JPH07164209A - 複合切削工具 - Google Patents
複合切削工具Info
- Publication number
- JPH07164209A JPH07164209A JP5313837A JP31383793A JPH07164209A JP H07164209 A JPH07164209 A JP H07164209A JP 5313837 A JP5313837 A JP 5313837A JP 31383793 A JP31383793 A JP 31383793A JP H07164209 A JPH07164209 A JP H07164209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thickness
- cutting
- composite
- cutting tool
- thick film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 すぐれた切削性能を長期に亘って発揮する複
合切削工具を提供する。 【構成】複合切削工具がＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＭｏの炭
化物および炭窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化
物および複合炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ
理論密度比が９０〜９６％にして厚さを１〜１０mmとし
たセラミックス焼結基体と厚さが０．１〜５mmの前記セ
ラミックス焼結基体の表面に気相合成により形成された
人工ダイヤモンド厚膜とで構成された複合切削工具から
なる。
合切削工具を提供する。 【構成】複合切削工具がＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＭｏの炭
化物および炭窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化
物および複合炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ
理論密度比が９０〜９６％にして厚さを１〜１０mmとし
たセラミックス焼結基体と厚さが０．１〜５mmの前記セ
ラミックス焼結基体の表面に気相合成により形成された
人工ダイヤモンド厚膜とで構成された複合切削工具から
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば高シリコン含
有のＡｌ−Ｓｉ系合金等の非鉄金属の切削に用いた場
合、優れた切削性能を長期に亘って発揮する人工ダイヤ
モンド厚膜からなる複合切削工具に関する。
有のＡｌ−Ｓｉ系合金等の非鉄金属の切削に用いた場
合、優れた切削性能を長期に亘って発揮する人工ダイヤ
モンド厚膜からなる複合切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記の非鉄金属切削には、１〜１
０mmの厚さと９８％以上の理論密度比を有するＷＣ基超
硬合金基体の表面を気相合成により形成された０．００
３〜０．０１mmの厚さの人工ダイヤモンド薄膜で被覆し
てなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が用いられて
いる。
０mmの厚さと９８％以上の理論密度比を有するＷＣ基超
硬合金基体の表面を気相合成により形成された０．００
３〜０．０１mmの厚さの人工ダイヤモンド薄膜で被覆し
てなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が用いられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近時非鉄金属の
切削加工の高性能化および省力化に対する要求が強く、
これに伴いより一段の高速切削や高送りおよび高切込み
などの重切削が避けられない状況にあるが、上記の従来
表面被覆ＷＣ基超硬合金工具では、上記の様な過酷な切
削条件下では、ダイヤモンド薄膜とＷＣ超硬合金との間
の大きな熱膨張係数の差が原因でダイヤモンド薄膜に剥
離が発生し易く、かつその膜厚も薄いことと合いまっ
て、比較的短時間で使用寿命に達するのが現状である。
切削加工の高性能化および省力化に対する要求が強く、
これに伴いより一段の高速切削や高送りおよび高切込み
などの重切削が避けられない状況にあるが、上記の従来
表面被覆ＷＣ基超硬合金工具では、上記の様な過酷な切
削条件下では、ダイヤモンド薄膜とＷＣ超硬合金との間
の大きな熱膨張係数の差が原因でダイヤモンド薄膜に剥
離が発生し易く、かつその膜厚も薄いことと合いまっ
て、比較的短時間で使用寿命に達するのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述の観点から、過酷な切削条件下でも優れた耐摩耗性
を長期に亘って発揮する切削工具を開発すべく研究した
結果、切削工具をＷ、Ｔｉ、およびＭｏの炭化物および
炭窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化物および複
合炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ理論密度比
が９０〜９６％にして、厚さを１〜１０mmとしたセラミ
ックス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミッ
クス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミック
ス焼結基体の表面に気相合成により形成された人工ダイ
ヤモンド厚膜とで構成すると、この結果の複合切削工具
は前記基体とダイヤモンド厚膜との熱膨張係数が、ほぼ
同等となるので過酷な条件下での切削加工でも、これら
両者間での剥離はなく、更に加えてダイヤモンド厚膜が
０．１〜５mmの極めて厚いことと合まって著しく長期に
亘って優れた切削性能を発揮するという知見を得たので
ある。
上述の観点から、過酷な切削条件下でも優れた耐摩耗性
を長期に亘って発揮する切削工具を開発すべく研究した
結果、切削工具をＷ、Ｔｉ、およびＭｏの炭化物および
炭窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化物および複
合炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ理論密度比
が９０〜９６％にして、厚さを１〜１０mmとしたセラミ
ックス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミッ
クス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミック
ス焼結基体の表面に気相合成により形成された人工ダイ
ヤモンド厚膜とで構成すると、この結果の複合切削工具
は前記基体とダイヤモンド厚膜との熱膨張係数が、ほぼ
同等となるので過酷な条件下での切削加工でも、これら
両者間での剥離はなく、更に加えてダイヤモンド厚膜が
０．１〜５mmの極めて厚いことと合まって著しく長期に
亘って優れた切削性能を発揮するという知見を得たので
ある。
【０００５】本発明は、上記知見に基づいて得られたも
のであってＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＭｏの炭化物および炭
窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化物および複合
炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ理論密度が９
０〜９６％にして、厚さが１〜１０mmとしたセラミック
ス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミックス
焼結基体の表面に気相合成により形成された人工ダイヤ
モンド厚膜とで構成してなる複合切削工具に特徴を有す
るものである。
のであってＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＭｏの炭化物および炭
窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化物および複合
炭窒化物のうちのいずれかからなり、かつ理論密度が９
０〜９６％にして、厚さが１〜１０mmとしたセラミック
ス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミックス
焼結基体の表面に気相合成により形成された人工ダイヤ
モンド厚膜とで構成してなる複合切削工具に特徴を有す
るものである。
【０００６】また以下にこの発明の複合切削工具におい
て、上記の如く、数値限定した理由について説明する。 （ａ）焼結基体の理論密度比 焼結基体の理論密度比において、ダイヤモンド膜の熱膨
張係数との差を調節するものであるが、その理論密度比
が９６％を越えると、熱膨張係数が大きくなり、ダイヤ
モンド厚膜との熱膨張係数との差が大きくなり過ぎ、ダ
イヤモンド膜の剥離が生じ易くなり、一方その理論密度
比が９０％未満では熱膨張係数が小さくなって、ダイヤ
モンド厚膜との熱膨張係数との差が大きくなり、かつ焼
結基体に十分な強度が得られないことからその理論密度
比を９０〜９６％と定めた。
て、上記の如く、数値限定した理由について説明する。 （ａ）焼結基体の理論密度比 焼結基体の理論密度比において、ダイヤモンド膜の熱膨
張係数との差を調節するものであるが、その理論密度比
が９６％を越えると、熱膨張係数が大きくなり、ダイヤ
モンド厚膜との熱膨張係数との差が大きくなり過ぎ、ダ
イヤモンド膜の剥離が生じ易くなり、一方その理論密度
比が９０％未満では熱膨張係数が小さくなって、ダイヤ
モンド厚膜との熱膨張係数との差が大きくなり、かつ焼
結基体に十分な強度が得られないことからその理論密度
比を９０〜９６％と定めた。
【０００７】（ｂ）焼結基体の厚さ その厚さが１mm以下では所望の強度が得られず、一方そ
の厚さが１０mmあれば強度的には十分であることからそ
の厚さを１〜１０mmと定めた。
の厚さが１０mmあれば強度的には十分であることからそ
の厚さを１〜１０mmと定めた。
【０００８】（ｃ）ダイヤモンド厚膜の厚さ その厚さが０．１mm以下では所望の切削寿命が得られ
ず、一方その厚さが５mmあれば所望の長期に亘る切削寿
命が得られるのでその厚さは０．１〜５mmと定めた。
ず、一方その厚さが５mmあれば所望の長期に亘る切削寿
命が得られるのでその厚さは０．１〜５mmと定めた。
【０００９】
【実施例】次に、この発明の複合切削工具を実施例によ
り、具体的に説明する。原料粉末として、１〜３μmの
範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣ粉末、ＷＣ粉
末、ＴａＣ粉末、（ＴｉＭｏ）Ｃ粉末、（ＴｉＴａ）Ｃ
粉末、（ＴｉＷ）Ｃ粉末、ＴａＣＮ粉末（ＴｉＷ）ＣＮ
粉末ＴａＣＮ粉末（ＴｉＴａ）ＣＮ粉末を用意し、これ
ら原料粉末を長さ：３０mm、巾：２０mm、厚さ：２０mm
の大きさに圧縮成形し、Ａｒ雰囲気中で１６００〜１７
００℃、３時間の焼結後、この焼結体と夫々温度：１５
００〜１６００℃、圧力：１０００〜１５００気圧、時
間：１時間の条件で静水圧プレスすることにより各種セ
ラミックス焼結素材を作製し、夫々２辺が５mmの直角３
角形で、厚さ１２mmの寸法に加工し、その片面を研磨
後、ダイヤモンド粉末を用いてキズ付け処理して、第１
表に示される理論密度比および厚さを持ったセラミック
ス焼結基体Ａ〜Ｏを夫々製造した。ついでセラミックス
焼結基体Ａ〜Ｏの表面に気相合成法としての熱フィラメ
ント法、マイクロ波プラズマ法およびＤＣアークプラズ
マ法を用い、以下に示す条件、 （ａ）熱フィラメント法 原料ガス流量 Ｈ2 ：５００ＳＣＣＭ Ｃ2Ｈ5ＯＨ：１３ＳＣＣＭ 圧力 ：３０Ｔｏｒｒ フィラメント温度 ：２２５０℃ （ｂ）マイクロ波プラズマ法 原料ガス流量 Ｈ2 ：３００ＳＣＣＭ ＣＨ4 ：２．５ＳＣＣＭ 圧力 ：５０Ｔｏｒｒ マイクロ波電力 ：８００Ｗ（１３．５０ＭＨ
ｚ） （ｃ）ＤＣアークプラズマ法 原料ガス流量 Ａｒ ：６５ＳＬＭ Ｈ2 ：４ＳＬＭ ＣＨ4 ：０．１０ＳＬＭ 圧力 ：８０Ｔｏｒｒ 導入電力 ：１０ＫＶＡ で表２に示される膜厚のダイヤモンド厚膜を形成するこ
とにより、本発明複合切削工具１〜１５を作製した。ま
た比較の目的で基体がＣｏ：５．５wt% ＷＣ：残量から
なる組成を有し、かつ理論密度比が９９．９％で、厚さ
が４．８mmのＷＣ基超硬合金からなり、かつこの表面に
上記条件での熱フィラメント法にて、厚さ：０．００８
mmの人工ダイヤモンド薄膜を形成することにより、市販
の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下従来切削工
具という）を製造した。
り、具体的に説明する。原料粉末として、１〜３μmの
範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣ粉末、ＷＣ粉
末、ＴａＣ粉末、（ＴｉＭｏ）Ｃ粉末、（ＴｉＴａ）Ｃ
粉末、（ＴｉＷ）Ｃ粉末、ＴａＣＮ粉末（ＴｉＷ）ＣＮ
粉末ＴａＣＮ粉末（ＴｉＴａ）ＣＮ粉末を用意し、これ
ら原料粉末を長さ：３０mm、巾：２０mm、厚さ：２０mm
の大きさに圧縮成形し、Ａｒ雰囲気中で１６００〜１７
００℃、３時間の焼結後、この焼結体と夫々温度：１５
００〜１６００℃、圧力：１０００〜１５００気圧、時
間：１時間の条件で静水圧プレスすることにより各種セ
ラミックス焼結素材を作製し、夫々２辺が５mmの直角３
角形で、厚さ１２mmの寸法に加工し、その片面を研磨
後、ダイヤモンド粉末を用いてキズ付け処理して、第１
表に示される理論密度比および厚さを持ったセラミック
ス焼結基体Ａ〜Ｏを夫々製造した。ついでセラミックス
焼結基体Ａ〜Ｏの表面に気相合成法としての熱フィラメ
ント法、マイクロ波プラズマ法およびＤＣアークプラズ
マ法を用い、以下に示す条件、 （ａ）熱フィラメント法 原料ガス流量 Ｈ2 ：５００ＳＣＣＭ Ｃ2Ｈ5ＯＨ：１３ＳＣＣＭ 圧力 ：３０Ｔｏｒｒ フィラメント温度 ：２２５０℃ （ｂ）マイクロ波プラズマ法 原料ガス流量 Ｈ2 ：３００ＳＣＣＭ ＣＨ4 ：２．５ＳＣＣＭ 圧力 ：５０Ｔｏｒｒ マイクロ波電力 ：８００Ｗ（１３．５０ＭＨ
ｚ） （ｃ）ＤＣアークプラズマ法 原料ガス流量 Ａｒ ：６５ＳＬＭ Ｈ2 ：４ＳＬＭ ＣＨ4 ：０．１０ＳＬＭ 圧力 ：８０Ｔｏｒｒ 導入電力 ：１０ＫＶＡ で表２に示される膜厚のダイヤモンド厚膜を形成するこ
とにより、本発明複合切削工具１〜１５を作製した。ま
た比較の目的で基体がＣｏ：５．５wt% ＷＣ：残量から
なる組成を有し、かつ理論密度比が９９．９％で、厚さ
が４．８mmのＷＣ基超硬合金からなり、かつこの表面に
上記条件での熱フィラメント法にて、厚さ：０．００８
mmの人工ダイヤモンド薄膜を形成することにより、市販
の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下従来切削工
具という）を製造した。
【００１０】ついて上記本発明切削工具１〜１５および
従来切削工具について、これらの基体側にスパッター法
により、Ｎｉ金属を蒸着した後、この蒸着金属側を市販
のＴｉ含有のロー材により減圧Ｈ2雰囲気中で１０００
℃、１０分間超硬合金製シャンクにロー付けした後、ス
クイ面を＃２０００のダイヤモンド砥石により研磨した
状態で、 被削材料：Ａ３９０−Ｔ６（Ａｌ−１８％Ｓｉ合金） 切削速度：９００m/min 切り込み １．２mm 送り ０．３mm/rev 切削時間 ２０分間 冷却剤 水溶性油剤 の条件でＡｌ−Ｓｉ系合金の湿式高速連続切削試験を行
ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定したこの測定結果を表
２に示した。
従来切削工具について、これらの基体側にスパッター法
により、Ｎｉ金属を蒸着した後、この蒸着金属側を市販
のＴｉ含有のロー材により減圧Ｈ2雰囲気中で１０００
℃、１０分間超硬合金製シャンクにロー付けした後、ス
クイ面を＃２０００のダイヤモンド砥石により研磨した
状態で、 被削材料：Ａ３９０−Ｔ６（Ａｌ−１８％Ｓｉ合金） 切削速度：９００m/min 切り込み １．２mm 送り ０．３mm/rev 切削時間 ２０分間 冷却剤 水溶性油剤 の条件でＡｌ−Ｓｉ系合金の湿式高速連続切削試験を行
ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定したこの測定結果を表
２に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】表２に示された結果から、本発明切削工
具１〜１５はいずれも難削材である高Ｓｉ含有Ａｌ合金
の高速切削にもダイヤモンド厚膜に剥離が発生すること
なく、優れた耐摩耗性を示すのに対して、従来切削工具
では切削開始後比較的短時間でダイヤモンド膜に剥離が
発生し、使用寿命に至ることが明かである。上述の様に
この発明の複合切削工具はダイヤモンド厚膜のセラミッ
クス焼結基体に対する密着性が著しく優れているので、
高速切削は勿論のことより過酷な条件での重切削におい
てもダイヤモンド厚膜に剥離の発生なく、著しく長期に
亘って優れた切削性能を発揮するのである。
具１〜１５はいずれも難削材である高Ｓｉ含有Ａｌ合金
の高速切削にもダイヤモンド厚膜に剥離が発生すること
なく、優れた耐摩耗性を示すのに対して、従来切削工具
では切削開始後比較的短時間でダイヤモンド膜に剥離が
発生し、使用寿命に至ることが明かである。上述の様に
この発明の複合切削工具はダイヤモンド厚膜のセラミッ
クス焼結基体に対する密着性が著しく優れているので、
高速切削は勿論のことより過酷な条件での重切削におい
てもダイヤモンド厚膜に剥離の発生なく、著しく長期に
亘って優れた切削性能を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/56 ３０１ Ｆ Ｃ２３Ｃ 16/26 Ｃ３０Ｂ 25/02 Ｐ 29/04 Ｘ 8216−4Ｇ Ｃ０４Ｂ 35/56 Ｓ
Claims (1)
- 【請求項１】Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ及びＭｏの炭化物および炭
窒化物並びにこれらの２種以上の複合炭化物および複合
炭窒化のうちのいずれかからなり、かつ理論密度比が９
０〜９６％にして、厚さを１〜１０mmとしたセラミック
ス焼結基体と、厚さが０．１〜５mmの前記セラミックス
焼結基体の表面に気相合成により形成された人工ダイヤ
モンド厚膜とで構成したことを特徴とする複合切削工
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313837A JPH07164209A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 複合切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313837A JPH07164209A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 複合切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164209A true JPH07164209A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18046113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313837A Pending JPH07164209A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 複合切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07164209A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030357A1 (de) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Winter Cvd Technik Gmbh | Schleifkörper |
| JP2008274439A (ja) * | 2008-05-21 | 2008-11-13 | Akita Prefecture | Ｗ−Ｔｉ−Ｃ系複合体及びその製造方法 |
| WO2012147737A1 (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | 日本タングステン株式会社 | 炭化タングステン基焼結体およびそれを用いた耐摩耗部材 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313837A patent/JPH07164209A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030357A1 (de) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Winter Cvd Technik Gmbh | Schleifkörper |
| JP2008274439A (ja) * | 2008-05-21 | 2008-11-13 | Akita Prefecture | Ｗ−Ｔｉ−Ｃ系複合体及びその製造方法 |
| WO2012147737A1 (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | 日本タングステン株式会社 | 炭化タングステン基焼結体およびそれを用いた耐摩耗部材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000808 |