[發明專利]表面包覆立方晶氮化硼基超高壓燒結材料制切削工具

有效

• 申請號: 201010567787.1
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102120268A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 高岡秀充;西山滿康;岡田義一;佐伯卓司
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14;C23C14/06;B32B9/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種表面包覆立方晶氮化硼基超高壓燒結材料制切削工具(以下，稱之為包覆cBN基燒結工具)，其對合金工具鋼或軸承鋼的淬火材料等高硬度材料進行高速斷續切削加工時，硬質包覆層也具有優異的耐熔敷性、耐崩刀性、耐磨性，經長期使用也能夠發揮穩定的切削性能的，在由立方晶氮化硼基超高壓燒結材料構成的切削工具基體的表面形成硬質包覆層。

背景技術

通常的包覆cBN基燒結工具公知有如下工具：在各種鋼或鑄鐵等被切削材料的車削加工中裝卸自由地安裝于車刀的前端部而使用的刀片，或裝卸自由地安裝所述刀片而與在面削加工或槽加工以及臺肩加工等中使用的整體式的立銑刀同樣進行切削加工的刀片式或立銑刀等。

并且，作為包覆cBN基燒結工具，例如如專利文獻1所示，公知有如下包覆cBN基燒結工具，即在由立方晶氮化硼基超高壓燒結材料(以下稱之為cBN基燒結材料)構成的工具主體的表面上蒸鍍形成TiN層、Ti與Al的復合氮化物(以下由TiAlN表示)層等的表面包覆層，并且公知將這些使用于各種鋼或鑄鐵等的切削加工中。

而且，在這些包覆cBN基燒結工具中，為了提高其切削性能進一步進行各種改良。

例如在專利文獻2中公知有如下技術：在工具基體的前刀面與后刀面之間形成具備珩磨面的刀刃的同時，在關于這些前刀面、珩磨面、后刀面形成有硬質包覆層的包覆cBN基燒結工具中，將上述珩磨面上的上述硬質包覆層的層厚設為小于該珩磨面與上述前刀面或者后刀面的至少任一方的棱線部中其他珩磨面上的部分，由此防止包覆cBN基燒結工具的硬質膜的剝離，且提高其耐磨性。

專利文獻1：日本專利公開2008-302438號公報

專利文獻2：日本專利公開2004-17174號公報

近年來切削加工裝置的FA化非常顯著，另一方面對切削加工強烈要求省力化、節能化、以及低成本化，隨之切削加工除了要求一般的切削條件之外，還存在要求更高速條件下的切削加工的傾向，但上述以往的cBN基燒結工具中，將各種鋼或鑄鐵在一般條件下進行切削加工時不會產生特別的問題，但將這些在合金工具鋼或軸承鋼的淬火材料等的高硬度材料的高速斷續切削中使用時具有如下現狀，即由于通過刀刃部中產生的高熱被切削材料及切屑被高溫加熱，所以尤其在刀刃的棱線部中容易產生與被切削材料的熔敷，并且對刀刃斷續作用沖擊性的高負荷，所以在刀刃的刀尖產生邊界異常損傷，在比較短的時間內達到使用壽命。

發明內容

因此，本發明者們從如上述的觀點考慮，為了開發在合金工具鋼或者軸承鋼的淬火材料等的高硬度材料的高速斷續切削加工中硬質包覆層具備優異的耐熔敷性的同時發揮優異的耐崩刀性、耐磨性的包覆cBN基燒結工具，從硬質包覆層的材質和結構兩方面進行研究的結果，得到了如下見解。

首先，從硬質包覆層的材質方面來說，如所述專利文獻1中也表示，如下構成：

(甲)將硬質包覆層的下部層設為TiAlN層構成，所述TiAlN層以如下組合式表示時，具有X為0.3～0.6(其中，為原子比)的0.5～4μm的平均層厚，

組合式：(Ti_1-XAl_X)N

(乙)將硬質包覆層的上部層設為由各自一層平均層厚為0.03～0.3μm的薄層A與薄層B的交替疊層結構，并且，

由TiAlN層構成薄層A，所述TiAlN層以如下組合式表示時，X為0.3～0.6(其中，為原子比)，

組合式：(Ti_1-XAl_X)N

并且由TiN層構成薄層B時，

在合金工具鋼或軸承鋼的淬火材料等的高硬度材料的高速切削加工中，能夠一定程度防止邊界異常損傷和缺損的產生。

但是，對刀刃斷續作用沖擊性的高負荷的高速斷續切削加工中，用所述專利文獻1公開的包覆cBN基燒結工具無法充分滿足防止邊界異常損傷和缺損的產生。

因此，本發明者們從包覆層的結構之類的觀點進一步進行研究，結果發現了如下內容：在所述專利文獻1所示的由交替疊層結構構成的上部層結構中，將珩磨面與后刀面的棱線部以外區域的最外層由與薄層A相同組成的TiAlN層構成的同時，將其層厚設為0.1～0.8μm，另一方面，在珩磨面與后刀面的棱線部中，通過露出形成薄層A(TiAlN層)與薄層B(TiN層)的交替疊層截面，可以進一步謀求耐熔敷性的提高的同時，獲得耐崩刀性、耐磨性優異的包覆cBN基燒結工具。

該發明是基于上述見解而完成的，具有如下特征：