刀具制造技术

本发明专利技术提供一种刀具，在刀具的前刀面和后隙面双方都形成有网状相连的凹部和由该凹部包围的隆起部的表面构造中，具有以下特征：(1)在表面构造与刀具的内部之间不具有固相界面；(2)表面构造具有与刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值；(3)隆起部具有在刀具与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状。

tool

The invention provides a cutting tool in the tool rake face and flank both sides to form a concave part is connected to the mesh surface structure and surrounded by the ridges of the recesses, has the following characteristics: (1) does not have a solid interface between the internal surface and cutting tool; (2) surface compared with structure more susceptible to elastic deformation and plastic deformation of the physical characteristics of the physical characteristics of internal value and tool value; (3) ridges with elastic deformation and plastic deformation in the shape of the tool and the workpiece when friction occurs.

【技术实现步骤摘要】
刀具本申请是申请日为2014年5月19日，申请号为201410209930.8，专利技术名称为刀具的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于切削加工等的耐久性高的刀具。
技术介绍
作为用于切削加工的刀具(以下也称为切削工具)的性能，要求刃部的磨耗少且耐长时间使用或重复使用的耐久性。因此，硬度高且难以磨损的硬质材料，例如立方晶氮化硼(cBN)烧结体、金刚石、被称为超硬合金的碳化钨烧结体等被用于切削工具的刃部。另外，也通过用具有比钢的硬度还高的硬度的硬质材料来覆盖由钢等制作的刃部来进行。这些硬质材料为韧性低的脆性材料，当施加冲击时，容易产生裂纹或崩缺(以下也称为崩刃)而损坏。脆性材料几乎不发生金属那样的塑性变形。因此，当对脆性材料施加冲击时，应力就要集中在由制造工序等产生的脆性材料的表面上的小划痕而使划痕扩展。其结果，划痕伸长，以划痕为起点而产生裂纹或崩缺。在刃部形成有硬质材料的皮膜时也同样，容易发生皮膜的裂纹或崩缺。这样，能够抑制磨耗的硬质材料的使用容易发生裂纹或崩缺等缺损。因此，为了兼得磨耗的抑制和裂纹或崩缺的发生的抑制二者，使用硬质材料，且开发出了抑制硬质材料的裂纹或崩缺的发生，从而可提高切削工具的耐久性的技术。为了抑制硬质材料的裂纹或崩缺的发生，一般已知有将硬质材料的表面平坦化而去除成为裂纹的起始端的划痕或表面缺损的技术。通过使用磨粒的机械抛光而将刃部表面平坦化的抛光技术不管什么材料都可采用。在专利文献1(日本特开2007－230807号公报)中，作为制造耐崩刃性优良的金刚石产品的技术，公开有将因机械抛光而产生的表面上的微观裂缝去除的热化学抛光技术。在专利文献2(日本特开2005－279822号公报)中公开有提高在硬质烧结体母材的表面覆盖有比母材还硬的涂层的不重磨刀片(throwawaychip)的耐磨耗和耐缺损性的技术。关于涂层的表面，从前刀面侧起对包含交叉棱而到后隙面侧的切削刃区域实施抛光加工，并且以从切削刃的中央部到前刀面侧的前刀面侧切削刃区域的表面粗糙度比从切削刃的中央部到后隙面侧的后隙面侧切削刃区域的表面粗糙度小的方式进行抛光。在专利文献3(日本特开2012－176471号公报)公开有在由碳化钨基超硬合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面上层叠覆盖有金刚石层的切削工具的耐磨耗技术。在工具基体上覆盖形成了结晶性金刚石层和纳米金刚石层之后，通过紫外线激光去除切削刃以外的纳米金刚石层，制作锐利的切削刃，同时，将通过激光而变质后的平滑的非晶质碳膜形成于前刀面侧和后隙面侧的表层。当为了抑制裂纹或崩缺的发生而对由硬质材料制作出的刃部的表面进行机械抛光时，能够降低与抛光磨粒同程度的大小的划痕或缺陷等，但不能去除抛光磨粒自身划出的划痕(以下称为抛光划痕)。因此，虽然能够在防止裂纹或崩缺的发生上期待某种程度的效果，但难以充分或完全防止刃部的裂纹或崩缺的发生。专利文献1公开的热化学抛光技术只能适用于可利用热化学反应的材料。专利文献2公开的硬质皮膜形成技术是以具有规定的表面粗糙度的方式对硬质皮膜进行抛光的技术，因此不能充分或完全防止抛光划痕。进而，根据该技术，在由不同的材料制成的基底和皮膜的紧密贴合性不足的情况下，难以充分或完全防止皮膜的裂纹或剥离。专利文献3公开的硬质皮膜形成技术由于在基底上形成硬质皮膜，因此与专利文献2公开的硬质皮膜形成技术同样地，容易发生硬质皮膜的裂纹或剥离。
技术实现思路
鉴于这样的状况，本专利技术的目的在于提供一种耐久性高即耐磨耗性优异，并且在施加冲击等力时不易发生裂纹或崩缺的刀具。本专利技术第一方面提供一种具有前刀面和后隙面的刀具，在所述前刀面的至少一部分即第一区域具有第一表面构造，所述第一表面构造形成有网状相连的第一凹部和由该第一凹部包围的第一隆起部，在所述第一表面构造与所述刀具的内部之间不具有固相界面，所述第一表面构造具有与所述刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值，所述第一隆起部的平均宽度为5nm以上且600nm以下，所述第一隆起部具有在与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状，在所述后隙面的至少一部分即第二区域具有第二表面构造，所述第二表面构造形成有网状相连的第二凹部和由该第二凹部包围的第二隆起部，在所述第二表面构造与所述刀具的内部之间不具有固相界面，所述第二表面构造具有与所述刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值，所述第二隆起部的平均宽度为5nm以上且600nm以下，所述第二隆起部具有在与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状。第一表面构造及第二表面构造可分别通过气体团簇离子束照射来形成。另外，优选第一区域及第二区域分别是与工件发生摩擦的部位。本专利技术的刀具因为在前刀面的至少一部分和后隙面的至少一部分形成有具有如下所述的特征(1)－(3)的表面构造，故而耐磨耗性优异，并且在施加有冲击等力的情况下，难以发生裂纹或崩缺，所述特征为：(1)在表面构造于刀具的内部之间不具有固相界面；(2)表面构造的物理特性值与刀具的内部的物理特性值不同。具体而言，表面构造具有与刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值；(3)表面构造具有当表面构造与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状。附图说明图1是用于对切削工具的刃部和工件的关系进行说明的图，(a)表示刃部切入工件时的情况，(b)表示切削的行进过程；图2是用于对隆起部的优选形状特征进行说明的图；图3A是对上升角度比下降角度大的隆起部的应力集中缓和功能的程度进行说明的图；图3B是对上升角度不比下降角度大的隆起部的应力集中缓和功能的程度进行说明的图；图4是用于对剖切前刀面与后隙面的边界的平面进行说明的图；图5是用于对用单一的气体团簇离子束照射前刀面和后隙面的情况进行说明的图；图6是表示在使气体团簇离子束倾斜地照射到前刀面时形成的表面构造的图，(a)是原子力显微镜(AFM)图像，(b)是剖面轮廓，(c)是对在原子力显微镜图像中观察到的刀具的部位进行说明的立体示意图，(d)是对在原子力显微镜图像中观察到的刀具的部位进行说明的俯视图；图7表示图6(b)的详细情况，(a)是图6(b)所示的剖面轮廓，(b)是其解析结果；图8是表示在使气体团簇离子束倾斜地照射到后隙面时形成的表面构造的图，(a)是扫描式电子显微镜图像，(b)是图8(a)的局部示意图，(c)是图8(b)的L3－L4线的剖面曲线的示意图；图9A是表示刀具(刀片)和其刃部的形状例的图；图9B是表示刀具(圆锯)和其刃部的形状例的图；图9C是表示刀具(方头立铣刀)和其刃部的形状例的图；图10是表示实施例1的刃部的切削刃的表面构造的图，(a)是切削刃的扫描式电子显微镜图像，(b)是图10(a)的局部示意图，(c)是图10(b)的L5－L6线的剖面曲线的示意图，(d)是图10(b)的L7－L8线的剖面曲线的示意图；图11是说明损耗量的定义的图，(a)表示使用前的前刀面和后隙面的边界的位置，(b)是二个后隙面的损耗后的棱线起始位置。具体实施方式作为影响具有前刀面和后隙面的刀具的寿命的主要原因，可列举出前刀面和后隙面的损耗这种现象。这种现象会导致刃部的形状变化或刃部的锐利度下降，这是锋利度或切削精度等刀具的性能劣化的原因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具，其具有前刀面和后隙面，其特征在于，在所述前刀面的至少一部分即第一区域具有第一表面构造，所述第一表面构造形成有网状相连的第一凹部和由该第一凹部包围的第一隆起部，在所述第一表面构造与所述刀具的内部之间不具有固相界面，所述第一表面构造具有与所述刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值，所述第一隆起部的平均宽度为5nm以上且600nm以下，所述第一隆起部具有在与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状，在所述后隙面的至少一部分即第二区域具有第二表面构造，所述第二表面构造形成有网状相连的第二凹部和由该第二凹部包围的第二隆起部，在所述第二表面构造与所述刀具的内部之间不具有固相界面，所述第二表面构造具有与所述刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值，所述第二隆起部的平均宽度为5nm以上且600nm以下，所述第二隆起部具有在与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状。

【技术特征摘要】
2013.05.20 JP 2013-1060321.一种刀具，其具有前刀面和后隙面，其特征在于，在所述前刀面的至少一部分即第一区域具有第一表面构造，所述第一表面构造形成有网状相连的第一凹部和由该第一凹部包围的第一隆起部，在所述第一表面构造与所述刀具的内部之间不具有固相界面，所述第一表面构造具有与所述刀具的内部的物理特性值相比更易发生弹性变形或塑性变形的物理特性值，所述第一隆起部的平均宽度为5nm以上且600nm以下，所述第一隆起部具有在与工件发生摩擦时进行弹性变形或塑性变形的形状，在所述后隙面的至少一部分即第...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木晃子，佐藤明伸，
申请(专利权)人：日本航空电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP