JPH0890301A - 金属材料の高精度・高能率切削加工方法 - Google Patents
金属材料の高精度・高能率切削加工方法Info
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- JPH0890301A JPH0890301A JP23474194A JP23474194A JPH0890301A JP H0890301 A JPH0890301 A JP H0890301A JP 23474194 A JP23474194 A JP 23474194A JP 23474194 A JP23474194 A JP 23474194A JP H0890301 A JPH0890301 A JP H0890301A
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Landscapes
- Turning (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 金属材料の切削加工方法において、特に被削
材を被削材の融点温度まで加熱し、被削材強度を低下さ
せることにより、被削材を向上させ、さらに切りくず表
裏面の温度差により切りくずを細かく切断する高精度・
高能率切削加工方法を提供する。 【構成】 超硬合金、サーメット、セラミックの表面に
少なくとも一層のセラミック膜が被覆され、被覆膜とし
てＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２から選ばれた少なく
とも一層の酸化物膜を有する被覆硬質合金において、そ
れぞれの被覆膜をｘ，ｙ，ｚμｍとしたときに１０＜ｘ
＋４ｙ＋５ｚ＜１５０を満たす被覆硬質合金工具を用い
る。
材を被削材の融点温度まで加熱し、被削材強度を低下さ
せることにより、被削材を向上させ、さらに切りくず表
裏面の温度差により切りくずを細かく切断する高精度・
高能率切削加工方法を提供する。 【構成】 超硬合金、サーメット、セラミックの表面に
少なくとも一層のセラミック膜が被覆され、被覆膜とし
てＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２から選ばれた少なく
とも一層の酸化物膜を有する被覆硬質合金において、そ
れぞれの被覆膜をｘ，ｙ，ｚμｍとしたときに１０＜ｘ
＋４ｙ＋５ｚ＜１５０を満たす被覆硬質合金工具を用い
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料の切削加工方法
において、特に被削材を被削材の融点温度まで加熱し、
被削材強度を低下させることにより、被削性を向上さ
せ、さらに切りくず表裏面の温度差により切りくずを細
かく切断する高精度・高能率切削加工方法及び切削工具
に関するものである。
において、特に被削材を被削材の融点温度まで加熱し、
被削材強度を低下させることにより、被削性を向上さ
せ、さらに切りくず表裏面の温度差により切りくずを細
かく切断する高精度・高能率切削加工方法及び切削工具
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術に高温切削法がある。高温切削
は，火炎、高周波、通電等の方法により被削材を加熱、
軟化させることで切削抵抗を減少させ、被削性を向上さ
せる方法である。しかし、従来の高温切削法では、被削
材が加熱されることにより、被削材が熱膨張し、加工精
度が低下する。また、加熱のために余分なエネルギーが
必要で、作業も煩雑となり、また、切りくずがのびやす
く、切りくず処理性が低下するなどの問題点がある。さ
らに、従来の高温切削法では、被削材の急速に軟化する
被削材の融点温度付近まで、被削材を加熱することも、
このような高温に耐えられる工具を得ることもできなか
った。
は，火炎、高周波、通電等の方法により被削材を加熱、
軟化させることで切削抵抗を減少させ、被削性を向上さ
せる方法である。しかし、従来の高温切削法では、被削
材が加熱されることにより、被削材が熱膨張し、加工精
度が低下する。また、加熱のために余分なエネルギーが
必要で、作業も煩雑となり、また、切りくずがのびやす
く、切りくず処理性が低下するなどの問題点がある。さ
らに、従来の高温切削法では、被削材の急速に軟化する
被削材の融点温度付近まで、被削材を加熱することも、
このような高温に耐えられる工具を得ることもできなか
った。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、上述の高温
切削の欠点を鑑み、切削点のみを局所的に被削材の融点
まで加熱することによって、加工精度を低下させること
なく、被削性を高め、さらに切りくず処理性を改善し、
さらに鋼の融点温度である１５００℃で塑性変形を生じ
ない切削工具を提供することを目的とする。
切削の欠点を鑑み、切削点のみを局所的に被削材の融点
まで加熱することによって、加工精度を低下させること
なく、被削性を高め、さらに切りくず処理性を改善し、
さらに鋼の融点温度である１５００℃で塑性変形を生じ
ない切削工具を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】上記、目的を達成する
ために、本発明では、断熱効果の高い被覆層を持つ被覆
硬質合金を用いて切削熱を工具すくい面上に蓄積し、さ
らに比較的厳しい切削条件で切削加工を行うことによっ
て、切りくずあるいはその近傍の被削材のみを加熱もし
くは溶解することで被削材を軟化させる。さらに、この
ときの切りくずのすくい面側と、裏側に生じる温度差を
利用して切りくずを細かく切断することに特徴を持つ。
このとき、工具の表面は被削材の融点温度に達するが、
断熱効果の高い被覆層を持つ被覆硬質合金を工具として
用いることにより、切削熱を表面の被覆層で遮断し、内
部の硬質合金の高温軟化を防止し、工具の塑性変形量を
低減できる。
ために、本発明では、断熱効果の高い被覆層を持つ被覆
硬質合金を用いて切削熱を工具すくい面上に蓄積し、さ
らに比較的厳しい切削条件で切削加工を行うことによっ
て、切りくずあるいはその近傍の被削材のみを加熱もし
くは溶解することで被削材を軟化させる。さらに、この
ときの切りくずのすくい面側と、裏側に生じる温度差を
利用して切りくずを細かく切断することに特徴を持つ。
このとき、工具の表面は被削材の融点温度に達するが、
断熱効果の高い被覆層を持つ被覆硬質合金を工具として
用いることにより、切削熱を表面の被覆層で遮断し、内
部の硬質合金の高温軟化を防止し、工具の塑性変形量を
低減できる。
【０００５】
【発明の作用】本発明の切削方法により、切りくずもし
くは、直ちに切りくずとして排出される切りくず近傍の
被削材のみを局所的に加熱できるため、被削材全体の温
度は上昇しない。その結果、切削抵抗を減少させて被削
性を高め、かつ、従来の高温切削のような精度の低下を
生じさせず、高精度な加工が可能である。さらに、本発
明の切削方法を用いれば、切りくずのすくい面側と切り
くず裏面側の温度差が拡大するため、切りくずのカール
径が小さくなり、切りくずが細かく切れる。また、本発
明の被覆硬質合金の被覆層は、断熱性に優れているた
め、切削熱をすくい面上に蓄積し、切削温度を上昇させ
ると同時に、工具すくい面上で発生した切削熱が工具内
部の硬質合金母材に伝わることを防ぎ、工具の塑性変形
を防止する。
くは、直ちに切りくずとして排出される切りくず近傍の
被削材のみを局所的に加熱できるため、被削材全体の温
度は上昇しない。その結果、切削抵抗を減少させて被削
性を高め、かつ、従来の高温切削のような精度の低下を
生じさせず、高精度な加工が可能である。さらに、本発
明の切削方法を用いれば、切りくずのすくい面側と切り
くず裏面側の温度差が拡大するため、切りくずのカール
径が小さくなり、切りくずが細かく切れる。また、本発
明の被覆硬質合金の被覆層は、断熱性に優れているた
め、切削熱をすくい面上に蓄積し、切削温度を上昇させ
ると同時に、工具すくい面上で発生した切削熱が工具内
部の硬質合金母材に伝わることを防ぎ、工具の塑性変形
を防止する。
【０００６】ただし、本発明の効果を得るには、超硬合
金、サーメット、セラミックの表面に少なくとも一層の
セラミック膜が被覆され、被覆膜としてＡｌ2Ｏ3、Ｚｒ
Ｏ2、ＨｆＯ2から選ばれた少なくとも一層の酸化物膜を
有する被覆超硬合金において、それぞれの被覆膜をｘ，
ｙ，ｚμｍとしたときに１０＜ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜１５０
を満たす被覆硬質合金工具を用いることが必要である。
このとき、ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜１０の場合は被覆層の遮熱
効果が不十分なため、内部の硬質合金が塑性変形を起こ
し、ｘ＋４ｙ＋５ｚ＞１５０の場合は、被覆層が厚すぎ
て、被覆層が剥離しやすくなる。また、本発明の効果
を，さらに発揮するためには、２０＜ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜
１５０であることが望ましい。
金、サーメット、セラミックの表面に少なくとも一層の
セラミック膜が被覆され、被覆膜としてＡｌ2Ｏ3、Ｚｒ
Ｏ2、ＨｆＯ2から選ばれた少なくとも一層の酸化物膜を
有する被覆超硬合金において、それぞれの被覆膜をｘ，
ｙ，ｚμｍとしたときに１０＜ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜１５０
を満たす被覆硬質合金工具を用いることが必要である。
このとき、ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜１０の場合は被覆層の遮熱
効果が不十分なため、内部の硬質合金が塑性変形を起こ
し、ｘ＋４ｙ＋５ｚ＞１５０の場合は、被覆層が厚すぎ
て、被覆層が剥離しやすくなる。また、本発明の効果
を，さらに発揮するためには、２０＜ｘ＋４ｙ＋５ｚ＜
１５０であることが望ましい。
【０００７】
【実施例】表１に示す硬質母材と表２に示す被覆層（公
知の化学蒸着法により蒸着温度１０００℃で被覆）を組
み合わせた工具材質（表３）を準備した。試料のチップ
はＳＮＧＮ１２０４８なる形状とした。
知の化学蒸着法により蒸着温度１０００℃で被覆）を組
み合わせた工具材質（表３）を準備した。試料のチップ
はＳＮＧＮ１２０４８なる形状とした。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】（実施例１） 上記した本発明品Ｎｏ２の
チップを公知の旋盤装置に取り付け、以下の切削条件、
すなわち、炭素鋼連続切削 被削材 ＳＣＭ４１５ 切削速度 ３００，５００，８００，１０００，１２０
０，１５００，２０００，２５００ｍ／ｍｉｎ 送 り ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤無し で切削試験を行い、切削温度を公知の切削温度測定方法
である工具−被削材熱電対法により測定した。このとき
の結果を第１図に示す。このとき、発明者の研究によ
り，図中Ａで示す折れ曲がり点がすくい面上の一部が被
削材の融点となった点であり、図中Ｂで示す折れ曲がり
点がすくい面全面が被削材の融点に達した点であり、さ
らに切削温度がこの被削材の融点温度以上には増加しな
いことを見いだした。また、このとき、図中Ａ点より切
削速度の速い領域では、工具表面上に容融して、再凝固
した被削材を観察することができた。
チップを公知の旋盤装置に取り付け、以下の切削条件、
すなわち、炭素鋼連続切削 被削材 ＳＣＭ４１５ 切削速度 ３００，５００，８００，１０００，１２０
０，１５００，２０００，２５００ｍ／ｍｉｎ 送 り ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤無し で切削試験を行い、切削温度を公知の切削温度測定方法
である工具−被削材熱電対法により測定した。このとき
の結果を第１図に示す。このとき、発明者の研究によ
り，図中Ａで示す折れ曲がり点がすくい面上の一部が被
削材の融点となった点であり、図中Ｂで示す折れ曲がり
点がすくい面全面が被削材の融点に達した点であり、さ
らに切削温度がこの被削材の融点温度以上には増加しな
いことを見いだした。また、このとき、図中Ａ点より切
削速度の速い領域では、工具表面上に容融して、再凝固
した被削材を観察することができた。
【００１２】したがって、図中Ａ点より切削速度の速い
領域が、工具すくい面の少なくも一部分が被削材の融点
に達っしているところの本発明で規定する領域である。
このとき、図中，で表される本発明切削方法と、比
較のため，本発明外切削方法である、で表される切
削条件で切削試験を行った場合の切削抵抗、加工精度
(設定切り込み量−被削材径減少量)切りくず長さを表４
に記載する。表より、本発明切削領域で切削加工を行う
ことにより、切削抵抗を減少させ、さらに加工精度を改
善することが可能である。さらに、すくい面で発生した
切削熱は、切りくずの裏面に伝わる前に切りくずとして
排出されるため、切りくずのすくい面側とその反対側の
面の温度差が拡大し、切りくずのカール径が極端に小さ
くなるため、切りくずが細かく切れていることがわか
る。
領域が、工具すくい面の少なくも一部分が被削材の融点
に達っしているところの本発明で規定する領域である。
このとき、図中，で表される本発明切削方法と、比
較のため，本発明外切削方法である、で表される切
削条件で切削試験を行った場合の切削抵抗、加工精度
(設定切り込み量−被削材径減少量)切りくず長さを表４
に記載する。表より、本発明切削領域で切削加工を行う
ことにより、切削抵抗を減少させ、さらに加工精度を改
善することが可能である。さらに、すくい面で発生した
切削熱は、切りくずの裏面に伝わる前に切りくずとして
排出されるため、切りくずのすくい面側とその反対側の
面の温度差が拡大し、切りくずのカール径が極端に小さ
くなるため、切りくずが細かく切れていることがわか
る。
【００１３】
【表４】
【００１４】（実施例２） 次に上記の本発明品Ｎｏ２
を用いて、以下に示す本発明切削方法、及び発明外切削
方法、すなわち、鋳鉄及びアルミニウム連続切削 被削材 ＦＣＤ４５，Ａ３９０(Ａｌ１７％Ｓｉ) 切削速度 任意 送り速度 ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤 なし で切削試験を行い、実施例１と同様に切削温度を測定し
た場合に、すくい面の一部が被削材の融点に達する切削
速度を表５に記載する。また、表５に記載する切削速度
以上で切削加工を行う本発明切削方法と、本発明外切削
方法における切削温度、切削抵抗、加工精度、切りくず
長さを表６に記載する。表より、実施例１と同様に炭素
鋼だけではなく、鋳鉄、あるいはアルミニウムにおいて
も切削抵抗が減少、加工精度が向上、切りくずも細かく
切断される。
を用いて、以下に示す本発明切削方法、及び発明外切削
方法、すなわち、鋳鉄及びアルミニウム連続切削 被削材 ＦＣＤ４５，Ａ３９０(Ａｌ１７％Ｓｉ) 切削速度 任意 送り速度 ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤 なし で切削試験を行い、実施例１と同様に切削温度を測定し
た場合に、すくい面の一部が被削材の融点に達する切削
速度を表５に記載する。また、表５に記載する切削速度
以上で切削加工を行う本発明切削方法と、本発明外切削
方法における切削温度、切削抵抗、加工精度、切りくず
長さを表６に記載する。表より、実施例１と同様に炭素
鋼だけではなく、鋳鉄、あるいはアルミニウムにおいて
も切削抵抗が減少、加工精度が向上、切りくずも細かく
切断される。
【００１５】
【表５】
【００１６】
【表６】
【００１７】（実施例３） 次に、上記した発明品Ｎｏ
１〜６のチップと本発明外品Ｎｏ７〜１０のチップを準
備し、本発明で規定するところの以下の切削条件、すな
わち、炭素鋼連続切削 被削材 ＳＣＭ４１５ 切削速度 １５００ｍ／ｍｉｎ 送 り ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤無し で切削試験を行い、実施例１と同様に切削温度、切削抵
抗と、工具の塑性変形量を測定した結果を表７に記載す
る。本発明品は，切削温度を高く保てるため、切削抵抗
が減少し、被削性に優れ、さらに、切削熱が工具内部の
硬質合金母材まで伝わらないため、母材の硬質合金の高
温での軟化を防止し、耐塑性変形性にも優れていること
がわかる。しかし、被覆膜としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、
ＨｆＯ2から選ばれた少なくとも一層の酸化物膜を有す
る被覆超硬合金において、それぞれの被覆膜をｘ，ｙ，
ｚμｍとしたときにｘ＋４ｙ＋５ｚが１３となるサンプ
ルＮｏ１はサンプルＮｏ２〜６と比較して、塑性変形量
が若干大きく、したがって、ｘ＋４ｙ＋５ｚは２０以上
が望ましい。
１〜６のチップと本発明外品Ｎｏ７〜１０のチップを準
備し、本発明で規定するところの以下の切削条件、すな
わち、炭素鋼連続切削 被削材 ＳＣＭ４１５ 切削速度 １５００ｍ／ｍｉｎ 送 り ０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 切削時間 ２ｍｉｎ ホルダー ＦＮ１１Ｒ４４Ａ 切削油剤無し で切削試験を行い、実施例１と同様に切削温度、切削抵
抗と、工具の塑性変形量を測定した結果を表７に記載す
る。本発明品は，切削温度を高く保てるため、切削抵抗
が減少し、被削性に優れ、さらに、切削熱が工具内部の
硬質合金母材まで伝わらないため、母材の硬質合金の高
温での軟化を防止し、耐塑性変形性にも優れていること
がわかる。しかし、被覆膜としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、
ＨｆＯ2から選ばれた少なくとも一層の酸化物膜を有す
る被覆超硬合金において、それぞれの被覆膜をｘ，ｙ，
ｚμｍとしたときにｘ＋４ｙ＋５ｚが１３となるサンプ
ルＮｏ１はサンプルＮｏ２〜６と比較して、塑性変形量
が若干大きく、したがって、ｘ＋４ｙ＋５ｚは２０以上
が望ましい。
【００１８】
【表７】
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明切削方法は余分な
熱源を用いることなく、被削材を融点温度まで加熱して
切削加工が行えるため、被削性が向上し、かつ、加工精
度も良好な切削加工が可能となる。さらに、本発明切削
方法では従来切削方法と比較して、切削速度及び送り速
度を著しく高くできるため、加工能率が飛躍的に向上す
る。さらに、本発明方法では、ブレーカを用いることな
く、切りくずが細かく切れるため、ホットプレス焼結品
などの従来、ブレーカを設けることが困難で、砥ぎつけ
でブレーカを設けたとしても高価であった合金を母材と
して用いることができ、安価で強靱な工具を提供するこ
とが可能となる。
熱源を用いることなく、被削材を融点温度まで加熱して
切削加工が行えるため、被削性が向上し、かつ、加工精
度も良好な切削加工が可能となる。さらに、本発明切削
方法では従来切削方法と比較して、切削速度及び送り速
度を著しく高くできるため、加工能率が飛躍的に向上す
る。さらに、本発明方法では、ブレーカを用いることな
く、切りくずが細かく切れるため、ホットプレス焼結品
などの従来、ブレーカを設けることが困難で、砥ぎつけ
でブレーカを設けたとしても高価であった合金を母材と
して用いることができ、安価で強靱な工具を提供するこ
とが可能となる。
【第１図】炭素鋼を本発明切削方法で切削した場合の切
削温度の変化を示す。
削温度の変化を示す。
【符号の説明】 ：本発明外切削方法における切削条件（切削速度３０
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明外切削方法における切削条件（切削速度８０
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明切削方法における切削条件（切削速度１２０
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明切削方法における切削条件（切削速度２５０
０ｍ／ｍｉｎ） Ａ：工具すくい面の一部が被削材の融点に達する点 Ｂ：工具すくい面の全面が被削材の融点に達する点 Ｔｍ：鋼の融点 １５３５℃
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明外切削方法における切削条件（切削速度８０
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明切削方法における切削条件（切削速度１２０
０ｍ／ｍｉｎ） ：本発明切削方法における切削条件（切削速度２５０
０ｍ／ｍｉｎ） Ａ：工具すくい面の一部が被削材の融点に達する点 Ｂ：工具すくい面の全面が被削材の融点に達する点 Ｔｍ：鋼の融点 １５３５℃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 信行 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 野村 俊雄 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属材料の切削加工において、工具表面
の少なくとも一部が被削材の融点に達する条件で切削す
ることに特徴を持つ切削加工方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の切削加工法において、
超硬合金、サーメット、セラミックの表面に少なくとも
一層のセラミック膜が被覆され、被覆膜としてＡｌ
2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2から選ばれた少なくとも一層の
酸化物膜を有する被覆硬質合金において、それぞれの被
覆膜をｘ，ｙ，ｚμｍとしたときに１０＜ｘ＋４ｙ＋５
ｚ＜１５０を満たす被覆硬質合金工具を用いることに特
徴を持つ切削加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23474194A JPH0890301A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 金属材料の高精度・高能率切削加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23474194A JPH0890301A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 金属材料の高精度・高能率切削加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0890301A true JPH0890301A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16975638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23474194A Pending JPH0890301A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 金属材料の高精度・高能率切削加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0890301A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1321542A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | United Technologies Corporation | Thermal barrier coating systems and materials |
| JP2023122197A (ja) * | 2022-02-22 | 2023-09-01 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 切削条件設定方法、加工方法および切削工具 |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP23474194A patent/JPH0890301A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1321542A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | United Technologies Corporation | Thermal barrier coating systems and materials |
| JP2023122197A (ja) * | 2022-02-22 | 2023-09-01 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 切削条件設定方法、加工方法および切削工具 |
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