JPH1158105A - 高速高送り用被覆超硬工具 - Google Patents
高速高送り用被覆超硬工具Info
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- JPH1158105A JPH1158105A JP23032997A JP23032997A JPH1158105A JP H1158105 A JPH1158105 A JP H1158105A JP 23032997 A JP23032997 A JP 23032997A JP 23032997 A JP23032997 A JP 23032997A JP H1158105 A JPH1158105 A JP H1158105A
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- cemented carbide
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速高送りに対応する耐熱性、靱性、硬さ及
びそれらに起因する耐塑性変形性に関し、具備した高速
高送り用被覆超硬工具を提供することを目的とする。 【構成】 主としてＷＣとＦｅ族金属からなる超硬合金
に少なくとも一層の皮膜の硬さがＨＶ２０００以上であ
る単層又は多層の硬質皮膜を被覆した高速高送り用被覆
超硬工具であって、該工具の高速高送り適応指数ＨＶＦ
が２．３以上であることより構成する。
びそれらに起因する耐塑性変形性に関し、具備した高速
高送り用被覆超硬工具を提供することを目的とする。 【構成】 主としてＷＣとＦｅ族金属からなる超硬合金
に少なくとも一層の皮膜の硬さがＨＶ２０００以上であ
る単層又は多層の硬質皮膜を被覆した高速高送り用被覆
超硬工具であって、該工具の高速高送り適応指数ＨＶＦ
が２．３以上であることより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、切削用途に供する超
硬合金材料で、近年の傾向である高硬度金型材を効率よ
く切削加工するための高速高送り用被覆超硬工具に関す
る。
硬合金材料で、近年の傾向である高硬度金型材を効率よ
く切削加工するための高速高送り用被覆超硬工具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高速高送り用被覆超硬工具は切削用工具
として広く使用されており、特に金型切削加工分野にお
いてはエンドミルなどの回転工具の使用が頻繁である。
ここでの工具の回転数は高々１０、０００ｒｐｍ、テー
ブル送り量は高々５００ｍｍ／分程度である。ところが
近年、高速マシンと称する超高速スピンドルを装備した
工作機械が出現し始めた。例えば５０、０００ｒｐｍを
超える工作機械も出現し始めている。これによって回転
工具の使用条件をさらなる高速高送りへ移行させる試み
が盛んに行われている。工具回転数を飛躍的に上げると
一刃当たりの送り量を増加させることなく、いやむしろ
一刃当たりの送り量を減少せしめ、代りにテーブル送り
量を飛躍的に増大させ、切削の高能率化をめざす意図で
ある。
として広く使用されており、特に金型切削加工分野にお
いてはエンドミルなどの回転工具の使用が頻繁である。
ここでの工具の回転数は高々１０、０００ｒｐｍ、テー
ブル送り量は高々５００ｍｍ／分程度である。ところが
近年、高速マシンと称する超高速スピンドルを装備した
工作機械が出現し始めた。例えば５０、０００ｒｐｍを
超える工作機械も出現し始めている。これによって回転
工具の使用条件をさらなる高速高送りへ移行させる試み
が盛んに行われている。工具回転数を飛躍的に上げると
一刃当たりの送り量を増加させることなく、いやむしろ
一刃当たりの送り量を減少せしめ、代りにテーブル送り
量を飛躍的に増大させ、切削の高能率化をめざす意図で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】ところで、工具回転
数を増大させると、当然のことながら工具の周速が回転
数に比例して増大する。工具の周速が増大すると一般に
は切削による熱の発生も増大する。また、１刃当たりの
送り量を減少させることにより、切刃近傍のごく狭い範
囲の耐熱性・靱性が要求されるようになる。このこと
は、強度もさることながら、熱的な影響がより大きな因
子となることを示す。以上説明したような高速高送り
は、主に調質材でなく焼き入れ材の切削に効果があるた
め、工具も高硬度のものが望ましい。ところが従来の被
覆超硬合金では今述べたような高速高送りに対応するこ
とが困難であった。
数を増大させると、当然のことながら工具の周速が回転
数に比例して増大する。工具の周速が増大すると一般に
は切削による熱の発生も増大する。また、１刃当たりの
送り量を減少させることにより、切刃近傍のごく狭い範
囲の耐熱性・靱性が要求されるようになる。このこと
は、強度もさることながら、熱的な影響がより大きな因
子となることを示す。以上説明したような高速高送り
は、主に調質材でなく焼き入れ材の切削に効果があるた
め、工具も高硬度のものが望ましい。ところが従来の被
覆超硬合金では今述べたような高速高送りに対応するこ
とが困難であった。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】上述したように高速高
送りに対応するには耐熱性と靱性と硬さが十分に兼ね備
わっていればそれで十分であるが、当然全ての性質を最
高に持つことは不可能であり、その兼ね合いが問題とな
る。特にこれらの相乗効果である耐塑性変形性はすべて
の因子と兼ね合っている。本発明者らはどのように、ど
の程度に耐熱性を具備し、どの程度に靱性を持たせ、ど
の程度に靱性を持たせ、且つどのようにような高速高送
り用被覆超硬工具を創製するかについて鋭意検討した結
果、高速高送り適応指数ＨＶＦの概念に到達したのであ
る。
送りに対応するには耐熱性と靱性と硬さが十分に兼ね備
わっていればそれで十分であるが、当然全ての性質を最
高に持つことは不可能であり、その兼ね合いが問題とな
る。特にこれらの相乗効果である耐塑性変形性はすべて
の因子と兼ね合っている。本発明者らはどのように、ど
の程度に耐熱性を具備し、どの程度に靱性を持たせ、ど
の程度に靱性を持たせ、且つどのようにような高速高送
り用被覆超硬工具を創製するかについて鋭意検討した結
果、高速高送り適応指数ＨＶＦの概念に到達したのであ
る。
【０００５】本願発明は、主としてＷＣとＦｅ族金属か
らなる超硬合金に少なくとも一層の皮膜の硬さがＨＶ２
０００以上である単層又は多層の硬質皮膜を被覆した高
速高送り用被覆超硬工具において、該工具の高速高送り
適応指数ＨＶＦが２．３以上であることを特徴とする高
速高送り用被覆超硬工具、である。但し、ＨＶＦ＝
｛（ＨＣ−２００）／２００｝×｛（ＨＲＡ−８５）／
８５｝×｛６／（Ｍ＋６）｝×ＣＲで、ＨＶＦは高速高
送り適応指数、ＨＣは超硬合金の保磁力（Ｏｅ）、ＨＲ
Ａは超硬合金の硬さ（ロックウエルＡスケール）、Ｍは
超硬合金のＦｅ族金属量（重量％）、ＣＲは該超硬合金
のクラック抵抗（ｋｇｆ／ｍｍ）を表す。ここにＣＲの
値はビッカース硬度計の圧子を５０ｋｇｆ荷重にて打
ち、その圧痕の四隅に発生するクラックの長さの総計で
荷重を除した値である。
らなる超硬合金に少なくとも一層の皮膜の硬さがＨＶ２
０００以上である単層又は多層の硬質皮膜を被覆した高
速高送り用被覆超硬工具において、該工具の高速高送り
適応指数ＨＶＦが２．３以上であることを特徴とする高
速高送り用被覆超硬工具、である。但し、ＨＶＦ＝
｛（ＨＣ−２００）／２００｝×｛（ＨＲＡ−８５）／
８５｝×｛６／（Ｍ＋６）｝×ＣＲで、ＨＶＦは高速高
送り適応指数、ＨＣは超硬合金の保磁力（Ｏｅ）、ＨＲ
Ａは超硬合金の硬さ（ロックウエルＡスケール）、Ｍは
超硬合金のＦｅ族金属量（重量％）、ＣＲは該超硬合金
のクラック抵抗（ｋｇｆ／ｍｍ）を表す。ここにＣＲの
値はビッカース硬度計の圧子を５０ｋｇｆ荷重にて打
ち、その圧痕の四隅に発生するクラックの長さの総計で
荷重を除した値である。
【０００６】尚、Ｆｅ族金属を主としてＣｏとすること
により耐熱性、靱性にすぐれた合金に、主としてＮｉと
することにより、熱サイクルに対しヒートクラックが発
生しにくい合金となり高速切削により好ましい。また、
ＷＣの一部を周期率表の４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、
窒化物、炭窒化物の群から選ばれた１または２以上の物
質で置換することにより耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性が
向上するので鋼の切削により好ましい。
により耐熱性、靱性にすぐれた合金に、主としてＮｉと
することにより、熱サイクルに対しヒートクラックが発
生しにくい合金となり高速切削により好ましい。また、
ＷＣの一部を周期率表の４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、
窒化物、炭窒化物の群から選ばれた１または２以上の物
質で置換することにより耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性が
向上するので鋼の切削により好ましい。
【０００７】
【作用】該超硬合金母材においてＨＣは構成するＷＣ炭
化物の平均粒径を間接的に表すパラメータで、周知の如
く一定組成の下ではＨＣが大きいと粒径が微細である。
切削用材種において通常ＨＣは２００程度であるがその
２００からの逸脱の割合を示す項が（ＨＣ−２００）／
２００で本発明の主旨を実現するには従来よりある程度
微細ＷＣで構成される合金が条件である。微細ＷＣで構
成される合金とすることで１刃当たりの送り量の減少に
対応できる。同様に（ＨＲＡ−８５）／８５は硬さの８
５からの逸脱の割合である。硬さは被加工物が硬くなる
ため、また過酷な条件で工具寿命を維持するためある程
度高いことが必須である。６／（Ｍ＋６）はＦｅ族金属
量の６％を基準にしてそれからの逸脱の割合の逆数であ
る。通常Ｆｅ族金属量は１２％前後であるのでそれを標
準とした。超硬合金の耐熱性はＦｅ族金属量に依存し、
その量が少ないほど耐熱性が得られる。発明者らは種々
検討した結果、逆数でほぼ耐熱性を評価できることを結
論した。ＣＲは、はぼ１００前後でその値が大きいほど
靱性が高い。本発明者らは、種々の工具を創生して、高
速高送りでの加工の適応性を検討した結果、ＨＶＦが
２．３以上の工具に十分の耐熱性と耐摩耗性を有する皮
膜を被覆することで十分に適応することを実証したので
ある。本発明の主旨に叶うには皮膜も母材同様重要な役
目を担う。特に膜の硬さは耐熱性と耐摩耗性に影響を与
え、高速高送り切削においては少なくともビッカース硬
さ（ＨＶ）が２０００以上の層が存在することが必須で
ある。ＨＶ２０００以上の層が存在しないと急激に膜が
損耗し良好な工具特性が得られない。
化物の平均粒径を間接的に表すパラメータで、周知の如
く一定組成の下ではＨＣが大きいと粒径が微細である。
切削用材種において通常ＨＣは２００程度であるがその
２００からの逸脱の割合を示す項が（ＨＣ−２００）／
２００で本発明の主旨を実現するには従来よりある程度
微細ＷＣで構成される合金が条件である。微細ＷＣで構
成される合金とすることで１刃当たりの送り量の減少に
対応できる。同様に（ＨＲＡ−８５）／８５は硬さの８
５からの逸脱の割合である。硬さは被加工物が硬くなる
ため、また過酷な条件で工具寿命を維持するためある程
度高いことが必須である。６／（Ｍ＋６）はＦｅ族金属
量の６％を基準にしてそれからの逸脱の割合の逆数であ
る。通常Ｆｅ族金属量は１２％前後であるのでそれを標
準とした。超硬合金の耐熱性はＦｅ族金属量に依存し、
その量が少ないほど耐熱性が得られる。発明者らは種々
検討した結果、逆数でほぼ耐熱性を評価できることを結
論した。ＣＲは、はぼ１００前後でその値が大きいほど
靱性が高い。本発明者らは、種々の工具を創生して、高
速高送りでの加工の適応性を検討した結果、ＨＶＦが
２．３以上の工具に十分の耐熱性と耐摩耗性を有する皮
膜を被覆することで十分に適応することを実証したので
ある。本発明の主旨に叶うには皮膜も母材同様重要な役
目を担う。特に膜の硬さは耐熱性と耐摩耗性に影響を与
え、高速高送り切削においては少なくともビッカース硬
さ（ＨＶ）が２０００以上の層が存在することが必須で
ある。ＨＶ２０００以上の層が存在しないと急激に膜が
損耗し良好な工具特性が得られない。
【０００８】
【実施例】実施例１を以下のように行った。通常の粉末
冶金法により丸棒素材を製造した。表１に各丸棒試作材
の組成と物理特性ならびにＨＶＦ値を示す。
冶金法により丸棒素材を製造した。表１に各丸棒試作材
の組成と物理特性ならびにＨＶＦ値を示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】この丸棒素材を研削加工して直径８ｍｍの
ボールエンドミル形状に仕上げ、さらに各種の被覆処理
を行ない被覆ボールエンドミル工具とした。まず、表１
の皮膜欄にａと表示したものは、ＴｉＣＮ膜単層で膜の
硬さは２８００、ｂと表示したものは、ＴｉＡｌＮ膜単
層で、硬さは２７００であり、ｃと表示したものは、母
材側がＴｉＮで、その硬さは２２００、表面側がＴｉＡ
ｌＮであり、ｄと表示したものは、母材側がＴｉＮ、中
間にＴｉＡｌＮ、表面側にＴｉＮの３層を被覆した。
ボールエンドミル形状に仕上げ、さらに各種の被覆処理
を行ない被覆ボールエンドミル工具とした。まず、表１
の皮膜欄にａと表示したものは、ＴｉＣＮ膜単層で膜の
硬さは２８００、ｂと表示したものは、ＴｉＡｌＮ膜単
層で、硬さは２７００であり、ｃと表示したものは、母
材側がＴｉＮで、その硬さは２２００、表面側がＴｉＡ
ｌＮであり、ｄと表示したものは、母材側がＴｉＮ、中
間にＴｉＡｌＮ、表面側にＴｉＮの３層を被覆した。
【００１１】これら被覆ボールエンドミル工具を用いて
高速高送りでの切削テストを実施した。切削加工条件
は、回転数３０、０００ｒｐｍ、テーブル送り１０ｍ／
分、切り込み量は、ピックフィード０．８ｍｍとし、被
削材は焼き入れ鋼（ＨＲＣ５０）を用いた。その結果も
表１に併記した。表１より、本発明例は、ＨＶＦ値と切
削長がほぼ相関し、高い硬さの例ほど長時間の切削がで
きたのにたいし、従来例は、ほぼ１／２〜１／４程度で
切削不能となったが、切削不能の状態を観察すると、刃
先が塑性変形を生じ切削できない状態となり寿命となっ
ていた。
高速高送りでの切削テストを実施した。切削加工条件
は、回転数３０、０００ｒｐｍ、テーブル送り１０ｍ／
分、切り込み量は、ピックフィード０．８ｍｍとし、被
削材は焼き入れ鋼（ＨＲＣ５０）を用いた。その結果も
表１に併記した。表１より、本発明例は、ＨＶＦ値と切
削長がほぼ相関し、高い硬さの例ほど長時間の切削がで
きたのにたいし、従来例は、ほぼ１／２〜１／４程度で
切削不能となったが、切削不能の状態を観察すると、刃
先が塑性変形を生じ切削できない状態となり寿命となっ
ていた。
【００１２】実施例２として以下を行った。通常の粉末
冶金法により丸棒素材を製造した。表２に各丸棒試作材
の組成と物理特性ならびにＨＶＦ値を示す。
冶金法により丸棒素材を製造した。表２に各丸棒試作材
の組成と物理特性ならびにＨＶＦ値を示す。
【００１３】
【表２】
【００１４】この丸棒素材を実施例１と同様に研削加工
して直径８ｍｍのボールエンドミル形状に仕上げ、さら
に各種の被覆処理を行ない被覆ボールエンドミル工具と
した。表２の皮膜欄は実施例１と同様である。これら被
覆ボールエンドミル工具を用いて高速高送りでの切削テ
ストを実施した。切削加工条件は、回転数４０、０００
ｒｐｍ、テーブル送り１６ｍ／分、切り込み量は、ピッ
クフィード０．８ｍｍとし、被削材は焼き入れ鋼（ＨＲ
Ｃ６１）を用いた。その結果も表２に併記した。表１、
２より、本発明例は、切削可能長から判断されるように
本発明品は極めて優れた切削特性を示す。
して直径８ｍｍのボールエンドミル形状に仕上げ、さら
に各種の被覆処理を行ない被覆ボールエンドミル工具と
した。表２の皮膜欄は実施例１と同様である。これら被
覆ボールエンドミル工具を用いて高速高送りでの切削テ
ストを実施した。切削加工条件は、回転数４０、０００
ｒｐｍ、テーブル送り１６ｍ／分、切り込み量は、ピッ
クフィード０．８ｍｍとし、被削材は焼き入れ鋼（ＨＲ
Ｃ６１）を用いた。その結果も表２に併記した。表１、
２より、本発明例は、切削可能長から判断されるように
本発明品は極めて優れた切削特性を示す。
【００１５】
【００１６】
【発明の効果】このように高速高送り適応指数に着目し
て創生した本発明例は、耐熱性に優れ、かつ、切削時の
耐塑性変形性に優れるため長時間安定した切削ができた
のに対し、Ｃｏ含有量の高い従来例や、ＷＣ粒径の比較
的大きな例は、時間の経過とともに突然切削不能となり
折損し、寿命となった。また、切削時の刃先温度が高い
ためＡｌを含有したＴｉＡｌＮ皮膜を用いた例の切削時
間が長くなる傾向にあるが、用途としてＴｉＣＮ皮膜、
ＴｉＮ皮膜でも基体そのものが耐塑性変形性に優れるた
め、安定した切削が可能である。
て創生した本発明例は、耐熱性に優れ、かつ、切削時の
耐塑性変形性に優れるため長時間安定した切削ができた
のに対し、Ｃｏ含有量の高い従来例や、ＷＣ粒径の比較
的大きな例は、時間の経過とともに突然切削不能となり
折損し、寿命となった。また、切削時の刃先温度が高い
ためＡｌを含有したＴｉＡｌＮ皮膜を用いた例の切削時
間が長くなる傾向にあるが、用途としてＴｉＣＮ皮膜、
ＴｉＮ皮膜でも基体そのものが耐塑性変形性に優れるた
め、安定した切削が可能である。
Claims (1)
- 【請求項１】 主としてＷＣとＦｅ族金属からなる超硬
合金に少なくとも一層の皮膜の硬さがＨＶ２０００以上
である単層又は多層の硬質皮膜を被覆した高速高送り用
被覆超硬工具において、該工具の高速高送り適応指数Ｈ
ＶＦが２．３以上であることを特徴とする高速高送り用
被覆超硬工具。但し、ＨＶＦ＝｛（ＨＣ−２００）／２
００｝×｛（ＨＲＡ−８５）／８５｝×｛６／（Ｍ＋
６）｝×ＣＲで、ＨＶＦは高速高送り適応指数、ＨＣは
超硬合金の保磁力（Ｏｅ）、ＨＲＡは超硬合金の硬さ
（ロックウエルＡスケール）、Ｍは超硬合金のＦｅ族金
属量（重量％）、ＣＲは該超硬合金のクラック抵抗（ｋ
ｇｆ／ｍｍ）を示す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23032997A JPH1158105A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 高速高送り用被覆超硬工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23032997A JPH1158105A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 高速高送り用被覆超硬工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158105A true JPH1158105A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16906138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23032997A Pending JPH1158105A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 高速高送り用被覆超硬工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158105A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306216A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 被覆超硬エンドミル |
| WO2012018063A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
| JP2012232348A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Mitsubishi Materials Corp | 耐剥離性に優れる表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP23032997A patent/JPH1158105A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306216A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 被覆超硬エンドミル |
| WO2012018063A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
| US8882870B2 (en) | 2010-08-04 | 2014-11-11 | Tungaloy Corporation | Coated tool |
| JP2012232348A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Mitsubishi Materials Corp | 耐剥離性に優れる表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
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Legal Events
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Effective date: 20040609 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051007 |
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Effective date: 20060526 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060817 |