JP2000515433A - 被覆された切削植刃及びその製造方法 - Google Patents
被覆された切削植刃及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、振動、長い片持ち及びチップの再切削のような過酷な条件の下での、粗製面を備えるかまたは備えない低合金鋼及び中合金鋼、ステンレス鋼の湿式または乾式の機械加工で特に有効である被膜切削工具植刃を開示する。植刃は、低含有量の立方晶炭化物と幾分低いＷ合金化結合材相とを有するＷＣ−Ｃｏ超硬合金と、柱状粒を有するＴｉＣXＮYＯZの最内層とＴｉＮの最表層とκ−Ａｌ2Ｏ3の内側層を含む被膜と、によって特徴とされる。この層はＣＶＤ法を使用して蒸着される。
Description
【発明の詳細な説明】
被覆された切削植刃及びその製造方法
本発明は、鋳肌、鍛造肌、熱間または冷間圧延の肌のような粗製面、或いは不
安定な条件で予備機械加工した表面を有する低合金鋼、中合金鋼及びステンレス
鋼の、靭性が要求される湿式及び乾式機械加工、好ましくはフライス加工に対し
て特に有用である被覆された切削工具（超硬合金植刃(insert)）に関する。
超硬合金工具で低合金鋼、中合金鋼及びステンレス鋼を機械加工する場合、切
削刃先は、化学摩耗、アブレシブ摩耗及び凝着摩耗のような種々の摩耗機構によ
って摩耗し、そして刃先チッピングによって櫛状割れと呼ばれる切削刃先に沿っ
て形成された割れを生じる。悪条件においては、本体及び刃先ライン破損に伴う
課題が一般的に発生する。
異なる切削条件は、異なる性質の切削植刃を必要とする。例えば、粗製面領域
を有する鋼を切削する場合、または難しい条件で切削する場合、被覆された超硬
合金植刃は強靱な炭化物からなる必要がありかつ非常に良好な被膜接合性を備え
なければならない。低合金鋼及びステンレス鋼を機械加工する場合、凝着摩耗が
一般的に支配的な摩耗形式である。現在、一般的には１〜３μｍのＣＶＤ被膜ま
たはＰＶＤ被膜を用いる必要がある。
特別な摩耗形式については切削性能を改良するために、種々の対策をとること
ができる。しかしながら、そのような手段のほとんどが他の摩耗特性に逆効果を
もたらす。
幾つかの可能な対策の影響を次ぎに示す。
１．）櫛状割れの形成は、結合材相含有量を減少させることによ
って減少できる。しかしながら、このような手段は切削植刃の靭性特性を下げ、
これは望ましくない。
２．）改良したアブレシブ摩耗は、被膜厚さを増加することによって達成でき
る。しかしながら、厚い被膜は、剥離の危険性を増加し且つ凝着摩耗に対する抵
抗を低下させる。
３．）高切削速度及び高切削刃先温度での機械加工は、かなり多くの立方晶炭
化物（ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ固溶体）を有する超硬合金を必要とする。
このような炭化物は、櫛状割れをさらに容易に発達させる。
４．）Ｃｏ含有量を増加することによって、改良した靭性が達成できる。しか
しながら、高Ｃｏ含有量は塑性変形抵抗を減少する。
これまでは、全ての工具特性を同時に改良することは非常に困難であった。し
たがって、市販の各種超硬合金は、これらの摩耗形式の一つ或いは幾つかについ
て、すなわち特定の用途範囲内で最適化されたいた。
スウェーデン特許出願第９５０４３０４−８号は、湿式及び乾式条件中で、粗
製面領域を有するか或いは有しない低合金鋼及び中合金鋼のフライス加工に特に
有効である被覆された切削植刃を開示する。この植刃は、低含有量の立方晶炭化
物及び高Ｗ合金化結合材相を有するＷＣ−Ｃｏ超硬合金と、柱状粒を有するＴｉ
ＣxＮyＯzの最内相とＴｉＮの最表層とκ−Ａｌ2Ｏ3の内層とを含む被膜と、を
特徴とする。
スウェーデン特許出願第９５０１２８６−０号は、鼠鋳鉄の乾式フライス加工
に特に有効である被覆された切削植刃を開示する。この植刃は、混ぜ物のないＷ
Ｃ−Ｃｏ超硬合金品位と、柱状粒を有するＴｉＣxＮyＯzの層と微細粒組織のα
−Ａｌ2Ｏ3の最表層を含む被膜と、を特徴とする。
スウェーデン特許出願第９５０２６４０−７号は、低合金鋼の中断旋削加工に
特に有効である被覆された旋削用植刃を開示する。この植刃は、高Ｗ合金化Ｃｏ
結合材相を有するＷＣ−Ｃｏ超硬合金ボディーと、柱状粒を有するＴｉＣxＮyＯz
の層と微細粒組織のα−Ａｌ2Ｏ3の最表層とを含む被膜と、を特徴とする。
スウェーデン特許出願第９５０３０５６−５号は、熱間及び冷間の鍛造した低
合金鋼の切削加工に特に有効である被覆された旋削用植刃を開示する。この植刃
は、高Ｗ合金化Ｃｏ結合材相を有するＷＣ−Ｃｏ超硬合金ボディーと、柱状粒を
有するＴｉＣxＮyＯzの層と微細粒のα−Ａｌ2Ｏ3の最表層とを含む被膜と、を
特徴とする。
スウェーデン特許出願第９６０２４１３−８号は、ステンレス鋼の旋削加工に
特に有効である被覆された旋削用植刃を開示する。この植刃は、高Ｗ合金化Ｃｏ
結合材相を有するＷＣ−Ｃｏ基超硬合金基材と、柱状粒を有するＴｉＣxＮyＯz
の最内層とＴｉＮの最表層と微細粒のκ−Ａｌ2Ｏ3の内層とを含む被膜と、を特
徴とする。
種々の異なる特徴を組み合わすことによって、好ましくはフライス加工用の切
削工具が、振動、長い片持ち梁、切り屑の打ちつけ(chip-hammering)または切り
屑の再切削のような好ましくは不安定な条件で、または、湿式及び乾式条件の双
方で一般的に靭性を必要とする作業において、粗製面領域を有するかまたは有し
ない低合金鋼及び中合金鋼において優れた切削性能を得られることができること
がここで意外にも明らかとなった。また、この特別な工具はステンレス鋼におい
て機能する。本発明に従う切削工具は、先に示した種々の摩耗様式について改良
された特性を示す。
本発明に従う切削工具植刃は、かなり低いＷ合金化結合材相を有
し、且つ十分に平衡に達した化学組成とＷＣ粒径をと有する超硬合金ボディー、
柱状ＴｉＣxＮyＯz層、κ−Ａｌ2Ｏ3層、ＴｉＮ層からなり、且つ例えばＳｉＣ
基ブラシで刃先をブラシ掛けすることによって切削刃先を滑らかにすることを任
意に引き続ける。
本発明にしたがう被覆された切削工具植刃は、１０．９〜１３ｗｔ％のＣｏ好
ましくは１１．０〜１２．０ｗｔ％のＣｏ最も好ましくは１１．１〜１１．７ｗ
ｔ％のＣｏと、０．２〜１．８ｗｔ％の立方晶炭化物好ましくは０．４〜１．８
ｗｔ％の立方晶炭化物最も好ましくは０．５〜１．７ｗｔ％のＴａ、Ｎｂ及びＴ
ｉ金属の立方晶炭化物と、残余ＷＣと、の組成を有する超硬合金からなることか
ら与えられる。超硬合金は、周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素から
なる他の炭化物を含有することができる。Ｔｉ含有量は、好ましくは技術的不純
物に相当する水準にある。ＷＣの平均粒径は、約１．５〜２．５μｍの範囲であ
り好ましくは約１．７μｍである。
コバルト結合材相は、Ｗでかなり低く合金化される。結合材相中のＷ含有量は
、ＣＷ比＝Ｍs／（ｗｔ％Ｃｏ〜０．０１６１）として表すことができ、この式
においてＭsは超硬合金ボディーの測定飽和磁場でありｋＡ／ｍで示し、且つｗ
ｔ％Ｃｏは超硬合金中のＣｏの重量パーセントである。ＣＷ値は、Ｃｏ結合材相
中のＷ含有量の関数である。高ＣＷ値は、結合材相中の低Ｗ含有量に相当する。
超硬合金ボディーが０．８７〜０．９９好ましくは０．８８〜０．９７最も好
ましくは０．９０〜０．９５のＣＷ比を有する場合に、改良された切削性能が達
成されることが本発明によってここに明らかにされた。この超硬合金は、いずれ
の悪影響もなく、少量の＜１体積％のη相（Ｍ6Ｃ）を含有することができる。
このＣＷ値から、本発明にしたがう超硬合金ボディー中には遊離グラファイトが
許容されないことになる。
被膜が、次を含む。
− ＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ＜１．５μｍ好ましくは＞０
．１μｍの合計厚みを有し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．２
最も好ましくはｙ＞０．８及びｚ＝０のＴｉＣXＮYＯZの第１（最内）層。
− １〜８μｍ好ましくは２〜７μｍ最も好ましくは＜６μｍの厚みを有し、
且つ＜５μｍ好ましくは０．１〜２μｍの平均直径の柱状粒を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ
＝１で好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３最も好ましくはｘ＞０．５
であるＴｉＣXＮYＯZの層。
− 滑らかで微細粒（０．５〜２μｍの粒径）のＡｌ2Ｏ3層は本質的にκ相か
らなる。しかしながら、この層は、ＸＲＤ測定法で決定されるような、θ相また
はα相を少量の１〜３体積％含有できる。Ａｌ2Ｏ3の層は、０．５〜５μｍ好ま
しくは０．５〜２μｍ最も好ましくは０．５〜１．５μｍの厚みを有する。好ま
しくはこのＡｌ2Ｏ3の層は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．３
最も好ましくはｙ＞０．８のＴｉＣXＮYＯZの層（＜１μｍ、好ましくは０．１
〜０．５μｍの厚み）がさらに後に続けられるが、このＡｌ2Ｏ3の層は最外層に
することが可能である。この最外層、Ａｌ2Ｏ3またはＴｉＣXＮYＯZは、１０μ
ｍに渡って表面粗さＲｍａｘ≦０．４μｍを有する。ＴｉＣXＮYＯZが存在する
場合には、切削刃先に沿って好ましく取り除かれている。或いは、ＴｉＣXＮYＯZ
が取り除かれていて、且つ下に存在するアルミナ層が切削刃先に沿って部分的
にまたは完全に取り除かれている。
また、本発明は、１０．９〜１３ｗｔ％のＣｏ好ましくは１１．
０〜１２．０ｗｔ％のＣｏ最も好ましくは１１．１〜１１．７ｗｔ％のＣｏと、
０．２〜１．８ｗｔ％の立方晶炭化物好ましくは０．４〜１．８ｗｔ％の立方晶
炭化物最も好ましくは０．５〜１．７ｗｔ％のＴａ、Ｎｂ及びＴｉ金属の立方晶
炭化物と、残余ＷＣからなる被覆された切削工具植刃の製造方法に関する。また
、超硬合金は、周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素の他の炭化物を含
有することができる。Ｔｉ含有量は、好ましくは技術的不純物の相当する水準に
ある。ＷＣの平均粒径は、約１．５〜２．５μｍの範囲であり、好ましくは約１
．７μｍである。超硬合金ボディーの上に次の被覆をする。
− 既知のＣＶＤ法を用いて、等軸粒で＜０．５μｍの大きさのを有し、且つ
＜１．５μｍ好ましくは＞０．１μｍの総計厚みを有し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ま
しくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．２最も好ましくはｙ＞０．８及びｚ＝０であるＴｉＣX
ＮYＯZの第１（最内）層。
− 好ましいＭＴＣＶＤ法を使用し（７００〜９００℃の温度範囲でこの層を
形成するために炭素及び窒素源としてアセトニトリルを使用する）、１〜８μｍ
好ましくは２〜７μｍ最も好ましくは＜６μｍの厚みを有し、且つ柱状粒で約＜
５μｍ好ましくは０．１〜２μｍの平均直径を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましく
はｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３最も好ましくはｘ＞０．５であるＴｉＣX
ＮYＯZの層。しかしながら、正確な条件は使用する装置の構造にある程度依存す
る。
− κＡｌ2Ｏ3から本質的になる滑らかなＡｌ2Ｏ3の層は、例えば、ヨーロッ
パ特許第Ａ−５２３ ０２１号に記載される条件で蒸着される。Ａｌ2Ｏ3層は、
０．５〜５μｍ好ましくは０．５〜２μｍ最も好ましくは０．５〜１．５μｍの
厚さを有する。好ま
しくはさらにＴｉＣXＮYＯZの層（＜１μｍ好ましくは０．５〜１．５μｍの厚
さ）が蒸着されるが、Ａｌ2Ｏ3の層は最外層となる。この最外層、Ａｌ2Ｏ3また
はＴｉＣXＮYＯZは、１０μｍの長さに渡ってＲmax≦０．４μｍの表面粗さを有
する。滑らかな切削表面は、被覆された表面を微細粒子の（４００〜１５０メッ
シュ）アルミナ粉末で湿式ブラストすることによって、または、例えばスウェー
デン特許出願第９４０２５４３−４号に開示されるようなＳｉＣを基にするブラ
シで刃先をブラシ仕上げすること（ＴｉＣXＮYＯZ最表被膜が存在する場合は好
ましく用いられる）によって得ることができる。ＴｉＣXＮYＯZ層が存在する場
合は、切削刃先に沿って好ましく除去される。或いは、ＴｉＣXＮYＯZが除去さ
れ、且つその下に存在するアルミナ層が部分的または全体的に切削刃先に沿って
除去される。実施例１
Ａ．１１．５ｗｔ％のＣｏと１．２５ｗｔ％のＴａＣと０．３０ｗｔ％のＮｂ
Ｃと残余ＷＣとの組成を有し、且つ０．９３のＣＷ比に相当するＷで合金化され
た結合材相を有する本発明に従う超硬合金フライス加工用工具は、０．５μｍの
等軸粒ＴｉＣ0.05Ｎ0.95層（０．０５の見積もりＣ／Ｎ比に相当する高窒素含有
量で）で被膜され、引き続いて、ＭＴＣＶＤ法（温度８８５〜８５０℃、及び炭
素／窒素源としてＣＨ3ＣＮ）を使用することによって、柱状粒を有する４μｍ
の厚みのＴｉＣ0.54Ｎ0.46層で被覆される。同一被膜サイクルの中のその後の工
程において、１．０μｍの厚いＡｌ2Ｏ3の層が、ヨーロッパ特許第Ａ−５２３
０２１号に開示されるように、９７０℃の温度で０．４％のＨ2Ｓドーパント濃
度を使用して蒸着された。薄い（０．３μｍ）のＴｉＮの層が、既知のＣＶＤ
法により最表部に蒸着された。このＡｌ2Ｏ3の層が１００％のκ相からなること
をＸＲＤ測定が示した。超硬合金ボディーは平均１．７μｍのＷＣ粒径であった
。被膜植刃は、ＳｉＣ粒を含有するナイロンストロー状ブラシでブラシ仕上げさ
れた。光学顕微鏡におけるブラシ仕上げされた植刃の検査は、薄いＴｉＮ層及び
少しのＡｌ2Ｏ3の層が、切削刃先に沿ってのみブラシ除去され、そこに滑らかな
Ａｌ2Ｏ3表面が残されたことを示した。断面をブラシ仕上げした試料の被膜厚さ
検査では、外側ＴｉＮ層及びほぼ半分のＡｌ2Ｏ3の層が刃先ラインに沿って除去
されたことを示した。
Ｂ．１１．１ｗｔ％のＣｏと１．２５ｗｔ％のＴａＣと０．３０ｗｔ％のＮｂ
Ｃと残余ＷＣとの組成を有し、且つ０．９３のＣＷ比に相当するＷで合金化され
た結合材相を有する本発明に従う超硬合金フライス加工用工具は、０．５μｍの
等軸粒ＴｉＣ0.05Ｎ0.95層で被膜され、引き続いて、ＭＴＣＶＤ法（温度８８５
〜８５０℃、及び炭素／窒素源としてＣＨ3ＣＮ）を使用することによって、柱
状粒を有する４μｍの厚いＴｉＣ0.54Ｎ0.46層で被膜される。同一被膜サイクル
中のその後の工程において、１．０μｍの厚いＡｌ2Ｏ3の層が、ヨーロッパ特許
第Ａ−５２３ ０２１号に開示されるように、９７０℃の温度で０．４％のＨ2
Ｓドーパント濃度を使用して蒸着された。薄い（０．３μｍ）のＴｉＮの層が、
既知のＣＶＤ法により最表に蒸着された。このＡｌ2Ｏ3の層が１００％のκ相か
らなることをＸＲＤ測定法が示した。超硬合金ボディーは平均１．８μｍのＷＣ
粒径であった。被膜植刃は、ＳｉＣ粒を含有するナイロンストロー状ブラシでブ
ラシ仕上げされた。光学顕微鏡におけるブラシ仕上げされた植刃の検査は、薄い
ＴｉＮ層及び少しのＡｌ2Ｏ3の層が、切削刃先に沿ってのみブラシ除去され、そ
こに滑らかなＡｌ2Ｏ3表面が残されたことを示した。断面をブラシ仕上
げした試料の被膜厚さ検査では、外側ＴｉＮ層及びほぼ半分のＡｌ2Ｏ3の層が刃
先ラインに沿って除去されたことを示した。
Ｃ．外部の先導的炭化物製造者からのかなり競合する品位の超硬合金が、フラ
イス加工試験の比較のために選ばれた。炭化物は１１．４ｗｔ％のＣｏと０．１
ｗｔ％のＴｉＣと１．９ｗｔ％のＴａＣと０．４０ｗｔ％のＮｂＣと残余ＷＣと
の組成、及び０．９０のＣＷ比を有する。ＷＣ粒径は１．４μｍであった。植刃
は、合計５μｍのＴｉＮ／ＴｉＣ／ＴｉＣ、Ｎ／ＴｉＣの層からなるＰＶＤ被膜
を有した。
Ｄ．外部の先導的炭化物製造者からのかなり競合する品位の超硬合金が、フラ
イス加工試験の比較のために選ばれた。炭化物は１１．５ｗｔ％のＣｏと０．２
ｗｔ％のＴｉＣと１．４ｗｔ％のＴａＣと残余ＷＣとの組成、及び０．９７のＣ
Ｗ比を有する。ＷＣ粒径は１．５μｍであった。植刃は、合計４．８μｍのＴｉ
Ｎ／ＴｉＣ、Ｎ／ＴｉＣの層からなる従来のＰＶＤ被膜を有した。
操作： 正面フライス荒削り、
カッター直径、１６０ｍｍ
工作物： 船舶用連接棒
材料： ６Ｓ４２ＣｒＭｏ４Ｖ−鋳肌、２６０ＨＢ
切削速度： １５１ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ２〜３ｍｍ
植刃形式： ＴＰＫＮ ２２０４ ＰＤＲ
注： １０個の植刃、乾式、片持ち、
少しの振動
結果： 工具寿命、分
品位Ａ： ２６
品位Ｂ： ３９
比較例Ｃ（先行技術）： １．３
比較例Ｄ（先行技術）： １３
工具寿命基準は刃先ラインのチッピング及び破損であった。実施例２
Ｅ．８．０ｗｔ％のＣｏと０．１ｗｔ％のＴｉＣと残余ＷＣとの組成及び０．
８８のＣＷ比を有する超硬切削工具。ＷＣ粒径は３．２μｍであった。植刃は合
計で２．５μｍのＴｉＣ／ＴｉＣ、Ｎ／ＴｉＮの層からなる従来のＣＶＤ被膜を
有した。
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＥからの植刃は、正面フライス加工操作で試験された。
操作： 正面フライス加工、
Ｒ２６０．２２−２５０
工作物： 棒、穴を有する２２０×２５０ｍｍ
材料： ＳＳ２５４１
切削速度： １００ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ２ｍｍ
植刃形式： ＳＥＫＮ １２０４
注： 偏り２０ｍｍ、単一刃、乾式、穴のために
異なる出口角(exit angle)、少しの振動
結果： 工具寿命、分
品位Ａ： １３２
品位Ｂ： １９
比較例Ｃ（先行技術）： １３
比較例Ｄ（先行技術）： ７
工具寿命基準は刃先ラインのチッピング及び本体破損であった。実施例３
Ｆ．被膜をブラシ掛けしなかったのを除き実施例Ａのものと同一の超硬切削工
具。
Ｇ．被膜が異なるブラシ掛けをしたのを除き実施例Ｂのものと同一の超硬切削
工具。光学顕微鏡によるブラシ掛けした植刃の検査は、薄いＴｉＮ層が刃先ライ
ンに沿ってブラシ除去され、そこに滑らかなＡｌ2Ｏ3の層表面が残留することを
示した。横断面ブラシ掛け試料についての被膜厚さ検査は、取り除かれた外側Ｔ
ｉＮ層を除き刃先に沿って被膜の削減は無いことを示した。
Ｈ．外部の先導的炭化物製造者からのかなり競合する品位の超硬合金が、フラ
イス加工試験の比較のために選ばれた。炭化物は、９．５ｗｔ％のＣｏと、６．
６ｗｔ％のＴｉＣと、１２．７ｗｔ％のＴａＣと、１．４ｗｔ％のＮｂＣと、残
余ＷＣとの組成、及び０．９０のＣＷ比を有する。植刃は、被膜されなかった。
Ａ、Ｂ及びＦの植刃は、正面フライス加工操作で試験された。
操作： 正面フライス荒削り、Ｒ２８２．２−
２５０−３０
工作物： 平板、８００×４２００ｍｍ
材料： Ｆｅ、鍛造皮、砂介在物、
１５０〜２５０ＨＢ
切削速度： １００ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．１９ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ６〜８ｍｍ
植刃形式： ＴＰＫＮ ２２０４ ＰＤＲ
注： 乾式、１１個の刃、強い振動
結果： 工具寿命、分
品位Ｆ： ２６
品位Ｇ： ２６
比較例Ｈ（先行技術）： ７
工具寿命基準は刃先ラインのチッピングであった。実施例４
Ｉ．９．１ｗｔ％のＣｏと１．２ｗｔ％のＴａＣと０．３ｗｔ％のＮｂＣと残
余ＷＣとの組成及び０．８９のＣＷ比を有する超硬切削工具。ＷＣ粒径は１．７
μｍであった。植刃は実施例Ａに記載してと同様の被膜を有した。
Ａ、Ｂ、Ｅ及びＧからの植刃が、直角段付き試験(square-shoulder test)で検
査された。
操作： 全面すり割り、拡幅、０出口角
Ｒ２６０．９０−０６３Ｑ２２−１２Ｍ
工作物： 棒、２００×６００ｍｍ
材料： ＳＳ１６７２、錆びた表面、１５０ＨＢ
切削速度： １８１ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．１７ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ３〜５ｍｍ
植刃形式： Ｒ２９０．９０−１２Ｔ３０８ＰＰＭ−ＷＭ
注： 乾式、５個の刃、チップの再切削
結果： 工具寿命、分
品位Ａ： ６３
品位Ｂ： ４６
比較例Ｅ（先行技術）： ２５
比較例Ｉ（先行技術）： ５
工具寿命基準は，塑性変形による刃先ラインのチッピングであった。実施例５
Ｊ．実施例Ａに記載するものと同一の超硬切削工具は、ブラシ掛けが異なる。
光学顕微鏡によるブラシ掛けした植刃の検査は、薄いＴｉＮ層及びＡｌ2Ｏ3の層
が刃先ラインに沿ってブラシ除去され、そこに滑らかなＴｉＣ0.54Ｎ0.46表面が
残留することを示した。横断面ブラシ掛け試料についての被膜厚さ検査は、Ｔｉ
Ｃ0.54Ｎ0.46の削減は示されず、しかし刃先に沿って外側ＴｉＮの層及びＡｌ2
Ｏ3の層が除去された。
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｉ及びＪからの植刃は、正面フライス加工操作で試験された。３
５ｍｍの太さの２本の平行な棒材のそれぞれは、カッター本体の比較的中央に配
置され、それぞれの棒はその間に１０ｍｍの空隙を設けた。
操作： 正面フライス加工
工作物： ２本の棒、３５×６００ｍｍ
材料： ＳＳ１６７２、錆びた表面、１５０ＨＢ
切削速度： ２３０ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．２８ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ３ｍｍ
植刃形式： ＳＰＫＮ １２０３ ＥＤＲ
注： 湿式、１個の刃
結果： 工具寿命、分
品位Ｊ： ２７
比較例Ｃ（先行技術）： １８
比較例Ｄ（先行技術）： ２２
比較例Ｅ（先行技術）： １５
比較例Ｉ（先行技術）： ２２
工具寿命基準は，櫛状割れの形成による刃先ラインのチッピングであった。実施例６
Ａ及びＥからの植刃は旋削加工試験で検査された。
操作： 正面加工
工作物： シリンダー、１８０ｍｍ
材料： ＳＳ２５４１、３００ＨＢ
切削速度： ２２０ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ２ｍｍ
植刃形式： ＣＮＭＧ １２０４０８−ＰＭ
注： 乾式
結果： 工具寿命、分
品位Ａ： ５
比較例Ｅ（先行技術）： ４
工具寿命基準は，塑性変形であった。実施例７
Ａ及びＥからの植刃は、ステンレス鋼で旋削加工操作で検査された。
操作： 正面及び長手方向旋削加工
工作物： シリンダー、９６ｍｍ
材料： Ｓａｎｍａｃ ３０４Ｌ
切削速度： ２００ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ２ｍｍ
植刃形式： ＣＮＭＧ １２０４０８−ＰＭ
注： 乾式
結果： 工具寿命、分
品位Ａ： ４
比較例Ｅ（先行技術）： ３
工具寿命基準は，塑性変形による逃げ面摩耗であった。実施例８
Ａ及びＥからの植刃は、低合金鋼で旋削加工操作で検査された。
操作： 正面加工、刃先に沿った剥離試験
工作物： 予備加工したシリンダー、１５０ｍｍ
材料： ＳＳ２１７２
切削速度： １３０ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み深さ： ２ｍｍ
植刃形式： ＣＮＭＧ １２０４０８−ＰＭ
注： 乾式、バリアント当たり５個の植刃が試
験された。
結果： 刃先ライン摩耗、％
品位Ａ： ５
比較例Ｅ（先行技術）： ２１
結果は、１切削後の平均値として示す。バリアント当たり５個の植刃が試験さ
れた。
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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）
Ｃ２３Ｃ 30/00 Ｃ２３Ｃ 30/00 Ｃ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，ＩＬ，Ｊ
Ｐ，ＫＲ，ＵＳ
(72)発明者 ペスーン，ジャネッタ
スウェーデン国，エス―131 33 ナッカ,
ハスタグスベーゲン 11
(72)発明者 オストランド，オーカ
スウェーデン国，エス―129 32 ハーガ
ステン，セーデルベーゲン 12
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．粗製面を備えるかまたは備えない低合金鋼及び中合金鋼、ステンレス鋼の 湿式または乾式の機械加工で特に有効であり、超硬合金ボディーと被膜とを含ん でなる切削工具植刃において、 前記超硬合金ボディーが、 １．５〜２．５μｍ好ましくは約１．７μｍの平均粒径を有するＷＣと、 １０．９〜１３ｗｔ％好ましくは１１〜１２ｗｔ％のＣｏと、 ０．２〜１．８ｗｔ％のＴａＣ＋ＮｂＣと、 ０．８７〜０．９９のＣＷ比を有する低Ｗ合金化結合材相と、 からなり、且つ 前記被膜が、 − 等軸粒で＜０．５μｍの大きさのを有し、且つ０．１〜１．５μｍの厚み を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．２であるＴｉＣXＮYＯZ の第１（最内）層と、 − 柱状粒で約＜５μｍの直径を有し、且つ１〜８μｍの厚みを有し、ｘ＋ｙ ＋ｚ＝１で好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３であるＴｉＣXＮYＯZ の層と、 − ０．５〜５μｍの厚みの滑らかで微細粒（０．５〜２μｍ）のκ−Ａｌ2 Ｏ3の層と、 − 好ましくは＜１μｍの厚みのＴｉＣXＮYＯZ好ましくはＴｉＮの最外層と 、 からなることを特徴とする切削工具植刃。 ２．前記超硬合金が、Ｃｏが１１．１〜１１．７ｗｔ％であり、ＴａＣ＋Ｎｂ Ｃが０．５〜１．７ｗｔ％である組成を有することを特徴とする請求項１記載の 切削植刃。 ３．０．９０〜０．９５のＣＷ比を特徴とする請求項１または２記載の切削植 刃。 ４．前記ＴｉＣXＮYＯZの最外層が存在する場合には、切削刃先に沿って取り 除かれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削植刃。 ５．前記κ−Ａｌ2Ｏ3の層が、切削刃先に沿って取り除かれていることを特徴 とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削植刃。 ６．超硬合金及び被膜を含んでなる切削植刃の製造方法において、 １．５〜２．５μｍ好ましくは約１．７μｍの平均粒径を有するＷＣと、１０ ．９〜１３ｗｔ％好ましくは１１〜１２ｗｔ％のＣｏと、０．２〜１．８ｗｔ％ のＴａＣ＋ＮｂＣと、０．８７〜０．９９のＣＷ比の低Ｗ合金化結合材相と、か らなるＷＣ−Ｃｏ基超硬合金ボディーが、 − 既知のＣＶＤ法を用いて、等軸粒で＜０．５μｍの大きさを有し、且つ０ ．１〜１．５μｍの厚みを有し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０ ．２であるＴｉＣXＮYＯZの第１（最内）層と、 − ８５０〜９００℃の好ましい温度範囲で下記ＴｉＣXＮYＯZの層を形成す るために炭素及び窒素源としてアセトニトリルを使用してＭＴＣＶＤ法によって 蒸着される、柱状粒で約＜５μｍの直径を有し、且つ１〜８μｍの厚みを有し、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３であるＴｉＣX ＮYＯZの層と、 − 既知のＣＶＤ法を用いて、０．５〜５μｍの厚みの滑らかで微細粒（０． ５〜２μｍ）のκ−Ａｌ2Ｏ3の層と、 − 好ましくは＜１μｍの厚みのＴｉＣXＮYＯZ好ましくはＴｉＮの最外層と 、 で被膜することを特徴とする切削植刃の製造方法。 ７．超硬合金が、Ｃｏが１１．１〜１１．７ｗｔ％であり、ＴａＣ＋ＮｂＣが ０．５〜１．７ｗｔ％である組成を有することを特徴とする請求項６記載の製造 方法。 ８．０．９０〜０．９５のＣＷ比を特徴とする請求項６または７記載の製造方 法。 ９．前記ＴｉＣXＮYＯZの最外層が存在する場合には、切削刃先に沿って取り 除くことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の製造方法。 １０．前記Ａｌ2Ｏ3の層を、切削刃先に沿って取り除くことを特徴とする請求 項６〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
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