JPH02185302A - セラミックス製センタ及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１例えば旋盤や研削盤などの工作機械を用いて
液加］−物を加Ｊ二する場合に、被加工物を支持するた
めに用いるセラミックス製センタ及びその使用方法に関
するものである。

（従来の技術） 般に、旋盤や研削盤などの工作機械を用いて被加工物を
加工する場合に、被加工物は、ＪＩＳＢ４１１２に規定
されているようなセンタで支持されている。このセンタ
は、先端部とシャンク部とで構成されているもので、こ
の内光端部は回転してなる被加工物と強く摺り合う状態
て摺接され、しかも被加工物を支持できる強度が要求さ
れることから耐摩耗性及び強度のすぐれたＩＣ−Ｃｏ系
超硬合金からなり、シャンク部は炭素工具鋼などの鋼か
らなっているものである。このＪＩＳ　Ｂ４１１２に規
定されているような超硬合金製センタは、被加工物がセ
ラミックス製品になると直ぐに摩耗してしまうというこ
とから超硬合金よりも耐摩耗性のすぐれたセラミックス
製センタの検討が行われ、その代表的なものに、実開昭
６１−４２２０１号公報及び特開昭６１−４４５０４号
公報が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 実開昭６１−　４２２月号公報は、少なくとも先端部を
窒化物系セラミックス、炭化ケイ素及び酸化ジルコニウ
ムの群から選ばれたセラミックスで形成してなるセンタ
が開示されている。この公報に開示されているセンタは
、先端部が超硬合金製でなる従来のセンタに対し、従来
の窒化物系セラミックスである窒化ケイ素、窒化ヂタン
又は炭化ケイ素、ＦｌＩ化ジルコニウムを用いることに
より耐摩耗性にすぐれるようになったものであるけれど
も１強度及び靭性が低く、特に被加工物が超硬合金のよ
うに、高硬度で重量の大きなものの場合には極端に短寿
命になるという問題がある。

特開昭６１−４４６０４号公報は、被加工物を支持する
ための支持部を室温における破壊靭性値が３．５１Ｎ・
、−１／１以上、かつ密度が９０％以トのセラミックス
焼結体にて構成してなるセラミックス製センタが開示さ
れている。この公報に開示されているセンタの支持部の
セラミックス焼結体は、安定化剤を含イ■した部分安定
化ジルコニア又は高靭性アルミナ系の焼結体からなるも
ので、部分安定化ジルコニアの場合は耐摩耗性が劣り、
高靭性アルミナ系の場合は強度及び靭性が不足し、特に
被加工物が超硬合金のように、高硬度で重電の大きなも
のの場合には極端に短寿命になるという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、被加工物の回転に併なう摺り合わせにより生じ
る摩耗に対する耐摩耗性にすぐれ、特に被加工物との潤
滑効果が高くてカジリも生じ難く、しかも被加工物の回
転による遠心力に対する衝撃及び被加工物を押圧して支
持するのに必要な強度及び靭性を有する安定化剤を含有
してなる酸化ジルコニウムと酸化アルミニウムとからな
るセラミックス焼結体を先端部とするセラミックス製セ
ンタの提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、　ＪＩＳ　８４１１２に規定されている
ような超硬合金製センタを用いる場合に、被加工物と摺
接する先端部の焼付防止のために鉛丹又はプルシャンプ
ルなどを塗布するのであるが、まだ焼付が生じること、
特に超硬合金のように高硬度な材料を被加工物とする場
合には、その傾向が一層強く、しかも先端部の摺接面の
摩耗が著しくなるということから、その対策について検
討していた所、安定化剤を含有してなる酸化ジルコニウ
ムと酸化アルミニウムとでなるセラミックス焼結体を先
端部とするセンタは、焼付が生じ難く、耐摩耗性にもす
ぐれ、しかも回転する被加工物を支持し得る強度及び靭
性があるという知見を得たものである。この知見に基づ
いて１本発明を完成するに至ったものである。

すなわち１本発明のセラミックス製センタは、被加工物
を支持し、かつ該被加工物と摺接する先端部と、該先端
部を保持するシャンク部とからなるセンタであって、該
先端部が安定化剤を含有してなる酸化ジルコニウムと酸
化アルミニウムと不可避不純物とでなるセラミックス焼
結体にて構成されていることを特徴とするものである。

本発明のセラミックス製センタにおける先端部を構成す
るセラミックス焼結体は、安定化剤として、例えばＭｇ
、　Ｃａ、　Ｓｃ、　Ｙ、　Ｃｅ、　Ｎｄ、　Ｓ＋ｗ、
　Ｅｕ。

Ｇｄ、　Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｙｂの酸化物の中の
少なくとも１種を含有してなる酸化ジルコニウムと酸化
アルミニウムとでなる焼結体である。このセラミックス
焼結体は、強度、破壊靭性値、耐摩耗性及び被加１物と
の摩擦を緩和させる潤滑的効果がバランスよくすぐれて
いることが好ましく、そのために。

酸化イツトリウムを主成分とする安定化剤なｌ〜５ｍｏ
Ａ％含有してなる酸化ジルコニウム３０〜７０ｗｔ％と
酸化アルミニウム７０〜３０ｗｔ％と不可避不純物とで
なる焼結体が、特に好ましいものである。

このセラミックス焼結体における酸化イツトリウムを１
成分とする安定化剤とは、ｌ’ｌｌｌ化イツトリウムの
みからなる場合、又は酸化イツトリウムと。

他にに連の安定化剤の少なくとも１種とでなる複合安定
化剤でなるものである。

このセラミックス焼結体における酸化ジルコニウムは、
正方品の酸化ジルコニウムのみからなる場合、又は正方
品に１０％以下の中斜品及び／又は立方品の混在してな
る酸化ジルコニウムの場合が、特に好ましいものである
。この酸化ジルコニウムは、特に平均粒径０．５μｍ以
下であると、易焼結性で緻密性も高く、上述した強度、
破壊靭性値、耐摩耗性及び潤滑的効果などの焼結体の特
性にすぐれるので好ましいことである。セラミックス焼
結体におけるもう１つの主成分である酸化アルミニウム
は、α−■１０．のみからなる場合、又はａ−＾Ｉ！、
□０．に１０％以下のβ−式２□０．の混在してなる酸
化アルミニウムの場合が特に好ましく、この酸化アルミ
ニウムの平均粒径が１〜３μｍであると上述の平均粒径
０，５μｍ以下の酸化ジルコニウムとの相剰効果でもっ
て焼結体の特性がすぐれるので好ましいことである。

本発明のセラミックス製センタにおけるセラミックス焼
結体でなる先端部の形状は、ＪＩＳ　８４１１２に規定
されている超硬合金製センタと同様の形状、又は実開昭
６１−　４２２旧号公報に開示の形状にして用いること
ができ、例えば第１図に示したＪＩＳ　８４１１２に示
されている形状の場合、シャンク部（＋１　に先端部（
２）が接合されてなるセンタにおいて、先端部（２）の
先端面（３）とチー入面（４）との交線のエツジ（５）
を欠は防Ｉヒのために而取りやホーニングなどを行うこ
とも好ましいことである。また、先端部が被加工物と摺
接するテーバ而（４）の表面粗さは、ＪＩＳ　１１４１
１２に規定されている０、８８で用いられる。特に、本
発明におけるセラミックス焼結体の場合には表面粗さが
すぐれること及びすぐれた表面粗さにすると被加工物と
の潤滑効果にすぐれることから＊　Ｒｍａｘ　Ｏ，３μ
ｍ以下にすることが好ましいことである。

本発明のセラ、ミックス製センタにおけるシャンク部は
、従来から用いられている１例えば炭素１ユ具鋼、クロ
ムモリブデン鋼などのｔ具鋼を用いることができ、この
シャンク部と先端部との接合は、従来から行われている
セラミックスと鋼との接合方法、例えば鑞材による接合
や焼嵌めによる方法で行うことができるものである。特
に、シャンク部と先端部は、接合強度９品質の安定性及
び作業の容易性から、例えば焼嵌め代を先端部の直径×
（１〜３ＸＩＯ−’）程度の焼嵌めにより保持すること
が好ましいことである。

本発明のセラミックス製センタは、従来のセンタの製造
方法を応用して作製することができるものである。

このセラミックス製センタを超硬合金、サーメット、セ
ラミックス焼結体などの粉末冶金製品でなる被加工物と
組合わせて使用すると、特にその効果が大きくなる。こ
の粉末冶金製品の中でも、超硬合金でなる被加工物に対
して１本発明のセラミックス製センタを組合わせて使用
すると、被加工物と先端部とにおける摺接部分でのカジ
リが少なく潤滑性効果が大きくなる。

（作用） 本発明のセラミックス製センタは、安定化剤を含イｆし
てなる酸化ジルコニウムと酸化アルミニウムとからなる
セラミックス焼結体でなる先端部が液加１物との潤滑作
用を高めており、その結果耐摩耗性にすぐれる作用をも
しているものである。また、先端部を構成している安定
化剤を含有してなる酸化ジルコニウムが強度及び破壊靭
性値を高める作用をし、酸化アルミニウムが耐摩耗性を
高める作用をしているものである。

実施例 市販の１次粒径が２３０人のＹ−ＰＳＺ　（３ｍａｎ％
Ｙ＊Ｏｓ含有のＺｒ（１，）粉末、　Ｙ−Ｃｅ−ＰＳＺ
（２，５ｍｏｊ１％マ５Ｏｓ−０，２ｍｏＪ！％Ｃｅ０
ｍ含有のＺｒＯｍ）粉末、　　Ｙ−Ｄｙ・ＰＳＺ　（２
，５ａ＋ｏＪ２％マ＊Ｏｓ−０，２ｓｏｊ１％Ｄｙｎｅ
ｓ含有のＺｒ０ｓ）粉末、平均粒径０．４μｍのへ４３
０．粉末（純度９９．９９％）を用いて配合した。第蓋
表に示したそれぞれの試料の内、まず＾ン、０．粉末を
＾１１＝　ｍｉｓ　　Ｚｒ０ｍ！１ボールと共にポリウ
レタンを内張した容器に入れて、メタノールによる湿式
でｌＯ時間混合粉砕し１次いでＰＳＺ粉末を加えて４８
時間混合粉砕した。この混合粉末を乾燥後、　１．５ｔ
／ｃ■りの圧力でリキッドプレスし、粉末成形体を得た
。

この粉末成形体を１１７ｓｉｎの酸素ガス流入中、１５
００℃の温度で２時間保持して焼結した後、　Ａｒガス
中、　１５００ａＬ−の圧力、　１３００〜１４００℃
の温度で熱間静水圧処理して本発明の先端部に用いるた
めの焼結体を得た。この焼結体に、比較として、市販の
Ｚ「０．系セラミックス、　　ＡＪ！ｍＯｓ系セラミッ
クス、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を加えて、それぞれの硬さ
及び抗折力を測定して第１表に併記した。

次いで、第１表のそれぞれの試料を第１図に示したＪＩ
Ｓ　Ｂ４１１２の先端部の形状に焼結及び成形加工した
後、クロム・モリブデン鋼のシャンク部に焼嵌めしてセ
ンタを作製した。このようにして作製したそれぞれのセ
ンタを研削盤にセットし、超硬合金の被加工物をレジノ
イドボンドのダイヤモンド研削砥石でもって研削加工し
た結果を第１表に併記した。

以下余白 （発明の効果） 本発明のセラミックス製センタは、従来の超硬合金製セ
ンタやＡｊ！Ｊｓ系セラミックス製センタに比べて、傷
及び摩耗幅が発生し難く、しかもカジリも生じ難いこと
から焼付防止のための鉛丹やプルシャングルを何度も塗
布することもなく連続的に長時間使用できるという効果
がある。また１本発明のセラミックス１センタは、従来
のｚ「０３系セラミツクス製センタに比べて、耐摩耗性
にすぐれることから連続的に長時間使用でき、被加工物
の面積度を向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で用いたセンタの断面図である。 （１）はシャンク部、（２）は先端部、（３）は先端面
、（４）はチー入面、（５）は先端面とチー入面との交
線である。 特許出願人　東芝タンガロイ株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物を支持し、かつ該被加工物と摺接する先
   端部と、該先端部を保持するシャンク部とからなるセン
   タにおいて、該先端部が安定化剤を含有してなる酸化ジ
   ルコニウムと酸化アルミニウムと不可避不純物とでなる
   セラミックス焼結体にて構成されていることを特徴とす
   るセラミックス製センタ。
2. （２）上記先端部と上記シャンク部が焼嵌めにより保持
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のセラミックス製センタ。
3. （３）上記セラミックス焼結体が酸化イットリウムを主
   成分とする安定化剤を１〜５ｍｏｌ％含有してなる酸化
   ジルコニウム３０〜７０ｗｔ％と酸化アルミニウム７０
   〜３０ｗｔ％と不可避不純物とでなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載のセラミックス製
   センタ。
4. （４）被加工物を支持し、かつ該被加工物と摺接する先
   端部と、該先端部を保持するシャンク部とからなるセン
   タにおいて、該先端部が安定化剤を含有してなる酸化ジ
   ルコニウムと酸化アルミニウムと不可避不純物とでなる
   セラミックス焼結体にて構成されており、該被加工物が
   粉末冶金製品である組合わせでもって用いることを特徴
   とするセラミックス製センタの使用方法。
5. （５）上記被加工物が超硬合金であることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載のセラミックス製センタの使
   用方法。