JPS60249505A - 高速切削用の被覆超硬質焼結合金チツプ - Google Patents

高速切削用の被覆超硬質焼結合金チツプ

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JPS60249505A
JPS60249505A JP10138384A JP10138384A JPS60249505A JP S60249505 A JPS60249505 A JP S60249505A JP 10138384 A JP10138384 A JP 10138384A JP 10138384 A JP10138384 A JP 10138384A JP S60249505 A JPS60249505 A JP S60249505A
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coated
layer thickness
cutting
flank
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Giichi Okada
義一 岡田
Shunichi Murai
村井 俊一
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、靭性と耐摩耗拙に優れた高速切削用の被覆
超硬質焼結合金チップに関するものである。
〔従来′の技術及びその問題点〕
従来、超硬合金の表面に、化学蒸着法によシ4a、5g
及び6a族金属の炭化物、窒化物並びに酸化物と更にA
Iの酸化物よシなる群のうちの1種の化合物または2種
以上の固溶体からなる被覆層を、1層あるいは2層以上
2〜20μmの範囲の所定の平均層厚に均一に設けた、
耐摩耗性と切削性に優れた被覆超硬合金から構成される
切削工具が用いられてきた。
しかし、これら被覆超硬合金切削工具は、切削速度35
0m/分以上の高速切削領域では使用することができな
い。それは、切削速度が350m/分以上の高速切削領
域では、切削の除虫ずる被剛材の切粉と切削工具との間
の摩擦及び熱拡散によシすくい面摩耗が著しく進行し短
時間のうちに工具寿命に達してしまうからである。
それで、切削速度が350m/分以上の高速切削領域で
使用する場合には、超硬合金の表面に化学蒸着法によっ
て平均層厚が20μmよ層厚く、しかも均一な層厚を有
する前記被覆層を設けて耐摩耗性をよシ増大させること
も試みられたが、そうすると今度は切れ刃ホーニング部
や逃げ面でのチッピング現象や剥離現象などによって寿
命が短くなってしまい、結局、前記の従来の被覆超硬合
金切削工具は被覆層の平均層厚を大きくしても切削速度
350m/分以上の高速切削領域では使用できなかった
。
〔発明の目的〕
この発明の目的は上記従来被覆超硬合金工具の欠点、即
ち耐すくい面摩耗性を改善し、350m/分以上という
被覆超硬合金切削工具としては限界を超えた速度で切削
できるチップを得ることである。
〔知見事項〕
本発明者らは種々研究の結果、すくい面上の被覆層の平
均層厚を従来常識のものよ層厚<シ、すくい面上の被覆
層の平均層厚を、逃げ面上の被覆層の平均層厚よシ大き
くシ、両者の間に特定の関係を持たせることによシ、所
望の耐すくい面摩耗性を得、350m/分以上の高速切
削が可能となシ、そして逃げ面での異常摩耗を抑制する
ことができることを見い出した。
〔発明の構成に欠くことができガい事項及び実施態様項〕
この発明は上記知見に基いて発明されたものであシ、 (114a、5a及び6a族金属の炭化物並びに窒化物
の1種以上と鉄族金属の1種以上からなる超硬質焼結合
金製の切削用チップを基体とし、前記基体表面にTi及
びHfの炭化物、窒化物並びに酸化物と更にAIの酸化
物よシなる群のうちの1種の化合物または2種以上の固
溶体からなる被覆層を1層あるいは2層以上有する切削
用の被覆超硬質焼結合金チップにおいて、すくい面の被
覆層の平均層厚(Tpm)と逃げ面の被覆層の平均層厚
(tμm)とを、下記の条件を満足する平均層厚とする
ことを特徴とする高速切削用の被覆超硬質焼結合金°チ
゛ツブ、 15≦T≦45 5≦t≦15 1.5≦T/l≦4.00 (2)すくい面と逃げ面が形成する切れ刃には研削によ
るホーニングが施され、前記ホーニング部における被覆
層の平均層厚は、すくい面の被覆層の平均層厚(Tpm
)よシ小さい特許請求の範囲第1項記載の高速切削用の
被覆超高質焼結合金チツである。
〔発明の構成要件〕
以下、すくい面や逃げ面等の被覆層の平均層厚を限定し
た理由を述べる。
(alすくい面の被覆層の平均層厚(Tpm)Tが15
μm未満では、350m/分以上の高速切削において所
望の耐すくい面摩耗性が得られず、短時間のうちに寿命
に達するし、逆に、45μmを超えると、すくい面にク
ラックが多く発生し極度に靭性が低下し、やがては欠損
するため、15≦T≦45と限定した0 (bl逃げ面の被覆層の平均層厚(tIIm)tが5μ
m未満では、高速切削において所望の耐逃げ面摩耗性が
得られず、15μmを超えると、逃げ面でのチッピング
現象及び剥離現象が生じ寿命が低下するため、5≦t≦
15と限定した。
(cl ’1’/l ’1’/lが1.5未満では、すくい面摩耗の進行が逃
げ面摩耗の進行よシ著しくなシ寿命となる。又、T/l
が4.0より大きい場合、逆にすくい面摩耗に比べ逃げ
面摩耗の進行が著しくなる。よって、すくい面摩耗と逃
げ面摩耗の進行のバランスを取るために、1.5≦T/
l≦4.0と限定した。
(dlホi&ング部について この発明の高速切削用の被覆超硬質焼結合金チップの、
すくい面と逃げ面の形成する切れ刃には、必要に応じ、
研削によるホーニングを施してもよい。そのようにして
設けられたホーニング部の形は、従来のものと同様でよ
いが、すくい面を含む平面となす角度(第1図のθ)が
10〜800.逃げ面を含む平面となす角度(第1図の
θ)が80〜10°、第1図のLが0.03〜1閣が望
ましい。
そして、前記ホーニング部における被覆層の平均層厚は
/Tより小さいことが望ましい。これは、ホーニング部
における被覆層の平均層厚が1以上の場合1、この部分
からのチッピング、剥離等の現象が生じ、逃げ面摩耗が
異常成長する傾向があるからである。
〔発明の附帯的事項〕
この発明の高速切削用の被覆超硬質焼結合金チップは例
えば次のように製造される。
第1図を参照して説明すると、まず、超硬質焼結合金製
の切削用チップ1を基体とし、とつ基体。
の全表面にTi及びHfの炭化物、窒化物並びに酸化物
と更にAIの酸化物よシなる群のうちの1種の化合物ま
たは2種以上の固溶体からなる被覆層を1層あるいは2
層以上、化学蒸着法によシ合計の平均層厚が(T−t)
μmとなるように施し、第一次被覆層5を形成する。
次に、逃げ面3上の被覆層を研摩によシ削除し、必要に
応じ、更に、研削によるホーニングを切れ刃に施し、ホ
ーニング部6を形成する。
そして、最後に、再度、全表面にTi及びHfの炭化物
、窒化物並びに酸化物と更にA/の酸化物よシなる群の
うちの1種の化合物または2種以上の固溶体からなる被
覆層を1層あるいは2層以上、化学蒸着法により合計の
平均層厚がtpmとなるように施し、第二次被覆層7を
形成する。
このようにして、逃は面3の被覆層の平均層厚が、t、
um、ホーニング部6の被覆層の平均層厚が1μm未満
、そして、すくい面2の被覆層の平均層厚がTpmの高
速切削用の被覆超硬質焼結合金チップ(第1図)が得ら
れる。
〔実施例〕
以下に、実施例を比較例とともに述べることによシ、こ
の発明の構成及び効果を詳しく説明する。
実施例 WC:69重量%、 TiC: 15重量%、TaC:
10重量%、 CO:6重量%の配合組成を有する圧粉
体を、1420℃、1時間、真空中で焼結することによ
シ、配合組成と実質的に同じ組成を有する形状がSNM
N432 (CI S規格)の超硬質焼結合金製の切削
用チップを製造した。
この切削用チップを基体とし、第1表に示すような第一
次被覆を化学蒸着法によシ被覆した後、炉内よシ取シ出
し、外周研摩によって逃げ面の被覆層を取シ除いた。そ
して、ホーニング部の幅が0.1m、すくい面を含む平
面となす角度(θlが25゜のチャン7アーホーニング
を施し、再び化学蒸着法によシ第1表に示すような第二
次被覆を行ない、第1表に示すT、を及びT/lを有す
る本発明被覆超硬質焼結合金チップ屋1〜6を作成した
。この本発明被覆超硬質焼結合金チップは第1表に示し
たように全て逃げ面に比べすくい面の被覆層の平均層厚
が厚く、またホーニング部での被覆層の平均層厚は、す
くい面の被覆層の平均層厚よシも薄くなっていた。
また、上記の超硬質焼結合金製の切削用チップに予めホ
ーニング部の幅が0.1+m、すくい面を含む平面とな
す角度(θ)が25°のチャンファ−ホーニングを施し
、第一次被覆のみを行ない、第1表に示すT、を及びT
/lを有する従来被覆超硬質焼結合金チップA1〜2を
作成した。この従来被覆超硬質焼結合金チップ41〜2
はすくい面、逃げ面及びホーニング部などチップの全表
面に均一な被覆が施されていた。
更に、第1表に示すT、を及びT/lを有する比較被覆
超硬質焼結合金チップA1〜5は、本発明被覆超硬質焼
結合金チップの作成と同様の工程で作成したが、これら
は、すくい面の被覆層の平均層厚、逃げ面の被覆層の平
均層厚及び後者に対する前者の比の少なくともいずれか
がこの発明の範囲から外れているものである。
これらの本発明被覆超硬質焼結合金チップAl〜6及び
比較被覆超硬質焼結合金チップ屋1〜5並びに従来被覆
超硬質焼結合金チップ属1〜2を用いて、以下の切削条
件にて切削試験を行なった。
〈切削条件〉 被削材: SNCM439 (プリネル硬さ:260) 切削速度: 500 m 7分 切込み =1.0鯛 送’) : 0.1 wn / rev。
切削油 :なし 上記試験では、逃げ面摩耗幅= 0.4 wnか、ある
いは、すくい面摩耗深さ=200μmを寿命とし、それ
に達するまでの時間及び達した時の状態を測定乃至観察
し、これらの結果を第1表に示す。 。
その結果、本発明被覆超硬質焼結合金チップでは、切削
速度500m/分という高速の切削条件において、従来
被覆超硬質焼結合金チップA1よシも大幅な寿命向上が
認められ、しかも摩耗のし方も正常である。
これに対し、被覆層の平均層厚がチップ全表面で均一で
あシ、従来常識の上限である20μmよシも厚い従来被
覆超硬質焼結合金チップA2では、逃げ面、ホーニング
部でチッピング現象が生じる。
又、逃げ面での平均層厚が5μmよりも薄く、すくい面
での平均層厚が逃げ面での平均層厚の4倍を超える比較
被覆超硬質焼結合金チップ7filは、すくい面摩耗で
は寿命に到らないのに対し、逃げ面摩耗が著しく進行し
、寿命となった。そして、す・くい面での平均層厚が4
5μmを超える\比較被覆超硬質焼結合金チップ42で
は、すくい面にクラックが発生し、やがて欠損を生じた
。それから、すくい面での平均層厚が15μmよシも薄
い比較被覆超硬質焼結合金チップA3では、すくい面摩
耗が著しく進行し、寿命となった。更に、逃げ面での平
均層厚が15μmを超える比較被覆超硬質焼結合金チッ
プ44では、逃げ面でチッピング及び剥離現象を生じた
。そして、すくい面での平均層厚が逃げ面での平均層厚
の1.5倍未満の比較被覆超硬質焼結合金チップ墓5で
は、すくい面摩耗が著しく進行し、寿命となった。
〔発明の総括的効果〕
この発明の被覆超硬質焼結合金チップは、切削速度35
0m/分以上の高速で切削することができる産業上有用
なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の被覆超硬質焼結合金チップの一例
の部分断面図である。 1・・・超硬質焼結合金製の切削用チップ(基体)2・
・・すくい面 3・・・逃げ面 5・・・第一次被覆層 6・・・ホーニング部 7・・・第二次被覆層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (114a、5a及び6a族金属の炭化物並びに窒化物
    の1種以上と鉄族金属の1種以上からなる超硬質焼結合
    金製の切削用チップを基体とし、前記基体表面にTi及
    びHfの炭化物、窒化物並びに酸化物と更にiの酸化物
    よシなる群のうちの1種の化合物または2種以上の固溶
    体からなる被覆層を1層あるいは2層以上有する切削用
    の被覆超硬質焼結合金チップにおいて、すくい面6被覆
    層の平均層厚(Tpm)と逃げ面の被覆層の平均層厚(
    tμm)とを、下記の条件を満足する平均層厚とするこ
    とを特徴とする高速切削用の被覆超硬質焼結合金チップ
    、 15≦T≦45 5≦t≦15 1.5≦T/l≦4.0゜ (2)すくい面と逃げ面が形成する切れ刃には研削によ
    るホーニングが施され、前記ホーニング部における被覆
    層の平均層厚は、すくい面の被覆層の平均層厚(!rp
    m)よシ小さい特許請求の範囲第1項記載の高速切削用
    の被覆超硬質焼結合金チップ。
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