表面被覆切削工具制造技术

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括基材以及形成于该基材上的被覆层的表面被覆切削工具。
技术介绍
一直以来，人们将由WC-Co合金、或其中添加有Ti和/或Ta、Nb等的碳氮化物的WC-Co合金制造的硬质合金切削工具用于普通钢或铸件的切削。在切削过程中，切削工具的切削刃被加热至800°C以上的高温。由于切削所产生的热量，硬质合金切削工具往往发生塑性变形。因此，后刀面磨损程度趋于增加。 因此，为了改善切削工具在高温下的切削特性，人们使用了这样的表面被覆切削工具，该表面被覆切削工具包括由硬质合金制成的母材(基材)，并且所述母材覆盖有由IVa族金属的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，TiC, TiN或TiCN)、或者硬质陶瓷(例如，Al2O3)形成的单层，或者覆盖有由硬质陶瓷形成的复合层。被覆层由化学气相沉积法或物理气相沉积法(例如，离子镀法或离子溅射法)形成。在通过这些方法所形成的被覆层中，由化学气相沉积法形成的被覆层具有优异的对硬质合金母材的粘附性，并具有极高的耐磨性。为了迎合近年来对高速高效切削的需求，被覆层的厚度正在增加。因此，硬质合金母材与被覆层间的粘附性非常重要。在通过化学气相沉积法形成被覆层的过程中，被覆层的温度高达约1000°C。因此，在形成被覆层后冷却至室温时，由于硬质合金母材与被覆层之间存在热膨胀系数差异，从而使被覆层中具有拉伸应力。在切削过程中，拉伸应力会使被覆层表面上产生的裂纹增长，并造成被覆层脱落或崩裂。更具体而言，硬质合金母材的热膨胀系数为约5. IXlO-6K-1,而TiN被覆层的热膨胀系数为约9. 2X KT6IT1, TiC被覆层的热膨胀系数为约7. 6X KT6IT1,Al2O3被覆层的热膨胀系数为约8. 5 X IO^r10通常使用的表面被覆切削工具的被覆层厚度为若干微米至约十微米。这是因为，尽管被覆层的耐磨性随着厚度的增加而增加，但是被覆层厚度的增加会使得工具损坏的可能性加大，并且会降低表面被覆切削工具的耐缺损性。因此，已经提出了多种技术以改善被覆层的特性。例如，日本未审查专利申请公开No. 07-216549 (专利文献I)描述了这样一种技术，该技术通过除去在形成氧化铝层后的冷却过程中的裂纹从而延长切削工具的切削寿命。根据日本未审查专利申请公开No. 05-057507 (专利文献2)，通过化学气相沉积法在由硬质材料构成的工具母材表面上，形成由TiN或TiCN制成的最外层，形成Al2O3膜作为与最外层相邻的内层，并且工具中仅切削刃部分被打磨。根据这一用以延长工具寿命的技术，这样暴露于大气中的Al2O3膜可改善碎屑的耐熔焊性以及切削过程中的抗冲击性。引用列表专利文献专利文献I :日本未审查专利申请公开No. 07-216549专利文献2 :日本未审查专利申请公开No. 05-05750
技术实现思路
技术问题然而，即使在专利文献I所披露的工具中，被覆层内仍存在拉伸应力。因此存在这样的问题高速高效的断续切削仍会导致切削工具的耐缺损性降低。此外，切削工具的切削刃棱线部分处的被覆层厚度未减小，或者应力未施加至切削工具的切削刃棱线部分处的被覆层。因此存在这样的问题切削过程中位于切削刃处的断续负荷会在被覆层之间的界面处或者在被覆层与基材之间的界面处造成裂纹，从而造成工具崩裂。专利文献2主要关注工具切削刃部分的表面粗糙度。因此存在这样的问题在切削过程中，位于被覆层之间的界面处或者被覆层与基材之间界面处的集中的断续负荷会在界面处形成裂纹。由于上述问题，所以存在这样的问题被覆层的脱落或崩裂会促进磨损不均匀并 降低被覆层的耐磨性。这些问题通常涉及表面被覆切削工具，并且在用于切削(例如，铣削或沟槽部件的车削)的表面被覆切削工具中尤其明显。用于上述应用的表面被覆切削工具在断续负荷下常常会出现切削刃崩裂的问题。因此，本专利技术的目的是提供一种具有优异的耐磨性及耐缺损性的表面被覆切削工具。解决问题的手段根据本专利技术的表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的被覆层。该被覆层包括一个或两个或更多个亚层。在沿着如下平面所切得的表面被覆切削工具的横截面中，厚度T1与厚度T2满足T1CT2，其中所述平面包含前刀面中心处的被覆层表面的法线、以及两个后刀面相交处的刃棱线，所述厚度T1为位于切削刃棱线部分处的所述被覆层中厚度最小的部分的厚度，所述厚度T2为在前刀面方向上距离切削刃棱线Imm处的被覆层的厚度。在该被覆层表面上，在前刀面方向上与所述切削刃棱线相距Da距离的点a与在该被覆层表面上，在后刀面方向上与所述切削刃棱线相距Db距离的点b满足O. 05mm ^ Da ^ O. 5mm和O. Olmm彡Db彡O. 2mm。在10%以上的被覆层区域E中，构成该被覆层的晶粒的晶体取向偏差为大于或等于5度且小于10度，其中所述区域E为该被覆层中的从表面起算的厚度在O. IT1至O. OT1之间、且从所述点a延伸至所述点b的区域。Da优选满足O. 05mm彡Da彡O. 25mm。区域E的厚度优选为O. 5 \至O. OT1。优选的是，被覆层包括多个亚层，并且在切削刃棱线处的被覆层结构不同于除切削刃棱线以外的区域中的被覆层结构。被覆层优选由这样的化合物构成，该化合物含有选自由IVa族元素(例如，Ti、Zr和Hf)、Va族元素(例如，V、Nb和Ta)、VIa族元素(例如，Cr、Mo和W)、铝和硅组成的组中的至少一种元素；以及选自由碳、氮、氧和硼组成的组中的至少一种元素。T2优选为大于或等于3 μ m且小于等于30 μ m。专利技术的有益效果具有上述结构的本专利技术表面被覆切削工具具有优异的耐磨性和耐缺损性。附图简要说明图I为根据本专利技术的表面被覆切削工具的切削刃棱线部分边缘的剖面示意图，其中所述剖面是沿着如下平面切得的，该平面包含前刀面中心处的被覆层表面的法线、以及两个后刀面相交处的刃棱线。图2为根据本专利技术的表面被覆切削工具的切削刃棱线部分边缘的显微照片。具体实施例方式下面对本专利技术进行描述。表面被覆切削工具根据本专利技术的表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的被覆层。具有这样结构的本专利技术表面被覆切削工具可用作可转位刀片，例如用于钻削、端铣、铣削、车削或曲轴销铣，但并不局限于这些应用和形状。本专利技术的表面被覆切削工具尤其适合断续负荷下的切削应用，例如，铣削或沟槽部件的车削。基材根据本专利技术的表面被覆切削工具的基材可以为(但不限于)用于这种切削工具的常规已知基材。这种基材的例子包括硬质合金(例如，包括WC基硬质合金，以及含有Co和可任选的Ti碳氮化物、Ta碳氮化物或Nb碳氮化物的WC基硬质合金)、金属陶瓷(主要由TiC、TiN或TiCN构成)、高速钢、陶瓷(例如，碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝、以及它们的混合物)、立方氮化硼烧结复合体、以及金刚石烧结复合体。本专利技术中，在这些基材中，优选的基材具有这样的结构含有多个由硬质化合物构成的硬质相(每个硬质相通常均起到基质的作用)以及用以粘结硬质相的粘结相。具体而言，优选的是通过烧结硬质化合物金属碳化物粉末而制得的硬质合金。所述硬质化合物优选由如下化合物构成选自由IVa族元素、Va族元素以及VIa族元素中的至少一种元素的碳化物、氮化物和碳氮化物组成的组中的至少一种化合物；以及碳化钨。硬质化合物也优选仅为碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金冈秀明，伊藤实，冈田吉生，铃木智惠，阿侬萨克·帕索斯，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：