切削工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種切削工具，其包括基材和形成于該基材上的覆膜。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，為提高使用立方氮化硼燒結(jié)體等作為基材的切削工具的壽命，已經(jīng)進(jìn) 行了嘗試。例如，已經(jīng)提出了諸如下述的那些嘗試。
[0003] 即，日本專利特開No. 2001-220268 (PTD 1)公開了 ：通過拋光基材表面和覆膜表 面中的至少一者從而將覆膜表面的中心線平均表面粗糙度Ra降低至0. 2 μπι以下。
[0004] 日本專利特開No. 2007-283487 (PTD2)公開了珩磨面的表面粗糙度Rz被設(shè)置在 0.1 Z至0.5Z的范圍內(nèi)的不重磨刀片。
[0005] 日本專利特開 No. 2012-157915 (PTD3)和日本專利特開 No. 2012-157916 (PTD4)分 別公開了：在與覆膜接觸的基材表面上形成凹部和凸部，以及通過規(guī)定前刀面和后刀面的 表面粗糙度、基材上的凹部和凸部的高度絕對(duì)值和它們之間的距離絕對(duì)值、以及前刀面的 表面粗糙度和后刀面的表面粗糙度之間的大小關(guān)系，從而維持了基材和覆膜之間的良好密 著性，并且實(shí)現(xiàn)了在切削加工期間防止附著，并提高了加工表面的質(zhì)量。
[0006] 日本專利特開 No. 2005-279821 (PTD5)和日本專利特開 No. 2005-279822 (PLD6)分 別公開了：規(guī)定前刀面和后刀面的表面粗糙度之間的大小關(guān)系，從而在維持耐磨性的同時(shí) 抑制崩裂。
[0007] 引用列表
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] PTD 1 :日本專利特開 No. 2001-220268
[0010] PTD 2 :日本專利特開 No. 2007-283487
[0011] PTD 3 :日本專利特開 No. 2012-157915
[0012] PTD 4 :日本專利特開 No. 2012-157916
[0013] PTD 5 :日本專利特開 No. 2005-279821
[0014] PTD 6 :日本專利特開 No. 2005-279822

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 技術(shù)問題
[0016] 關(guān)于PTD1，在對(duì)覆膜施加高負(fù)荷的高效加工中，對(duì)Ra規(guī)定為0. 2 μπι以下、以及 拋光基材和覆膜中的至少一者是不充分的，因而可能發(fā)生由于表面上溶著（melting and adhering)所導(dǎo)致的崩裂和/或剝離。
[0017] 關(guān)于PTD2,對(duì)不具有覆膜的切削工具的基材的表面粗糙度進(jìn)行規(guī)定從而降低溶 著。然而，尤其是為了提高在高效加工期間的耐磨性，需要耐熱性比立方氮化硼燒結(jié)體更高 的覆膜，因而僅規(guī)定基材的表面粗糙度不足以延長(zhǎng)切削工具的壽命。
[0018] 關(guān)于PTD3和PTD4,不易于實(shí)現(xiàn)立方氮化硼燒結(jié)體與覆膜的良好密著力，因而取決 于基材上的凹部和凸部的規(guī)定，在諸如近年來淬硬鋼切削中的滲碳層除去、和高進(jìn)給切削 條件等嚴(yán)苛的切削條件下，有益效果可能不充分。另外，僅規(guī)定基材的表面粗糙度不能確保 覆膜表面的平滑性，并且對(duì)于淬硬鋼而言切削阻力的推力分量高于其主力分量，因此不能 完全防止負(fù)棱面（negative land face)和后刀面上溶著的增加。
[0019] 關(guān)于PTD5和PTD6,沒有考慮到以立方氮化硼燒結(jié)體作為基材并在其上形成有硬 度比基材硬度低的覆膜的工具。特別是，立方氮化硼燒結(jié)體較不容易得到與覆膜的良好密 著力，并且覆膜的總膜厚低。因此，對(duì)于被覆立方氮化硼燒結(jié)體的工具，不能提供充分的有 ?效果。
[0020] 為了解決上述問題而做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種長(zhǎng)壽命的切削工 具，即使處于高負(fù)荷和高效切削條件下，該切削工具仍允許穩(wěn)定地加工。
[0021] 解決問題的方案
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的切削工具是這樣一種切削工具，其包括基材和形成于該基材上的覆 膜。所述基材為含有30體積％至80體積％的立方氮化硼、以及結(jié)合劑的燒結(jié)體。所述結(jié)合 劑包含至少一種化合物，該化合物由選自在日本使用的元素周期表中第IV族元素（Ti、Zr、 Hf)、V族元素（V、Nb、Ta)和VI族元素（Cr、Mo、W)以及錯(cuò)構(gòu)成的組中的至少一種元素和選 自由硼、碳、氮和氧構(gòu)成的組中的至少一種元素形成?；闹信c覆膜接觸的表面具有多個(gè)由 立方氮化硼形成的凸部和多個(gè)由結(jié)合劑形成的凹部。覆膜包含至少一層組成為Ml xLly (其 中X和y表示原子比（0〈x彡1. 2且y = I) ;M1為選自在日本使用的元素周期表中第IV族 元素、V族元素和VI族元素、鋁和硅構(gòu)成的組中的至少一種元素；并且Ll為選自由硼、碳、 氮和氧構(gòu)成的組中的至少一種元素）的層?；闹信c覆膜接觸的表面的表面粗糙度Rsub 為0. Ιμπι至0. 4μηι。覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf為Ομπι至0. 15μηι。覆膜的最 外表面的表面粗糙度Rasurf為0 μπι至0. 1 μπι?；闹信c覆膜接觸的表面的表面粗糙度 Rsub大于覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf。
[0023] 發(fā)明的有益效果
[0024] 由于具有上述構(gòu)成，本發(fā)明的切削工具即使是在高負(fù)荷和高效切削條件下，仍具 有長(zhǎng)壽命，并且允許穩(wěn)定地加工。
【具體實(shí)施方式】
[0025] [本發(fā)明實(shí)施方案的描述]
[0026] 首先，采用下列第（1)至⑷點(diǎn)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案（以下也稱為"該實(shí)施方案"） 進(jìn)行概述。
[0027] (1)根據(jù)該實(shí)施方案的切削工具是這樣一種切削工具，其包括基材和形成于該基 材上的覆膜。所述基材為含有30體積％至80體積％的立方氮化硼、以及結(jié)合劑的燒結(jié)體。 所述結(jié)合劑包含至少一種化合物，該化合物由選自在日本使用的元素周期表中第IV族元 素、V族元素和VI族元素以及鋁構(gòu)成的組中的至少一種元素、和選自由硼、碳、氮和氧構(gòu)成 的組中的至少一種元素形成。基材中與覆膜接觸的表面具有多個(gè)由立方氮化硼形成的凸 部和多個(gè)由結(jié)合劑形成的凹部。覆膜包含至少一層組成為Ml xLly (其中X和y表示原子比 (0〈x彡1. 2且y = I) ;M1為選自在日本使用的元素周期表中第IV族元素、V族元素和VI 族元素、鋁和硅構(gòu)成的組中的至少一種元素；并且Ll為選自由硼、碳、氮和氧構(gòu)成的組中的 至少一種元素）的層?；闹信c覆膜接觸的表面的表面粗糙度Rsub為0. 1 μπι至0. 4 μπι。 覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf為0 μπι至0. 15 μπι。覆膜的最外表面的表面粗糙度 Rasurf為Ομπι至0. Ιμπι?；闹信c覆膜接觸的表面的表面粗糙度Rsub大于覆膜的最外 表面的表面粗糙度Rsurf0
[0028] 由于具有上述構(gòu)成，根據(jù)該實(shí)施方案的切削工具即使是在高負(fù)荷和高效切削條件 下，仍具有長(zhǎng)壽命，并且允許穩(wěn)定地加工。
[0029] 這里，借助于掃描電子顯微鏡測(cè)量的、基材中與覆膜接觸的表面的表面粗糙度 R表不為Rsub。借助于掃描電子顯微鏡測(cè)量的、覆膜的最外表面的表面粗糙度R表不為 Rsurf。借助于觸針式輪廓儀測(cè)量的、覆膜的最外表面的表面粗糙度Ra表示為Rasurf。
[0030] 借助于掃描電子顯微鏡測(cè)量的表面粗糙度R定義如下。即，首先，將使用掃描電子 顯微鏡在2000倍的倍率下觀察的切削工具的刃破裂面的反向散射電子圖像放大2. 5倍。 接下來，選出包括基材和覆膜之間的界面、以及覆膜最外表面的界面的50 μπι的四方區(qū)域， 用寬度為〇.3mm以下的線分別追蹤這兩個(gè)界面，然后提取。采用圖像處理軟件（例如具有 "Winroof"商標(biāo)的軟件，MITANI CORPORATION的產(chǎn)品）將這些線數(shù)字化，從而計(jì)算各自的平 均值，并在水平方向上畫出平均線。之后，將平均線分別定義為X軸，并將與其垂直的線定 義為Y軸。然后沿著X方向（50μπι)對(duì)Y值進(jìn)行積分，并用所得值除以50μπι。算出的值是 表面粗糙度R。需要注意的是，上面提及的刃破裂面是指，沿著包括工具用于切削處附近的 前刀面的法線的平面所截取的、包括基材的前刀面、后刀面和負(fù)棱面以及覆膜的前刀面、后 刀面和負(fù)棱面的截面。
[0031] 此外，借助于觸針式輪廓儀測(cè)量的表面粗糙度Ra是在用觸針式輪廓儀測(cè)量工 具用于切削處附近的前刀面和后刀面上的覆膜的表面的400 μπι四方區(qū)域時(shí)，在JIS B 0601-2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的算術(shù)平均粗糙度。
[0032] (2)覆膜的厚度優(yōu)選為0· 2 μπι至10 μπι。這使得耐磨性和耐剝離性進(jìn)一步提高。 此處，選擇使用掃描電子顯微鏡以2000倍的放大倍率所觀察的切削工具的刃破裂面的反 向散射電子圖像中的50 μπι四方區(qū)域，并將自所選區(qū)域中基材的凹部至覆膜表面沿垂直方 向延伸的線的長(zhǎng)度定義為覆膜的厚度。
[0033] (3)基材中與覆膜接觸的表面的表面粗糙度Rsub優(yōu)選為0. 1 μπι至0. 15 μπι。覆 膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf優(yōu)選為0 μ m至0. 08 μ m。這種形式的、基材的更粗糙表 面以及覆膜的更平滑的表面使得耐破裂性和耐剝離性進(jìn)一步提高。
[0034] (4)燒結(jié)體優(yōu)選包含65體積％至75體積％的立方氮化硼。這使得耐破裂性進(jìn)一 步提尚。
[0035] [本發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)內(nèi)容]
[0036] 下面將詳細(xì)說明根據(jù)該實(shí)施方案的切削工具。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此。
[0037] 〈切削工具〉
[0038] 根據(jù)該實(shí)施方案的切削工具被構(gòu)造為包括基材和形成于基材上的覆膜。優(yōu)選地， 這樣的覆膜覆蓋于基材的整個(gè)表面上。然而，即使當(dāng)基材中的一部分未被該覆膜覆蓋，或者 覆膜的構(gòu)成部分差異化，這樣的構(gòu)造也不脫離本發(fā)明的范圍。