专利名称：耐磨性和切屑排出性优异的表面包覆钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在钻头主体的前端部外周形成排屑槽，并且在该排屑槽的朝向钻头旋转方向的内周面的前端设置刀刃，主要用于对由金属材组成的加工物进行钻孔加工的钻头。
背景技术：
作为这种钻头已知有如下所谓的2片刃整体式钻头以轴线为中心绕该轴线向钻头旋转方向旋转的大致圆柱状钻头主体的前端侧成为刀刃部，在该刀刃部的外周上，一对排屑槽以关于轴线相互对称的方式形成为随着从该刀刃部的前端面，即钻头主体的前端后刀面朝向后端侧绕轴线向钻头旋转方向的后方侧弯曲的螺旋状，并在这些排屑槽的内周面中朝向钻头旋转方向的部分的前端侧与所述前端后刀面的交叉棱线部形成有刀刃。因此， 在这种整体式钻头中，所述排屑槽内周面的朝向钻头旋转方向的部分的前端侧成为该刀刃的前刀面，通过刀刃生成的切屑从该前刀面滑动接触排屑槽的内周面的同时，通过该排屑槽的弯曲送出至后端侧并被排出。而且，在这种钻头中为了提高钻头主体的耐磨性进一步采用各种方法。例如，专利文献1中公开有以提供在超过洛氏硬度50(C标度)的高硬度钢的切削加工中改善皮膜的附着性及耐磨性的立铣刀及钻头为目的，在包覆Ti和Al的复合氮化物、碳氮化物及碳化物的立铣刀及钻头中，通过将包覆层的X射线衍射时的(111)面的衍射强度设为I (111)，将(200)面的衍射强度设为I (200)时，1(200)/1(111)的值成为2. 0以下来构成的立铣刀及钻头。并且，专利文献2中公开有以提供在刀刃部较长的钻头中也由于防止产生切屑堵塞而不会产生折损等的钻头为目的，在钻头主体的前端部外周形成排屑槽，在形成于该排屑槽的内周面的前刀面与钻头主体的前端后刀面的交叉棱线部形成刀刃，并且钻头主体的前端部的表面上包覆硬质被膜的钻头，该钻头中将该硬质被膜从刀刃的外周端朝向后端侧并相对于刀刃外径D包覆至3D以内的长度M的范围。并且，专利文献3中公开有以提供在刀刃部较长的钻头中也由于防止产生切屑堵塞不会产生折损等的钻头为目的，在钻头主体的前端部外周形成排屑槽，在形成于该排屑槽的内周面的前刀面与钻头主体的前端后刀面的交叉棱线部形成刀刃，并且钻头主体的前端部的表面上包覆硬质被膜，另外在排屑槽的内周面包覆该硬质被膜之后施加抛光加工的钻头。并且，专利文献4中公开有以提供附着性或皮膜特性良好，发挥优异的耐磨性， 并且切屑排出性也良好而不引起切屑堵塞，另外工业上能够有效地制造的各种硬质膜包覆麻花钻以及用于制造这种麻花钻的有用的方法为目的，当制造在刀刃部中的至少钻头边缘部包覆硬质膜的硬质膜包覆麻花钻时，通过电弧放电式离子镀法在包括高速工具钢的圆棒形状的母材表面的钻头切削作用相当部包覆包括含2种以上金属元素的碳化物、氮化物或碳氮化物的硬质膜之后，至少对钻头槽相当部进行切削加工或磨削加工来形成露出钻头母材毛砂面的钻头槽的钻头。专利文献1 日本专利公开平9491353号公报专利文献2 日本专利公开2003-275909号公报专利文献3 日本专利公开2003-275910号公报专利文献4 日本专利公开平8-174341号公报近年来钻头加工装置的FA化惊人，并且对钻头加工的节省劳力化、节能化、低成本化以及效率化的要求也强烈，伴随此逐渐要求比高进给、高切深量等更高效的深孔用钻头加工，但是现状为如下在所述以往表面包覆钻头中，在通常条件下对各种钢或铸铁进行钻头加工时不会产生特别的问题，但是在需要耐磨性的同时切屑易堵塞钻头的排屑槽的高进给或干式深孔用钻头加工中使用时，因排屑槽中易堵塞切屑而在比较短时间内达到使用寿命ο因此，本发明人从如上述的观点考虑，为了在高进给或干式深孔用钻头加工中使用时也显示优异的耐磨性和切屑排出性并谋求表面包覆钻头的长寿命化，在钻头基体上直接或通过中间层，在最表面构成包括TihAlaNIa = 0 0. 5}这一组成的层作为取向控制层，并且着眼于该取向控制层的取向性进行深入研究的结果，得到了如下见解。(a)对于包括TihAlaNIa = 0 0. W这一组成的层，即取向控制层的形成，如下 例如在
图1的概要说明图示出的利用作为物理蒸镀装置的1种的压力梯度型Ar离子枪的离子镀装置上将钻头基体的前端安装成比水平更靠上侧即钻头前端远离炉床，例如在工具基体温度360 450°C、蒸发源1:金属Ti、对蒸发源1的离子枪放电功率10 12kW、蒸发源2:金属Al、对蒸发源2的离子枪放电功率-J 9kW、反应气体流量氮(N2)气体50 lOOsccm、放电气体氩(Ar)气体45 60sccm、外加于钻头基体的直流偏压+3 +8V、辅助枪的放电功率2kW这样的特定条件下，并且将成膜速度调整为沿着炉床的距离逐渐减少，并且从工具基体的侧方进行基于辅助离子枪的等离子体照射的同时进行反应性蒸镀而形成时，发现具备这样形成的硬质包覆层的表面包覆钻头与以往的表面包覆钻头相比，在高速或干式深孔加工中显示优异的耐磨性及切屑排出性。(b)通过微小区域X射线衍射法测定所述硬质包覆层，结果确认从(hkl)峰值强度利用(111)、(200)及(220)这3个峰值计算的取向系数为TChkl(X)时，TC111 (χ)的值相对于前端至钻头直径D的χ倍的距离在3 > TC111 (χ) > 0. 5的范围内逐渐减少，并且TC2tltl 在TC111最低处为TC111的1.5倍以上。但是，在此叙述的TChkl(X)为由计算式1计算的数值，其中，Ihkl(X)为前端至钻头直径D的χ倍的距离处的(hkl)峰的衍射强度，Itlhkl(X)为 ICDD38-1420中记载的(hkl)峰的衍射强度比，I0111为75，I0200为100，I0220为50。[计算式1]
权利要求
1.一种表面包覆钻头，其特征在于，在包括硬质合金烧结体或立方晶氮化硼烧结体或金属陶瓷或高速钢的钻头基体上直接或通过中间层，在最表面存在包括TihAlaN这一组成的层作为取向控制层，其中，a = 0 0.5，并且，在所述钻头的排屑槽中沿着钻头基体的长度从前端至钻头直径D的5倍长度为止的区域中，将由在前端至所述钻头直径D的χ倍为止的距离中的位置根据微小区域X射线衍射法测定的(hkl)峰值强度利用(111)、(200)及(220)这3个峰值计算的取向系数设为 TChkl (χ)时，TC111 (χ)的值相对于前端至所述钻头直径D的X倍距离，在3 > TC111 (χ) > 0. 5 的范围内逐渐减少，并且TC2tltl(X)在TC111(X)最低处为TC111(X)的1.5倍以上，其中，在此叙述的TChkl(X)为由计算式1计算的数值，其中，Ihkl(X)为前端至所述钻头直径D的χ倍距离中的(hkl)峰值的衍射强度，Itlhkl(X)为I⑶D38-1420中记载的(hkl)峰值的衍射强度比，I0111为72，I0200为100，I0220为45，[计算式1]
2.如权利要求1所述的表面包覆钻头，其特征在于，将逐渐减少时的TC111 (χ)的最大值设为TCmax、最小值设为TCmin时，TCmax/TCmin >1.5。
3.如权利要求1或2所述的表面包覆钻头，其特征在于，TC200 (X)的值相对于前端至所述钻头直径D的χ倍为止的距离逐渐增加。
4.如权利要求1所述的表面包覆钻头，其特征在于，(111)峰的半高宽FWHM111(X)的值相对于前端至所述钻头直径D的χ倍为止的距离逐渐增加。
5.如权利要求1所述的表面包覆钻头，其满足，所述取向控制层的层厚从最靠近钻头前端的位置到后方在0. 2 5. 0 μ m的范围内逐渐增加。
6.如权利要求1、2、4或5所述的表面包覆钻头，其特征在于，所述中间层具有Ti的氮化物或碳化物层、包括Ti和Al的复合氮化物层、包括Ti、Al 及Si的复合氮化物层及包括Cr和Al的复合氮化物层中的任一单层或由多层构成的层叠结构，层厚为5μπι以下。
7.如权利要求3所述的表面包覆钻头，其特征在于，所述中间层具有Ti的氮化物或碳化物层、包括Ti和Al的复合氮化物层、包括Ti、Al 及Si的复合氮化物层及包括Cr和Al的复合氮化物层中的任一单层或由多层构成的层叠结构，层厚为5μπι以下。
全文摘要
本发明提供一种耐磨性和切屑排出性优异的表面包覆钻头，其在高进给或干式深孔用钻头加工条件下，硬质包覆层也发挥优异的耐磨性和切屑排出性。本发明的表面包覆钻头，其特征在于，当在钻头基体上直接或通过中间层，在最表面存在包括Ti1-aAlaN{a＝0～0.5}这一组成的层作为取向控制层，并且在钻头的排屑槽中沿着钻头基体的长度方向从前端至钻头直径5倍为止的区域中，将取向系数设为TChkl(x)时，TC111(x)的值相对于前端至钻头直径D的x倍距离，在3＞TC111(x)＞0.5的范围内逐渐减少，并且TC200在TC111最低处为TC111的1.5倍以上。
文档编号C23C14/06GK102528130SQ20111035691
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年11月12日
发明者田中耕一, 田中裕介 申请人:三菱综合材料株式会社