CN110997203B - 切削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

所述切削工具包括基底和覆盖所述基底的金刚石层。所述金刚石层包括前刀面和与前刀面相连续的后刀面。所述前刀面和后刀面之间的棱线形成切削刃。所述基底包括位于前刀面相反一侧的顶面。当沿着垂直于所述顶面的方向观察时，所述前刀面包括多个突起。在垂直于切削刃的延伸方向的横截面中，所述多个突起中的每个突起都包括倾斜部和与倾斜部相连续的弯曲部。在所述横截面中，所述倾斜部在垂直于顶面的方向上的高度随着与切削刃的距离的增大而逐渐增大。

Description

切削工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种切削工具。本申请要求2017年8月22日提交的日本专利申请第2017-159279号的优先权，其公开内容通过引用被整体并入本文中。
背景技术
日本专利特开第2011-101910号描述了一种被金刚石覆盖的切削工具，其包括基底和覆盖该基底的表面的金刚石层。所述被金刚石覆盖的切削工具的切削刃处的金刚石层的表面的算术平均粗糙度不小于0.1μm且不大于5μm。在切削刃处，后刀面上的金刚石层的平均厚度大于前刀面上的金刚石层的平均厚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2011-101910号
发明内容
根据本发明的一个方面的切削工具包括基底和覆盖该基底的金刚石层。金刚石层包括前刀面和与前刀面相连续的后刀面。前刀面和后刀面之间的棱线形成切削刃。基底包括位于前刀面相反一侧的顶面。当沿着垂直于顶面的方向观察时，前刀面包括多个突起。在垂直于切削刃的延伸方向的横截面中，所述多个突起中的每个突起都包括倾斜部和与倾斜部相连续的弯曲部。在所述横截面中，倾斜部在垂直于顶面的方向上的高度随着与切削刃的距离的增大而增大。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的切削工具的构造的示意性立体图。
图2是示出根据第一实施例的切削工具的构造的示意性前视图。
图3是图2中的区域III的放大示意图。
图4是沿图3中的IV-IV线截取的示意性横截面图。
图5是示出根据第一实施例的切削工具的第一突起1的构造的示意性立体图。
图6是示意性地示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的流程图。
图7是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法中的第一步骤的示意性横截面图。
图8是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法中的第二步骤的示意性横截面图。
图9是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法中的第二步骤的示意性平面图。
图10是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法中的第三步骤的示意性横截面图。
图11是示出根据第二实施例的切削工具的前刀面12的构造的示意性平面图。
图12是示出根据第三实施例的切削工具的构造的示意性横截面图。
图13是示出样品1B的切削工具的构造的示意性横截面图。
图14是示出样品1C的切削工具的构造的示意性横截面图。
具体实施方式
[本公开待解决的问题]
根据背景技术的被金刚石覆盖的切削工具的缺点在于其工具寿命短。
提出本发明的一种方式以解决上述问题，并且本发明的目标在于提供一种能够实现提高工具寿命的切削工具。
[本公开的有利效果]
根据本发明的一个方面，能够提供一种能够实现提高的工具寿命的切削工具。
[本发明的实施例的概述]
首先将描述本发明的实施例的概述。
(1)根据本发明的一个方面的切削工具100包括基底20和覆盖基底20的金刚石层7。金刚石层7包括前刀面12和与前刀面12相连续的后刀面11。前刀面12和后刀面11之间的棱线形成切削刃10。基底20包括位于前刀面12相反一侧的顶面22。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，前刀面12包括多个突起1。在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个突起1中的每个突起都包括倾斜部2和与倾斜部2相连续的弯曲部3。在该横截面中，倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。
根据(1)中的切削工具100，多个突起1中的每个突起都包括倾斜部2，该倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。因此，切屑能够顺滑地经过前刀面12的倾斜部2。因此，提高了切屑的排出性。因此，降低了对切削工具的损伤，并且能够提高工具寿命。
(2)在根据(1)的切削工具100中，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，倾斜部2的法线D3在顶面22上的投影而成的直线D2与在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1之间所形成的角度θ可以不大于80°。因而，切屑的排出方向能够大致平行于倾斜部的法线在顶面上的投影而成的直线的方向。因此，能够进一步提高切屑的排出性。
(3)在根据(1)或(2)的切削工具100中，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，所述多个突起1可以被设置在与切削刃10相距2mm以内的区域上。因而，在切屑所经过的大部分区域中，切屑容易被排出。
(4)在根据(1)至(3)任一项的切削工具100中，在所述横截面中，切削刃10可以具有不小于0.01μm并且不大于50μm的曲率半径。因而提高了锋利度。
(5)一种制造根据本发明的一个实施例的切削工具100的方法包括下列步骤。利用金刚石层7覆盖基底20。通过离子束移除一部分金刚石层7。切削工具100包括前刀面12和与前刀面12相连续的后刀面11。基底20包括位于前刀面12相反一侧的顶面22和位于后刀面11相反一侧的侧面21。在利用金刚石层7覆盖基底20时，金刚石层7的表面形成有多个突起8。在移除一部分金刚石层7时，在顶面22朝向上侧、并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的情况下，通过沿着相对于顶面22倾斜的方向从左上侧发射离子束来移除多个突起8中的每个突起的一部分。
根据(5)中的制造切削工具100的方法，在顶面22朝向上侧、并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的情况下，通过沿着相对于顶面22倾斜的方向从左上侧发射离子束来移除多个突起8中的每个突起的一部分。因而能够形成多个突起1。多个突起1中的每个突起都包括倾斜部2，该倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。因此，切屑能够顺滑地经过前刀面12的倾斜部2。因此，提高了切屑的排出性。因此，降低了对切削工具的损伤，并且能够提高工具寿命。
(6)在根据(5)的制造切削工具100的方法中，可以在不转动基底20的情况下执行移除一部分金刚石层7。因而，能够以简化方法形成多个突起1。
[本发明的实施例的细节]
下面将参考附图描述本发明的实施例的细节。附图中的相同或相当的元件具有相同的所分配的附图标记，并且将不重复其描述。下文所述的实施例中的至少一部分实施例可以被可选地组合。
(第一实施例)
首先将描述根据第一实施例的切削工具100的构造。图1是示出根据第一实施例的切削工具的构造的示意性立体图。图2是示出根据第一实施例的切削工具的构造的示意性前视图。
如图1和图2中所示，根据第一实施例的切削工具100是半径端铣刀，其用于例如加工碳纤维增强塑料(CFRP)。切削工具100例如能够绕中心轴线A旋转。切削工具100主要包括前刀面12、后刀面11、刀背面14、第一槽面15和第二槽面17。后刀面11与前刀面12相连续。刀背面14与后刀面11相连续。刀背面14在旋转方向上位于后刀面11的后侧。前刀面12和后刀面11之间的棱线形成切削刃10。
如图1和图2中所示，切削刃10可以包括底刃10a和外周刃10b。外周刃10b相对于底刃10a位于周侧上。后刀面11可以包括第一后刀面部11a和第二后刀面部11b。前刀面12可以包括第一前刀面部12a和第二前刀面部12b。第一后刀面部11a和第一前刀面部12a之间的棱线可以形成底刃10a。第二后刀面部11b和第二前刀面部12b之间的棱线可以形成外周刃10b。第一槽面15可以与第二槽面17相连续。第一槽面15可以相对于第二槽面17位于周侧上。第二槽面17可以与第一前刀面部12a相连续。刀背面14可以比后刀面11更接近刀柄19。
图3是图2中的区域III的放大示意图。图4是沿图3中的IV-IV线截取的示意性横截面图。如图4中所示，切削工具100主要包括基底20和金刚石层7。金刚石层7覆盖基底20。金刚石层7包括前刀面12和后刀面11。换句话说，前刀面12和后刀面11均由金刚石层7形成。
基底20主要包括顶面22和侧面21。顶面22位于前刀面12的相反一侧。侧面21位于后刀面11的相反一侧。基底20例如由含碳化钨(WC)粉末和粘结剂(诸如钴(Co))的硬质合金制成。基底20不限于由硬质合金组成的基底，而是可以由例如金属陶瓷或陶瓷组成。金刚石层7包含例如金刚石晶体。金刚石层7可以由例如多晶金刚石组成。
如图3中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，前刀面12包括多个第一突起1。多个第一突起1可以沿垂直于切削刃10的延伸方向B的方向排列。类似地，多个第一突起1可以沿切削刃10的延伸方向B排列。多个第一突起1可以彼此接触。可以设置大量的第一突起1。“大量”的意思是例如在20平方微米的范围内有10个或更多个第一突起。
如图4中所示，在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个第一突起1中的每个第一突起都包括第一倾斜部2和第一弯曲部3。第一弯曲部3与第一倾斜部2相连续。多个第一突起1中的每个第一突起都由第一倾斜部2和第一弯曲部3组成。第一弯曲部3相对于第一倾斜部2位于切削刃10相反一侧。多个第一突起1中的每个第一突起都沿远离基底20的方向突出。在该横截面中，第一倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。第一倾斜部22的高度可以随着与切削刃10的距离的增大而单调地增大。当以使得顶面22朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的方式进行布置时，第一倾斜部2从左下侧朝着右上侧延伸。
第一倾斜部2相对于顶面22倾斜。第一倾斜部2相对于顶面22的角度φ1例如不小于10°并且不大于40°。角度φ1的上限不受特别限制，并且可以被设定成例如80°或30°。角度φ1的下限不受特别限制，并且可以被设定成例如5°或1°。如图3中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，第一倾斜部2的法线D3在顶面22上投影而成的直线D2和在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1可以彼此大致平行。在多个第一突起1中，倾斜部2的法线D3在顶面22上的投影而成的直线D2可以彼此平行或者彼此交叉。
如图4中所示，在垂直于顶面22的方向上，金刚石层7的与顶面22接触的部分具有例如10μm的厚度T2。金刚石层7的与顶面22接触的部分具有例如不小于5μm并且不大于20μm的厚度T2。在垂直于顶面22的方向上，多个第一突起1中的每个第一突起都具有例如3μm的厚度T1。多个第一突起1中的每个第一突起都具有例如不小于1μm并且不大于5μm的厚度T1。
如图3中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，第一弯曲部3是例如像新月一样的形状。第一弯曲部3包括位于第一弯曲部和第一倾斜部2之间的边界部3a和位于边界部3a相反一侧的第一外周部3b。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，边界部3a和第一外周部3b均被弯曲成远离切削刃10突出。边界部3a和第一外周部3b均可以为弓形。边界部3a的曲率半径可以大于第一外周部3b的曲率半径。
第一倾斜部2包括位于边界部3a相反一侧的第二外周部2a。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，第二外周部2a被弯曲成朝着切削刃10突出。第一倾斜部2在切削刃10的延伸方向B上的宽度W4可以大于第一倾斜部2在垂直于切削刃10的延伸方向B且平行于顶面22的方向上的宽度W2。在垂直于切削刃10的延伸方向B且平行于顶面22的方向上，第一倾斜部2的宽度W2可以大于第一弯曲部3的宽度W3。在切削刃10的延伸方向B上，第一倾斜部2的宽度W4可以大致等于第一弯曲部3的宽度。第一倾斜部2在切削刃10的延伸方向B上的宽度W4可以大致等于第一突起1在垂直于切削刃10的延伸方向B且平行于顶面22的方向上的宽度W1。
如图3中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，多个第一突起1中的每个第一突起都可以是像鳞一样的形状。在本文中将如下外观称为像鳞一样的外观：以高达一定程度的密度设置大量突起，所述大量突起中的每个突起都包括倾斜部和弯曲部，其中倾斜部的取向大致排列成在对应于弯曲部的部分中投影出新月形阴影，从而在二维扫描电子显微(SEM)图像中看起来像是鱼鳞一样。如图3中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，多个第一突起1可以被设置在与切削刃10相距距离L以内的区域上。距离L例如被设定为2mm。距离L不受特别限制，并且可以被设定为10μm或500μm。换句话说，多个第一突起1被形成在前刀面12的在与切削刃10的延伸方向B垂直的方向上位于切削刃10和与切削刃10相距距离L1的位置之间的区域中。距离L例如可以约与切削深度一样长。当切削刃10不是直线而是曲线时，垂直于切削刃10的延伸方向B的方向的意思是垂直于切削刃10的切线的方向。
如图4中所示，切削刃10可以由在前刀面12的第一倾斜部2和后刀面11的弯曲部9之间的边界限定。切削刃10被形成为尖锐形。具体地，在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，切削刃10具有例如不小于0.01μm并且不大于50μm的曲率半径。切削刃10的曲率半径的上限不受特别限制，并且可以被设定为例如30μm或10μm。切削刃10的曲率半径的下限不受特别限制，并且可以被设定为例如1μm或0.1μm。
如图4中所示，后刀面11可以包括多个第二突起4。在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个第二突起4中的每个第二突起都可以具有弓形部。多个第二突起4可以成簇。在垂直于侧面21的方向上与侧面21接触的金刚石层7的部分的厚度T4可以大于在垂直于顶面22的方向上与顶面22接触的金刚石层7的部分的厚度T2。第二突起4在垂直于侧面21的方向上的厚度T3可以大于多个第一突起1中的每个第一突起在垂直于顶面22的方向上的厚度T1。
图5是示出根据第一实施例的切削工具的第一突起1的构造的示意性立体图。如图5中所示，多个第一突起1中的每个第一突起都可以为例如如下形状：半球的一部分被与该半球交叉的平面所切割和移除。具体地，多个第一突起1中的每个第一突起都可以由大致平面的第一倾斜部2和大致球形的第一弯曲部3构成。第一倾斜部2可以凸起地弯曲。
现在将描述制造根据第一实施例的切削工具的方法。
图6是示意性地示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的流程图。制造根据第一实施例的切削工具的方法主要包括下列步骤：利用金刚石层覆盖基底(S10：图6)；和通过离子束移除一部分金刚石层(S20：图6)。
图7是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的第一步骤的示意性横截面图。如图7中所示，在利用金刚石层覆盖基底的步骤中(S10：图6)，首先制备基底20。基底20例如由含碳化钨(WC)粉末和粘结剂(诸如钴(Co))的硬质合金制成。基底20不限于由硬质合金组成的基底，而是可以由例如金属陶瓷或陶瓷组成。如图7中所示，基底20主要包括顶面22和侧面21。顶面22位于待成为切削工具100的前刀面12的表面相反一侧。侧面21位于待成为切削工具100的后刀面11的表面相反一侧。
图8是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的第二步骤的示意性横截面图。图9是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的第二步骤的示意性平面图。如图8和图9中所示，基底20被金刚石层7覆盖。具体地，金刚石层7例如通过热丝化学气相沉积(HFCVD)来形成。金刚石层7具有例如约10μm的厚度。如图8中所示，金刚石层7被形成为覆盖顶面22和侧面21。在利用金刚石层7覆盖基底的步骤中，金刚石层7的表面形成有多个突起8。多个突起8中的每个突起例如为半球形。具体地，位于顶面22相反一侧的金刚石层7的部分的表面以及位于侧面21相反一侧的金刚石层7的部分的表面形成有多个突起8。
然后执行通过离子束移除一部分金刚石层的步骤(S20：图6)。具体地，通过使用离子蚀刻设备将离子束发射至待成为前刀面12的表面来移除一部分金刚石层7。例如，使用氧离子作为离子束。通过将氧离子发射至金刚石层7，金刚石层7被转化为一氧化碳或二氧化碳。由此蒸发并移除金刚石。
图10是示出制造根据第一实施例的切削工具的方法的第三步骤的示意性横截面图。离子束具有方向性。如图10中所示，在顶面22朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的情况下，沿着相对于顶面22倾斜的方向从左上侧发射离子束。由此移除了多个第一突起1中的每个第一突起的一部分。如图10中所示，当在垂直于棱线23的延伸方向B的横截面中观察时，离子束的发射方向I相对于顶面22的法线倾斜。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，离子束的发射方向I可以大致垂直于棱线23的延伸方向B。
例如，能够采用由日本Elionix公司制造的EIS200-ER作为离子蚀刻设备。离子蚀刻的条件包括：发射离子束的时间段为一小时，所施加的电压为2500V。当主要通过离子束移除金刚石涂层时，在使基底20绕旋转轴线转动的同时将金刚石涂层从基底20移除。然而，在制造根据本实施例的切削工具的方法中，在不转动基底20的情况下执行移除一部分金刚石层的步骤。换句话说，在不改变离子束到基底20的顶面22的发射方向的情况下，在保持基底的同时移除一部分金刚石层7。由此形成了包括多个第一突起1的前刀面12(参见图4)。
现在将描述根据第一实施例的切削工具的功能和效果。
根据第一实施例中的切削工具100，多个第一突起1中的每个第一突起都包括第一倾斜部2，该第一倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。因此，切屑能够顺滑地经过前刀面12的第一倾斜部2。因此，提高了切屑的排出性。因此，减轻了对切削工具的损伤，并且能够提高工具的寿命。
根据第一实施例中的切削工具100，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，第一倾斜部2的法线D3在顶面22上投影而成的直线D2和在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1之间所形成的角度θ不大于80°。因而，切屑的排出方向能够大致平行于第一倾斜部2的法线D3在顶面22上的投影而成的直线D2的方向。因此，进一步提高了切屑的排出性。
根据第一实施例中的切削工具100，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，多个第一突起1被设置在与切削刃10相距2mm以内的区域上。因而，切屑容易在切屑所经过的区域的大部分中被排出。
根据第一实施例中的切削工具100，在横截面中，切削刃10的曲率半径不小于0.01μm并且不大于50μm。因而提高了锋利度。
根据制造第一实施例中的切削工具100的方法，在顶面22朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线朝向左侧的情况下，通过沿着相对于顶面22倾斜的方向从左上侧发射离子束来移除多个突起8中的每个突起的一部分。因而能够形成多个第一突起1。多个第一突起1中的每个第一突起都包括第一倾斜部2，该第一倾斜部2在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。因此，切屑能够顺滑地经过前刀面12的第一倾斜部2。因此，提高了切屑的排出性。因此，减轻了对切削工具的损伤，并且延长了工具的寿命。
根据制造第一实施例中的切削工具100的方法，在不转动基底20的情况下执行移除一部分金刚石层7的步骤。因而能够以简化方法形成多个第一突起1。
(第二实施例)
现在将描述根据第二实施例的切削工具100的构造。下面将主要描述与根据第一实施例的切削工具100的特征不同的特征，并且将不重复类似的描述。
图11是示出根据第二实施例的切削工具的前刀面12的构造的示意性平面图。如图11中所示，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，倾斜部2的法线在顶面22上的投影而成的直线D2可以相对于在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1倾斜。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，倾斜部2的法线在顶面22上的投影而成的直线D2与在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1之间所形成的角度θ例如不大于80°。角度θ例如可以不大于60°或不大于30°。当沿着垂直于顶面22的方向观察时，倾斜部2的法线在顶面22上投影而成的直线D2可以相对于在平行于顶面22的方向上的切削刃10的法线D1朝着刀柄、或者朝着刀柄相反一侧(切削工具的尖端侧)倾斜。
在通过离子束移除一部分金刚石层7的步骤(S20：图6)中，当沿着垂直于顶面22的方向观察时，能够在离子束的发射方向I相对于棱线23的延伸方向B的法线D1倾斜的情况下通过发射离子束形成根据第二实施例的切削工具。根据第二实施例的切削工具能够获得与根据第一实施例的切削工具等效的效果。
(第三实施例)
现在将描述根据第三实施例的切削工具100的构造。下面将主要描述与根据第一实施例的切削工具100的特征不同的特征，而不重复类似的描述。
图12是示出根据第三实施例的切削工具的构造的示意性横截面图。当沿着垂直于侧面21的方向观察时，后刀面11可以包括多个第二突起4。多个第二突起4可以在垂直于切削刃10的延伸方向B的方向上排列。类似地，多个第二突起4可以沿切削刃10的延伸方向B排列。多个第二突起4可以彼此接触。多个第二突起4中的每个第二突起的形状都可以是像鳞一样的形状。可以设置大量的第二突起4。
如图12中所示，在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个第二突起4中的每个第二突起都包括第二倾斜部5和第二弯曲部6。第二弯曲部6与第二倾斜部5相连续。多个第二突起4中的每个第二突起都由第二倾斜部5和第二弯曲部6组成。第二弯曲部6相对于第二倾斜部5位于切削刃10相反一侧。多个第二突起4中的每个第二突起都在远离基底20的方向上突出。在该横截面中，第二倾斜部5在垂直于侧面21的方向上的高度可以随着与切削刃10的距离的增大而增大。第二倾斜部5的高度可以随着与切削刃10的距离的增大而单调增大。当以使得侧面21朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的方式进行布置时，第二倾斜部5可以从左下侧朝着右上侧延伸。
第二倾斜部5相对于侧面21倾斜。第二倾斜部5相对于侧面21的角度φ2可以等于或不同于第一倾斜部2相对于顶面22的角度φ1。在垂直于侧面21的方向上与侧面21接触的金刚石层7的部分的厚度T4可以大致等于或不同于在垂直于顶面22的方向上与顶面22接触的金刚石层7的部分的厚度T2。第二突起在垂直于侧面21的方向上的厚度T3可以大致等于或不同于多个第一突起1中的每个第一突起在垂直于顶面22的方向上的厚度T1。如图12中所示，切削刃10可以由前刀面12的第一倾斜部2和后刀面11的第二倾斜部5之间的边界形成。因而能够进一步锋利地形成切削刃10。
在通过离子束移除一部分金刚石层7的步骤(S20：图6)中，能够通过改变离子束到基底20的发射方向来形成根据第三实施例的切削工具。具体地，在顶面22朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的情况下，沿着相对于顶面22倾斜的方向从左上侧发射离子束。由此移除多个第一突起1中的每个第一突起的一部分。类似地，在侧面21朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的情况下，沿着相对于侧面21倾斜的方向从左上侧发射离子束。由此移除多个第二突起4中的每个第二突起的一部分。根据第三实施例的切削工具，能够抑制后刀面的磨损。
虽然在第一实施例至第三实施例中描述了切削工具100为半径端铣刀的示例，但是切削工具100不限于半径端铣刀。切削工具100例如可以为旋转切削工具，诸如球端铣刀或钻头。
示例1
下面将描述使用样品1A至1C的切削工具进行切削测试的结果。首先制备作为样品1A至1C的切削工具。样品1A是根据第一实施例的具有12mm直径的切削工具(参见图4)。
图13是示出作为样品1B的切削工具的构造的示意性横截面图。如图13中所示，样品1B的切削工具中的金刚石层7的前刀面12包括多个第三突起31。在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个第三突起31中的每个第三突起都包括第三倾斜部32和第三弯曲部33。第三弯曲部33与第三倾斜部32相连续。多个第三突起31中的每个第三突起由第三倾斜部32和第三弯曲部33组成。第三弯曲部33相对于第三倾斜部32位于切削刃10相反一侧。多个第三突起31中的每个第三突起都在远离基底20的方向上突出。
在横截面中，第三倾斜部32在垂直于顶面22的方向上的高度随着与切削刃10的距离的增大而减小。第三倾斜部32的高度随着与切削刃10的距离的增大而单调地减小。当以使得顶面22朝向上侧并且顶面22和侧面21之间的棱线23朝向左侧的方式进行布置时，第三倾斜部32从左上侧朝着右下侧延伸。样品1B的切削工具在其它方面都类似于样品1A的切削工具的构造。
图14是示出作为样品1C的切削工具的构造的示意性横截面图。如图14中所示，样品1C的切削工具中的金刚石层7的前刀面12包括多个第四突起41。在垂直于切削刃10的延伸方向B的横截面中，多个第四突起41中的每个第四突起都包括平坦部42、第四弯曲部43和第五弯曲部44。第四弯曲部43与平坦部42的一端相连续。第五弯曲部44与平坦部42的另一端相连续。
多个第四突起41中的每个第四突起都由平坦部42、第四弯曲部43和第五弯曲部44组成。第四弯曲部43相对于平坦部42位于切削刃10相反一侧。第五弯曲部44相对于平坦部42位于切削刃10一侧。平坦部42位于第四弯曲部43和第五弯曲部44之间。多个第四突起41中的每个第四突起都在远离基底20的方向上突出。
在横截面中，平坦部42大致平行于顶面22。第四弯曲部43的高度随着与切削刃10的距离的增大而减小。第五弯曲部44的高度随着与切削刃10的距离的增大而增大。样品1C的切削工具在其它方面都类似于样品1A的切削工具的构造。
现在将描述切削测试中的条件。通过使用这些样品来切削具有10mm厚度的CFRP的边缘。切削条件包括：切削速度V＝150m/分钟，进刀速度f＝0.48mm/转，以及总切削长度为70m。在评价方法中，检查切削了70m之后工具的切削刃10和前刀面12的磨损大小。表1示出结果。
[表1]
样品编号 切削工具的横截面形状 前刀面的磨损量(μm)
1A 图4 30
1B 图13 200(剥落)
1C 图14 60
如表1中所示，样品1A至1C的切削工具的前刀面的磨损量分别为30μm、200μm和60μm。在样品1B的切削工具中，金刚石层剥落。样品1A的切削工具的前刀面的磨损量最小。通过上述结果确认，能够通过以如下方式提供倾斜部来减小前刀面的磨损量：该方式使得在横截面中倾斜部在垂直于顶面的方向上的高度随着与切削刃的距离的增大而增大。
示例2
下面将描述使用样品2A至2C的切削工具进行切削测试的结果。首先制备作为样品2A至2C的切削工具。样品2A至2C是根据第二实施例的切削工具(参见图11)，并且被制造成使得其角度θ被设定成表2中所示的角度。
现在将描述切削测试中的条件。这些样品在与示例1中的切削测试条件相同的切削测试条件下进行评价。表2示出结果。
[表2]
样品编号 角度θ(°) 前刀面的磨损量(μm)
2A 0 24
2B 30 32
2C 80 40
如表2中所示，样品2A至2C的切削工具的前刀面的磨损量分别为24μm、32μm和40μm。角度θ越小，则前刀面的磨损量越小。确认的是，当角度θ等于或小于80°时，前刀面的磨损量在可允许范围内。
示例3
下面将描述使用样品3A至3C的切削工具进行切削测试的结果。首先制备作为样品3A至3C的切削工具。样品3A至3C是根据第一实施例的切削工具(参见图4)，并且被制造成使得与切削刃的距离L被设定成如表3中所示。
现在将描述切削测试中的条件。这些样品在与示例1中的切削测试条件相同的切削测试条件下进行评价。表3示出结果。
[表3]
样品编号 与切削刃的距离L(μm) 前刀面的磨损量(μm)
3A 1500 29
3B 500 32
3C 10 35
如表3中所示，样品3A至3C的切削工具的前刀面的磨损量分别为29μm、32μm和35μm。与切削刃的距离L越长，则前刀面的磨损量越小。确认的是，当突起被设置在与切削刃相距10μm以内的区域上时，前刀面的磨损量在可允许范围内。
示例4
下面将描述使用样品4A至4E的切削工具进行切削测试的结果。首先制备作为样品4A至4E的切削工具。样品4A至4E是根据第一实施例的切削工具(参见图4)，并且被制造成使得切削刃的曲率半径如表4中所示。
现在将描述切削测试中的条件。这些样品在与示例1中的切削测试条件相同的切削测试条件下进行评价。表4示出结果。
[表4]
样品编号 切削刃的曲率半径(μm) 前刀面的磨损量(μm) 后刀面的磨损量(μm)
4A 0.005 40 40
4B 0.01 24 27
4C 5 22 26
4D 50 35 35
4E 60 45 45
如表4中所示，样品4A至4E的切削工具的前刀面的磨损量分别为40μm、24μm、22μm、35μm和45μm。样品4A至4E的切削工具的后刀面的磨损量分别为40μm、27μm、26μm、35μm和45μm。通过上述结果确认，在切削刃的曲率半径的范围不小于0.01μm并且不大于50μm的范围内，前刀面的磨损量和后刀面的磨损量小。
应理解，本文中所公开的实施例和示例在每一方面都是说明性的且非限制性的。本发明的范围由权利要求的各项所限定而不是由上述描述所限定，并且旨在包括在与权利要求的各项等效的范围和意义内的任何变型。
附图标记列表
1 突起(第一突起)
2 倾斜部(第一倾斜部)
2a 第二外周部
3 弯曲部(第一弯曲部)
3a 边界部
3b 第一外周部
4 第二突起
5 第二倾斜部
6 第二弯曲部
7 金刚石层
10 切削刃
10a 底刃
10b 外周刃
11 后刀面
11a 第一后刀面部
11b 第二后刀面部
12 前刀面
12a 第一前刀面部
12b 第二前刀面部
14 刀背面
15 第一槽面
17 第二槽面
19 刀柄
20 基底
21 侧面
22 顶面
23 棱线
31 第三突起
32 第三倾斜部
33 第三弯曲部
41 第四突起
42 平坦部
43 第四弯曲部
44 第五弯曲部
100 切削工具
A 中心轴线
B 延伸方向
D1 切削刃的法线
D2 直线
D3 倾斜部的法线
I 发射方向
L 距离
T1、T2、T3、T4 厚度
W1、W2、W3、W4 宽度

Claims (7)

1.一种切削工具，包括：
基底；和
覆盖所述基底的金刚石层，
所述金刚石层包括前刀面和与所述前刀面相连续的后刀面，
所述前刀面和所述后刀面之间的棱线形成切削刃，
所述基底包括位于所述前刀面相反一侧的顶面和位于所述后刀面相反一侧的侧面，
当沿着垂直于所述顶面的方向观察时，所述前刀面包括多个第一突起，
在垂直于所述切削刃的延伸方向的横截面中，所述多个第一突起中的每个第一突起都包括第一倾斜部和与所述第一倾斜部相连续的第一弯曲部，并且
在所述横截面中，所述第一倾斜部在垂直于所述顶面的方向上的高度随着与所述切削刃的距离的增大而增大，
其中，在垂直于所述侧面的方向上与所述侧面接触的所述金刚石层的部分的厚度大于在垂直于所述顶面的方向上与所述顶面接触的所述金刚石层的部分的厚度，
其中，当沿着垂直于所述侧面的方向观察时，所述后刀面包括多个第二突起，
其中，在垂直于所述切削刃的延伸方向的横截面中，所述多个第二突起中的每个第二突起都包括第二倾斜部和与所述第二倾斜部相连续的第二弯曲部，
其中，在所述横截面中，所述第二倾斜部在垂直于所述侧面的方向上的高度随着与所述切削刃的距离的增大而增大，
其中，在所述横截面中，所述多个第一突起中的每个第一突起都具有不小于1μm且不大于5μm的高度。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，当沿着垂直于所述顶面的方向观察时，所述第一倾斜部的法线在所述顶面上的投影而成的直线与在平行于所述顶面的方向上的所述切削刃的法线之间所形成的角度不大于80°。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，当沿着垂直于所述顶面的方向观察时，所述多个第一突起被设置在与所述切削刃相距2mm以内的区域上。
4.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，在所述横截面中，所述切削刃具有不小于0.01μm并且不大于50μm的曲率半径。
5.根据权利要求3所述的切削工具，其中，在所述横截面中，所述切削刃具有不小于0.01μm并且不大于50μm的曲率半径。
6.一种制造切削工具的方法，包括以下步骤：
利用金刚石层覆盖基底；和
通过离子束移除一部分所述金刚石层，
所述切削工具包括前刀面和与所述前刀面相连续的后刀面，
所述前刀面和所述后刀面之间的棱线形成切削刃，
所述基底包括位于所述前刀面相反一侧的顶面和位于所述后刀面相反一侧的侧面，
在所述利用金刚石层覆盖基底的步骤中，所述金刚石层的表面形成有多个第一突起，和
在所述移除一部分金刚石层的步骤中，在所述顶面朝向上侧、并且所述顶面和所述侧面之间的棱线朝向左侧的情况下，通过沿着相对于所述顶面倾斜的方向从左上侧发射所述离子束来移除所述多个第一突起中的每个第一突起的一部分，
其中，在垂直于所述侧面的方向上与所述侧面接触的所述金刚石层的部分的厚度大于在垂直于所述顶面的方向上与所述顶面接触的所述金刚石层的部分的厚度，
其中，当沿着垂直于所述侧面的方向观察时，所述后刀面包括多个第二突起，
其中，在垂直于所述切削刃的延伸方向的横截面中，所述多个第二突起中的每个第二突起都包括第二倾斜部和与所述第二倾斜部相连续的第二弯曲部，
其中，在所述横截面中，所述第二倾斜部在垂直于所述侧面的方向上的高度随着与所述切削刃的距离的增大而增大，
其中，在所述横截面中，所述多个第一突起中的每个第一突起都具有不小于1μm且不大于5μm的高度。
7.根据权利要求6所述的制造切削工具的方法，其中，在不转动所述基底的情况下来执行所述移除一部分金刚石层的步骤。
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