[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

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)，硬质包覆层由具有优异的耐熔敷性和优异的硬度的表面层构成，因此尤其在伴有高热发生的高速切削条件下进行各种Ti类合金或含有高Si的Al-Si类合金等硬质难切削材料的切削加工时，也可以抑制通过发生熔敷而产生的硬质包覆层的剥离，经长期使用而发挥优异的耐剥离性和耐磨性。

背景技术

包覆工具一般有在各种钢或铸铁等被切削材料的车削加工或平面铣削加工中装卸自如地安装于车刀的前端部上而使用的可转位刀片、使用于所述被切削材料的钻孔切削加工等的钻头或小型钻头、以及使用于所述被切削材料的面削加工或槽加工、台阶面加工等的实心式立铣刀等，并且，已知有装卸自如地安装所述可转位刀片且与所述实心式立铣刀相同地进行切削加工的一次性立铣刀工具等。

并且，作为包覆工具，已知有在由碳化钨(以下，用WC表示)基硬质合金或碳氮化钛(以下，用TiCN表示)基金属陶瓷构成的工具基体的表面形成由下述(a)～(c)构成的硬质包覆层的包覆工具(以下，称为以往包覆工具)，

(a)由具有0.8～5μm的平均层厚且满足结构式：(Al_1-XTi_X)N(其中以原子比计，X表示0.25～0.60)的(Al，Ti)N层构成的下部层；

(b)由具有0.1～0.5μm的平均层厚的ZrBN(硼氮化锆)层构成的粘附接合层；

(c)由具有0.8～5μm的平均层厚的ZrB₂(硼化锆)层构成的上部层，

并且，已知有该以往包覆工具在合金工具钢或轴承钢的淬火材料等高硬度钢的高速切削加工中发挥优异的耐磨性。

而且，还已知有上述以往包覆工具通过如下制造：在并设电弧离子镀装置和直流溅射装置的物理蒸镀装置中装入上述工具基体，首先，在由加热器加热装置内的状态下，在装置内导入氮气体作为反应气体，在电弧离子镀装置的阳极电极与设置具有规定组成的Ti-Al合金的阴极电极(蒸发源)之间发生电弧放电，从而对由上述(a)的(Al，Ti)N层构成的下部层进行成膜，其次，开始作为直流溅射装置的阴极电极(蒸发源)配置的ZrB₂烧结体的溅射；将装置内的气氛从氮气氛逐渐取代为Ar气氛，由此首先成膜ZrBN层作为上述(b)的粘附接合层；其次，对重叠于上述ZrBN层上且由上述(c)的ZrB₂层构成的上部层进行成膜。

并且，作为成膜硬质包覆层的手段，不仅有利用电弧离子镀、直流溅射的成膜，而且还提出有利用高输出脉冲溅射的成膜，例如，如专利文献2、3所示，还已知有通过在脉冲的瞬间外加电力在200W/cm²以上、脉冲的一个波长长度设为100μsec以下的条件下进行高输出脉冲溅射，从而能够以高成膜速度成膜(Al，M)₂O₃(其中，M为Mg、Zn、Mn、Fe等)或α-Al₂O₃。

专利文献1：日本专利公开平2006-1004号公报

专利文献2：国际公开第2008/148673号

专利文献3：国际公开第2009/010330号

近年来的切削加工装置的高性能化及自动化显著，一方面对切削加工的节省劳力化及节能化以及低成本化的要求强烈，随此，切削加工有高速化并且强烈要求不限定于被切削材料的种类的具有通用性的包覆工具的倾向，但是上述的以往包覆工具中，现状如下：将此用于合金工具钢或轴承钢的淬火材料等高硬度钢的高速切削加工时，发挥优异的耐磨性，但是将此尤其为了在高速切削条件下进行各种Ti类合金或含有高Si的Al-Si类合金等硬质难切削材料的切削加工而使用时，因切削时发生的极高的发热而容易产生熔敷，因此原因引起硬质包覆层的剥离，在较短的时间内达到使用寿命。

因此，本发明人等从如上述的观点出发，为了开发在上述的硬质难切削材料的高速切削加工中硬质层发挥优异的耐熔敷性、耐剥离性的包覆工具，进行深入研究的结果，得到如下见解。