(57)【要約】　　　（修正有）【課題】再生切削工具において、表面にコーティングされたＴｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜を効率よく除去した後に新たなＴｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などをコーティングして再生可能とする。【解決手段】Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜がコーティングされた使用済のホブ１１の表面に付着した表面酸化皮膜を酸洗処理工程４１により剥離した後、皮膜除去工程５１によりコーティング皮膜を除去し、次に、このホブ１１の表面に皮膜コーティング工程６１により新たなＴｉ系皮膜をコーティングすることで、ホブ１１を再生する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、前記コーティング皮膜を除去し、次に、該切削工具の表面に新たな皮膜がコーティングされたことを特徴とする再生切削工具。
【請求項２】
請求項１記載の再生切削工具において、切削油剤を用いずに使用することを特徴とする再生切削工具。
【請求項３】
請求項１記載の再生切削工具において、母材が高速度工具鋼であることを特徴とする再生切削工具。
【請求項４】
皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、前記コーティング皮膜を除去し、次に、該切削工具の表面に新たな皮膜をコーティングすることを特徴とする切削工具の皮膜再生方法。
【請求項５】
請求項４記載の皮膜再生方法において、前記皮膜が、チタンアルミニウムまたは窒化チタンアルミニウムまたは窒化チタンまたは炭窒化チタン、またはこれらに酸化アルミニウムやシリコンなどの形成元素を添加したチタン系皮膜または窒化クロムアルミニウムまたは窒化クロムアルミニウムシリコン、またはこれらに酸化アルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜またはこれらの複合皮膜であることを特徴とする切削工具の皮膜再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にコーティングされたＴｉ系などの皮膜を除去した後に新たなＴｉ系皮膜をコーティングして再生した再生切削工具、及び切削工具の皮膜再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速度工具鋼の表面に窒化チタンや炭化チタンなどＴｉ系皮膜など、またはクロムアルミニウム系皮膜などをコーティングすることで、耐摩耗性を向上させた切削工具が多用されるようになっている。このような切削工具は、使用するにしたがって刃先近傍が磨耗してしまうため、摩耗量に応じて工具すくい面の再刃付けを行って使用している。従って、新品時はすくに面にコーティングが存在するが、再使用時にはすくい面のコーティングがなく、工具寿命が新品時の半分程度に低下して生産性を低下させるという不具合があった。そこで、現在は使用ごとに刃付けによる摩耗除去のあとにコーティング皮膜全体を剥離し、再コーティングし、新品と同様の状態にしてリサイクルして利用する方法が行われつつある。
【０００３】
このようなリサイクル利用におけるＴｉ系皮膜など、またはクロムアルミニウム系皮膜などの除去は、例えば、特開平５−１１２８８５号公報に開示されている。この公報に開示されチタンコーティング皮膜の除去方法では、重合リン酸アルカリ塩を１〜２０重量％、ヒドロキシカルボネート系有機酸アルカリ塩の１種以上を１〜１０重量％、エチレンジアミン・酢酸アルカリ塩を２〜１５重量％、水酸化アルカリを０．１〜５重量％、過酸化水素を３〜７重量％含有する混合水溶液中に、高速度工具鋼の母材にＴｉ系皮膜（ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、Ｔｉ）をコーティングした切削工具を１０〜４０℃の温度範囲で浸漬（１２時間）することにより、Ｔｉ系皮膜を除去するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などがコーティングされた切削工具は、長期間にわたってワークの切削作業に用いられるため、刃部部分の皮膜が摩耗するだけでなく、ワークがスチール製である場合には、加工時に刃先に酸化皮膜が生成されて逃げ面に付着してしまう。このように切削工具にコーティングされたＴｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの外側に酸化皮膜が付着すると、例え、混合水溶液中に切削工具を長時間にわたって浸漬したとしても、酸化皮膜の付着した部分に対応するＴｉ系皮膜だけが残存して十分に除去することができないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、表面にコーティングされたＴｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜を効率よく除去した後に新たなＴｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などをコーティングして再生した再生切削工具、及び切削工具の皮膜再生方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の再生切削工具は、皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、前記コーティング皮膜を除去し、次に、該切削工具の表面に新たな皮膜がコーティングされたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明の再生切削工具では、切削油剤を用いずに使用することを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の再生切削工具では、母材が高速度工具鋼であることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４の発明の切削工具の皮膜再生方法は、皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、前記コーティング皮膜を除去し、次に、該切削工具の表面に新たな皮膜をコーティングすることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項５の発明の切削工具の皮膜再生方法は、前記皮膜が、チタンアルミニウムまたは窒化チタンアルミニウムまたは窒化チタンまたは炭窒化チタン、またはこれらに酸化アルミニウムやシリコンなどの形成元素を添加したチタン系皮膜または窒化クロムアルミニウムまたは窒化クロムアルミニウムシリコン、またはこれらに酸化アルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜またはこれらの複合皮膜であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態に係る切削工具の皮膜再生方法を表す概略、図２に皮膜コーティング装置の概略、図３に切削工具としてのホブの正面視、図４にホブ盤の切削部の概略を示す。
【００１３】
本実施形態の切削工具の皮膜再生方法は、図１に示すように、Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などがコーティングされた使用済の切削工具としてのホブ１１の表面に付着した表面酸化皮膜を酸洗処理工程４１により剥離した後、皮膜除去工程５１によりコーティング皮膜を除去し、次に、このホブ１１の表面に皮膜コーティング工程６１により新たなＴｉ系皮膜などをコーティングすることで、ホブ１１を再生するものである。
【００１４】
このホブ１１は、図３に示すように、乾式加工用歯車加工工具としてのドライカット用として好適なものであり、ウォームのねじすじ１２を横断して多数の刃溝１３が設けられ、ねじすじ１２に沿って隣接する刃溝１３の間に逃げ面１４、切刃１５及びすくい面１６を有する刃部１７が形成されている。ホブ１１は、少なくとも刃部１７が高速度工具製で、刃部１７の表面には、皮膜２１がコーティングされている。図４に示すように、取付具３１を介してテーブル３２にワーク３３を取付け、ホブヘッド３４のホブ軸３５にホブ１１が固定されている。
【００１５】
このようなホブ１１を用いてワーク３３を切削加工することで歯形を創成すると、ホブ１１の使用頻度の増大に伴って刃部部分の皮膜２１が他の箇所の皮膜２１よりも早く摩耗してしまうため、所定期間使用するとこの皮膜２１をすべて除去し、刃部を研削加工して再調整した後、再び、Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜２１をコーティングすることによってリサイクル利用する。ところが、この皮膜２１がコーティングされたホブ１１によりスチール製のワークを切削加工すると、ホブ１１の刃先に鉄の酸化物が生成されて逃げ面に酸化皮膜が付着する。そのため、本実施形態では、Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜２１を除去する前に、酸洗処理工程４１により表面酸化皮膜を剥離している。
【００１６】
この酸洗処理工程４１において、図１に示すように、処理槽４２内には硫酸溶液４３が貯留されており、Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜２１がコーティングされてこの表面に酸化皮膜が付着したホブ１１を所定時間浸漬することで、この酸化皮膜を除去、つまり、鉄の酸化物を溶解させている。この硫酸溶液４３としては、例えば、５０％濃度の硫酸を２０〜４０℃（常温）で用い、ホブ１１の浸漬時間は４０秒程度である。この場合、ホブ１１の浸漬時間が長すぎると母材の表面が酸化してしまう虞があるが、硫酸の濃度（１〜９８％）や温度などに応じて浸漬時間を適宜設定すればよい。
【００１７】
なお、酸化皮膜を剥離するための処理液としては、硫酸溶液４３に限らず、塩酸や硝酸等を用いてもよい。また、酸洗処理工程４１を処理液へのホブ１１の浸漬としたが、処理液の吹き付けであってもよく、表面酸化皮膜の剥離処理として、酸洗処理工程４１に限らず、バレル研磨やブラスト処理等であってもよい。
【００１８】
次に、皮膜除去工程５１で用いる皮膜除去装置５２において、図１に示すように、槽５３内には水酸化アルカリ水溶液５４が貯溜されて保持されると共に、円筒形状の電極５５が配設され、この電極５５は槽５３外に配設された電源５６の負極に接続されている。また、Ｔｉ系皮膜などまたはクロムアルミニウム系皮膜などの皮膜２１がコーティングされたホブ１１は電極５５で包囲されるように槽４３の中心に配設されており、ホブ１１は電源５６の正極に接続されている。
【００１９】
そして、皮膜コーティング工程６１で用いる皮膜コーティング装置６２において、図１及び図２に示すように、真空装置６３の室には真空ポンプ６４が設けられ、真空ポンプ６４により室内が真空状態にされる。真空装置６３の室には支持治具６５が図示しない駆動手段により回転自在に設けられ、支持治具６５にはホブ１１が支持される。室にはエッチング装置６６が設けられ、皮膜２１のコーティング前にホブ１１の表面の酸化膜が除去される。エッチング装置６６は、例えば、イオン源によるエッチングもしくは電子銃により発生したＡｒイオンによるエッチングが行なえるようになっている。
【００２０】
真空装置６３の室には、各種ターゲット６７，６９を備えた第１、第２蒸発源６８，７０が設けられ、ホブ１１に所望の厚さのコーティングが施される。
【００２１】
このように本実施形態の切削工具の皮膜再生方法では、皮膜がコーティングされた使用済のホブ１１に対して、酸洗処理工程４１により表面酸化皮膜を剥離した後、皮膜除去工程５１によりコーティング皮膜２１を除去し、次に、皮膜コーティング工程６１によりこのホブ１１の表面に新たなＴｉ系皮膜をコーティングすることで、ホブ１１を再生する。
【００２２】
従って、この再生したホブ１１を用い、即ち、図４に示すように、ホブヘッド３４のホブ軸３５にホブ１１を固定し、駆動回転させることによってワーク３３に歯形を創成することができる。このとき、切削部には切削油剤は供給されずにドライカットにより切削が行なわれる。ドライカット加工においては、切削油剤を使用しないので、床面の汚れや異臭の発生がなく、廃油処理も不要となる。従って、作業環境や地球環境の向上に好適である。また、刃部１７の表面には、皮膜２１がコーティングされているので、耐摩耗性が向上すると共に、高速切削が可能になり、ホブ１１による歯車切削加工のコスト低減と加工能率向上が図れる。
【００２３】
なお、皮膜除去工程５１によって除去するコーティング皮膜としては、Ｔｉ系皮膜チタンアルミニウム（ＴｉＡｌ）、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）の他に、酸化アルミにシリコンやクロムなどの形成元素を添加したチタン系皮膜または窒化クロムアルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜またはこれらに酸化アルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜または及びこれらの複合皮膜がある。
【００２４】
また、前述した皮膜コーティング工程６１によってコーティングされる皮膜としては、チタンアルミニウム（ＴｉＡｌ）、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）などのチタン系皮膜または窒化クロムアルミニウムまたは窒化クロムアルミニウムシリコンまたはこれらに酸化アルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜または及びこれらの複合皮膜がある。そして、本発明の皮膜再生方法を適用する切削工具としては、ホブの他にピニオンカッタ、スパイラルベベルギヤカッタ、歯車型削り用工具、シェービングカッタなどがある。
【００２５】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の再生切削工具によれば、皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、コーティング皮膜を除去し、次に、切削工具の表面に新たな皮膜をコーティングして構成したので、表面に高品質のＴｉ系皮膜を有する切削工具のリサイクルが容易となり、コストを低減することができる。
【００２６】
また、請求項２の発明の再生切削工具によれば、切削油剤を用いずに使用するようにしたので、床面の汚れや異臭の発生がなく、廃油処理も不要となり、作業環境や地球環境を向上することができる。
【００２７】
また、請求項３の発明の再生切削工具によれば、母材を高速度工具鋼としたので、Ｔｉ系皮膜がコーティングされることで、耐摩耗性をなお一層向上させることができる。
【００２８】
また、請求項４の発明の切削工具の皮膜再生方法によれば、皮膜がコーティングされた使用済の切削工具の表面に付着する表面酸化皮膜の剥離処理を施した後、コーティング皮膜を除去し、次に、切削工具の表面に新たな皮膜をコーティングするようにしたので、切削工具の使用時に付着する表面酸化皮膜を事前に除去するため、切削工具の表面にコーティングしたＴｉ系などの皮膜を効率よく除去することができる一方で、新たなＴｉ系皮膜を容易にコーティングすることができ、切削工具のリサイクルが容易となり、コストを低減することができる。
【００２９】
また、請求項５の発明の切削工具の皮膜再生方法によれば、皮膜を、チタンアルミニウムまたは窒化チタンアルミニウムまたは窒化チタンまたは炭窒化チタン、またはこれらに酸化アルミニウムやシリコンなどの形成元素を添加したチタン系皮膜または窒化クロムアルミニウムまたは窒化クロムアルミニウムシリコン、またはこれらに酸化アルミニウムなどの形成元素を添加したクロムアルミニウム系皮膜またはこれらの複合皮膜としたので、安価で容易に切削工具の耐摩耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削工具の皮膜再生方法を表す概略図である。
【図２】皮膜コーティング装置の概略図である。
【図３】切削工具としてのホブの正面視図である。
【図４】ホブ盤の切削部の概略図である。
【符号の説明】
１１　ホブ（切削工具）
２１　Ｔｉ系皮膜
４１　酸洗処理工程
４２　処理槽
４３　処理液
５１　皮膜除去工程
５２　皮膜除去装置
６１　皮膜コーティング工程
６２　皮膜コーティング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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