JPH0475803A - 切削工具用チップ - 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］ 本発明は被覆超硬チップの改良に関するものである。詳
細には、チップの耐欠損性を向上する為、切刃近傍の刃
先処理に関するものである。

［従来の技術］ 硬質相がＷＣ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ及びＣＯからなる超硬
質合金にＴｉＣ，Ａｌ２Ｏ３、Ｔ１ＣＮ、ＴｉＮ等を種
々組み合わせた多層被覆工具は、その適用範囲が広くか
つ長寿命の切削工具、耐層工具等として実用に供せられ
ている。

その製造方法は主としてＣＶＤ法、ＰＶＤ法が用いられ
ているが、プロセス技術の進歩により様々な被覆方法も
とられている。

また、基体にはＪＩＳ　　Ｍ系超硬合金にＴｉＮを微量
添加した合金が広く用いられ、窒素の添加により、脱β
層等の表面改質が計れ、より靭性が向上している。従来
、耐摩耗性重視の用途にはＣＶＤ法によりＴ　ｉ　Ｃ，
Ａ　１２０３等の多層被覆が使用され耐欠損性重視の用
途には強度の劣化が少ないＰＶＤ法によりＴｉＮを被覆
した工具が適用されている。つぎに、超硬合金の基体に
ついては、従来Ｍ２０−Ｍ３０相当の合金にＴｉＮ等の
窒化物を添加し１、表面近傍ｉ５′：、いわｌφる酸ベ
ータＭを作り（基体表面から５　％　５０ミク■１ン程
度をＷＣ−（：　ｃ）相とする）、皮膜から伝播するク
ラック等の伸展を阻害し、基体−皮膜の強度８−高める
ノボ法が取らねている。　（特開昭５４−８７１１９）
しかり、　　：ｌの方法では、 １）基体中に多量の窒化物を添加するため、焼結性が悪
くなり、欠陥が発生し１やすくなる。

２）皮＊ｉ内層がＴｉＣ，ＴｉＮ等のＴｉ化合物であり
、接合部分が同種の材料て・ないため、密着類１度が弱
く、特にＴｉＣの場合にはカーボンの移動にＪ−る脱＃
層が生ｅやすい等の欠点がある。

そのため、１８間昭５４−８７１１９では、基体中にフ
リーカーボンを０．０１−０．５％程度含有させＺ）等
の対策を講じている。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかし、最近になって焼結肌のチップを研削加工ＩＦ（
Ｌ、、に、刃先処理のみで被覆することが出来るように
なり、４ｒ来、Ｍ級品と称しているチップて゛も一部研
削加工によ１１表面改質部分を除去し、てぃたものが、
チップ全体を焼結肌のまま使用出来、従来にない現象を
生り、ていた。

すなわぢ、基体について、切刃近傍の切削の損傷状態に
看目しその東回を調査した結果、Ｍ覆の特長を生かすに
は、＠度を優先する基体の適用へすなわち、切刃に施す
切刃処理にＪ゛り脱落する脱ベータ屑と、腔、落により
露出する基体内部のミクロ組織と皮膜間の脱炭層が、様
々な影響を与えていることが分かった。

［問題点を解決するための手段］ そのため、本発明名らはＪＩＳ　　Ｍ系超硬合今におい
て脱ベータ層を生成さｔ　ｆｌ　ｍ、脱炭層の生成の防
」１：に関Ｌ５て種々検討し、た結果、切刃処理（鯰、
再度熱処理を行い、ｊＪｏ　］−により脱落した脱ヘー
タ層部分に説、ベータ層を再生成さゼろか、反対に脱ベ
ータＮを局部的に取り去り被覆する方がペターなのか、
様々な場合に付いて検５・工した。

その結果、脱／＼−づｌの再生成についてはその生成プ
ロセスより焼結体において再度生成させることは特殊な
熱処理を必要とするため適切でなく、脱落１２、た脱べ
・−夕層のづイズ庖すくい面側及び逃げ面側に特定する
ことにより切刃処理した面における草体組成にすること
による脱炭層の低減が効果があり、Ｃ）、ＴＤ法′７′
被覆するＴ　ｉ　Ｃ等の皮膜と組み合わせると切刃処理
近傍のベータ相が増えるため、実青的に脱炭層のＲ因と
なるカーボンの量が多くなるため脱炭層の生成が〆少す
る。そのため基体との密着が４、く、また、チップ全体
の強度は脱ベータ層により強度の向上がはかれ、総合的
に重断続切削の伯ｒによるチッピングや皮膜の剥離に対
し、十分な強度の被覆工具が得られた。この方法は、従
来使用さｉｌているランド等一部研削加工を行うチップ
に関り、でも、効果がある。

［作用］ 以トのごとく、本発明は周期律表の４ａ、５ａ。

６ａ族の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種板りと、Ｆｅ
族、〔”ｒ族の１種以上誹りなる超硬合金を基体として
、該基体表面に５　ヘ−５０ミクロンの脱ベータ層を生
成し、 その草体Ｆに １）切刃処理にＪ−り脱べ・−タ泗部分を除去］。

２）切刃処理は九オーたは、曲面状のネガホーニングと
し ３）内層としてＴｉＣ０１２〜１０ミクロン４）外層と
してＴｉＣ，、ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ′Ｘ：たはＡｌ２Ｏ３
の１秤または２種層＋５〜１５ミクロン 被覆したことを特徴とする切削］−共用チツブである。

、４ｉ：発明による被ＮＩ貝の脱ベータ層、皮膜は以下
の理由により限定される。

１）脱ベークＮ　５〜５０ミクロン 脱ベータ層の厚さが５ミクロン未ｉｔ’ｒは充分な強度
を付与することが出来ず、５０ミクロシをこえろと耐摩
耗性（耐忍芥性）が悪くなるため５−−５０ミクロンと
し、た。

また、脱ベータ層を生成するためには窒化物を添加し７
、王の説、窒現象を応用ｌまた溶質移動により生成する
方法が一般的に行われているが、本発明では焼結時の雰
囲気ｙ１整を９′Ｊ！雰囲気と浸炭性雰囲気を調整する
ことにより結合金属量をほぼ同量に保ちつつ生成する事
ができる。また、ＴｉＮでも十分生成出来るが、他の窒
化物でも、例えばＴａ、Ｎｂ等の５ａ族の窒化物、炭窒
化物でもその添加量と窒素雰囲気調整により十分生成す
る事ができる。

２）切刃処理　丸または曲面状のネガホーニング切刃処
理の量は、チップブレーカ−特にランド幅との関連が大
きいため、ランドが突出部をなすような場合は、ランド
全体に実施し、緩やかな角度を有している場合は切刃処
理のみにて十分である。　（通常３０〜８０ミクロン）
３）内層　ＴｉＣ０，２〜１０ミクロン基体Ｗ　Ｃ−Ｃ
ｏ合金との密着性を保つためには０．２ミクロン以上必
要であり、また１０ミクロンを越えると界面に脱炭層を
生じやすくなるため０．　２〜５ミクロンとした。

４）外層　　ＴｉＣ，ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮまたはＡｌ２Ｏ
３の１種または２種以上 １〜１０ミクロン 耐摩耗性を十分にもたせるため、１ミクロン以上必要で
あり、また１０ミクロンを越えると皮膜全体の厚さが厚
くなり剥離を生じやすくなるため、１〜１０ミクロンと
した。

以下、本発明に関し具体的に説明する。

［実施例１］ 市販のＷＣ粉末（平均粒度５．０μｍ）　　　ＴｉＣ粉
末（同１．０μｍ）　　　ＴｉＮ粉末（同１゜０、ｕｍ
）、ＴａＣ粉末（１，５μｍ）及び結合相としてＣＯ粒
粉末使用して、−ａに旋削用の基体に使用されるＪＩＳ
　　Ｍ２０相当（絃成８６ＷＣ−２ＴｉＣ−５ＴａＣ−
７Ｃｏ−０，２ＴｉＮ）になるように配合した。これら
の粉末を配合し、混合終了後、乾燥した後、プレス成形
し、窒素雰囲気を調整した真空中１４００°Ｃで１ｈｒ
ｆｉ結したのち、ＳＮＭＡ４３２の形状に成型した。

このチップを研磨し脱ベータ層の厚さを測定した結果を
すくい面で３０ミクロン程度生成させ、切刃となるノー
ズ部分でも、略同程度であった。

また比較のため脱ベータ層の厚さを略１００ミクロン生
成させ、切刃処理後も切刃先端部に脱ベータ層が残るよ
うにした。切刃処理の量は以下のように処理した。

■丸ホーニング　５０ミクロン ■丸ホーニング　１００ミクロン ■ネガ　　すくい／逃げ＝１００１５０■ネガ　　すく
い／逃げ＝２００１５０■丸ホーニング　５０ミクロン ■丸ホーニング　５０ミクロン 尚、■は脱ベータ層の厚さを略１００ミクロン生成した
合金、■は脱ベータ層を生成させない合金を使用した。

次に、その表面にＴｉＣはＣＶＤ反応炉中に設置し、Ｈ
２ガスを流しながら、１０００″Ｃまで昇温しＴｌＣ１
４２％、ＣＨ４４％、Ｈ２Ｂ　１）’　ラナル混合気体
を流量フリツタ−／　ｍ　ｉ　ｎ　　圧力４０ｍｍＨｇ
の条件で供給し３時間反応させ基体上にＴｉＣを６ミク
ロンの被覆層を形成させ、さらにＴｉＮをガス系をＮ２
２％に変更し１．５＃間反応させ基体上にＴｉＮを２ミ
クロン被覆した。そのチップの耐欠損性と、剥離性を確
認するため、　フライス工具での１枚刃切削にて切削試
験を実施した。

ホルダー　ダブルネガタイプ　１枚方 チップ　　ＳＮＭＡ４３２ 被削材　　ＳＣＭ４４０　　　Ｈ８４５切削速度　２０
０ｍ／ｍｉｎ 送り　　　０．３ｍｍ／刃 切り込み　約５ｍｍ 寿命判定　５分切削後の損傷観察 切削後の損傷状態は、剥離によるもの、チッピングを生
じたもの、正常摩耗の３種類に分類できるが、■で剥離
を生じた以外は正常摩耗を示した。

［実施例２］ 実施例１で用いた合金を型押しの仕上げ切削用ブレーカ
−チップに製作し、皮膜はＴｉＣ６ミクロン−Ａ１２０
３２ミクロンとした。またチップのランド幅は０．２ｍ
ｍとした。このチップは焼結肌に直接被覆するもので、
加工は刃先処理のみである。刃先処理の量は■■■■と
した。

切削試験は、構造用銅丸棒の断続切削にて実施した。！
ｌｉｌ切続では負高が衝撃的に加わり、切削性能上重要
な耐デツピング性及び耐摩耗性を確認した。

切削速度　２００　ｍ　／　ｍ　ｉ　ｎ送り　　　　０
．　２ｍｍ／ｒｅｖ 切込み　　３．０ｍｍ 切削時間　２ｍ１ｎ 寿命判定　１０分切削借の損傷観簀 その結果、本発明の■■及び■のチ・ツブは十分な刃先
処哩と、脱炭層の防止により切刃先端の強度が高いため
、正常な摩耗を示し、たのに対し、■は仕様Ｉ記に欠損
を生じた。

次に耐摩耗性を比較するため同様な切削条件で継続し、
切削時間３０分ま’７’ｉｉＩ続した結果、■■は正常
摩耗を示したのにたいし、■は逃げ面最大摩耗がＯ８７
と大きく損傷し５た部分の摩耗が増大する傾向にあった
。

［発明の効果〕 本発明の切削工具用チップは切刃近傍の損傷（：′着目
し、切刃の先端部分とチップ全体部分の構成を異ならせ
、先端部分の脱炭層の減少を達成し、刃先強度を増し、
耐デツピング性、耐摩耗性を向上させたものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の炭化物、窒化物、
   炭窒化物の１種以上と、Ｆｅ族、Ｃｒ族の１種以上より
   なる超硬合金を基体とし、該基体表面に５〜５０ミクロ
   ンの脱ベータ層を生成し、その基体上に １）切刃処理により脱ベータ層部分を除去し２）切刃処
   理は丸または、曲面状のネガホーニングとし ３）内層としてＴｉＣ　０．２〜１０ミクロン４）外層
   としてＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡｌ＿２Ｏ＿４
   の１種または２種以上１〜１０ミクロン 被覆したことを特徴とする切削工具用チップ。