專利名稱：立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切削加工中使用的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具。
背景技術(shù)：
在淬火鋼或耐熱合金等的切削加工中，多采用立方晶氮化硼燒結(jié)體工具。例如，在 通過(guò)對(duì)淬火鋼進(jìn)行切削加工來(lái)制作汽車軸等機(jī)械部件時(shí)，通過(guò)切削加工來(lái)除去淬火鋼表面 存在的滲碳層，但根據(jù)被切削材料的形狀的不同，有時(shí)也對(duì)沒(méi)有淬火的部分進(jìn)行切削加工。 在這樣的高負(fù)荷切削加工中刀尖溫度非常高，因此多使用立 方晶氮化硼燒結(jié)體工具。作為 立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的現(xiàn)有技術(shù)，有刀尖棱線部的曲率半徑在5 μ m 30 μ m，工具后 隙面和工具前傾面或負(fù)刃面以上述曲率半徑平滑連接的多結(jié)晶硬質(zhì)燒結(jié)體切削工具(例 如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-212703號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
近年來(lái)，為了提高部件加工的加工效率，要求能夠耐高效率切削加工或高負(fù)荷切 削加工的切削工具。但是，如果采用以往的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具進(jìn)行高效率切削加 工或高負(fù)荷切削加工，則容易發(fā)生刀尖強(qiáng)度不足造成的缺損或起因于月牙洼磨損擴(kuò)大的缺 損，從而不能充分滿足提高加工效率的要求。于是，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在高 負(fù)荷切削條件、高效率切削條件下，也能不發(fā)生缺損而穩(wěn)定加工的、能實(shí)現(xiàn)工具壽命的長(zhǎng)壽 命化的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具。本發(fā)明人就在高負(fù)荷切削加工或高效率切削加工之類的苛刻的切削加工中也能 實(shí)現(xiàn)工具壽命長(zhǎng)壽命化的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具及涂覆立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的開 發(fā)進(jìn)行了研究，結(jié)果獲得了如下的見解在立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的各部分和表面組織 中有最優(yōu)化的組合。在圓角珩磨面和倒棱珩磨面，切削時(shí)施加的力或熱不同。在圓角珩磨 面，熱的負(fù)荷大，要求刀尖強(qiáng)度，因此優(yōu)選增加顯示高硬度和高熱傳導(dǎo)性的立方晶氮化硼 量。另一方面，在有切屑擦過(guò)的倒棱珩磨面，容易發(fā)生因切屑的熔敷造成的立方晶氮化硼的 脫落，因此優(yōu)選增加結(jié)合相量。于是，通過(guò)在圓角珩磨面和倒棱珩磨面分別設(shè)計(jì)最佳的表面 組織，在高負(fù)荷切削加工或高效率切削加工之類的苛刻的切削加工中可以實(shí)現(xiàn)工具壽命的 長(zhǎng)壽命化。也就是說(shuō)，本發(fā)明涉及一種立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其至少與切削有關(guān)的部分 由立方晶氮化硼、結(jié)合相和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，其特征在于具備后隙面、前傾面、倒棱珩 磨面、形成于后隙面和倒棱珩磨面交叉的棱線上的圓角珩磨面，圓角珩磨面的形狀的曲率 半徑R為10 50 μ m的范圍；設(shè)定立方晶氮化硼的平均粒徑的5倍以上為基準(zhǔn)長(zhǎng)度S，倒 棱珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CC，倒棱珩磨 面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CB，LCC與LCB之比為PC (PC =LCC/LCB)，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RC，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RB，LRC與LRB 之比為 PR (PR = LRC/LRB)，則 PR 與 PC 之比(PR/PC)為 1. 2 彡 PR/PC 彡 8. O。作為本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，至少與切削有關(guān)的部分是立方晶氮化硼 燒結(jié)體。本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具可以是將立方晶氮化硼燒結(jié)體釬焊在超硬合金 基體金屬上的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，也可以是全部由立方晶氮化硼燒結(jié)體形成的立方 晶氮化硼燒結(jié)體工具。本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體以立方晶氮化硼、結(jié)合相和不可避免的雜質(zhì)作為必 須的構(gòu)成成分。在本發(fā)明中，立方晶氮化硼優(yōu)選為40 90體積％，更優(yōu)選為50 80體 積％，剩余部分為結(jié)合相和不可避免的雜質(zhì)。如果立方晶氮化硼的含量低于40體積％，則 對(duì)于淬火鋼之類的高硬度材料，基材的硬度并不充分，耐缺損性降 低，如果超過(guò)90體積％， 則結(jié)合相的比例相對(duì)減小，所以因切屑擦過(guò)和熔敷而發(fā)生立方晶氮化硼的脫落，從而磨損 明顯進(jìn)行。本發(fā)明的立方晶氮化硼的平均粒徑優(yōu)選為0. 30 6. 0 μ m,更優(yōu)選為1. 5 5. 0 μ m。在平均粒徑低于0. 30 μ m時(shí)熱傳導(dǎo)性降低，因此切削加工時(shí)容易因刀尖溫度上升 而使得強(qiáng)度下降，容易發(fā)生缺損。如果平均粒徑增大超過(guò)6. 0 μ m，則容易發(fā)生粒子脫落，從 而容易發(fā)生崩刃(chipping)。在本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體中，為了提高結(jié)合相的韌性，優(yōu)選結(jié)合相是選自 元素周期表4a、5a、6a族元素、Al、Si、Mg、Co、Ni的金屬、氮化物、碳化物、硼化物、氧化物及 它們的互固溶體之中的至少1種。作為結(jié)合相的具體例，可列舉出金屬Ti、金屬Co、金屬 Ni、金屬 Al、TiN、Ti (B，N)、Ti (B，C)、Ti (B，0)、Ti (B，N，0)、Ti (B，N，C)、Ti (B，N，0)、Ti (B， N，C，0)、(Ti，L) (B，N)、(Ti，L) (B，C)、(Ti，L) (B，0)、(Ti，L) (B，N，C)、(Ti，L) (B，N，0)、 (Ti，L) (B，C, 0)、(Ti，L) (B，N, C, 0)、A1N、Al (B，N)、Al (B，C)、Al (B，0)、Al (B, N, 0) ,Al (B, N，C)、A1 (B，C，0)、A1 (B，N，C，0)、(Al，L) (B，N)、(Al，L) (B，C)、(Al，L) (B，0)、(Al，L) (B，N， 0)、(Al，L) (B，N，C)、(Al，L) (B，C，0)、(Al，L) (B，N，C，0)(其中，上述的 L 表示 Zr、Hf、V、 Nb、Ta、Cr、Mo、W、Si、Mg、Co及Ni中的至少1種)等。其中，更優(yōu)選結(jié)合相是選自Ti,Al的 金屬、氮化物、碳化物、硼化物、氧化物及它們的互固溶體之中的至少1種。作為本發(fā)明的立 方晶氮化硼燒結(jié)體中不可避免地含有的雜質(zhì)，可列舉出從立方晶氮化硼燒結(jié)體的原料粉末 中混入的Fe、Cu等。不可避免的雜質(zhì)的合計(jì)量一般相對(duì)于整個(gè)立方晶氮化硼燒結(jié)體為0. 5 重量％以下，通?？梢砸种圃?.2重量％以下，因此不會(huì)影響本發(fā)明的特性值。此外，在本 發(fā)明中，除了立方晶氮化硼、結(jié)合相和不可避免的雜質(zhì)以外，也可以在不損害本發(fā)明的立方 晶氮化硼燒結(jié)體的特性的范圍內(nèi)，少量含有不能稱為不可避免的雜質(zhì)的其它成分。如圖2所示，本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具至少在與切削相關(guān)的部分設(shè)有前 傾面(3)、倒棱珩磨面(5)、圓角珩磨面(6)及后隙面(4)。通過(guò)在后隙面與前傾面之間具有 倒棱珩磨面(5)而提高耐缺損性。進(jìn)而通過(guò)在后隙面和倒棱珩磨面的棱線部形成圓角珩磨 面(6)，使耐缺損性得以提高，從而能進(jìn)行穩(wěn)定的切削加工。此時(shí)，如果圓角珩磨面的形狀的 曲率半徑R達(dá)到10 μ m以上，則提高耐缺損性的效果顯著。相反，如果圓角珩磨面的形狀的 曲率半徑R增大超過(guò)50 μ m,則切削阻力大大上升，反而容易在刀尖產(chǎn)生缺損。因此，在本發(fā) 明中，將圓角珩磨面的形狀的曲率半徑R規(guī)定為10 50 μ m。在本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具中，設(shè)定立方晶氮化硼的平均粒徑的5倍以上為基準(zhǔn)長(zhǎng)度S，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合 計(jì)為L(zhǎng)RC，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RB，倒棱 珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CC，倒棱珩磨面 的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CB，LRC與LRB之比為!^(PR =LRC/LRB)，LCC 與 LCB 之比為 PC (PC = LCC/LCB)，則 PR 與 PC 之比(I^R/PC)為 1. 2 彡 PR/ PC彡8. O。更優(yōu)選為1. 6彡P(guān)R/PC彡6. O，特別優(yōu)選為2. 1彡P(guān)R/PC ^ 5. O0在本發(fā)明中，由于在切削加工時(shí)的各部位形成適合所要求的特性的組成，因此可 使圓角珩磨面和倒棱珩磨面的立方晶氮化硼的比例發(fā)生變化。如果PR/PC低于1. 2，則因圓 角珩磨面的立方晶氮化硼的量與倒棱珩磨面的立方晶氮化硼的量相比不是充分地多，因而 切削溫度增高，容易產(chǎn)生刀尖的缺損和月牙洼磨損，從而變得短壽命。如果PR/PC增大超過(guò) 8.0，則圓角珩磨面的結(jié)合相極端減少，所以因產(chǎn)生圓角珩磨面的立方晶氮化硼粒子的脫落 而容易發(fā)生崩刃。作為一個(gè)例子，采用下述方法對(duì)LRC、LRB、LCC、LCB進(jìn)行測(cè)定。用放電加工機(jī)如圖 1所示那樣地在A-A’線將立方晶氮化硼燒結(jié)體工具切斷，用150#金剛石砂輪研磨所得到的 斷面，接著用1500#金剛石砂輪研磨，最后用粒徑為1 μ m的金剛石研磨膏進(jìn)行鏡面精加工。 在A-A’線的切斷也可以通過(guò)利用Ar離子的離子研磨來(lái)進(jìn)行用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察被鏡面精加工過(guò)的斷面或通過(guò)離子磨碎得到的 圖2所示的斷面，測(cè)定立方晶氮化硼的平均粒徑。設(shè)定基準(zhǔn)長(zhǎng)度S以達(dá)到立方晶氮化硼的 平均粒徑的5倍以上。如果基準(zhǔn)長(zhǎng)度S低于平均粒徑的5倍，則LRC、LRB、LCC、LCB的測(cè)定 誤差增大。此外，通過(guò)延長(zhǎng)基準(zhǔn)長(zhǎng)度S以減小測(cè)定誤差，而通過(guò)使基準(zhǔn)長(zhǎng)度S為立方晶氮化 硼的平均粒徑的5 20倍，能夠充分減小測(cè)定誤差。此外，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S可在 按圓角珩磨的曲率半徑R描繪的圓弧上測(cè)定。用掃描電子顯微鏡觀察鏡面精加工過(guò)的斷面，如圖3所示那樣拍攝圓角珩磨面和 倒棱珩磨面的斷面組織的照片。關(guān)于倒棱珩磨面，如圖4所示那樣對(duì)斷面組織照片進(jìn)行圖 像解析，分別測(cè)定倒棱珩磨面的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度LCC1、LCC2、…、LCCn，及 倒棱珩磨面的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度LCB1、LCB2、…、LCBn，并將它們合計(jì)而得到 LCC、LCB ο[式 1] LCC = LCC1+LCC2+... +LCCn[式 2] LCB = LCB1+LCB2+—+LCBn關(guān)于圓角珩磨面，如圖5所示那樣對(duì)斷面組織照片進(jìn)行圖像解析，分別測(cè)定圓角 珩磨面的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度LRC1、LRC2、…、LRCn，及圓角珩磨面的結(jié)合相的 斷面曲線的長(zhǎng)度LRB1、LRB2、…、LRBn，并將它們合計(jì)而得到LRC、LRB。[式 3] LRC = LRC1+LRC2+... +LRCn[式 4] LRB = LRB1+LRB2+…+LRBn基于立方晶氮化硼的平均粒徑大、圓角珩磨面的曲率半徑R小、或倒棱珩磨寬度T 短等理由，有時(shí)只通過(guò)一處的斷面曲線不能確保立方晶氮化硼的平均粒徑的5倍以上的基 準(zhǔn)長(zhǎng)度S。在這種情況下，通過(guò)增加斷面曲線的測(cè)定部位，將各斷面曲線的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Sn合 計(jì)，也可以確?；鶞?zhǔn)長(zhǎng)度S。此外，也可以如本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的立體圖 (圖6)的放大圖即圖7的B-B’線、C-C'線所示觀察與倒棱珩磨面和前傾面的棱線平行的方向的斷面曲線，確?；鶞?zhǔn)長(zhǎng)度S。在本發(fā)明中，通過(guò)在立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的表面涂覆覆蓋膜，能夠提高工具 的耐磨損性、耐氧化性、潤(rùn)滑作用等，由此能夠更加提高工具壽命。由選自元素周期表4a、 5a、6a族元素、Al、Si、B、Y、Mn的氮化物、碳化物、氧化物及它們的互固溶體之中的至少1種 形成的覆蓋膜，由于提高耐磨損性、耐氧化性等的效果大，并使工具壽命得以提高，因而是 優(yōu)選的。其中，如果設(shè)在立方晶氮化硼燒結(jié)體的正上方的覆蓋膜的結(jié)晶系是與基材的立方 晶氮化硼相同的結(jié)晶系，也就是說(shuō)，如果覆蓋膜的結(jié)晶系是立方晶，則因基材和覆蓋膜的附 著力提高而難產(chǎn)生覆蓋膜的剝離，從而能夠充分發(fā)揮覆蓋膜的優(yōu)良特性，因而是更優(yōu)選的。 作為本發(fā)明的覆蓋膜，具體地說(shuō)，可列舉出TiN、Ti(C，N)、Ti (C，N, 0)、(Ti，B)N、 (Ti，Al)N、(Ti, Al) (C, N)、(Ti, Al) (C, N, 0)、(Ti, Si)N、(Al, Cr)N、(Al, Cr, B)N、(Ti, Nb) N、(Ti，Al，Cr)N、(Nb，Si)N、(Al，Cr，W)N、(Ti，Al，Si)N、(Hf，Al)N、(Zr，Al)N、(Ti, Nb, Al, Si)N、(Ti，Cr，Al，Si)N、(Ti，W，B)N、CrN等覆蓋膜。其中，如果覆蓋膜由選自含有Ti和Al 的氮化物、碳化物、氧化物及它們的互固溶體之中的至少1種形成，則耐氧化性和耐磨損性 的平衡性良好。其中，如果覆蓋膜組成為(Ti(1_a_b)AlaMb) (X)(式中，M表示選自Y、Cr、Si、 Zr、Nb、Mn、W、Hf、V、B之中的1種以上的元素，X表示選自C、N、0之中的1種以上的元素， a表示Al相對(duì)于Ti、Al、M合計(jì)的原子比，b表示M相對(duì)于Ti、Al、M合計(jì)的原子比，a和b 為0. 1 < a < 0. 7,0. 002 ^ b ^ 0. 1)，則耐氧化性高，覆蓋膜的硬度提高，因而是特別優(yōu)選 的。這里，如果a達(dá)到0.1以上，則耐氧化性提高，切削溫度降低，從而耐缺損性提高，如果 a增大超過(guò)0.7，則生成硬度低的AlN相而使耐磨損性降低。此外，如果b達(dá)到0.002以上， 則耐氧化性提高，同時(shí)覆蓋膜硬度增高，從而耐磨損性提高，但如果b增大超過(guò)0. 1，則晶格 變形形成的壓縮應(yīng)力增大，從而容易產(chǎn)生覆蓋膜的剝離。形成于本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的表面上的覆蓋膜即使是單層的覆蓋 膜也具有提高工具壽命的效果，但是，涂覆組成不同的2種以上覆蓋膜的多層膜因?yàn)槠涮?高壽命的效果大，因而是更優(yōu)選的。例如，作為內(nèi)層，在基材正上方涂覆用于提高附著力的 TiN或TiCN，作為外層，為提高潤(rùn)滑作用、耐熔敷性、耐氧化性而涂覆CrN、CrSiN、TiBN、含有 金屬的DLC、AlCrBN, AlCrN或TiSiN。此外，也能夠涂覆以1 30nm的層疊周期涂覆組成 不同的2種以上的薄膜而形成的交替層疊膜的覆蓋膜。交替層疊膜的覆蓋膜具有覆蓋膜硬 度高、耐磨損性高、通過(guò)抑制切削加工時(shí)覆蓋膜中發(fā)生的裂紋的傳播來(lái)抑制覆蓋膜的剝離 或脫落的效果。本發(fā)明的覆蓋膜的平均膜厚優(yōu)選為1 6 μ m，更優(yōu)選為2 5 μ m。如果平均膜厚 在1 μ m以上，則提高耐磨損性的效果顯著，如果加厚超過(guò)6 μ m,則因覆蓋膜的殘余應(yīng)力的 影響而可以看到附著力下降的傾向。本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具例如可按以下的方法制造。在利用金剛石砂輪 對(duì)立方晶氮化硼燒結(jié)體工具進(jìn)行磨削加工時(shí)，對(duì)刀尖的后隙面、倒棱珩磨面、前傾面的各部 位進(jìn)行加工。然后，在后隙面與倒棱珩磨面之間設(shè)定規(guī)定的曲率半徑R的圓角珩磨面。作 為圓角珩磨面的加工方法的一個(gè)例子，可列舉出利用磨石、噴砂、旋轉(zhuǎn)刷子的加工等機(jī)械 處理、放電加工等電處理、以及將它們組合的處理。接著，為了使圓角珩磨面和倒棱珩磨面的立方晶氮化硼的表面組成最優(yōu)化，使用 具備離子刻蝕電極及成膜裝置的真空裝置。作為離子刻蝕電極，可列舉出采用熱燈絲的三極直流濺射法等。作為成膜裝置，可列舉出電弧離子鍍裝置、磁控濺射裝置等。在采用稀有氣體元素的離子刻蝕中，通過(guò)對(duì)基材外加負(fù)的電壓(偏壓)吸引離子 化的稀有氣體元素使其與基材碰撞，從而能夠進(jìn)行表面物質(zhì)的除去。因?yàn)殡y以除去比結(jié)合 相更硬的立方晶氮化硼，所以立方晶氮化硼燒結(jié)體的表面與內(nèi)部相比，立方晶氮化硼的比 例增高。圖8及圖9中分別示出了 Ar離子刻蝕處理后及Ar離子刻蝕 處理前的立方晶氮化 硼燒結(jié)體的表面組織SEM照片。粒狀的黒色部分為立方晶氮化硼，立方晶氮化硼周圍的灰 白色的部分為結(jié)合相。通過(guò)進(jìn)行利用稀有氣體的離子刻蝕處理，可優(yōu)先除去結(jié)合相，因而能 夠確認(rèn)在立方晶氮化硼燒結(jié)體的表面，立方晶氮化硼的比例增加。此外，在離子刻蝕時(shí)，于 刀尖即圓角珩磨面，電荷密度增高，濺射效率比其它部位高，但在通常的條件下，由于圓角 珩磨面和倒棱珩磨面的離子刻蝕的濺射效率之差并不充分而不能得到本發(fā)明產(chǎn)品。于是， 作為得到本發(fā)明產(chǎn)品的步驟，首先對(duì)圓角珩磨面和倒棱珩磨面平滑地涂覆覆蓋膜(成膜條 件1)。這里通過(guò)將偏壓抑制在15 18V的低電壓，能以刀尖的圓角珩磨面不會(huì)太厚的方式 進(jìn)行涂覆。作為覆蓋膜，可列舉金屬膜、氮化物膜、碳化物膜等，但沒(méi)有特別的限制，如果考 慮在其后通過(guò)利用稀有氣體的離子刻蝕來(lái)除去覆蓋膜，則優(yōu)選通過(guò)離子刻蝕容易除去的金 屬膜。接著將平滑地涂覆的覆蓋膜除去，但這里如果在1200 2000V的高偏壓條件(離 子刻蝕條件1)下短時(shí)間進(jìn)行利用稀有氣體元素的濺射，則可優(yōu)先將立方晶氮化硼燒結(jié)體 的刀尖附近除去。然后通過(guò)在偏壓為50V 180V的條件(離子刻蝕條件2)下對(duì)圓角珩磨 面和倒棱珩磨面進(jìn)行處理，便能夠通過(guò)前面的高偏壓處理使圓角珩磨面的立方晶氮化硼燒 結(jié)體先露出，能夠有選擇性地刻蝕圓角珩磨面的立方晶氮化硼燒結(jié)體。而且如果繼續(xù)進(jìn)行 處理，則還可將倒棱珩磨面的覆蓋膜除去，可對(duì)整個(gè)與切削相關(guān)的部分進(jìn)行處理。通過(guò)根據(jù) 需要重復(fù)進(jìn)行以上的成膜條件1 —離子刻蝕條件1 —離子刻蝕條件2的工序，便能夠得到 本發(fā)明產(chǎn)品。重要的是根據(jù)各真空處理裝置、工具形狀、工具的保持夾具形狀、工具的基材 組成、裝置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、在真空裝置中的工具填充率等各種要因，調(diào)整成膜、離子刻蝕的各參 數(shù)、處理時(shí)間等。本發(fā)明的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具即使在高負(fù)荷切削條件、高效率切削條件下也 難以發(fā)生缺損，因而能夠產(chǎn)生可穩(wěn)定地進(jìn)行加工、實(shí)現(xiàn)工具壽命的長(zhǎng)壽命化的效果。


圖1是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的立體圖。圖2是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的A-A’線剖視圖。圖3是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的A-A’線剖面放大圖。圖4是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的倒棱珩磨面的剖面放大圖。圖5是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的圓角珩磨面的剖面放大圖。圖6是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的立體圖。圖7是本發(fā)明立方晶氮化硼燒結(jié)體工具虛線部(圖6)的放大圖。圖8是Ar離子刻蝕處理后的基材的表面組織SEM照片。圖9是Ar離子刻蝕處理前的基材的表面組織SEM照片。符號(hào)說(shuō)明
1立方晶氮化硼燒結(jié)體工具2超硬合金基體金屬3前傾面4后隙面5倒棱珩磨面6圓角珩磨面7立方晶氮化硼8結(jié)合相9立方晶氮化硼燒結(jié)體的斷面曲線
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1采用平均粒徑1. 0 μ m的立方晶氮化硼粉末，通過(guò)在壓力為5. 5GPa、溫度為1773K 的條件下，對(duì)配合組成為75體積％ cBN-5體積％ A1-10體積％ Al2O3-IO體積％ Ti (C, N)的 混合粉末進(jìn)行超高溫高壓燒結(jié)，便得到立方晶氮化硼燒結(jié)體。將得到的立方晶氮化硼燒結(jié) 體作為基材1。準(zhǔn)備ISO標(biāo)準(zhǔn)CNGA120408形狀的超硬合金基體金屬，將基材1釬焊在超硬合金基 體金屬的成為刀尖的角部上。用270#的金剛石砂輪對(duì)該釬焊的工具的前傾面(上下面)、 后隙面(外周面)進(jìn)行磨削加工，接著，在前傾面和后隙面形成的棱線部上通過(guò)400#的金 剛石砂輪形成倒棱珩磨寬T為0.10mm、倒棱珩磨角度為θ-25°的倒棱珩磨面。進(jìn)而將旋 轉(zhuǎn)刷子推壓碰到工具刀尖部，對(duì)由后隙面和倒棱珩磨面形成的棱線部進(jìn)行圓角珩磨加工。 此時(shí)，一邊調(diào)整加工時(shí)間一邊用輪廓測(cè)量?jī)x(contracer)測(cè)定，進(jìn)行圓角珩磨加工從而達(dá) 到表1所示的曲率半徑R。在圓角珩磨加工后，用乙醇及丙酮將工具洗凈，然后進(jìn)行真空干 燥處理。采用具備磁控濺射裝置及使用Φ Imm的鎢絲作為熱燈絲的離子刻蝕裝置的真空裝 置，對(duì)立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的基材1進(jìn)行表1所示的表面處理，從而得到發(fā)明品1 15 及比較品1 6的切削工具。此外，基材的表面處理是對(duì)基材進(jìn)行金屬膜的涂覆或離子刻 蝕(以下稱為“IE”)的處理，具體的表面處理?xiàng)l件如表2、3所示。表 1圓角珩磨曲率半徑
試樣No. 基材 閑用"Umra^t1 表面處理 ___R(pm)__
比較品ι__mm__30__條件ι
比較品2____30__條件2
發(fā)明品1__mi__30__條件3 發(fā)明品2__mm__30__條件4
發(fā)明品3__mm__30__條件5
發(fā)明品4__mm.__30__條件6
發(fā)明品5__mm__30__條件7
發(fā)明品6__mm__30__條件8
發(fā)明品7__mm__30__條件9
發(fā)明品8__mm__30__條件 ο
發(fā)明品9__mm__30__條件H
發(fā)明品 ο__mm__30__條件12
發(fā)明品11__基材1__30__條件13
發(fā)明品12__mm__30__條件14
比較品3__mm___3o__條件15
比較品4__基材1__30__條件16
比較品5__mm__4__條件17
發(fā)明品13__mm__ ο__條件17
發(fā)明品14____25__條件17
發(fā)明品15____50__條件17
~~比較品6基材165條件17表權(quán)利要求
一種立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其由立方晶氮化硼、結(jié)合相和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述立方晶氮化硼燒結(jié)體工具的特征在于具備后隙面、前傾面、倒棱珩磨面、形成于后隙面和倒棱珩磨面交叉的棱線上的圓角珩磨面，圓角珩磨面的形狀的曲率半徑R為10～50μm的范圍；設(shè)定立方晶氮化硼的平均粒徑的5倍以上為基準(zhǔn)長(zhǎng)度S，倒棱珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CC，倒棱珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CB，LCC與LCB之比為PC(PC＝LCC/LCB)，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RC，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RB，LRC與LRB之比為PR(PR＝LRC/LRB)，則PR與PC之比(PR/PC)為1.2≤PR/PC≤8.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，含有40 90體積％的立方 晶氮化硼，剩余部分為結(jié)合相及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，立方晶氮化硼具有 0. 30 6. 0 μ m的平均粒徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，結(jié)合相為選自 元素周期表4a、5a、6a族元素、Al、Si、Mg、Co、Ni的金屬、氮化物、碳化物、硼化物、氧化物及 它們的互固溶體之中的至少1種。
5.一種涂覆的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其在權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的立方晶 氮化硼燒結(jié)體工具的表面上涂覆有覆蓋膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂覆的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，覆蓋膜由選自元素 周期表4a、5a、6a族元素、Al、Si、B、Y、Mn的氮化物、碳化物、氧化物及它們的互固溶體之中 的至少1種形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的涂覆的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，覆蓋膜為立方晶結(jié)晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的涂覆的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，覆蓋膜 由選自含有Ti和Al的氮化物、碳化物、氧化物及它們的互固溶體之中的至少1種形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的涂覆的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其中，覆蓋 膜的組成為(Tia^b)AlaMb) (X)；式中，M表示選自Y、Cr、Si、&、Nb Mn、W、Hf、V、B之中的至 少1種元素，X表示選自C、N、0之中的至少1種元素，a表示Al相對(duì)于Ti、Al、M合計(jì)的原 子比，b表示M相對(duì)于Ti、Al、M合計(jì)的原子比，并且0. 1彡a彡0. 7,0. 002彡b彡0. 1。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)壽命的立方晶氮化硼燒結(jié)體工具，其即使在高負(fù)荷切削條件、高效率切削條件下，也能不發(fā)生缺損而進(jìn)行穩(wěn)定的加工。如果設(shè)定立方晶氮化硼的平均粒徑的5倍以上為基準(zhǔn)長(zhǎng)度S，倒棱珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CC，倒棱珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)CB，LCC與LCB之比為PC(PC＝LCC/LCB)，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的立方晶氮化硼的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RC，圓角珩磨面的基準(zhǔn)長(zhǎng)度S中所含的結(jié)合相的斷面曲線的長(zhǎng)度的合計(jì)為L(zhǎng)RB，LRC與LRB之比為PR(PR＝LRC/LRB)，則PR與PC之比(PR/PC)為1.2≤PR/PC≤8.0。
文檔編號(hào)C04B41/89GK101970156SQ200980109070
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者大友克久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社圖格萊