CN108430681B - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

该切削工具设置有：刀柄；接合部；以及切削部，切削部借助于接合部被附接至刀柄。切削部包括芯部和表面部分。表面部分围绕切削部的中心轴线布置，且覆盖芯部的外周表面。表面部分包括切削刃。切削刃形成围绕中心轴线以螺旋形状形成在表面部分的外周表面上。表面部分是复合烧结主体，包括：硬质相，其由多个金刚石颗粒和多个立方氮化硼颗粒形成；以及粘结相，其形成剩余部分。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及一种切削工具。
背景技术
作为具有由烧结金刚石颗粒或烧结立方氮化硼(cBN)颗粒制成的切削刃的切削工具，例如，已知在日本专利公开No.2000-263328 (专利文献1)中公开的铰刀和在日本专利公开No.3-10707(专利文献2)中公开的切削工具。
专利文献1中公开的铰刀包括刀柄、径向刀刃部分和切削刃主体。径向刀刃部分从刀柄中延伸出来。刀柄和径向刀刃部分由硬质合金或钢制成。切削刃主体接合至径向刀刃部分的顶端。切削刃主体由烧结金刚石或立方氮化硼颗粒制成。在径向刀刃部分和切削刃主体的外周上形成有刀槽和容屑槽。刀槽和容屑槽围绕中心轴线螺旋地形成。每个容屑槽位于相邻的刀槽之间。
专利文献2中公开的切削工具包括工具主体和切削刃刀具。切削刃刀具被固定至工具主体。切削刃刀具由烧结金刚石颗粒、烧结的高压相氮化硼颗粒或它们的烧结混合物制成。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开No.2000-263328
专利文献2：日本专利公开No.3-10707
发明内容
根据本发明的切削工具包括：刀柄；接合部；切削部，切削部借助于接合部被附接至所述刀柄。切削部包括芯部和表面部分。表面部分围绕切削部的中心轴线布置，以覆盖芯部的外周表面。表面部分包括切削刃。切削刃布置在表面部分的外周表面上并围绕中心轴线形成为螺旋形状。表面部分是复合烧结材料，复合烧结材料包括：硬质相，其由多个金刚石颗粒和多个立方氮化硼颗粒形成；以及粘结相，其形成剩余部分。
附图说明
图1是根据实施例1的切削工具的侧视图。
图2是根据实施例1的切削工具的透视图。
图3是沿着图1中的线III-III所截取的纵截面图。
图4是根据实施例1的变型例1的切削工具的切削部的纵截面图。
图5是根据实施例1的变型例2的切削工具的切削部的纵截面图。
图6是示出了制作根据实施例1的切削工具的方法的流程图。
具体实施方式
[本发明中的切削工具要解决的问题]
通常，镍(Ni)基耐热合金等被认为是难切削材料。为了高效率地铣削难切削材料，切削工具需要具有耐磨性、抗断裂性和耐热性。
如上所述，专利文献1中公开的铰刀的切削刃主体由烧结金刚石颗粒或烧结立方氮化硼颗粒制成。虽然金刚石颗粒具有高硬度，但它们的耐热性有待提高(金刚石在600℃或更高的温度开始在空气中碳化从而硬度降低，并且在800℃或更高时开始燃烧)。虽然立方氮化硼颗粒具有高耐热性，但它们的硬度低于金刚石颗粒的硬度。因此，专利文献1中公开的铰刀需要提高耐磨性和抗断裂性。
专利文献2中公开的切削工具的切削刃刀具可以由金刚石颗粒和高压相氮化硼的烧结混合物形成。专利文献2中公开的切削工具的切削刃刀具需要通过钎焊来固定在工具主体上。因此，如果切削刃刀具附近的任何区域的温度因切削热而升高，则钎焊部分可能会熔化。因此，专利文献2中公开的切削工具需要提高耐热性。
考虑到如上所述的现有技术的问题而做出本发明。更具体地说，本发明中的切削工具为如下切削工具：即使当要切削的工件为难切削材料时，也能够确保切削工具的耐磨性、抗断裂性和耐热性。
[本公开内容的有利效果]
关于根据本发明的切削工具，即使当要切削的工件为难切削材料时，也可以确保切削工具的耐磨性、抗断裂性和耐热性。
[本发明的各个实施例的描述]
首先，依次描述本发明的各个方面。
(1)根据本发明的一个方面的切削工具包括：刀柄；接合部；切削部，其借助于接合部被附接至刀柄。切削部包括芯部和表面部分。表面部分围绕切削部的中心轴线布置，以覆盖芯部的外周表面。表面部分包括切削刃。切削刃布置在表面部分的外周表面上并围绕中心轴线形成为螺旋形状。表面部分是复合烧结材料，复合烧结材料包括：硬质相，其由多个金刚石颗粒和多个立方氮化硼颗粒形成；以及粘结相，其形成剩余部分。
关于上述第(1)项的切削工具，即使当要切削的工件为难切削材料时，也能够确保切削工具的耐磨性、抗断裂性和耐热性。
(2)关于上述第(1)项的切削工具，硬质相与复合烧结材料的体积比可以在0.6以上且0.99以下。
关于上述第(2)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(3)关于上述第(1)项的切削工具，立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比可以在0.1以上且0.4以下。
关于上述第(3)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(4)关于上述第(3)项的切削工具，立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比可以在0.2以上且0.4以下。
关于上述第(4)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(5)在上述第(1)项的切削工具中，金刚石颗粒可以具有在0.3μm 以上且5μm以下的D50，并且金刚石颗粒可以具有10μm以下的D90。在上述第(1)项的切削工具中，立方氮化硼颗粒可以具有在0.3μm以上且3μm以下的D50，并且立方氮化硼颗粒可以具有5μm以下的D90。
关于上述第(5)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(6)在上述第(5)项的切削工具中，金刚石颗粒可以具有在0.3μm 以上且2μm以下的D50，并且金刚石颗粒可以具有3μm以下的D90。在上述第(5)项的切削工具中，立方氮化硼颗粒可以具有在0.3μm以上且2μm以下的D50，并且立方氮化硼颗粒可以具有3μm以下的D90。
关于上述第(6)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(7)关于上述第(1)项的切削工具，粘结相可以包含钴。
关于上述第(7)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(8)关于上述第(1)项至第(7)项的切削工具，芯部可以由包含钴的硬质合金制成。钴与硬质合金的体积比可以在0.1以上且0.2以下。
关于上述第(8)项的切削工具，可以抑制由于表面部分与芯部之间的热膨胀系数之差造成的破损。
(9)在上述第(1)项至第(8)项的切削工具中，切削刃可以具有在35°以上且75°以下的螺旋角。
关于上述第(9)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(10)在上述第(9)项的切削工具中，螺旋角可以在45°以上且 70°以下。
关于上述第(10)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(11)在上述第(10)项的切削工具中，螺旋角可以在55°以上且65°以下。
关于上述第(11)项的切削工具，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
(12)上述第(1)项至第(11)项的切削工具还可以包括：附接部，其借助于接合部接合至切削部，并能拆卸地附接至刀柄。
[本发明的各个实施例的细节]
在以下描述中，将参考附图对本发明的实施例的细节进行描述。在附图中，相同或相应的部分由相同的附图标记表示。可以至少部分地组合下述实施例。
实施例1的切削工具的构造
下文是根据实施例1的切削工具的构造的描述。图1是根据实施例1的切削工具的侧视图。图2是根据实施例1的切削工具的透视图。如图1和2所示，根据实施例1的切削工具具有中心轴线A。
根据实施例1的切削工具包括刀柄1、切削部2和接合部3。根据实施例1的切削工具可以包括附接部4。根据实施例1的切削工具的刀柄1被附接至机床的主轴。切削部2借助于接合部3被附接至刀柄1，其中，接合部3被置于切削部与刀柄之间。如果根据实施例1的切削工具包括附接部4，则切削部2可以借助于附接部4被附接至刀柄1，其中，附接部4被置于切削部2与刀柄1之间。具体而言，切削部2 借助于接合部3接合至附接部4，并且附接部4可拆卸地附接至刀柄1，从而使切削部2附接至刀柄1。如果根据实施例1的切削工具不包括附接部4，则通过将接合部3接合至刀柄1来将切削部2附接至刀柄1。
刀柄1、切削部2和附接部4的各个轴线与中心轴线A重合。对于接合部3，使用包含一种铁系元素或两种以上的不同的铁系元素(例如钴(Co)、铁(Fe)和镍(Ni))的材料。对于附接部4，使用例如硬质合金或金属陶瓷。
图3是沿着图1中的线III-III所截取的纵截面图。虽然图3示出了附接部4，但根据实施例1的切削工具的切削部2可以如上所述那样借助于接合部3附接至刀柄1，而无需附接部4。如图3所示，切削部 2包括芯部21和表面部分22。芯部21具有柱状形状。优选的是，芯部21可以具有圆柱形状。芯部21包括外周表面21a和顶面21b。
芯部21由例如硬质合金制成。硬质合金是通过烧结粘结相和例如碳化钨(WC)等硬质相而制成的合金。对于硬质合金的粘结相，可以使用例如钴。然而，形成芯部21的材料不限于此。形成芯部21的材料可以例如为金属陶瓷。金属陶瓷是通过烧结粘结相和例如碳化钛 (TiC)、碳化钽(TaC)和碳化铌(NbC)等硬质相而制成的合金。
在芯部21由硬质合金制成的情况下，形成芯部21的钴与硬质合金的体积比在例如0.1以上且0.2以下。
在芯部21由硬质合金制成的情况下，以如下方式测量芯部21中的钴的体积比。首先，通过EDX(能量色散X射线光谱法)来识别芯部21的给定截面中的钴晶粒。接下来，测量截面中钴晶粒的面积比。然后，将测得的钴的面积比认为是形成芯部21的粘结相与硬质合金的体积比。
表面部分22围绕中心轴线A布置(即，围绕切削部2的中心轴线A布置)，从而覆盖芯部21的外周表面21a。表面部分22也可以被描述为布置在芯部21的外周表面21a上。芯部21和表面部分22彼此接合在一起。表面部分22具有筒状形状。优选的是，表面部分22 具有圆筒状形状。表面部分22可以覆盖芯部21的顶面21b。换句话说，表面部分22还可以布置在芯部21的顶面21b上。
表面部分22包括外周表面22a和顶面22b。顶面22b为例如平面。表面部分22包括切削刃22c。换句话说，切削刃22c与表面部分22成一体。切削刃22c布置在外周表面22a上。优选的是，布置在外周表面 22a上的切削刃22c具有围绕中心轴线A的螺旋形状。可以形成多个切削刃22c。切削刃22c不仅可以形成在表面部分22上，而且还可以形成在其他部分(芯部21、接合部3和附接部4中的至少一者)上。
切削刃22c具有螺旋角θ。螺旋角θ为在扭曲的切削刃22c与中心轴线A之间形成的角度。螺旋角θ例如在35°以上且75°以下。优选的是，螺旋角θ例如在45°以上且70°以下。特别优选的是，螺旋角θ例如在55°以上且65°以下。
表面部分22由复合烧结材料制成。更具体地说，表面部分22为包含多个金刚石颗粒、多个立方氮化硼颗粒和粘结相的烧结材料。在以下的描述中，金刚石颗粒和立方氮化硼颗粒可以统称为硬质相。粘结相形成复合烧结材料的剩余部分，即，复合烧结材料包含金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒，并且剩余部分为粘结相。复合烧结材料可包含不可避免的杂质。应注意的是，含有不可避免的杂质的复合烧结材料也是包含金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒和为粘结相的剩余部分的复合烧结材料的实例。
优选的是，复合烧结材料中的金刚石颗粒形成骨架结构。具体而言，复合烧结材料中的布置为彼此相邻的金刚石颗粒优选地至少部分地彼此粘结在一起。
所述粘结相可以包含钴。在粘结相包含钴的情况下，粘结相还可以包含例如镍、钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、铝(Al)等元素。
例如，粘结相还可以包含例如钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)，铌(Nb)、钽(Ta)、硅(Si)等元素。
硬质相与复合烧结材料的体积比优选地在0.6以上且0.99以下。
以下述方式测量硬质相与复合烧结材料的体积比。首先，在复合烧结材料的给定截面中，用EDX识别构成硬质相的晶粒。接下来，根据识别的结果，测量截面中硬质相的面积比。然后，将硬质相的测量出的面积比认为是硬质相与复合烧结材料的体积比。
优选的是，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.1以上且0.5以下。特别优选的是，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.2以上且0.4以下。
以下述方式测量复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比。首先，在复合烧结材料的给定截面中，用EDX识别构金刚石颗粒和立方氮化硼颗粒。接下来，测量截面中的硬质相的面积和立方氮化硼颗粒的面积中的每一个面积。然后，将截面中的立方氮化硼颗粒的面积除以硬质相的面积，并且将确定的商作为复合烧结材料中所包含的立方晶氮化硼颗粒与硬质相的体积比。
优选的是，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒具有0.3μm以上且5μm以下的D50。优选的是，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒具有10μm以下的D90。优选的是，复合烧结材料中的立方氮化硼颗粒具有在0.3μm以上且3μm以下的D50。复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒具有5μm以下的D90。
特别优选的是，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒具有在0.3μm以上且2μm以下的D50。特别优选的是，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒具有3μm以下的D90。特别优选的是，复合烧结材料中的立方氮化硼颗粒具有在0.3μm以上且2μm以下的D50。特别优选的是，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒具有3μm以下的D90。
在粒径小于特定值的晶粒的各体积的总和与粒径大于特定值的晶粒的各体积的总和相等的情况下，该值为D50。在粒径小于特定值的晶粒的各体积的总和为晶粒的总体积的90％的情况下，该值为D90。
以下述方式测量以上D50和D90。首先，在复合烧结材料的给定截面中，用EDX识别金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)。接下来，使用图像分析软件来计算每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的截面面积。随后，根据每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的截面面积计算金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的等效圆的直径。将每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的截面面积除以金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的截面的总面积，从而计算每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的面积比。将计算出的每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的截面面积的比值认为是金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的体积比，并且将计算出的等效圆的直径认为是每个金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的晶粒尺寸。使用这些数值来确定金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的D50和D90。
在硬质相与复合烧结材料的体积比、立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比、复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90以及复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90满足相应数值的以上指定范围的情况下，在复合烧结材料中形成金刚石颗粒的骨架结构。
图4是根据实施例1的变型例1的切削工具的切削部的纵截面图。如图4所示，表面部分22的顶面22b为弯曲表面。图5是根据实施例 1的变型例2的切削工具的切削部的纵截面图。如图5所示，表面部分 22具有孔22d。孔22d布置在表面部分22的顶面22b侧。孔22d具有例如锥形形状。孔22d可以为延伸通过表面部分22以到达芯部21的贯穿孔。虽然图4和图5示出了附接部4，但如上所述，根据实施例1 的变型例1和2的切削工具可以不具有附接部4，并且切削部2可以借助于接合部3附接至刀柄1。
制作实施例1的切削工具的方法
在下文中，将描述制作根据实施例1的切削工具的方法。图6是示出了制作根据实施例1的切削工具的方法的流程图。如图6所示，制作实施例1中的切削工具的方法包括烧结步骤S1、切削刃形成步骤 S2和组装步骤S3。
烧结步骤S1包括第一步骤S11、第二步骤S12和第三步骤S13。在第一步骤S11中，制备用于形成复合烧结材料的材料。具体而言，制备金刚石颗粒的粉末、立方氮化硼颗粒的粉末和形成粘结相的材料 (一种或多种)的粉末。代替使用形成粘结相的材料(一种或多种)的粉末，金刚石颗粒的粉末和立方氮化硼颗粒的粉末可以涂覆有形成粘结相的材料(一种或多种)。
在第二步骤S12中，将金刚石颗粒的粉末、立方氮化硼颗粒的粉末和形成粘结相的材料(一种或多种)的粉末混合在一起。对于混合，可以使用球磨机混合、珠磨机混合、行星式磨机混合、喷射式磨机混合等。在以下描述中，在第二步骤S12中混合在一起的金刚石颗粒的粉末、立方氮化硼颗粒的粉末和形成粘结相的材料(一种或多种)的粉末可以被称为粉末混合物。
在第三步骤S13中，进行烧结以产生复合烧结材料。在第三步骤 S13中，首先，将第二步骤S12中获得的粉末混合物置于模具中。在第三步骤S13中，其次，将芯部21按压到置于模具中的粉末混合物中，并且最后将置于模具中的粉末混合物加热并施加烧结压力。因此，制成形成表面部分22的复合烧结材料，并且芯部21和表面部分22也彼此接合在一起。
加热温度例如在1400℃以上且2000℃以下。优选的是，加热温度例如在1500℃以上且1800℃以下。烧结压力在4GPa以上且10GPa以下。优选的是，烧结压力在6GPa至以上且8GPa以下。烧结时间例如在15分钟以上且60分钟以下。
在切削刃形成步骤S2中，形成切削刃22c。通过对表面部分22 的外周表面22a抛光来形成切削刃22c。可以通过对表面部分22的外周表面22a进行激光处理来形成切削刃22c。因此，形成切削部2。
在组装步骤S3中，进行对根据实施例1的切削工具的组装。实施例1中切削工具的组装通过如下步骤完成：使在切削刃形成步骤S2中形成的切削部2借助于接合部3接合至附接部4，并将附接部4附接至刀柄1。可以借助于螺纹连接、销接或通过其他接合方式(压配合、钎焊等)将附接部4连接到刀柄1。这样，制作根据实施例1的切削工具的方法完成。
实施例1中的切削工具的有益效果
下文给出了根据实施例1的切削工具的有益效果的描述。关于根据实施例1的切削工具，切削刃22c与表面部分22成一体。换句话说，根据实施例1的切削工具的切削刃22c不借助于钎焊等附接。因此，在实施例1的切削工具中，切削刃22c的外周区域不会因切削热而熔化，因此，切削刃22c的外周区域不易发生破损。
在根据实施例1的切削工具中，包括切削刃22c的表面部分22由复合烧结材料形成。复合烧结材料中的硬质相由金刚石颗粒和立方氮化硼颗粒形成。因此，根据实施例1的切削工具的切削刃22c具有耐热性、耐磨性和抗断裂性。因此，关于根据实施例1的切削工具，即使当要切削的工件为难切削材料时，也能够确保切削工具的耐磨性、抗断裂性和耐热性。
在根据实施例1的切削工具中，在复合烧结材料中形成金刚石颗粒的骨架结构的情况下，阻碍了立方氮化硼颗粒中产生的裂纹扩展穿过复合烧结材料。因此，可以进一步提高切削工具的耐磨性和抗断裂性。
在根据实施例1的切削工具中，在芯部21由包含作为粘结相的钴的硬质合金制成并且钴与硬质合金的体积比在0.1以上且0.2以下的情况下，复合烧结材料与芯部21之间的热膨胀系数之差是小的。因此，在这种情况下，能够防止芯部21在芯部21与表面部分22之间发生剥离。
切削试验
为了进一步确认根据实施例1的切削工具的有益效果的细节，如下所述进行第一切削试验、第二切削试验和第三切削试验。
<第一切削试验>
用于第一切削试验的工件是
Figure GDA0002079921910000112
718，其是被认为是难切削材料的镍基耐热合金。对于第一切削试验，应用如下切削条件：包括 500mm/sec的切削速度V、0.05mm/齿的每齿进给量fz、0.5mm的切削宽度Ae和0.3mm的切削深度Ap。使用乳液型切削油(稀释倍数：20) 作为切削油。
表1示出了实例1至12中的各切削工具的复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒与立方氮化硼颗粒的体积比、作为粘结相的材料的类型以及切削刃22c的螺旋角θ。在表1中，示出了对实例1至12中的每个切削工具进行第一切削试验而得出的工具寿命。
根据在后刀面磨损宽度VB达到0.1mm时或切削刃22c发生断裂时的切削长度来评估工具寿命。
[表1]
Figure GDA0002079921910000111
如表1所示，实例1至8中的切削工具的工具寿命比实例9至12 中的切削工具的工具寿命长。实例1至4和实例6至8中的切削工具的工具寿命特别长。
在实例1至8中的切削工具中，硬质相与复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下，并且立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.1 以上且0.5以下。
在实例1至8中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50在0.3μm以上且5μm以下，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90在10μm以下。在实例1至8中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50在0.3μm以上且3μm以下，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在5μm以下。
在实例1至4和实例6至8中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下，并且复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90在3μm以下。在实例1至4和实例6 至8中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在3μm以下。
在实例9至12中的切削工具中，如同实例1至8中的切削工具，硬质相与复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下，并且立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.1以上且0.5以下。
然而，在实例9中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50不在0.3μm以上且5μm以下的范围内，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50不在0.3μm以上且3μm以下的范围内。
在实例10中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50不在0.3μm以上且5μm以下的范围内，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90不在10μm以下的范围内，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50不在0.3μm以上且3μm以下的范围内。
此外，在实例11中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50不在0.3μm以上且5μm以下的范围内，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50不在0.3μm以上且3μm以下的范围内，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90不在5μm以下的范围内。
在实例12中的切削工具中，与实例1至11中的切削工具相比，形成粘结相的材料不包含钴(粘结相由铝形成)。
从上述试验结果可以确认，通过满足以下条件进一步提高了切削工具的耐磨性和抗断裂性：复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50 在0.3μm以上且5μm以下；复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90 在10μm以下；复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50在 0.3μm以上且3μm以下；以及复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在5μm以下。
此外，从上述试验结果可以确认，通过满足以下条件进一步提高了切削工具的耐磨性和抗断裂性：复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下；复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90在3μm以下；复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的 D50在0.3μm以上且2μm以下；以及复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在3μm以下。
从上述试验结果还可以确认的是，通过满足复合烧结材料包含作为粘结相的钴的条件，进一步提高耐磨性和抗断裂性。
<第二切削试验>
用于第二切削试验的工件为第一切削试验中的
Figure GDA0002079921910000131
718。对于第二切削试验，应用如下切削条件：包括500mm/sec的切削速度V、 0.15mm/齿的每齿进给量fz、0.1mm的切削宽度Ae和0.3mm的切削深度Ap。使用乳液型切削油(稀释倍数：20)作为切削油。
表2示出了实例13至24中的各切削工具的复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒与立方氮化硼颗粒的体积比、作为粘结相的材料的类型以及切削刃22c的螺旋角θ。在表2中，示出了对实例13至24中的每个切削工具进行第二切削试验而得出的工具寿命。
也根据在后刀面磨损宽度VB达到0.1mm时或切削刃22c发生断裂时的切削长度来评估工具寿命。
[表2]
Figure GDA0002079921910000141
如表2所示，实例13至20中的切削工具的工具寿命比实例21至24中的切削工具的工具寿命长。实例13至16、18和19中的切削工具的工具寿命特别长。
在实例13至24中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下。在实例13至24中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90在3μm以下。在实例13至24中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在3μm以下。
在实例13至20中的切削工具中，硬质相与复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下，并且立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在 0.1以上且0.5以下。在实例13至16、18和19中的切削工具中，立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.2以上且0.4以下。
然而，在实例22至23中的切削工具中，硬质相与复合烧结材料的体积比不在0.6以上且0.99以下的范围内。在实例24至25中的切削工具中，立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比不在0.1以上且0.5以下的范围内。
从上述试验结果可以确认，通过满足如下条件来进一步提高耐磨性和抗断裂性：硬质相与复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下。
此外，从上述试验结果可以确认的是，通过满足如下条件来进一步提高耐磨性和抗断裂性：立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.1以上且0.5以下。
此外，从上述试验结果可以确认的是，通过满足如下条件来进一步提高耐磨性和抗断裂性：立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在0.2以上且0.4以下。
<第三切削试验>
用于第三切削试验的工件为第一和第二切削试验中的
Figure GDA0002079921910000151
718。对于第三切削试验，应用如下切削条件：包括500mm/sec 的切削速度V、0.15mm/齿的每齿进给量fz、0.5mm的切削宽度Ae和 0.3mm的切削深度Ap。使用乳液型切削油(稀释倍数：20)作为切削油。
表3示出了实例25至31中的各切削工具的复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90、复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒与立方氮化硼颗粒的体积比、作为粘结相的材料的类型以及切削刃22c的螺旋角θ。在表3中，示出了对实例25至31中的每个切削工具进行第三切削试验而得出的工具寿命。实例25至31中的切削工具仅在螺旋角θ上彼此不同。
在实例25至31中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下，并且复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D90在3μm以下。此外，在实例25至31中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50在0.3μm以上且2μm以下，并且复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D90在3μm以下。
在实例25至31中的切削工具中，硬质相与复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下，并且立方氮化硼颗粒与硬质相的体积比在 0.1以上且0.5以下。
[表3]
Figure GDA0002079921910000161
如表3所示，螺旋角θ越小，工具寿命相对地越短(实例30)。随着螺旋角θ增加，趋于提高工具寿命(实例25至29)。然而，当螺旋角θ过大时，工具寿命趋于相对较短(实例31)。
从上述试验结果可以确认的是，螺旋角θ优选地在35°以上且75°以下，更优选地在45°以上且70°以下，特别优选地在55°以上且65°以下。
实施例2的切削工具的构造
下文是根据实施例2的切削工具的构造的描述。以下的描述主要涉及与实施例1的不同之处，在此不再重复相同的描述。
除了金刚石颗粒与复合烧结材料的体积比、立方氮化硼颗粒与复合烧结材料的体积比、复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和 D90以及复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90之外，根据实施例2的切削工具与实施例1中的切削工具类似。
在根据实施例2中的切削工具中，金刚石颗粒与复合烧结材料的体积比优选地在0.3以上且0.94以下。在根据实施例2中的切削工具中，金刚石颗粒与复合烧结材料的体积比更优选地在0.5以上且0.7以下。在根据实施例2中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90优选地为10μm以下。在根据实施例2中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90更优选地为2μm以下。
在根据实施例2中的切削工具中，立方氮化硼颗粒与复合烧结材料的体积比优选地在0.03以上且0.4以下。在根据实施例2中的切削工具中，立方氮化硼颗粒与复合烧结材料的体积比更优选地在0.1以上且0.4以下。在根据实施例2中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的立方氮化硼颗粒的D50和D90为2μm以下。在根据实施例2中的切削工具中，复合烧结材料中所包含的金刚石颗粒的D50和D90更优选地为1μm以下。
以下述方式测量金刚石颗粒与复合烧结材料的体积比。首先，在复合烧结材料的给定截面中，用EDX识别金刚石颗粒。接下来，根据识别的结果，测量金刚石颗粒的截面的面积比。然后，将金刚石颗粒的测量出的面积比认为是金刚石颗粒与复合烧结材料的体积比。同样以类似的方式测量立方氮化硼颗粒与复合烧结材料的体积比。
金刚石颗粒(立方氮化硼颗粒)的D50和D90的定义以及对它们的测量方法如上所述。
制作实施例2中的切削工具的方法
制作根据实施例2的切削工具的方法与制作根据实施例1的切削工具的方法相同。
制作实施例2的切削工具的有益效果
对于根据实施例2的切削工具，在复合烧结材料中形成金刚石颗粒的骨架结构。因此，可以进一步提高根据实施例2的切削工具的耐磨性和抗断裂性。
应理解的是，本文公开的实施例在所有方面都是以举例说明的方式给出的，而不是以限制的方式给出的。意图在于，本发明的范围由权利要求限定，而不是由上述实施例限定，并且包括意义和范围上等同于权利要求的所有修改和变化。
附图标记列表
1刀柄；2切削部；3接合部；4附接部；A中心轴线；21芯部；21a 外周面；21b顶面；22表面部分；22a外周表面；22b顶面；22c切削刃； 22d孔；S1烧结步骤；S11第一步骤；S12第二步骤；S13第三步骤； S2切削刃形成步骤；S3组装步骤；V切削速度；VB磨损宽度；fz每齿进给量；Ae切削宽度；Ap切削深度；θ螺旋角

Claims (12)

1.一种切削工具，包括：
刀柄；
接合部；以及
切削部，其借助于所述接合部被附接至所述刀柄，
所述切削部包括：
芯部；以及
表面部分，其围绕所述切削部的中心轴线布置，以覆盖所述芯部的外周表面，
所述表面部分包括切削刃，所述切削刃布置在所述表面部分的外周表面上并围绕所述中心轴线形成为螺旋形状，
所述表面部分是复合烧结材料，所述复合烧结材料包括：
硬质相，其由多个金刚石颗粒和多个立方氮化硼颗粒形成；以及
粘结相，其形成剩余部分，
其中，所述金刚石颗粒具有在0.3μm以上且5μm以下的D50，
所述金刚石颗粒具有10μm以下的D90，
所述立方氮化硼颗粒具有在0.3μm以上且3μm以下的D50，
所述立方氮化硼颗粒具有5μm以下的D90。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述硬质相与所述复合烧结材料的体积比在0.6以上且0.99以下。
3.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述立方氮化硼颗粒与所述硬质相的体积比在0.1以上且0.4以下。
4.根据权利要求3所述的切削工具，其中，
所述立方氮化硼颗粒与所述硬质相的体积比在0.2以上且0.4以下。
5.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述金刚石颗粒具有在0.3μm以上且2μm以下的D50，
所述金刚石颗粒具有3μm以下的D90，
所述立方氮化硼颗粒具有在0.3μm以上且2μm以下的D50，
所述立方氮化硼颗粒具有3μm以下的D90。
6.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述粘结相包含钴。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具，其中，
所述芯部由包含钴的硬质合金制成，并且
所述钴与所述硬质合金的体积比在0.1以上且0.2以下。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具，其中，
所述切削刃具有在35°以上且75°以下的螺旋角。
9.根据权利要求7所述的切削工具，其中，
所述切削刃具有在35°以上且75°以下的螺旋角。
10.根据权利要求8所述的切削工具，其中，
所述螺旋角在45°以上且70°以下。
11.根据权利要求10所述的切削工具，其中，
所述螺旋角在55°以上且65°以下。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的切削工具，还包括：
附接部，其借助于所述接合部接合至所述切削部，并能拆卸地附接至所述刀柄。
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