JPH02190471A - 高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工具 - Google Patents
高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工具Info
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- JPH02190471A JPH02190471A JP983489A JP983489A JPH02190471A JP H02190471 A JPH02190471 A JP H02190471A JP 983489 A JP983489 A JP 983489A JP 983489 A JP983489 A JP 983489A JP H02190471 A JPH02190471 A JP H02190471A
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
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〕
本発明は高硬度材料、詳しくはHRcで50以上、ヴィ
カース硬度で500 kg/1stn”以上の高硬度材
料を、高能率に長寿命で切削しつる高硬度材料被覆超硬
合金切削工具に関するものである。
カース硬度で500 kg/1stn”以上の高硬度材
料を、高能率に長寿命で切削しつる高硬度材料被覆超硬
合金切削工具に関するものである。
It Rcで50以上、ヴィカース硬度で500kg/
lna”以上の高硬度材料は、高硬度であるがゆえに極
めて機械加工、特に切削加工が困難で、通常の工具材質
では殆ど切削不可能で、ただ立方晶窒化硼素の焼結体切
削工具及びアルミナ(Al諺0s)/炭化チタン(Ti
C)セラミックス焼結体(以下黒セラと称す)切削工
具でしか切削加工できなかった。
lna”以上の高硬度材料は、高硬度であるがゆえに極
めて機械加工、特に切削加工が困難で、通常の工具材質
では殆ど切削不可能で、ただ立方晶窒化硼素の焼結体切
削工具及びアルミナ(Al諺0s)/炭化チタン(Ti
C)セラミックス焼結体(以下黒セラと称す)切削工
具でしか切削加工できなかった。
従来の高硬度材料切削用の切削工具材料である立方晶窒
化硼素の焼結体切削工具は、その製造プロセスに超高圧
超高温を必要とすることがら、超硬合金切削工具に比較
するとその価格は大幅に高額なものにならざるを得ない
こと、また超高圧、超高温を必要とするため工具の形状
に大幅な制限が加わること等の大きな欠点を有する。
化硼素の焼結体切削工具は、その製造プロセスに超高圧
超高温を必要とすることがら、超硬合金切削工具に比較
するとその価格は大幅に高額なものにならざるを得ない
こと、また超高圧、超高温を必要とするため工具の形状
に大幅な制限が加わること等の大きな欠点を有する。
一方黒セラ切削工具は価格的には超硬合金切削工具に比
べれば安価であり、かつ工具の形状に関しても、かなり
自由な形状が得られるという特徴を有するものの、実際
に高硬度材料を切削すると、靭性がかなり不足しており
、ごく単純な外径、内径の旋削加工以外は実用し難いと
いう欠点を有していた。これは、以下の理由と考えられ
る。
べれば安価であり、かつ工具の形状に関しても、かなり
自由な形状が得られるという特徴を有するものの、実際
に高硬度材料を切削すると、靭性がかなり不足しており
、ごく単純な外径、内径の旋削加工以外は実用し難いと
いう欠点を有していた。これは、以下の理由と考えられ
る。
切削工具に必要な特性は被削材よりも硬いことは言うま
でもない。過去のデータを検討の結果、ヴィカース硬度
で表示して被削材よりも好ましくは5倍以上の硬さ、少
なくとも4倍以上の硬さが切削工具に必要であることが
知られている。従って、ヴィカース硬度が500 kg
/mm”以上の高硬度材料を切削するには、ヴィカース
硬度で2500 kg/mm”以上、少なくとも200
0kg/a+m”以上の硬さを有する切削工具材料が必
要である。
でもない。過去のデータを検討の結果、ヴィカース硬度
で表示して被削材よりも好ましくは5倍以上の硬さ、少
なくとも4倍以上の硬さが切削工具に必要であることが
知られている。従って、ヴィカース硬度が500 kg
/mm”以上の高硬度材料を切削するには、ヴィカース
硬度で2500 kg/mm”以上、少なくとも200
0kg/a+m”以上の硬さを有する切削工具材料が必
要である。
このために、従来では立方晶窒化硼素焼結体(硬度が約
5000 kg/ff1l”以上)、黒セラ(硬度約2
400 kg/mm2)および超硬合金でも鋳物・非鉄
金属切削用の主としてWC,!:Coからなる所謂JI
Sのに一系列の合金の中で最も硬度の高いJIS K
−Of相当のもノ、(硬度約2000kg/mm″)で
のみしか、かかる高硬度材料の切削はできなかった。
5000 kg/ff1l”以上)、黒セラ(硬度約2
400 kg/mm2)および超硬合金でも鋳物・非鉄
金属切削用の主としてWC,!:Coからなる所謂JI
Sのに一系列の合金の中で最も硬度の高いJIS K
−Of相当のもノ、(硬度約2000kg/mm″)で
のみしか、かかる高硬度材料の切削はできなかった。
一般に鋼を切削する、特に切削速度50m/mln以上
の速度で切削するための超硬合金は、WCに多量のTi
C、1’a C、Nb C等を添加したJISのP−
一系列超硬合金を使用する。しかしながら、P−一系列
超硬合金はに一系列のそれに比べ同一の圧縮強度では硬
度が低いため、本目的には適していない。高硬度材料を
切削する際には切削抵抗が極めて大きいため、圧縮強度
が不足すると切削時に刃先が圧壊してしまうため、全く
使用できない。そのため−室以上の圧縮強度が不可欠で
ある。第1図に超硬合金の圧縮強度と硬度の間の関係を
模式的に示す。同図において直線aよりも左側では高硬
度材料切削時に刃先が圧壊して切削不能であり、又直線
すよりも下側では硬度不足のため耐磨耗性が不十分で、
これも実用し得ない。K−一系列合金のご(−部が切削
可能であることがわかる。しかしながら、実際にこの領
域の合金でも高硬度材を実際に切削すると耐磨耗性が不
足するため、切削速度を極端に下げざるを得ず、その実
用性は極めて限られたものであり、現実には立方晶窒化
硼素焼結体と黒セラしか、使用されなかった。
の速度で切削するための超硬合金は、WCに多量のTi
C、1’a C、Nb C等を添加したJISのP−
一系列超硬合金を使用する。しかしながら、P−一系列
超硬合金はに一系列のそれに比べ同一の圧縮強度では硬
度が低いため、本目的には適していない。高硬度材料を
切削する際には切削抵抗が極めて大きいため、圧縮強度
が不足すると切削時に刃先が圧壊してしまうため、全く
使用できない。そのため−室以上の圧縮強度が不可欠で
ある。第1図に超硬合金の圧縮強度と硬度の間の関係を
模式的に示す。同図において直線aよりも左側では高硬
度材料切削時に刃先が圧壊して切削不能であり、又直線
すよりも下側では硬度不足のため耐磨耗性が不十分で、
これも実用し得ない。K−一系列合金のご(−部が切削
可能であることがわかる。しかしながら、実際にこの領
域の合金でも高硬度材を実際に切削すると耐磨耗性が不
足するため、切削速度を極端に下げざるを得ず、その実
用性は極めて限られたものであり、現実には立方晶窒化
硼素焼結体と黒セラしか、使用されなかった。
本発明は上記の現状に鑑みて、超硬合金を母材としてヴ
ィカース硬度500 kg/I1m”の高硬度材料を長
寿命で高能率に切削できる高硬度材料切削用被覆超硬合
金切削工具を提供することを目的とするものである。
ィカース硬度500 kg/I1m”の高硬度材料を長
寿命で高能率に切削できる高硬度材料切削用被覆超硬合
金切削工具を提供することを目的とするものである。
本発明者は上記の目的に従って研究の結果、超硬合金を
母材とし、その表面に”[I C、TITCNI。
母材とし、その表面に”[I C、TITCNI。
Ti N 、Δ60.からなる群より選ばれる1以上の
薄膜を被覆した被覆超硬合金切削工具において、該超硬
合金母材が主としてWcとCoからなり、WC以外の炭
化物の添加量は超硬合金全体に対し4.0重量%以下で
、かつその硬度がヴイヵース硬度(30kg荷重にて測
定) 1600 kg/mad”以上2 t o o
kg/m+++”以下であり、かつ該被覆膜の膜厚が0
.5μ以上4μ以下であることを特徴とする高硬度材料
切削用被覆超硬合金切削工具である本発明を見出した。
薄膜を被覆した被覆超硬合金切削工具において、該超硬
合金母材が主としてWcとCoからなり、WC以外の炭
化物の添加量は超硬合金全体に対し4.0重量%以下で
、かつその硬度がヴイヵース硬度(30kg荷重にて測
定) 1600 kg/mad”以上2 t o o
kg/m+++”以下であり、かつ該被覆膜の膜厚が0
.5μ以上4μ以下であることを特徴とする高硬度材料
切削用被覆超硬合金切削工具である本発明を見出した。
本発明における特に好ましい実施態様としては、被覆膜
が2石以上の多層からなり、かつそのうちの1層はアル
ミナであることを特徴とする上記高硬度材料切削用被覆
超硬合金工具が挙げられる。
が2石以上の多層からなり、かつそのうちの1層はアル
ミナであることを特徴とする上記高硬度材料切削用被覆
超硬合金工具が挙げられる。
超硬合金にて高硬度材料を切削する際の最大の問題点は
、切削可能な圧縮強度を有する材料では硬さが不足して
しまい、耐磨耗性がないため切削温度を実用に耐えつる
領域に上げられないことである。従って、超硬合金の圧
縮強度を保ったままその耐磨耗性を向上させればよい。
、切削可能な圧縮強度を有する材料では硬さが不足して
しまい、耐磨耗性がないため切削温度を実用に耐えつる
領域に上げられないことである。従って、超硬合金の圧
縮強度を保ったままその耐磨耗性を向上させればよい。
そのためには、超硬合金を母材とし、表面にTiC,T
目CNI、 TI N 、 A busからなる群より
選ばれる1以上の薄膜薄膜を被覆すればよいと、本発明
者は考えついた。そして種々試験を行った結果、被覆超
硬合金においても母材の硬さ及び圧縮硬度は極めて重要
で、いずれも硬くかつ強度の強い方が好ましいとの知見
を得た。
目CNI、 TI N 、 A busからなる群より
選ばれる1以上の薄膜薄膜を被覆すればよいと、本発明
者は考えついた。そして種々試験を行った結果、被覆超
硬合金においても母材の硬さ及び圧縮硬度は極めて重要
で、いずれも硬くかつ強度の強い方が好ましいとの知見
を得た。
本発明の超硬合金母材としては、まず第1図より、超硬
合金でも主としてWCとCOからなるものであること、
ヴィカース硬度1600kg7am”以下では耐磨耗性
不足のため、2100kg/mm”以上では圧縮強度不
足のため好ましくないことがわかった。なお、WCとC
OC以外適量の他の炭化物例えばV C、Ta C、C
rsc*などを添加して焼結中のWCの粒成長を抑制す
ることも本発明に含まれる。但しその他の炭化物が4゜
0重量%を越えると、強度が低下するため好ましくない
。
合金でも主としてWCとCOからなるものであること、
ヴィカース硬度1600kg7am”以下では耐磨耗性
不足のため、2100kg/mm”以上では圧縮強度不
足のため好ましくないことがわかった。なお、WCとC
OC以外適量の他の炭化物例えばV C、Ta C、C
rsc*などを添加して焼結中のWCの粒成長を抑制す
ることも本発明に含まれる。但しその他の炭化物が4゜
0重量%を越えると、強度が低下するため好ましくない
。
次に上記の母材に被覆する被覆膜については、まず最も
大切なのは膜厚である。被覆膜は所詮セラミックスであ
るため、極めて弾性変形量が少ない。従って、膜厚が厚
くなると高硬度材料を切削時に生ずる刃先の後退(切削
抵抗が極めて大きいため、通常の材料の切削に比べかな
り大きくならざるを得ない)に耐えきれず、被覆膜が破
壊してしまい、結果として1、被覆膜が母材から剥離し
てしまう。そのため、本発明において膜厚は4,0μ以
下でなければならず、逆に0.5μよりも薄(なると被
覆による耐磨耗性向上効果が認められなくなってしまう
。
大切なのは膜厚である。被覆膜は所詮セラミックスであ
るため、極めて弾性変形量が少ない。従って、膜厚が厚
くなると高硬度材料を切削時に生ずる刃先の後退(切削
抵抗が極めて大きいため、通常の材料の切削に比べかな
り大きくならざるを得ない)に耐えきれず、被覆膜が破
壊してしまい、結果として1、被覆膜が母材から剥離し
てしまう。そのため、本発明において膜厚は4,0μ以
下でなければならず、逆に0.5μよりも薄(なると被
覆による耐磨耗性向上効果が認められなくなってしまう
。
また、高硬度材料を切削する際には、切削工具の刃先温
度の上昇が激しいため、いわゆる酸化磨耗の進行が著し
くなってしまう。そのため、被覆膜の材質としては耐酸
化性に富むA b Osが特に好ましい。被覆膜の形成
は、公知の熱CVD法等によればよい。
度の上昇が激しいため、いわゆる酸化磨耗の進行が著し
くなってしまう。そのため、被覆膜の材質としては耐酸
化性に富むA b Osが特に好ましい。被覆膜の形成
は、公知の熱CVD法等によればよい。
以下、実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例1
WC94%(以下、特別の記載のない限り重量%を意味
する。) 、 1’aC1,O%残COからなる超硬合
金製のチップ(形状ISOSNMN120412)を作
製した。硬さは30kg荷重のヴィカース硬度で170
0 kg/am”であった。
する。) 、 1’aC1,O%残COからなる超硬合
金製のチップ(形状ISOSNMN120412)を作
製した。硬さは30kg荷重のヴィカース硬度で170
0 kg/am”であった。
このチップに公知の熱CVD法で順次TI Gを0゜8
μ、Ti1CN)を0.4μ、Altosを0.5μ、
最後にηNを0.3μ、計2.0μ波覆した。このチッ
プをA(本発明品)とし、以下の条件で切削テストを行
なった。
μ、Ti1CN)を0.4μ、Altosを0.5μ、
最後にηNを0.3μ、計2.0μ波覆した。このチッ
プをA(本発明品)とし、以下の条件で切削テストを行
なった。
条件: 被削材 SCM415 (llRc 50.0
)、切削速度 80+++/mln 、送り 0.1
am/rev 切り込み 0.5市、ホルダー FN
IIR−44A1水溶性切削剤使用。この条件で10分
間切削したところ、フランク磨耗は0.08 mであっ
た。
)、切削速度 80+++/mln 、送り 0.1
am/rev 切り込み 0.5市、ホルダー FN
IIR−44A1水溶性切削剤使用。この条件で10分
間切削したところ、フランク磨耗は0.08 mであっ
た。
比較のために市販のに一10グレード(住友電気工業株
式会社製H1)超硬合金製工具、P−10グレード(同
社製5TIOP)超硬合金製工具の両者にて、同一条件
で切削したところ、K−1nグレ一ド超硬合金製工具で
は4分間切削してフランク磨耗は0.34 tmとなり
寿命、P−10グレード超硬合金製工具では38秒間切
削して欠損してしまった。
式会社製H1)超硬合金製工具、P−10グレード(同
社製5TIOP)超硬合金製工具の両者にて、同一条件
で切削したところ、K−1nグレ一ド超硬合金製工具で
は4分間切削してフランク磨耗は0.34 tmとなり
寿命、P−10グレード超硬合金製工具では38秒間切
削して欠損してしまった。
実施例2
種々の超硬合金B−Hを形状ISO5NGN12041
2に作製し、実施例、lの八と全く同じコーティングを
行い、以下の条件で切削テストを行った。C−Gが本発
明品、B、IIが比較品である。なお、各合金のWC及
びC以外の添加物は、いずれもv c o、 s%、C
r5C*0.4%である。
2に作製し、実施例、lの八と全く同じコーティングを
行い、以下の条件で切削テストを行った。C−Gが本発
明品、B、IIが比較品である。なお、各合金のWC及
びC以外の添加物は、いずれもv c o、 s%、C
r5C*0.4%である。
条件: 被削材 SKD l 1 (llRc60)、
切削速度 30m/min 、送り 0.1 III+
s/rev 切り込み 0.5 ws 、ホルダー
FNIIR−44A1水溶性切削剤使用。
切削速度 30m/min 、送り 0.1 III+
s/rev 切り込み 0.5 ws 、ホルダー
FNIIR−44A1水溶性切削剤使用。
母材の硬度(30)cg荷荷重クイカース硬度及び切削
テスト結果(10分間切削時のフランク磨耗Va)を表
【に示す。
テスト結果(10分間切削時のフランク磨耗Va)を表
【に示す。
母材母材硬度
B 1550
C1650
D 1750
E 1850
F 1950
G 2050
H2+50
表1
切削テスト結果
1分12秒切削で欠損
8分30秒切削し”CVs= 0.36 waO932
關 0、 1 2 +w 0、 1 4 +111 0、 1 3 an 6分15秒切削して欠損 実施例3 実施例1のへ合金と全(同一母材について、種々の膜を
CVD法にて作製した。膜構造及び実施例2と同じ条件
で行った切削テストの結果を、表2に示す。J、に、L
、O及びPが本発明品、I、M、Nが比較品である。
關 0、 1 2 +w 0、 1 4 +111 0、 1 3 an 6分15秒切削して欠損 実施例3 実施例1のへ合金と全(同一母材について、種々の膜を
CVD法にて作製した。膜構造及び実施例2と同じ条件
で行った切削テストの結果を、表2に示す。J、に、L
、O及びPが本発明品、I、M、Nが比較品である。
実施例4
WC94,5%、VCo、5%、TaC0,5%残C0
からなる超硬合金製のチップ(形状ISOSNMN12
0418)を作製した。硬さは30kg荷重のヴィカー
ス硬度で1750 kg/mm”であった。このチップ
に公知の熱CVD法にて種々の膜を被覆した工具を作製
し、以下の条件にて切削テストを行った。膜構造並びに
切削テストの結果を、表3に示す。Q、U−Wが本発明
品、T、X−Zは比較品である。
からなる超硬合金製のチップ(形状ISOSNMN12
0418)を作製した。硬さは30kg荷重のヴィカー
ス硬度で1750 kg/mm”であった。このチップ
に公知の熱CVD法にて種々の膜を被覆した工具を作製
し、以下の条件にて切削テストを行った。膜構造並びに
切削テストの結果を、表3に示す。Q、U−Wが本発明
品、T、X−Zは比較品である。
条件: 被削材 S CR(IIRc、58)、切削速
度 70 ma+/lll1n 、送り 0.1 mg
+/rev、切り込み 0.5ma+、ホルダー FN
IIR−44A。
度 70 ma+/lll1n 、送り 0.1 mg
+/rev、切り込み 0.5ma+、ホルダー FN
IIR−44A。
水溶性切削剤使用、切削時間 5分間。
以上の実施例から本発明に限定する被覆層の種類、厚さ
、合金母材材質の範囲内にあるものが有効であることが
理解できる。
、合金母材材質の範囲内にあるものが有効であることが
理解できる。
以上説明のように、本発明によって、従来、高価な立方
晶窒化硼素焼結体でしか切削できなかった、もしくは安
価ではあるものの耐火(n性に不安のある黒セラで不満
足な状況下でしか切削できなかった高硬度材料を、安定
して、かつ満足すべき価格の工具にて切削することが可
能となった。
晶窒化硼素焼結体でしか切削できなかった、もしくは安
価ではあるものの耐火(n性に不安のある黒セラで不満
足な状況下でしか切削できなかった高硬度材料を、安定
して、かつ満足すべき価格の工具にて切削することが可
能となった。
第1図は超硬合金の圧縮強度と硬さの関係を模式的に示
した図である。
した図である。
Claims (2)
- (1)超硬合金を母材とし、その表面にTiC、Ti(
CN)、TiN、Al_2O_3からなる群より選ばれ
る1以上の薄膜を被覆した被覆超硬合金切削工具におい
て、該超硬合金母材が主としてWCとCoからなり、W
C以外の炭化物の添加量は超硬合金全体に対し4.0重
量%以下で、かつその硬度がヴィカース硬度(30kg
荷重にて測定)1600kg/mm^2以上2100k
g/mm^2以下であり、かつ該被覆膜の膜厚が0.5
μ以上4μ以下であることを特徴とする高硬度材料切削
用被覆超硬合金切削工具。 - (2)該被覆膜が2層以上の多層からなり、かつそのう
ちの1層はAl_2O_3であることを特徴とする請求
項(1)に記載の高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP983489A JPH02190471A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP983489A JPH02190471A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02190471A true JPH02190471A (ja) | 1990-07-26 |
Family
ID=11731159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP983489A Pending JPH02190471A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 高硬度材料切削用被覆超硬合金切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02190471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05329703A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-14 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆超硬合金切削工具 |
| WO2017130470A1 (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | グローブライド株式会社 | 高硬度の表面層を有する釣糸ガイド及び当該釣糸ガイドを備える釣竿 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP983489A patent/JPH02190471A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05329703A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-14 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆超硬合金切削工具 |
| WO2017130470A1 (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | グローブライド株式会社 | 高硬度の表面層を有する釣糸ガイド及び当該釣糸ガイドを備える釣竿 |
| CN108366549A (zh) * | 2016-01-27 | 2018-08-03 | 古洛布莱株式会社 | 具有高硬度表面层的钓线导件及具备该钓线导件的钓竿 |
| KR20180101337A (ko) * | 2016-01-27 | 2018-09-12 | 글로브라이드 가부시키가이샤 | 고경도의 표면층을 갖는 낚싯줄 가이드 및 당해 낚싯줄 가이드를 구비하는 낚싯대 |
| JPWO2017130470A1 (ja) * | 2016-01-27 | 2019-02-14 | グローブライド株式会社 | 高硬度の表面層を有する釣糸ガイド及び当該釣糸ガイドを備える釣竿 |
| US11076585B2 (en) | 2016-01-27 | 2021-08-03 | Globeride, Inc. | Fishing line guide having high-hardness surface layer and fishing rod provided with said fishing line guide |
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