Surface-covered carbonized tungsten group cemented carbide made and mill whose hard vapor deposition layer has excellent separation resistance

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、通常の切削は勿論のこと、特に高い発熱を伴なう高送りや高切込みなどの重切削に用いた場合にも硬質蒸着層に剥離の発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製エンドミル（以下、被覆超硬エンドミルという）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に被覆超硬エンドミルとして、図２に、平面図、Ａ矢視図、およびＢ−Ｂ断面図で例示される通り、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金で構成されたシャンク部１と切刃部２からなり、かつ切刃部２には複数本の外周刃３が等間隔で全長に亘ってねじれながら存在し、前記外周刃３が逃げ面３ａとすくい面３ｂで構成された基体Ｓの少なくとも切刃部２の底刃４を含む先端部の表面を、図３に切刃部の外周刃部分が概略部分横断面図で示されるように、化学蒸着法および／または物理蒸着法により形成された０．５〜１５μｍの範囲内の所定の平均層厚を有する硬質蒸着層Ｔで被覆してなるものが知られている。 また、
上記硬質蒸着層Ｔが、Ｔｉ、炭化チタン、窒化チタン、
炭窒化チタン、ＴｉとＡｌの複合窒化物、ＴｉとＡｌの複合炭窒化物、および酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔ
ｉ，Ａｌ）ＣＮ、およびＡｌ ₂ Ｏ ₃で示す）のうちの１
種の単層または２種以上の複層からなることも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械の高性能化はめざましく、切削加工の省力化とも相まって、送りや切込みを大きくした切削条件での切削加工が行なわれる傾向にあるが、上記の従来被覆超硬エンドミルにおいては、これを上記の高い発熱を伴なう高送り切削や高切込み切削などに用いると、硬質蒸着層に剥離が発生し易く、比較的短時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、本発明者等は、
上記のような観点から、硬質蒸着層に剥離の発生がない被覆超硬エンドミルを開発すべく研究を行なった結果、
上記の従来被覆超硬エンドミルに適用されている単層または複層の硬質蒸着層を１単位とし（以下、これをユニット硬質蒸着層という）、切刃部の先端面の底刃、並びに図１に概略部分横断面図で示されるように、同じく切刃部を構成する外周刃３の逃げ面３ａを単数のユニット硬質蒸着層Ｔ ₁で被覆し、前記切刃部における前記単数のユニット硬質蒸着層形成以外の部分を複数のユニット硬質蒸着層Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ ，Ｔ ₃ ，Ｔ ₄で被覆すると共に、
前記複数のユニット硬質蒸着法のうちの最外側のユニット硬質蒸着層Ｔ ₁を上記底刃および逃げ面３ａと同じ構成とした被覆超硬エンドミルは、通常の切削加工は勿論のこと、高送り切削や高切込み切削などの高い発熱を伴なう切削に用いた場合にも上記超硬蒸着層がすぐれた耐剥離性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するという研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもと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る基体がＷＣ基超硬合金で構成され、かつ少なくとも前記切刃部の先端部が化学蒸着法および／または物理蒸着法による硬質蒸着層で被覆された被覆超硬エンドミルにおいて、（ａ） 上記切刃部の先端面の底刃、並びに同じく上記切刃部を構成する外周刃の逃げ面が単数のユニット硬質蒸着層で被覆され、（ｂ） 上記切刃部における上記単数のユニット硬質蒸着層形成以外の部分が複数のユニット硬質蒸着層で被覆されると共に、前記複数のユニット硬質蒸着層のうちの最外側のユニット硬質蒸着層を上記単数のユニット硬質蒸着層と同じ構成とし、（ｃ）
上記ユニット硬質蒸着層を、Ｔｉ，ＴｉＣ，ＴｉＮ，
ＴｉＣＮ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮ、およびＡｌ ₂ Ｏ ₃のうちの１種の単層または２種以上の複層で構成する、以上（ａ）〜（ｃ）の要件を満足することを特徴とする硬質蒸着層がすぐれた耐剥離性を有する被覆超硬エンドミルに特徴を有するものである。

【０００６】なお、この発明の被覆超硬エンドミルは、
（ａ） 基体の切刃部における底刃、並びに少なくとも切刃部の先端部における外周刃の逃げ面をマスキングした状態で、これに化学蒸着法および／または物理蒸着法を施して、単数または複数のユニット硬質蒸着層で被覆し、ついで前記マスキングを除去して、少なくとも切刃部の先端部全体を単数のユニット硬質蒸着層で被覆する方法、（ｂ） 上記の従来被覆超硬エンドミルおよび本発明被覆超硬エンドミルの使用済のものを用意し、これら使用済被覆超硬エンドミルの切刃部における底刃、並びに外周刃の逃げ面に残留する硬質蒸着層を除去すると共に、寸法出しを行なった状態で、少なくとも切刃部の先端部全体を単数のユニット硬質蒸着層で被覆する方法、以上（ａ）または（ｂ）の方法によって製造するのが望ましい。

【０００７】

【実施例】つぎに、この発明の被覆超硬エンドミルを実施例により具体的に説明する。 ＷＣ基超硬合金基体として、ＪＩＳ規格Ｍ２０に相当する組成を有する直径：１
０mmの汎用２枚刃エンドミル（ＳＥＤ２１００ＳＧ）を用意し、一方表１に示される組成と厚さの単層または複層で構成されたユニット硬質蒸着層Ａ〜Ｌを設計し、まず、上記基体の切刃部における底刃、並びに外周刃の逃げ面をマスキングし、この状態で表１に示される設計にもとづいて前記基体の表面に、表２〜５に示される組合せで物理蒸着法に分類されるイオンプレーティング法および通常の化学蒸着法にて単数または複数のユニット硬質蒸着層Ｔ ₂ 〜Ｔ ₄ （図１参照）を形成し、ついで前記マスキングを除いた状態で切刃部全体を同じく表２〜５
に示される組合せでユニット硬質蒸着層Ｔ ₁で被覆することにより本発明被覆超硬エンドミル１〜４３をそれぞれ製造した。 また、比較の目的で、表６に示される通り基体の切刃部をユニット硬質蒸着層Ａ〜Ｌのいずれかで被覆する以外は同一の条件で従来被覆超硬エンドミル１
〜１２をそれぞれ製造した。

【０００８】つぎに、この結果得られた各種の被覆超硬エンドミルについて、 被削材：Ｓ５０Ｃ（ブリネル硬さ：２３６を有する炭素鋼）、 切削速度：１２０ｍ／min 、 送り：０．０４mm／刃、 軸方向切込み：１５mm、 径方向切込み：１mm、 切削時間：６０分、 の条件で鋼のダウンカット方式による湿式高送り高切込み切削試験を行ない、外周刃の刃先部の逃げ面摩耗幅を測定した。 これらの測定結果を表２〜６に示した。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】

【表４】

【００１３】

【表５】

【００１４】

【表６】

【００１５】

【発明の効果】表２〜６に示される結果から、本発明被覆超硬エンドミル１〜４３は、いずれも高い発熱を伴なう高送り高切込み切削にもかかわらず、硬質蒸着層に剥離の発生がなく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、
従来被覆超硬エンドミル１〜１２は、いずれも硬質蒸着層に剥離が発生し、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、この発明の被覆超硬エンドミルは、通常の切削は勿論のこと、特に高切込み切削や高送り切削などの高い発熱を伴なう切削に用いた場合にも硬質蒸着層に剥離の発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するので、切削機械の高性能化および切削加工の省力化にも十分満足に対応することができるなど工業上有用な特性をもつものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明被覆超硬エンドミルの外周刃を示す概略部分横断面図である。

【図２】被覆超硬エンドミルを構成する基体の正面図、
Ａ矢視図、およびＢ−Ｂ断面図である。

【図３】従来被覆超硬エンドミルの外周刃を示す概略部分横断面図である。

【符号の説明】

Ｓ 基体 Ｔ 硬質蒸着層 Ｔ ₁ 〜Ｔ ₄ユニット硬質蒸着層 １ シャンク部 ２ 切刃部 ３ 外周刃 ３ａ 逃げ面 ３ｂ すくい面 ４ 底刃

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