JPH03154701A - 工具用高硬度複合焼結体 - 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、ダイヤモンドまたは立方晶系窒化硼素を含む
高硬度焼結体と超硬合金やサーメットなどの硬物質体と
を強固に接合させた工具用高硬度複合焼結体に関し、特
にエンドミルやドリルのような転削工具に用いて有用な
該焼結体に関するものである［従来技術］ 従来、エンドミルやドリルなどの転削工具の回転中心部
の低速切削領域で切刃に欠損やチッピングが多発する部
分に超硬合金など靭性の高い材種から形成する切刃を配
し、外周側の切削速度が高くなる部分には耐牽耗性に優
れたダイヤモンドまたは立方晶系窒化硼素を含む高硬度
焼結体から形成する切刃を位置させるようにした複合焼
結体を用いるようにした技術が特開昭６４−６４７０１
号公報に開示されている。

以上のような高硬度複合焼結体は、特公昭５８−１９４
２８号公報または特公昭６２−６０９９１号公報にみら
れるように、高硬度焼結体と硬物質体の接合面の全面に
板状物を介在させている。

つまり１本発明の添付図の第６図に示すように、接合強
度を高めるために高硬度焼結体１００．１００ａの接合
面１０１，１０１ａと硬物質体２００の接合面２０１．
２０１ａとの間の全面にチタンまたはタンタルあるいは
ジルコニウムなどの金属または合金の厚み０．０１〜０
．５曲の板状物３００．３００ａを介在させて前記高硬
度焼結体と該硬物質体とを接合した高硬度複合焼結体が
用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記したような従来の技術による高硬度
複合焼結体を工具の中心部に切刃を有するエンドミルや
ドリルなどの転削工具に用いた場合、その切刃構成は第
３図に示したようなものとなる。

すなわち、工具中心部０を基準に形成する一対の中心部
切刃１０５．１０５ａは、工具中心部の切刃を耐欠損性
にすぐれた靭性の高い超硬合金などの硬物質体２００．
２００ａと耐摩耗性にすぐれるダイヤモンドまたは立方
晶系窒化硼素を含む高硬度焼結体１００．１００ａとの
間に耐欠損性や耐窄耗性が前記した硬物質体や高硬度焼
結体に比べて低下する板状物３００．３００ａを有した
中心部切刃１０５．１０５ａが高硬度焼結体１００．１
００ａからなる外周側切刃１０６．１０６ａへと連続さ
れているような形態で切刃が形成されることになり、こ
れが切削中において、前記板状物３００．３００ａに切
削負荷および切屑の衝突などの作用によって早期に該板
状物に串耗またはエグレ現象をおこさせ、工具寿命を著
しく低下させているという問題点を有している。

［発明の目的］ 本発明は、上記した問題点に鑑みなしなもので、エンド
ミルやドリルなどの転削工具に用いる高硬度複合焼結体
の前記高硬度焼結体と硬物質体との外周部分の接合部を
密接状態にして強固に接合し、この部分の前記した不具
合を解消させて工具寿命が大幅に延命できて、しかも高
能率的に切削できる転削工具に用いる高硬度複合焼結体
を提（共することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段」 本発明は、前々記した問題を下記する手段によって解決
したものである。

つまり、ダイヤモンドまたは立方晶系窒（ヒＭ素を含む
高硬度焼結体と、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物
、窒化物、または炭窒化物の１種または２種以上とＦｅ
、ｃｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒの１種または２種以上とからな
る硬物質体とを接合させた複合焼結体であって、該複合
焼結体の接合部に厚み０．．．５ｍｍ以下のチタンまた
はタンタルあるいはジルコニウムの金属または合金板が
中央部に配置され、その外周部は前記焼結体と該硬物質
体とを密接させた高硬度複合焼結体を用いることによっ
て解決したものである。

［発明の作用］ 本発明は、前記した手段の高硬度複合焼結体をエンドミ
ルやドリルなどの転削工具に用いる場合、第１図（ａ＞
（ｂ）および第２図に示したボールエンドミルを例にす
ると、シャンクのチップ座に対応する側にある高硬度焼
結体をＦＲｔｉｉｌｉ加工によって取り除き、超硬合金
などからなる硬物質体の面とチップ座面とをロウ付けす
れば、そのロウ付は面同志は親和性が良好なものである
からロウ付は強度を大きく向上させるし、かつチタンや
ジルコニウムまたはタンタルなどの金属あるいは合金な
どの板状物を高硬度焼結体と硬物質体の中央部に介在さ
せて接合させであるため、その接合強度はきわめて高い
ものにする。しかも該複合体の外周部においては前記高
硬度焼結体と該硬物質体同志が密接状態となっているた
め硬物質体からなる切刃と高硬度焼結体からなる切刃と
の間に介在層である前記板状物の露出がないので、この
部分の摩耗や欠、損がなくなり工具寿命を大幅に延ばす
のと高精度な切削を高能率的におこなえるものである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

まず、添付した図の第１図は本発明になる高硬度複合焼
結体を用いたボールエンドミルであって、その（ａ＞は
正面図、同（ｂ）は（ａ）の側面図、第２図は第１図（
ａ）の拡大底面図であり、第３図は従来の技術による該
ミルの拡大底面図、第４図は高硬度焼結体の説明的斜視
図であり、第５図は第４図をＡ−Ａ断面した本発明にな
る高硬度複合焼結体で、第６図は従来の高硬度複合焼結
体を断面した図などである。

本発明になる高硬度焼結体１．１ａのうちダイヤモンド
を含むものは、６０〜９０体積％のダイヤモンド粉末に
Ｆｅ、ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族金属から１種以上の該粉末
を加えたものをボールミルによって充分に撹拌混合して
焼結する。

また立方晶系窒化硼素の場合は、３０〜７０体積％の立
方晶系壁ｆヒ硼素粉末にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ
、Ｗの９化物、炭化物または炭窒化物とＡｌ２Ｏ，の１
種の粉末または２種以上の混合粉末を６９〜１６体積％
と、ＡＩ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｔのうち１種の粉末または２
種以上の混合粉末を１〜１５体積％を混ぜたものを充分
に撹拌混合して、その後、焼結によって得るものである
。

以上のような高硬度焼結体を有する高硬度複合焼結体１
０は第５図に示すように、超硬合金やセラミックスまた
はサーメットなどからなる硬物質体２に、チタンやジル
コニウムまたはタンタルなどの金属や合金の板状物３．
３ａを介在層とて高硬度焼結体１，１ａが強固に接合さ
れているものである。

また、介在層となる板状物３．３ａは該複合焼結体の中
央部に位置させてあり、切刃が形成される外周部は高硬
度焼結体１．１ａの接合面１１、ｌｌａと硬物質体２の
接合面２１．２１ａとが密接したものとなっている。

なお、板状物３．３ａの厚みは、０，０１〜０．５ｍ＋
ａ程度が適当で、これが０．０１市未満であると接合効
果を低下させるのと境界部分にクラックの発生する危険
性があり、０．５韻を越えると、この焼結体の剛性が不
足するようになり該複合焼結体は欠損し易いものになる
。

実施例−１ 平均−成粒径３μのダイヤモンド粉末９０体積％と、３
２５メツシユ以下のＣＯ粉末１０体積％の混合粉末をボ
ールミルにて約３５時間撹拌混合したものを原料とした
次に、ジルコニウム製の反応容器内に約０．６ｇの上記
原料を充填し、この上に厚み０．３ｍｍで、直径が１０
市のチタン金属板を乗せ、さらに厚み２開で、直径が１
７２龍の超硬合金からなる硬物質体２を置き、この上に
上記と同様の金属板を乗せてから約０．６ｇの前記原料
を充填して反応容器をセットした。

つりいて、超高圧高温発生装置（ベルト型）を用い６０
キロバール、１５００℃で約３０分間保持させて焼結し
てから冷却し、圧力の除去をおこなった。

以上によって得た高硬度複合焼結体１０は、それぞれが
強固に接合され歪や反り、クラックなどのないものであ
った。

実施例−２ 平均−次粒径５μの立方晶系窒化硼素粉末を体積で７５
％、平均−次粒径１μのＡ１□０３粉末を１５体積％、
３２５メツシユ以下のＡ１粉末を８体ｆＩ％と、Ｓｉ粉
粉末２積積からなる混合粉末をボールミルで約５０時間
撹拌混合したものを原料とじたつダいて、チタン製反応
容器内に約０ ６ｇの上記原料を充填し、この上に畢み０１１１１１１
で直径が８市のタンタル金属板を乗せ、さらに厚み２．
５開で、直径が１７．２１１ＩＩ１１の超硬合金からな
る硬物質体２を置き、この上に上記同様の金属板を置い
てから約０．６ｇの前記原料を充填して反応容器をセッ
トしな。

次に、超高圧高温発生装置により上記反応容器に４５キ
ロバール、１３００’Ｃの条件を約２０分間保持させて
焼結した後、温度と圧力を除去した。

上記よって得た高硬度複合焼結体１０は、立方晶系窒１
ヒ硼素を含む高硬度焼結体１１ａと硬物質体２とは強固
に接合されており、その境界にはη相もなく、歪または
反り、クラックなどもみられないものが得られた。

上記のようにして得た高硬度複合焼結体１０は、第１図
と第２図に示すように、シャンク５の端部に設けたチッ
プ座５１．５１ａに該焼結体をロウ付は固着するために
該チップ座側にある前記焼結体の高硬度焼結体１．１ａ
を工作機械によって所望量取り除いて硬物質体２とチッ
プ座５１．５１ａとをロウ付は可能な状態にしたうえで
、高硬度複合焼結体１０を該チップ座にロウ付は固着し
、ついで、工具中心Ｏを基準に中心部切刃５３．５３ａ
ならびに外周側切刃５４．５４ａおよび逃げ面５５．５
５ａなどを形成するものである。

以上により、高硬度焼結体１．１ａと硬物質体２．２ａ
からなる中心部切刃５３．５３ａの境界部には介在層で
ある板状物３３ａのない切刃が形成され、その切刃は耐
摩耗性や耐欠損性が高く、しかもエグレ現象などらおこ
させないものとなる。なお、符号５６．５６ａは切刃の
回転方向前方例に設けた切屑排出用のポケットである。

以上は、ボールエンドミルを例に説明したが、これをド
リルまたはエンドミルなど転削工具であって工具の中心
部まで切刃を有したものに適合できるものである。

［発明の効果］ 本発明は、以上に述べたような構成と１を用とによって
、工具の中心部汁を切削する靭性の高い硬物体からなる
切刃と、主に外周側を切削する耐摩耗性の高い高硬度焼
結体からなる切刃との間に＃＃京粍性や耐欠損性が前記
切刃に比べて低下するチタンやタンタルまたはジルコニ
ウムの金属または合金の板状物の露出がないので該切刃
の寿命を大きく高めるのと、高硬度焼結体と硬物質体と
は前記板状物を該焼結体の中央部に配置させたことによ
って、その接合強度を大福に高め、高硬度焼結体と硬物
質体の剥離または欠損を防止する。

しかも、そのロウ付は面は親和性の良好なもの同志をロ
ウ付けするようにしながら、ロウ付は強度は大きく向上
する。上記の相乗的効果は、難削材を高能率的に、がっ
高精度に切削できるようになり工具寿命も大きく延ばす
ものとなったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる高硬度複合焼結体を用いたボール
エンドミルで、その（ａ＞は正面図、（ｂ）は（ａ）の
側面図、第２図は第１図（ａ）を拡大した底面図、第３
図は従来技術による該ミルの底面図、第４図は高硬度複
合焼結体の説明的斜視図、第５図は第４図をＡ−Ａ断面
した本発明になる高硬度複合焼結体、第６区は従来の高
硬度複合焼結体の断面図などである。 １．１ａ、１０ｏ、１００ａ−−一高硬度焼結体　２．
２００−−一硬物質体　３３ａ、３００．３００ａ−−
一板状物 ５３．５３ａ、１０５．１０５ａ−−一中心部切刃、５
４．５４ａ、１０６，１０６ａ　−−一外周側切刃 ｔσノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイヤモンドまたは立方晶系窒化硼素を含む高硬
   度焼結体と、周期律表４ａ、５ａ 、６ａ族の炭化物、窒化物、または炭窒化 物の１種または２種以上とＦｅ、Ｃｏ、Ｎ ｉ、Ｗ、Ｃｒの１種または２種以上とから なる硬物質体とを接合させた複合焼結体で あつて、該複合焼結体の接合部に厚み０． ．５ｍｍ以下のチタンまたはタンタルあるいはジルコニ
   ウムの金属または合金板が中央 部に配置され、その外周部は前記焼結体と 該硬物質体とが密接されていることを特徴 とする工具用高硬度複合焼結体。