[發(fā)明專利]表面包覆切削工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410034933.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN103962589B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 木村隆之;田中裕介
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱綜合材料株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23B27/00
• 分類號(hào): B23B27/00;B23B51/00;B23C5/00;B32B33/00;C23C14/06
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11018
• 代理人: 康泉,宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

該發(fā)明涉及一種即使以伴有高熱產(chǎn)生的高速切削條件進(jìn)行碳鋼、合金鋼等的切削加工時(shí)，硬質(zhì)包覆層也發(fā)揮優(yōu)異的耐崩刀性、耐磨損性的表面包覆切削工具（以下稱為包覆工具）。

背景技術(shù)

通常，表面包覆切削工具中有在各種鋼和鑄鐵等工件的車削加工和平面銑削加工中所使用的以裝卸自如地方式安裝在車刀的前端部的可轉(zhuǎn)位刀片、用于所述工件的鉆孔切削加工等的鉆頭和小型鉆頭、還有用于所述工件的端面切削加工、槽加工及臺(tái)肩加工等的實(shí)心式立銑刀等，并且已知有以裝卸自如地方式安裝所述可轉(zhuǎn)位刀片而與所述實(shí)心式立銑刀相同地進(jìn)行切削加工的可轉(zhuǎn)位立銑刀工具等。

例如，如專利文獻(xiàn)1所示，已知作為包覆工具，在由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的工具基體的表面蒸鍍形成由層厚為0.8～5.0μm的Cr和Al的復(fù)合氮化物構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層，并且將該硬質(zhì)包覆層構(gòu)成為由Cr和Al的復(fù)合氮化物的粒狀結(jié)晶組織構(gòu)成的薄層A和由柱狀結(jié)晶組織構(gòu)成的薄層B交替層疊的結(jié)構(gòu)，而且，將構(gòu)成薄層A的粒狀結(jié)晶的平均結(jié)晶粒徑設(shè)為30nm以下，且將構(gòu)成薄層B的柱狀結(jié)晶的平均結(jié)晶粒徑設(shè)為50～500nm，由此改善耐磨損性。

但是，近年來(lái)，隨著切削加工的高速化、高效率化，除對(duì)包覆工具要求提高耐磨損性之外，還要求提高耐崩刀性，為了應(yīng)對(duì)這些切削性能進(jìn)行了各種改善，而作為其中之一，還提出有通過控制切削工具的殘余應(yīng)力來(lái)改善耐崩刀性、耐磨損性的方案。

例如，如專利文獻(xiàn)2所示提出有如下方案：在包覆形成由選自周期表的4a、5a、6a族元素、Si、Al的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物及這些彼此的固溶體中的至少一種的單層或多層構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層的包覆工具中，形成如下殘余應(yīng)力，即將切削刃附近部分的該硬質(zhì)膜的殘余壓縮應(yīng)力表示為σA時(shí)，0GPa≤σA≤1.0GPa，且將中央部分的該硬質(zhì)膜的殘余壓縮應(yīng)力表示為σB時(shí)，1.5GPa≤σB≤2.5GPa，由此提高包覆工具的耐崩刀性、耐磨損性。

并且示出可利用等離子體電流為150A、Ar氣體流量為50cc/min、N₂氣體流量為100cc/min、C₂H₂氣體流量為10cc/min、成膜壓力為0.53～0.8Pa以及偏置電壓為-150～-200V的物理蒸鍍法制作上述包覆工具。

并且，例如專利文獻(xiàn)3中并非針對(duì)包覆工具，而是針對(duì)由氮化硅燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具其本身提出有如下方案：利用2D法（二維X射線衍射/全德拜環(huán)擬合法（Full Debye rings Fitting method））在前刀面的刀尖測(cè)定殘余應(yīng)力時(shí)，將與前刀面平行且朝向自前刀面的中心最靠近測(cè)定點(diǎn)的刀尖的方向的壓縮殘余應(yīng)力σ11設(shè)為10～30MPa，并且，將與前刀面平行且與σ11方向垂直的方向的壓縮殘余應(yīng)力σ22設(shè)為10MPa以下，由此提高由氮化硅燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具的耐崩刀性、耐磨損性。

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開2010-94744號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利公開2005-28520號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利公開2010-264574號(hào)公報(bào)

近年來(lái)，切削加工裝置的高性能化顯著，而另一方面，對(duì)切削加工的節(jié)省勞力化、節(jié)能化、及低成本化的要求強(qiáng)烈，隨此，切削加工要在更加苛刻的切削條件下進(jìn)行。

在上述以往的包覆工具中能夠期望提高某種程度的耐崩刀性、耐磨損性，但現(xiàn)狀為，將其使用于碳鋼、合金鋼等伴有高熱產(chǎn)生的高速切削加工中時(shí)，仍易產(chǎn)生崩刀或者磨耗變大，并由于這些原因而在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明人等為了在碳鋼、合金鋼等的高速切削加工中提供耐崩刀性和耐磨損性優(yōu)異，并且在長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的切削性能的包覆工具，而對(duì)硬質(zhì)包覆層的殘余應(yīng)力的控制及硬質(zhì)包覆層的層結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究的結(jié)果，得到以下見解。

以往，制作包覆工具時(shí)，作為形成硬質(zhì)包覆層的方法，通常采用化學(xué)蒸鍍法、物理蒸鍍法等，而且，例如利用物理蒸鍍法的一種的電弧離子鍍（AIP）法對(duì)硬質(zhì)包覆層進(jìn)行成膜時(shí)，如專利文獻(xiàn)1所示，將工具基體裝入裝置內(nèi)并施加規(guī)定的偏置電壓，并且在將裝置內(nèi)加熱至規(guī)定溫度的狀態(tài)下，在陽(yáng)極電極與規(guī)定組成的Al-Cr合金靶之間產(chǎn)生電弧放電，同時(shí)向裝置內(nèi)導(dǎo)入氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)氣體并在規(guī)定壓力的反應(yīng)氣氛中進(jìn)行蒸鍍，由此對(duì)硬質(zhì)包覆層進(jìn)行成膜。