であり、切 削作用の最も中心的作用点となる場合が多い。
[0023] なお、本願で用いる逃げ面、すくい面、刃先稜線およびコーナー等という表現は、 基材の表面部だけではなく刃先交換型切削チップ 1の最表面部に位置する部分や 面とともに、後述する内層や外層等の各層の表面部や内部等に位置する相当部分 をも含む概念である。
[0024] また、上記刃先稜線 4は図 2では直線状に形成されているがこれのみに限られるも のではなぐたとえば円周状のもの、波打ち状のもの、湾曲状のもの、または屈折状 のものも含まれる。また、このような刃先稜線やコーナー、あるいはその他の稜に対し ては、面取り加工および Zまたはコーナーのアール (R)付与カ卩ェ等の刃先処理カロェ を施すことができるが、このような刃先処理加工等により刃先稜線が明瞭な稜を構成 しなくなつたり、コーナーが明瞭な交点を形成しなくなった場合には、そのような刃先 処理加工等がされたすくい面および逃げ面に対して刃先処理加工等がされない状 態を想定してそれぞれの面を幾何学的に延長させることにより双方の面が交差する 稜ゃ交点を仮定的な稜ゃ交点と定め、その仮定的に定められた稜を刃先稜線とし、 仮定的に定められた交点をコーナーとするものとする。なお、すくい面と逃げ面とが 刃先稜線を挟んで繋がると ヽぅ表現および刃先稜線を有すると ヽぅ表現は、 Vヽずれも 刃先稜線に対して上記のような刃先処理力卩ェが施された場合も含むものとする。また 、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点という表現およびその交点がコー ナ一となるという表現は、いずれもそのコーナーに対して上記のような刃先処理カロェ が施された場合も含むものとする。
[0025] また図 2においては、すくい面 2は平坦な面として示されている力 必要に応じてす くい面は他の構造、たとえばチップブレーカ等を有していてもよい。同じことが逃げ面 3にも当てはまる。また、逃げ面 3は図 2において平坦な面として示されているが、必 要に応じて (複数の面区域に区分する）面取りをしまたは別の仕方で平坦な面と異な る形状や曲面にしたり、チップブレーカを設けた形状にすることもできる。
[0026] なお、本発明の基材には、刃先交換型切削チップ 1を工具に取り付ける固定孔とし て使用される貫通孔 7が、上面と底面を貫通するように形成されていても良い。必要 に応じ、この固定孔の他にまたはその代わりに、別の固定手段を設けることもできる。
[0027] く被覆層〉
本発明の被覆層 11は、たとえば図 3〜図 6に示したように上記基材 8上に形成され るものであって、 1以上の層からなる内層 12 (図面では便宜的に 1の層として表されて いる）とその内層 12上に形成された外層 13とを含むものである。以下、内層 12と外 層 13とに分けて説明する。
[0028] なお、図 3および図 4は、ネガティブタイプ（すくい面 2と逃げ面 3とが 90° 以上の角 度をなして交差するもの）の刃先交換型切削チップ 1の断面を模式的に表した概略 断面図であり、図 3はチップブレーカを有さず、図 4はチップブレーカを有するもので ある。図 5および図 6は、ポジティブタイプ (すくい面 2と逃げ面 3とが鋭角をなして交差 するもの）の刃先交換型切削チップ 1の断面を模式的に表した概略断面図であり、図 5はチップブレーカを有さず、図 6はチップブレーカを有するものである。
[0029] また、被覆層の厚み（内層と外層とからなる全体の厚み）は、 0. 05 m以上 30 m 以下であることが好ましい。その厚みが 0. 05 m未満の場合、耐摩耗性等の諸特 性の向上作用が十分に示されないためである。一方、 30 mを超えてもそれ以上の 諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無 視する限りその厚みは 30 m以上としても何等差し支えなぐ本発明の効果は示さ れる。このような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、 その断面を SEM (走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより測定することがで きる。
[0030] <内層 >
本発明の内層は、上記基材と後述の外層との間に 1以上の層として形成されるもの であり、刃先交換型切削チップの耐摩耗性ゃ靭性等の諸特性を向上させる作用を有 するものである。通常、この内層は、基材の全面を覆うようにして形成されていること が好ましい。
[0031] そしてこの内層を形成する各層は、元素周期律表の IVa族元素 (Ti、 Zr、 Hf等）、 V a族元素（V、 Nb、 Ta等）、 Via族元素（Cr、 Mo、 W等）、 Alおよび Siからなる群から 選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ば れる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合物によって形成することができる。な お、これらの化合物の組成比 (原子比）は、従来公知のように前者の元素と後者の元 素との原子比が必ずしも 1 : 1に限定されるわけではなぐ前者の元素 1に対して、後 者の元素を 0. 5〜1程度とすることができる（たとえば Ti Nとした場合であって a + b
a b
= 100原子％とする場合、 bは 35〜50原子％程度となる)。また、後者の元素が複数 の元素で構成される場合は、各元素の原子比は必ずしも等比に限定されるわけでは なぐ従来公知の原子比を任意に選択することができる。したがって、以下の実施例 等において当該化合物を表す場合において特に断りのない場合は、その化合物を 構成する原子比は従来公知の原子比を任意に選択することができるものとする。 [0032] このような化合物をより具体的に挙げると、たとえば TiC、 TiN、 TiCN、 TiCNO、 Ti B、 TiBN、 TiBNO、 TiCBN、 ZrC、 ZrO、 HfC、 HfN、 TiAlN、 AlCrN、 CrN、 V
2 2
N、 TiSiN、 TiSiCN、 AlTiCrN、 TiAlCN、 ZrCN、 ZrCNO、 A1N、 A1CN、 ZrN、 TiAlC等を挙げることができる。
[0033] そして、このような内層を形成する各層のうち、後述の外層と接する最上層は Tiと、 窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物によって形成されるこ とが必要である。これにより、後述の外層、すなわちアルミナ層またはアルミナを含む 層が剥離することを極めて有効に防止することができるという極めて有利な効果が示 される。これは、恐らく上記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも 含む化合物からなる層と、アルミナ層またはアルミナを含む層との間で極めて高!、密 着性が得られるためであると考えられる。
[0034] 従来、このようなアルミナ層またはアルミナを含む層の下層としては TiCN層を形成 することが知られていたが、本発明者の研究により、アルミナ層またはアルミナを含む 層が剥離するのはこの TiCN層との密着性不良によることが主な原因であることが明 らかとなり、上記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合 物からなる層を採用したことにより、正しくこの TiCN層が有していた密着性不良の問 題を一掃したものである。したがって、上記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素 と、を少なくとも含む化合物には、 TiCNは含まれない。
[0035] このような Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物とし ては、 TiN、 TiBN、 TiCBN、 TiBNO、 TiCNO等を挙げることができる。なお、これ らの化合物は、非化学量論域の組成を有することができる。
[0036] そして特に、この化合物としては、 TiB N (ただし式中、 X、 Yはそれぞれ原子％で
X Y
あって、 0. 001 <X/ (X+Y) < 0. 04である）で表される硼窒化チタン、または TiB
X
N O (ただし式中、 X、 Y、 Ζはそれぞれ原子％であって、 0· 0005<Χ/ (Χ+Υ+Ζ
Υ Ζ
) < 0. 04であり、かつ 0く ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)く 0. 5である）で表される硼窒酸化チタン であることが好ましい。これらの化合物を使用すれば、アルミナ層またはアルミナを含 む層との間で特に優れた密着性が得られるからである。
[0037] 上記 TiB Nにおいて、 XZ (X+Y)が 0. 001以下〖こなると、外層に対して優れた 密着性を示さない場合があり、逆に 0. 04以上になると、被削材との反応性が高くなり この層が表面に露出した場合に被削材と反応して、その溶着物が刃先に強固に付 着し被削材の外観を害する場合がある。 XZ (X+Y)は、より好ましくは 0. 003く X / (Χ+ΥΧ Ο. 02である。なお、上記式において Tiと ΒΝの合計との原子比は、既 に説明したように 1:1である必要はな!/、。
[0038] また、上記 TiB N Oにおいて、 XZ (X+Y+Z)が 0. 0005以下になると、外層に
X Υ Ζ
対して優れた密着性を示さない場合があり、逆に 0. 04以上になると、被削材との反 応性が高くなりこの層が表面に露出した場合に被削材と反応して、その溶着物が刃 先に強固に付着し被削材の外観を害する場合がある。 Χ/ (Χ+Υ+Ζ)は、より好ま しくは 0. 003<Χ/ (Χ+Υ+Ζ) < 0. 02である。また、 ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)が 0. 5以上 になると、膜の硬度は高くなるものの靭性が低下し耐欠損性が低くなつてしまう場合 がある。 ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)は、より好ましくは 0. 0005<Ζ/ (Χ+Υ+Ζ) < 0. 3である 。なお、上記式において Tiと ΒΝΟの合計との原子比は 1:1である必要はない。
[0039] このような内層は、公知の化学的蒸着法 (CVD法）、物理的蒸着法 (PVD法、スパ ッタリング法等を含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるも のではない。たとえば、刃先交換型切削チップがドリル力卩ェ用やエンドミルカ卩ェ用と して用いられる場合、内層は抗折カを低下させることなく形成できる PVD法により形 成することが好ましい。また、内層の膜厚の制御は、成膜時間により調整を行なうと良 い。
[0040] また、公知の CVD法を用いて内層を形成する場合には、 MT—CVD (medium t emperature CVD)法により形成された層を含むことが好ましい。特にその方法に より形成した耐摩耗性に優れる炭窒化チタン (TiCN)層を含むことが最適である。従 来の CVD法は、約 1020〜1030°Cで成膜を行なうのに対して、 MT— CVD法は約 850〜950°Cという比較的低温で行なうことができるため、成膜の際加熱による基材 のダメージを低減することができる。したがって、 MT— CVD法により形成した層は、 基材に近接させて備えることがより好ましい。また、成膜の際に使用するガスは、二トリ ル系のガス、特にァセトニトリル（CH CN)を用いると量産性に優れて好ましい。なお
3
、上記のような MT—CVD法により形成される層と、 HT—CVD (high temperatur e CVD、上記でいう従来の CVD)法により形成される層とを積層させた複層構造の ものとすることにより、これらの被覆層の層間の密着力が向上する場合があり、好まし い場合がある。
[0041] このような内層の厚み（2以上の層として形成される場合は全体の厚み）は、 0. 05 μ m以上 30 μ m以下であることが好ましい。厚みが 0. 05 μ m未満では耐摩耗性等 の諸特性の向上作用が十分に示されず、逆に 30 mを超えてもそれ以上の諸特性 の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限 りその厚みは 30 m以上としても何等差し支えなぐ本発明の効果は示される。この ような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面 を SEM (走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより測定することができる。
[0042] <外層 >
本発明の外層は、上記の内層上に 1以上の層として形成されるものであって、アル ミナ層またはアルミナを含む層により形成される。そして、該外層の厚みは、切削に関 与する部位において、上記逃げ面側における平均厚みを A m、上記すくい面側に おける平均厚みを B mとした場合に、 B/A≤0. 9となることを特徴とするものであ る。このように外層（最表層）をアルミナ層またはアルミナを含む層により形成し、かつ その厚みを切削に関与する部位において逃げ面に比しすくい面側である規定値以 上に薄くすることにより、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させ、特に靭性と逃げ面側 の耐摩耗性との両立に成功したものである。
[0043] なお、ここで 、うアルミナ（酸ィ匕アルミニウム、 Al O )は、その結晶構造は特に限定
2 3
されず、 a -Al O、 κ -Al Ο、 y— Al Oまたはアモルファス状態の Al Oが含ま
2 3 2 3 2 3 2 3 れるとともに、これらが混在した状態も含まれる。またアルミナを含むとは、その層の一 部として少なくともアルミナを含んで 、ること（50質量％以上含まれて ヽればアルミナ を含むものとみなす)を意味し、その残部は前述の内層を形成する化合物や、 ZrO、
2
Y O (アルミナに Zrや Yが添加されたとみることもできる）等によって構成することがで
2 3
き、また塩素、炭素、ホウ素、窒素等を含んでいても良い。
[0044] また、このようなアルミナ層またはアルミナを含む層は、圧縮応力を有していることが 好ましぐこれにより靭性を効果的に向上させることができる。この場合、すくい面の圧 縮応力を逃げ面の圧縮応力よりも大きくすることにより、靭性をさらに向上させることが できるため好ましい。
[0045] そして、特に好ましくは、アルミナ層またはアルミナを含む層は、すくい面の切削に 関与する部位において圧縮応力を有していることが好適である。最も直接的に靭性 の向上に寄与することができるからである。
[0046] なお、導入する圧縮応力の制御は、内層上にー且外層を均一な厚みで形成した後 に、ブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を外層に対して施すことにより調整 することが好ましい。このように圧縮応力を制御する方法としては、ー且外層を均一な 厚みで形成した後にブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施す方法を採 用することが有効である。なお、ブラスト処理を行なう場合は、すくい面に対してほぼ 垂直方向からスラリーを照射することにより、効果的にすくい面上の外層の厚みを薄 くし、表面粗さを平滑ィ匕することができるため好ましい。しかし、すくい面に対して所定 の角度を有する方向からスラリーを照射することにより複数の面を同時に処理するこ ともできる。カロえて、これらの処理を行なうことにより、被覆層の少なくとも 1層に対して 圧縮応力を発生させ、以つて刃先強度を向上させることができるというメリットが享受さ れる。
[0047] ここで、圧縮応力とは、このような被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種で あって、「―」（マイナス）の数値 (単位:本発明では「GPa」を使う）で表される応力をい う。このため、圧縮応力が大きいという概念は、上記数値の絶対値が大きくなることを 示し、また、圧縮応力が小さいという概念は、上記数値の絶対値が小さくなることを示 す。因みに、引張応力とは、被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種であって 、「 +」（プラス）の数値で表される応力をいう。なお、単に残留応力という場合は、圧 縮応力と引張応力との両者を含むものとする。
[0048] そして、このような圧縮応力は、その絶対値が 0. lGPa以上の応力であることが好 ましぐより好ましくは 0. 2GPa以上、さらに好ましくは 0. 5GPa以上の応力である。そ の絶対値が 0. lGPa未満では、十分な靭性を得ることができない場合があり、一方、 その絶対値は大きくなればなる程靭性の付与という観点からは好ましいが、その絶対 値が 8GPaを越えると被覆層自体が剥離することがあり好ましくない。 [0049] なお、上記残留応力は、 X線応力測定装置を用いた sin2 φ法により測定することが できる。そしてこのような残留応力は被覆層中の圧縮応力が付与される領域に含まれ る任意の点 10点（これらの各点は当該層の該領域の応力を代表できるように互いに 0. 1mm以上の距離を離して選択することが好ましい）の応力を該 sin2 φ法により測 定し、その平均値を求めることにより測定することができる。
[0050] このような X線を用いた sin2 φ法は、多結晶材料の残留応力の測定方法として広く 用いられているものであり、たとえば「X線応力測定法」（日本材料学会、 1981年株 式会社養賢堂発行)の 54〜67頁に詳細に説明されている方法を用いれば良い。
[0051] また、上記残留応力は、ラマン分光法を用いた方法を利用することにより測定する ことも可能である。このようなラマン分光法は、狭い範囲、たとえばスポット径 1 μ mと V、つた局所的な測定ができると!、うメリットを有して 、る。このようなラマン分光法を用 いた残留応力の測定は、一般的なものであるがたとえば「薄膜の力学的特性評価技 術」（サイペック（現在リアライズ理工センターに社名変更）、 1992年発行）の 264〜2 71頁に記載の方法を採用することができる。
[0052] さらに、上記残留応力は、放射光を用いて測定することもできる。この場合、被覆層 の厚み方向で残留応力の分布を求めることができるというメリットがある。
[0053] 本発明は、切削に関与する部位において、上記の如く外層の厚みを逃げ面側に比 しすくい面側において薄く制御することにより、特に逃げ面側の耐摩耗性を維持しつ つチップ全体の靭性を飛躍的に向上させることに成功したものである。すなわち、耐 摩耗性の向上は被覆層の厚みを厚くすることにより達成されることから、とりわけ逃げ 面側においてその効果が顕著に発揮される構成とした。また、靭性の向上は被覆層 の厚みを薄くすることにより達成される力 S、特に靭性が必要とされるすくい面側におい てその効果が顕著に発揮される構成とした。そして、これら両構成を組み合せること により、靭性の向上と耐摩耗性の向上という相反する特性の両立に成功したものであ る。
[0054] ここで、切削に関与する部位とは、刃先交換型切削チップの形状、被削材の種類 や大きさ、切削加工の態様等により異なるものであるが、通常被削材が接触する（ま たは最接近する）刃先稜線から逃げ面側およびすく!ヽ面側にそれぞれ 3mmの幅を 有して広がった領域を意味するものとする。
[0055] また、上記逃げ面側における平均厚み A/z mおよび上記すくい面側における平均 厚み B /z mとは、それぞれ上記領域内において互いに異なる 10点の測定ポイントに おける厚みの平均値を意味するものとする。なお、厚みの測定方法としては、上記と 同様の測定方法を採用することができ、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、そ の断面を SEM (走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより測定することができ る。
[0056] 上記 BZA値は、より好ましくは BZA≤0. 7、さらに好ましくは BZA≤0. 5である。
BZA値が 0. 9を超えると、耐摩耗性と靭性とを両立させる作用、特に耐摩耗性を向 上させる作用を示さなくなる。この点、 BZA値が 1以下となっても 0. 9を超えると耐摩 耗性と靭性とを両立させる作用を示さなくなる。また、 BZA値の下限は 0. 3以上とす ることが好ましい。これは 0. 3未満になるとすくい面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、 すくい面側における耐摩耗性に問題を有することになる。
[0057] なお、外層に対する上記のような厚みの制御は、内層上にー且外層を均一で比較 的厚い厚みで形成した後に、ブラスト処理、ブラシ処理、バレル処理等を外層に対し て施すことによりその厚みを調整することが好ま 、。このように外層の厚みを制御す る方法としては、他の方法としてたとえば外層を形成する場合に直接的に制御して形 成する方法も採用し得る力 厚みの薄い外層をある領域の全体に亘つて均一な厚み で直接的に形成することは困難なため、上述のようにー且外層を均一で比較的厚い 厚みで形成した後にブラスト処理やブラシ処理を施す方法を採用することが特に有 効である。なお、ブラスト処理を行なう場合は、すくい面に対してほぼ垂直方向カもブ ラストを照射することにより、効果的にすく ヽ面上の外層の厚みを薄くすることができ るため好ましい。しかし、すくい面に対して所定の角度を有する方向からブラストを照 射することにより複数の面を同時に処理することもできる。
[0058] さらに、このような外層は、特に図 10および図 11に示したように切削に関与するコ ーナー 9 (図面のように刃先処理されて!、る場合は仮定的なコーナー）を通り、そのコ ーナー 9を構成する 2つの逃げ面がなす角度をすくい面上において 2等分し、かつす くい面 2から上記 2つの逃げ面 3が交差する稜へと繋がる直線 L (図 10ではこの直線 Lはすく 、面 2上のみに表されて 、るが 2つの逃げ面が交差する稜（図面のように刃 先処理されて 、る場合はアールの中間に位置する部分を仮定的な稜とする）〖こも繋 がる）上において、そのコーナー 9から逃げ面 3側に 0.5mm以上 lmm以下となる線 分区域 cにおける平均厚みを A m、コーナー 9からすくい面 2側に 0.5mm以上 lm m以下となる線分区域 dにおける平均厚みを B /z mとした場合に、 B/A≤0. 9となる ことが特に好ましい。このように規定することにより、耐摩耗性と靭性との両立をさらに 効果的に達成させることが可能となり、特に、靭性と逃げ面側での耐摩耗性との両立 に極めて有効となる。
[0059] ここで、切削に関与するコーナーとは、実際に被削材が接触する (または最接近す る）コーナーを含むとともに、コーナー近傍の刃先稜線に被削材が接触し、該コーナ 一もその切削に実質的に関与するような場合 (たとえば温度が上昇するような場合） を含むものである。しかし、単に切削加工時の被削材の切り屑が飛散して接触するよ うなコーナ一は含まれな!/、。
[0060] また、コーナーおよび稜が刃先処理されている場合は、 2つの逃げ面が交差する稜 とは、 2つの逃げ面を繋げるアール部の中間を通る直線を仮定的な稜とし、この仮定 的な稜と仮定的なコーナーとを結ぶ直線をいうものとする（図 10および図 11参照)。
[0061] また、上記線分区域 cおよび dを、上記のように各々 0. 5mm以上 lmm以下の範囲 と規定したのは、切削され極めて高温となった被削材の切り屑がこの規定範囲内の 領域に接触する確率が高ぐこのため耐摩耗性および靭性等の特性に最も大きな影 響を与えるものと推測されるためである。
[0062] また、上記 BZA値は、より好ましくは BZA≤0. 7、さらに好ましくは BZA≤0. 5 である。 BZA値が 0. 9を超えると、上記同様耐摩耗性と靭性との両立を達成させる ことができなくなる。この点、 BZA値が 1以下となっても 0. 9を超えると耐摩耗性と靭 性との両立を達成させることができなくなるものである力 これは前記と同様の理由に よるものと考えられる。また、 BZA値の下限は 0. 3以上とすることが好ましい。これは 0. 3未満になるとすくい面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、すくい面側での耐摩耗性 が問題となる力 である。
[0063] なお、ここで!/、う平均厚み A μ mおよび Β μ mとは、それぞれ上記線分区域 c、 dに おいて互いに異なる 10点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとし、 厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。また、刃 先交換型切削チップに複数のコーナーが存在する場合は、切削に関与する可能性 のある全てのコーナーについて上記の BZA値の関係が成立する必要がある。
[0064] このような外層は、公知の化学的蒸着法、または物理的蒸着法 (スパッタリング法を 含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるものではない。
[0065] 本発明の外層は、後述のように切削に関与する刃先稜線部の一部または全部にお V、て形成されて!、な 、（すなわち内層が表面に露出する）部分を除き刃先交換型切 削チップの最外層となるものであって、上述の通り耐摩耗性と靭性とを両立させる作 用を奏するものである。なお、このような優れた作用を阻害しない範囲内で外層の表 面にさらに別の層を形成しても差し支えない。このような層としては、たとえば TiN、 Ti CN、 ZrN、 Cr、 Al、 CrN、 A1N、 VN等を挙げることができる。し力し、これらの層は 切削に関与する部位から除去されていることが必要であり、その部位においてはアル ミナ層またはアルミナを含む層が表面層を構成していることが必要である。
[0066] このような外層の厚み (外層が 2層以上積層されて形成される場合は全体の厚み） は、 0. 05 μ m以上 15 μ m以下とすることが好ましぐさらに好ましくは 0. 1 μ m以上 10 μ m以下である。 0. 05 μ m未満では、所定部位に均一に被覆することが工業的 に困難となる。また、 15 mを超えても機能に大差なぐ却って経済的に不利となる。 この厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。
[0067] 一方、このような外層は、図 7〜図 9に表したように切削に関与する刃先稜線部の一 部または全部にぉ 、て形成されて 、な 、ことが好ま U、。このようにアルミナ層または アルミナを含む層である外層を上記のような特定の部位で設けないことにより、さらに 良好な耐溶着性が得られるという優れた効果が奏される。
[0068] ここで、切削に関与する刃先稜線部とは、実際に被削材が接触する（または最接近 する）刃先稜線部を含むとともに、刃先稜線部近傍に被削材が接触し、該刃先稜線 部もその切削に実質的に関与するような場合 (たとえば温度が上昇するような場合） を含むものである。しかし、単に切削加工時の被削材の切り屑が飛散して接触するよ うな刃先稜線部は含まれな 、。 [0069] また、刃先稜線部とは、図 8や図 9における領域 aによって示されるような領域であり 、より具体的には刃先稜線 (前述のような刃先処理加工がなされている場合には仮定 的な稜を 、う）力も逃げ面側およびすく 、面側にそれぞれ 2000 μ m以下の幅を有し て広がった領域をいう。当然この領域は、コーナーを含み得るものであるとともに、切 削に関与する部位の一部となり得るものである。
[0070] なお、外層が形成されていないとする判断は、切削に関与する刃先稜線部におけ る切れ刃長さの 10%以上の領域で形成されていなければ、外層が形成されていな いとみなすものとし、上記のような優れた効果が示される。そして、その形成されてい ない領域は好ましくは 50%以上、より好ましくは 100% (すなわちその領域の全部）で あり、その領域が広がるにつれ効果はより優れたものとなる。ここで、上記切れ刃長さ とは、切削に関与する刃先稜線部の刃先稜線に平行な方向の長さをいう。
[0071] そして、外層が形成されていないとする判断のより具体的な方法は、走査電子顕微 鏡で刃先交換型切削チップを観察して刃先稜線部の外層の存在状態を確認できる 写真撮影を行なうことにより実行され、その写真上で切れ刃長さに相当する刃先稜線 に平行な任意の線を引き、その線上で外層が存在しな 、領域をパーセンテージで表 わしたものとする。
[0072] 図 7〜9は、上記の方法をより具体的に図示したもの（走査電子顕微鏡写真を模式 化した図）である。すなわち、図 7における αの範囲が切れ刃長さを表わしている。図 8および図 9は、 αの範囲の拡大図であり、図 8が切削に関与する刃先稜線部の全部 にお ヽて外層が形成されて ヽな ヽ場合であり、図 9が切削に関与する刃先稜線部の 一部にお 1、て外層が形成されて 、な 、場合である。
[0073] そして、図 8および図 9において、刃先稜線と平行な線 bを引き、この線 b上で外層 が形成されていない部分の長さを測定する。図 8では、線 b上に外層が全く存在せず 、したがって外層が形成されていない範囲が 100% (全部）となる。一方、図 9の場合 、線 b上に外層が形成されていない部分 (bl、 b3、 b5)が存在し、 (bl +b3 +b5) / (bl +b2+b3 +b4 +b5)で計算されるパーセンテージが外層が形成されていない 範囲の比率となる。なお、上記線 bは、刃先稜線部の中央を通る線を選択するものと する。 [0074] なお、外層が形成されていない範囲には、内層が表面に露出することとなる力 か かる内層の露出部は内層の最上層によって構成されて 、ても良 、し、ある 、はさらに その下層の内層が略同心状に現れるような構成であってもよい。
[0075] また、このように外層が形成されていない領域を形成する方法は、従来公知の種々 の方法を採用することができ、その方法は何等限定されるものではない。たとえば、 内層上に外層を形成した後に、外層を形成しな！ヽ所定領域の外層に対してブラスト 処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施すことによって該外層を除去することによ り形成させることができる。しかし、このような方法のみに限られるものではない。
[0076] <実施例 >
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され るものではない。
[0077] <実施例 1 >
1. 7質量％の TiC、 1. 0質量％の TaC、 1. 1質量％の NbC、 6. 0質量％の Coお よび残部 WCからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 143 0°C、 1時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対して SiCブラシによる 刃先処理（すくい面側から見て 0. 05mm幅のホーニングを施す）を行なうことにより、 切削チップ CNMA120408 (JIS B 4120 : 1998)の形状の超硬合金製チップを 作製し、これを基材とした。この基材は、表面に脱 |8層を有さず、 2つの面がすくい面 となり、 4つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の 通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであつ た。刃先稜線は、計 8つ存在した。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する 交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている） であり、このようなコーナーは計 8つ存在した (ただし、ここで用いたチップは、その形 状から、上面または下面力 観察した場合に 80° の頂角をなすコーナーを切削用 途に用いることが多ぐこの場合コーナー数は 4と考えることができる)。
[0078] この基材の全面に対して、下層力 順に下記の層を被覆層として公知の熱 CVD法 により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、 0. 3 mの TiN、 6. 5 μ mの Ti CN (MT—CVD法により形成）、 1.： mの TiCN (HT—CVD法により形成）およ び 0. の TiBN (TiB N :X/ (X+Y) =0. 019)をそれぞれ内層として形成し
X Υ
、これらの内層の最上層である TiBN層上にこれと接するように外層として 3. 7 μ ηιの aアルミナ（ α -A1 Ο )を形成し、さらにその上に 0.6 μ mの TiNを形成した（以上の
2 3
被覆層を被覆層 No. 1とする）。
[0079] 以下同様にして、この被覆層 No. 1に代えて下記の表 1に記載した被覆層 No. 2
〜7をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。
[0080] [表 1]
Figure imgf000022_0001
注) No.3の TiBNは、 丁18；< /(ズ+丫)=0.029)でぁる。
No.4の TiCNOは、 TiCxNYOz(X/(X+Y+Z) =0.69, Z/(X+Y+Z)=0.08)である。
Νο.4の α_ΑΙ203は Zr元素を 0.18質量％含む （E PMA (電子プローブ微量分析） 結果） 。
No.5の T i BNは、 T i B XN Y (X/ (Χ+Υ) =0.011 )である。
No.6の TiGBNは、 TiCxBvNz(Y/(X+Y+Z) =0.012, X/(X+Y+Z)=0.44)である。
No.7の TiBNOは、 Ti8xNY0z(X/(X+Y+Z) =0.031、 Z/(X+Y+Z)=0.20)である。
[0081] 上記表 1において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また 各層は、全て公知の熱 CVD法により形成した（MT— CVDの表示のあるものは MT — CVD法（成膜温度 900°C)〖こより形成し、 HT—CVDの表示のあるものは HT—C VD法 (成膜温度 1000°C)により形成した)。
[0082] そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、公知のブラスト法 (研磨材粒子：ァ ルミナサンド 120番（平均粒径 100 μ m)、圧力： 0. 3MPa)、ブラシ法（ダイヤモンド ブラシ使用）、またはバレル法を用いて次の 8種類の処理方法 A〜Hを各々実施した
[0083] (処理方法 A)
被覆層に対してブラスト法およびブラシ法による処理を全く行なわな力つた。
[0084] (処理方法 B)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラシ法によ る処理を行なった。
[0085] (処理方法 C)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラスト法に よる処理を行なった。
[0086] (処理方法 D)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラシ法によ る処理を行なった後、さらにブラスト法による処理を行なった。
[0087] (処理方法 E)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラスト法に よる処理を行なった後、さらにブラシ法による処理を行なった。
[0088] (処理方法 F)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラシ法によ る処理を行なった後、さらにバレル法による処理を行なった。
[0089] (処理方法 G)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにブラスト法に よる処理を行なった後、さらにバレル法による処理を行なった。 [0090] (処理方法 H)
被覆層に対して外層の厚みが表 2〜表 3記載の平均厚みとなるようにバレル法によ る処理を行なった後、さらにブラスト法による処理を行なった。
[0091] なお、表 2〜表 3における外層の厚みは、前述の図 11に示したように切削に関与す るコーナー（すなわち以下の切削試験を実施したコーナー）を通り、そのコーナーを 構成する 2つの逃げ面がなす角度をすく 、面上にお 1、て 2等分し、かつすくい面から 2つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、そのコーナー力 逃げ面側 に 0.5mm以上 lmm以下となる線分区域 cにおける平均厚みを A /z m、そのコーナ 一からすくい面側に 0.5mm以上 lmm以下となる線分区域 dにおける平均厚みを B μ mとし、 BZA値を求めた。
[0092] ただし、被覆層 No. 1を形成した刃先交換型切削チップにおいては、チップ No.lと チップ No.14を除き、外層上に形成された TiN層を刃先稜線力も線分区域 cおよび d において完全に除去した。チップ No.lとチップ No.14は、刃先稜線から線分区域 c および dにお 、て表面に TiN層を形成したままとし、記載されて!ヽる厚みも TiN層の みの厚みを記した。
[0093] また、表 2〜表 3において、除去率とは、切削に関与する刃先稜線部 (切れ刃長さを 50 /z mとし、図 9のように領域 aの中央部に線 bを引くものとする）において、前述の方 法により求めた外層が形成されて 、な 、パーセンテージを示して 、る。この外層を形 成しない領域は、上記の処理方法によりその部分の外層を除去することにより形成し た。
[0094] このようにして、以下の表 2〜表 3に記載した 32種類の刃先交換型切削チップ No. l〜No. 32を製造した。表中に「*」の記号を付したものが本発明の実施例であり、 それ以外のものは比較例である。
[0095] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 1〜32について、下記条件で旋削切 削試験を行な 、、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定する (耐摩 耗性試験により逃げ面摩耗量を測定し、靭性試験により欠損率を測定した)とともに、 耐摩耗性試験において 1分切削後の刃先への被削材の溶着状態および被削材カロ 工面の状態をそれぞれ観察した。その結果を以下の表 2〜表 3に示す。なお、逃げ 面摩耗量は、小さい数値のもの程、耐摩耗性に優れていることを示し、欠損率は、小 さい数値のもの程、靭性に優れていることを示している。また、刃先への被削材の溶 着量が多い程、被削材の面粗度が悪ィヒすることを示し、被削材加工面の状態は鏡面 に近い程、良好であることを示している。
[0096] <旋削切削試験の条件 >
(耐摩耗性試験）
被削材: FC250丸棒
切削速度： 360mZmin.
送り： 0. 25mmZrev.
切込み： 2. Omm
切削油：無し
切削時間： 15分
(靭性試験）
被削材: FC200角棒
切削速度： 130mZmin.
り： 0. 45mmz rev.
切込み： 2. Omm
切削油：無し
切削時間： 5分
評価 : 20切れ刃を 5分間切削した場合の欠損数力 欠損率を求める
[0097] [表 2]
刃先へ 切削 被覆層 処理 外 B B/A 除去 逃げ面 欠損 の被削 被削材 チップ N o. 方法 A B 値 率 摩耗置 率 材の溶 加工面
N o. ti m U m (%) (mm) (%) 着状態 の状態
1 1 A 0.6 0.6 1.00 0 0.199 100 多い 白濁
(TiN) (TiN)
2 2 A 2.1 2.1 1.00 0 0.218 80 無し ほぼ鏡面
3 3 A 1.8 1.8 1.00 0 0.214 85 無し ほぼ銪面
4 4 A 2.8 2.8 1.00 0 0.200 90 無し ほぼ親面
5 5 A 2.4 2.4 1.00 0 0.213 80 無し ほぼ鏡面
6 6 A 7.9 7.9 1.00 0 0.173 95 無し ほぼ餽面
7 7 A 2.5 2.5 1.00 0 0.210 80 無し ほぼ鏡面
8 1 B 3.4 3.3 0.97 0 0.198 90 無し ほぼ銪面
* 9 τ E 3.3 2.8 0.84 0 0.195 55 無し ほぼ競面
* 1 0 1 E 3.3 1.8 0.55 0 0.196 50 無し ほぼ蛾面
1 1 Ί D 3.3 2.4 0.73 0 0.195 55 無し ほぼ鏡面
* 1 2 1 D 3.2 1.6 0.50 0 0.195 45 無し ほぼ镜面
1 3 Ί C 3.0 1.0 0.33 0 0.196 40 無し ほぼ鏡面
1 4 C 0.5 0.3 0.60 0 0.196 95 やや多い やや白溷
1
(TiN) (TiN)
* 1 5 2 B 2.0 1.7 0.85 0 0.213 45 無し ほ (ま錢面
1 6 2 C 2.0 1.3 0.65 0 0.214 40 無し ほぼ鏑面 3]
刃先へ 切削 被覆 s 処理 外層 B/A 除去 逃げ面 欠損 の被削 被削材 チップ N o . 方法 A B 値 率 庫耗量 率 材の溶 加工面
N o. U m m (%) (mm) (%) 蓊状態 の状態
* 1 7 3 B 1.6 0.8 0.50 0 0.207 35 無し ほぽ銪面
* 1 8 3 C 1.6 1.0 0.63 0 0.208 40 無し ほぽ銪面
* 1 9 4 B 2.5 1.7 0.68 0 0.196 40 無し ほぼ鏡面
* 20 4 C 2.5 2.0 0.80 0 0.195 40 無し ほぼ旗面
* 2 1 5 B 2.1 1.6 0.76 0 0.208 40 無し ほほ篪面
* 2 2 5 C 2.1 1.2 0.57 0 0.207 35 無し ほぼ銪面
* 2 3 6 B 7.5 6.1 0.81 0 0.169 40 無し ほぽ餓面 本 2 4 6 C 7.4 5.8 0.78 0 0.168 40 無し ほぼ銪面
* 2 5 7 B 2.2 1.5 0.68 0 0.205 40 無し ほぼ銪面
* 2 6 7 C 2.0 1.0 0.50 0 0.205 35 無し ほぼ銪面
* 2 7 5 D 2. 1 1.6 0.76 12 0.184 35 無し ほぼ銪面
* 2 8 5 F 2. 1 1.6 0.76 24 0.173 30 無し ほぼ錢面
* 29 5 G 2.1 1.2 0.57 38 0.164 25 無し ほぼ銪面
* 3 0 5 E 2.1 1.0 0.48 57 0.153 20 無し ほぼ銪面
* 3 1 5 E 2.0 1.1 0.55 79 0.147 10 無し ほぼ鏝面
* 3 2 5 G 2.0 1.1 0.55 100 0.142 5 無し ほぼ銪面
[0099] 表 2〜表 3より明らかなように、上記の外層の平均厚み A m、 B/z m力ら求められ る BZA値が 0.9以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の 刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性 と靭性とが高度に両立されたものであった。また、表面がアルミナ層ではなく TiN層と なっているものは切れ刃において被削材が溶着し、加工後の被削材も白濁していた
[0100] 以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型 切削チップに比し優れた効果を有して 、ることは明らかであり、耐摩耗性 (特に逃げ 面側）と靭性とを高度に両立できるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカ が形成されている刃先交換型切削チップの場合について示した力、以下の実施例で 述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有 効である。
[0101] <実施例 2>
0.8質量％の TaC、 5.0質量％の Coおよび残部 WC力 なる組成の超硬合金粉 末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 1450°C、 1時間焼結し、その後平坦研磨処理 および刃先稜線に対して SiCブラシによる刃先処理 (すくい面側から見て 0. 05mm 幅のホー-ングを施す）を行なうことにより、切削チップ CNMN120408N—UX (住 友電工ハードメタル (株)製)の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基 材とした。この基材は、チップブレーカを有さないとともに表面に脱 j8層が 15 m形 成されており、 2つの面がすくい面となり、 4つの面が逃げ面となるとともに、そのすく V、面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理がされて 、るので仮定的な稜とな つている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計 8つ存在した。また、 2つの 逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされて V、るので仮定的な交点となって 、る）であり、このようなコーナーは計 8つ存在した（た だし、ここで用いたチップは、その形状から、上面または下面から観察した場合に 80 ° の頂角をなすコーナーを切削用途に用いることが多ぐこの場合コーナー数は 4と 考えることができる）。
[0102] 続いて以下の表 4に記載したように、この基材の全面に対して実施例 1と同様の被 覆層を各々形成した (すなわち、表 4における被覆層 No.は実施例 1の被覆層 No. を示す)。
[0103] そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例 1と同じ処理方法を各々実 施した。なお、表 4における外層の厚み、 BZA値および除去率は実施例 1と同様に して求めたものである。また、被覆層 No. 1を形成した刃先交換型切削チップにおい ては、チップ No.33を除き、外層上に形成された TiN層を刃先稜線から線分区域 c および dにおいて完全に除去した。チップ No.33は、刃先稜線から線分区域 cおよび dにおいて表面に TiN層を形成したままとし、記載されている厚みも TiN層のみの厚 みを記した。
[0104] このようにして、表 4に記載した 20種類の刃先交換型切削チップ No. 33〜No. 52 を製造した。表中に「*」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外の ものは比較例である。
[0105] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 33〜52について、下記条件で旋削 切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定するとと もに、耐摩耗性試験において 10分切削後の刃先への被削材の溶着状態および被 削材加工面の状態をそれぞれ観察した。その結果を以下の表 4に示す。
[0106] <旋削切削試験の条件 >
(耐摩耗性試験）
被削材:インコネル 718
切削速度： 40mZmin.
り： 0. 3mmZrev.
切込み： 1. Omm
切削油：有り
切削時間： 5分
(靭性試験）
被削材: FC250角棒
切削速度： 140mZmin.
り： 0. 5mmZrev.
切込み： 2. Omm
切削油：無し
切削時間： 5分
評価：20切れ刃を 5分間切削した場合の欠損数力 欠損率を求める
[0107] [表 4]
刃先へ 切削 被覆層 処理 外層 B/A 除去 逃げ面 欠損 の被削 被削材 チップ N o. 方法 A B 値 率 摩耗置 率 材の溶 加工面
N o. m U m (%) (mm) (%) 着状態 の状態
33 1 A 0.6 0.6 1.00 0 0.248 100 多い 白溧
(Ti ) (TiN)
34 2 A 2.1 2.1 1.00 0 0.298 90 多い 白濁
35 4 A 2.8 2.8 1.00 0 0.235 90 多い 白通
36 5 A 2.4 2.4 1.00 0 0.251 95 多い 白濁
3フ 7 A 2.5 2.5 1.00 0 0.276 90 多い 白濁
* 38 1 C 3.2 1.6 0, 50 0 0.237 65 多い 白溷
39 1 B 3.2 3.2 1.00 0 0.247 95 無し 光沢有リ
* 40 2 C 2.0 1.7 0.85 0 0.297 60 無し 光沢有リ
* 41 2 B 1.8 1.2 0.67 0 0.286 55 無し 光沢有り
* 42 2 C 1.6 0.4 0.25 0 0.279 50 無し 光沢有り
* 43 4 B 2.6 2.0 0.77 0 0.227 55 無し 光沢有り
44 4 C 2.5 1.1 0.44 0 0.222 50 無し 光沢大
* 45 5 B 2.0 1.4 0.70 0 0.245 50 無し 光沢有り
* 46 5 C 1.9 0.8 0.42 0 0.241 45 無し 光沢有リ
* 47 7 C 2.4 2.1 0.88 11 0.270 50 無し 光沢有り
* 48 7 F 2.3 1.8 0.78 28 0.248 45 無し 光沢大
* 49 7 G 2.4 2.1 0. B8 40 0.236 40 無し 光沢有リ
* 50 7 G 2.4 2.1 0.88 61 0.229 35 無し 光沢有り
* 5 1 7 G 2.4 2.1 0.68 80 0.218 30 無し 光沢大
52 7 G 2.4 2.1 0.88 100 0.208 25 無し 光沢有リ
[0108] 表 4より明らかなように、外層の平均厚み A/z m、 B^u mから求められる B/A値が 0 .9以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型 切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高 度に両立されたものであった。また、表面がアルミナ層ではなく TiN層となっているも のは切れ刃において被削材が溶着し、加工後の被削材も白濁していた。
[0109] 以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型 切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性 (特に逃げ 面側）と靭性とを高度に両立できるものであった。
[0110] く実施例 3 >
1.3質量0 /0の TaC、 10.5質量％の Coおよび残部 WC力もなる組成の超硬合金粉 末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 1400°C、 1時間焼結し、その後平坦研磨処理 および刃先稜線に対して SiCブラシによる刃先処理 (すくい面側から見て 0. 05mm 幅のホー-ングを施す）を行なうことにより、切削チップ SEMT13T3AGSN— G (住 友電工ハードメタル (株)製)の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基 材とした。この基材は、表面に脱 j8層を有さず、 1つの面がすくい面となり、 4つの面 が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理 がされて 、るので仮定的な稜となって！/、る）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線 は、計 4つ存在した。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナ 一（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このよ うなコーナ一は計 4つ存在した。
[0111] この基材の全面に対して、下層力 順に下記の層を被覆層として公知の熱 CVD法 により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、 0. 4 mの TiN、 2. 3 mの Ti CN (MT— CVD法により形成）、および 0. の TiBN (TiB N :X/ (X+Y) =0
X Υ
. 030)をそれぞれ内層として形成し、これらの内層の最上層である TiBN層上にこれ と接するよう〖こ外層として 2. 2 mの αアルミナ（ — Al O )を形成し、さらにその上
2 3
に 0.7 mの TiNを形成した（以上の被覆層を被覆層 No. 8とする）。
[0112] 以下同様にして、この被覆層 No. 8に代えて下記の表 5に記載した被覆層 No. 9
〜 13をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。
[0113] [表 5]
Figure imgf000032_0001
記表 5において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また 被覆層 No. 8〜： L 1は、被覆層 No. 7と同様全て公知の熱 CVD法により形成した。被 覆層 No. 12〜13は公知の PVD法により形成した。
[0115] そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例 1と同じ処理方法を各々実 施した。
[0116] このようにして、以下の表 6〜表 7に記載した 25種類の刃先交換型切削チップ No.
53〜No. 77を製造した。表中に「*」の記号を付したものが本発明の実施例であり、 それ以外のものは比較例である。なお、表 6〜表 7における外層の厚み、 BZA値お よび除去率は実施例 1と同様にして求めたものである。ただし、被覆層 No. 8を形成 した刃先交換型切削チップにおいては、チップ No.53とチップ No.59を除き、外層 上に形成された TiN層を刃先稜線力 線分区域 cおよび dにおいて完全に除去した 。チップ No.53とチップ No.59は、刃先稜線力も線分区域 cおよび dにおいて表面に TiN層を形成したままとし、記載されて!ヽる厚みも TiN層のみの厚みを記した。
[0117] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 53〜77について、下記条件でフライ ス切削試験を行ない、逃げ面摩耗量と欠損率を測定するとともに、耐摩耗性試験に おいて 10m切削後の刃先への被削材の溶着状態および被削材加工面の状態をそ れぞれ観察した。その結果を以下の表 6〜表 7に示す。
[0118] <フライス切削試験の条件 >
(耐摩耗性試験）
被削材: FC250
切削速度： 400m,min.
送り： 0. 25mmZ刃
切込み： 2. Omm
切削油：有り
切削距離： 10m
カッター： WGC4100R (住友電工ハードメタル (株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は 1枚とした
(靭性試験）
被削材： SCM440 (3枚重ね） 切削速度： 200mZmin.
送り： 0. 45mm/刃
切込み： 2. Omm
切削油：無し
切削距離: 0. 5m
カッター： WGC4100R (住友電工ハードメタル (株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は 1枚とした 評価： 20切れ刃をそれぞれ 0. 5m切削した場合の欠損数力 欠損率を求める [表 6]
Figure imgf000034_0001
[表 7] 刃先へ 切削 被覆屠 処理 外層 B/A 除去 逃げ面 欠損 の被削 被削材 チップ o. 方法 A B 値 率 摩耗 率 材の溶 加工面
N o. μ m β m (%) (mm; (%) 着状態 の状態
* 66 1 2 C 1.7 1.0 0.59 0 0.224 45 無し 光沢有リ
* 67 1 3 C 1.0 0.6 0.60 0 0.228 45 無し 光沢有リ
* 68 8 E 1.8 1.4 0.78 22 0.185 55 無し ほぼ銪面
* 69 8 G 1.8 1.4 0.78 42 0.187 50 無し ほぼ鏺面
70 8 E 1.8 1.4 0.78 61 0.175 30 無し ほほ錶面
* 7 1 S D 1.8 1.4 0.78 81 0.168 20 無し ほぼ銪面
* 72 8 E 1.8 1.4 0.78 100 0.161 5 無し ほぼ鏟面
* フ 3 9 E 1.8 0.9 0.50 55 0.185 40 無し ほぼ銪面
* 74 1 0 D 2.0 1.6 0.80 51 0.182 35 無し ほぼ鏡面
* 75 1 1 E 0.9 0.5 0.56 72 0.173 35 無し ほぼ鏡面
76 1 2 H 1.7 1.0 0.59 62 0.210 15 無し ほぼ鏟面
* 77 1 3 D 1.0 0.6 0.60 80 0.212 15 無し ほぼ銪面
[0121] 表 6〜表 7より明らかなように、外層の平均厚み Α/ζπι、 B/zmから求められる BZA 値が 0.9以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交 換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性と が高度に両立されたものであった。また、表面がアルミナ層ではなく TiN層となってい るものは切れ刃において被削材が溶着し、加工後の被削材も白濁していた。
[0122] 以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型 切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性 (特に逃げ 面側）と靭性とを高度に両立できるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカ が形成されている刃先交換型切削チップの場合について示した力 以下の実施例で 述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有 効である。
[0123] <実施例 4>
0.6質量％の TaC、 0.3質量％の Cr C、 8.2質量％の Coおよび残部 WCからな
3 2
る組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で 1450°C、 1時間焼結し、 その後平坦研磨処理および刃先稜線に対して SiCブラシによる刃先処理 (すく 、面 側から見て 0.05mm幅 25° のホー-ングを施す、図 12参照）を行なうことにより、 JIS B4120 ( 1998改）規定の切削チップ SPGN 120408の形状と同形状の超硬合 金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、チップブレーカを有さないととも に表面に脱 j8層が形成されておらず、 1つの面がすくい面となり、 4つの面が逃げ面 となるとともに、そのすく!、面と逃げ面とは刃先稜線 (上記の通り刃先処理がされて 、 るので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計 4っ存 在した。また、 2つの逃げ面と 1つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通 り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナー は計 4つ存在した。
[0124] 続いて以下の表 8に記載したように、この基材の全面に対して実施例 3と同様の被 覆層を各々形成した (すなわち、表 8における被覆層 No.は実施例 3の被覆層 No. を示す)。
[0125] そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例 1と同処理方法を各々実施 した。なお、表 8における外層の厚み、 BZA値および除去率は実施例 1と同様にし て求めたものである。ただし、被覆層 No. 8を形成した刃先交換型切削チップにおい ては、チップ No.78とチップ No.84を除き、外層上に形成された TiN層を刃先稜線 力も線分区域 cおよび dにおいて完全に除去した。チップ No.78とチップ No.84は、 刃先稜線力 線分区域 cおよび dにおいて表面に TiN層を形成したままとし、記載さ れて 、る厚みも TiN層のみの厚みを記した。
[0126] このようにして、表 8に記載した 22種類の刃先交換型切削チップ No. 78〜No. 99 を製造した。表中に「*」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外の ものは比較例である。
[0127] そして、これらの刃先交換型切削チップ No. 78〜99について、下記条件でフライ ス切削試験を行な!/、、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定すると ともに、耐摩耗性試験にお！、て 10m切削後の刃先への被削材の溶着状態および被 削材加工面の状態をそれぞれ観察した。その結果を以下の表 8に示す。
[0128] <フライス切削試験の条件 >
(耐摩耗性試験）
被削材: FC200
切削速度： 380mZmin. 送り： 0. 3mmZ刃
切込み： 2. Omm
切削油：有り
切削距離： 10m
カッター： DPG4100R (住友電工ハードメタル (株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は 1枚とした (靭性試験）
被削材: FC250 (3枚重ね）
切削速度： 250mZmin.
送り： 0, 55mmZ刃
切込み： 2. Omm
切削油：無し
切削距離: 0. 5m
カッター： DPG4100R (住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は 1枚とした 評価： 20切れ刃をそれぞれ 0. 5m切削した場合の欠損数力 欠損率を求める [表 8]
刃先へ 切削 被覆層 処理 外層 B/A 除去 逃げ面 欠損 の被削 被削材 チップ N o . 方法 A B 値 率 縻耗量 率 材の溶 加工面
N o. m m (%) (mm) (¾) 藩状態 の状態
7 8 8 A 0.7 0.7 1.00 0 0.244 100 多い 白 JS
CTiN) CTiN)
7 9 9 A 1.9 1.9 1.00 0 0.250 95 多い 白濁
80 1 0 A 2.2 2.2 1.00 0 0.229 95 多い 白濁
8 1 1 1 A 2.2 2.2 1.00 0 0.221 95 多い 白 ¾
82 1 2 A 1.8 1.8 1.00 0 0.265 85 多い 白濁
83 1 3 A 1.2 1.2 1.00 0 0.289 80 多い 白濁
84 8 C 0.6 0.2 0.33 0 0.241 100 多い 白港
(環 (TiN)
8 5 8 C 2.0 1.9 0.95 0 0.238 90 無し 光沢有リ
* 86 δ c 1, 7 1.3 0.76 0 0.212 70 無し 光沢有リ
* 8 7 8 c 1.7 0.9 0.53 0 0.200 65 無し 光沢有り
* 88 9 c 1.8 0,9 0.50 0 0.211 65 無し 光沢有リ
* s g 1 0 c 1.9 1.5 0.80 0 0.203 70 無し 光沢有り
* 90 1 1 c 0.8 0.4 0.56 0 0.199 65 無し 光沢有り
* g 1 1 2 c 1.7 0.9 0.53 0 0.237 45 無し 光沢有リ
* 9 2 1 3 c 0.9 0.6 0.67 0 0.240 50 無し 光沢有リ
* 93 8 E 1.7 1.3 0.76 24 0.186 55 無し ほほ鏑面
* 94 8 G 1.7 1.3 0.76 44 0.197 55 無し ほぼ鎧面
* 95 8 E 1.7 1.3 0.76 63 0.185 35 無し 1ま 1ま 面
* 96 8 D 1.7 1.3 0.76 84 0.184 20 無し ほぼ鏡面
* 97 8 E 1.7 1.3 0.76 100 0.173 5 無し ほぼ鏑面
* 98 9 E 1.8 0.9 0.50 52 0.205 35 無し ほぼ銪面
* 99 1 3 D 0.9 0.6 0.67 83 0.230 15 無し (ま (ま 面
[0130] 表 8より明らかなように、外層の平均厚み Α/ζπι、 B/zmから求められる BZA値が 0 .9以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型 切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高 度に両立されたものであった。また、表面がアルミナ層ではなく TiN層となっているも のは切れ刃において被削材が溶着し、加工後の被削材も白濁していた。
[0131] 以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型 切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性 (特に逃げ 面側）と靭性とを高度に両立できるものであった。
[0132] <実施例 5> 実施例 1において、刃先交換型切削チップ No. 3、 No. 4、 No. 18および No. 19 の外層であるアルミナ -A1 Oまたは
2 3 κ -A1 O )層について残留応力を測定し
2 3
た。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップのすくい面側の切削に 関与するコーナー 9 (実際は刃先処理されて!ヽるので仮定的なコーナーとして表され ている）の近傍である図 13のスポット T (スポットサイズ：直径 0.5mm)で示される領域 を測定した (具体的測定方法は、上述の X線応力測定装置を用いた sin2 φ法を採用 した)。なお、この測定領域は、すくい面の切削に関与する部位を代表する領域であ る。
[0133] 一方、上記の刃先交換型切削チップ No. 18について、処理方法で採用したブラス ト法の条件を変えることにより異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削 チップ（刃先交換型切削チップ No. 18— 2、 No. 18— 3および No. 18—4)をさらに 得、上記と同様にして残留応力を測定した。また、同様にして刃先交換型切削チップ No. 19についても、異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削チップ（ 刃先交換型切削チップ No. 19— 2、 No. 19— 3および No. 19— 4)を得、これらに ついても残留応力を測定した。その結果を以下の表 9に示す。
[0134] そして、これらの刃先交換型切削チップについて、実施例 1と同様にして逃げ面摩 耗量および欠損率を測定した。これらの結果を同じく表 9に示す。なお、表 9中、「*」 の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
[0135] [表 9]
切削チップ 残留応力 欠損率 逃げ面摩耗量
N o . (G P a) (%) (mm)
3 0.2 85 0.214
* 1 8 -0.2 40 0.208
1 8 -2 -1.1 25 0.205
1 8-3 2.8 10 0.201
* 1 8-4 0.0 55 0.208
4 0.2 90 0.200
* 1 9 -0.1 40 0.196
* 1 9- 2 -1.3 20 0.196
* 1 9- 3 -3.1 10 0.192
* 1 9- 0.0 60 0.196
[0136] 表 9の結果より明らかなように、すくい面の切削に関与する部位において、外層であ るアルミナ層が圧縮応力を有すると優れた靭性が示され、特にその圧縮応力が大き くなる程、靭性 (耐欠損性)がさらに向上することが確認できた。
[0137] <実施例 6>
実施例 2において、刃先交換型切削チップ No.33 No.34 No.38および No. 40の外層であるアルミナ -A1 Oまたは κ -A1 O )層について残留応力を測定
2 3 2 3
した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップのすくい面側の切削 に関与するコーナーの近傍である図 14のスポット S (スポットサイズ：直径 0.5mm)で 示される領域（当該領域は、図 14の XV— XV断面である図 15に示されているように チップブレーカを構成する傾斜角 16° の傾斜平坦面の一部である）に対して図 15 の矢印で示した垂直方向 (傾斜平坦面に対する)から測定した (具体的測定方法は、 上述の X線応力測定装置を用いた sin2 φ法を採用した)。なお、この測定領域は、す くい面の切削に関与する部位を代表する領域である。
[0138] 一方、上記の刃先交換型切削チップ No.38について、処理方法で採用したブラス ト法の条件を変えることにより異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削 チップ（刃先交換型切削チップ No.38— 2 No.38— 3および No.38—4)をさらに 得、上記と同様にして残留応力を測定した。また、同様にして刃先交換型切削チップ No. 40についても、異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削チップ（ 刃先交換型切削チップ No. 40- 2, No. 40— 3および No. 40— 4)を得、これらに ついても残留応力を測定した。その結果を以下の表 10に示す。
[0139] そして、これらの刃先交換型切削チップについて、実施例 2と同様にして逃げ面摩 耗量および欠損率を測定した。これらの結果を同じく表 10に示す。なお、表 10中、「 *」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
[0140] [表 10]
Figure imgf000041_0001
[0141] 表 10の結果より明らかなように、すくい面の切削に関与する部位において、外層で あるアルミナ層が圧縮応力を有すると優れた靭性が示され、特にその圧縮応力が大 きくなる程、靭性 (耐欠損性)がさらに向上することが確認できた。
[0142] <実施例 7>
実施例 3において、刃先交換型切削チップ No. 54、 No. 55、 No. 63および No. 64の外層であるアルミナ -A1 O
2 3または κ -A1 O )
2 3層について残留応力を測定 した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップのすくい面側の切削 に関与するコーナーの近傍である図 16のスポット U (スポットサイズ：直径 0.5mm)で 示される領域（当該領域は、図 16の XVII— XVII断面である図 17に示されているよう にチップブレーカを構成する傾斜角 20° の傾斜平坦面の一部である）に対して図 1 7の矢印で示した垂直方向 (傾斜平坦面に対する)から測定した (具体的測定方法は 、上述の X線応力測定装置を用いた sin2 φ法を採用した)。なお、この測定領域は、 すくい面の切削に関与する部位を代表する領域である。
[0143] 一方、上記の刃先交換型切削チップ No. 63について、処理方法で採用したブラス ト法の条件を変えることにより異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削 チップ（刃先交換型切削チップ No. 63 - 2, No. 63— 3および No. 63— 4)をさらに 得、上記と同様にして残留応力を測定した。また、同様にして刃先交換型切削チップ No. 64についても、異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削チップ（ 刃先交換型切削チップ No. 64— 2、 No. 64— 3および No. 64—4)を得、これらに っ 、ても残留応力を測定した。その結果を以下の表 11に示す。
[0144] そして、これらの刃先交換型切削チップについて、実施例 3と同様にして逃げ面摩 耗量および欠損率を測定した。これらの結果を同じく表 11に示す。なお、表 1 1中、「 *」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
[0145] [表 11]
Figure imgf000042_0001
表 11の結果より明らかなように、すくい面の切削に関与する部位において、外層で あるアルミナ層が圧縮応力を有すると優れた靭性が示され、特にその圧縮応力が大 きくなる程、靭性 (耐欠損性)がさらに向上することが確認できた。 [0147] <実施例 8 >
実施例 4において、刃先交換型切削チップ No. 78、 No. 81、 No. 86および No. 90の外層であるアルミナ -A1 O )
2 3層について残留応力を測定した。この残留応 力の測定は、これらの刃先交換型切削チップのすくい面側の切削に関与するコーナ 一 9 (実際は刃先処理されて!、るので仮定的なコーナーとして表されて 、る）の近傍 である図 13のスポット T (スポットサイズ：直径 0.5mm)で示される領域を測定した（具 体的測定方法は、上述の X線応力測定装置を用いた sin2 φ法を採用した)。なお、こ の測定領域は、すくい面の切削に関与する部位を代表する領域である。
[0148] 一方、上記の刃先交換型切削チップ No. 86について、処理方法で採用したブラス ト法の条件を変えることにより異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削 チップ（刃先交換型切削チップ No. 86- 2, No. 86— 3および No. 86—4)をさらに 得、上記と同様にして残留応力を測定した。また、同様にして刃先交換型切削チップ No. 90についても、異なった残留応力を付与した 3種類の刃先交換型切削チップ（ 刃先交換型切削チップ No. 90— 2、 No. 90— 3および No. 90—4)を得、これらに ついても残留応力を測定した。その結果を以下の表 12に示す。
[0149] そして、これらの刃先交換型切削チップについて、実施例 4と同様にして逃げ面摩 耗量および欠損率を測定した。これらの結果を同じく表 12に示す。なお、表 12中、「 *」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
[0150] [表 12]
Figure imgf000044_0001
[0151] 表 12の結果より明らかなように、すくい面の切削に関与する部位において、外層で あるアルミナ層が圧縮応力を有すると優れた靭性が示され、特にその圧縮応力が大 きくなる程、靭性 (耐欠損性)がさらに向上することが確認できた。
[0152] 以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なった力 上述 の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初カゝら予定してい る。
[0153] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求 の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が 含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲
[1] 基材 (8)と、該基材 (8)上に形成された被覆層 (11)とを有する刃先交換型切削チ ップ（1)であって、
前記基材 (8)は、少なくとも 1つの逃げ面（3)と少なくとも 1つのすくい面（2)とを有し 前記逃げ面 (3)と前記すく!、面 (2)とは、刃先稜線 (4)を挟んで繋がり、 前記被覆層 (11)は、 1以上の層からなる内層（12)とその内層（12)上に形成され た外層（13)とを含み、
前記内層（12)を形成する各層は、元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via 族元素、 A1および S もなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸 素およびホウ素力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合 物によって形成され、かつ該各層のうち前記外層（13)と接する最上層は Tiと、窒素 またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物によって形成され、 前記外層 (13)は、アルミナ層またはアルミナを含む層により形成され、
前記外層 (13)は、切削に関与する部位において、前記逃げ面（3)側における平 均厚みを A/z m、前記すくい面（2)側における平均厚みを B mとした場合に、 B/ A≤0. 9となることを特徴とする刃先交換型切削チップ（1)。
[2] 前記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物は、 TiB
X
N (ただし式中、 X、 Yはそれぞれ原子％であって、 0· 001 <Χ/ (Χ+Υ) < 0. 04
Υ
である）で表される硼窒化チタンであることを特徴とする請求項 1記載の刃先交換型 切削チップ（1)。
[3] 前記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物は、 TiB
X
N O (ただし式中、 X、 Y、 Ζはそれぞれ原子％であって、 0· 0005<Χ/ (Χ+Υ+Ζ
Υ Ζ
) < 0. 04であり、かつ 0く ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)く 0. 5である）で表される硼窒酸化チタン であることを特徴とする請求項 1記載の刃先交換型切削チップ（1)。
[4] 前記外層 (13)は、切削に関与する刃先稜線部の一部または全部において形成さ れて 、な 、ことを特徴とする請求項 1記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
[5] 前記被覆層 (11)は、 0. 05 m以上 30 m以下の厚みを有することを特徴とする 請求項 1記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
[6] 前記基材 (8)は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼 素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成される ことを特徴とする請求項 1記載の刃先交換型切削チップ（1)。
[7] 前記刃先交換型切削チップ（1)は、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工 用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用
、またはクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のいずれかのものであることを特徴と する請求項 1記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
[8] 基材 (8)と、該基材 (8)上に形成された被覆層 (11)とを有する刃先交換型切削チ ップ（1)であって、
前記基材 (8)は、少なくとも 2つの逃げ面（3)と、少なくとも 1つのすくい面（2)と、少 なくとも 1つのコーナー（9)とを有し、
前記逃げ面 (3)と前記すく!、面 (2)とは、刃先稜線 (4)を挟んで繋がり、 前記コーナー（9)は、 2つの前記逃げ面（3)と 1つの前記すく!、面（2)とが交差する 交点であり、
前記被覆層 (11)は、 1以上の層からなる内層（12)とその内層（12)上に形成され た外層（13)とを含み、
前記内層（12)を形成する各層は、元素周期律表の IVa族元素、 Va族元素、 Via 族元素、 A1および S もなる群力も選ばれる少なくとも 1種の元素と、炭素、窒素、酸 素およびホウ素力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種の元素とにより構成される化合 物によって形成され、かつ該各層のうち前記外層（13)と接する最上層は Tiと、窒素 またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物によって形成され、 前記外層 (13)は、アルミナ層またはアルミナを含む層により形成され、 切削に関与する前記コーナー（9)を通り、そのコーナー（9)を構成する 2つの前記 逃げ面 (3)がなす角度を前記すく!ヽ面 (2)上にお 、て 2等分し、かつ前記すくい面（
2)力も前記 2つの逃げ面（3)が交差する稜へと繋がる直線上にぉ 、て、前記外層 (1
3)は、前記コーナー（9)から前記逃げ面（3)側に 0.5mm以上 lmm以下となる線分 区域における平均厚みを A m、前記コーナー（9)から前記すくい面（2)側に 0.5m m以上 lmm以下となる線分区域における平均厚みを B μ mとした場合に、 BZA≤0 . 9となることを特徴とする刃先交換型切削チップ（1)。
[9] 前記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物は、 TiB
X
N (ただし式中、 X、 Yはそれぞれ原子％であって、 0· 001 <Χ/ (Χ+Υ) < 0. 04
Υ
である）で表される硼窒化チタンであることを特徴とする請求項 8記載の刃先交換型 切削チップ（1)。
[10] 前記 Tiと、窒素またはホウ素の 1種以上の元素と、を少なくとも含む化合物は、 TiB
X
N O (ただし式中、 X、 Y、 Ζはそれぞれ原子％であって、 0· 0005<Χ/ (Χ+Υ+Ζ
Υ Ζ
) < 0. 04であり、かつ 0く ΖΖ (Χ+Υ+Ζ)く 0. 5である）で表される硼窒酸化チタン であることを特徴とする請求項 8記載の刃先交換型切削チップ（1)。
[11] 前記外層 (13)は、切削に関与する刃先稜線部の一部または全部において形成さ れて 、な 、ことを特徴とする請求項 8記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
[12] 前記被覆層 (11)は、 0. 05 m以上 30 m以下の厚みを有することを特徴とする 請求項 8記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
[13] 前記基材 (8)は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼 素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成される ことを特徴とする請求項 8記載の刃先交換型切削チップ（1)。
[14] 前記刃先交換型切削チップ（1)は、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工 用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用
、またはクランクシャフトのピンミーリングカ卩ェ用のいずれかのものであることを特徴と する請求項 8記載の刃先交換型切削チップ（ 1)。
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