專利名稱：切削工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種例如在加工灰鑄鐵時發(fā)揮優(yōu)異的耐磨損性的切削工具。
背景技術：
作為切削工具，廣泛使用在超硬合金或金屬陶瓷等基體的表面形成被覆層而提高了耐磨損性、滑動性、耐缺損性的涂層超硬合金。例如，在專利文獻I中，公開有如下切削工具，即在超硬合金基體的表面，以3 30 um的厚度形成TiN或TiCN的下部層和Al2O3層的上部層后，形成將0. I 3 y m的TiOv層的最表面基底層和0. 05 2 ii m的TiCNO (0為自所述最表面基底層擴散的氧)層依次層疊的結構的硬質被覆層，并且，在專利文獻I中，記載有如下內容，即切削工具相對于不銹鋼或軟鋼等粘性高的被切削材料的切削粉的親和性低，耐熔敷性優(yōu)越。 另外，在專利文獻2和專利文獻3中，公開有如下方法，即在形成了與上述結構類似的被覆層后，對被覆層的表面進行研磨加工而使被覆層的表面平滑。此外，在專利文獻4中，公開有如下內容，S卩使用具備如TiBON層那樣的被覆層的涂層工具，并且向加工部供給含有高濃度的氧的氣體而進行切削加工，由此在工具的刃尖和加工物之間生成覆蓋膜(Belag)等氧化物，該生成的氧化物作為保護膜起作用，其結果是，可降低工具磨損。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2001-071203號公報專利文獻2 :日本特開2008-055581號公報專利文獻3 :日本特開2006-297585號公報專利文獻4 :日本特開2004-276228號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題但是，在專利文獻I的構成中，存在如下問題，即雖然在前刀面上對切削粉的耐熔敷性提高，但是不能抑制在后刀面上的磨損的進行，另外，在切削加工灰鑄鐵的情況下，TiOv層的最表面基底層和TiCNO層會由于沖擊而破壞缺損。另外，在如專利文獻2、3那樣形成被覆層后對被覆層的表面進行研磨的方法中，存在如下問題，即存在于被覆層的表面的TiOx層或TiCNO層等表面層會因研磨而磨減，從而會失去表面層的效果。此外，在如專利文獻4那樣一邊吹出高氧濃度的氣體一邊進行切削加工的方法中，雖然能夠在被覆層的表面促進氧化物的生成，但被覆層的內部也會被氧化而進行氧化磨損，被覆層的耐磨損性未必會得到改善。本發(fā)明的目的在于提供一種例如在切削加工灰鑄鐵時可得到良好的耐磨損性的切削工具。用于解決課題的手段本發(fā)明提供一種切削工具，在基體的表面形成有多層的被覆層，該被覆層的最表層由 Ti (CxNyOz)a(x+y+z = 1,0 ^ x ^ 0. 6,0 ^ y ^ 0. 6,0. 2 ^ z ^ 0. 8,1. 0 ^ a ^ I. 7)層構成，并且，后刀面中央部的所述最表層的厚度小于該最表層的表面粗糙度(Ra)。在此，在上述構成中，優(yōu)選，所述后刀面中央部的所述最表層的厚度為0.01 0. Ium,表面粗糙度(Ra)為0. I 0. 5 i! m。另外，優(yōu)選，所述后刀面中央部的所述最表層的表面粗糙度(Ra)大于前刀面的所述最表層的表面粗糙度(Ra)。此外，也可以是，切削刃前端的所述最表層的厚度比所述后刀面中央部的所述最表層的厚度薄，或者在所述切削刃前端不存在所述最表層。 另外，作為上述切削工具的優(yōu)選的構成，也可以是如下的切削工具所述切削工具為在超硬合金基體的表面形成有被覆層的負型切削工具，所述被覆層的總厚度為9 25 iim，且所述被覆層自基體側起具備TiCN層、Al2O3 層及表面層的 Ti (CxNyOz)a(x+y+z = 1，0 彡 x 彡 0. 6，0 彡 y 彡 0. 6,0. 2 彡 z 彡 0. 8，l.OSad形成于上表面和側面的交叉棱線部的切削刃以主切削刃、副切削刃、修光刃為I組而形成有多組，并且在前刀面的與所述切削刃相連的位置形成有刃帶部，與所述副切削刃相連的副切削刃刃帶部以隨著朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式傾斜。這里，也可以是，在前刀面?zhèn)瓤矗谒銮邢魅猩闲纬捎?. 05 0. 09mm的珩磨。另外，也可以是，所述珩磨按主切削刃、副切削刃、修光刃的順序變小。此外，也可以是，所述主切削刃刃帶部以隨著朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式傾斜，并且，所述副切削刃刃帶部的傾斜角度大于與所述主切削刃對應的主切削刃刃帶部的角度。另外，也可以是，所述主切削刃刃帶部的傾斜角和所述副切削刃刃帶部的傾斜角的角度差為3 10°。此外，也可以是，所述修光刃比所述主切削刃突出地形成，所述副切削刃以從所述修光刃朝向所述主切削刃而接近所述下表面的方式傾斜。另外，也可以是，在所述主切削刃和所述副切削刃之間具有曲線狀的第一拐角切削刃，在所述副切削刃和所述修光刃之間具有曲線狀的第二拐角切削刃。進而，也可以是，在俯視時，所述第一拐角切削刃的曲率半徑大于所述第二拐角切削刃的曲率半徑。發(fā)明效果根據本發(fā)明的切削工具，在有凸凹的表面上極薄地形成被覆層的最表層即Ti (CxNyOz)a(x+y+z = 1，0 彡 X 彡 0. 6，0 彡 y 彡 0. 6,0. 2 彡 z 彡 0. 8，1. 0 彡 a 彡 I. 7)層，所以最表層不會輕易地磨減或剝離，而是穩(wěn)定地存在。而且,Ti (CxNyOz)a (x+y+z = 1,0< x < 0. 6,0彡y彡0. 6，0. 2彡z彡0. 8，I. 0彡a彡I. 7)層會促進灰鑄鐵的構成成分即Si、Mn、Al、Cr、Mo等成為氧化物而生成覆蓋膜，由于該覆蓋膜(belag :氧化物系保護層)有保護被覆層而提高耐磨損性的效果，所以由于上述最表層的存在，在灰鑄鐵的切削加工中耐磨損性提高。


圖I是本發(fā)明的切削工具的第一優(yōu)選例即鑲刀的一個例子的圖，(a)是概略立體圖，(b)是主要部分放大剖面圖；圖2是表示使用本發(fā)明的切削工具切削灰鑄鐵時的接近頂端切削刃周邊的磨損狀態(tài)的照片；圖3是表示本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方式的鑲刀的整體立體圖；圖4(a)是圖3所示的鑲刀的俯視圖，(b)為其側視圖；圖5是圖4(a)所示的鑲刀的局部放大圖；圖6 (a)是圖5的A-A線概略剖面圖，(b)是圖5的B-B線概略剖面圖；圖7是表示將圖3 7的鑲刀安裝在刀夾上而得到的切削工具的側視圖；圖8是圖7所示的切削工具的局部放大圖。
具體實施例方式基于圖I的概略立體圖以及主要部分擴大剖面圖，對本發(fā)明的切削工具的第一優(yōu)選例即鑲刀的一個例子進行說明。 在圖I的鑲刀I中，前刀面2和后刀面3的交叉棱線部構成切削刃4，并且在基體6的表面形成有被覆層，該被覆層通過依次層疊Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物、氮氧化物以及碳氮氧化物中的I層以上、a型晶體結構的A1203層(以下，簡稱為A1203 層。)12、由 Ti (CxNyOz) a (x+y+z = 1，0 彡 x 彡 0. 6，0 彡 y 彡 0. 6,0. 2 彡 z 彡 0. 8，1.0 ^ 1.7)層構成的最表層14而構成。另外，圖I的鑲刀I為板狀，且主面由大致正方形形狀(CNMA/CNMG)構成。而且，鑲刀I為最表層14的后刀面中央部3a的厚度小于表面粗糙度(Ra)的構成。根據該構成，由于作為最表層14的TiCNO層或者TiCO層在有凹凸的表面極薄地形成，所以最表層14不會輕易地磨減或剝離，而是穩(wěn)定地存在，并且，如圖2所示，促進灰鑄鐵的構成成分即Si、Mn、Al、Cr、Mo等成為氧化物而生成覆蓋膜，在灰鑄鐵的切削加工中能夠提高耐磨損性。就生成覆蓋膜的效果而言，在最表層14通過切削被去除前的最表層14被被切削材料激烈地摩擦的階段，效果尤其大。另外，最表層14在切削時磨損，成為不會作為連續(xù)的被覆層而存在的狀態(tài)，但就最表層殘存的部分而言，生成覆蓋膜的效果所帶來的切削性能的提聞卻是一直都有的。在此，從提高最表層14的耐磨損性及耐崩裂性的觀點出發(fā)，優(yōu)選后刀面中央部3a的最表層14的厚度為0.01 0.1 iim，表面粗糙度(Ra)為0. I 0. 5 y m。另外，從提高覆蓋膜的生成效果所帶來的耐磨損性的觀點出發(fā)，優(yōu)選后刀面中央部3a的最表層14的厚度/表面粗糙度(Ra)的比率為0. 2 0. 3。另外，從能夠提高前刀面2的切屑排出性，并且促進后刀面3的覆蓋膜的生成的觀點出發(fā)，優(yōu)選后刀面中央部3a的最表層14的表面粗糙度(Ra)大于前刀面頂面(最上表面)部2a的最表層14的表面粗糙度(Ra)。另外，在前刀面2上，即使表面粗糙度小，也會因接觸切屑而處于覆蓋膜容易生成的狀態(tài)。
進而，切削刃4的最表層14的厚度也可以小于后刀面中央部3a的最表層14的厚度，或者在切削刃4上也可以不存在最表層14，如果是這樣的構成，則在鑄鐵加工特有的澆口的切削等帶有沖擊的不連續(xù)切削中，具有降低切削刃4即施加衝磨加工的部分或刃帶部附近的最表層14所引起的膜的破壞的產生頻率的效果。另外，由于Ti (CxNyO丄(x+y+z = 1，0 彡 x 彡 0. 6，0 彡 y 彡 0. 6,0. 2 彡 z 彡 0. 8，1.0^a^l.7)層顯示從白紫色至灰紫色，因此，鑲刀I的表面為有色，在使用鑲刀I時，易于判別最表層14是否磨損而被用完，另外，可容易地確認磨損的進行。接著,對在最表層14的下(基體6)側形成的Al2O3層12進行說明。優(yōu)選構成Al2O3層12的Al2O3結晶為a型晶體結構，且從耐磨損性的觀點出發(fā)，優(yōu)選從與基體6的表面垂直的方向看的平均結晶寬度為0. 05 0. 7 ii m。另外，在Al2O3層12的基體6側形成的被覆層適宜使用選自TiC、TiN、TiCN、TiCNO、TiC0、TiN0的組的I層以上，提高耐磨損性及耐缺損性。根據本實施方式，作為具體的構成 是在基體6的正上方，作為第一層而形成TiN層7，作為第二層而形成TiCN層8-10。作為TiCN層8-10，優(yōu)選如下的構成依次形成作為原料包含乙腈(CH3CN)氣體且在成膜溫度為780 900°C的較低的溫度下成膜的柱狀結晶所構成的所謂MT-TiCN層8，9、和在成膜溫度為950 1100°C的高溫下成膜的所謂HT-TiCN層10。進而，優(yōu)選MT-TiCN層8，9由平均結晶寬度不足0. 5 ii m的微細的微細柱狀結晶所構成的微細MT-TiCN層8和平均結晶寬度為0. 5 2 ii m的比較大的粗大柱狀結晶所構成的粗大MT-TiCN層9的積層構成。由此，與Al2O3層12的密接力提高，能夠抑制被覆層的剝離及崩裂。另外，優(yōu)選HT-TiCN層10的上部或者全部在成膜工序中被氧化，變化為Ti原子為40 55原子％、氧(0)為15 25原子％、碳(C)為25 40原子％、剩余部分為氮(N)的TiCNO層，形成厚度0. 05 0. 5 ii m的中間層11。由此，能夠更容易地制備平均粒徑0. 05 0. 7 ii m的a型晶體結構的Al2O3結晶所構成的a型Al2O3層12。另外，各層的厚度及構成各層的結晶的性狀可以通過觀察鑲刀I的剖面的電子顯微鏡照片(掃描型電子顯微鏡(SEM)照片或者透過電子顯微鏡(TEM)照片)進行測定。另一方面，鑲刀I的基體6可適當使用使由碳化鎢(WC)和根據要求選自周期表第4、5、6族金屬的碳化物、氮化物、碳氮化物的組的至少一種構成的硬質相，與由鈷(Co)或鎳(Ni)等鐵屬金屬構成的結合相結合而成的超硬合金或Ti基金屬陶瓷、或者Si3N4、Al203、金剛石、立方晶氮化硼(cBN)等陶瓷的任一者。其中，在將鑲刀I作為切削工具使用的情況下，從耐缺損性及耐磨損性的觀點出發(fā)，優(yōu)選基體6由超硬合金或金屬陶瓷構成。另外，根據用途，基體6可以由碳素鋼、高速鋼、合金鋼等金屬構成。(第二實施方式)對于本發(fā)明的切削工具的第二優(yōu)選例，參照圖3 圖7的鑲刀及圖8、9的將該鑲刀安裝在刀夾上而成的切削工具的概略圖詳細地進行說明。如圖3所示，鑲刀100具備大致多邊形板狀的主體部。主體部具有作為上表面的前刀面120和作為下表面的安裝座面130和作為側面的后刀面140。在前刀面120和后刀面140的交線部形成有切削刃150。在主體部的中央形成有從前刀面120朝向安裝座面130貫通主體部的安裝螺釘抵接部180。鑲刀100為可以使用前刀面120及安裝座面130這兩面分別作為前刀面的負型鑲刀，基本上，后刀面140與前刀面120及安裝座面130成90°，但也可以為后刀面140被賦予后角，后刀面140和前刀面120及安裝座面130所成的角小于90°，后刀面140呈凹曲面。主體部的形狀只要在俯視時為例如三角形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形等本領域技術人員通常在鑲刀中使用的形狀即可，邊數越增加可使用的切削刃的數量就越增力口，并且安裝座面的接地面積增大，鑲刀100的約束力提高。另一方面，由于當邊數增加時，一個邊的長度就會變短，在小直徑的鑲刀中不能對應大的切深，因此，需要調節(jié)兩者的平衡。在本實施方式中，使用具有5個邊長的大致五邊形的形狀。即，鑲刀100為使用10個拐角的鑲刀。切削刃150具有主切削刃151、修光刃152、配置在主切削刃151和修光刃152之間的副切削刃153。進而，在本實施方式中，如圖4(a)所示，在主切削刃151和副切削刃153之間形成有第一拐角切削刃154，在副切削刃153和修光刃152之間形成有第二拐角切削刃155。主切削刃151為切削時最初與被切削材料接觸而發(fā)揮生成切屑的作用的刃，是在切削灰鑄鐵時與其表面存在的黑皮碰撞的部分。主切削刃151可以構成為在切削刃150(151 155)中為最長，并且如本實施方式的圖3及圖4(a)的俯視圖所示為直線狀，也可以為曲線狀(圓弧狀)。另外，如圖4(b)的側面視圖所示，主切削刃151隨著遠離相鄰的副切削刃153而向安裝座面130側傾斜，在安裝刀夾時相對于刀夾的旋轉中心軸具有軸向前角。另外，如圖4(b)的側視圖所示，主切削刃151朝向安裝座面130為凹狀，并且在引出連結其兩端的直線時，使直線形成為從與副切削刃153相接的一側朝向與修光刃152相接的端部側而向安裝座面130側傾斜。另外，從減少切削阻力的觀點出發(fā)，也可以在主切削刃151的中途設置將主切削刃151分割開的缺口(槽部)。進而，如圖5等所示，也可以在前刀面120上形成與主切削刃151對應而布置的斷屑槽170。修光刃152以提高被切削材料的精加工面粗糙度為主要目的。修光刃152如圖3及圖4(a)的俯視圖所示為直線狀，如圖4(b)的側視圖所示，隨著接近副切削刃153而向上方(安裝座面?zhèn)鹊南喾磦?傾斜。副切削刃153為外周切削刃角比主切削刃151大的切削刃，配置目的在于，例如降低主切削刃151的切削阻力，抑制主切削刃151的損傷等，以輔助主切削刃151的切削。副切削刃153優(yōu)選如圖4(b)的側視圖所示，隨著從修光刃152朝向主切削刃151而向下方傾斜，由此，在將鑲刀100安裝到刀夾上的狀態(tài)下，副切削刃153具有正的軸向前角。另外，副切削刃153位于主切削刃151和修光刃152之間，也可以具有多個副切削刃。另外，如圖4(a)的俯視圖所示，主切削刃151的用平行于刀夾191的旋轉中心軸的線L和各切削刃所成的角度表示的外周切削刃角如下設定，S卩主切削刃151的外周切削刃角a為O。 60°，副切削刃153的外周切削刃角P為60° 80°。另外，所謂“外周切削刃角”是指在將鑲刀100安裝在刀夾191上的情況下，切削刃相對于刀夾191的旋轉中心軸S的傾斜角。另外，考慮到例如切削刃150的損傷、缺損時，優(yōu)選副切削刃153的外周切削刃角P設定為相對于主切削刃151的外周切削刃角a超過2倍的大小。在此，例如，主切削刃151和副切削刃153的長度的比例設定為2 : I 10 : 1，優(yōu)選2 : I 6 : I。另外，優(yōu)選修光刃152和副切削刃153的長度的比例設定為I : I 、6 I。 另外，第一拐角切削刃154及第二拐角切削刃155形成為，在俯視下都為曲線狀，且第一拐角切削刃154的曲率半徑大于第二拐角切削刃155的曲率半徑。由此，抑制從主切削刃151及副切削刃153分別生成的切屑間的厚度的大幅的波動，可以控制切屑的形狀。另外，也可以將第一拐角切削刃154及第二拐角切削刃155設為直線狀。在前刀面120上，如圖3及圖4(a)所示，沿著切削刃150形成有刃帶部160。即，如圖5所示，對應各切削刃151 155而形成有刃帶部161 65。具體地，形成有對應主切削刃151而布置的刃帶部即主切削刃刃帶部161、對應修光刃152而布置的刃帶部即修光刃刃帶部162、對應副切削刃153而布置的刃帶部即副切削刃刃帶部163、對應第一拐角切削刃154而布置的刃帶部即第一拐角切削刃刃帶部164、對應第二拐角切削刃155而布置的刃帶部即第二拐角切削刃刃帶部165。關于各刃帶部161 65的各自的寬度，從控制由各切削刃151 155生成的切屑的大小(厚度)的觀點出發(fā)，優(yōu)選以主切削刃刃帶部161的寬度和副切削刃刃帶部163的寬度的比例為I : 0. 7 I : I. 3的方式設定，主切削刃刃帶部161的寬度和副切削刃刃帶部163的寬度的比例也可以大致相同(I I左右)。另外，在本實施方式中，如圖6所示，主切削刃刃帶部161的寬度W61和副切削刃刃帶部163的寬度W63具有W61 = W63的關系。更優(yōu)選刃帶部161 65的寬度分別大致一定。另外，如圖6(b)所示，副切削刃刃帶部163隨著朝向箭頭a方向所示的前刀面120的中央部而向下方傾斜，能夠降低切削時的切削阻力，從而能夠降低切削時的徑向力，因此能夠抑制切削時的振動而獲得良好的精加工面。另外，在本實施方式中，如后述，副切削刃刃帶部163具有傾斜角0 I。關于副切削刃刃帶部163以外的刃帶部161、162、164及165，可以是平坦的，或者也可以向朝向下方的方向或朝向上方的方向中的一方向傾斜。另外，如圖6(a)所示，在降低切削阻力方面，主切削刃刃帶部161隨著朝向前刀面120的中央部而向下方傾斜的傾斜角0 2越大越好，在增強主切削刃151方面，優(yōu)選傾斜角小，取其平衡而進行調節(jié)。副切削刃刃帶部163優(yōu)選以傾斜角比主切削刃刃帶部161大的方式形成，從而能夠良好地保持主切削刃151和副切削刃153的切削力的平衡，能夠抑制在切削時產生振動(顫振現象)。具體地，如圖6所示，將以通過副切削刃153且與鑲刀100的中心軸(未圖示)正交的線LI為基準的副切削刃刃帶部163的傾斜角設為0 1，將以通過主切削刃151且與鑲刀100的中心軸正交的線L2為基準的主切削刃刃帶部161的傾斜角設為02時，0 1及0 2具有0 I > 0 2的關系。優(yōu)選0 I和0 2的差為3° 10°。主切削刃刃帶部161及副切削刃刃帶部163利用第一拐角切削刃刃帶部164相連接。以通過第一拐角切削刃154且與鑲刀100的中心軸正交的線L3(未圖示)為基準的第一拐角切削刃刃帶部164的傾斜角形成為隨著從副切削刃刃帶部163朝向主切削刃刃帶部161而變小。由此，切屑不會無規(guī)則地變形、被分割等，而是穩(wěn)定地被排出。具體地，在剖視中，第一拐角切削刃刃帶部164以隨著從副切削刃刃帶部163朝向主切削刃刃帶部161而立起的方式形成。這里，在抑制切削刃150的缺損方面及提高切削加工面的面等級(使面平滑)方面，優(yōu)選在切削刃150上形成有在前刀面?zhèn)瓤礊?. 05 0. 09mm的珩磨。此時，珩磨以主切削刃151、副切削刃153、修光刃152的順序變小，由此，在灰鑄鐵的粗加工中，在切削灰鑄鐵的表面存在的變質層(所謂的黑皮)的主切削刃151上也不會產生缺損，且在加工切削加工面的修光刃152上能夠提高切削加工面的面等級。對于各切削刃上的珩磨的優(yōu)選范圍，在前刀面?zhèn)瓤?，主切?刃151為0. 04 0. 13_，尤其為0. 06 0. 09_，副切削刃153為0. 03 0. 12mm,尤其為0. 05 0. 07mm,修光刃152為0. 02 0. 09mm,尤其為0. 03 0. 05mmo這里，作為構成上述鑲刀的原材料，由在超硬合金基體的表面形成有總厚度9 25 um的被覆層的構成組成，與第一實施方式同樣地，由自基體側起具備TiCN層、Al2O3層及表面層的 Ti (CxNyOz)a (x+y+z = l,0^x^0. 6,0^y^0. 6,0. 2^z^0. 8,1.0^a^l.7)的構成組成。關于各層的優(yōu)選厚度，TiCN層的優(yōu)選范圍為5. 0 12. 0 ii m, Al2O3層的優(yōu)選范圍為3.0 12. Oii m，表面層Ti (CxNyO丄層的優(yōu)選范圍為0.01 0.2 iim。由此，即使在切削刃產生熱裂紋而容易崩裂的灰鑄鐵的高速銑削加工中，用本發(fā)明的鑲刀也會減緩熱裂紋的發(fā)生及發(fā)展，被覆層的耐崩裂性及耐磨損性良好，從而成為壽命長的切削工具。另外，由于表面層Ti (CxNyOz) a層在灰鑄鐵的切削加工中生成覆蓋膜，所以被覆層表面的耐熔敷性也好，發(fā)揮優(yōu)異的切削性能。另外，優(yōu)選Al2O3層由a型結晶構成。接著，參照圖7及圖8對將上述鑲刀安裝在刀夾上的實施方式詳細地進行說明。如圖7所示，本實施方式的切削工具190 (旋轉切削工具)在刀夾191的外周前端部形成有多個鑲刀槽192，在各鑲刀槽192內的各個外周位置安裝有鑲刀100。鑲刀100以使上表面(前刀面)120朝向旋轉方向的前側且在最外周布置主切削刃151的方式配置，向安裝螺釘抵接部180 (螺紋孔)插入安裝螺釘194，使安裝螺釘194與在刀夾191的安裝面193上形成的內螺紋螺合，從而將鑲刀100安裝到刀夾191上。然后，通過使刀夾191旋轉，利用鑲刀100的切削刃150(151 155)進行切削。另外，如圖8(b)的側視圖所示，鑲刀100具有6°左右的負的軸向前角Y而被安裝在刀夾191上。另外，主切削刃151及副切削刃153隨著離開修光刃152而向下方傾斜，相對于刀夾191的旋轉中心軸S，具有正的軸向前角。另外，主切削刃151及副切削刃153可以不具有正的軸向前角而具有負的軸向前角。(制造方法)另外，對本實施方式的鑲刀的制造方法的一實施方式進行說明。首先，在通過燒成可形成上述的硬質合金的金屬碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等無機物粉末中適當地添加金屬粉末、碳粉末等進行混合，通過沖壓成形、澆注成型、擠壓成型、冷靜水壓沖壓成型等公知的成型方法成形為規(guī)定的工具形狀。之后，將得到的成形體在真空中或者非氧化性氣氛中進行燒成，由此制作由上述的硬質合金構成的基體6。然后,根據需要而對上述基體的表面實施研磨加工或切削刃部的珩磨加工。其次，通過化學氣相蒸鍍(CVD)法在得到的基體6的表面形成被覆層。首先，在基體的正上方作為第一層形成TiN層。作為TiN層的成膜條件，使用混合氣體組成是以0. 5 10體積％的比例含有四氯化鈦(TiCl4)氣體、以10 60體積％的比例含有氮(N2)氣、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體，以成膜溫度為800 940°C (腔內)、壓力為8 50kPa成膜。接著，作為第二層形成TiCN層。在此，對TiCN層由平均結晶寬度小的微細柱狀結晶層、平均結晶寬度比該層大的粗柱狀結晶層MT-TiCN層、HT-TiCN層這3層構成時的成膜條件進行說明。關于MT-TiCN層中的微細柱狀結晶層的成膜條件，使用以0. 5 10體積％的比例含有四氯化鈦(TiCl4)氣體、以10 60體積％的比例含有氮(N2)氣、以0. I 0. 4體積％的比例含有乙腈(CH3CN)氣體、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體，將成膜溫度設定為780 900°C，將壓力設定為5 25kPa。關于MT-TiCN層中的粗柱狀結晶層的成膜條件，使用以0. 5 4. 0體積％的比例含有四氯化鈦(TiCl4)氣體、以0 40體積％的比例含有氮(N2)氣、以0. 4 2. 0體積％的比例含有乙腈(CH3CN)氣體、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體，將成膜溫度設定為780 900°C，將壓力設定為5 25kPa。關于HT-TiCN層的成膜條件，使用以0. I 3體積％的比例含有四氯化鈦(TiCl4)氣體、以0. I 10體積％的比例含有甲烷(CH4)氣體、以0 15體積％的比例含有氮(N2)氣、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體，將成膜溫度設定為950 1100°C，將壓力設定為5 40kPa進行成膜。而且，將腔內設定為950 1100°C、5 40kPa，對含有I 5體積％的四氯化鈦(TiCl4)氣體、4 10體積％的甲烷(CH4)氣體、10 30體積％的氮(N2)氣、 4 8體積％的一氧化碳(CO)氣體、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體進行調節(jié)并導入反應腔內10 60分鐘而進行成膜后，接著對以體積％計含有0. 5 4. 0體積％的二氧化碳(CO2)氣體、剩余部分由氮(N2)氣構成的混合氣體進行調節(jié)并將其導入反應腔內，將成膜溫度設定為950 1100°C，在5 40kPa下，將含有0. 5 10體積％的二氧化碳(CO2)氣體、剩余部分由氮(N2)氣構成的混合氣體導入反應腔內10 60分鐘，由此一邊使HT-TiCN層氧化而變化成TiCNO層，一邊形成中間層。另外，雖然不經過使含有該CO2氣體的混合氣體流動的工序也能夠形成中間層，但為了將構成a型A1203層的結晶制成微細的結晶，優(yōu)選經過使含有CO2氣體的混合氣體流動的工序。接著，對以體積％計含有0. 3 4. 0體積％的二氧化碳(CO2)氣體、剩余部分由氮(N2)氣構成的混合氣體進行調節(jié)并將其導入反應腔內，將成膜溫度設定為1000 1100°C，以5 40kPa導入反應腔內5 30分鐘，由此，使被覆層表面的表面粗糙度變粗糙。然后，接著形成a型Al2O3層。作為a型Al2O3層的成膜條件，優(yōu)選將含有0.5 5.0體積％的三氯化鋁(AlCl3)氣體、0. 5 3. 5體積％的氯化氫(HCl)氣體、0. 5 5. 0體積％的二氧化碳(CO2)氣體、0 0. 5體積％的硫化氫(H2S)氣體、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體導入腔內，將成膜溫度設定為950 1100°C，將壓力設定為5 IOkPa而進行成膜。進而，在a型Al2O3層的上層形成最表層。將以I 10體積％的比例含有四氯化鈦(TiCl4)氣體、以4 10體積％的比例含有甲烷(CH4)氣體、以0 60體積％的比例含有氮(N2)氣、剩余部分由氫(H2)氣構成的混合氣體導入反應腔內，將腔的溫度設定為960 1100°C，將壓力設定為10 85kPa，將成膜時間設定為I分鐘 10分鐘之間而進行成膜，調節(jié)好膜厚度后，接著對按體積％計含有0. 5 4. 0體積％的二氧化碳(CO2)氣體、剩余部分由氮(N2)氣構成的混合氣體進行調節(jié)并將其導入反應腔內，將成膜溫度設定為950 1100°C，以5 40kPa向反應腔內導入5 30分鐘，由此一邊使HT-TiCN層氧化而變化為TiCNO層，一邊形成最表層。根據二氧化碳(CO2)氣體的濃度或氧化時間來調節(jié)氧相對于Ti的比率。而且，對根據要求形成的被覆層的表面的至少切削刃部、優(yōu)選切削刃部和前刀面進行研磨加工。通過該研磨加工，切削刃部及前刀面被加工平滑，抑制被切削材料的熔敷，進而成為耐缺損性優(yōu)異的切削工具。實施例I對平均粒徑I. 5 ii m的碳化鎢(WC)粉末以6質量0Z0的比例添加平均粒徑I. 2 ii m的金屬鈷(Co)粉末并進行混合，通過沖壓成型而成形為切削工具形狀(CNMG120412)。對于得到的成形體，實施脫粘合劑處理，在0. 5 IOOPa的真空中，在1400°C下燒成I小時，制作超硬合金。進而，對制作的超硬合金，用毛刷加工對前刀面?zhèn)葘嵤┤屑馓幚?R珩磨)。接著，對上述超硬合金，通過CVD法，用表I中表示的成膜條件及表2中表示的層構成形成各種被覆層。然后，從前刀面?zhèn)葘Ρ桓矊拥谋砻孢M行30秒鐘毛刷加工，制作試樣No. I-I 1-8的表面被覆切削工具。對于得到的工具，進行掃描型電子顯微鏡觀察，評估構成各層的結晶的形狀、平均 粒徑(或者平均結晶寬度)、厚度。結果在表2中表示。表I
條件混合氣體組成(體積％)爐內溫度(°C) 壓力(kPa)
①TiCl4: 2.0, N2= 33, H2:剩余部分88016
②TiCl4: 2.5，N2: 23，CH3CN: 0.4, H2:剩余部分8659
③TiCl4: 2.5，N2= 10, CH3CN: 0.9, H2:剩余部分8659
④TiCl4: 3.5，N2: 20，CH4: 7，H2:剩余部分101020
⑤TiCl4: 3.0，N2: 20, CH4= 7, CO 5.0，H2:剩余部分101015
⑥CO2: 2.0, N2=剩余部分10109
⑦CO2: 0.5，N2:剩余部分〗(U09
⑧AlCl3: 2.2，H2:剩余部分10059
⑨AlCl3: 1.5，HCl 2，CO2= 4, H2S: 0.3, H2:剩余部分10059
⑩TiCl4: 3.5, N2= 20，CH4= 7, H;剩余部分1010%
TiCl4: 3.0, CH4= 7, H2:剩余部分101030
121 CO2: 2.0, N2:剩余部分101030
TiCl4: 1.5，CO2: 4.5，H2:剩余部分101030
TiCl4: 3.5, N2= 20，CH4= 7, CO2: 6, H2:剩余部分1010%表權利要求
1.一種切削工具，在基體的表面形成有多層的被覆層，該被覆層的最表層由Ti (CxNyOz)a (x+y+z = 1，0彡x彡0.6，0彡y彡0.6，0.2彡z彡0.8，1.0彡a彡1.7)層構成，并且，后刀面中央部的所述最表層的厚度小于該最表層的表面粗糙度(Ra)。
2.如權利要求I所述的切削工具，其中， 所述后刀面中央部的所述最表層的厚度為0. 01 0. I ii m，表面粗糙度(Ra)為0. I 0.5 u m0
3.如權利要求2所述的切削工具，其中， 所述后刀面中央部的所述最表層的表面粗糙度(Ra)大于前刀面的所述最表層的表面粗糙度(Ra)。
4.如權利要求I至3中任一項所述的切削工具，其中， 切削刃前端的所述最表層的厚度比所述后刀面中央部的所述最表層的厚度薄，或者在所述切削刃前端不存在所述最表層。
5.如權利要求I至4中任一項所述的切削工具，其中， 所述切削工具為在超硬合金基體的表面形成有被覆層的負型切削工具， 所述被覆層的總厚度為9 25 ii m，且所述被覆層自基體側起具備TiCN層、Al2O3層及表面層的Ti (CxNyOz)a(x+y+z = 1,0 ^ 0. 6,0^y^0. 6,0. z ^0. 8,1.I. 7), 形成于上表面和側面的交叉棱線部的切削刃以主切削刃、副切削刃、修光刃為I組而形成有多組，并且在前刀面的與所述切削刃相連的位置形成有刃帶部， 與所述副切削刃相連的副切削刃刃帶部以隨著朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式傾斜。
6.如權利要求5所述的切削工具，其中， 在前刀面?zhèn)瓤?，在所述切削刃上形成?. 05 0. 09mm的衝磨。
7.如權利要求6所述的切削工具，其中， 所述珩磨按主切削刃、副切削刃、修光刃的順序變小。
8.如權利要求5至7中任一種所述的切削工具，其中， 所述主切削刃刃帶部以隨著朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式傾斜，并且，所述副切削刃刃帶部的傾斜角度大于與所述主切削刃對應的主切削刃刃帶部的角度。
9.如權利要求8所述的切削工具，其中， 所述主切削刃刃帶部的傾斜角和所述副切削刃刃帶部的傾斜角的角度差為3 10°。
10.如權利要求5至9中任一項所述的切削工具，其中， 所述修光刃比所述主切削刃突出地形成，所述副切削刃以從所述修光刃朝向所述主切削刃而接近所述下表面的方式傾斜。
11.如權利要求5至10中任一項所述的切削工具，其中， 在所述主切削刃和所述副切削刃之間具有曲線狀的第一拐角切削刃，在所述副切削刃和所述修光刃之間具有曲線狀的第二拐角切削刃。
12.如權利要求11所述的切削工具，其中， 在俯視時，所述第一拐角切削刃的曲率半徑大于所述第二拐角切削刃的曲率半徑。
全文摘要
提供一種延緩磨損的進行且耐磨損性優(yōu)異的切削工具。一種切削工具，在基體(6)的表面形成有多層的被覆層(7、8、9、10、11、12、14)，被覆層的最表層(14)由Ti(CxNyOz)a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)層構成，并且后刀面中央部(3a)的最表層(14)的厚度小于最表層(14)的表面粗糙度(Ra)，通過最表層(14)與被切削材料接觸而生成覆蓋膜，抑制磨損的進行。
文檔編號B23B27/14GK102753290SQ20118000909
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權日2010年2月24日
發(fā)明者久保隼人, 山崎剛, 李晃, 深野剛, 谷淵榮仁 申請人:京瓷株式會社