(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金のボディと後処理被膜とからなる、鋼の旋削加工用の切削工具インサートであって、該被膜の合計厚みが２．０〜８．０μｍであり、
−  第１の最内層帯は少なくとも二つの層のＴｉＣＸＮＹＯＺからなり、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり、該最内層帯は合計厚みが０．７〜４．５μｍであり、
−  第２の多層帯は、合計で５〜３１層からなり、Ａｌ２Ｏ３及びＸ＋Ｙ＋Ｚ≦１であるＴｉＣＸＮＹＯＺの層からなり、
前記Ａｌ２Ｏ３−層は個々の層厚みが＜０．５μｍであり、前記ＴｉＣＸＮＹＯＺは個々の層厚みが０．０２〜０．１５μｍであり、前記第２の多層帯は１．０〜４．０μｍの合計厚みを有し、且つ
前記第２の多層帯が切刃線に沿ってすくい面と逃げ面とに向かって露出され、すくい面の露出ａが０．０３＜ａ＜０．９ｍｍであり、逃げ面の露出ｂが０．０２＜ｂ＜０．２ｍｍであり、且つａ＞ｂであり、
前記多層及び部分的な前記最内ＴｉＣＸＮＹＯＺ層帯が、切刃に沿って露出されることを特徴とする超硬合金のボディと後処理被膜とからなる、鋼の旋削加工用の切削工具インサート。
【請求項２】
前記最内層帯が、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ合計厚みが＜１．５μｍで＞０．１μｍであるＴｉＣＸＮＹＯＺの第１の層と、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり、０．４〜３．９μｍの柱状粒の厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの第２の層と、
含むことを特徴とする請求項１記載の切削工具インサート。
【請求項３】
前記最内層帯が、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ＜１．５μｍであるが＞０．１μｍの合計厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの第３の層、
である請求項２記載の切削工具インサート。
【請求項４】
前記最内層帯の厚みが、１．２〜４．０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の切削工具インサート。
【請求項５】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であるＴｉＣＸＮＹＯＺまたはそれらの組合せ物の１層または複数層の多層の最上部の最外層帯を特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の切削工具インサート。
【請求項６】
該被膜の合計厚みが４．０〜７．０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の切削工具インサート。
【請求項７】
超硬合金の基材は、
７〜１０.５ｗｔ％のＣｏ、
０.２〜１.６ｗｔ％の立方晶炭化物、及び
１.５〜３.５μｍの平均粒サイズの残部ＷＣ、
を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の切削工具インサート。
【請求項８】
超硬合金の基材は、
立方晶炭化物が枯渇し且つ表面から５〜５０μｍの直近距離の面で豊富な容量のバインダを含み、且つ
７.０〜１０.５ｗｔ％のＣｏ、周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素からなる４.０〜９.０ｗｔ％の立方晶炭化物、及び残部タングステン炭化物ＷＣと０.０１〜０.２ｗｔ％の範囲の含有量のＮとから成る基材組成を有する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の切削工具インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に耐磨耗性と靭性挙動とが大きな要求される鋼適用の機械加工用の被覆した超硬合金の切削工具インサートに関する。この工具は、特にステンレス鋼の旋削加工に適している。
【背景技術】
【０００２】
超硬合金の切削工具を鋼の機械加工に使用する場合は、工具は、粘着及び科学的摩耗、切削切刃のひび割れ及び破壊のような種々の機構によって摩耗する。ステンレス鋼の切削は、上記の摩耗機構に加えて、粘着摩耗が著しいので、特に困難な機械加工作業であると考えられている。ステンレス鋼の様に粘り付く材料は、切削作業の際に連続的な粘着及び引き裂きが生じた場合に、粘着摩耗が起こる。したがって、ステンレス鋼を機械加工するときは、たびたび工具寿命が短くなる。さらにその上、ステンレス鋼を高速度で機械加工するときは、切削切刃に伝播する熱エネルギはかなりのものとなり、工具切刃は部分的または全体的に塑性変形する。切削切刃のこの悪化モードは、塑性変形摩耗として既知である。耐塑性変形に対する大きな要求は、切刃の靭性に対する大きな要求とは明らかに対照的である。
【０００３】
基材上に、第１の厚みを有する第１の被覆層と、第２の厚みを有する第２の被覆層と、のそれぞれを交互に積層した異なる材料の第１と第２との被覆層からなる多層皮膜が既知である。この二つの層は、異なる結晶構造及び／または少なくとも異なる格子空間とを有する。このような技術の一例は、（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）Ｘの多層構造の結果となる短いＴｉＮ蒸着工程によって、Ａｌ２Ｏ３の成長が周期的に中断される場合であり、例えば、第１２回ヨーロッパＣＶＤコンファレンス、第８〜３４９ページを参照。イギリス特許第２０４８９６０Ａ号は、種々の組成の硬質材料からなる０.０２〜０.１μｍの交互の層の多重の多層被膜を開示する。米国特許第４,５９９,２８１号は、アルミニウム−ボロン混合酸化物及び例えばＴｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）のその他の酸化物層の交互の層の多層被膜を開示する。ＤｒｅｙｅｒとＫｏｌａｓｋａ、Ｍｅｔａｌｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ（Ｂｏｏｋ  ２７８）、英国ロンドン、（１９８２）、第１１２〜１１７頁は、Ａｌ−Ｏ−Ｎの多層を報告する。米国特許第４,９８４,９４０号において、Ｂｒｙａｎｔ等は、６.１〜６.５ｗｔ％のＣｏの超硬合金基材と、複数のアルミナ層から成る多層を重ねた被膜によって覆われたチタニウム端窒化物の基層を含む被膜と、からなる切削インサートを開示する。また、６〜８のアルミナ層を含む被膜を有する超硬合金の基材は、米国特許第５,７００,５６９号に請求される。国際出願第９９／５８７３８号は、硬質の耐磨耗性基材と、約５０の層のＣＶＤ多層とから成る工具を開示する。ヨーロッパ特許第Ａ１１３６３５号は、９.０〜１０.９ｗｔ％のコバルトを含む超硬合金の基材、及び中間温度ＣＶＤ（ＭＴＣＶＤ）蒸着したＴｉＣＮ層とαアルミナとＴｉＮまたはＴｉ（Ｃ、Ｎ）の合計７〜４１の層で構成される多層を含む被膜、から成る切削工具を請求する。また、ヨーロッパ特許第Ａ１２４５６９８号、ヨーロッパ特許第Ａ１２４５７００号、及びヨーロッパ特許第１２０９２５５号は、多層の被膜に関する。
【０００４】
例えば、工具と加工物との間の摩擦を最小にするために、機械的な後処理による被膜の平滑化が、ヨーロッパ特許第Ａ１２７４１６号、ヨーロッパ特許第Ａ２９８７２９号、ヨーロッパ特許第Ａ６９３５７４号、及びヨーロッパ特許第Ａ６８３２４４号に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】イギリス特許第２０４８９６０Ａ号
【特許文献２】米国特許第４,５９９,２８１号
【特許文献３】米国特許第４,９８４,９４０号
【特許文献４】米国特許第５,７００,５６９号
【特許文献５】国際出願第９９／５８７３８号
【特許文献６】ヨーロッパ特許第Ａ１１３６３５号
【特許文献７】ヨーロッパ特許第Ａ１２４５６９８号
【特許文献８】ヨーロッパ特許第Ａ１２４５７００号
【特許文献９】ヨーロッパ特許第１２０９２５５号
【特許文献１０】ヨーロッパ特許第Ａ１２７４１６号
【特許文献１１】ヨーロッパ特許第Ａ２９８７２９号
【特許文献１２】ヨーロッパ特許第Ａ６９３５７４号
【特許文献１３】ヨーロッパ特許第Ａ６８３２４４号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】第１２回ヨーロッパＣＶＤコンファレンス、第８〜３４９ページ
【非特許文献２】ＤｒｅｙｅｒとＫｏｌａｓｋａ、Ｍｅｔａｌｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ（Ｂｏｏｋ  ２７８）、英国ロンドン、（１９８２）、第１１２〜１１７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記摩耗様式を全て同時に耐えることができる切削工具インサートを提供することが、本発明の目的である。
【０００８】
先行技術の工具製品の欠陥を解消すること、及び高性能切削工具を提供することが、本発明の目的である。
【０００９】
交互のＡｌ２Ｏ３とＴｉＣＸＮＹＯＺとの複数層を機械的に後処理した多層を含む被膜を有する超硬合金の切削インサートことがこれらの要求に適応することが、驚くべきことに判明した。このインサートは、断続切削の際に優れた靭性挙動を提示、且つ粘着摩耗及び塑性変形に対して良好な耐性を提示する。
【００１０】
本発明は、さらに具体的には、立方晶炭化物を付加したＷＣ＋Ｃｏ基の超硬合金の基材、ＷＣ粒の特別な粒径範囲、ＷＣ＋Ｃｏの特別な組成範囲及び柱状ＴｉＣＸＮＹＯＺ層が続く等軸のＴｉＣＸＮＹＯＺの薄い最内層を含むこの超硬合金の基材上の被膜の特別な組成範囲、この等軸のＴｉＣＸＮＹＯＺの薄い層、ＴｉＣＸＮＹＯＺ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１）とＡｌ２Ｏ３との層の周期的変化を有する多層、及びＴｉＣＸＮＹ（Ｘ＋Ｙ≦１）の最外層、とに関する。切削切刃周囲の加工物に直接接触する領域内の少なくともこの非酸化物の最外層は、除去される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この超硬合金の基材の化学組成は、７〜１０.５ｗｔ％のＣｏ好ましくは８.０〜９.５ｗｔ％のＣｏ、Ｔａ、Ｎｂ及びＴｉの金属の立方晶炭化物或いは周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素の別の炭化物からなる０．２〜１.６ｗｔ％好ましくは０．４〜１.０ｗｔ％の立方晶炭化物、及び残部タングステン炭化物（ＷＣ）を含む。このＷＣの平均粒サイズは、１.５〜３.５μｍ好ましくは１.９〜２.１μｍである。
【００１２】
別の実施態様における超硬合金の基材は、立方晶炭化物が枯渇し、表面からの距離直近の面で豊富な容量のバインダとを含む。この表面から測定した距離は、立方晶炭化物が枯渇する終点までの５〜５０μｍである。この実施態様におけるこの組成は、７.０〜１０.５ｗｔ％のＣｏ、４.０〜９.０ｗｔ％の立方晶炭化物、残部タングステン炭化物（ＷＣ）を含む。この立方晶炭化物は、所定の微細組織構造物が例えば炭窒化物またはオキシ炭窒化物として言及されるようなＮ及びＯを実質的な量含むことができる。この立方晶炭化物は、好ましくはＴａ、Ｎｂ及びＴｉであるが、周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素の炭化物を含んでもよい。このＮ量は、０.０１〜０.２ｗｔ％の範囲にすべきである。
【００１３】
本発明に従う超硬合金の基材上に堆積させた硬質で耐磨耗性の耐熱被膜（図１）は、次の層を含む。
【００１４】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＹ＞ＸでありＺ＜０．２であり、最も好ましくはＹ＞０．８及びＺ＜０．２であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ合計厚みが＜１．５μｍであるが＞０．１μｍであり好ましくは０．１〜０．６μｍであるＴｉＣＸＮＹＯＺの第１の層（Ａ）。
【００１５】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＺ＝０、Ｘ＞０．３、Ｙ＞０．３最も好ましくはＸ＞０．５であり、０．４〜３．９μｍ好ましくは１．５〜３．０μｍの柱状粒の厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの第２の層（Ｂ）。
【００１６】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＹ＞Ｘ且つＺ＜０．２最も好ましくはＹ＞０．８且つＺ＝０であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ＜１．５μｍであるが＞０．１μｍ好ましくは０．２〜０．８μｍの合計厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの第３の層（Ｃ）。
【００１７】
第１の実施態様においてはこれらの層（Ａ、Ｂ、Ｃ）を含む。この層（Ｃ）は、第２の実施態様においては削除する。
【００１８】
層Ａ＋Ｂ＋Ｃの合計厚みは、０.７〜４.５μｍ好ましくは１.２〜４.０μｍである。好ましくは層Ａ及び層Ｃは、それぞれが層Ｂより薄い。
【００１９】
多層（Ｄ）は、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＣＸＮＹＯＺ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１）の層と、好ましくはκ−Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＮの層と、の交互の複数からなる。多層列の最内層と最外層は、連続するＡｌ２Ｏ３層である。この層の合計数は、ＴｉＣＸＮＹＯＺとＡｌ２Ｏ３との双方の層を含み、５〜１１層の間であり、好ましくは１１〜１５層である。Ａｌ２Ｏ３層は、個々の層厚が＜０．５μｍ好ましくは０.２〜０.５μｍである。ＴｉＣＸＮＹＯＺ層は、個々の層厚みが０.０１〜０.２μｍ好ましくは０.０２〜０.１５μｍである。この多層の合計厚みは、１.０〜４.０μｍ好ましくは１.５〜３.５μｍである。このＡｌ２Ｏ３層の粒径は、Ａｌ２Ｏ３層の厚みに等しいかそれ以下である。
【００２０】
最外層帯（Ｅ）は、ＴｉＣＸＮＹＯＺの１層、または連続するＴｉＣＸＮＹＯＺ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１）の数層或いはそれらの組合せの数層からなり、好ましくはＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＮの連続の３層である。この合計厚みは＜２.０μｍであるが＞０.１μｍであり、好ましくは０.２〜１.０μｍである。
【００２１】
これらの層Ａ〜Ｅの合計厚みは、２.０〜８.０μｍ好ましくは４.０〜７.０μｍである。
【００２２】
この被膜の最外層は、切刃の周辺領域はすくい面の切屑接触と、逃げ面上の加工物との切屑接触とに相当するので、切刃の周囲でなくなる。最も好ましくは、この被覆しない領域は逃げ面上の１次ランドに相当するが、この場合は、図２−Ｂで定義した点からの距離でこの被膜が欠落するような形状で１次ランドが間近に存在し、この図はすくい面「ａ」と逃げ面「ｂ」とのインサート表面に対して透視的に見た垂直面を示し、即ち、すくい面上の露出は「ａ」であり、逃げ面上の露出は「ｂ」である。これらの距離は、インサート形状及びインサートの大きさ等に依存するが、すく面上で好ましくは０.０３＜ａ＜０.９ｍｍに相当し、且つ１次ランドの存在または不在に依存し０.０２＜Ｂ＜０.２ｍｍに相当し、ａ＞ｂであり、好ましくはａ＞１．５ｂである。一つの実施態様においては、層Ｅは欠落させる。別の実施態様においては、層Ｄ及びＥの双方がこの領域のこの部分から除去される。
【００２３】
切刃線での最外層（Ｅ）の除去は、切刃線に沿ってＡｌ２Ｏ３層を露出させる。この切刃線は切削工具インサートの切刃の研摩部分として規定される。処理しない切刃線が図２−Ａに図示され、且つ処理後の切刃線が図２−Ｂ及び図２−Ｃに図示される。非酸化物の頂部層及び多層部分だけが除去されることが好ましい。しかしながら、ＴｉＣＸＮＹＯＺ層（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）は、切れ刃線の重要でない部分に目視することができてもよい（図２−Ｃ）。
【発明の効果】
【００２４】
結論として、上記実施例の結果から、超硬合金の基材に所定の組成物を組合せることによって、超硬合金の基材に所定の組成物と、具体的な厚みを有する多層積層した被膜の選択と、特別な切刃処理と、を組合せることによって、工具インサートは優れた切削性能を作り出すことを実証したことを主張することができる。この優れた切削性能は、導入部に記載するように正反対の特性になることと信じられてきたことが組合すことである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明にしたがう被膜の横断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、ＡはＴｉＮであり、Ｂは柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）であり、ＣはＴｉＮであり、Ｄは多層（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＣＸＮＹＯＺ）６Ａｌ２Ｏ３であり、且つＥはＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮである。
【図２−Ａ】図２−Ａは、後処理なしの切刃の横断面の模式図である。
【図２−Ｂ】図２−Ｂは、本発明にしたがう後処理をした切刃の横断面の模式図であり、最外層被膜Ｅを除去したところである。
【図２−Ｃ】図２−Ｃは、本発明にしたがう後処理をした切刃の横断面の模式図であり、最外層被膜Ｅ及び多層（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＣＸＮＹＯＺ）６Ａｌ２Ｏ３を除去したところである。
【図３】図３は、先行技術の後処理を行った切刃の横断面の模式図である。
【図４】図４は、本発明にしたがう切刃を後処理をしたＳＥＭ写真である。
【図５】図５は、厚い個々のアルミナ層（インサートＤ）を有する実例の後処理した切刃のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は上記被覆切削工具インサートの製造方法に関し、この切削工具インサートは、１.６ｗｔ％以下の量の立方晶の炭化物を含むＷＣ−Ｃｏ基の超硬合金ボディからなり、７〜１０.５ｗｔ％のＣｏ好ましくは８.０〜９.５ｗｔ％のＣｏ範囲のＷＣ−Ｃｏ及び０.２〜１.６ｗｔ％の範囲の立方晶の炭化物量の組成を有し、且つ残部がＷＣで作られている。平均ＷＣ粒径は、１.５〜３.５μｍの範囲にあることが分かった。この超硬合金ボディは、粉末混合、ボールミル、吹き付け乾燥、本発明にしたがう焼結が引き続き行われる幾つか圧縮方法によって主に製造される。
【００２７】
別の実施態様においては、超硬合金の基材は、枯渇した立方晶炭化物と表面近くで容量が豊富なバインダとを低濃度の窒素を添加した後、真空中で焼結するような方法で作られる。表面からの測定距離は、立方晶炭化物が枯渇する終点までの５〜５０μｍとする必要がある。この実施態様においては、化学組成は、７.０〜１０.５ｗｔ％のＣｏ、４.０〜９.０ｗｔ％の立方晶炭化物、及び残部タングステン炭化物（ＷＣ）からなる。この立方晶炭化物は、所定の微細組織構造物が、例えば炭窒化物またはオキシ炭窒化物として言及できるように、相当量のＮとＯとを含有することができる。この立方晶炭化物は、好ましくはＮｂ、Ｔａ及びＴｉであるが、周期律表のＩＶｂ、ＶｂまたはＶＩｂ族の元素からなる立方晶炭化物を含むことができる。基材中のＮの量は、０.０１〜０.２ｗｔ％の範囲にする必要がある。
【００２８】
その後、ボディは、次の被膜で被覆される。
【００２９】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＹ＞ＸでありＺ＜０．２であり、最も好ましくはＹ＞０．８及びＺ＝０であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ合計厚みが＜１．５μｍであるが＞０．１μｍであるＴｉＣＸＮＹＯＺの第１の（最内）層（Ａ）であり、既知の化学蒸着法ＣＶＤを使用する。
【００３０】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＺ＝０、Ｘ＞０．３、且つＹ＞０．３であり、０．４〜３．９μｍ好ましくは１．５〜３．０μｍの柱状粒の厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの層（Ｂ）であり、好ましくは中程度の温度のＣＶＤ、ＭＴＣＶＤ技法を使用する（７００〜９００℃の温度範囲でこの層の形成のために炭素と窒素の源としてアセトニトリルを使用する）。精確な条件は、使用する装置の形状の所定範囲に依存するが、当業者の範囲内にある。
【００３１】
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１であり好ましくはＹ＞Ｘ且つＺ＜０．２最も好ましくはＹ＞０．８且つＺ＝０であり、＜０．５μｍの大きさの等軸粒を有し、且つ＜１．５μｍであるが＞０．１μｍの合計厚みを有するＴｉＣＸＮＹＯＺの層（Ｃ）であり、公知のＣＶＤ法を使用する。この層（Ｃ）は第２の実施態様のときには削除される。
【００３２】
層Ａ＋Ｂ＋Ｃの合計厚みは、０.７〜４.５μｍ好ましくは１.２〜４.０μｍである。好ましくは層Ａ及び層Ｃは、それぞれが層Ｂより薄い。
【００３３】
多層（Ｄ）は、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＣＸＮＹＯＺ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１）の層と、好ましくはκ−Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＮの層と、の交互の複数からなり、公知のＣＶＤ法を使用する。多層列の最内層と最外層は、連続するＡｌ２Ｏ３層である。この層の合計数は、ＴｉＣＸＮＹＯＺとＡｌ２Ｏ３との双方の層を含み、５〜１１層の間であり、好ましくは１１〜１５層である。Ａｌ２Ｏ３層は、個々の層厚が＜０．５μｍ好ましくは０.２〜０.５μｍである。ＴｉＣＸＮＹＯＺ層は、個々の層厚みが０.０１〜０.２μｍ好ましくは０.０２〜０.１５μｍである。この多層の合計厚みは、１.０〜４.０μｍ好ましくは１.５〜３.５μｍである。このＡｌ２Ｏ３層の粒径は、Ａｌ２Ｏ３層の厚みに等しいかそれ以下である。
【００３４】
好ましくは、最外層帯（Ｅ）は、ＴｉＣＸＮＹＯＺの１層、または連続するＴｉＣＸＮＹＯＺ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦１）の数層或いはそれらの組合せの数層からなり、公知のＣＶＤ法を使用する。この合計厚みは＜１．５μｍである。
【００３５】
これらの層Ａ〜Ｅの合計厚みは、２.０〜８.０μｍである。
【００３６】
切刃に沿って多層を露出させるために、被膜は、ブラシ、ブラスト、研削またはそれらの組合せ作業によって機械的に後処理され、それぞれの切屑と加工物とが接触するすくい面と逃げ面上の領域が後処理される。
【００３７】
好ましい方法においては、ＳｉＣを含む二つのナイロンブラシを取付て、且つ一つのブラシを主にすくい面をブラシがけし、もう一つが主に逃げ面をブラシがけするように位置出しして、インサートの逃げ面とすくい面で所望の特性を達成した。
【実施例】
【００３８】
次のインサートと実施例は本発明の利点を実証するために選択された。これらの実施例を表１に要約する。
【００３９】
提示されたインサートは、各実施例において個々の条件で試験された。
【００４０】
インサートＡ
８．７５ｗｔのＣｏ、１．１７ｗｔ％のＴａ、０．２９ｗｔ％のＮｂ、及び２．０μｍの平均ＷＣ粒径を有するＷＣ残部でなる化学組成を有する本発明にしたがう超硬合金の旋削加工用のインサートは、０．５μｍのＴｉＮ（最内層）と、２．２μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、０．５μｍの等軸ＴｉＮと、２５０ｎｍ厚みのκＡｌ２Ｏ３層と８０Ｎｍ厚みのＴｉＮ層とを有する２．２μｍの（κＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）６κＡｌ２Ｏ３の多層と、０．５μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮの最外層と、で被覆された。この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．１ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとにすくい面と逃げ面とに沿って除去された。
【００４１】
インサートＢ
１０．５ｗｔのＣｏ、１．１６ｗｔ％のＴａ、０．２８ｗｔ％のＮｂ、及び１．７μｍの平均粒径でなるＷＣ残部を有する超硬合金の市販の旋削加工用のインサートは、０．５μｍの等軸のＴｉＮ最内層と、４．０μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、１．０μｍのκＡｌ２Ｏ３と、０．５μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮの最外層と、で被覆された。この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．０２５ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるよう切刃沿って従来技術にしたがって除去された。
【００４２】
インサートＣ
９．１５ｗｔのＣｏ、１．１７ｗｔ％のＴａ、０．２９ｗｔ％のＮｂ、及び１．７μｍの平均ＷＣ粒径を有するＷＣ残部でなる化学組成を有する超硬合金の旋削加工用のインサートは、０．５μｍのＴｉＮ（最内層）と、２．２μｍの柱状ＴｉＣＮと、１．８μｍの（κＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）５κＡｌ２Ｏ３の多層と、０．５μｍのＴｉＮの最外層と、で被覆された。この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．０２５ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるよう切刃沿って従来技術にしたがって除去された。
【００４３】
インサートＤ
インサートＣと同一の基材が、０．５μｍのＴｉＮ（最内層）と、２．３μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、１．９μｍの（κＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）３κＡｌ２Ｏ３の多層と、０．５μｍのＴｉＮの最外層と、で被覆された。この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．０２５ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるよう切刃沿って従来技術にしたがって除去された。
【００４４】
インサートＥ
インサートＣと同一の基材が、０．５μｍの等軸のＴｉＮ最内層と、２．２μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、１．５μｍのκＡｌ２Ｏ３と、０．５μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮの最外層と、で被覆された。最外層被膜は、ａ＝０．０２５ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるよう切刃沿って従来技術にしたがって除去された。
【００４５】
インサートＦ
７．５ｗｔのＣｏ、２．７２ｗｔ％のＴａ、０．４４ｗｔ％のＮｂ、１．８３ｗｔ％のＴｉ、０．０９ｗｔ％のＮ、及び２．０μｍの平均ＷＣ粒径のＷＣ残部を有し、且つ豊富なバインダ相及び表面から２６μｍが立方晶炭化物のない領域でなる超硬合金の旋削加工用のインサートは、０．５μｍのＴｉＮ（最内層）と、２．２μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、０．５μｍの等軸ＴｉＮと、２．２μｍの（κＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）６κＡｌ２Ｏ３の多層と、０．５μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮの最外層と、で被覆された。
【００４６】
この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．１ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるようすくい面と逃げ面とに沿って除去された。
【００４７】
インサートＧ
７．５ｗｔのＣｏ、２．７２ｗｔ％のＴａ、０．４４ｗｔ％のＮｂ、１．８３ｗｔ％のＴｉ、０．０９ｗｔ％のＮ、及び２．０μｍの平均ＷＣ粒径のＷＣ残部を有し、且つ豊富なバインダ相及び表面から２６μｍが立方晶炭化物のない領域でなる超硬合金の旋削加工用のインサートは、０．５μｍの等軸ＴｉＮの最内層と、７．５μｍの柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）と、１．２μｍのκＡｌ２Ｏ３と、０．５μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮの最外層と、で被覆された。
【００４８】
この被膜は、切刃に沿って、ＳｉＣ粒子を含むナイロンブラシで後処理された。最外層被膜は、ａ＝０．０２５ｍｍとｂ＝０．０５ｍｍとになるようヨーロッパ特許第Ａ６９３５７４に開示するように除去された。
【００４９】
実施例１
ＡとＢとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：棒材の軸方向と面方向の旋削加工
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：２２５ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／回転    切り込み深さ：２．０ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４０８−ＭＭ
結果：            工具寿命（分）
インサートＡ：（本発明）    ｃａ１０
インサートＢ：（先行技術）  ｃａ６
【００５０】
論評：工具寿命の判断基準は、切削切れ刃線の最大逃げ面摩耗が０．３ｍｍであった。
この摩耗は、局部的な塑性変形により不規則に発達する。この実施例は、塑性変型の耐性に改良が見られた。
【００５１】
実施例２
ＡとＢとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：組立て部品の断続切削
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：１６０ｍ／分
送り速度：０．２〜０．３ｍｍ／回転
切り込み深さ：０．５〜１．５ｍｍ
インサート形式：ＳＮＭＧ１２０４１２−ＭＲ
結果：            工具寿命（分）
インサートＡ：（本発明）    ８．２
インサートＢ：（先行技術）  ４．２
【００５２】
論評：この試験の摩耗は、逃げ面摩耗、熱的な割れ、欠落であった。工具寿命の決定基準は、欠落すなわち切刃靭性である。結論として、その他の摩耗様式の上記特性の組合せにおいて、改良された切刃靭性が見られた。
【００５３】
実施例３
ＡとＢとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：鋳造リングの連続切削
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：１１０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／回転
切り込み深さ：３．５ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４１２−ＭＲ
結果：            工具寿命（分）
インサートＡ：（本発明）    １８．６
インサートＢ：（先行技術）  １２．４
【００５４】
論評：この試験の基準は、逃げ面摩耗または切刃損傷を過剰に示さない６．２分の切断の合計時間で起こる全事項による加工である。臨界摩耗基準は、組合せた逃げ面摩耗と塑性変形とである。
【００５５】
本発明にしたがうインサートは、これらの観点から改良が示された。
【００５６】
実施例４
ＡとＢとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：ハウジングの連続切削
加工物：２相ステンレス鋼、ＳＳ２４７７
切削速度：１１０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／回転
切り込み深さ：１．３５ｍｍ
インサート形式：ＷＮＭＧ８０４１２−ＭＲ
結果：            工具寿命（分）
インサートＡ：（本発明）    ４６
インサートＢ：（先行技術）  ２４
【００５７】
論評：この試験は、先行技術に対して明確な改良を示した。しかしながら、この実施例においては臨界摩耗を決定すること困難であるが、すくい面及び切刃靭性に及ぼす逃げ面摩耗、剥離の組合せとして記載することができる。
【００５８】
実施例５
ＡとＢとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：鋳物の断続切削
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：１５０〜２００ｍ／分
送り速度：０．１〜０．１５ｍｍ／回転
切り込み深さ：２．０ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４１２‐ＰＲ
結果：            工具寿命（事項）
インサートＡ：（本発明）    ７
インサートＢ：（先行技術）  ２
【００５９】
論評：この試験は、主摩耗基準がこの要求する適用においては切刃靭性であるので、靭性の改良が示された。
【００６０】
実施例６（具体例）
ＣとＤとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：棒の面切削
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：１４０ｍ／分
送り速度：０．３６ｍｍ／回転
切り込み深さ：最大４ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４０８‐ＭＭ
結果：            摩耗パターン
インサートＣ：（参照例）    すくい面に限定された剥離（図４）
インサートＤ：（参照例）    すくい面の広範囲に広がる剥離（図５）
【００６１】
論評：この試験は、主摩耗基準がこの要求する適用においては切刃靭性であるので、靭性の改良が示された。
【００６２】
実施例７（具体例）
ＣとＥとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：面及び長さ方向を組合せた旋削加工
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｔｉ
切削速度：１００〜１２０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／回転
切り込み深さ：２．０ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４０８‐ＭＭ
結果：            切削外側の合計損傷切刃
インサートＣ：（参照例）    １１．５ｍｍ
インサートＤ：（先行技術）  １４．７ｍｍ
【００６３】
論評：主摩耗は、切削深さのノッチ摩耗と、切削における切刃部の外側の欠落である。
【００６４】
実施例８（具体例）
ＣとＥとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：面及び長さ方向を組合せた旋削加工
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３０４Ｌ
切削速度：２２５ｍ／分
送り速度：０．３／回転
切り込み深さ：２．０ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４０８‐ＭＭ
結果：            工具寿命（分）
インサートＣ：（参照例）    １８
インサートＥ：（先行技術）  １３
【００６５】
論評：工具寿命の基準は、切削切れ刃線の最大逃げ面摩耗の０．３ｍｍであった。この摩耗は、局部的な塑性変型のために不規則に発達した。この実施例では薄い多層被膜が、この作業においては先行技術と本発明にしたがう被膜と比較して塑性変形の抵抗が付加されることが示された。
【００６６】
実施例７を考慮すると、この例は、これらの正反対の特性に改良が示された。
【００６７】
実施例９
ＦとＧとのインサートは、旋削加工操作によって試験をした。
操作：鍛造した構成材の連続切削
加工物：オーステナイトステンレス鋼、ＡＩＳＩ３１６Ｌ
切削速度：２００ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／回転
切り込み深さ：２．０ｍｍ
インサート形式：ＣＮＭＧ１２０４１６‐ＭＭ
結果：            工具寿命（ｐｃｓ）
インサートＦ：（本発明）    ３２
インサートＧ：（先行技術）  １９
【００６８】
論評：臨界摩耗基準は、この試験においては組み合わされた逃げ面摩耗と塑性変形であった。本発明にしたがうインサートは、これらの観点において改良が示された。
【００６９】
表１−Ａ
Ａ              Ｂ                Ｃ               Ｄ      
本発明          先行技術          本発明外         本発明外    
基材
Co/Ta/Nb(wt%)  8.75/1.17/0.29  10.5/1.16/0.28  9.15/1.17/0.29  9.15/1.17/0.29
Ti/N(wt%)           -/-             -/-               -/-              -/-      
被膜                                                                            
Ti/N（最内層）     0.5μｍ       0.5μｍ            0.5μｍ         0.5μｍ     
Ti(C,N)            2.2μｍ       4.0μｍ            2.2μｍ         2.3μｍ     
TiN                0.5μｍ         −                 −              −        
(Al2O3/TiN)XAl2O3   2.2μｍ,X=6   1.0μｍ            1.8μｍ,X=5     1.9μｍ,X=3又は固体Al2O3                     固体Al2O3 
TiN+TiC+TiN        0.5μｍ       0.5μｍ            0.5μｍ         0.5μｍ     
後処理             本発明        先行技術            先行技術       先行技術    
結果
1塑性変形         10分          6分                                           
（工具寿命）
2組合せ摩耗       8.2分         4.2分                                         
（工具寿命）
3靭性と耐磨耗性   18.6分        12.4分                                        
（工具寿命）
4靭性と粘着       46分          24分                                          
（工具寿命）
5靭性             7項           2項                                           
（項数）
6剥離                                               限定           広範囲      
7切刃靭性                                           11.5mm                     
(損傷長さ)
8塑性変形                                           18分                      
（工具寿命）
9逃げ面摩耗と
塑性変形（項数）                                                              
【００７０】
表１−Ｂ
Ｅ               Ｆ             Ｇ         
先行技術          本発明         先行技術     
基材
Co/Ta/Nb(wt%)  9.15/1.17/0.29   7.5/2.72/0.44   7.5/2.72/0.44  
Ti/N(wt%)           -/-           1.83/0.09       1.83/0.09    
被膜
Ti/N（最内層）     0.5μｍ          0.5μｍ        0.5μｍ      
Ti(C,N)            2.2μｍ          2.2μｍ        7.5μｍ      
TiN                  −             0.5μｍ           −        
(Al2O3/TiN)XAl2O3  1.5μｍ          2.2μｍ,X=6    1.2μｍ      
又は固体Al2O3      固体Al2O3                       固体Al2O3 
TiN+TiC+TiN        0.5μｍ          0.5μｍ        0.5μｍ      
後処理             先行技術         本発明         先行技術     
結果
1塑性変形                                                      
（工具寿命）
2組合せ摩耗                                                     
（工具寿命）
3靭性と耐磨耗性                                                 
（工具寿命）
4靭性と粘着                                                      
（工具寿命）
5靭性                                                             
（項数）
6剥離                                                              
7切刃靭性         14.7mm                                           
(損傷長さ)
8塑性変形         13分                                             
（工具寿命）
9逃げ面摩耗と                      32項          19項              
塑性変形（項数）                                                    
【符号の説明】
【００７１】
Ａ    ＴｉＮ
Ｂ    柱状Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）
Ｃ    ＴｉＮ
Ｄ    多層（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＣＸＮＹＯＺ）６Ａｌ２Ｏ３
Ｅ    ＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮ
【図１】
0005529771.tif 000002
【図２−Ａ】
0005529771.tif 000003
【図２−Ｂ】
0005529771.tif 000004
【図２−Ｃ】
0005529771.tif 000005
【図３】
0005529771.tif 000006
【図４】
0005529771.tif 000007
【図５】
0005529771.tif 000008