[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2021142610A - Cutting tool - Google Patents

Cutting tool Download PDF

Info

Publication number
JP2021142610A
JP2021142610A JP2020043178A JP2020043178A JP2021142610A JP 2021142610 A JP2021142610 A JP 2021142610A JP 2020043178 A JP2020043178 A JP 2020043178A JP 2020043178 A JP2020043178 A JP 2020043178A JP 2021142610 A JP2021142610 A JP 2021142610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
titanium nitride
nitride layer
cutting edge
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020043178A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7463772B2 (en
Inventor
拓矢 久保
Takuya Kubo
拓矢 久保
涼太 ▲高▼部
涼太 ▲高▼部
Ryota TAKABE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2020043178A priority Critical patent/JP7463772B2/en
Publication of JP2021142610A publication Critical patent/JP2021142610A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7463772B2 publication Critical patent/JP7463772B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

To provide a cutting tool that can suppress peeling off and horizontal crack of a hard coating during laser-peening processing, and apply high compressive residual stress to the hard coating and a tool base body, which can improve defect resistance of a cutting blade.SOLUTION: A cutting tool comprises a tool base body 1 made of sintered alloy, a hard coating 2 and a cutting blade 3. In the hard coating 2, thicknesses of the whole thereof are 1 μm or more and 30 μm or less, and the hard coating 2 has titanium carbonitride layer 2a whose thickness is 1 μm or more and 10 μm or less. In the titanium carbonitride layer 2a, when a composition of at least a mostfront layer of the titanium carbonitride layer 2a is represented by a composition formula: Ti(CXN1-X), an X value which is an atom ratio is 0.4 or more and 0.6 or less. Residual stress of the mostfront layer of a cutting blade 3 portion and a portion adjacent to the cutting blade 3, in the titanium carbonitride layer 2a, is -1.5 GPa or less, and residual stress of the cutting blade 3 portion and the portion adjacent to the cutting blade 3, in the mostfront layer of the tool base body 1, is -2.0 GPa or less.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、炭窒化チタン層が形成された耐欠損性に優れる硬質被膜付き超硬工具等の切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting tool such as a cemented carbide tool with a hard coating having a titanium carbonitride layer formed and having excellent fracture resistance.

超硬合金製の工具基体上に硬質被膜をコーティングした切削工具において、刃先の耐欠損性を向上させるための手段の1つとして、切れ刃近傍の硬質被膜や工具基体の表面に圧縮残留応力を付与する方法が知られている。例えば、特許文献1では、ショットピーニングでサブミリメートルオーダーの鋼球等を工具表面に衝突させることにより発生する衝撃力によって、残留応力を制御している。 In a cutting tool in which a hard coating is coated on a tool base made of cemented carbide, compressive residual stress is applied to the hard coating near the cutting edge and the surface of the tool base as one of the means for improving the fracture resistance of the cutting edge. The method of granting is known. For example, in Patent Document 1, the residual stress is controlled by the impact force generated by colliding a submillimeter-order steel ball or the like with the tool surface by shot peening.

特開平6−108258号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-108258

特許文献1の方法では、メディアの投射圧を高めるなどにより、硬質被膜や工具基体表層の硬質相の圧縮残留応力を高めることができる。しかしながら、メディアが与える直接的な衝撃により、硬質被膜の剥離やクラックなどが生じ、安定して圧縮残留応力を付与出来ないという問題があった。特許文献1によると、ショットピーニングにより安定して圧縮残留応力を付与出来る最大値として、硬質被膜(TiC)が−200MPa程度、工具基体(WC)が−800MPa程度と記載されている(マイナスが圧縮側)。 In the method of Patent Document 1, the compressive residual stress of the hard phase of the hard coating or the surface layer of the tool substrate can be increased by increasing the projection pressure of the medium. However, there is a problem that the hard film is peeled off or cracked due to the direct impact given by the media, and the compressive residual stress cannot be stably applied. According to Patent Document 1, the maximum value at which compressive residual stress can be stably applied by shot peening is described as about -200 MPa for a hard coating (TiC) and about -800 MPa for a tool substrate (WC) (minus is compression). side).

金属に対して圧縮残留応力を付与するショットピーニング以外の方法として、レーザピーニングが知られている。レーザピーニングは、短パルスレーザをワークに照射し、表面元素をごく短時間で瞬間的に除去することで、微粒子やプラズマなどにて飛散する際の力学的反作用による衝撃を下部層に与える方法である。レーザピーニングでは、ワーク表面のダメージを抑えながら、ショットピーニング処理よりも大きな圧縮残留応力を付与できる。 Laser peening is known as a method other than shot peening in which compressive residual stress is applied to a metal. Laser peening is a method of irradiating a work with a short pulse laser and instantaneously removing surface elements in a very short time to give an impact to the lower layer due to a mechanical reaction when it is scattered by fine particles or plasma. be. In laser peening, it is possible to apply a larger compressive residual stress than the shot peening process while suppressing damage to the work surface.

しかしながら、硬質被膜付き切削工具にレーザピーニングを実際に応用すると、レーザ衝撃で起こる工具基体の瞬間的な塑性変形に対して、硬質被膜が追随できないという間接的影響に起因して、被膜剥離や水平クラックが生じていた。これにより、硬質被膜が失われたり目減りしたり(薄くなったり)して、耐摩耗性が低下することや(なお垂直クラックではないので切削中の切れ刃欠損の起点にはならない)、クラックにより残留応力が解放されてしまうために、大きな圧縮残留応力を安定して付与できないことが課題であった。
なお水平クラックとは、工具基体の表面の面方向に沿う剥離状の亀裂であり、垂直クラックとは、硬質被膜や工具基体表層を分断する亀裂である。
However, when laser peening is actually applied to a cutting tool with a hard coating, the coating is peeled off or horizontal due to the indirect effect that the hard coating cannot follow the instantaneous plastic deformation of the tool substrate caused by the laser impact. There was a crack. As a result, the hard coating is lost or reduced (thinned), resulting in reduced wear resistance (it is not a vertical crack, so it does not become a starting point for cutting edge defects during cutting), or due to cracks. Since the residual stress is released, it has been a problem that a large compressive residual stress cannot be stably applied.
The horizontal crack is a peeling crack along the surface direction of the surface of the tool substrate, and the vertical crack is a crack that divides the hard coating or the surface layer of the tool substrate.

本発明は、上記事情に鑑み、レーザピーニング処理時の硬質被膜の剥離や水平クラックを抑制でき、硬質被膜および工具基体に高い圧縮残留応力を付与することができ、これにより切れ刃の耐欠損性を向上できる切削工具を提供することを目的の一つとする。 In view of the above circumstances, the present invention can suppress peeling and horizontal cracking of the hard coating during the laser peening treatment, and can apply a high compressive residual stress to the hard coating and the tool substrate, whereby the fracture resistance of the cutting edge can be suppressed. One of the purposes is to provide a cutting tool that can improve the stress.

本発明の切削工具の一つの態様は、焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面上に配置される硬質被膜と、前記工具基体の稜線部に形成され、前記硬質被膜のうち前記稜線部に位置する部分を含む切れ刃と、を備え、前記硬質被膜は、全体の膜厚が1μm以上30μm以下であり、前記硬質被膜は、膜厚が1μm以上10μm以下の炭窒化チタン層を有し、前記炭窒化チタン層は、前記炭窒化チタン層のうち少なくとも最表層の組成が、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、原子比であるX値が0.4以上0.6以下であり、前記炭窒化チタン層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の前記最表層の残留応力が、−1.5GPa以下であり、前記工具基体の表層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の残留応力が、−2.0GPa以下である。 One aspect of the cutting tool of the present invention is a tool base made of a sintered alloy, a hard coating formed on the surface of the tool base, and the hard coating formed on the ridgeline portion of the tool base. The hard coating has a total thickness of 1 μm or more and 30 μm or less, and the hard coating has a titanium nitride layer having a thickness of 1 μm or more and 10 μm or less. When the composition of at least the outermost layer of the titanium nitride layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the titanium nitride layer has an X value which is an atomic ratio of 0. The residual stress of the outermost layer of the titanium nitride layer of 4 or more and 0.6 or less, the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge is −1.5 GPa or less, and the surface layer of the tool substrate. Of these, the residual stress of the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge is −2.0 GPa or less.

本願の発明者は、硬質被膜とレーザピーニング技術の関連について鋭意研究した結果、炭窒化チタン層が、組成式Ti(C1−X)で表した場合のX値が0.4〜0.6を満足する最表層を有するとき、つまり従来品に比べて高窒素原子比の炭窒化チタン層が硬質被膜中に存在するときに、炭窒化チタン層がレーザピーニング時の塑性変形に追随できることを発見した。これにより、切れ刃近傍にレーザピーニング処理を施したときに、工具基体の表面に硬質被膜を残しながら、炭窒化チタン層に−1.5GPa以下、工具基体の表層に−2.0GPa以下の大きな圧縮残留応力を付与することが可能となった。 As a result of diligent research on the relationship between the hard coating and the laser peening technology, the inventor of the present application has an X value of 0.4 to 0 when the titanium nitride layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The titanium nitride layer can follow the plastic deformation during laser peening when it has the outermost layer satisfying .6, that is, when the titanium nitride layer having a higher nitrogen atom ratio than the conventional product is present in the hard coating. I found. As a result, when the laser peening treatment is applied to the vicinity of the cutting edge, the titanium nitride layer is as large as -1.5 GPa or less and the surface layer of the tool base is as large as -2.0 GPa or less while leaving a hard coating on the surface of the tool base. It has become possible to apply compressive residual stress.

具体的に、上記X値が0.4よりも小さいと、レーザ照射により炭窒化チタン層がアブレーション加工されやすくなり、炭窒化チタン層が消失したり、目減りする(薄くなる)ことで、硬質被膜の耐摩耗性が低下するおそれがある。
また上記X値が0.6を超えると、レーザ照射時に炭窒化チタン層が工具基体の瞬間的な塑性変形に追随できなくなり、硬質被膜の剥離や水平クラックが生じて、所期する圧縮残留応力を付与できないおそれがある。
Specifically, when the X value is smaller than 0.4, the titanium nitride layer is easily ablated by laser irradiation, and the titanium nitride layer disappears or is reduced (thinned), resulting in a hard coating. Abrasion resistance may decrease.
If the X value exceeds 0.6, the titanium nitride layer cannot follow the momentary plastic deformation of the tool substrate during laser irradiation, causing peeling of the hard coating and horizontal cracks, resulting in the expected compressive residual stress. May not be granted.

本発明によれば、レーザピーニング処理時の硬質被膜の剥離や水平クラックを抑制でき、かつ、レーザ照射後においても炭窒化チタン層を安定して残存させて、炭窒化チタン層の膜厚を大きく確保できる。レーザピーニングによって硬質被膜および工具基体に安定して高い圧縮残留応力を付与することができ、これにより切れ刃の耐欠損性を向上できる。 According to the present invention, peeling of a hard coating and horizontal cracks during laser peening treatment can be suppressed, and the titanium nitride layer can be stably retained even after laser irradiation to increase the film thickness of the titanium nitride layer. Can be secured. Laser peening can stably apply high compressive residual stress to the hard coating and the tool substrate, thereby improving the fracture resistance of the cutting edge.

なお、炭窒化チタン層の膜厚が1μm以上であることにより、硬質被膜の耐摩耗性が安定して高められる。また、炭窒化チタン層の膜厚が10μm以下であることにより、切れ刃の耐チッピング性が良好に維持される。 When the film thickness of the titanium carbonitride layer is 1 μm or more, the wear resistance of the hard coating is stably enhanced. Further, when the film thickness of the titanium carbonitride layer is 10 μm or less, the chipping resistance of the cutting edge is well maintained.

上記切削工具において、前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、前記X値が0.4以上0.6以下を満足する第1炭窒化チタン層を有し、前記炭窒化チタン層は、前記第1炭窒化チタン層の単層により構成されることとしてもよい。 In the cutting tool, the titanium nitride layer is the first titanium nitride layer satisfying the X value of 0.4 or more and 0.6 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The titanium nitride layer may be composed of a single layer of the first titanium nitride layer.

この場合、炭窒化チタン層により上述した優れた作用効果が得られつつ、炭窒化チタン層の構成を簡素化でき、切削工具の製造が容易となる。 In this case, the structure of the titanium nitride layer can be simplified and the manufacturing of a cutting tool becomes easy while the above-mentioned excellent effects can be obtained by the titanium nitride layer.

上記切削工具において、前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、前記X値が0.4以上0.6以下を満足する第1炭窒化チタン層と、前記X値が0.6以上0.8以下を満足し、前記第1炭窒化チタン層と膜厚方向に重なる第2炭窒化チタン層と、を有し、前記第1炭窒化チタン層は、前記炭窒化チタン層の前記最表層に位置し、膜厚が1μm以上であり、前記炭窒化チタン層全体の膜厚に占める前記第1炭窒化チタン層の膜厚の割合が、25%以上であることとしてもよい。 In the cutting tool, the titanium nitride layer is the first titanium nitride layer satisfying the X value of 0.4 or more and 0.6 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The first titanium nitride layer is provided with a second titanium nitride layer that satisfies the X value of 0.6 or more and 0.8 or less and overlaps with the first titanium nitride layer in the film thickness direction. Is located on the outermost surface layer of the titanium nitride layer, has a film thickness of 1 μm or more, and the ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium nitride layer is 25%. It may be the above.

レーザピーニング処理時の硬質被膜の剥離や水平クラックを抑制する目的においては、炭窒化チタン層が第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)のみの単層であっても優れた効果が得られるが、本発明の上記構成のように、上層にレーザ衝撃耐性の高い第1炭窒化チタン層を配置し、下層に耐摩耗性の高い第2炭窒化チタン層(N−poor TiCN層)を配置した2層(複層)構造とすることにより、炭窒化チタン層全体としての耐摩耗性がより向上する。なお炭窒化チタン層は、3層以上の複層で構成されてもよい。 For the purpose of suppressing peeling of the hard coating and horizontal cracks during the laser peening treatment, excellent effects can be obtained even if the titanium nitride layer is a single layer containing only the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer). However, as in the above configuration of the present invention, the first titanium nitride layer having high laser impact resistance is arranged in the upper layer, and the second titanium nitride layer (N-pore TiCN layer) having high wear resistance is placed in the lower layer. By adopting the arranged two-layer (multi-layer) structure, the wear resistance of the entire titanium nitride layer is further improved. The titanium nitride layer may be composed of three or more layers.

また、第1炭窒化チタン層の膜厚を1μm以上とし、炭窒化チタン層全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層の膜厚の割合を25%以上とすることで、レーザ照射による炭窒化チタン層の消失や目減りを安定して抑制できる。レーザ照射後においても炭窒化チタン層を安定して残存させることができ、炭窒化チタン層の膜厚を大きく確保することができる。また、上記割合を25%以上とすることで、レーザ照射時に、炭窒化チタン層を工具基体の瞬間的な塑性変形に対してより追随させやすい。 Further, by setting the film thickness of the first titanium nitride layer to 1 μm or more and setting the ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium carbonitride layer to 25% or more, the carbon by laser irradiation is used. The disappearance and loss of the titanium nitride layer can be stably suppressed. The titanium nitride layer can be stably retained even after laser irradiation, and a large film thickness of the titanium nitride layer can be secured. Further, by setting the above ratio to 25% or more, it is easier for the titanium nitride layer to follow the momentary plastic deformation of the tool substrate at the time of laser irradiation.

上記切削工具は、前記切れ刃に接続するすくい面を備え、前記切れ刃と隣接する部分は、前記すくい面のうち前記切れ刃から少なくとも200μmの範囲であることが好ましい。 The cutting tool is provided with a rake face connected to the cutting edge, and the portion adjacent to the cutting edge is preferably in a range of at least 200 μm from the cutting edge in the rake face.

一般に切削工具は、切削により、すくい面のうち(未使用の初期位置の)切れ刃から200μmの範囲まで摩耗したときに、工具寿命に至ったと判断される場合が多い。本発明の上記構成によれば、工具寿命に至るまで、切れ刃近傍の耐欠損性を安定して高めることができる。 In general, a cutting tool is often judged to have reached the end of its tool life when it is worn to a range of 200 μm from the cutting edge (at the unused initial position) on the rake face by cutting. According to the above configuration of the present invention, the fracture resistance in the vicinity of the cutting edge can be stably increased until the tool life is reached.

上記切削工具において、前記炭窒化チタン層は、少なくとも、前記切れ刃の一部および前記すくい面の前記一部に接続する部分に配置されることが好ましい。 In the cutting tool, it is preferable that the titanium nitride layer is arranged at least in a portion connected to a part of the cutting edge and the part of the rake face.

この場合、切れ刃近傍のうち特に耐欠損性を高めたい箇所に炭窒化チタン層を配置することで、レーザピーニング処理する範囲を小さく抑えて切削工具の生産性を高めつつ、上述の作用効果を得ることができる。 In this case, by arranging the titanium nitride layer in the vicinity of the cutting edge where the fracture resistance is particularly desired to be improved, the range of laser peening processing can be kept small to improve the productivity of the cutting tool, and the above-mentioned effects can be obtained. Obtainable.

上記切削工具において、前記切れ刃は、凸曲線状のコーナ刃部と、前記コーナ刃部と接続される直線状の直線刃部と、を有し、前記直線刃部は、切削境界位置に予定される境界予定部を有し、前記炭窒化チタン層は、少なくとも、前記切れ刃の前記境界予定部および前記すくい面の前記境界予定部に接続する部分に配置されることが好ましい。 In the cutting tool, the cutting edge has a convex curved corner blade portion and a linear straight blade portion connected to the corner blade portion, and the straight blade portion is planned to be at a cutting boundary position. It is preferable that the titanium carbonitide layer is arranged at least in a portion of the cutting edge that is connected to the planned boundary portion and the rake face.

この場合、切れ刃近傍のうち特に耐欠損性を高める必要がある境界予定部近傍に炭窒化チタン層を配置することで、レーザピーニング処理する範囲を小さく抑えて切削工具の生産性を高めつつ、上述の作用効果を得ることができる。 In this case, by arranging the titanium nitride layer in the vicinity of the planned boundary portion, which is particularly necessary to improve the fracture resistance, in the vicinity of the cutting edge, the range of laser peening processing can be kept small and the productivity of the cutting tool can be improved. The above-mentioned effects can be obtained.

上記切削工具において、前記炭窒化チタン層は、前記最表層の組成が、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、前記X値が0.5以上0.6以下であり、前記炭窒化チタン層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の前記最表層の残留応力が、−2.0GPa以下であり、前記工具基体の表層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の残留応力が、−2.5GPa以下であることが好ましい。 In the cutting tool, the titanium nitride layer has an X value of 0.5 or more and 0.6 or less when the composition of the outermost layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The residual stress of the outermost layer of the titanium nitride layer of the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge is −2.0 GPa or less, and the cutting edge portion and the cutting edge portion of the surface layer of the tool substrate and the above. The residual stress of the portion adjacent to the cutting edge is preferably −2.5 GPa or less.

この場合、切れ刃近傍にレーザピーニング処理を施したときに、炭窒化チタン層のアブレーション加工、剥離および水平クラック等をより安定して抑制でき、工具基体の表面に硬質被膜を安定して残存させつつ、炭窒化チタン層に−2.0GPa以下、工具基体の表層に−2.5GPa以下とより大きな圧縮残留応力を付与できる。 In this case, when laser peening treatment is applied to the vicinity of the cutting edge, ablation processing, peeling, horizontal cracks, etc. of the titanium nitride layer can be suppressed more stably, and a hard coating is stably left on the surface of the tool substrate. On the other hand, it is possible to apply a larger compressive residual stress of −2.0 GPa or less to the titanium nitride layer and −2.5 GPa or less to the surface layer of the tool substrate.

上記切削工具において、前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、膜厚方向において前記最表層から前記工具基体へ向かうに従い前記X値が変化することが好ましい。 In the cutting tool, when the titanium nitride layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the X value changes from the outermost layer toward the tool substrate in the film thickness direction. Is preferable.

この場合、組成式Ti(C1−X)のX値の大きさが膜厚方向において変化することで、炭窒化チタン層を例えばグラデーション層とすることができる。グラデーション層とは、炭窒化チタン層のCとNの原子比の割合が、膜厚方向において徐々に変化する層である。上記構成によれば、炭窒化チタン層によって上述の作用効果が得られつつ、様々な切削工具への要望に柔軟に対応可能である。 In this case, the titanium carbonitride layer can be made into, for example, a gradation layer by changing the magnitude of the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X) in the film thickness direction. The gradation layer is a layer in which the ratio of the atomic ratios of C and N of the titanium carbonitride layer gradually changes in the film thickness direction. According to the above configuration, the titanium nitride layer can flexibly meet the demands of various cutting tools while obtaining the above-mentioned effects.

本発明の一つの態様の切削工具によれば、レーザピーニング処理時の硬質被膜の剥離や水平クラックを抑制でき、硬質被膜および工具基体に高い圧縮残留応力を付与することができ、これにより切れ刃の耐欠損性を向上できる。 According to the cutting tool of one aspect of the present invention, peeling and horizontal cracking of the hard coating during the laser peening process can be suppressed, and high compressive residual stress can be applied to the hard coating and the tool substrate, whereby the cutting edge can be obtained. Fracture resistance can be improved.

図1は、本実施形態の切削工具を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a cutting tool of the present embodiment. 図2は、本実施形態の切削工具の切れ刃近傍を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the cutting edge of the cutting tool of the present embodiment. 図3は、炭窒化チタン層の組成式Ti(C1−X)のX値と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層(TiCN)および工具基体の表層(WC)の各残留応力との関係を示すグラフである。FIG. 3 shows the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X ) of the titanium nitride layer, and the residual stresses of the titanium nitride layer (TiCN) and the surface layer (WC) of the tool substrate after the laser peening treatment. It is a graph which shows the relationship of. 図4は、炭窒化チタン層の組成式Ti(C1−X)のX値と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層の膜厚との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X ) of the titanium carbonitride layer and the film thickness of the titanium carbonitride layer after the laser peening treatment. 図5は、本発明の実施例の切削工具のレーザピーニング処理後の切れ刃近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。FIG. 5 is an enlarged SEM image showing a cross section in the vicinity of the cutting edge of the cutting tool according to the embodiment of the present invention after the laser peening process. 図6は、比較例の切削工具のレーザピーニング処理後の切れ刃近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。FIG. 6 is an enlarged SEM image showing a cross section in the vicinity of the cutting edge of the cutting tool of the comparative example after the laser peening process. 図7は、第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)の膜厚と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層全体の膜残存率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer) and the film residual ratio of the entire titanium nitride layer after the laser peening treatment. 図8は、炭窒化チタン層全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)の膜厚の割合(X軸)と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層全体の膜残存率(Y軸)との関係を示すグラフである。FIG. 8 shows the ratio (X-axis) of the film thickness of the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer) to the total film thickness of the titanium nitride layer, and the film of the entire titanium nitride layer after the laser peening treatment. It is a graph which shows the relationship with the residual rate (Y axis).

本発明の一実施形態の切削工具10およびその製造方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の切削工具10は、切削インサートである。本実施形態の切削工具10は、例えば、被削材に旋削加工を施す刃先交換式バイトに用いられる。 A cutting tool 10 according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the cutting tool 10 will be described with reference to the drawings. The cutting tool 10 of this embodiment is a cutting insert. The cutting tool 10 of the present embodiment is used, for example, for a cutting edge replaceable cutting tool that turns a work material.

図1に示すように、本実施形態の切削工具10は、板状である。具体的に、切削工具10は多角形板状であり、図示の例では四角形板状である。なお切削工具10は、四角形板状以外の多角形板状や円板状等であってもよい。 As shown in FIG. 1, the cutting tool 10 of the present embodiment has a plate shape. Specifically, the cutting tool 10 has a polygonal plate shape, and in the illustrated example, it has a quadrangular plate shape. The cutting tool 10 may have a polygonal plate shape, a disk shape, or the like other than the quadrangular plate shape.

本実施形態では、切削工具10の中心軸Cが延びる方向、つまり中心軸Cと平行な方向を、軸方向と呼ぶ。切削工具10の平面視において、中心軸Cは、切削工具10の中心に位置する。中心軸Cは、切削工具10の厚さ方向に沿って延びる。
中心軸Cと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Cに近づく向きを径方向内側と呼び、中心軸Cから離れる向きを径方向外側と呼ぶ。
中心軸C回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。
In the present embodiment, the direction in which the central axis C of the cutting tool 10 extends, that is, the direction parallel to the central axis C is referred to as an axial direction. In the plan view of the cutting tool 10, the central axis C is located at the center of the cutting tool 10. The central axis C extends along the thickness direction of the cutting tool 10.
The direction orthogonal to the central axis C is called the radial direction. Of the radial directions, the direction closer to the central axis C is called the radial inner side, and the direction away from the central axis C is called the radial outer side.
The direction of orbiting around the central axis C is called the circumferential direction.

図2に示すように、本実施形態の切削工具10は、焼結合金製の工具基体1と、工具基体1の表面(外面)上に配置される硬質被膜2と、工具基体1の稜線部に形成され、硬質被膜2のうち稜線部に位置する部分を含む切れ刃3と、を備える。つまり本実施形態の切削工具10は、工具基体1上に硬質被膜2をコーティングした切削インサートである。
図1に示すように、切削工具10は、一対の板面10a,10bと、外周面10cと、貫通孔10dと、を備える。
As shown in FIG. 2, the cutting tool 10 of the present embodiment includes a tool base 1 made of a sintered alloy, a hard coating 2 arranged on the surface (outer surface) of the tool base 1, and a ridgeline portion of the tool base 1. A cutting edge 3 including a portion of the hard coating 2 formed on the ridge line portion is provided. That is, the cutting tool 10 of the present embodiment is a cutting insert in which a hard coating 2 is coated on a tool base 1.
As shown in FIG. 1, the cutting tool 10 includes a pair of plate surfaces 10a and 10b, an outer peripheral surface 10c, and a through hole 10d.

一対の板面10a,10bは、多角形状であり、中心軸Cの軸方向を向く。本実施形態では、一対の板面10a,10bがそれぞれ四角形状である。一対の板面10a,10bは、一方の板面10aと、他方の板面10bと、を有する。一方の板面10aと他方の板面10bとは、軸方向に互いに離れて配置され、軸方向において互いに反対側を向く。 The pair of plate surfaces 10a and 10b have a polygonal shape and face the axial direction of the central axis C. In the present embodiment, the pair of plate surfaces 10a and 10b have a quadrangular shape, respectively. The pair of plate surfaces 10a and 10b has one plate surface 10a and the other plate surface 10b. One plate surface 10a and the other plate surface 10b are arranged apart from each other in the axial direction and face opposite to each other in the axial direction.

本実施形態では、軸方向のうち、他方の板面10bから一方の板面10aへ向かう方向を軸方向一方側と呼び、一方の板面10aから他方の板面10bへ向かう方向を軸方向他方側と呼ぶ。
一対の板面10a,10bのうち、少なくとも一方の板面10aは、板面10aの一部(コーナ部等)が切削加工時に図示しない被削材と対向する。
In the present embodiment, the direction from the other plate surface 10b to one plate surface 10a is referred to as one side in the axial direction, and the direction from one plate surface 10a to the other plate surface 10b is the axial direction and the other. Called the side.
Of the pair of plate surfaces 10a and 10b, at least one plate surface 10a has a part (corner portion or the like) of the plate surface 10a facing a work material (not shown) during cutting.

一対の板面10a,10bのうち、少なくとも一方の板面10aは、切れ刃3に接続するすくい面5を有する。つまり切削工具10は、すくい面5を備える。すくい面5は、板面10aの少なくとも一部を構成する。本実施形態ではすくい面5が、板面10aの周縁部に位置する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記2つのコーナ部は、中心軸Cを中心として互いに180°回転対称となる位置に配置される。 Of the pair of plate surfaces 10a and 10b, at least one plate surface 10a has a rake surface 5 connected to the cutting edge 3. That is, the cutting tool 10 includes a rake face 5. The rake face 5 constitutes at least a part of the plate surface 10a. In the present embodiment, the rake face 5 is arranged at least two corners of the four corners located on the peripheral edge of the plate surface 10a. The two corner portions are arranged at positions that are 180 ° rotationally symmetric with each other about the central axis C.

図2に示すように、すくい面5は、ランド部5aと、傾斜部5bと、を有する。
ランド部5aは、すくい面5のうち、切れ刃3と接続される部分である。ランド部5aは、切れ刃3の径方向内側に配置される。本実施形態ではランド部5aが、切れ刃3から径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側へ向けて傾斜する傾斜面である。なおランド部5aは、中心軸Cと垂直な方向に拡がる平面状でもよい。
As shown in FIG. 2, the rake face 5 has a land portion 5a and an inclined portion 5b.
The land portion 5a is a portion of the rake face 5 that is connected to the cutting edge 3. The land portion 5a is arranged inside the cutting edge 3 in the radial direction. In the present embodiment, the land portion 5a is an inclined surface that inclines toward the other side in the axial direction as it goes inward in the radial direction from the cutting edge 3. The land portion 5a may have a flat shape extending in a direction perpendicular to the central axis C.

傾斜部5bは、すくい面5のうち、ランド部5aの径方向内側に位置する部分である。傾斜部5bは、ランド部5aの径方向内端部と接続される。傾斜部5bは、ランド部5aから径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側へ向けて傾斜する傾斜面である。傾斜部5bの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量は、ランド部5aの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量よりも大きい。すなわち、中心軸Cと垂直な図示しない仮想平面に対する傾斜部5bの傾きは、前記仮想平面に対するランド部5aの傾きよりも大きい。 The inclined portion 5b is a portion of the rake face 5 located inside the land portion 5a in the radial direction. The inclined portion 5b is connected to the radial inner end portion of the land portion 5a. The inclined portion 5b is an inclined surface that inclines toward the other side in the axial direction as it goes inward in the radial direction from the land portion 5a. The amount of displacement in the axial direction per unit length along the radial direction of the inclined portion 5b is larger than the amount of displacement in the axial direction per unit length along the radial direction of the land portion 5a. That is, the inclination of the inclined portion 5b with respect to the virtual plane (not shown) perpendicular to the central axis C is larger than the inclination of the land portion 5a with respect to the virtual plane.

図1に示すように、外周面10cは、一対の板面10a,10bと接続され、径方向外側を向く。外周面10cは、軸方向の両端部が一対の板面10a,10bと接続される。具体的に、外周面10cのうち軸方向一方側の端部は、一方の板面10aと接続される。外周面10cのうち軸方向他方側の端部は、他方の板面10bと接続される。外周面10cは、切削工具10の周方向全域にわたって延びる。 As shown in FIG. 1, the outer peripheral surface 10c is connected to a pair of plate surfaces 10a and 10b and faces outward in the radial direction. Both ends of the outer peripheral surface 10c in the axial direction are connected to a pair of plate surfaces 10a and 10b. Specifically, one end of the outer peripheral surface 10c on one side in the axial direction is connected to one plate surface 10a. The end of the outer peripheral surface 10c on the other side in the axial direction is connected to the other plate surface 10b. The outer peripheral surface 10c extends over the entire circumferential direction of the cutting tool 10.

外周面10cは、切れ刃3に接続する逃げ面6を有する。つまり切削工具10は、逃げ面6を備える。逃げ面6は、外周面10cの少なくとも一部を構成する。逃げ面6は、外周面10cのうち各すくい面5と隣接する部分にそれぞれ配置される。本実施形態では逃げ面6が、外周面10cにおいて径方向外側に突出する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記2つのコーナ部は、中心軸Cを中心として互いに180°回転対称となる位置に配置される。 The outer peripheral surface 10c has a flank 6 connected to the cutting edge 3. That is, the cutting tool 10 includes a flank 6. The flank 6 constitutes at least a part of the outer peripheral surface 10c. The flank 6 is arranged on a portion of the outer peripheral surface 10c adjacent to each rake surface 5. In the present embodiment, the flank 6 is arranged at least two corners of the four corners protruding outward in the radial direction on the outer peripheral surface 10c. The two corner portions are arranged at positions that are 180 ° rotationally symmetric with each other about the central axis C.

貫通孔10dは、切削工具10を軸方向に貫通する。貫通孔10dは、一対の板面10a,10bに開口し、軸方向に延びる。貫通孔10dの中心軸は、中心軸Cと同軸に配置される。図示の例では、貫通孔10dが円孔状である。貫通孔10dには、例えば、図示しないクランプネジ等が挿入される。 The through hole 10d penetrates the cutting tool 10 in the axial direction. The through hole 10d opens in a pair of plate surfaces 10a and 10b and extends in the axial direction. The central axis of the through hole 10d is arranged coaxially with the central axis C. In the illustrated example, the through hole 10d has a circular hole shape. For example, a clamp screw (not shown) or the like is inserted into the through hole 10d.

切れ刃3は、すくい面5と逃げ面6とが接続される稜線部、つまりすくい面5と逃げ面6との交差稜線部に形成される。本実施形態では切れ刃3が、板面10aの周縁部に位置する4つのコーナ部のうち、少なくとも2つのコーナ部にそれぞれ配置される。図2に示すように、本実施形態では切れ刃3が、丸ホーニングを有する。なお切れ刃3は、チャンファホーニングを有していてもよい。 The cutting edge 3 is formed at a ridge line portion where the rake face 5 and the flank surface 6 are connected, that is, an intersecting ridge line portion between the rake face 5 and the flank surface 6. In the present embodiment, the cutting edge 3 is arranged at at least two corner portions of the four corner portions located on the peripheral edge portion of the plate surface 10a. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the cutting edge 3 has a round honing. The cutting edge 3 may have chamfer honing.

図1に示すように、切れ刃3は、コーナ刃部3aと、直線刃部3bと、を有する。コーナ刃部3aは、径方向外側に向けて突出する凸曲線状である。直線刃部3bは、直線状であり、コーナ刃部3aと接続される。本実施形態では、コーナ刃部3aの刃長方向の両端部に、一対の直線刃部3bが接続される。つまり直線刃部3bは、一対設けられる。コーナ刃部3aおよび一対の直線刃部3bは、軸方向から見て、全体として略V字状である。なお上記刃長方向とは、切れ刃3が延びる方向であり、具体的には切れ刃3の各刃部3a,3bが延びる方向である。 As shown in FIG. 1, the cutting edge 3 has a corner edge portion 3a and a straight edge portion 3b. The corner blade portion 3a has a convex curved shape that protrudes outward in the radial direction. The straight blade portion 3b is linear and is connected to the corner blade portion 3a. In the present embodiment, a pair of straight blade portions 3b are connected to both ends of the corner blade portion 3a in the blade length direction. That is, a pair of straight blade portions 3b is provided. The corner blades 3a and the pair of straight blades 3b are substantially V-shaped as a whole when viewed from the axial direction. The blade length direction is a direction in which the cutting edge 3 extends, and specifically, a direction in which the blade portions 3a and 3b of the cutting edge 3 extend.

特に図示しないが、直線刃部3bは、被削材を切削する際の切削境界位置に予定される境界予定部を有する。切削工具10で被削材を切削することにより、切削工具10の表面(外面)のうち切れ刃3の境界予定部近傍には、境界予定部近傍以外の部分よりも優先的に境界摩耗(境界損傷)が発生する。 Although not particularly shown, the straight blade portion 3b has a planned boundary portion scheduled at a cutting boundary position when cutting a work material. By cutting the work material with the cutting tool 10, boundary wear (boundary) is preferentially applied to the surface (outer surface) of the cutting tool 10 in the vicinity of the planned boundary portion of the cutting edge 3 over the portion other than the vicinity of the planned boundary portion. Damage) occurs.

図2に示すように、切れ刃3は、工具基体1の稜線部(交差稜線部)と、硬質被膜2のうち前記稜線部にコーティングされる部分と、により構成される。 As shown in FIG. 2, the cutting edge 3 is composed of a ridge line portion (crossed ridge line portion) of the tool substrate 1 and a portion of the hard coating 2 coated on the ridge line portion.

図1に示すように、工具基体1は、上述した切削工具10の形状と同じ形状を有する。工具基体1は、周期律表の4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種の硬質相と、Ni,CoまたはNi−Co合金と、を有する焼結合金製である。工具基体1は、前記硬質相と、Ni,CoまたはNi−Co合金と、を主成分として構成される。本実施形態では工具基体1が、WC基の超硬合金製である。なお工具基体1は、例えばTiC基またはTi(C,N)基等のサーメット製でもよい。 As shown in FIG. 1, the tool base 1 has the same shape as the cutting tool 10 described above. The tool substrate 1 has a carbide having a carbide of a group 4a, 5a, 6a metal in the periodic table, a nitride, and at least one hard phase in these mutual solid solutions, and a Ni, Co or Ni—Co alloy. It is made of bond metal. The tool base 1 is composed mainly of the hard phase and a Ni, Co or Ni—Co alloy. In this embodiment, the tool base 1 is made of a WC-based cemented carbide. The tool base 1 may be made of a cermet such as a TiC group or a Ti (C, N) group.

後述するレーザピーニング処理を施すことにより、工具基体1の表層のうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分の残留応力は、−2.0GPa以下とされ、本実施形態では−2.5GPa以下とされる。具体的に、レーザ照射後の切削工具10は、図1および図2において、工具基体1の表層のうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分に相当する範囲Aの残留応力が、−2.0GPa以下であり、本実施形態では−2.5GPa以下である。
なお、本実施形態でいう「工具基体1の表層」とは、工具基体1のうち、工具基体1の表面(外面)から少なくとも1μmの表層部分を指す。
By performing the laser peening treatment described later, the residual stress of the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 in the surface layer of the tool substrate 1 is set to -2.0 GPa or less, and in the present embodiment, it is -2.5 GPa. It is said to be as follows. Specifically, in FIGS. 1 and 2, the cutting tool 10 after laser irradiation has a residual stress in the range A corresponding to the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 in the surface layer of the tool substrate 1. It is 2.0 GPa or less, and in this embodiment, it is −2.5 GPa or less.
The “surface layer of the tool base 1” in the present embodiment refers to a surface layer portion of the tool base 1 that is at least 1 μm from the surface (outer surface) of the tool base 1.

また、上記「切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分に相当する範囲A」は、後述するレーザピーニング工程において短パルスレーザが照射される部分であることから、「照射部」と言い換えてもよい。
また本実施形態において、上記「切れ刃3と隣接する部分」とは、すくい面5のうち切れ刃3から少なくとも200μmの範囲Aである。なお上記「切れ刃3と隣接する部分」は、すくい面5のうち切れ刃3から500μm以下の範囲Aであることが好ましい。
Further, the above-mentioned "range A corresponding to the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3" is a portion irradiated with the short pulse laser in the laser peening step described later, and thus is paraphrased as an "irradiating portion". May be good.
Further, in the present embodiment, the above-mentioned "portion adjacent to the cutting edge 3" is a range A of at least 200 μm from the cutting edge 3 in the rake face 5. The "portion adjacent to the cutting edge 3" is preferably a range A of the rake face 5 within 500 μm from the cutting edge 3.

図2に示すように、硬質被膜2は、化学蒸着法または物理蒸着法により、工具基体1の表面(外面)のうち少なくとも一部に成膜される。硬質被膜2は、工具基体1の表面のうち、少なくとも切れ刃3を含む領域に配置される。本実施形態では硬質被膜2が、少なくとも切れ刃3、すくい面5および逃げ面6に配置される。なお硬質被膜2は、工具基体1の外面全体に成膜されていてもよい。 As shown in FIG. 2, the hard coating film 2 is formed on at least a part of the surface (outer surface) of the tool substrate 1 by a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method. The hard coating 2 is arranged on the surface of the tool substrate 1 in a region including at least the cutting edge 3. In this embodiment, the hard coating 2 is arranged on at least the cutting edge 3, the rake face 5, and the flank surface 6. The hard coating film 2 may be formed on the entire outer surface of the tool substrate 1.

硬質被膜2は、全体の膜厚が1μm以上30μm以下である。硬質被膜2は、単層または複層で構成される。本実施形態では硬質被膜2が、工具基体1の表面に積層される複数の層により構成される。硬質被膜2は、工具基体1の表面上に位置する第1層2aと、第1層2a上に位置する第2層2bと、を有する。なお硬質被膜2は、第2層2b上に位置する図示しない第3層を有していてもよい。また硬質被膜2は、4つ以上の層により構成されてもよい。硬質被膜2が有する複数の層のうち、最も膜厚が厚い層は、第1層2aである。硬質被膜2が単層の場合、硬質被膜2は、第1層2aを有する。つまり硬質被膜2は、少なくとも第1層2aを有する。 The overall film thickness of the hard coating 2 is 1 μm or more and 30 μm or less. The hard coating 2 is composed of a single layer or a plurality of layers. In the present embodiment, the hard coating 2 is composed of a plurality of layers laminated on the surface of the tool substrate 1. The hard coating 2 has a first layer 2a located on the surface of the tool substrate 1 and a second layer 2b located on the first layer 2a. The hard coating 2 may have a third layer (not shown) located on the second layer 2b. Further, the hard coating 2 may be composed of four or more layers. Of the plurality of layers of the hard coating 2, the thickest layer is the first layer 2a. When the hard coating 2 is a single layer, the hard coating 2 has a first layer 2a. That is, the hard coating 2 has at least the first layer 2a.

第1層2aは、炭窒化チタン(TiCN)層である。炭窒化チタン層2aの膜厚は、1μm以上10μm以下である。炭窒化チタン層2aは、工具基体1の表面上に、直接的にまたは図示しない中間層を挟んで間接的に、配置される。炭窒化チタン層2aは、例えば化学気相成長法(CVD法)によって成膜される。 The first layer 2a is a titanium nitride (TiCN) layer. The film thickness of the titanium carbonitride layer 2a is 1 μm or more and 10 μm or less. The titanium nitride layer 2a is arranged directly on the surface of the tool substrate 1 or indirectly with an intermediate layer (not shown) interposed therebetween. The titanium nitride layer 2a is formed by, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method).

炭窒化チタン層2aは、炭窒化チタン層2aのうち少なくとも最表層つまり最表面を含む層の組成が、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、原子比であるX値が0.4以上0.6以下であり、本実施形態では、X値が0.5以上0.6以下である。
なお、本実施形態でいう「炭窒化チタン層2aの最表層」とは、炭窒化チタン層2aのうち、膜厚方向において炭窒化チタン層2aの最表面から少なくとも1μmの表層部分を指す。
The titanium nitride layer 2a has an X value which is an atomic ratio when the composition of at least the outermost layer, that is, the layer including the outermost surface of the titanium nitride layer 2a is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). Is 0.4 or more and 0.6 or less, and in the present embodiment, the X value is 0.5 or more and 0.6 or less.
The "outermost surface layer of the titanium nitride layer 2a" in the present embodiment refers to a surface layer portion of the titanium nitride layer 2a at least 1 μm from the outermost surface of the titanium nitride layer 2a in the film thickness direction.

炭窒化チタン層2aは、第1炭窒化チタン層を有する。第1炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、X値が0.4以上0.6以下を満足する。第1炭窒化チタン層は、従来の切削工具に用いられる炭窒化チタン層に比べて、Nの割合が大きいことから、N−rich TiCN層と言い換えてもよい。本実施形態では炭窒化チタン層2aが、第1炭窒化チタン層の単層により構成される。このため炭窒化チタン層2aは、第1炭窒化チタン層2aと言い換えてもよい。 The titanium nitride layer 2a has a first titanium nitride layer. The first titanium nitride layer satisfies an X value of 0.4 or more and 0.6 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). Since the first titanium nitride layer has a larger proportion of N than the titanium carbonitride layer used in conventional cutting tools, it may be paraphrased as an N-rich TiCN layer. In the present embodiment, the titanium nitride layer 2a is composed of a single layer of the first titanium nitride layer. Therefore, the titanium nitride layer 2a may be rephrased as the first titanium nitride layer 2a.

後述するレーザピーニング処理を施すことにより、炭窒化チタン層2aのうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分の最表層の残留応力は、−1.5GPa以下とされ、本実施形態では−2.0GPa以下とされる。具体的に、レーザ照射後の切削工具10は、図1および図2において、炭窒化チタン層2aのうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分に相当する範囲A(つまり照射部)の最表層の残留応力が、−1.5GPa以下であり、本実施形態では−2.0GPa以下である。
具体的には、炭窒化チタン層2aのうち範囲Aに位置する部分全体(最表層を含む膜厚方向における全域)の残留応力が、−1.5GPa以下であり、本実施形態では−2.0GPa以下である。
By performing the laser peening treatment described later, the residual stress of the outermost layer of the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 of the titanium nitride layer 2a is set to −1.5 GPa or less, and in the present embodiment, it is −. It is set to 2.0 GPa or less. Specifically, the cutting tool 10 after laser irradiation has a range A (that is, an irradiation portion) corresponding to the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 in the titanium nitride layer 2a in FIGS. 1 and 2. The residual stress of the outermost layer is −1.5 GPa or less, and in this embodiment, it is −2.0 GPa or less.
Specifically, the residual stress of the entire portion of the titanium nitride layer 2a located in the range A (the entire area in the film thickness direction including the outermost layer) is −1.5 GPa or less, and in the present embodiment, −2. It is 0 GPa or less.

炭窒化チタン層2aは、少なくとも、切れ刃3の刃長方向の一部およびすくい面5の前記一部に接続する部分に配置される。詳しくは、炭窒化チタン層2aは、少なくとも、切れ刃3(の直線刃部3b)の境界予定部およびすくい面5の前記境界予定部に接続する部分に配置される。炭窒化チタン層2aは、少なくとも、切れ刃3の刃長方向において1mm以上にわたって配置される。本実施形態では炭窒化チタン層2aが、切れ刃3の刃長方向の全域(全長)およびすくい面5の切れ刃3全域に接続する部分に配置される。 The titanium nitride layer 2a is arranged at least in a part of the cutting edge 3 in the blade length direction and a part of the rake face 5 connected to the part. Specifically, the titanium nitride layer 2a is arranged at least at a portion connected to the planned boundary portion of the cutting edge 3 (straight blade portion 3b) and the planned boundary portion of the rake face 5. The titanium nitride layer 2a is arranged over at least 1 mm in the blade length direction of the cutting edge 3. In the present embodiment, the titanium nitride layer 2a is arranged at a portion connected to the entire area (overall length) of the cutting edge 3 in the blade length direction and the entire area of the cutting edge 3 of the rake face 5.

第2層2bは、第1層2aつまり炭窒化チタン層2aの表面(外面)上に、直接的にまたは図示しない中間層を挟んで間接的に、配置される。第2層2bは、周期律表の4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、Siの炭化物、窒化物、Alの酸化物、窒化物、およびこれらの相互固溶体、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素などにより構成される。第2層2bは、例えばAl層やTiN層等である。また、第2層2bがAl層であり、図示しない第3層がTiN層であってもよい。Al層が設けられることによって、すくい面5および切れ刃3の耐熱性および耐摩耗性が向上する。TiN層が設けられることによって、切削工具10の外観上の美観が高められ、また、切削工具10が使用に供されたか否か、つまり使用済みか未使用かの識別性を容易に付与することができる。 The second layer 2b is arranged directly on the surface (outer surface) of the first layer 2a, that is, the titanium nitride layer 2a, or indirectly with an intermediate layer (not shown) interposed therebetween. The second layer 2b contains carbides, nitrides, oxides, borides, carbides of Si, nitrides, oxides of Al, nitrides, and mutual solid solutions thereof of the metals of groups 4a, 5a, and 6a in the periodic table. It is composed of diamond, cubic boron nitride, etc. The second layer 2b is, for example, an Al 2 O 3 layer, a TiN layer, or the like. Further, the second layer 2b may be an Al 2 O 3 layer, and the third layer (not shown) may be a TiN layer. By providing the Al 2 O 3 layer, the heat resistance and wear resistance of the rake face 5 and the cutting edge 3 are improved. By providing the TiN layer, the appearance of the cutting tool 10 is enhanced, and it is easy to distinguish whether the cutting tool 10 has been used or not, that is, whether it has been used or not. Can be done.

図2に示す例では、第2層2bのうち後述するパルスレーザによるレーザピーニング処理が施された部分が消失している。パルスレーザは、傾斜部5bの径方向外端部、ランド部5aおよび切れ刃3にわたって照射される。このため第2層2bは、傾斜部5bの径方向外端部、ランド部5aおよび切れ刃3以外の部分に配置される。なお第2層2bは、パルスレーザ照射後において、傾斜部5bの径方向外端部、ランド部5aおよび切れ刃3に残存していてもよい。 In the example shown in FIG. 2, the portion of the second layer 2b that has been subjected to the laser peening process by the pulse laser described later disappears. The pulse laser is irradiated over the radial outer end portion of the inclined portion 5b, the land portion 5a, and the cutting edge 3. Therefore, the second layer 2b is arranged at a portion other than the radial outer end portion of the inclined portion 5b, the land portion 5a, and the cutting edge 3. The second layer 2b may remain on the radial outer end portion of the inclined portion 5b, the land portion 5a, and the cutting edge 3 after the pulse laser irradiation.

次に、切削工具10の製造方法について説明する。
特に図示しないが、本実施形態の切削工具10の製造方法は、焼結工程と、成膜工程と、レーザピーニング工程と、を含む。
Next, a method of manufacturing the cutting tool 10 will be described.
Although not particularly shown, the method for manufacturing the cutting tool 10 of the present embodiment includes a sintering step, a film forming step, and a laser peeling step.

焼結工程では、工具基体1の形状とされた圧粉体、つまり工具基体1の製造過程において圧粉成形される中間成形体を、焼結する。本実施形態では、圧粉体は板状であり、具体的には多角形板状である。 In the sintering step, the green compact in the shape of the tool base 1, that is, the intermediate compact formed by the green compact in the manufacturing process of the tool base 1 is sintered. In the present embodiment, the green compact is plate-shaped, specifically polygonal plate-shaped.

成膜工程では、焼結した工具基体1の表面(外面)上に、硬質被膜2を成膜する。つまり成膜工程では、工具基体1の表面上に、少なくとも炭窒化チタン層2aを有する硬質被膜2を成膜する。本実施形態では、工具基体1の表面上に、直接的にまたは図示しない中間層を挟んで間接的に、炭窒化チタン層(第1層)2aを成膜し、炭窒化チタン層2a上に、直接的にまたは図示しない中間層を挟んで間接的に、Al層(第2層)2bを成膜し、Al層上に、直接的にまたは中間層を挟んで間接的に、図示しないTiN層(第3層)を成膜する。なお工具基体1の表面上に、炭窒化チタン層2a、Al層2bおよびTiN層を含む4つ以上の層で構成される硬質被膜2を成膜してもよい。 In the film forming step, the hard coating film 2 is formed on the surface (outer surface) of the sintered tool substrate 1. That is, in the film forming step, a hard coating film 2 having at least the titanium nitride layer 2a is formed on the surface of the tool substrate 1. In the present embodiment, the titanium nitride layer (first layer) 2a is formed directly on the surface of the tool substrate 1 or indirectly with an intermediate layer (not shown) sandwiched therein, and is formed on the titanium nitride layer 2a. , Directly or indirectly across an intermediate layer (not shown ), a film of Al 2 O 3 layer (second layer) 2b is formed, and directly or indirectly across an intermediate layer on the Al 2 O 3 layer. Therefore, a TiN layer (third layer) (not shown) is formed. Note on the surface of the tool substrate 1, of titanium carbonitride layer 2a, may be formed of composed hard film 2 with four or more layers including the Al 2 O 3 layer 2b and TiN layer.

レーザピーニング工程では、硬質被膜2上に、パルス幅が10ps(ピコ秒)以下のパルスレーザを照射してレーザピーニング処理を施す。具体的に、レーザピーニング工程では、すくい面5および切れ刃3に対して、上記パルスレーザを照射する。図2に示すように、本実施形態では、傾斜部5bの径方向外端部、ランド部5aおよび切れ刃3にわたる範囲A(照射部)に、上記パルスレーザを照射する。パルスレーザのパルス幅を10ps以下とする理由は、ワークへの熱影響をなくしつつレーザのピークパワー密度を高めて、強い衝撃により、硬質被膜2および工具基体1の表層に高い圧縮残留応力を付与するためである。 In the laser peening step, a pulse laser having a pulse width of 10 ps (picoseconds) or less is irradiated on the hard film 2 to perform a laser peening process. Specifically, in the laser peening step, the rake face 5 and the cutting edge 3 are irradiated with the pulse laser. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the pulse laser is irradiated to the radial outer end portion of the inclined portion 5b, the land portion 5a, and the range A (irradiation portion) extending over the cutting edge 3. The reason why the pulse width of the pulse laser is set to 10 ps or less is that the peak power density of the laser is increased while eliminating the thermal influence on the work, and a high compressive residual stress is applied to the surface layer of the hard coating 2 and the tool substrate 1 by a strong impact. To do.

詳しくは、上記範囲Aに、図示しないガルバノスキャナとfθレンズを用いてレーザビームをハッチング走査する。このときの処理雰囲気は、大気中または任意のガス中とする。任意のガスとは、例えば酸化を抑える不活性ガス等である。レーザビームは、パルス幅が10ps以下の短パルスレーザであり、ピークパワー密度が5TW/cm以上となるよう、パルス幅、パルスエネルギーを適宜変更することで調整したものを用いる。なお、ピークパワー密度は、パルスエネルギー/(パルス幅×スポット面積)で計算される値である。また、パルスレーザのワーク(切削工具10)表面におけるスポット直径は、例えば30μm以下である。なおパルスレーザのワーク表面におけるスポット同士は、互いにオーバーラップさせなくてもよいし、互いにオーバーラップさせてもよい。 Specifically, the laser beam is hatch-scanned in the above range A using a galvano scanner (not shown) and an fθ lens. The processing atmosphere at this time is in the atmosphere or in any gas. The arbitrary gas is, for example, an inert gas that suppresses oxidation. The laser beam is a short pulse laser having a pulse width of 10 ps or less, and is adjusted by appropriately changing the pulse width and pulse energy so that the peak power density is 5 TW / cm 2 or more. The peak power density is a value calculated by pulse energy / (pulse width × spot area). The spot diameter on the surface of the work (cutting tool 10) of the pulse laser is, for example, 30 μm or less. The spots on the work surface of the pulse laser may not overlap each other or may overlap each other.

レーザピーニング処理によって、炭窒化チタン層2aのうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分(範囲Aつまり照射部。以下同様)の最表層の残留応力が、−1.5GPa以下となり、工具基体1の表層のうち切れ刃3部分および切れ刃3と隣接する部分の残留応力が、−2.0GPa以下となる。本実施形態では、炭窒化チタン層2aのうち照射部の最表層の残留応力が、−2.0GPa以下となり、工具基体1の表層のうち照射部の残留応力が、−2.5GPa以下となる。 By the laser peening treatment, the residual stress of the outermost layer of the titanium nitride layer 2a of the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 (range A, that is, the irradiation portion; the same applies hereinafter) becomes -1.5 GPa or less, and the tool The residual stress of the cutting edge 3 portion and the portion adjacent to the cutting edge 3 in the surface layer of the substrate 1 is −2.0 GPa or less. In the present embodiment, the residual stress of the outermost surface layer of the irradiation portion of the titanium nitride layer 2a is -2.0 GPa or less, and the residual stress of the irradiation portion of the surface layer of the tool substrate 1 is -2.5 GPa or less. ..

このレーザ照射により、照射部(範囲A)のAl層(第2層)2bおよび図示しないTiN層(第3層)については、除去されてもよいし、除去されなくてもよい。なお除去される場合には、硬質被膜2の耐溶着性や耐摩耗性が低下する可能性があるため、レーザ照射は、図1に示すように切れ刃3近傍の範囲Aのみとすることが好ましい。言い換えると、切れ刃3近傍の範囲AにおいてAl層2bおよびTiN層が除去されても、耐溶着性や耐摩耗性への影響は小さく抑えられる。 By this laser irradiation, the Al 2 O 3 layer (second layer) 2b and the TiN layer (third layer) (not shown) of the irradiation unit (range A) may or may not be removed. If it is removed, the welding resistance and wear resistance of the hard coating 2 may decrease. Therefore, laser irradiation should be limited to the range A near the cutting edge 3 as shown in FIG. preferable. In other words, even if the Al 2 O 3 layer 2b and the TiN layer are removed in the range A in the vicinity of the cutting edge 3, the influence on the welding resistance and the wear resistance is suppressed to be small.

以上説明した本実施形態の切削工具10によれば、下記の作用効果を奏する。
すなわち、本願の発明者は、硬質被膜2とレーザピーニング技術の関連について鋭意研究した結果、炭窒化チタン層2aが、組成式Ti(C1−X)で表した場合のX値が0.4〜0.6を満足する最表層を有するとき、つまり従来品に比べて高窒素原子比の炭窒化チタン層2aが硬質被膜2中に存在するときに、炭窒化チタン層2aがレーザピーニング時の塑性変形に追随できることを発見した。これにより、切れ刃3近傍にレーザピーニング処理を施したときに、工具基体1の表面に硬質被膜2を残しながら、炭窒化チタン層2aに−1.5GPa以下、工具基体1の表層に−2.0GPa以下の大きな圧縮残留応力を付与することが可能となった。
According to the cutting tool 10 of the present embodiment described above, the following effects are obtained.
That is, as a result of diligent research on the relationship between the hard coating 2 and the laser peening technology, the inventor of the present application has an X value of 0 when the titanium nitride layer 2a is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). When the outermost layer satisfying .4 to 0.6 is provided, that is, when the titanium nitride layer 2a having a higher nitrogen atom ratio than that of the conventional product is present in the hard coating 2, the titanium nitride layer 2a is laser peened. It was discovered that it can follow the plastic deformation of time. As a result, when the laser peening treatment is applied to the vicinity of the cutting edge 3, the titanium nitride layer 2a is −1.5 GPa or less and the surface layer of the tool substrate 1 is −2 while leaving the hard coating 2 on the surface of the tool substrate 1. It has become possible to apply a large compressive residual stress of .0 GPa or less.

具体的に、上記X値が0.4よりも小さいと、レーザ照射により炭窒化チタン層2aがアブレーション加工されやすくなり、炭窒化チタン層2aが消失したり、目減りする(薄くなる)ことで、硬質被膜2の耐摩耗性が低下するおそれがある。
また上記X値が0.6を超えると、レーザ照射時に炭窒化チタン層2aが工具基体1の瞬間的な塑性変形に追随できなくなり、硬質被膜2の剥離や水平クラックが生じて、所期する圧縮残留応力を付与できないおそれがある。
Specifically, when the X value is smaller than 0.4, the titanium nitride layer 2a is likely to be ablated by laser irradiation, and the titanium nitride layer 2a disappears or is reduced (thinned). The wear resistance of the hard coating 2 may decrease.
If the X value exceeds 0.6, the titanium nitride layer 2a cannot follow the momentary plastic deformation of the tool substrate 1 during laser irradiation, and the hard coating 2 is peeled off or horizontal cracks occur, which is expected. It may not be possible to apply compressive residual stress.

本実施形態によれば、レーザピーニング処理時の硬質被膜2の剥離や水平クラックを抑制でき、かつ、レーザ照射後においても炭窒化チタン層2aを安定して残存させて、炭窒化チタン層2aの膜厚を大きく確保できる。レーザピーニングによって硬質被膜2および工具基体1に安定して高い圧縮残留応力を付与することができ、これにより切れ刃3の耐欠損性を向上できる。 According to this embodiment, peeling and horizontal cracks of the hard film 2 during the laser peening treatment can be suppressed, and the titanium nitride layer 2a remains stably even after laser irradiation, so that the titanium nitride layer 2a can be formed. A large film thickness can be secured. Laser peening can stably apply high compressive residual stress to the hard coating 2 and the tool substrate 1, thereby improving the fracture resistance of the cutting edge 3.

なお、炭窒化チタン層2aの膜厚が1μm以上であることにより、硬質被膜2の耐摩耗性が安定して高められる。また、炭窒化チタン層2aの膜厚が10μm以下であることにより、切れ刃3の耐チッピング性が良好に維持される。 When the film thickness of the titanium nitride layer 2a is 1 μm or more, the wear resistance of the hard coating 2 is stably enhanced. Further, when the film thickness of the titanium nitride layer 2a is 10 μm or less, the chipping resistance of the cutting edge 3 is maintained well.

また本実施形態では、炭窒化チタン層2aが、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、X値が0.4以上0.6以下を満足する第1炭窒化チタン層のみの単層で構成される。
この場合、炭窒化チタン層2aにより上述した優れた作用効果が得られつつ、炭窒化チタン層2aの構成を簡素化でき、切削工具10の製造が容易となる。
Further, in the present embodiment, when the titanium nitride layer 2a is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the first titanium nitride layer satisfying an X value of 0.4 or more and 0.6 or less. Consists of only a single layer.
In this case, the titanium nitride layer 2a can simplify the configuration of the titanium nitride layer 2a while obtaining the above-mentioned excellent effects, and the cutting tool 10 can be easily manufactured.

また本実施形態では、すくい面5のうち切れ刃3から少なくとも200μmの範囲Aにおいて、炭窒化チタン層2aの最表層の残留応力が−1.5GPa以下であり、工具基体1の表層の残留応力が−2.0GPa以下である。
一般に切削工具は、切削により、すくい面のうち(未使用の初期位置の)切れ刃から200μmの範囲まで摩耗したときに、工具寿命に至ったと判断される場合が多い。本実施形態の上記構成によれば、工具寿命に至るまで、切れ刃3近傍の耐欠損性を安定して高めることができる。
Further, in the present embodiment, the residual stress of the outermost surface layer of the titanium nitride layer 2a is −1.5 GPa or less in the range A of at least 200 μm from the cutting edge 3 of the rake face 5, and the residual stress of the surface layer of the tool substrate 1 is formed. Is -2.0 GPa or less.
In general, a cutting tool is often judged to have reached the end of its tool life when it is worn to a range of 200 μm from the cutting edge (at the unused initial position) on the rake face by cutting. According to the above configuration of the present embodiment, the fracture resistance in the vicinity of the cutting edge 3 can be stably increased until the tool life is reached.

また、上記範囲A(つまり照射部)がすくい面5のうち切れ刃3から500μm以下である場合には、レーザピーニング処理により、硬質被膜2のうち炭窒化チタン層(第1層)2a以外のAl層(第2層)2bやTiN層(第3層)が除去されたとしても、すくい面5の耐溶着性や耐摩耗性が良好に維持される。 Further, when the range A (that is, the irradiation portion) is 500 μm or less from the cutting edge 3 of the rake face 5, the hard coating 2 other than the titanium nitride layer (first layer) 2a is subjected to laser peening treatment. Even if the Al 2 O 3 layer (second layer) 2b and the TiN layer (third layer) are removed, the welding resistance and wear resistance of the rake face 5 are maintained well.

また本実施形態では、炭窒化チタン層2aが、少なくとも、切れ刃3の一部およびすくい面5の前記一部に接続する部分に配置される。
この場合、切れ刃3近傍のうち特に耐欠損性を高めたい箇所に炭窒化チタン層2aを配置することで、レーザピーニング処理する範囲を小さく抑えて切削工具10の生産性を高めつつ、上述の作用効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the titanium nitride layer 2a is arranged at least in a portion connected to a part of the cutting edge 3 and the part of the rake face 5.
In this case, by arranging the titanium nitride layer 2a in the vicinity of the cutting edge 3 where the fracture resistance is particularly desired to be improved, the range to be subjected to the laser peening process is suppressed to a small size and the productivity of the cutting tool 10 is increased, while the above-mentioned description is performed. The action effect can be obtained.

また本実施形態では、炭窒化チタン層2aが、少なくとも、切れ刃3の境界予定部およびすくい面5の前記境界予定部に接続する部分に配置される。
この場合、切れ刃3近傍のうち特に耐欠損性を高める必要がある境界予定部近傍に炭窒化チタン層2aを配置することで、レーザピーニング処理する範囲を小さく抑えて切削工具10の生産性を高めつつ、上述の作用効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the titanium nitride layer 2a is arranged at least in a portion connected to the planned boundary portion of the cutting edge 3 and the planned boundary portion of the rake face 5.
In this case, by arranging the titanium nitride layer 2a in the vicinity of the planned boundary portion where it is necessary to particularly improve the fracture resistance among the vicinity of the cutting edge 3, the range of laser peening processing can be suppressed to a small size and the productivity of the cutting tool 10 can be improved. While enhancing, the above-mentioned action and effect can be obtained.

また本実施形態では、炭窒化チタン層2aは、その最表層の組成が、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、X値が0.5以上0.6以下であり、炭窒化チタン層2aのうち照射部(範囲A)の最表層の残留応力が、−2.0GPa以下であり、工具基体1の表層のうち照射部(範囲A)の残留応力が、−2.5GPa以下である。
この場合、切れ刃3近傍にレーザピーニング処理を施したときに、炭窒化チタン層2aのアブレーション加工、剥離および水平クラック等をより安定して抑制でき、工具基体1の表面に硬質被膜2を安定して残存させつつ、炭窒化チタン層2aに−2.0GPa以下、工具基体1の表層に−2.5GPa以下とより大きな圧縮残留応力を付与できる。
Further, in the present embodiment, the titanium nitride layer 2a has an X value of 0.5 or more and 0.6 or less when the composition of the outermost layer thereof is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The residual stress of the outermost surface layer of the irradiation portion (range A) of the titanium nitride layer 2a is -2.0 GPa or less, and the residual stress of the irradiation portion (range A) of the surface layer of the tool substrate 1 is -2. It is less than .5 GPa.
In this case, when the laser peening treatment is applied to the vicinity of the cutting edge 3, the ablation processing, peeling, horizontal cracks, etc. of the titanium nitride layer 2a can be suppressed more stably, and the hard coating 2 is stabilized on the surface of the tool substrate 1. It is possible to apply a larger compressive residual stress of −2.0 GPa or less to the titanium nitride layer 2a and −2.5 GPa or less to the surface layer of the tool substrate 1 while retaining the stress.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration can be changed without departing from the spirit of the present invention, for example, as described below.

前述の実施形態では、炭窒化チタン層2aが、第1炭窒化チタン層の単層により構成される例を挙げたが、これに限らない。
特に図示しないが、前述の実施形態の第1変形例として、炭窒化チタン層2aは、第1炭窒化チタン層と、第1炭窒化チタン層と膜厚方向に重なる第2炭窒化チタン層と、を有していてもよい。第1炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、X値が0.4以上0.6以下を満足する。第2炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、X値が0.6以上0.8以下を満足する。第2炭窒化チタン層は、第1炭窒化チタン層に比べてNの割合が小さいことから、N−poor TiCN層と言い換えてもよい。
第1変形例において、第1炭窒化チタン層は、炭窒化チタン層2aの最表層に位置し、膜厚が1μm以上である。炭窒化チタン層2a全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層の膜厚の割合は、25%以上である。
In the above-described embodiment, the example in which the titanium nitride layer 2a is composed of a single layer of the first titanium nitride layer has been given, but the present invention is not limited to this.
Although not particularly shown, as a first modification of the above-described embodiment, the titanium nitride layer 2a includes a first titanium nitride layer and a second titanium nitride layer that overlaps the first titanium nitride layer in the film thickness direction. , May have. The first titanium nitride layer satisfies an X value of 0.4 or more and 0.6 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). The second titanium nitride layer satisfies an X value of 0.6 or more and 0.8 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X). Since the ratio of N in the second titanium nitride layer is smaller than that in the first titanium nitride layer, it may be paraphrased as an N-pore TiCN layer.
In the first modification, the first titanium nitride layer is located on the outermost surface of the titanium carbonitride layer 2a and has a film thickness of 1 μm or more. The ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium carbonitride layer 2a is 25% or more.

レーザピーニング処理時の硬質被膜2の剥離や水平クラックを抑制する目的においては、炭窒化チタン層2aが第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)のみの単層であっても優れた効果が得られるが、上述した第1変形例のように、上層にレーザ衝撃耐性の高い第1炭窒化チタン層を配置し、下層に耐摩耗性の高い第2炭窒化チタン層(N−poor TiCN層)を配置した2層(複層)構造とすることにより、炭窒化チタン層2a全体としての耐摩耗性がより向上する。なお炭窒化チタン層2aは、3層以上の複層で構成されてもよい。 For the purpose of suppressing peeling and horizontal cracking of the hard coating 2 during the laser peening treatment, even if the titanium nitride layer 2a is a single layer containing only the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer), an excellent effect is obtained. However, as in the first modification described above, the first titanium nitride layer having high laser impact resistance is arranged in the upper layer, and the second titanium nitride layer (N-pore TiCN) having high wear resistance is arranged in the lower layer. By forming a two-layer (multi-layer) structure in which the layers) are arranged, the wear resistance of the titanium nitride layer 2a as a whole is further improved. The titanium nitride layer 2a may be composed of three or more layers.

また第1変形例では、第1炭窒化チタン層の膜厚を1μm以上とし、炭窒化チタン層2a全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層の膜厚の割合を25%以上とすることで、レーザ照射による炭窒化チタン層2aの消失や目減りを安定して抑制できる。レーザ照射後においても炭窒化チタン層2aを安定して残存させることができ、炭窒化チタン層2aの膜厚を大きく確保することができる。また、上記割合を25%以上とすることで、レーザ照射時に、炭窒化チタン層2aを工具基体1の瞬間的な塑性変形に対してより追随させやすい。 Further, in the first modification, the film thickness of the first titanium nitride layer is 1 μm or more, and the ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium carbonitride layer 2a is 25% or more. Therefore, the disappearance and loss of the titanium nitride layer 2a due to laser irradiation can be stably suppressed. The titanium nitride layer 2a can be stably retained even after laser irradiation, and a large film thickness of the titanium nitride layer 2a can be secured. Further, by setting the above ratio to 25% or more, it is easier for the titanium nitride layer 2a to follow the momentary plastic deformation of the tool substrate 1 at the time of laser irradiation.

特に図示しないが、前述の実施形態の第2変形例として、炭窒化チタン層2aは、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、膜厚方向において最表層から工具基体1へ向かうに従いX値が変化してもよい。例えば、炭窒化チタン層2aは、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、膜厚方向において最表層から工具基体1へ向かうに従いX値が大きくなってもよい。
この場合、組成式Ti(C1−X)のX値の大きさが膜厚方向において変化することで、炭窒化チタン層2aを例えばグラデーション層とすることができる。グラデーション層とは、炭窒化チタン層2aのCとNの原子比の割合が、膜厚方向において徐々に変化する層である。上記構成によれば、炭窒化チタン層2aによって上述の作用効果が得られつつ、様々な切削工具10への要望に柔軟に対応可能である。
Although not particularly shown, as a second modification of the above-described embodiment, when the titanium nitride layer 2a is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the tool substrate 1 is formed from the outermost layer in the film thickness direction. The X value may change toward. For example, when the titanium nitride layer 2a is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the X value may increase from the outermost layer toward the tool substrate 1 in the film thickness direction.
In this case, the titanium carbonitride layer 2a can be made into, for example, a gradation layer by changing the magnitude of the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X) in the film thickness direction. The gradation layer is a layer in which the ratio of the atomic ratios of C and N of the titanium carbonitride layer 2a gradually changes in the film thickness direction. According to the above configuration, the titanium nitride layer 2a can flexibly meet the demands of various cutting tools 10 while obtaining the above-mentioned effects.

前述の実施形態では、切削工具10が刃先交換式バイトに用いられる例を挙げたが、これに限らない。切削工具10は、例えば、被削材に転削加工を施す刃先交換式ドリルや刃先交換式エンドミル等に用いられてもよい。
また、切削工具10が切削インサートである例を挙げたが、これに限らない。切削工具10は、例えばソリッドタイプのドリル、エンドミル、リーマおよびそれ以外の切削工具であってもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the cutting tool 10 is used for the cutting edge replaceable cutting tool has been given, but the present invention is not limited to this. The cutting tool 10 may be used, for example, in a cutting edge replaceable drill, a cutting edge replaceable end mill, or the like for rolling a work material.
Further, the example in which the cutting tool 10 is a cutting insert has been given, but the present invention is not limited to this. The cutting tool 10 may be, for example, a solid type drill, an end mill, a reamer, or other cutting tool.

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例およびなお書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。 In addition, each configuration (component) described in the above-described embodiments, modifications, and notes may be combined as long as it does not deviate from the gist of the present invention. It can be changed. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but is limited only to the scope of claims.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. However, the present invention is not limited to this embodiment.

本発明の実施例および比較例の各切削工具として、JIS規格のCNMG120408形状を有する切削インサートを用意した。各切削工具の工具基体1は、Co9.0質量%の組成を有するWC超硬合金製である。硬質被膜2の炭窒化チタン層2aは、各工具基体1の表面上にCVD法により膜厚(平均膜厚)5μmで成膜した。各切削工具の炭窒化チタン層2aは、組成式Ti(C1−X)で表した場合のX値を下記表1に示す通りとした。なお各切削工具の炭窒化チタン層2aは、単層である。反応ガスにはTiCl,N,CH,CHCN,H等を用い、それぞれの流量比を制御することによりX値を変更した。その後、炭窒化チタン層2a上に、CVD法によってα−Al層を膜厚2μm、TiN層を膜厚0.2μmで成膜した。 As each cutting tool of the examples and comparative examples of the present invention, a cutting insert having a JIS standard CNMG120408 shape was prepared. The tool base 1 of each cutting tool is made of WC cemented carbide having a composition of 9.0% by mass of Co. The titanium nitride layer 2a of the hard coating film 2 was formed on the surface of each tool substrate 1 by a CVD method to have a film thickness (average film thickness) of 5 μm. For the titanium nitride layer 2a of each cutting tool, the X value when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ) is as shown in Table 1 below. The titanium nitride layer 2a of each cutting tool is a single layer. TiCl 4 , N 2 , CH 4 , CH 3 CN, H 2, etc. were used as the reaction gas, and the X value was changed by controlling the flow rate ratio of each. Then, on the titanium carbonitride layer 2a, an α-Al 2 O 3 layer was formed with a film thickness of 2 μm and a TiN layer was formed with a film thickness of 0.2 μm by a CVD method.

次に、硬質被膜2表面から短パルスレーザを照射し、レーザピーニング処理を施した。レーザ条件は、レーザ波長1030nm、繰り返し周波数10kHz、パルス幅1ps、パルスエネルギー0.4mJにし、ビームプロファイルはガウシアン、ワーク表面でのスポット直径はφ30μmとした。ワークに圧縮残留応力が等方的に付与されるよう、レーザ照射パターンは正三角格子状にし、スポット中心間の距離は10μmとした。なお、いずれのサンプル(切削工具)も、レーザ照射した照射部のα−Al層およびTiN層は、剥離したりアブレーション加工されていた。 Next, a short pulse laser was irradiated from the surface of the hard coating 2 to perform laser peening treatment. The laser conditions were a laser wavelength of 1030 nm, a repetition frequency of 10 kHz, a pulse width of 1 ps, a pulse energy of 0.4 mJ, a beam profile of Gaussian, and a spot diameter of φ30 μm on the work surface. The laser irradiation pattern was made into a regular triangular lattice so that the compressive residual stress was applied isotropically to the work, and the distance between the spot centers was 10 μm. In each sample (cutting tool), the α-Al 2 O 3 layer and the TiN layer of the irradiated portion irradiated with the laser were peeled off or ablated.

レーザ照射後の炭窒化チタン層2aおよび工具基体1の表層について残留応力を測定した後、レーザ照射部の炭窒化チタン層2aの断面を観察し、レーザ照射後の膜厚とクラックの有無を記録した。なお、レーザ照射後の炭窒化チタン層2aの膜厚が薄いサンプルに関しては、炭窒化チタン層2aの残留応力を測定することができなかった。 After measuring the residual stress of the titanium nitride layer 2a and the surface layer of the tool substrate 1 after laser irradiation, observe the cross section of the titanium nitride layer 2a of the laser irradiation part and record the film thickness and the presence or absence of cracks after laser irradiation. bottom. The residual stress of the titanium nitride layer 2a could not be measured for the sample having a thin film thickness of the titanium nitride layer 2a after laser irradiation.

炭窒化チタン層2aの膜厚および原子比X値の算出については、硬質被膜2および工具基体1表面に対する垂直断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、エネルギー分散型X線分光法(EDS)を用いて測定した。
残留応力については、パルステック社製のX線残留応力測定装置を使用し、cosα法を用いて測定した。X線源にはCu管球を使用し、2θ=154°付近にあるWC(113)回折ピーク、および2θ=133°付近にあるTiCN(431)回折ピークを用いて、それぞれの残留応力を測定した。X線遮蔽板を用いて切れ刃3からすくい面5側に幅0.2mmのみを露出させ、レーザピーニング処理部のみの応力値になるように測定を行った。
Regarding the calculation of the film thickness and atomic ratio X value of the titanium carbonitide layer 2a, the vertical cross section with respect to the surface of the hard coating 2 and the tool substrate 1 is a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), and an energy dispersive type. It was measured using X-ray spectroscopy (EDS).
The residual stress was measured by using the X-ray residual stress measuring device manufactured by Pulstec Co., Ltd. and using the cosα method. A Cu tube is used as the X-ray source, and the residual stress is measured using the WC (113) diffraction peak near 2θ = 154 ° and the TiCN (431) diffraction peak near 2θ = 133 °. bottom. Using an X-ray shielding plate, only a width of 0.2 mm was exposed from the cutting edge 3 to the rake face 5 side, and measurement was performed so that the stress value was only the laser peening processing portion.

Figure 2021142610
Figure 2021142610

なお表1の判定の基準は、下記の通りである。
A:炭窒化チタン層2aの残留応力(TiCN残留応力)が−2.0GPa以下、かつ工具基体1の表層の残留応力(WC残留応力)が−2.5GPa以下であるもの。
B:炭窒化チタン層2aの残留応力(TiCN残留応力)が−1.5GPa以下、かつ工具基体1の表層の残留応力(WC残留応力)が−2.0GPa以下であるもの。
C:炭窒化チタン層2aの残留応力(TiCN残留応力)が−1.5GPaよりも大きいか、または、工具基体1の表層の残留応力(WC残留応力)が−2.0GPaよりも大きいもの。
The criteria for judgment in Table 1 are as follows.
A: The residual stress (TiCN residual stress) of the titanium nitride layer 2a is -2.0 GPa or less, and the residual stress (WC residual stress) of the surface layer of the tool substrate 1 is -2.5 GPa or less.
B: The residual stress (TiCN residual stress) of the titanium nitride layer 2a is -1.5 GPa or less, and the residual stress (WC residual stress) of the surface layer of the tool substrate 1 is -2.0 GPa or less.
C: The residual stress (TiCN residual stress) of the titanium nitride layer 2a is larger than -1.5 GPa, or the residual stress (WC residual stress) of the surface layer of the tool substrate 1 is larger than -2.0 GPa.

また図3は、表1に基づいて、炭窒化チタン層2aの組成式Ti(C1−X)のX値と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層2aおよび工具基体1の表層の各残留応力との関係を示すグラフである。
表1および図3に示すように、X値が0.4〜0.6の範囲である実施例1〜4は、A判定またはB判定となり、圧縮残留応力が顕著に高められていた。その中でも、X値が0.5〜0.6の範囲である実施例3、4はA判定であり、圧縮残留応力が特に顕著に高められることがわかった。
Further, FIG. 3 shows the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X ) of the titanium nitride layer 2a, the surface layer of the titanium nitride layer 2a after the laser peening treatment, and the surface layer of the tool substrate 1 based on Table 1. It is a graph which shows the relationship with each residual stress.
As shown in Table 1 and FIG. 3, in Examples 1 to 4 in which the X value was in the range of 0.4 to 0.6, the determination was A or B, and the compressive residual stress was remarkably increased. Among them, Examples 3 and 4 in which the X value is in the range of 0.5 to 0.6 were judged as A, and it was found that the compressive residual stress was particularly remarkably increased.

図4は、表1に基づいて、炭窒化チタン層2aの組成式Ti(C1−X)のX値と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層2aの膜厚との関係を示すグラフである。
図4に示すように、X値が0.4〜0.6の範囲(実施例1〜4)では、レーザ照射後においても炭窒化チタン層2aの膜厚が大きく確保され、つまり被膜の消失や目減りが抑制されることがわかった。
FIG. 4 shows the relationship between the X value of the composition formula Ti (C X N 1-X ) of the titanium nitride layer 2a and the film thickness of the titanium nitride layer 2a after the laser peening treatment, based on Table 1. It is a graph.
As shown in FIG. 4, in the range of the X value of 0.4 to 0.6 (Examples 1 to 4), a large film thickness of the titanium nitride layer 2a is secured even after laser irradiation, that is, the film disappears. It was found that the loss was suppressed.

図5は、実施例3の切削工具10のレーザピーニング処理後の切れ刃3近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。図5に示すように、実施例3では、レーザピーニング処理後においても炭窒化チタン層2aの消失や目減りが小さく抑えられており、炭窒化チタン層2aに剥離や水平クラックが生じていない。 FIG. 5 is an enlarged SEM image showing a cross section in the vicinity of the cutting edge 3 after the laser peening process of the cutting tool 10 of the third embodiment. As shown in FIG. 5, in the third embodiment, the disappearance and loss of the titanium nitride layer 2a are suppressed to be small even after the laser peening treatment, and the titanium nitride layer 2a is not peeled or horizontally cracked.

一方、表1および図3に示すように、X値が0.4〜0.6の範囲外である比較例1〜7は、すべてC判定となり、圧縮残留応力を所期する値まで高めることができなかった。具体的に、X値が0.4よりも小さい比較例1〜3については、炭窒化チタン層2aの金属結合性が高くなり、レーザ照射でアブレーション加工が起こりやすくなったため、被膜が加工除去されたものと考えられる。また、X値が0.6よりも大きい比較例4〜7については、炭窒化チタン層2aの共有結合性が高くなり、被膜の靭性が低下することで、レーザ照射時の工具基体1の塑性変形に追随できなくなったため、被膜に水平クラックが生じたと考えられる。 On the other hand, as shown in Table 1 and FIG. 3, all of Comparative Examples 1 to 7 in which the X value is out of the range of 0.4 to 0.6 are judged as C, and the compressive residual stress is increased to the desired value. I couldn't. Specifically, in Comparative Examples 1 to 3 in which the X value is smaller than 0.4, the metal bonding property of the titanium nitride layer 2a is high, and ablation processing is likely to occur by laser irradiation, so that the coating film is processed and removed. It is thought that it was. Further, in Comparative Examples 4 to 7 in which the X value is larger than 0.6, the covalent bond property of the titanium nitride layer 2a is increased and the toughness of the coating film is lowered, so that the plasticity of the tool substrate 1 at the time of laser irradiation is increased. It is probable that horizontal cracks occurred in the coating because it could not follow the deformation.

図6は、比較例6の切削工具のレーザピーニング処理後の切れ刃3近傍の断面を拡大して示すSEM画像である。図6に示すように、比較例6では、レーザピーニング処理後において炭窒化チタン層2aに水平クラックや剥離(界面クラック)が多数発生している。このようなクラックが生じると、被膜が目減りしたり被膜に圧縮残留応力が入りにくくなる。 FIG. 6 is an enlarged SEM image showing a cross section in the vicinity of the cutting edge 3 after the laser peening process of the cutting tool of Comparative Example 6. As shown in FIG. 6, in Comparative Example 6, a large number of horizontal cracks and peeling (interfacial cracks) occurred in the titanium nitride layer 2a after the laser peening treatment. When such cracks occur, the coating film is reduced and it becomes difficult for compressive residual stress to be applied to the coating film.

次に、切削工具10の炭窒化チタン層2aが2層構造の場合について、レーザピーニング処理による確認を行った。
本発明の実施例の各切削工具10として、JIS規格のCNMG120408形状を有する切削インサートを用意した。各切削工具10の工具基体1は、Co9.0質量%の組成を有するWC超硬合金製である。炭窒化チタン層2aは2層構造であり、CVD法により下記表2に示す各膜厚にて、工具基体1の表面上に、下層の第2炭窒化チタン層(N−poor TiCN層)と、上層の第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)とを成膜した。なお、第1炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)のX値を0.58とし、第2炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)のX値を0.7とした。その後、炭窒化チタン層2a上に、CVD法によってAl層を膜厚2μm、TiN層を膜厚0.2μmで成膜した。
Next, a case where the titanium nitride layer 2a of the cutting tool 10 had a two-layer structure was confirmed by a laser peening process.
As each cutting tool 10 of the embodiment of the present invention, a cutting insert having a JIS standard CNMG120408 shape was prepared. The tool base 1 of each cutting tool 10 is made of a WC cemented carbide having a composition of 9.0% by mass of Co. The titanium nitride layer 2a has a two-layer structure, and is formed by a CVD method with a lower second titanium nitride layer (N-pore TiCN layer) on the surface of the tool substrate 1 at each film thickness shown in Table 2 below. , A first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer) as an upper layer was formed. The first titanium nitride layer has an X value of composition formula Ti (C X N 1-X ) of 0.58, and the second titanium nitride layer has a composition formula Ti (C X N 1-X ). The X value was 0.7. Then, on the titanium carbonitride layer 2a, it was formed the Al 2 O 3 layer thickness 2 [mu] m, a TiN layer with a thickness of 0.2μm by CVD.

次に、硬質被膜2表面に対して短パルスレーザを照射し、レーザピーニング処理を施した。レーザ条件については、本実施例の上述のレーザ条件と同様とした。炭窒化チタン層2aの各膜厚の測定方法についても、上述と同様である。 Next, the surface of the hard coating 2 was irradiated with a short pulse laser and subjected to laser peening treatment. The laser conditions were the same as the above-mentioned laser conditions of this example. The method for measuring each film thickness of the titanium carbonitride layer 2a is the same as described above.

Figure 2021142610
Figure 2021142610

また図7は、表2に基づいて、第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)の膜厚と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層2a全体の膜残存率との関係を示すグラフである。図8は、表2に基づいて、炭窒化チタン層全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層(N−rich TiCN層)の膜厚の割合(X軸)と、レーザピーニング処理後の炭窒化チタン層全体の膜残存率(Y軸)との関係を示すグラフである。 Further, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer) and the film residual ratio of the entire titanium nitride layer 2a after the laser peening treatment, based on Table 2. Is. FIG. 8 shows the ratio (X-axis) of the film thickness of the first titanium nitride layer (N-rich TiCN layer) to the total film thickness of the titanium nitride layer and the carbon after the laser peening treatment, based on Table 2. It is a graph which shows the relationship with the film thickness residual ratio (Y axis) of the whole titanium nitride layer.

表2、図7および図8に示すように、第1炭窒化チタン層の膜厚が1μm未満であり、炭窒化チタン層2a全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層の膜厚の割合が25%未満である実施例5は、レーザ照射後に炭窒化チタン層2aが残存しにくい傾向があった。実施例6、7のように、炭窒化チタン層2aの最表層に位置する第1炭窒化チタン層の膜厚が1μm以上であり、炭窒化チタン層2a全体の膜厚に占める第1炭窒化チタン層の膜厚の割合が25%以上であると、レーザ照射後に炭窒化チタン層2aが安定して残存した。 As shown in Table 2, FIG. 7 and FIG. 8, the film thickness of the first titanium nitride layer is less than 1 μm, and the ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium nitride layer 2a. In Example 5 in which the ratio was less than 25%, the titanium nitride layer 2a tended to be less likely to remain after laser irradiation. As in Examples 6 and 7, the film thickness of the first titanium nitride layer located on the outermost surface of the titanium carbonitride layer 2a is 1 μm or more, and the first carbonitriding occupies the entire film thickness of the titanium carbonitride layer 2a. When the ratio of the film thickness of the titanium layer was 25% or more, the titanium nitride layer 2a remained stable after laser irradiation.

本発明の切削工具によれば、レーザピーニング処理時の硬質被膜の剥離や水平クラックを抑制でき、硬質被膜および工具基体に高い圧縮残留応力を付与することができ、これにより切れ刃の耐欠損性を向上できる。したがって、産業上の利用可能性を有する。 According to the cutting tool of the present invention, peeling and horizontal cracking of the hard coating during the laser peening process can be suppressed, and high compressive residual stress can be applied to the hard coating and the tool substrate, whereby the fracture resistance of the cutting edge can be suppressed. Can be improved. Therefore, it has industrial applicability.

1…工具基体、2…硬質被膜、2a…炭窒化チタン層、3…切れ刃、3a…コーナ刃部、3b…直線刃部、5…すくい面、10…切削工具、A…範囲 1 ... Tool base, 2 ... Hard coating, 2a ... Titanium nitride layer, 3 ... Cutting edge, 3a ... Corner blade, 3b ... Straight blade, 5 ... Scooping surface, 10 ... Cutting tool, A ... Range

Claims (8)

焼結合金製の工具基体と、
前記工具基体の表面上に配置される硬質被膜と、
前記工具基体の稜線部に形成され、前記硬質被膜のうち前記稜線部に位置する部分を含む切れ刃と、を備え、
前記硬質被膜は、全体の膜厚が1μm以上30μm以下であり、
前記硬質被膜は、膜厚が1μm以上10μm以下の炭窒化チタン層を有し、
前記炭窒化チタン層は、前記炭窒化チタン層のうち少なくとも最表層の組成が、
組成式Ti(C1−X
で表した場合に、原子比であるX値が0.4以上0.6以下であり、
前記炭窒化チタン層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の前記最表層の残留応力が、−1.5GPa以下であり、
前記工具基体の表層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の残留応力が、−2.0GPa以下である、
切削工具。
Tool base made of sintered alloy and
A hard coating placed on the surface of the tool substrate and
A cutting edge formed on the ridgeline portion of the tool substrate and including a portion of the hard coating portion located at the ridgeline portion is provided.
The overall film thickness of the hard coating is 1 μm or more and 30 μm or less.
The hard coating has a titanium carbonitride layer having a film thickness of 1 μm or more and 10 μm or less.
The titanium nitride layer has a composition of at least the outermost layer of the titanium nitride layers.
Composition formula Ti (C X N 1-X )
When represented by, the X value, which is the atomic ratio, is 0.4 or more and 0.6 or less.
The residual stress of the outermost layer of the titanium nitride layer at the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge is −1.5 GPa or less.
The residual stress of the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge in the surface layer of the tool substrate is −2.0 GPa or less.
Cutting tools.
前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、前記X値が0.4以上0.6以下を満足する第1炭窒化チタン層を有し、
前記炭窒化チタン層は、前記第1炭窒化チタン層の単層により構成される、
請求項1に記載の切削工具。
The titanium nitride layer has a first titanium nitride layer having an X value of 0.4 or more and 0.6 or less when represented by the composition formula Ti (C X N 1-X).
The titanium nitride layer is composed of a single layer of the first titanium nitride layer.
The cutting tool according to claim 1.
前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、
前記X値が0.4以上0.6以下を満足する第1炭窒化チタン層と、
前記X値が0.6以上0.8以下を満足し、前記第1炭窒化チタン層と膜厚方向に重なる第2炭窒化チタン層と、を有し、
前記第1炭窒化チタン層は、前記炭窒化チタン層の前記最表層に位置し、膜厚が1μm以上であり、
前記炭窒化チタン層全体の膜厚に占める前記第1炭窒化チタン層の膜厚の割合が、25%以上である、
請求項1に記載の切削工具。
The titanium nitride layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ).
A first titanium nitride layer satisfying the X value of 0.4 or more and 0.6 or less,
It has a second titanium nitride layer that satisfies the X value of 0.6 or more and 0.8 or less and overlaps with the first titanium nitride layer in the film thickness direction.
The first titanium nitride layer is located on the outermost surface layer of the titanium carbonitride layer and has a film thickness of 1 μm or more.
The ratio of the film thickness of the first titanium nitride layer to the total film thickness of the titanium carbonitride layer is 25% or more.
The cutting tool according to claim 1.
前記切れ刃に接続するすくい面を備え、
前記切れ刃と隣接する部分は、前記すくい面のうち前記切れ刃から少なくとも200μmの範囲である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の切削工具。
With a rake face to connect to the cutting edge
The portion adjacent to the cutting edge is at least 200 μm from the cutting edge in the rake face.
The cutting tool according to any one of claims 1 to 3.
前記炭窒化チタン層は、少なくとも、前記切れ刃の一部および前記すくい面の前記一部に接続する部分に配置される、
請求項4に記載の切削工具。
The titanium nitride layer is arranged at least in a portion of the cutting edge and a portion of the rake face connected to the portion.
The cutting tool according to claim 4.
前記切れ刃は、
凸曲線状のコーナ刃部と、
前記コーナ刃部と接続される直線状の直線刃部と、を有し、
前記直線刃部は、切削境界位置に予定される境界予定部を有し、
前記炭窒化チタン層は、少なくとも、前記切れ刃の前記境界予定部および前記すくい面の前記境界予定部に接続する部分に配置される、
請求項4または5に記載の切削工具。
The cutting edge is
Convex curved corner blade and
It has a linear straight blade portion connected to the corner blade portion, and has.
The straight blade portion has a planned boundary portion scheduled at a cutting boundary position, and has a planned boundary portion.
The titanium nitride layer is arranged at least in a portion of the cutting edge that connects to the planned boundary portion and the rake face.
The cutting tool according to claim 4 or 5.
前記炭窒化チタン層は、前記最表層の組成が、
組成式Ti(C1−X
で表した場合に、前記X値が0.5以上0.6以下であり、
前記炭窒化チタン層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の前記最表層の残留応力が、−2.0GPa以下であり、
前記工具基体の表層のうち前記切れ刃部分および前記切れ刃と隣接する部分の残留応力が、−2.5GPa以下である、
請求項1から6のいずれか1項に記載の切削工具。
The composition of the outermost layer of the titanium nitride layer is
Composition formula Ti (C X N 1-X )
When represented by, the X value is 0.5 or more and 0.6 or less.
The residual stress of the outermost layer of the titanium nitride layer at the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge is −2.0 GPa or less.
The residual stress of the cutting edge portion and the portion adjacent to the cutting edge in the surface layer of the tool substrate is −2.5 GPa or less.
The cutting tool according to any one of claims 1 to 6.
前記炭窒化チタン層は、組成式Ti(C1−X)で表した場合に、膜厚方向において前記最表層から前記工具基体へ向かうに従い前記X値が変化する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の切削工具。
When the titanium nitride layer is represented by the composition formula Ti (C X N 1-X ), the X value changes from the outermost layer toward the tool substrate in the film thickness direction.
The cutting tool according to any one of claims 1 to 7.
JP2020043178A 2020-03-12 2020-03-12 Cutting tools Active JP7463772B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043178A JP7463772B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Cutting tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043178A JP7463772B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Cutting tools

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021142610A true JP2021142610A (en) 2021-09-24
JP7463772B2 JP7463772B2 (en) 2024-04-09

Family

ID=77765689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020043178A Active JP7463772B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Cutting tools

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7463772B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024203106A1 (en) * 2023-03-28 2024-10-03 三菱マテリアル株式会社 Method for manufacturing cutting tool, and cutting tool

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07180030A (en) * 1993-12-24 1995-07-18 Toshiba Tungaloy Co Ltd Coated body for tool
JP2005186221A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Kyocera Corp Surface coated cutting tool
JP2010269446A (en) * 2005-02-25 2010-12-02 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
JP2011011331A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
JP2011083865A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Mitsubishi Materials Corp Surface coated cutting tool
KR20150004306A (en) * 2014-12-03 2015-01-12 대구텍 유한회사 Cutting insert
JP2019520225A (en) * 2016-06-21 2019-07-18 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ CVD coated cutting tool
JP2019171547A (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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07180030A (en) * 1993-12-24 1995-07-18 Toshiba Tungaloy Co Ltd Coated body for tool
JP2005186221A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Kyocera Corp Surface coated cutting tool
JP2010269446A (en) * 2005-02-25 2010-12-02 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
JP2011011331A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
JP2011083865A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Mitsubishi Materials Corp Surface coated cutting tool
KR20150004306A (en) * 2014-12-03 2015-01-12 대구텍 유한회사 Cutting insert
JP2019520225A (en) * 2016-06-21 2019-07-18 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ CVD coated cutting tool
JP2019171547A (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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024203106A1 (en) * 2023-03-28 2024-10-03 三菱マテリアル株式会社 Method for manufacturing cutting tool, and cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
JP7463772B2 (en) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5872747B1 (en) Surface coated cutting tool
RU2643096C2 (en) Cutting tool with wear-resistant coating with structured surface area
EP2935647B1 (en) Coated cutting tool and method for manufacturing the same
JP6507456B2 (en) Method of manufacturing surface coated cutting tool
US20130273382A1 (en) Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes
EP2935653B1 (en) Coated cutting tool and method for manufacturing the same
WO2019065678A1 (en) Surface-coated cutting tool having excellent adhesion-induced chipping resistance
WO2018037623A1 (en) Surface coated cutting tool and manufacturing method thereof
JP2021142610A (en) Cutting tool
JP6973672B2 (en) How to manufacture cutting tools
WO2021157716A1 (en) Method for manufacturing cutting tool
JP7099800B2 (en) Cutting tools consisting of composite members and future
WO2018037647A1 (en) Cutting tool and manufacturing method thereof
JP6926388B2 (en) Cutting tools
WO2018037648A1 (en) Surface coated cutting tool and manufacturing method thereof
JP2022143008A (en) Cutting tool and cutting tool manufacturing method
JP6926389B2 (en) Cutting tools
JP2023142141A (en) Cutting tool and cutting tool manufacturing method
JP6690102B2 (en) Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
JP4529638B2 (en) Cutting tool made of surface-coated cemented carbide that provides excellent chipping resistance with a hard coating layer in high-speed heavy cutting
JP2024093295A (en) Cutting tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7463772

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150