切削工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种切削工具，其包括基材和形成于该基材上的覆膜。
【背景技术】
[0002] -直以来，为提高使用立方氮化硼烧结体等作为基材的切削工具的寿命，已经进 行了尝试。例如，已经提出了诸如下述的那些尝试。
[0003] 即，日本专利特开No. 2001-220268 (PTD 1)公开了 ：通过抛光基材表面和覆膜表 面中的至少一者从而将覆膜表面的中心线平均表面粗糙度Ra降低至0. 2 μπι以下。
[0004] 日本专利特开No. 2007-283487 (PTD2)公开了珩磨面的表面粗糙度Rz被设置在 0.1 Z至0.5Z的范围内的不重磨刀片。
[0005] 日本专利特开 No. 2012-157915 (PTD3)和日本专利特开 No. 2012-157916 (PTD4)分 别公开了：在与覆膜接触的基材表面上形成凹部和凸部，以及通过规定前刀面和后刀面的 表面粗糙度、基材上的凹部和凸部的高度绝对值和它们之间的距离绝对值、以及前刀面的 表面粗糙度和后刀面的表面粗糙度之间的大小关系，从而维持了基材和覆膜之间的良好密 着性，并且实现了在切削加工期间防止附着，并提高了加工表面的质量。
[0006] 日本专利特开 No. 2005-279821 (PTD5)和日本专利特开 No. 2005-279822 (PLD6)分 别公开了：规定前刀面和后刀面的表面粗糙度之间的大小关系，从而在维持耐磨性的同时 抑制崩裂。
[0007] 引用列表
[0008] 专利文献
[0009] PTD 1 :日本专利特开 No. 2001-220268
[0010] PTD 2 :日本专利特开 No. 2007-283487
[0011] PTD 3 :日本专利特开 No. 2012-157915
[0012] PTD 4 :日本专利特开 No. 2012-157916
[0013] PTD 5 :日本专利特开 No. 2005-279821
[0014] PTD 6 :日本专利特开 No. 2005-279822
【发明内容】
[0015] 技术问题
[0016] 关于PTD1，在对覆膜施加高负荷的高效加工中，对Ra规定为0. 2 μπι以下、以及 抛光基材和覆膜中的至少一者是不充分的，因而可能发生由于表面上溶着（melting and adhering)所导致的崩裂和/或剥离。
[0017] 关于PTD2,对不具有覆膜的切削工具的基材的表面粗糙度进行规定从而降低溶 着。然而，尤其是为了提高在高效加工期间的耐磨性，需要耐热性比立方氮化硼烧结体更高 的覆膜，因而仅规定基材的表面粗糙度不足以延长切削工具的寿命。
[0018] 关于PTD3和PTD4,不易于实现立方氮化硼烧结体与覆膜的良好密着力，因而取决 于基材上的凹部和凸部的规定，在诸如近年来淬硬钢切削中的渗碳层除去、和高进给切削 条件等严苛的切削条件下，有益效果可能不充分。另外，仅规定基材的表面粗糙度不能确保 覆膜表面的平滑性，并且对于淬硬钢而言切削阻力的推力分量高于其主力分量，因此不能 完全防止负棱面（negative land face)和后刀面上溶着的增加。
[0019] 关于PTD5和PTD6,没有考虑到以立方氮化硼烧结体作为基材并在其上形成有硬 度比基材硬度低的覆膜的工具。特别是，立方氮化硼烧结体较不容易得到与覆膜的良好密 着力，并且覆膜的总膜厚低。因此，对于被覆立方氮化硼烧结体的工具，不能提供充分的有 ?效果。
[0020] 为了解决上述问题而做出了本发明，本发明的目的是提供一种长寿命的切削工 具，即使处于高负荷和高效切削条件下，该切削工具仍允许稳定地加工。
[0021] 解决问题的方案
[0022] 根据本发明的切削工具是这样一种切削工具，其包括基材和形成于该基材上的覆 膜。所述基材为含有30体积％至80体积％的立方氮化硼、以及结合剂的烧结体。所述结合 剂包含至少一种化合物，该化合物由选自在日本使用的元素周期表中第IV族元素（Ti、Zr、 Hf)、V族元素（V、Nb、Ta)和VI族元素（Cr、Mo、W)以及错构成的组中的至少一种元素和选 自由硼、碳、氮和氧构成的组中的至少一种元素形成。基材中与覆膜接触的表面具有多个由 立方氮化硼形成的凸部和多个由结合剂形成的凹部。覆膜包含至少一层组成为Ml xLly (其 中X和y表示原子比（0〈x彡1. 2且y = I) ;M1为选自在日本使用的元素周期表中第IV族 元素、V族元素和VI族元素、铝和硅构成的组中的至少一种元素；并且Ll为选自由硼、碳、 氮和氧构成的组中的至少一种元素）的层。基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub 为0. Ιμπι至0. 4μηι。覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf为Ομπι至0. 15μηι。覆膜的最 外表面的表面粗糙度Rasurf为0 μπι至0. 1 μπι。基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度 Rsub大于覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf。
[0023] 发明的有益效果
[0024] 由于具有上述构成，本发明的切削工具即使是在高负荷和高效切削条件下，仍具 有长寿命，并且允许稳定地加工。
【具体实施方式】
[0025] [本发明实施方案的描述]
[0026] 首先，采用下列第（1)至⑷点对本发明的实施方案（以下也称为"该实施方案"） 进行概述。
[0027] (1)根据该实施方案的切削工具是这样一种切削工具，其包括基材和形成于该基 材上的覆膜。所述基材为含有30体积％至80体积％的立方氮化硼、以及结合剂的烧结体。 所述结合剂包含至少一种化合物，该化合物由选自在日本使用的元素周期表中第IV族元 素、V族元素和VI族元素以及铝构成的组中的至少一种元素、和选自由硼、碳、氮和氧构成 的组中的至少一种元素形成。基材中与覆膜接触的表面具有多个由立方氮化硼形成的凸 部和多个由结合剂形成的凹部。覆膜包含至少一层组成为Ml xLly (其中X和y表示原子比 (0〈x彡1. 2且y = I) ;M1为选自在日本使用的元素周期表中第IV族元素、V族元素和VI 族元素、铝和硅构成的组中的至少一种元素；并且Ll为选自由硼、碳、氮和氧构成的组中的 至少一种元素）的层。基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub为0. 1 μπι至0. 4 μπι。 覆膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf为0 μπι至0. 15 μπι。覆膜的最外表面的表面粗糙度 Rasurf为Ομπι至0. Ιμπι。基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub大于覆膜的最外 表面的表面粗糙度Rsurf0
[0028] 由于具有上述构成，根据该实施方案的切削工具即使是在高负荷和高效切削条件 下，仍具有长寿命，并且允许稳定地加工。
[0029] 这里，借助于扫描电子显微镜测量的、基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度 R表不为Rsub。借助于扫描电子显微镜测量的、覆膜的最外表面的表面粗糙度R表不为 Rsurf。借助于触针式轮廓仪测量的、覆膜的最外表面的表面粗糙度Ra表示为Rasurf。
[0030] 借助于扫描电子显微镜测量的表面粗糙度R定义如下。即，首先，将使用扫描电子 显微镜在2000倍的倍率下观察的切削工具的刃破裂面的反向散射电子图像放大2. 5倍。 接下来，选出包括基材和覆膜之间的界面、以及覆膜最外表面的界面的50 μπι的四方区域， 用宽度为〇.3mm以下的线分别追踪这两个界面，然后提取。采用图像处理软件（例如具有 "Winroof"商标的软件，MITANI CORPORATION的产品）将这些线数字化，从而计算各自的平 均值，并在水平方向上画出平均线。之后，将平均线分别定义为X轴，并将与其垂直的线定 义为Y轴。然后沿着X方向（50μπι)对Y值进行积分，并用所得值除以50μπι。算出的值是 表面粗糙度R。需要注意的是，上面提及的刃破裂面是指，沿着包括工具用于切削处附近的 前刀面的法线的平面所截取的、包括基材的前刀面、后刀面和负棱面以及覆膜的前刀面、后 刀面和负棱面的截面。
[0031] 此外，借助于触针式轮廓仪测量的表面粗糙度Ra是在用触针式轮廓仪测量工 具用于切削处附近的前刀面和后刀面上的覆膜的表面的400 μπι四方区域时，在JIS B 0601-2001标准中规定的算术平均粗糙度。
[0032] (2)覆膜的厚度优选为0· 2 μπι至10 μπι。这使得耐磨性和耐剥离性进一步提高。 此处，选择使用扫描电子显微镜以2000倍的放大倍率所观察的切削工具的刃破裂面的反 向散射电子图像中的50 μπι四方区域，并将自所选区域中基材的凹部至覆膜表面沿垂直方 向延伸的线的长度定义为覆膜的厚度。
[0033] (3)基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub优选为0. 1 μπι至0. 15 μπι。覆 膜的最外表面的表面粗糙度Rsurf优选为0 μ m至0. 08 μ m。这种形式的、基材的更粗糙表 面以及覆膜的更平滑的表面使得耐破裂性和耐剥离性进一步提高。
[0034] (4)烧结体优选包含65体积％至75体积％的立方氮化硼。这使得耐破裂性进一 步提尚。
[0035] [本发明实施方案的详细内容]
[0036] 下面将详细说明根据该实施方案的切削工具。然而，应当理解，本发明不限于此。
[0037] 〈切削工具〉
[0038] 根据该实施方案的切削工具被构造为包括基材和形成于基材上的覆膜。优选地， 这样的覆膜覆盖于基材的整个表面上。然而，即使当基材中的一部分未被该覆膜覆盖，或者 覆膜的构成部分差异化，这样的构造也不脱离本发明的范围。