(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた耐欠損性および耐摩耗性を兼ね備えたサーメット製切削工具を提供する。【解決手段】ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相と、周期表４、５および６族金属の炭窒化物からなる硬質相と、にて構成される焼結合金６からなり、焼結合金６のすくい面２側の表面に、平均粒径５〜１００μｍのアルミナ粒子または立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子の少なくとも１種の点在粒子８が５〜２０面積％の割合で点在している切削工具１である。【選択図】図２
2010194669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相と、周期表第４、５および６族金属の炭窒化物からなる硬質相と、にて構成される焼結合金からなる切削工具であって、
前記焼結合金のすくい面側の表面に、平均粒径５〜１００μｍのアルミナ粒子または立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子の少なくとも１種が５〜２０面積％の割合で点在していることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
点在している粒子の高さの２０〜５０％の部分は前記すくい面の表面から前記焼結合金の内部に埋め込まれ、高さの５０〜８０％の部分は前記すくい面の表面から突出した形態で存在していることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐溶着性と切屑排出性に優れる切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結合金からなるスローアウェイチップにおいて、焼結合金の表面をブラスト加工して合金表面の性状を制御する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３では、超硬合金製ドリルまたはスローアウェイチップに対して、被覆層を成膜する前の洗浄処理として、ドリルの表面をブラスト処理することが開示されている。また、特許文献４では、切刃に微小ホーニングをつけるために、磁気研磨法にてホーニング処理をすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２―５３６１９４号公報
【特許文献２】特開２００７−００７７８０号公報
【特許文献３】特開平０９−２４１８２６号公報
【特許文献４】特開２０００−５２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されるブラスト処理条件では、焼結合金の表面における洗浄効果はあるものの、それ以上の効果はなかった。また、特許文献４に記載される微小ホーニングのための研磨加工条件では、切刃の微小除去はできるもののすくい面の性状を変えるものではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、焼結合金からなる切削工具のすくい面における表面性状を改良して、優れた切削性能を発揮できる切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切削工具は、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相と、周期表第４、５および６族金属の炭窒化物からなる硬質相と、にて構成される焼結合金からなり、前記焼結合金のすくい面側の表面に、平均粒径５μm〜１００μｍのアルミナ粒子または立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子の少なくとも１種が５〜２０面積％の割合で点在していることを特徴とする。
【０００８】
ここで、点在している粒子は高さの２０〜５０％の部分が前記すくい面の表面から前記焼結合金の内部に埋め込まれ、高さの５０〜８０％の部分が前記すくい面の表面から突出した形態で存在していることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具によれば、焼結合金の表面に点在する点在粒子が切削開始時点で切削液が充分に浸透しないときに切屑がすくい面に擦れて溶着するのを抑制できる。そして、切削が進むにつれて点在粒子が脱落してその跡がボイドとなり、このボイドにて表面積が増加し切削液による冷却効果が高められる。また切削液が保持されるので切屑の流れがスムーズになる。
【００１０】
ここで、前記点在する粒子の高さの２０〜５０％の部分は前記すくい面の表面から前記焼結合金の内部に埋め込まれ、高さの５０〜８０％の部分は前記すくい面の表面から突出した形態で存在していることが、点在する粒子が切削開始後、耐摩耗性の向上という点で望ましく、所望の時間で脱粒してすくい面における切削液との接触面積を増加させることができる点で望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の切削工具の概略斜視図である。
【図２】図１の切削工具においてすくい面を含む断面についての模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の切削工具について、その一例についての概略斜視図である図１、図１の切削工具のすくい面を含む断面についての模式図である図２を基に説明する。
【００１３】
図１の切削工具１は、略平板状で、主面がすくい面２と着座面（図示せず）を、側面が逃げ面４を、すくい面２と逃げ面４との交差稜線部が切刃５をなす。また、切削工具１は、図２に示すように、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相と、周期表第４、５および６族金属の炭窒化物からなる硬質相と、にて構成される焼結合金６からなる。そして、焼結合金６のすくい面２側の表面には、平均粒径５μm〜１００μｍのアルミナ粒子または立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子の少なくとも１種の点在粒子７が５〜２０面積％の割合で点在している。
【００１４】
上記構成によって、焼結合金６の表面に点在する点在粒子７が切削中には脱落してボイド８となり、このボイド８にて切削液が保持されるので切屑の流れがスムーズになる。また、切削を開始した時点では焼結合金６の表面に点在する点在粒子７によって焼結合金６の表面の全面に切屑が擦れることを防止できるので、焼結合金６の表面に溶着が発生することを抑制して、切削工具１のすくい面２の性能が劣化することを防止できる。
【００１５】
すなわち、点在粒子７の平均粒径が１００μｍよりも大きいと、切削を開始した直後に点在粒子７が脱落してしまう。容易に製造できることを考慮すると、点在粒子７の平均粒径は５μm〜１００μｍであることが望ましい。また、点在粒子７の存在割合が５面積％より少ないと点在粒子７の効果が乏しく、点在粒子７の存在割合が２０面積％を超えると点在粒子が脱粒した際に自身を研磨して切削工具１の摩耗量が増加する不具合が無視できなくなる。
【００１６】
ここで、点在粒子７は高さの２０〜５０％の部分（高さｔｉ）がすくい面２の表面から焼結合金６の内部に埋め込まれ、高さの５０〜８０％の部分（高さｔｏ）がすくい面２の表面から突出した形態で存在していることが、切削開始直後には点在粒子７によってすくい面２の全面に切屑が擦れることを防止できた後、点在粒子７は所望の時間で脱粒してすくい面２における切削液の保持力を高めることができる点で望ましい。
【００１７】
なお、本発明においては、焼結合金６として、超硬合金またはサーメットが好適に使用可能であるが、いずれもすくい面２の表面に所定の大きさのボイドが存在すること、加えて表面に結合相の染み出しがあることが望ましい。これによって、後述するブラスト処理によって焼結合金６のすくい面２の表面に所定の大きさ、比率の点在粒子７を存在させることができる。
【００１８】
また、焼結合金６を構成する硬質相の平均結晶粒径は１μｍ以下、特に０．５〜０．９μｍ、さらに０．７〜０．９μｍであることが、すくい面２の表面にボイド８が存在してもさほど耐摩耗性が低下せず切削工具１の耐摩耗性が維持できる点で望ましい。また、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相は総量が１０〜２０重量％の割合で含有されることが、すくい面２の表面にボイド８が存在してもさほど耐欠損性が低下せず切削工具１の耐欠損性が維持できる点で望ましい。
【００１９】
（製造方法）
本発明の焼結合金２からなる切削工具１を製造する方法について、焼結合金２としてＴｉ基サーメット（以下、サーメットと略す。）を用いた場合について説明する。まず原料粉末として、硬質相形成成分として、平均粒径は０．５〜２μｍのＴｉＣＮ粉末と、他の周期表第４、５および６族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の粉末、および平均粒径が０．３〜４μｍのＮｉおよびＣｏの少なくとも１種の粉末を所定の割合で添加する。
【００２０】
そしてこれらの秤量された粉末をボールミルなどによって混合した後、プレス成形、押出成形、射出成形などの公知の成形手法によって所定の切削工具形状に成形した後、焼成する。
【００２１】
焼成にあたっては、１００Ｐａ以下の真空中で１２５０℃までの昇温速度Ｒ１を５〜１５℃／分で昇温し、１２５０〜１４００℃までの昇温速度Ｒ２を２〜５℃／分で昇温し、１４００℃で昇温速度を切り替えて１４００℃から１５２０〜１５８０℃の焼成温度までは１〜７℃／分で昇温し、焼成温度に到達した後で不活性ガスを８００Ｐａ〜２０００Ｐａ導入した雰囲気で０．５〜１．５時間の保持を行った後に冷却するパターンとする。この焼成によって、サーメットの表面に所定の大きさ、比率のボイドが形成されるとともに、結合相の主成分であるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とする溶出相が染み出す。
【００２２】
そして、上記の方法によって作製されたサーメットに対して、すくい面側からブラスト加工を行う。このとき、サーメットの表面に点在粒子として埋め込まれるようにするために、ブラスト加工の条件はブラストの砥粒として、アルミナ粒子またはｃＢＮ粒子の少なくとも１種の点在粒子を構成する成分の粉末と炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金や炭窒化チタン（ＴｉＣN）を主成分とするＴｉ基サーメット等の焼結合金粉末を混合したものを用いる。砥粒の平均粒径は点在粒子構成成分の粒子が０．０５〜０．３ｍｍ、焼結合金粉砕粉末が０．０５〜０．３ｍmであることが望ましい。そして、噴霧圧力１．５ＭＰａ〜３．０ＭＰａ、望ましくは２．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａで、噴霧時間５〜６０秒の条件でブラスト加工を行う。さらに、この表面研磨加工に併せて、または別途切刃にホーニング加工を施して、本発明の切削工具を作製することができる。
【実施例】
【００２３】
原料粉末として、平均粒径０．５μｍのＴｉＣＮ粉末と、いずれも平均粒径が０．５〜２μｍのＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＭｏＣ粉末、ＭｎＣＯ３粉末、および平均粒径が２μｍのＣｏ粉末、Ｎｉ粉末またはＣｏとＮｉとの合金粉末を用い、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで湿式混合粉砕した。なお、上記平均粒径はマイクロトラック法で測定したものである。
【００２４】
次に、上記混合粉末を用いて、成形圧９８ＭＰａでＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状にプレス成形し、この成形体を１００Ｐａ以下の真空中で１２５０℃まで１２．５℃／分で昇温し、１２５０〜１４００℃までを表１に示す昇温速度Ｒ２で昇温し１４００℃から焼成温度までは５／分で昇温し、表１の焼成温度に到達した後で１時間の保持を行い、その後冷却する焼成パターンで焼成して、ＣＮＭＧ１２０４０８形状のサーメットを作製した。次に、得られたサーメットに対して、表２に示す加工条件により各試料を形成し切削工具とした。
【００２５】
得られた切削工具に対して、すくい面の表面について１０００倍で顕微鏡観察を行い、組織観察を行った。いずれも硬質相の平均粒径は１μｍ以下であった。また、表２に点在粒子の存在状態を示した。なお、点在粒子のサイズ測定については、１００×１００μｍの観察領域２箇所を画像解析にて測定し、その平均値を算出した。
【００２６】
次に、得られた試料について以下の条件で切削性能を評価した。
被削材：ＳＮＣＮ４３９
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：１．０ｍｍ
切削環境：湿式
評価項目：切削開始２０分の時点で切刃を観察して溶着の有無を確認するとともに、摩耗量が０．１５ｍｍに到達するまでの時間を評価した。
結果は表２に示した。
【００２７】
【表１】
2010194669.tif 000003
【００２８】
【表２】
2010194669.tif 000004
【００２９】
表１、２から明らかなように、従来の焼結合金粉砕粉末を混合せずにブラスト加工を行い焼結合金の表面に点在粒子が存在しない試料Ｎｏ．７、およびブラシ加工を行った試料Ｎｏ．６では、焼結合金の表面が変質して摩耗の進行が速かった。また、焼成後の焼結合金の表面にボイドや結合相の染み出しがなく、ブラスト加工によっても焼結合金の表面に点在粒子が存在しない試料Ｎｏ．４、または焼成温度が高すぎて焼結合金の表面状態が粗くなり、点在粒子の存在比率が２０面積％を超えてしまった試料Ｎｏ．５では、切削直後から切刃に溶着が見られ切削時間が短くなった。また、試料Ｎｏ．５においては切刃に欠損も見られた。また、ブラストに使用した砥粒の粒径が粗すぎて点在粒子の平均粒径１００μｍを超えてしまった試料Ｎｏ．８では、切削試験においては摩耗の進行が速かった。
【００３０】
これに対して、本発明に従い、すくい面の表面に平均粒径１００μｍ以下の点在粒子が５〜２０面積％の比率で存在している試料Ｎｏ．１〜３では、いずれも溶着もなく切屑の流れが良くて切削時間が長いものであった。
【符号の説明】
【００３１】
１      切削工具
２      すくい面
４      逃げ面
５      切刃
６      焼結合金
７      点在粒子
８      ボイド
【図１】
2010194669.tif 000005
【図２】
2010194669.tif 000006