[发明专利]表面包覆立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削工具(以下，称之为包覆cBN基烧结工具)，其对合金工具钢或轴承钢的淬火材料等高硬度材料进行高速断续切削加工时，硬质包覆层也具有优异的耐熔敷性、耐崩刀性、耐磨性，经长期使用也能够发挥稳定的切削性能的，在由立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成的切削工具基体的表面形成硬质包覆层。

背景技术

通常的包覆cBN基烧结工具公知有如下工具：在各种钢或铸铁等被切削材料的车削加工中装卸自由地安装于车刀的前端部而使用的刀片，或装卸自由地安装所述刀片而与在面削加工或槽加工以及台肩加工等中使用的整体式的立铣刀同样进行切削加工的刀片式或立铣刀等。

并且，作为包覆cBN基烧结工具，例如如专利文献1所示，公知有如下包覆cBN基烧结工具，即在由立方晶氮化硼基超高压烧结材料(以下称之为cBN基烧结材料)构成的工具主体的表面上蒸镀形成TiN层、Ti与Al的复合氮化物(以下由TiAlN表示)层等的表面包覆层，并且公知将这些使用于各种钢或铸铁等的切削加工中。

而且，在这些包覆cBN基烧结工具中，为了提高其切削性能进一步进行各种改良。

例如在专利文献2中公知有如下技术：在工具基体的前刀面与后刀面之间形成具备珩磨面的刀刃的同时，在关于这些前刀面、珩磨面、后刀面形成有硬质包覆层的包覆cBN基烧结工具中，将上述珩磨面上的上述硬质包覆层的层厚设为小于该珩磨面与上述前刀面或者后刀面的至少任一方的棱线部中其他珩磨面上的部分，由此防止包覆cBN基烧结工具的硬质膜的剥离，且提高其耐磨性。

专利文献1：日本专利公开2008-302438号公报

专利文献2：日本专利公开2004-17174号公报

近年来切削加工装置的FA化非常显著，另一方面对切削加工强烈要求省力化、节能化、以及低成本化，随之切削加工除了要求一般的切削条件之外，还存在要求更高速条件下的切削加工的倾向，但上述以往的cBN基烧结工具中，将各种钢或铸铁在一般条件下进行切削加工时不会产生特别的问题，但将这些在合金工具钢或轴承钢的淬火材料等的高硬度材料的高速断续切削中使用时具有如下现状，即由于通过刀刃部中产生的高热被切削材料及切屑被高温加热，所以尤其在刀刃的棱线部中容易产生与被切削材料的熔敷，并且对刀刃断续作用冲击性的高负荷，所以在刀刃的刀尖产生边界异常损伤，在比较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明者们从如上述的观点考虑，为了开发在合金工具钢或者轴承钢的淬火材料等的高硬度材料的高速断续切削加工中硬质包覆层具备优异的耐熔敷性的同时发挥优异的耐崩刀性、耐磨性的包覆cBN基烧结工具，从硬质包覆层的材质和结构两方面进行研究的结果，得到了如下见解。

首先，从硬质包覆层的材质方面来说，如所述专利文献1中也表示，如下构成：

(甲)将硬质包覆层的下部层设为TiAlN层构成，所述TiAlN层以如下组合式表示时，具有X为0.3～0.6(其中，为原子比)的0.5～4μm的平均层厚，

组合式：(Ti_1-XAl_X)N

(乙)将硬质包覆层的上部层设为由各自一层平均层厚为0.03～0.3μm的薄层A与薄层B的交替叠层结构，并且，

由TiAlN层构成薄层A，所述TiAlN层以如下组合式表示时，X为0.3～0.6(其中，为原子比)，

组合式：(Ti_1-XAl_X)N

并且由TiN层构成薄层B时，

在合金工具钢或轴承钢的淬火材料等的高硬度材料的高速切削加工中，能够一定程度防止边界异常损伤和缺损的产生。

但是，对刀刃断续作用冲击性的高负荷的高速断续切削加工中，用所述专利文献1公开的包覆cBN基烧结工具无法充分满足防止边界异常损伤和缺损的产生。

因此，本发明者们从包覆层的结构之类的观点进一步进行研究，结果发现了如下内容：在所述专利文献1所示的由交替叠层结构构成的上部层结构中，将珩磨面与后刀面的棱线部以外区域的最外层由与薄层A相同组成的TiAlN层构成的同时，将其层厚设为0.1～0.8μm，另一方面，在珩磨面与后刀面的棱线部中，通过露出形成薄层A(TiAlN层)与薄层B(TiN层)的交替叠层截面，可以进一步谋求耐熔敷性的提高的同时，获得耐崩刀性、耐磨性优异的包覆cBN基烧结工具。

该发明是基于上述见解而完成的，具有如下特征：