[發(fā)明專利]表面包覆切削工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110230013.4
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102371385A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 柿沼宏彰;田中裕介
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B23C5/00
• 分類號: B23C5/00;C23C14/06
• 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(fā)明涉及一種表面包覆切削工具(以下，稱為包覆工具)，硬質包覆層由具有優(yōu)異的耐熔敷性和優(yōu)異的硬度的表面層構成，因此尤其在伴有高熱發(fā)生的高速切削條件下進行各種Ti類合金或含有高Si的Al-Si類合金等硬質難切削材料的切削加工時，也可以抑制通過發(fā)生熔敷而產生的硬質包覆層的剝離，經長期使用而發(fā)揮優(yōu)異的耐剝離性和耐磨性。

背景技術

包覆工具一般有在各種鋼或鑄鐵等被切削材料的車削加工或平面銑削加工中裝卸自如地安裝于車刀的前端部上而使用的可轉位刀片、使用于所述被切削材料的鉆孔切削加工等的鉆頭或小型鉆頭、以及使用于所述被切削材料的面削加工或槽加工、臺階面加工等的實心式立銑刀等，并且，已知有裝卸自如地安裝所述可轉位刀片且與所述實心式立銑刀相同地進行切削加工的一次性立銑刀工具等。

并且，作為包覆工具，已知有在由碳化鎢(以下，用WC表示)基硬質合金或碳氮化鈦(以下，用TiCN表示)基金屬陶瓷構成的工具基體的表面形成由下述(a)～(c)構成的硬質包覆層的包覆工具(以下，稱為以往包覆工具)，

(a)由具有0.8～5μm的平均層厚且滿足結構式：(Al_1-XTi_X)N(其中以原子比計，X表示0.25～0.60)的(Al，Ti)N層構成的下部層；

(b)由具有0.1～0.5μm的平均層厚的ZrBN(硼氮化鋯)層構成的粘附接合層；

(c)由具有0.8～5μm的平均層厚的ZrB₂(硼化鋯)層構成的上部層，

并且，已知有該以往包覆工具在合金工具鋼或軸承鋼的淬火材料等高硬度鋼的高速切削加工中發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性。

而且，還已知有上述以往包覆工具通過如下制造：在并設電弧離子鍍裝置和直流濺射裝置的物理蒸鍍裝置中裝入上述工具基體，首先，在由加熱器加熱裝置內的狀態(tài)下，在裝置內導入氮氣體作為反應氣體，在電弧離子鍍裝置的陽極電極與設置具有規(guī)定組成的Ti-Al合金的陰極電極(蒸發(fā)源)之間發(fā)生電弧放電，從而對由上述(a)的(Al，Ti)N層構成的下部層進行成膜，其次，開始作為直流濺射裝置的陰極電極(蒸發(fā)源)配置的ZrB₂燒結體的濺射；將裝置內的氣氛從氮氣氛逐漸取代為Ar氣氛，由此首先成膜ZrBN層作為上述(b)的粘附接合層；其次，對重疊于上述ZrBN層上且由上述(c)的ZrB₂層構成的上部層進行成膜。

并且，作為成膜硬質包覆層的手段，不僅有利用電弧離子鍍、直流濺射的成膜，而且還提出有利用高輸出脈沖濺射的成膜，例如，如專利文獻2、3所示，還已知有通過在脈沖的瞬間外加電力在200W/cm²以上、脈沖的一個波長長度設為100μsec以下的條件下進行高輸出脈沖濺射，從而能夠以高成膜速度成膜(Al，M)₂O₃(其中，M為Mg、Zn、Mn、Fe等)或α-Al₂O₃。

專利文獻1：日本專利公開平2006-1004號公報

專利文獻2：國際公開第2008/148673號

專利文獻3：國際公開第2009/010330號

近年來的切削加工裝置的高性能化及自動化顯著，一方面對切削加工的節(jié)省勞力化及節(jié)能化以及低成本化的要求強烈，隨此，切削加工有高速化并且強烈要求不限定于被切削材料的種類的具有通用性的包覆工具的傾向，但是上述的以往包覆工具中，現狀如下：將此用于合金工具鋼或軸承鋼的淬火材料等高硬度鋼的高速切削加工時，發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性，但是將此尤其為了在高速切削條件下進行各種Ti類合金或含有高Si的Al-Si類合金等硬質難切削材料的切削加工而使用時，因切削時發(fā)生的極高的發(fā)熱而容易產生熔敷，因此原因引起硬質包覆層的剝離，在較短的時間內達到使用壽命。

因此，本發(fā)明人等從如上述的觀點出發(fā)，為了開發(fā)在上述的硬質難切削材料的高速切削加工中硬質層發(fā)揮優(yōu)異的耐熔敷性、耐剝離性的包覆工具，進行深入研究的結果，得到如下見解。