(57)【要約】【課題】高負荷切削加工条件下で、優れた耐欠損性および仕上げ面精度を示す表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートとその製造方法を提供する。【解決手段】工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部、すくい面、すくい面に設けたチップブレーカを備えたインサート基体を、ＰＶＤ法による硬質被覆層で被覆してなる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートにおいて、貫通穴の支持具接触面は硬質被覆層により覆われておらず、しかもその最表面部にはＣｏ，Ｎｉを主成分とする実質単一相からなる軟質な金属シミダシ層が露呈され、一方、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカ表面には金属シミダシ層が存在せず、かつその表面粗さは、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とした耐欠損性、仕上げ面精度に優れた表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサート【選択図】図１
2012245581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部およびすくい面を備え、かつ前記すくい面に、プレス成形時にその金型形状を転写することにより形成されたチップブレーカを有する炭窒化チタン基サーメットからなる焼結体で構成されたインサート基体を、物理蒸着法によって硬質被覆層により被覆してなる表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて；
前記取り付け用貫通穴の内面のうち、少なくとも工具本体への取り付け手段としての支持具に接する支持具接触面は、前記硬質被覆層により覆われていない焼結肌で構成され、かつその支持具接触面の最表面部には、Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる金属シミダシ層が０．１μｍ以上５μｍ以下の層厚でかつ６０面積％以上の表面占有率で形成されており、一方、前記インサート基体における逃げ面およびチップブレーカの表面には上記金属シミダシ層が存在せず、かつ前記インサート基体における逃げ面およびチップブレーカの表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下であることを特徴とする、炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項２】
前記貫通穴の支持具接触面における金属シミダシ層の表面占有率が、８０面積％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項３】
前記インサート基体における少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項４】
前記インサート基体における少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で６００ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項５】
前記インサート基体における刃先先端のホーニング部の表面粗さが、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの表面粗さより小さく形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項６】
前記インサート基体におけるホーニング部の表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のうちのいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項７】
前記硬質被覆層が、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなるものであることを特徴とする、請求項１〜請求項６のうちのいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項８】
前記硬質被覆層のうち、少なくとも１層は、ＴｉＡｌＮ層によって構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項９】
前記硬質被覆層が、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなり、かつその硬質被覆層の総膜厚が０．５〜１５μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項１０】
前記硬質被覆層として、インサート基体の側から、膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層、膜厚０．５〜５．０μｍのＴｉＣＮ層、および膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層がその順に被覆形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート。
【請求項１１】
工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部およびすくい面を備え、かつ前記すくい面に、プレス成形時にその金型形状を転写することにより形成されたチップブレーカを有する炭窒化チタン基サーメットからなる焼結体で構成されたインサート基体を、物理蒸着法によって硬質被覆層により被覆してなる表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において；
Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる金属シミダシ層が表面に形成されるようにインサート基体を焼結法により製造するインサート基体製造工程と、
前記インサート基体の表面のうち、取り付け用貫通穴における工具本体への取り付け手段としての支持具に接する支持具接触面を除く領域内にウエットブラスト処理を施すことにより、前記支持具接触面の表面部に金属シミダシ層を残存させたまま、逃げ面およびチップブレーカの表面から上記金属シミダシ層を除去して、逃げ面およびチップブレーカの表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とし、かつ少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力を圧縮で４５０ＭＰａ以上とするウエットブラスト工程と、
前記ウエットブラスト工程の後、インサート基体の表面のうち、前記支持具接触面を除く領域に、物理蒸着法によって硬質被覆層を形成する被覆工程、
とを有してなることを特徴とする、表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１２】
前記ウエットブラスト工程において、前記インサート基体を、軸線回りに回転可能な一対の回転軸により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、少なくとも一つ以上のブラストガンから研磨液を噴射して、少なくとも前記支持具接触面を除くインサート基体表面に、ウエットブラスト処理を施すことを特徴とする、請求項１１に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１３】
前記ウエットブラスト工程において、前記インサート基体を、回転可能に挟み込む前記回転軸の軸線方向に対して、３０度以上６０度以下の噴射角でブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とする、請求項１２に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製削インサートの製造方法。
【請求項１４】
前記ウエットブラスト工程において、前記噴射角を４０度以上５０度以下とすることを特徴とする、請求項１３に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１５】
前記ウエットブラスト工程の終了後、前記被覆工程の前の段階で、インサート基体の切れ刃部にホーニング加工を施すことを特徴とする、請求項１１〜請求項１４のうちのいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１６】
前記ホーニング加工を、湿式ブラシホーニングにより施して、インサート基体におけるホーニング部の表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μm以下とすることを特徴とする、請求項１５に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１７】
前記被覆工程において、硬質被覆層として、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなる層を物理蒸着法により被覆形成することを特徴とする、請求項１１〜請求項１６のうちのいずれかの請求項に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１８】
前記被覆工程において、前記硬質被覆層のうち、少なくとも１層を、ＴｉＡｌＮ層により形成することを特徴とする、請求項１７に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項１９】
前記被覆工程において、前記硬質被覆層として、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなり、かつ総膜厚が０．５〜１５μｍの硬質被覆層を形成することを特徴とする、請求項１７に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【請求項２０】
前記被覆工程において、前記硬質被覆層として、インサート基体の側から、膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層、膜厚０．５〜５．０μｍのＴｉＣＮ層、および膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層を、その順に形成することを特徴とする、請求項１９に記載の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサート着脱式の各種工具に取り付けられて切削加工に用いられる炭窒化チタン基（ＴｉＣＮ基）サーメット製切削インサート、とりわけＴｉＣＮ基サーメットからなるインサート基体に物理蒸着法（ＰＶＤ法）により硬質被覆層を被覆形成した表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートおよびその製造方法に関するものであり、特に工具本体への取り付け用貫通穴を有しており、負荷の高い切削においても異常損傷が少なく、良好な仕上げ面精度が得られる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｔｉの炭化物もしくは窒化物または炭窒化物を主成分とし、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素の炭化物もしくは窒化物または炭窒化物の１種または２種以上含有する硬質相と、ＮｉおよびＣｏの内の１種または２種を主成分とする金属結合相からなるＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートが広く知られている（特許文献１，２）。このようなＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートは、通常は例えば多角形平板状のインサート本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃部を形成し、かつ切削加工中に生成する切りくずをコントロールするために、すくい面にチップブレーカを形成したものが一般的である。またこのような切削インサートには、通常はその盤面を貫通する取り付け用貫通穴が形成されていて、後に改めて説明する図４の（ａ）あるいは図４の（ｂ）に示すように、その取り付け用貫通穴に工具本体取り付け手段（支持具）、例えばＬ字形レバー、ねじ、偏心ピンなどを挿入し、工具本体に取り付けられるように構成されている。
【０００３】
ところでＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートは、焼結法によって製造するのが一般的であるが、ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを焼結法で製造した場合、焼結体表面に、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属結合相を主体とする金属が富化された層（金属富化層）が形成されることがある。この種の金属富化層は、焼結工程において内部から金属結合層成分が表面に滲出することによって形成されることから、一般に金属シミダシ層と称されている。この種の金属シミダシ層が表面に形成されれば、焼結体表面の組織状態が不均一になるため、切削インサートとしてその耐欠損性を低下させたり、被削材との溶着を起こしてやはり切削中に欠損を発生させるという問題点があることが知られている（特許文献３〜５）。
【０００４】
一方、前述のようなＴｉＣＮ基サーメットからなる切削インサート基体の表面に、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなる硬質被覆層を、物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって被覆形成した、表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートも知られている。この種の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートに関しての従来技術としては、ＴｉＣＮ基サーメットに限らず炭化タングステン基（ＷＣ基）超硬合金を含む技術ではあるが、例えば特許文献６に示されているものがある。
【０００５】
上述のような表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートは、ＴｉＣＮ基サーメット製の切削インサート基体の表面に、適切な硬質材料からなる硬質被覆層を被覆形成することによって、硬質被覆層が存在しない場合と比較して耐摩耗性が向上することが知られている。そしてさらに表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートの耐摩耗性を向上させることを目的として、例えば前記特許文献６の提案では、ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートの表面に、ほぼ球状の鋼、鋳造粒子、重金属粉、ガラス、コランダム、硬金属粒子、耐破壊性セラミックなどを圧縮空気により投射して、いわゆる乾式ブラスト処理を施すことにより、切削インサート上にＰＶＤ法により被覆形成される硬質被覆層内に生じる残留応力と同程度の残留応力を、切削インサートの表面近傍に付与することが提案されており、このような特許文献６の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートでは、切削インサートと硬質被覆層との間の残留応力差が小さくなることによって、従来の被覆インサートよりもさらに耐摩耗性が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１０８９０８号公報
【特許文献２】特開平９−２０７００５号公報
【特許文献３】特公昭６０−３４６１８号公報
【特許文献４】特開平４−１４６００６号公報
【特許文献５】特許第３８０３６９４号明細書
【特許文献６】特表２００９−５２３６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートは、炭化タングステン基（ＷＣ基）超硬合金製切削インサートに比べれば、耐欠損性が低い工具材料であるとされており、そのため切れ刃部に対して高負荷が作用する切削条件下での使用は避けられ、軽負荷の切削条件下で使用されることが多かった。
しかしながら、近年、切削加工の分野では、高能率加工が求められており、切削時の切れ刃部に対する負荷は、ますます高くなる傾向にある。例えば図４の（ａ）に示されるようなＬ字形レバー、あるいは図４の（ｂ）に示されるねじなどの支持具によって工具本体へ取り付けたＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを、重切削、断続切削等のような切れ刃部に対して高負荷が作用する切削条件下において使用した場合には、切れ刃部からの欠損発生に加え、支持具と接触するインサート貫通穴内面の表面から亀裂や破損が生じ、比較的短時間で使用寿命にいたるのが現状である。そして、貫通穴内面からの破損が生じたような場合には、同一インサートの他の切れ刃部への交換も不可能となるため、着脱式インサートとしては致命的な問題点となる。そしてこのような問題は、ＴｉＣＮ基サーメットをインサート基体として、その表面にＰＶＤ法により硬質被覆層を被覆形成してなる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートにおいても、同様に発生していた。
しかるに、前述の特許文献１〜６のいずれの提案においても、高負荷切削条件下において支持具と接触するインサート貫通穴内面の表面からの亀裂や破損の発生については、特に考慮されておらず、そのため上述のような問題の発生を回避し得なかったのが実情である。
したがって本発明は、表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを、切れ刃部に対して高負荷が作用する切削条件下で使用した場合でも、切れ刃部の欠損の抑制はもちろんのこと、貫通穴内面からの亀裂や破損の発生、進展を抑制し、これにより長期の使用に亘って、すぐれた切削性能を発揮し得る表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートおよびその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部、すくい面、およびすくい面にチップブレーカを備えたＴｉＣＮ基サーメット製のインサート基体の表面に、ＰＶＤ法により硬質被覆層を形成してなる表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサート（以下、表面被覆ＴｉＣＮインサートという）において、ねじ、Ｌ字形レバー、偏心ピン等の支持具と接触する貫通穴内面（支持具接触面）の状態と表面被覆ＴｉＣＮインサートを工具本体へ保持する力との関連を研究した結果、インサート基体の原料粉末を成形後、これを焼結してインサート基体を製造した場合、焼結体の表面の焼結肌全体に、工具性能に対して有害なサーメットの金属結合相成分であるＣｏ、Ｎｉの１種または２種が富化した金属シミダシ層が、意図せず形成されることがあるが、特に貫通穴における支持具接触面の最表面部に、Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質な金属シミダシ層を所定の層厚、所定の表面占有率（面積率）で積極的に形成させ、しかもその支持具接触面をＰＶＤ法による硬質被覆層で被覆せずに、焼結肌の金属シミダシ層のまま露呈させておいた場合には、高負荷が作用する切削条件においても、貫通穴の支持具接触面からの亀裂・破損の発生、進展を抑制することができ、そのため長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮し、工具寿命の延命化を図れることを見出したのである。
【０００９】
すなわち、断続切削やフライス加工等のごとく、インサートに対して極めて高い負荷が加わる切削条件下では、支持具と接触するインサート貫通穴内面（支持具接触面）にも高い負荷が生じて、その表面に亀裂や破損が生じるおそれがあるが、その支持具接触面を、軟質で靭性の高い金属シミダシ層が露呈したままの状態とすることにより、支持具接触面からの亀裂や破損の発生を防止し、工具寿命の延命化を図り得ることを見出し、本発明をなすに至ったのである。
【００１０】
なお上記の金属シミダシ層は、ＴｉＣＮ基サーメットの硬質相を構成する硬質粒子を含有する二相以上から構成される層ではなく、ＴｉＣＮ基サーメットの結合相を構成するＣｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質で靭性の高い金属シミダシ層となっていることが重要である。
【００１１】
但し、焼結により貫通穴内面の最表面部に金属シミダシ層を形成した場合には、それに伴って、切削に関与する切れ刃部の逃げ面およびチップブレーカの表面にも同様に金属シミダシ層が形成されるのが通常であるが、逃げ面およびチップブレーカの表面に金属シミダシ層が形成された状態で、その表面にＰＶＤ法により硬質被覆層を被覆形成すれば、硬質層の付着強度が低くなって、高負荷の切削条件下では硬質被覆層が剥離しやすくなり、その結果、被削材の仕上げ面精度や耐欠損性の劣化を招くことになる。しかるに、金属シミダシ層が形成されているインサート基体の表面（ただし貫通穴内面の支持具接触面を除く部分）に、ＰＶＤ法による硬質被覆層の形成前の段階でウエットブラスト処理を施しておけば、特に逃げ面およびチップブレーカ表面に形成された金属シミダシ層を除去することができると同時に、表面平滑化を図ることが可能となり、これにより、仕上げ面精度の向上、耐欠損性の向上を図り得ることを見出したのである。
【００１２】
また、切れ刃部表面に金属シミダシ層が生成すれば、その金属シミダシ層の下側の領域において金属結合相成分が貧化して靭性が低下する可能性もあるが、前述のウエットブラスト処理によって、インサート基体表面の平滑化を行うと同時に、インサート基体の少なくともすくい面の表面部に圧縮残留応力を付与しておくことにより、さらに一段と耐欠損性を向上させ得ることを見出したのである。
但し、ウエットブラスト処理の効果が強すぎれば、被処理表面の表面粗さが逆に悪化し、仕上げ面精度や耐欠損性に悪影響を及ぼすため、表面粗さを一定範囲を超えないように管理することが重要である。
【００１３】
以上のように、炭窒化チタン基サーメットの焼結体からなるインサート基体の表面のうち、取り付け用貫通穴内面、特に工具本体に対する取り付け手段（支持具）に接する面（支持具接触面）を、前述のような焼結肌で金属シミダシ層が露呈したままの状態とするとともに、インサート基体のそれ以外の部分、特に逃げ面およびチップブレーカの表面にウエットブラスト処理を施すことにより金属シミダシ層を除去すると同時に、その部位の表面粗さおよび残留応力を適切に調整し、さらにＰＶＤ法によりインサート基体表面に硬質被覆層を被覆形成するにあたって、前記支持具接触面には硬質被覆層が形成されないように（すなわち金属シミダシ層が露呈したままの状態となるように）することにより、仕上げ面精度を損なうことなく、耐欠損性を大幅に向上させ、特に高負荷の切削加工においても、貫通穴の支持具接触面の亀裂や破損の発生、進展を抑制し得ることを見い出し、本発明をなすに至ったのである。
【００１４】
したがって本発明の基本的な形態（第１の形態）による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部およびすくい面を備え、かつ前記すくい面に、プレス成形時にその金型形状を転写することにより形成されたチップブレーカを有する炭窒化チタン基サーメットからなる焼結体で構成されたインサート基体を、物理蒸着法によって硬質被覆層により被覆してなる表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて；
前記取り付け用貫通穴の内面のうち、少なくとも工具本体への取り付け手段としての支持具に接する支持具接触面は、前記硬質被覆層により覆われていない焼結肌で構成され、かつその支持具接触面の最表面部には、Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる金属シミダシ層が０．１μｍ以上５μｍ以下の層厚でかつ６０面積％以上の表面占有率で形成されており、一方、前記インサート基体における逃げ面およびチップブレーカの表面には上記金属シミダシ層が存在せず、かつ前記インサート基体における逃げ面およびチップブレーカの表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の第２の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第１の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記貫通穴の支持具接触面における金属シミダシ層の表面占有率が、８０面積％以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに本発明の第３の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第１の形態もしくは第２の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記インサート基体における少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で４５０ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１７】
そしてまた本発明の第４の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第３の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記インサート基体における少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力が、圧縮で６００ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明の第５の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第１〜第４の形態のうちのいずれかの形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記インサート基体における刃先先端のホーニング部の表面粗さが、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの表面粗さより小さく形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに本発明の第６の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第１〜第５の形態のうちのいずれかの形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記インサート基体におけるホーニング部の表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明の第７の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第１〜第６の形態のうちのいずれかの形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記硬質被覆層が、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなるものであることを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明の第８の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第７の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記硬質被覆層のうち、少なくとも１層は、ＴｉＡｌＮ層によって構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明の第９の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第７の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記硬質被覆層が、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなり、かつその硬質被覆層の総膜厚が０．５〜１５μｍであることを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明の第１０の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートは、前記第９の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、前記硬質被覆層として、インサート基体の側から、膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層、膜厚０．５〜５．０μｍのＴｉＣＮ層、および膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層がその順に被覆形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
さらに本発明の第１１〜第２０の形態は、表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法についてのものである。
すなわち先ず本発明の第１１の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部およびすくい面を備え、かつ前記すくい面に、プレス成形時にその金型形状を転写することにより形成されたチップブレーカを有する炭窒化チタン基サーメットからなる焼結体で構成されたインサート基体を、物理蒸着法によって硬質被覆層により被覆してなる表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において；
Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる金属シミダシ層が表面に形成されるようにインサート基体を焼結法により製造するインサート基体製造工程と、
前記インサート基体の表面のうち、取り付け用貫通穴における工具本体への取り付け手段としての支持具に接する支持具接触面を除く領域内にウエットブラスト処理を施すことにより、前記支持具接触面の表面部に金属シミダシ層を残存させたまま、逃げ面およびチップブレーカの表面から上記金属シミダシ層を除去して、逃げ面およびチップブレーカの表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とし、かつ少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力を圧縮で４５０ＭＰａ以上とするウエットブラスト工程と、
前記ウエットブラスト工程の後、インサート基体の表面のうち、前記支持具接触面を除く領域に、物理蒸着法によって硬質被覆層を形成する被覆工程、
とを有してなることを特徴とするものである。
【００２５】
そしてまた本発明の第１２の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１１の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程で、前記インサート基体を、軸線回りに回転可能な一対の回転軸により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、少なくとも一つ以上のブラストガンから研磨液を噴射して、少なくとも前記支持具接触面を除くインサート基体表面に、ウエットブラスト処理を施すことを特徴とするものである。
【００２６】
そしてまた本発明の第１３の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１２の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程で、前記インサート基体を、回転可能に挟み込む前記回転軸の軸線方向に対して、３０度以上６０度以下の噴射角でブラストガンから研磨液を噴射してウエットブラスト処理を施すことを特徴とするものである。
【００２７】
そしてまた本発明の第１４の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１３の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程で、前記噴射角を４０度以上５０度以下とすることを特徴とするものである。
【００２８】
そしてまた本発明の第１５の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１１〜第１４の形態のうちのいずれかの形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記ウエットブラスト工程の終了後、前記被覆工程の前の段階で、インサート基体の切れ刃部の表面にホーニング加工を施すことを特徴とするものである。
【００２９】
そしてまた本発明の第１６の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１５の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記ホーニング加工を、湿式ブラシホーニングにより施して、インサート基体の切れ刃部の表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μm以下とすることを特徴とするものである。
【００３０】
そしてまた本発明の第１７の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１１〜第１６の形態のうちのいずれかの形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記被覆工程で、硬質被覆層として、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなる層を物理蒸着法により被覆形成することを特徴とするものである。
【００３１】
そしてまた本発明の第１８の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１７の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記被覆工程で、前記硬質被覆層のうち、少なくとも１層を、ＴｉＡｌＮ層により形成することを特徴とするものである。
【００３２】
そしてまた本発明の第１９の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１７の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記被覆工程で、前記硬質被覆層として、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなり、かつ総膜厚が０．５〜１５μｍの硬質被覆層を形成することを特徴とするものである。
【００３３】
そしてまた本発明の第２０の形態による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法は、前記第１９の形態の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法において、前記被覆工程で、前記硬質被覆層として、インサート基体の側から、膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層、膜厚０．５〜５．０μｍのＴｉＣＮ層、および膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層を、その順に形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートは、工具本体への取り付け用貫通穴、逃げ面、ホーニング部、すくい面、およびすくい面にチップブレーカを備えた炭窒化チタン基サーメットからなる焼結体で構成されたインサート基体を、物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって硬質被覆層により被覆してなる表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいて、取り付け用貫通穴の内面のうち、少なくとも工具本体への取り付け手段としての支持具に接する支持具接触面を、前記硬質被覆層により覆われていない焼結肌で構成し、かつその焼結肌の支持具接触面に、所定の表面占有率（面積率）、所定の層厚のＣｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質で靭性の高い金属シミダシ層が形成されたままの状態としているため、高負荷での切削時においても、貫通穴の支持具接触面からの亀裂・破損の発生・進展を抑制することができる。
またここで、一般にＰＶＤ法による硬質被覆層は、基体のサーメットより硬質であるため、仮に貫通穴の支持具接触面の金属シミダシ層表面にもＰＶＤ法によって硬質被覆層を形成したとすれば、高負荷の切削時においては、やはり、支持具接触面からの亀裂・破損を生じやすくなってしまう。そしてこの場合、支持具接触面の硬質被覆層に亀裂・破損が発生すれば、そこを起点としてインサート基体まで欠陥が進展し、たとえ貫通穴内面に金属シミダシ層が所定の割合存在していたとしても、切削不能となるおそれがあるが、本発明では前述のように支持具接触面は硬質被覆層で覆わず、軟質で靭性の高い金属シミダシ層のままとしているため、このような問題の発生をも防止できる。一方、インサートの逃げ面およびチップブレーカは、ウエットブラスト処理が施されて、逃げ面、チップブレーカ表面には、金属シミダシ層が存在しない状態とされるとともに、逃げ面およびチップブレーカの表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μm以下とされて、表面の平滑化が図られると同時に、少なくともすくい面の表面部の硬質相に圧縮残留応力が付与されることから、その結果として、優れた耐欠損性を確保するとともに、すぐれた仕上げ面精度を長期の使用に亘って維持し得るようになる。
【００３５】
また本発明の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートの製造方法によれば、インサート基体を焼結法により製造するにあたってそのインサート基体の表面に前述のような金属シミダシ層を形成し、そのインサート基体に対し、前記支持具接触面を除く領域内にウエットブラスト処理を施すことにより、前記支持具接触面の表面に金属シミダシ層を残存させたまま、逃げ面およびチップブレーカの表面から上記金属シミダシ層を除去するとともに、逃げ面およびチップブレーカの表面粗さと少なくともすくい面の表面部の硬質相の残留応力を、それぞれ所定の範囲内に調整し、さらにインサート基体の表面のうち、前記支持具接触面を除く領域に、物理蒸着法によって硬質被覆層を形成することにより、前述のように高負荷の切削加工においても貫通穴の支持具接触面からの亀裂・破損の発生・進展を抑制することができて、耐欠損性に優れるとともに、仕上げ面精度も優れた表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを、確実かつ安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の適用対象である切削インサートの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示される切削インサートの一部を示す図で、図１のＸ−Ｘ線における模式的な拡大断面図である。
【図３】図１に示される切削インサートにおける取り付け用貫通穴を示すための図で、図１のＹ−Ｙ線における模式的な拡大断面図である。
【図４】本発明の適用対象である切削インサートの工具本体への取り付け形態を示す図で、（ａ）は、工具本体へ支持具としてL字レバーを用いて取り付けるインサートとその取り付け形態の断面図、(ｂ)は、工具本体へ支持具としてねじを用いて取り付けるインサートとその取り付け形態の断面図である。
【図５】本発明の製造方法において適用されるウエットブラスト処理の一例を説明するための略解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明について、より詳細に説明する。
【００３８】
本発明の表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートの形状の一例を図１、図２に示す。
本発明が適用されるインサート１は、従来から広く使用されているインサートと同様に、工具本体への取り付け用貫通穴８、逃げ面２、ホーニング部（切れ刃部）３、すくい面４、および着座面６を備え、かつ前記すくい面４には、金型によって形成されたチップブレーカ部５、すなわちプレス成形時の金型形状が転写されたチップブレーカ部５が形成されてなるものである。そしてまた本発明のインサートは、基本的には、Ｔｉの炭化物あるいは窒化物もしくは炭窒化物を主成分とする硬質相とＣｏおよびＮｉのうちの１種または２種を主成分とする金属結合相からなる焼結法によって得られたＴｉＣＮ基サーメット（焼結体）をインサート基体とし、そのインサート基体の表面（但し、前記取り付け用貫通穴８における支持具接触面を除く）に、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなる硬質被覆層を、物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって被覆形成したものである。そして前記貫通穴の支持具接触面が、主として焼結肌で構成され、かつその支持具接触面の最表面部には、サーメットの金属結合相成分であるＣｏ、Ｎｉの１種または２種が富化した金属シミダシ層が形成され、しかもその貫通穴内面の支持具接触面は、前記硬質被覆層によって覆われずに、焼結肌の金属シミダシ層が露呈された状態とされている。
ここで本発明においては、貫通穴内面の支持具接触面に形成された軟質で靭性の高い金属シミダシ層を、工具本体へインサートを固定するねじ、Ｌ字形レバー、偏心ピン等の支持具との接触面において発生しやすい亀裂・破損の発生防止層として利用することにより、工具寿命の延命化を図っている。
なおここで焼結肌とは、インサート基体の製造過程において焼結したままの表面肌、すなわち、ダイヤモンド砥石などによる研削を行っていない粗面の表面肌を意味する。
【００３９】
さらに本発明が適用されるインサートについて、工具本体への取り付けの具体的態様について、図３、図４を参照して説明すると、このインサート１は、既に説明したように取り付け用貫通穴８が形成されており、その取り付け用貫通穴８に、工具本体９へ取り付けるための取り付け手段としての支持具、例えば図４の（ａ）に示すようなＬ字レバー９Ａ、あるいは図４の（ｂ）に示すようなねじ９Ｂ、そのほか図示しない偏心ピンなどが挿入されて、工具本体９に取り付けられる。そしてその工具本体９のＬ字レバー９Ａやねじ９Ｂ、偏心ピンなどの支持具に、インサート１の取り付け用貫通穴８の内面の少なくとも一部の面８Ａが接触することになる。このようにインサート１の取り付け用貫通穴８の内面のうち、工具本体９への取り付け手段としての支持部に接触する部分を、支持具接触面８Ａと称している。
【００４０】
なお本発明でいうインサートとしては、概略正方形、三角形、菱形、六角形、丸形等の略平板インサートや、三角形状の溝入れあるいはねじ切りインサート、刃先交換式の各種エンドミル用インサートあるいは厚みの厚い縦刃インサートなど、種々のものが利用可能であり、ネガティブ型やポジティブ型の形状に関しても特段の問題なく適用可能である。
【００４１】
本発明のインサートにおいて、貫通穴の支持具接触面の最表面部に形成されるＮｉ、Ｃｏの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質な金属シミダシ層については、その表面占有率（面積率）を６０％以上、好ましくは８０％以上とし、またその厚みは０．１〜５μｍの範囲内とする。ここで、貫通穴の支持具接触面における金属シミダシ層の表面占有率（面積率）が６０％未満の場合には、支持具接触面における亀裂・破損発生防止効果が少なく、また、亀裂・破損の進展を抑制する効果も少なくなる。また貫通穴の支持具接触面の金属シミダシ層の厚さが０．１μｍ未満の場合には、支持具接触面に亀裂・破損が生じた場合、その進展を抑制する効果が小さく、一方、金属シミダシ層の厚さが５μｍを超えれば、切れ刃部に生成する金属シミダシ層の下側の部位においてサーメット中の金属結合相成分が貧化しすぎるのに加え、その後にウエットブラスト処理を施しても逃げ面およびチップブレーカ表面に形成された金属シミダシ層が除去されにくくなる。
【００４２】
なお、金属シミダシ層が形成された貫通穴の支持具接触面の表面粗さは特に限定しないが、この支持具接触面は、焼結肌であって、通常はカットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍを越え０．５μｍ程度以下の粗面となっている。そしてこのように支持具接触面の粗さが比較的大きいことも、支持具との摩擦を大きくして支持具と支持具接触面との間の滑りの発生を防止し、高付加切削時における微小振動、異常振動の発生を防止して、支持具接触面からの亀裂、破損の発生および進展を抑制するために寄与している。
【００４３】
なおまた、金属シミダシ層における軟質金属成分の表面占有率（面積率）および層厚は、主として焼結用原料粉末の配合割合と焼結条件、とりわけ焼結のための加熱後の冷却条件に影響されるから、焼結工程においては、上記の条件を満たすような金属シミダシ層を有する焼結肌が得られるように、配合割合、焼結条件を調整する。
【００４４】
ここで、貫通穴の支持具接触面を焼結肌の金属シミダシ層で構成するべく、インサート基体の製造条件（焼結条件）および焼結原材料配合条件を調整してインサート基体を製造する場合、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの表面にも自ずと金属シミダシ層が形成されるのが通常である。このように逃げ面およびチップブレーカの表面に金属シミダシ層が形成された状態で、その表面にＰＶＤ法により硬質被覆層を形成すれば、既に述べたように硬質被覆層の付着強度が低くなって、高負荷の切削条件下では硬質被覆層が剥離しやすくなり、その結果、被削材の仕上げ面精度や耐欠損性の劣化を招くことになる。そこで本発明では、インサート基体の表面（但し、貫通穴の支持具接触面を除く）にウエットブラスト処理を施し、これによって、逃げ面およびチップブレーカ表面に形成された金属シミダシ層を除去し、逃げ面およびチップブレーカの表面平滑化を図ると同時に、インサート基体の少なくともすくい面の表面部に残留応力を付与することにより、仕上げ面精度の向上、耐欠損性の向上を図っている。
【００４５】
上述のようにウエットブラスト処理は、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカ表面金属シミダシ層の除去のみならず、インサート基体における逃げ面およびチップブレーカの平滑化にも寄与する。インサート基体の逃げ面の平滑化は、主に被削材の仕上げ面精度の改善に寄与し、またチップブレーカの表面粗さの低減は、主に耐欠損性改善に寄与するが、特にインサート基体の逃げ面、チップブレーカの表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍを超える粗面になれば、被削材の仕上げ精度および耐欠損性が低下する傾向を示すようになり、そこで本発明では、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの表面粗さを、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下と規定している。
【００４６】
なおここで規定している逃げ面およびチップブレーカの表面粗さは、ＰＶＤ法によって硬質被覆層を形成する前の段階のインサート基体表面（金属シミダシ層が除去された面）についての値である。ＰＶＤ法によって硬質被覆層を形成してその硬質被覆層の上から表面粗さを測定した場合、その表面粗さが、被覆前のインサート基体表面よりも大きくなることがある。インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの硬質被覆層形成前の表面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下であれば、ＰＶＤ法によって硬質被覆層を形成した後の逃げ面およびチップブレーカの表面（硬質被覆層表面）の粗さは、硬質被覆層の厚みやＰＶＤ条件によっても異なるが、通常はカットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２５μｍ程度以下となる。そして硬質被覆層表面の粗さＲａが０．２５μｍ程度以下であれば、被削材の仕上げ精度や耐欠損性を損なわないことが確認されている。
なお、アークイオンプレーティング法による硬質被覆層には、ドロップレットと称される粒状突起物が被覆層表面に生じることがあるが、本願におけるインサート表面の算術平均粗さＲａは、ドロップレットが存在していない箇所にて測定した表面粗さである。
【００４７】
さらに、インサートを用いての切削開始の初期段階では、切れ刃部先端のホーニング部が被削材の切削加工表面に接触して切削加工表面を形成し、その後、切れ刃部の摩耗が発達してくれば、切削加工表面に接触する領域が逃げ面側に移行するようになる。したがってインサート基体にウエットブラスト処理を施した後、インサート基体の切れ刃部先端に湿式ブラシ等によるホーニング加工を施すことにより、切れ刃部先端に形成されるホーニング部の表面粗さを他の部分より小さくすることが望ましい。具体的には、刃先先端に形成されるホーニング部の表面粗さをカットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下にすれば、耐欠損性が更に改善され、切削初期段階での被削材に光沢のある良好な仕上げ面を形成することができる。ここで、ＰＶＤ法による硬質被覆層形成後にホーニング部の表面粗さ（ホーニング部の硬質被覆層の表面粗さ）を測定した場合、その粗さは硬質被覆層を形成する前の段階の粗さよりも若干粗くなることがある。しかしながら、前述のように湿式ブラシ等によって、硬質被覆層形成前にホーニング部を加工して、その表面粗さを適切に仕上げている場合には、硬質被覆層形成後のホーニング部の表面粗さＲａは、０．２５μｍ程度以下となり、この程度であれば、上述のように切削初期の仕上げ面精度の向上や耐欠損性の十分な向上を図ることができる。
なお切れ刃部に対するホーニング加工は、後述するように、ウエットブラスト処理後に行うことが最も望ましいが、ホーニング加工後にウエットブラスト処理を行った場合でも、本発明の効果を得ることが可能である。また、ホーニング寸法が比較的小さい場合等、ウエットブラスト処理のみで所定のホーニング寸法が加工される場合は、ブラシ等によるホーニング加工を行わず、ウエットブラスト処理にホーニング加工を兼ねさせる場合もあるが、その場合も本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
なお本発明において、表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４（２００１）に従い、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定したものとする。カットオフ値を０．０８ｍｍとしているのは、切削加工表面の品質に影響を与えるのは切削インサート表面のミクロな状態であって、焼結前の圧粉体の密度バラツキや焼結時に発生する焼結変形等に起因するインサート基体の焼結肌でのうねり現象（うねり成分）の影響を除去するためである。
【００４９】
さらに、前述のようにインサート基体にウエットブラスト処理を行うことによって、インサート基体における逃げ面およびチップブレーカ表面の金属シミダシ層除去と同時に、少なくともすくい面の表面部の硬質相に圧縮残留応力を付与することができ、このようにすくい面に圧縮残留応力を付与することによって、切削加工時に作用する高負荷に対する切れ刃部の耐欠損性をさらに改善することができる。ここで、すくい面の表面部の硬質相の圧縮残留応力が４５０ＭＰａ未満の場合には、高負荷に対する耐欠損性向上効果が少ないことから、耐欠損性を高めるため、インサート基体表面部の硬質相に付与する圧縮残留応力の値は４５０ＭＰａ以上、好ましくは６００ＭＰａ以上とした。
【００５０】
なお本発明でいう、インサート基体の表面部の硬質相に付与する残留応力の値とは、（株）養賢堂発行の「残留応力のＸ線評価」（田中啓介、鈴木賢治、秋庭義明著）の第六章冒頭（Ｐ９９〜１０５）に記載される周知のsin2Ψ法を用いＸ線回折装置によって測定された値である。
さらに、sin2Ψ測定範囲に関しては、０〜０．５ないし０〜０．７５間で選択される範囲において等間隔に５ないし６点、並傾法にて展開し測定した。
測定に用いたＸ線回折装置はスペクトリス（株）製のＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ
Ｘ’  Ｐｅｒｔ  ＰＲＯ  ＭＰＤで、Ｘ線源としてはＣｕＫα線を使用した。
残留応力測定にはＮａＣｌ型結晶構造を有する硬質相の（４２２）面の回折ピークを用いた。
また、測定に用いた残留応力計算ソフトウエアはＸ’  Ｐｅｒｔ  Ｈｉｇｈ  Ｓｃｏｒｅ  Ｐｌｕｓで、硬質相のヤング率として４７５ＧＰａ、ポアソン比として０．２００を使用し計算を実施した。
【００５１】
さらに本発明の表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートにおいては、炭窒化チタン基サーメットからなるインサート基体の表面のうち、少なくとも前記貫通穴の支持具接触面を除く領域に、ＰＶＤ法による硬質被覆層が形成されている。このようなＰＶＤ法による硬質被覆層は、一般に基体のサーメットより硬質であるため、耐摩耗性を向上させることができる。また前述のようにウエットブラスト処理によって、Ｒａ０．２μｍ以下に平滑化したインサート基体の表面にＰＶＤを施せば、そのＰＶＤによる硬質被覆層の表面もＲａ０．２５μｍ程度以下の平滑な面となるため、優れた耐欠損性、仕上げ面精度を確保することができる。但し、既に述べたように、貫通穴の支持具接触面（金属シミダシ層が露呈した面）もがＰＶＤ法による硬質な被覆層によって覆われてしまえば、支持具接触面が硬質となるため、高負荷での切削時においては、やはり、その支持具接触面からの亀裂・破損を生じやすくなってしまう。そしてこの場合、支持具接触面の硬質被覆層に亀裂・破損が発生すれば、そこを起点としてインサート基体まで欠陥が進展し、たとえ貫通穴内面に金属シミダシ層が所定の割合存在していたとしても、切削不能となるおそれがある。そこで本発明では、支持具接触面はＰＶＤによる硬質被覆層で覆わず、軟質な金属シミダシ層のままとしている。
【００５２】
インサート基体の表面にＰＶＤ法によって形成する硬質被覆層は、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、ホウ素のうちから選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなるものであればよい。
ここで、ＰＶＤ法による硬質被覆層の具体的な材質は上記のところから選択すればよいが、切削インサートとしては、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＣｒＮ、ＴｉＡｌＣｒＳｉＮ、ＴｉＡｌＮｂＮなどのＴｉ系硬質被膜やＡｌＣｒＮなどが特に有効であり、工具寿命を重視する場合は、少なくとも１層が、ＴｉＡｌＮ層によって構成されていることが望ましい。このようなＴｉＡｌＮ層は、インサート基体に対する付着強度が大きく、耐熱性も高いため、硬質被覆層の少なくとも１層をＴｉＡｌＮ層とすることによって、大幅に工具寿命を延長することが可能となる。
また、被削材の仕上げ面が要求される場合は、硬質被覆層として、耐溶着性に優れたＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなる層構成とすれば良く、この場合、硬質被覆層を構成する物質と被削材（鉄系）との親和性が低いため、切削加工中の溶着現象が発生し難く、良好な被削材仕上げ面精度を得ることができ、加工面粗さを要求されることが多い表面被覆炭窒化チタン基サーメット製インサートに特に適している。その場合、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちから選ばれた１層または２層以上からなる硬質被覆層の総膜厚は０．５〜１５μｍを選択することが望ましい。硬質被覆層の総膜厚が０．５μｍ未満では、耐摩耗性能が十分ではなく、一方総膜厚が１５μｍを越えれば、硬質被覆層の剥離が発生しやすくなる傾向が確認されており、膜厚を適正に調整することが重要である。
上記に関してより具体的には、ＰＶＤ法による硬質被覆層を複数層で形成する場合、インサート基体の側から、膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層、膜厚０．５〜５．０μｍのＴｉＣＮ層、および膜厚０．１〜１．０μｍのＴｉＮ層を、その順に被覆形成することが望ましい。
なおここでいうＰＶＤ法としては、例えばアークイオンプレーティング法、ホロカソード法、スパッタリング法など、従来から知られている種々の物理的な蒸着法を適用することができ、特に限定されるものではない。
【００５３】
次に本発明による表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造方法について説明する。
本発明の製造方法は、基本的には、焼結法によるインサート基体製造工程と、ウエットブラスト工程と、ＰＶＤ法により硬質被覆層を形成する被覆工程とからなり、また好ましくはウエットブラスト工程と被覆工程との間、もしくはインサート基体製造工程とウエットブラスト工程との間に、切れ刃部に対するホーニング加工工程を挿入する。そこで以下にこれらの各工程について説明する。
【００５４】
インサート基体製造工程：
インサート基体製造工程は、従来の炭窒化チタン基サーメット製切削インサートの製造における焼結体（インサート基体）の製造工程と同様であればよい。すなわち所定の配合割合で炭窒化チタン基サーメット原料粉末を配合し、サーメット基体形状にプレス成形して、得られた圧粉成形体を、所定の条件で加熱して焼結すればよい。但しこの焼結段階では、焼結体の表面に、既に述べたように、炭窒化チタン基サーメットの金属結合層成分であるＣｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる金属シミダシ層が０．１μｍ以上５μｍ以下の層厚でかつ６０面積％以上の表面占有率で形成されるように、原料粉末の配合割合、焼結温度、焼結雰囲気、冷却条件などを適切に調整する。なおこのようにして得られたインサート基体のすくい面には、プレス成形時の金型形状が転写されたチップブレーカが形成されている。また、インサートを工具本体へ取り付けるための着座面は、砥石による研削加工面が存在しても良いが、逃げ面は、通常は研削加工されておらず、プレス成型時の金型により形成されるものである。
【００５５】
ウエットブラスト処理： 
前述のようにして得られた焼結体であるインサート基体に対しては、取り付け用貫通穴内面の支持具接触面を除くインサート基体表面について、金属シミダシ層を除去するとともに、表面平滑化を図り、さらに圧縮残留応力を付与することを目的として、ウエットブラスト処理を施す。
なおインサート表面の処理手段としては、従来から、ショットピーニング（ショットブラスト）、ドライブラスト等も知られているが、比較的大きな鋼球やセラミックボールを使用するショットピーニング（ショットブラスト）は、加工エネルギーが過大であるため、インサート基体の表面や内面に粗大クラックが発生したり、また研磨能力が低い処理であるため金属シミダシ層の十分な除去を行うことができないおそれがあり、また二種の流体（粉流・気流）でインサート表面をブラストするドライブラストは、ウエットブラストに比べて加工エネルギーが小さいため、やはり金属シミダシ層の十分な除去を行うことができず、また表面平滑化、圧縮応力も十分に行なえず、さらには噴射研磨材の処理表面への食い込み・残留も生じやすい問題がある。
【００５６】
そこで本発明では、上記弊害を招くことなく、取り付け用貫通穴内面の支持具接触面を除くインサート基体表面における金属シミダシ層を、確実に除去し、さらには表面平滑化および圧縮残留応力付与のための手段として、ウエットブラスト処理を採用している。
ウエットブラスト処理を用いることにより、従来技術で生じていた製造時の粗大クラック等の表面欠陥をインサート基体に与えることなく、複雑な形状（例えば１つの面が複数の曲面の集合によって構成される形状）のインサート基体や、金型によって成型される三次元形状を持つチップブレーカ部に対しても、その形状を損なわずに、少なくとも取り付け用貫通穴内面の支持具接触面を除くインサート基体の表面部について、金属シミダシ層を確実に除去することが可能となると同時に、表面の平滑化を可能とし、さらに圧縮残留応力の付与により、切削インサートの性能をさらに飛躍的に改善することができた。
【００５７】
ここで、ウエットブラスト処理とは、噴射研磨材を含有した液体（一般的には水）である研磨液を被処理物に噴射して、圧縮残留応力を付与したり、表面の研磨を行ったりする処理であるが、このようなウエットブラスト処理の噴射研磨材としては、硬質の微粒メディアであれば、アルミナ、炭化珪素、ジルコニア、樹脂系、ガラス系など種々使用可能であり、またその粒径としては、初期投入時の中心粒子径が約１〜１００μｍ程度が望ましく、生産性と品質の両方を考慮すれば、約１０〜５０μｍ程度がより好ましい。さらに噴射条件としては、例えばメディアとしてアルミナを使用する場合には、液体（水）と混合した状態において１５〜６０重量％の範囲となるようにメディアを含有させて研磨液を調整し、ブラストガンに供給する圧縮空気の圧力すなわち噴射圧力を０．０５〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．１〜０．３ＭＰａの範囲として噴射するのが望ましい。
【００５８】
またウエットブラスト処理に使用する研磨材の形状は、多角形状の砥粒が望ましい。ここで、アルミナ研磨材としては、一般に球形状のアルミナ研磨材が多く使用されているが、多角形状のアルミナ研磨材は、上記球形状のアルミナ研磨材と比べ、へき開面により形成された角張った切れ刃部を有する形状のため、研削力が大きく、金属シミダシ層を効果的に除去することができるとともに、平滑化効果も高い。これに対して研磨材が球形状の場合は、残留応力付与には適しているが、研削作用が弱く、金属シミダシ層を確実に除去するとともに所定の表面粗さにインサート表面を仕上げるためには、ウエットブラスト処理に長時間を要して生産性が悪くなるばかりでなく、ウエットブラストの過剰処理によるクラック等の欠陥が、インサート表面に生じる場合がある。
【００５９】
さらに、本発明におけるウエットブラスト処理の概略を、図５を参照して説明する。
図５（ａ）において、基体表面の全体に金属シミダシ層が形成された炭窒化チタン基サーメットからなる焼結肌のままのインサート基体１０を、軸線（Ｏ）回りに回転可能な一対の回転軸１２により挟み込んで保持しつつ、前記軸線回りに回転させながら、該回転軸（Ｏ）の軸線方向に対して、例えば、４５度の噴射角θを有する相対向する２本のブラストガン１４から前記インサート基体１０の表面に研磨液Ｇを噴射して１個ずつウエットブラスト処理を行うことにより、少なくとも取り付け用貫通穴内面の支持具接触面を除き、インサート基体１０の全面を均一に処理することができる。
【００６０】
ここで、回転軸１２の先端には、大径の封止部１２Ａが形成されており、この封止部１２Ａが、インサート基体の取り付け用貫通穴８の開口端に当接されて、取り付け用貫通穴８の内側の面へのウエットブラスト研磨液の噴射が阻止されるため、取り付け用貫通穴８の内面、特に支持具接触面はウエットブラスト処理が行われず、焼結直後の表面状態が維持される。すなわち貫通穴の支持具接触面は、所定の表面占有率（面積率）、所定の層厚のＣｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質な金属シミダシ層が形成された焼結肌が維持される。
一方、インサート基体１０の逃げ面およびチップブレーカの表面からは、ウエットブラスト処理により金属シミダシ層が除去され、同時に、平滑面が形成される。ここで、研磨液の種類、噴射圧等を調整することにより、インサート基体の逃げ面およびチップブレーカの表面として、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下の条件を満たす平滑面を形成することができ、同時に上記インサート基体１０の少なくともすくい面の表面部の硬質相に、４５０ＭＰａ以上の圧縮残留応力を付与することができる。
なお図５の（ｂ）に示すように、回転軸Ｏの軸線方向に対するブラストガン１４の噴射角θは、３０度以上６０度以下、好ましくは、４０度以上５０度以下であれば、インサート基体１０の全面（貫通穴の支持具接触面を除く）に対して均一なウエットブラスト処理を行うことができる。また、使用するブラストガン１４の本数については、図５（ａ）では２本の例を示しているが、加工するインサート基体の形状によって、１本または３本以上の複数のガンを用いても良い。
【００６１】
また取り付け用貫通穴８の内面が、より確実にウエットブラスト処理を受けないようにするためには、図５（ｃ）に示すように、インサート基体１０とこれを挟み込む回転軸１２との間に、マスキング部材１８を介在させることによって、マスキング部材１８でカバーされた取り付け用貫通穴８内面を、金属シミダシ層が存在する焼結肌のままに確実に維持することが可能となる。すなわち、例えばウエットブラストの回転軸１２とインサート基体１０の取り付け用貫通穴８を同一軸線上に配置できない場合や、複数の取り付け用貫通穴が距離を置いて配置されたインサート基体、あるいは取り付け用貫通穴の断面形状が楕円などの非円形をしたインサート基体にウエットブラスト処理を施す場合等、通常の保持方法では取り付け用貫通穴の内面にウエットブラスト処理が行われてしまうおそれがある形状のインサート基体に対しても、上述のようなマスキング部材を使用すれば、確実に貫通穴内面へのウエットブラスト処理を避けることが可能となる。
このように、上記のような構造を持つウエットブラスト処理装置を使用することによって、様々な形状やチップブレーカを有するインサート基体に対し、個々の噴射条件を適切に設定し、最適なウエットブラスト処理を施すことが可能となる。
【００６２】
なお、例えば図３に示したように、取り付け用貫通穴８の開口端にテーパー面８Ｂが形成されていて、そのテーパー面８Ｂには取り付け支持具９Ａ（９Ｂ）が接触しないようになっている場合、そのテーパー面８Ｂについては、上述のようなウエットブラスト処理が施されてもよい。すなわち、上述のように焼結肌のまま金属シミダシ層を残存させる必要があるのは、取り付け用貫通穴８の内面のうちでも、少なくとも工具本体への取り付け手段である支持具に接触する面であればよく、支持具に接触しないことが設計上確定している部分の表面については、ウエットブラスト処理を施すことが許容される。
【００６３】
ホーニング加工工程：
既に述べたように、ウエットブラスト処理を施した後には、ＰＶＤ法により硬質被覆層を形成する前の段階で、インサート基体の刃先先端部に湿式ブラシ等によるホーニング加工を施して、刃先先端に形成されるホーニング部の表面粗さを他の部分より小さくすることが望ましい。そのホーニング加工の具体的方法は、基本的には従来の切削インサート製造における刃先先端のホーニング加工と同様であればよく、例えば弾性砥石、バレル、ブラシ等でホーニング加工すればよいが、特に湿式ブラシによるホーニングによれば、高品位な加工表面が得られ、かつ様々な形状のホーニングを比較的短時間で加工することができる。ただし、ホーニング加工後にウエットブラスト処理を行えば、ホーニング部がウエットブラスト処理により、再度加工され、その形状や大きさに変化が生じてしまい、本来の切削性能を発揮できないことがある。
そこで、本発明では、前述のようなウエットブラスト処理を施した後の段階の工程として、切れ刃部のホーニング処理（望ましくはブラシホーニング、より好ましくは湿式ブラシホーニング）を行うことが望ましい。このように切れ刃部のホーニングを、ウエットブラスト処理の後に行うことにより、優れた被削材の仕上げ面精度を長時間にわたり維持するインサートを得ることができる。また、ウエットブラスト処理の後に湿式ブラシホーニング加工を行えば、湿式ブラシホーニングの利点を生かして、表面粗さが良く、所定の形状に精度良くコントロールされたホーニング加工面を、生産性良く得ることが可能となる。
なお切れ刃部に対するホーニング加工は、ウエットブラスト処理後に行うことが最も望ましいが、ホーニング加工後にウエットブラスト処理を行った場合でも、本発明の効果を得ることが可能である。
また、加工されるホーニングの寸法が比較的小さい場合は、ウエットブラスト処理のみで所定のホーニング寸法まで加工されるため、ブラシ等によるホーニング加工を行わずにウエットブラスト処理がホーニング加工を兼ねる場合もある。その場合も、当然、本発明の効果を得られることが確認されている。
なおこのホーニング加工では、インサート基体における刃先先端に形成されるホーニング部の表面粗さをカットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下にすることが望ましい。硬質被覆層形成前のホーニング部の表面粗さＲａを適切に調整しておくことにより、硬質被覆層形成後のホーニング部の表面粗さＲａを０．２５μｍ程度以下とすることができ、この程度のホーニング部表面粗さであれば、前述のように切削初期の仕上げ面精度の向上や耐欠損性の十分な向上を図ることができる。
【００６４】
物理蒸着法（ＰＶＤ法）による被覆工程（硬質被覆層の形成工程）：
ウエットブラスト処理後、望ましくは刃先先端のホーニング加工の後に、ＰＶＤ法により、インサート基体の表面のうち、少なくとも取り付け用貫通穴内面の支持具接触面を除くインサート基体表面に、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｎ、ＮｉおよびＳの群から選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物の１層または２層以上からなる硬質被膜を被覆形成する。
ここで硬質被覆層形成のためのＰＶＤ法としては、アークイオンプレーティング法、ホロカソード法、スパッタリング法などの公知の物理的な蒸着法を適用すればよい。但し本発明の場合、既に述べたように貫通穴の支持具接触面は、最終製品でも金属シミダシ層が露呈したままの焼結肌とする必要があり、したがってインサート基体にＰＶＤ法を適用する際には、貫通穴内面、あるいは少なくとも貫通穴の支持具接触面がＰＶＤによる硬質被覆層で覆われないようにする。そのためには、例えば貫通穴、あるいは少なくとも貫通穴内側の支持具接触面を、適宜のマスキング部材によって覆った状態でＰＶＤによる蒸着を行なえばよい。
【００６５】
以下、本発明の実施例を、比較例とともに示す。なお以下の実施例は、本発明の具体的な態様、及びそれによる効果を説明するためのものであって、実施例に記載された構成、条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。
【実施例１】
【００６６】
下記の原料配合組成を有するＰ３０グレードＴｉＣＮ基サーメットの原料粉末をプレス成型した後、下記の条件で焼結し、焼結温度、窒素雰囲気圧力、および冷却条件を調整することにより種々の厚さと表面占有率（面積率）でＣｏ、Ｎｉの１種または２種を主成分とする実質単一相からなる軟質で靭性の高い金属シミダシ層を有するとともに、ＩＳＯ・ＤＮＭＧ１５０６１２に規定する形状・寸法を有するＴｉＣＮ基サーメットからなる焼結体（インサート基体）Ａ〜Ｅを作製した。
表１に、各ＴｉＣＮ基サーメットからなるインサート基体Ａ〜Ｅの特性を示す。なおＴｉＣＮ基サーメット製インサート基体Ａ〜Ｄの表面には、ＣｏおよびＮｉを主成分とする実質的に単一相の金属シミダシ層が、表１に示す層厚並びに表面占有率で生成されていた。
原料配合組成：
いずれも０．５〜２ｍｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ粉末、ＷＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末を、それぞれ、４５ｗｔ％、２２ｗｔ％、３ｗｔ％、１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、５ｗｔ％となるように配合し、ボールミルにて２４時間湿式混合し、乾燥した。
焼結条件：
（１）常温から１２００℃までを、１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて１０℃／分の速度で昇温し、
（２）１３５０℃までの昇温を１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて、２．０℃／分の速度で昇温し、
（３）１３３Ｐａの窒素雰囲気で、１３５０℃から所定の焼結温度（１５００℃）まで１．５℃／分の速度で昇温し、続いて同じ雰囲気で焼結温度に６０分間保持し、
（４）上記焼結温度から１２００℃まで１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて、０．５〜１０．０℃／分の範囲内の種々の冷却速度で冷却し、
（５）１２００℃からの炉冷を９０ｋＰａ以下のＡｒ雰囲気中にて行った。
なお、切れ刃部には、砥粒を含有したナイロンブラシを使用し、すくい面側から測定した幅が０．１１ｍｍ、かつ、逃げ面側から測定した幅が０．０６ｍｍのウォーターフォール型の曲面ホーニングを湿式処理で施した。
【００６７】
上記ＴｉＣＮ基サーメット製インサート基体Ｂ，Ｃ，Ｄに、中心粒子径４０μｍを有するアルミナを噴射研磨材とし、表２に示す噴射圧力で、図５（ａ）に示されるウエットブラスト処理装置を用いてウエットブラスト処理を施すことにより、本発明１〜５のインサート基体を製造した。ウエットブラスト処理では、噴射研磨材のアルミナを水と混合し研磨液中の研磨材の含有量が３０重量％となるように噴射研磨液を調製した。
また、図５（ａ）に示されるウエットブラスト処理装置において、噴射角θは４５°一定とし、一対の回転軸で挟み込んで保持した部分を除いてインサート基体全面（但し、貫通穴内面を除く）が処理されるようウエットブラストを行い、一方、インサート基体の貫通穴内面にはウエットブラスト処理を施さず、金属シミダシ層が形成された焼結肌を維持したままとした。
さらに、各インサート基体に対して、その表面に、ＰＶＤ法の一種であるアークイオンプレーティング法により、平均膜厚１．５μｍのＴｉＡｌＮ層単層の硬質被覆層を蒸着形成した。但しこの蒸着被覆においては、予めインサート基体の貫通穴部分をマスキング部材により覆っておき、貫通穴の内面（支持具接触面を含む面）には、硬質被覆層が形成されないようにした。すなわち、支持具接触面を含む貫通穴の内面については、金属シミダシ層が形成された焼結肌を維持した。
【００６８】
以上の過程において、硬質被覆層で被覆する前の段階の本発明１〜５のインサート基体について、その貫通穴内面と逃げ面およびチップブレーカの最表面に形成された金属シミダシ層について、表面占有率（面積率）およびその層厚を電子顕微鏡を使用して測定した。
また同じく、硬質被覆層で被覆する前の段階の本発明１〜５のインサート基体の表面部の硬質相の残留応力を、インサート基体逃げ面の平坦面で前述のＸ線回折装置により測定した。
さらに、硬質被覆層で被覆する前の段階の本発明１〜５のインサート基体の逃げ面、チップブレーカ、およびホーニング部の表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定した。なお、チップブレーカの表面粗さに関してはブレーカ底を測定した。
表２に、金属シミダシ層の表面占有率（面積率），その層厚、残留応力および表面粗さの測定値を示す。
なお、本発明１〜５のインサート基体では、すくい面がブレーカを有した曲面となっているためにＸ線回折測定に必要な平坦面を確保できず、すくい面の残留応力を直接測定することはできないが、本実施例１では、ウエットブラスト処理時の噴射角を４５°として、基本的に逃げ面とすくい面に同様な作用が加わるように処理を行っているため、すくい面、特に逃げ面とほぼ直角に位置する切れ刃部近傍のランド部分やブレーカ底部（すくい面では切れ刃部に近いランド部分や凹状に湾曲した最も深いブレーカ底部の残留応力値が耐欠損性向上に重要である）の残留応力は、逃げ面で測定された残留応力とほぼ同等であると考えられることから、インサート基体の残留応力は、逃げ面について測定した残留応力で代表させることとした。
また表面粗さについても、ウエットブラスト処理時の噴射角を４５°としたことから、チップブレーカ（ブレーカ底）の表面粗さは逃げ面の表面粗さとほぼ同等の値を示した。
【００６９】
さらに、貫通穴内面を除いてＰＶＤ法によりインサート基体の表面に硬質被覆層を形成した後の段階のインサートについて、逃げ面、チップブレーカ、ホーニング部、および貫通穴内面の表面粗さを、前記同様にして測定した結果も、表２中に併せて示す。なお、チップブレーカの表面粗さに関しては、表面被覆前のインサート基体と同様にブレーカ底を測定した。
【００７０】
比較のために、ＴｉＣＮ基サーメットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅからなるインサート基体に対して、表２に示すような条件で処理することで、金属シミダシ層の表面占有率（面積率）、層厚、および硬質相の残留応力、表面粗さをそれぞれ変化させ、上記本発明１〜５のインサート基体と同様な組成・形状・寸法を有する比較例１〜５のインサート基体を製造し、さらにそのインサート基体の貫通穴を除く表面に、前記と同様にＰＶＤ法としてアークイオンプレーティング法を適用して、平均膜厚１．５μｍのＴｉＡｌＮ層単層の硬質被覆層を蒸着形成した。但しこの蒸着被覆においては、予めインサート基体の貫通穴部分をマスキング部材により覆っておき、貫通穴の内面（支持具接触面を含む面）には、硬質被覆層が形成されないようにした。
さらに、本発明３と同様にして製造されたインサート基体（ウエットブラスト処理後のもの）について、支持具接触面を含む貫通穴内面も含め、インサート基体の表面の全面について、前記と同様にＰＶＤ法としてアークイオンプレーティング法を適用して、平均膜厚１．５μｍのＴｉＡｌＮ層単層の硬質被覆層を蒸着形成して、比較例６のインサートとした。すなわちこの比較例６のインサートは、貫通穴の内面にも硬質被覆層が形成された例である。
そして前記と同様な測定方法で、硬質被覆層で被覆する前の段階の各比較例１〜６のインサート基体について、金属シミダシ層の表面占有率（面積率）およびその層厚を測定し、また、硬質被覆層で被覆する前の段階の比較例１〜６のインサート基体逃げ面の平坦面における残留応力をＸ線回折装置により測定し、また、同じく硬質被覆層被覆前のインサート基体の逃げ面、チップブレーカ、およびホーニング部の表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定した。なおチップブレーカの表面粗さに関してはブレーカ底を測定した。
表２に、それぞれの測定結果を示す。
【００７１】
さらに、ＰＶＤ法によりインサート基体の表面に硬質被覆層を形成した後の段階の比較例１〜６のインサートについて、逃げ面、チップブレーカ、ホーニング部、および貫通穴内面の表面粗さを、前記同様にして測定した結果も、表２中に併せて示す。
【００７２】
【表１】
2012245581.tif 000003
【００７３】
【表２】
2012245581.tif 000004
【００７４】
表２によれば、インサート基体の表面（逃げ面およびチップブレーカ）へのウエットブラストの噴射圧力を高めれば、圧縮残留応力を増加させる効果があるが、噴射圧力が所定範囲以上に高くなると逆に表面粗さが大になり、若干平滑性が低下する傾向にあることがわかる。
また、ナイロンブラシによるホーニングを施したホーニング部の表面粗さは０．０５μｍ、または、０．０６μｍと滑らかであるが、この表面にウエットブラスト処理を施せば、やはり逆に表面粗さが大になり、平滑性が低下することが分かる。
本発明では、貫通穴内面には所定の厚さの金属シミダシ層を有し、また、ウエットブラスト処理によりインサート表面の粗さも改善され、さらに、高い圧縮残留応力が付与されている。また、焼結後のインサート表面の粗さがもともと小さいＴｉＣＮ基サーメットＤを使用した本発明５のウエットブラスト処理後の表面粗さは、当然のことながら大きくは改善されていない。
比較例１は、金属シミダシ層が７〜９μｍと厚い層厚のＴｉＣＮ基サーメットＡにウエットブラスト処理を行ったため、逃げ面およびチップブレーカ表面の金属シミダシ層を完全に除去するために、０．５ＭＰａの噴射圧力を必要とした。その結果、表面粗さの観点からみると過処理となったため、逃げ面やホーニング部の表面粗さが０．２μｍを超える粗面となった。
なお比較例４は、本発明４と同様の工程で作製された後に、貫通穴内面の金属シミダシ層を除去するために、貫通穴内面だけ改めて別のインサート保持方法によりウエットブラスト処理を行ったものである。
【００７５】
次に上記の各切削インサートを、いずれもバイトの先端部に図４（ａ）に示されるＬ字形レバーにて固定した状態で、以下に示す条件により切削試験を行った。
《切削試験１》湿式断続の高送りかつ高切り込み切削
被削材；ＪＩＳ−Ｓ５５Ｃの溝入り丸棒（溝は長手方向に４溝）
切削速度；２００ｍ／ｍｉｎ．
送り；０．６ｍｍ／ｒｅｖ．
切り込み；５ｍｍ
上記切削試験１における切れ刃部交換までの実切削時間を評価した。
表３に、切れ刃部交換までの実切削時間とともに、切れ刃部交換の理由並びに切れ刃部交換時の切削加工表面の状況を示す。
なお、切れ刃部交換までの時間は、使用切れ刃部にチッピングや欠損等が発生するか、Ｌ字形レバーと接触する貫通穴内面から大破するなど、実切削を継続することが不能となるまでの時間とし、また、正常な切削が維持されている場合は、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達するまでの時間とした。
【００７６】
【表３】
2012245581.tif 000005
【００７７】
表３によれば、本発明１〜５は、貫通穴内面に所定厚さと所定表面占有率の金属シミダシ層を有しているため、湿式断続の高送りかつ高切り込みの高負荷切削を行ってもＬ字形レバーと接触する貫通穴内面から大破することもなく、また逃げ面やチップブレーカから金属シミダシ層も除去され表面粗さも改善されており、さらに、高い圧縮残留応力も付与されているため、使用切れ刃部も長寿命を示す結果となった。さらに、切れ刃部の表面粗さが改善されていることから、切れ刃部交換直前まで、光沢のある良好な仕上げ面を示した。
これに対して、焼結後にインサートの全周面に７〜９μｍの厚い金属シミダシ層を生成した比較例１では、インサートの表面粗さが十分改善されていないことと、さらに金属シミダシ層直下の金属結合相の貧化の程度が大きいことによると考えられるが、ウエットブラストで７００ＭＰａを超える大きい圧縮残留応力が付与されているにもかかわらず比較的短時間で欠損を生じた。また、インサートの表面粗さが十分改善されていないために、仕上げ面は切削開始時より光沢のない白濁仕上げ面を示しており、切れ刃部交換の判断基準に切削加工表面の評価も入れると、切削開始直後に切削を終了しなければならない状況である。
逃げ面およびチップブレーカの金属シミダシ層が除去されていない比較例２，３では、この切れ刃部の金属シミダシ層により、十分な硬質被覆層の付着強度を得られず、切削中に被覆層剥離を生じて加工仕上げ面に白濁が発生し、その後、インサート切れ刃部の表面粗さや圧縮残留応力が十分でないことにより、使用切れ刃部の欠損に発達して短時間で切削終了となった。
貫通穴内部に金属シミダシ層のない比較例４，５は、切削初期にＬ字形レバーと接触する貫通穴内面から大破した。このため、継続する切削がある場合は、他の切れ刃部に交換することができなく、インサートそのものを交換する必要がある。
さらに比較例６は、貫通穴内面についてもＰＶＤ法による硬質被覆層を被覆形成したものであるが、この場合も取り付け用貫通穴内部の支持具接触面で硬質被覆層の亀裂・破損が生じ、それを起点としてインサート基体にまで欠陥が進展した結果、切削加工中にインサート自体が大破して切削中止に至った。
【実施例２】
【００７８】
下記の原料配合組成を有するＰ２０グレードＴｉＣＮ基サーメットの原料粉末をプレス成型した後、下記の条件で焼結し、ＩＳＯ・ＣＣＭＴ１２０４０８に規定する形状・寸法を有する貫通穴を有するＴｉＣＮ基サーメットからなるインサート基体（焼結体）Ｆ〜Ｈを作製した。表４に、このＴｉＣＮ基サーメットからなるサーメット基体Ｆ〜Ｈの特性を示す。
ＴｉＣＮ基サーメットＦ，Ｇの表面には、表４に示す層厚並びに表面占有率を有するＣｏおよびＮｉを主成分とする実質的に単一相の金属シミダシ層が生成されていた。  
原料配合組成：
いずれも０．５〜２ｍｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ粉末、ＷＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｍｏ２Ｃ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末を、それぞれ、５０ｗｔ％、１５ｗｔ％、３ｗｔ％、６ｗｔ％、１０ｗｔ％、８ｗｔ％、８ｗｔ％となるように配合し、ボールミルにて２４時間湿式混合し、乾燥した。
焼結条件：
（１）常温から１２００℃までを、１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて、１０℃／分の速度で昇温し、
（２）１３５０℃までの昇温を１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて、２．０℃／分の速度で昇温し、
（３）２００Ｐａの窒素雰囲気で、１３５０℃から所定の焼結温度（１５５０℃）まで１．５℃／分の速度で昇温し、続いて同じ雰囲気で焼結温度に６０分間保持し、
（４）上記焼結温度から１２００℃まで１０Ｐａ以下の真空雰囲気中にて、２．０〜１０．０℃／分の範囲内の種々の異なる冷却速度で冷却し、
（５）１２００℃からの炉冷を９０ｋＰａ以下のＡｒ雰囲気中にて行った。
【００７９】
これらのＴｉＣＮ基サーメットＦ〜Ｈからなる各インサート基体に、実施例１と同様のブラシホーニング処理及びウエットブラストを、表５に示す工程順序、処理条件で施すことにより、本発明６〜９および比較例７〜９のインサート基体を作製した。
さらにこれらのインサート基体に対して、その表面に、ＰＶＤ法としてアークイオンプレーティング法により、平均膜厚１．５μｍのＴｉＡｌＮ層単層の硬質被覆層を蒸着形成した。但しこの蒸着被覆においては、予めインサート基体の貫通穴部分をマスキング部材により覆っておき、貫通穴の内面（支持具接触面を含む面）には、硬質被覆層が形成されないようにした。
なお、ブラシホーニングによるホーニング形状は、半径０．０６ｍｍの丸ホーニングとした。
またウエットブラスト処理は、実施例１と同様に、図５（ａ）に示される装置を用い（但し、ブラストガンは、切れ刃部に対抗する１本のみを使用した）、貫通穴内面を除く少なくともインサートの逃げ面およびチップブレーカ表面を処理した。したがって、インサート基体の貫通穴内面にはウエットブラスト処理は施されておらず、また硬質被覆層も被覆されず、金属シミダシ層が形成された焼結肌を維持したままである。
なお、インサートの逃げ角が７度であることから、噴射角を４５度とすると、逃げ面、すくい面それぞれの噴射の角度が異なることになり、すくい面の噴射の角度がより直角に近いものとなることによって、すくい面には、逃げ面で測定した残留応力と同等以上の圧縮残留応力が付与されているものと考えられる。
【００８０】
本発明６〜９および比較例７〜９のインサート基体（但し硬質被覆層で被覆する前の段階のもの）について、電子顕微鏡を使用して貫通穴内面と逃げ面およびチップブレーカの最表面に形成された金属シミダシ層の厚さ、該層の表面占有率（面積率）を測定した。
また、本発明６〜９および比較例７〜９のインサート基体（硬質被覆層で被覆する前のもの）について、インサート基体表面部の硬質相の残留応力を、インサート基体逃げ面の平坦面でＸ線回折装置により測定した。
さらに、本発明６〜９および比較例７〜９のインサート基体（硬質被覆層で被覆する前のもの）について、逃げ面、チップブレーカ、およびホーニング部の表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４（２００１）にしたがい、カットオフ値０．０８ｍｍにおける算術平均粗さＲａで測定した。なおチップブレーカの表面粗さに関してはブレーカ底を測定した。
表５に、これらの硬質被覆層形成前のインサート基体における金属シミダシ層の表面占有率（面積率），その層厚、残留応力および表面粗さの測定値を示す。
【００８１】
さらに、貫通穴内面を除いてＰＶＤ法によりインサート基体の表面に硬質被覆層を形成した後の段階の本発明６〜９および比較例７〜９によるインサートについて、逃げ面、チップブレーカ、ホーニング部、および貫通穴内面の表面粗さを、前記同様にして測定した結果も、表５中に併せて示す。
【００８２】
【表４】
2012245581.tif 000006
【００８３】
【表５】
2012245581.tif 000007
【００８４】
次に、上記の各種切削インサートを、いずれもバイトの先端部にねじにて固定した状態で、以下に示す条件により切削試験を行った。
《切削試験２》湿式断続切削
被削材；ＪＩＳ−ＳＮＣＭ４３９の溝入り丸棒（溝は長手方向に６溝）
切削速度；２００ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．５ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；４ｍｍ
上記切削試験２における切れ刃部交換までの実切削時間を評価した。
表６に、切れ刃部交換までの実切削時間とともに、切れ刃部交換の理由を示す。
なお、切れ刃部交換までの時間は、使用切れ刃部にチッピングや欠損等が発生するか、クランプ用ねじと接触する貫通穴内面から大破するなど、実切削を継続することが不能となるまでの時間とし、また、正常な切削が維持されている場合は、逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに達するまでの時間とした。
《切削試験３》湿式連続切削
被削材；ＪＩＳ−ＳＵＪ２の丸棒
切削速度；３２０ｍ／ｍｉｎ、
送り；０．４ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み；２ｍｍ
上記切削試験３における、切削時間０．２分後の切削開始時点の切削加工表面の観察を行った。
表６に、上記切削試験２，３における切削試験結果を示す。
【００８５】
【表６】
2012245581.tif 000008
【００８６】
表６によれば、本発明６〜９は、貫通穴内面に所定厚さと所定表面占有率の金属シミダシ層が露呈しているため、湿式断続の高負荷切削を行ってもクランプ用のねじ（支持具）と接触する貫通穴内面から大破することもなく、また逃げ面やチップブレーカから金属シミダシ層も除去されて表面粗さも改善されており、さらに、高い圧縮残留応力も付与されているため、使用切れ刃部も長寿命を示す結果となった。
また、本発明６，７に比較し、ホーニング部の表面粗さをさらに改善した本発明８，９は、切れ刃部交換までの実切削時間も長く、さらに良好な仕上げ面を得ることが難しいＳＵＪ２の切削でも、光沢のある良好な仕上げ面を示す結果となった。
これに対して、逃げ面およびチップブレーカの金属シミダシ層が除去されていない比較例７では、切削中に切れ刃部の硬質被覆層の剥離が発生し、それにより切り屑や被削材の溶着しやすくなって仕上げ面が白濁を示した。また、この切り屑の溶着現象の発生とさらにインサートの表面粗さや圧縮残留応力が十分でないことにより、やはり短時間で使用切れ刃部に欠損を生じた。
貫通穴内部に金属シミダシ層が生成しているものの、その表面占有率が５４面積％しかない比較例８は、貫通穴内部の金属シミダシ層の表面占有率６７面積％を有する本発明例９と比較して、クランプ用ねじと接触する貫通穴内面から大破し、短寿命を示した。
貫通穴内部に金属シミダシ層のない比較例９は、切削初期にクランプ用のねじ（支持具）と接触する貫通穴内面から大破した。このため、比較例８，９では、継続する切削がある場合は、他の切れ刃部に交換することができず、インサートそのものを交換する必要がある。
【００８７】
以上の表１〜６に示される結果から、工具本体へのインサート取り付け用貫通穴の内面の最表面部に、所定の表面占有率（面積率）で所定の層厚の金属シミダシ層が形成されていて、しかもその金属シミダシ層が硬質被覆層で覆われていない本発明の表面被覆インサートは、これに接触する支持手段との接触面における亀裂・破損の発生を防止することができ、また、逃げ面およびチップブレーカの表面粗さと、すくい面表面部の硬質相の残留応力とが適切に調整されているため、高負荷が作用する切削加工において優れた耐欠損性、仕上げ面精度を示し、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮し、工具寿命の延命化が可能であることが確認された。
これに対して、工具本体へのインサート取り付け用貫通穴の内面の最表面部に、所定の表面占有率（面積率）、層厚の金属シミダシ層が形成されていない比較例のインサートでは、高負荷条件の切削加工においては、切削初期にクランプ用ねじと接触する貫通穴内面から大破し、他の切れ刃部に交換することができなくなって、インサートそのものが短時間で寿命となってしまった。
【実施例３】
【００８８】
実施例１で用いた原料と同じ配合組成の原料粉末を用い、実施例１の表１の本発明Ｃと同様にして、ＴｉＣＮ基サーメットからなるインサート基体（焼結体）を製造した。なおこのインサート基体は、その表面に金属シミダシ層を有するものであって、その金属シミダシ層の層厚および表面占有率は、表１の本発明Ｃに記載したとおりである。さらにそのインサート基体に対して、表７に示す条件でウエットブラスト処理を施した（但し貫通穴の内面を除く）。また表７に示す条件でインサート基体の刃先部にホーニング加工（ブラシホーニング）を施した。
その後、インサート基体における貫通穴の内面を除く表面に、表７中に示す種々の材質および膜厚にてアークイオンプレーティング法によりＰＶＤ硬質被覆層を形成し、本発明例１２〜２１の表面被覆インサートを得た。なお比較例１０および比較例１１は、インサート基体に対してウエットブラスト処理を施さずにＰＶＤ硬質被覆層を形成した例である。
硬質被覆層を形成する前の段階のインサート基体について、逃げ面の残留応力と、逃げ面、チップブレーカ、およびホーニング部の表面粗さを前記と同様にして測定し、また硬質被覆層形成後のインサートの逃げ面、チップブレーカ、ホーニング部、および貫通穴内面の表面粗さを、前記同様に測定したので、その結果を表７中に示す。
次に、以下に示す条件により切削試験を行なってインサート性能を評価した。
《切削試験４》
被削材：ＪＩＳ−ＳＮＣＭ４３９の溝入り丸棒（溝は長手方向に6溝）、
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ、
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：２ｍｍ
の湿式断続切削を行い、切れ刃交換までの実切削時間を評価した。
切れ刃交換までの時間は、使用切れ刃にチッピングや欠損等が発生するか、インサートが取り付け用貫通穴の内面から割損する等、実切削を継続することが不能となるまでの時間とし、また、正常な切削が維持されている場合は、逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍに達するまでの時間とした。
《切削試験５》
被削材：ＪＩＳ−Ｓ４５Ｃの丸棒、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
送り速度：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：１．０ｍｍ
の湿式連続切削を行い、実加工時間２０分後の逃げ面摩耗幅および被削材仕上げ面の状態を評価した。
表８に、上記切削試験４における切れ刃交換までの実切削時間および切れ刃交換の理由、切削試験５における逃げ面摩耗幅と切削終了時の被削材仕上げ面の外観状態を示す。
【００８９】
【表７】
2012245581.tif 000009
【００９０】
【表８】
2012245581.tif 000010
【００９１】
表８に示される結果から、表８中に示しているような種々の異なる材質および膜厚の硬質被覆層のいずれでも、本発明の例では、高負荷が作用する切削加工において優れた耐欠損性、仕上げ面精度を示し、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮し、工具寿命の延命化が可能であることが確認された。なおインサート基体にウエットブラスト処理を施さなかった比較例１０および比較例１１では、耐欠損性が劣り、また仕上げ面の外観品質も劣ることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明によれば、切れ刃部に対して高負荷が作用する切削条件下で、優れた耐欠損性を備え、かつ、仕上げ面精度の優れた切削加工表面の形成を可能とする表面被覆ＴｉＣＮ基サーメット製切削インサートを提供することができるばかりか、このインサートを通常条件の切削加工に適用した場合にも、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削加工の省エネ化、低コスト化に十分満足に対応することができるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１    表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削インサート
２    逃げ面
３    ホーニング部
４    すくい面
５    チップブレーカ部
６    工具本体への取り付け着座面
７    ランド部
８    取り付け用貫通穴
８Ａ  支持具接触面
９    工具本体
９Ａ  工具本体への取り付け手段としての支持具
９Ｂ  工具本体への取り付け手段としての支持具
１０  インサート基体
１２  回転軸
１４  ブラストガン
Ｇ    研磨液
【図１】
2012245581.tif 000011
【図２】
2012245581.tif 000012
【図３】
2012245581.tif 000013
【図４】
2012245581.tif 000014
【図５】
2012245581.tif 000015