專利名稱：一種切削刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切削加工的刀具領(lǐng)域，尤其涉及一種具有涂層的切削刀具。
背景技術(shù)：
在切削加工中，通常利用刀具的旋轉(zhuǎn)運動進(jìn)行作業(yè)，而刀具和工件的接觸就是刀片的切削刃與工件之間的接觸，通過切削刃快速切削需要加工的部件，由于切削速度快且切削的工件越來越硬，導(dǎo)致切削刃在切削中不斷產(chǎn)生更高的磨損和更高的溫度，例如在車削加工中，刀片在前傾面上不斷受到形成的金屬屑的磨損而造成月牙洼磨損，已加工的工件也將沿刀片的后刀面滑移造成側(cè)面磨損，同時刀刃在前情面上達(dá)到很高的溫度，將導(dǎo)致擴散形磨損，而后刀面上溫度顯著減低，呈現(xiàn)磨蝕性磨損；由此可見，刀片的可靠性和壽命需要更高的提高和要求。現(xiàn)有技術(shù)中，通常在刀片的表面沉積涂層，由此可有效提高可靠性，現(xiàn)有的刀片涂覆有PVD或CVD涂層，可選的涂層有Ti (C，N)、TiN、(Ti，A1)N等等，在兩種涂層中，PVD涂層具有更好的精細(xì)度和應(yīng)力，能較好的承載負(fù)載，但PVD必須很薄，這是由于較厚的PVD將容易導(dǎo)致剝落、破裂和崩刃，在剝落之前能夠在刀片上沉積的最大涂層厚度主要取決于切削刃的半徑，切削刃過于鋒利將導(dǎo)致容易發(fā)生剝落和崩刃，由此，在很多情況下，需要沉積較厚的涂層，以提供更好的耐磨性能。利用PVD技術(shù)進(jìn)行金屬層沉積是已經(jīng)進(jìn)行確認(rèn)的技術(shù)，且如果直接將金屬層沉積在刀片基體上將能加強涂層的粘附力。但如何提供PVD涂層而又滿足切削刃所需的涂層厚度將是一個必須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種切削刀具，該刀具結(jié)構(gòu)簡單，刀片涂層不易脫落、碎裂，且能滿足厚度的需求，增加刀片的壽命。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種切削刀具，包括刀體、刀片和螺栓，刀體的前端具有容納刀片的凹槽，刀體的前部設(shè)有通孔，通孔下端設(shè)有與螺栓配合的螺栓孔，其特征在于該刀片包括基體和涂層，基體為硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氮化硼或高速鋼，涂層的厚度為 6-30 μ m。其中，在螺栓和通孔之間設(shè)有壓片，壓片為大致T形，后部設(shè)有凸起，該凸起插入刀體上的一定位槽中以定位壓片，壓片的傾斜前端壓緊刀片。其中，刀片與凹槽之間設(shè)有后墊片和下墊片，后墊片位于刀片后端與凹槽之間，下墊片位于刀片下端和凹槽之間。其中，該涂層至少包含有第一涂層和第二涂層。其中，第一涂層為金屬涂層，該金屬涂層為從Al、Cr、V、Ta和&中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層的厚度為lOO-SOOnm。
其中，第二涂層為Al、Cr、V、Ta和&中任選一種或者幾種的的氮化金屬、氧化金屬、硼化金屬、碳化金屬涂層，該第二涂層的厚度為6-30 μ m。通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的切削刀具在刀片的基體上涂有多層涂層，不僅充分利用了金屬涂層的耐磨性和厚的PVD涂層，避免了涂層脫落、碎裂的可能，增加了刀具的壽命， 同時也改進(jìn)了后刀面的抗磨損性。


圖1顯示了本發(fā)明的刀具的切削刀具的示意圖。圖2顯示了本發(fā)明的刀片的示意圖。圖3顯示了本發(fā)明的刀片的部分放大剖視圖。本發(fā)明將通過下面的具體實施例進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述，且進(jìn)一步結(jié)合對附圖的說明將得到更加清楚和明顯的了解。
具體實施例方式參見圖1，顯示了本發(fā)明的切削刀具的示意圖，該切削刀具包括刀體1、刀片2和螺栓3，刀體1的前端具有容納刀片2的凹槽，刀體1的前部設(shè)有通孔，通孔下端設(shè)有螺栓孔， 螺栓3插入通孔，與螺栓孔相互配合，在螺栓3和通孔之間設(shè)有壓片4，壓片4為大致T形， 后部設(shè)有凸起，該凸起插入刀體1上的一定位槽中以定位壓片4，壓片4的傾斜前端壓緊刀片2，刀片2與凹槽之間設(shè)有后墊片5和下墊片6，后墊片位于刀片2后端與凹槽之間，下墊片6位于刀片下端和凹槽之間。參見圖2，顯示了本發(fā)明的刀片2的示意圖，該刀片2包括基體21和涂層22，基體 21為硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氮化硼、高速鋼等，涂層22均勻的涂覆在基體21的外周圍，優(yōu)選的是涂層22的厚度為6-30 μ m,更優(yōu)選的是涂層22的厚度為15-20 μ m,這種較厚的涂層22 一方面能有效保護(hù)刀片2的不同表面，且能避免涂層脫落、碎裂的可能。參見圖3，顯示了本發(fā)明的刀片2的部分放大剖視圖，從中可以具體看到涂層22的具體組成，該涂層2至少包含有第一涂層221和第二涂層222，第一涂層221均勻涂覆于基體21的周圍，第二涂層222涂覆于第一涂層221的周圍。其中，第一涂層221為金屬涂層，該金屬涂層可為從Al、Cr、V、Ta和Ir中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層的厚度為100-800nm，優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為300-600nm，更優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為500nm_550nm。其中第二涂層222可為々1、0、￥、1^和&中任選一種或者幾種的的氮化金屬、氧化金屬、硼化金屬、碳化金屬涂層，該第二涂層的厚度為6-30μπι，優(yōu)選的是，第二涂層222 的厚度為15-20 μ m,更優(yōu)選的是，第二涂層222的厚度為17-18 μ m。優(yōu)選的是，在第二涂層222周圍還涂覆有第三涂層223，該第三涂層223為非金屬涂層，該非金屬涂層為碳纖維、超硬陶瓷等，該第三涂層的厚度為500-800nm，優(yōu)選的是，第三涂層的厚度為600-700nm，更優(yōu)選的是，第三涂層的厚度為620nm-680nm。本發(fā)明同時提供了制造一種刀片的方法，該方法包括以下步驟步驟一制造基體；步驟二 在基體上沉積第一涂層，優(yōu)選的通過PVD進(jìn)行沉積；
步驟三在第一涂層上沉積第二涂層，優(yōu)選的通過CVD進(jìn)行沉積；步驟四在第二涂層上沉積第三涂層。其中步驟四是可選的。優(yōu)選的是，第一涂層為金屬涂層，該金屬涂層可為從Al、Cr、V、Ti、Ta和^ 中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層的厚度為100-800nm，優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為300-600nm，更優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為500nm_550nm。優(yōu)選的是，第二涂層可為Al、Cr、V、Ti、Ta和rLx中任選一種或者幾種的的氮化金屬、氧化金屬、硼化金屬、碳化金屬涂層，該第二涂層的厚度為6-30 μ m，優(yōu)選的是，第二涂層 222的厚度為15-20 μ m,更優(yōu)選的是，第二涂層222的厚度為17-18 μ m。優(yōu)選的是，該第三涂層223為非金屬涂層，該非金屬涂層為碳纖維、超硬陶瓷等， 該第三涂層的厚度為500-800nm，優(yōu)選的是，第三涂層的厚度為600-700nm，更優(yōu)選的是，第三涂層的厚度為620nm-680nm。通過本發(fā)明的設(shè)計，刀片的周圍被多層涂層覆蓋，第一涂層為純金屬涂層，相對較薄，而由于純金屬的特性，硬度較為適中，提供了一定的韌性和較好的粘結(jié)性，第二涂層為金屬化合物，其硬度較高，相對更厚，由此提供了較好的耐磨性，增大了使用壽命，可選的第三涂層為非金屬涂層，其硬度高，耐磨性好，能進(jìn)一步提供保護(hù)。下面通過多個實例來說明本發(fā)明的優(yōu)越性示例一采用硬質(zhì)合金作為刀片基體，分三組進(jìn)行實驗，第一組為現(xiàn)有技術(shù)中的采用CVD 沉積三氧化二鋁，沉積層厚度為20μπι;第二組通過本發(fā)明的方法中的步驟一和二分別沉積第一涂層和第二涂層，其中第一涂層的材質(zhì)為Cr，厚度為500nm，第二涂層的材質(zhì)為 Oa52Va48C,厚度為18 μ m;第三組通過本發(fā)明的方法中的步驟一、二和三分別沉積第一涂層、第二涂層和第三涂層，其中第一涂層的材質(zhì)為Cr，厚度為500nm，第二涂層的材質(zhì)為 TiQ. 33Α1α67Ν，厚度為18μπι，第三涂層的材質(zhì)為碳纖維，厚度為650nm ；通過車削進(jìn)行三組刀片的測試，測試工件材料為淬火鋼，測試中，第一組刀片平均壽命為M分鐘，第二組刀片平均壽命為86分鐘，第三組刀片平均壽命為92分鐘。示例二采用高速鋼作為刀片基體，同樣分三組進(jìn)行實驗，第一組為現(xiàn)有技術(shù)中的采用CVD 沉積TiC，沉積層厚度為25 μ m ；第二組通過本發(fā)明的方法中的步驟一和二分別沉積第一涂層和第二涂層，其中第一涂層的材質(zhì)為Al，厚度為480nm，第二涂層的材質(zhì)為Tia33Ala67N,厚度為20μπι ；第三組通過本發(fā)明的方法中的步驟一、二和三分別沉積第一涂層、第二涂層和第三涂層，其中第一涂層的材質(zhì)為Al，厚度為480nm，第二涂層的材質(zhì)為Tia33A10.67N,厚度為 20 μ m，第三涂層的材質(zhì)為超硬陶瓷，厚度為700nm ；通過銑削進(jìn)行三組刀片的測試，測試工件材料為鑄鐵，測試中，第一組刀片平均壽命為67分鐘，第二組刀片平均壽命為186分鐘， 第三組刀片平均壽命為198分鐘。通過上述兩個示例可知，本發(fā)明的多層涂層機構(gòu)，使得刀片的使用壽命和抗磨損性能得到顯著提高。顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
權(quán)利要求
1.一種切削刀具，包括刀體(1)、刀片⑵和螺栓(3)，刀體(1)的前端具有容納刀片 (2)的凹槽，刀體(1)的前部設(shè)有通孔，通孔下端設(shè)有與螺栓C3)配合的螺栓孔，其特征在于該刀片( 包括基體和涂層(22)，基體為硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氮化硼或高速鋼，涂層的厚度為6-30 μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，在螺栓(3)和通孔之間設(shè)有壓片G)， 壓片(4)為T形，后部設(shè)有凸起，該凸起插入刀體(1)上的一定位槽中以定位壓片，壓片 (4)的傾斜前端壓緊刀片(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的切削刀具，其特征在于，刀片(2)與凹槽之間設(shè)有后墊片(5)和下墊片(6)，后墊片(5)位于刀片(2)后端與凹槽之間，下墊片(6)位于刀片(2)下端和凹槽之間。
4.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，該涂層02)至少包含有第一涂層 (221)和第二涂層(222)。
5.如權(quán)利要求4所述的切削刀具，其特征在于，第一涂層021)為金屬涂層，該金屬涂層為從Al、Cr、V、Ta*a 中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層Q21)的厚度為 100-800nm。
6.如權(quán)利要求5所述的切削刀具，其特征在于，第二涂層022)為Al、Cr、V、Ta和& 中任選一種或者幾種的的氮化金屬、氧化金屬、硼化金屬、碳化金屬涂層，該第二涂層(222) 的厚度為6-30 μ m。
全文摘要
一種切削刀具，包括刀體(1)、刀片(2)和螺栓(3)，刀體(1)的前端具有容納刀片(2)的凹槽，刀體(1)的前部設(shè)有通孔，通孔下端設(shè)有與螺栓(3)配合的螺栓孔，該刀片(2)包括基體(21)和涂層(22)，基體(21)為硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氮化硼或高速鋼，涂層的厚度為6-30μm，該刀具結(jié)構(gòu)簡單，刀片涂層不易脫落、碎裂，且能滿足厚度的需求，增加刀片的壽命。
文檔編號B23B27/16GK102335762SQ201110220669
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者李梁 申請人:四川歐曼機械有限公司