(57)【要約】  本発明は、焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールを処理する方法に関する。ここでは、切削ツールに、１００℃以上の温度にてショットピーニングが行われる。切削ツールは、典型的には、すくい面と、フランク面と、それらの間の切削エッジと、を含む。当該ショットピーニングは、少なくとも切削ツールのすくい面に行われる。本発明はまた、当該方法にて処理する切削ツールにも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールを処理する方法であって、前記切削ツール（１）に、１００℃以上の温度にて、好ましくは、２００℃以上の温度にて、より好ましくは、２００℃及び４５０℃の間の温度にてショットピーニングが行われる、方法。
【請求項２】
前記切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含み、前記ショットピーニングは、少なくとも前記すくい面（２）に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記切削エッジの少なくとも一部のＥＲは、１０μｍ及び５０μｍの間、好ましくは、２０μｍ及び４０μｍの間にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記焼結炭化物及び前記サーメットは、結合金属相にある硬質成分からなり、前記焼結炭化物又は前記サーメットにおける前記結合金属相の含有量は、１から３０の容量％、好ましくは、３から２５の容量％である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される１つ又はそれ以上の金属元素を少なくとも８０重量％含む合金である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される１つ又はそれ以上の金属元素を含む合金である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記切削ツールには、コーティングが提供され、前記コーティングの厚さは、２から２０μｍである、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記コーティングは、ＣＶＤコーティング又はＰＶＤコーティングであり、好ましくは、前記コーティングは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、及びＺｒＣＮから選択される１つ又はそれ以上の層を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ショットピーニングは、ＺｒＯ２、スチール、又は焼結炭化物のビーズを含むピーニング媒体を用いて行われる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ショットピーニングは、平均直径が７０から１５０μｍであるピーニング媒体を用いて行われる、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ショットピーニングは、加熱された切削ツールに行われる方法であって、前記ショットピーニングの前に、前記切削ツールを加熱することを含む、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記切削ツールの少なくとも一部位にショットブラスティングを行うことをさらに含む、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ショットブラスティングは、前記ショットピーニングに続いて行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ショットブラスティング及び前記ショットピーニングは、前記切削ツールの同じ部位に行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結炭化物は、Ｃｏの結合相、好ましくは、前記焼結炭化物における、３から２０重量％のＣｏの結合相を有し、前記焼結炭化物は、Ｃｒを、好ましくは、０．０３から０．３５のＣｒ／Ｃｏ重量比にて含む、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記焼結炭化物は、Ｍ７Ｃ３炭化物を含む、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ≦０重量％、又は、−０．３０重量％％≦ＳＣＣ≦−０．１６重量％の、準化学量論的な炭素含有量（ＳＣＣ）を有する、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記焼結炭化物は、−０．２８重量％≦ＳＣＣ≦−０．１７重量％の準化学量論的な炭素含有量（ＳＣＣ）を有し、イータ相をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれか一項にしたがって処理された、金属切削アプリケーション用の切削ツール。
【請求項２０】
焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールであって、前記切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含み、前記すくい面にて測定したビッカース硬度は、バルクにて測定したビッカース硬度よりも、少なくとも２５ＨＶ１００高く、好ましくは、３０ＨＶ１００高く、より好ましくは、４０ＨＶ１００高く、前記硬度は、４回の平行測定の平均値である、切削ツール。
【請求項２１】
前記切削ツールは、コーティングを含み、前記硬度を測定したエリアにおける前記コーティングの厚さは５μｍ未満である、請求項２０に記載の切削ツール。
【請求項２２】
焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールであって、前記切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含み、前記すくい面にて測定した残留応力は、ＲＳ（オリジナル）であり、大気圧及び４００℃での１０分間の熱処理後に測定した残留応力は、ＲＳ（熱処理済み）であり、ＲＳ（熱処理済み）／ＲＳ（オリジナル）の関係は、≧９２％、好ましくは、≧９５％、より好ましくは、≧９７％である、切削ツール。
【請求項２３】
前記基板は、ＷＣを含む焼結炭化物製である、請求項２２に記載の切削ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールを処理する方法に関する。ここでは、切削ツールに、高い温度にてショットピーニングが行われる。本発明はまた、高い温度にてショットピーニングが行われた切削ツールにも関する。
【背景技術】
【０００２】
金属切削アプリケーション用の切削ツールは、一般的に、サーメット又は焼結炭化物の基板からなる。その基板はしばしば、切削ツールの寿命及び性能の向上のために、耐摩耗コーティングが施される。切削ツールをさらに改善するには、ウェットブラスティング、ドライブラスティング、エッジブラッシング、及び／又はポリッシングなどを含む、後処理とも時に呼ばれる工程にて切削ツールを処理することが知られている。これらのプロセスは、典型的には、切削ツールの表面粗さ、及び／又は、基板及び／又はコーティングにおける残留応力を変える。
【０００３】
焼結炭化物にショットピーニングを行うことによる効果は、ワン（Ｗａｎｇ）氏らによる、「タングステン焼結炭化物の残留応力及び微細構造におけるショットピーニングの効果（Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｓｈｏｔ  ｐｅｅｎｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｓｔｒｅｓｓｅｓ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｃａｒｂｉｄｅ）」、材料と設計（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）９５、２０１６年、１５９から１６４ページ、に説明されている。ここでは、Ｃｏ及びＷＣの双方において、圧縮残留応力が表層に生じていることが示されている。
【０００４】
切削ツールの寿命及び性能を改善し、製造時間を短縮し、破損した切削ツールによる不良のリスクを減らす必要が継続的にある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、金属切削アプリケーションにおける摩耗に対する耐性が改善された切削ツールを作る方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、切削エッジでのコーティングの欠けに対する耐性が高いミリングツールを作る方法を提供することである。
【０００６】
これらの目的の少なくとも１つは、請求項１に記載の方法と、請求項２０及び請求項２２に記載の切削ツールと、により達成される。好ましい実施形態が、従属請求項に提示される。
【０００７】
本発明は、焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールを処理する方法に関する。ここでは、切削ツールに、１００℃以上の温度にて、好ましくは、２００℃以上の温度にて、より好ましくは、２００℃及び４５０℃の間の温度にてショットピーニングが行われる。ショットピーニングが行われる基板の部位は、当該温度となる。切削ツールをショットピーニングにて、それが加熱されている際に処理することは、切削におけるその寿命をのばすことが、思いがけなく見つかっている。
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールに、１５０から２５０℃の間の温度にて、好ましくは、１７５から２２５℃の間の温度にてショットピーニングが行われる。
【０００９】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールに、３００から６００℃の間の温度にて、好ましくは、３５０から５５０℃の間の温度にて、より好ましくは、４５０から５５０℃の間の温度にてショットピーニングが行われる。
【００１０】
本発明では、ショットピーニングは、高い温度にて行われる。この温度はここでは、ショットピーニングが行われる材料（切削ツールの部位）にショットピーニングが行われている際の温度として画定される。いくつかの方法を使用して、切削ツール部位を高い温度にできる。そのような方法の例としては、誘導加熱、抵抗加熱、加熱面／オーブンでの予備加熱、レーザー加熱などが挙げられる。切削ツールは代替的に、ショットピーニングステップの前の個別のステップにて加熱できる。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールは、すくい面と、フランク面と、それらの間の切削エッジと、を含む。当該ショットピーニングは、少なくともすくい面に行われる。すくい面でのピーニングは、切削作業中に、作業材料がすくい面にて切削ツールに当たり、基板に作用するピーニング中のメカニズムがしたがって、基板の関連する面積又は体積にて適用される、という点において好適である。ショットピーニングをすくい面に適用することは、多くの切削ツールのジオメトリに対して、これは、いくつかの切削エッジを同時に処理することを暗示するため、さらに好適である。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、当該切削エッジの少なくとも一部のＥＲは、１０μｍ及び５０μｍの間、好ましくは、２０μｍ及び４０μｍの間にある。本方法にしたがって作られた切削ツールは、このＥＲを有する切削ツールにおいて良好に機能する、ということが顕著に示されている。
【００１３】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物又はサーメットにおける結合金属相の含有量は、１から３０の容量％、好ましくは、３から２５の容量％である。結合相の含有量は、十分に高くなり、タフな性質の切削ツールを提供する。結合金属相の含有量は、好ましくは、３０容量％を超えず、好ましくは、２５容量％を超えない。結合相の含有量が過剰に高いと、切削ツールの硬度及び耐摩耗性を損なうこととなる。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される１つ又はそれ以上の金属元素を少なくとも８０重量％含む合金である。
【００１５】
本発明の１つの実施形態では、結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される、好ましくは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＴａから選択される、最も好ましくは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＣｒから選択される、１つ又はそれ以上の金属元素を含む合金である。
【００１６】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールには、コーティングが提供される。コーティングは、カラー層又は耐摩耗コーティングとすることができる。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、コーティングの厚さは、２から２０μｍ、好ましくは、５から１０μｍである。
【００１８】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、ＺｒＯ２、スチール、又は焼結炭化物のビーズ、好ましくは、ＺｒＯ２のビーズを含むピーニング媒体を用いて行われる。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、平均直径が７０から１５０μｍであるピーニング媒体を用いて行われる。ビーズが過剰に大きいと、切削エッジが破損するリスクが高まる。ビーズが過剰に小さいと、媒体から基板に伝わるエネルギー及び衝撃が小さくなる。
【００２０】
本発明の１つの実施形態では、コーティングは、化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ又はＣＶＤ）コーティング又は物理気相蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ又はＰＶＤ）コーティングであり、好ましくは、当該コーティングは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、及びＺｒＣＮから選択される１つ又はそれ以上の層を含む。コーティングは、好ましくは、ＴｉＣＮ層と、Ａｌ２Ｏ３層と、を含むＣＶＤコーティングである。
【００２１】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、加熱された切削ツールに行われ、本方法は、ショットピーニングの前に、当該切削ツールを加熱することを含む。
【００２２】
本発明の１つの実施形態では、本方法は、切削ツールの少なくとも一部位にショットブラスティングを行うことをさらに含む。好ましくは、この部位は、切削エッジの少なくとも一セクション、又は、切削エッジに近いエリアを含む。
【００２３】
本発明の１つの実施形態では、ショットブラスティングは、ショットピーニングに続いて行われる。ショットピーニング中の熱は、コーティングにおける残留応力の誘導などの、ショットブラスティングからのポジティブな効果を幾分損ない得るため、ショットブラスティングの前にショットピーニングを行うことを選ぶことにより、双方のポジティブな効果を維持することができる。
【００２４】
本発明の１つの実施形態では、ショットブラスティング及びショットピーニングは、切削ツールの同じ部位に行われる。これは、例えば、切削ツールのより効果的な投入による大量生産中に好適である。
【００２５】
本発明はまた、本発明の方法にて処理する、金属切削アプリケーション用の切削ツールにも関する。
【００２６】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングプロセスは、Ｃｏ結合相を有する焼結炭化物の基板を含むいずれの切削ツールに適用できる。ここでは、焼結炭化物の基板は、Ｃｒを含む。
【００２７】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、少なくとも５０重量％のＷＣと、可能であれば、焼結炭化物を作る従来技術において一般的な他の硬質成分と、３から２０重量％の間のＣｏ結合相と、を含む。
【００２８】
本発明の１つの実施形態では、Ｃｏは、Ｃｒ、及び、ＷＣから生じるＷ及びＣなどの、焼結中にＣｏバインダーに溶解した物質とは別の、バインダーにおける主な構成物質である。他のタイプの硬質成分の何が存在するかにより、他の物質もまた、バインダー内に溶解し得る。焼結炭化物におけるＣｏの量は、好適には、３から２０重量％の間、好ましくは、３から１２重量％の間である。
【００２９】
本発明の１つの実施形態では、他の硬質成分は、粒子成長阻止剤、及び、ガンマ相形成剤などである。一般的な添加剤は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、及びＶの炭化物、窒化物、又は炭窒化物である。
【００３０】
本発明の１つの実施形態では、Ｃｏ結合相は、Ｃｒ／Ｃｏ重量比が、０．０３から０．３５、好ましくは、０．０７から０．２０の間にある量でのＣｒを含む。
【００３１】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、Ｍ７Ｃ３炭化物を含み、可能であれば、Ｍ３Ｃ２炭化物も含む。ここで、Ｍは、Ｃｒ、及び、可能であれば、Ｗ、Ｃｏ、及び、焼結炭化物に加えられたいずれの他の物質の１つ又はそれ以上である。これは、ここでは、Ｍ７Ｃ３炭化物は、１００ｎｍのサイズの粒子を検出することに十分な倍率にて、後方散乱を使用する、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ又はＳＥＭ）での画像にて明確に視認可能であるべきことを意味する。
【００３２】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、Ｍ７Ｃ３炭化物を、容量％でのＭ７Ｃ３炭化物／容量％でのＣｏ、の比率による所与の量にて含む。好適には、容量％でのＭ７Ｃ３炭化物／容量％でのＣｏ、の比率は、０．０１から０．５の間、好ましくは、０．０３から０．２５の間にある。Ｍ７Ｃ３炭化物及びＣｏバインダーの容量％は、ＩｍａｇｅＪなどの、適するソフトウェアを使用しての、電子線後方散乱回析法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ又はＥＢＳＤ）又は画像分析により測定できる。
【００３３】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールを処理する方法は、結合金属相を含む焼結炭化物の基板を含む。ここでは、焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ＜０重量％、又は、−０．３０重量％≦ＳＣＣ≦−０．１６重量％の、準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を有する。切削ツールに、１００℃以上の温度にて、好ましくは、２００℃以上の好ましい温度にて、より好ましくは、２００℃及び４５０℃の間の温度にてショットピーニングプロセスが行われる。ショットピーニングが行われる基板の部位は、当該温度となる。切削ツールをショットピーニングにて、それが加熱されている際に処理することは、切削におけるその寿命をのばすことが、思いがけなく見つかっている。
【００３４】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングプロセスは、結合金属相を含む焼結炭化物の基板を含むいずれの切削ツールに適用できる。ここでは、焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ＜０重量％、又は、−０．３０重量％≦ＳＣＣ≦−０．１６重量％の、準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を有する。
【００３５】
焼結炭化物は、ここでは、少なくとも５０重量％のＷＣと、可能であれば、焼結炭化物を作る従来技術において一般的な他の硬質成分と、３から２０重量％の間の結合金属相と、を含む材料を意味する。
【００３６】
１つの実施形態では、結合金属相は、主な元素（単一又は複数）が、３から２０重量％の焼結炭化物、又は、５から１２重量％の間の焼結炭化物の量において、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの１つ又はそれ以上から選択される結合相、好ましくは、Ｃｏの結合相である。
【００３７】
１つの実施形態では、バインダーは主に、ＷＣから生じるＷ及びＣなどの、焼結中にバインダーに溶解した他の物質を除く、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＦｅの１つ又はそれ以上からなる。他のタイプの硬質成分の何が存在するかにより、他の物質もまた、バインダー内に溶解し得る。
【００３８】
１つの実施形態では、従来技術において一般的な他の硬質成分は、粒子成長阻止剤、及び、ガンマ相形成剤などである。一般的な添加剤は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、及びＣｒの炭化物、窒化物、又は炭窒化物である。
【００３９】
本発明の１つの実施形態に係る焼結炭化物の基板は、特定の範囲内の準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を有する。準化学量論的な炭素は、炭素の化学量論的な値に関連する、炭素含有量の測定値である。準化学量論的な値は、使用に適した値である。なぜならこれは、結合相の含有量及び他の炭化物などの、他のパラメータに依存しないからである。
【００４０】
準化学量論的な炭素という語句は、ここで使用されるように、化学分析により判定される合計炭素含有量から、焼結された焼結炭化物に存在するＷＣ及び潜在的な他の炭化物に基づいて計算された、化学量論的な炭素含有量を引いたものである。
【００４１】
Ｃｏ及びＷＣなどからなる、焼結された焼結炭化物について、化学量論的な炭素含有量が推測される場合、これは、Ｗ：Ｃの原子比率が１：１であることを想定して、添加されたＷＣ原材料の量に基づいて行うことができる、又は、焼結された材料での測定値から、そして、続いての、測定したタングステン含有量から、Ｗ：Ｃの原子比率が１：１であることを想定して、化学量論的な炭素含有量を計算することができる、のいずれかである。先に説明したように、粒子成長阻止剤及びガンマ相形成剤などの他の構成物質が添加される場合、これらもまた、化学量論的なものと想定される。
【００４２】
ＷＣ-Ｃｏ基板における準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を判定する１つの方法は、ＬＥＣＯ製のＷＣ-６００機器を使用して、合計炭素含有量をまず測定することである。この分析のために、サンプルを分析前に破砕する。値の精度は、＋／−０．０１重量％である。マルバーン・パナリティカル（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ）製のＡｘｉｏｓ  Ｍａｘ  Ａｄｖａｎｃｅｄ機器を使用しての、蛍光Ｘ線（Ｘ-ｒａｙ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ又はＸＲＦ）を用いて、Ｃｏ含有量が続いて測定される。サンプルの合計重量からコバルト量及び炭素量を引くことにより、Ｗ含有量が得られる。これは、ＷＣが、１：１の比率を有するものと想定して、化学量論的な炭素含有量を計算することに使用される。
【００４３】
一例として、特定の焼結炭化物に対する化学量論的な炭素含有量が５．６０重量％の場合、同じ焼結炭化物が作られるが、炭素含有量が５．３０重量％の場合では、準化学量論的な炭素は−０．３０重量％となる。
【００４４】
結合相におけるＷの溶解性は、炭素含有量に直接関係する。イータ相の形成に対する限度に到達するまで、バインダーにおけるＷの量が増えると共に、炭素含有量が減る。炭素含有量がさらに減っても、バインダーにおけるＷの溶解性はさらには上がらない。バインダーに溶解したＷの量を増やすことが有益である、焼結炭化物の等級のいくつかでは、炭素含有量は、低く維持されるものの、イータ相の形成に対する限度を超えている。
【００４５】
１つの実施形態では、焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ＜０重量％、好ましくは、−０．１３重量％≦ＳＣＣ≦−０．０５重量％、より好ましくは、−０．１２重量％≦ＳＣＣ≦−０．１０重量％の、準化学量論的な炭素含有量を有する。この実施形態では、焼結炭化物には、イータ相の大きな塊が少なくともなく、代替的に、いずれの形状のイータ相がない。
【００４６】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物の基板は、イータ相を含み、０．３０重量％≦ＳＣＣ＜−０．１６重量％、好ましくは、−０．２８重量％≦ＳＣＣ≦−０．１７重量％の、準化学量論的な炭素を有する。この実施形態において、炭素含有量が上限、つまり、−０．１６より高いものの、イータ相形成領域内に依然としてある場合、形成されるイータ相は、大きな塊にて不均一に分布し、焼結炭化物の靭性が低下する。本発明のこの実施形態に係る焼結炭化物は、均一に分布するイータ相を有するものとなり、これは、ここでは、焼結炭化物に大きな塊がないことを意味する。好ましくは、イータ相の量は、２から１０容量％の間、好ましくは、４及び８容量％の間、より好ましくは、４から６容量％の間にある。
【００４７】
１つの実施形態では、焼結炭化物は、Ｍｅ１２Ｃ炭化物及び／又はＭｅ６Ｃ炭化物を含むイータ相を含む。ここでは、Ｍｅは、Ｗ、Ｍｏ、及び結合相の金属から選択される、１つ又はそれ以上の金属である。この実施形態に係る焼結炭化物は、イータ相が形成されるような低炭素含有量を有する。これは結果として、焼結炭化物が、バインダーとイータ相との双方において、Ｗの含有量が多いこととなる。形成されたイータ相はしかし、大きな塊として存在しない。
【００４８】
一般的に、脆く、焼結炭化物の性状に有害な、イータ相の粒子の大きな塊にて、イータ相は従来より存在するため、焼結炭化物において望まないものとみなされている。しかし、特定の範囲の準化学量論的な炭素含有量を、この実施形態の焼結炭化物において選択することによって、塊状でないイータ相を提供することにより、焼結炭化物は、良好な性状を示す。イータ相は、微細構造において、細かく分散した相として存在する。
【００４９】
イータ相の一般的な炭化物は、Ｗ６Ｃｏ６Ｃ、Ｗ３Ｃｏ３Ｃ、Ｗ６Ｎｉ６Ｃ、Ｗ３Ｎｉ３Ｃ、Ｗ６Ｆｅ６Ｃ、及びＷ３Ｆｅ３Ｃである。
【００５０】
１つの実施形態では、イータ相は、Ｍｅ１２Ｃと、Ｍｅ６Ｃと、の双方を含む。
【００５１】
１つの実施形態では、焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ＜０重量％、好ましくは、−０．１３重量％≦ＳＣＣ≦−０．０５重量％、より好ましくは、−０．１２重量％≦ＳＣＣ≦−０．１０重量％の、準化学量論的な炭素含有量を有する。この実施形態では、焼結炭化物には、イータ相の大きな塊が少なくともなく、代替的に、いずれの形状のイータ相がない。
【００５２】
本発明はまた、焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツールにも関する。ここでは、切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含む。すくい面にて測定したビッカース硬度は、バルクにて測定したビッカース硬度よりも、少なくとも２５ＨＶ１００高く、好ましくは、３０ＨＶ１００高く、より好ましくは、４０ＨＶ１００高い。硬度は、４回の平行測定の平均値である。バルクにて測定した硬度は、切削ツールの断面にて行った硬度測定値である。本発明の切削ツールでは、硬度は、表面エリアと比較して、バルクエリアにて低い。切削ツールの表面エリアにおいて、特に、金属切削アプリケーション中にワークピース材料と接触する切削ツールのエリアにおいて、硬度が高いということは、焼結炭化物又はサーメットの耐摩耗が向上する、という点において好適である。さらに、基板上に適用されたコーティングを長持ちさせることができ、これにより、切削ツールの寿命が延びる。本発明の１つの実施形態では、切削ツールは、コーティングを含む。ここでは、硬度を測定したエリアにおけるコーティングの厚さは、３から１２μｍ、好ましくは、６μｍ未満である。
【００５３】
本発明の１つの実施形態では、基板における硬質成分の粒子サイズは、粒子サイズの分布において傾斜が存在しないよう、均一に分布する。
【００５４】
本発明の１つの実施形態では、基板の表面エリアにおける結合相の含有量は、切削ツールのバルクエリアにおける結合相の含有量に等しいか、又は、これを超える。
【００５５】
本発明の１つの実施形態では、表面エリアにおける焼結炭化物又はサーメットの組成は、バルクエリアにおける組成に対応する。
【００５６】
本発明はまた、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含む切削ツールにも関する。ここでは、すくい面にて測定した残留応力は、ＲＳ（オリジナル）である。大気圧及び４００℃での１０分間の熱処理後に測定した残留応力は、ＲＳ（熱処理済み）である。ＲＳ（熱処理済み）／ＲＳ（オリジナル）の関係は、≧９２％、好ましくは、≧９５％、より好ましくは、≧９７％である。表面エリアにおける残留応力は、ショットピーニングプロセス後に圧縮されたものである。１つの実施形態では、ＲＳ（熱処理済み）／ＲＳ（オリジナル）の関係は、≧１である。４００℃での熱処理により、ホットショットピーニングによる効果が、熱処理後であっても基板に残ることが明確に示される。これは、基板の表面エリアにおける残留応力のレベルが向上することにより、クラックの形成を弱めることができ、これにより、切削ツールの寿命が延びるため、好適である。金属の切削中には熱が生じるため、使用中の切削ツールは熱にさらされる。冷却がしばしば適用されるものの、多くのアプリケーションでは熱が利用され、その形成中に欠けを抑制する。なぜなら、切削力を相対的に低く維持できるからである。
【００５７】
ショットピーニングは、基板における残留応力に作用し、例えば、Ｘ線回析（Ｘ-ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ又はＸＲＤ）並びにｓｉｎ２ｙ方法、及び、ＷＣの２１１ピークからの反射を検討することにより、圧縮応力を測定できるようにする。意外にも、ホットショットピーニングが、基板における残留応力にまたさらに作用することがわかっている。ホットショットピーニングは、後続の熱処理にも耐え得る残留応力を導くことが認識されている。これは、切削ツールにおいて好適な、期待できる性状である。
【００５８】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールは、焼結炭化物の基板を含む。ここでは、切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含む。すくい面にて測定したビッカース硬度は、バルクにて測定したビッカース硬度よりも、少なくとも２５ＨＶ１００高く、好ましくは、３０ＨＶ１００高く、より好ましくは、４０ＨＶ１００高い。硬度は、４回の平行測定の平均値である。当該切削ツールは、厚さが３から１２μｍの表面コーティングをさらに含む。当該焼結炭化物は、Ｃｏを含む、３から２０重量％の結合相を有する。焼結炭化物は、Ｃｒ／Ｃｏ重量比が０．０３から０．３５となるようなＣｒを含む。１つの実施形態では、このコーティングは、ＣＶＤコーティング、好ましくは、ＴｉＣＮの層と、Ａｌ２Ｏ３の層と、を含むＣＶＤコーティングである。
【００５９】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールは、焼結基板を含む。ここでは、切削ツール（１）は、すくい面（２）と、フランク面（３）と、それらの間の切削エッジと、を含む。すくい面にて測定した残留応力は、ＲＳ（オリジナル）である。大気圧及び４００℃での１０分間の熱処理後に測定した残留応力は、ＲＳ（熱処理済み）である。ＲＳ（熱処理済み）／ＲＳ（オリジナル）の関係は、≧９２％、好ましくは、≧９５％、より好ましくは、≧９７％である。当該切削ツールには、ＣＶＤコーティングが、３から１２μｍの厚さにて提供される。基板は、少なくとも５０重量％のＷＣと、Ｃｏ、好ましくは、７から１０重量％のＣｏ、を含む、３から２０重量％の間の結合相と、を含み、任意に、ＴａＣ及びＮｂＣを含む。好ましくは、切削ツールには、ＴｉＣＮの層と、Ａｌ２Ｏ３の層と、を含むＣＶＤコーティングが提供される。
【００６０】
本発明のさらに他の目的及び特徴は、以下の詳細説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
添付の図面において：
【図１】図１は、切削ツールのインサートの全体図である。
【図２】図２は、切削エッジの断面の全体図である。
【００６２】
定義
焼結炭化物及びサーメットは、連続する結合金属相に分布する硬質成分を含む材料である。この種類の材料は、硬質成分からの高硬度と、結合金属相からの高靭性と、を組み合わせた性状を有し、金属切削ツール用の基板材料に適している。
【００６３】
「焼結炭化物」は、ここでは、少なくとも５０重量％のＷＣと、可能であれば、焼結炭化物を作る従来技術において一般的な他の硬質成分と、好ましくは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの１つ又はそれ以上から選択される結合金属相と、を含む材料を意味する。
【００６４】
「サーメット」は、ここでは、硬質成分と、結合金属相と、を含む材料を意味する。硬質成分は、炭窒化チタン、炭化チタン、及び窒化チタンの１つ又はそれ以上である。サーメットにおける結合金属相は、好ましくは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの１つ又はそれ以上から選択され、好ましくは、Ｃｏである。サーメットの従来技術において一般的な他の硬質成分は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ、及びＣｒの炭化物、窒化物、又は炭窒化物から選択される。サーメット材料は、遊離六方晶ＷＣを含まない。炭窒化チタンに基づくサーメット材料は、今日のサーメット材料として最も一般的である。
【００６５】
サーメット又は焼結炭化物の金属バインダーは、ＷＣから生じるＷ及びＣなどの、焼結中に金属バインダーに溶解した他の物質を含むことができる。他のタイプの硬質成分の何が存在するかにより、他の物質もまた、バインダー内に溶解し得る。
【００６６】
「切削ツール」は、ここでは、インサート、エンドミル、又はドリルなどの、金属切削アプリケーション用の切削ツールを意味する。アプリケーションの分野は、旋削、ミリング、又は削孔とすることができる。
【００６７】
「ＥＲ」は、エッジの鋭さを示すことを意図する、エッジの丸めの値である。ＥＲの値が大きい場合、これは、切削エッジがあまり鋭くないことを表す一方で、ＥＲの値が小さい場合、これは、切削エッジがより鋭いことを表す。
【００６８】
ＥＲはここでは、以下にしたがって計算された値として画定される：
切削ツールのその荷担面又は対応する表面上の平面に、切削ツールを置く。
第１の面を、測定するエッジと接触させて、当該平面に鉛直する切削ツールの側面、例えば、切削ツール１のフランク面３に沿って合わせる。
当該平面に平行し、当該第１の面との交差点にて交差する第２の面であって、測定するエッジと接触点にて接触する当該第２の面を合わせる。例えば、当該第２の面を、切削ツール１のすくい面２に沿って合わせる。
【００６９】
「ＥＲ」の値は、第１及び第２の面の間の交差点と、エッジに近い、第１の面及び切削ツールの間の接触の点と、の間の距離に等しい。図２を参照されたい。
【００７０】
「ショットブラスティング」は、ここでは、砥粒を使用するプロセスを示す。ここでは、材料が、典型的には、摩損により処理面から取り除かれる。ショットブラスティングは、切削ツールの分野においてよく知られており、例えば、切削ツール上のコーティングに残留応力を導くことが知られている。
【００７１】
「ショットピーニング」は、ここでは、切削ツールに、研磨剤ではなく、典型的には円形状を有するビーズと呼ばれる粒子を含む媒体を用いての衝撃加工が行われることを意味する。媒体は、酸化物、スチール、又は焼結炭化物などの硬質材料のビーズとすることができる。
【００７２】
「バルク」という語句は、ここでは、切削ツールの最内部（中心）であり、この開示については、最低硬度を有するゾーンを意味する。
【００７３】
「表面エリア」という語句は、ここでは、ここに開示するショットピーニングプロセスが作用する、基板の外側部位を意味する。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、すくい面２と、フランク面３と、が提供された切削ツールのインサート１の全体図である。切削エッジは、これらの間に提供されている。図２は、切削エッジの断面の全体図である。ここでは、ＥＲが示されており、また、切削エッジの幅である「ｗ」が模式的に示されている。
【００７５】
本発明は、焼結炭化物又はサーメットの基板を含む切削ツール１を処理する方法に関する。ここでは、切削ツールに、１００℃以上の温度にて、好ましくは、２００℃以上の温度にて、より好ましくは、２００℃及び４５０℃の間の温度にてショットピーニングが行われる。ショットピーニングが行われる基板の部位は、当該温度となる。切削ツールをショットピーニングにて、それが加熱されている際に処理することは、切削におけるその寿命をのばすことが、思いがけなく見つかっている。
【００７６】
ショットピーニングが行われる温度の上限は、好ましくは、所与の焼結炭化物又はサーメットに対する焼結温度未満、より好ましくは、１２００℃未満である。
【００７７】
本発明では、ショットピーニングは、高い温度にて行われる。この温度はここでは、ショットピーニングが行われる材料（切削ツールの部位）にショットピーニングが行われている際の温度として画定される。いくつかの方法を使用して、切削ツール部位を高い温度にできる。そのような方法の例としては、誘導加熱、抵抗加熱、加熱面／オーブンでの予備加熱、レーザー加熱などが挙げられる。切削ツールは代替的に、ショットピーニングステップの前の個別のステップにて加熱できる。
【００７８】
この温度は、温度の測定に適したいずれの方法により、基板上にて好適に測定される。好ましくは、赤外線温度測定デバイスが使用される。
【００７９】
本発明の１つの実施形態では、切削ツール１は、すくい面２と、フランク面３と、それらの間の切削エッジと、を含む。当該ショットピーニングは、すくい面２に少なくとも行われる。すくい面でのピーニングは、切削作業中に、作業材料がすくい面２にて切削ツールに当たり、基板に作用するピーニング中のメカニズムがしたがって、基板の関連する面積又は体積にて適用される、という点において好適である。ショットピーニングをすくい面２に適用することは、多くの切削ツールのジオメトリに対して、これは、いくつかの切削エッジを同時に処理することを暗示するため、さらに好適である。
【００８０】
本発明の１つの実施形態では、当該切削エッジの少なくとも一部のＥＲは、１０μｍ及び５０μｍの間、好ましくは、２０μｍ及び４０μｍの間にある。本方法は、このＥＲを有する切削ツール１において良好に機能する、ということが顕著に示されている。
【００８１】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物又はサーメットにおける結合金属相の含有量は、１から３０の容量％、好ましくは、３から２５の容量％である。結合相の含有量は、十分に高くなり、タフな性質の切削エッジを提供する。結合金属相の含有量は、好ましくは、３０容量％を超えず、好ましくは、２５容量％を超えない。結合相の含有量が過剰に高いと、切削ツールの硬度及び耐摩耗性を損なうこととなる。
【００８２】
本発明の１つの実施形態では、結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、及びＦｅから選択される１つ又はそれ以上の金属元素を少なくとも８０重量％含む合金である。
【００８３】
本発明の１つの実施形態では、結合金属相は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される１つ又はそれ以上の金属元素を含む合金である。
【００８４】
本発明の１つの実施形態では、切削ツールには、コーティングが提供される。コーティングは、カラー層又は耐摩耗コーティングとすることができる。
【００８５】
本発明の１つの実施形態では、コーティングの厚さは、１．５から２５μｍ、好ましくは、２から２０μｍ、より好ましくは、２から１０μｍである。
【００８６】
ショットピーニングは、好ましくは、空気にビーズを含ませたドライプロセスにて行われる。ビーズは、セラミックビーズ、焼結炭化物ビーズ、又は金属ビーズなどの、ショットピーニングの従来技術にて知られているいずれの材料製とすることができる。本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、ＺｒＯ２、スチール、又は焼結炭化物のビーズを含むピーニング媒体を用いて行われる。
【００８７】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、平均直径が７０から１５０μｍであるピーニング媒体を用いて行われる。ショットピーニング中のビーズからの衝撃又はエネルギーは、過剰に高くない方がよい。なぜならこれにより、切削ツールの表面及び切削エッジが破損するリスクが高まるからである。ビーズからの衝撃又はエネルギーはまた、過剰に低くない方がよい。なぜならこれにより、技術的効果が達成されない場合があるからである。ビーズが過剰に大きいと、切削エッジが破損するリスクが高まる。ビーズが過剰に小さいと、媒体から基板に伝わるエネルギー及び衝撃が小さくなる。ビーズに適したサイズは、ビーズの材料に関係し、これは、当業者により選択される。
【００８８】
本発明の１つの実施形態では、コーティングは、ＣＶＤコーティング又はＰＶＤコーティングであり、好ましくは、当該コーティングは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、及びＺｒＣＮから選択される１つ又はそれ以上の層を含む。
【００８９】
本発明に係るショットピーニングプロセスが行われる、コーティングが施された切削ツールには、切削ツールの従来技術において一般的ないずれのコーティング、好適には、ＰＶＤ又はＣＶＤコーティング、好ましくは、ＣＶＤコーティングを提供できる。
【００９０】
本発明の１つの実施形態では、コーティングは、内部ＴｉＣＮ層と、外部α-Ａｌ２Ｏ３層と、を含むＣＶＤコーティングである。
【００９１】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物の基板には、好適には、Ａｌ、Ｓｉ、及び、周期表の４、５、並びに６の各グループから選択される元素の１つ又はそれ以上の、窒化物、酸化物、炭化物、又は、それらの混合物である、耐摩耗ＰＶＤコーティングが提供される。
【００９２】
本発明の１つの実施形態では、ショットピーニングは、加熱された切削ツールに行われ、本方法は、ショットピーニングの前に、当該切削ツールを加熱することを含む。
【００９３】
本発明の１つの実施形態では、本方法は、切削ツールの少なくとも一部位にショットブラスティングを行うことをさらに含む。好ましくは、この部位は、切削エッジの少なくとも一セクション、又は、切削エッジに近いエリアを含む。
【００９４】
本発明の１つの実施形態では、ショットブラスティングは、ショットピーニングに続いて行われる。ショットピーニング中の熱は、コーティングにおける残留応力の誘導などの、ショットブラスティングからのポジティブな効果を幾分損ない得るため、ショットブラスティングの前にショットピーニングを行うことを選択することにより、双方のポジティブな効果を維持することができる。
【００９５】
本発明の１つの実施形態では、ショットブラスティング及びショットピーニングは、切削ツールの同じ部位に行われる。これは、例えば、切削ツールのより効果的な投入による大量生産中に好適である。
【００９６】
本発明の１つの実施形態では、ピーニングは、切削ツールの表面に鉛直するショット方向に行われる。鉛直でのショットピーニングは、加熱ショットピーニングがこの方向にて行われる場合に、衝撃が与えられる基板の深さが最大になるという点において好適である。
【００９７】
本発明の１つの実施形態では、切削ツール１は、インサート、好ましくは、ミリングインサートである。
【００９８】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、Ｃｏの結合相、好ましくは、焼結炭化物における、３から２０重量％のＣｏの結合相を有する。焼結炭化物は、Ｃｒを、好ましくは、０．０３から０．３５のＣｒ／Ｃｏ重量比、より好ましくは、０．０７から０．２０のＣｒ／Ｃｏ重量比にて含む。
【００９９】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、Ｍ７Ｃ３炭化物を含む。
【０１００】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、−０．１３重量％≦ＳＣＣ≦０重量％、又は、−０．３０重量％％≦ＳＣＣ≦−０．１６重量％の、準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を有する。
【０１０１】
本発明の１つの実施形態では、焼結炭化物は、−０．２８重量％≦ＳＣＣ≦−０．１７重量％の、準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を有し、イータ相をさらに含む。
【０１０２】
本発明に係るショットピーニングプロセスはまた、ブラッシング、ポリッシング、ウェットブラスティング、ドライブラスティングなどの、切削ツールを作る従来技術において知られている他のプロセスステップと組み合わせることができる。
【０１０３】
本発明はまた、本発明の方法にて処理する切削ツール１にも関する。
【０１０４】
例
本発明の例示的な実施形態を、以下により詳細に、比較実施形態と比較して開示する。コーティングが施された切削ツール（インサート）を切削試験に用意し、分析し、評価した。
【０１０５】
例１（サンプルの用意）
表１に示す原材料から基板を形成することにより、焼結炭化物製の切削ツールを用意した。基板は、ミリング、噴霧乾燥、加圧形成、及び焼結を含む従来の方法にしたがって製造した。インサートタイプＲ３９０-１１Ｔ３０８Ｍ-ＰＭ及びＲ３９０-１１Ｔ３０８Ｍ-ＭＭの切削ツールを形成し、ミリング試験に使用した。また、インサートタイプＳＮＵＮ１９  ０４  １６の切削ツールを形成し、これらを、硬度及び残留応力の測定に使用した。炭素含有量を調整するために、基板３Ａ及び３Ｂにタングステン金属を添加した。
【０１０６】
2021529676.tif 000003
【０１０７】
基板１Ａ、３Ａ、及び３Ｂにおけるイータ相の量を、ＩｍａｇｅＪソフトウェアにて「自動（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ）」セットアップを使用しての画像分析により判定した。分析に使用した画像は、１０００Ｘ及び２０００Ｘの倍率での大規模データベースオンラインモデリング（Ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｄａｔａｂａｓｅ  Ｏｎｌｉｎｅ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ又はＬＯＭ）画像であった。これらの倍率のそれぞれにて、２回の測定を行った。以下に提示する値は、これらの平均値である。値は、２つの画像に行った、画像のそれぞれに２回の測定、合計で４回の画像分析からの平均である。基板３Ａは、４容量％のイータ相を含んでいた。基板１Ａ及び３Ｂは、イータ相を含んでいなかった。基板１Ａ、３Ａ、及び３Ｂに対して、準化学量論的な炭素含有量（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｎｔｅｎｔ又はＳＣＣ）を計算した。これらを表１に提示する。基板はどれも、遊離黒鉛を含んでいなかった。基板３Ａを除き、他の基板はどれも、基板のバルクエリアにはイータ相を含んでいなかった。
【０１０８】
基板１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、３Ａ、及び３Ｂに、同じコーティングプロセスにてコーティングを施した。ＣＶＤを用いて、ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／α-Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＮの層を堆積させた。合計コーティング厚さは、約６．６μｍであった。
【０１０９】
基板１Ｃには、コーティングプロセスにてコーティングを施した。ＣＶＤを用いて、ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／к-Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＮの層を堆積させた。合計コーティング厚さは、約４．２μｍであった。
【０１１０】
すべてのタイプの基板の、コーティングが施された切削ツールに、高い温度にてショットピーニングを行い、発明１Ａから１Ｃ、発明２Ａから２Ｄ、及び発明３Ａから３Ｂのサンプルを形成した。
【０１１１】
すべてのタイプの基板の、対応する切削ツールには、室温（２５℃）にてショットピーニングを行い、比較１Ａから１Ｃ、比較２Ａから２Ｄ、及び比較３Ａから３Ｂを形成した。
【０１１２】
例２にて後に試験したサンプルのショットピーニングは、ＩＥＰＣＯ製のマイクロピーン（Ｍｉｃｒｏｐｅｅｎ）ピーンマチック（Ｐｅｅｎｍａｔｉｃ）７５０ＧＳＤ機器にて行った。球状であり、約１００μｍの平均直径を有する、ＺｒＯ２セラミックビーズのブラスティング媒体、すなわち、ＩＥＰＣＯ製のＭＳ／Ｚ  ３５０  Ｂ媒体を使用した。ＺｒＯ２セラミックビーズの粒子サイズは、７０から１２５μｍである。ショットガン圧は、５ｂａｒに設定した。作業時間は、２０秒に設定した。ノズル径は８ｍｍであり、スタンドオフ距離は、１００ｍｍであった。ピーニングは、切削ツールのすくい面に対して鉛直に適用した。加熱ショットピーニングの場合では、切削ツールを、ショットピーニングの前に、抵抗ヒーターにて加熱した。切削ツールの温度を、温度センサを用いて測定した。
【０１１３】
例３及び例４にて後に試験したサンプルのショットピーニングは、ＡＵＥＲ製マニュアルブラスティングキャビネット（Ｍａｎｕａｌ  Ｂｌａｓｔｉｎｇ  Ｃａｂｉｎｅｔ）ＳＴ  ７００  ＰＳ機器にて行った。球状であり、約１００μｍの平均直径を有する、ＺｒＯ２セラミックビーズのブラスティング媒体、すなわち、マイクロブラスト（Ｍｉｃｒｏｂｌａｓｔ、登録商標）Ｂ１２０媒体を使用した。ＺｒＯ２セラミックビーズの粒子サイズは、６３から１２５μｍである。ショットガン圧は、２ｂａｒに設定した。作業時間は、１２秒に設定した。ノズル径は８ｍｍであり、スタンドオフ距離は、１００ｍｍであった。ピーニングは、切削ツールのすくい面に対して鉛直に適用した。加熱ショットピーニングの場合では、切削ツールを、ショットピーニングの前に、インダクションコイルヒーターを用いて加熱した。切削ツールの温度を、温度センサを用いて測定した。インダクションヒーターは、Ｒｉｍａｃ製の１．５ｋＷのインダクションヒーターであった。
【０１１４】
ショットピーニングに続いて、１Ｃを除くすべての切削ツールに、ウェットショットブラスティング処理を、切削ツールのすくい面に行った。ショットブラスティングは、Ｆ２２０の粒子サイズを有するＡｌ２Ｏ３砥粒を用いて行った。水中のブラスティング媒体の濃度は、２０容量％であり、ブラスティング中のポンプ圧は、１．８ｂａｒであった。ブラスティング圧は、２．０ｂａｒであった。エリア毎のブラスティングの時間は、約５秒であった。ブラスティングの方向は、切削ツールのすくい面に鉛直であった。ショットガン及びサンプル（切削ツール）の間の距離は、約１３０ｍｍであった。
【０１１５】
切削ツール１Ｃではその代わりに、ショットピーニングの前に、エッジラインにブラッシングを行った。
【０１１６】
また、ショットブラスティングのみ、又は、エッジブラッシングのみが行われた、つまり、ショットピーニングが行われていない、上記に係る、コーティングが施された切削ツールを用意した。これらは以降、参考１、参考２、及び参考３と呼ぶ。
【０１１７】
これらの後処理後の切削ツールの切削エッジのＥＲは、約４０μｍである。
【０１１８】
例２（作業例）
以下のパラメータでのミリング作業にて、インサートを続いて試験した：
ワークピース材料：Ｄｉｅｖａｒ製の未硬化のもの、ＰＬ  １２９  ２８０×２００×１００、ＭＣ  Ｐ３．  ０．Ｚ．ＡＮ、ＣＭＣ  ０３．１１、チャージ：Ｍ１０２０５
ｖｃ＝１４０ｍ／ｍｉｎ
ｆｚ＝０．１５ｍｍ
ａｅ＝１２ｍｍ
ａｐ＝３．０
ｚ＝１
切削の長さ＝１２ｍｍ
切削液は使用せず。
インサートタイプＲ３９０-１１Ｔ３０８Ｍ-ＰＭ
【０１１９】
ツール寿命基準は、エッジラインでの欠けが、少なくとも０．５ｍｍであることに設定した。これらの基準を達成するために、ツール寿命は、切削開始箇所の平均数として提示される。平均ツール寿命を表２に提示する。ツール寿命は、平均切削数であり、これは、８回の平行しての切削試験の平均値である。
【０１２０】
2021529676.tif 000004
【０１２１】
表２に見ることができるように、本発明の方法、すなわち、２００℃でのショットピーニングにて処理した切削ツールの平均ツール寿命は、ショットピーニングなしの場合と比較しても、また、室温でのショットピーニングの場合と比較しても、明らかに長かった。
【０１２２】
例３（作業例）
バルクの靭性を検討するために、インサートを用意した。この場合では、ショットピーニングを、２ｂａｒにて１２秒間行った。以下のパラメータでのミリング作業にて、インサートを続いて試験した：
ワークピース材料：Ｔｏｏｌｏｘ３３  ＰＫ１５８  ６００×２００×１００ｍｍ  ＭＣ  Ｐ２．５．Ｚ．  ＣＭＣ  ０２．２  チャージ１１１１２５
ｖｃ＝１００ｍ／ｍｉｎ
ｆｚ＝０．２５ｍｍ
ａｅ＝４０ｍｍ
ａｐ＝２．０
ｚ＝１
１パスの長さ＝１００ｍｍ
切削液は使用せず。
インサートタイプＲ３９０-１１Ｔ３０８Ｍ-ＰＭ
【０１２３】
ツール寿命基準は、エッジラインでの欠けが、少なくとも０．５ｍｍであることに設定した。この基準を達成するために、ツール寿命は平均切削数として提示される。提示される平均ツール寿命を表３に提示する。ツール寿命は、８回の平行しての切削試験の平均切削数である。
【０１２４】
2021529676.tif 000005
【０１２５】
例４（作業例）
エッジラインの靭性を検討するために、インサートを用意した。この場合では、ショットピーニングを、２ｂａｒにて１２秒間行った。以下のパラメータでのミリング作業にて、インサートを続いて試験した：
ワークピース材料：Ｄｉｅｖａｒ製の未硬化のもの、Ｐ３．  ０．Ｚ．ＡＮ、チャージ：Ｆ１２１６８
ｖｃ＝２００ｍ／ｍｉｎ
ｆｚ＝０．２０ｍｍ
ａｅ＝１２ｍｍ
ａｐ＝３．０
ｚ＝１
切削の長さ＝１２ｍｍ
切削液は使用せず。
インサートタイプＲ３９０-１１Ｔ３０８Ｍ-ＭＭ
【０１２６】
ツール寿命基準は、エッジラインでの欠けが、少なくとも０．５ｍｍであることに設定した。これらの基準を達成するために、ツール寿命は、切削開始箇所の平均数として提示される。提示される平均切削数は、１６回の平行しての切削試験の平均値である。平均ツール寿命を表４に提示する。
【０１２７】
2021529676.tif 000006
【０１２８】
例５（ビッカース測定）
表面エリアにおける硬度及びバルクエリアにおける硬度の間の関係を、切削ツールのすくい面上にビッカース圧痕を作るビッカース測定を用いて、切削ツールの断面上のビッカース圧痕を分析した。ビッカース圧痕の測定を改善するために、外側のアルミナ層を取り除いた。結果を表５に提示する。
【０１２９】
ＴｉＣＮ層が切削ツールのすくい面に露出するよう、標準的な方法を使用して、サンプルにポリッシングを行った。ダイヤモンドホイールを使用して、インサートをすくい面に対して鉛直に切削し、続いて、ペーパー上のオイル内に分散させた９μｍのダイヤモンド、さらに、オイル内に分散させた１μｍのダイヤモンドを使用してポリッシングを行うことにより、バルクのサンプルを用意した。続いて、ＫＢ  Ｐｒuｆｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ製のプログラマブル硬度テスタＫＢ３０Ｓを使用して、ポリッシングを行ったサンプルの硬度を測定した。英国（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ又はＵＫ）に所在のＥｕｒｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙが用意したテストブロックを使用して、測定値をＨＶ１００に対して校正した。硬度は、ＩＳＯ  ＥＮ６５０７にしたがって測定した。
【０１３０】
ＨＶの測定は、特定の位置に圧痕を残す硬度テスタをプログラミングすることにより行った。続いて、圧痕のそれぞれに自動的に戻った後に、特定の荷重を使用して、圧痕を残した。コンピュータが、自動で光を調整し、自動で焦点を合わせ、続いて、圧痕のそれぞれのサイズを測定する。写真が保存される。ユーザが、結果に悪影響を与え得る焦点及び他の事柄について、圧痕の写真を調べる。約１．５ｍｍの互いから（中心から中心）の距離にて、４つの平行するＨＶ１００の圧痕が残された。提示する結果は、平均値である。
【０１３１】
2021529676.tif 000007
【０１３２】
例６（残留応力の測定）
Ｘ線回析を使用し、ｓｉｎ２Ψ方法と呼ばれる方法を通して、上記のサンプルにおける残留応力を判定した。この方法では、格子間隔ｄのシフト（及び、したがって、負荷）を、サンプルの傾斜角Ψに応じて測定する。残留応力は、負荷の線形勾配とｓｉｎ２Ψ曲線との関係から取得される。残留応力は、Ｘ線的弾性係数を使用して、負荷値から変換される。
【０１３３】
ＸＲＤ測定を、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）製のディスカバー（Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）Ｄ８回析計にて、ダビンチデザイン（Ｄａｖｉｎｃｉ  ｄｅｓｉｇｎ）を用い、ＩμＳ  Ｍｉｃｒｏｆｏｃｕｓ  Ｓｏｕｒｃｅ（ＣｕＫα放射線、λ＝１．５４１８A）と、Ｖaｎｔｅｃ-５００エリア検出器と、１／４  Ｅｕｌｅｒｉａｎクレードルを備えて、行った。１１７．３２°  ２θに位置するＷＣの（２  １  １）反射を使用して、負荷を測定した。残留応力の測定を、１から４の角度方向、すなわち、φ：０°、９０°、１８０°、２７０°、にて行った。φ方向のそれぞれに対して、１０の等距離のΨ角度（０°から５０°）を測定した。測定時間は４００ｓであった。直径が１．０ｍｍのコリメータを使用して、すべての測定を行った。
【０１３４】
結果としての残留応力を、ＷＣに対するＸ線的弾性係数、すなわち、ブラッグピーク（Ｂｒａｇｇ  ｐｅａｋ）（２  １  １）、を使用することにより、負荷データから取得した。Ｘ線的弾性係数は、ポアソン比ν＝０．１９１及びヤング率＝７１７．３６０ＧＰａから計算した。
【０１３５】
接着テープを用いて、サンプルをサンプルホルダに載置した。
【０１３６】
ソフトウェアＤＩＦＦＲＡＣ  ＥＶＡ（ブルカー）及びハイスコアプラス（Ｈｉｇｈ  Ｓｃｏｒｅ  Ｐｌｕｓ、マルバーン・パナリティカル）を用いて、ＸＲＤデータを分析した。残留応力の分析に、ソフトウェアＬＥＰＴＯＳ  ７（ブルカー）を使用した。
【０１３７】
Ａｒガスが流れ、４００℃及び大気圧下のオーブン内にて、サンプルを１０分間熱処理した。
【０１３８】
結果を表６に提示する。
【０１３９】
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【０１４０】
各種の例示的な実施形態に関連して本発明を説明した一方で、本発明は、開示する例示的な実施形態に限定されないことが理解されるであろう。それどころか、これらは、添付の特許請求の範囲内での、各種の変形例及び同等の構成をも網羅することが意図されている。さらに、本発明のいずれの開示する態様又は実施形態は、いずれの他の開示する、説明する、又は提案する態様又は実施形態に、設計において選ぶ一般的な事項として組み込まれてよいことが認識されるべきである。したがって、以下に添付する特許請求の範囲に示すようにのみ限定することは、本発明の意図するところである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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