JPH08243821A - 切削工具用素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材
料を含む超硬質焼結体が設けられた切削工具を何度も再
研磨して利用できるようにすると共に、このような切削
工具が簡単に得られるようになった切削工具用素材の製
造も簡単に行なえるようにする。 【構成】 基材１１の両面にダイヤモンドや立方晶窒化
硼素等の超硬質材料を含有する超硬質焼結体層１２又は
溝状の超硬質焼結体１３が複数本形成された切削工具用
母材Ａを製造し、この切削工具用母材Ａを積層方向と直
交する方向又は超硬質焼結体１３の溝方向に沿って順々
に切断して、基材１１の両側に超硬質焼結体層１２又は
溝状の超硬質焼結体１３が軸方向に連続して形成された
切削工具用素材１０を複数製造するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リーマ，エンドミル
等の各種の切削工具を得るのに使用する切削工具用素材
を製造する切削工具用素材の製造方法に係り、特に、ダ
イヤモンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有する
超硬質焼結体が設けられた切削工具用素材の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リーマ，エンドミル等の各種
の切削工具においては、一般に超硬合金等で構成された
ものが多く利用されている。

【０００３】しかし、このような超硬合金で構成された
切削工具を用いて、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂
を含浸させた強化プラスチック等のプリント基板を切削
加工した場合、この切削工具の摩耗が激しくて寿命が短
くなり、切削工具を頻繁に取り替えなければならず、加
工効率が悪くなり、またコストも高く付く等の問題があ
った。

【０００４】このため、近年においては、硬度が非常に
高くて耐摩耗性に優れた切削工具として、ダイヤモンド
や立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有する超硬質焼結
体を用いた切削工具が使用されるようになった。

【０００５】そして、このような超硬質焼結体を用いた
切削工具として、従来においては、一般に特公平２−１
０８４３号公報や特公平４−９７５４号公報や特開平５
−３２９７０７号公報等に示されるものが用いられてい
た。

【０００６】ここで、上記の特公平２−１０８４３号公
報や特公平４−９７５４号公報に示される切削工具にお
いては、図１の（Ａ）に示すように、超硬合金等で構成
された基材１上にダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超
硬質材料を含有した超硬質焼結体層２を設けた切削工具
用母材ａを製造した後、この切削工具用母材ａを積層方
向に沿って順々に円柱状に切断して、同図（Ｂ）に示す
ように、基材１上に超硬質焼結体層２が設けられた円柱
状の切削工具用素材３を製造し、このようにして得た切
削工具用素材３における超硬質焼結体層２の部分に刃付
け加工を行なって切削工具を得るようにしていた。

【０００７】しかし、上記のように硬度が非常に高い超
硬質焼結体だけで構成された超硬質焼結体層２の部分に
対して刃付け加工を行なうことは非常に面倒であると共
に、多くの超硬質焼結体が無駄になり、またこのように
先端部にだけ超硬質焼結体層２が形成されたものにおい
ては、切削加工によりこの刃付け加工された超硬質焼結
体の部分が摩耗した場合、これを何度も再研磨して使用
するということができず、この切削工具自体の寿命が短
くなり、使用効率が悪く、コストが高く付く等の問題が
あった。

【０００８】また、特開平５−３２９７０７号公報に示
されるものにおいては、棒状に形成された素材本体の外
周部分にねじれ溝を形成し、このねじれ溝内にダイヤモ
ンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有した超硬質
焼結体を焼結固着させて工具素材を製造し、この工具素
材の刃付け加工を行なってエンドミル等の切削工具を得
るようにしていた。

【０００９】しかし、上記のように棒状になった素材本
体の外周部分にねじれ溝を形成したり、このねじれ溝内
に超硬質材料を含有した超硬質焼結体を焼結固着させる
ことは非常に面倒かつ困難であり、工具素材の生産性が
非常に悪くなって、コストも高く付く等の問題があっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ダイヤモ
ンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有した超硬質
焼結体が設けられた切削工具における上記のような様々
な問題を解決することを課題とするものである。

【００１１】すなわち、この発明においては、上記のよ
うにダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含
有した超硬質焼結体が設けられた切削工具が使用により
摩耗した場合であっても、何度も再研磨して利用できる
ようにすると共に、このような切削工具を製造するのに
使用する切削工具用素材の製造も簡単に行なえるように
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明における第１の
切削工具用素材の製造方法においては、上記のような課
題を解決するため、基材１１の両面にダイヤモンドや立
方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有する超硬質焼結体層
１２が形成された切削工具用母材Ａを製造し、この切削
工具用母材Ａを積層方向と直交する方向に順々に切断
し、基材１１の両側に超硬質焼結体層１２が軸方向に連
続して形成された切削工具用素材１０を複数製造するよ
うにしたのである。

【００１３】また、この発明における第２の切削工具用
素材の製造方法においては、基材１１の両面にダイヤモ
ンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を含有する溝状の
超硬質焼結体１３が複数本形成された切削工具用母材Ａ
を製造し、この切削工具用母材Ａを上記の超硬質焼結体
１３の溝方向に沿って順々に切断し、基材１１の両側に
溝状の超硬質焼結体１３が軸方向に連続して形成された
切削工具用素材１０を複数製造するようにしたのであ
る。

【００１４】ここで、上記の基材１１を構成する材料と
しては、従来より一般に切削工具に使用されているＷＣ
−Ｃｏ系超硬合金やサーメット等を用いることができ
る。

【００１５】一方、上記の超硬質焼結体層１２や溝状の
超硬質焼結体１３を形成するのに使用する超硬質材料
は、上記のようにダイヤモンド粒子と立方晶窒化硼素粒
子の何れか一方又は双方を含有するものであればよく、
硬度が非常に高くて耐摩耗性に優れた切削工具を得る点
からは、ダイヤモンド粒子や立方晶窒化硼素粒子の含有
量が５０％以上であることが好ましい。

【００１６】ここで、この超硬質焼結体層１２や超硬質
焼結体１３における超硬質材料に、ダイヤモンドを主成
分として使用する場合には、ダイヤモンドを単独で用い
る他に、鉄，コバルト又はニッケル等の結合材を添加さ
せることが好ましく、また立方晶窒化硼素を主成分とし
て使用する場合には、この立方晶窒化硼素を単独で用い
る他に、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，
窒化物及び炭窒化物や、アルミニウム，シリコン，コバ
ルト等の結合材を添加させることもできる。

【００１７】そして、上記の第１の切削工具用素材の製
造方法において、基材１１の両面に超硬質焼結体層１２
が形成された切削工具用母材Ａを製造するにあたって
は、予め焼結されて板状に形成された基材１１の両面に
上記のような超硬質材料の粉末を配し、この状態で焼結
を行なうようにする他、上記の超硬質材料の粉末と基材
１１を構成する材料の粉末とを順々に積層させ、この状
態でこれらをまとめて焼結させるようにすることも可能
である。

【００１８】また、第２の切削工具用素材の製造方法に
おいて、基材１１の両面にダイヤモンドや立方晶窒化硼
素等の超硬質材料を含有する溝状の超硬質焼結体１３が
複数本形成された切削工具用母材Ａを製造するにあたっ
ては、例えば、予め焼結されて板状に形成された基材１
１の両面にそれぞれ複数本の溝を形成し、この溝内に上
記のような超硬質材料の粉末を充填させて焼結させるよ
うにする。

【００１９】なお、上記のように各切削工具用母材Ａを
焼結させて製造する場合、上記の基材１１や超硬質材料
にコバルト等の結合材を含有させておくと、この結合材
が超硬質焼結体層１２や溝状の超硬質焼結体１３と基材
１１との間で移行し合い、超硬質焼結体層１２や溝状の
超硬質焼結体１３が基材１１に強固に結合されるように
なる。

【００２０】また、このようにして製造した各切削工具
用母材Ａを、積層方向と直交する方向や超硬質焼結体１
３の溝方向に沿って切断して切削工具用素材１０を製造
するにあたっては、切削工具用素材Ａの用途に応じて、
各切削工具用母材Ａを適当な形状に切断し、例えば、リ
ーマやエンドミル等の切削工具に用いる場合には、円柱
状になった切削工具用素材１０を得るようにする。

【００２１】そして、このようにして得た切削工具用素
材１０については、刃先の部分に超硬質焼結体層１２や
溝状の超硬質焼結体１３が位置するように、それぞれの
用途に応じた刃付け加工を行なって切削工具を得るよう
にする。

【００２２】

【作用】この発明における第１の切削工具用素材の製造
方法においては、基材１１の両面に超硬質焼結体層１２
が形成された切削工具用母材Ａを積層方向と直交する方
向に順々に切断するようにしたため、基材１１の両側に
超硬質焼結体層１２が軸方向に連続して形成された複数
の切削工具用素材１０を簡単に製造できるようになる。

【００２３】また、この発明における第２の切削工具用
素材の製造方法においては、基材１１の両面に溝状の超
硬質焼結体１３が複数本形成された切削工具用母材Ａを
超硬質焼結体１３の溝方向に沿って順々に切断するよう
にしたため、基材１１の両側に溝状の超硬質焼結体１３
が設けられた複数の切削工具用素材１０が簡単に製造で
きるようになると共に、超硬質焼結体１３の無駄が少な
くなり、さらにこの超硬質焼結体１３が基材１１に強く
結合されるようになる。

【００２４】また、上記のようにして得た各切削工具用
素材１０を用いて切削工具を製造した場合、超硬質焼結
体層１２や溝状の超硬質焼結体１３が軸方向に連続して
形成されているため、切削工具が使用により摩耗した場
合にも、何度も再研磨して使用することができ、また第
２の切削工具用素材の製造方法によって得られた切削工
具用素材１０においては、溝状の超硬質焼結体１３が基
材１１に強く結合されているため、切削時等においてこ
の超硬質焼結体１３が基材１１から外れるということも
なくなる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例について具体的に説
明する。

【００２６】（実施例１）この実施例においては、図２
に示すように、超硬合金で構成された板状の基材１１の
両面にダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料を
含有する超硬質焼結体層１２が設けられた切削工具用母
材Ａ１を製造するようにした。

【００２７】ここで、上記の基材１１を構成する材料に
は、例えば、ＷＣ−８％Ｃｏからなる超硬合金を用いる
ようにし、また超硬質焼結体層１２を構成する超硬質材
料には、例えば、ダイヤモンド粉末を５０％含み残部が
ＴｉＣ−３０％Ｃｏからなるものを用いるようにした。

【００２８】また、上記のように基材１１の両面に超硬
質焼結体層１２が設けられた切削工具用母材Ａ１を製造
するにあたっては、予め焼結させて板状に形成した基材
１１の両面に超硬質材料の粉末を配し、この状態で超硬
質材料を焼結させるようにしたり、超硬質材料の粉末と
基材１１を構成する超硬合金の粉末とを順々に積層させ
て３層構造にし、この状態で上記の各粉末を焼結させる
ようにした。

【００２９】次に、上記のように基材１１の両面に超硬
質焼結体層１２が設けられた切削工具用母材Ａ１を、放
電ワイヤーカッティング等の方法により積層方向と直交
する方向に順々に切断して円柱状になった切削工具用素
材１０を複数製造するようにした。

【００３０】ここで、このようにして製造した円柱状の
切削工具用素材１０は、図３に示すように、その円形状
になった端面の中央部における基材１１の両側に超硬質
焼結体層１２が形成され、この超硬質焼結体層１２がそ
の軸方向に連続した構造になっていた。

【００３１】そして、この切削工具用素材１０に対し、
各超硬質焼結体層１２が刃先の部分に位置するように適
当な刃付け加工を行ない、リーマ，エンドミル等の切削
工具を得るようにした。

【００３２】ここで、このように切削工具用素材１０に
刃付け加工を行なう場合、超硬質焼結体層１２間におけ
る基材１１の部分は超硬合金で構成されているため、超
硬質焼結体だけで構成されたものに刃付け加工を行なう
場合に比べて、その刃付け加工が簡単に行なえた。

【００３３】また、このようにして切削工具を製造した
場合、刃先に使用する超硬質焼結体層１２が軸方向に沿
って連続して形成されているため、使用により刃付けさ
れた超硬質焼結体層１２の部分が摩耗したとしても、こ
れを何度も再研磨して使用することができた。

【００３４】（実施例２）この実施例においては、図４
に示すように、超硬合金で構成された板状の基材１１の
両面に、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超硬質材料
を含有する溝状の超硬質焼結体１３が適当な間隔を介し
て複数本形成された切削工具用母材Ａ２を製造するよう
にした。

【００３５】ここで、この切削工具用母材Ａ２における
基材１１や超硬質焼結体１３には上記実施例１と同じよ
うな材料を用いるようにし、またこの切削工具用母材Ａ
２を製造するにあたっては、予め焼結させて板状に形成
した一対の基材１１の両面にそれぞれ複数本の溝１４を
形成し、この溝１４内に上記の超硬質材料の粉体を充填
し、この状態で焼結させて、上記の切削工具用母材Ａ２
を得るようにした。但し、切削工具用母材Ａ２を製造す
る方法は、特にこのような方法に限定されるものではな
い。

【００３６】そして、この実施例においては、上記のよ
うにして製造した切削工具用母材Ａ２を、上記実施例１
の場合と同様に放電ワイヤーカッティング等の方法によ
り上記溝１４の方向に順々に切断して円柱状になった切
削工具用素材１０を複数製造するようにした。

【００３７】ここで、上記のように切削工具用母材Ａ２
を切断するにあたっては、図４に示すように、基材１１
の両面の溝１４内に設けられた超硬質焼結体１３がそれ
ぞれ各切削工具用素材１０に上下一対含まれるようにし
て円柱状に切断し、図５に示すように、その円形状にな
った端面における基材１１の両側に、それぞれ一対の溝
状の超硬質焼結体１３が軸方向に連続して形成された切
削工具用素材１０を得るようにした。

【００３８】そして、この実施例の切削工具用素材１０
に対しても、溝状の超硬質焼結体１３の部分が刃先の部
分に位置するように適当な刃付け加工を行ない、リー
マ，エンドミル等の切削工具を得るようにした。

【００３９】なお、この切削工具用素材１０の場合、大
部分が超硬合金からなる基材１１で構成されているた
め、その刃付け加工が簡単に行なえると共に、刃付け加
工時における超硬質焼結体１３の無駄が少なくなり、さ
らに刃に使用する超硬質焼結体１３が軸方向に沿って連
続して形成されているため、使用により刃付けされた超
硬質焼結体１３の部分が摩耗したとしても、これを何度
も再研磨して使用することができた。

【００４０】また、この実施例の切削工具用素材１０に
おいては、基材１１に形成された溝１４内に超硬質焼結
体１３が設けられているため、この超硬質焼結体１３が
基材１１に強く結合し、切削時等に超硬質焼結体１３が
基材１１から外れたりするということもなかった。

【００４１】なお、この実施例の切削工具用素材１０に
おいては、上記のように基材１１の両側に軸方向に連続
した溝状の超硬質焼結体１３を一対設けるようにしただ
けであるが、基材１１に設ける溝状の超硬質焼結体１３
の数は、特にこの実施例に示したものに限定されるもの
ではない。

【００４２】例えば、図６及び図７に示す実施例３のよ
うに、切削工具用母材Ａ３を製造するにあたり、図６に
示すように、基材１１の両面に形成する溝状の超硬質焼
結体１３の間隔を上記実施例２の切削工具用母材Ａ２よ
りも狭くし、この切削工具用母材Ａ３を溝１４の方向に
順々に切断して円柱状になった切削工具用素材１０を得
るにあたり、図７に示すように、溝状の超硬質焼結体１
３が各切削工具用素材１０の外周面にそれぞれ４本形成
されるようにすることも可能である。なお、この実施例
３の切削工具用素材１０の場合、上記実施例２の切削工
具用素材１０より溝状の超硬質焼結体１３が多く存在す
るため、上記実施例２の場合より多くの刃先部分が超硬
質焼結体で構成された切削工具が得られるようになっ
た。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
切削工具用素材の製造方法においては、切削工具用母材
として、基材の両側に超硬質焼結体層や溝状の超硬質焼
結体が設けられたものを用い、この切削工具用母材を積
層方向と直交する方向や超硬質焼結体の溝方向に順々に
切断して、切削工具用素材を製造するようにしたため、
超硬質焼結体層や超硬質焼結体の溝が軸方向に連続した
切削工具用素材を簡単に複数製造することができるよう
になった。

【００４４】特に、基材の両面に溝状の超硬質焼結体が
複数本形成された切削工具用母材をその溝方向に沿って
切断して切削工具用素材を製造するようにした場合、超
硬質焼結体の無駄が少なくなると共に、この溝状の超硬
質焼結体が基材に強く結合されるようになった。

【００４５】また、この発明の方法により製造した切削
工具用素材を用いて切削工具を製造する場合、基材の部
分が超硬合金等で構成されているため、刃付け加工を行
なう部分が超硬質焼結体だけで構成されたものに比べ
て、その刃付け加工が簡単になって切削工具を簡単に製
造することができ、また超硬質焼結体層や溝状の超硬質
焼結体が軸方向に連続して形成されているため、この切
削工具の使用により超硬質焼結体で構成された刃先が摩
耗した場合であっても、この切削工具を何度も再研磨し
て使用することができ、長期にわたって安定した切削が
行なえる切削工具が得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】超硬質焼結体を用いた切削工具を得るのに使用
する従来の切削工具用母材及び切削工具用素材の斜視図
である。

【図２】この発明の実施例１において、切削工具用母材
を切断して切削工具用素材を製造する状態を示した斜視
図である。

【図３】実施例１において製造した切削工具用素材の斜
視図である。

【図４】この発明の実施例２において、切削工具用母材
を切断して切削工具用素材を製造する状態を示した斜視
図である。

【図５】実施例２において製造した切削工具用素材の斜
視図である。

【図６】この発明の実施例３において、切削工具用母材
を切断して切削工具用素材を製造する状態を示した斜視
図である。

【図７】実施例３において製造した切削工具用素材の斜
視図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３ 切削工具用母材 １０ 切削工具用素材 １１ 基材 １２ 超硬質焼結体層 １３ 溝状の超硬質焼結体 １４ 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材１１の両面にダイヤモンドや立方晶
   窒化硼素等の超硬質材料を含有する超硬質焼結体層１２
   が形成された切削工具用母材Ａを製造し、この切削工具
   用母材Ａを積層方向と直交する方向に順々に切断し、基
   材１１の両側に超硬質焼結体層１２が軸方向に連続して
   形成された切削工具用素材１０を複数製造することを特
   徴とする切削工具用素材の製造方法。
2. 【請求項２】 基材１１の両面にダイヤモンドや立方晶
   窒化硼素等の超硬質材料を含有する溝状の超硬質焼結体
   １３が複数本形成された切削工具用母材Ａを製造し、こ
   の切削工具用母材Ａを上記の超硬質焼結体１３の溝方向
   に沿って順々に切断し、基材１１の両側に溝状の超硬質
   焼結体１３が軸方向に連続して形成された切削工具用素
   材１０を複数製造することを特徴とする切削工具用素材
   の製造方法。