(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切刃部が炭化タングステン基超硬合金で構成された超硬合金製スクエアエンドミルにおいて、
前記切刃部の底刃面に円筒状切り込み有底孔が切刃部の長さ方向に沿って同心に存在し、前記円筒状切り込み有底孔には相対的に重質の炭化タングステン基超硬合金で構成された円筒状チップが嵌着された構造を有し、
上記切刃部を、
Ｃｏ：８〜１０質量％、
炭化クロムおよび／または炭化バナジウム：０．１〜１．５質量％、
炭化タングステン：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で、上記円筒状チップを、
Ｃｏ：０．５〜２質量％、
炭化タングステン：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で構成すると共に、
上記円筒状チップの直径を切刃部の外周刃の外径の２５〜４５％、同長さを切刃部の長さの２０〜４０％にそれぞれ相当する寸法としたこと、
を特徴とする高速切削加工で外周刃がすぐれた耐チッピング性を発揮する超硬合金製スクエアエンドミル。
【請求項２】
切刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切刃部が炭化タングステン基超硬合金で構成された超硬合金製スクエアエンドミルにおいて、
前記切刃部の底刃面に円筒状切り込み有底孔が切刃部の長さ方向に沿って同心に存在し、前記円筒状切り込み有底孔には相対的に重質の炭化タングステン基超硬合金で構成された円筒状チップが嵌着された構造を有し、
上記切刃部を、
Ｃｏ：８〜１０質量％、
炭化クロムおよび／または炭化バナジウム：０．１〜１．５質量％、
ＴａとＮｂの複合炭化物：０．１〜１．５質量％、
炭化タングステン：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で、上記円筒状チップを、
Ｃｏ：０．５〜２質量％、
炭化タングステン：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で構成すると共に、
上記円筒状チップの直径を切刃部の外周刃の外径の２５〜４５％、同長さを切刃部の長さの２０〜４０％にそれぞれ相当する寸法としたこと、
を特徴とする高速切削加工で外周刃がすぐれた耐チッピング性を発揮する超硬合金製スクエアエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に高速切削加工で、外周刃がすぐれた耐チッピング性を発揮する超硬合金製スクエアエンドミル（以下、単にエンドミルと云う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に、鋼や鋳鉄などの被削材の面加工や溝加工、さらに肩加工などにエンドミルが用いられており、このエンドミルとして、底刃と外周刃が形成された切刃部と、シャンク部とからなる形状を有し、かつ少なくとも前記切刃部が、結合相形成成分として４〜１６質量％の割合で含有するＣｏ中に０．１〜３質量％の割合で固溶含有したＣｒおよび／またはＶ成分による粒成長抑制作用で、硬質相形成成分としての炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）の粒径を、平均粒径で、望ましくは０．７μｍ以下とした微粒組織の超硬合金で構成されたエンドミルが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年の切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要求は強く、これに伴い、切削装置の高性能化と相俟って、切削加工は高速で行われる傾向にあるが、上記の従来エンドミルにおいては、これを高速切削加工に用いると、エンドミル自体に回転振動ぶれが発生し、この回転振動ぶれは切削速度（回転速度）が速くなるほど大きくなり、この結果特に外周刃は高ピッチの機械的衝撃を受けるようになるため、外周刃にはチッピングが発生し易くなり、したがってエンドミルは外周刃に発生したチッピング（微小欠け）が原因で比較的担持間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上述のような観点から、高速切削加工で、回転振動ぶれの発生を防止できるエンドミルを開発すべく、特に上記の従来エンドミルに着目し、研究を行った結果、
少なくとも切刃部、すなわち切刃部（この場合シャンク部は例えば高速度鋼で構成した接合構造となる）または切刃部とシャンク部を、
Ｃｏ：８〜１０質量％、
炭化クロム（以下、Ｃｒ3Ｃ2で示す）および／または炭化バナジウム（以下、ＶＣで示す）：０．１〜１．５質量％、
必要に応じてＴａとＮｂの複合炭化物、望ましくは組成式：（Ｔａ1-XＮｂX）Ｃで表した場合、Ｘ：０．１〜０．４を満足するＴａとＮｂの複合炭化物［以下、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃで示す］：０．１〜１．５質量％、
ＷＣ：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体（密度：約１４．６ｇ／ｃｍ3）に特定した上で、図１にそれぞれ概略側面図（ａ）、概略正面図（底刃面側）（ｂ）、および概略縦断面図（ｃ）で例示される通り、前記切刃部の底刃面に円筒状切り込み有底孔を切刃部の長さ方向に沿って同心に形成し、この円筒状切り込み有底孔に、
Ｃｏ：０．５〜２質量％、
ＷＣ：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体（密度：約１５．６ｇ／ｃｍ3）で構成された円筒状チップを嵌着した構造とすると共に、実験を重ねた結果として前記円筒状チップの直径を切刃部の外周刃の外径の２５〜４５％、同長さを切刃部の長さの２０〜４０％にそれぞれ相当する寸法をもつものとすると、この結果のエンドミルにおいては、前記切刃部の底刃面の円筒状切り込み有底孔に篏着された相対的に重質の前記円筒状チップによって高速切削でも回転振動ぶれの発生が著しく抑制され、これによって外周刃のチッピング発生が防止され、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するようになる、という研究結果を得たのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、切刃部とシャンク部からなり、少なくとも前記切刃部がＷＣ基超硬合金（以下、超硬合金という）で構成されたエンドミルにおいて、
前記切刃部の底刃面に円筒状切り込み有底孔が切刃部の長さ方向に沿って同心に存在し、前記円筒状切り込み有底孔には相対的に重質の超硬合金で構成された円筒状チップが嵌着された構造を有し、
上記切刃部を、
Ｃｏ：８〜１０質量％、
Ｃｒ3Ｃ2および／またはＶＣ：０．１〜１．５質量％、
必要に応じて（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ：０．１〜１．５質量％、
ＷＣ：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で、上記円筒状チップを、
Ｃｏ：０．５〜２質量％、
ＷＣ：残り、
からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体で構成すると共に、
上記円筒状チップの直径を切刃部の外周刃の外径の２５〜４５％、同長さを切刃部の長さの２０〜４０％にそれぞれ相当する寸法としてなる、
高速切削加工で外周刃がすぐれた耐チッピング性を発揮するエンドミルに特徴を有するものである。
【０００６】
以下に、この発明のエンドミルにおいて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）  切刃部の超硬合金のＣｏ量
Ｃｏ成分には、焼結性を向上させ、かつ結合相を形成して超硬合金の強度を向上させる作用があるが、その割合が８質量％未満ではエンドミルに必要な所望の強度を確保することができず、さらに円筒状チップとの密度差が崩れて回転振動ぶれが発生し易くなり、一方その割合が１０質量％を超えると、耐摩耗性が急激に軟化し、摩耗進行が促進するようになることから、その割合を８〜１０質量％と定めた。
【０００７】
（ｂ）  切刃部の超硬合金のＣｒ3Ｃ2およびＶＣ量
これらの成分には、焼結時に結合相を形成するＣｏ中に固溶した状態で硬質相を形成するＷＣの成長を著しく抑制して、ＷＣの粒径を平均粒径で、望ましくは０．７μｍ以下とした微粒組織とする作用があるが、この作用はＣｒ3Ｃ2およびＶＣの割合が０．１質量％未満では不充分となり、一方その割合が１．５％質量を超えると、これが固溶する結合相を硬化し、チッピング発生の原因となることから、その割合を０．１〜１．５質量％と定めた。
【０００８】
（ｃ）  切刃部の超硬合金の（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ量
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ成分には、実質的に分散相を形成して高温硬さを向上させ、もって耐摩耗性の一段の向上に寄与する作用があるので、必要に応じて配合されるが、その割合が０．１質量％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その割合が１．５％質量を超えると、チッピングが発生し易くなることから、その割合を０．１〜１．５質量％と定めた。
【０００９】
（ｄ）  円筒状チップの超硬合金のＣｏ量
円筒状チップは強度を必要としないが、焼結体形成には０．５質量％以上必要であり、一方その割合が２質量％を超えると、切刃部との密度差が崩れて回転振動ぶれが発生し易くなることから、その割合を０．５〜２質量％と定めた。
【００１０】
（ｄ）  円筒状チップの寸法
円筒状チップの寸法は、上記の通り経験的に定められたものであり、したがってその直径および長さが上記の範囲を上下のいずれに外れても切刃部との間の密度差バランスが崩れて回転振動ぶれが発生するようになることから、その直径を切刃部の外周刃の外径の２５〜４５％、同長さを切刃部の長さの２０〜４０％にそれぞれ相当する寸法と定めた。
【００１１】
【発明の実施の態様】
つぎに、この発明のエンドミルを実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＶＣ粉末、およびＣｏ粉末、さらに（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ［ＴａＣ／ＮｂＣ＝質量比で、８０／２０］粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥して、切刃部とシャンク部（以下、エンドミル本体という）形成用混合粉末ａ−１〜ａ−１４および円筒状チップ形成用混合粉末ｂ−１〜ｂ−４を調整し、ついで、これらの混合粉末から、それぞれ７５ＭＰａの圧力で所定の寸法（直径および長さ）をもったエンドミル本体形成用圧粉体および円筒状チップ形成用圧粉体（いずれも丸棒形状）に押出プレス成形し、まずこれら圧粉体のうちの前記円筒状チップ形成用圧粉体を１．３Ｐａの真空中、窒素雰囲気中、温度：１３５０〜１４８０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で焼結して焼結体とし、一方前記エンドミル本体形成用圧粉体には、１００Ｐａの減圧窒素雰囲気中、温度：６００℃に１時間保持の条件で脱脂した状態で、切刃面形成面に前記円筒状チップの寸法に対応した寸法の円筒状切り込み有底孔を同心に形成し、この円筒状切り込み有底孔に表２に示される組み合わせで前記円筒状チップの焼結体を篏着し、この状態で前記円筒状チップの焼結体の焼結条件と同じ条件で焼結して焼結体とし、最終的に研削加工を施して、それぞれ同じく表２に示される寸法および形状をもった本発明エンドミル１〜１４を製造した。
【００１２】
また、比較の目的で、表３に示される通り上記円筒状切り込み有底孔の形成を行なわず、したがって前記円筒状切り込み有底孔への円筒状チップの篏着を行なわない以外は上記の本発明エンドミル１〜１４の製造条件と同じ条件で比較エンドミル１〜１４をそれぞれ製造した。
【００１３】
つぎに、上記の各種のエンドミルについて、被削材として、幅：４００ｍｍを有するＮＡＫ８０（硬さ：ＨＲＣ４０）の板材を用い、表４に示される条件で高速肩削り加工を行い、エンドミルの外周刃の逃げ面摩耗幅がそれぞれ表４に示される使用目安とされる値に至るまでの切削長を測定した。これらの測定結果を表４，５にそれぞれ平均値で示した。
【００１４】
【表１】
0004154643.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004154643.tif 000003
【００１６】
【表３】
0004154643.tif 000004
【００１７】
【表４】
0004154643.tif 000005
【００１８】
【表５】
0004154643.tif 000006
【００１９】
【発明の効果】
表１〜５に示される結果から、本発明エンドミル１〜１４は、いずれも切刃部先端部における相対的に重質の円筒状チップの篏着によって高速切削でも自体の回転振動ぶれが著しく抑制されることから、外周刃のチッピング発生がなくなり、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、前記円筒状チップの篏着がない比較エンドミル１〜１４においては、いずれも高速切削加工では回転振動ぶれが発生し、これが原因で外周刃にチッピングが発生し易くなり、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明のエンドミルは、通常の条件での切削加工は勿論のこと、高速切削加工でも外周刃がすぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すものであるから、切削加工の省力化および省エネ化、さらに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。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明エンドミルを例示する概略側面図、（ｂ）は同概略正面図、および（ｃ）は同概略縦断面図である。
【図１】
0004154643.tif 000007