KR101267180B1 - 날끝 교환형 절삭 팁 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본체(8)와, 이 본체(8) 상에 형성된 기층과, 이 기층 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁(1)으로서, 이 본체(8)는, 그 적어도 하나의 면이 경사면(2)으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면(3)으로 되고, 그 경사면(2)은 날끝 능선(4)을 사이에 두고 여유면(3)과 이어지며, 상기 기층은 상기 사용 상태 표시층과 다른 색을 띠고, 이 사용 상태 표시층은 상기 경사면 위이며, 또한 상기 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분의 상기 기층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

날끝 교환형 절삭 팁 및 그 제조 방법{INDEXABLE INSERT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 절삭 가공용의 절삭 공구에 사용되는 날끝 교환형 절삭 팁 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 드릴, 엔드밀, 프라이스 가공용 또는 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈소우(metal saw), 기어 절삭 공구, 리머, 탭 및 크랭크샤프트의 핀 밀링 가공용 팁 등으로서 특히 유용한 날끝 교환형 절삭 팁 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

선삭 가공용 공구나 프라이스 가공용 공구는 단수 또는 복수의 날끝 교환형 절삭 팁을 갖추고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이러한 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 절삭 가공시에 있어서 피삭재(5)의 절삭 부스러기(6)를 들어올리는 측에 존재하는 경사면(2)과, 피삭재 자체에 대면하는 측에 존재하는 여유면(3)을 지니고, 이 경사면(2)은 날끝 능선(4)을 사이에 두고 여유면(3)과 이어지며, 이 날끝 능선(4)은 피삭재(5)를 절삭하는 중심적 작용점으로 되고 있다.

이러한 날끝 교환형 절삭 팁은 공구 수명에 도달하면 날끝을 교환해야만 한다. 이 경우, 날끝 능선이 1개뿐인 팁이라면, 그 팁 자체를 교환할 필요가 있다. 그러나, 복수 개의 날끝 능선을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁은 동일한 시트면에서 몇 번이라도 방향을 바꾸어, 즉 미사용의 날끝 능선을 절삭 위치에 위치하도록 하여, 다른 절삭 위치에서 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 날끝 능선을 다른 시트면에 재부착하고, 여기에 미사용의 날끝 능선을 이용할 수도 있다.

그런데 절삭 작업 현장에서는, 날끝 능선을 아직 사용하지 않았는데도 날끝 교환형 절삭 팁이 변경되거나 방향이 변경되는 경우가 있다. 이것은 날끝 교환 시에 또는 날끝 능선부의 방향 전환 시에 날끝 능선부가 사용 종료 상태인지 미사용 상태인지를 인식하지 못하는 것이 원인이다. 따라서 이 조작은 날끝 능선부가 미사용 상태인지 사용 종료 상태인지를 충분히 확인한 후에 행해야 한다.

사용 종료된 날끝 능선을 용이하게 식별하는 방법으로서, 여유면과 경사면에 있어서 색을 변경한 날끝 교환형 절삭 팁이 제안되어 있다(일본 특허 공개 2002-144108호 공보(특허문헌 1)). 구체적으로는, 이 날끝 교환형 절삭 팁은 본체 상에 감마피막(減摩被膜)이라고 불리는 내마모성의 기층을 형성하고, 여유면 상에 마모되기 쉬운 재료로 이루어지는 사용 상태 표시층을 형성한 구성을 갖고 있다.

그러나, 이러한 구성을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁에서는, 날끝 능선이 사용 종료 상태인지의 여부에 대해서는 주의를 환기하는 작용을 갖지만, 여유면 상에 형성된 사용 상태 표시층이 피삭재와 용착하기 쉽고, 이 때문에 피삭재 표면에 사용 상태 표시층이 용착되거나, 사용 상태 표시층에 피삭재가 용착되어 요철 상태로 된 날끝으로 절삭 가공이 실시되기 때문에, 절삭 후의 피삭재의 외관 및 표면 평활성을 해친다고 하는 문제가 있었다.

또한, 이 날끝 교환형 절삭 팁과 같이 여유면에 사용 상태 표시층이 형성되 어 있는 경우, 그 팁이 수납 케이스에 수납되어 있는 상태나, 공작 기계 주변의 작업대에 놓여 있는 상태에서, 어떤 날끝 능선이 사용 종료 상태인지를 용이하게 식별하기 어렵다고 하는 문제가 있었다. 왜냐하면, 통상 여유면은 경사면보다 면적이 작기 때문에, 경사면을 위로 하여 수납 케이스에 수납되고, 또한 작업대에서도 경사면을 위로 하여 놓이는 경우가 많으며, 이 때문에 그 여유면은 잘 보이지 않는 위치에 있기 때문이다.

<특허문헌 1>

일본 특허 공개 2002-144108호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명은, 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 피삭재의 외관이나 표면 평활성을 해치지 않고, 또한 눈으로 확인하기 쉬운 주의 환기 기능을 유효하게 발휘할 수 있는 날끝 교환형 절삭 팁 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 절삭 가공시에 있어서의 날끝 교환형 절삭 팁과 피삭재와의 접촉 상태를 예의 연구한 바, 도 1에 도시한 바와 같이 날끝 교환형 절삭 팁(1)의 날끝 능선(4)이 피삭재(5)에 접하고, 그 경사면(2)이 절삭 부스러기(6)측에 위치하는 것에 대하여, 여유면(3)이 피삭재(5)와 대면함으로써, 사용 상태 표시층을 경사면(2) 측의 특정 부위에 형성하면 절삭 후의 피삭재 표면에 이것이 용착되는 것을 방지할 수 있을 것이라는 지식을 얻어, 이 지식에 기초하여 더욱 연구를 거듭함으로써 드디어 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

즉, 본 발명은, 본체와, 이 본체 상에 형성된 기층과, 이 기층 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁으로서, 이 본체는, 적어도 하나의 면이 경사면으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면으로 되고, 그 경사면은 날끝 능선을 사이에 두고 여유면과 이어지며, 상기 기층은 상기 사용 상태 표시층과 다른 색을 띠고, 이 사용 상태 표시층은 상기 경사면 위에 있고, 또한 상기 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 두고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분의 상기 기층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁에 관한 것이다. 한편, 이 사용 상태 표시층은, 상기 경사면 위에 있고, 또한 상기 영역 A1인 부분에 형성되는 경우도 있다.

여기서, 상기 기층은, 그 위에 사용 상태 표시층이 형성되어 있지 않은 부분이며, 또한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에서, 이 기층을 구성하는 적어도 1층이 압축 잔류 응력을 갖는 것이 바람직하고, 이 압축 잔류 응력은 그 절대치가 0.1 GPa 이상의 응력인 것이 바람직하다.

또한, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A ㎛, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B ㎛으로 한 경우, 1.0>A/B로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 날끝 교환형 절삭 팁은 복수의 날끝 능선을 가질 수 있다.

또한, 상기 사용 상태 표시층은 상기 기층에 비하여 마모되기 쉬운 층으로 할 수 있으며, 상기 기층은 그 최외층이 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기층은, 절삭에 관여하는 날끝 능선의 일부 또는 전부에 있어서, 상기 최외층인 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃층을 포함하는 층 이외의 층이 표면에 노출되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사용 상태 표시층은, 그 최외층이 원소주기율표의 IVa족 원소(Ti, Zr, Hf 등), Va족 원소(V, Nb, Ta 등), VIa족 원소(Cr, Mo, W 등), Al, Si, Cu, Pt, Au, Ag, Pd, Fe, Co 및 Ni로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속(원소) 또는 그 금속을 포함하는 합금에 의해서 형성되거나, 또는 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소에 의해 구성되는 화합물에 의해서 형성되는 층으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본체는, 초경합금, 서멧, 고속도강, 세라믹스, 입방정형 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체, 질화규소 소결체, 또는 산화알루미늄과 탄화티탄으로 이루어지는 혼합체 중 어느 것에 의해 구성할 수 있다.

또한, 상기 날끝 교환형 절삭 팁은, 드릴, 엔드밀, 프라이스 가공용 또는 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈소우, 기어 절삭 공구, 리머, 탭 또는 크랭크샤프트의 핀 밀링 가공용 팁 중 어느 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 본체와, 이 본체 상에 형성된 기층과, 이 기층 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법으로서, 상기 본체 상에 기층을 형성하는 단계와, 상기 기층 상에 기층과 다른 색의 사용 상태 표시층을 형성하는 단계와, 상기 본체의 경사면 위에 있고, 또한 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 두고서 연장되는 영역 A1을 적어도 포함하는 영역과 여유면에 대하여, 거기에 형성되어 있는 상기 사용 상태 표시층을 제거하는 단계를 포함하는 것으로 할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 날끝 교환형 절삭 팁은, 상술한 바와 같이 적어도 하나의 면이 경사면으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면으로 되고, 그 경사면은 날끝 능선을 사이에 두고 여유면과 이어지며, 그 여유면에 형성된 층의 색(즉 기층의 색)과 다른 색의 사용 상태 표시층을 경사면의 특정 부위에 구비하고 있다.

이 경우, 사용 상태 표시층은 상기 기층으로 되도록 색 콘트라스트가 크게 되는 것이 바람직하다. 경사면의 특정 부위에 형성된 이 사용 상태 표시층은, 날끝 교환형 절삭 팁을 가능한 한 짧은 시간, 예컨대 수초∼수분간 절삭 작업한 후에 명료한 가공 흔적을 나타내고, 적어도 부분적으로 마멸되어, 색이 다른 하지(즉 기층)가 보이게 되는 성질을 갖도록 한다. 가능한 실시형태에서는 사용 상태 표시층은 내마모성이 부족하고, 기층과 비교하여 마멸되기 쉽고, 또한 기층에 대한 부착력이 약하게 되는 것이 바람직하다.

한편, 이 사용 상태 표시층은, 날끝 교환형 절삭 팁이 사용되는 즉시 변색하도록 되어 있는 것이라도 좋다. 또한, 이 사용 상태 표시층은, 절삭 부스러기가 부착되거나, 절삭유 등이 부착됨으로써, 변색(마치 변색한 것과 같은 외관을 부여하는 경우를 포함함)되는 것이라도 좋다.

추가로 또는 대안으로, 상기 사용 상태 표시층에 인접하는 날끝 능선이 이미 사용되었음을 표시하기 위해서, 사용 상태 표시층은 다르게 색 변화되는 것이라도 좋다. 예컨대, 사용 상태 표시층은, 200℃를 넘는 온도에서 날끝 능선의 근방만이 변색되는 감열성인 것이라도 좋다. 그리고, 변색은 산화 또는 그 외의 변화에 기초한 것으로, 비가역적인 것이 바람직하다. 인접하는 날끝 능선이 단시간만 사용되었을 때라도, 이 날끝 능선에 인접하는 경사면의 상기 특정 부위가 적어도 단시간 소정의 온도를 넘으면, 사용 상태 표시층이 변색되어, 그것이 지속적으로 명확하게 인식된다. 열의 작용에 의한 변색은, 사용 중에 피삭재와 직접 접촉하는 부위만이 아니라 고온으로 된 절삭 부스러기와 접촉하는 경사면의 넓은 구역에서도 변색되기 때문에, 사용이 끝난 날끝 능선을 용이하게 식별할 수 있다고 하는 이점이 있다.

상기 사용 상태 표시층에 가공 흔적 또는 변색이 생겼는지의 여부에 의해, 날끝 교환형 절삭 팁이 이미 사용되었는지, 어떤 날끝 능선이 미사용 상태인지를 간단하고 또 용이하게 식별할 수 있다. 즉, 상기 사용 상태 표시층은 주의 환기 기능을 갖는 것이다. 이에 따라, 날끝 교환형 절삭 팁을 적절하게 교환하거나 또는 그 방향을 적절하게 변경할 수 있다. 특히 이미 사용이 끝난 날끝 교환형 절삭 팁을 교환해야만 하는 데 그것을 알아차리지 못했거나, 미사용의 날끝 교환형 절삭 팁을 사용하지 않고서 새로운 것으로 교환해 버리거나, 날끝 교환형 절삭 팁의 방향을 변경할 때에 이미 사용이 종료된 상태의 날끝 능선을 절삭 위치에 설정하여 버리거나, 또는 미사용의 날끝 능선을 사용하지 않고서 미사용인 채로 두는 것을 피할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 날끝 교환형 절삭 팁에 의해서 이 절삭 공구의 보수가 대폭 간소화된다.

그리고 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 이러한 주의 환기 기능을 발휘할 뿐만 아니라, 사용 상태 표시층이 경사면의 특정 부위에 한해서만 형성되어 있으므로, 종래 기술이 갖고 있었던 절삭 가공 후의 피삭재의 외관 및 표면 평활성을 해친다고 하는 문제를 일소하는 현저한 작용 효과를 갖춘 것이다. 종래의 주의 환기 기능을 갖춘 날끝 교환형 절삭 팁은, 사용 상태 표시층이 여유면에 형성되어 있기 때문에, 사용 상태 표시층에 피삭재가 용착되어, 절삭 가공 후의 피삭재의 외관을 해치고, 또한 그 표면 면조도도 열화시킨다. 아울러 절삭 저항이 증가함으로써 날끝이 결손되는 경우도 있다. 이 때문에, 피삭재의 종류나 용도가 한정될 뿐만 아니라, 이러한 날끝 교환형 절삭 팁을 이용하여 절삭할 수 없는 경우도 있었다. 본 발명은, 이러한 문제점을 전부 해결한 것으로, 그 산업상의 이용성은 매우 큰 것이다.

더하여, 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 이와 같이 사용 상태 표시층이 경사면의 특정 부위에 형성되어 있기 때문에, 그 팁이 수납 케이스에 수납되어 있는 상태나, 공작 기계 주변의 작업대에 놓여져 있는 상태에 있더라도, 어떤 날끝 능선이 사용 종료 상태인지를 용이하게 식별할 수 있다고 하는 우수한 효과를 갖는 것이다.

여기서, 이러한 사용 상태 표시층은 담색으로, 예컨대 황색 또는 황색을 띤 광택(예컨대 금색)을 갖도록 형성하고, 여유면의 표면이 되는 기층은 거무스름하게 된 색으로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 이러한 기층은 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 이것을 포함한 피막으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 Al₂O₃층의 위에도 아래에도 다른 층을 형성하더라도 좋다.

이렇게 해서 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 각 층을 적층하여 형성할 수 있으며, 그 때 기층인 Al₂O₃층은 내마모층이 된다. 본 발명에서 말하는 내마모층이란, 절삭 가공 사용시에 있어서 날끝의 내마모성을 높이고, 이에 따라 공구 수명의 연장이나 절삭 속도를 높이는 기능을 갖은 피막을 말한다.

한편, 이러한 내마모층은 또한 보조 표면층을 유지하더라도 좋다. 또한, Al₂O₃층 대신에, 동일하거나 더 양호한 성질을 갖는 내마모층을 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 날끝 교환형 절삭 팁을 제조하기 위해서, 우선, 본체의 전면에 대하여, 내마모층으로서 Al₂O₃층을 포함하는 피막을 기층으로서 형성한다. 그리고, 가장 위의 층으로서 예컨대 질화물층(예컨대 TiN)을 사용 상태 표시층으로서 형성할 수 있다. 이 질화물층은 기층의 전면을 덮도록 형성하고 나서 여유면 및 경사면의 특정 부위로부터 제거하도록 하면 된다.

특히 사용 상태 표시층으로서 사용하는 질화물층은, 경사면 위에 있고, 또한 상기 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 두고 연장되는 영역 A1로부터 제거될 필요가 있다. 이것은 어떠한 방법으로 실시하더라도 좋지만, 예컨대 기계적 제거, 보다 구체적으로는, 브러시 조작, 배럴 조작, 또는 블라스트 가공(샌드 블라스트) 등으로 행할 수 있다.

브러시 또는 블라스트 가공 조작은 동시에 여유면 및 상기 날끝 능선 근방부의 후처리도 행하게 되고, 이로써 여유면 및 상기 날끝 능선 근방부가 평활화된다. 이것은 피삭재에 대한 용착을 감소시켜, 날끝 교환형 절삭 팁의 수명 향상에도 기여한다. 한편, 사용 상태 표시층을 잔존시키는 부위에는 마스킹을 행함으로써, 사용 상태 표시층을 제거하지 않고서 잔존시킬 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써, 피삭재의 외관이나 표면 평활성을 해치지 않고, 또한 눈으로 확인하기 쉬운 주의 환기 기능을 유효하게 발휘할 수 있다.

도 1은 절삭 가공시에 있어서의 날끝 교환형 절삭 팁과 피삭재와의 접촉 상태를 모식적으로 도시한 개략도이다.

도 2는 사용 전의 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁의 일 실시형태의 개략 사시도이다.

도 3은 하나의 날끝 능선을 사용한 후의 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁의 개략 사시도이다.

도 4는 2개의 날끝 능선을 사용한 후의 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁의 개 략 사시도이다.

도 5는 날끝 교환형 절삭 팁의 날끝 능선부의 확대 단면도이다.

도 6은 사용 상태 표시층이 경사면의 전면에 형성된 날끝 교환형 절삭 팁의 단면도이다.

도 7은 사용 상태 표시층이 여유면의 전면에 형성된 날끝 교환형 절삭 팁의 단면도이다.

도 8은 날끝 교환형 절삭 팁의 여유면측의 날끝 코너의 근방을 도시하는 개략 측면도이다.

도 9는 절삭날의 길이를 나타낸 날끝 교환형 절삭 팁의 모식도이다.

도 10은 도 9에 있어서의 α의 범위를 확대한 주사전자현미경 사진의 모식도이다.

도 11은 도 9에 있어서의 α의 범위를 확대한 주사전자현미경 사진의 다른 모식도이다.

<부호의 설명>

1 : 날끝 교환형 절삭 팁 2 : 경사면

3 : 여유면 4 : 날끝 능선

5 : 피삭재 6 : 절삭 부스러기

7 : 관통 구멍 8 : 본체

9, 10 : 변색 구역 11 : 코팅

12 : 기층 13 : 사용 상태 표시층

120 : 알루미나층 121 : 하층

이하, 본 발명에 관해서 더욱 상세히 설명한다. 한편, 이하의 실시형태의 설명에서는 도면을 이용하여 설명하고 있지만, 본원의 도면에 있어서 동일한 참조 부호를 붙인 것은 동일 부분 또는 상당하는 부분을 나타내고 있다. 또한, 각 도면은 어디까지나 설명을 위한 모식적인 것으로, 코팅의 막 두께와 본체와의 사이즈비나 코너의 아르(R)의 사이즈비는 실제의 것과는 다르다.

<날끝 교환형 절삭 팁 및 본체>

본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 본체와, 이 본체 상에 형성된 기층과, 이 기층 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층을 갖는 것이다. 도 2에 상면이 정방형의 형상으로서 형성된 날끝 교환형 절삭 팁(1)이 도시되어 있다. 날끝 교환형 절삭 팁(1)은 이와 같이 본체(8)를 구비하며, 이 본체(8)는 예컨대 초경합금제인 것이 바람직하다. 예컨대, 소결 탄화텅스텐 또는 그 밖의 초경합금 재료에 의해 구성할 수 있다. 또한, 본체(8)를 세라믹 재료로 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본체를 구성하는 재료로서는, 이러한 날끝 교환형 절삭 팁의 본체(기재)로서 알려진 종래 공지된 것을 특별히 한정 없이 사용할 수 있으며, 예컨대 초경합금(예컨대 WC기 초경합금, WC 외에, Co를 포함하거나, 혹은 또 Ti, Ta, Nb 등의 탄질화물을 첨가한 것도 포함함), 서멧(TiC, TiN, TiCN 등을 주성분으로 하는 것), 고속도강, 세라믹스(탄화티탄, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 산화알루미늄 등), 입방정형 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체, 질화규소 소결체, 또는 산화알루미늄과 탄화티탄으로 이루어지는 혼합체 등을 예로 들 수 있다. 또한, 이들 본체(기재)는 그 표면이 개질된 것이더라도 상관없다. 예컨대, 초경합금의 경우는 그 표면에 탈β층이 형성되어 있거나, 서멧인 경우에는 표면경화층이 형성되어 있더라도 좋으며, 이와 같이 표면이 개질되어 있더라도 본 발명의 효과는 발휘된다.

또한, 본체(8)의 형상은 예컨대 다면체로 할 수 있다. 이 다면체는, 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이 적어도 바닥면, 복수의 여유면 및 상면을 갖는 형상을 포함할 수 있지만, 이러한 형상에만 한정되는 것이 아니라, 모든 형상의 다면체가 포함된다. 그리고, 이 본체(8)의 상기 각 면의 적어도 하나의 면이 후술하는 경사면으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면으로 되고, 이 경사면은 날끝 능선(도 2에 있어서는 경사면과 여유면이 교차하는 능(稜)으로서 나타내어짐)을 사이에 두고 여유면과 이어지게 된다.

한편, 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁에는, 칩 브레이커가 형성되어 있는 것과, 칩 브레이커가 형성되어 있지 않은 것의 양자가 포함된다. 또한, 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁에서는, 날끝 교환형 절삭 팁(1)을 공구에 부착하는 고정 구멍으로서 사용되는 관통 구멍(7)이 상면과 바닥면을 관통하도록 형성되어 있더라도 좋다. 필요에 따라, 이 고정 구멍 외에 또는 그 대신에 다른 고정 수단을 형성할 수도 있다.

이러한 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁은, 드릴, 엔드밀, 프라이스 가공용 또는 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈소우, 기어 절삭 공구, 리머, 탭 및 크랭크 샤프트의 핀 밀링 가공용 팁으로서 특히 유용하다. 또, 본 발명은 네가티브 타입 또는 포지티브 타입 중 어느 쪽의 날끝 교환형 절삭 팁에 대하여도 유효하다.

<경사면, 여유면 및 날끝 능선>

상기 본체(8)는 적어도 하나의 면이 경사면(2)으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면(3)으로 되고, 그 경사면(2)은 날끝 능선(4)(경사면과 여유면이 교차하는 능에 상당함)을 사이에 두고 여유면(3)과 이어지게 된다. 이러한 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이 날끝 능선(4)을 복수개 구비하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 하나의 날끝 능선을 사용한 후에, 날끝 교환형 절삭 팁 자체를 교환하는 시간을 저감할 수 있기 때문이다. 또, 본원에서 이용하는 경사면, 여유면 및 날끝 능선이라는 표현은, 날끝 교환형 절삭 팁의 최외측 표면부에 위치하는 부분이나 면뿐만이 아니라, 본체의 표면부나 기층, 사용 상태 표시층 등의 각 층의 표면부나 내부 등에 위치하는 상당 부분도 포함하는 개념이다.

상기 날끝 능선(4)은, 피삭재를 절삭하는 중심적 작용점을 구성한다. 도 2 등에서는 날끝 능선(4)은 직선형으로 형성되어 있지만, 이것에만 한정되는 것이 아니라 예컨대 원주형인 것, 물결 형상인 것, 만곡형인 것 또는 굴절형인 것도 포함된다. 또한, 이러한 날끝 능선은, 모따기 가공 및/또는 코너의 라운드(R) 부여 가공 등의 날끝 처리 가공을 할 수 있지만, 이러한 날끝 처리 가공 등에 의해 날끝 능선이 명료한 능을 구성하지 않게 된 경우에는, 그와 같은 날끝 처리 가공 등이 이루어진 경사면 및 여유면에 대하여 날끝 처리 가공 등이 이루어지기 전의 상태를 상정하여 각각의 면을 기하학적으로 연장시킴으로써 쌍방의 면이 교차하는 능을 가 정적인 능이라고 정하고, 그 가정적으로 정해진 능을 날끝 능선으로 하는 것으로 한다.

또한 도 2에 있어서는, 경사면(2)은 평탄한 면으로서 나타내어져 있지만, 필요에 따라서 경사면은 다른 구조, 예컨대 칩 브레이커 등을 갖고 있더라도 좋다. 동일한 것이 여유면(3)에도 적용된다. 또한, 여유면(3)은 도 2에 있어서 평탄한 면으로서 나타내어져 있지만, 필요에 따라 (복수의 면 구역으로 구분하는) 모따기를 하거나 또는 다른 방법으로 평탄한 면과 다른 형상이나 곡면으로 하거나, 칩 브레이커를 마련한 형상으로 할 수도 있다.

필요에 따라서, 날끝 능선(4)은 직선 형상과 다른 만곡 또는 굴절된 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 도 5로부터 분명한 바와 같이, 예컨대 날끝 능선은 상술한 바와 같이 모따기 가공 및/또는 코너의 라운드(R) 부여 가공 등의 날끝 처리 가공이 실시되고 있어도 좋다.

<기층>

상기 본체(8) 상에 형성되는 기층(12)은 후술하는 사용 상태 표시층(13)과는 다른 색을 띠는 것이다. 날끝 교환형 절삭 팁(1)에 실시한 코팅(11)의 구조를 도 5에 도시한다. 경사면(2)과 여유면(3)으로 뻗는 기층(12)이 코팅(11)에 포함된다. 이와 같이 본체(8)는, 그 표면에 기층(12)이 형성되어 있고, 이러한 기층(12)은 적어도 상기 여유면(3)에 형성할 수 있으며, 또한 상기 경사면(2) 및 상기 여유면(3)의 양자에 형성할 수도 있다. 즉, 기층(12)은 본체(8)의 전면(全面)에 형성하는 것이 특히 바람직하다.

보다 구체적으로는, 이러한 기층(12)은 그 위에 사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분에서 표면에 노출된 것으로 된다. 즉, 사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분에서는 기층(12)이 표면으로 되는 것이다.

그리고, 이러한 기층(12)은 그 위에 사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분(즉 표면이 되는 부분)이며, 또 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에 있어서, 기층(12)을 구성하는 적어도 1층이 압축 잔류 응력을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 인성(靭性)이 부여되어 날끝의 결손을 매우 유효하게 방지할 수 있다. 한편, 여기서 절삭에 관여하는 부위란, 날끝 교환형 절삭 팁의 형상, 피삭재의 종류나 크기, 절삭 가공의 형태 등에 따라 다른 것이지만, 통상 피삭재가 접촉하는(또는 가장 접근하는) 날끝 능선에서부터 경사면 측 및 여유면 측에 각각 3 mm의 폭을 가지고서 연장되는 영역을 의미하는 것으로 한다. 그리고, 상기 압축 잔류 응력은, 이러한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에서 부여되어 있으면 되며, 경사면 측 또는 여유면 측 중 어느 한 쪽에만 부여되어 있더라도 좋고, 이들 양방에 부여되어 있더라도 좋다.

한편, 이와 같이 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부로 규정한 것은, 그와 같은 부위의 전역에서 압축 잔류 응력이 부여되는 것이 바람직하지만, 여러 가지 사정에 의해, 그와 같은 부위의 일부에서 압축 잔류 응력이 부여되지 않는다고 하는 형태도 포함한다는 취지이다.

여기서, 압축 잔류 응력이란, 코팅(피복층)에 존재하는 내부 응력(고유 변형)의 일종으로서, 「－」(마이너스)의 수치(단위 : 본 발명에서는 「GPa」를 사용 함)로 나타내는 응력을 말한다. 이 때문에, 압축 잔류 응력이 크다고 하는 개념은 상기 수치의 절대치가 커짐을 나타내고, 또한, 압축 잔류 응력이 작다고 하는 개념은 상기 수치의 절대치가 작아짐을 나타낸다. 아울러, 인장 잔류 응력이란, 피복층에 존재하는 내부 응력(고유 변형)의 일종으로서, 「＋」(플러스)의 수치로 나타내는 응력을 말한다. 한편, 단순히 잔류 응력이라고 하는 경우는 압축 잔류 응력과 인장 잔류 응력의 양자를 포함하는 것으로 한다.

그리고, 기층(12)이 갖는 상기 압축 잔류 응력은 그 절대치가 0.1 GPa 이상의 응력인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.2 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 GPa 이상의 응력이다. 그 절대치가 0.1 GPa 미만이면 충분한 인성을 얻을 수 없는 경우가 있고, 한편, 그 절대치는 커질수록 인성의 부여라는 관점에서는 바람직하지만, 그 절대치가 8 GPa를 넘으면 피복층 자체가 박리되는 경우가 있어 바람직하지 못하다.

또한, 그와 같은 압축 잔류 응력은, 상기에서 규정한 영역에 있어서의 기층을 구성하는 적어도 1층이 가지면 되지만, 보다 바람직하게는 적어도 기층의 최외층을 구성하는 층이 갖는 것이 적합하다. 그 이유는, 내결손성의 향상에 가장 기여한다고 생각되기 때문이다.

한편, 상기 잔류 응력은 어떠한 방법을 이용하여 측정하더라도 좋지만, 예컨대 X선 응력 측정 장치를 이용한 sin²ψ법에 의해 측정할 수 있다. 그리고 이러한 잔류 응력은 기층 중의 상기 압축 잔류 응력이 부여되는 영역에 포함되는 임의의 점 10점(이들 각 점은 상기 층의 해당 영역의 응력을 대표할 수 있도록 서로 0.1 mm 이상의 거리를 두고서 선택하는 것이 바람직함)의 응력을 그 sin²ψ법에 의해 측정하여, 그 평균치를 구함으로써 측정할 수 있다.

이러한 X선을 이용한 sin²ψ법은 다결정 재료의 잔류 응력의 측정 방법으로서 널리 이용되고 있는 것이며, 예컨대 「X선 응력 측정법」(일본재료학회, 1981년 주식회사 요켄도 발행)의 54∼66페이지에 상세히 설명되어 있는 방법을 이용하면 된다.

또한, 상기 잔류 응력은 라만 분광법을 이용한 방법을 이용함으로써 측정하는 것도 가능하다. 이러한 라만 분광법은, 좁은 범위, 예컨대 스폿 직경 1 μm이라는 국소적인 측정을 할 수 있다고 하는 메리트를 갖고 있다. 이러한 라만 분광법을 이용한 잔류 응력의 측정은 일반적인 것이지만 예컨대 「박막의 역학적 특성 평가 기술」(사이페크, 1992년 발행)의 264∼271페이지에 기재된 방법을 채용할 수 있다.

또한, 상기 잔류 응력은 방사광을 이용하여 측정할 수도 있다. 이 경우, 기층(피복층)의 두께 방향에서 잔류 응력의 분포를 구할 수 있다고 하는 메리트가 있다.

한편, 이러한 기층(12)은, 공지된 화학적 증착법(CVD법), 물리적 증착법(PVD법), 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있으며, 그 형성 방법은 전혀 한정되지 않는다. 예컨대, 날끝 교환형 절삭 팁(1)이 드릴이나 엔드밀로서 이용되는 경우, 기층은 항절력을 저하시키지 않고서 형성할 수 있는 PVD법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기층의 막 두께 제어는 성막 시간에 따라 조정하면 된다.

또한, 공지된 CVD법을 이용하여 기층을 형성하는 경우에는, MT-CVD(medium temperature CVD)법에 의해 형성된 층을 갖추는 것이 바람직하다. 특히 그 방법에 의해 형성한 내마모성이 우수한 탄질화티탄(TiCN)층을 구비하는 것이 최적이다. 종래의 CVD법은 약 1020∼1030℃에서 성막을 행하는 데 대하여, MT-CVD법은 약 850∼950℃라는 비교적 저온에서 행할 수 있기 때문에, 성막시 가열에 의한 본체의 손상을 저감할 수 있다. 따라서, MT-CVD법에 의해 형성한 층은 본체에 근접시켜 구비하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 성막시에 사용하는 가스는 니트릴계의 가스, 특히 아세토니트릴(CH₃CN)을 이용하면 양산성이 우수하여 바람직하다. 한편, 상기와 같은 MT-CVD법에 의해 형성되는 층과, HT-CVD(high temperature CVD, 상기에서 말하는 종래의 CVD)법에 의해 형성되는 층을 적층시킨 복층 구조의 것으로 함으로써, 이들 피복층의 층간 밀착력이 향상될 수 있어, 바람직한 경우가 있다.

한편, 기층(12)에 대하여 상기와 같은 압축 잔류 응력을 부여하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 기층(12)을 CVD법에 의해 형성하는 경우에는, 그 형성된 후에 그 기층의 압축 잔류 응력을 부여하는 영역에 대하여 블라스트법에 의한 처리를 실시함으로써 압축 잔류 응력을 부여할 수 있다. 한편, 이 블라스트법에 의해 처리하는 영역은, 상기 영역[사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분(즉 표면이 되는 부분)이며, 또한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부]을 넘 어서 보다 넓은 영역에 대하여 처리할 수도 있다. 한편, 기층(12)을 PVD법에 의해 형성하는 경우에는, 형성시에 이미 압축 잔류 응력이 부여된 상태가 되기 때문에 굳이 상기와 같은 처리를 실시할 필요는 없다.

이와 같이, 기층(12)에 압축 잔류 응력을 부여하는 방법은, 기층(12) 자체를 PVD법에 의해 형성하는 방법도 들 수 있지만, 기층(12)과 본체(8)와의 밀착성을 고려하면 기층(12) 자체를 CVD법으로 형성하고, 블라스트법에 의한 처리에 의해 압축 잔류 응력을 부여하는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 블라스트법에 의한 처리는 기층(12)을 형성한 후에 행할 수 있지만, 기층(12) 상에 후술하는 사용 상태 표시층(13)을 일단 전면에 형성하고, 그 후 이 사용 상태 표시층(13)을 잔존시키는 영역 이외의 영역에서 이 사용 상태 표시층(13)을 제거하는 조작을 겸하여 행할 수도 있다. 이러한 처리 방법을 채용함으로써, 날끝 교환형 절삭 팁의 생산 효율이 향상되기 때문에 바람직하다. 한편, 이 경우, 사용 상태 표시층(13)을 잔존시키는 부위에는 지그 등에 의해 마스킹을 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 블라스트법이란, 이하의 (1)∼(3) 등의 방법에 의해, 피처리물 표면의 피막, 녹, 오물 등을 제거하는 표면 처리 방법의 일종이며, 많은 산업 분야에서 이용되고 있는 것이다.

(1) 각종 연마재의 입자를 압축 공기로 피처리물의 표면에 분무한다.

(2) 각종 연마재의 입자를 회전 날개에 의해 피처리물의 표면에 연속하여 투사한다.

(3) 각종 연마재의 입자를 함유하는 액체(물)를 고압으로 피처리물의 표면에 분무한다.

상기 각종 연마재의 입자의 종류로서는, 예컨대 스틸 그리드, 스틸 쇼트, 컷트 와이어, 알루미나, 글래스 비드, 규사 등이 일반적이며, 이들 입자의 종류에 의해 샌드 블라스트, 쇼트 블라스트, 알루미나 블라스트, 글래스 비드 블라스트 등으로 구분하여 지칭되는 경우도 있다.

예컨대, 샌드 블라스트란, 규사(가루) 등의 연마재 입자를 압축 공기 등에 의해 피처리물의 표면에 분무하는 방법을 나타내며, 쇼트 블라스트란, 스틸 쇼트(통상은 구형)를 이용하는 방법을 나타낸다. 또한, 웨트 블라스트란, 연마재의 입자를 함유하는 액체(물)를 고압으로 피처리물의 표면에 분무하는 방법을 나타낸다.

이러한 블라스트법의 구체적 조건은, 이용하는 연마재 입자(지립)의 종류나 적용 방법에 따라 다르며, 예컨대 블라스트 처리용 금속계 연마재는 JIS Z0311:1996에 규정되어 있고, 블라스트 처리용 비금속계 연마재는 JIS Z0312:1996에 규정되어 있다. 또한, 쇼트 블라스트에 대해서는, JIS B6614:1998에 그 상세한 것이 규정되어 있다. 본 발명의 블라스트법에 의한 처리 방법으로서는 이들 조건을 어느 것이나 채용할 수 있다.

한편, 기층(12)에 압축 잔류 응력을 부여하는 방법은, 상기와 같은 블라스트법을 채용할 수 있는 것 외에, 브러시법, 쇼트피닝법, 배럴법, 이온주입법 등을 채용할 수도 있다.

한편, 이러한 기층(12)은 복수의 층을 적층하여 구성할 수도 있으며, 또한 내마모층으로서의 작용을 나타내는 것으로 하는 것이 바람직하다. 기층(12)으로서는, 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소에 의해 구성되는 화합물에 의해 형성할 수 있으며, 우수한 성능이 발휘된다.

예컨대, 기층(12)은, 그와 같은 화합물로서 Al₂O₃층이거나 이것을 포함할 수 있다. 본체(8) 위에 우선 TiN층을 형성하고, 그 위에 TiCN층을 형성하고, 이 위에 Al₂O₃층을 형성할 수도 있다. 이러한 3층계는 전체적으로 기층(12)을 구성하며, 내마모층으로서의 작용을 나타낸다.

이와 같이, 기층(12)이 복수의 층을 적층하여 구성되는 경우는, 그 최외층이 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층으로 구성되는 것이 특히 바람직하다. 그 이유는, Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층은 내마모층으로서 우수한 동시에 거무스름한 색(정확하게는 그 자신이 흑색을 띠는 것이 아니라 베이스 색의 영향을 받기 쉬운 것이지만, 본원에서는 단순히 흑색이라고 표현하는 경우도 있음)을 띠기 때문에, 그 위에 형성되는 사용 상태 표시층과의 사이에서 특히 현저한 콘트라스트를 형성할 수 있기 때문이다.

그리고, 이 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층은, 상기 사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분이며, 또한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에 있어서 표면에 노출되고, 그 영역에 있어서 압축 잔류 응력을 갖고 있는 것이 특히 바람직하다. 그 이유는, 이에 따라, 내결손성에 가장 관여하는 부위에 있어서 내마모성과 인성을 고도로 양립시킬 수 있기 때문이다. 이 점에서, 상기 절삭에 관여하는 부위의 전역에 있어서 압축 잔류 응력을 갖는 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 압축 잔류 응력은 그 절대치가 0.1 GPa 이상의 응력인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 GPa 이상의 응력이다. 한편, 그 절대치는 커질수록 인성의 부여라는 관점에서는 바람직하지만, 그 절대치가 8 GPa를 넘으면 그 층 자체가 박리되는 경우가 있어 바람직하지 못하다. 한편, 상기에서 말하는 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층을 구성하는 Al₂O₃은, 그 결정 구조는 특별히 한정되지 않고, α-Al₂O₃, κ-Al₂O₃, γ-Al₂O₃ 또는 아모르퍼스 상태의 Al₂O₃이 포함되고, 이들이 혼재된 상태도 포함된다. 또한 Al₂O₃을 포함하는 층이란, 그 층의 일부로서 적어도 Al₂O₃을 포함하고 있는 것(50 질량% 이상 포함되어 있으면 Al₂O₃을 포함하는 것으로 간주함)을 의미하고, 그 잔부는 기층을 구성하는 다른 화합물이나, ZrO₂, Y₂O₃(알루미나에 Zr나 Y가 첨가되었다고 볼 수도 있음) 등에 의해서 구성할 수 있고, 또한 염소, 탄소, 붕소, 질소 등을 포함하고 있더라도 좋다.

또한, 이러한 기층(12)을 구성하는 화합물의 구체적인 예로서는, 상기한 Al₂O₃ 이외에(혹은 Al₂O₃과 함께) 사용할 수 있는 것으로서, 예컨대 TiCN, TiN, TiCNO, TiBN, ZrO₂, AlN 등을 들 수 있다. 예컨대, 기층(12)으로서, 본체(8)의 전면에 우선 두께 수 μm의 TiN층을 형성하고, 그 위에 두께 수 μm의 TiCN층을 형성하고, 또한 그 위에 두께 수 μm의 Al₂O₃층(또는 Al₂O₃을 포함하는 층)을 형성한 것을 적합한 예로서 들 수 있으며, 내마모층으로서의 작용을 나타낸다.

그리고 더욱 적합한 예로서는, Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층의 하층으로서, Ti와, 질소, 산소, 또는 붕소 중 어느 1종 이상의 원소로 이루어지는 화합물로 구성되는 층을 형성시키는 형태이다. 이러한 구성으로 함으로써, Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층과 그 하층과의 사이에서 특히 우수한 밀착성을 얻을 수 있어, 더욱 우수한 내마모성을 얻는 것이 가능하게 된다. 이러한 화합물의 보다 구체적인 예로서는, TiN, TiBN, TiBNO, TiCBN, TiCNO 등을 들 수 있다. 또한, 이들 이외의 적합한 화합물로서, AlON이나 AlCNO 등의 화합물을 들 수도 있다.

이와 같이 기층(12)으로서 내마모층을 채용함으로써, 그 날끝 교환형 절삭 팁의 공구 수명은 비약적으로 연장된다. 아울러, 절삭 속도를 높이는 등의 보다 가혹한 사용 환경에도 견딜 수 있는 기능을 발휘한다고 하는 이점을 가지며, 이것을 적어도 여유면, 또는 여유면 및 경사면의 양자에 형성함으로써, 이 이점을 보다 유효하게 누릴 수 있다.

한편, 상기 기층(12)은, 절삭에 관여하는 날끝 능선(4)의 일부 또는 전부에 있어서, 상기 최외층인 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층 이외의 층이 표면에 노출 되고 있는 형태로 하는 것도 가능하다. 이러한 형태를 채용함으로써, 더욱 양호한 피삭재에 대한 내용착성을 보인다고 하는 우수한 효과가 발휘된다. 이러한 형태를 구성하는 경우, 기층의 최외층으로서 일단 전면에 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층을 형성하고, 그 후 절삭에 관여하는 날끝 능선(4)의 일부 또는 전부에 있어서 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층을 제거함으로써, Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층 이외의 층(즉 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층의 하층으로서 존재하는 층)을 표면에 노출하도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층을 제거하는 방법은 상기에서 사용 상태 표시층(13)을 제거하는 방법으로서 채용한 것과 같은 방법을 채용할 수 있다.

여기서, 절삭에 관여하는 날끝 능선이란, 실제로 피삭재가 접촉하는(또는 가장 접근하는) 날끝 능선을 포함하고, 날끝 능선 근방에 피삭재가 접촉하여, 그 날끝 능선도 그 절삭에 실질적으로 관여하는 경우(예컨대 온도가 상승하는 경우)를 포함하는 것이다. 그러나, 단순히 절삭 가공시의 피삭재의 절삭 부스러기가 비산하여 접촉하는 날끝 능선은 포함되지 않는다.

이러한 기층(12)의 두께는 0.05 μm 이상 20 μm 이하인 것이 바람직하다. 두께가 0.05 μm 미만이면 내마모성의 향상이 나타나지 않고, 반대로 20 μm을 넘어도 큰 내마모성의 개선이 인정되지 않으므로 경제적으로 유리하지 않다. 그러나, 경제성을 무시하는 한 그 두께는 20 μm 이상으로 하여도 하등 지장 없이, 본 발명의 효과는 발휘된다. 이러한 두께의 측정 방법으로서는, 예컨대 날끝 교환형 절삭 팁을 절단하여, 그 단면을 SEM(주사형 전자현미경)을 이용하여 관찰함으로써 측정할 수 있다.

<사용 상태 표시층>

본 발명의 사용 상태 표시층은, 예컨대 도 2 또는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 경사면 위이며, 또한 상기 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리(날끝 능선에 대한 수직 방향의 거리로 함)를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분의 상기 기층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명자의 연구에 따르면, 경사면(2) 위라도 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1에 있어서는 피삭재의 용착이 현저하게 생기는 것이 판명되었다. 본 발명은, 경사면 위이며, 이 영역 A1 이외의 영역 A2의 전면 또는 부분에 사용 상태 표시층을 선택적으로 형성함으로써 피삭재의 용착을 유효하게 방지하여, 이로써 절삭 가공 후의 피삭재의 외관 및 표면 평활성이 저해되는 것을 방지하면서, 눈으로 확인하기 용이한 상태로 주의 환기 기능을 부여한다고 하는 우수한 효과를 발휘하는 것이다.

날끝 능선에서부터의 상기 거리가 0.2 mm 미만이면, 피삭재의 용착이 생기기 때문에 상기와 같은 우수한 효과가 발휘되지 않게 된다. 또한 그 거리가 4.0 mm을 넘으면, 절삭 조건 등에 따라서 다르기도 하지만 절삭에 의한 사용 상태 표시층의 변색 효과가 충분히 나타나지 않게 되는 경우가 있다. 바람직하게는, 상기 거리의 하한은, 날끝 교환형 절삭 팁의 두께가 2 mm∼8 mm인 경우, 0.3 mm 이상이며, 보다 바람직하게는 0.5 mm 이상이다. 또한, 그 상한은, 날끝 교환형 절삭 팁의 두께가 2 mm∼8 mm인 경우, 바람직하게는 2.5 mm 미만이며, 보다 바람직하게는 2.0 mm 미만이다. 이들 거리는, 이와 같은 범위 내에서, 적절하게 날끝 교환형 절삭 팁의 크기에 따라서 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 적어도 경사면의 20% 이상의 영역에 사용 상태 표시층을 형성시키도록 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상의 영역에 사용 상태 표시층을 형성시키는 것이 적합하다. 이에 따라, 피삭재의 용착을 방지하면서, 충분한 주의 환기 기능을 제공할 수 있다.

그리고, 예컨대 도 5에 도시한 바와 같이 코팅(11)은, 경사면(2) 위이며, 또한 상기 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분의 상기 기층(12) 상에 형성된 사용 상태 표시층(13)을 갖고 있다. 이러한 사용 상태 표시층(13)은 공지된 화학적 증착법, 물리적 증착법, 진공 증착법, 도금법 또는 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있으며, 그 형성 방법은 하등 한정되는 것이 아니다.

한편, 상기에서 「영역 A2의 전면 또는 부분」이라고 규정한 것은, 날끝 능선의 일부만이 절삭에 관여하는 경우에는, 그 절삭에 관여하는 부분에 근접한 부분에만 사용 상태 표시층을 배치시키는 것만으로 주의 환기 기능이 달성되어, 반드시 상기 영역 A2의 전면을 덮도록 굳이 대면적을 차지하는 사용 상태 표시층을 형성시킬 필요는 없기 때문이다. 따라서, 이러한 사용 상태 표시층(13)은 상기 영역 A2의 전면에 대하여 형성되는 경우뿐만 아니라, 그 일부분에만 형성되는 경우도 포함된다.

또한, 상기 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만이라는 거리는, 절삭에 관여하는 부위에서의 평균치를 나타내는 것으로 한다. 왜냐하면, 공업적으로 제조하는 경우, 이 거리를 일정하게 유지하는 것(즉, 영역 A1의 어느 부분에 있어서도 이 거리를 정확하게 동일한 수치로 하는 것, 바꿔 말하면 날끝 능선에 대하여 완전히 평행한 상태로서 영역 A1을 잡는 것)은 곤란하기 때문이다. 여기서 상기 평균치는, 그 영역 A1에 포함되는 임의의 영역을 선택하여, 그 영역의 단위 길이(날끝 능선에 대하여 평행 방향으로 1 mm로 함)당 면적을 그 단위 길이로 나눈 값으로 한다.

또한, 상기 사용 상태 표시층이 형성되어 있는 부분(상기 영역 A2)과 형성되어 있지 않은 부분(상기 영역 A1)과의 경계는, 그 경계의 근방부를 전자현미경 및/또는 금속현미경으로 관찰함으로써, 단위 면적(100 μm×100 μm)에 차지하는 사용 상태 표시층의 면적이 80% 이상이 되는 경우에 사용 상태 표시층이 형성되어 있는 것으로 간주하는 것으로 한다.

한편, 이 사용 상태 표시층은, 경사면 위이며, 또한 상기 영역 A1 부분에 형성되는 경우가 포함된다. 이것은, 절삭에 관여하는 부위(바꿔 말하면 피삭재의 용착이 현저히 생기는 부위) 이외의 부위라면, 이 영역 A1에 사용 상태 표시층이 부분적으로 형성되어 있더라도 피삭재의 외관 등이 저해되는 일이 없다고 생각되기 때문이다. 또한, 피삭재의 종류에 따라서는, 가령 절삭에 관여하는 부위의 일부에 사용 상태 표시층이 형성되어 있더라도 현저한 용착 현상을 일으키지 않고, 반대로 명료한 주의 환기 기능을 보이는 경우도 있기 때문이다.

본 실시형태에서는, 사용 상태 표시층(13)은 황색 또는 황동색(금색)의 외관 을 띠는 질화티탄층이다. 이에 대하여, 그 하층의 기층(12)은 Al₂O₃(기층 중의 최상층)에 의한 흑색 또는 거무스름한 색이다. 한편, 이러한 사용 상태 표시층(13)은 상기 기층(12)에 비하여 마모되기 쉬운 층인 것이 바람직하다. 절삭 가공시에 제거되기 쉬워, 하층의 기층(12)이 노출됨으로써, 그 부분이 사용되고 있는 것을 용이하게 표시할 수 있기 때문이다. 또, 상기한 영역 A2 이외에 형성된 사용 상태 표시층을 제거함으로써 날끝 교환형 절삭 팁 자체를 제조하는 것을 용이하게 하는 것으로도 이어진다.

이와 같이 사용 상태 표시층(13)은, 상기 기층(12)과 다른 색을 띠는 것으로, 상기와 같은 특정 부위에 형성함으로써, 결과적으로 경사면의 일부는 여유면과의 사이에서 색 콘트라스트가 크게 된다. 왜냐하면 여유면의 표면에는 전술한 바와 같이 통상 내마모층으로서의 기층(12)이 형성되기 때문이다.

그리고, 이와 같이 사용 상태 표시층(13)이 경사면(2) 위이며 또한 상기 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분의 상기 기층(12) 상에 형성됨으로써, 절삭 가공시에 있어서 이 사용 상태 표시층(13)이 피삭재에 용착되어, 피삭재의 외관 및 표면 평활성을 해치는 일이 없고, 이로써 이러한 단점을 동반하지 않고서 주의 환기 기능을 보일 수 있다. 또, 이러한 사용 상태 표시층(13)은 단층으로 형성할 수 있고 복수의 층을 적층하여 형성할 수도 있다.

여기서, 이러한 사용 상태 표시층(13)은, 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al, Si, Cu, Pt, Au, Ag, Pd, Fe, Co 및 Ni로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속(원소) 또는 그 금속을 포함하는 합금에 의해서 형성되거나, 또는 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소에 의해 구성되는 화합물에 의해서 형성되는 1 또는 2 이상의 층이다. 이들은 모두 선명한 색채를 지니고, 공업적으로도 용이하게 제조할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 2 이상의 층이 적층되는 경우는, 최외층으로서 상기와 같은 구성의 것이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 이러한 사용 상태 표시층은, 그 최외층이 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al, Si, Cu, Pt, Au, Ag, Pd, Fe, Co 및 Ni로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소에 의해 구성되는 화합물에 의해서 형성되는 층으로 구성되는 것이 특히 바람직하다. 이 화합물은, 황색, 핑크색, 황동색, 금색 등 특히 선명한 색을 띠며, 의장성이 우수한 동시에 기층과의 사이에서 명료한 콘트라스트를 형성할 수 있기 때문이다. 한편, 사용 상태 표시층이 1층만으로 형성되는 경우에는 그 층이 최외층이 된다.

이러한 사용 상태 표시층은, 보다 구체적으로는 상기와 같은 TiN 외에, 예컨대 ZrN, TiCN, TiSiCN, TiCNO, VN, Cr 등의 원소 또는 화합물에 의해 형성할 수 있 다.

또한 사용 상태 표시층(13)은, 강력한 내마모성의 개선 기능을 갖는 것이 아니고(즉 마모되기 쉬운 층인 것이 바람직하며, 내마모성은 기층보다 뒤떨어짐), 또한 비교적 얇은 두께를 갖는다. 바람직한 두께는 0.05 μm 이상 2 μm 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.1 μm 이상 0.5 μm 이하이다. 0.05 μm 미만이면, 소정 부위에 균일하게 피복하는 것이 공업적으로 곤란하게 되고, 이 때문에 그 외관에 색 얼룩이 발생하여 외관을 해치는 경우가 있다. 또한, 2 μm을 넘어도 사용 상태 표시층으로서의 기능에 큰 차가 없고 도리어 경제적으로 불리하게 된다. 이 두께의 측정 방법으로서는 상기 기층과 같은 측정 방법을 채용할 수 있다.

한편, 사용 상태 표시층(13)은 압축 잔류 응력을 갖는 것으로 할 수 있다. 이에 따라, 날끝 교환형 절삭 팁의 인성 향상에 기여할 수 있다. 상기 압축 잔류 응력은 그 절대치가 0.1 GPa 이상의 응력인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 GPa 이상의 응력이다. 그 절대치가 0.1 GPa 미만이면, 충분한 인성을 얻을 수 없는 경우가 있고, 한편, 그 절대치는 커질수록 인성의 부여라는 관점에서는 바람직하지만, 그 절대치가 8 GPa를 넘으면 사용 상태 표시층 자체가 박리되는 경우가 있어 바람직하지 못하다.

<면조도 Ra>

본 발명의 상기 영역 A1은 피삭재의 용착을 저지하기 위해서 평활한 것으로 하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 표면 평활성은 상기 영역 A1의 표면을 기계적 처리, 예컨대, 브러시 조작 또는 블라스트 가공(샌드 블라스트)을 실시함으로써 얻 을 수 있다. 이러한 기계적 처리는 통상 기층 상에 형성된 사용 상태 표시층을 제거하는 경우에 이루어지지만, 상기 영역 A1의 표면에 대하여 독립된 처리 조작으로서 행하는 것도 가능하다. 또, 상기 평활성은 이러한 기계적 처리뿐만 아니라, 예컨대 화학적 처리나 물리적 처리에 의해서도 얻을 수 있다.

그리고 본 발명자의 연구에 따르면, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 1.0>A/B라는 관계가 성립하는 경우에 특히 양호한 내피삭재 용착성을 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다. 보다 바람직하게는 0.8>A/B, 더욱 바람직하게는 0.6>A/B이다.

여기서 상기 면조도 Ra는 표면 거칠기를 나타내는 수치의 일종이며, 중심선 평균치라고 불리는 것이다(JIS B0601). 그 측정 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 공지의 측정 방법을 어느 것이나 채용할 수 있다. 예컨대, 접촉법(예컨대 촉침법 등)이라도 좋고, 비접촉법(예컨대 레이저 현미경법 등)이라도 좋으며, 또한 혹은 날끝 교환형 절삭 팁의 단면을 현미경으로 직접 관찰하는 방법이라도 좋다.

<날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법>

본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법은, 본체와, 이 본체 상에 형성된 기층과, 이 기층 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법으로서, 상기 본체 상에 기층을 형성하는 단계와, 상기 기층 상에 상기 기층과 다른 색의 사용 상태 표시층을 형성하는 단계와, 상기 본체의 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 적어도 포함하는 영역과 여유면에 대하여, 거기에 형성되어 있는 상기 사용 상태 표시층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이에 따라, 매우 우수한 생산 효율로 날끝 교환형 절삭 팁을 제조할 수 있다.

이와 같이 사용 상태 표시층(13)은, 날끝 교환형 절삭 팁(1)의 제조시에 일단 기층(12) 위에 형성되지만, 그 후 상기 경사면(2) 상의 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(3)으로부터 제거된다. 이에 따라, 경사면의 일부와 여유면과의 사이에서, 상기와 같은 큰 색 콘트라스트를 갖는 큰 날끝 교환형 절삭 팁을 제조할 수 있다.

상기한 바와 같이 사용 상태 표시층(13)을 제거하는 방법으로서는, 화학적 방법, 물리적 방법 및 기계적 방법의 어느 것도 채용할 수 있다. 바람직하게는, 브러시질 또는 그 밖의 마멸에 의한 제거, 예컨대 샌드 블라스트에 의한 제거(블라스트 가공) 등의 물리적 또는 기계적 방법을 채용할 수 있다. 게다가, 이러한 블라스트 가공은, 전술한 바와 같이, 이렇게 해서 다시 노출된 기층(12)의 표면을 평활하게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법은, 상기 영역 A1에 대하여, 평활성 처리를 실시하는 단계(상기 사용 상태 표시층을 제거하는 단계와 동시에 이루어지는 경우를 포함함)를 포함할 수 있다. 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 1.0>A/B라는 관계가 성립하도록 이러한 평활성 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 이에 따라, 절삭 가공 후의 피삭재의 외관 및 표면 평활성을 담보하는 것이 가능하게 되기 때문이다.

이러한 평활성 처리로서는, 화학적 방법, 물리적 방법 및 기계적 방법의 어느 것이나 채용할 수 있다. 바람직하게는, 브러시질 또는 그 밖의 마멸에 의한 방법, 예컨대 샌드 블라스트에 의한 연마(블라스트 가공) 등의 물리적 또는 기계적 방법을 채용할 수 있다.

<작용 등>

이상 설명한 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이 미사용 상태에서는 흠이 없는 상태로 있는 경사면(2)을 갖는다. 특히 경사면(2) 상의 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2의 전면 또는 부분은 또한 원래의 사용 상태 표시층(13)의 색을 지니고, 그에 의하여 날끝 능선(4)이 미사용임을 나타낸다. 예컨대, 그 영역 A2의 전면 또는 부분이 TiN로 코팅되어 있는 경우는, 이 영역 A2의 사용 상태 표시층(13)의 부분은 미사용 상태에서는 빛나는 황동색(금색)으로 되고 있다. 이에 대하여 상기 영역 A1과 여유면(3)은 기층(12)인 Al₂O₃으로 이루어지며, 날끝 교환형 절삭 팁의 대표적인 비교적 거무스름하게 된 색 또는 거의 흑색의 외관을 보인다.

이하의 설명을 위해, 날끝 교환형 절삭 팁(1)은 절삭 공구의 공구 본체에 부착되어 있고, 복수의 날끝 능선(4) 중 어느 한 날끝 능선이 맨 처음에 사용되는 날끝 능선을 이루는 경우를 생각한다. 절삭 공구가 사용되는 즉시, 그 한 날끝 능선(4)이 피삭재(5)에 접촉하여, 피삭재(5)를 절삭 가공하기 시작한다. 특히, 그 날끝 능선(4)과 여유면(3)의 구역에서는 기층(12)에 의해 날끝 교환형 절삭 팁(1)의 마모는 적다.

그런데, 날끝 능선(4)에 의한 절삭이 시작되면, 이 날끝 능선(4)에 인접하는 구역[경사면(2) 상의 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2]의 사용 상태 표시층(13)이 변색되어, 경사면(2) 중 이 영역 A2에 비교적 큰 초기 변화를 일으킨다. 변색된 구역에서는 사용 상태 표시층(13)과는 다른 색으로 되고, 경우에 따라서는 이보다 훨씬 거무스름하게 된 기층(12)이 보이게 된다.

이 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이 날끝 능선(4)에 이어서 거무스름하게 변색된 변색 구역(9)이 생긴다. 이 변색 구역(9)은 즉시 또 용이하게 식별되어, 주의 환기 기능을 보인다. 이 변색은, 상기한 바와 같이 기층(12)이 노출됨으로써 생기는 것 외에, 열이 원인이 된 변화, 예컨대, 산화 현상의 결과 발생하는 것이라도 좋다.

예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이 이 날끝 능선(4)에 인접하는 구역[경사면(2) 상의 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2]의 사용 상태 표시층(13)이 템퍼링색(temper color)을 띰으로써, 여기에 변색 구역(9)이 형성된다. 이것은 날끝 능선(4)에 의한 피삭재의 절삭 가공의 결과 발생하는 날끝 능선 근방의 온도 상승에 연유되는 것이다.

날끝 교환형 절삭 팁(1)을 장시간 사용한 후(절삭 위치를 변경시킨 후)에 있어서는, 경사면(2)은 도 4에 도시하는 외관을 띠게 되는데, 맨 처음 수 분의 절삭 작업 후에 벌써 도 3에 도시하는 외관에 이르므로, 예컨대 하나의 날끝 능선(4)은 이미 사용되었지만, 다른 날끝 능선(4)은 아직 전혀 미사용임을 취급자는 첫눈에 확인할 수 있다. 이 다른 날끝 능선(4)이 처음으로 사용되면, 도 4에 도시하는 외관을 보인다. 이 경우, 이 다른 날끝 능선(4)에 인접하는 구역[경사면(2) 상의 날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2]의 사용 상태 표시층(13)이 변색되어, 변색 구역(10)을 생성함으로써 이 다른 날끝 능선(4)이 사용되었음을 나타낸다.

한편, 도 2∼도 4에 도시되어 있는 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 4개의 사용 가능한 날끝 능선(4)을 갖는 슬로웨이 날끝 교환형 절삭 팁이다. 이 복수의 날끝 능선(4) 중 어느 것이 이미 사용되고, 어느 것이 아직 사용되지 않았는지를 사용 상태 표시층(13)의 색에 의해서 첫눈에 알 수 있다. 따라서, 이러한 날끝 교환형 절삭 팁을 장비한 절삭 공구의 보수는 특히 간단히 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 날끝 교환형 절삭 팁(1)에는, 기층(12)과 사용 상태 표시층(13)으로 이루어지는 복합의 코팅(11)이 실시되고 있다(도 5). 또, 사용 상태 표시층은 단수 또는 복수 개의 경사면의 특정 부위에 형성되는데, 예컨대 ISO 규격 SNGN120408 등과 같은 일반적인 날끝 교환형 절삭 팁에서는 상면 또는 바닥면이 경사면으로 되며, 「세로 사용」 등이라고 불리는 전자 이외의 예외적인 날끝 교환형 절삭 팁에서는 여유면이 경사면이 된다.

사용 상태 표시층(13)은, 인접하는 날끝 능선(4)을 단시간이라도 사용하면 이 사용 상태 표시층(13)에 명료한 흔적이 남아, 이 사용 상태 표시층(13)이 변색 내지는 변질된다. 이와 같이 사용 상태 표시층(13)은 매우 민감하므로, 그 아래에 있는 다른 색의 층 또는 재료(즉 기층)가 보이게 되는 경우가 있다. 이와 같이 하여 사용 상태 표시층(13)의 작용에 의해, 명료한 색 콘트라스트 또는 명암 콘트라스트가 생겨, 사용한 날끝 능선을 즉시 간단하게 식별할 수 있다. 경사면의 특정 부위(날끝 능선에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2)에 이와 같이 마찰적으로 불리할지도 모르는 코팅을 실시함으로써, 이것을 여유면이나 상기 영역 A1에 실시하는 경우보다도, 피삭재의 외관 및 표면 평활성을 해치는 일이 없기 때문에, 이 영역 A2를 사용 상태 표시면으로서 이용하는 것이 특히 유리하다는 것이 판명되었다. 또한 아울러, 사용 상태 표시층이 경사면 측에 형성되어 있음으로 인해, 이러한 날끝 교환형 절삭 팁을 수납 케이스에 수납한 상태나, 작업대에 놓은 상태에서도, 어느 쪽의 날끝 능선이 사용 종료 상태인지를 매우 용이하게 식별할 수 있다고 하는 우수한 기능을 갖고 있다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

<실시예 1>

89.5 질량%의 WC, 2.0 질량%의 TaC, 0.5 질량%의 NbC 및 8.0 질량%의 Co로 이루어지는 조성의 초경합금 분말을 프레스하고, 이어서 진공 분위기 속에서 1400℃, 1시간 소결하고, 그 후 평탄 연마 처리 및 날끝 능선부에 대하여 SiC 브러시에 의한 날끝 처리(경사면 측에서 보아 0.05 mm 폭의 호우닝을 실시)를 행함으로써, 절삭 팁 CNMG120408N-GU(스미토모덴코하드메탈(주) 제조)의 형상과 동일 형상의 초경합금제 팁을 제작하여, 이것을 본체로 했다. 이 본체는 표면에 탈β층이 15 μm 형성되어 있으며, 2개의 면이 경사면으로 되고, 4개의 면이 여유면으로 되고, 그 경사면은 날끝 능선(상기한 바와 같이 날끝 처리가 되어 있기 때문에 가정적인 능으로 되고 있음)을 사이에 두고서 여유면과 연결되는 것이었다. 날끝 능선은 합계 8개 존재했다.

이 본체의 전면에 대하여, 하층에서부터 순차 하기의 층을 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 즉, 본체의 표면 측에서부터 순차 0.6 μm의 TiN, 4.6 μm의 TiCN(MT-CVD), 2.1 μm의 α 알루미나(Al₂O₃) 그리고 최외층으로서 0.6 μm의 TiN을 코팅했다(총 막 두께 7.9 μm). 이 코팅(코팅 No. 1로 함)에 있어서, 0.6 μm의 TiN(본체 표면 측의 것)과 4.6 μm의 TiCN과 2.1 μm의 α 알루미나(Al₂O₃)가 기층이며, 최외층의 0.6 μm의 TiN이 사용 상태 표시층이다.

이하 같은 식으로 하여, 이 코팅 No. 1 대신에 하기의 표 1에 기재한 코팅 No. 2∼6을 각각 본체의 전면에 대하여 피복했다.

상기 표 1에 있어서, 기층은 좌측 것부터 순차 본체의 표면 상에 적층시켰다. 또한 각 층은, 코팅 No. 6의 CrN층을 제외하고, 전부 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 상기 CrN층은 이온플레이팅법에 의해 형성했다.

그리고 이들 코팅을 실시한 본체에 대하여, 공지된 블라스트법을 이용하여 다음 7 종류의 처리 방법 A∼G를 각각 실시했다. 한편, 각 처리 방법에 있어서 사용 상태 표시층을 남기고 싶은 부위에는, 지그를 이용하여 마스킹을 했다.

(처리 방법 A)

코팅에 대하여 블라스트법에 의한 처리를 행하지 않았다. 따라서, 본체의 표면은 전면에 있어서 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 1인 경우는 TiN의 색인 금색)을 띠었다.

(처리 방법 B)

코팅에 대하여, 경사면의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 날끝 능선을 포함하는 여유면의 전면은 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다[도 7 참조. 한편, 도 7에서는 사용 상태 표시층(13)이 경사면(2)을 감싸지 않고 그 바로 앞에서 멈추고 있지만, 경사면(2)까지 감싸도록 형성되는 경우도 본 처리 방법의 형태에 포함됨].

(처리 방법 C)

코팅에 대하여, 날끝 능선을 포함하는 여유면 전면의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면은 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 날끝 능선을 포함하는 여유면 전면은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다[도 6 참조. 한편, 도 6에서는 사용 상태 표시층(13)이 여유면(3)을 감싸지 않고 그 바로 앞에서 멈추고 있지만, 여유면(3)까지 감싸도록 형성되는 경우도 본 처리 방법의 형태에 포함됨).

(처리 방법 D)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.5∼0.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 상이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.5∼0.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.5∼0.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다(도 5). 한편, 상기 거리 0.5∼0.8 mm은 평균치를 나타내는 것이지만, 이 평균치를 이와 같은 범위로 표시한 이유는, 마스킹은 가능한 한 고정밀도로 행했지만 블라스트의 감아 돌기 등에 의해 그 거리를 일정하게 유지하는 것은 곤란하여 오차를 배제할 수 없기 때문이다.

(처리 방법 E)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼0.5 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2∼0.5 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼0.5 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다. 한편, 상기 거리에 대하여 0.2∼0.5 mm로 범위로 표시한 이유는, 상기 처리 방법 D와 동일한 이유에 의한 것이다.

(처리 방법 F)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.4∼2.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면상으로서, 또한 날끝 능선에서부터 0.4∼2.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No.1의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.4∼2.8 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다. 한편, 상기 거리에 대하여 0.423∼2.8 mm과 범위를 가지고서 표시한 것은, 상기 처리 방법 D와 동일한 이유에 의한 것이다.

(처리 방법 G)

코팅에 대하여, 본체 표면 전면의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 본체 표면의 전면(경사면 및 여유면의 양면)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 1의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다.

이와 같이 하여, 이하의 표 2 및 표 3에 기재한 42 종류의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 1∼No. 42를 제조했다. No. 4, 5, 6, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 25, 26, 27, 32, 33, 34, 39, 40 및 41이 본 발명의 실시예이며, 그 이외의 것은 비교예이다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 1∼42에 대해서, 하기 조건으로 선삭 절삭 시험을 하여, 피삭재의 면조도와 날끝 교환형 절삭 팁의 여유면 마모량을 측정했다. 그 결과를 이하의 표 2 및 표 3에 나타낸다. 피삭재의 면조도(Rz : JIS B0601에 의해 규정되는 것으로, JIS B0651에 준거한 기기를 이용하여 측정되는 것)는 작은 수치의 것일수록 평활성이 양호함을 나타내고, 여유면 마모량은 작은 수치의 것일수록 내마모성이 우수함을 나타내고 있다.

(선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : SCM415

절삭 속도 : 120 m/min

이송 : 0.13 mm/rev.

절삭 깊이 : 1.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 시간 : 35분

표 2 및 표 3 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이다. 한편, 기층의 최외층은 코팅의 종류에 상관없이 전부 흑색이며, 사용 상태 표시층은 TiN과 ZrN이 금색이고, TiCN은 핑크색이며, CrN은 은색이다.

표 2 및 표 3으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁 No. 4, 5, 6, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 25, 26, 27, 32, 33, 34, 39, 40 및 41은 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 용이하여 주의 환기 기능이 매우 우수한 것이며, 또한 날끝에 피삭재가 용착되는 일도 없고, 절삭 후의 피삭재의 상태도 경면에 가까운 것으로 피삭재의 면조도도 우수한 것이었다. 한편, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 이들 본 발명의 실시예의 날끝 교환형 절삭 팁에서는 전부 0.8>A/B이었다(측정 방법은 후술하는 No. 4에 관한 것과 같은 식으로 함).

이에 대하여, 날끝 교환형 절삭 팁 No. 1, 2, 8, 9, 15, 16, 22, 23, 29, 30, 36 및 37은 날끝 능선의 사용 상태의 판별은 가능하지만, 날끝에 피삭재가 다량으로 용착되고, 또한 절삭 후의 피삭재는 백탁되어, 피삭재의 면조도도 떨어졌다. 또한, 날끝 교환형 절삭 팁 No. 3, 10, 17, 24, 31 및 38은, 상기 날끝 교환형 절삭 팁 No. 1, 2, 8, 9, 15, 16, 22, 23, 29, 30, 36 및 37과 비교하면 피삭재의 용착량은 상당히 저감되고 있지만, 경사면에서 약간의 용착이 있었다. 날끝 교환형 절삭 팁 No. 7, 14, 21, 28, 35 및 42는 절삭 후의 피삭재의 상태는 양호하지만, 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 곤란하여, 주의 환기 기능을 갖지 않았다.

이상의 결과, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁이, 각 비교예의 날끝 교환형 절삭 팁에 비하여, 우수한 효과를 갖고 있음은 분명하다. 한편, 본 실시예는, 칩 브레이커가 형성되어 있는 날끝 교환형 절삭 팁인 경우에 관해서 나타냈지만, 칩 브레이커가 형성되어 있지 않은 날끝 교환형 절삭 팁에 대하여도 유효하다.

한편, 상기에서 제조한 날끝 교환형 절삭 팁 No. 4와 같은 제조 방법에 있어서, 상기 영역 A1에 대하여 블라스트의 정도를 바꿔 블라스트법에 의한 처리를 실시하여, 상기 영역 A1의 면조도 Ra와 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 표 4의 것으로 하는 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 4-2, No. 4-3 및 No.4-4를 제조했다. 한편, 면조도 Ra는 레이저 현미경(VK-8510, (주)기엔스 제조)에 의해 측정했다. 측정 부위는, 상기 영역 A1에 대해서는 날끝 능선으로부터의 거리가 영역 A1의 폭의 1/2이 되는 지점(즉 영역 A1의 중앙부)으로 하고, 상기 영역 A2에 대해서는 영역 A1과 영역 A2의 경계선으로부터 영역 A2 측에 상기 영역 A1의 1/2의 폭과 같게 되는 거리만큼 들어간 지점으로서 그 경계선에 평행하게 되는 지점을 측정 부위로 하고, 측정 거리는 100 μm로 했다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 4, No. 4-2, No. 4-3 및 No. 4-4에 관해서 상기와 동일 조건에 의한 선삭 절삭 시험을 하여, 피삭재의 면조도 Rz를 상기와 같은 식으로 측정했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 분명한 바와 같이, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, A/B의 값이 작아질수록 피삭재의 면조도 Rz는 보다 양호한 것으로 되었다.

이들 결과로부터, 날끝 교환형 절삭 팁에 있어서 피삭재와의 사이에서 용착 현상을 억제하여, 피삭재의 외관이 저해되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 1.0>A/B로 하는 것이 유효하고, 이 A/B의 값을 더욱 작게 하여, 0.8>A/B, 또 0.6>A/B로 하는 것이 보다 유효하다.

한편, 코팅 No. 6에 있어서, 사용 상태 표시층으로서 CrN 대신에 공지된 스퍼터링법을 이용하여 금속 Cr 또는 금속 Al을 동일 막 두께로 코팅하는 것을 제외하고 다른 것은 전부 같은 식으로 하여 날끝 교환형 절삭 팁을 제조하여, 상기와 동일한 처리를 실시하고 동일한 선삭 절삭 시험을 행한 바, 상기 날끝 교환형 절삭 팁 No. 36∼42와 같은 결과를 얻을 수 있음을 확인했다. 한편, 금속 Cr 또는 금속 Al로 이루어지는 사용 상태 표시층의 색은 모두 은색이다.

<실시예 2>

날끝 교환형 절삭 팁의 본체의 형상을 ISO 형식 번호 SPGN120408로 하는 것을 제외하고, 다른 것은 실시예 1과 같은 식으로 하여 본체를 얻었다.

이 본체의 전면에 대하여, 하층에서부터 순차적으로 하기의 층을 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 즉, 본체의 표면 측에서부터 순차적으로 0.4 μm의 TiN, 3.0 μm의 TiCN(MT-CVD), 1.8 μm의 α 알루미나(Al₂O₃), 그리고 최외층으로서 0.5 μm의 TiN을 코팅했다(총 막 두께 5.7 μm). 이 코팅(코팅 No. 7로 한함)에 있어서, 0.4 μm의 TiN(본체 표면 측의 것)과 3.0 μm의 TiCN과 1.8 μm의 α 알루미나(Al₂O₃)가 기층(흑색)이며, 최외층의 0.5 μm의 TiN이 사용 상태 표시층(금색)이다.

이하 같은 식으로 하여, 이 코팅 No. 7 대신에 하기의 표 5에 기재한 코팅 No. 8∼12를 각각 본체의 전면에 대하여 피복했다.

상기 표 5에 있어서, 기층에는 좌측 것부터 순차적으로 본체의 표면 상에 적층하였다. 또한 코팅 No. 8∼9는, 코팅 No. 7과 마찬가지로, 전부 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 코팅 No. 10∼12에 대해서는 공지된 PVD법에 의해 형성했다.

그리고, 이 코팅을 실시한 본체의 각각에 대하여, 실시예 1과 동일한 처리 방법 A∼G를 각각 실시함으로써, 이하의 표 6 및 표 7에 기재한 42 종류의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 43∼No. 84를 제조했다. No. 46, 47, 48, 53, 54, 55, 60, 61, 62, 67, 68, 69, 74, 75, 76, 81, 82 및 83이 본 발명의 실시예이며, 그 이외의 것은 비교예이다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 43∼84에 대해서, 하기 조건으로 프라이스 절삭 시험을 하여, 피삭재의 면조도와 날끝 교환형 절삭 팁의 여유면 마모량을 측정했다. 그 결과를 이하의 표 6 및 표 7에 나타낸다. 피삭재의 면조도(Rz : JIS B0601에 의해 규정되는 것으로, JIS B0651에 준거한 기기를 이용하여 측정되는 것)는 작은 수치의 것일수록 평활성이 양호함을 나타내고, 여유면 마모량은 작은 수치의 것일수록 내마모성이 우수함을 나타내고 있다.

(프라이스 절삭 시험의 조건)

피삭재 : FC250

절삭 속도 : 175 m/min

이송 : 0.27 mm/teeth

절삭 깊이 : 1.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 거리 : 11 m

커터 : DPG4160R(스미토모덴코하드메탈(주))

이 프라이스 절삭 시험은, 상기 커터에 날끝 교환형 절삭 팁을 1장만 부착하여 행했기 때문, 커터 1 회전당의 이송과, 한 날당의 이송은 일치하는 것으로 된다.

표 6 및 표 7 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이다. 한편, 기층의 최외층은 코팅의 종류에 상관없이 전부 흑색이며, 사용 상태 표시층은 TiN이 금색이고, TiCN은 핑크색이다.

표 6 및 표 7로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁 No. 46, 47, 48, 53, 54, 55, 60, 61, 62, 67, 68, 69, 74, 75, 76, 81, 82 및 83은, 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 용이하여 주의 환기 기능이 매우 우수하며, 또한 날끝에 피삭재가 용착되는 일도 없고, 절삭 후의 피삭재의 상태도 경면에 가까우며, 피삭재의 면조도도 우수하였다. 한편, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 이들 본 발명의 실시예의 날끝 교환형 절삭 팁에서는 전부 0.8>A/B이었다(측정 방법은 실시예 1과 같은 식으로 함).

이에 대하여, 날끝 교환형 절삭 팁 No. 43, 44, 50, 51, 57, 58, 64, 65, 71, 72, 78 및 79는 날끝 능선의 사용 상태의 판별은 가능하지만, 날끝에 피삭재가 다량으로 용착되고, 또한 절삭 후의 피삭재는 백탁되어, 피삭재의 면조도도 떨어졌다. 또한, 날끝 교환형 절삭 팁 No. 45, 52, 59, 66, 73 및 80은 상기 날끝 교환형 절삭 팁 No. 43, 44, 50, 51, 57, 58, 64, 65, 71, 72, 78 및 79와 비교하면 피삭재의 용착량은 상당히 저감되고 있지만, 경사면에 있어서 약간의 용착이 있었다. 날끝 교환형 절삭 팁 No. 49, 56, 63, 70, 77 및 84는 절삭 후의 피삭재의 상태는 양호하지만, 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 곤란하여, 주의 환기 기능을 갖지 않았다.

이상의 결과, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁이, 각 비교예의 날끝 교환형 절삭 팁에 비하여, 우수한 효과를 갖고 있는 것은 분명하다.

<실시예 3>

0.1 질량%의 TiC, 0.6 질량%의 TaC, 0.3 질량%의 NbC, 6.0 질량%의 Co 및 잔부 WC로 이루어지는 조성(단 불가피한 불순물을 포함함)의 초경합금 분말을 프레스하고, 이어서 진공 분위기 속에서 1450℃, 1시간 소결하고, 그 후 평탄 연마 처리 및 날끝 능선부에 대하여 SiC 브러시에 의한 날끝 처리(경사면 측에서 보아 0.05 mm 폭의 호우닝을 실시)를 행함으로써, 절삭 팁 CNMG120408N-UX(스미토모덴코하드메탈(주) 제조)의 형상과 동일 형상의 초경합금제 팁을 제작하여, 이것을 본체로 했다. 이 본체는, 표면에 탈β층이 형성되어 있지 않으며, 2개의 면이 경사면으로 되고, 4개의 면이 여유면으로 되고, 그 경사면은 날끝 능선(상기한 바와 같이 날끝 처리가 되어 있기 때문에 가정적인 능으로 되고 있음)을 사이에 두고 여유면과 연결되는 것이었다. 날끝 능선은 합계 8개 존재했다.

이 본체의 전면에 대하여, 하층에서부터 순차적으로 하기의 층을 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 즉, 본체의 표면 측에서부터 순차적으로 0.2 μm의 TiN, 3.0 μm의 TiCN(MT-CVD), 2.4 μm의 α 알루미나(Al₂O₃), 그리고 최외층으로서 0.3 μm의 TiN을 코팅했다. 이 코팅(코팅 No. 13으로 함)에 있어서, 0.2 μm의 TiN(본체 표면 측의 것)과 3.0 μm의 TiCN과 2.4 μm의 α 알루미나(Al₂O₃)가 기층이며, 최외층의 0.3 μm의 TiN이 사용 상태 표시층이다.

이하 같은 식으로 하여, 이 코팅 No.13 대신에 하기의 표 8에 기재한 코팅 No. 14∼17을 각각 본체의 전면에 대하여 피복했다.

상기 표 8에 있어서, 기층에는 좌측 것부터 순차적으로 본체의 표면 상에 적층하였다. 또한 각 층은, 전부 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다.

그리고 이들 코팅을 실시한 본체에 대하여, 공지된 블라스트법[알루미나 샌드 120번(평균 입자 지름 100 μm), 압력 0.28 MPa] 혹은 블라스트법 이외의 방법을 이용하여 14 종류의 처리 방법 A∼I3을 각각 실시했다. 처리 방법 A, B, C 및 G는 실시예 1에서 이용된 처리 방법이며, 그 이외의 방법은 다음과 같다. 한편, 각 처리 방법에 있어서 사용 상태 표시층을 남기고 싶은 부위에는 지그를 이용하여 마스킹을 실시했다.

(처리 방법 H1)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼1.2 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2∼1.2 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 13의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼1.2 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 13의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다(도 5). 한편, 상기 거리 0.2∼1.2 mm은 평균치를 나타내는 것인데, 이 평균치를 이와 같은 범위로 하고 있는 이유는, 실시예 1과 동일한 이유에 따른 것이다. 아울러, 경사면의 예각 코너부의 각도를 2등분하는 위치(이하 R/2 부위라고 함)에 있어서의 이 거리는 0.35 mm이었다.

(처리 방법 H2∼H5)

상기 처리 방법 H1에 있어서, 영역 A1를 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0 mm∼1.2 mm의 거리(R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 H1과 마찬가지로 0.35 mm)를 가지고서 연장되는 영역으로 하는 것을 제외하고, 다른 것은 전부 처리 방법 H1과 같은 처리를 실시했다. 한편, 상기 날끝 능선에서부터의 거리가 0 mm을 포함하고 있는 것은, 사용 상태 표시층이, 경사면 위이며, 또한 상기 영역 A1의 부분에 형성되는 것(바꿔 말하면 영역 A1에 있어서 사용 상태 표시층이 제거되고 있지 않은 부분이 존재하는 것)을 의미하고 있다. 또한, 처리 방법 H2∼H5의 차이는 블라스트법의 처리 조건을 변경함으로써, 이하의 표 9 및 표 10에 나타내는 바와 같이 다른 잔류 응력을 부여한 것이다.

(처리 방법 H6∼H7)

코팅에 대하여, 처리 방법 H2∼H5와 동일한 블라스트법에 의한 처리(아울러 R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 H2∼H5와 마찬가지로 0.35 mm)를 실시한 후, 또한 이 블라스트법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의한 처리를 실시했다. 한편, 처리 방법 H6∼H7의 차이는, 블라스트법의 처리 조건을 변경함으로써, 이하의 표 9 및 표 10에 나타내는 바와 같이 다른 잔류 응력을 부여한 것이다.

(처리 방법 I1)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼2.4 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2∼2.4 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 13의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼2.4 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 13의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다(도 5). 한편, 상기 거리 0.2∼2.4 mm는 평균치를 나타내는 것인데, 이 평균치를 이와 같은 범위로 하고 있는 이유는, 실시예 1과 동일한 이유에 따른 것이다. 아울러, R/2 부위에 있어서의 이 거리는 1.52 mm이었다.

(처리 방법 I2)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0 mm∼2.4 mm의 거리(R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 I1과 마찬가지로 1.52 mm)를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의해 제거했다. 그 후, 또한 이 브러시법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 처리 방법 I1과 같은 블라스트법에 의한 처리를 실시했다. 한편, 상기 날끝 능선에서부터의 거리가 0 mm을 포함하고 있는 것은, 사용 상태 표시층이, 경사면 위이며, 또한 상기 영역 A1의 부분에 형성되는 것(바꿔 말하면 영역 A1에 있어서 사용 상태 표시층이 제거되지 않은 부분이 존재하는 것)을 의미하고 있다.

(처리 방법 I3)

코팅에 대하여, 처리 방법 I2에 있어서 브러시법을 실시한 것과 동일 영역에 대하여 배럴법에 의한 처리(아울러 R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 I1과 마찬가지로 1.52 mm)를 실시한 후, 또한 배럴법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의한 처리를 실시함으로써 사용 상태 표시층을 제거했다.

이와 같이 하여, 이하의 표 9 및 표 10에 기재한 46 종류의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 85∼No. 130을 제조했다. 표 9 및 표 10 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이며, 코팅 No.은 상기한 코팅 No. 13∼17을 나타내고 있다. 또, 상기한 실시예의 각 날끝 교환형 절삭 팁에서는, 블라스트법 또는 이것과 브러시법을 조합하여(혹은 배럴법과 브러시법을 조합하여) 처리를 실시한 영역(즉, 기층 상에 사용 상태 표시층이 형성되어 있지 않은 부분이며, 또한 절삭에 관여하는 부위를 포함하는 영역)에 있어서 압축 잔류 응력을 부여할 수 있지만(그 경우, 이 영역 이외는 인장 잔류 응력을 갖는 것으로 됨), 표 9 및 표 10에는 여유면에 있어서의 도 8의 스폿 U(스폿 사이즈 : 직경 0.5 mm)로 나타내어지는 영역(이 영역은 절삭에 관여하는 부위의 일부가 됨)의 알루미나층을 측정한 수치를 나타낸다(구체적 측정 방법은 전술한 X선 응력 측정 장치를 이용한 sin²ψ법을 채용함).

또한, 상기 처리 방법 H1∼H7 및 처리 방법 I1∼I3에 대해서, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서 기층의 최외층인 알루미나층(α-Al₂O₃층 또는 γ-Al₂O₃층)이 아니라, 이 알루미나층의 하층(이 하층도 기층의 1층임)이 노출되고 있는 비율(%)을 이하의 방법에 의해 산출했다. 즉, 주사전자현미경으로 날끝 교환형 절삭 팁을 관찰하여 날끝 능선에 있어서 알루미나층의 존재 상태를 확인할 수 있는 사진 촬영을 함으로써 실행되며, 그 사진 상에서 절삭날 길이에 상당하는 날끝 능선에 해당하는 선을 그려, 그 선상에서 알루미나층이 존재하지 않는 영역을 백분율로 나타내는 것으로 한다.

도 9∼도 11은 상기 방법을 보다 구체적으로 도시한 것(주사전자현미경 사진을 모식화한 도면)이다. 즉, 도 9에 있어서의 α의 범위가 절삭날 길이를 나타내고 있다. 도 10 및 도 11은 α 범위의 확대도이며, 도 10은 절삭에 관여하는 날끝 능선(4)의 전부에 있어서 알루미나층(120)이 형성되어 있지 않은 경우[즉 그 전부에 있어서 하층(121)이 노출되고 있는 경우]이며, 도 11은 절삭에 관여하는 날끝 능선(4)의 일부에 있어서 알루미나층(120)이 형성되지 않고 그 하층(121)이 노출되고 있는 경우이다.

그리고, 도 10 및 도 11에 있어서, 날끝 능선(4)으로서 선 b를 그어, 이 선 b 상에서 알루미나층(120)이 형성되어 있지 않은 부분의 길이를 측정한다. 도 10에서는, 선 b 상에 알루미나층(120)이 전혀 존재하지 않고, 따라서 알루미나층(120)이 형성되어 있지 않은 범위가 100%(전부)가 된다. 한편, 도 11의 경우, 선 b 상에 알루미나층(120)이 형성되어 있지 않은 부분(b1, b3, b5)이 존재하여, (b1+b3+b5)/(b1+b2+b3+b4+b5)로 계산되는 백분율이 알루미나층(120)이 형성되어 있지 않은 범위의 비율이 된다.

상기와 같은 방법에 의해 산출한 결과, 처리 방법 H1∼H5 및 처리 방법 I1에서는, 절삭에 관여하는 날끝 능선(즉, 본 실시예의 경우, 도 9∼도 11에서 도시되는 부분)에 있어서 알루미나층(120)은 전혀 제거되지 않았던[즉 하층(121)이 노출되지 않음] 데 대하여, 처리 방법 H6, H7, I2, I3에서는, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서 각각 37%, 68%, 82%, 24%의 비율로 하층(121)이 표면에 노출되었다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 85∼130에 대해서, 하기 조건으로 연속 선삭 절삭 시험과 단속 선삭 절삭 시험을 하여, 날끝 교환형 절삭 팁의 여유면 마모량과 파손율을 측정했다. 또한, 하기 조건에 의해, 날끝에 대한 피삭재의 용착 상태, 피삭재 가공면의 상태 및 날끝 능선의 사용 상태의 식별성도 확인했다. 이들 결과를 이하의 표 9 및 표 10에 나타낸다. 여유면 마모량이 작은 수치인 것일수록 내마모성이 우수함을 나타내고, 파손율이 작은 수치인 것일수록 인성이 우수함을 나타내고 있다.

(연속 선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : FCD450 둥근 막대

절삭 속도 : 200 m/min

이송 : 0.35 mm/rev.

절삭 깊이 : 2.0 mm

절삭유 : 수용성유

절삭 시간 : 10분

이 조건으로, 절삭 시작 1분 후의 날끝에 대한 피삭재의 용착 상태 및 피삭재 가공면의 상태를 관찰하고 여유면 마모량을 측정했다.

(단속 선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : SCM435(4 가닥 홈이 들어간 둥근 막대)

절삭 속도 : 100 m/min

이송 : 0.40 mm/rev.

절삭 깊이 : 2.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 시간 : 30초

20개의 절삭날을 30초 동안 절삭한 경우의 결손수로부터 파손율을 산출했다. 즉, 결손된 절삭날의 수를 n이라고 하면 파손율(%)=n/20이 된다.

표 9 및 표 10 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이다. 한편, 기층의 최외층은 코팅의 종류에 상관없이 전부 흑색이며, 사용 상태 표시층은 TiN과 ZrN이 금색이고, TiCN은 핑크색이다.

표 9 및 표 10으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁은, 날끝 능선(절삭날)의 사용 상태의 판별이 용이하여 주의 환기 기능이 매우 우수하며, 또한 날끝에 피삭재가 용착되는 일도 없고, 절삭 후의 피삭재의 상태도 경면에 가까운 것이었다. 한편, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 이들 본 발명의 실시예의 날끝 교환형 절삭 팁에서는 전부 0.8>A/B이었다(측정 방법은 후술하는 No. 128에 관한 것과 같은 식으로 함).

이에 대하여, 비교예(표에서 「*」 표시가 없는 것)의 날끝 교환형 절삭 팁은, 처리 방법 A 및 B를 실시한 것은 날끝 능선의 사용 상태의 판별은 가능하지만, 날끝에 피삭재가 다량으로 용착되고, 또한 절삭 후의 피삭재는 백탁되어, 여유면 마모량 및 파손율도 떨어지고, 또한, 처리 방법 G를 실시한 날끝 교환형 절삭 팁은, 절삭 후의 피삭재의 상태 등은 양호하지만, 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 곤란하며, 주의 환기 기능을 갖지 않는다. 또한, 처리 방법 C를 실시한 날끝 교환형 절삭 팁은, 피삭재의 용착량은 상당히 저감되지만, 경사면에서 약간의 용착이 있었다.

이상의 결과, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁이, 각 비교예의 날끝 교환형 절삭 팁에 비하여, 우수한 효과를 갖고 있음은 분명하다. 따라서, 날끝 교환형 절삭 팁에서 피삭재와의 사이에서 용착 현상을 억제하여, 피삭재의 외관이 저해되는 것을 방지하기 위해서는, 사용 상태 표시층을 여유면이 아니라 경사면의 특정 영역(즉 영역 A1을 제외한 영역 A2)에 형성하고, 사용 상태 표시층이 형성되어 있지 않은 부분이며, 또한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에 있어서, 기층을 구성하는 적어도 1층(상기에서 말하는 알루미나층)이 압축 잔류 응력을 갖고 있는 것이 유효하다는 것은 분명하다. 또한, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서, 기층의 최외층인 알루미나층 이외의 층이 표면에 노출됨으로써, 피삭재의 용착이 더욱 방지되어, 더욱 우수한 내마모성이 발휘되는 것도 분명하다. 한편, 본 실시예는, 칩 브레이커가 형성되어 있는 날끝 교환형 절삭 팁인 경우에 관해서 나타냈지만, 칩 브레이커가 형성되어 있지 않은 날끝 교환형 절삭 팁에 대하여도 유효하다.

한편, 상기에서 제조한 날끝 교환형 절삭 팁 No. 128과 같은 제조 방법에 있어서, 상기 영역 A1에 대하여 블라스트의 정도를 바꿔 블라스트법에 의한 처리를 실시하여, 상기 영역 A1의 면조도 Ra와 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 표 11의 것으로 하는 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 128-2, No. 128-3 및 No. 128-4를 제조했다. 한편, 면조도 Ra는 레이저현미경(VK-8510, (주)기엔스 제조)에 의해 측정했다. 측정 부위는, 상기 영역 A1에 관하여는 날끝 능선으로부터의 거리가 영역 A1의 폭의 1/2가 되는 지점(즉 영역 A1의 중앙부)으로 하고, 상기 영역 A2에 대해서는 영역 A1과 영역 A2의 경계선으로부터 영역 A2 측에 상기 영역 A1의 1/2의 폭과 같게 되는 거리만큼 들어간 지점으로 상기 경계선에 평행하게 되는 지점을 측정 부위로 하고, 측정 거리는 100 μm으로 했다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 128, No. 128-2, No. 128-3 및 No. 128-4에 관해서 이하의 조건에 의한 선삭 절삭 시험을 하여, 피삭재의 면조도 Rz를 상기 실시예 1과 같은 식으로 측정했다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.

(선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : SCM415 둥근 막대

절삭 속도 : 100 m/min

이송 : 0.12 mm/rev.

절삭 깊이 : 1.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 시간 : 1분

절삭 시작 1분 후의 피삭재의 면조도 Rz를 측정했다.

표 11로부터 분명한 바와 같이, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, A/B의 값이 작아질수록 피삭재의 면조도 Rz는 보다 양호한 것으로 되었다.

이들 결과로부터, 날끝 교환형 절삭 팁에 있어서 피삭재와의 사이에서 용착현상을 억제하여, 피삭재의 외관이 저해되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 1.0>A/B로 하는 것이 유효하며, 이 A/B의 값을 더욱 작게 하여, 0.8>A/B, 또한 0.6>A/B로 하는 것이 보다 유효하게 된다.

<실시예 4>

0.5 질량%의 TaC, 0.2 질량%의 CrC, 9.5 질량%의 Co 및 잔부 WC로 이루어지는 조성(단 불가피한 불순물을 포함함)의 초경합금 분말을 프레스하고, 이어서 진공 분위기 속에서 1430℃, 1시간 소결하고, 그 후 평탄 연마 처리 및 날끝 능선부에 대하여 SiC 브러시에 의한 날끝 처리(경사면 측에서 보아 0.05 mm 폭의 호우닝을 실시)를 행함으로써, 절삭 팁 SEMT13T3AGSN-G(스미토모덴코하드메탈(주) 제조)의 형상과 동일 형상의 초경합금제 팁을 제작하여, 이것을 본체로 했다. 이 본체는, 표면에 탈β층이 형성되어 있지 않으며, 하나의 면이 경사면으로 되고, 4개의 면이 여유면으로 되고, 그 경사면은 날끝 능선(상기한 바와 같이 날끝 처리가 되어 있기 때문에 가정적인 능으로 되고 있음)을 사이에 두고 여유면과 연결되는 것이었다. 날끝 능선은 합계 4개 존재했다.

이 본체의 전면에 대하여, 하층에서부터 순차적으로 하기의 층을 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다. 즉, 본체의 표면 측에서부터 순차적으로, 0.2 μm의 TiN, 3.4 μm의 TiCN(MT-CVD), 2.2 μm의 α알루미나(Al₂O₃), 그리고 최외층으로서 0.3 μm의 TiN을 코팅했다. 이 코팅(코팅 No. 18로 함)에 있어서, 0.2 μm의 TiN(본체 표면 측의 것)과 3.4 μm의 TiCN과 2.2 μm의 α알루미나(Al₂O₃)가 기층이고, 최외층의 0.3 μm의 TiN이 사용 상태 표시층이다.

이하 같은 식으로 하여, 이 코팅 No. 18 대신에 하기의 표 12에 기재한 코팅 No. 19∼22를 각각 본체의 전면에 대하여 피복했다.

상기 표 12에 있어서, 기층에는 좌측 것부터 순차적으로 본체의 표면 상에 적층하였다. 또한 각 층은 전부 공지된 열 CVD법에 의해 형성했다.

그리고 이들 코팅을 실시한 본체에 대하여, 공지된 블라스트법[알루미나 샌드 120번(평균 입자 지름 100 μm), 압력 0.28 MPa] 혹은 블라스트법 이외의 방법을 이용하여 14 종류의 처리 방법 A∼K3을 각각 실시했다. 처리 방법 A, B, C 및 G는 실시예 1에서 이용된 처리 방법이며, 그 이외의 방법은 다음과 같다. 한편, 각 처리 방법에 있어서 사용 상태 표시층을 남기고 싶은 부위에는, 지그를 이용하여 마스킹을 실시했다.

(처리 방법 J1)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼1.1 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2∼1.1 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No. 18인 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼1.1 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No. 18의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다(도 5). 한편, 상기 거리 0.2∼1.1 mm은 평균치를 나타내는 것인데, 이 평균치를 이와 같은 범위로 하고 있는 이유는, 실시예 1과 동일한 이유에 따른 것이다. 아울러, R/2 부위에 있어서의 이 거리는 0.42 mm이었다.

(처리 방법 J2∼J5)

상기 처리 방법 J1에 있어서, 영역 A1을 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0 mm∼1.1 mm의 거리(R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 J1과 마찬가지로 0.42 mm)를 가지고서 연장되는 영역으로 하는 것을 제외하고, 다른 것은 전부 처리 방법 J1과 같은 처리를 했다. 한편, 상기 날끝 능선으로부터의 거리가 0 mm을 포함하고 있는 것은, 사용 상태 표시층이, 경사면 위이며, 또한 상기 영역 A1의 부분에 형성되는 것(바꿔 말하면 영역 A1에 있어서 사용 상태 표시층이 제거되지 않은 부분이 존재하는 것)을 의미하고 있다. 또한, 처리 방법 J2∼J5의 차이는, 블라스트법의 처리 조건을 변경함으로써, 이하의 표 13 및 표 14에 나타내는 바와 같이 다른 잔류 응력을 부여한 것이다.

(처리 방법 J6∼J7)

코팅에 대하여, 처리 방법 J2∼J5와 동일한 블라스트법에 의한 처리(아울러 R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 J2∼J5와 마찬가지로 0.42 mm)를 실시한 후, 또한 이 블라스트법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의한 처리를 실시했다. 또, 처리 방법 J6∼J7의 차이는, 블라스트법의 처리 조건을 변경함으로써, 이하의 표 13 및 표 14에 나타내는 바와 같이 다른 잔류 응력을 부여한 것이다.

(처리 방법 K1)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼2.3 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 블라스트법에 의해 제거했다. 따라서, 경사면 위이며, 또한 날끝 능선에서부터 0.2∼2.3 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 제외한 영역 A2는 사용 상태 표시층의 색(예컨대 코팅 No.18의 경우는 TiN의 색인 금색)을 보이고, 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0.2∼2.3 mm의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1과 여유면(날끝 능선을 포함함)은 기층의 색(예컨대 코팅 No.18의 경우는 Al₂O₃의 색인 흑색)을 보였다(도 5). 한편, 상기 거리 0.2∼2.3 mm은 평균치를 나타내는 것인데, 이 평균치를 이와 같은 범위로 하는 이유는 실시예 1과 동일한 이유에 따른 것이다. 아울러, R/2 부위에 있어서의 이 거리는 1.35 mm이었다.

(처리 방법 K2)

코팅에 대하여, 여유면 전면과 경사면 상의 날끝 능선에서부터 0 mm∼2.3 mm의 거리(R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 K1과 마찬가지로 1.35 mm)를 가지고서 연장되는 영역 A1의 사용 상태 표시층을 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의해 제거했다. 그 후, 또한 이 브러시법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 처리 방법 K1과 같은 블라스트법에 의한 처리를 실시했다. 한편, 상기 날끝 능선으로부터의 거리가 0 mm을 포함하고 있는 것은, 사용 상태 표시층이, 경사면 위이며, 또한 상기 영역 A1의 부분에 형성되는 것(바꿔 말하면 영역 A1에 있어서 사용 상태 표시층이 제거되지 않은 부분이 존재하는 것)을 의미하고 있다.

(처리 방법 K3)

코팅에 대하여, 처리 방법 K2에 있어서 브러시법을 실시한 것과 동일 영역에 대하여 배럴법에 의한 처리(아울러 R/2 부위에 있어서의 거리는 처리 방법 K1과 마찬가지로 1.35 mm)를 실시한 후, 또한 배럴법을 실시한 영역과 동일 영역에 대하여 브러시법(다이아몬드 브러시 사용)에 의한 처리를 실시함으로써 사용 상태 표시층을 제거했다.

이와 같이 하여, 이하의 표 13 및 표 14에 기재한 46 종류의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 131∼No. 176을 제조했다. 표 13 및 표 14 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이며, 코팅 No.는 상기한 코팅 No.18∼22를 나타내고 있다. 한편, 상기한 실시예의 각 날끝 교환형 절삭 팁에 있어서는, 블라스트법 또는 이것과 브러시법을 조합하여(혹은 배럴법과 브러시법을 조합하여) 처리를 실시한 영역(즉, 기층 상에 사용 상태 표시층이 형성되어 있지 않은 부분이며, 또한 절삭에 관여하는 부위를 포함하는 영역)에 있어서 압축 잔류 응력을 부여할 수 있는데(그 경우, 이 영역 이외에는 인장 잔류 응력을 갖은 것으로 됨), 표 13 및 표 14에는, 실시예 3과 같은 식으로 하여 측정한 잔류 응력의 수치를 나타낸다.

또한, 상기한 처리 방법 J1∼J7 및 처리 방법 K1∼K3에 관해서, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서 기층의 최외층인 알루미나층(α-Al₂O₃층 또는 γ-Al₂O₃층)이 아니라, 이 알루미나층의 하층(이 하층도 기층의 한 층임)이 노출되고 있는 비율(%)을 실시예 3의 방법과 같은 방법에 의해 산출했다. 그 결과, 처리 방법 J1∼J5 및 처리 방법 K1에 있어서는, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서 알루미나층은 전혀 제거되지 않았던[즉 하층(121)이 노출되지 않은] 데 대하여, 처리 방법 J6, J7, K2, K3에서는, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서 각각 32%, 69%, 100%, 22%의 비율로 하층(121)이 표면에 노출되었다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 131∼176에 관해서, 하기 조건으로 연속 선삭 절삭 시험과 단속 선삭 절삭 시험을 하여, 날끝 교환형 절삭 팁의 여유면 마모량과 파손율을 측정했다. 또한, 하기 조건에 의해, 날끝에 대한 피삭재의 용착 상태, 피삭재 가공면의 상태 및 날끝 능선의 사용 상태의 식별성도 확인했다. 이들 결과를 이하의 표 13 및 표 14에 나타낸다. 여유면 마모량이 작은 수치인 것일수록 내마모성이 우수함을 나타내고, 파손율이 작은 수치인 것일수록 인성이 우수함을 나타내고 있다.

(연속 선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : FCD450 블록

절삭 속도 : 220 m/min

이송 : 0.20 mm/rev.

절삭 깊이 : 2.0 mm

절삭유 : 수용성유

절삭 거리 : 0.5 m

이 조건으로, 절삭 시작 0.5 m 후의 날끝에 대한 피삭재의 용착 상태 및 피삭재 가공면의 상태를 관찰하고 여유면 마모량을 측정했다.

(단속 선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : S50C 블록재(슬릿 있음)

절삭 속도 : 110 m/min

이송 : 0.40 mm/rev.

절삭 깊이 : 2.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 거리 : 1 m

20개의 절삭날을 1 m 절삭한 경우의 결손수로부터 파손율을 산출했다. 즉, 결손된 절삭날의 수를 n이라고 하면 파손율(%)=n/20이 된다.

표 13 및 표 14 중, 「*」 표시를 붙인 것이 본 발명의 실시예이다. 한편, 기층의 최외층은 코팅의 종류에 상관없이 전부 흑색이며, 사용 상태 표시층은 TiN이 금색이고, TiCN은 핑크색이다.

표 13 및 표 14로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁은, 날끝 능선(절삭날)의 사용 상태의 판별이 용이하여 주의 환기 기능이 매우 우수하며, 또한 날끝에 피삭재가 용착되는 일도 없고, 절삭 후의 피삭재의 상태도 경면에 가까운 것이었다. 한편, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 이들 본 발명의 실시예의 날끝 교환형 절삭 팁에서는 전부 0.8>A/B이었다(측정 방법은 후술하는 No. 134에 관한 것과 같은 식으로 함).

이에 대하여, 비교예(표에서 「*」 표시가 없는 것)의 날끝 교환형 절삭 팁은, 처리 방법 A 및 B를 실시한 것은 날끝 능선의 사용 상태의 판별은 가능하지만, 날끝에 피삭재가 다량으로 용착되고, 또한 절삭 후의 피삭재는 백탁되어, 여유면 마모량 및 파손율도 떨어지고, 또한, 처리 방법 G를 실시한 날끝 교환형 절삭 팁은, 절삭 후의 피삭재의 상태 등은 양호하지만, 날끝 능선의 사용 상태의 판별이 곤란하여, 주의 환기 기능을 갖지 않는다. 또한, 처리 방법 C를 실시한 날끝 교환형 절삭 팁은, 피삭재의 용착량은 상당히 저감되고 있지만, 경사면에서 약간의 용착이 있었다.

이상의 결과, 본 발명의 실시예인 날끝 교환형 절삭 팁이, 각 비교예의 날끝 교환형 절삭 팁에 비하여, 우수한 효과를 갖고 있음은 분명하다. 따라서, 날끝 교환형 절삭 팁에서 피삭재와의 사이에서 용착 현상을 억제하여, 피삭재의 외관이 저해되는 것을 방지하기 위해서는, 사용 상태 표시층을 여유면이 아니라 경사면의 특정 영역(즉 영역 A1을 제외한 영역 A2)에 형성하고, 사용 상태 표시층이 형성되어 있지 않은 부분으로서, 또한 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에 있어서, 기층을 구성하는 적어도 1층(상기에서 말하는 알루미나층)이 압축 잔류 응력을 갖고 있는 것이 유효하다는 것은 분명하다. 또한, 절삭에 관여하는 날끝 능선에 있어서, 기층의 최외층인 알루미나층 이외의 층이 표면에 노출됨으로써, 피삭재의 용착이 더욱 방지되어, 더욱 우수한 내마모성이 발휘되는 것도 분명하다. 한편, 본 실시예는, 칩 브레이커가 형성되어 있는 날끝 교환형 절삭 팁의 경우에 관해서 나타냈지만, 칩 브레이커가 형성되어 있지 않은 날끝 교환형 절삭 팁에 대하여도 유효하다.

한편, 상기에서 제조한 날끝 교환형 절삭 팁 No. 134와 같은 제조 방법에 있어서, 상기 영역 A1에 대하여 블라스트의 정도를 바꿔 블라스트법에 의한 처리를 실시하여, 상기 영역 A1의 면조도 Ra와 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 표 15의 것으로 하는 본 발명의 날끝 교환형 절삭 팁 No. 134-2, No. 134-3 및 No. 134-4를 제조했다. 한편, 면조도 Ra는 레이저현미경(VK-8510, (주)기엔스 제조)에 의해 측정했다. 측정 부위는, 상기 영역 A1에 대해서는 날끝 능선으로부터의 거리가 영역 A1의 폭의 1/2이 되는 지점(즉 영역 A1의 중앙부)으로 하고, 상기 영역 A2에 대해서는 영역 A1과 영역 A2의 경계선으로부터 영역 A2 측에 상기 영역 A1의 1/2의 폭과 같게 되는 거리만큼 들어간 지점으로서 그 경계선에 평행하게 되는 지점을 측정 부위로 하고, 측정 거리는 100 μm으로 했다.

그리고, 이들 날끝 교환형 절삭 팁 No. 134, No. 134-2, No. 134-3 및 No. 134-4에 관해서 이하의 조건에 의한 선삭 절삭 시험을 하여, 피삭재의 면조도 Rz를 상기 실시예 1과 같은 식으로 측정했다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.

(선삭 절삭 시험의 조건)

피삭재 : S15C 블록

절삭 속도 : 100 m/min

이송 : 0.20 mm/rev.

절삭 깊이 : 1.0 mm

절삭유 : 없음

절삭 거리 : 0.5 m

절삭 시작 0.5 m 후의 피삭재의 면조도 Rz를 측정했다.

표 15로부터 분명한 바와 같이, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, A/B의 값이 작아질수록 피삭재의 면조도 Rz는 보다 양호한 것으로 되었다.

이들 결과로부터, 날끝 교환형 절삭 팁에 있어서 피삭재와의 사이에서 용착 현상을 억제하여, 피삭재의 외관이 저해되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A μm, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B μm으로 한 경우, 1.0>A/B로 하는 것이 유효하며, 이 A/B의 값을 더욱 작게 하여, 0.8>A/B, 또한 0.6>A/B로 하는 것이 보다 유효하게 된다.

한편, 상기한 각 실시예는, 선삭 가공용 및 프라이스 가공용의 날끝 교환형 절삭 팁에 관해서 나타냈지만, 드릴 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 엔드밀 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 메탈소우 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 기어 절삭 공구 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 리머 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 탭 가공용 날끝 교환형 절삭 팁, 또는 크랭크샤프트의 핀 밀링 가공용 날끝 교환형 절삭 팁 등에 대해서도 물론 적용 가능하며, 본 발명의 효과는 발휘된다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 관해서 설명을 했지만, 전술한 각 실시형태 및 실시예의 구성을 적절하게 조합하는 것도 당초부터 예정하고 있다.

이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 청구 범위에 의해서 기재되고, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (13)

1. 본체(8)와, 이 본체(8) 상에 형성된 기층(12)과, 이 기층(12) 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층(13)을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁(1)으로서,

   상기 본체(8)는, 그 적어도 하나의 면이 경사면(2)으로 되고, 다른 적어도 하나의 면이 여유면(3)으로 되고, 그 경사면(2)은 날끝 능선(4)을 사이에 두고 여유면(3)과 이어지고,

   상기 기층(12)은, 상기 사용 상태 표시층(13)과 다른 색을 띠고,

   상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 경사면(2) 상에 그리고 상기 기층(12) 상에 형성되고, 상기 사용 상태 표시층(13)은, 영역 A2의 전면(全面)에 또는 A2의 일부 위에 형성되며, 상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 날끝 능선(4)으로부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리까지 연장되는 영역 A1에는 형성되지 않고,

   상기 영역 A2는, 상기 경사면(2)으로부터 상기 영역 A1을 제외한 영역이고,

   상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 여유면(3) 상에는 형성되지 않으며,

   상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A ㎛, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B ㎛으로 한 경우, 0.6>A/B인 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
2. 제1항에 있어서, 상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 경사면(2) 위이며, 또한 상기 영역 A1의 부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
3. 제1항에 있어서, 상기 기층(12)은, 그 위에 상기 사용 상태 표시층(13)이 형성되어 있지 않은 부분에 있어서, 절삭에 관여하는 부위의 적어도 일부에서, 상기 기층(12)을 구성하는 적어도 1층이 압축 잔류 응력을 갖고 있는 것을 특징으로 하 는 날끝 교환형 절삭 팁.
4. 제3항에 있어서, 상기 압축 잔류 응력은, 그 절대치가 0.1 GPa 이상의 응력인 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 복수의 날끝 능선(4)을 갖는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
7. 제1항에 있어서, 상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 기층(12)에 비하여, 마모되기 쉬운 층인 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
8. 제1항에 있어서, 상기 기층(12)은, 그 최외층이 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
9. 제8항에 있어서, 상기 기층(12)은, 절삭에 관여하는 날끝 능선(4)의 일부 또 는 전부에 있어서, 상기 최외층인 Al₂O₃층 또는 Al₂O₃을 포함하는 층 이외의 층이 표면에 노출되고 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
10. 제1항에 있어서, 상기 사용 상태 표시층(13)은, 그 최외층이 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al, Si, Cu, Pt, Au, Ag, Pd, Fe, Co 및 Ni로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속(원소) 또는 그 금속을 포함하는 합금에 의해서 형성되거나, 또는 원소주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소에 의해 구성되는 화합물에 의해서 형성되는 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
11. 제1항에 있어서, 상기 본체(8)는, 초경합금, 서멧, 고속도강, 세라믹스, 입방정형 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체, 질화규소 소결체, 또는 산화알루미늄과 탄화티탄으로 이루어지는 혼합체 중 어느 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
12. 제1항에 있어서, 상기 날끝 교환형 절삭 팁(1)은, 드릴, 엔드밀, 프라이스 가공용 또는 선삭 가공용 날끝 교환형 팁, 메탈소우, 기어 절삭 공구, 리머, 탭 또 는 크랭크샤프트의 핀 밀링 가공용 팁 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁.
13. 본체(8)와, 이 본체(8) 상에 형성된 기층(12)과, 이 기층(12) 상의 부분에 형성된 사용 상태 표시층(13)을 갖는 날끝 교환형 절삭 팁(1)의 제조 방법으로서,

    상기 본체(8) 상에 기층(12)을 형성하는 단계와,

    상기 기층(12) 상에 상기 기층(12)과 다른 색의 사용 상태 표시층(13)을 형성하는 단계와,

    상기 본체(8)의 경사면(2) 위이며 또한 날끝 능선(4)에서부터 0.2 mm 이상 4.0 mm 미만의 거리를 가지고서 연장되는 영역 A1을 적어도 포함하는 영역과 여유면(3)에 형성되어 있는 상기 사용 상태 표시층(13)을 제거하는 단계를 포함하고,

    영역 A2는 상기 경사면(2)으로부터 상기 영역 A1을 제외한 영역이고,

    상기 사용 상태 표시층(13)은, 상기 여유면(3) 상에는 형성되지 않으며,

    상기 영역 A1의 면조도 Ra를 A ㎛, 상기 영역 A2의 면조도 Ra를 B ㎛으로 한 경우, 0.6>A/B인 것을 특징으로 하는 날끝 교환형 절삭 팁의 제조 방법.

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