[发明专利]耐异常损伤性和耐磨损性优异的表面包覆切削工具

说明书

本发明提供即使在用于要求高负荷切削条件的高硬度钢的高速切削加工时也难以产生崩刀、缺损和剥离，长期发挥优异的耐磨损性的表面包覆切削工具。表面包覆切削工具，在由cBN烧结体构成的工具基体上包覆有平均总层厚为1.5～4.0μm的下部层A和上部层B，下部层A由Ti_1‑aAl_aN(以原子比计为0.3≤a≤0.7)构成，上部层B由Ti_1‑x‑yAl_xSi_yN(以原子比计为0.3≤x≤0.7、0.01≤y≤0.1)构成，将表面包覆切削工具的后刀面的下部层A的残余应力设为σ_A(GPa)且将硬质包覆层整体的总残余应力设为σ_T(GPa)时，均满足σ_A＜σ_T、‑7.0≤σ_A≤‑1.0、‑4.0≤σ_T≤‑0.5、|σ_A‑σ_T|＜4.0，进一步优选的是，将下部层A的平均层厚设为t_A且将上部层B的平均层厚设为t_B时，满足4≤t_B/t_A≤9，下部层A的晶粒的平均粒径为0.1μm以下。

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)，该表面包覆切削工具由于硬质包覆层具备优异的耐异常损伤性和耐磨损性，从而即使在用于淬火钢等高硬度钢的高速切削加工时也难以产生崩刀、缺损，长期示出优异的切削性能。

背景技术

一般而言，包覆工具有：在各种钢或铸铁等工件的旋削加工或平削加工中装卸自如地安装于车刀的前端部而使用的刀片；用于工件的开孔切削加工等中的钻头或微型钻；以及用于工件的面削加工、沟槽加工或台阶加工等中的整体式立铣刀等，并且，已知有装卸自如地安装刀片并与整体式立铣刀同样地进行切削加工的刀片式立铣刀等。

本发明涉及一种以立方晶氮化硼(以下，用cBN表示)为主成分且将其在超高压、高温下烧结成型而形成的cBN烧结体切削工具，特别涉及一种即使在由合金钢、轴承钢等的淬火钢构成的高硬度钢的高速连续切削加工、高速断续切削加工中也能够抑制崩刀和缺损的产生，并且在长期使用中可维持优异的切削性能的cBN烧结体切削工具。

以往，作为高硬度钢的切削工具，已知有以cBN烧结体为工具基体的cBN烧结体切削工具等，以提高工具寿命为目的而提出了各种方案。

例如，在专利文献1中提出了一种包覆工具，该包覆工具在硬质合金、金属陶瓷、cBN烧结体等的工具基体上形成有被膜的包覆工具中，在被膜的厚度方向形成压缩应力的强度分布，该强度分布在上述被膜的表面形成最小的压缩应力的同时使压缩应力从上述被膜的表面至位于上述被膜的表面与上述被膜的底面之间的中间点连续地增加，在中间点形成极大点，使压缩应力从中间点至上述被膜的底面为规定的值，从而兼顾切削工具的韧性与耐磨损性，尤其提高耐崩刀性。

另外，在专利文献2中提出了一种包覆工具，该包覆工具在由cBN烧结体构成的工具基体表面蒸镀形成有硬质包覆层，工具基体与硬质包覆层的界面的工具基体和硬质包覆层的残余应力值分别为-2GPa以下的残余应力，且两者的残余应力之差为0.5GPa以下，优选地，控制硬质包覆层的残余应力差以使硬质包覆层中的残余应力的值形成趋向硬质包覆层的表面绝对值逐渐减小的残余应力分布，从而即使长时间进行断续切削时也发挥优异的耐崩刀性。

专利文献1：日本专利公开2006-35345号公报

专利文献2：日本专利公开2011-83865号公报

上述专利文献1中记载的现有包覆工具虽然在碳钢的连续切削、断续切削中发挥优异的耐缺损性和耐磨损性，但还说不上在用于高硬度钢的高速切削加工时耐缺损性和耐磨损性均为充分。

另外，在上述专利文献2中记载的现有包覆工具中，虽然在轴承钢、铬钢的高速断续切削加工中示出优异的耐缺损性，但关于耐磨损性仍说不上充分。