JPS6365722B2

JPS6365722B2 -

Info

Publication number: JPS6365722B2
Application number: JP60260861A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimoda
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1985-11-20
Publication date: 1988-12-16
Also published as: JPS61142003A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、超硬合金からなる基板上に立方晶形
の窒化硼素等からなる多結晶焼結体を超高圧高温
下で形成するようにした複合切削体に関し、特に
高硬度被削材等に対する断続、高送り、フライス
切削などに好適するようにしたものである。従来、この種の複合切削体は、例えば特公昭52
−43846号公報、特開昭53−77811号公報等にみら
れるように多結晶焼結体が結合材によつて結合さ
れており、結合材の強度が直接切削性能に影響す
る。このようなことから、この種の複合切削体で
は、結合材の選択が重要な問題であり、改良され
た結合材の開発が要望されている。本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、超
硬合金からなる基板上に形成された焼結体は、立
方晶形窒化硼素等が70〜95体積％（以下％とい
う）で、残りの結合材が金属系成分として、Nb
からなる第１群、Ni、CoおよびFeからなる第２
群、AlおよびSiからなる第３群のそれぞれ１種
または２種以上が特定範囲内で含まれることによ
り、高硬度の被削材等に対する断続、高送り、フ
ライス切削などに好適するようにしたものであ
る。以下、本発明複合切削体における一実施例につ
いて、図を参照して説明する。第１図はおいて、１は、本発明に係る複合切削
体であり、立方晶形の窒化硼素等の多結晶焼結体
２および超硬合金の基板３からなる。この多結晶焼結体２は、立方晶形および／また
はウルツ形の窒化硼素またはこの一部をダイヤモ
ンドで置換したものが結合材とともに超高圧高温
下で、焼結されるが、この焼結時には、前記基板
３上に固着される。この場合、基板３は、焼結済
のものが適用され、例えばWC−Co系のものが適
用される。前記立方晶形および／またはウルツ形の窒化硼
素は、第１の発明では、多結晶焼結体２の全量に
対し、70〜95体積％（以下％という）で、残りが
金属系成分の結合材となるものである。また、第
２の発明では、窒化硼素の一部がダイヤモンドで
置換えられる。置換量は、種々の切削試験結果か
ら、窒化硼素に対して15％以下が好適する。これ
は、ダイヤモンドが15％をこえると、熱的に弱く
なり、鋼、鋳鉄などの切削で不向きとなるからで
ある。結合材は、５〜30％の範囲であるが、Nbから
なる第１群、Ni、CoおよびFeからなる第２群、
AlおよびSiからなる第３群によつて構成され、
それぞれの群から１種または２種以上が選択され
る。この場合第１群の成分は、結合材の全量に対
して、50％以下（０％を含まず）になつているこ
とが必要である。これは、第１群の成分は、結合
材の靭性および高温強度を高めるが、多すぎると
金属的特性のみが強くなり、逆に結合材の高温強
度が低下するからである。また、第２群および第
３群の成分は、結合材の全量に対し、それぞれ40
％以下、60％以下であり、いずれも０％を含まな
いものである。そして第２群および第３群の成分
は、合金化または、金属間化合物を形成しやすい
ので、硬度は高まるが、その反面もろくなる。し
たがつて、第２群および第３群の上限値をそれぞ
れ40％、60％に限定した。さらに、第２群および
第３群の成分は、CBN、WBNの表面の濡れ性を
良くする。したがつて、第２群および第３群の成
分に対しては、前述したように第１群の成分を添
加して、結合材の結合強度を高める。そして、超高圧高温状態は、通常４方加圧方
式、６方加圧方式、ピストンシリンダー方式およ
びベルト装置などの超高圧発生装置により得られ
るものである。第２図は、複合切削体１の変形例を示すもので
あるが、これは、第３図にみられるような出発素
材から切り出されるものである。すなわち、この
出発素材４は、適宜形状の中央凹部５内に多結晶
焼結体２を位置させた板状体からなつており、こ
れを適宜数の扇形片に切断することにより、前記
複合切削体１が得られる。そして、この複合切削体１は、超硬合金からな
る支持片６の切欠段部７内でろう付けされること
により、第４図でみられるようなスローアウエイ
チツプ８が構成される。なお、前記切欠段部７
は、段部壁の加工容易性から、平面が好ましいた
め、複合切削体１の弧状をなす後側面は、第２図
にみられるように研削により平面とされる。また、ろう付け性については、ろう付け面に多
結晶焼結体２が露出しないように基板３の段部９
内で、底面および後側面が焼結によつて固着され
るているため、ろう切れ等の発生がなくろう付け
が容易に行なえる。実施例１実施例１の多結晶焼結体２は、立方晶形化硼素
（CBN）および結合材からなるもので、配合組
成、製造条件、焼結体ヌープ硬度および性能試験
結果が第１表に示されている。なお、多結晶焼結体２は、まず第３図にみられ
るような出発素材４として製造され、その形状
は、外径が10mm、厚さが３mmとなるように設定さ
れ、また多結晶焼結体が存在する中央凹部５の深
さは、１mmとなるように設定された。そして、この出発素材４から、第２図にみられ
るようなスローアウエイチツプ８を製作した。な
お、比較品についても同様に製作したが、その組
成はCBN90％＋結合材（Ni＋Al）10％からなる
ものである。切削試験の結果は、いずれも本発明品が長期寿
命を示し、本発明の効果が認められた。なお、
CBNの含有量については、70％未満では、金属
系成分が多くなりすぎ不具合で、また95％を越え
ると結合強度が弱く不具合であることが確認され
た。また、第１表とは別に、断続的な施削、フラ
イス切削をしてみたが、同様に利用できることが
確認された。なお、実験例No.３、No.４については、第２群の
成分を結合材の全量に対して40％の上限値にした
ものであり、また実験例No.２については、第３群
の成分を結合材の全量に対して60％の上限値にし
たものである。しかし、いずれも比較品よりも優
れた成績を示した。

【表】件は本発明品と同一
実施例２実施例２の多結晶焼結体２は、ウルツ形窒化硼
素（WBN）および結合材からなるもので、配合
組成、性能試験結果が第２表に示されている。切削試験は、実施例１と同形状のスローアウエ
イチツプ８を製作して行なつたもので、本発明品
は、比較品に対し、充分な性能を示した。なお、
比較品は、CBN90％＋結合材（Ni＋Al）10％か
らなるものである。また、WBNの含有量については、CBNの場合
と同様70％未満では、金属系成分が多くなり不具
合で、95％を越えると結合強度が弱く不具合であ
つた。さらに、第１群の成分については、添加によつ
て第２群および第３群に対して高温強度が高くな
るが、多すぎると金属的特性が強く不具合で、
CBNに対する実施例１と同様に結合材の全量に
対し、50％以下が好ましかつた。なお、実験例で
は、第１群成分に対し、第２群成分および第３群
成分をいずれも多く含まれるようにしたが、切削
試験では、比較品よりもすぐれた成績を示した。

【表】び切削条件は本発明品と同一
実施例３実施例３は、窒化硼素（BN）に対して、その
一部をダイヤモンドで置換したもので、その配合
組成、性能試験結果等は、第３表に示されてい
る。切削試験は、実施例１と同形状のスローアウエ
イチツプ８を製作して行なつたものである。そし
て、本発明品は、いずれも比較品に対し、すぐれ
た性能を示した。なお、比較品は、CBN90％＋
結合材（Ni＋Al）10％からなるものである。また、ダイヤモンドの置換量は、他の切削試験
からBNに対する15％以下が好ましいことを確認
した。これは、ダイヤモンドが15％をこえると高
温強度が弱くなるためである。また、第１群〜第
３群の成分についても、結合材の全量に対し、50
％以下、40％以下、60％以下がそれぞれ好ましい
ことを確認した。なお、実施例１〜実施例３では、第１群；第２
の配合比を１：２〜２：１の範囲内に設定し、ま
た第３群は、結合材中の30％〜60％の範囲内に設
定したがこの範囲内では、いずれも有効な成績を
収めた。

【表】次に、本発明複合切削体における結合材につい
て、その範囲を特定した効果について、範囲外に
ある比較例を示して説明する。比較例１〜比較例３は、それぞれ第４表〜第６
表に示されるとおりであるが、実験No.３、No.５、
No.13を基礎にして、結合材の範囲外にあるもの
（Ａ〜Ｄ）を対比させたものである。すなわち、Ａは、第１群のNbが結合材の50％
をこえる例であり、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ第１
群、第２群および第３群を含まない例である。また、第２群成分、第３群成分の範囲およびダ
イヤモンドの範囲を特定した効果については、比
較例４（第７表）に示されている。すなわち、実
験No.１−Ａ、14−Ａでは、第２群成分の上限値を
こえる例であり、また、実験No.１−Ｂ、14−Ｂで
は、第３群成分の上限値をこえる例である。さら
に、実験No.11−Ａでは、ダイヤモンドの上限値を
こえる例である。

【表】第４表（比較例１）において、第１群のNbが
結合材の50％をこえた３−Ａの場合、第３群成分
を含まない３−Ｄの場合には、チツピング、欠損
を生じた。これは、３−Ａの場合は、結合材の靭
性はあるが、高温強度が低下しているためであ
り、また、３−Ｄの場合は、靭性、高温強度がと
もに低下しているためである。また、第１群および第２群をそれぞれ含まない
３−Ｂの場合、３−Ｃの場合は、耐摩耗性の低下
から0.2mm摩耗に至るまでの切削時間が短かヽつ
た。

【表】第５表（比較例２）において、第３群を含まな
い５−Ｄの場合は、靭性、高温強度の不足からチ
ツピングを起した。また、第１群が第２群および第３群の合計量の
50％をこえる５−Ａの場合、第１群および第２群
をそれぞれ含まない５−Ｂの場合、５−Ｃの場合
は、耐摩耗性の不足からいずれも短寿命であつ
た。なお、５−Ａの場合にチツピングを生じなか
つたのは、比較例１に比べて結合材総量が多かつ
たためである。

【表】

【表】第６表（比較例３）においては、第１群が第２
群および第３群の合計量の50％をこえる13−Ａの
場合、第３群を含まない13−Ｄの場合は、いずれ
もチツピングを起した。これは、比較例１と同
様、高温強度の低下によるものである。また、第１群または第２群を含まない13−Ｂの
場合、13−Ｃの場合は、0.2mm摩耗までの切削時
間が短く短寿命の傾向を示した。

【表】

【表】第７表（比較例４）においては、第２群が結合
材の合計量の40％をこえる１−Ａ、14−Ａの場合
および第３群が結合材の合計量の60％こえる１−
Ｂ、14−Ｂの場合は、いずれも微小チツピングの
傾向を示し短寿命であつた。これは、硬度が高い
反面脆性が低下することからである。また、ダイヤモンド粒子が窒化硼素の15％以上
になつている11−Ａの場合では、熱的影響を受け
やすいため短寿命であつた。本発明は、以上説明したように、立方晶形の窒
化硼素等を70〜95％とし、残りの金属系成分から
なる結合材を特定された三群系の成分としたもの
であるから、特に、高硬度材、焼入れ鋼材等の断
続、高送りおよびフライス切削に好適するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明複合切削体の一実施例を示す
斜視図、第２図は、変形例を示す斜視図、第３図
は、第２図で示される複合体の出発素材を示す正
面図、第４図は、スローアウエイチツプに適用し
た斜視図である。１……複合切削体、２……多結晶焼結体、３…
…基板、４……出発素材、８……スローアウエイ
チツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１超硬合金からなる基板上には、多結晶焼結体
が固着され、しかもこの多結晶焼結体は、立方晶
形および／またはウルツ形の窒化硼素が70〜95体
積％（以下％という）で、残りの５〜30％を金属
系成分からなる結合材とした複合切削体におい
て、前記結合材は、Nbからなる第１群、Ni、Coお
よびFeからなる第２群、AlおよびSiからなる第
３群のそれぞれの群から選択された１種または２
種以上からなり、しかも結合材の全量に対して、
第１群が50％以下、第２群が40％以下、第３群が
60％以下（いずれも０％を含まず）になつている
ことを特徴とする複合切削体。２超硬合金からなる基板上には、多結晶焼結体
が固着され、しかも、この多結晶焼結体は、立方
晶形および／またはウルツ形の窒化硼素およびダ
イヤモンドが70〜95体積％（以下％という）で、
残りの５〜30％を金属系成分からなる結合材とし
た複合切削体において、前記ダイヤモンドは、窒化硼素に対して、15％
以下（０％を含まず）になつており、前記結合材は、Nbからなる第１群、Ni、Coお
よびFeからなる第２群、AlおよびSiからなる第
３群のそれぞれの群から選択された１種または２
種以上からなり、しかも結合材の全量に対して、
第１群が50％以下、第２群が40％以下、第３群が
60％以下（いずれも０％を含まず）になつている
ことを特徴とする複合切削体。