JPS61252004A - ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法Info
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- JPS61252004A JPS61252004A JP9418185A JP9418185A JPS61252004A JP S61252004 A JPS61252004 A JP S61252004A JP 9418185 A JP9418185 A JP 9418185A JP 9418185 A JP9418185 A JP 9418185A JP S61252004 A JPS61252004 A JP S61252004A
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- Japan
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- diamond
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- diamond film
- cutting
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
本発明は表面にダイヤモンド膜を有する切削工具に関し
、よシ詳細には、ダイヤモンド膜の剥離のない切削性能
に優れた切削工具に関する。
、よシ詳細には、ダイヤモンド膜の剥離のない切削性能
に優れた切削工具に関する。
（従来技術）
従来から、切削工具としては超硬合金、Ａｌ２ｏｓ等の
酸化物、ＳｉＣ、５ＬｓＮｎ等の炭化物、窒化物が、あ
るいは超硬合金に炭化物、窒化物を被覆したものが、強
度および耐摩耗性にすぐれることから一般的に使用され
ている。
酸化物、ＳｉＣ、５ＬｓＮｎ等の炭化物、窒化物が、あ
るいは超硬合金に炭化物、窒化物を被覆したものが、強
度および耐摩耗性にすぐれることから一般的に使用され
ている。
近年に至っては、さらに耐摩耗性を有する材料として、
ダイヤモンドが注目され、薄膜技術の発ＲＫ伴い所定の
基体表面にダイヤモンド膜を気相成長法等によシ設けて
成る耐摩耗性に優れた切削工具が提案されている。
ダイヤモンドが注目され、薄膜技術の発ＲＫ伴い所定の
基体表面にダイヤモンド膜を気相成長法等によシ設けて
成る耐摩耗性に優れた切削工具が提案されている。
しかしながら、気相成長法によシ基体、例えば窒化ケイ
素上に設けられたダイヤモンド膜は、それ自体多結晶で
あシ、その表面層には、約３〜５μｍの凹凸が形成され
ている。特に刃部等のエツジ部では、第１図および第Ｖ
図のエツジ部の電子顕微鏡写真からも明らかなように異
常成長が起シやすく、１０μｍ以上の粒子が成長するこ
ともある。
素上に設けられたダイヤモンド膜は、それ自体多結晶で
あシ、その表面層には、約３〜５μｍの凹凸が形成され
ている。特に刃部等のエツジ部では、第１図および第Ｖ
図のエツジ部の電子顕微鏡写真からも明らかなように異
常成長が起シやすく、１０μｍ以上の粒子が成長するこ
ともある。
このようなダイヤモンド被覆切削工具を用いて、切削を
行なう場合、被削材の切屑と刃先表面との摩擦抵抗が過
大となシ、切屑が膜表面の凹凸部に溶着し、切削性能を
低下させる恐れがあシ、しかも、膜の凹凸に応じて摩擦
抵抗による外部応力が膜に対し局部的に加わシ、膜の剥
離を起こす原因となっていた。特に、ダイヤモンド被覆
切削工具の特徴である高速切削時には、これらの傾向が
顕著であシ、実用化に乏しいものであった。
行なう場合、被削材の切屑と刃先表面との摩擦抵抗が過
大となシ、切屑が膜表面の凹凸部に溶着し、切削性能を
低下させる恐れがあシ、しかも、膜の凹凸に応じて摩擦
抵抗による外部応力が膜に対し局部的に加わシ、膜の剥
離を起こす原因となっていた。特に、ダイヤモンド被覆
切削工具の特徴である高速切削時には、これらの傾向が
顕著であシ、実用化に乏しいものであった。
（発明の構成）
本発明者等は、気相成長法によシ工具基体上のダイヤモ
ンド膜表面の表面粗さを１μｍ以下にすることにより、
高速切削時においても膜剥離のない切削性能に優れた切
削工具が得られることを知見した。
ンド膜表面の表面粗さを１μｍ以下にすることにより、
高速切削時においても膜剥離のない切削性能に優れた切
削工具が得られることを知見した。
即ち、本発明によれば靭性（Ｋｉｃ） ６以上の基体の
少なくとも刃部を含む表面にダイヤモンド膜を形成させ
たダイヤモンド被覆切削工具において、少なくとも刃部
のダイヤモンド膜が１０１ｔｊｌ１以上の膜厚を有する
とともにダイヤモンド膜の表面粗さが１μｍ以下である
ことを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具が提供され
る。
少なくとも刃部を含む表面にダイヤモンド膜を形成させ
たダイヤモンド被覆切削工具において、少なくとも刃部
のダイヤモンド膜が１０１ｔｊｌ１以上の膜厚を有する
とともにダイヤモンド膜の表面粗さが１μｍ以下である
ことを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具が提供され
る。
さらに、本発明によれば靭性（Ｋｉｃ） ６以上の基体
上に気相成長法によりダイヤモンド膜を形成した後、ダ
イヤモンド膜の少なくとも刃部を含む表面を表面粗さ１
μ解以下、および膜厚１θμｍ以上に研摩することを特
徴とするダイヤモンド被覆切削工具の製造方法が提供さ
れる。
上に気相成長法によりダイヤモンド膜を形成した後、ダ
イヤモンド膜の少なくとも刃部を含む表面を表面粗さ１
μ解以下、および膜厚１θμｍ以上に研摩することを特
徴とするダイヤモンド被覆切削工具の製造方法が提供さ
れる。
ＣＶＤ法等の気相成長法によりダイヤセンド膜を設ける
場合、条件によって結晶質ダイヤモンドまたはダイヤモ
ンド状（非晶質）炭素が形成されるが、切削工具用とし
ては、結晶質の方が非晶質に比較して、基体との付着力
、熱応力、膜俊度が優れることから、結晶質ダイヤモン
ドが好ましい。
場合、条件によって結晶質ダイヤモンドまたはダイヤモ
ンド状（非晶質）炭素が形成されるが、切削工具用とし
ては、結晶質の方が非晶質に比較して、基体との付着力
、熱応力、膜俊度が優れることから、結晶質ダイヤモン
ドが好ましい。
結晶質ダイヤモンドは、窒化ケイ素等の基体に対しては
、核成長によシ多結晶が形成される。多結晶質ダイヤモ
ンドは単結晶ダイヤモンドと比較して膜強度に優れるこ
とから切削工具等には好適である。多結晶ダイヤモンド
膜は、その結晶粒径にもよるが、その表面層は第２図の
ダイヤモンド膜のＭ＠鏡写真に示されるように単位結晶
粒間には谷間が形成され、全体として凹凸が形成される
。
、核成長によシ多結晶が形成される。多結晶質ダイヤモ
ンドは単結晶ダイヤモンドと比較して膜強度に優れるこ
とから切削工具等には好適である。多結晶ダイヤモンド
膜は、その結晶粒径にもよるが、その表面層は第２図の
ダイヤモンド膜のＭ＠鏡写真に示されるように単位結晶
粒間には谷間が形成され、全体として凹凸が形成される
。
本発明においては、この凹凸、即ち表面粗さ、詳しくは
最大高さ粗さく ＪＩＳ ＢＯ６０１に基づく）を１μ
ｍ以下、よシ好ましくは０．２μｍ以下に制御すること
が重要である。この構成によシ、被削材の切屑と刃部表
面との抵抗が低減されるとともに局部的な外部応力の発
生を防止することができ、膜の剥離を低減し、切削工具
の寿命を向上させることができる。表面粗さが１μｍよ
シ大きくなると、前述したように切屑との抵抗が大きく
なり、ダイヤモンド膜の剥離をきたす。
最大高さ粗さく ＪＩＳ ＢＯ６０１に基づく）を１μ
ｍ以下、よシ好ましくは０．２μｍ以下に制御すること
が重要である。この構成によシ、被削材の切屑と刃部表
面との抵抗が低減されるとともに局部的な外部応力の発
生を防止することができ、膜の剥離を低減し、切削工具
の寿命を向上させることができる。表面粗さが１μｍよ
シ大きくなると、前述したように切屑との抵抗が大きく
なり、ダイヤモンド膜の剥離をきたす。
ダイヤモンド膜の成膜時の表面は、成膜条件にもよるが
、膜厚が小さい程平滑であるが、所望の切削性能を得る
ためには膜強度を大きくする必要があることから、ダイ
ヤモンド膜の膜厚は、 １０μ調以上、好ましくは３０
乃至１００μｍに制御すべきである。膜厚が０．１μｍ
未満であると膜強度が不十分であシ、剥離し易くなる。
、膜厚が小さい程平滑であるが、所望の切削性能を得る
ためには膜強度を大きくする必要があることから、ダイ
ヤモンド膜の膜厚は、 １０μ調以上、好ましくは３０
乃至１００μｍに制御すべきである。膜厚が０．１μｍ
未満であると膜強度が不十分であシ、剥離し易くなる。
また、工具のコーナ一部、特に刃部には、前述したよう
に数μｍ〜１０μｍの粒径の結晶粒が成長しやすく、し
かも結晶粒間には谷間が形成されるので、膜厚が１０μ
ｍ以下の場合、谷間の部分の影響が強く、切削時の衝撃
が加わると、谷間の部分に応力が集中するため、膜の剥
離が発生しやすくなる。 １００μｍを超えると成膜時
間が長くな９、生産効率およびコストの面から好ましく
ない。
に数μｍ〜１０μｍの粒径の結晶粒が成長しやすく、し
かも結晶粒間には谷間が形成されるので、膜厚が１０μ
ｍ以下の場合、谷間の部分の影響が強く、切削時の衝撃
が加わると、谷間の部分に応力が集中するため、膜の剥
離が発生しやすくなる。 １００μｍを超えると成膜時
間が長くな９、生産効率およびコストの面から好ましく
ない。
切削工具用の基体としては、それ自体ある程度の機械的
強度を必要とし、例えば超硬、サーメット、ジルコニア
、窒化珪素、炭化珪素等が挙げられるが、ダイヤモンド
膜との密着性を考慮した場合、特に５ｌｓＮｉ焼結体が
好ましい。また、ダイヤモンド被覆切削工具は、仕上げ
用としても適するが、仕上用工具形状はシャープエツジ
を有するため靭性の高いものが要求される。このような
点から、靭性（Ｋｉｃ ）は６以上が好適である。ＫＬ
（３が６より小さいと、切削時、および取扱い時にエツ
ジ部からチッピングを起こし、ダイヤモンド膜の剥離の
原因となる。
強度を必要とし、例えば超硬、サーメット、ジルコニア
、窒化珪素、炭化珪素等が挙げられるが、ダイヤモンド
膜との密着性を考慮した場合、特に５ｌｓＮｉ焼結体が
好ましい。また、ダイヤモンド被覆切削工具は、仕上げ
用としても適するが、仕上用工具形状はシャープエツジ
を有するため靭性の高いものが要求される。このような
点から、靭性（Ｋｉｃ ）は６以上が好適である。ＫＬ
（３が６より小さいと、切削時、および取扱い時にエツ
ジ部からチッピングを起こし、ダイヤモンド膜の剥離の
原因となる。
前述したように膜表面には成膜時、核成長による多結晶
が形成されるが、おのおのの結晶粒子の粒径は、膜強度
を考慮すれば、粒径の大きい方が好ましい。具体的には
、成膜時の膜面のおのおのの凹凸から測定し、０．５μ
ｍ以上が好ましい。
が形成されるが、おのおのの結晶粒子の粒径は、膜強度
を考慮すれば、粒径の大きい方が好ましい。具体的には
、成膜時の膜面のおのおのの凹凸から測定し、０．５μ
ｍ以上が好ましい。
表面粗さ１μ鰐以下のダイヤモンド膜を得るためには、
気相成長法による成膜条件を制御し、前述した所定の膜
厚、結晶粒径を有するダイヤモンド膜を形成することも
可能ではあるが、先にも述べたように膜厚を大きくする
と、表面粗さは、大きくなる傾向にあ夛、表面粗さ１μ
ｍ以下のダイヤモンド膜を得るため、膜厚を小さくして
も異常成長部や異常成長部が存在する事があるため、膜
剥離を招き易い。
気相成長法による成膜条件を制御し、前述した所定の膜
厚、結晶粒径を有するダイヤモンド膜を形成することも
可能ではあるが、先にも述べたように膜厚を大きくする
と、表面粗さは、大きくなる傾向にあ夛、表面粗さ１μ
ｍ以下のダイヤモンド膜を得るため、膜厚を小さくして
も異常成長部や異常成長部が存在する事があるため、膜
剥離を招き易い。
また、ダイヤモンド膜を生成した場合に生じる粒子間の
谷間は、膜の亀裂と等価であシ、膜に負荷が加わつ走時
に亀裂が発展してクツツクとなり、クツツクが基体と膜
との界面まで達するとクツツクは界面を伝わシ、膜剥離
を起こす。
谷間は、膜の亀裂と等価であシ、膜に負荷が加わつ走時
に亀裂が発展してクツツクとなり、クツツクが基体と膜
との界面まで達するとクツツクは界面を伝わシ、膜剥離
を起こす。
このようなことから、本発明の切削工具の製造に当たっ
ては、熱ＣＶＤ、ｒｆ’プフズマＯＶＤ 、 マイｙ
ｔｘ波ＣＶＤ 、 Ｔ！ｊｃＲｆ ）Ｘ−ｒ ＣＶＤ
等ノＣＶＤ 法、イオンビーム法、スパッタ法等会知の
気相成長法により、ダイヤモンド膜を形成した後、ダイ
ヤモンド膜を研摩し、表面粗さを１μ胃以下に制御する
ことが最適である。この研摩処理によシ、第３図の電子
顕微鏡写真に示すようにほとんど凹凸のない平滑な面を
得ることができる。なお、研摩後の膜厚は、１０趨以上
にすべきである。膜厚が１０μｍよプ小さいと、膜と基
体との密着が不十分であり、膜強度も弱いため、切削時
膜剥離を生じ易くなる。
ては、熱ＣＶＤ、ｒｆ’プフズマＯＶＤ 、 マイｙ
ｔｘ波ＣＶＤ 、 Ｔ！ｊｃＲｆ ）Ｘ−ｒ ＣＶＤ
等ノＣＶＤ 法、イオンビーム法、スパッタ法等会知の
気相成長法により、ダイヤモンド膜を形成した後、ダイ
ヤモンド膜を研摩し、表面粗さを１μ胃以下に制御する
ことが最適である。この研摩処理によシ、第３図の電子
顕微鏡写真に示すようにほとんど凹凸のない平滑な面を
得ることができる。なお、研摩後の膜厚は、１０趨以上
にすべきである。膜厚が１０μｍよプ小さいと、膜と基
体との密着が不十分であり、膜強度も弱いため、切削時
膜剥離を生じ易くなる。
４］Ｗ−によシ膜強度に優れ、剥離のないダイヤモンド
膜を形成することができる。
膜を形成することができる。
ダイヤモンド膜の研摩を行なう際は、公知の任意の手段
を用いることができ、例えばフッピング、ポリッシング
等によシ行なうことができる。
を用いることができ、例えばフッピング、ポリッシング
等によシ行なうことができる。
本発明を次の例で説明する。
実施例
よシダイヤモンド膜を形成した。−
（研摩工程）
ダイヤモンドホイーμによシ研摩を行なった。
（特性測定）
下記の方法に従い、それぞれの基体の靭性、表面粗さを
測定し、切削テストを行なった。
測定し、切削テストを行なった。
ん靭性（ＫＩＧ）
圧痕押し込み法によシ測定した。
８６表面粗さ
Ｊ工Ｓ規格Ｂ ０６０１に基づき、触針式表面粗さ測定
器および走査型電子顕１１！ＩＩＫよシ最大高さ粗さを
求めた。
器および走査型電子顕１１！ＩＩＫよシ最大高さ粗さを
求めた。
Ｃ０切削テスト
・被剛材・−Ａｊ −ＳＬ （１８％）合金・切削条件
ＣＩ’）切削速度 ２００ （ｍｕｍ ）送 ＃
） ０．１ （＊＊／ｒｅｖ ）切９込み ０
．２ （＃ｌＩ ） 時 間 ５ （ｉ） （Ｉｔ）切削速度 ７０Ｇ （ｍｕｍ ）送 Ｊ
） ０．１ （＃＊、／ｒｅ’ｖ ）切り込み
ｏ、２（ｍｓ） 時 間 ５ （ｉ） （測定結果） 測定結果は第２表に示した。
） ０．１ （＊＊／ｒｅｖ ）切９込み ０
．２ （＃ｌＩ ） 時 間 ５ （ｉ） （Ｉｔ）切削速度 ７０Ｇ （ｍｕｍ ）送 Ｊ
） ０．１ （＃＊、／ｒｅ’ｖ ）切り込み
ｏ、２（ｍｓ） 時 間 ５ （ｉ） （測定結果） 測定結果は第２表に示した。
第２表から明らかな通シ、基体の靭性が本発明の範囲よ
υも小さい試料黒６，７はいずれもチッピング又は膜剥
離を発生し、摩耗も大きいものであった。また、表面粗
さが１．５μｍの研摩を行なわなかった試料黒１１は、
低速切削テストの（Ｉ）では剥離、摩耗はないものの溶
着が多いもので、高速切削テスト（川では使用に耐えな
いものであった。
υも小さい試料黒６，７はいずれもチッピング又は膜剥
離を発生し、摩耗も大きいものであった。また、表面粗
さが１．５μｍの研摩を行なわなかった試料黒１１は、
低速切削テストの（Ｉ）では剥離、摩耗はないものの溶
着が多いもので、高速切削テスト（川では使用に耐えな
いものであった。
さらに成膜条件を変更し、成膜時で表面粗さ０．１μ肩
のダイヤモンド膜を有する試料＆認は膜の結晶粒径が小
さく低速切削テストではほとんど問題なかったが、高速
テストでは、使用に耐えないものであった。膜厚が、１
０ ａｍより小さい試料＆１３は低速テストでさえ膜剥
離が発生し、使用できなかった。これら以外の本発明の
試料はいずれも優れた切削性能を示し、低速、高速切削
テストでもまったく問題はなかった。
のダイヤモンド膜を有する試料＆認は膜の結晶粒径が小
さく低速切削テストではほとんど問題なかったが、高速
テストでは、使用に耐えないものであった。膜厚が、１
０ ａｍより小さい試料＆１３は低速テストでさえ膜剥
離が発生し、使用できなかった。これら以外の本発明の
試料はいずれも優れた切削性能を示し、低速、高速切削
テストでもまったく問題はなかった。
（発明の効果）
本発明のダイヤモンド被覆切削工具および切削工具の製
造方法によれば、切削時の刃部と、被削材との抵抗を低
減でき、しかも刃部にかかる応力を均一にすることがで
きることから、ダイヤモンド膜の剥離がなく、耐摩耗性
に優れ、低速、高速切削にも適用し得る優れた切削性能
を有する切削工具を得ることができる。
造方法によれば、切削時の刃部と、被削材との抵抗を低
減でき、しかも刃部にかかる応力を均一にすることがで
きることから、ダイヤモンド膜の剥離がなく、耐摩耗性
に優れ、低速、高速切削にも適用し得る優れた切削性能
を有する切削工具を得ることができる。
第１図および第２図は、刃部におけるダイヤモンド膜表
面の電子顕微鏡写真、第３図は研摩後のダイヤモンド膜
の電子顕微鏡写真である。
面の電子顕微鏡写真、第３図は研摩後のダイヤモンド膜
の電子顕微鏡写真である。
Claims (4)
- （１）靭性（Ｋｉｃ）６以上の基体の少なくとも刃部を
含む表面にダイヤモンド膜を形成させたダイヤモンド被
覆切削工具において、少なくとも刃部のダイヤモンド膜
が１０μｍ以上の膜厚を有するとともにダイヤモンド膜
の表面粗さが１μｍ以下であることを特徴とするダイヤ
モンド被覆切削工具。 - （２）ダイヤモンド膜の結晶粒径が０．５μｍ以上であ
る特許請求の範囲第１項記載のダイヤモンド被覆切削工
具。 - （３）靭性（Ｋｉｃ）６以上の基体上に気相成長法によ
りダイヤモンド膜を形成した後、ダイヤモンド膜の少な
くとも刃部を含む表面を表面粗さ１μｍ以下、および膜
厚１０μｍ以上に研摩することを特徴とするダイヤモン
ド被覆切削工具の製造方法。 - （４）ダイヤモンド膜の結晶粒径が０．５μｍ以上であ
る特許請求の範囲第３項記載のダイヤモンド被覆切削工
具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60094181A JPH07112641B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60094181A JPH07112641B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61252004A true JPS61252004A (ja) | 1986-11-10 |
| JPH07112641B2 JPH07112641B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=14103154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60094181A Expired - Lifetime JPH07112641B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112641B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
| US5855974A (en) * | 1993-10-25 | 1999-01-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of producing CVD diamond coated scribing wheels |
| JP2013233793A (ja) * | 2012-04-13 | 2013-11-21 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール及びその製造方法 |
| JP2016534890A (ja) * | 2013-09-13 | 2016-11-10 | セメコン アーゲー | 繊維強化材料を機械加工するための工具及び方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152676A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-10 | Hitachi Choko Kk | 表面被覆超硬質部材 |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP60094181A patent/JPH07112641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152676A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-10 | Hitachi Choko Kk | 表面被覆超硬質部材 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
| US5855974A (en) * | 1993-10-25 | 1999-01-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of producing CVD diamond coated scribing wheels |
| JP2013233793A (ja) * | 2012-04-13 | 2013-11-21 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール及びその製造方法 |
| JP2016101756A (ja) * | 2012-04-13 | 2016-06-02 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライビングホイール |
| JP2017074789A (ja) * | 2012-04-13 | 2017-04-20 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライビングホイール |
| JP2016534890A (ja) * | 2013-09-13 | 2016-11-10 | セメコン アーゲー | 繊維強化材料を機械加工するための工具及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112641B2 (ja) | 1995-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |