硬质皮膜包覆钻头制造技术

在超硬合金制的钻头主体的表面包覆有硬质皮膜的硬质皮膜包覆钻头中，对于该主体在后刀面(2)与前刀面(3)的边界处设置平滑的区域(4)。将包覆的硬质皮膜的表面硬度设在维氏硬度为2000～2500HV的范围内。另外，将该区域(4)与后刀面(2)交叉的第一棱线(L1)、以及后刀面(2)与刃带(6)交叉的第二棱线(L2)的各棱线的截面加工成R形状，相对于主体的直径(D)(mm)将第一棱线(L1)为R形状的曲率半径(r

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质皮膜包覆钻头
本专利技术涉及包覆有TiN(氮化钛)等硬质皮膜的切削工具(钻头)。
技术介绍
一般而言，钻头等切削工具在超硬合金制的母材(原材料)的表面包覆有TiN等硬质皮膜的状态下被使用。通过包覆硬质皮膜，来抑制母材在切削时的磨损推进，并防止切削工具损伤。另外，通过使硬质皮膜除TiN(氮化钛)等之外还以任意的比例含有Cr、Si等多种多样的元素，从而能够对硬质皮膜赋予各种特性。专利文献1及2中公开有如下内容：通过在通常的硬质皮膜的中间位置交替地多层层叠成分比率彼此不同的两种硬质皮膜，来提高硬质皮膜整体的耐磨损性、耐碎裂性。除了硬质皮膜以外，关于切削工具的形态，通过将后刀面、前刀面设为特定的形状，也能够抑制切削工具在切削时的磨损。另外，通过在刀尖设置倒角面(倒棱)，能够防止切削时的碎裂。而且，无论有无倒角面，都能够通过对刀尖的边缘部进行微小的R倒角加工，来防止边缘部的碎裂、膜剥离。在专利文献3以及4中公开有如下内容：除了在切削工具的切削刃设置珩磨面(倒角面)之外，还在与后刀面、外周角之间的边界部分处在预定的范围内进行R倒角加工，由此来抑制切削工具的磨损。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第6222675号公报专利文献2：日本专利第4967505号公报专利文献3：日本特开2014-18883号公报专利文献4：国际公开第2016/043098号手册
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题>但是，当在切削工具的表面包覆硬质皮膜时，存在无论该切削工具的大小(直径)如何均使刀尖边缘部的R倒角的曲率半径的大小一致的问题。在以一般的切削条件进行开孔加工的情况下，由于随着切削工具(钻头)直径增大，切削时产生于钻头的切削阻力增加，作用于刀尖的力增加，所以刀尖容易产生碎裂。因此，需要随着工具直径的大小而增大倒角量(宽度)。出于相同的理由，为了防止因切削时的外力导致的刀尖的边缘部处的膜破坏(硬质皮膜的自破坏)，需要增大边缘部的曲率半径。例如，在曲率半径相对于切削工具的直径小的情况下，如图19所示，在以往的切削工具100的切削刃附近(后刀面102与前刀面103的边界部分)设置倒角面104，在此基础上包覆硬质皮膜，在进行开孔加工的情况下，从后刀面102与倒角面104的棱线、前缘107的一部分开始发生硬质皮膜的破坏。有时切削工具的碎裂等损伤、后刀面的磨损以这些部位为起点发展，直至变成缺损c1～c3(参照图20)。相反地，当刀尖的边缘部处的R倒角的曲率半径相对于切削工具的直径大时，相对于切削条件而言R倒角的曲率半径过大，开孔加工时产生的切削阻力增加。其结果，钻头变钝，加工品质会降低。除此之外，切削工具也无法耐受加工时产生的阻力，容易发生切削工具的断裂。因此，本专利技术的课题在于，提供一种硬质皮膜包覆钻头，其根据包覆的硬质皮膜的特性，通过使相对于形成钻头的切削刃的棱线的R倒角以及硬质皮膜的硬度最优化，来抑制刀尖的边缘部处的膜破坏，以提高母材(钻头主体)与硬质皮膜的密合性。用于解决技术问题的方案为了解决前述的技术问题，本专利技术人对硬质皮膜的特性与钻头主体的关系进行了深入研究，结果获得了以下见解。即，刀尖的边缘部处的硬质皮膜的自破坏起因于硬质皮膜的残留应力，残留应力与膜的厚度和硬度有较大关系。因此，在将高硬度的硬质皮膜(例如维氏硬度超过2500HV)涂覆于钻头的主体的情况下，需要相对于钻头主体的直径的变化来最优化硬质皮膜的厚度，从而防止硬质皮膜的自破坏。在此，举出在以往的钻头中硬质皮膜自破坏的情况下的代表性的方式并在图21及图22示出。如图21所示，硬质皮膜自破坏情况下的第一方式有如下方式，硬质皮膜以第一棱线L151、第二棱线L152以及第三棱线L153交叉的部位为中心剥离(剥离部分MH1)，第一棱线L151作为钻头150的后刀面152与倒角面154的边界，第二棱线L152作为刃带156的边界，第三棱线L153作为倒角面154与刃带156的边界。如图22所示，作为第二方式存在如下方式，硬质皮膜从第一棱线L161、第二棱线L162以及第三棱线L163交叉的部位起沿着第一棱线L161剥离(剥离部分MH2)，第一棱线L161作为钻头160的后刀面162与倒角面164的边界，第二棱线L162作为刃带166的边界，第三棱线L163作为倒角面164与刃带166的边界。如这些所述，在作为面与面交叉的角部的棱线上，硬质皮膜的残留应力容易集中，硬质皮膜变厚则应力也变大，因此与其他部位相比更容易优先发生自破坏。不限于这些第一以及第二方式，还存在皮膜在任一棱线上或棱线交叉的部位以连续或不连续的方式发生自破坏的情况。也就是说，若将高硬度的硬质皮膜对钻头的主体包覆所需以上，则由于产生在母材与硬质皮膜之间的残留应力的差，从而成为导致硬质皮膜发生自破坏从而母材露出且磨损发展的原因。因此，在包覆硬质皮膜的情况下，需要选择与切削工具的直径对应的膜厚。另外，一般而言，硬质皮膜的硬度越高，则切削工具的耐磨损性提高越多，但是，相反地高硬度的硬质皮膜也成为导致自破坏的一个原因，此外，如果膜厚度变厚，则相应地自破坏的可能性也进一步提高。因此，若要将具有一定厚度的硬质皮膜包覆于母材(钻头主体)，在抑制硬质皮膜的自破坏的目的下，需要将硬质皮膜的硬度相对地调整为低硬度(2500HV以下)，并将钻头的主体设为最优的形状。因此，本专利技术在超硬合金制的钻头的主体的表面包覆有硬质皮膜的硬质皮膜包覆钻头中，在该主体，在后刀面与前刀面交叉的部位设置平滑的区域(平滑面)。并且，将该平滑面与后刀面交叉的第一棱线以及后刀面与刃带交叉的第二棱线这两条棱线中的每一条棱线在剖视观察下加工为R形状(R倒角加工)。在该情况下，包覆于钻头的主体的硬质皮膜的硬度在维氏硬度为2000～2500HV的范围内。关于R倒角加工的大小，在将钻头主体的直径设为D(单位为mm)的情况下，将第一棱线的曲率半径r1(单位为μm)设在由r1＝0.45×D+a1(10≤a1≤25)的关系式表示的范围内。并且，将第二棱线的曲率半径r2(单位为μm)设在由r2＝0.65×D+a2(39≤a2≤67)的关系式表示的范围内。另外，当将钻头主体的直径设为D(单位为mm)时，包覆于超硬合金制的钻头主体的表面的硬质皮膜的厚度t1(单位为μm)设在由t1＝0.8×ln(D)+a3(0.7≤a3≤3.0)的关系式表示的范围内。需要说明的是，此处的“ln”是指基数为e的自然对数。硬质皮膜的构成按照距钻头的主体侧由近及远的顺序大致设为第一层、第二层、第三层。关于膜组成，第一层设为以含有Al和Ti的氮化物(AlTiN)为主成分的硬质皮膜。第二层设为由组成不同的两种硬质皮膜交替层叠而成的混合层。第三层设为以含有Ti和Si的氮化物(TiSiN)为主成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质皮膜包覆钻头，其特征在于，/n所述硬质皮膜包覆钻头至少在具有两个以上的切削刃、后刀面、前刀面以及刃带的超硬合金制的钻头主体的表面包覆有硬质皮膜，在所述钻头主体设置有与所述后刀面及所述前刀面邻接的平滑的区域，/n所述硬质皮膜的表面硬度在维氏硬度为2000～2500HV的范围内，/n所述平滑的区域与所述后刀面交叉的第一棱线、所述后刀面与所述刃带交叉的第二棱线的各棱线在剖视观察下形成为R形状，在将所述钻头主体的直径设为D(单位：mm)的情况下，所述第一棱线的R形状的曲率半径r

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181011 JP 2018-1928301.一种硬质皮膜包覆钻头，其特征在于，
所述硬质皮膜包覆钻头至少在具有两个以上的切削刃、后刀面、前刀面以及刃带的超硬合金制的钻头主体的表面包覆有硬质皮膜，在所述钻头主体设置有与所述后刀面及所述前刀面邻接的平滑的区域，
所述硬质皮膜的表面硬度在维氏硬度为2000～2500HV的范围内，
所述平滑的区域与所述后刀面交叉的第一棱线、所述后刀面与所述刃带交叉的第二棱线的各棱线在剖视观察下形成为R形状，在将所述钻头主体的直径设为D(单位：mm)的情况下，所述第一棱线的R形状的曲率半径r1(单位：μm)由
r1＝0.45×D+a1(10≤a1≤25)的关系式表示，
所述第二棱线的R形状的曲率半径r2(单位：μm)由
r2＝0.65×D+a2(39≤a2≤67)的关系式表示。


2.根据权利要求1所述的硬质皮膜包覆钻头，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：野城淳一，林谅，
申请(专利权)人：株式会社不二越，
类型：发明
国别省市：日本;JP