切削工具以及切削加工物的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及在棒状的基体的表面上设有被覆层的切削工具以及切削加工物的制 造方法。
【背景技术】
[0002] 已知有在基体的表面上成膜有由金刚石构成的被覆层而得到的切削工具。例如， 在专利文献1中，已知有在棒状的基体的表面成膜有金刚石层而得到的钻头、端铣刀等。另 外，在专利文献2中，记载有使含有Si的类金刚石碳膜在基体的表面上成膜、并成为Si含有 比例沿被覆层的厚度方向变化的倾斜组成的耐磨损性工具构件。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开平11-058106号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2010-194628号公报
【发明内容】
[0007 ]发明要解决的技术问题
[0008] 然而，在被覆了金刚石层的上述专利文献1的钻头中，在钻头前端部侧的切削刃处 被覆层容易磨损，另一方面，对于比前端靠后方的切肩排出槽具有欲提高切肩排出性这样 的要求。另外，即便采用成膜有在厚度方向上成为倾斜组成的类金刚石碳膜而得到的专利 文献2的被覆层，也都无法满足上述要求。
[0009] 于是，本发明提供一种在钻头、端铣刀等棒状的基体的前端部设有切削刃的切削 工具中，均满足切削刃以及切肩排出部所要求的被覆层的性能的切削工具。
[0010] 用于解决技术问题的手段
[0011]本发明的第一切削工具是具备切削刃和切肩排出部的棒状的切削工具，所述切削 刃至少设置在前端部，所述切肩排出部与该切削刃邻接且从所述前端部朝向后方地设置， 其中，
[0012]所述切削工具具备：
[0013] 基体；以及
[0014] 被覆层，其设置于该基体的表面且由金刚石和石墨的混合相构成，
[0015] 从前端向后方10mm的后方部的所述被覆层中的金刚石的含有比率低于所述前端 部的所述被覆层中的金刚石的含有比率。
[0016] 本发明的第二切削工具呈棒状且具备切削刃和切肩排出槽，所述切削刃至少设置 在前端部，所述切肩排出槽与该切削刃邻接且从前端朝向后方地设置，其中，
[0017] 所述切削工具具备：
[0018] 基体，其由含有硬质相和粘结相的硬质合金构成；以及
[0019] 被覆层，其设置于该基体的表面且含有金刚石，
[0020]在所述前端部的具有所述切削刃的部位处，所述基体的表面部的所述粘结相的含 有比率相对于所述基体的内部的所述粘结相的含有比率小于0.9倍，并且，在所述基体的表 面具有所述被覆层，在具有所述切肩排出槽的部位处，所述基体的表面部的所述粘结相的 含有比率相对于所述基体的内部的所述粘结相的含有比率为0.9~1.1倍，并且，所述基体 的表面向外部露出、或者在所述基体的表面的至少一部分上具有所述被覆层。
[0021 ]本发明的第三切削工具具有旋转中心轴，且具备至少从前端侧观察时从中心部朝 向外周部而设置的切削刃，
[0022] 所述切削工具具有：
[0023] 基体；以及
[0024] 被覆层，其设置于该基体的表面且含有金刚石，
[0025] 在针对所述金刚石层的表面的拉曼光谱分析中，在求出来源于所述金刚石的峰值 的相对于总峰值强度的SP3峰值的峰值强度比时，
[0026]所述中心部的SP3峰值强度比低于所述外周部的SP3峰值强度比。
[0027]发明效果
[0028] 根据本发明的第一切削工具，由于在基体的前端部的切削刃中金刚石的含有比率 较高，因此被覆层的硬度较高，能够抑制切削刃中的被覆层的磨损。另外，在基体的比前端 部靠后方侧的位置处（以下，有时仅简称为后方侧。），石墨的含有比率较高。由于金刚石粒 子成长为多面体，因此，若金刚石粒子的存在比率增多，则在被覆层的表面上产生凹凸。另 一方面，即便石墨被成膜也不会损害被覆层的平滑性。因此，在石墨的含有比率较多的基体 的后方侧，被覆层的表面平滑，切肩排出性提高。
[0029] 根据本发明的第二切削工具，对于切削刃中阻碍金刚石层的成长的粘结相的含有 比率而言，表面比基体的内部低，因此，金刚石层容易成长，金刚石层的密接性高。因此，能 够抑制切削刃中的磨损的进行。另一方面，由于含有高硬度的金刚石粒子的金刚石层的金 刚石粒子成长为多面体，因此粒成长后的金刚石粒子在金刚石层的表面突出，在金刚石层 的表面上产生凹凸。然而，要求在切肩排出槽中提高切肩排出性，因此，在切肩排出槽中，不 存在金刚石层则切削性能变得更好。因此，在切肩排出槽中，使金刚石层的密接性变差、金 刚石层不被成膜、或者使金刚石层提前剥离，从而使切肩排出槽的表面变得平滑，提高切肩 排出性。
[0030] 根据本发明的第三切削工具，从前端侧观察到的中心部（以下有时称为中心部。） 的SP3强度比低，也就是说，由于μπι量级的金刚石的含有比率较低，因此，粒成长为多边形形 状的金刚石不会从金刚石层的表面突出而导致金刚石层的表面变粗。因此，能够使中心部 的金刚石层的表面变得平坦。另外，由于中心部的金刚石层的硬度较低，因此在切削初期， 切削刃的中心部的金刚石层的表面迅速变得更加平坦。其结果是，中心部的切削阻力变低， 能够抑制工具的折损。另一方面，从前端侧观察到的外周部（以下有时称为外周部。）的SP3 强度比高，也就是说，由于μπι量级的金刚石的含有比率较高，因此金刚石层的耐磨损性高。
[0031] 即，本发明的切削工具在要求耐磨损性的切削刃、尤其是切削刃的外周部，通过提 高金刚石的含有比率而提高耐磨损性。与此相对，在要求切肩排出性、滑动性的基体的后方 侦叭切肩排出槽以及从前端侧观察到的中央部，通过降低金刚石的含有比率而提高切肩排 出性、滑动性。其结果是，获得能够长期进行切削加工的切削工具。
【附图说明】
[0032] 图1是关于作为本发明的切削工具的一实施方式的钻头的一例的侧视图。
[0033] 图2是图1的钻头的a-a剖视图。
[0034]图3是关于作为本发明的切削工具的一实施方式的另一钻头的一例的a-a剖视图。 [0035]图4是用于针对图1的钻头来说明被覆层的成膜工序的示意图。
[0036]图5是用于说明第二实施方式的钻头中的基体的蚀刻处理工序的示意图。
[0037]图6是用于说明第三实施方式的钻头中的基体的蚀刻处理工序的示意图。
[0038] 图7是用于说明本发明的一实施方式中的切削加工物的制造方法的图，图7A、图 7B、图7C是示出该制造方法的任一工序的概要图。
【具体实施方式】
[0039] 基于附图，对作为本发明的切削工具的第一实施方式的实心式钻头进行说明。如 图1所示，钻头1具备:呈具有旋转轴〇的棒状且形成在前端部A的切削刃2;以及沿着切削刃2 形成在切削刃2的旋转方向侧、且随着朝向后方(后端B方向）形成为螺旋状的切肩排出槽4。 另外，在钻头1的后端B侧设有刀柄部3,通过由加工装置(未图示)把持刀柄部3而将钻头1安 装于加工装置。在此，本发明中的前端定义为，棒状的钻头1(切削工具)的具有切削刃2的一 侦I前端部A定义为，从前端观察钻头1(切削工具）时，可看到切削刃的范围内的长度。在本 实施方式中，前端部A为从图1的前端到点p为止的长度的范围。
[0040] 根据本实施方式，在钻头1的基体5的表面上设有由金刚石和石墨的混合相构成的 被覆层6。需要说明的是，根据图1，被覆层6从钻头1的前端部A形成到设有切肩排出槽4的末 端附近为止，比其靠后方成为基体5露出的状态。
[0041] 而且，根据本实施方式，被覆层6中，从前端向后方10mm处的后方部C的金刚石的含 有比率比前端部A低。由此，在位于基体5的前端部A的切削刃2中，金刚石的含有比率较高， 因此，被覆层6的硬度较高，能够抑制切削刃2中的被覆层6的磨损。另外，在比基体5的前端 部A靠后方侧的位置处，石墨的含有比率较高，因此，被覆层6的表面平滑且切肩排出槽4变 得平滑，因此切肩排出性提高。此外，根据本实施方式，金刚石的含有比率从前端部A朝向后 方(后端B方向）而下降。在此，本发明中的后方部C是指，将从前端向后方10_的点作为中心 的区域，区域的大小根据各分析中的点径来确定。
[0042] 需要说明的是，钻头1的前端部侧也可以通过抛光加工、喷丸加工等磨削加工，使 被覆层6的表面变得平滑。在该情况下，难以对切肩排出槽4的表面进行磨削，从而被覆层6 的表面难以变得平滑。
[0043] 根据本实施方式，后方部C的金刚石的平均粒径小于前端部A的金刚石的平均粒 径。由此，后方侧的被覆层6的表面更加平滑，切肩排出槽4中的切肩排出性提高。需要说明 的是，对于被覆层6中的金刚石的平均粒径而言，能够利用扫描型电子显微镜从被覆层6的 表面观察组织并通过Luzex图像解析法进行计算。此外，根据本实施方式，金刚石的平均粒 径随着从前端部A朝向后方变小。
[0044] 根据本实施方式，后方部C的被覆层6的厚度比前端部A的被覆层6的厚度薄。由此， 由于切削刃2的被覆层6的厚度较厚，因此，切削刃2中的被覆层6的耐磨损性变高。另一方 面，在从前端部A朝向后方的切肩排出槽4中，成膜速度慢而成为致密且平滑的被覆层6,其 结果是，不会使被覆层6的表面状态变差。需要说明的是，在本实施方式中，在没有特别限定 的情况下，被覆层6的厚度为如图2所示那样在比切肩排出槽4靠外侧的外周面测定出的厚 度t。需要说明的是，即便在钻头以外的形状的情况下，当对前端部A的厚度与后方侧的厚度 进行比较时，在与长度方向垂直的剖面中进行测定即可。此外，根据本实施方式