JP7570599B2 - Surface-coated cutting tools - Google Patents
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Description
本発明は、表面被覆切削工具(以下、被覆工具ということがある)に関するものである。 The present invention relates to a surface-coated cutting tool (hereinafter sometimes referred to as a coated tool).
切削工具の切削性能の改善を目的として、従来、炭化タングステン(以下、WCで示す)基超硬合金等の工具基体の表面に、被覆層を蒸着法により被覆形成した被覆工具があり、これは、優れた耐摩耗性を発揮することが知られている。
前記従来の被覆層を被覆形成した被覆工具は、耐摩耗性に優れものであるが、さらなる被覆層の改善についての種々の提案がなされている。
In order to improve the cutting performance of cutting tools, there have been conventionally coated tools in which a coating layer is formed by vapor deposition on the surface of a tool substrate such as a tungsten carbide (hereinafter referred to as WC)-based cemented carbide, and these coated tools are known to exhibit excellent wear resistance.
Although the coated tools having the above-mentioned conventional coating layers are excellent in wear resistance, various proposals have been made for further improving the coating layers.
例えば、特許文献1および2には、被覆層が複数個の柱状晶を有する被覆層を含み、前記柱状晶のそれぞれは、TiCxNz-x(0.45≦x<0.70、0.80≦z≦1.20)の第1単位層と、TiCyNA-y(0.70≦y≦1、0.80≦A≦1.20)の第2単位層とが交互に積層された多層構造を有する被覆工具が記載され、この被覆工具は、耐摩耗性、耐チッピング性に優れているとされている。
For example,
本発明者の検討によれば、特許文献1および2に記載された被覆工具は、耐摩耗性、耐チッピング性に優れている反面、特に、鋼、鋳鉄の切削加工において耐溶着性が不十分であることが判明した。
According to the inventor's investigations, the coated tools described in
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであって、特に、鋼、鋳鉄の切削加工において耐溶着性を確保した上で、優れた耐摩耗性、耐チッピング性を有する被覆工具を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a coated tool that has excellent wear resistance and chipping resistance while ensuring adhesion resistance, particularly when cutting steel and cast iron.
本発明者は、特に、鋼、鋳鉄の切削加工において耐溶着性を確保した上で、優れた耐摩耗性、耐チッピング性を有するための手段について、鋭意検討した。その結果、Cの含有比率の低いTiCN層(第1層)とCの含有比率の高いTiCN層(第2層)を交互に所定数の積層した積層体層の上部に所定の平均層厚のCの含有率の低いTiCN層(上部層)を有する被覆層を有する被覆工具は、前記目的を達成することができるとの知見を得た。ここで、Cの含有比率は、第1層と上部層が同じ範囲であり、第2層はこれらより高い。 The inventors have conducted extensive research into means for ensuring adhesion resistance, particularly in cutting steel and cast iron, while also providing excellent wear resistance and chipping resistance. As a result, they have discovered that a coated tool having a coating layer with a TiCN layer (upper layer) with a low C content of a predetermined average layer thickness on top of a laminate layer in which a predetermined number of TiCN layers (first layer) with a low C content and TiCN layers (second layer) with a high C content are alternately stacked can achieve the above-mentioned objective. Here, the C content range is the same for the first layer and the upper layer, and is higher for the second layer.
本発明は、この知見に基づくものであって、次のとおりのものである。
「(1)工具基体と該工具基体の表面に設けられた被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
前記被覆層は、積層単位層が7層以上にわたって積層された積層体層と該積層体層の上部の上部層を有し、
前記積層単位層は、前記工具基体側に第1層とその反対側に第2層を有し、
前記第1層は、その組成を組成式:TiCxN1-xで表したとき、0.50≦x≦0.60であり、
前記第2層は、その組成を組成式:TiCyN1-yで表したとき、0.65≦y≦1.00であり、
前記上部層の組成は、その組成を組成式:TiCzN1-zで表したとき、0.50≦z≦0.60であり、
前記積層体層は柱状晶を有し、その平均幅が130~300nmであり、
前記第1層の平均層厚と前記第2層の平均層厚の比、(第1層の平均層厚)/(第2層の平均層厚)は、0.5~3.0である、
ことを特徴とする表面被覆切削工具。
(2)前記上部層の上部に、TiN層、TiCN層、TiCNO層、Al2O3層、AlTiN層の1層または2層以上を有することを特徴とする前記(1)に記載された表面被覆切削工具。」
The present invention is based on this finding and is as follows.
"(1) A surface-coated cutting tool having a tool base and a coating layer provided on the surface of the tool base,
the covering layer has a laminate layer in which seven or more laminate unit layers are laminated and an upper layer on the upper part of the laminate layer,
the laminate unit layer has a first layer on the tool base side and a second layer on the opposite side,
The first layer has a composition represented by a composition formula: TiC x N 1-x , where 0.50≦x≦0.60;
The second layer has a composition represented by the formula TiC y N 1-y , where 0.65≦y≦1.00;
The composition of the upper layer is expressed by the composition formula: TiC z N 1-z , where z is 0.50≦z≦0.60;
the laminate layer has columnar crystals, the average width of which is 130 to 300 nm;
The ratio of the average thickness of the first layer to the average thickness of the second layer, (average thickness of the first layer)/(average thickness of the second layer), is 0.5 to 3.0.
A surface-coated cutting tool comprising:
(2) The surface-coated cutting tool according to (1) above, characterized in that the upper layer has one or more layers selected from the group consisting of a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, an Al2O3 layer, and an AlTiN layer.
本発明の表面被覆切削工具は、特に、鋼、鋳鉄の切削加工において、耐溶着性を確保した上で、優れた耐摩耗性、耐チッピング性を有する。 The surface-coated cutting tool of the present invention has excellent wear resistance and chipping resistance while ensuring adhesion resistance, particularly when cutting steel and cast iron.
本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「M~N」(M、Nは共に数値)で表現するときは、その範囲は上限値(N)および下限値(M)を含んでおり、上限値(N)と下限値(M)の単位は同じである。
また、組成式を用いて組成を表していない化合物の組成は、化学量論的組成に限定されず、従来公知のすべての原子比の組成を含むものである。
In this specification and claims, when a numerical range is expressed as "M to N" (where M and N are both numerical values), the range includes an upper limit (N) and a lower limit (M), and the units of the upper limit (N) and the lower limit (M) are the same.
Furthermore, the composition of a compound not expressed by a composition formula is not limited to a stoichiometric composition, and includes all compositions of conventionally known atomic ratios.
図1は、本発明の表面被覆切削工具の被覆層の縦断面(工具基体の表面の微小な凹凸を無視して、平坦な面と扱ったときのこの表面に垂直な断面)の実施形態の一例を示す模式図であり、工具基体(1)の表面に、被覆層が、下地層(2)、第1層(3)と第2層(4)を含む積層単位層を積層した積層体層、上部層(5)、最表面層(6)を有している。この実施形態について、以下に詳細に説明する。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of a longitudinal section (a section perpendicular to the surface of the tool base when the surface is treated as a flat surface, ignoring minute irregularities on the surface) of the coating layer of the surface-coated cutting tool of the present invention. On the surface of the tool base (1), the coating layer has a base layer (2), a laminate layer formed by stacking laminate unit layers including a first layer (3) and a second layer (4), an upper layer (5), and an outermost surface layer (6). This embodiment will be described in detail below.
1.被覆層
(1)積層単位層と積層体層
積層単位層は、工具基体側に第1層、その反対側に第2層を有する。
第1層の組成は、その組成を組成式:TiCxN1-xで表したとき、0.50≦x≦0.60が好ましく、
前記第2層は、その組成を組成式:TiCyN1-yで表したとき、0.65≦y≦1.00が好ましい。
xおよびyを前記範囲とすることが好ましい理由は、組成の違いによる熱膨張係数の差が適切となり、積層単位層を複数積層した積層体層が応力緩和層としての作用を確実に発揮できるためである。
1. Covering Layer (1) Laminated Unit Layer and Laminated Body Layer The laminated unit layer has a first layer on the tool substrate side and a second layer on the opposite side.
The composition of the first layer is preferably expressed by the composition formula TiC x N 1-x , where 0.50≦x≦0.60;
When the composition of the second layer is expressed by the composition formula TiC y N 1-y , it is preferable that 0.65≦y≦1.00.
The reason why it is preferable to set x and y within the above ranges is that the difference in thermal expansion coefficient due to the difference in composition becomes appropriate, and the laminate layer formed by laminating a plurality of laminate unit layers can reliably exhibit the function as a stress relaxation layer.
積層体層の平均層厚は4.0~16.0μmが好ましい。この範囲にあるとき、積層体層がクラックの伝搬をより確実に抑えることができる。
積層単位層において、第1層と第2層の平均層厚の比、(第1層の平均層厚)/(第2層の平均層厚)は、0.5~3.0であることが好ましい。この範囲にあると、応力緩和層としての作用が確実に発揮される。
The average thickness of the laminate layer is preferably 4.0 to 16.0 μm, in which case the laminate layer can more reliably suppress the propagation of cracks.
In the laminate unit layer, the ratio of the average thickness of the first layer to the average thickness of the second layer, (average thickness of the first layer)/(average thickness of the second layer), is preferably 0.5 to 3.0. When it is in this range, the function as a stress relaxation layer is reliably exhibited.
積層単位層の積層数は、7層以上が好ましい。積層数の上限について制約はないが、後述する製造方法の一例では、製造方法の制約によって、50層程度が上限となる。 The number of stacked unit layers is preferably 7 or more. There is no upper limit on the number of stacked layers, but in the example of the manufacturing method described below, the upper limit is about 50 layers due to the constraints of the manufacturing method.
積層単位層の第1層および第2層は、共に、微細な柱状晶であることが好ましく、その平均幅は、130~300nmであることが好ましい。平均幅がこの範囲にあると、後述する上部層であるCの含有比率が低いTiCN層も同様に微細な柱状晶とすることができ、耐摩耗性、耐チッピング性が向上する。 The first and second layers of the laminate unit layer are both preferably fine columnar crystals, with an average width of 130 to 300 nm. If the average width is within this range, the upper layer, a TiCN layer with a low C content, described below, can also be made into fine columnar crystals, improving wear resistance and chipping resistance.
ここで、平均粒子幅は、次のようにして測定する。
縦断面を型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で観察し、工具基体の表面から被覆層の層厚方向に4μmの位置に最低1μm以上の基体表面に平行な任意の長さの線分を引き、その線分と交差する粒界の数を計測し、線分の長さを計測した数で割ったものを平均粒子幅とする。4μmの位置とした理由は、結晶粒は工具表面に向かうほど粒径が大きくなるため、4μmにおける測定とした。
Here, the average grain width is measured as follows.
The cross section is observed with a scanning electron microscope (SEM), a line segment of at least 1 μm in length parallel to the substrate surface is drawn at a
ここで、各層の組成の測定方法に関しては、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)、エネルギー分散型X線分析(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy:EDS)を用 いた断面測定により測定し、これら測定値を平均して求める。 Here, the composition of each layer is measured by cross-sectional measurement using a transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and the measured values are averaged.
なお、層厚方向の長さの起点となる工具基体の表面とは、工具基体にほぼ垂直な縦断面(ほぼ層厚方向)の観察像における、工具基体と被覆層(後述する下地層があれば下地層である)の界面粗さの基準線とする。すなわち、工具基体がインサートのような平面の表面を有するときは、前記縦断面においてEDSを用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで被覆層と工具基体との界面を定め、こうして得られた被覆層と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向(層厚方向)とする。 The surface of the tool base that is the starting point of the length in the layer thickness direction is the reference line of the interface roughness between the tool base and the coating layer (if there is a base layer, as described below, it is the base layer) in the observation image of a vertical section (almost in the layer thickness direction) that is nearly perpendicular to the tool base. In other words, when the tool base has a flat surface like an insert, element mapping is performed using EDS on the vertical section, and the interface between the coating layer and the tool base is determined by performing known image processing on the obtained element map, and the average line is arithmetically obtained for the roughness curve of the interface between the coating layer and the tool base thus obtained, and this is taken as the surface of the tool base. The direction perpendicular to this average line is taken as the direction perpendicular to the tool base (layer thickness direction).
また、工具基体がドリルのように曲面の表面を有する場合であっても、被覆層の層厚に対して工具径が十分に大きければ、測定領域における被覆層と工具基体との間の界面は略平面となることから、同様の手法により工具基体の表面を決定することができる。すなわち、例えばドリルであれば、軸方向に垂直な断面の被覆層の縦断面においてEDSを用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで被覆層と工具基体の界面を定め、こうして得られた被覆層と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向(層厚方向)とする。 Even if the tool base has a curved surface like a drill, if the tool diameter is sufficiently large compared to the thickness of the coating layer, the interface between the coating layer and the tool base in the measurement area will be approximately flat, so the surface of the tool base can be determined using a similar method. That is, for example, in the case of a drill, element mapping is performed using EDS on the longitudinal section of the coating layer in a section perpendicular to the axial direction, and the interface between the coating layer and the tool base is determined by performing known image processing on the obtained element map, and the average line is arithmetically determined for the roughness curve of the interface between the coating layer and the tool base thus obtained, and this is taken as the surface of the tool base. The direction perpendicular to this average line is taken as the direction perpendicular to the tool base (layer thickness direction).
(2)上部層
上部層は、TiCN層であり、その組成を組成式:TiCzN1-zで表したとき、0.50≦z≦0.60であることが好ましい。zがこの範囲にあると、下部の積層体層の柱状晶を引き継いだまま、被削材との親和性が下がり、溶着を抑制することができる。
また、上部層の平均層厚は、3.0~16.0μmが好ましい。その理由は、積層体層と上部層の平均層厚の和が7.0~20.0μmであるとき、長期にわたって、耐摩耗性を発揮することができるためである。
(2) Upper layer The upper layer is a TiCN layer, and when its composition is expressed by the composition formula TiCzN1 -z , it is preferable that 0.50≦z≦0.60. When z is in this range, the affinity with the work material is reduced while retaining the columnar crystals of the lower laminate layer, and adhesion can be suppressed.
The average thickness of the upper layer is preferably 3.0 to 16.0 μm, because when the sum of the average thicknesses of the laminate layer and the upper layer is 7.0 to 20.0 μm, wear resistance can be exhibited for a long period of time.
(3)その他の層
本発明の被覆層は、積層体層と上部層のみでも前述の発明の目的を達成することができるが、これらの層以外の他の層を含むことができる。このような他の層として、最表面層、中間層および下地層を挙げることができる。
(3) Other layers The coating layer of the present invention can achieve the above-mentioned object of the invention with only the laminate layer and the top layer, but can also include layers other than these layers. Such other layers include an outermost layer, an intermediate layer, and an undercoat layer.
(3-1)最表面層
上部層の上に最表面層として、TiN層、TiCN層、TiCNO層、Al2O3層、AlTiN層のうちの1層または2層以上からなり、0.1~20.0μmの合計平均層厚を有する化合物層含む層が1.0~25.0μmの合計平均層厚で設けられた場合には、これらの層が奏する効果と相俟って、より一層優れた耐摩耗性、耐チッピング性を発揮することができる。ここで、最表面層の合計平均層厚が1.0μm未満では最表面層の効果が十分に奏されず、一方、25.0μmを超えると最表面層の結晶粒が粗大化しやすくなり、チッピングを発生しやすくなる。
(3-1) Outermost layer When a compound layer having a total average thickness of 0.1 to 20.0 μm is provided on the upper layer as an outermost layer with a total average thickness of 1.0 to 25.0 μm, the outermost layer can exhibit even better wear resistance and chipping resistance in combination with the effects of these layers. Here, if the total average thickness of the outermost layer is less than 1.0 μm, the effect of the outermost layer is not sufficiently exhibited, while if it exceeds 25.0 μm, the crystal grains of the outermost layer are easily coarsened, and chipping is easily generated.
(3-2)中間層
中間層は、積層体層と上部層との間に両層の密着性を向上させるために、該両層の間に設ける。中間層は、TiCNO層が好ましく、その平均層厚は0.3~3.0μmであることが好ましい。平均層厚がこの範囲にあると、両層の密着性がより一層向上する。
(3-2) Intermediate layer The intermediate layer is provided between the laminate layer and the upper layer to improve the adhesion between the two layers. The intermediate layer is preferably a TiCNO layer, and the average layer thickness is preferably 0.3 to 3.0 μm. When the average layer thickness is in this range, the adhesion between the two layers is further improved.
(3-3)下地層
下地層は、工具基体と積層体層との間に両層の密着性を向上させるために、両者の間に設ける。下地層は、TiC層、TiN層、TiCN層、TiCNO層のTi化合物層であって、その平均層厚は、0.1~20.0μmであることが好ましい。平均層厚がこの範囲にあると、両者の密着性がより一層向上する。
(3-3) Underlayer The underlayer is provided between the tool base and the laminate layer to improve the adhesion between the two layers. The underlayer is a Ti compound layer such as a TiC layer, a TiN layer, a TiCN layer, or a TiCNO layer, and the average layer thickness is preferably 0.1 to 20.0 μm. If the average layer thickness is within this range, the adhesion between the two layers is further improved.
(4)平均層厚の測定
被覆層を構成する各層の平均層厚は、例えば、集束イオンビーム装置(FIB:Focused Ion Beam system)、クロスセクションポリッシャー装置(CP:Cross section Polisher)等を用いて、被覆層を任意の位置の縦断面で切断して観察用の試料を作製し、その縦断面をSEMまたは透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査型透過電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)、あるいはSEMまたはTEM付帯のエネルギー分散型X線分析(EDX:Energy Dispersive X-ray spectrometry)装置を用いて複数箇所(例えば、5箇所)で観察して、各層を特定し、層厚を測定して平均することにより得ることができる。
(4) Measurement of Average Layer Thickness The average layer thickness of each layer constituting the coating layer is measured by, for example, cutting the coating layer at a longitudinal section at an arbitrary position using a focused ion beam system (FIB), a cross section polisher (CP), or the like to prepare a sample for observation, and then observing the longitudinal section using a SEM or a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), or an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) attached to the SEM or TEM. The thickness can be obtained by observing a plurality of points (for example, five points) using a spectrometer, identifying each layer, measuring the layer thickness, and averaging the measured thicknesses.
2.工具基体
工具基体は、この種の工具基体として従来公知の基材であれば、本発明の目的を達成することを阻害するものでない限り、いずれのものも使用可能である。例を挙げるならば、超硬合金(WC基超硬合金、WCの他、Coを含み、さらに、Ti、Ta、Nb等の炭窒化物を添加したものも含むもの等)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの等)、セラミックス(炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど)、cBN焼結体であり、これらのいずれかであることが好ましい。
2. Tool Base The tool base may be any of the substrates known in the art for this type of tool base, provided that they do not impede the achievement of the object of the present invention. Examples include cemented carbide (WC-based cemented carbide, WC, Co, and carbonitrides of Ti, Ta, Nb, etc.), cermets (mainly TiC, TiN, TiCN, etc.), ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, etc.), and cBN sintered bodies, and any of these is preferable.
3.製造方法
本発明の被覆層は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
3. Manufacturing Method The coating layer of the present invention can be manufactured, for example, by the following method.
(1)積層単位層
以下の%は、体積%(容量%)である。
(1-1)第1層
TiCl4:1.0~3.0%、 CH3CN:0.5~2.0%、 N2:2.0~30.0%、 H2:残
温度:850~950℃
圧力:5.0~10.0kPa
(1) Laminate Unit Layer The following percentages are by volume (volume %).
(1-1) First layer TiCl 4 : 1.0 to 3.0%, CH 3 CN: 0.5 to 2.0%, N 2 : 2.0 to 30.0%, H 2 : Residual temperature: 850 to 950°C
Pressure: 5.0 to 10.0 kPa
(1-2)第2層
TiCl4:1.0~3.0%、 CH3CN:0.10~0.70%、 C2H4:1.1~3.0%、 N2:0.0~40.0%、 H2:残
温度:850~950℃
圧力:5.0~10.0kPa
(1-2) Second layer TiCl 4 : 1.0 to 3.0%, CH 3 CN: 0.10 to 0.70%, C 2 H 4 : 1.1 to 3.0%, N 2 : 0.0-40.0%, H 2 : Residual temperature: 850-950°C
Pressure: 5.0 to 10.0 kPa
(2)上部層
TiCl4:1.0~3.0%、 CH3CN:0.5~2.0%、 N2:2.0~30.0%、 H2:残
温度:850~950℃
圧力:5.0~10.0kPa
(2) Upper layer TiCl 4 : 1.0-3.0%, CH 3 CN: 0.5-2.0%, N 2 : 2.0-30.0%, H 2 : Residual temperature: 850- 950℃
Pressure: 5.0 to 10.0 kPa
次に、実施例について説明する。
ここでは、本発明の被覆工具の具体例として、工具基体としてWC基超硬合金を用いたインサート切削工具に適用したものについて述べるが、工具基体は前述のとおりWC基超硬合金に限定されることはなく、また、被覆工具としてドリル、エンドミル等に適用した場合も同様である。
Next, an embodiment will be described.
Here, as a specific example of the coated tool of the present invention, a description will be given of an insert cutting tool using a WC-based cemented carbide as the tool substrate; however, as mentioned above, the tool substrate is not limited to a WC-based cemented carbide, and the same applies when the coated tool is applied to a drill, end mill, etc.
まず、原料粉末として、Co粉末、TiC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、および、WC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、さらにワックスを加えてボールミルで72時間湿式混合し、減圧乾燥した後、100MPaの圧力でプレス成形し、これらの圧粉成形体を焼結し、所定寸法となるように加工して、ISO規格CNMA120412のインサート形状をもったWC基超硬合金製の工具基体A~Cを作製した。 First, Co powder, TiC powder, TaC powder, NbC powder, Cr3C2 powder , and WC powder were prepared as raw material powders. These raw material powders were mixed according to the composition shown in Table 1, and wax was added and wet mixed in a ball mill for 72 hours. The mixture was dried under reduced pressure and then pressed at a pressure of 100 MPa. These powder compacts were sintered and processed to predetermined dimensions to produce tool bases A to C made of WC-based cemented carbide having an insert shape conforming to ISO standard CNMA120412.
次に、この工具基体A~C上に、表2に示す条件により、表4に示す本発明被覆工具1~10を得た。なお、下地層、中間層、および、最表面層は、表3に示す条件により成膜した。最表面層の層種類の欄に2種の層記載されているものは、左側の層が上部層側であり、また、それぞれに対応する平均層厚を記載している。
Next,
また、比較のために、これら工具基体A~Cの表面に、表2に示す成膜条件で被覆層を形成し、表4に示される比較例被覆工具1~10を得た。なお、最外層は、表3に示す条件により成膜した。
For comparison, coating layers were formed on the surfaces of these tool substrates A to C under the deposition conditions shown in Table 2, to obtain comparative coated
続いて、本発明被覆工具1~10、比較被覆工具1’~10’について、いずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてクランプした状態で、以下に示す、湿式切削試験1および2を実施し、切刃の逃げ面摩耗を測定した。それぞれの切削試験の結果を表5、6に記載した。
Next,
切削試験1:湿式連続外径切削加工
被削材:FCD700 外径φ300mmの丸棒
切削速度:300m/min
切り込み:2.5 mm
送り量:0.25 mm/rev
切削時間:10分
Cutting test 1: Wet continuous outer diameter cutting Workpiece: FCD700 Round bar with outer diameter of φ300 mm Cutting speed: 300 m/min
Cut: 2.5 mm
Feed rate: 0.25 mm/rev
Cutting time: 10 minutes
切削試験2:湿式断続切削加工
被削材:FCD700 外径φ300mmの丸棒の4スリット入り端面
切削速度:250m/min
切り込み:2.0 mm
送り量:0.2 mm/rev
切削時間:10分
Cutting test 2: Wet intermittent cutting Workpiece: FCD700 Round bar with outer diameter of φ300 mm, 4 slits on end face Cutting speed: 250 m/min
Cut: 2.0 mm
Feed rate: 0.2 mm/rev
Cutting time: 10 minutes
表5、表6に示される結果から、本発明被覆工具1~10は、いずれも被覆層の耐溶着性が確保された上で、優れた耐摩耗性、耐チッピング性を有しているため、鋼や鋳鉄の切削加工に用いた場合であってもチッピングの発生がなく、長期にわたって優れた耐摩耗性を発揮する。これに対して、本発明の被覆工具に規定される事項を一つでも満足していない比較被覆工具1~10は、鋼や鋳鉄の切削加工に用いた場合にチッピングが発生し、短時間で使用寿命に至っている。
The results shown in Tables 5 and 6 show that
前述のように、本発明の被覆工具は、長期にわたって、溶着性が確保された上で、優れた耐摩耗性、耐摩耗性を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネルギー化、さらには低コスト化に十分に満足できる対応が可能である。 As mentioned above, the coated tool of the present invention exhibits excellent wear resistance and abrasion resistance while maintaining weldability over a long period of time, making it possible to provide a fully satisfactory solution for improving the performance of cutting equipment, reducing labor and energy required for cutting, and even reducing costs.
1 工具基体
2 下地層
3 第1層
4 第2層
5 上部層
6 最表面層
1
Claims (2)
前記被覆層は、積層単位層が7層以上にわたって積層された積層体層と該積層体層の上部の上部層を有し、
前記積層単位層は、前記工具基体側に第1層とその反対側に第2層を有し、
前記第1層は、その組成を組成式:TiCxN1-xで表したとき、0.50≦x≦0.60であり、
前記第2層は、その組成を組成式:TiCyN1-yで表したとき、0.65≦y≦1.00であり、
前記上部層の組成は、その組成を組成式:TiCzN1-zで表したとき、0.50≦z≦0.60であり、
前記積層体層は柱状晶を有し、その平均幅が130~300nmであり、
前記第1層の平均層厚と前記第2層の平均層厚の比、(第1層の平均層厚)/(第2層の平均層厚)は、0.5~3.0である、
ことを特徴とする表面被覆切削工具。 A surface-coated cutting tool having a tool base and a coating layer provided on a surface of the tool base,
the covering layer has a laminate layer in which seven or more laminate unit layers are laminated and an upper layer on the upper part of the laminate layer,
the laminate unit layer has a first layer on the tool base side and a second layer on the opposite side,
The first layer has a composition represented by a composition formula: TiC x N 1-x , where 0.50≦x≦0.60;
The second layer has a composition represented by the formula TiC y N 1-y , where 0.65≦y≦1.00;
The composition of the upper layer is expressed by the composition formula: TiC z N 1-z , where z is 0.50≦z≦0.60;
the laminate layer has columnar crystals, the average width of which is 130 to 300 nm;
The ratio of the average thickness of the first layer to the average thickness of the second layer, (average thickness of the first layer)/(average thickness of the second layer), is 0.5 to 3.0.
A surface-coated cutting tool comprising:
2. The surface-coated cutting tool according to claim 1, further comprising one or more of a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, an Al2O3 layer, and an AlTiN layer on the upper layer.
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186221A (en) | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | Surface coated cutting tool |
| JP2006281361A (en) | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Kyocera Corp | Surface coated member and surface coated cutting tool |
| JP2013078837A (en) | 2011-09-20 | 2013-05-02 | Mitsubishi Materials Corp | Surface-coated cutting tool with hard coating layer exhibiting superior chipping resistance |
| JP2013166226A (en) | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Mitsubishi Materials Corp | Surface coated cutting tool that demonstrates chipping resistance with excellent hard coating layer |
| JP2014065142A (en) | 2011-03-31 | 2014-04-17 | Hitachi Tool Engineering Ltd | Method for manufacturing hard film covering member |
| US20170204513A1 (en) | 2016-01-20 | 2017-07-20 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coating, cutting tool, and method of manufacturing coating |
| WO2019171648A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-09-12 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface-coated cutting tool and method for producing same |
| JP2019171546A (en) | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface-coated cutting tool and method of manufacturing the same |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH632944A5 (en) * | 1978-06-22 | 1982-11-15 | Stellram Sa | HARD METAL WEAR. |
| JP2800571B2 (en) * | 1992-06-25 | 1998-09-21 | 三菱マテリアル株式会社 | Surface-coated tungsten carbide based cemented carbide cutting tool with excellent chipping resistance |
| JPH10109206A (en) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Hitachi Tool Eng Ltd | Surface coated cutting tool |
-
2021
- 2021-03-17 JP JP2021043130A patent/JP7570599B2/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005186221A (en) | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | Surface coated cutting tool |
| JP2006281361A (en) | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Kyocera Corp | Surface coated member and surface coated cutting tool |
| JP2014065142A (en) | 2011-03-31 | 2014-04-17 | Hitachi Tool Engineering Ltd | Method for manufacturing hard film covering member |
| JP2013078837A (en) | 2011-09-20 | 2013-05-02 | Mitsubishi Materials Corp | Surface-coated cutting tool with hard coating layer exhibiting superior chipping resistance |
| JP2013166226A (en) | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Mitsubishi Materials Corp | Surface coated cutting tool that demonstrates chipping resistance with excellent hard coating layer |
| US20170204513A1 (en) | 2016-01-20 | 2017-07-20 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coating, cutting tool, and method of manufacturing coating |
| WO2019171648A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-09-12 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface-coated cutting tool and method for producing same |
| JP2019171546A (en) | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface-coated cutting tool and method of manufacturing the same |
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