[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

该发明涉及一种在碳钢、合金钢等的切削加工中硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性、耐磨性的表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)。

本申请基于2012年3月5日在日本申请的专利申请2012-047926号、及2013年3月1日在日本申请的专利申请2013-40331主张优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

通常，包覆工具有在各种钢和铸铁等工件的车削加工和平面铣削加工中装卸自如地安装于车刀的顶端部而使用的可转位刀片、用于上述工件的钻孔切削加工等的钻头、及用于上述工件的端面切削加工和槽加工、台阶加工等的整体式立铣刀等，并且已知有装卸自如地安装有上述可转位刀片并与上述整体式立铣刀同样地进行切削加工的可转位立铣刀工具等。

例如，如专利文献1所示，作为包覆工具已知有在碳化钨(以下由WC表示)基硬质合金构成的基体(以下称为工具基体)的表面蒸镀形成Al与Cr的复合氮化物[以下由(Al，Cr)N表示]层构成的硬质包覆层而成的包覆工具，在这种以往的包覆工具中，构成硬质包覆层的上述(Al，Cr)N层具有优异的高温硬度、耐热性、高温强度、高温耐氧化性等，因此发挥优异的切削性能。

而且，例如，如图1A及图1B所示，还已知能够通过如下方法制造上述以往的包覆工具：在作为物理蒸镀装置的一种的电弧离子镀装置中装入上述工具基体，以利用加热器将工具基体加热至500℃的温度的状态，在阳极电极与固定有规定组成的Al-Cr合金的阴极电极之间，在电流：90A的条件下产生电弧放电，同时在装置内导入作为反应气体的氮气来设为2Pa的反应气氛，另一方面，在上述工具基体上，在施加-100V的偏置电压的条件下，上述工具基体的表面蒸镀形成上述(Al，Cr)N层。

然而，在包覆工具中，为了试图改善其切削性能尤其是耐崩刀性、耐磨性等，对硬质包覆层的组织结构提出了各种方案。

例如，在专利文献2中，作为抑制前刀面处的包覆层的缺损来提高耐缺损性且提高后刀面处的耐磨性的包覆工具，记载有如下包覆工具(立铣刀)：由柱状晶体构成包覆层，前刀面处的包覆层厚比后刀面处的包覆层厚薄，且由包覆层表面侧的上层区域的平均晶体宽度大于包覆层基体侧的下层区域的平均晶体宽度的2个层区域构成，并且，上层区域的厚度相对于前刀面处的包覆层厚的比率小于上层区域的厚度相对于后刀面处的包覆层厚的比率，前刀面处的柱状晶体的平均晶体宽度小于后刀面处的柱状晶体的平均晶体宽度。

并且，例如，在专利文献3中，作为具备兼顾耐磨性和韧性并且与基材的粘附性也优异的被膜的包覆工具，记载有如下包覆工具：在基材上形成的被膜包含第1被膜层，该第1被膜层包含微细组织区域和粗大组织区域，就该微细组织区域而言，构成该微细组织区域的化合物的平均晶体粒径为10～200nm，且占据从该第1被膜层的表面侧起至相对于该第1被膜层的整体厚度为50％以上厚度的范围而存在，并且，具有作为-4GPa以上-2GPa以下范围的应力的平均压缩应力，该第1被膜层在其厚度方向上具有应力分布，在该应力分布中具有两个以上的极大值或极小值，这些极大值或极小值具有位于厚度方向表面侧的被膜那么高的压缩应力。

专利文献1：日本专利第3969230号说明书(B)

专利文献2：日本专利公开2008-296290号公报(A)

专利文献3：日本专利公开2011-67883号公报(A)

近几年切削装置的高性能化日益显著，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非常强烈，随之，在进一步苛刻的切削条件下进行切削加工。

在上述以往的包覆工具的现状如下：虽然能改善一定程度的耐崩刀性、耐缺损性、耐磨性，但当将其用于碳钢、合金钢等进一步苛刻的切削加工时，容易产生崩刀，或者磨损损失加大，以此为原因，在较短时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等为了提供在碳钢、合金钢等的切削加工中耐崩刀性以及耐磨性也优异且在长期使用中发挥优异的切削性能的包覆工具而对硬质包覆层的结晶组织结构进行了深入研究的结果，得到以下见解。