JPH0529764Y2

JPH0529764Y2 -

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Publication number: JPH0529764Y2
Application number: JP1987183996U
Authority: JP
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2002-12-01
Also published as: JPH0187805U

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この考案は、立方晶型窒化硼素を含有する高硬
度焼結体を切刃に用いた断続切削用工具に関す
る。〔従来の技術〕立方晶型窒化硼素（CBN）は、ダイヤモンド
に次ぐ高硬度物質であり、その焼結体は種々の切
削工具に使用されている。例えば、特開昭53−
77811号には、切削工具に適したこの種CBN焼結
体の一例が示されている。上記公報に開示された高硬度焼結体は、CBN
を体積比で80〜40％含有し、残部が周期律表第
ａ，Va，ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼
化物、硅化物、酸化物もしくはこれ等の混合物又
は相互固溶体化合物を主体としたもので構成され
てこの化合物が焼結体組織中で連続した結合相を
成すものである。かゝるCBN焼結体は、結合相である残部の化
合物が比較的高硬度かつ高融点であり、従つて、
切削工具として一般に高い性能を示す。そのた
め、既にその市販品も出ている。この市販品は、
通常、平均粒径が3μm程度のCBNを50〜60体積
％含ませたもので、これで切刃を形成してバイト
もしくはスローアウエイチツプとして提供されて
いる。そして、それ等の工具は、切刃傾き角φが
ゼロ又は負、横すくい角θが負の条件、もしくは
φが正でθがゼロ又は正の条件で使用されてい
る。〔考案が解決しようとする問題点〕上記した如き組成のCBN焼結体は、上述した
ような条件で使用すると、一般に高い性能を示す
ことが市販品を含めて充分に実証されている。しかしながら、その使用形態によつては、な
お、下記のような問題が生じている。即ち、焼入
れ鋼の切削において、第７図に示すように、被削
材Ａが切削面に開放する溝や穴Ｂを有している場
合には、切刃１が被削材に対して断続的に喰付く
ため、欠損することがしばしばあつた、これは、
断続切削では、一旦被削材から離れた切刃が次に
喰付く際に強い衝撃を受けること、被削材が焼入
れ鋼のためにその衝撃が非常に大きいことによ
る。なお、切刃の欠損は、被削材に対する刃先接触
域、即ち、第６図でイ，ロ，ハの３点に囲まれる
すくい面２上の斜線域のうち、イ点に集中してい
る。ここで、刃物角（第７図のβ）を90°未満にし、
かつ、切刃傾き角φを正にすると、切削時の主分
力、背分力が低減することが知られている。この
方法は、主分力、背分力の低減効果によつて刃先
応力値が下がるため、一般の工具を用いた切削に
も広く採用されているが、CBN焼結体を用いた
焼入れ鋼の断続切削では、先に述べたように強い
衝撃が加わるため、やはり、欠損が生じていた。そこで、この考案は、焼入鋼断続切削時の
CBN焼結体切刃の欠損の問題を工具の形状面か
ら解決しようとするものである。〔問題点を解決するための手段〕本考案者等は、刃先の強度保持のために刃物角
βを最小でも90°にした上で、第６図イ点への応
力集中を避ける方法を模索した結果、第１図に示
すように、切刃１の傾き角φが−12°＜φ＜−3°、
横すくい角θが4°以上（鎖線の切刃はφ，θが共
にゼロの状態を示す）であるいわゆるネガ、ポジ
の角度で切削すると、刃先に加わる衝撃力が低減
されて欠損寿命が著しく向上することを見い出し
た。ここで、切刃傾き角φが−3°より大きいと、断
続喰付時の衝撃緩和効果が薄く、一方、φが−
12°より小さいと衝撃緩和効果は向上する反面連
続切削時の切削背分力が高まり過ぎて刃先の逃げ
面摩耗、クレータ摩耗が増大し、その摩耗に起因
した刃先の脱落が生じる。また、横すくい角θが4°未満の場合、第６図の
イ点に集中的に応力が加わつて欠損寿命が短くな
る。さらに、θ＋φが1°を越えると、相対的に横す
くい角θが大となり、工具の横逃げ面３（第２
図）が被削材Ａに当つて切削不可能になる。同様
に、切刃のノーズＲと切込みｄの比ｄ／Ｒが
0.375を越えた場合にも横逃げ面３が被削材に当
たることになり、切削不能になる。このほか、切刃１のノーズＲ部に、第３図に示
す周知のネガテイブランド４を設けることは、
CBN焼結体切刃の場合、切刃の耐欠損性向上面
で特に好ましいことである。但し、そのランド４
の角度がαが−10°を越すと、刃先が断続切削時
にいわゆるベタ当りに近づき、刃先応力が高まつ
て欠損し易くなる。また、αが−35°未満では連
続切削時の切削抵抗が増大して上と同様に刃先が
欠損し易くなる。また、この考案の構成を採用することによつ
て、CBN焼結体は焼入れ鋼の断続切削にも優れ
た切削性能を示すようになるが、その効果を最大
限に発揮するには、CBN焼結体そのものも、
CBN含有率が55〜75体積％のものを選択するの
がよい。55体積％未満の含有量では、焼結体自体
の強度が不十分で刃先が欠損し易い。一方、75体
積％を越すと、CBN粒子同士が直に結合する部
分が生じ、衝撃に弱い当該部が、断続切削時にき
裂を生じて刃先の欠損を誘発する。このCBN焼結体の残部組成は、先に述べた周
期律表第ａ〜ａ族遷移金属の炭化物、窒化
物、硼化物、硅化物もしくはこれ等の混合物又は
相互固溶体化合物を主体としたものが望ましいの
は云うまでもないが、アルミニウムは、それ等の
化合物とCBNとを強固に接合するために残部成
分の１つとして必要であり、焼結後にAlB₂、
AlN等として存在する。さらに、WCも高弾性率であり、結合材の強度
を高める上で残部組成中に含めるのが望ましい。以下にこの考案の詳細な実施例を挙げる。〔実施例１〕第１表に示す組成の粉末材料を、圧力55kb，
温度1400℃の超高圧超高温下で焼結し、焼結体を
得た。次に、その焼結体から切削チツプを作つて
そのチツプを、切削時に切刃傾き角φと横すくい
角θが第１表に併記した値になるようにホルダに
止着した。その後、この工具を用いて、SKD11
種で外周に巾20mmのＵ溝を有する被削材の外周切
削を実施した。被削材の硬度はH_RC60である。また、切削条件
は、切削速度100m／min、切込み0.2mm、送り0.1
mm／revの乾式とした。チツプ刃先のノーズ半径
は0.8R、そのノーズアール部に設けるネガテイ
ブランドの角度αは−25°、そのランドの巾（第
３図のＷ）は0.15mmである。その切削試験の結果を第４図に示す。図中、サ
ンプルNoc，ｆ，ｇ，ｌ，ｍ，ｎはいずれも比較
品でその他は本考案品である。この結果から判る
ように、欠損までの耐久時間が最大10分の比較品
に比べて、この考案の工具は、使用可能時間が著
しく延長された。

【表】 ※ 備考の○は本考案品、×は比較品
〔実施例２〕 CBN含有率が60容量％で平均粒径が1μm、残
部は、窒化チタン、硼化チタン、窒化アルミニウ
ム、炭化タングステン、硼化アルミニウム及び不
可避不純物から成るCBN焼結体からノーズ半径
Ｒ、ネガテイブランド角αが第２表のチツプを作
り、これを切削時の切刃傾き角φ＝−6°、横逃げ
角θ＝＋5°になるようにホルダに止着した工具を
得た。そして、この工具で、SCM435、硬度H_RC
60の第５図に示す形状の被削材、即ち、外径D₁
＝60mm、穴径D₂＝−15mmでD₁の径の端面には径
D₃＝７mmの穴が４個開放している被削材A′の面
Ｆを切削した。切削条件は、切削速度90m／
min、送り0.1mm／rev、第２表に記載の切込み、
乾式である。各条件での欠損までの切削加工数を同表に示
す。なお、この第２表におけるサンプルｖ，ｘ
は、本考案の条件を満たさないものである。

〔効果〕

以上述べたこの考案の切削工具は、刃物角βが
90°以上のため、もともと高い刃先強度がネガテ
イブランドの設置によつて更に強化されているの
に加えて、従来考えられていなかつた切刃傾き角
φと横すくい角θの組合せ、即ち、前者がネガ、
後者がポジの角度を採用したことにより、刃先に
加わる応力の緩和効果と応力の集中回避効果を生
じ、従つて、周知の組成のCBN焼結体による焼
入鋼の安定な断続切削を可能にする効果がある。
また、φを−12°＜φ＜−3°に設定して断続喰付
時の衝撃緩和効果を得ながら逃げ面摩耗、クレー
タ摩耗も抑えるようにしたので、工具寿命も従来
のものに比べて大きくのびる。なお、この考案の工具は、連続切削にも使用で
きるが、焼入鋼は連続切削よりも断続切削になる
ものが多く、この点から考えると、この考案の産
業上の貢献度は非常に高いと云える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の工具を使用状態にして示
す斜視図、第２図は、その要部の拡大平面図、第
３図は第２図の−線に沿つた断面図、第４図
は実施例１の効果を示すグラフ、第５図は実施例
２に使用した被削材の側面図、第６図は従来工具
での刃先接触域を示す平面線図、第７図は従来工
具による断続切削形態の一例を示す線図である。１……切刃、２……すくい面、３……横逃げ
面、４……ネガテイブランド、Ｒ……ノーズ半
径、β……刃物角、φ……切刃傾き角、θ……横
すくい角、α……ネガテイブランド角、Ａ，
A′……被削材、Ｆ……加工端面。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 切刃を立方晶型窒化硼素を含む高硬度焼結体
で形成した切削用工具であつて、刃物角βが
90°以上をなし、切刃のノーズ部には半径Ｒの
丸味の有し、さらに、切刃傾き角φと横すくい
角θは、φ＋θ≦1°，−12°＜φ＜−3°，θ≧4°
の関係にあり、かつ、上記切刃のノーズＲ部に
−10°〜−35°のネガテイブランドを有し、上記
Ｒと切削時の切込みｄとの比ｄ／Ｒは、0.375
以下であることを特徴とする高硬度焼結体を用
いた断続切削用工具。 (2) 上記高硬度焼結体が、立方晶型窒化硼素を体
積比で55〜75％含有し、残部は周期律表第
ａ，Va，ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、
硼化物、硅化物、酸化物もしくはこれ等の混合
物又は相互固溶体とアルミニウム、炭化タング
ステン、不可避不純物を含有したものであるこ
とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
記載の高硬度焼結体を用いた断続切削用工具。