JPH04310325A - 硬質膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速度鋼製の切れ刃の表
面に硬質膜を被覆した刃部を有する切削工具の製造方法
に係り、特に、研削バリがなくて且つ刃先が鋭利な切れ
刃に硬質膜を被覆する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速度鋼製の切れ刃の表面にＴｉＣやＴ
ｉＮ等の硬質膜を被覆した刃部を有する切削工具が、例
えば特開昭６１−２７４８０８号公報や特開昭６２−２
０８６３号公報等に開示されている。このような硬質膜
の被覆は、高速度鋼製の切れ刃を研削仕上げした後に行
われるのが普通であるが、研削仕上げした切れ刃には研
削バリが発生することが避けられず、このバリは切れ味
や仕上げ面粗さ、耐チッピング性に有害であるばかりで
なく、そのままでＰＶＤ法等によって硬質膜を被覆した
場合には、そのつきまわり性を妨げるとともに耐チッピ
ング性を更に悪化させる。このため、硬質膜の被覆前に
各種研掃材，投射材を用いたショットブラスト、ブラッ
シング、手作業等によりバリ取りを行っている。図６お
よび図７は上記研削バリを具体的に示す図で、図６の研
削バリ１０８は高速度鋼製の切れ刃１００のすくい面１
０２を研削仕上げした後に逃げ面１０４を研削仕上げし
た場合に刃先１０６に生じたものであり、図７の研削バ
リ１１０は逃げ面１０４を研削仕上げした後にすくい面
１０２を研削仕上げした場合に刃先１０６に生じたもの
である。このような研削バリ１０８，１１０は、通常、
根元の厚さｔが０．０２〜０．１ｍｍ程度の大きさであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記切
れ刃のバリ取りは、大きなチャンファを取る場合は別と
して、鋭利な刃先を得ようとする場合にはばらつきが大
きく、鋭利な刃先を安定して形成することは困難であっ
た。図８は、前記図６に示されている切れ刃１００の研
削バリ１０８をバリ取りした後の刃先形状の一例を示す
図で、（ａ）および（ｂ）の刃先１０６ａおよび１０６
ｂは研削バリ１０８の一部が取り残された場合であり、
（ｃ）の刃先１０６ｃは研削バリ１０８の一部が取り残
されるとともに先端が削り取られた場合であり、（ｄ）
の刃先１０６ｄは研削バリ１０８の取り残しはないが先
端が大きく削り取られて平坦になった場合である。そし
て、例えば図８の（ａ）の切れ刃１００に硬質膜１１２
を被覆すると図９の（ａ）のようになり、硬質膜１１２
のつきまわりが悪いとともに早期にチッピングや摩耗を
生じて寿命が短く、仕上げ面粗さも好ましくないのであ
る。また、図８の（ｄ）の切れ刃１００に硬質膜１１２
を被覆すると図９の（ｂ）のようになり、鋭利性が無く
て切れ味や仕上げ面粗さが悪いとともに切削熱を発生し
易く寿命が短いのである。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、研削バリがなくて且
つ刃先が鋭利な切れ刃に硬質膜を被覆した刃部を有する
高速度鋼切削工具を安定して簡単に製造できるようにす
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、高速度鋼製の切れ刃の表面に硬質膜を
被覆した刃部を有する切削工具の製造方法であって、（
ａ）前記高速度鋼製の切れ刃の逃げ面およびすくい面を
研削する第１研削工程と、（ｂ）その第１研削工程によ
って研削された逃げ面およびすくい面に硬質膜を被覆す
る第１硬質膜被覆工程と、（ｃ）その第１硬質膜被覆工
程の後に、前記逃げ面およびすくい面の何れか一方を研
削する第２研削工程と、（ｄ）その第２研削工程の後に
前記逃げ面およびすくい面に硬質膜を被覆する第２硬質
膜被覆工程とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用および発明の効果】すなわち、本発明の製造方法
においては、先ず、第１研削工程で高速度鋼製の切れ刃
の逃げ面およびすくい面を研削する。この時、切れ刃の
刃先には前記図６および図７に示されているように、最
後に研削した面でない方の面、すなわち逃げ面を最後に
研削した場合にはすくい面側に、すくい面を最後に研削
した場合には逃げ面側に研削バリが発生するが、そのま
ま次の第１硬質膜被覆工程でそれ等の逃げ面およびすく
い面に硬質膜を被覆する。

【０００７】その後、第２研削工程において、逃げ面お
よびすくい面のうちの何れか一方の面を研削する。この
第２研削工程では、上記第１硬質膜被覆工程で逃げ面お
よびすくい面に硬質膜が被覆されているため、何れか一
方の面を研削しても研削バリが他方の面に押し出される
ことが良好に回避され、第１研削工程で研削バリが発生
した側の面、すなわち第１研削工程で最後に研削した面
でない方の面を研削してその研削バリを除去することに
より、研削バリのない鋭利な刃先が形成される。

【０００８】そして、上記第２研削工程の後に、第２硬
質膜被覆工程において再び切れ刃の逃げ面およびすくい
面に硬質膜を被覆することにより、研削バリがないとと
もに刃先が鋭利な切れ刃に硬質膜を被覆した刃部を有す
る切削工具が得られる。

【０００９】このように、本発明の製造方法は、硬質膜
を被覆した後に最終の研削加工を行って研削バリを取り
除き、その後再び硬質膜を被覆するようにしているため
、ショットブラスト等による面倒なバリ取り作業が不要
であるとともに、研削バリがなくて且つ刃先が鋭利な切
れ刃に硬質膜を被覆した刃部を有する高速度鋼切削工具
を安定して簡単に製造できる。

【００１０】また、逃げ面およびすくい面の何れか一方
には２回に亘って硬質膜が被覆されるため、それ等の面
の摩耗特性などを考慮して、第１硬質膜被覆工程および
第２硬質膜被覆工程で異なる材質の硬質膜を被覆するこ
とにより、耐摩耗性を大幅に向上させることができる。 これにより、上記のように研削バリがなくて且つ刃先が
鋭利な切れ刃を形成できることと相俟って、高い切削熱
を発生したり加工硬化したりし易い難削材の仕上げ切削
、高速切削を長い工具寿命で良好に行うことができるよ
うになる。

【００１１】一般に、すくい面では切屑と接触してすく
い面摩耗すなわちクレータ摩耗を生じる一方、逃げ面で
は被削材と接触して逃げ面摩耗すなわちフランク摩耗を
生じるが、すくい面と逃げ面とでは切削温度や応力が異
なるため、クレータ摩耗とフランク摩耗とは摩耗特性が
異なり、クレータ摩耗は発熱に起因する摩耗が多くフラ
ンク摩耗は摩擦距離に起因する摩耗が多い。したがって
、すくい面には高温での耐摩耗性に優れたＴｉＮなどの
硬質膜が被覆されるようにする一方、逃げ面には低温で
の耐摩耗性に優れたＴｉＣなどの硬質膜が被覆されるよ
うにすれば、すくい面および逃げ面における耐摩耗性を
効果的に向上させることができるのである。具体的には
、例えば第２研削工程で逃げ面を研削する場合には、第
１硬質膜被覆工程では高温での耐摩耗性に優れた硬質膜
を被覆し、第２硬質膜被覆工程では低温での耐摩耗性に
優れた硬質膜を被覆するようにすれば、すくい面には両
硬質膜が被覆されてクレータ摩耗が良好に防止され、逃
げ面には低温での耐摩耗性に優れた硬質膜が被覆されて
フランク摩耗が良好に防止される。第２研削工程ですく
い面を研削する場合には、第１硬質膜被覆工程で低温で
の耐摩耗性に優れた硬質膜を被覆し、第２硬質膜被覆工
程で高温での耐摩耗性に優れた硬質膜を被覆するように
すれば良い。

【００１２】なお、切削工具の多様な摩耗のメカニズム
に対応するために、異材種の硬質膜を多層に被覆するこ
とが従来から行われているが、一層の膜厚は薄くても合
計での膜厚は厚くなることが避けられず、これにより靱
性が低下して刃欠けを生じ易くなるとともに、鋭利な切
れ刃を必要とする仕上げ切削用のフライスやリーマ、タ
ップなどには適用が困難である。これに対し、本発明方
法では第２研削工程で逃げ面およびすくい面の何れか一
方の面の硬質膜が除去されるため、切れ刃の鋭利性を維
持しつつ複数種類の硬質膜を被覆することが可能である
。前記第１硬質膜被覆工程および第２硬質膜被覆工程で
は、それぞれ複数種類の硬質膜を被覆することもできる
。

【００１３】一方、上記第１硬質膜被覆工程および第２
硬質膜被覆工程における硬質膜の被覆法は、ＰＶＤ法や
ＣＶＤ法などの種々の手法を採用することが可能である
が、高速度鋼の適正焼戻温度以下の温度で被覆できるＰ
ＶＤ法によれば、高速度鋼に大きな変形を生じさせるこ
とがなくて寸法精度の高い切削工具が得られる。

【００１４】また、上記切れ刃の逃げ面は、必ずしも逃
げ角の付いている面に限定されるものではなく、逃げ角
の付いていないマージン等も含む概念である。

【００１５】また、前記各工程中或いは工程間において
、軽度のバリ取りや洗浄等の工程を適宜挿入できること
は勿論である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１７】図１は、本発明方法に従って製造された硬
質膜被覆高速度鋼切削工具の刃部１０の構成を説明する
図で、高速度鋼製の切れ刃１２のすくい面１４上にはＴ
ｉＮ膜１６が被覆されているとともに、そのＴｉＮ膜１
６および逃げ面１８上にはＴｉＣ膜２０が被覆されてい
る。ＴｉＮ膜１６およびＴｉＣ膜２０は何れも硬質膜で
あり、ＴｉＮ膜１６は、硬さＨｖが１９５０〜２１００
で、つきまわり性や密着性が良いとともに耐チッピング
性に優れ、特に高温硬さが高くてクレータ摩耗に強い。 また、ＴｉＣ膜２０は、硬さＨｖが３０００〜３２００
で極めて硬く、フランク摩耗に強い。但し、このＴｉＣ
膜２０は、比較的高温での硬さは低い。

【００１８】図２は、上記刃部１０の加工工程を説明す
る図であり、先ず、（ａ）に示されているように切れ刃
１２の逃げ面１８を荒研削するとともに、（ｂ）に示さ
れているようにすくい面１４を仕上げ研削する。これら
の工程が第１研削工程であるが、この状態において逃げ
面１８には研削バリ２２が存在する。次に、（ｃ）に示
されているように、研削バリ２２が存在するままの切れ
刃１２のすくい面１４および逃げ面１８に、ＰＶＤ法に
より切れ刃１２を構成する高速度鋼の適正焼戻温度以下
の温度でＴｉＮ膜１６を被覆する。この（ｃ）の工程が
第１硬質膜被覆工程である。

【００１９】その後、（ｄ）に示されているように、す
くい面１４および逃げ面１８のうち前記第１研削工程で
最後に研削した面でない方の面、すなわち（ｂ）の工程
においてすくい面１４が仕上げ研削されているため逃げ
面１８に仕上げ研削を行う。この時、すくい面１４およ
び逃げ面１８にはＴｉＮ膜１６が被覆されているため、
逃げ面１８に仕上げ研削を行ってもすくい面１４側に研
削バリが押し出されることが良好に回避され、前記（ｂ
）の工程で発生した研削バリ２２が除去されることによ
りバリのない鋭利な刃先が形成される。この工程が第２
研削工程である。

【００２０】そして、最後に（ｅ）に示されているよう
に、上記第２研削工程で仕上げ研削された逃げ面１８お
よびすくい面１４のＴｉＮ膜１６の上に、ＰＶＤ法によ
り切れ刃１２を構成する高速度鋼の適正焼戻温度以下の
温度でＴｉＣ膜２０を被覆することにより、前記刃部１
０が得られる。

【００２１】このような加工方法によれば、ショットブ
ラスト等による面倒なバリ取り作業が不要であるととも
に、研削バリがなくて且つ刃先が鋭利な切れ刃１２に硬
質膜を被覆した刃部１０を有する切削工具を安定して簡
単に製造できる。

【００２２】また、すくい面１４にはＴｉＮ膜１６およ
びＴｉＣ膜２０が被覆される一方逃げ面１８にはＴｉＣ
膜２０が被覆されるため、すくい面１４のクレータ摩耗
がＴｉＮ膜１６により良好に防止されるとともに、逃げ
面１８のフランク摩耗がＴｉＣ膜２０により良好に防止
される。これにより、上記のように研削バリがなくて且
つ刃先が鋭利な刃部１０が得られることと相俟って、高
い切削熱を発生したり加工硬化したりし易い難削材の仕
上げ切削、高速切削を長い工具寿命で良好に行うことが
できるようになる。

【００２３】また、上記ＴｉＮ膜１６およびＴｉＣ膜２
０の被覆は、ＰＶＤ法によって切れ刃１２を構成する高
速度鋼の適正焼戻温度以下の温度で行われるため、切れ
刃１２に大きな変形を生じさせることがなく、寸法精度
の高い刃部１０を得られる利点がある。

【００２４】なお、上例ではすくい面１４にＴｉＮ膜１
６およびＴｉＣ膜２０が被覆され、逃げ面１８にＴｉＣ
膜２０が被覆された刃部１０について説明したが、図３
に示されている刃部３０のように、逃げ面１８にＴｉＣ
膜２０およびＴｉＮ膜１６が被覆され、すくい面１４に
ＴｉＮ膜１６が被覆されるようにすることもできる。そ
の場合には、図４に示されているように、（ａ）ですく
い面１４の荒研削を行い、（ｂ）で逃げ面１８の仕上げ
研削を行い、（ｃ）でＴｉＣ膜２０をＰＶＤ法により被
覆し、（ｄ）ですくい面１４の仕上げ研削を行い、（ｅ
）でＴｉＮ膜１６を被覆するようにすれば良い。この場
合にも前記実施例と同様な作用効果が得られる。

【００２５】次に、以下の切削工具を用いて工具寿命に
関する性能試験を行った結果を説明する。

【００２６】 　　切削工具 　　　　種類：テーパエンドミル、２刃、スクエアエン
ド　　　　寸法：先端直径１０ｍｍ、勾配３゜、刃長３
０ｍｍ　　　　材種：高速度鋼ＡＩＳＩ−Ｍ４３、ＨＲ
Ｃ６８　　　　硬質膜：本発明品・・・ＰＶＤ法にて厚
さ２μｍのＴｉＮ膜被覆　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　→逃げ面研削８μｍ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→ＰＶ
Ｄ法にて厚さ２μｍのＴｉＣ膜被覆　　　　　　　　　
　　　従来品Ｉ・・・ブラスティングによるバリ取り　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
→ＰＶＤ法にて厚さ２μｍのＴｉＮ膜被覆　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→ＰＶＤ法
にて厚さ２μｍのＴｉＣ膜被覆　　　　　　　　　　　
　従来品ＩＩ・・・ブラスティングによるバリ取り　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→
ＰＶＤ法にて厚さ４μｍのＴｉＣＮ膜被覆　　　　　　
　　　　　　無被覆品・・・硬質膜なし

【００２７】切
削条件 被削材　　：ステンレス鋼ＪＩＳ−３０４、ＨＲＢ８８
回転数　　：１０００ｒｐｍ 切削幅　　：２５ｍｍ 切込深さ：１．０ｍｍ 送り速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ 切削油　　：硫塩化系不水溶性切削油 切削方法：アップカット 機械　　　　：立型マシニングセンタ

【００２８】そして、工具寿命を、外周刃逃げ面最大摩
耗幅０．３ｍｍまで、または刃欠け、折れの発生までと
して、切削長さを測定した結果を図５に示す。この結果
から、本発明品は従来品Ｉ，ＩＩに比較して約２倍の工
具寿命を得られることが判る。なお、従来品ＩＩに被覆
されているＴｉＣＮ膜は、ＴｉＮ膜とＴｉＣ膜との略中
間的な特性を備えている。

【００２９】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これ等はあくまでも一具体例であり、
例えば硬質膜の材質や被覆法を変更したり、２回の硬質
膜被覆工程で同じ材質の硬質膜を被覆するようにしたり
、エンドミル以外の切削工具に本発明を適用したりする
など、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改
良を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って製造された切削工具の刃部
の構造を説明する図である。

【図２】図１の刃部の加工工程を説明する図である。

【図３】本発明方法に従って製造された他の切削工具の
刃部の構造を説明する図である。

【図４】図３の刃部の加工工程を説明する図である。

【図５】本発明方法に従って製造された切削工具と従来
の切削工具とを用いて工具寿命に関する性能試験を行っ
た結果を示す図である。

【図６】研削加工後の切れ刃に存在する研削バリを説明
する図である。

【図７】研削加工後の切れ刃に存在する研削バリの他の
態様を説明する図である。

【図８】図６の切れ刃にバリ取りを施した後の種々の形
態を説明する図である。

【図９】図８の切れ刃に硬質膜を被覆した従来の切削工
具の刃部の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０，３０：刃部 １２：切れ刃 １４：すくい面 １６：ＴｉＮ膜（硬質膜） １８：逃げ面 ２０：ＴｉＣ膜（硬質膜）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高速度鋼製の切れ刃の表面に硬質膜を
   被覆した刃部を有する切削工具の製造方法であって、前
   記高速度鋼製の切れ刃の逃げ面およびすくい面を研削す
   る第１研削工程と、該第１研削工程によって研削された
   逃げ面およびすくい面に硬質膜を被覆する第１硬質膜被
   覆工程と、該第１硬質膜被覆工程の後に、前記逃げ面お
   よびすくい面の何れか一方を研削する第２研削工程と、
   該第２研削工程の後に前記逃げ面およびすくい面に硬質
   膜を被覆する第２硬質膜被覆工程とを有することを特徴
   とする硬質膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法。
2. 【請求項２】前記第１硬質膜被覆工程および第２硬質膜
   被覆工程は、異なる材質の硬質膜を被覆するものである
   請求項１に記載の硬質膜被覆高速度鋼切削工具の製造方
   法。