(57)【要約】      （修正有）【課題】高速切削加工ですぐれた耐折損性を発揮する超硬合金製エンドミルを提供する。【解決手段】切れ刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切れ刃部は、結合相形成成分としてＣｏ：４〜１６質量％および硬質相形成成分としての炭化タングステンを含有する超硬合金製エンドミルにおいて、面心立方構造Ｃｏの（１１１）面ピーク強度および稠密六方構造のＣｏの（１０１）面ピーク強度を、それぞれ、Ｉｆｃｃ（１１１）、Ｉｈｃｐ（１０１）とした場合、ｈｃｐ変態率=Ｉｈｃｐ（１０１）／｛Ｉｆｃｃ（１１１）＋Ｉｈｃｐ（１０１）｝が、切れ刃すくい面については、ｈｃｐ変態率≧０．２、また、切れ刃逃げ面については、ｈｃｐ変態率≦０．１である超硬合金製エンドミル。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
切れ刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切れ刃部は、結合相形成成分としてＣｏ：４〜１６質量％および硬質相形成成分としての炭化タングステンを含有する超硬合金製エンドミルにおいて、
微小部Ｘ線回折装置により、切れ刃すくい面、切れ刃逃げ面を構成する超硬合金表面のＸ線回折パターンを測定した場合、面心立方構造Ｃｏの（１１１）面ピークの強度をＩｆｃｃ（１１１）とし、また、稠密六方構造のＣｏの（１０１）面ピークの強度をＩｈｃｐ（１０１）とし、さらに、面心立方構造のＣｏとの含量に占める稠密六方構造のＣｏの含有割合を、
ｈｃｐ変態率
=Ｉｈｃｐ（１０１）／｛Ｉｆｃｃ（１１１）＋Ｉｈｃｐ（１０１）｝
で表した時に、
切れ刃すくい面については、ｈｃｐ変態率≧０．２、
また、切れ刃逃げ面については、ｈｃｐ変態率≦０．１、
をそれぞれ満たすことを特徴とする、高速切削加工ですぐれた耐折損性を発揮する超硬合金製エンドミル。
【請求項２】
前記切れ刃部が、結合相形成成分および硬質相形成成分として、
Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、ＴｉおよびＺｒのうちのいずれか１種または２種以上を合計で０．１〜３質量％さらに含有する、請求項１記載の高速切削加工ですぐれた耐折損性を発揮する超硬合金製エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超硬合金製エンドミルの、特に、Ｃｏを主成分とする結合相が、エンドミルの切れ刃部位に応じて優れた耐摩耗性と耐クラック性を有し、例えば、金型の高速切削加工に用いた場合に、底刃を含む切れ刃先端部が優れた耐欠損性を発揮する超硬合金製エンドミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に、鋼や鋳鉄、さらに非鉄材料などの被削材の面加工や溝加工、さらに肩加工などにエンドミルが用いられ、このエンドミルが切れ刃部とシャンク部からなり、前記切れ刃部がスクエア形状のものや、切れ刃部の先端部がボール形状を有するものなどが知られており、さらに少なくとも前記切れ刃部は、結合相形成成分としてのＣｏを４〜１６質量％以下、単に％で示す含有し、あるいは、さらにＣｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、ＴｉおよびＺｒのうちのいずれか１種または２種以上を合計で０．１〜３％含有し、また、硬質相形成成分としての炭化タングステン以下、ＷＣで示すを含有した微細組織の超硬合金からなるエンドミルが知られている。
さらに、上記の超硬合金製エンドミルは、原料粉末として、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、炭化クロム以下、Ｃｒ３Ｃ２で示す粉末、炭化バナジウム以下、ＶＣで示す粉末、炭化タンタル以下、ＴａＣで示す粉末、炭化ニオブ以下、ＮｂＣで示す粉末、炭化ジルコニウム以下、ＺｒＣで示す粉末、およびＣｏ粉末を用い、これら原料粉末を所定の配合割合に配合し、湿式混合し、乾燥した後、押出しプレスにて所定の直径の長尺状成形体とし、この長尺状所成形体を、１．３〜１３．３Ｐａの真空度の真空雰囲気中、５〜１０℃／分の昇温速度で１３５０〜１４８０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この所定温度に１〜２時間保持後、雰囲気を、例えばＡｒを導入して４．９〜１４．７ＭＰａの加圧雰囲気とし、前記所定温度および加圧雰囲気の条件下に１５〜６０分間保持した後、炉冷の条件で超硬合金からなる所定の直径の長尺状加圧焼結体を形成し、この加圧焼結体から研削加工することにより製造されることも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８１０７２号公報
【特許文献２】特許第４０５８７５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、近年の切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要求は強く、これに伴い、マシニングセンタなどの高性能化と相俟って、切削加工は高速で行われる傾向にあるが、上記の従来超硬合金製エンドミルにおいては、これを高速切削に用いると、耐摩耗性および耐クラック性不足が原因で、底刃を含む切れ刃先端部に欠けが発生し易くなり、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、特に、高速切削加工を行う際に発生しやすい超硬合金製エンドミルの欠損について、鋭意研究を行った結果、次のような知見を得た。
【０００６】
（ａ）超硬合金製エンドミルの欠損は、まず、被削材と擦過して高温になる切れ刃逃げ面に摩耗が発生し、その結果、切削加工時のエンドミルの回転抵抗が高まり、その後、切れ刃すくい面に、切れ刃稜線に平行なクラックが導入・進展することにより、切れ刃先端部の一部が脱落するようにして起こること。
【０００７】
（ｂ）超硬合金の結合相を構成するＣｏ相は、その結晶構造として、面心立方構造以下、ｆｃｃで示すのＣｏ以下、Ｃｏ・ｆｃｃで示すおよび稠密六方構造以下、ｈｃｐで示すのＣｏ以下、Ｃｏ・ｈｃｐで示すという二つの結晶構造を有するが、超硬合金製エンドミルの切れ刃逃げ面の摩耗は、高温で結合相成分が被削材に拡散する化学的摩耗が支配的であり、この摩耗は、結合相の構成成分であるＣｏ・ｈｃｐの含有割合以下、ｈｃｐ変態率というを一定値以下に低く抑えることにより抑制され、これとは逆に、切れ刃すくい面のクラックの導入・進展はｈｃｐ変態率を一定値以上に高くコントロールすることにより抑制できること。
【０００８】
（ｃ）結合相のＣｏのｈｃｐ変態率は、その部位を加工する砥石の粒度、加工条件、取り代、あるいはブラスト処理等で調整できること。
【０００９】
（ｄ）通常、焼結後の超硬中のＣｏ相はｆｃｃ単相を示すが、これは高温準安定相であって、粗研削により表面は安定相のｈｃｐ相に変態する。
ところで、Ｃｏをｈｃｐ相に変態させることによって、圧縮残留応力が誘起されるようになり、その結果として、クラックの導入・進展が抑制され、耐クラック性が向上するようになる。
【００１０】
（ｅ）しかし、その一方、Ｃｏをｈｃｐ相に変態させることによって、耐熱性が劣化するようになり、高温での被削材への拡散が発生しやすくなるため、耐摩耗性の向上を図るためには、粗研削を行わない、あるいは、粗研削後に仕上げ研削を十分に行うこと等によって、ｈｃｐ相を形成させずに、ｆｃｃ相をそのまま維持することが重要である。
【００１１】
（ｆ）上記のとおり、ｆｃｃ相による摩耗の低減、さらに、ｈｃｐ相によるクラックの導入・進展の抑制が相俟って、超硬合金製エンドミルの耐欠損性が大幅に改善されることを新たに見出した。
以上、（ａ）〜（ｆ）に示される知見を得たのである。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  切れ刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切れ刃部は、結合相形成成分としてＣｏ：４〜１６質量％および硬質相形成成分としての炭化タングステンを含有する超硬合金製エンドミルにおいて、
微小部Ｘ線回折装置により、切れ刃すくい面、切れ刃逃げ面を構成する超硬合金表面のＸ線回折パターンを測定した場合、面心立方構造Ｃｏの（１１１）面ピークの強度をＩｆｃｃ（１１１）とし、また、稠密六方構造のＣｏの（１０１）面ピークの強度をＩｈｃｐ（１０１）とし、さらに、面心立方構造のＣｏとの含量に占める稠密六方構造のＣｏの含有割合を、
ｈｃｐ変態率
=Ｉｈｃｐ（１０１）／｛Ｉｆｃｃ（１１１）＋Ｉｈｃｐ（１０１）｝
で表した時に、
切れ刃すくい面については、ｈｃｐ変態率≧０．２、
また、切れ刃逃げ面については、ｈｃｐ変態率≦０．１、
をそれぞれ満たすことを特徴とする、高速切削加工ですぐれた耐折損性を発揮する超硬合金製エンドミル。
（２）  前記切れ刃部が、結合相形成成分および硬質相形成成分として、
Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、ＴｉおよびＺｒのうちのいずれか１種または２種以上を合計で０．１〜３質量％さらに含有する、前記（１）記載の高速切削加工ですぐれた耐折損性を発揮する超硬合金製エンドミル。」
を特徴とするものである。
【００１３】
本発明の超硬合金製エンドミルは、例えば、以下のような処理を施すことによって、切れ刃逃げ面、切れ刃すくい面のｈｃｐ変態率が本願発明で規定する数値範囲内となるようにｈｃｐ変態率を調整することができる。
【００１４】
まず、エンドミル径外周加工、フルート溝 加工終了後でのエンドミルを準備する。
このエンドミルを回転させながら、フルート溝部に粒度＃６００のＳｉＣ砥粒を用いてエアーブラスト処理を施す。
その後、外周切れ刃加工を施すが、最終仕上げ加工にあたっては、粒度＃１２００のダイヤモンド砥石を使用して、３０μｍ以上の取代を確保するようにする。
上記のような処理を行うことによって、切れ刃逃げ面については、ｈｃｐ変態率が０．１以下、また、切れ刃すくい面については、ｈｃｐ変態率が０．２以上の超硬合金製エンドミルを得ることができる。
なお、切れ刃逃げ面、切れ刃すくい面のｈｃｐ変態率は、その表面をＣｕＫα線を用いた微小部Ｘ線回折によって求めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の超硬合金製エンドミルは、少なくとも切れ刃部の結合相を構成するＣｏの結晶構造を、切れ刃すくい面についてはｈｃｐ変態率が０．２以上、また、切れ刃逃げ面についてはｈｃｐ変態率が０．１以下の結晶構造のもので形成しているので、切れ刃逃げ面は耐摩耗性が高められ、また、切れ刃すくい面はクラックの導入と進展が抑えられ、長期に亘って優れた耐欠損性が発揮されるのである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、本発明の超硬合金製エンドミルについて、実施例により具体的に説明する。
【実施例】
【００１７】
原料粉末として、いずれも０．５〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴｉＣ粉末およびＺｒＣ粉末を、表１に示される割合に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合し、減圧乾燥し、さらにバインダーと溶剤を加えて１時間混和した後、押出しプレスにて４〜２６ｍｍの範囲内の所定の直径を有する長尺成形体を形成し、これらの長尺成形体を、１．３Ｐａの真空雰囲気中、１３８０〜１４８０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持して焼結した後、前記所定温度に保持したまま、Ａｒを導入して雰囲気を圧力：６ＭＰａの加圧雰囲気として１時間保持し、その後冷却のＨＩＰ処理を施すことにより、３．３〜２１．０ｍｍの範囲内の所定の直径を有する長尺加圧焼結体を製造した。
【００１８】
これらの加圧焼結体から研削にて、切れ刃部がそれぞれ表１に示される形状および寸法に加工する際に、切れ刃すくい面および切れ刃逃げ面に対しては、粒度＃６００のＳｉＣ砥粒を用いたエアーブラスト処理および粒度＃１２００のダイヤモンド砥石を用いた３０μｍ以上の仕上研削加工処理を行い、本発明の超硬合金製エンドミル１〜９以下、実施例１〜９というを製造した。
【００１９】
比較のため、前記の加圧焼結体から通常の研削にて、切れ刃部がそれぞれ表１に示される形状および寸法に加工することにより、比較例の超硬合金製エンドミル１〜６以下、比較例１〜６というを製造した。
【００２０】
【表１】
2010207954.tif 000002
【００２１】
ついで、上記実施例１〜９および比較例１〜６の超硬合金製エンドミルの切れ刃逃げ面および切れ刃すくい面の結合相のＣｏに対し、ＣｕＫα線を用いて微小部Ｘ線回折を実施したところ、いずれも回折角：２θで、４４〜４５度（（１１１）面）にＣｏ・ｆｃｃを示すピークが現れると共に、４１〜４２度（（１０１）面）にもＣｏ・ｈｃｐを示すピークが現れた。
それぞれの結晶格子面のピーク強度Ｉｆｃｃ（１１１）およびＩｈｃｐ（１０１）を測定し、これらの値から、それぞれについてのｈｃｐ変態率を求めた。
この値を表２に示す。
【００２２】
【表２】
2010207954.tif 000003
【００２３】
つぎに、上記の各種エンドミルのうち、
被削材として、幅：４００ｍｍを有するＪＩＳ・ＳＫＤ１１（硬さ：ＨＲＣ６０）の板材を用い、表３に示される条件で、
ボール形状のエンドミルについては高速溝削り加工、
スクエア形状のエンドミルについては高速肩削り加工を行い、
エンドミルの切れ刃先端面の逃げ面摩耗幅が、それぞれ表３に示される使用目安とされる値に至るまでの切削長を測定し、これらの測定結果を表３に平均値で示した。
【００２４】
【表３】
2010207954.tif 000004
【００２５】
表２、表３の結果からも明らかなように、切れ刃逃げ面および切れ刃すくい面のｈｃｐ変態率が所定の数値範囲内にある本発明の超硬合金製エンドミルである実施例１〜９は、耐欠損性に非常に優れているのに対して、切れ刃逃げ面および切れ刃すくい面のｈｃｐ変態率が本発明で規定する範囲を外れる比較例１〜６は、耐欠損性に劣るものであることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の超硬合金製エンドミルは、少なくとも切れ刃部の結合相を構成するＣｏの結晶構造を、切れ刃すくい面についてはｈｃｐ変態率が０．２以上、また、切れ刃にげ面についてはｈｃｐ変態率が０．１以下の結晶構造のもので形成しているので、切れ刃にげ面は耐摩耗性が高められ、また、切れ刃すくい面はクラックの導入と進展が抑えられるため、例えば金型の高速切削加工に用いた場合にも、優れた耐欠損性を長期に亘って発揮するのであるから、切削加工の省エネ化、低コスト化に十分満足に対応することができるものである。