(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化硼素基の超高圧焼結体であって、少なくとも２面に凹凸形状を有し、前記焼結体の凹凸形状を有する面の内、１面が切削用のブレーカーとして作用する形状であって、他の凹凸形状を有する少なくとも１面が台金と嵌合することを特徴とするｃＢＮ焼結体
【請求項２】
前記ｃＢＮ焼結体凹凸形状面の少なくとも１面が焼肌であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のｃＢＮ焼結体
【請求項３】
前記ｃＢＮ焼結体が立方晶窒化硼素を主成分とし、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎおよびそれぞれの酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、炭窒化物、酸炭化物、酸炭窒化物のうち少なくとも１種および相互固溶体とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも一種およびそれぞれの化合物からなることを特徴とする特許請求の範囲第１、２項記載のｃＢＮ焼結体
【請求項４】
ｃＢＮ焼結体原料粉末を切削用のブレーカーとして作用する形状を反転させた凹凸と台金と嵌合する形状を反転させた凹凸を持った金型内部に配し、超高圧下で焼結することを特徴とするｃＢＮ焼結体の製造方法
【請求項５】
前記金型にｈＢＮを塗布または配置または被覆することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のｃＢＮ焼結体の製造方法
【請求項６】
金型材質が超硬合金、鋼、Ｔａ、Ｚｒの少なくとも１種からなることを特徴とする特許請求範囲第４、５項記載のｃＢＮ焼結体の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は主に高硬度材料の切削に用いる工具であって、ブレーカー付きの超高圧ｃＢＮ焼結体工具を高精度かつ安価に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な超高圧焼結体は円盤形状に焼結し、放電加工などで切断加工した後、超硬合金にろう付し、研摩加工を施して工具が製造されている。用途によっては切り屑処理性能が要求される場合もあり、ブレーカー形状に加工される。研摩加工以外で行う方法としては、公開特許公報  昭５８−６９７７９では、超硬合金台金に焼結体原料粉末を、目的とする凹凸に対して逆の凹凸を有する超硬合金または鋼の板と共に配置し、焼結後にショットブラストにより超硬合金または鋼の板を除去することが開示されている。公開特許公報  昭５６−３６１５２にはダイヤモンド焼結体を焼結する際に、焼結体と接する金型内面をセメンタイトに転化させ、金型容器との解離を容易にすることが開示されている。
【０００３】
【解決すべき問題点】
一般的なブレーカーの無いｃＢＮ焼結体でも、極めて高精度な刃先精度が求められる場合が多い。そのためろう付後に全面に亘り研摩加工が行われ、刃先のホーニング加工まで含めて多くの加工が行われる。ブレーカーが要求される場合は、前記の研摩加工からさらにブレーカー加工を行う。これは、ブレーカの位置精度のわずかなズレ・バラツキであっても、切削性能が大きく劣化するため全面研削加工後に改めてブレーカー加工を行うものである。
【０００４】
ここで、公開特許公報昭５８−６９７７９では焼結時にあらかじめブレーカー形状が形成されることが開示されているが、超硬合金の台座にろう付けする時に、台座と形成されたブレーカーの位置精度にバラツキが出るため、切削加工精度および工具寿命のバラツキが問題となる。さらに、その製造方法としてはブレーカ形状が焼結時に形成されるものの、金型を焼結後にショットピーニングで除去する必要があり、焼結体への金型材の拡散や金型除去に係るコストの増大、ならびにショットピーニングによる金型材除去に伴う刃先精度の低下が起こる。
【０００５】
また、公開特許公報  昭５６−３６１５２ではダイヤモンド焼結体を製造時に金型内部をセメンタイトに転化することで焼結体と金型が解離しやすくすることが開示されているが、ｃＢＮ焼結体への金型からの金型材質の拡散を防ぐ効果が認められず、焼結後の加工工程が不可欠である。そのため刃先精度が高く、安価なブレーカー付きｃＢＮ焼結体が求められていた。
【０００６】
【問題点の解決方法】
本発明は刃先精度を高く保持し、かつ安価なブレーカー付きｃＢＮ焼結体について種々検討を行なった結果、得られたものである。まず、刃先位置精度を上げ焼肌で使用できるようになるためには、ｃＢＮ焼結体とろう付けする台金との相対的な位置精度を高く保持する機構が必要である。そこで種々検討した結果、焼結時にブレーカーを形成した面と相対する面または交わる面に位置精度保持用の凹凸を形成しておき、台金にそれを反転させた凹凸形状を加工しておくことで、ブレーカーの位置精度を高く保つことが可能となる本発明が得られたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
一般的なブレーカーの無い平板をろう付けする場合は後工程で全面加工することにより必要とされる工具精度が得られるが、あらかじめブレーカーが形成されている場合は、加工によりブレーカ形状が一部でも失われることになるため加工ができない。そのためにろう付け位置のずれを研摩加工での補正ができないため、そのまま工具性能の低下となる。そこで、焼結のときにブレーカーと相対する面および交わる面に凹凸を形成すると共に台金にそれと反転した凹凸を加工しておき、その凹凸同士を嵌め合せてろう付けすることできわめて工具精度が高く、かつ位置精度の再現性に優れる工具が得られた。
【０００８】
その製造に当たっては、焼結体を加工することなく焼肌で使用できることがきわめて重要であり、微細なブレーカを得るための必要条件となる。そのために、ｃＢＮ焼結体と接する金型からの拡散を押さえる必要がある。本発明者らは種々検討した結果、金型内面にｈＢＮを塗布することで従来のホットプレスに比べて極めて過酷な高温かつ超高圧下の焼結条件下であっても金型成分のｃＢＮ焼結体への拡散を防ぎうる事実が得られた。また、両者の拡散が無くなることで焼結後の金型の解離は極めて容易にあり、従来は使い捨てであった金型を繰返し使用できることが明らかとなった。この製造方法によって焼肌で使用できるブレーカー付きｃＢＮ焼結体工具が、安価でありかつ短納期で提供できうるようになった。
【０００９】
ｈＢＮの塗布はアルコールなどの有機溶媒中に分散させて「はけ」などによって塗布する方法もあるが、霧状にして金型全体に均一に塗布させることが望ましい。液状にする際の界面活性剤や消泡材等の添加ついては、熱処理または真空熱処理等で除去可能なものであればかまわない。ただし極めて微細な凹凸の形成を行う場合は、化学蒸着法・物理蒸着法などの気相合成法によりｈＢＮの膜厚をより精密に制御して被覆することが好ましい。
【００１０】
【実施例】
あらかじめ所望のブレーカー形状と台金との嵌め合せ形状を反転させた凹凸を持った超硬合金製の円盤を各1枚作製した。この円盤にｈＢＮを均一に塗布した。  ＺｒもしくはＴａカプセル内に上記ｈＢＮを塗布した円盤を配置し、これを下部金型とした。下部金型にｃＢＮ焼結体原料粉末を塗布したｈＢＮが剥離しないように充填した。さらにブレーカー形状転写面がｃＢＮ原料粉末に接するように配置し、金型上下部より１ton/cm2で加圧成形した。このカプセル入り試料は熱処理後に蓋を行ない、超高圧下で焼結を行なった。
【００１１】
以上の工程によりブランクスが得られ、放電加工により各チップ毎に切断した。あらかじめ嵌合するように凹凸を形成した台金に、銀／銅合金を主成分としたＴｉを含む活性金属ろうによりろう付けを行ない、さらにブレーカー以外の面に研摩を施しチップブレーカー付のｃＢＮ焼結体を得る製造方法である。
【００１２】
発明品１として、上記製造方法により、上面に図１に示すブレーカ形状を、それと相対する裏面に凸部を形成させた。焼結体は円盤形状であるため、裏面の凸部を基準として放電加工により刃先部として切断した。刃先部を超硬台座にろう付けするために、あらかじめ裏面凸部と嵌め合せるための凹部を形成しておき、高真空中においてＡｇ−Ｃｕを主成分としＴｉを４％含有した活性金属ろうで６０ｃＢＮ−２７ＴｉＮ−４ＷＣ―１.５ＴａＣ−１ＮｂＣ―６Ａｌ−０.５ＣｏからなるｃＢＮ焼結体と超硬台金をろう付けした。図2にろう付け後のチップ断面図を示す。
【００１３】
発明品２として、発明品１と同じ製造方法により上面に図１に示すブレーカ形状を、それと相対する裏面と直交する面に凸部を形成させた。図3にろう付け後のチップ形状を示す。焼結体は図4に示す断面形状の円盤形状であるため、裏面の凸部を基準として、放電加工により刃先部として切断した。刃先部を超硬台座にろう付けするために、あらかじめ裏面と直交面の凸部と嵌め合せるための凹部を形成しておき、高真空中においてＴｉ系の活性金属ろうで発明品１と同組成ｃＢＮ焼結体と超硬台金をろう付けした。
【００１４】
比較品１として同じ材質でブレーカのない一般的なｃＢＮ焼結体とした。比較品２として図1と同じ材質、同じブレーカはあるものの、それ以外の面に凸部が無い平坦なものとした。得られた発明品１、２および比較品１、２を以下の試験により工具寿命を比較した。
【００１５】
被削材  ；  ＳＫＤ１１  調質
切削速度；  １００m/min
送り  ；  0.24mm/rev
切り込み；  0.20mm
ｄｒｙ
【表１】
切削試験結果
0004467695.tif 000002
【００１６】
【実施例２】
発明品１と同じ形状品を、従来のｃＢＮ焼結体より研摩加工して作製した比較品３と、発明品１の加工時間について比較した。
【表２】
加工時間の比較（発明品の加工時間との相対比較）
0004467695.tif 000003
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、ブレーカー付きのｃＢＮ基超高圧焼結体を焼結時に、ブレーカ面以外に凹凸形状を形成することにより、製造時の放電加工精度およびろう付け位置精度を著しく向上させ、それにより加工精度の大幅な向上させると共に工具寿命のバラツキを低減し、かつ製造時の加工・ろう付け時間の短縮と製造コストの低減を実現したものである。また、金型材との離型性を向上させたことにより、従来のｃＢＮ工具より複雑なブレーカ形状の形成が可能となり、かつ金型の繰返し使用が可能になったため、加工費用・時間およびブレーカ形状のバラツキが大きく低減したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ブレーカ形状
【図２】  ろう付け体形状（発明品１）
【図３】  ろう付け体形状（発明品２）
【図４】  焼結後ディスク断面
【図１】
0004467695.tif 000004
【図２】
0004467695.tif 000005
【図３】
0004467695.tif 000006
【図４】
0004467695.tif 000007