[發(fā)明專利]切入式磨削工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310165646.0
• 申請(qǐng)日: 2004-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN103231079B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡村克己;久木野曉;松川倫子;后藤光宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23B27/04
• 分類號(hào): B23B27/04;B23B27/14;C23C30/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 龔敏

本申請(qǐng)是申請(qǐng)人于2004年6月24日提出的國際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/JP2004/008873(中國國家階段申請(qǐng)?zhí)枺?00480017419.2)、發(fā)明名稱為“工具用表面覆蓋高硬度材料”的國際申請(qǐng)的分案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以立方晶系氮化硼(CBN)為主要成分的CBN燒結(jié)體為基材，在其上覆蓋薄膜的工具用材料的改良。

背景技術(shù)

CBN是具有僅次于寶石的高硬度的材料，合金屬的反應(yīng)性很低，因此其燒結(jié)體被用于耐熱合金或淬火鋼的切削。在如此高硬度的CBN燒結(jié)體中，通過覆蓋具有能夠防止刀刃的磨損的效果。覆蓋膜在刀刃的刃的部分具有圓度部膜厚變厚則圓度部變大。在專利文獻(xiàn)1中公開了在CBN燒結(jié)體上具有耐磨損層和中間層和最表面層的覆蓋CBN燒結(jié)體。提出了作為耐磨損層覆蓋有TiAl(CNO)等，作為中間層或最表面層覆蓋有TiN等的工具用表面覆蓋高硬度材料。

專利文獻(xiàn)2是在CBN燒結(jié)體上具有含有鈦和鋁的復(fù)合氮化物、復(fù)合碳化物等的覆蓋膜的材料。特別是覆蓋膜的結(jié)晶面(200)的X射線的衍射強(qiáng)度和結(jié)晶面(100)的X射線衍射強(qiáng)度的比在特定范圍內(nèi)，覆蓋膜的厚度為1～15μm的復(fù)合硬質(zhì)膜覆蓋構(gòu)件。

專利文獻(xiàn)1：特開平8-119774號(hào)公報(bào)第2頁、第6～10頁、表1、3、5

專利文獻(xiàn)2：特開2001-234328號(hào)公報(bào)第2頁

現(xiàn)有的覆蓋工具，覆蓋膜的厚度有1μm以上的厚度。最近，因?yàn)橄Ｍ慊痄摰鹊拈g斷切削加工的長壽命化和精加工的高精度化，所以在現(xiàn)有的覆蓋工具中覆蓋膜的穩(wěn)定性不足，不能得到充分的工具壽命。在間斷切削加工中，與CBN燒結(jié)體相比強(qiáng)度低的陶瓷覆蓋膜膜厚越大則由剪斷的沖擊在刀刃的刃部膜剝離1膜脫落發(fā)生，成為覆蓋工具的缺損或被切削材的面粗糙度惡化的原因。還有，隨著進(jìn)給量接近覆蓋膜，覆蓋膜下在沒有基材的部分切削的比率高，容易發(fā)生覆蓋膜的剝離。

一般，因?yàn)樵诟采w超硬合金工具中不是高精度加工而是以切斷、進(jìn)給量大的高效加工為對(duì)象，所以存在由于高切斷載荷的膜剝離發(fā)生的問題。另一方面，因?yàn)樵谟蒀BN工具的切削中，為了得到高精度的加工面，所以以進(jìn)給量小的精加工為對(duì)象的情況較多。在本發(fā)明者們得到的認(rèn)識(shí)中，即使在低進(jìn)給加工中，由于比切削阻力(切削阻力除以切削斷面積的值)變高，膜剝離也容易發(fā)生。比切削阻力變高的理由被認(rèn)為是進(jìn)給量小時(shí)，由于切削斷面積變小被削材內(nèi)部的缺陷存在概率變小，所以材質(zhì)強(qiáng)度相對(duì)變高(比切削阻力的尺寸效果)。特別是在切入磨削的切槽加工中，因?yàn)榍腥械慕佑|面積大與其高切削載荷的縱削相比進(jìn)給量小，并且其加工結(jié)束時(shí)進(jìn)給為0的狀態(tài)，對(duì)覆蓋膜施與大的切削應(yīng)力，導(dǎo)致膜的剝離。以上的覆蓋膜的剝離的防止是第一課題。

還有，在高精度加工中現(xiàn)有的覆蓋沒的切刃的刃部發(fā)生的“圓度部”使加工精度下降，并且因?yàn)楸惹邢髯枇ψ兏?，所以減小此“圓度部”是第二課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種工具用表面覆蓋高硬度材料，其以CBN燒結(jié)體為基材，在基材的表面具有由以從C、N以及O中任選至少1種的元素和Ti和Al中任選至少一種的元素為著稱分的化合物構(gòu)成的至少1層的厚度為0.1μm以上且低于1μm的覆蓋膜。本發(fā)明的工具用表面覆蓋高硬度材料，具有作為覆蓋膜的由TiAl(CNO)構(gòu)成的耐磨損層。另外還可以設(shè)有由TiN等構(gòu)成的中間層或最表面層。

本發(fā)明的覆蓋膜，由Ti和Al的氮化物或碳氮化物構(gòu)成，以從覆蓋膜的X射線衍射的(111)面的衍射強(qiáng)度為從I(111)，從(200)面的衍射強(qiáng)度為I(200)時(shí)，優(yōu)選為I(111)/I(200)≤3。衍射強(qiáng)度依存于成膜條件，但是若I(111)/I(200)超過3，則由于壓縮應(yīng)力的下降以及結(jié)晶粒的粗大化導(dǎo)致耐磨損性和耐缺陷性的降低，所以設(shè)為3以下。

從各種實(shí)驗(yàn)可知，與現(xiàn)有膜相比膜厚薄的本發(fā)明的覆蓋膜優(yōu)選具有由(Ti₁-_XAl_X)N、0.3≤X≤0.6表示的組成。TiAlN系的覆蓋膜因?yàn)榕cCBN基材相比熱膨脹系數(shù)大，所以成膜結(jié)束后的冷卻時(shí)因?yàn)楦髯缘氖湛s率的差在覆蓋膜內(nèi)部發(fā)哼僧拉應(yīng)力，使成膜時(shí)發(fā)生的殘余壓縮應(yīng)力得到緩和。在此推定為隨著覆蓋膜中的Al的比率變高，覆蓋沒的熱膨脹系數(shù)變低，X超過0.6，則由于和CBN基材的熱膨脹系數(shù)的差壓縮應(yīng)力的緩和效果變低，膜內(nèi)部的高壓縮應(yīng)力殘留，在切削時(shí)容易發(fā)生膜剝離。還有，X低于0.3，則硬度變低不能得到抑制磨損的效果，所以設(shè)為0.3≤X≤0.6。此范圍是耐磨損性和耐剝離性優(yōu)異、適于間斷切削或切槽加工的組成。此外優(yōu)選為0.3≤X≤0.45。