切削工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及由氮化硅系燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具。
【背景技術(shù)】
[0002] 以氮化硅和塞?。╯ialon:硅鋁氧氮陶瓷）的任意一種作為主成分的氮化硅系燒 結(jié)體因?yàn)檩p量，且耐磨損性、強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度優(yōu)異，所以可以在嚴(yán)酷的切削條件下使用。因 此，適合利用于高速粗切削等。
[0003] 在由這樣的氮化硅系燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具中，例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開有一 種殘余應(yīng)力的絕對(duì)值為42~55MPa的氮化硅系燒結(jié)體，記載了通過(guò)使殘余應(yīng)力的絕對(duì)值在 45MPa以下，能夠達(dá)成室溫和高溫下的高強(qiáng)度化。
[0004]另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下內(nèi)容，對(duì)于氮化硅系燒結(jié)體的表面進(jìn)行磨削加 工后，通過(guò)在大氣中進(jìn)行加熱處理，能夠?qū)Y(jié)體的表面加大壓縮殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)因磨削加 工而降低的強(qiáng)度的恢復(fù)。
[0005] 此外，在專利文獻(xiàn)3中公開有一種切削工具，對(duì)于前刀面的刀尖的殘余應(yīng)力而言， 與前刀面平行且從該前刀面的中心最靠近測(cè)量點(diǎn)的朝向刀尖方向上的殘余應(yīng)力 〇 n，以壓 縮應(yīng)力計(jì)為10~SOMPa(O11=-K)~-30MPa)，與前刀面平行且與所述〇n方向垂直的方 向上的殘余應(yīng)力〇 22，以壓縮應(yīng)力計(jì)為IOMPa以下（〇 22= -10~OMPa)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平8-319166號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平7-299708號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2010-264574公報(bào)
[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 但是，如上述專利文獻(xiàn)1、2所述的氮化硅系燒結(jié)體這樣，以控制燒結(jié)體的整體的 殘余應(yīng)力的方法，還不能說(shuō)已使作為切削工具使用時(shí)的工具性能最佳化。另外，如專利文獻(xiàn) 3這樣，即便使前刀面的殘余應(yīng)力適當(dāng)化，仍需要進(jìn)一步的工具性能的最佳化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種使前刀面和后刀面的殘余應(yīng)力處于適當(dāng)?shù)姆?圍，由耐缺損性高的氮化硅系燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發(fā)明的切削工具具有前刀面、后刀面、和作為所述前刀面與所述后刀面的交叉 脊線部的切刃，由以50體積％以上的比例含有氮化硅系相、以10~30體積％的比例含有 氮化鈦相的氮化硅系燒結(jié)體構(gòu)成，所述氮化鈦相的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，并且所述前刀面 的所述氮化鈦相的拉伸應(yīng)力大于所述后刀面的所述氮化鈦相的拉伸應(yīng)力。
[0016] 發(fā)明效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的切削工具，在以規(guī)定的比例含有氮化鈦相的氮化硅系燒結(jié)體中，氮 化鈦相的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，前刀面的氮化鈦相的拉伸應(yīng)力大于后刀面的氮化鈦相的拉 伸應(yīng)力。由此，在前刀面，作為主結(jié)晶相的氮化硅系相承受高壓縮應(yīng)力，能夠抑制容易在前 刀面發(fā)生的崩刃造成的缺損。另外，在后刀面，氮化鈦相的拉伸應(yīng)力比前刀面小，在因科鎳 合金（inconel)等耐熱合金的切削中可抑制后刀面的磨損的進(jìn)行，由此，能夠延長(zhǎng)工具壽 命。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是關(guān)于本發(fā)明的切削工具的一例的示意立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本實(shí)施方式的切削工具1由以50體積％以上的比例含有氮化硅系相、以10~30 體積％的比例含有氮化鈦相的氮化硅系燒結(jié)體構(gòu)成。切削工具1如圖1的示意立體圖所示， 以前刀面2和后刀面3的交叉脊線部作為切刃4使用。
[0020] 而且，根據(jù)本實(shí)施方式，氮化鈦相的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，前刀面2的氮化鈦相的 拉伸應(yīng)力大于后刀面3的氮化鈦相的拉伸應(yīng)力。由此，能夠抑制容易在前刀面2發(fā)生的崩 刃造成的缺損。即，在前刀面2,因?yàn)樽鳛橹鹘Y(jié)晶相的氮化硅系相承受高壓縮應(yīng)力，所以能夠 抑制容易在前刀面2發(fā)生的崩刃造成的缺損。另一方面，在后刀面3,在耐熱合金的切削中 可抑制后刀面磨損。若后刀面3的殘余應(yīng)力比前刀面2的殘余應(yīng)力小，則在因科鎳合金等 耐熱合金的切削中，后刀面3的磨損的進(jìn)行受到抑制的理由雖不明確，但考慮可能是由于 以下原因，在因科鎳合金等耐熱合金的切削這樣嚴(yán)酷的切削條件下，若后刀面3的殘余應(yīng) 力變大，則前刀面2的殘余應(yīng)力也大，由此，切刃4承受的殘余應(yīng)力變得過(guò)大，在制作切削工 具1時(shí)由于自身斷裂導(dǎo)致切刃4發(fā)生微小卷刃。
[0021] 還有，在本發(fā)明的殘余應(yīng)力的測(cè)量中，測(cè)量位置是在前刀面2和后刀面3的距切刃 4為Imm以上內(nèi)側(cè)（中央側(cè)）的位置進(jìn)行測(cè)量。殘余應(yīng)力的測(cè)量使用X射線衍射法。在本 實(shí)施方式中，在X射線衍射法之中，也使用2D法（多軸應(yīng)力測(cè)量法/全德拜環(huán)擬合法（Full DebyeringsFittingmethod))測(cè)量，但也可以使用一般的X射線衍射裝置。另外，用于殘 余應(yīng)力的測(cè)量的X射線衍射峰值，使用2 0的值出現(xiàn)在130°~140°之間的TiN(511)面 的峰值。還有，在殘余應(yīng)力的計(jì)算時(shí)，使用氮化鈦的泊松比=0. 19,楊氏模量=438. 596MPa 進(jìn)行算出。另外，作為X射線衍射測(cè)量的條件為，使用CuKa射線作為X射線的輻射源，以 輸出功率=45kV、IlOmA的條件照射而進(jìn)行殘余應(yīng)力的測(cè)量。殘余應(yīng)力是正時(shí)為拉伸應(yīng)力， 是負(fù)時(shí)為壓縮應(yīng)力。
[0022] 在此，在本實(shí)施方式中，前刀面2的氮化鈦相受到的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，為 200~400MPa，優(yōu)選為250~350MPa，后刀面3的氮化鈦相受到的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力，為 100~300MPa，優(yōu)選在150~250MPa的范圍內(nèi)。由此，不會(huì)發(fā)生因過(guò)剩的拉伸應(yīng)力造成的 自身斷裂，使燒結(jié)體的韌性提高，抑制前刀面2的崩刃的發(fā)生和切刃4的卷刃的發(fā)生，并且 能夠抑制后刀面3的磨損的進(jìn)行。
[0023]另外，在本實(shí)施方式中，氮化鈦相的前刀面2與后刀面3的拉伸應(yīng)力的差為20~ 150MPa，優(yōu)選在50~IOOMPa的范圍內(nèi)。由此，能夠防止前刀面2與后刀面3的拉伸應(yīng)力差 變得過(guò)大，切刃4由于自身斷裂而卷刃，并且能夠抑制后刀面3的磨損的進(jìn)行。
[0024] 在此，在本實(shí)施方式中期望是，氮化硅系燒結(jié)體中，表面的氮化鈦相的（111)面的 峰相對(duì)于全部氮化鈦峰的峰值強(qiáng)度比大于內(nèi)部的所述氮化鈦相的（111)面的峰相對(duì)于全 部氮化鈦峰的峰值強(qiáng)度比。優(yōu)選為表面的氮化鈦相的（111)面的峰相對(duì)于全部氮化鈦峰的 峰值強(qiáng)度比，相對(duì)于內(nèi)部的所述氮化鈦相的（111)面的峰相對(duì)于全部氮化鈦峰的峰值強(qiáng)度 比的比率在I. 1~1. 4的范圍內(nèi)。由此，燒結(jié)體的表面的硬度提高，表面的耐磨損性提高， 并且在燒結(jié)體的內(nèi)部，成為韌性和強(qiáng)度高的組織，能夠成為抑制突發(fā)缺損而發(fā)揮穩(wěn)定的切 削性能的切削工具。
[0025] 還有，本發(fā)明中的所謂內(nèi)部，定義為距燒結(jié)體的表面1000ym以上的深度區(qū)域。另 外，在本發(fā)明中，在X射線衍射測(cè)量中，測(cè)量各相的峰值強(qiáng)度比時(shí)，使用CuKa射線作為X射 線的輻射源，以輸出功率45kV、110mA的條件照射X射線，在2 0 =10°~80°的范圍進(jìn)行 測(cè)量。
[0026] 在本實(shí)施方式中，切削工具1的前刀面2的算術(shù)平均粗糙度（Ra)是0.2~0.6ym。 由此，能夠提高燒結(jié)體強(qiáng)度、耐磨損性、耐卷刃性。
[0027] 在此，燒結(jié)體的全體組成，由氮化硅系相50體積％以上、氮化鈦相10~30體積％ 且優(yōu)選為15~25體積％、作為余量的晶界相構(gòu)成。晶界相含有如下：氮化硅系相分解的二 氧化硅（SiO2);作為原料而添加的氧化鋁粉末和氮化鋁粉末變化成的氧化鋁（Al2O3)等鋁 化合物；和RE元素化合物粉末變化的RE元素氧化物等RE元素化合物。另外，雖然晶界相 作為非晶質(zhì)相存在，但其一部