(57)【要約】      （修正有）【課題】ｃＢＮ基焼結体切削工具で切削時の欠損を防ぐため、切刃稜線部に面取りが行われている。しかしながら、背分力の大きい焼き入れ鋼切削では、通常の欠損とは形態が異なる、フレーキングと呼ばれる剥離状の欠損が発生するという問題がある。このような課題を解決し、難削材における過酷な高能率切削下でも長寿命を発揮するｃＢＮ基焼結体切削工具およびその製造方法を提供する。【解決手段】ｃＢＮ基焼結体切削工具のすくい面３とチャンファー面５が交差する稜線に沿って、すくい面とチャンファー面が交差する部分に、曲面６が形成されているとフレーキングが減少する。形成された曲面の断面曲線の曲率半径Ｒ１が、０．０３≦Ｒ１≦０．３ｍｍの範囲にあるｃＢＮ基焼結体切削工具は、優れた切削性能を示す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面とチャンファー面と逃げ面を有するｃＢＮ基焼結体切削工具であって、すくい面とチャンファー面が交差する部分に、曲面が形成されていることを特徴とするｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項２】
すくい面とチャンファー面が交差する部分に形成された曲面の断面曲線の曲率半径Ｒ１が、０．０３ｍｍ≦Ｒ１≦０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項３】
チャンファー面のチャンファー幅Ｔが０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項４】
チャンファー面のチャンファー角θが−４５゜≦θ≦−５゜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項５】
チャンファー面と逃げ面が交差する部分に曲面が形成され、形成された曲面の断面曲線の曲率半径Ｒ２が、０．００５ｍｍ≦Ｒ２≦０．０４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項６】
すくい面とチャンファー面を有するｃＢＮ基焼結体切削工具のすくい面とチャンファー面が交差する部分を化学的処理、機械的処理および／または電気的処理により、曲面に加工することを特徴とするｃＢＮ基焼結体切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はｃＢＮ基焼結体切削工具およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術としてネガランド面と逃げ面が交差する切刃稜線部の断面曲線の曲率半径が５μｍ以上、３０μｍ以下であり、逃げ面とすくい面又はネガランド面が上記の断面曲率半径でなめらかにつながっているｃＢＮ基焼結体切削工具がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、背分力が高い切削時にフレーキングと呼ばれる剥離状の欠損が生じやすいという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１２７０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、難削材の切削加工が増加すると共に、難削材の高能率加工の要求に応える必要が出てきた。高能率加工の要求に従い、高速切削を行う必要に迫られるようになってきた。現状、難削材の高速切削に使用できる工具としては、ｃＢＮ基焼結体切削工具が最も適しており、その需要は高まりつつある。しかしながら、ｃＢＮ基焼結体は、超硬合金、サーメットのみならず、窒化ケイ素セラミックスに比較しても靱性に乏しいため、難削材の高速切削のような背分力が高い切削加工においてフレーキングと呼ばれる剥離が生じ欠損に至るというｃＢＮ基焼結体切削工具独特の課題があった。そこで本発明は、このような課題を解決し、難削材における過酷な高能率切削下でも長寿命を発揮するｃＢＮ基焼結体切削工具およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題について検討を重ねた結果、チャンファー面とすくい面が交差する部分を曲面に加工することにより、フレーキングの発生を大幅に抑制しうることを知見したものである。
【０００６】
本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具は、すくい面とチャンファー面と逃げ面を有するｃＢＮ基焼結体切削工具であって、すくい面とチャンファー面が交差する部分に、曲面が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具は、すくい面とチャンファー面が交差する稜線に沿って、すくい面とチャンファー面が交差する部分に曲面が形成されている。すくい面とチャンファー面が交差する部分に曲面を形成すると、フレーキング発生を抑制する。曲面として、具体的には、一つの曲率半径からなる丸ホーニング、複数の曲率半径からなる凸状曲面ホーニングを挙げることができる。
【０００８】
すくい面とチャンファー面が交差する部分に形成された曲面の断面曲線における曲率半径Ｒ１については、０．０３ｍｍ以上であるとフレーキング発生を抑制する効果が顕著であり、０．３ｍｍを超える加工は経済的ではないため、０．０３ｍｍ≦Ｒ１≦０．３ｍｍが好ましい。
【０００９】
すくい面側から見たチャンファー幅Ｔが０．０５ｍｍ未満では断続切削の際、刃先の欠損が生じてしまうため、フレーキング損傷を抑えることが出来ても工具の寿命を延長する点としては十分な効果が得られない。Ｔが０．５ｍｍを超えると切削抵抗が増加し、ビビリが生じやすい。したがって、チャンファー幅Ｔは、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍの範囲であると好ましく、その中でも０．１ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍが好ましく、さらに好ましくは、０．１５ｍｍ≦Ｔ≦０．２ｍｍである。
【００１０】
チャンファー面のすくい面に対するチャンファー角θについて、θが−５゜を超えると耐欠損性が低下し、−４５゜未満では耐摩耗性が低下する。したがって、θは、−４５≦θ≦−５゜の範囲であるとが好ましく、その中でも−３５≦θ≦―１５゜が特に好ましい。
【００１１】
チャンファー面と逃げ面が交差する稜線に沿って、チャンファー面と逃げ面が交差する部分に曲面が形成され、チャンファー面と逃げ面が交差する部分に形成された曲面の断面曲線の曲率半径Ｒ２が０．００５ｍｍ以上であると耐欠損性が向上する。なお、Ｒ２が０．０４ｍｍを超えると逃げ面摩耗量が増加する傾向が見られる。したがって、０．００５ｍｍ≦Ｒ２≦０．０５ｍｍが好ましく、その中でも０．０１ｍｍ≦Ｒ２≦０．０３ｍｍが特に好ましい。
【００１２】
ｃＢＮ基焼結体切削工具の構造として、例えば、ｃＢＮ基焼結体のみからなる切削工具、ｃＢＮ基焼結体を基体にロウ付けした切削工具、または、ｃＢＮ基焼結体を台金を介して基材にロウ付けした切削工具を挙げることができる。また、切削工具形状として、例えば、切削チップ、ドリル、エンドミルなど挙げることができる。その中でも切削チップにおいて寿命延長効果が大きい。
【００１３】
ｃＢＮ基焼結体におけるｃＢＮ含有量は、２０体積％未満では硬さが低下するために高硬度鋼などの切削で摩耗が著しく増加し、実用に適さないため、２０〜１００体積％と定めた。なお、本発明のｃＢＮは立方晶窒化硼素である。ｃＢＮ粒子以外の残部としては、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素、鉄族金属、Ａｌの金属、炭化物、窒化物、酸化物、硼化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも１種以上であり、この組成により高硬度のｃＢＮ基焼結体が得られる。
【００１４】
ｃＢＮ基焼結体基材の表面に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元素、Ａｌ、Ｓｉの炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種以上の単層又は２層以上の積層からなる硬質膜が被覆された被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具についても、すくい面とチャンファー面が交差する部分に曲面を形成すると、未被覆のｃＢＮ基焼結体切削工具と同様に、フレーキングの発生を抑制する。この場合、すくい面とチャンファー面が交差する部分に曲面を形成することは、被覆前または被覆後のいずれにおいても効果がある。
【００１５】
ｃＢＮ基焼結体切削工具は、浸炭焼き入れ鋼、硬質焼結合金、耐熱合金、ダクタイル鋳鉄など各種の難削材加工に用いられると好ましい。特に、これらの難削材の高速仕上げ加工に使用されると好ましい。
【００１６】
本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具の製造方法は、ｃＢＮ基焼結体切削工具のチャンファー面とすくい面が交差する部分を化学的処理、機械的処理および／または電気的処理により、曲面に加工することを特徴とする。
【００１７】
化学的処理として、具体的には、酸処理、アルカリ処理が挙げられる。また、機械的処理として、具体的には、硬質砥粒を塗布した回転ブラシに押し当てる方法、硬質砥粒を埋め込んだ回転ブラシに押し当てる方法、ブラスト、ウエットブラストが挙げられる。なお、回転ブラシに用いられるブラシ材料としては、円筒状の基体にナイロン、アラミド、ポリプロピレン、塩化ビニール、ブチレンなどの化学繊維、木綿などの植物繊維、馬、豚、タヌキ、ラクダ、ウサギなどの動物毛、鳥毛、金属線、炭素繊維あるいは炭素繊維強化化学繊維などから適宜選択される。硬質砥粒としては、平均粒径が０．１〜５０μｍのダイヤモンド砥粒が好ましい。電気的処理としては放電加工が挙げられる。また、化学的処理、機械的処理、電気的処理を組み合わせた処理として、例えば、メカノケミカルポリシッング、電解研磨が挙げられる。
【００１８】
【実施例１】
平均粒径２．５μｍのｃＢＮを６０容量％含有する焼結体をコーナー部にロウ付けしたＪＩＳ規格ＴＮＧＡ１６０４０８の工具形状を有するｃＢＮ基焼結体切削工具を用意した。すくい面と逃げ面が成す刃先稜線部にダイヤモンド砥石を用いてチャンファー幅Ｔ＝０．１５ｍｍ、チャンファー角θ＝−２５゜のチャンファーホーニングを施した。さらに、逃げ面とチャンファー面が交差する部分に断面曲率半径Ｒ２＝０．０２ｍｍの丸ホーニングを施した。次いで発明品１〜４について、回転運動を行う回転ブラシにダイヤモンド遊離砥粒を塗布し、ｃＢＮ基焼結体切削工具をすくい面側から回転運動する回転ブラシに押し当てることにより、チャンファー面とすくい面が交差する部分を丸める加工を行った。加工時間を変化させることにより、曲面の断面曲線の曲率半径Ｒ１が異なる発明品１〜４を作製した。得られた試料のチャンファー面とすくい面が交差する部分に形成された曲面の断面曲率半径Ｒ１をコントレーサーで測定した。その結果は表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
発明品１〜４、比較品１について切削試験１を行った。
切削試験１の条件
被削材：溝入り円筒形状（外径１００ｍｍ，厚さ１１ｍｍ）の浸炭焼き入れ材（ＳＣＭ４２０Ｈ）
断続個所：２４箇所
被削材硬度：ＨＲＣ６０〜６２
外径強断続切削
切削速度：１１８（ｍ／ｍｉｎ）
送り    ：０．１２（ｍｍ／ｒｅｖ）
切り込み：０．１５〜０．２０（ｍｍ）
試験回数：２回
発明品１〜４、比較品１の切削試験結果を表１に併記した。
【００２１】
切削試験１において加工数を律するのは、フレーキングを伴う欠損であった。表１に示すように、チャンファー面とすくい面の稜線の断面曲線における曲率半径Ｒ１を０．０３ｍｍとした発明品３は比較品１に比較して２．３倍の加工数を加工することが出来た。また，Ｒ１を０．１ｍｍとした発明品１は、比較品１に比較して５倍の加工数を加工することが出来た。
【００２２】
【実施例２】
平均粒径２．５μｍのｃＢＮを６０容量％含有する焼結体をコーナー部にロウ付けしたＪＩＳ規格ＴＮＧＡ１６０４０８の工具形状を有するｃＢＮ基焼結体切削工具を用意した。実施例１と同様に刃先稜線部にチャンファー幅Ｔ＝０．１５ｍｍ、チャンファー角度θ＝−２５゜のチャンファーホーニングを施した。さらに、逃げ面とチャンファー面が交差する部分に断面曲率半径Ｒ２＝０．０３ｍｍの丸ホーニングを施した。
【００２３】
次いで発明品に対して実施例１と同様にチャンファー面とすくい面が交差する部分を丸める加工を行った。加工時間を変化させることにより、チャンファー面とすくい面が交差する部分に形成された曲面の断面曲率半径Ｒ１が異なる発明品５、６を作製した。通常のＰＶＤ法によって、試料の表面にＴｉＣＮ被膜を膜厚２μｍを被覆した。得られた試料についてチャンファー面とすくい面が交差する部分に形成された曲面の断面曲率半径Ｒ１をコントレーサーを用いて測定した。その結果は表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
発明品５、６、比較品２について切削試験２を行った。
切削試験２の条件
被削材：円筒形状の浸炭焼き入れ材（ＳＣＭ４３５Ｈ）
外径５０ｍｍの外径強断続切削
断続個所：２箇所
被削材硬度：ＨＲＣ６０〜６２
切削速度：１００（ｍ／ｍｉｎ）
送り    ：０．２（ｍｍ／ｒｅｖ）
切り込み：０．３（ｍｍ）
試験回数：３回
発明品５、６、比較品２の切削試験結果を表２に併記した。
【００２６】
切削試験２において加工数を律するのは、フレーキングを伴う欠損であった。表２に示すようにチャンファー面とすくい面が交差する部分の断面曲線における曲率半径Ｒ１を０．１０ｍｍとした発明品５は，未加工の比較品２に対し平均寿命（加工時間）を２．３倍延長できた。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具は、背分力の高い切削において生じるフレーキングの発生を防止できるため、欠損しにくい。結果的に工具寿命が大幅に向上する。特に、難削材の高速仕上げ加工において、本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具は優れた切削性能を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具の実施例を示す概念的な斜視図
【図２】本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具の実施例であり、図１ｂ−ｂ線に沿って得られる一部拡大図
【図３】本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具の他の実施例を示す一部拡大図
【図４】本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具の他の実施例を示す一部拡大図
【図５】従来のｃＢＮ基焼結体切削工具を示す一部拡大図
【図６】本発明のｃＢＮ基焼結体切削工具を製造する際に使用する回転ブラシの例
【符号の説明】
１…ｃＢＮ基焼結体切削工具
２…ｃＢＮ基焼結体
３…すくい面
４…逃げ面
５…チャンファー面
６…すくい面とチャンファー面が交差する部分に形成された曲面部
７…すくい面とチャンファー面が交差する部分
８…回転ブラシ
９…ナイロン繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004291204.tif 000009
【図６】
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