[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质包覆层具备优异的耐磨性的表面包覆切削工具，更详细而言涉及一种即便用于碳钢、不锈钢、合金钢等高硬度钢的高速断续车削加工时也显示出长期优异的切削性能的表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)。

本申请主张基于2012年11月30日于日本申请的日本专利申请2012-262089号、2013年3月1日于日本申请的日本专利申请2013-40822号及2013年11月28日于日本申请的日本专利申请2013-245678号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

通常，作为包覆工具有在各种钢或铸铁等工件的车削加工或平面铣削加工中以拆卸自如地方式安装于刀具的前端部而使用的刀片、在工件的钻孔切削加工等中使用的钻头或小型钻头、以及在工件的端面切削加工或槽加工、台肩加工等中使用的实心式立铣刀等。并且，众所周知，作为包覆工具有以拆卸自如的方式安装刀片而与实心式立铣刀同样进行切削加工的刀片式立铣刀等。

以往，作为包覆工具之一，已知有通过设为如下结构而发挥优异的耐热性及循环疲劳强度的包覆工具，即具有包含通过CVD(化学蒸镀)成膜的多个层的硬质包覆层，外层由Ti_1-xAl_xN、Ti_1-xAl_xC和/或Ti_1-xAl_xCN(0.65≤x≤0.9，优选0.7≤x≤0.9)构成，外层具有100～1100MPa之间的压缩应力，优选具有400～800MPa之间的压缩应力，且TiCN层或Al₂O₃层配置于外层的下方(参考专利文献1)。

并且，作为包覆工具之一，已知有如下包覆工具，其具有工具基体、形成于工具基体上的耐磨层及形成于该耐磨层上的最表层，其中，所述耐磨层由第一元素的氮化物、碳氮化物、氮氧化物或碳氮氧化物构成并具有立方晶结晶结构，该第一元素为下列(1)～(3)中的任意一种，即

(1)为(Ti_xAl_y)，0.3≤x≤0.7、0.3≤y≤0.7、x+y＝1

(2)为(Ti_xAl_ySi_z)，0.3≤x≤0.7、0.3≤y≤0.7、0.05≤z≤0.2、x+y+z＝1

(3)为(Ti_xSi_z)，0.8≤x≤0.95、0.05≤z≤0.2、x+z＝1

所述最表层由第二元素即Al的氮化物、碳氮化物、氮氧化物或碳氮氧化物构成并具有六方晶的结晶结构，并满足以下条件(参考专利文献2)：

(a)耐磨层与最表层的总膜厚：0.5μm以上15.0μm以下；

(b)最表层的膜厚：0.1μm以上5.0μm以下。

并且，作为其他包覆工具，已知有如下包覆工具，其在由碳化钨基硬质合金烧结体构成的工具基体的表面蒸镀形成有由(Al，Ti)N构成的硬质包覆层，其中，硬质包覆层作为以由粒状晶(Al，Ti)N构成的薄层A和柱状晶(Al，Ti)N构成的薄层B交替叠层结构而构成，薄层A及薄层B分别具有0.05～2μm的层厚，而且粒状晶的晶体粒径为30nm以下，且柱状晶的晶体粒径为50～500nm，由此，在高硬度钢的高速断续切削加工中发挥优异的耐磨性(参考专利文献3)。

专利文献1：日本专利公表2011-513594号公报(A)

专利文献2：日本专利公开2005-271133号公报(A)

专利文献3：日本专利公开2011-224715号公报(A)

近年来切削加工装置的高性能化显著，另一方面对于切削加工的节省人力及节能以及低成本的要求越加强烈，随此，正在高速推进切削加工。例如，作为硬质包覆层，将蒸镀形成(Ti，Al)N层等的以往包覆工具用于钢或铸铁的通常条件下的切削中时没有特别的问题，但尤其将该以往包覆工具用于切削时伴随高热产生的碳钢、不锈钢、合金钢等高硬度钢的高速断续车削加工中时，不能说硬质包覆层的耐氧化性及耐缺损性够充分，硬质包覆层上有可能产生缺损、龟裂扩展、崩刀等。并且，作为硬质包覆层蒸镀形成(Ti，Al)系碳氮化物层的以往包覆工具在不锈钢、合金钢等的高速断续车削加工中无法满足耐磨性。因此，现如今不论何种以往包覆工具均在较短的时间内达到使用寿命。

发明内容