(57)【要約】ポケット（２４）を含む本体（２２）から成るコーティング切削工具（２０）。この工具は、ろう付け合金を使用してポケット（２４）にろう付けされる多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランク（２５）を含む。ろう付け合金は、少なくとも約９００℃の液相温度を有する。切削工具はコーティング（３０）で被覆される。
2006528076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポケットを含む本体と、
ろう付け合金を使用して前記ポケットにろう付けされる多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクと、
少なくとも約９００℃の液相温度を有する前記ろう付け合金と、
切削工具に付着されるコーティングと、
を含む、コーティング切削工具。
【請求項２】
前記コーティングが物理的蒸着法によって付着される、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項３】
前記コーティングが物理的蒸着法及び化学蒸着法の組み合わせによって付着される、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項４】
前記コーティングが化学蒸着法によって付着される、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項５】
前記ろう付け合金が金及び銅を含み、金が約３０重量％乃至約６０重量％の範囲内の量で存在し、銅が約４０重量％乃至約７０重量％の範囲内の量で存在する、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項６】
前記ろう付け合金がニッケルをさらに含み、ニッケルが約２重量％乃至約７重量％の範囲内の量で存在する、請求項５に記載のコーティング切削工具。
【請求項７】
前記ろう付け合金が、約３５重量％乃至約４０重量％の金、約６０重量％乃至約６５重量％の銅、及び約１重量％乃至約４０重量％のニッケルを含む、請求項６に記載のコーティング切削工具。
【請求項８】
前記ろう付け合金が、約３０重量％乃至約４０重量％の金、及び約６０重量％乃至約７０重量％の銅を含む、請求項５に記載のコーティング切削工具。
【請求項９】
前記ろう付け合金が、約５０重量％の金及び約５０重量％の銅を含む、請求項５に記載のコーティング切削工具。
【請求項１０】
前記ろう付け合金が、約３７．５重量％の金及び約６２．５重量％の銅を含む、請求項５に記載のコーティング切削工具。
【請求項１１】
前記ろう付け合金が金及びニッケルを含み、金が約６５重量％乃至約９０重量％の範囲内の量で存在し、ニッケルが約１５重量％乃至約２５重量％の範囲内の量で存在する、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項１２】
前記ろう付け合金がパラジウムをさらに含み、パラジウムが約５重量％乃至約１５重量％の範囲内の量で存在する、請求項１１に記載のコーティング切削工具。
【請求項１３】
前記ろう付け合金が、約６５重量％乃至約７５重量％の金、約２０重量％乃至約２５重量％のニッケル、及び約５重量％乃至約１０重量％のパラジウムを含む、請求項１２に記載のコーティング切削工具。
【請求項１４】
前記ろう付け合金が、約７０重量％の金、約２２重量％のニッケル、及び約８重量％のパラジウムを含む、請求項１３に記載のコーティング切削工具。
【請求項１５】
前記ろう付け合金が、約８０重量％乃至約８５重量％の金、及び約１５重量％乃至約２０重量％のニッケルを含む、請求項１１に記載のコーティング切削工具。
【請求項１６】
前記ろう付け合金が、約９０重量％乃至約９８重量％の銀、及び約２重量％乃至約１０重量％のパラジウムを含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項１７】
前記ろう付け合金が、約９３重量％乃至約９７重量％の銀、及び約３重量％乃至約７重量％のパラジウムを含む、請求項１６に記載のコーティング切削工具。
【請求項１８】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約１０００℃である、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項１９】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約９４０℃である、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項２０】
前記コーティングが、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される少なくとも１層のアルミナを含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項２１】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化チタンの層をさらに含む、請求項２０に記載のコーティング切削工具。
【請求項２２】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化アルミニウム・チタンの層をさらに含む、請求項２０に記載のコーティング切削工具。
【請求項２３】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される少なくとも１層の炭窒化チタンをさらに含む、請求項２０に記載のコーティング切削工具。
【請求項２４】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される少なくとも１層の窒化チタンをさらに含む、請求項２０に記載のコーティング切削工具。
【請求項２５】
前記コーティングが、物理的蒸着法によって付着される少なくとも１層の窒化アルミニウム・チタンを含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項２６】
前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクが、約５０体積％の立方晶窒化ホウ素、及び約５０体積％の炭化チタンから構成される多結晶性立方晶窒化ホウ素の層を含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項２７】
前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクが、多結晶性立方晶窒化ホウ素の層が付着された支持体をさらに含む、請求項２６に記載のコーティング切削工具。
【請求項２８】
前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクが、約９０体積％の立方晶窒化ホウ素、及び約１０体積％の窒化アルミニウムと二ホウ化チタンと炭化ケイ素を含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項２９】
前記コーティングが、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、及びケイ素のうちの１つ以上の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物又は酸炭化物から構成される少なくとも１つの層を含む、請求項１に記載のコーティング切削工具。
【請求項３０】
ポケットを含む本体と、
ろう付け合金を使用してポケットにろう付けされる超硬質ブランクと、
前記ろう付け合金が少なくとも約９００℃の液相温度を有し、ニッケルと金を含むニッケル−金ろう付け合金、銅と金を含む銅−金ろう付け合金、及び銀とパラジウムを含む銀−パラジウムろう付け合金から成る群から選択され、
切削工具に付着されるコーティングと、
を含む、コーティング切削工具。
【請求項３１】
前記コーティングが、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、及びケイ素のうちの１つ以上の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物又は酸炭化物から構成される少なくとも１つの層を含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３２】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化チタンの層をさらに含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３３】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化アルミニウム・チタンの層をさらに含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３４】
前記コーティング方式が、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される炭窒化チタンの少なくとも１層をさらに含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３５】
前記コーティングが物理的蒸着法によって付着される、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３６】
前記コーティングが物理的蒸着法及び化学蒸着法の組み合わせによって付着される、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３７】
前記コーティングが化学蒸着法によって付着される、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３８】
前記コーティングが、ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される窒化チタンの少なくとも１層を含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項３９】
前記コーティングが、物理的蒸着法によって付着される窒化アルミニウム・チタンの少なくとも１層を含む、請求項３０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４０】
材料除去作業において工作物から材料を除去するためのコーティング切削工具であって、該コーティング工具が選択された切込み深さで工作物と係合し、
ポケットを含む本体と、
レーキ面と切削端、及び該切削端から離れて延出する脚部を有する多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクと、
前記ブランクがろう付け合金を用いてポケットにろう付けされ、それによって前記本体及び前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクの間にろう接継手が設けられ、
前記ろう接継手が、約１．５ｍｍ乃至約４．９ｍｍの距離で多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクのレーキ面から離れて配置され、前記脚部が切込み深さの少なくとも約１．７倍の長さを有し、
前記切削工具に付着されるコーティングと、
を含む、前記コーティング切削工具。
【請求項４１】
前記コーティングが、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、及びケイ素のうちの１つ以上の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物又は酸炭化物から構成される少なくとも１層を含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４２】
前記ろう付け合金が金及び銅を含み、金が約３０重量％乃至約６０重量％の範囲内の量で存在し、銅が約４０重量％乃至約７０重量％の範囲内の量で存在する、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４３】
前記ろう付け合金がニッケルをさらに含み、ニッケルが約２重量％乃至約７重量％の範囲内の量で存在する、請求項４２に記載のコーティング切削工具。
【請求項４４】
前記ろう付け合金が金及びニッケルを含み、金が約６５重量％乃至約９０重量％の範囲内の量で存在し、ニッケルが約１５重量％乃至約２５重量％の範囲内の量で存在する、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４５】
前記ろう付け合金がパラジウムをさらに含み、パラジウムが約５重量％乃至約１５重量％の範囲内の量で存在する、請求項４４に記載のコーティング切削工具。
【請求項４６】
前記ろう付け合金が、約９０重量％乃至約９８重量％の銀、及び約２重量％乃至約１０重量％のパラジウムを含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４７】
前記ろう付け合金が、約９３重量％乃至約９７重量％の銀、及び約３重量％乃至約７重量％のパラジウムを含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４８】
前記コーティングが物理的蒸着法によって付着される、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項４９】
前記コーティングが物理的蒸着法及び化学蒸着法の組み合わせによって付着される、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５０】
前記コーティングが化学蒸着法によって付着される、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５１】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約９００℃である、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５２】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約９４０℃である、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５３】
前記コーティングが、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で付着されるアルミナの少なくとも１つの層を含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５４】
前記コーティングが、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着されるアルミナの少なくとも１つの層を含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項５５】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化チタンの層をさらに含む、請求項５４に記載のコーティング切削工具。
【請求項５６】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化アルミニウム・チタンの層をさらに含む、請求項５４に記載のコーティング切削工具。
【請求項５７】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される炭窒化チタンの少なくとも１つの層をさらに含む、請求項５４に記載のコーティング切削工具。
【請求項５８】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液層温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される窒化チタンの少なくとも１つの層をさらに含む、請求項５４に記載のコーティング切削工具。
【請求項５９】
前記コーティングが、物理的蒸着法によって付着される窒化アルミニウム・チタンの少なくとも１つの層を含む、請求項４０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６０】
ポケットを含む本体と、
レーキ面及び切削端を有する多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクであって、該ブランクがろう付け合金を使用してポケットにろう付けされ、それによって前記本体とブランクとの間にろう接継手が設けられる、前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクと、
液相温度を有する前記ろう付け合金と、
を含み、
前記ブランクが材料除去作業の間に工作物と係合して、切削力が前記ブランクに加えられ、ブランクの切削部に熱が生じられ、
前記ろう接継手における温度が前記ろう付け合金の液相温度より低くなるように、前記ろう接継手が前記切削端から選択された距離だけ離れて配置され、それによって、ろう接継手が材料除去作業の間に前記ブランクをポケットに保持するのに十分なせん断強度を有し、
切削工具上のコーティングを含む、
材料除去作業において工作物から材料を除去するためのコーティング切削工具。
【請求項６１】
前記コーティングが、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、及びケイ素のうち１つ以上の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物、又は酸炭化物から構成される少なくとも１つの層を含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６２】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約９４０℃であり、前記ろう付け合金が金及び銅を含み、金が約３０重量％乃至約６０重量％の範囲内の量で存在し、銅が約４０重量％乃至約７０重量％の範囲内の量で存在する、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６３】
前記ろう付け合金がニッケルをさらに含み、ニッケルが約２重量％乃至約７重量％の範囲内の量で存在する、請求項６２に記載のコーティング切削工具。
【請求項６４】
前記ろう付け合金が約５０重量％の金及び約５０重量％の銅を含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６５】
前記ろう付け合金が約３７．５重量％の金及び約６２．５重量％の銅を含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６６】
前記ろう付け合金の液相温度が少なくとも約９４０℃であり、前記ろう付け合金が金及びニッケルを含み、金が約６５重量％乃至約９０重量％の範囲内の量で存在し、ニッケルが約１５重量％乃至約２５重量％の範囲内の量で存在する、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６７】
前記ろう付け合金がパラジウムをさらに含み、パラジウムが約５重量％乃至約１５重量％の範囲内の量で存在する、請求項６６に記載のコーティング切削工具。
【請求項６８】
前記ろう付け合金が、約８０重量％乃至約８５重量％の金及び約１５重量％乃至約２０重量％のニッケルを含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項６９】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化チタンの層をさらに含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項７０】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される酸炭窒化アルミニウム・チタンの層をさらに含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項７１】
前記コーティング方式が、前記ろう付け合金の液相温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される炭窒化チタンの少なくとも１つの層をさらに含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項７２】
前記コーティングが、前記ろう付け合金の液層温度より低い温度で化学蒸着法によって付着される窒化チタンの少なくとも１つの層を含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項７３】
前記コーティングが、物理的蒸着法によって付着される窒化アルミニウム・チタンの少なくとも１つの層を含む、請求項６０に記載のコーティング切削工具。
【請求項７４】
ポケットを含む本体を提供するステップと、
ろう付合金を使用して多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクをポケットにろう付けするステップであって、ろう付け合金が少なくとも約９４０℃の液相温度を有する、前記ろう付けステップと、
四塩化チタン及び塩化アルミニウムのそれぞれのガスで前記多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクをエッチングするステップと、
化学蒸着法によって切削工具を被覆するステップと、
を含む、コーティング切削工具を製造するためのプロセス。
【請求項７５】
前記被覆ステップは、
約９００℃の温度でＣＶＤによって窒化チタンのコーティングを付着させるステップと、
炭窒化チタンのコーティングを厚さが約１μｍ乃至約１２μｍの範囲内になるように約８８５℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
炭窒化チタンのコーティングを厚さが約０．５μｍ乃至約８μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
酸炭窒化チタン及び酸炭窒化アルミウニム・チタンの結合層を厚さが約０．５μｍ乃至約８μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
アルミナのコーティングを厚さが約０．５μｍ乃至約１２μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
窒化チタン−炭窒化チタンのコーティングを厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
を含む、請求項７４に記載のプロセス。
【請求項７６】
前記被覆ステップは、
窒化チタンの層を厚さが約０．５μｍ乃至約５μｍの範囲内になるように約９００℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
炭窒化チタンの層を厚さが約１μｍ乃至約１２μｍの範囲内になるように約８８５℃の中間温度によって付着させるステップと、
炭窒化チタンの層を厚さが約０．５μｍ乃至約８μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度で高温ＣＶＤによって付着させるステップと、
アルミナの層を厚さが約０．５μｍ乃至約１２μｍの範囲内になるように約９９０℃の温度でＣＶＤによって付着させるステップと、
を含む、請求項７４に記載のプロセス。
【請求項７７】
コーティング切削工具を使用して約５０ロックウェルＣ乃至約６５ロックウェルＣの範囲内の硬度を有する合金鉄を含む工作物からネジ切り作業によって材料を除去する方法であって、
ポケットを含む本体を有するコーティング切削工具を提供することであって、超硬質ブランクがろう付け合金を使用してポケットにろう付けされて、ろう接継手を形成し、前記ろう付け合金が少なくとも約９００℃の液相温度を有し、該ろう付け合金が、ニッケルと金を含むニッケル−金ろう付け合金、銅と金を含む銅−金ろう付け合金、金と銅とニッケルを含む金−銅−ニッケルろう付け合金、銀とパラジウムを含む銀−パラジウムろう付け合金、及び銀とパラジウムを含む銀−パラジウムろう付けを含む群から選択される、上記コーティング切削工具を提供すること、及び
多数のパス上で工作物をコーティング切削工具に係合することであって、各パスが前のパスにおける工作物から除去された材料の体積と略等しい若しくはそれより少ない体積の材料を除去する、上記工作物をコーティング切削工具に係合すること、
を含む前記ネジ切り作業における材料除去方法。
【請求項７７】
前記係合ステップが、多数のパス上で工作物をコーティング切削工具に係合させることを含み、各パスが前のパスにおける工作物から除去された材料の体積に略等しい体積の材料を除去する、請求項７８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具に関する。より詳細には、本発明は、例えばろう付けされた多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクを使用するコーティング切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削端となる切削要素として超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具が知られていた。こうした切削工具は、切欠き若しくはポケットを含む切削工具本体を有する。ろう接継手が超硬質ブランク及び切削工具本体の間に形成されるように、超硬質ブランクはブレーズ（ろう付け）合金を使用して切欠き若しくはポケットにろう付けされる。
【０００３】
１つの代替方法では、超硬質ブランクは超硬質材料（例えば多結晶性立方晶窒化ホウ素）の層が表面に存在する支持体（例えば、コバルト結合炭化タングステン）を含んでいる。別の方法として、このブランクは全体に超硬質材料から構成されている。材料除去プロセスの際に、超硬質層（又は超硬質材料）は、切削要素として機能するように被加工材料を除去するために被加工材料と接触する切削端を画定する。
【０００４】
材料除去作業の際に、超硬質材料の切削端及び被工作材料の間の接触点に熱（及び相当量の熱であることもある）が生成される。これは、被工作材料が例えば、三次元（Ｄ３）工具鋼のように硬質である場合に特にそうである。こうした材料は、ロックウェル硬度Ｃ６０（ＡＩＳＩ  Ｄ３）程度の硬度を有し、クエンチング硬度は、約６４乃至約６６ロックウェルＣの範囲内で変動可能であり、焼戻し硬度は、約５４乃至約６１ロックウェルＣの範囲内で変動可能である。
【０００５】
過剰な熱の発生のために、ろう付けされた超硬質ブランクを有するコーティング切削工具の使用により、切削工具本体から超硬質ブランクのろう付けを除去するという欠点が生じた。すなわち、超硬質ブランク及び被工作材料間の接触点において生成される熱は、超硬質ブランクを通過し、ろう接継手における温度をろう付け合金が溶融（若しくは軟化）するレベルに到達させるようにすることによって、ろう接継手のせん断強度を低下させる。ろう接継手のせん断強度の低下により、ろう接継手が弱められて、超硬質ブランクにかけられる切削力が超硬質ブランクを切削工具本体から離れられるようになる。
【０００６】
ろう付けされた超硬質ブランクを使用する切削工具の使用によって炭素：炭素複合材料、研削材強化高分子材料、及び種々の木材から機械加工することによって材料を除去するような乾式切削プロセスもまた、一層高い切削温度を生じる可能性がある。上記のように、こうして切削温度が高くなると、結果的にろう接継手における温度が高くなる可能性がある。ろう接継手における温度がこのように高くなると、結果としてろう付け合金が軟化又は溶融することによって、せん断強度を低下させ、超硬質ブランクにかかる切削力の影響を受けて超硬質ブランクを切削工具本体から引き離したり、若しくは分離させたりすることになる。
【０００７】
切削温度を考慮に入れた切削工具にかかる切削力の程度、ろう接継手における温度、ろう付け合金の液相温度、及びろう付け合金のせん断強度は、超硬質ブランクが材料除去作業の際に切削工具のポケットに保持される機能に影響を及ぼすように見える。ろう接継手における温度が一定のレベルに到達すると、ろう接継手のせん断強度の減少が始まる。ろう接継手のせん断強度が超硬質ブランクにかかる切削力に対してその全体を維持することが必要不可欠でないとき、超硬質ブランクは切削工具本体から分離されることになる。理解できるように、切削工具本体からの超硬質ブランクの時期尚早の（若しくは突発的な）分離若しくは取り外しは結果的に望ましくない。
【０００８】
このように、切削端となる切削要素としてろう付けされた超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具を提供することは望ましいということなり、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手が、材料除去作業の際に生じた熱に耐えることができる。
【０００９】
切削端となる切削要素としてろう付けされた超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具であって、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手は、ろう接継手の完全性を維持するように材料除去作業の間にろう接継手に存在する温度における十分なせん断強度を維持するろう付け合金（即ち、高温ろう付け合金）を使用して材料除去動作の際に生じられる熱に耐えることができる、上記コーティング切削工具を提供することもまた望ましいことになる。
【００１０】
切削端となる切削要素としてろう付けされた超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具であって、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手は、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手は、該ろう接継手の完全性が材料除去作業の間に維持されるようにろう接継手が過度の温度にさらされるのを緩和するために超硬質ブランクの形状及びデザインとともに高温ろう接継手の使用により材料除去動作の間に生じられる温度に耐えることができる、上記コーティング切削工具を提供することもさらに望ましいことになる。
【００１１】
切削端となる切削要素としてろう付けされた超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具であって、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手は、ろう接継手の完全性が材料除去作業の間に維持されるようにろう接継手が過度の温度にさらされるのを緩和するために超硬質ブランクの形状及びデザインとともに高温ろう接継手の使用により材料除去動作の間に生じられる熱に耐えることができる、上記コーティング切削工具を提供することもまた更に望ましいことになる。
【００１２】
最後に、切削端となる切削要素としてろう付けされた超硬質ブランクを使用するコーティング切削工具であって、切削工具本体及び超硬質ブランク間のろう接継手は、該ろう接継手を過度の温度にさらされることから保護するのに役立つコーティング方式と同様に、高温ろう付け合金の使用により材料除去作業の間に生じられる熱に耐えることができる、上記コーティング切削工具が望ましいことになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１つの形態において、本発明は、ポケットを含む本体から成るコーティング切削工具である。この工具は、ろう付け合金を使用してポケットにろう付けされる多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクをさらに有する。ろう付け合金は少なくとも約９００℃の液相温度を有する。切削工具にコーティングが被覆されている。
【００１４】
さらに別の形態において、本発明は、ポケットを含む本体から成るコーティング切削工具であって、超硬質ブランクがろう付け合金を使用してポケットにろう付けされる。このろう付け合金は少なくとも約９００℃の液相温度を有し、ニッケルと金を含むニッケル−金ろう付け合金、銅と金を含む銅−金ろう付け合金、及び銀とパラジウムを含む銀−パラジウムろう付け合金を含む群から選択される。切削工具にコーティングが被覆されている。
【００１５】
なおまた別の形態において、本発明は、材料除去作業において工作物から材料を除去するためのコーティング切削工具であって、該コーティング工具が選択された切込み深さで工作物と係合する。この切削工具は、ポケットを含む本体を有する。多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクは、レーキ面、切削端、及び該切削端から離れて延出する脚部を有する。ブランクは、ろう付け合金を使用してポケットにろう付けされ、それによって本体及び多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクの間にろう接継手が形成される。このろう接継手は、約１．５ｍｍ乃至約４．９ｍｍの距離だけ多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクのレーキ面から離れて配置され、脚部は切込み深さの少なくとも約１．７倍の長さを有する。切削工具はコーティングされている。
【００１６】
さらにまた別の形態において、本発明は、材料除去作業において工作物から材料を除去するためのコーティング切削工具である。該コーティング切削工具は、ポケットを含む本体を有する。超硬質ブランクはレーキ面及び切削端を有し、ブランクはろう付け合金を用いてポケットにろう付けされ、それによって本体及びブランクの間にろう接継手が形成される。ろう付け合金は液相温度を有する。超硬質ブランクは、材料除去作業の間に工作物と係合して、切削力が超硬質ブランクに加えられ、該超硬質ブランクの切削端に熱が生じられる。ろう接継手の温度がろう付け合金の液相温度より低くなるように、ろう接継手は選択された距離だけ上記切削端から離れて配置され、それによって、ろう接継手は材料除去作業の間に超硬質ブランクをポケットに保持するのに十分なせん断強度を有する。切削工具はコーティングされている。
【００１７】
なおさらに別の形態において、本発明はコーティング切削工具を製造するためのプロセスであり、ポケットを含む本体を提供するステップと、ろう付け合金を使用して多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクをポケットにろう付けするステップであって、上記ろう付け合金が少なくとも約９００℃の液相温度を有する、上記ろう付けステップと、四塩化チタン及び塩化アルミニウムのそれぞれのガスで多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクをエッチングするステップと、化学蒸着法によって切削工具を被覆するステップと、を含む。
【００１８】
さらに別の形態において、本発明は、コーティング切削工具を使用して、約５０ロックウェルＣ乃至約６５ロックウェルＣの範囲内の硬度を有する合金鉄から成る工作物からネジ切り作業によって材料を除去する方法であり、このプロセスは、ポケットを含む本体を有するコーティング切削工具を提供することを有し、超硬質ブランクがろう付け合金を使用してポケットにろう付けされて、ろう接継手を形成し、上記ろう付け合金が少なくとも約９００℃の液相温度を有し、ニッケルと金を含むニッケル−金ろう付け合金、銅と金を含む銅−金ろう付け合金、金と銅とニッケルを含む金−銅−ニッケルろう付け合金、銀とチタンと銅を含む銀−チタン−銅ろう付け合金、及び銀とパラジウムを銀−パラジウムろう付け合金を含む群から選択され、さらに上記プロセスは、多数のパス上で工作物をコーティング切削工具に係合させることを有し、各パスが前のパスにおいて工作物から除去された材料の体積に略等しい又はそれより少ない体積の材料を除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を参照すると、図１及び図２は、概して切削工具２０と示されるコーティング切削工具の一実施の形態を示している。切削工具２０は、切欠き又はポケット２４を含む本体２２を有する。本体２２は、多数の材料から形成されることができるが、１つの好ましい材料はコバルト結合炭化タングステンであり、この場合、コバルトはこの結合炭化タングステンの約６重量％を構成し、炭化タングステンは、結合炭化タングステンの約９４重量％を構成する。切欠き２４は本体２２の対向角部若しくは四隅すべてにあってもよいことは理解すべきである。
【００２０】
多結晶性立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）ブランク２５は、切欠き２４内において本体２２にろう付けされる。ＰｃＢＮブランク２５は炭化物支持体２６を含み、その上に多結晶性立方晶窒化ホウ素２７の層が存在する。ＰｃＢＮの特定の組成物が以下に述べられるが、一般的なＰｃＢＮインサートは、立方晶窒化ホウ素と、例えば炭化チタンや別の何か好適なバインダ材料などの他の材料との混合物である。ろう接継手２８は、本体２２及びＰｃＢＮブランク２５間の接合点にある。特定のろう付け合金は後述される。本出願に対する好ましいろう付け合金は、液相温度（即ち、合金が完全に液体である最低温度）が少なくとも約９００℃、なおさらに好ましくは少なくとも約１０００℃である高温ろう付け合金である。表１のリストに記載されるようなろう付け合金は有用な高温ろう付け合金である。しかしながら、以下で論じることからより明白になるように、材料除去作業の間にろう接継手が過度の温度にさらされることを緩和する多結晶性立方晶窒化ホウ素のデザイン及び形状を考慮して低い液相温度を有するろう付け合金を使用することが適切であることがある。
【００２１】
切削工具にはコーティング３０が塗布される。このコーティングは単層として示されている。しかしながら、このコーティングが、後述される特定のコーティング方式から明白であるように複数の層から構成されることは標準的なことである。
【００２２】
図３及び図４を参照すると、概して４０として示されるコーティング切削工具の別の実施の形態が示されている。切削工具４０は、ネジ切り工具の一例である。切削工具４０は、ポケット４４及び開口４５を含む本体４２を含んでいる。切削工具２０の本体２２に関して上述したように、本体４２は、コバルト結合炭化タングステンを含む多数の材料から形成してもよい。多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランク４６は、ポケット４４内でろう付けされる。ＰｃＢＮブランク４６は、ＰｃＢＮ層４８及びコバルト結合炭化タングステン支持体５０を備えている。ＰｃＢＮ層４８は支持体５０に固定されている。ＰｃＢＮブランク４６は、レーキ面５２及びフランク面５４を有し、レーキ面５２及びフランク面５４は、切削端５６を形成するように交差している。図１及び図２の切削工具２０と同様に、ＰｃＢＮ層の組成物は、特定の用途に応じて変更可能である。ＰｃＢＮ層の特定の組成物は、ＫＤ０５０であり、このＫＤ０５０は、約５０体積％の立方晶窒化ホウ素及び約５０容量％の炭化チタンから構成される組成物を有する。支持体５０は、用途に応じて種々の組成物のいずれから構成してもよい。
【００２３】
ＰｃＢＮブランク４６には多層コーティングが塗布されている。図３に示される特定の実施の形態において、コーティングは６層から構成され、コーティング方式は、最初に基板表面を用意し、該基板表面にコーティング層を付加することから開始する以下のステップで適用される。
（１）四塩化チタン及び塩化アルミニウムのそれぞれのガスで基板表面をエッチングするステップ。
（２）窒化チタンのコーティング（コーティング層５６）を厚さが約０．５μｍ乃至約３μｍの範囲内になるように約９００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（３）炭窒化チタンのコーティング（コーティング層５８）を厚さが約１μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるように約８８０℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約３μｍに等しくするステップ。
（４）炭窒化チタンのコーティング（コーティング層６０）を厚さが約０．５μｍ乃至約５μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（５）酸窒化炭素チタン及び酸炭窒化アルニウム・チタン（段階的）のコーティング（コーティング層６２）を厚さが約０．３μｍ乃至約５μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（６）アルミナのコーティング（コーティング層６４）を厚さが約１μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約４μｍに等しくするステップ。
（７）窒化チタン−炭窒化チタンのコーティング（コーティング層６６）を厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
【００２４】
図５及び図６を参照すると、概して７６で表示されるネジ切り工具に対して本体７４のポケット７２にろう付けされるＰｃＢＮブランク７０の配置が示されている。ＰｃＢＮブランク７０は、ＰｃＢＮ７８及びコバルト結合炭化タングステン支持体８０から構成される。ろう接継手８２は、ＰｃＢＮブランク７０と、ポケット７２を画定する切削工具本体の表面との間にある。ＰｃＢＮブランク７０は、レーキ面８４及びフランク面８６を有する。レーキ面８４及びフランク面８６は、切削端８８を形成するように交差する。図示するために、図５及び図６からコーティングを取り除いている。
【００２５】
切削作業の間にろう接継手が該ろう接継手に存在する温度に耐える能力を最適化する方法は、ＰｃＢＮブランク（即ち、切削端）及び被加工材料間の接触点から最適距離だけ離してろう接継手を設置することである。ＰｃＢＮブランクの寸法が、接触点及びろう接継手間の距離を決定する。コバルト結合炭化タングステン支持体上のＰｃＢＮ層から構成される超硬質ブランクの場合、こうした寸法の選択は、接触点及びろう接継手間の距離によるろう接継手への熱保護の範囲に対してＰｃＢＮの層のサイズを増大し、又は支持体のサイズを増大する費用（又は、ＰｃＢＮの層のサイズ及び支持体のサイズを増大することの組み合わせのバランスをとることに基づいている。ＰｃＢＮの一部品である超硬質ブランクの場合、ＰｃＢＮ部分のサイズ（と結果としての費用）は、接触点及びろう接継手間の距離によってろう接継手の熱保護の範囲に対してバランスがとられる。
【００２６】
図５Ａは、材料除去作業の間に発生するように、コーティング切削工具７６に対して熱勾配ラインＴmax及びＴ1乃至Ｔ5を示す概略図である。最高温度は、ＰｃＢＮブランク７０の切削端及び被工作材料間の接点にある（Ｔmax）である。温度勾配ラインＴ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、及びＴ5は、接触点から異なる距離をおいた地点の５つの異なる温度を示している。理解できるように、接触点からさらにまた離れると、温度は低下する。温度勾配は、以下の関係を有する。
Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3＞Ｔ4＞Ｔ5
【００２７】
ろう接継手８２は、ＰｃＢＮブランク７０と、切削工具本体７４に含まれるポケット７２との間の接合部から構成され、ろう接継手８２は２つの主要部分を有する。１つの部分はＰｃＢＮブランクと、ポケットの座り（又は図５Ａの水平）面との間にあり、他の部分は、ＰｃＢＮブランクと、バッキング（又は図５Ａにおいて垂直）面との間にある。これらの温度勾配ラインは、ろう接継手８２が接触点に近い位置における高温にさらされ、接触点から離れるほど温度が減少することを示している。切削端に対するろう接継手の位置に影響を及ぼすＰｃＢＮブランクの特定の寸法を選択することによって、ろう接継手に存在する温度を選択し、又は、ろう接継手に対するある程度の熱保護を少なくとも付与することができる。支持体及びＰｃＢＮ層から構成される超硬質ブランクの場合、支持体の厚さは、超硬質ブランクのこれら２つの構成要素のうち最も安価な構成要素であるので、一般的に増大される。支持体の厚さが増大される範囲は、切削温度、及び特定のろう付け合金の特性（例えば、液相温度及びせん断強度）によって決まる。ろう接継手に存在する温度、即ち、図５Ａにおいて約Ｔ５、がろう付け合金の液相温度よりも低く、ろう付け合金が十分なせん断強度を保持してろう接継手の完全性を維持し、これによって、ＰｃＢＮブランクにかかることになる切削力に対抗してＰｃＢＮブランクを切削工具本体に保持することになるように、支持体の厚さは十分な厚さでなければならない。
【００２８】
図５及び図６に示したような一実施の形態において、ＰｃＢＮブランク７０の長さ「ａ」は０．１９０インチ（４．８２ｍｍ）であり、ＰｃＢＮ層７８の厚さ「ｄ」は０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）であり、支持体８０の厚さ「ｃ」は０．１６０インチ（４．１ｍｍ）であり、ＰｃＢＮブランク７０の全体の厚さ「ｂ」は、０．１９０インチ（４．８３ｍｍ）である。ＰｃＢＮブランクの脚長は寸法「ｅ」であり、それは約０．２２０インチ（５．５９ｍｍ）に等しい。
【００２９】
図７を参照すると、概して９０と示されるコーティング切削工具の断面図が示され、切削工具９０は、工具本体９６のポケット９４にろう付けされるＰｃＢＮブランク９２を有する。ＰｃＢＮブランク９２は、全体的に多結晶性立方晶窒化ホウ素から構成される。全体に多結晶性立方晶窒化ホウ素から構成される１つの例示的ＰｃＢＮブランク９２は、エレメント・シックス（Element Six）からのＡＭＢＯＲＩＴＥ（グレード：ＡＭＢ９０）の表示で販売されるＰｃＢＮ材料であり、ＡＭＢＯＲＩＴＥ（グレード：ＡＭＢ９０）ＰｃＢＮ材料は、約９０体積％の立方晶窒化ホウ素、及び窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、炭化ケイ素の合計から成る約１０体積％から構成される。ＡＭＢＯＲＩＴＥ（グレード：ＡＭＢ９０）ＰｃＢＮ材料のコーティング方式は、約９７０℃乃至約１０００℃の間の温度で適用される化学蒸着コーティング方式を含み、最初にアルミナ層を有し、次に炭窒化チタン層、続いて、酸炭窒化チタン層、酸炭窒化アルミウニム・チタン層、厚いアルミナ層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、及び最後に窒化チタン層が付加される。厚いアルミナ層の厚さは、約５乃至約６μｍの間であった。さらに厚いアルミナ層の下にある層の厚さは約３μｍであり、その更に厚いアルミナ層の上にある層の厚さは約２．５μｍであった。
【００３０】
切削工具９０での使用に適した（ブラケット９８によって示される）別のコーティング方式を下記の通りに説明する。コーティング方式は、以下のステップ（１）乃至（７）において適用される。
（１）四塩化チタン及び塩化アルミニウムのそれぞれのガスで基板の表面をエッチングするステップ。
（２）酸化アルミニウムのコーティング（被覆層１００）を厚さが約０．５μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（３）窒化チタンのコーティング（被覆層１０２）を厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（４）炭窒化チタンのコーティング（被覆層１０４）を厚さが約０．５μｍ乃至約８μｍの範囲内になるように約９９０℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
（５）酸炭窒化チタン及び酸炭窒化アルミニウム・チタンの結合層（漸変皮膜）（被覆層１０６）を厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（６）アルミナのコーティング（被覆層１０８）を厚さが約０．５μｍ乃至約１２μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約４μｍに等しくするステップ。
（７）窒化チタン−炭窒化チタン−窒化チタンのコーティング（被覆層１１０）を厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
【００３１】
図８は、概して１１６と表示されるコーティング切削工具を示している。切削工具１１６は超硬質ブランク１１８を有する。切削工具１１６は、TOP NOTCH（登録商標）工具として示される溝切り工具である。
【００３２】
図９は、概して１２０と表示されるコーティング切削工具を示している。切削工具１２０は超硬質ブランク１２２を有する。切削工具１２０は、TOP NOTCH（登録商標）工具として示されるネジ切り工具である。
【００３３】
多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクを切削工具の本体にろう付けするのに有用な一般的ろう付け合金を下記の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2006528076.tif 000003
【００３５】
上記の表１において、せん断強度はポンドで記録され、一辺が２分の１インチの炭化物が炭化物部材にろう付けされ、これら炭化物部材間のろう接継手（即ち、炭化物−炭化物ろう接継手）が純粋せん断に位置される試験の結果である。ろう接継手は故障が生じるまで連続的に負荷がかけられ、その結果はろう接継手が故障した時点でのポンドで示される。
【００３６】
以下で論じることから明らかなように、表２は、下記の表３乃至表７に示されるコーティング方式を十分に理解するのに必要な情報を提供する。表３乃至表７は、本発明の多結晶性立方晶窒化ホウ素切削工具に適用できるコーティング方式の実例を含んでいる。これらの例において、切削工具は、多結晶性立方晶窒化ホウ素のＫＤ０５０組成物を使用した。ＫＤ０５０組成物は、約５０体積％の立方窒化ホウ素、及び約５０体積％の炭化チタンから構成した。表３乃至表７は、１組のコーティング方式に関する詳細をそれぞれ示している。
【００３７】
表３乃至表７を参照すると、左側の欄は、工具番号を識別し、及び多結晶性立方晶窒化ホウ素層の組成物を記載している。ＰｃＢＮの組成物は、前述したようにＫＤ０５０又はＫＤ１２０である。
【００３８】
さらに表３及び表７を参照すると、「コーティング方式」と標記した欄は、基板に隣接するコーティングから開始するＰｃＢＮブランクに適用された種々のコーティング方式（又は配列）を示している。省略形は、下記の表２に示される意味を有する。
【００３９】
【表２】
2006528076.tif 000004
【００４０】
「厚さ」と標記された欄に関して、この欄は、μｍ単位の３回の厚さ測定を示している。第１の厚さ測定は、基板からアルミナ層までの層の全体厚さを表す。第２の厚さ測定は、アルミナ層の厚さを表す。第３の厚さ測定は、アルミナ層の上にある層の厚さを表す。
【００４１】
「ろう付け合金」と識別される欄に関して、これは、ＰｃＢＮブランクを本体のポケットにろう付けするために使用されたろう付け合金である。これらのろう付け合金は、上記の表１のリストに記載されたろう付け合金に一致する。
【００４２】
【表３】
2006528076.tif 000005
【００４３】
【表４】
2006528076.tif 000006
【００４４】
【表５】
2006528076.tif 000007
【００４５】
【表６】
2006528076.tif 000008
【００４６】
【表７】
2006528076.tif 000009
【００４７】
別のコーティング方式は、以下のステップを有する。
（１）四塩化チタン及び塩化アルミニウムのそれぞれのガスでブランク表面をエッチングするステップ。
（２）窒化チタンのコーティングを厚さが約０．５μｍ乃至約３．０μｍの範囲内になるように約９００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（３）炭窒化チタンのコーティングを約８８０℃の温度で厚さが約１．５μｍ乃至約１０．０μｍの範囲内になるようにＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約４μｍに等しくするステップ。
（４）炭窒化チタンのコーティングを厚さが約０．５μｍ乃至約５μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（５）酸炭窒化チタンの結合層を厚さが約０．１μｍ乃至約４μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約０．３μｍに等しくするステップ。
（６）酸炭窒化アルミニウム・チタンのコーティングを厚さが約０．１μｍ乃至約４．０μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約０．５μｍに等しくするステップ。
（７）アルミナのコーティングを厚さが約１μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約４．０μｍに等しくするステップ。
（８）窒化チタン−炭窒化チタンのコーティングを約０．５μｍ乃至約８μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
多結晶性立方晶窒化ホウ素の組成物は、ＫＤ０５０であった。ろう付け合金として、銅−金又は銀−パラジウムを使用した。
【００４８】
別のコーティング方式は、以下のステップを有する。
（１）窒化チタンの層を厚さが約０．５μｍ乃至約３μｍの範囲内になるようにＣＶＤ（８８０℃）によって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（２）炭窒化チタンの層を厚さが約１μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるように中間温度ＣＶＤ（８８０℃）によって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
（３）炭窒化チタンの層を厚さが約０．５μｍ乃至約６μｍの範囲内になるように高温ＣＶＤ（１０００℃）によって付着させて、好ましい厚さを約１μｍに等しくするステップ。
（４）酸炭窒化チタンの結合層を約１０００℃の温度で厚さが約０．１μｍ乃至約４．０μｍの範囲内になるようにＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約０．３μｍに等しくするステップ。
（５）酸炭窒化アルミニウム・チタンの結合層を厚さが約０．１μｍ乃至約４．０μｍの範囲内になるように約１０００℃の温度でＣＶＤによって付着させて、好ましい厚さを約０．５μｍに等しくするステップ。
（６）アルミナの層を厚さが約１μｍ乃至約１０μｍの範囲内になるようにＣＶＤ（９９０℃）によって付着させて、好ましい厚さを約２μｍに等しくするステップ。
多結晶性立方晶窒化ホウ素の組成物はＫＤＤ０５０であった。ろう付け合金として、銀−パラジウムを使用した。
【００４９】
本出願人は、窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸−炭窒化物、又は、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、アルミニウム、及びケイ素の酸炭化物から成る少なくとも１つの層を含むコーティング方式の使用を想定する。このコーティング方式は、可能な層として物理的蒸着法によって塗布される窒化アルミニウム・チタンの層を含んでいる。
【００５０】
試験中に、本出願人は、特にMT-TiN/MT-TiCN/HT-TiCN/TiOCN/TiA10CN/Al2O3及びMT-TN/MT-TiCN/HT-TiCN/TiOCN/TiA10CN/Al2O3/HT-TiCN/HT-TiNの層を含むコーティング方式で結合されるときに、高温ろう付け合金を使用するコーティング切削工具が優れた性能結果を示していることを見出した。この方針に沿って、本出願人は、こうした結果がＤ３工具鋼などの硬鋼の急回転の際に非常に良好であることを見出した。
【００５１】
出願人はまた、例えば窒化アルミニウム・チタン若しくはアルミナなどのコーティングを有し、超硬質ブランクを切削工具本体にろう付けするために使用されるろう付け合金に関係なく、本明細書中に開示された超硬質ブランクのデザイン及び形状を使用するコーティング切削工具にさらに性能の改善が見られたことも見出した。超硬質ブランクのデザイン及び形状が、切削工具及び工作材料間の接触点で生じた温度に対しろう接継手をさらすことを緩和する結果となっていると思われる。
【００５２】
こうした切削工具（即ち、ネジ切り工具）を使用するときに優れた結果をもたらした１つの特定のネジ切り方法は、定容量ネジ切り方法である。この方法において、このパスの深さは一定して減少されて、工作物から除去される材料の体積はパスごとに一定している。この定容量であることを達成するために、パスごとの切込み深さに到達するように、以下のパス公式ごとにインフィードを利用する。
累積深さ＝初期の切込み深さ（ｄｏｃ）・（パス番号）1/2
下記の表８は、第１の４つのパスを示す方法の一例を示している。計算ごとに決定される更なるパスは、０．０７８９インチの雄ネジ面の高さを得るのに必要である。
【００５３】
【表８】
2006528076.tif 000010
【００５４】
定容量ネジ切り法は、コーティング切削工具を使用して約５０ロックウェルＣ乃至約６５ロックウェルＣの範囲内の硬度を有する合金鉄から成る工作物からネジ切り作業において材料を除去する方法として述べることができる。この方法は以下のステップを有する。即ち、ポケットを含む本体を有するコーティング切削工具を提供するステップであって、超硬質ブランクがろう付け合金を使用してポケットにろう付けされて、ろう接継手を形成し、ろう付け合金が少なくとも約９００℃の液相温度を有し、該ろう付け合金が、ニッケルと金を含むニッケル−金ろう付け合金、銅と金を含む銅−金ろう付け合金、金と銅とニッケルを含む金−銅−ニッケルろう付け合金、銀とチタンと銅を含む銀−チタン−銅ろう付け合金、及び銀とパラジウムを含む銀−パラジウムろう付け合金を含む群から選択される、上記コーティング切削工具提供ステップ、及び、多数のパス上で工作物をコーティング切削工具と係合させるステップであって、各パスが前のパスにおいて工作物から除去された材料の体積とほぼ等しい体積の材料を除去する、上記係合ステップである。
【００５５】
定容量ネジ切り法は好ましいネジ切り方法であるが、本出願人は、１つ以上のネジ切りパスが、公式ごとに計算したものよりも小さい体積の材料又は前のパスにおいて除去されたものよりも小さい体積の材料のいずれかを除去してもよいことを想定している。したがって、こうした方法は、多数のパス上で工作物をコーティング切削工具と係合させるステップを有し、各パスは、前のパスにおいて工作物から除去された材料の体積とほぼ等しいか、又はそれより小さい体積の材料を除去する。
【００５６】
本出願人は、本特許出願と同日付けで出願された同一発明者による、ろう付けされた超硬質ブランクを使用する非コーティング切削工具（UNCOATED CUTTING TOOL USING BRAZED-IN SUPERHARD BLANK）と題した米国特許出願があることを示している。
【００５７】
本明細書中に認められるすべての特許、特許出願、論文、及びその他の文献は、参考のために本明細書中に組み込まれる。発明の他の実施の形態は、明細書又は明細書中に開示された発明の実施を考慮することから当業者には明らかになり得る。本明細書及びそこに示されたいずれの例も、一例にすぎないものとして考え、発明の精神及び範囲が添付の請求の範囲によって指示されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、ポケット（又は切欠き）を備えた本体と、該ポケットにろう付けされる多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクとを有するコーティング切削工具であって、ブランクが全体として多結晶性立方晶窒化ホウ素から構成される、上記コーティング切削工具の一実施の形態の等角投影図である。
【図２】図２は、図１のハッチング２−２に沿った図１のコーティング切削工具の断面図である。
【図３】図３は、ポケット及び該ポケットにろう付けされる多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクを含むコーティング切削工具（即ち、ネジ切り工具）であって、ブランクがコバルト結合炭化タングステンの層に付着された多結晶性立方晶窒化ホウ素の層を有し、コーティングが多層コーティングである、上記コーティング切削工具の別の実施の形態の等角投影図である。
【図４】図４は、特にコーティング方式の多層及びろう接継手を示す、図３のハッチング４−４に沿った図３のコーティング切削工具の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、材料除去作業の間に発生するように内部の熱勾配を示す図４のコーティング・ネジ切り工具の概略側面図である。
【図５】図５は、多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクの選択された寸法を示すコーティング・ネジ切り工具の一部の概略上面図である。
【図６】図６は、多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクの選択された寸法を示す図５のコーティング切削工具の概略側面図である。
【図７】図７は、切削工具本体がポケットを含み、多結晶性立方晶窒化ホウ素ブランクがこのポケットにろう付けされるコーティング切削工具であって、ブランクが全体として多結晶性立方晶窒化ホウ素から構成され、コーティングが多層コーティングである、上記コーティング切削工具の断面図である。
【図８】図８は、工具の形状がTOP NOTCH（登録商標）（TOP NOTCH（登録商標）はケンナメタル（Kennametal）社の登録商標である）デザインである、コーティング溝切り工具の等角投影図である。
【図９】図９は、工具の形状がTOP NOTCH（登録商標）（TOP NOTCH（登録商標）はケンナメタル（Kennametal）社の登録商標である）デザインである、コーティング・ネジ切り工具の等角投影図である。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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