JPH05337748A - 切削工具 - Google Patents
切削工具Info
- Publication number
- JPH05337748A JPH05337748A JP14382392A JP14382392A JPH05337748A JP H05337748 A JPH05337748 A JP H05337748A JP 14382392 A JP14382392 A JP 14382392A JP 14382392 A JP14382392 A JP 14382392A JP H05337748 A JPH05337748 A JP H05337748A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- treatment
- tool
- film
- cvd
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- Prior art date
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- Pending
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- Gear Processing (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工具寿命を向上させた切削工具を提供する。
【構成】 ＣＶＤ反応炉１２内で高速度鋼のシェービン
グカッタ１１の表面に化学蒸着法によってＴｉ化合物か
らなる高硬度皮膜を形成し、その後焼入，焼戻処理を施
す。
グカッタ１１の表面に化学蒸着法によってＴｉ化合物か
らなる高硬度皮膜を形成し、その後焼入，焼戻処理を施
す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は歯切工具及び一般工具に
適用される切削工具に関する。
適用される切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の例えば高速度鋼製のシェービング
カッタ，アングランド工具等の切削工具においては、そ
の工具寿命を向上させるために、工具の表面に硬化処理
を施している。
カッタ，アングランド工具等の切削工具においては、そ
の工具寿命を向上させるために、工具の表面に硬化処理
を施している。
【０００３】この従来の表面硬化処理法としては、工具
形状に機械加工を施した後焼入処理（１２００〜１２２
０℃）及び焼戻処理（５４０〜５６０℃）した後、例え
ばタフトライド処理、青化処理あるいはホモ処理等の表
面処理を施して、工具表面に硬化層を形成していた。
形状に機械加工を施した後焼入処理（１２００〜１２２
０℃）及び焼戻処理（５４０〜５６０℃）した後、例え
ばタフトライド処理、青化処理あるいはホモ処理等の表
面処理を施して、工具表面に硬化層を形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高速度鋼製のシェービングカッタおよびアングランド工
具に施されている表面処理（タフトライド処理、青化処
理，ホモ処理等）では、形成される硬化層の硬さがＨｖ
１１００前後であるので、更に寿命向上を図るためには
十分に硬質な形成層とは云えず、更なる改善が望まれて
いる。
高速度鋼製のシェービングカッタおよびアングランド工
具に施されている表面処理（タフトライド処理、青化処
理，ホモ処理等）では、形成される硬化層の硬さがＨｖ
１１００前後であるので、更に寿命向上を図るためには
十分に硬質な形成層とは云えず、更なる改善が望まれて
いる。
【０００５】本発明は上記事情に鑑み、健全な鋼組織を
有すると共に工具寿命を向上させた切削工具を提供する
ことを目的とする。
有すると共に工具寿命を向上させた切削工具を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の切削工具の構成は、高速度鋼の工具表面に化学蒸着
法によってＴｉ化合物の単層膜又は多層膜を施し、その
後焼入処理・焼戻処理を施してなることを特徴とする。
明の切削工具の構成は、高速度鋼の工具表面に化学蒸着
法によってＴｉ化合物の単層膜又は多層膜を施し、その
後焼入処理・焼戻処理を施してなることを特徴とする。
【０００７】
【作用】機械工作後の高速度鋼の工具に、化学蒸着法に
よってＴｉ化合物の単層膜又は多層膜の高硬度表面処理
を施す。その後、徐冷し、真空炉内で焼入処理および焼
戻処理を施す。ＣＶＤ処理とすることで工具の溝部まで
均一な表面硬化処理を施すことができる。
よってＴｉ化合物の単層膜又は多層膜の高硬度表面処理
を施す。その後、徐冷し、真空炉内で焼入処理および焼
戻処理を施す。ＣＶＤ処理とすることで工具の溝部まで
均一な表面硬化処理を施すことができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る切削工具の好適な実施例
について説明する。
について説明する。
【０００９】図１は本実施例に係る切削工具（シェービ
ングカッタ）の概略図を示し、図２はＣＶＤ処理を施す
処理炉装置の概略図、図３はＣＶＤ処理パターン図、図
４はＣＶＤ処理後の熱処理の処理パターン図である。
ングカッタ）の概略図を示し、図２はＣＶＤ処理を施す
処理炉装置の概略図、図３はＣＶＤ処理パターン図、図
４はＣＶＤ処理後の熱処理の処理パターン図である。
【００１０】図１に示すシェービングカッタ１１を図２
に示す反応炉１２内に設置してＣＶＤ処理を施すこと
で、焼入れ前にカッタ表面に高硬度皮膜を施す。
に示す反応炉１２内に設置してＣＶＤ処理を施すこと
で、焼入れ前にカッタ表面に高硬度皮膜を施す。
【００１１】上記シェービングカッタ１１の表面にＴｉ
化合物を施すに際して用いる化学蒸着法は、反応系分子
の気体、あるいはこれと不活性の担体との混合気体を加
熱した基板上に流し、加水分解，自己分解，光分解，酸
化還元，置換などの反応による生成物を基板上に蒸着さ
せる方法をいい、ＣＶＤ法（Chemical vapor depositio
n)とも略される。
化合物を施すに際して用いる化学蒸着法は、反応系分子
の気体、あるいはこれと不活性の担体との混合気体を加
熱した基板上に流し、加水分解，自己分解，光分解，酸
化還元，置換などの反応による生成物を基板上に蒸着さ
せる方法をいい、ＣＶＤ法（Chemical vapor depositio
n)とも略される。
【００１２】本実施例においては、図２に示すように、
例えばＴｉＣｌ4 等のチタン化合物をＴｉＣｌ4 ゼネレ
ータ１３からＮ2 と共に反応炉１２内に導入し、被蒸着
物であるシェービングカッタ１１の表面にチタン化合物
（ＴｉＮ）を施すようにしている。この反応式を下記
「化１」に示す。
例えばＴｉＣｌ4 等のチタン化合物をＴｉＣｌ4 ゼネレ
ータ１３からＮ2 と共に反応炉１２内に導入し、被蒸着
物であるシェービングカッタ１１の表面にチタン化合物
（ＴｉＮ）を施すようにしている。この反応式を下記
「化１」に示す。
【００１３】
【化１】２ＴｉＣｌ4 ＋Ｎ2 →２ＴｉＮ＋２Ｃｌ2
【００１４】上記化学蒸着法（ＣＶＤ法）を用いてＴｉ
化合物を工具表面に施す条件としては、ＣＶＤ処理温度
を７５０℃〜９５０℃の間で行うようにしている。
化合物を工具表面に施す条件としては、ＣＶＤ処理温度
を７５０℃〜９５０℃の間で行うようにしている。
【００１５】これは、一般に行われているＣＶＤ処理温
度１０００℃〜１１００℃で処理を行う場合、Ｔｉの窒
化物，炭化物，炭窒化物及びＡｌ2 Ｏ3 では、形成層か
たさがＴｉＮ（Ｈｖ２０００〜２２００），ＴｉＣ（Ｈ
ｖ３０００〜３７００），ＴｉＣＮ（Ｈｖ２８００〜３
５００），Ａｌ2 Ｏ3 （Ｈｖ３０００）の硬質膜が得ら
れるものの、上記処理温度（１０００〜１１００℃）で
はＡ1 変態点以上となり、長時間処理をすると、その後
に行う焼入処理・焼戻処理において、鋼の基地（Matri
x）が荒れ、機械的性質が低下し、健全でない焼鈍組織
が得られ、好ましくないからである。
度１０００℃〜１１００℃で処理を行う場合、Ｔｉの窒
化物，炭化物，炭窒化物及びＡｌ2 Ｏ3 では、形成層か
たさがＴｉＮ（Ｈｖ２０００〜２２００），ＴｉＣ（Ｈ
ｖ３０００〜３７００），ＴｉＣＮ（Ｈｖ２８００〜３
５００），Ａｌ2 Ｏ3 （Ｈｖ３０００）の硬質膜が得ら
れるものの、上記処理温度（１０００〜１１００℃）で
はＡ1 変態点以上となり、長時間処理をすると、その後
に行う焼入処理・焼戻処理において、鋼の基地（Matri
x）が荒れ、機械的性質が低下し、健全でない焼鈍組織
が得られ、好ましくないからである。
【００１６】また、ＣＶＤ処理温度を７５０〜９５０℃
の間で処理した後の冷却過程においては、冷却速度を１
０℃／hr〜２０℃／hrで６００〜７００℃まで冷却する
ことにより、焼鈍処理を同時に行い、健全な焼鈍組織を
得るようにしている。
の間で処理した後の冷却過程においては、冷却速度を１
０℃／hr〜２０℃／hrで６００〜７００℃まで冷却する
ことにより、焼鈍処理を同時に行い、健全な焼鈍組織を
得るようにしている。
【００１７】この表面処理パターンの一例を図３に示
す。
す。
【００１８】また、上記化学蒸着法（ＣＶＤ法）は、チ
タン化合物であるＴｉＮ形成物質が気相状態（ガス状）
であるため、図５（Ａ）に示すように、指向性がなく、
反応系内に設けたシェービングカッタ等の切削工具２０
に形成されている微細な溝２１の内部に入り込むことが
でき、底部２１ａ及び側面部２１ｂにＴｉ皮膜等の高硬
度皮膜を均一に施すことができる。
タン化合物であるＴｉＮ形成物質が気相状態（ガス状）
であるため、図５（Ａ）に示すように、指向性がなく、
反応系内に設けたシェービングカッタ等の切削工具２０
に形成されている微細な溝２１の内部に入り込むことが
でき、底部２１ａ及び側面部２１ｂにＴｉ皮膜等の高硬
度皮膜を均一に施すことができる。
【００１９】これに対し、図５（Ｂ）に示すように、従
来より用いられている物理蒸着法（ＰＶＤ法）は、反応
系内に設けたるつぼ２２内にＴｉ化合物を充填させ、電
子ビーム等による溶射を行い、Ｔｉを原子サイズでコー
ティングする方法であるが、るつぼ２２から放射状に蒸
発して指向性を有するので、切削工具２３の溝２４の底
部２４ａには蒸着されるものの、溝の側面部２４ｂには
蒸着しにくいという欠点がある。
来より用いられている物理蒸着法（ＰＶＤ法）は、反応
系内に設けたるつぼ２２内にＴｉ化合物を充填させ、電
子ビーム等による溶射を行い、Ｔｉを原子サイズでコー
ティングする方法であるが、るつぼ２２から放射状に蒸
発して指向性を有するので、切削工具２３の溝２４の底
部２４ａには蒸着されるものの、溝の側面部２４ｂには
蒸着しにくいという欠点がある。
【００２０】上記化学蒸着法による表面処理膜として
は、Ｔｉの窒化物の膜（ＴｉＮ）の他にＴｉの炭化物，
炭窒化物，Ａｌ2 Ｏ3 等の単相膜の他に、これらの多層
膜の処理を施すこともできる。
は、Ｔｉの窒化物の膜（ＴｉＮ）の他にＴｉの炭化物，
炭窒化物，Ａｌ2 Ｏ3 等の単相膜の他に、これらの多層
膜の処理を施すこともできる。
【００２１】次にこのＣＶＤ処理によって高硬度皮膜を
施したシェービングカッタの焼入，焼戻し処理について
説明する。
施したシェービングカッタの焼入，焼戻し処理について
説明する。
【００２２】図４に示すように、ＣＶＤ処理後して高硬
度皮膜を施したシェービングカッタを、真空炉中で徐々
に温度を上げ焼入れ処理（１２００〜１２２０℃）を行
う。その後、６００〜７００℃迄冷却し（冷却温度１０
℃／hr〜２０℃／hr）、その温度を保持しつつ焼戻し処
理を行う。
度皮膜を施したシェービングカッタを、真空炉中で徐々
に温度を上げ焼入れ処理（１２００〜１２２０℃）を行
う。その後、６００〜７００℃迄冷却し（冷却温度１０
℃／hr〜２０℃／hr）、その温度を保持しつつ焼戻し処
理を行う。
【００２３】本発明によれば、焼鈍処理範囲（７５０℃
〜９５０℃温度の間）のＣＶＤ処理を施すことにより、
高速度鋼炭化物（Ｍ23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ，ＭＣ等の各炭化
物）を基地（Matrix）に固溶させることなくＴｉ皮膜か
らなる高硬度皮膜を施すことができ、その後の焼入処
理，焼戻処理において健全な組織を得ることができ、工
具本来の機械的性質が確保できる。
〜９５０℃温度の間）のＣＶＤ処理を施すことにより、
高速度鋼炭化物（Ｍ23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ，ＭＣ等の各炭化
物）を基地（Matrix）に固溶させることなくＴｉ皮膜か
らなる高硬度皮膜を施すことができ、その後の焼入処
理，焼戻処理において健全な組織を得ることができ、工
具本来の機械的性質が確保できる。
【００２４】実験例 以下、本発明の効果を示す実験例を説明する。
【００２５】高速度鋼で製作した図１に示すシェービン
グカッタ（材質ＳＫＨ５１）１１を脱脂洗浄した後、図
２に示す反応炉１２を用いてＴｉＮ単相膜の表面処理を
以下の手順により行った。
グカッタ（材質ＳＫＨ５１）１１を脱脂洗浄した後、図
２に示す反応炉１２を用いてＴｉＮ単相膜の表面処理を
以下の手順により行った。
【００２６】処理炉１２内にＮ2 ガスを導入し、内部
の空気と置換させる。 昇温を開始し、約６００℃まで加熱し、６００℃到達
後Ｎ2 ガスの導入を停止する。 次に、Ｈ2 ガスを反応炉１２内に導入し、処理温度９
００℃となるまで昇温し、当該温度で約６０分間加熱保
持する。 加熱保持終了時点でＴｉＣｌ4 ゼネレータ１３にＨ2
ガスを導入し、蒸発したＴｉＣｌ4 を炉内に送り且つＮ
2 ガスを同時に処理炉１２内に導入して、下記「化２」
の反応によりＴｉＮを形成させる。尚、Ｃｌ2 ガスは排
気清浄装置１４を経て大気に放出している。
の空気と置換させる。 昇温を開始し、約６００℃まで加熱し、６００℃到達
後Ｎ2 ガスの導入を停止する。 次に、Ｈ2 ガスを反応炉１２内に導入し、処理温度９
００℃となるまで昇温し、当該温度で約６０分間加熱保
持する。 加熱保持終了時点でＴｉＣｌ4 ゼネレータ１３にＨ2
ガスを導入し、蒸発したＴｉＣｌ4 を炉内に送り且つＮ
2 ガスを同時に処理炉１２内に導入して、下記「化２」
の反応によりＴｉＮを形成させる。尚、Ｃｌ2 ガスは排
気清浄装置１４を経て大気に放出している。
【００２７】
【化２】 ４Ｆｅ＋２ＴｉＣｌ4 ＋Ｎ2 →ＴｉＮ＋４ＦｅＣｌ4
【００２８】ＴｉＮ処理層の膜厚は、反応処理時間に従
属されるため膜厚に応じて定めることができる。本実施
例においては、２μｍの膜厚とする場合約３０〜４０分
を要した。処理パターンは図２に示す通りである。
属されるため膜厚に応じて定めることができる。本実施
例においては、２μｍの膜厚とする場合約３０〜４０分
を要した。処理パターンは図２に示す通りである。
【００２９】同様にしてＴｉＮ−ＴｉＣ膜，ＴｉＮ−Ｔ
ｉＮ−ＴｉＮ膜，ＴｉＣ−ＴｉＮ−ＴｉＮ膜を各々シェ
ービングカッタ１１に施した。
ｉＮ−ＴｉＮ膜，ＴｉＣ−ＴｉＮ−ＴｉＮ膜を各々シェ
ービングカッタ１１に施した。
【００３０】表面硬化膜を各々形成したシェービングカ
ッタを用いて、「表１」に示す仕様の歯形研削を施し、
その寿命試験を行った。
ッタを用いて、「表１」に示す仕様の歯形研削を施し、
その寿命試験を行った。
【００３１】その結果を「表２」に示す。尚、比較例と
しては無処理品を用いた。
しては無処理品を用いた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】「表２」中のカッタ寿命の評価方法は、図
６に示すように、かみ合い長さにおける公差外になった
時点とした。すなわち、図６に示したカッタカーブはシ
ェービングを使用していると摩耗が生じ、歯形が変形し
て図中実線状態から破線状態に変化することになるの
で、この時点を寿命とする。
６に示すように、かみ合い長さにおける公差外になった
時点とした。すなわち、図６に示したカッタカーブはシ
ェービングを使用していると摩耗が生じ、歯形が変形し
て図中実線状態から破線状態に変化することになるの
で、この時点を寿命とする。
【００３５】
【発明の効果】以上実施例と共に述べたように本発明に
係る切削工具は、ＣＶＤ法により前処理を行ってＴｉＮ
等の単相膜又は多層膜を施し、その後真空中において焼
入れ焼戻し処理を施してなるので、マトリックスが健全
な状態で確保でき、無処理の切削工具と比べて切削個数
を２．３〜３．１倍と大幅に向上させることができた。
係る切削工具は、ＣＶＤ法により前処理を行ってＴｉＮ
等の単相膜又は多層膜を施し、その後真空中において焼
入れ焼戻し処理を施してなるので、マトリックスが健全
な状態で確保でき、無処理の切削工具と比べて切削個数
を２．３〜３．１倍と大幅に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】シェービングカッタの概略図である。
【図２】ＣＶＤ処理炉装置の概略図である。
【図３】ＣＶＤ処理パターン図である。
【図４】ＣＶＤ処理後の熱処理パターン図である。
【図５】微細溝へのコーティングのＣＶＤ法（Ａ）、Ｐ
ＶＤ法（Ｂ）概略図である。
ＶＤ法（Ｂ）概略図である。
【図６】カッタカーブとカッタ寿命評価を示すグラフで
ある。
ある。
１１ シェービングカッタ １２ 反応炉 １３ ＴｉＣｌ4 ゼネレータ １４ 排気清浄装置
Claims (1)
- 【請求項１】 高速度鋼の工具表面に化学蒸着法によっ
てＴｉ化合物の単層膜又は多層膜を施し、その後焼入処
理・焼戻処理を施してなることを特徴とする切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14382392A JPH05337748A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14382392A JPH05337748A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337748A true JPH05337748A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15347789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14382392A Pending JPH05337748A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05337748A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117888074A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-04-16 | 上海发那科机器人有限公司 | 一种降低产品变形率的化学气相沉积处理方法 |
-
1992
- 1992-06-04 JP JP14382392A patent/JPH05337748A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117888074A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-04-16 | 上海发那科机器人有限公司 | 一种降低产品变形率的化学气相沉积处理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000208 |