JP2002263940A - 高速切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性を発揮する正面フライス工具 - Google Patents
高速切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性を発揮する正面フライス工具Info
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- JP2002263940A JP2002263940A JP2001063466A JP2001063466A JP2002263940A JP 2002263940 A JP2002263940 A JP 2002263940A JP 2001063466 A JP2001063466 A JP 2001063466A JP 2001063466 A JP2001063466 A JP 2001063466A JP 2002263940 A JP2002263940 A JP 2002263940A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 高速切削でスローアウエイチップがすぐれた
耐チッピング性を発揮する正面フライス工具を提供す
る。 【解決手段】リング状正面フライス工具本体に着脱自在
に取り付けたスローアウエイチップの、炭窒化チタン基
サーメット基体の表面に、0.5〜10μmの平均層厚
を有する硬質被覆層を蒸着形成してなるスローアウエイ
チップで構成し、(a)炭窒化チタン基サーメット基体
を、硬質相が75〜95面積%、残りが結合相と不可避
不純物からなり、かつ硬質相が、TiとMの複合炭窒化
物(ただし、MはTa,Nb,V,W,およびZrのう
ちの1種または2種以上を示す)からなる有芯構造を有
し、結合相が、Co−Ni−W系合金からなる炭窒化チ
タン系サーメットで構成し、(b)硬質被覆層を、組成
式:(Ti1-XAlX)Nを満足するTiとAlの複合窒
化物で構成し、(c)スローアウエイチップのさらい刃
の逃げ面を基体露出研磨面とする。
耐チッピング性を発揮する正面フライス工具を提供す
る。 【解決手段】リング状正面フライス工具本体に着脱自在
に取り付けたスローアウエイチップの、炭窒化チタン基
サーメット基体の表面に、0.5〜10μmの平均層厚
を有する硬質被覆層を蒸着形成してなるスローアウエイ
チップで構成し、(a)炭窒化チタン基サーメット基体
を、硬質相が75〜95面積%、残りが結合相と不可避
不純物からなり、かつ硬質相が、TiとMの複合炭窒化
物(ただし、MはTa,Nb,V,W,およびZrのう
ちの1種または2種以上を示す)からなる有芯構造を有
し、結合相が、Co−Ni−W系合金からなる炭窒化チ
タン系サーメットで構成し、(b)硬質被覆層を、組成
式:(Ti1-XAlX)Nを満足するTiとAlの複合窒
化物で構成し、(c)スローアウエイチップのさらい刃
の逃げ面を基体露出研磨面とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高い発熱を伴な
う高速切削で、スローアウエイチップがすぐれた耐チッ
ピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
する正面フライス工具に関するものである。
う高速切削で、スローアウエイチップがすぐれた耐チッ
ピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
する正面フライス工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、図2(a)に斜視図で、
図3(a)に半部切欠き正面図で、また図3(b)に半
部縦断面拡大図で例示される通り、リング状工具本体の
正面に所定間隔をもって複数個のスローアウエイチップ
(以下、単にチップと云う)を着脱自在に取り付けてなる
構造の正面フライス工具が知られている。また、上記チ
ップが、図4(a)に斜視図で、図4(b)にさらい刃
形成部分の縦断面図で例示される通り、炭窒化チタン基
サーメット(以下、単にサーメットという)の基体と、
この基体の表面に、0.5〜10μmの平均層厚で蒸着
形成してなる硬質被覆層で構成されることも知られてい
る。
図3(a)に半部切欠き正面図で、また図3(b)に半
部縦断面拡大図で例示される通り、リング状工具本体の
正面に所定間隔をもって複数個のスローアウエイチップ
(以下、単にチップと云う)を着脱自在に取り付けてなる
構造の正面フライス工具が知られている。また、上記チ
ップが、図4(a)に斜視図で、図4(b)にさらい刃
形成部分の縦断面図で例示される通り、炭窒化チタン基
サーメット(以下、単にサーメットという)の基体と、
この基体の表面に、0.5〜10μmの平均層厚で蒸着
形成してなる硬質被覆層で構成されることも知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要
求は強く、切削加工装置の高性能化とも相俟って、切削
加工は高速化の傾向にあるが、従来正面フライス工具に
おいては、これを高速切削条件で使用すると、これを構
成するチップの基体切刃部に高速切削時に発生する高熱
によって熱塑性変形が起り、これが原因で硬質被覆層に
はチッピング(微小欠け)が発生し易くなることから、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要
求は強く、切削加工装置の高性能化とも相俟って、切削
加工は高速化の傾向にあるが、従来正面フライス工具に
おいては、これを高速切削条件で使用すると、これを構
成するチップの基体切刃部に高速切削時に発生する高熱
によって熱塑性変形が起り、これが原因で硬質被覆層に
はチッピング(微小欠け)が発生し易くなることから、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、正面フライス工具のチップに着
目し、これを高速切削条件で使用してもチップがすぐれ
た耐チッピング性を発揮する正面フライス工具を開発す
べく、研究を行った結果、 (a)正面フライス工具のチップを構成する基体を、断
面の走査型電子顕微鏡による組織観察で、硬質相が75
〜95面積%を占め、残りが結合相と不可避不純物から
なる組織を示し、上記硬質相が、芯部および周辺部が実
質的にTiとMの複合炭窒化物(ただし、MはTa,N
b,V,W,およびZrのうちの1種または2種以上を
示す)[以下、(Ti,M)CNで示す]からなる有芯
構造を有し、かつ上記結合相が、結合相に占める質量%
(以下、%は質量%を示す)で、W:15〜35%、N
i:10〜50%、Co:20〜70%、を含有するC
o−Ni−W系合金(ただし、W+Ni+Co=90%
以上)からなるサーメットで構成すると、この結果のサ
ーメット基体は、特に上記の硬質相の有芯構造および結
合相のW含有によってすぐれた耐熱塑性変形性をもつよ
うになることから、高速切削時の切刃部の塑性変形が著
しく抑制され、この結果これの表面に蒸着された硬質被
覆層におけるチッピング発生も抑制されること。
上述のような観点から、正面フライス工具のチップに着
目し、これを高速切削条件で使用してもチップがすぐれ
た耐チッピング性を発揮する正面フライス工具を開発す
べく、研究を行った結果、 (a)正面フライス工具のチップを構成する基体を、断
面の走査型電子顕微鏡による組織観察で、硬質相が75
〜95面積%を占め、残りが結合相と不可避不純物から
なる組織を示し、上記硬質相が、芯部および周辺部が実
質的にTiとMの複合炭窒化物(ただし、MはTa,N
b,V,W,およびZrのうちの1種または2種以上を
示す)[以下、(Ti,M)CNで示す]からなる有芯
構造を有し、かつ上記結合相が、結合相に占める質量%
(以下、%は質量%を示す)で、W:15〜35%、N
i:10〜50%、Co:20〜70%、を含有するC
o−Ni−W系合金(ただし、W+Ni+Co=90%
以上)からなるサーメットで構成すると、この結果のサ
ーメット基体は、特に上記の硬質相の有芯構造および結
合相のW含有によってすぐれた耐熱塑性変形性をもつよ
うになることから、高速切削時の切刃部の塑性変形が著
しく抑制され、この結果これの表面に蒸着された硬質被
覆層におけるチッピング発生も抑制されること。
【0005】(b)正面フライス工具のチップを構成す
る硬質被覆層としてTiとAlの複合窒化物[以下、
(Ti,Al)Nで示す]層を適用すると、この(T
i,Al)N層は、組成式:(Ti1-XAlX)N(ただ
し、原子比で、Xは0.45〜0.75を示す)を満足
する場合、すぐれた高温強度(高温靭性)と、高い高温
硬さおよびすぐれた耐熱性を具備するようになるので、
高い発熱を伴なう高速切削ですぐれた耐チッピング性お
よび耐摩耗性を発揮すること。
る硬質被覆層としてTiとAlの複合窒化物[以下、
(Ti,Al)Nで示す]層を適用すると、この(T
i,Al)N層は、組成式:(Ti1-XAlX)N(ただ
し、原子比で、Xは0.45〜0.75を示す)を満足
する場合、すぐれた高温強度(高温靭性)と、高い高温
硬さおよびすぐれた耐熱性を具備するようになるので、
高い発熱を伴なう高速切削ですぐれた耐チッピング性お
よび耐摩耗性を発揮すること。
【0006】(c)正面フライス加工においては、基本
的に、チップのさらい刃の逃げ面が切削面に当接して移
動し、同主切刃によって切削加工が行なわれる切削態様
をとるので、前記主切刃のすくい面および逃げ面には上
記の硬質被覆層の形成が必要となるが、前記さらい刃の
逃げ面は前記硬質被覆層を必要としないこと。
的に、チップのさらい刃の逃げ面が切削面に当接して移
動し、同主切刃によって切削加工が行なわれる切削態様
をとるので、前記主切刃のすくい面および逃げ面には上
記の硬質被覆層の形成が必要となるが、前記さらい刃の
逃げ面は前記硬質被覆層を必要としないこと。
【0007】(d)その理由は以下に示す通りであるこ
と。すなわち、チップのさらい刃の逃げ面に硬質被覆層
が存在すると、これが熱伝導性の低下をもたらし、特に
高い発熱を伴なう高速切削では、熱伝導性低下が原因で
基体切刃部に熱塑性変形が発生するようになる。基体切
刃部に熱塑性変形が発生すると、主切刃に使用寿命短命
化の原因となる偏摩耗が発生するようになるばかりでな
く、硬質被覆層自体が著しく脆いものであるため基体切
刃部の熱塑性変形に満足に対応することができず、同じ
く使用寿命短命化の原因となるチッピングを起し易くな
り、さらにこのような基体切刃部の熱塑性変形および硬
質被覆層におけるチッピング発生は、切削面に沿って移
動するさらい刃の逃げ面の面荒れをもたらし、これが切
削面の表面粗さを著しく低下させる原因となるものであ
り、したがって上記チップのさらい刃の逃げ面を、図1
(a)に斜視図で、同(b)にさらい刃形成部分の縦断
面図で示される通り、硬質被覆層が存在せず、基体露出
研磨面とすると、切削時に発生した高熱は前記基体露出
研磨面から熱伝導性の良好な基体を介して直接放熱され
るようになるので、基体切刃部における熱塑性変形の発
生が抑制され、この結果偏摩耗およびチッピングの発生
がなくなり、さらい刃の逃げ面は研磨面が保持されるこ
とから、前記チップは平滑性のすぐれた切削面を形成し
ながら、すぐれた耐摩耗性を長期に発揮するようになる
こと。以上(a)〜(d)に示される研究結果を得たの
である。
と。すなわち、チップのさらい刃の逃げ面に硬質被覆層
が存在すると、これが熱伝導性の低下をもたらし、特に
高い発熱を伴なう高速切削では、熱伝導性低下が原因で
基体切刃部に熱塑性変形が発生するようになる。基体切
刃部に熱塑性変形が発生すると、主切刃に使用寿命短命
化の原因となる偏摩耗が発生するようになるばかりでな
く、硬質被覆層自体が著しく脆いものであるため基体切
刃部の熱塑性変形に満足に対応することができず、同じ
く使用寿命短命化の原因となるチッピングを起し易くな
り、さらにこのような基体切刃部の熱塑性変形および硬
質被覆層におけるチッピング発生は、切削面に沿って移
動するさらい刃の逃げ面の面荒れをもたらし、これが切
削面の表面粗さを著しく低下させる原因となるものであ
り、したがって上記チップのさらい刃の逃げ面を、図1
(a)に斜視図で、同(b)にさらい刃形成部分の縦断
面図で示される通り、硬質被覆層が存在せず、基体露出
研磨面とすると、切削時に発生した高熱は前記基体露出
研磨面から熱伝導性の良好な基体を介して直接放熱され
るようになるので、基体切刃部における熱塑性変形の発
生が抑制され、この結果偏摩耗およびチッピングの発生
がなくなり、さらい刃の逃げ面は研磨面が保持されるこ
とから、前記チップは平滑性のすぐれた切削面を形成し
ながら、すぐれた耐摩耗性を長期に発揮するようになる
こと。以上(a)〜(d)に示される研究結果を得たの
である。
【0008】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、リング状工具本体の正面に複数個
のチップを着脱自在に取り付けてなる正面フライス工具
において、(a)上記チップを、サーメット基体の表面
に、0.5〜10μmの平均層厚を有する硬質被覆層を
蒸着形成してなるチップで構成し、(b)上記サーメッ
ト基体を、断面の走査型電子顕微鏡による組織観察で、
硬質相が75〜95面積%を占め、残りが結合相と不可
避不純物からなる組織を示し、上記硬質相が、芯部およ
び周辺部が実質的に(Ti,M)CNからなる有芯構造
を有し、かつ上記結合相が、結合相に占める割合で、
W:15〜35%、Ni:10〜50%、Co:20〜
70%、を含有するCo−Ni−W系合金(ただし、W
+Ni+Co=90%以上)からなるサーメットで構成
し、(c)上記硬質被覆層を、組成式:(Ti1-XAl
X)N(ただし、原子比で、Xは0.45〜0.75を
示す)を満足する(Ti,Al)Nで構成し、(d)さ
らに、上記チップのさらい刃の逃げ面を基体露出研磨面
としてなる、高速切削でチップがすぐれた耐チッピング
性を発揮する正面フライス工具に特徴を有するものであ
る。
されたものであって、リング状工具本体の正面に複数個
のチップを着脱自在に取り付けてなる正面フライス工具
において、(a)上記チップを、サーメット基体の表面
に、0.5〜10μmの平均層厚を有する硬質被覆層を
蒸着形成してなるチップで構成し、(b)上記サーメッ
ト基体を、断面の走査型電子顕微鏡による組織観察で、
硬質相が75〜95面積%を占め、残りが結合相と不可
避不純物からなる組織を示し、上記硬質相が、芯部およ
び周辺部が実質的に(Ti,M)CNからなる有芯構造
を有し、かつ上記結合相が、結合相に占める割合で、
W:15〜35%、Ni:10〜50%、Co:20〜
70%、を含有するCo−Ni−W系合金(ただし、W
+Ni+Co=90%以上)からなるサーメットで構成
し、(c)上記硬質被覆層を、組成式:(Ti1-XAl
X)N(ただし、原子比で、Xは0.45〜0.75を
示す)を満足する(Ti,Al)Nで構成し、(d)さ
らに、上記チップのさらい刃の逃げ面を基体露出研磨面
としてなる、高速切削でチップがすぐれた耐チッピング
性を発揮する正面フライス工具に特徴を有するものであ
る。
【0009】つぎに、この発明の正面フライス工具のチ
ップを構成するサーメット基体の組成、並びに同硬質被
覆層の組成および平均層厚を上記の通りに限定した理由
を説明する。 (1)サーメット基体の組成 (a)硬質相の割合 その割合が75面積%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて、所望の耐摩耗性を確保することがで
きず、一方その割合が95面積%を超えると、焼結性が
低下し、所望の強度を確保することができなくなること
から、その割合を75〜95面積%と定めた。
ップを構成するサーメット基体の組成、並びに同硬質被
覆層の組成および平均層厚を上記の通りに限定した理由
を説明する。 (1)サーメット基体の組成 (a)硬質相の割合 その割合が75面積%未満では、相対的に結合相の割合
が多くなりすぎて、所望の耐摩耗性を確保することがで
きず、一方その割合が95面積%を超えると、焼結性が
低下し、所望の強度を確保することができなくなること
から、その割合を75〜95面積%と定めた。
【0010】(b)結合相の組成 結合相に固溶含有するW成分には、結合相の耐熱性およ
び高温強度を著しく向上させ、もってサーメット基体に
すぐれた耐熱塑性変形性を具備せしめる作用があるが、
その割合が15%未満では、所望のすぐれた耐熱塑性変
形性向上効果を確保することができず、一方その割合が
35%を超えると、結合相の靭性が低下し、切刃部にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合を15〜
35%と定めた。また、Ni成分には、硬質相との濡れ
性を向上させ、もってサーメット基体の耐チッピング性
を向上させる作用があるが、その割合が10%未満で
は、所望の耐チッピング性向上効果が得られず、一方そ
の割合が50%を超えると、結合相の耐熱性および高温
強度が低下し、これが熱塑性変形の原因となることか
ら、その割合を10〜50%と定めた。さらに、Co成
分には、焼結性を向上させ、もってサーメット基体の強
度を向上させる作用があるが、その割合が20%未満で
は、所望の強度を確保することができず、一方その割合
が70%を超えると、耐熱塑性変形性に低下傾向が現
れ、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その割合を20〜70%と定めた。なお、この場合
W+Ni+Coが90%未満になると結合相の高温強度
が急激に低下し、この結果切刃部にチッピングが発生し
易くなることから、W+Ni+Coの割合を90%以上
にしなければならない。
び高温強度を著しく向上させ、もってサーメット基体に
すぐれた耐熱塑性変形性を具備せしめる作用があるが、
その割合が15%未満では、所望のすぐれた耐熱塑性変
形性向上効果を確保することができず、一方その割合が
35%を超えると、結合相の靭性が低下し、切刃部にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合を15〜
35%と定めた。また、Ni成分には、硬質相との濡れ
性を向上させ、もってサーメット基体の耐チッピング性
を向上させる作用があるが、その割合が10%未満で
は、所望の耐チッピング性向上効果が得られず、一方そ
の割合が50%を超えると、結合相の耐熱性および高温
強度が低下し、これが熱塑性変形の原因となることか
ら、その割合を10〜50%と定めた。さらに、Co成
分には、焼結性を向上させ、もってサーメット基体の強
度を向上させる作用があるが、その割合が20%未満で
は、所望の強度を確保することができず、一方その割合
が70%を超えると、耐熱塑性変形性に低下傾向が現
れ、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その割合を20〜70%と定めた。なお、この場合
W+Ni+Coが90%未満になると結合相の高温強度
が急激に低下し、この結果切刃部にチッピングが発生し
易くなることから、W+Ni+Coの割合を90%以上
にしなければならない。
【0011】(2)硬質被覆層 (a)組成 硬質被覆層を構成する(Ti,Al)NにおけるAlは
TiNに対して耐熱性および高温硬さを向上させるため
に固溶するものであり、したがって組成式:(Ti1-X
AlX)NのX値が原子比で0.45未満では所望の耐
熱性および高温硬さを確保することができず、一方その
値が同0.75を越えると、TiNによってもたらされ
るすぐれた高温強度(高温靭性)が急激に低下するよう
になり、チッピングが発生し易くなるという理由で、X
値を原子比で0.45〜0.75と定めた。
TiNに対して耐熱性および高温硬さを向上させるため
に固溶するものであり、したがって組成式:(Ti1-X
AlX)NのX値が原子比で0.45未満では所望の耐
熱性および高温硬さを確保することができず、一方その
値が同0.75を越えると、TiNによってもたらされ
るすぐれた高温強度(高温靭性)が急激に低下するよう
になり、チッピングが発生し易くなるという理由で、X
値を原子比で0.45〜0.75と定めた。
【0012】平均層厚 (b) その平均層厚が0.5μmでは所望のすぐれた
耐摩耗性を長期に亘って確保することができず、一方そ
の平均層厚が10μmを越えると、切刃部にチッピング
が発生し易くなることから、その平均層厚を0.5〜1
0μmと定めた。
耐摩耗性を長期に亘って確保することができず、一方そ
の平均層厚が10μmを越えると、切刃部にチッピング
が発生し易くなることから、その平均層厚を0.5〜1
0μmと定めた。
【0013】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の正面フライス
工具を実施例により具体的に説明する。まず、硬質相芯
部形成用原料粉末として、いずれも1〜2μmの範囲内
の所定の平均粒径を有し、かついずれも原子比で、(T
i0.9Ta0.1)C0.7N0.3の組成もったTiとTaの複
合炭窒化物[表1,2では、(Ti,Ta)CNで示
す]粉末、(Ti0.9Nb0.1)C0.7N0.3の組成もった
TiとNbの複合炭窒化物[同じく、(Ti,Nb)C
Nで示す]粉末、(Ti0.8Ta0.1Zr0.1)C0.5N0.
5の組成もったTiとTaとZrの複合炭窒化物[同
(Ti,Ta,Zr)CNで示す]粉末、(Ti0.7W
0.3)C0.5N0.5の組成もったTiとWの複合炭窒化物
[同(Ti,W)CNで示す]粉末、Ti0.7W0.2Nb
0.1)C0.4N0.6の組成もったTiとWとNbの複合炭
窒化物[同(Ti,W,Nb)CNで示す]粉末、(T
i0.9V0.1)C0.6N0.4の組成もったTiとVの複合炭
窒化物[同(Ti,V)CNで示す]粉末、(Ti0.8
V0.1Zr0.1)C0.7N0. 3の組成もったTiとVとZ
rの複合炭窒化物[同(Ti,V,Zr)CNで示す]
粉末、(Ti0.7Zr0.3)C0.5N0.5の組成もったTi
とZrの複合炭窒化物[同(Ti,Zr)CNで示す]
粉末、(Ti0.8Ta0.1Nb0.1)C0.7N0.3の組成も
ったTiとTaとNbの複合炭窒化物[同(Ti,T
a,Nb)CNで示す]粉末、および(Ti0.7Ta0.1
V0.1W0.1)C0.6N0.4の組成もったTiとTaとVと
Wの複合炭窒化物[同(Ti,Ta,V,W)CNで示
す]粉末を用意し、また、硬質相周辺部形成用原料粉末
として、同じくいずれも1〜2μmの範囲内の所定の平
均粒径を有する、TiN粉末、ZrC粉末、TaC粉
末、NbC粉末、およびWC粉末を用意し、さらに結合
相形成用原料粉末として、同じくいずれも1〜2μmの
範囲内の所定の平均粒径を有する、W粉末、Ni粉末、
およびCo粉末を用意した。
工具を実施例により具体的に説明する。まず、硬質相芯
部形成用原料粉末として、いずれも1〜2μmの範囲内
の所定の平均粒径を有し、かついずれも原子比で、(T
i0.9Ta0.1)C0.7N0.3の組成もったTiとTaの複
合炭窒化物[表1,2では、(Ti,Ta)CNで示
す]粉末、(Ti0.9Nb0.1)C0.7N0.3の組成もった
TiとNbの複合炭窒化物[同じく、(Ti,Nb)C
Nで示す]粉末、(Ti0.8Ta0.1Zr0.1)C0.5N0.
5の組成もったTiとTaとZrの複合炭窒化物[同
(Ti,Ta,Zr)CNで示す]粉末、(Ti0.7W
0.3)C0.5N0.5の組成もったTiとWの複合炭窒化物
[同(Ti,W)CNで示す]粉末、Ti0.7W0.2Nb
0.1)C0.4N0.6の組成もったTiとWとNbの複合炭
窒化物[同(Ti,W,Nb)CNで示す]粉末、(T
i0.9V0.1)C0.6N0.4の組成もったTiとVの複合炭
窒化物[同(Ti,V)CNで示す]粉末、(Ti0.8
V0.1Zr0.1)C0.7N0. 3の組成もったTiとVとZ
rの複合炭窒化物[同(Ti,V,Zr)CNで示す]
粉末、(Ti0.7Zr0.3)C0.5N0.5の組成もったTi
とZrの複合炭窒化物[同(Ti,Zr)CNで示す]
粉末、(Ti0.8Ta0.1Nb0.1)C0.7N0.3の組成も
ったTiとTaとNbの複合炭窒化物[同(Ti,T
a,Nb)CNで示す]粉末、および(Ti0.7Ta0.1
V0.1W0.1)C0.6N0.4の組成もったTiとTaとVと
Wの複合炭窒化物[同(Ti,Ta,V,W)CNで示
す]粉末を用意し、また、硬質相周辺部形成用原料粉末
として、同じくいずれも1〜2μmの範囲内の所定の平
均粒径を有する、TiN粉末、ZrC粉末、TaC粉
末、NbC粉末、およびWC粉末を用意し、さらに結合
相形成用原料粉末として、同じくいずれも1〜2μmの
範囲内の所定の平均粒径を有する、W粉末、Ni粉末、
およびCo粉末を用意した。
【0014】これら原料粉末を表1,2に示される配合
組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥
した後、100MPaの圧力で圧粉体にプレス成形し、
この圧粉体を、1550℃まで真空中、2℃/分の昇温
速度で昇温、1550℃に昇温後、雰囲気を10Paの
減圧窒素雰囲気に変えて1.5時間保持して、炉冷の条
件で燒結し、焼結後、主切刃およびさらい刃にそれぞれ
0.05mmのホーニングを施すことにより、いずれも
SEEN1203AFTN1の形状を有する本発明チッ
プ用サーメット基体A〜J、および結合相にW成分を含
有しない、あるいは含有しても含有量がこの発明の範囲
から低い方に外れた比較チップ用サーメット基体a〜j
をそれぞれ製造した。
組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥
した後、100MPaの圧力で圧粉体にプレス成形し、
この圧粉体を、1550℃まで真空中、2℃/分の昇温
速度で昇温、1550℃に昇温後、雰囲気を10Paの
減圧窒素雰囲気に変えて1.5時間保持して、炉冷の条
件で燒結し、焼結後、主切刃およびさらい刃にそれぞれ
0.05mmのホーニングを施すことにより、いずれも
SEEN1203AFTN1の形状を有する本発明チッ
プ用サーメット基体A〜J、および結合相にW成分を含
有しない、あるいは含有しても含有量がこの発明の範囲
から低い方に外れた比較チップ用サーメット基体a〜j
をそれぞれ製造した。
【0015】ついで、これらサーメット基体A〜Jおよ
びa〜jを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態
で、それぞれ図5に概略説明図で示される通常のアーク
イオンプレーティング装置に装入し、一方カソード電極
(蒸発源)には種々の組成をもったTi−Al合金を装
着し、装置内を排気して1.3×10−3Paの真空に
保持しながら、ヒーターで装置内を500℃に加熱した
後、Arガスを装置内に導入して2.5PaのAr雰囲
気とし、この状態でサーメット基体に−800vのバイ
アス電圧を印加してサーメット基体表面をArガスボン
バート洗浄し、ついで装置内をに2.5Paの窒素ガス
(反応ガス)の雰囲気とすると共に、前記サーメット基
体に印加するバイアス電圧を−100vに下げて、前記
カソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生
させ、もって前記サーメット基体A〜Jおよびa〜jの
それぞれの表面に、表3、4に示される目標組成および
目標層厚の硬質被覆層を蒸着し、硬質被覆層形成後、前
記サーメット基体A〜Jに硬質被覆層を形成したものに
対してはさらい刃の逃げ面の硬質被覆層を研削除去する
ことにより、サーメット基体の結合相が合金成分として
W成分を含有し、かつさらい刃の逃げ面を基体露出研磨
面とした本発明チップ1〜10、およびサーメット基体
の結合相が実質的に合金成分としてW成分を含有せず、
かつ全面に硬質被覆層が形成された比較チップ1〜10
をそれぞれ製造した。
びa〜jを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態
で、それぞれ図5に概略説明図で示される通常のアーク
イオンプレーティング装置に装入し、一方カソード電極
(蒸発源)には種々の組成をもったTi−Al合金を装
着し、装置内を排気して1.3×10−3Paの真空に
保持しながら、ヒーターで装置内を500℃に加熱した
後、Arガスを装置内に導入して2.5PaのAr雰囲
気とし、この状態でサーメット基体に−800vのバイ
アス電圧を印加してサーメット基体表面をArガスボン
バート洗浄し、ついで装置内をに2.5Paの窒素ガス
(反応ガス)の雰囲気とすると共に、前記サーメット基
体に印加するバイアス電圧を−100vに下げて、前記
カソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生
させ、もって前記サーメット基体A〜Jおよびa〜jの
それぞれの表面に、表3、4に示される目標組成および
目標層厚の硬質被覆層を蒸着し、硬質被覆層形成後、前
記サーメット基体A〜Jに硬質被覆層を形成したものに
対してはさらい刃の逃げ面の硬質被覆層を研削除去する
ことにより、サーメット基体の結合相が合金成分として
W成分を含有し、かつさらい刃の逃げ面を基体露出研磨
面とした本発明チップ1〜10、およびサーメット基体
の結合相が実質的に合金成分としてW成分を含有せず、
かつ全面に硬質被覆層が形成された比較チップ1〜10
をそれぞれ製造した。
【0016】この結果得られた各種のチップのサーメッ
ト基体については、その任意断面を走査型電子顕微鏡を
用いて組織観察し、その組織から画像解析装置を用い
て、いずれも有芯構造を有する硬質相の割合を測定した
ところ、表3、4に示される値を示した。また、同じく
サーメット基体の結合相について、湿式成分分析法を用
いて、W、Ni、およびCoの含有量(結合相に占める
割合)を測定したところ、同じく表3、4に示される値
を示した。さらに、同じく硬質被覆層については、その
厚さ断面中央部をオージェ分光分析装置を用いて測定し
たところ、それぞれ表3、4に示される目標X値と実質
的に同じX値を示し、また、その厚さを、走査型電子顕
微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも同じく表
3、4に示される目標層厚と実質的に同じ値を示した
ト基体については、その任意断面を走査型電子顕微鏡を
用いて組織観察し、その組織から画像解析装置を用い
て、いずれも有芯構造を有する硬質相の割合を測定した
ところ、表3、4に示される値を示した。また、同じく
サーメット基体の結合相について、湿式成分分析法を用
いて、W、Ni、およびCoの含有量(結合相に占める
割合)を測定したところ、同じく表3、4に示される値
を示した。さらに、同じく硬質被覆層については、その
厚さ断面中央部をオージェ分光分析装置を用いて測定し
たところ、それぞれ表3、4に示される目標X値と実質
的に同じX値を示し、また、その厚さを、走査型電子顕
微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも同じく表
3、4に示される目標層厚と実質的に同じ値を示した
【0017】ついで、上記の各種チップのそれぞれを、
図2に示される通り、正面直径:200mmのリング状
工具本体の正面に10個を1組として等間隔に取り付け
て(ネジ止め)正面フライス工具とし、この状態で、 被削材:JIS:SCM440の板材、 切削速度:350m/min、 切り込み:1mm、 送り:0.3mm/刃、 時間:20分、 の条件で合金鋼の乾式高速切削試験を行い、1組:10
個のそれぞれのチップの最大逃げ面摩耗幅を測定し、こ
の結果を表3、4に10個の平均値として示した。
図2に示される通り、正面直径:200mmのリング状
工具本体の正面に10個を1組として等間隔に取り付け
て(ネジ止め)正面フライス工具とし、この状態で、 被削材:JIS:SCM440の板材、 切削速度:350m/min、 切り込み:1mm、 送り:0.3mm/刃、 時間:20分、 の条件で合金鋼の乾式高速切削試験を行い、1組:10
個のそれぞれのチップの最大逃げ面摩耗幅を測定し、こ
の結果を表3、4に10個の平均値として示した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
【発明の効果】表1〜4に示される結果から、基体が、
硬質相を上記の通りに特定し、かつ結合相に高い割合で
W成分を含有させたサーメットで構成され、硬質被覆層
が上記の通りの特定組成を有し、さらい刃の逃げ面を基
体露出研磨面とした本発明チップ1〜10を取り付けて
なる正面フライス工具においては、高い発熱を伴なう高
速切削に用いてもチップ自体がすぐれた耐熱塑性変形性
を具備することから、切刃部に偏摩耗やチッピングの発
生がなく、すぐれた切削性能を発揮するのに対して、サ
ーメット基体の結合相がW成分を実質的に合金成分とし
て含有せず、かつ前記基体露出研磨面の形成もない比較
チップ1〜10を取り付けてなる正面フライス工具にお
いては、熱塑性変形を起し、これが原因でいずれも切刃
部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の正面
フライス工具は、通常の条件でのフライス切削加工は勿
論のこと、高速切削条件でもすぐれた切削性能を発揮す
るものであるから、切削加工の省力化および省エネ化、
さらに低コスト化に満足に対応できるものである。
硬質相を上記の通りに特定し、かつ結合相に高い割合で
W成分を含有させたサーメットで構成され、硬質被覆層
が上記の通りの特定組成を有し、さらい刃の逃げ面を基
体露出研磨面とした本発明チップ1〜10を取り付けて
なる正面フライス工具においては、高い発熱を伴なう高
速切削に用いてもチップ自体がすぐれた耐熱塑性変形性
を具備することから、切刃部に偏摩耗やチッピングの発
生がなく、すぐれた切削性能を発揮するのに対して、サ
ーメット基体の結合相がW成分を実質的に合金成分とし
て含有せず、かつ前記基体露出研磨面の形成もない比較
チップ1〜10を取り付けてなる正面フライス工具にお
いては、熱塑性変形を起し、これが原因でいずれも切刃
部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の正面
フライス工具は、通常の条件でのフライス切削加工は勿
論のこと、高速切削条件でもすぐれた切削性能を発揮す
るものであるから、切削加工の省力化および省エネ化、
さらに低コスト化に満足に対応できるものである。
【図1】(a)は本発明チップを示す斜視図、(b)は
本発明チップの縦断面図である。
本発明チップの縦断面図である。
【図2】正面フライス工具を示す斜視図である。
【図3】(a)は正面フライス工具の半部切欠き正面
図、(b)はこれの半部縦断面拡大図(b)である。
図、(b)はこれの半部縦断面拡大図(b)である。
【図4】(a)は従来チップを示す斜視図、(b)は従
来チップの縦断面図である。
来チップの縦断面図である。
【図5】アークイオンプレーティング装置の概略説明図
である。
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23P 15/28 B23P 15/28 A C22C 29/04 C22C 29/04 Z
Claims (1)
- 【請求項1】 リング状工具本体の正面に複数個のスロ
ーアウエイチップを着脱自在に取り付けてなる正面フラ
イス工具において、 (a)上記スローアウエイチップを、炭窒化チタン基サ
ーメット基体の表面に、0.5〜10μmの平均層厚を
有する硬質被覆層を蒸着形成してなるスローアウエイチ
ップで構成し、 (b)上記炭窒化チタン基サーメット基体を、 断面の走査型電子顕微鏡による組織観察で、硬質相が7
5〜95面積%を占め、残りが結合相と不可避不純物か
らなる組織を示し、 上記硬質相が、芯部および周辺部が実質的にTiとMの
複合炭窒化物(ただし、MはTa,Nb,V,W,およ
びZrのうちの1種または2種以上を示す)からなる有
芯構造を有し、 かつ上記結合相が、結合相に占める質量%で、 W:15〜35%、 Ni:10〜50%、 Co:20〜70%、 を含有するCo−Ni−W系合金(ただし、W+Ni+
Co=90%以上)からなる炭窒化チタン系サーメット
で構成し、 (c)上記硬質被覆層を、組成式:(Ti1-XAlX)N
(ただし、原子比で、Xは0.45〜0.75を示す)
を満足するTiとAlの複合窒化物で構成し、 (d)さらに、上記スローアウエイチップのさらい刃の
逃げ面を基体露出研磨面としたこと、を特徴とする高速
切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性
を発揮する正面フライス工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063466A JP2002263940A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 高速切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性を発揮する正面フライス工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001063466A JP2002263940A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 高速切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性を発揮する正面フライス工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002263940A true JP2002263940A (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18922458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001063466A Withdrawn JP2002263940A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 高速切削でスローアウエイチップがすぐれた耐チッピング性を発揮する正面フライス工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002263940A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270736C1 (ru) * | 2004-07-26 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ изготовления твердого сплава на основе карбида вольфрама и сложного карбонитрида титана-вольфрама |
| WO2006134944A1 (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-21 | Mitsubishi Materials Corporation | サーメット製インサート及び切削工具 |
| JP2006346776A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
| JP2007069310A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
| JP2007069309A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
| JP2007069311A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
| JP2007111786A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | サーメット製インサート及び切削工具 |
| WO2007057995A1 (ja) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 高品位表面性状加工用cBN焼結体及びcBN焼結体切削工具およびこれを用いた切削加工方法 |
| JP2007136656A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-06-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | サーメット製インサート及び切削工具 |
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-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001063466A patent/JP2002263940A/ja not_active Withdrawn
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| RU2270736C1 (ru) * | 2004-07-26 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ изготовления твердого сплава на основе карбида вольфрама и сложного карбонитрида титана-вольфрама |
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| KR101267151B1 (ko) | 2005-06-14 | 2013-05-23 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 서멧제 인서트 및 절삭 공구 |
| US8007561B2 (en) | 2005-06-14 | 2011-08-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Cermet insert and cutting tool |
| KR100973626B1 (ko) | 2005-06-14 | 2010-08-02 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 서멧제 인서트 및 절삭공구 |
| US7762747B2 (en) | 2005-06-14 | 2010-07-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Cermet insert and cutting tool |
| CN100574944C (zh) * | 2005-06-14 | 2009-12-30 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 金属陶瓷制刀片及切削工具 |
| JP2007069309A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Mitsubishi Materials Corp | 高熱発生を伴なう高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン基サーメット製スローアウエイチップ |
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| CN100584804C (zh) * | 2005-11-18 | 2010-01-27 | 住友电工硬质合金株式会社 | 用于高表面完整性加工的cBN烧结体、cBN烧结体切削工具、以及使用该cBN烧结体切削工具的切削方法 |
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| US7771847B2 (en) | 2005-11-18 | 2010-08-10 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | cBN sintered body for high surface integrity machining, cBN sintered body cutting tool, and cutting method using the same |
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