JP2003025117A - ダイヤモンド被覆切削工具 - Google Patents
ダイヤモンド被覆切削工具Info
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ドライ・セミドライ加工において、ダイヤモン
ド被覆切削工具の切れ刃部の耐摩耗性を損なうことな
く、大きい表面の凹凸をやわらげて切り屑とダイヤモン
ド膜の間の摩擦係数を小さくして、被削物の溶着、及び
切り屑の流れをよくしたダイヤモンド被覆切削工具を提
供。 【解決手段】超硬合金の切削工具基体の切れ刃及び切れ
刃部近傍にダイヤモンド被覆膜を形成し、次いで該ダイ
ヤモンド被覆部を含む基体表面に潤滑性に優れた保護膜
を被覆した。
ド被覆切削工具の切れ刃部の耐摩耗性を損なうことな
く、大きい表面の凹凸をやわらげて切り屑とダイヤモン
ド膜の間の摩擦係数を小さくして、被削物の溶着、及び
切り屑の流れをよくしたダイヤモンド被覆切削工具を提
供。 【解決手段】超硬合金の切削工具基体の切れ刃及び切れ
刃部近傍にダイヤモンド被覆膜を形成し、次いで該ダイ
ヤモンド被覆部を含む基体表面に潤滑性に優れた保護膜
を被覆した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超硬合金基体上に多
結晶質のダイヤモンド膜を被覆したことを特徴とする切
削工具に関し、さらに詳しくは、切削工具の切れ刃部及
び切れ刃部の近傍を中心とする切削工具の作用部にのみ
ダイヤモンド膜を被覆したのち潤滑膜を被覆することに
よって、切れ刃部の耐摩耗性を損なうことなく切り屑の
処理性能を向上させ、さらに被削物の溶着を大幅に軽減
させたことを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具に関
する。
結晶質のダイヤモンド膜を被覆したことを特徴とする切
削工具に関し、さらに詳しくは、切削工具の切れ刃部及
び切れ刃部の近傍を中心とする切削工具の作用部にのみ
ダイヤモンド膜を被覆したのち潤滑膜を被覆することに
よって、切れ刃部の耐摩耗性を損なうことなく切り屑の
処理性能を向上させ、さらに被削物の溶着を大幅に軽減
させたことを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具に関
する。
【０００２】
【従来の技術】気相法即ちCVD 法でダイヤモンド膜を合
成する方法が発明されて久しいが、最近ではその高い硬
度を生かし、高い耐摩耗性が要求される切削工具の被膜
として利用され始めている。一方、近年環境問題への関
心が高まる中で、切削加工の分野でも切削油を用いな
い、あるいは用いても最小限の使用量に抑えようとい
う、いわゆるドライ・セミドライ加工への対応が急務と
なっている。ダイヤモンド膜は、特に非鉄金属加工の分
野においてウェット環境下ではその高い耐摩耗性を生か
し優れた工具性能を示すが、ドライあるいはセミドライ
加工となると、被削物の溶着とそれに伴う切り屑排出性
の低下により、膜が本来兼ね備えている性質を十二分に
発揮することができず、早期に工具寿命となってしま
う。
成する方法が発明されて久しいが、最近ではその高い硬
度を生かし、高い耐摩耗性が要求される切削工具の被膜
として利用され始めている。一方、近年環境問題への関
心が高まる中で、切削加工の分野でも切削油を用いな
い、あるいは用いても最小限の使用量に抑えようとい
う、いわゆるドライ・セミドライ加工への対応が急務と
なっている。ダイヤモンド膜は、特に非鉄金属加工の分
野においてウェット環境下ではその高い耐摩耗性を生か
し優れた工具性能を示すが、ドライあるいはセミドライ
加工となると、被削物の溶着とそれに伴う切り屑排出性
の低下により、膜が本来兼ね備えている性質を十二分に
発揮することができず、早期に工具寿命となってしま
う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の被削物の溶着、
及び切り屑の流れが悪くなる原因はCVD 法により被覆さ
れたダイヤモンド膜が自形面を持った多結晶質であるた
め、表面の凹凸が大きく、したがって切り屑とダイヤモ
ンド膜の間の摩擦係数が大きくなるためであるが、CVD
法により硬度の高いダイヤモンド膜を被覆する場合には
現在のところダイヤモンド膜の表面が粗くなってしまう
ため、このような現象は不可避的に起こってしまう。本
発明の課題は、ドライ・セミドライ加工において、ダイ
ヤモンド被覆切削工具の切れ刃部の耐摩耗性を損なうこ
となく、大きい表面の凹凸をやわらげて切り屑とダイヤ
モンド膜の間の摩擦係数を小さくして、被削物の溶着、
及び切り屑の流れをよくしたダイヤモンド被覆切削工具
を提供することにある。
及び切り屑の流れが悪くなる原因はCVD 法により被覆さ
れたダイヤモンド膜が自形面を持った多結晶質であるた
め、表面の凹凸が大きく、したがって切り屑とダイヤモ
ンド膜の間の摩擦係数が大きくなるためであるが、CVD
法により硬度の高いダイヤモンド膜を被覆する場合には
現在のところダイヤモンド膜の表面が粗くなってしまう
ため、このような現象は不可避的に起こってしまう。本
発明の課題は、ドライ・セミドライ加工において、ダイ
ヤモンド被覆切削工具の切れ刃部の耐摩耗性を損なうこ
となく、大きい表面の凹凸をやわらげて切り屑とダイヤ
モンド膜の間の摩擦係数を小さくして、被削物の溶着、
及び切り屑の流れをよくしたダイヤモンド被覆切削工具
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、超硬
合金の切削工具基体の切れ刃及び切れ刃部近傍にダイヤ
モンド被覆膜を形成し、次いで該ダイヤモンド被覆部を
含む基体表面に潤滑性に優れた保護膜を被覆することを
特徴とするダイヤモンド被覆切削工具を提供することに
より、上述した従来技術の課題を解決した。
合金の切削工具基体の切れ刃及び切れ刃部近傍にダイヤ
モンド被覆膜を形成し、次いで該ダイヤモンド被覆部を
含む基体表面に潤滑性に優れた保護膜を被覆することを
特徴とするダイヤモンド被覆切削工具を提供することに
より、上述した従来技術の課題を解決した。
【０００５】
【発明の効果】かかる構成により、本発明では切削工具
の切れ刃部及び切れ刃部の近傍を中心とする切削工具の
作用部にのみダイヤモンド膜を被覆したのち潤滑膜を被
覆することによって、ダイヤモンド膜表面の凹凸面を起
点としてはじまる被削物の溶着を防ぎ、切れ刃部の耐摩
耗性を損なうことなく被削物の溶着を最小限に抑えるこ
とができた。かつこれらの膜を被覆することにより、切
削工具の切れ刃部及び切れ刃部の近傍部ではダイヤモン
ドの高い耐摩耗性を生かしつつも、他の直接切削に関与
していない部分では切り屑の排出性を改善することがで
き、切り屑の処理性能を大幅に向上することができ、産
業上非常に有益である。
の切れ刃部及び切れ刃部の近傍を中心とする切削工具の
作用部にのみダイヤモンド膜を被覆したのち潤滑膜を被
覆することによって、ダイヤモンド膜表面の凹凸面を起
点としてはじまる被削物の溶着を防ぎ、切れ刃部の耐摩
耗性を損なうことなく被削物の溶着を最小限に抑えるこ
とができた。かつこれらの膜を被覆することにより、切
削工具の切れ刃部及び切れ刃部の近傍部ではダイヤモン
ドの高い耐摩耗性を生かしつつも、他の直接切削に関与
していない部分では切り屑の排出性を改善することがで
き、切り屑の処理性能を大幅に向上することができ、産
業上非常に有益である。
【０００６】好ましくは、本発明によるダイヤモンド被
覆上及び超硬基体上への保護膜としては、ダイヤモンド
とよく似た性質をもつDLC(diamond like carbon)膜
や、それに類似した膜の適用が挙げられる。DLC 膜の硬
度はダイヤモンドには及ばないものの、高いものでビッ
カーズ硬度4000に達するものもあり、更に摩擦係数も0.
1 程度で低い。また、ダイヤモンドと比較して際立って
いるのは表面粗さがナノメーターオーダーであり、表面
平滑性において特に優れている。このような性質をもつ
膜には、他にSiC/C 、TiC/C 、WC/C、Mo/C、Cr/C、Mo/
C、Zr/Cなどが挙げられ、さらに、DLC 中にさらにSi、T
i、W 、Cr、Mo、Zrのいずれかの炭化物、酸化物を含む
ものであってもよい。
覆上及び超硬基体上への保護膜としては、ダイヤモンド
とよく似た性質をもつDLC(diamond like carbon)膜
や、それに類似した膜の適用が挙げられる。DLC 膜の硬
度はダイヤモンドには及ばないものの、高いものでビッ
カーズ硬度4000に達するものもあり、更に摩擦係数も0.
1 程度で低い。また、ダイヤモンドと比較して際立って
いるのは表面粗さがナノメーターオーダーであり、表面
平滑性において特に優れている。このような性質をもつ
膜には、他にSiC/C 、TiC/C 、WC/C、Mo/C、Cr/C、Mo/
C、Zr/Cなどが挙げられ、さらに、DLC 中にさらにSi、T
i、W 、Cr、Mo、Zrのいずれかの炭化物、酸化物を含む
ものであってもよい。
【０００７】さらに好ましくは、保護膜と基体表面との
密着性を高めるために中間層を介するようにし、この中
間層は、Si、Ti、W 、Mo、Zrの単体、あるいはこれら元
素の一種又は二種以上の炭化物の単層又は複層を含むも
のであってもよい。なお、これらDLC 保護膜、中間層膜
の被覆は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッ
タ蒸着法などの物理蒸着法、熱CVD 法、プラズマCVD 法
などの各種CVD 法などの様々な公知の方法で行うことが
できる。
密着性を高めるために中間層を介するようにし、この中
間層は、Si、Ti、W 、Mo、Zrの単体、あるいはこれら元
素の一種又は二種以上の炭化物の単層又は複層を含むも
のであってもよい。なお、これらDLC 保護膜、中間層膜
の被覆は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッ
タ蒸着法などの物理蒸着法、熱CVD 法、プラズマCVD 法
などの各種CVD 法などの様々な公知の方法で行うことが
できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】実施例1
直径6mm の超硬合金製ドリルを用い、先ずこのドリルの
主切れ刃の逃げ面及び先端から6mm までのマージン部に
マイクロ波プラズマCVD 法によりダイヤモンド膜を5 μ
m の厚さで被覆した。次いで中間層として炭化チタン膜
を1 μm 、その後保護膜としての炭化珪素膜をドリル先
端から18mmまでの範囲で3 μm の厚さでイオンプレーテ
ィング法により被覆処理した。比較のために同じ寸法の
直径6mm の超硬合金製ドリルを用いて、ドリルの先端か
ら6mm までの表面全体にダイヤモンド膜のみを5 μm の
厚さで被覆した。本発明のドリル及び比較のために制作
したドリルの両者を用いてアルミ合金板の穴明け加工を
行った。加工の条件は以下の通りである。 被加工材 アルミ合金(ADC12) 板 厚 20mm 回転速度 100m/min 送り速度 478mm/min 切削油 なし( エアーブロー) 加工試験の結果、本発明のドリルは切り屑の流れが良
く、穴の精度も安定していた。これに対し、比較ドリル
は切り屑が太く曲がり、詰まり気味となるとともに切削
抵抗も増えた。また、折損までの穴加工数も本発明品が
比較ドリルに対して4 倍以上、長寿命であった。
主切れ刃の逃げ面及び先端から6mm までのマージン部に
マイクロ波プラズマCVD 法によりダイヤモンド膜を5 μ
m の厚さで被覆した。次いで中間層として炭化チタン膜
を1 μm 、その後保護膜としての炭化珪素膜をドリル先
端から18mmまでの範囲で3 μm の厚さでイオンプレーテ
ィング法により被覆処理した。比較のために同じ寸法の
直径6mm の超硬合金製ドリルを用いて、ドリルの先端か
ら6mm までの表面全体にダイヤモンド膜のみを5 μm の
厚さで被覆した。本発明のドリル及び比較のために制作
したドリルの両者を用いてアルミ合金板の穴明け加工を
行った。加工の条件は以下の通りである。 被加工材 アルミ合金(ADC12) 板 厚 20mm 回転速度 100m/min 送り速度 478mm/min 切削油 なし( エアーブロー) 加工試験の結果、本発明のドリルは切り屑の流れが良
く、穴の精度も安定していた。これに対し、比較ドリル
は切り屑が太く曲がり、詰まり気味となるとともに切削
抵抗も増えた。また、折損までの穴加工数も本発明品が
比較ドリルに対して4 倍以上、長寿命であった。
【０００９】実施例2
直径3mm の超硬合金製ドリルを用意し、まずドリルの主
切れ刃の第1 逃げ面及び先端から6mm までのマージン部
に熱フィラメントCVD 法にてダイヤモンド膜を15μm の
厚さで被覆し、その後熱CVD 法にて炭化チタン膜を3 μ
m の厚さで被覆した。又、比較用として同じ寸法の直径
3mm の超硬合金製ドリルに先端から6mmの部分にダイヤ
モンドのみを15μm の厚さで被覆しただけのものを作製
した。本発明のドリル及び従来法による比較ドリルを用
いて圧延アルミの穴加工試験を行った。加工条件は以下
の通りである。 被加工材 アルミ合金(A5052) 板厚 10mm 回転速度 188.4m/min 送り速度 900mm/min 切削油 なし( エアーブロー) 試験の結果、本発明ドリルは切れ刃部のアルミの溶着が
少ないため切り屑の排出性が良く、その結果穴の寸法精
度も高かった。これに対し、比較ドリルは切れ刃部に大
量のアルミの溶着がみられ、その結果、太く長い切り屑
がドリルの溝にからみつき、短時間で折損に至った。
切れ刃の第1 逃げ面及び先端から6mm までのマージン部
に熱フィラメントCVD 法にてダイヤモンド膜を15μm の
厚さで被覆し、その後熱CVD 法にて炭化チタン膜を3 μ
m の厚さで被覆した。又、比較用として同じ寸法の直径
3mm の超硬合金製ドリルに先端から6mmの部分にダイヤ
モンドのみを15μm の厚さで被覆しただけのものを作製
した。本発明のドリル及び従来法による比較ドリルを用
いて圧延アルミの穴加工試験を行った。加工条件は以下
の通りである。 被加工材 アルミ合金(A5052) 板厚 10mm 回転速度 188.4m/min 送り速度 900mm/min 切削油 なし( エアーブロー) 試験の結果、本発明ドリルは切れ刃部のアルミの溶着が
少ないため切り屑の排出性が良く、その結果穴の寸法精
度も高かった。これに対し、比較ドリルは切れ刃部に大
量のアルミの溶着がみられ、その結果、太く長い切り屑
がドリルの溝にからみつき、短時間で折損に至った。
【００１０】いずれの実施例においても、本発明の方法
によれば、切削工具の切れ刃部及び切れ刃部の近傍を中
心とする切削工具の作用部にのみダイヤモンド膜を被覆
したのち潤滑膜を被覆することによって、切れ刃部の耐
摩耗性を損なうことなく被削物の溶着を最小限に抑える
ことができた。さらにダイヤモンド被覆部以外の部分に
も潤滑膜が被覆されることから切り屑の処理性能を大幅
に向上することができた。
によれば、切削工具の切れ刃部及び切れ刃部の近傍を中
心とする切削工具の作用部にのみダイヤモンド膜を被覆
したのち潤滑膜を被覆することによって、切れ刃部の耐
摩耗性を損なうことなく被削物の溶着を最小限に抑える
ことができた。さらにダイヤモンド被覆部以外の部分に
も潤滑膜が被覆されることから切り屑の処理性能を大幅
に向上することができた。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF12 FF17 HH08
4K029 AA04 BA01 BA11 BA17 BA34
BA35 BB02 BC00 BD05
4K030 BA06 BA12 BA18 BA20 BA22
BA28 BA29 BB12 CA03 LA22
Claims (6)
- 【請求項１】超硬合金の切削工具基体の切れ刃及び切れ
刃部近傍にダイヤモンド被覆膜を形成し、次いで該ダイ
ヤモンド被覆部を含む基体表面に潤滑性に優れた保護膜
を被覆することを特徴とするダイヤモンド被覆切削工
具。 - 【請求項２】前記保護膜が硬質炭素膜（以下 DLCとい
う）であることを特徴とする請求項1 記載のダイヤモン
ド被覆切削工具。 - 【請求項３】前記保護膜は、前記DLC 中にSi、Ti、W 、
Cr、Mo、Zrを含む膜であることを特徴とする請求項２記
載のダイヤモンド被覆切削工具。 - 【請求項４】前記保護膜は、前記DLC 中にさらにSi、T
i、W 、Cr、Mo、Zrのいずれかの炭化物、酸化物を含む
ことを特徴とする請求項３記載のダイヤモンド被覆切削
工具。 - 【請求項５】前記保護膜と基体表面との密着性を高める
ために中間層を介することを特徴とする請求項２記載の
ダイヤモンド被覆切削工具。 - 【請求項６】前記中間層は、Si、Ti、W 、Mo、Zrの単
体、あるいは前記元素の一種又は二種以上の炭化物の単
層又は複層から構成されている請求項３記載のダイヤモ
ンド被覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001216459A JP2003025117A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001216459A JP2003025117A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025117A true JP2003025117A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19050933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001216459A Pending JP2003025117A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003025117A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7255083B2 (en) | 2002-10-16 | 2007-08-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sliding structure for automotive engine |
| US7284525B2 (en) | 2003-08-13 | 2007-10-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Structure for connecting piston to crankshaft |
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| US7406940B2 (en) | 2003-05-23 | 2008-08-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piston for internal combustion engine |
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