本发明专利技术提供一种表面包覆cBN切削工具，硬质包覆层在高硬度材料的高速断续切削加工中，发挥优异的耐熔敷性、耐崩刀性、耐磨性。(a)为具有如下珩磨形状工具基体，即从前刀面方向观察珩磨的宽度为0.03～0.3mm，且珩磨角度与前刀面形成的角度为10～35度的范围内，在具有如上珩磨形状的cBN制工具基体上形成硬质包覆层的表面包覆cBN切削工具中，(b)下部层由(Ti、Al)N层构成，(c)上层部由(Ti、Al)N层与TiN层的交替叠层结构构成，(d)上层部的最外层在珩磨面与后刀面的棱线部以外的区域设为(Ti、Al)N层，另一方面，珩磨面与后刀面的棱线部中，不存在最外层，而露出形成有上述(Ti、Al)N层与TiN层的交替叠层截面结构，由此谋求耐熔敷性、耐崩刀性、耐磨性的提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种表面包覆立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削工具(以下，称 之为包覆CBN基烧结工具)，其对合金工具钢或轴承钢的淬火材料等高硬度材料进行高速 断续切削加工时，硬质包覆层也具有优异的耐熔敷性、耐崩刀性、耐磨性，经长期使用也能 够发挥稳定的切削性能的，在由立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成的切削工具基体的表 面形成硬质包覆层。
技术介绍
通常的包覆cBN基烧结工具公知有如下工具在各种钢或铸铁等被切削材料的车 削加工中装卸自由地安装于车刀的前端部而使用的刀片，或装卸自由地安装所述刀片而与 在面削加工或槽加工以及台肩加工等中使用的整体式的立铣刀同样进行切削加工的刀片 式或立铣刀等。并且，作为包覆cBN基烧结工具，例如如专利文献1所示，公知有如下包覆cBN基 烧结工具，即在由立方晶氮化硼基超高压烧结材料(以下称之为cBN基烧结材料)构成的 工具主体的表面上蒸镀形成TiN层、Ti与Al的复合氮化物(以下由TiAlN表示)层等的 表面包覆层，并且公知将这些使用于各种钢或铸铁等的切削加工中。而且，在这些包覆cBN基烧结工具中，为了提高其切削性能进一步进行各种改良。例如在专利文献2中公知有如下技术在工具基体的前刀面与后刀面之间形成具 备珩磨面的刀刃的同时，在关于这些前刀面、珩磨面、后刀面形成有硬质包覆层的包覆cBN 基烧结工具中，将上述珩磨面上的上述硬质包覆层的层厚设为小于该珩磨面与上述前刀面 或者后刀面的至少任一方的棱线部中其他珩磨面上的部分，由此防止包覆cBN基烧结工具 的硬质膜的剥离，且提高其耐磨性。专利文献1 日本专利公开2008-302438号公报专利文献2 日本专利公开2004-17174号公报近年来切削加工装置的FA化非常显著，另一方面对切削加工强烈要求省力化、节 能化、以及低成本化，随之切削加工除了要求一般的切削条件之外，还存在要求更高速条件 下的切削加工的倾向，但上述以往的cBN基烧结工具中，将各种钢或铸铁在一般条件下进 行切削加工时不会产生特别的问题，但将这些在合金工具钢或轴承钢的淬火材料等的高硬 度材料的高速断续切削中使用时具有如下现状，即由于通过刀刃部中产生的高热被切削材 料及切屑被高温加热，所以尤其在刀刃的棱线部中容易产生与被切削材料的熔敷，并且对 刀刃断续作用冲击性的高负荷，所以在刀刃的刀尖产生边界异常损伤，在比较短的时间内 达到使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术者们从如上述的观点考虑，为了开发在合金工具钢或者轴承钢的淬 火材料等的高硬度材料的高速断续切削加工中硬质包覆层具备优异的耐熔敷性的同时发挥优异的耐崩刀性、耐磨性的包覆cBN基烧结工具，从硬质包覆层的材质和结构两方面进 行研究的结果，得到了如下见解。首先，从硬质包覆层的材质方面来说，如所述专利文献1中也表示，如下构成(甲)将硬质包覆层的下部层设为TiAlN层构成，所述TiAlN层以如下组合式表示 时，具有X为0. 3 0. 6 (其中，为原子比)的0. 5 4 μ m的平均层厚，组合式=(Ti1-XAl5i)N(乙)将硬质包覆层的上部层设为由各自一层平均层厚为0.03 0. 3μπι的薄层 A与薄层B的交替叠层结构，并且，由TiAlN层构成薄层Α，所述TiAlN层以如下组合式表示时，X为0. 3 0. 6 (其 中，为原子比)，组合式=(TiHAlx)N并且由TiN层构成薄层B时，在合金工具钢或轴承钢的淬火材料等的高硬度材料的高速切削加工中，能够一定 程度防止边界异常损伤和缺损的产生。但是，对刀刃断续作用冲击性的高负荷的高速断续切削加工中，用所述专利文献1 公开的包覆cBN基烧结工具无法充分满足防止边界异常损伤和缺损的产生。因此，本专利技术者们从包覆层的结构之类的观点进一步进行研究，结果发现了如下 内容在所述专利文献1所示的由交替叠层结构构成的上部层结构中，将珩磨面与后刀面 的棱线部以外区域的最外层由与薄层A相同组成的TiAlN层构成的同时，将其层厚设为 0. 1 0. 8 μ m，另一方面，在珩磨面与后刀面的棱线部中，通过露出形成薄层A(TiAlN层) 与薄层B (TiN层)的交替叠层截面，可以进一步谋求耐熔敷性的提高的同时，获得耐崩刀 性、耐磨性优异的包覆cBN基烧结工具。该专利技术是基于上述见解而完成的，具有如下特征一种表面包覆立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削工具(包覆cBN基烧结工 具)，其在由含有50 85体积％的立方晶氮化硼的立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成的 工具基体表面蒸镀形成由下部层和上部层构成的硬质包覆层，其特征在于，(a)上述工具基体具有如下珩磨形状，即所述珩磨形状从前刀面方向观察珩磨的 宽度为0. 03 0. 3mm,珩磨角度与前刀面形成的角度为10 35度的范围内，(b)上述硬质包覆层的下部层由Ti与Al的复合氮化物层构成，所述Ti与Al的复 合氮化物层以如下组合式表示时，具有X为0. 3 0. 6 (其中，为原子比)的0. 5 4 μ m的 平均层厚，组合式=(Ti1-XAl5i)N(c)上述硬质包覆层的上部层由各自一层平均层厚为0. 03 0. 3 μ m的薄层A与 薄层B的交替叠层结构构成，上述薄层A为上述Ti与Al的复合氮化物层，上述薄层B为Ti的氮化物层，(d)上述上部层的最外层除了珩磨面与后刀面的棱线部以外由平均层厚为0. 1 0. 8 μ m的上述Ti与Al的复合氮化物层构成，另一方面，珩磨面与后刀面的棱线部中不存在 上述最外层，而露出形成有上述薄层A与薄层B的交替叠层截面结构。下面，对该专利技术的包覆cBN基烧结工具详细说明。(a) cBN基烧结材料超高压烧结材料制工具基体中的cBN为极其硬质且在烧结材料中形成分散相，而 且通过该分散相谋求耐磨性的提高，但若其配合比例过少则无法确保所希望的优异的耐磨 性，另一方面，若其配合比例过多则cBN基材料本身的烧结性下降，其结果容易在刀刃产生 缺损，从该观点考虑cBN的配合比例设为50 85体积％。另外，cBN基烧结材料中，作为其成分，例如含有Ti化合物、Al和/或A1203、WC等， 但该专利技术中没有特别限制这些含量。但是，例如关于Ti化合物(选自TiN、TiCN及TiC的1种或2种以上)，具有提高 烧结性的同时在烧结体中形成连续相而提高强度的作用，但若其配合比例过少则无法确保 所希望的强度，另一方面，若其配合比例过多则cBN的含量就相对变少，容易产生前刀面的 磨损等，因此从这些观点考虑优选规定其配合量。而且，Al和/或Al2O3在烧结时优先将其凝聚在cBN粉末的表面，反应而形成反应 产物，在烧结后的cBN基材料中介于形成连续相的Ti化合物相与形成硬质分散相的cBN相 之间，该反应产物具有形成所述连续相的Ti化合物相与形成硬质分散相的cBN相均固定地 紧密接合的性质，因此虽然使对所述cBN相的作为连续结合相的Ti化合物相的紧密性显著 提高，且使刀刃的耐崩刀性提高，但若其量变得过多则cBN的含量变少，容易产生前刀面磨 损等，因此从这些观点考虑需要规定其配合量。并且，关于WC，由于在cBN粒子的附近生成W的硼化物，并控制TW2的生成，可以 有助于耐崩刀性的提高，但若WC含量过多则WC成分会残留，反而导致耐崩刀性下降，因此 优选WC的配合比例本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种表面包覆立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削工具，在由含有５０～８５体积％的立方晶氮化硼的立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成的工具基体表面上，蒸镀形成由下部层和上部层构成的硬质包覆层，其特征在于，（ａ）上述工具基体具有珩磨形状，所述珩磨形状从前刀面方向观察珩磨的宽度为０．０３～０．３ｍｍ，珩磨角度与前刀面形成的角度为１０～３５度的范围内，（ｂ）上述硬质包覆层的下部层由Ｔｉ与Ａｌ的复合氮化物层构成，所述Ｔｉ和Ａｌ的复合氮化物层以如下组合式表示时，具有原子比Ｘ为０．３～０．６的０．５～４μｍ的平均层厚，组合式：（Ｔｉ１－ＸＡｌＸ）Ｎ（ｃ）上述硬质包覆层的上部层由各自一层平均层厚为０．０３～０．３μｍ的薄层Ａ与薄层Ｂ的交替叠层结构构成，上述薄层Ａ为上述Ｔｉ与Ａｌ的复合氮化物层，上述薄层Ｂ为Ｔｉ的氮化物层，（ｄ）上述上部层的最外层除了珩磨面与后刀面的棱线部以外由平均层厚为０．１～０．８μｍ的上述Ｔｉ与Ａｌ的复合氮化物层构成，另一方面，珩磨面与后刀面的棱线部中，不存在上述最外层，而露出形成有上述薄层Ａ与薄层Ｂ的交替叠层截面结构。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高冈秀充，西山满康，冈田义一，佐伯卓司，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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