CN114007785A - 切削刀片和切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明的切削刀片具备具有第1面的氮化硼烧结体。在与第1面垂直的氮化硼烧结体的截面所对应的透射型X射线衍射中，设与第1面垂直方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)v。设压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)v。设与第1面平行的方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)h。设压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)h。根据这些X射线强度求得的压缩型氮化硼含有值大于0.005。立方晶取向值大于0.5，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值。

Description

切削刀片和切削刀具
技术领域
本发明涉及切削刀片和切削刀具。
背景技术
氮化硼烧结体具有高硬度。利用这一特性，可被用于粉碎构件或刀具的切削刀片等。在专利文献1中记载有一种含有立方晶氮化硼的氮化硼烧结体。另外，在专利文献1中记载有一种立方晶氮化硼复合多晶体，其含有纤维锌矿型氮化硼，并且具备立方晶氮化硼的(220)面的X射线衍射强度I(220)相对于立方晶氮化硼的(111)面的X射线衍射强度I(111)之比I(220)/I(111)低于0.1。换言之，就是在此立方晶氮化硼复合多晶体的取向面中，X射线强度I(111)是I(220)的10倍以上。即可以说，在取向面中，(111)面为强取向。该立方晶氮化硼复合多晶体，是作为原料使用取向后的pBN而得到的。另外还记载有，作为比较例而含六方晶氮化硼时，立方晶氮化硼在取向面中，即使(111)面为强取向，磨损量也大，作为切削刀具的性能差。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5929655号
发明内容
提供一种具有优异的耐磨损性的切削刀片和切削刀具。
本发明的切削刀片具备氮化硼烧结体，所述氮化硼烧结体具有第1面、第2面和位于所述第1面与所述第2面的棱部的至少一部分上的刃口。所述氮化硼烧结体含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。在与所述第1面垂直的所述氮化硼烧结体的截面所对应的透射型X射线衍射中，设在与所述第1面垂直的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)v，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)v，设在与所述第1面平行的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)h，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)h。由(IhBN(002)v+IhBN(002)h)/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的压缩型氮化硼含有值大于0.005。由IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的立方晶取向值大于0.5。由IhBN(002)v/(IhBNv(002)+IhBN(002)h)表示的压缩型氮化硼取向值，大于所述立方晶取向值。本发明的切削刀具具备：具有从第1端伸延到第2端的长度，在所述第1端侧具有卡槽的刀柄；位于所述卡槽的上述所记的切削刀片。
附图说明
图1是表示本发明切削刀片的一例的立体图。
图2是表示本发明切削刀片的另一例的立体图。
图3是表示本发明切削刀具的一例的正视图。
具体实施方式
以下，使用附图，对于本发明的氮化硼烧结体、切削刀片和切削刀具详细说明。但是，以下所参照的各图，为了便于说明，只简化显示必要的主要部分。
＜切削刀片＞
图1中显示本发明的切削刀片1的一例。在图1的示例中，切削刀片1是多边形的氮化硼烧结体3。图2中显示本发明的切削刀片1的另一例。在图2的示例中，氮化硼烧结体3被接合于硬质合金所构成的基体5。基体5与氮化硼烧结体1一起构成多边形的切削刀片。若具有这样的结构，则能够减少相对高价的氮化硼烧结体3在切削刀片1中所占的比例。在图2的示例中，氮化硼烧结体3位于切削刀片1的角部之中的一角，但也可以在多个角部分别配置氮化硼烧结体3。
例如，含有Ti和Ag的接合材(未图示)也可以位于氮化硼烧结体3与基体5之间。氮化硼烧结体3和基体5，能够使用以往公知的接合法经由接合材而一体化。
本发明的切削刀片1，在氮化硼烧结体3中具有第1面7和第2面9。在图1、2所示的例子中，上表面为第1面7，侧面为第2面。在这些示例中，第1面7成为前刀面7，第2面9成为后刀面9。以后，将第1面7称为前刀面7。另外，将第2面9称为后刀面9。切削刀片1，在第1面7与第2面9的棱线11的至少一部分上具有刃口13。
本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。在与氮化硼烧结体3的第1面7垂直的截面所对应的透射型X射线衍射中，所得到的数据之中，设在与第1面7垂直的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的X射线强度为IcBN(111)v，压缩型氮化硼氮化硼的002衍射的X射线强度为IhBN(002)v，设在与第1面7平行的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的X射线强度为IcBN(111)h，压缩型氮化硼的002衍射的X射线强度为IhBN(002)h。
还有，上述各面的特别指定，关于立方晶氮化硼，以JCPDS卡No.01－075－6381为基础。另外，关于压缩型氮化硼，以JCPDS卡No.18－251为基础。关于六方晶氮化硼，以JCPDS卡No.00―045―0893为基础。另外，关于后述的纤维锌矿型氮化硼，以JCPDS卡No.00－049－1327为基础。
透射型X射线衍射，例如，可以使用株式会社Rigaku制的弯曲IPX射线衍射装置RINT RAPID2进行。
将基于上述的各X射线强度而得到的(IhBN(002)v+I(002)h)/(I(111)v+I(111)h)称为压缩型氮化硼含有值。压缩型氮化硼含有值，是与氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的量相关的指标。该值越大，氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的量越多。压缩型氮化硼含有值，不是其含量本身。
本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼含有值大于0.002且小于0.01。即，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，以满足该条件的程度含有压缩型氮化硼。
另外，将基于上述的各X射线强度而得到的IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)称为立方晶取向值。若立方晶取向值为0.5，则立方晶氮化硼的111面朝向随机方向，是无取向状态。立方晶取向值越大，氮化硼烧结体3中所含的立方晶氮化硼的111面与第1面7平行取向的程度越大。
本发明的切削刀片1中的氮化硼烧结体3，立方晶取向值大于0.5。换言之，就是垂直方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度，大于平行方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度。即，可以说立方晶氮化硼的111面沿着第1面7的法线方向进行取向。
将基于上述的各X射线强度而得到的IhBN(002)v/(IhBNv(002)+IhBN(002)h)称为压缩型氮化硼取向值。若压缩型氮化硼取向值为0.5，则压缩型氮化硼的002面朝向随机方向，是无取向状态。压缩型氮化硼取向值越大，氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的002面与第1面7平行取向的程度越大。
本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值。即，压缩型氮化硼的002面，相比立方晶氮化硼的111面，与第1面7平行取向的程度大。
本发明的切削刀片1，通过具有上述结构，从而具有优异的耐磨损性。该效果被推测是由于，本发明的切削刀片1含有少量的压缩型氮化硼，此外，在第1面中压缩型氮化硼的002面取向较多，由此，熔敷于第1面的被切削物与压缩型氮化硼一起被剥离。
本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼含有值也可以为0.004以上且0.008以下。若具有这样的结构，则切削刀片1的硬度高。
另外，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，立方晶取向值也可以为0.55以上。若具有这样的结构，则前刀面7的硬度高。
另外，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼取向值也可以为0.8以上。若具有这样的结构，则切削刀片1的寿命长。
另外，本发明的切削刀片1，氮化硼烧结体3也可以含有纤维锌矿型氮化硼。具有这样结构的氮化硼烧结体3硬度高。
另外，本发明的切削刀片1，立方晶氮化硼的平均粒径可以为200nm以下。若具有这样的结构，则切削刀片1的强度高。还有，立方晶氮化硼的平均粒径可以为100nm以下。
另外，本发明的切削刀片1，也可以在氮化硼烧结体3的表面具有硬质涂层(未图示)。
＜切削刀具＞
接着，使用附图对于本发明的切削刀具进行说明。
本发明的切削刀具101，如图3所示，例如，是从第一端(图3中的上端)朝向第二端(图3中的下端)延伸的棒状体。
切削刀具101，如图3所示，具备：刀柄105，所述刀柄105具有从第1端(前端)延伸到第2端的长度，并具有位于第1端侧的卡槽103；位于卡槽103的所述切削刀片1。因为切削刀具101具备切削刀片1，所以能够长期进行稳定的切削加工。
卡槽103是安装切削刀片1的部分，具有相对于刀柄105的下表面平行的支承面、和相对于支承面垂直或倾斜的限制侧面。另外，卡槽103在刀柄105的第1端侧开口。
切削刀片1位于卡槽103。这时，切削刀片1的下表面可以与卡槽103直接相接，另外，也可以在切削刀片1与卡槽103之间夹隔垫片(未图示)。
切削刀片1以使前刀面7和后刀面9相交的棱线上的作为刃口13使用的部分的至少一部分从刀柄105向外方突出的方式被安装在刀柄105上。在本实施方式中，切削刀片1由固定螺栓107安装在刀柄105上。即，在切削刀片1的贯通孔55中插入固定螺栓107，将该固定螺栓107的前端插入形成于卡槽103的螺丝孔(未图示)而使螺栓部之间拧紧，由此切削刀片1被安装在刀柄105上。
作为刀柄105的材质，能够使用钢、铸铁等。这些构件之中也可以使用韧性高的钢。
在本实施方式中，例示的是用于所谓车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工等。还有，作为切削刀具，不限定用于车削加工。例如，用于滚削加工的切削刀具也可以使用上述实施方式的切削刀片1。
＜制造方法＞
以下，对于本发明的切削刀片的氮化硼烧结体的制造方法进行说明。首先，准备作为原料粉末的扁平形状的六方晶氮化硼粉末。使用平均粒径为0.7μm以上，市售原料之中氧杂质量低于0.5质量％的原料。所谓六方晶氮化硼粉末的平均粒径，意思是以电子显微镜测量的氮化硼粉末的长轴方向的长度的平均值。六方晶氮化硼粉末其平均粒径可以为0.2μm以上且30μm以下。六方晶氮化硼粉末，也可以是具有99％以上纯度的高纯度。另外，也可以含有制造立方晶的氮化硼粉末时所用的催化剂成分。另外，也可以使用纯度低于99％的原料粉末。
原料粉末的成形以单轴压制进行，通过控制成形时的压力，能够控制烧成后的立方晶取向值和压缩型氮化硼取向值。以单轴压制成形时，扁平的六方晶氮化硼粉末进行取向，六方晶氮化硼粉末的002面以垂直于压制的加压轴向的方式进行取向。在单轴压制时，若对同一成形体以反复施加压力的方式进行，则成形体的六方晶氮化硼粉末的取向性高。
接着，将由上述方法制作的成形体，以1800～2200度的温度、8～10GPa的压力进行烧成，由此能够得到本发明的氮化硼烧结体。氮化硼烧结体中所含的压缩型氮化硼的比例，能够由烧成时的温度和压力控制。
以上，对于本发明的氮化硼烧结体、切削刀片和切削刀具进行了说明，但不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明要旨的范围，也可以进行各种改良和变更。
【实施例】
对于平均粒径为0.3μm、6μm、16μm，氧杂质量为0.3质量％的扁平形状的六方晶氮化硼粉末以单轴压制进行成形，得到成形体。另外，对于相同的六方晶氮化硼粉末进行等压加压而制作成形体。以表1所示的条件烧成这些成形体。
接着，将所得到的烧结体沿着与烧结体的第1面垂直的方向切断，制作具有相对于第1面呈直角相交面的厚度约0.5mm的试验片。以此试验片的与第1面垂直的截面为基准，使用株式会社Rigaku制的弯曲IPX射线衍射装置RINT RAPID2，求得压缩型氮化硼含有值、立方晶取向值、压缩型氮化硼取向值。所得各值显示在表1中。
【表1】
Figure BDA0003428836270000071
再截取所得到的烧结体的一部分，制作切削刀片。将此切削刀片的第1面作为前刀面进行切削试验。以下显示切削试验的条件。
＜切削试验的条件＞
被切削材：Ti合金(Ti－6Al－4V)
切削条件：Vc＝100m/min、f＝0.1mm/rev、ap＝0.4mm、Wet
使用工具：CNGA120408
作为由等压成形的成形体得到的试料，即试料No.1～3、7、11、15，均没有本发明的切削刀片的氮化硼烧结体的结构。另外，即使使用单轴加压的成形体时，烧成温度为2100℃，烧成压力为11GPa的试料No.8～10，也不包含压缩型氮化硼。使用单轴加压的成形体，烧成温度为2300℃，烧成压力为7.7GPa的试料No.16中，含有压缩型氮化硼，但压缩型氮化硼取向值小于立方晶取向值。
另一方面，由单轴压制成形的试料之中，试料No.4～6、12～14，其压缩型氮化硼含有值大于0.005，立方晶取向值大于0.5，压缩型取向值大于立方晶取向值，为长寿命。还有，试料No.4～6、12～14的立方晶氮化硼的平均粒径，均为200nm以下。特别是使用了平均粒径小的原料粉末的试料No.4和试料No.12的平均粒径，为100nm以下。
立方晶取向值在0.55以上的试料No.5、6、12、13、14，寿命比立方晶取向值低于0.55的试料No.4长。压缩型氮化硼取向值为0.8以上的试料No.13、14，寿命比压缩型氮化硼取向值低于0.8的试料No.12长。
不满足本发明切削刀片的构成要件的试料，相比作为本发明切削刀片的试料No.4～6、12～14，寿命更短。
符号说明
1…切削刀片
3…氮化硼烧结体
5…基体
7…前刀面
9…后刀面
11…棱线
13…刃口
101…切削刀具
103v卡槽
105…刀柄。

Claims (6)

1.一种切削刀片，是具备氮化硼烧结体的切削刀片，所述氮化硼烧结体具有第1面、第2面和位于所述第1面与所述第2面的棱部的至少一部分上的刃口，其中
所述氮化硼烧结体含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼，
在与所述第1面垂直的所述氮化硼烧结体的截面所对应的透射型X射线衍射中，
设在与所述第1面垂直的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)v，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)v，
设在与所述第1面平行的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的X射线强度为IcBN(111)h，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的X射线强度为IhBN(002)h时，
由(IhBN(002)v+IhBN(002)h)/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的压缩型氮化硼含有值大于0.002且小于0.01，
由IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的立方晶取向值大于0.5，
由IhBN(002)v/(IhBNv(002)+IhBN(002)h)表示的压缩型氮化硼取向值大于所述立方晶取向值。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中，所述立方晶取向值为0.55以上。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其中，所述压缩型氮化硼取向值为0.8以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的切削刀片，其中，所述氮化硼烧结体含有纤维锌矿型氮化硼。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的切削刀片，其中，所述截面中的所述立方晶氮化硼的平均粒径为200nm以下。
6.一种切削刀具，其具备：具有从第1端延伸到第2端的长度，并在所述第1端侧具有卡槽的刀柄；
位于所述卡槽的权利要求1～5中任一项所述的切削刀片。
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