CN109070246B - 切削工具 - Google Patents

切削工具 Download PDF

Info

Publication number
CN109070246B
CN109070246B CN201780025318.7A CN201780025318A CN109070246B CN 109070246 B CN109070246 B CN 109070246B CN 201780025318 A CN201780025318 A CN 201780025318A CN 109070246 B CN109070246 B CN 109070246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond layer
cutting edge
cutting tool
face
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780025318.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109070246A (zh
Inventor
胁真宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN109070246A publication Critical patent/CN109070246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109070246B publication Critical patent/CN109070246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D77/00—Reaming tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/31—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23C2228/10—Coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

切削工具具备基体以及配置在该基体上的金刚石层，且具有第一面、第二面、以及配置于该第一面与所述第二面相交的棱线上的至少一部分的切削刃。所述金刚石层配置于所述第一面的至少一部分、所述第二面的至少一部分、以及所述切削刃的至少一部分，所述切削刃的最大高度小于所述第一面的最大高度，并且所述切削刃的最大高度大于所述第二面的最大高度。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及在基体上具备金刚石层的切削工具。
背景技术
已知在基体的表面形成有金刚石层的切削工具。例如，在日本特开2002-187793号公报(专利文献1)中公开了通过使由靶产生的正离子与金刚石层的表面碰撞的所谓金属轰击处理而使金刚石层的表面平滑化的方法。
发明内容
一方式的切削工具具备基体、以及配置在该基体上的金刚石层，且具有第一面、第二面、以及配置于该第一面与所述第二面相交的棱线上的至少一部分的切削刃。所述金刚石层配置于所述第一面的至少一部分、所述第二面的至少一部分、以及所述切削刃的至少一部分，所述切削刃的最大高度小于所述第一面的最大高度，并且所述切削刃的最大高度大于所述第二面的最大高度。
附图说明
图1是示出第一实施方式的切削工具的侧视图。
图2是图1的切削工具的第一端P侧的放大图。
图3是图2的X-X剖视图。
图4是从Y方向观察图3的切削工具时的SEM照片。
图5是从Z1方向观察图4的切削工具时的SEM照片。
图6是从Z2方向观察图4的切削工具时的SEM照片。
图7是从Z3方向观察图4的切削工具时的SEM照片。
图8是将图7的区域W放大后的SEM照片。
图9是示出第二实施方式的切削工具的立体图。
图10是图9的切削工具的切削镶刀的立体图。
图11是图10的U-U剖视图。
图12是用于对图1的切削工具的金刚石层的成膜工序进行说明的示意图。
具体实施方式
如今，对于切削工具，谋求切削开始初期的颤振的抑制、良好的切屑排出性、以及精加工面的进一步的平滑性。
图1是第一实施方式的切削工具1的侧视图。在本实施方式中，作为切削工具的一例而例示了实心式的立铣刀。作为切削工具，除立铣刀以外，例如还可以列举钻头以及铰刀等。
图1所示的切削工具1具有旋转轴O，呈从第一端P延伸至第二端Q的棒形状。切削工具1具备位于第一端P侧的切削刃部2、以及位于第二端Q侧的刀柄部3。另外，如图1以及图2所示，切削刃部2具备位于第一端P侧的第二刃4(底刃)、从第二刃4的外周端朝向第二端Q延伸的第一刃5(外周刃)、至少一部分沿着第一刃5而配置的第一槽6、以及位于第二刃2与第一槽6之间的切口7。需要说明的是，图2是将切削工具1的第一端P侧(图1的左侧)的一部分放大后的图。另外，本例子中的第一端P位于切削工具1的切削刃部2侧的端部，第二端Q位于切削工具1的刀柄部3侧的端部。
如图1所示，本实施方式的切削工具1具有第一槽6、外周面、以及第一槽6与外周面相交的棱线。此时，第一槽6具有沿着棱线而配置的第一面8(外周前刀面)，外周面具有沿着棱线而配置的第二面9(外周后刀面)。因此，换言之，如图3所示，第一刃5配置于第一面8与第二面9相交的棱线的至少一部分。另外此时，可以视为第一面8具有前刀面区域，并且第二面9具有后刀面区域。另外，第一槽6能够作为供由第一刃5产生的切屑流动的空间而使用。
另外，如图3所示，切削工具1具备基体10以及配置在基体10上的金刚石层11。需要说明的是，在图3中示出了金刚石层11与基体10相接的例子，但在基体10与金刚石层11之间也可以存在有金刚石层11以外的其他层。
在本实施方式中，金刚石层11配置于第一面8的至少一部分、第二面9的至少一部分、以及第一刃5的至少一部分。金刚石层11配置于上述的区域，从而能够分别提高第一面8、第二面9以及第一刃5的耐久性。特别是，在金刚石层11配置于第一面8、第二面9以及第一刃5整体的情况下，能够进一步提高第一面8、第二面9以及第一刃5的耐久性。
在本实施方式的切削工具1中，第一刃5中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry(以下，为了识别而记载为Rye)比第一面8中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry(以下，为了识别而记载为Ryr)小。
另外，第一刃5中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Rye比第二面9中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry(以下为了识别而记载为Ryf)大。即，Ryf＜Rye＜Ryr的关系成立。
由于Ryf＜Rye，因此第二面9中的金刚石层11的表面比第一刃5中的金刚石层11的表面平滑。因此，能够使被切削件的精加工面粗糙度良好。另外，由于Rye＜Ryr，因此第一面8中的金刚石层11的表面比第一刃5中的金刚石层11的表面粗糙。因此，在切屑与第一面8接触时，切屑容易在第一面8处变形或者变质。由此，不易发生切屑的过度延伸，切屑的排出性提高。
另外，第一刃5比第一面8平滑，因此第一刃5不易过度切入被切削件，另外，第一刃5比第二面9粗糙，因此在切削开始时第一刃5不易与被切削件紧密接触，切削阻力变小。由此，不易在第一刃5处发生颤振。
在本实施方式的切削工具1中，Ryf＜Rye＜Ryr的关系成立，对于这种情况下的金刚石层11的表面状态，在图4～图7中用扫描型电子显微镜(SEM)照片示出。图4是第一刃5的SEM照片，图5～图7是沿图4的Z1～Z3的箭头方向观察时的SEM照片。例如，如图7所示，第二面9比第一面8平滑。
接下来，在将第一刃5的算术平均粗糙度设为Rae，将第一面8的算术平均粗糙度设为Rar，将第二面9的算术平均粗糙度设为Raf的情况下，在切削工具1满足下述的条件时，在切削开始时不易发生颤振，切屑的排出性进一步提高，并且精加工面的面粗糙度更加良好而平滑。
具体而言，在Rye为0.3～0.7μm、Rae为0.06～0.1μm、Ryr为0.8～1.4μm、Rar为0.1～0.25μm、Ryf为0.1～0.5μm、并且Raf为0.04～0.08μm的情况下，能够得到如上述那样优异的切削工具1。需要说明的是，最大高度Rye、Ryr及Ryf、以及算术平均粗糙度Rae、Rar及Raf根据例如基于JIS B0601′2001的最大高度Ry以及算术平均粗糙度Ra的测定方法来计算即可。
将根据通过拉曼光谱分析测定的来源于金刚石结晶12的SP3峰值以及来源于石墨相的SP2峰值求出的比(SP3/SP2)设为SP3比。此时，在第一刃5的SP3比大于第一面8以及第二面9的SP3比的情况下，在第一刃5中，金刚石结晶12的比率高。因此，金刚石层11的硬度提高，成为耐磨损性优异的切削工具1。
另外，在第一面8以及第二面9中，金刚石结晶12的比率低，硬度低的石墨相的比率高。因此，在切削加工时能够与被切削件的形状相应地调整表面状态，能够提高切屑排出性，并且使精加工面粗糙度平滑。
需要说明的是，SP3比能够在金刚石层11的表面测定，也可以在金刚石层11的剖面测定。在对第一刃5的SP3比与第一面8以及第二面9的SP3比进行比较时，统一为某一种方式即可。另外，在金刚石层11的剖面测定SP3比的情况下，在从基体10以及金刚石层11的界面向金刚石层11侧1μm的厚度的范围内即界面位置的SP3比高于金刚石层11的厚度的中间位置的SP3比时，基体10以及金刚石层11的紧贴性提高，并且金刚石层11的耐破损性提高。
并且，在以10000～30000倍观察第一刃5的情况下，例如如图8所示，在能够确认金刚石结晶12的轮廓时，自形性强的金刚石结晶12的突出部被平整，因此在第一刃5中金刚石层11不会过度切入被切削件。这是由于：在能够确认金刚石结晶12的轮廓的情况下，从金刚石层11的表面突出的、自形性强的金刚石结晶12的突出部被平整，成为无法观察到由金刚石结晶12的自形产生的纹络的状态。
需要说明的是，在本实施方式中，自形是指金刚石本来的结晶结构，自形性是指表示某种程度接近金刚石本来的结晶结构的指标。
作为金刚石的结晶，例如可以列举大小为微米级的金刚石结晶(微晶)以及大小为纳米级的金刚石结晶(纳米晶)。特别是，在金刚石的结晶为微米级的情况下，能够进一步提高金刚石层11的硬度。
在第一刃5的形成时进行了研磨加工的情况下，若较多地残留有研磨屑，则大量的研磨屑堆积于金刚石结晶12间的粒界，从而无法观察到成为金刚石结晶12的轮廓的粒界，即无法确认金刚石结晶12。相对于此，例如在图8所示的例子中，在第一刃5中能够确认金刚石结晶12的轮廓，因此处于无研磨屑或较少的状态。像这样在处于无研磨屑或较少的状态的情况下，不易因研磨屑而对切削时的加工面造成损伤。需要说明的是，图8是将图7的第一刃5的主要部分放大为25000倍后的SEM照片，示出能够确认金刚石结晶12的例子。在将第一刃5放大为25000倍的SEM照片中无法确认成为金刚石结晶12的轮廓的粒界的情况下，观察放大为30000倍的SEM照片即可。
另外，当在以与第一刃5的观察倍率相同的倍率观察第一面8的情况下，无法确认金刚石结晶12时，在第一面8处容易使切屑变质或者变形，因此能够抑制切屑的卷绕。
如图8所示，将第一刃5放大的情况下的、金刚石结晶12的平均粒径不限定于特定的值，例如可以设定为0.5μm～3μm。在金刚石结晶12的平均粒径处于上述的范围内的情况下，在第一刃5中金刚石层11不易过度切入被切削件。
对于金刚石结晶12的平均粒径，求出由轮廓包围的金刚石结晶12各自的面积，将该面积的平均值换算为圆，将此时的圆的直径设为金刚石结晶12的平均粒径来进行评价。需要说明的是，在进行测定时，对照片中确认出的金刚石结晶12进行测定，一部分从照片伸出而存在的金刚石结晶12从测定对象中排除。
配置有第一刃5的棱线在宏观上呈线形状，但无需严格呈线形状。第一面8与第二面9相交的棱线可以在微观上呈曲面形状。在棱线呈曲面形状的情况下，在第一刃5不易产生“缺口”，第一刃5的耐久性提高。需要说明的是，在微观上呈曲面形状的第一刃5例如通过对棱线进行倒角加工或珩磨加工而制作即可。
在图4中示出第一刃5呈曲面形状的情况的一例。图4所示的第一刃5在与棱线正交的剖面中呈凸曲面形状。另外，如图5～图7所示，图4所示的第一刃5具有沿与棱线相交的方向延伸的多个第二槽13。
需要说明的是，在图4中能够容易地观察到第一刃5呈曲面形状，由此可知第一刃5是否呈凸曲面形状无需一定在剖面中进行评价。另外，在与棱线正交的方向上的第一刃5的形状可以利用例如使用触针的接触式表面粗糙度测定机、或者使用激光的非接触式表面粗糙度测定机来评价。
在第一刃5具有上述的第二槽13的情况下，能够减小切削开始时的第一刃5与被切削件的接触面积。因此，切削阻力得到抑制，在第一刃5处不易发生颤振。
另外，在第一刃5具有上述的第二槽13的情况下，容易将切屑流动的方向向多个第二槽13的延伸方向引导。即，容易控制切屑流动的方向。因此，切屑不易堵塞，切屑的排出性提高。
特别是，在多个第二槽13与棱线正交的情况下，切屑的排出性进一步提高。但是，上述的正交是指：多个第二槽13延伸的方向与棱线延伸的方向可以不在严格意味上呈90°。在多个第二槽13延伸的方向与棱线延伸的方向交叉的角度大体处于80°～100°的范围的情况下，视为多个第二槽13与棱线正交。
例如，在图5以及图6所示的一例中，配置有第一刃5的棱线沿左右的方向延伸，另一方面，多个第二槽13分别沿上下的方向延伸，因此多个第二槽13与棱线正交。
在主视观察第一面8的情况下，在与棱线正交的方向上的第二槽13的长度L1比沿着棱线的方向上的第二槽13的宽度W1大的情况下，通过第二槽13更加容易控制切屑流动的方向。因此，切屑的排出性进一步提高。
另外，在主视观察第一面8的情况下的与棱线正交的方向上的第二槽13的长度L1比在主视观察第二面9的情况下的与棱线正交的方向上的第二槽13的长度L2大的情况下，切屑的排出性进一步提高，并且精加工面的面粗糙度更加良好。这是由于：在主视观察第一面8的情况下的第二槽13的长度L1相对较长，因此更加容易控制切屑流动的方向，并且在主视观察第二面9的情况下的第二槽13的长度L2相对较短，因此第二槽13不易与精加工面接触。
需要说明的是，在上述中记载了配置于第一面8与第二面9相交的棱线的第一刃5的结构，但第二刃4可以为与第一刃5相同的结构。即，在具有前刀面区域的第三面以及具有后刀面区域的第四面相交的棱线的至少一部分配置有第二刃4的情况下，金刚石层11配置于第三面的至少一部分、第四面的至少一部分、以及第二刃4的至少一部分，第二刃4中配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry小于第三面中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry，并且第二刃4中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry大于第四面中的配置有金刚石层11的部分中的最大高度Ry。
在第三面、第四面以及第二刃4采用上述的结构的情况下，在切削开始时更加不易发生颤振，切屑的排出性进一步提高，并且精加工面的面粗糙度更加良好而平滑。
作为基体10的材质，例如可以使用硬质合金、金属陶瓷、氮化硅、氧化铝以及立方晶氮化硼等硬质材料。特别是，在基体10的材质为硬质合金的情况下，切削工具1的耐破损性优异。
另外，在基体10以及金刚石层11的界面的界面粗糙度为0.12～0.8μm的情况下，基体10以及金刚石层11的紧贴性高。对于界面粗糙度而言，观察包含基体10以及金刚石层11的界面的剖面处的SEM照片，沿着该照片中的基体10以及金刚石层11的界面确定界面，计算所确定的界面处的基于JIS B0601′2001的算术平均粗糙度Ra，将其作为界面粗糙度来进行评价即可。
需要说明的是，切削工具1中的包含第二面9的外周面可以通过刷加工以及喷丸加工等研磨加工而平滑。
在切削工具1中的位于第一端P侧的、具体而言位于从切削工具1的第一端P起到在沿着旋转轴O的方向上5mm以内的范围的第一刃5的金刚石层11的厚度比从切削工具1的第一端P起向第二端Q侧10mm的位置处的金刚石层11的厚度厚的情况下，第一刃5中的金刚石层11不易磨损，另外容易确保第一面8的金刚石层11的表面的平滑性。在此，位于从第一端P起到在沿着旋转轴O的方向上5mm以内的范围的第一刃5的金刚石层11的膜厚tX与从切削工具1的第一端P向第二端Q侧10mm的位置处的金刚石层11的膜厚tZ之比(tZ/tX)的优选范围为0.5～0.9，特别优选范围为0.6～0.8。膜厚tX的优选范围为5～12μm。
另外，在第一面8的金刚石层11的厚度比第一刃5的金刚石层11的厚度薄的情况下，在切削开始时不易多度地施加有切削阻力。
在第一刃5的金刚石层11的膜厚tx与第一面8的金刚石层11的膜厚tg之比(tg/tx)为0.6～0.9的情况下，第一刃5的金刚石层11不易磨损，并且能够确保第一面8的金刚石层11的平滑性。
第一刃5的金刚石层11的厚度是指：在图3所示的剖视图中沿着第一面8以及第二面9的二等分线的方向上的金刚石层11的厚度。第一面8的金刚石层11的厚度是指：最接近第一面8的第一槽6的最深部的部分处的金刚石层11的厚度。
第一槽6内的最深部是指，距旋转轴O最短距离的位置。需要说明的是，在以旋转轴O为中心而通过处于上述的最短距离的位置的圆、即如图3所示的剖视图中在切削工具1内绘出的最大的内接圆c的直径d为芯厚。
接下来，对第二实施方式的切削工具101进行说明。需要说明的是，以下，主要对第二实施方式的切削工具101中的与第一实施方式的切削工具1的不同点进行说明，对于具有与第一实施方式的切削工具1相同的结构的部分省略说明。
如图9所示，在本实施方式中，作为切削工具的一例，例示了不重磨式的立铣刀。本实施方式的切削工具101(立铣刀)具备具有旋转轴O且从第一端P延伸至第二端Q的棒形状的刀架32、以及位于刀架的第一端P侧的规定的部位的切削镶刀(以下，称为镶刀)34。在图9所示的一例中，作为镶刀，具有内刃用的第一镶刀34a以及外刃用的第二镶刀34b。第二镶刀34b配置于比第一镶刀34a靠远离旋转轴的部位。
第一镶刀34a以及第二镶刀34b可以呈不同的形状，也可以呈相同的形状。在图9所示的一例中，第一镶刀34a以及第二镶刀34b呈相同的形状。因此，以下，不进行第一镶刀34a以及第二镶刀34b的区分，作为一个镶刀34而进行说明。
如图10所示，镶刀34具备：具有前刀面区域的第一面108(图10的上表面)、具有后刀面区域的第二面109(图10的侧面)、以及配置于第一面108以及第二面109相交的棱线的至少一部分的切削刃105。另外，镶刀34具有在第一面108的中央开口的贯通孔36。贯通孔36例如用于插入用于将镶刀34固定于刀架32的螺钉。
如图10的U-U剖视图即图11所示，镶刀34具有基体110以及配置在基体110上的金刚石层111。此时，金刚石层111配置于第一面108的至少一部分、第二面109的至少一部分、以及切削刃105的至少一部分。
另外，在本实施方式的镶刀34中，切削刃105中的配置有金刚石层111的部分中的最大高度Rye比第一面108中的配置有金刚石层111的部分中的最大高度Ryr小。
另外，切削刃105中的配置有金刚石层111的部分中的最大高度Rye比第二面109中的配置有金刚石层111的部分中的最大高度Ryf大。即，与第一实施方式中的切削工具1同样地，Ryf＜Rye＜Ryr的关系成立。
因此，在切削开始时切削刃105不易与被切削件紧密接触，切削阻力小，在切削刃105不易发生颤振。另外，在切屑与第一面108接触时，在第一面108处切屑容易变形或者变质，切屑不易过度延伸，切屑的排出性提高。并且，能够使被切削件的精加工面粗糙度良好。
(制造方法)
对上述的切削工具1的制造方法进行说明。需要说明的是，下述的制造方法是切削工具1的制造方法的一例。因此，切削工具1不限定于由下述的制造方法制造。
首先，在对由硬质合金、金属陶瓷、氮化硅、氧化铝以及立方晶氮化硼等硬质材料构成的第一构件的表面实施无心加工后，对该第一构件进行刃磨加工，制作圆柱状的第二构件。可以根据希望而对第二构件中的成为后刀面区域的部分实施研磨加工。接下来，按照酸处理、碱处理的顺序对第二构件实施蚀刻处理，从而得到形成金刚石层11前的基体10。
在进行碱处理时，通过将包含碱性的水溶液和金刚石磨粒的碱溶液放入超声波清洗容器内，并对其施以超声波，从而能够使在基体10的表面露出的硬质材料的主结晶相具有凹凸。蚀刻后的基体10通过水等进行清洗，并进行干燥。此时，能够根据超声波清洗中施加的超声波的功率、金刚石磨粒的粒径的调制、碱处理的时间等，来调整金刚石层11的SP3比的状态。
接下来，在基体10的表面形成金刚石层11。作为金刚石层11的成膜方法，能够适当使用热灯丝方式的CVD法。使用图12对成膜方法的一例进行说明。图12所示的成膜装置50具有腔室51，在腔室51内设有放置试料(蚀刻后的基体10)的试料台53。根据本实施方式，棒形状的基体10以切削刃部2朝上而刀柄部3朝下的朝向以站立状态放置于试料台53。在图12中以省略构成切削刃部2的第一刃5、第一槽6的方式进行记载。
而且，在基体10的周围配置有灯丝等加热器54。加热器54与配置在腔室51外的电源55连接。通过多个加热器54的配置位置的调整、以及向各加热器54供给的电流值的调整，能够将放置于试料台53的基体10的温度调整为850℃～930℃。需要说明的是，加热器54由支承体58支承。
腔室51具有气体供给口56以及气体排出口57。从气体供给口56向抽真空了的腔室51内供给氢气和甲烷气体并将这些气体朝向基体10喷吹，由此能够形成金刚石层11。
对金刚石层11的具体的成膜条件进行说明。在本实施方式中，调制在成膜时流动的混合气体的混合比。具体而言，以初期高之后变低的方式调整形成金刚石层11时的甲烷的混合比(体积％)。由此，能够调制金刚石层11的SP3比。
然后，在金刚石层11的成膜后，使用成膜装置50，在偏置电压为200～600V、更优选为250～450V、气压为2.5～4.5Pa、处理时间为15～45分钟的条件下进行气体轰击处理。由此，能够将第一面8、第二面9以及第一刃5中的金刚石层11的最大高度控制在规定的范围内。
[实施例]
以金属钴(Co)粉末为10质量％、碳化钛(TiC)粉末为0.2质量％、炭化铬(Cr3C2)粉末为0.8质量％的比例对平均粒径为0.5μm的碳化钨(WC)粉末进行添加、混合，并以成型为圆柱形状的方式进行烧制。然后，在经过无心加工和刃磨加工而形成立铣刀的形状的第一构件后，对该第一构件实施酸处理以及碱处理。之后，通过蒸馏水对作为基体的前体的第二构件的表面进行清洗而制作基体(直径6mm、刃长10mm、芯厚3mm、两个刃)。在进行碱处理时，在超声波清洗机的容器内准备放入有平均粒径5μm的金刚石磨粒的碱性水溶液，将第二构件浸渍于该碱性水溶液中，在以表1所示的功率和时间进行超声波清洗的条件下进行处理。基体的界面粗糙度通过改变无心加工条件、氧处理条件而调整。
接下来，将该基体放置于图12所示的成膜装置，利用热灯丝CVD法在基体的表面形成金刚石层。成膜装置在直径
Figure BDA0001838330510000111
高度20cm的反应腔室内在基体的长度方向上配置有两个粗度
Figure BDA0001838330510000112
的钨丝，并且以夹持基体的方式在侧面配置有两个粗度
Figure BDA0001838330510000113
的钨丝，合计配置有四个。需要说明的是，基体以切削刃部朝上而刀柄部朝下的方式以站立状态放置。
接下来，加热至920℃，以在真空中将初期5分钟的成膜温度设为920℃而将后期的成膜温度设为900℃的条件在基体形成金刚石层。然后，在金刚石层的成膜后，将与切削部接触的长度方向的长度的中间的位置设为测定点，测定实施后述的气体轰击处理前的第一刃、第一面以及第二面的最大高度。
然后，在金刚石层的成膜后，通过在成膜装置内以表1所示的条件实施气体轰击处理，从而得到实心式的立铣刀。
对于所得到立铣刀，将切削部的长度方向的长度的中间的位置设为测定点，测定第一刃、第一面以及第二面的最大高度Rye、Ryr、Ryf、以及算术平均粗糙度Rae、Rar、Raf。另外，在该位置的第一刃、第一面以及第二面中，在金刚石层与基体的界面位置和中间位置处通过拉曼散射光谱进行测定，估计SP3比(S1e、S1r、S1f、S2e、S2r、S2f)。
另外，对第一刃、第一面以及第二面的表面进行SEM观察，确认能否确认金刚石结晶的轮廓。然后，在能够确认金刚石结晶的轮廓的情况下，测定金刚石结晶的平均粒径。在进行平均粒径的测定时，在能够确认10个以上的金刚石结晶的视野中进行测定的结果为0.8μm。并且，对从立铣刀的第一端起在沿着旋转轴的方向上2mm后方的位置以及从该第一端起10mm后方的位置处的金刚石层的剖面进行SEM观察，测定金刚石层的厚度。结果在表1、2中示出。
并且，使用所得到的立铣刀在以下的切削条件下进行切削试验，并评价切削性能。结果记载在表2中。
切削方法：穿孔(通孔)
被切削件：CFRP
切削速度(进给)：100mm/分钟
进给：0.075mm/刃
切深：深度8mm，加工直径φ6mm
切削状态：湿式(使用切削油)
评价方法：确认加工初期的颤振的有无。无颤振的情况设为○，轻微发生颤振的情况设为Δ，颤振比Δ所示的情况大的情况设为▲。另外，将加工时的切屑的缠绕容易度作为切屑的排出性而进行评价。并且，测定切削长度20m加工后的被切削件的精加工面粗糙度。另外，评价直至无法加工的加工长度。结果在表3中示出。
[表1]
Figure BDA0001838330510000121
[表2]
Figure BDA0001838330510000131
[表3]
Figure BDA0001838330510000132
根据表1～3，在Rye比Ryr小并且Rye比Ryf大的试料No.1～8中，不发生加工初期的颤振或者较小，切屑排出性优异，加工面粗糙度小而平滑，切削长度也长。
附图标记说明
1、101 切削工具
2 切削刃部
3 刀柄部
4 第二刃
5 第一刃
6 第一槽
7 切口
8、108 第一面
9、109 第二面
10、110 基体
11、111 金刚石层
12 金刚石结晶
13 第二槽。

Claims (9)

1.一种切削工具，其具备基体以及配置在该基体上的金刚石层，且具有第一面、第二面、以及配置于该第一面与所述第二面相交的棱线上的至少一部分的切削刃，其中，
所述第一面具有前刀面区域，所述第二面具有后刀面区域，
所述金刚石层配置于所述第一面的至少一部分、所述第二面的至少一部分、以及所述切削刃的至少一部分，
所述切削刃的最大高度小于所述第一面的最大高度，并且所述切削刃的最大高度大于所述第二面的最大高度，
在10000～30000倍的观察中，位于所述第二面的金刚石层具有比所述切削刃的金刚石结晶的平均粒径大的圆顶状突出部，
在将根据通过拉曼光谱分析测定的来源于金刚石结晶的SP3峰值以及来源于石墨相的SP2峰值求出的比即SP3/SP2设为SP3比时，所述切削刃的SP3比大于所述第一面以及所述第二面的SP3比。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述切削刃的最大高度为0.3～0.7μm，并且算术平均粗糙度为0.06～0.1μm，
所述第一面的最大高度为0.8～1.4μm，并且算术平均粗糙度为0.1～0.25μm，
所述第二面的最大高度为0.1～0.5μm，并且算术平均粗糙度为0.04～0.08μm。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述切削刃在10000～30000倍的观察中能够确认金刚石结晶的轮廓。
4.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述切削刃在与所述棱线正交的剖面中呈凸曲面形状，在与所述棱线相交的方向上具有多个槽。
5.根据权利要求4所述的切削工具，其中，
所述多个槽与所述棱线正交。
6.根据权利要求4所述的切削工具，其中，
在主视观察所述第一面的情况下，
与所述棱线正交的方向上的所述槽的长度大于沿着所述棱线的方向上的所述槽的宽度。
7.根据权利要求4所述的切削工具，其中，
在主视观察所述第一面的情况下的与所述棱线正交的方向上的所述槽的长度大于在主视观察所述第二面的情况下的与所述棱线正交的方向上的所述槽的长度。
8.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述第一面的所述金刚石层的厚度比所述切削刃的所述金刚石层的厚度薄。
9.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述第一面的所述金刚石层的厚度比所述第二面的所述金刚石层的厚度薄。
CN201780025318.7A 2016-04-25 2017-04-21 切削工具 Active CN109070246B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016087151 2016-04-25
JP2016-087151 2016-04-25
PCT/JP2017/016057 WO2017188154A1 (ja) 2016-04-25 2017-04-21 切削工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109070246A CN109070246A (zh) 2018-12-21
CN109070246B true CN109070246B (zh) 2021-06-18

Family

ID=60161523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780025318.7A Active CN109070246B (zh) 2016-04-25 2017-04-21 切削工具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11642730B2 (zh)
JP (1) JP6853240B2 (zh)
CN (1) CN109070246B (zh)
DE (1) DE112017002152T5 (zh)
WO (1) WO2017188154A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6533286B2 (ja) * 2015-04-27 2019-06-19 京セラ株式会社 被覆部材
JP7020162B2 (ja) * 2018-02-15 2022-02-16 株式会社Moldino スクエアエンドミル
JP7360202B2 (ja) * 2018-09-28 2023-10-12 広東工業大学 ダイヤモンドコーティング窒化ケイ素セラミック全体ツールの製造方法
EP4008474B1 (en) 2019-08-01 2024-07-17 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Method for manufacturing a cutting tool, and the cutting tool
JP7313604B2 (ja) * 2019-08-23 2023-07-25 三菱マテリアル株式会社 ダイヤモンド被覆切削工具
WO2021241499A1 (ja) * 2020-05-28 2021-12-02 京セラ株式会社 被覆工具及びこれを備えた切削工具

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2164303A (en) * 1937-12-08 1939-07-04 Alfred J Berg Tool for cutting or turning
US3636602A (en) * 1969-07-11 1972-01-25 Frank Owen Cutting tools
US3791001A (en) * 1970-03-12 1974-02-12 J Bennett Tool holder with provisions for accurately positioning cutting inserts and an improved chip breaking indexible insert
US3875631A (en) * 1972-08-15 1975-04-08 Paul Malinchak Inserts for metal cutters
US4068976A (en) * 1976-06-29 1978-01-17 Kennametal Inc. Cutting insert configuration
US4140431A (en) * 1977-11-18 1979-02-20 Kennametal Inc. Cutting insert
JP2501471Y2 (ja) * 1989-08-23 1996-06-19 三菱マテリアル株式会社 転削工具用スロ―アウェイチップ
US5178645A (en) * 1990-10-08 1993-01-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cutting tool of polycrystalline diamond and method of manufacturing the same
US5221164A (en) * 1992-08-03 1993-06-22 Gte Valenite Corporation Positive rake insert having serrations for cutting
JP2592761B2 (ja) * 1993-04-28 1997-03-19 大阪ダイヤモンド工業株式会社 回転切削工具及びその製造方法
US5585176A (en) * 1993-11-30 1996-12-17 Kennametal Inc. Diamond coated tools and wear parts
US5722803A (en) * 1995-07-14 1998-03-03 Kennametal Inc. Cutting tool and method of making the cutting tool
JPH10249625A (ja) * 1997-03-17 1998-09-22 Nachi Fujikoshi Corp ダイヤモンドコーティングエンドミル及びその製造方法
DE19724319C1 (de) * 1997-06-10 1998-10-08 Fette Wilhelm Gmbh Verfahren zur Beeinflussung des Spanflußverhaltens von Werkzeugflächen
US6161990A (en) * 1998-11-12 2000-12-19 Kennametal Inc. Cutting insert with improved flank surface roughness and method of making the same
JP3477162B2 (ja) * 2000-06-29 2003-12-10 オーエスジー株式会社 ダイヤモンド被覆工具およびその製造方法
JP2002187793A (ja) 2000-10-11 2002-07-05 Osg Corp ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法
JP3477182B2 (ja) * 2001-06-15 2003-12-10 オーエスジー株式会社 ダイヤモンド被覆切削工具
JP3477183B2 (ja) * 2001-06-15 2003-12-10 オーエスジー株式会社 ダイヤモンド被覆切削工具
US6742970B2 (en) * 2002-06-12 2004-06-01 Kennametal Inc. Cutting tool
JP3996809B2 (ja) * 2002-07-11 2007-10-24 住友電工ハードメタル株式会社 被覆切削工具
JP2005001088A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Osg Corp 硬質被膜被覆部材、およびその製造方法
JP2005007531A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Kyocera Corp スローアウェイチップおよびその製造方法
JP4511226B2 (ja) * 2004-03-29 2010-07-28 京セラ株式会社 スローアウェイチップ
JP4341962B2 (ja) 2004-04-30 2009-10-14 株式会社アライドマテリアル 切屑処理機能を有する回転切削工具
JP2006152424A (ja) * 2004-12-01 2006-06-15 Osg Corp 硬質被膜および硬質被膜被覆加工工具
US7695222B2 (en) * 2005-10-21 2010-04-13 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Indexable insert
US7476064B2 (en) * 2006-04-27 2009-01-13 Kyocera Corporation Cutting tool and method of cutting workpiece
US20070280792A1 (en) * 2006-06-01 2007-12-06 Onsrud Cutter Lp Polycrystalline diamond tool for cutting
US7588396B2 (en) * 2007-03-09 2009-09-15 Berkshire Precision Tool, Llc End mill
CN102119067B (zh) * 2008-08-29 2013-07-10 京瓷株式会社 切削镶刀、切削工具以及使用该切削工具的切削方法
JP4597270B2 (ja) * 2008-09-29 2010-12-15 京セラ株式会社 切削インサートおよび切削工具並びにそれを用いた切削方法
WO2010035831A1 (ja) * 2008-09-29 2010-04-01 京セラ株式会社 切削インサート、切削工具、およびそれらを用いる切削方法
EP2359966B1 (en) * 2008-11-21 2017-06-14 Kyocera Corporation Cutting insert, cutting tool, and cutting method using cutting tool
KR101059031B1 (ko) * 2009-01-06 2011-08-24 한국야금 주식회사 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구
JP5366003B2 (ja) * 2009-07-13 2013-12-11 日立ツール株式会社 ルーターエンドミル
JP5124790B2 (ja) * 2009-11-10 2013-01-23 住友電工ハードメタル株式会社 ダイヤモンド被覆切削工具
JP5590334B2 (ja) * 2011-02-28 2014-09-17 三菱マテリアル株式会社 ダイヤモンド被覆切削工具
US9144845B1 (en) * 2012-03-01 2015-09-29 The Boeing Company Cutting tools with textured surfaces
EP2923788B1 (en) * 2012-11-26 2019-04-03 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting insert for milling
EP2977131B1 (en) * 2013-03-22 2019-01-02 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated cutting tool
KR20150135185A (ko) * 2013-03-29 2015-12-02 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 ｃＢＮ 절삭 공구의 제조 방법 및 cBN 절삭 공구
JP5683640B2 (ja) * 2013-05-20 2015-03-11 日本航空電子工業株式会社 刃物工具
KR20160042049A (ko) * 2013-09-30 2016-04-18 쿄세라 코포레이션 절삭 공구 및 절삭 가공물의 제조 방법
JP5764181B2 (ja) * 2013-10-31 2015-08-12 ユニオンツール株式会社 硬質皮膜被覆切削工具
US10118229B2 (en) * 2014-04-24 2018-11-06 Kyocera Corporation Coated tool
US9731354B2 (en) * 2014-05-07 2017-08-15 Kennametal Inc. Cutting insert with micro-channels
US10155270B2 (en) * 2014-07-31 2018-12-18 Tungaloy Corporation Cutting insert having a variable-width land associated with grooves formed in the upper and side surfaces and indexable cutting tool
CN107427938B (zh) * 2015-04-06 2019-04-19 株式会社泰珂洛 切削刀片以及刀刃更换式切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
CN109070246A (zh) 2018-12-21
JPWO2017188154A1 (ja) 2019-02-28
JP6853240B2 (ja) 2021-03-31
US20190134721A1 (en) 2019-05-09
US11642730B2 (en) 2023-05-09
WO2017188154A1 (ja) 2017-11-02
DE112017002152T5 (de) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109070246B (zh) 切削工具
JP6499258B2 (ja) 切削工具および切削加工物の製造方法
KR102053677B1 (ko) 피복 부재
US11878353B2 (en) Diamond-coated rotary cutting tool
JP6659676B2 (ja) 切削インサートおよび切削工具、並びに切削加工物の製造方法
JP5124790B2 (ja) ダイヤモンド被覆切削工具
EP2813304B1 (en) Edge tool
CN106536100B (zh) 表面被覆切削工具
KR101014698B1 (ko) 절삭공구
CN109641283B (zh) 表面被覆切削工具及其制造方法
CN102626853B (zh) 金刚石包覆切削工具
JP6439200B2 (ja) 表面被覆切削工具の製造方法
CN113102813B (zh) 旋转切削工具
US10562104B2 (en) Cutting tool
JP4511226B2 (ja) スローアウェイチップ
KR102710390B1 (ko) 다이아몬드 코팅 절삭공구 및 이의 제조 방법
WO2021241499A1 (ja) 被覆工具及びこれを備えた切削工具
JP5349164B2 (ja) 切削工具
WO2018037624A1 (ja) 表面被覆切削工具およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant