JPH07185909A

JPH07185909A - スローアウェイチップ

Info

Publication number: JPH07185909A
Application number: JP34763393A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Asano; 克彦浅野; Akio Yamashita; 明雄山下; Yoshiaki Masuda; 善昭増田; Takashi Miyazawa; 孝志宮沢
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】切れ刃稜に施されるホ−ニング処理の作業効
率を向上させ、また、スロ−アウェイチップの耐欠損性
を向上させる。【構成】スロ−アウェイチップ１は、超硬合金、サ−
メット及びセラミックスの焼結体から構成されるもの
で、外郭部分に形成される切れ刃稜２には、ホ−ニング
処理が施される。このホ−ニング処理による形状は、焼
結前の圧粉体成形後またはこれに続く半焼結後にブラシ
加工、砥石加工などの機械加工で除去されることにより
付与される。表面に１または２以上の硬質被覆膜を形成
し、更に、隣接層として高靭性化された結合相富化層を
存在させ、或は、更に引張り残留応力を解放する微細ク
ラックを付与して耐欠損性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切れ刃稜にホ−ニング
処理が施されているスロ−アウェイチップに関し、特
に、ホ−ニングの形成手段を改善したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスロ−アウェイチップの
ホ−ニング形状としては、例えば、特公昭５３−２５３
９２号公報等に開示されている凸曲面状のホ−ニング、
特開昭６１−１５９３１５号公報等に開示されている円
弧ホ−ニング、角度ホ−ニングなどが知られている。そ
して、これらのホ−ニング処理は、一般的には、チップ
の焼結後に、バフ砥石、回転ブラシなどにより行なわ
れ、また、焼結前の圧粉体成形時のプレス工程で金型に
より一部のホ−ニング形状を同時に形成することも提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
砥石による研削では、焼結後に行なわれるため、加工能
率が悪く、しかも、砥石の消耗量も大きいことから、生
産性向上及びコスト面からの改善が問題点になってい
た。さらに、焼結後の研削によるホ−ニングの場合は、
ダイヤモンド砥粒やＧＣ砥粒によりチップのホ−ニング
部分の硬質相粒子が破壊されることから、硬質被覆膜の
形成時に変質相が生成され、この変質相の存在により硬
質被覆膜が剥離しやすいという問題点があった。

【０００４】また、後者のプレス工程の金型では、大き
なホ−ニング量には対処できるが、小さなホ−ニング量
に対しては、金型のパンチとダイとの嵌合のために設け
る隙間（通常両側で０．０１ｍｍ、これに摩耗量が加わ
る）の存在から、有害なバリや段部発生の問題点があっ
た。そして、０．０１〜０．５ｍｍ幅をもつホ−ニング
を形成する場合には、これに必要な突起部をパンチ端部
に形成するため、この突起部の摩耗や破損が発生しやす
く、これに伴ってホ−ニング形状が極めて早く変化し、
正確なホ−ニング形状を維持することができないなど精
度上の問題点があった。さらに、多種類の形状をもつこ
とが特徴であるスロ−アウエイチップでは、さらに多種
類のホ−ニング形状毎に対応する金型を設備することは
多大な費用と段取り替え作業の負担を増大し、コストア
ップになるなどから実用に供されていないという問題点
があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、スロ−アウェイチップのホ−ニング
処理による形状は、焼結前の圧粉体成形後又は圧粉体成
形に続いた半焼結後にブラシ加工、砥石加工、切削加工
などの機械加工による除去によって形成されるようにし
たものである。また、このスロ−アウェイチップは、そ
の外表面に、１又はそれ以上の硬質被覆膜を形成した場
合にも適用できる。この場合、スロ−アウェイチップの
耐欠損性を向上するためには、母材表面付近に高靭性化
した結合相富化層を存在させればよい。さらに、スロ−
アウェイチップの硬質被覆層には、やはり耐欠損性を高
めるためのショットピ−ニングなどの研掃材の吹付けに
よる微細クラックを付与する。さらに、焼結されたスロ
−アウェイチップの焼肌面に、前記研掃材の吹付けによ
る圧縮応力を付与すれば、同様に耐欠損性が高められ
る。

【０００６】

【作用】本発明のスロ−アウェイチップにおけるホ−ニ
ング処理は、焼結前の圧粉体成形後または半焼結後にブ
ラシ加工、砥石加工、切削加工などによる機械加工によ
って除去するものであり、これに伴って処理能力が向上
する。

【０００７】また、金型成形では困難であったスロ−ア
ウェイチップの微細なホ−ニング処理は、前記本発明の
機械加工方法により精度が向上するとともに、金型費用
や段取り替え費用の発生を回避できる。

【０００８】さらに、硬質被覆膜を有するスロ−アウェ
イチップでは、焼結後研削によるホ−ニング処理方法に
よらないため、主として脱炭と巣孔発生による変質相生
成による硬質被覆膜の剥離問題が回避できる。すなわ
ち、焼結後の研削によるホ−ニング処理では、ダイヤモ
ンド砥粒やＧＣ砥粒により母材表面部の硬質相の硬質粒
子が破壊され、この状態で、硬質被覆膜を形成すれば、
ホ−ニング部分の硬質相には、脱炭と巣孔発生による変
質相が生成され、この結果、硬質被覆膜が剥離しやすく
なるからである。

【０００９】また、硬質被覆膜を有するスロ−アウェイ
チップでは、耐欠損性を高めるため、母材の表面部付近
に結合相富化層を形成すればよく、硬質被覆膜に研掃材
による微細クラックを付与すればさらに耐欠損性が向上
する。この研掃材による処理は、硬質被覆膜を有しない
スロ−アウェイチップの焼肌面に適用した場合には、圧
縮応力の付与になり、同様に耐欠損性が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明スロ−アウェイチップの一実施
例について、図を参照しながら説明する。

【００１１】図１において、１は、超硬合金、サ−メッ
ト、セラミックスからなる焼結体によって構成された略
正方形板状のスロ−アウェイチップであり、その外郭部
分に構成された切れ刃稜２には、ホ−ニング処理が施さ
れている。そして、このスロ−アウェイチップ１のホ−
ニング形状は、図１（ｂ）では、曲率半径Ｒを有する円
弧状の場合が示されている。この場合、曲率半径Ｒは、
例えば、Ｒ＝０．０１〜０．５ｍｍの範囲で設定され、
ホ−ニング形状の付与は、通常スロ−アウェイチップ１
の焼結前の圧粉体成形後にブラシ加工、砥石加工、切削
加工などの機械加工による除去によって行なわれる。こ
れは、焼結後の加工に代わるもので、加工能率の向上を
目的としたものである。なお、圧粉体素材に剛性を持た
せた方がよい場合には、半焼結後にホ−ニング形状を付
与する。

【００１２】前述したホ−ニング形状は、図１（ｂ）の
ほかには、図２（ａ）〜（ｃ）にみられるような場合に
も適用できる。すなわち、図２（ａ）は、すくい面３か
ら逃げ面４に向って角度θを持つ傾斜面５が形成された
角度ホ−ニングの場合であり、角度θが例えば、１０〜
４５°でその幅ａが例えば、０．０１〜０．５ｍｍに設
定される。しかし、ロ−ル削りのような特殊の場合に
は、例えば、幅ａが約３ｍｍ程度に設定されることもあ
る。また、図２（ｂ）は、すくい面３及び逃げ面４側に
曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂を有する複合ホ−ニングの場合であ
る。この場合の角度θ及び幅ａは、図２（ａ）とほぼ同
様な形状寸法が採用される。さらに、図２（ｃ）は、す
くい面３側の幅ａが逃げ面４側の幅ｂよりも大きくなっ
ているもので、曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃を有する凸曲面
状のホ−ニングの場合である。この場合、すくい面３側
の幅ａは、例えば、０．０１〜０．１５ｍｍに設定され
る。したがって、これらのホ−ニングによる除去量は、
円弧ホ−ニング及び角度ホ−ニングを対象にすれば、一
般的には、すくい面３側の幅ａがａ＝０．０１〜０．５
ｍｍの範囲で設定される。

【００１３】ホ−ニング形状の付与は、ブラシ加工によ
る場合では、図４に例示されているような円板状の本体
１０に細いフィラメント１１を植毛した回転ブラシ１２
により行なわれる。このフィラメント１１は、円形断面
では、例えばφ０．００１〜φ０．５ｍｍの範囲で設定
され、その材質としては、ナイロン、アラミド、ポリプ
ロピレン、塩化ビニ−ル、ブチレンなどの化学繊維、木
綿などの植物繊維、馬、豚、タヌキ、ラクダ、ウサギな
どの動物毛、鳥毛、金属線、炭素繊維あるいは炭素繊維
強化化学繊維などから適宜選択される。なお、これらの
フィラメントの断面形状は、円形に限らず多角形など適
宜の形状が利用される。

【００１４】砥石加工の場合は、一般的には、１００メ
ッシュ以上の細粒からなるダイヤモンド砥石、ＧＣ砥
石、ボラゾン砥石などが適用される。また、特殊な例と
しては、空気、ガス等の流体を利用したジェット加工の
場合をあげることができる。

【００１５】そして、これらの加工条件としては、例え
ば、ブラシ加工、砥石加工では、相対速度が１０ｍ／分
以上、ジェット加工では、流速が１ｍ／秒以上である。

【００１６】このようにしてホ−ニング処理されたスロ
−アウェイチップ１の圧粉体素材は、その後、焼結さ
れ、スロ−アウェイチップ１の焼肌面を有する完成品又
は硬質被覆膜５の形成前の中間品として製造される。な
お、圧粉体素材は、切り屑処理のために利用される適宜
のチップブレ−カ（図示せず）をモ−ルド成形している
ものにも適用できる。また、圧粉体素材は、通常、真
空、水素などの非酸化性雰囲気をもった焼結炉で、所定
の温度条件下で一定時間焼結されるが、この焼結にあた
っては、前述したホ−ニング処理された切れ刃稜２を含
めて組織的に適宜の特徴を持たせることができる。

【００１７】図３は、スロ−アウェイチップ１の表面に
ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ａｌ₂０₃などの硬質被覆膜５を１また
は２以上被覆したものである。被覆方法としては、イオ
ンプレ−ティングなどの物理蒸着法、常圧、減圧による
化学蒸着法が利用される。なお、図３では、前記硬質被
覆膜５の隣接部分には、高靭性化した結合相富化層６を
構成しているものである。この結合相富化層６は、合金
組織的にみれば、Ｂ−１型構造といわれる硬質相量が母
材内部より少なくなっており、いわゆる脱β層と呼ばれ
る。したがって、相対的には、結合相が多くなり、耐欠
損性を高める。本発明はこのような母材料の表面部分を
改質させた超硬合金、サ−メットに適用される。そし
て、この結合相富化層６は、例えば、真空焼結時の脱窒
によって容易に生成することができるものである。

【００１８】図５は、結合相富化層６の構成について、
相対密度及び表面からの距離の関係から概念的な構成が
例示されている。そして、図５では、Ｃｏ量がその母材
の表面で最大となり、内部に向って減少することが示さ
れている。この場合、結合相富化層６は、通常５〜２０
０μｍの深さにわたって延びる。

【００１９】また、前記硬質被覆膜５には、耐欠損性を
より高めるため、ショットピ−ニング、サンドブラスト
などの研掃材の吹付けにより微細クラック７を付与す
る。この研掃材としては、鋼球、砥粒など適宜のものを
適用できる。なお、この処理は、硬質被覆膜５に発生し
た引張り残留応力に対し、微細クラック７を付与するこ
とにより引張り残留応力を解放し、同時に母材表面部の
硬質相に通常、３０ｋｇ／ｍｍ²以上の圧縮応力を加え
ることを配慮しているものである。そして、この微細ク
ラック７は、母材表面部分にも及んでおり、クラック長
さの平均値が被膜表面から垂直方向に、被膜厚さ〜被膜
厚さ＋５μｍ，クラック幅の平均値が１０〜２００μ
ｍ、クラック間隔の平均値が１０〜２００μｍとされ
る。この場合、硬質被覆膜５の厚みは、２〜１０μｍの
範囲が好適する。なお、ショットピ−ニングニングなど
の研掃材による処理は、焼結されたスロ−アウェイチッ
プの焼肌面に付与しても、耐欠損性の点で同様な効果が
得られる。これは、焼肌面に圧縮応力が加えられること
から有効となるものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、スロ−
アウェイチップのホ−ニング処理は、形状精度が悪く、
かつ、非能率的な金型成形方法を適用することなく、焼
結前の圧粉体成形後または半焼結後にブラシ加工、砥石
加工などによる機械加工によって除去されるものである
から、所望の形状にホ−ニング処理が容易に行えるた
め、生産効率が向上するという利点を有する。

【００２１】また、本発明は、焼結前の圧粉体成形後ま
たは半焼結後にブラシ加工、砥石加工などによる機械加
工によって除去されるものであるから、焼結後研削加工
においてホ−ニング処理で生じる脆弱な異相を生成する
ことがないため、硬質被覆膜の密着性に優れるため耐剥
離性を向上する利点を有する。

【００２２】さらに、焼結後の硬質被覆膜の形成では、
母材の表面付近に結合相富化層が形成されているため、
耐折損性が向上し、切削性能が向上するという利点を有
する。また、スロ−アウェイチップ１の硬質被覆膜５
に、ショットピ−ニングなどの研掃材の吹付けによる微
細クラックを付与すれば、硬質被覆膜５に発生する引張
り残留応力が解放されるとともに、母材表面には圧縮応
力が付与されるため、より耐欠損性が向上するという利
点を有する。また、スロ−アウェイチップの焼肌面にシ
ョットピ−ニングなどの研掃材の吹付けにより圧縮応力
を付与した場合も耐欠損性が向上するという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明スロ−アウェイチップの一実施例を示す
概念的な説明図で、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、ｂ−
ｂ線に沿って得られる一部拡大断面図、

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１（ｂ）に対応した他の
実施例を示す一部拡大断面図、

【図３】本発明スロ−アウェイチップの別の一実施例を
示す一部拡大断面図、

【図４】ホ−ニング処理に適用される回転ブラシを示す
斜視図、

【図５】母材表面からの相対濃度を概念的に示した説明
図。

【符号の説明】

１スロ−アウェイチップ２切れ刃稜３すくい面４逃げ面５硬質被覆膜６結合相富化層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮沢孝志神奈川県川崎市幸区塚越１丁目７番地東芝タンガロイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外郭部分に構成された切れ刃稜には、ホ
−ニング処理が施された焼結体からなるスロ−アウェイ
チップにおいて、前記ホ−ニング処理による形状は、焼結前の圧粉体成形
後又は圧粉体成形後の半焼結後に機械加工による除去に
よって形成されることを特徴とするスロ−アウェイチッ
プ。
【請求項２】請求項１に記載されたホ−ニングの除去
量は、すくい面側の幅ａが０．０１〜０．５ｍｍの範囲
内で設定されている請求項１記載のスロ−アウェイチッ
プ。
【請求項３】請求項１に記載されたスロ−アウェイチ
ップには、焼結後の外表面に１又はそれ以上の硬質被覆
膜が形成されている請求項１及び請求項２記載のスロ−
アウェイチップ。
【請求項４】請求項３に記載されたスロ−アウェイチ
ップの母材表面付近には、高靭性化した結合相富化層が
存在している超硬合金又はサ−メットを母材とした請求
項３記載のスロ−アウェイチップ。
【請求項５】請求項１および請求項２に記載されたス
ロ−アウェイチップの焼結された焼肌面には、研掃材の
吹付けにより、３０ｋｇ／ｍｍ²以上の圧縮応力が付与
されている超硬合金、サ−メット又はセラミックスを母
材としたスロ−アウェイチップ。
【請求項６】請求項３に記載されたスロ−アウェイチ
ップの硬質被覆膜には、研掃材の吹付けによる微細クラ
ックが付与されるとともに、これに伴って母材表面に
は、圧縮応力が付与される請求項３及び請求項４記載の
スロ−アウェイチップ。