以下、本開示の一実施形態である超硬エ� ��ドミル1について、図面を参照して説明する 。なお、以下説明において、「超硬」とは「 超硬合金」の略であり、炭化タングステンと コバルトとを粉末冶金(焼き固めて造ること)� ��た合金のことをいう。一般的には、コバル� ��の混ざる比率が少ないほど硬くなり、耐摩� ��性が高くなるが、じん性が低くなってもろ� ��なる。その逆に、コバルトの混ざる比率が� ��いほど、じん性が高くなって折れにくくな� ��が、耐摩耗性は低くなる性質を有する。

 まず、超硬エンドミル1の構造について説 明する。図1に示すように、超硬エンドミル1� ��、円柱状のシャンク10と、当該シャンク10の 先端に螺着される超硬チップ20とを備えてい� ��。即ち、超硬チップ20はシャンク10の先端に おいて交換可能なインデキサブル式の工具で ある。また、シャンク10は鉄ベースの合金で� ��るハイス(高速度鋼)により一体成型されて� �る。シャンク10の先端には軸心に沿ってねじ 穴11が形成され、その先端側には雌ねじが刻� ��されていない内周面12が形成されている。

 他方、超硬チップ20は超硬合金を材質と� �ている。超硬チップ20は、後述する製造工程 によって製造される。図2に示すように、超� �チップ20は、先端が球状に形成された短円柱 状の刃部21と、当該刃部21の円形状の底面の� �心から突出する棒状の支持部22とを備えてい る。刃部21の先端の外表面には切り刃23が刻� �されている。

 また、支持部22の外周面の後端側には、� �ャンク10のねじ穴11に螺合する雄ねじ24が形� �されている。従って、超硬チップ20の支持部 22を、シャンク10のねじ穴11にねじ込むことに よって、支持部22の雄ねじ24が、ねじ穴11の奥 側のねじ山に螺合し、支持部22の雄ねじ24よ� �も先端側の外周面25が、ねじ穴11の先端側の� ��周面12に摺接する。こうして、シャンク10の 先端に超硬チップ20が強固に取り付けられる� ��

 次に、超硬チップ20の製造工程について� �明する。図3に示すように、超硬チップ製造� ��程では、まず、刃部21の予備焼結体である� �部中間体30(図4参照)を製造する刃部中間体製 造工程(S11~S14)と、支持部22の本焼結体である� ��持部中間体40(図4参照)を製造する支持部中� �体製造工程(S21~S24)とが別々に行われる。次� �で、刃部中間体30に形成された後述する挿入 穴31(図4参照)に対して、支持部中間体40の先� �部を挿入する挿入工程(S31)が行われる。その 後、刃部中間体30と支持部中間体40とが一体� �なったチップ中間体50(図5参照)を焼結する最 終本焼結工程(S32)が行われる。最後に、本焼� ��されたチップ中間体50を加工する加工工程(S 33)が行われ、超硬チップ20の製品が出来上が� ��。以下、各工程について詳細に説明する。

 まず、刃部中間体製造工程について説明� ��る。図3に示すように、刃部中間体製造工程 は、超硬の原料粉末を混ぜ合わせる粉砕・混 合工程(S11)と、混合された材料を加圧して所� ��の形状を作る加圧工程(S12)と、加圧された� �状品の予備焼結を行う予備焼結工程(S13)と、 予備焼結された形状品の成型を行う成形工程 (S14)とからなる。これら一連の工程を経るこ� ��によって、予備焼結体である円柱状の刃部� ��間体30が製造される。

 粉砕・混合工程(S11)について説明する。� �砕・混合工程(S11)では、原料粉末として、例 えば、炭化タングステン、コバルト、炭化チ タン、炭化タンタル等が使用される。これら の粉末を所定の組成に配合し、通常はボール ミル等により湿式で数時間~数日間粉砕・混� �する。このとき、炭化物を所定の粒度に粉� �すると同時に、各成分が均一になるように� �分混合する。湿式粉砕・混合の溶媒として� �、原料粉末の混合性の向上及び酸化防止の� �的から、アセトン、アルコール、ベンゼン� �四塩化炭素等の有機溶剤が使用される。ボ� �ルミルの場合の条件として、原料粉末とボ� �ルとの比率が1:1から1:3で、溶媒の量が原料� �末1kg当たり200~300mlとなるように調整する。� �た、後の加圧工程での成型性を持たせる為� �潤滑剤の添加・混合も行われる。なお、本� �施形態では、刃部中間体30のコバルト含有量 が9%となるように調整されている。

 加圧工程(S12)について説明する。加圧工� �(S12)では、粉砕・混合工程(S11)で混合された� ��料粉末に対して20~300MPa程度の圧力で加圧し� ��、図4に示す円柱状の刃部中間体30を作製す� ��。

 予備焼結工程(S13)について説明する。予� �焼結工程(S13)では、加圧工程(S12)で加圧され� ��作製された刃部中間体30の予備焼結を行う� �予備焼結の温度は、600~1000℃で行われる。予 備焼結では、加圧工程(S12)に有用であった潤� ��剤の除去と共に、コバルト粒子の焼結が若� ��進行する。これにより、刃部中間体30は白� �程度の強度となる。

 成形工程(S14)について説明する。成形工� �(S14)では、予備焼結工程(S13)にて得られた刃� ��中間体30への成形加工を行う。旋削、切削� �工等により、刃部中間体30一端面の中心に、 円形状の挿入穴31を成形する。この挿入穴31� �は、後述する指示部中間体40の一端部が挿入 されるようになっている。こうして刃部中間 体製造工程の一連の作業が終了する。

 次に、支持部中間体製造工程について説� ��する。図3に示すように、支持部中間体製造 工程は、途中までは上述した刃部中間体製造 工程の流れと類似している。支持部中間体製 造工程は、超硬の原料粉末を混ぜ合わせる粉 砕・混合工程(S21)と、混合された材料を加圧� ��て形状を作る加圧工程(S22)と、加圧成型さ� �た支持部中間体40の本焼結を行う本焼結工程 (S23)と、本焼結後に外周面を整える研削工程( S24)からなる。これら一連の工程を経ること� �よって、本焼結体である支持部中間体40が製 造される。

 ここで、刃部中間体製造工程と異なる点� ��ついて説明する。まず、粉砕・混合工程(S21 )では、支持部中間体40のコバルト含有量が10% となるように調整される。つまり、刃部中間 体30のコバルト含有量(9%)に比べて高く調整さ れる。これは、後述する最終本焼結工程(S32)� ��行った後に、後述する加工工程(S33)におい� �、支持部22の外周面に雄ねじ24(図2参照)を加� ��し易く、また適度なじん性を持たせるため� ��ある。

 また、加圧工程(S22)では、刃部中間体製� �工程の加圧工程(S12)と同条件で加圧される。 そして、加圧工程(S22)では、図4に示すように 、長尺の円柱状の支持部中間体40を作製する� ��なお、支持部中間体40の外径は、上述した� �部中間体30の一端面に形成された挿入穴31の� ��終本焼結後の内径よりも若干太く調整され� ��。

 そして、その加圧工程(S22)の後に、本焼� �工程(S23)が行われる。本焼結の温度は、予備 焼結の温度よりも高く、1350~1550℃で行われる 。本焼結では、コバルト粒子が液相化する「 液相焼結」が行われ、組織の緻密化がさらに 進行する。これにより、支持部中間体40の体� ��は20~30%程度収縮する。

 次に、研削工程(S24)について説明する。� �述する挿入工程(S31)で挿入穴31との密着性を� ��るために、支持部中間体40へセンタレスな� �による外周研削を行う。これにより、支持� �中間体製造工程の一連の作業が終了する。

 次に、挿入工程(S31)について説明する。� �入工程(S31)では、図4に示すように、刃部中� �体製造工程で製造された刃部中間体30と、支 持部中間体製造工程で製造された支持部中間 体40とを組み合わせて一体化させる工程であ� ��。詳細には、円柱状の刃部中間体30の一端� �に形成された挿入穴31に対して、円柱状の支 持部中間体40の先端部を挿入して、チップ中� ��体50を作製する。ここで、挿入穴31の内径と 、支持部中間体40の外径とは最終本焼結後、� ��干締まる関係に調整された状態で挿入され� ��。

 次に、最終本焼結工程(S32)について説明� �る。最終本焼結工程(S32)では、図4に示すよ� �に、挿入工程(S31)で作製されたチップ中間体 50の本焼結を行う。本焼結の温度は、上述し� ��本焼結工程(S25)と同じであり、1350~1550℃が� �ましい。このとき、刃部中間体30及び支持部 中間体40においては、以下の様な現象が起き� ��。

 まず、予備焼結された刃部中間体30は本� �結されていないため、刃部中間体30の原料粉 末であるコバルト粒子が液相化する液相焼結 が起きる。一方、支持部中間体40は既に本焼� ��されているので、刃部中間体30だけが収縮� �る。従って、刃部中間体30の挿入穴31に挿入� ��れた支持部中間体40の先端部は、刃部中間� �30の収縮によって締め付けられる。さらに、 刃部中間体30の挿入穴31の内周面と、支持部� �間体40の先端部の外周面との境界部分におい てもコバルト粒子の液相焼結が起きる。つま り、刃部中間体30のコバルト粒子と、支持部� ��間体40のコバルト粒子との液相焼結が起き� �のである。

 ここで、刃部中間体30と支持部中間体40と の境界部分における接合度合を調査するため 、本焼結後の境界部分を電子顕微鏡での確認 を行った。電子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡 (Scanning Electron Microscope:SEM)を用いた。

 図6,図7に示すように、刃部中間体30の粒� �構造と、支持部中間体40の粒子構造とは全く 同じである。そして、刃部中間体30の挿入穴3 1の内周面と、支持部中間体40の先端部の外周 面との境界が完全に無くなっていた。これに より、刃部中間体30と支持部中間体40とが確� �に一体化されたことが確認された。従って� �従来のロウ付け法に比較してはるかに強固� �接合が可能であることが証明された。

 最後に、加工工程(S33)について説明する� �加工工程(S33)では、最終本焼結工程(S32)で作� ��された本焼結済みの超硬チップ中間体50に� �して製品としての最終加工を行う。つまり� �支持部22の先端表面に切り刃23を刻設すると� ��に、支持部22の後端側の外周面への雄ねじ� �工等を行う。こうして、超硬チップ製造工� �の一連の作業が終了し、刃部21と支持部22と� ��一体となった超硬チップ20の製品が出来上� �る。

 以上説明したように、本実施形態の超硬� ��ップ20は、円柱状のシャンク10の先端に螺着 されるものである。超硬チップ20は超硬合金� ��材質とする。超硬チップ20は、先端が球状� �形成された短円柱状の刃部21と、当該刃部21� ��底面の中心から突出する棒状の支持部22と� �備えている。このような超硬チップ20を製造 するための超硬チップ製造工程では、まず、 刃部21の半焼結体である刃部中間体30を製造� �る刃部中間体製造工程と、支持部22の本焼結 体である支持部中間体40を製造する支持部中� ��体製造工程とが別々に行われる。そして、� ��部中間体30に形成された挿入穴31に対して、 支持部中間体40の先端部が挿入される。さら� ��、刃部中間体30と支持部中間体40とが一体と なったチップ中間体50が本焼結される。

 ここで、刃部中間体30は本焼結されてい� �いため、刃部中間体30の原料粉末であるコバ ルト粒子が液相化する液相焼結が起きる。一 方、支持部中間体40は既に本焼結されている� ��で、刃部中間体30だけが収縮する。従って� �刃部中間体30の挿入穴31に挿入された支持部� ��間体40の先端部は、刃部中間体30の収縮によ って締め付けられる。さらに、刃部中間体30� ��挿入穴31の内周面と、支持部中間体40の先端 部の外周面との境界部分においてもコバルト 粒子の液相焼結が起きる。これにより、刃部 中間体30と支持部中間体40とを強固に接合す� �ことができる。

 なお、本開示は各種の変形が可能なこと� ��いうまでもない。例えば、図2に示す超硬チ ップ20の寸法は一例であって、上記実施形態� ��異なる寸法であってもよい。また、上記実� ��形態で示した超硬チップ20の原料粉末の組� �についても一例であって、これ以外の粉末� �混合させてもよい。

 また、上記実施形態の製造工程では、最� ��本焼結工程(S32)において、予備焼結された� �部中間体30の収縮と液相化現象を利用した接 合であり、その接合強度を得るために支持部 中間体40は研削面に、また穴と軸の関係は0.2� ��度の締まりの関係とした。