JPH05345976A - 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具Info
- Publication number
- JPH05345976A JPH05345976A JP17749892A JP17749892A JPH05345976A JP H05345976 A JPH05345976 A JP H05345976A JP 17749892 A JP17749892 A JP 17749892A JP 17749892 A JP17749892 A JP 17749892A JP H05345976 A JPH05345976 A JP H05345976A
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- Japan
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- based cermet
- cutting tool
- average
- cutting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具の
耐チッピング性を向上させる。 【構成】 ＴｉＣＮ基サーメット基体の表面に形成され
る平均層厚：２〜２０μｍの硬質被複層を、Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｚｒ、およびＨｆのほう化物、炭化物、窒化物、お
よび酸化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの
２種以上の複層で構成し、かつ平均粒径：０．０５μｍ
以下の超微粒組織を有する平均層厚：０．５〜５μｍの
内側層グループと、平均粒径：０．１〜５μｍの粒状組
織を有する外側層グループで構成する。
耐チッピング性を向上させる。 【構成】 ＴｉＣＮ基サーメット基体の表面に形成され
る平均層厚：２〜２０μｍの硬質被複層を、Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｚｒ、およびＨｆのほう化物、炭化物、窒化物、お
よび酸化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの
２種以上の複層で構成し、かつ平均粒径：０．０５μｍ
以下の超微粒組織を有する平均層厚：０．５〜５μｍの
内側層グループと、平均粒径：０．１〜５μｍの粒状組
織を有する外側層グループで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば鋼の高速切削
などの苛酷な条件での切削ですぐれた耐チッピング性
（耐微小欠け性）を示す表面被覆炭窒化チタン（以下、
ＴｉＣＮで示す）基サーメット製切削工具に関するもの
である。
などの苛酷な条件での切削ですぐれた耐チッピング性
（耐微小欠け性）を示す表面被覆炭窒化チタン（以下、
ＴｉＣＮで示す）基サーメット製切削工具に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５６−６２９６０号
公報に記載されるように、ＴｉＣＮ基サーメット基体の
表面に、化学蒸着法を用いて、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ、およ
びＨｆのほう化物、炭化物、窒化物、および酸化物、並
びにこれらの２種以上の固溶体のうちの２種以上の複層
からなる硬質被覆層を２〜２０μｍの平均層厚で形成し
てなる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具が、例
えば鋼の切削に用いられていることは良く知られるとこ
ろである。
公報に記載されるように、ＴｉＣＮ基サーメット基体の
表面に、化学蒸着法を用いて、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ、およ
びＨｆのほう化物、炭化物、窒化物、および酸化物、並
びにこれらの２種以上の固溶体のうちの２種以上の複層
からなる硬質被覆層を２〜２０μｍの平均層厚で形成し
てなる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具が、例
えば鋼の切削に用いられていることは良く知られるとこ
ろである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これに用いられている切削工具にも苛酷な条件での切削
が余儀なくされる傾向にあるが、上記の従来表面被覆Ｔ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具を、例えば切削速度が５
００ｍ／min.の高速で鋼を切削するのに用いた場合、切
刃にチッピング（微小欠け）が発生し易く、このチッピ
ングが原因できわめて短時間で使用寿命に至ることか
ら、鋼の高速切削に用いることができないのが現状であ
る。
の高性能化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これに用いられている切削工具にも苛酷な条件での切削
が余儀なくされる傾向にあるが、上記の従来表面被覆Ｔ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具を、例えば切削速度が５
００ｍ／min.の高速で鋼を切削するのに用いた場合、切
刃にチッピング（微小欠け）が発生し易く、このチッピ
ングが原因できわめて短時間で使用寿命に至ることか
ら、鋼の高速切削に用いることができないのが現状であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来表面被覆ＴｉＣＮ基
サーメット製切削工具に着目し、これの耐チッピング性
向上をはかるべく研究を行なった結果、従来の表面被覆
ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具を構成する硬質被覆層
は、いずれも０．１〜５μｍの平均粒径を有する粒状組
織からなるが、これの内側部分を、特に物理蒸着法を用
いて形成した、平均粒径：０．０５μｍ以下の超微粒組
織を有する硬質被覆層で構成すると、この結果の表面被
覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具は、切削速度が５０
０ｍ／min.以上の高速で鋼を切削しても、前記超微粒組
織を有する硬質被覆層の介在によって切刃にチッピング
が発生することがなく、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性
を発揮するようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆ＴｉＣＮ基
サーメット製切削工具に着目し、これの耐チッピング性
向上をはかるべく研究を行なった結果、従来の表面被覆
ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具を構成する硬質被覆層
は、いずれも０．１〜５μｍの平均粒径を有する粒状組
織からなるが、これの内側部分を、特に物理蒸着法を用
いて形成した、平均粒径：０．０５μｍ以下の超微粒組
織を有する硬質被覆層で構成すると、この結果の表面被
覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削工具は、切削速度が５０
０ｍ／min.以上の高速で鋼を切削しても、前記超微粒組
織を有する硬質被覆層の介在によって切刃にチッピング
が発生することがなく、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性
を発揮するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、ＴｉＣＮ基サーメット基体の表
面に、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ、およびＨｆのほう化物、炭化
物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体のうちの２種以上の複層からなる硬質被覆層を２
〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆ＴｉＣＮ
基サーメット製切削工具において、上記硬質被覆層を、
１層または２層以上からなる内側層グループと、同じく
１層または２層以上からなる外側層グループに分け、上
記内側層グループを、平均粒径：０．０５μｍ以下の超
微粒組織を有する平均層厚：０．５〜５μｍの硬質被覆
層で構成し、一方、上記外側層グループを、平均粒径：
０．１〜５μｍの粒状組織を有する硬質被覆層で構成し
てなる、耐チッピング性にすぐれた表面被覆ＴｉＣＮ基
サーメット製切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、ＴｉＣＮ基サーメット基体の表
面に、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ、およびＨｆのほう化物、炭化
物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体のうちの２種以上の複層からなる硬質被覆層を２
〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆ＴｉＣＮ
基サーメット製切削工具において、上記硬質被覆層を、
１層または２層以上からなる内側層グループと、同じく
１層または２層以上からなる外側層グループに分け、上
記内側層グループを、平均粒径：０．０５μｍ以下の超
微粒組織を有する平均層厚：０．５〜５μｍの硬質被覆
層で構成し、一方、上記外側層グループを、平均粒径：
０．１〜５μｍの粒状組織を有する硬質被覆層で構成し
てなる、耐チッピング性にすぐれた表面被覆ＴｉＣＮ基
サーメット製切削工具に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の表面被覆ＴｉＣＮ基サ
ーメット製切削工具において、これを構成する硬質被覆
層に関し、平均層厚および平均粒径を上記の通りに限定
した理由を説明する。
ーメット製切削工具において、これを構成する硬質被覆
層に関し、平均層厚および平均粒径を上記の通りに限定
した理由を説明する。
【０００７】（ａ） 硬質被覆層の平均層厚 その平均層厚が２μｍ未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その平均層厚が２０μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなる
ことから、その平均層厚を２〜２０μｍと定めた。
を確保することができず、一方その平均層厚が２０μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなる
ことから、その平均層厚を２〜２０μｍと定めた。
【０００８】（ｂ） 内側層グループの平均層厚 その平均層厚が０．５μｍ未満では、所望のすぐれた耐
チッピング性を確保することができず、一方その平均層
厚が５μｍを越えると、外側層グループの層厚が相対的
に薄くなり、これによってもたらされるすぐれた耐摩耗
性を確保することができなくなることから、その平均層
厚を０．５〜５μｍと定めた。
チッピング性を確保することができず、一方その平均層
厚が５μｍを越えると、外側層グループの層厚が相対的
に薄くなり、これによってもたらされるすぐれた耐摩耗
性を確保することができなくなることから、その平均層
厚を０．５〜５μｍと定めた。
【０００９】（ｂ） 内側層グループの平均粒径 これの粒径が、平均粒径で０．０５μｍを越えて大きく
なると、耐チッピング性が急激に低下するようになるこ
とから、その平均粒径を０．０５μｍ以下に定めた。
なると、耐チッピング性が急激に低下するようになるこ
とから、その平均粒径を０．０５μｍ以下に定めた。
【００１０】（ｃ） 外側層グループの平均粒径 その平均粒径が０．１μｍ未満になると耐摩耗性が低下
するようになり、一方その平均粒径が５μｍを越えると
硬質被覆層自体の強度が低下するようになり、チッピン
グが発生し易くなることから、その平均粒径を０．１〜
５μｍと定めた。
するようになり、一方その平均粒径が５μｍを越えると
硬質被覆層自体の強度が低下するようになり、チッピン
グが発生し易くなることから、その平均粒径を０．１〜
５μｍと定めた。
【００１１】
【実施例】この発明の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製
切削工具を実施例により具体的に説明する。まず、いず
れも１〜２．５μｍの範囲内の平均粒径を有し、かつ表
１に示される各種組成の原料粉末を用意し、これら原料
粉末を同じく表１に示される配合組成に配合し、ボール
ミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を、１０torrの窒素ガス雰囲気
中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結するこ
とによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８のスローアウェ
イチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット基体（以
下、サーメット基体という）Ａ〜Ｄを製造した。
切削工具を実施例により具体的に説明する。まず、いず
れも１〜２．５μｍの範囲内の平均粒径を有し、かつ表
１に示される各種組成の原料粉末を用意し、これら原料
粉末を同じく表１に示される配合組成に配合し、ボール
ミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を、１０torrの窒素ガス雰囲気
中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結するこ
とによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８のスローアウェ
イチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット基体（以
下、サーメット基体という）Ａ〜Ｄを製造した。
【００１２】ついで、上記サーメット基体Ａ〜Ｄのそれ
ぞれの表面に、まず物理蒸着法を用い、表２，３に示さ
れる組成、平均層厚、および平均粒径を有する１層また
は２層以上の硬質被覆層からなる内側層グループを、表
４に示される条件（バイアス電圧：−１００ｖ）で形成
し、引続いて化学蒸着法にて、同じく表２，３に示され
る組成、平均層厚、および平均粒径を有する１層または
２層以上の硬質被覆層からなる外側層グループを表５に
示される条件で形成することにより本発明表面被覆Ｔｉ
ＣＮ基サーメット製切削工具（以下、本発明被覆切削工
具という）１〜８をそれぞれ製造した。
ぞれの表面に、まず物理蒸着法を用い、表２，３に示さ
れる組成、平均層厚、および平均粒径を有する１層また
は２層以上の硬質被覆層からなる内側層グループを、表
４に示される条件（バイアス電圧：−１００ｖ）で形成
し、引続いて化学蒸着法にて、同じく表２，３に示され
る組成、平均層厚、および平均粒径を有する１層または
２層以上の硬質被覆層からなる外側層グループを表５に
示される条件で形成することにより本発明表面被覆Ｔｉ
ＣＮ基サーメット製切削工具（以下、本発明被覆切削工
具という）１〜８をそれぞれ製造した。
【００１３】また、比較の目的で、化学蒸着法を用い、
表６，７に示される組成、平均層厚、および平均層厚を
有する１層または２層以上の硬質被覆層を表５に示され
る条件で形成する以外は同一の条件で従来表面被覆Ｔｉ
ＣＮ基サーメット製切削工具（以下、従来被覆切削工具
という）１〜８をそれぞれ製造した。
表６，７に示される組成、平均層厚、および平均層厚を
有する１層または２層以上の硬質被覆層を表５に示され
る条件で形成する以外は同一の条件で従来表面被覆Ｔｉ
ＣＮ基サーメット製切削工具（以下、従来被覆切削工具
という）１〜８をそれぞれ製造した。
【００１４】つぎに、この結果得られた各種の被覆切削
工具について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／min.、 切込み：１mm、 送り：０．２mm／rev.、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の４本縦溝入り丸棒、 切削速度：５００ｍ／min.、 切込み：０．５mm、 送り：０．１mm／rev.、 切削時間：５分、 の条件での鋼の断続高速切削試験を行ない、逃げ面摩耗
幅を測定した。これらの測定結果を表８に示した。
工具について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／min.、 切込み：１mm、 送り：０．２mm／rev.、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の４本縦溝入り丸棒、 切削速度：５００ｍ／min.、 切込み：０．５mm、 送り：０．１mm／rev.、 切削時間：５分、 の条件での鋼の断続高速切削試験を行ない、逃げ面摩耗
幅を測定した。これらの測定結果を表８に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【表７】
【００２２】
【表８】
【００２３】
【発明の効果】表８には、本発明被覆切削工具１〜８お
よび従来被覆切削工具１〜８とも、鋼の通常の切削速度
である３００ｍ／min.の切削速度では切刃にチッピング
の発生なく、しかし前者の方が後者に比してすぐれた耐
摩耗性を示すことが示されており、しかしながら切削速
度が５００ｍ／min.の鋼の断続高速切削では、本発明被
覆切削工具１〜８はいずれも切刃にチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、従来被覆
切削工具１〜８では、いずれも切刃にチッピングが発生
し、短時間で使用寿命に至ることが示されている。
よび従来被覆切削工具１〜８とも、鋼の通常の切削速度
である３００ｍ／min.の切削速度では切刃にチッピング
の発生なく、しかし前者の方が後者に比してすぐれた耐
摩耗性を示すことが示されており、しかしながら切削速
度が５００ｍ／min.の鋼の断続高速切削では、本発明被
覆切削工具１〜８はいずれも切刃にチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、従来被覆
切削工具１〜８では、いずれも切刃にチッピングが発生
し、短時間で使用寿命に至ることが示されている。
【００２４】上述のように、この発明の表面被覆ＴｉＣ
Ｎ基サーメット製切削工具は、すぐれた耐チッピング性
を有するので、例えば切削速度が５００ｍ／min.以上の
鋼の高速切削などの苛酷な条件下での切削においても切
刃にチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を著しく
長期に亘って発揮するのである。
Ｎ基サーメット製切削工具は、すぐれた耐チッピング性
を有するので、例えば切削速度が５００ｍ／min.以上の
鋼の高速切削などの苛酷な条件下での切削においても切
刃にチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を著しく
長期に亘って発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭窒化チタン基サーメット基体の表面
に、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ、およびＨｆのほう化物、炭化
物、窒化物、おび酸化物、並びにこれらの２種以上の固
溶体のうちの２種以上の複層からなる硬質被覆層を２〜
２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆炭窒化チタ
ン基サーメット製切削工具において、 上記硬質被覆層を、１層または２層以上からなる内側層
グループと、同じく１層または２層以上からなる外側層
グループに分け、 上記内側層グループを平均粒径：０．０５μｍ以下の超
微粒組織を有する平均層厚：０．５〜５μｍの硬質被覆
層で構成し、 一方上記外側層グループを平均粒径：０．１〜５μｍの
粒状組織を有する硬質被覆層で構成したことを特徴とす
る耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サ
ーメット製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04177498A JP3136778B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04177498A JP3136778B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345976A true JPH05345976A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3136778B2 JP3136778B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16031960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04177498A Expired - Lifetime JP3136778B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3136778B2 (ja) |
Cited By (16)
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-
1992
- 1992-06-11 JP JP04177498A patent/JP3136778B2/ja not_active Expired - Lifetime
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