[发明专利]立方晶氮化硼基超高压烧结材料制表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种立方晶氮化硼（以下，称为cBN）基超高压烧结材料制表面包覆切削工具（以下，称为cBN包覆工具），该切削工具的硬质包覆层在碳钢、合金钢等的切削加工中具备优异的耐龟裂性，且在长期使用中发挥优异的切削性能。

背景技术

通常，cBN包覆工具中已知有如下工具：在各种钢和铸铁等工件的车削加工中装卸自如地安装在车刀前端部而使用的可转位刀片；及装卸自如地安装所述可转位刀片而与使用于端面切削加工或槽加工以及台肩加工等的实心式立铣刀相同地进行切削加工的可转位立铣刀等。

并且，作为cBN包覆工具，已知有在由各种立方晶氮化硼基超高压烧结材料（以下，称为cBN基烧结材料）构成的工具主体的表面蒸镀形成TiN层、Ti和Al的复合氮化物（（Ti，Al）N）层等表面包覆层而成的cBN包覆工具，还已知这些工具用于例如各种钢和铸铁等的切削加工。

并且，在cBN包覆工具中，为了实现耐缺损性等切削性能的改善提出有各种建议。

例如，专利文献1中，以提供一种高温时抗氧化性优异，并且韧性优异且具有不产生被膜的层间剥离的被膜的表面包覆切削工具为目的，提出有如下建议，即在工具基体表面包括通过CVD法形成的第1被膜和通过PVD法形成的第2被膜，且通过在第1被膜实施使用金属陶瓷颗粒的喷砂处理（例如，压力：0.01～0.5MPa、投射距离：0.5～200mm、细粉浓度：5～40vol%、粒径：10～250μm）来赋予压缩残余应力σ1，且对第2被膜赋予具有σ1＜σ2的关系的压缩残余应力σ2。

例如，在专利文献2中，为了对cBN包覆工具赋予优异的耐崩刀性，提出有如下建议，即对工具基体进行氧化铝颗粒的喷砂处理（例如，压力：0.06～0.12MPa、喷射时间：12～60sec）而将cBN包覆工具的工具基体与硬质包覆层的界面的工具基体及硬质包覆层的残余应力值分别设为-2GPa以下的残余应力，并且将两者的残余应力之差设为0.5GPa以下，另外，硬质包覆层中的残余应力的值形成朝向硬质包覆层的表面以绝对值逐渐变小的残余应力分布。

例如，专利文献3中，为了提高cBN包覆工具的硬质包覆层在高硬度刚的高速切削加工中的耐剥离性，提出有如下建议，即将cBN含量为50～85容量%的cBN基烧结材料作为工具基体，包覆形成由下部层与上部层构成的硬质包覆层，且下部层设为满足组成式：（Ti_1-XAl_X）N（X以原子比计为0.30～0.60）的Ti和Al的复合氮化物层，另一方面，上部层由满足组成式：（Ti_1-XAl_X）N的薄层A和Ti氮化物（TiN）层构成的薄层B的交替层叠结构构成，并且，通过对皮膜表面实施喷砂处理（例如，压力：0.1～0.15MPa、喷射时间：2～5sec、重复次数：5～10次、入射角：相对于前刀面40～50°、氧化铝颗粒粒径：220～1500号、浆料浓度：15～60wt%）而将表面粗糙度、残余应力及纳米压痕硬度设为预定的值。

另外，例如，专利文献4中，为了维持在基材表面粘附形成TiAlN硬质皮膜的表面包覆切削工具的耐缺损性，并且提高耐磨损性，提出有在表面包覆切削工具的切削刃粘附形成如下TiAlN硬质皮膜的建议，即在X射线衍射图案中归属于（200）面的峰值的峰值强度I（200）与归属于（111）面的峰值的峰值强度I（111）的比I（200）/I（111）＜2.0，并且，归属于所述（111）面的峰值的半峰宽B（111）为0.4°～0.6°。

专利文献1：日本专利公开2006-192544号公报

专利文献2：日本专利公开2011-83865号公报

专利文献3：日本专利公开2012-96304号公报

专利文献4：日本专利公开2006-281363号公报

近年来切削加工装置的高性能化显著，另一方面，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，相应地，将在更加严格的切削条件下进行切削加工。

上述以往的包覆工具中，能够实现一定程度的耐崩刀性、耐缺损性及耐磨损性的改善，但现状是当将此使用于碳钢、合金钢等更加严格的切削加工中时，容易因龟裂的产生而产生崩刀、缺损，以此为因在比较短的时间内达到使用寿命。

发明内容