JPS6369767A - 切削用チツプおよび加工用工具 - Google Patents
切削用チツプおよび加工用工具Info
- Publication number
- JPS6369767A JPS6369767A JP61209581A JP20958186A JPS6369767A JP S6369767 A JPS6369767 A JP S6369767A JP 61209581 A JP61209581 A JP 61209581A JP 20958186 A JP20958186 A JP 20958186A JP S6369767 A JPS6369767 A JP S6369767A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- toughness
- test
- silicon carbide
- zirconia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は切削用チップおよび加工用工具に係り、更に詳
しくはセラミックス製の衝撃に強い高靭性、高強度、高
硬度を具備した高速切削用チップおよびロール、ダイス
等の耐磨耗性加工用工具に関する。
しくはセラミックス製の衝撃に強い高靭性、高強度、高
硬度を具備した高速切削用チップおよびロール、ダイス
等の耐磨耗性加工用工具に関する。
従来技術と問題点
従来、鋼や鋳鉄の高速切削工具用材料としては高速切削
時における優れた耐摩耗性を示すこと、且つ鉄との摩擦
係数が小さい等の理由で現在Ａ１□０３−ＴｉＣのセラ
ミックス製工具が実用化され主流となついる。しかしな
がらＡ］２０．− Ｔ ｉ Ｃは靭性に難があり耐衝撃
性が不十分であるため欠損を起こしやすい欠点があり安
定して使用することができない。
時における優れた耐摩耗性を示すこと、且つ鉄との摩擦
係数が小さい等の理由で現在Ａ１□０３−ＴｉＣのセラ
ミックス製工具が実用化され主流となついる。しかしな
がらＡ］２０．− Ｔ ｉ Ｃは靭性に難があり耐衝撃
性が不十分であるため欠損を起こしやすい欠点があり安
定して使用することができない。
そこで近年切削工具として機械的強度、高硬度、衝撃性
に優れたＳｉ３Ｎ４セラミックスが注目されているが、
５１３Ｎ４は耐摩耗性に劣り摩耗が激しく汎用性が低い
こと、機械加工における加工抵抗が大きく生産性が低い
等の問題点を有している。
に優れたＳｉ３Ｎ４セラミックスが注目されているが、
５１３Ｎ４は耐摩耗性に劣り摩耗が激しく汎用性が低い
こと、機械加工における加工抵抗が大きく生産性が低い
等の問題点を有している。
問題点を解決するための手段
本発明は、上述の従来の切削用チップおよび加工用工具
の問題点に鑑みてなされたもので、高靭性、高硬度を有
し特に高級鎚鉄やダクタイル鋳鉄等の切削工具として適
した材料を開発すべく、各種の材料を用いて鋭意研究と
試験を重ねた結果、衝撃に強い高強度、高靭性のアルミ
ナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体がこの目的に適う
ことを見出した。
の問題点に鑑みてなされたもので、高靭性、高硬度を有
し特に高級鎚鉄やダクタイル鋳鉄等の切削工具として適
した材料を開発すべく、各種の材料を用いて鋭意研究と
試験を重ねた結果、衝撃に強い高強度、高靭性のアルミ
ナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体がこの目的に適う
ことを見出した。
本発明の衝撃に強い高強度、高靭性のアルミナ−ジルコ
ニア−炭化珪素複合焼結体からなる切削用チップおよび
加工用工具は、平均粒径０．１〜１．０μｍの部分安定
化ジルコニア５〜５０容積％；直径１μｍ以下、アスペ
クト比３〜２００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％
（但し、この炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合
計は５５容積％以下）；残部が実質的にアルミナからな
ることを特徴としている。
ニア−炭化珪素複合焼結体からなる切削用チップおよび
加工用工具は、平均粒径０．１〜１．０μｍの部分安定
化ジルコニア５〜５０容積％；直径１μｍ以下、アスペ
クト比３〜２００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％
（但し、この炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合
計は５５容積％以下）；残部が実質的にアルミナからな
ることを特徴としている。
次に、衝撃に強い高強度、高靭性アルミナ−ジルコニア
−炭化珪素複合焼結体の成分範囲の限定理由について述
べる。
−炭化珪素複合焼結体の成分範囲の限定理由について述
べる。
部分安定化ジルコニア粉末は、粒径が０．１μｍ未満で
あると安定し過ぎ又１．０μｍを超えると不安定化にな
り過ぎて、いずれも強度改善に寄与しなくなるため粒径
の範囲を０．１〜１．０μｍとした。その量は５％未満
では高靭化の効果が顕著でなく、５０％を超えると硬度
の低下をきたすため５〜５０％の範囲とする。
あると安定し過ぎ又１．０μｍを超えると不安定化にな
り過ぎて、いずれも強度改善に寄与しなくなるため粒径
の範囲を０．１〜１．０μｍとした。その量は５％未満
では高靭化の効果が顕著でなく、５０％を超えると硬度
の低下をきたすため５〜５０％の範囲とする。
炭化珪素ウィスカーは、アスペクト比が３未満では高靭
化の効果が充分でなく、２００を超えると高靭化の効果
が減退するのでその範囲を３〜２００とする。その直径
は１＋ｎ＋ｎを超えると強度を低下させるので１ｍｍ以
下とした。その量は炭化珪素ウィスカーの効果を奏させ
るためには少なくとも３％以上を必要とし、４０％を超
えると却って強度を低下するため３〜４０％の範囲とす
る。
化の効果が充分でなく、２００を超えると高靭化の効果
が減退するのでその範囲を３〜２００とする。その直径
は１＋ｎ＋ｎを超えると強度を低下させるので１ｍｍ以
下とした。その量は炭化珪素ウィスカーの効果を奏させ
るためには少なくとも３％以上を必要とし、４０％を超
えると却って強度を低下するため３〜４０％の範囲とす
る。
前記ジルコニアと炭化ウィスカーとの合計量は５５％を
超えるとウィスカー又はジルコニアの添加過多となり靭
性又は硬度が低下するのでその合計は５５％以下とした
。
超えるとウィスカー又はジルコニアの添加過多となり靭
性又は硬度が低下するのでその合計は５５％以下とした
。
本発明品は、優れた靭性、高硬度および耐摩耗性を有し
且つ耐熱性、耐食性にも優れているので、これらの特性
が要求される鋳物および鋼の低速切削から高速切削まで
の幅広い範囲にわたって、切削用チップとして使用する
のに適するばかりでなく、更に耐熱衝撃性および耐酸化
性にも優れているので、比較的長時間高温に曝される熱
間加工用工具として使用した場合も、使用時の温度上昇
に具体例をあげれば、高速切削用、重切削用および断続
切削用を中心として、旋削加工、フライス加工、穴あけ
加工に用いるスローアウェイチップ、カッター、ドリル
、エンドミル等に、又比較的長時間高温に曝される耐摩
耗性熱間加工用工具として、熱間圧縮ダイス、熱間押出
パンチ、熱間線引ロール、熱間鍛造ダイス等のに広く適
用できる。
且つ耐熱性、耐食性にも優れているので、これらの特性
が要求される鋳物および鋼の低速切削から高速切削まで
の幅広い範囲にわたって、切削用チップとして使用する
のに適するばかりでなく、更に耐熱衝撃性および耐酸化
性にも優れているので、比較的長時間高温に曝される熱
間加工用工具として使用した場合も、使用時の温度上昇
に具体例をあげれば、高速切削用、重切削用および断続
切削用を中心として、旋削加工、フライス加工、穴あけ
加工に用いるスローアウェイチップ、カッター、ドリル
、エンドミル等に、又比較的長時間高温に曝される耐摩
耗性熱間加工用工具として、熱間圧縮ダイス、熱間押出
パンチ、熱間線引ロール、熱間鍛造ダイス等のに広く適
用できる。
実施例
以下本発明の実施例について具体的に説明する。
容積比でアルミナ粉末７０％、炭化珪素ライスカー１５
％、部分安定化ジルコニア１５％を配合した。
％、部分安定化ジルコニア１５％を配合した。
アルミナ粉末は純度９９％以上、平均粒径０゜７μｍ、
γ型結晶形のものである。炭化珪素ウィスカーはβ型結
晶形のもので直径０．８μｍ、長さ２０〜２００μｍ、
アスペクト比２０〜２００である。ジルコニア粉末は２
モル％（３，５重量％）イツトリアで安定化した平均粒
径０．２μｍの部分安定化ジルコニアである。
γ型結晶形のものである。炭化珪素ウィスカーはβ型結
晶形のもので直径０．８μｍ、長さ２０〜２００μｍ、
アスペクト比２０〜２００である。ジルコニア粉末は２
モル％（３，５重量％）イツトリアで安定化した平均粒
径０．２μｍの部分安定化ジルコニアである。
この原材料をアルミナ容器とアルミナボールを使用する
ボールミル中でエチルアルコールを混合液に使用して２
４時時間式混合し、次ぎにこれらの混合粉を乾燥した。
ボールミル中でエチルアルコールを混合液に使用して２
４時時間式混合し、次ぎにこれらの混合粉を乾燥した。
この混合粉を黒鉛型中に充填し、アルゴンガス雰囲気中
で直径５０ｍｍＸ厚さ５．５ｍｍの円板にホットプレス
した。ホットプレスの条件は温度１５００℃、成形圧力
３００Ｋｇ／ｃｍ”、時間は１時間である。
で直径５０ｍｍＸ厚さ５．５ｍｍの円板にホットプレス
した。ホットプレスの条件は温度１５００℃、成形圧力
３００Ｋｇ／ｃｍ”、時間は１時間である。
これらの焼結体から、ダイヤモンド砥石を用いて切断し
研削加工によって１２．７ｍｍＸ４．７６ｍｍのＧＩＳ
規格５ＮＧＮ４３０型に則したスローアウェイチップを
作成した。このチップにより旋盤を用いて次の切削条件
によって切削テストを行った。
研削加工によって１２．７ｍｍＸ４．７６ｍｍのＧＩＳ
規格５ＮＧＮ４３０型に則したスローアウェイチップを
作成した。このチップにより旋盤を用いて次の切削条件
によって切削テストを行った。
比較量として市販のＡ１□０３−ＴｉＣセラミックス製
チップについて同一の条件で切削テストを行った・ 切削条件 被剛材 強靭鋳鉄（ＦＣ３０材相当材）製シリンダラ
イす 内径９５ｍｍＸ長さ１５０ｍｍ 切削速度 １４２ ｍ／ｍｉｎ 送り ０ 、３５ ｍｍ／ｒｐｍ切込み ０
．２５ｍｍ 切削本数 ２５０本 上記の切削条件でシリンダライナの内周面の仕上げ切削
加工を行い、チップの欠損の発生情況と仕上り寸法の変
化を測定してチップの摩耗程度を推定してチップの寿命
の良否を判定した。
チップについて同一の条件で切削テストを行った・ 切削条件 被剛材 強靭鋳鉄（ＦＣ３０材相当材）製シリンダラ
イす 内径９５ｍｍＸ長さ１５０ｍｍ 切削速度 １４２ ｍ／ｍｉｎ 送り ０ 、３５ ｍｍ／ｒｐｍ切込み ０
．２５ｍｍ 切削本数 ２５０本 上記の切削条件でシリンダライナの内周面の仕上げ切削
加工を行い、チップの欠損の発生情況と仕上り寸法の変
化を測定してチップの摩耗程度を推定してチップの寿命
の良否を判定した。
切削テストの結果を第１図に示す。
更にこれら焼結体から厚さ３ｍｍＸ幅４ ｍｍ Ｘ長さ
４０ｍｍの曲げ試験片と、４Ｘ１０Ｘ１０ｍｍの硬度測
定用試験片と破壊靭性試験片を採取して表面を鏡面仕上
げし、下記の試験を行なった （１）曲げ試験 （２）硬度試験 （３）破壊靭性試験 試験結果は第１表に示す。
４０ｍｍの曲げ試験片と、４Ｘ１０Ｘ１０ｍｍの硬度測
定用試験片と破壊靭性試験片を採取して表面を鏡面仕上
げし、下記の試験を行なった （１）曲げ試験 （２）硬度試験 （３）破壊靭性試験 試験結果は第１表に示す。
尚、比較量として、従来品の切削用チップに用いられて
いるＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣセラミックスを用いて同一の条
件で試験を行なった。
いるＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣセラミックスを用いて同一の条
件で試験を行なった。
第１表
（１）曲げ試験
ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強
さ試験方法）に規定される３点曲げ試験方法によって行
なった。試験片を３０ｍｍの距離に配置された２支点間
中央の１点にクロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの荷
重を加え試験片が破壊するまでの最大荷重を測定した。
さ試験方法）に規定される３点曲げ試験方法によって行
なった。試験片を３０ｍｍの距離に配置された２支点間
中央の１点にクロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの荷
重を加え試験片が破壊するまでの最大荷重を測定した。
（２）硬度試験
硬度測定は、ビッカース硬度計によって行った。
（３）破壊靭性試験
本試験はビッカース硬度計を用いたインデンテーション
法によって靭性の評価を行った。靭性の評価は破壊靭性
Ｋｃを求めてその大小によって行った。破壊靭性Ｋｃは
新涼の式によって算出した。
法によって靭性の評価を行った。靭性の評価は破壊靭性
Ｋｃを求めてその大小によって行った。破壊靭性Ｋｃは
新涼の式によって算出した。
切削テストの結果、本発明のセラミックスチップは４本
共欠損等の異常の発生は認められず、寸法の変化はＱ、
１ｍｍ以内にあり問題なく且つ仕上り面も良好であった
のに対して、比較量の市販のＡ１□０１−’［７ｊＣセ
ラミツクスのチップは４本の内３本は加工本数１３８本
、１９６本、２４８本目でチップの欠損が発生した。欠
損の発生しなかったのは１本だけであり、寸法変化は０
．１３＋ｎ＋＋＋と本発明品よりやや大きかったことか
ら、本発明品のセラミックス製チップは良好な耐衝撃性
と耐摩耗性を示すのに対して、比較量は相対的に靭性が
低いために耐衝撃性、耐摩耗性が劣っており、本発明の
セラミックス製チップの寿命が著しく改善されているこ
とが認められる。
共欠損等の異常の発生は認められず、寸法の変化はＱ、
１ｍｍ以内にあり問題なく且つ仕上り面も良好であった
のに対して、比較量の市販のＡ１□０１−’［７ｊＣセ
ラミツクスのチップは４本の内３本は加工本数１３８本
、１９６本、２４８本目でチップの欠損が発生した。欠
損の発生しなかったのは１本だけであり、寸法変化は０
．１３＋ｎ＋＋＋と本発明品よりやや大きかったことか
ら、本発明品のセラミックス製チップは良好な耐衝撃性
と耐摩耗性を示すのに対して、比較量は相対的に靭性が
低いために耐衝撃性、耐摩耗性が劣っており、本発明の
セラミックス製チップの寿命が著しく改善されているこ
とが認められる。
又試験片による試験結果を示す第１表から明らかなよう
に、曲げ強度は比較量のＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣの７４ ｋ
ｇ ／ ｍｍ２に較べて１１５．３ｋｇ／ｍｍ２と改善
された強度を示しており、特に破壊靭性は比較量のＫｃ
が４．２ＭＰａｖ″′ｉに対して７．２ＭＰａ１と著し
く上回っており靭性、耐衝撃性に優れていることが認め
られる。硬度は耐摩耗性に優れているＡ１□Ｑ３−Ｔｉ
Ｃセラミックスと略同等の高硬度を示しており耐摩耗性
に優れていることが認められる。
に、曲げ強度は比較量のＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣの７４ ｋ
ｇ ／ ｍｍ２に較べて１１５．３ｋｇ／ｍｍ２と改善
された強度を示しており、特に破壊靭性は比較量のＫｃ
が４．２ＭＰａｖ″′ｉに対して７．２ＭＰａ１と著し
く上回っており靭性、耐衝撃性に優れていることが認め
られる。硬度は耐摩耗性に優れているＡ１□Ｑ３−Ｔｉ
Ｃセラミックスと略同等の高硬度を示しており耐摩耗性
に優れていることが認められる。
効果
本発明のセラミックス環の切削用チップおよび加工用工
具は衝撃に強く高靭性、耐摩耗性に優れた切削用チップ
に適するばかりでなく、更に耐熱衝撃性、耐酸化性にも
優れているので、熱間線引きロールのような熱間用加工
工具にも適用でき、長期にわたって安定した使用が可能
となった実用上の効果は顕著である。
具は衝撃に強く高靭性、耐摩耗性に優れた切削用チップ
に適するばかりでなく、更に耐熱衝撃性、耐酸化性にも
優れているので、熱間線引きロールのような熱間用加工
工具にも適用でき、長期にわたって安定した使用が可能
となった実用上の効果は顕著である。
Claims (1)
- 平均粒径０．１〜１．０μｍの部分安定化ジルコニア
５〜５０容積％；直径１μｍ以下、アスペクト比３〜２
００の炭化珪素ウィスカー３〜４０容積％（但し、この
炭化珪素ウィスカーと前記ジルコニアの合計は５５容積
％以下）；残部が実質的にアルミナからなるアルミナ−
ジルコニア−炭化珪素複合焼結体で構成したことを特徴
とする切削用チップおよび加工用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61209581A JPS6369767A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 切削用チツプおよび加工用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61209581A JPS6369767A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 切削用チツプおよび加工用工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6369767A true JPS6369767A (ja) | 1988-03-29 |
Family
ID=16575200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61209581A Pending JPS6369767A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 切削用チツプおよび加工用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6369767A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270266A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | 株式会社リケン | 高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-09-08 JP JP61209581A patent/JPS6369767A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270266A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | 株式会社リケン | 高強度、高硬度アルミナ−ジルコニア−炭化珪素複合焼結体及びその製造方法 |
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