CN1974205A - 表面包覆切削刀片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的表面包覆切削刀片具有以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷为母材的刀片主体、及基底层、中间层和最外层；基底层和最外层分别由IVa、Va、VIa族金属及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成，中间层以Al2O3为主要成分形成；刀片主体的表面中，在后面和交叉棱线部中的后面侧切削刃部去除最外层，在前面中比与交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分保留最外层。其制造方法如下：在交叉棱线部形成切削刃，在刀片主体的表面包覆基底层、中间层、最外层，然后，在刀片主体的表面中，将前面中比与交叉棱线部的边界的更靠内侧的一部分刨除在外，在后面和交叉棱线部中的后面侧切削刃部去除最外层。

Description

表面包覆切削刀片及其制造方法
技术领域
本发明涉及安装于刀片装卸式的各种工具上以用来进行切削加工的表面包覆切削刀片及其制造方法。
本申请要求于2005年12月2日申请的日本专利申请第2005-349652号的优先权，其内容在此引入。
背景技术
切削刀片以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷、或陶瓷等硬质材料为母材，在例如多边形板状的刀片主体的前面和后面的交叉棱线部形成切削刃。该切削刀片安装在刀片装卸式的工具上，被广泛地应用于金属切削材料的切削加工。另外，对于这样的切削刀片，主要考虑到要提高其耐磨性，提出了在刀片主体的表面从刀片主体表面侧按照基底层、中间层以及最外层的顺序进行包覆而成的表面包覆切削刀片。该基底层由例如元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成，为单层或两层以上。该中间层以Al2O3为主要成分。该最外层与基底层同样地，由例如元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成，为单层或两层以上。
而且，对于这样的表面包覆切削刀片，在例如专利文献1、2中也提出了以机械方式去除这些层的一部分的方案。也就是说，在专利文献1中公开了以下的切削刀片，即，仅从切削刃轮廓线，或者从前面与切削刃轮廓线双方，以机械方式去除形成于α-Al2O3层(中间层)上的TiCxNyOz层(最外层)，而在后面上保留该TiCxNyOz最外层。将相对于扩散前面磨损和熔敷(涂抹，smearing)的抵抗性强的Al2O3作为前面和切削刃的最外层，而在后面将相对于后面磨损的抵抗性强的TiCxNyOz作为最外层以代替相对来说较早产生磨损的Al2O3，从而可以在前面和后面同时发挥优良的耐磨损性。另外，还公开了下述一点：借助该后面的TiCxNyOz层，使得使用过的切削刃和未使用的切削刃的差异易于辨别(区别使用过的切削刃)。另外，作为机械方式的去除方法，可以举出刷光、抛光、喷砂处理。
在专利文献2中，同样为了可以简单地检测出是没有使用的切削刃还是已经用过的切削刃，在后面上设置使用状态显示层。而且，示出了如下方法，即，希望包覆Al2O3作为减少磨损的覆膜，再包覆TiN层作为最外层，之后采用刷光或喷砂等方法来从前面和切削刃上以机械方式去除作为使用状态显示层的TiN层。
但是，近年来，在上述那样的切削加工领域，逐步要求高精度加工，因此，作为以往的管理项目的加工尺寸精度自不必说，同时也对被切削材料的切削加工表面(精加工面)的品质提高重视起来。
在此，在上述以往的切削刀片中，由于如上述那样，在前面和后面同时发挥出优良的耐磨损性，因此加工尺寸精度方面有一定的改善。
但是，在切削加工表面的品质方面，如上述那样，近年来其判断的基准变得严格起来，为此，当前的实际情况是：切削刃或刀片本身从切削的初期阶段或者在切削开始后较短的时间内就无法满足加工要求，即使产生的磨损还很小，操作人员也会判断切削刃或刀片的使用寿命结束，从而对其进行更换。在此，若在被切削材料的切削加工表面产生称之为挤裂或起毛刺的现象从而用手触摸时产生不光滑感，或者看到没有光泽的白色混浊表面，则判断切削刃已经到了使用寿命。特别是最近，被切削材料也变得越来越难以切削，从而容易出现这种表面状态的异常状况。
另外，在上述那样的切削刀片中，通过像上述那样设置后面的TiCxNyOz层或作为使用状态显示层的TiN层，对使用过的切削刃和未使用的切削刃进行区分，即“区分使用过的切削刃”，但是，在例如照明不充足的切削加工现场却难以可靠地识别切削刃的使用/未使用。特别是，上述专利文献2记载的表面包覆切削刀片是利用了下述一点，即，刀片会在切削时产生的热的作用下发生变色，在使用中不直接与工作物进行接触却与用过的切削刃相邻的后面区域也产生变色，因此，由于后面与直接接触切屑而产生了大量热量的前面相比，变色区域窄且变色程度也较弱，从而更加难以识别切削刃的使用/未使用。
[专利文献1]日本特开平8-52603号公报；
[专利文献2]日本特开2002-144108号公报。
发明内容
本发明正是在这样的背景下提出的，其目的在于提供如下的表面包覆切削刀片及其制造方法，该表面包覆切削刀片可在被切削材料上形成没有挤裂或起毛刺问题的、有光泽的高品质切削加工表面，而且，可以更可靠地辨识切削刃的使用/未使用。
本发明的表面包覆切削刀片，具有以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷为母材的刀片主体、以及从刀片主体侧依次包覆在上述刀片主体的表面上的基底层、中间层和最外层；在上述刀片主体的前面和后面的交叉棱线部形成切削刃；上述基底层和最外层分别由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成为单层或两层以上的多层，并且，上述中间层以Al2O3为主要成分形成；上述刀片主体的表面中，至少在上述后面和上述交叉棱线部中与上述后面相连的后面侧切削刃部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层，另一方面，至少在上述前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分，保留上述最外层。
也可以在上述后面和整个上述交叉棱线部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以从上述后面直到比上述交叉棱线部与上述前面的边界更靠上述前面内侧的范围，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以在直到从上述交叉棱线部与上述前面的边界向上述前面内侧离开2mm处的范围内，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以将在上述后面主要露出的上述中间层的表面粗糙度设为，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下。
也可以设计成，上述基底层和最外层中的至少一者，具有由作为元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属而被选择出来的Ti、Zr、Hf、Cr以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成的层。
也可以在上述后面和上述后面侧切削刃部，露出70面积％以上的中间层。
上述中间层可以是含有80体积％以上的Al2O3的层。
可以设计成，上述最外层是通过湿喷砂来去除的。
本发明的表面包覆切削刀片的制造方法，在以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷为母材的刀片主体的前面和后面的交叉棱线部形成切削刃；并且，以从上述刀片主体侧起依次为基底层、中间层、最外层的顺序将基底层、中间层、最外层包覆到上述刀片主体的表面上，所述基底层和最外层分别由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成为单层或两层以上的多层，所述中间层以Al2O3为主要成分形成；然后，在上述刀片主体的表面中，至少将上述前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分刨除在外，至少在上述后面和上述交叉棱线部中与上述后面相连的后面侧切削刃部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以在上述后面和整个上述交叉棱线部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以从上述后面直到比上述交叉棱线部与上述前面的边界更靠该前面内侧的范围，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
也可以在直到从上述交叉棱线部与上述前面的边界向上述前面内侧离开2mm处的范围内，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
可以将在上述后面主要露出的上述中间层的表面粗糙度设为，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下。
上述中间层可以是含有80体积％以上的Al2O3的层。
可以在上述后面和上述后面侧切削刃部，露出70面积％以上的中间层。
可以通过湿喷砂来去除上述最外层。
可以设计成，在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使上述刀片主体旋转，并借助喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
还可以设计成在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使上述刀片主体旋转，并借助与上述轴线成10～90度的喷射角的喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
也可以设计成，在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使该刀片主体旋转，并借助与上述轴线成30～90度的喷射角的喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
还可以在上述一对旋转轴中的、夹入上述刀片主体的形成有上述前面的面的旋转轴上，安装遮蔽部件，对上述前面中的上述一部分进行遮蔽，而进行湿喷砂。
在此，图21是表示一般的负型切削刀片的切削刃1周边的放大剖视图。在图中，附图标记2表示刀片主体，附图标记3所示的区域是前面，附图标记4所示的区域是后面，附图标记5所示的区域是前面3与后面4的形成切削刃1的交叉棱线部。在图21中，进行了圆珩磨。即使在没有进行这样的珩磨的、前面3与后面4以一定角度交叉形成的切削刀片中，该交叉棱线部5实际上也不是没有宽度的线，而是呈以微小的既定宽度进行了珩磨那样的状态。也就是说，从微观来看，为与图21所示同样的状态。另外，在前面3上可以如图示那样形成凹槽状的断屑器6。
若采用这样的切削刀片来切削被切削材料W，则在切削初期，在如图22所示那样形成切削刃1的上述交叉棱线部5中，与后面4相连的后面侧切削刃部5a的区域，如图22中黑色箭头所示那样，最终与被切削材料W的切削加工表面P接触而形成该切削加工表面P。而且，随着切削刃1的磨损的扩大，如图23所示那样，与该切削加工表面P接触的区域扩大到后面4侧，最终如图23中黑色箭头所示那样，后面4的区域形成切削加工表面P。图22和图23中的空心箭头表示切削刀片相对于被切削材料W的相对前进方向，附图标记C表示切屑。
在此，本发明的发明人认为，要得到具有良好品质的切削加工表面P，与切削加工表面P最终接触的切削刀片的后面4和上述交叉棱线部5中与后面4相连的上述后面侧切削刃部5a的性质是很重要的。特别是，表面包覆切削刀片虽然也用于精加工切削，但大多用于负荷高的粗/半精加工切削，通常使用到后面4的磨损宽度增加至0.3mm以上为止，所以，后面4的性质是非常重要的。而且，本发明的发明人认识到，通过在这样与切削加工表面P接触而最终形成上述切削加工表面P的后面4和上述后面侧切削刃部5a中，将摩擦系数比现有表面包覆切削刀片的后面那样的TiCxNyOz层或TiN层低的Al2O3作为主要成分而形成中间层，并主要使该中间层露出，即使磨损速度快，也可以抑制由于与切削加工表面P的擦过所引起的挤裂或起毛刺的问题。鉴于此，本发明的发明人发明出了具有上述结构的表面包覆切削刀片。
因此，根据这样的本发明的表面包覆切削刀片，与后面的表面为TiCxNyOz层或TiN层的现有刀片相比，即使是进行难切削材料的加工，最终也可以长期得到有光泽的品质良好的切削加工表面P，也就是说，可以延长直至使用者判断切削刃到了使用寿命而更换使用切削刃或刀片自身为止的时间。另一方面，至少在上述前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分上保留上述最外层，该最外层由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成为单层或两层以上。相对于以黑色系的Al2O3为主要成分的中间层，可以调整这样的最外层，使之呈例如黄色或白色系等明亮的色调。因此，可以容易地确认由于切削时的切屑擦过而产生的摩擦热所引起的变色，可以可靠地识别切削刃的使用/未使用。
在此，通过去除最外层而露出的上述中间层可以不是100％都为Al2O3，只要是以Al2O3为主要成分从而本质上由Al2O3构成的层即可，Al2O3的含量优选为80vol％以上，只要这样便可以获得上述效果。上述中间层，例如也可以是形成了Al2O3与从Ti、Zr、Hf、Cr、Si的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物及其复合化合物中选择的物质的固溶体的化合物层，或者是这些物质从Al2O3的基质中析出的混合物层，还可以是交替多次层叠Al2O3与这些物质而成的多层结构。另外，Al2O3自身也有α型或κ型等几种结晶结构，虽然任何结晶结构都可以获得上述效果，但特别是在采用α型Al2O3时可以获得高品质的切削加工表面。
而且，在上述后面和上述交叉棱线部中与后面相连的后面侧切削刃部，可以不完全去除最外层以仅露出中间层。例如，即使残留微量的最外层，只要主要露出的是中间层即可。但是，若该中间层露出的比例过少，则存在无法完全发挥上述效果的危险，所以，在后面和上述交叉棱线部中的与后面相连的后面侧切削刃部，希望露出70％以上面积比的中间层。并且希望将去除最外层而露出的中间层的包覆厚度设定在1～15μm的范围内。若厚度不足1μm，则中间层在早期就产生磨损而无法长期形成具有良好品质的切削加工表面，而若是超过了15μm的厚度，则韧性显著下降而导致在中间层容易产生剥离和缺失。
另外，只要通过这样去除最外层而主要露出中间层的部分至少包括下述部分即可，即，后面和上述交叉棱线部中与后面相连的后面侧切削刃部、也就是后面和上述交叉棱线部中与后面相连续侧的至少中途部分。另外，只要如上述那样在切屑擦过的范围内充分确保用于识别切削刃的使用/未使用的最外层，则可以在后面和整个上述交叉棱线部去除最外层而主要露出中间层。而且，可以从后面直到比上述交叉棱线部和上述前面之间的边界更靠前面内侧的范围，去除最外层而主要露出中间层。在此情况下，在形成切削刃的上述交叉棱线部和前面的切削刃侧，露出以Al2O3为主要成分的中间层，所以，如专利文献1中所述那样，可以提高前面对扩散前面磨损和熔敷的抵抗性，可以更加有效地延长到更换切削刃为止的时间。
另外，在去除最外层直至前面的内侧的情况下，若在前面内侧过量去除最外层，则存在有损切削刃的使用/未使用识别效果的可能。为此，希望在自后面起到从上述交叉棱线部和上述前面的边界向前面内侧离开2mm的范围内，去除上述最外层而主要露出上述中间层。当然，这些部分是刀片主体中参与切削加工的部分，特别是切削刃的角部侧的部分。在不参与切削加工、从而也不参与切削刃的使用/未使用识别的、刀片主体的与交叉棱线部相连的部分，可以保留最外层，或者也可以去除全部最外层或最外层的一部分而露出中间层。
另外，如后述那样，至少在上述后面和上述交叉棱线部中与后面相连的后面侧切削刃部主要使上述中间层露出时，不仅可以去除最外层，还可以改善去除部分的表面粗糙度，由此，可以进一步提高切削加工表面的品质。特别是，包覆表面的切削刀片大多是所谓M级精度的切削刀片，即，在由碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷的母材形成的切削刀片主体的后面部分的烧结表面上，不进行研磨加工而直接实施包覆，即使在这种情况下，通过如上述那样改善表面粗糙度，也可以降低与被切削材料之间的摩擦、得到更有光泽的高品质的切削加工表面。
例如，希望经过这样改善的、在上述后面主要露出的中间层的表面粗糙度为，在JIS B 0601-1994(2001)中，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下，更希望为0.2μm以下。若表面粗糙度小，则再加上露出到后面的中间层是以低摩擦系数的Al2O3为主要成分，所以如上所述可以得到更高品质的切削加工表面。在此，将截止值设定为0.08mm是因为：给切削加工表面的品质造成影响的是中间层表面的微观状态，故而要去除因刀片主体烧结前的压粉体密度离散或烧结时产生的烧结变形等引起的烧结表面上的弯曲现象(弯曲分量)。
在上述基底层和最外层的至少一者是由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成的层的情况下，希望这些元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属从Ti、Zr、Hf、Cr中加以选择。也就是说，在对表面包覆切削刀片进行批量生产的表面包覆处理技术方面，这些金属的化合物的切削性能和包覆处理经济性两方面都很优良。因此，可以提供在抑制制造成本的同时切削性能更加优良的表面包覆切削刀片。
这样，上述表面包覆切削刀片，在刀片主体的表面中，至少在后面和上述交叉棱线部中与后面相连的后面侧切削刃部主要露出上述中间层，而至少在前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分上保留最外层。为了制造这样的表面包覆切削刀片，例如，可以在刀片主体表面上包覆了基底层和中间层后，暂时将刀片主体从包覆炉中取出并对要露出中间层的部分进行遮蔽处理后，再次将其放到包覆炉中以进行最外层的包覆。采用这种方法也可以制造本发明的表面包覆切削刀片，但是，这种制造方法的作业性差、也不经济，而且，若遮蔽部件不稳定的话，则会导致最外层被大范围地包覆到应露出中间层的部分上，从而无法获得上述那样的效果。
然而，相对于此，在本发明的表面包覆切削刀片的制造方法中，是在对刀片主体的表面包覆了基底层、中间层、最外层后，至少将前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分刨除在外，而至少在后面和上述交叉棱线部中的与后面相连的后面侧切削刃部，去除最外层而主要露出中间层。因此，只要在与现有的表面包覆切削刀片同样地连续包覆各层后，局部去除最外层即可，适于批量生产且很经济。而且，在后续工序中也不会有将最外层包覆到主要露出中间层的部分上的问题，因此，可以稳定可靠地以低成本制造具有上述优良效果的表面包覆切削刀片。
在本发明的制造方法中，要去除最外层，也可以采用下述机械加工方法，该机械加工方法例如利用弹性磨具、含有磨料的尼龙刷、或使用金刚石磨浆的动物毛刷等。但是，这些机械加工的加工能量较高，以便还能用于通常对切削刀片中的切削刃进行的珩磨处理或抛光处理，所以，存在使去除最外层而露出的中间层的表面产生研磨伤等危险，特别是存在使后面的表面粗糙度劣化、或招致刀片自身的韧性下降的危险。另外，在这些方法中，加工能量较强地作用在刀片主体中特别是形成有突出的切削刃的上述交叉棱线部，所以，不仅会去除该交叉棱线部的最外层，就连中间层也可能被局部地研磨而变薄。
为此，在本发明的制造方法中，希望采用不会作用这样高的加工能量、且加工能量不会集中在局部部位的湿喷砂来去除上述最外层。也就是说，这样的湿喷砂处理，是将含有喷射研磨材料的液体(一般是水)即研磨液喷射到被处理物上而进行研磨的处理。与上述那样采用弹性磨具或刷子的机械加工相比自不必说，即使与干式喷砂处理相比，也是加工能量较弱的软加工，这是由于液体在与被处理物之间使喷射研磨材料的运动能量衰减。因此，通过将其用于去除本发明那样的最外层，可以将产生在露出的中间层表面的研磨伤抑制得较少，可以形成平滑的后面，其表面粗糙度例如为，如上所述以算术平均粗糙度Ra计为0.3mm以下。另外，在上述交叉棱线部也没有局部作用强的加工能量，所以，不会有仅对形成切削刃的该交叉棱线部进行过处理的问题。
这样，通过湿喷砂处理，在刀片主体表面中，至少将前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分刨除在外，而至少在后面和上述交叉棱线部中的与后面相连的后面侧切削刃部去除最外层。即使在这种情况下，也是在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹持上述刀片主体，使上述刀片主体旋转，并且，借助与上述轴线成10～90度的喷射角的喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。由此，可以实现喷射处理的自动化，可以通过批量生产来制造经济且品质稳定的表面包覆切削刀片。
也就是说，若喷枪与旋转轴的轴线所成的喷射角为90度，则喷枪以与后面大致对置的状态喷射研磨液，通过使刀片主体旋转，可以无遗漏地均匀地在后面和上述交叉棱线部中与该后面相连的后面侧切削刃部去除最外层。另外，随着使喷射角朝前面侧减小，研磨液不仅喷射到后面上，同时也喷射到前面侧。因此，通过调整朝该前面喷射的喷射部位，可以在保留前面内侧的最外层的同时，在形成切削刃的整个上述交叉棱线部、进而直到比该交叉棱线部与前面的边界更靠前面内侧的范围，都去除上述最外层而主要露出中间层。但是，随着该喷射角向前面侧减小，喷射液朝后面喷射的入射角也变小，会导致最外层的去除作用变弱，因此，上述喷射角优选如上述那样为10度以上，更优选设为30度以上。
而且，对于预先在后面上形成后角的正型切削刀片，通过减小朝向前面相反侧喷射的喷射角，能以接近垂直的喷射角高效地对后面进行处理，同时在后面侧切削刃部也能可靠去除最外层。
另外，要在前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分上可靠保留最外层、同时至少在后面和交叉棱线部的后面侧切削刃部高效去除最外层而露出中间层，希望在上述一对旋转轴中的、夹入刀片主体的形成有前面的面的旋转轴上，安装遮蔽部件，对上述前面中的上述一部分进行遮蔽，实施湿喷砂。这样，例如下述切削刃的使用/未使用的识别性高的表面包覆切削刀片，也能在不降低生产率的情况下容易地制造，所述表面包覆切削刀片中，在比与上述前面的边界向内侧离开2mm的一定宽度范围内，去除了最外层，而比其更靠内侧的最外层则保留了下来。
作为这种湿喷砂的喷射研磨材料，只要是硬质的微粒介质即可，作为其材料，可以使用氧化铝、氧化锆、树脂类、玻璃类等各种材料，其粒径希望为大约10～500μm左右，特别优选粒径为10～200μm左右的微粒。例如，在以氧化铝作为介质而使用的情况下，优选下述喷射条件：在与液体(水)相混合的状态下，调整研磨液中所含介质的量，使其在15～60wt％的范围内，并且将供给到喷枪的压缩空气压力即喷射压力设定在0.05～0.3MPa的范围内，来进行喷射。
附图说明
图1是表示本发明的表面包覆切削刀片的一个实施方式的立体图。
图2是与图1所示实施方式的形成切削刃16的交叉棱线部15相正交的放大剖视图。
图3是表示与本发明的表面包覆切削刀片的制造方法的一个实施方式相关的制造装置的图。
图4是说明在采用图3所示制造装置制造图1和图2所示实施方式的表面包覆切削刀片时的、本发明制造方法的一个实施方式的图。
图5表示图1所示实施方式的变型例，是与形成切削刃16的交叉棱线部15相正交的放大剖视图。
图6表示图1所示实施方式的另一变型例，是与形成切削刃16的交叉棱线部15相正交的放大剖视图。
图7是说明本发明的制造方法的另一实施方式的图。
图8是表示采用图7所示制造方法制造的第一表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图9是表示采用图7所示制造方法制造的第二表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图10是表示采用图7所示制造方法制造的第三表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图11是表示采用图7所示制造方法制造的第四表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图12是表示采用图7所示制造方法制造的第五表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图13是表示采用图7所示制造方法制造的第六表面包覆切削刀片的状态的图，(a)是湿喷砂处理前的状态，(b)是湿喷砂处理后的状态。
图14是表示采用图4所示制造方法制造的表面包覆切削刀片的图，(a)是湿喷砂处理前的俯视图，(b)是湿喷砂处理前的侧视图，(c)是湿喷砂处理后的俯视图，(d)是湿喷砂处理后的侧视图。
图15是对没有安装孔12的表面包覆切削刀片进行湿喷砂处理时的图。
图16是对正型表面包覆切削刀片进行湿喷砂处理时的图。
图17是实施例1中的后面的表面粗糙度曲线。
图18是比较例1中的后面的表面粗糙度曲线。
图19是表示实施例1的有光泽的良好的精加工面。
图20是表示比较例1的由于挤裂而导致白色混浊的精加工面。
图21是一般切削刀片的、与形成切削刃1的交叉棱线部15相正交的放大剖视图。
图22是采用图21所示的切削刀片切削被切削材料W时的切削初期的图。
图23是采用图21所示的切削刀片切削被切削材料W时的后面磨损剧烈时期的图。
具体实施方式
图1和图2表示本发明的表面包覆切削刀片的一个实施方式。在本实施方式中，刀片主体11由以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷、或陶瓷为母材的烧结合金形成为多边形板状(在图1中为菱形板状)。也就是说，其表面具有相互平行的一对多边形面、以及配置在这一对多边形面的周围并向上述刀片主体11的厚度方向(图1和图2中的上下方向)延伸的多个侧面。另外，在上述多边形面的中央，以沿上述厚度方向贯通上述刀片主体11的方式开设有安装孔12，该安装孔12用于将该刀片主体11安装在刀片装卸式切削工具的安装座上。
在该刀片主体11的上述多边形面上形成前面13，并且，在上述侧面上形成后面14，在这些前面13和后面14的交叉棱线部15、即上述多边形面的棱边部上，形成切削刃16。但是，在具有上述那样的多边形板状刀片主体11的切削刀片中，很少将该多边形面的所有棱边部都作为切削刃16使用。特别是在菱形板状的切削刀片中，将该菱形面中形成锐角的角部17侧的棱边部专用作切削刃16。
而且，在本实施方式中采用负型刀片，其中，形成前面13的一对多边形面与形成后面14的四个侧面经由交叉棱线部15向相互垂直交叉的方向延伸。因此，在夹着上述角部17的正反八条棱边部上形成切削刃16，可以通过使刀片主体11绕上述安装孔12旋转180度、并使其进行正反颠倒来随意使用切削刃16。在形成该切削刃16的上述交叉棱线部15上进行圆珩磨，由此，形成切削刃16的上述交叉棱线部15的剖面如图2所示呈1/4圆弧状。
这样的刀片主体11的表面，如图2所示，在上述那样的母材上，从刀片主体11侧依次包覆有基底层18、中间层19和最外层20。其中，基底层18和最外层20分别是由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成的单层(但是，Al2O3的单层除外)或两层以上的多层包覆层。基底层18和最外层20可以是相同的包覆层，也可以是不同的包覆层。但是，在这些基底层18和最外层20中的至少一者具有元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物层时，希望该元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属从Ti、Zr、Hf、Cr中加以选择。
另一方面，上述中间层19是以Al2O3为主要成分而形成的。但是，该中间层也可以不必100％都是Al2O3，即，只要是以Al2O3为主要成分的实质上由Al2O3构成的层即可，Al2O3的含量优选为80vol％以上。上述中间层19，例如也可以是形成有Al2O3与从Ti、Zr、Hf、Cr、Si的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物及其复合化合物中选择的物质的固溶体的化合物层，或者是这些物质从Al2O3的基质中析出的混合物层，还可以是交替多次层叠Al2O3与这些物质而成的多层结构。另外，Al2O3自身也有α型或κ型等几种结晶结构，虽然可以是任何结晶结构，但是优选α型Al2O3。
这样的基底层18、中间层19和最外层20可以通过公知的化学蒸镀法(CVD)或物理蒸镀法(PVD)等形成，但是特别希望以在高温条件下进行包覆且负荷高的高效率加工中采用的化学蒸镀法形成。另外，进行包覆的刀片主体11的母材表面，可以进行研磨，也可以是保持原有烧结表面的所谓M级精度。
而且，在上述刀片主体11的表面中，至少在上述后面14和上述交叉棱线部15中与后面14相连的后面侧切削刃部15a，通过去除上述上述最外层20而主要露出中间层19，而至少在上述前面13中比该前面13与上述交叉棱线部15的边界Q更靠上述前面13侧的范围中，在其一部分上残留上述最外层20。换言之，在刀片主体11的表面中，至少在上述后面14与交叉棱线部15中的后面侧切削刃部15a，形成有基底层18和中间层19并主要露出该中间层19，与之相对，至少在比上述边界Q靠前面13内侧的部分，在与后面14和后面侧切削刃部15a相连续的上述中间层19上包覆最外层20。
在此，在本实施方式中，如图2所示，在后面14和后面侧切削刃部15a，去除最外层20而使中间层19露出，而在前面侧切削刃部15b和前面13，残留着最外层20，所述后面侧切削刃部15a是上述交叉棱线部15中与该后面14相连续侧的部分，所述该前面侧切削刃部15b是上述交叉棱线部15中该后面侧切削刃部15a以外的其余部分，与前面13相连续。进而，在本实施方式中，即便在上述那样剖面呈1/4圆弧状的交叉棱线部15中，如图2所示，直到其1/2的后面14侧、即上述1/4圆弧的二等分线L的后面14侧，也残留有最外层20。也就是说，在上述交叉棱线部15中，去除了最外层20而露出中间层19的后面侧切削刃部15a小于交叉棱线部15的1/2，且小于残留有最外层20的前面侧切削刃部15b。
在这样去除了最外层20而露出中间层19的后面14和后面侧切削刃部15a，可以不在所有的部分都使最外层19露出到最外面，而只要主要露出该中间层19即可。例如，在上述后面14和后面侧切削刃部15a的面积比例中，只要使中间层19露出70％以上即可。而且，希望去除了最外层20而露出的中间层19的包覆厚度、即层厚在1～15μm的范围内。另一方面，上述基底层18和最外层20的层厚可以根据其组成等来适当设定，但是对于最外层20，考虑到要从后面14和后面侧切削部15a去除，希望以比中间层19和基底层18薄的层厚包覆。
另外，对于这样去除了最外层20而露出中间层19的后面14和后面侧切削刃部15a，中间层19呈黑色系的外观色，该颜色是作为主要成分的Al2O3自身所具有的颜色。与之相对，残留有最外层20的前面13和前面侧切削刃部15b，由于其组成等，大致呈有明亮色调的光泽的浅黄色、奶黄色或者金色。而且，至少将在上述后面14露出的中间层19的表面粗糙度设定成，JIS B 0601-1994(或者JIS B 0601-2001)中规定的表面粗糙度中，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下。
接着，图3示出了在制造上述实施方式的表面包覆切削刀片的情况下，主要使中间层19露出时的、本发明的表面包覆切削刀片的制造装置的一个例子，其中，在刀片主体11的表面中，至少将前面13的上述边界Q内侧的一部分刨除在外，而至少在后面14和上述交叉棱线部15中与后面14相连的后面侧切削刃部15a，通过去除最外层20，主要使中间层19露出。图4用于说明采用该制造装置的本发明的表面包覆切削刀片的制造方法的一个实施方式。
其中，首先在图3所示的制造装置中，一对旋转轴21以其末端彼此相互对置的方式隔开间隔地被同轴支承，可绕例如沿水平方向延伸的轴线O相互向同一方向旋转。而且，在上述轴线O的侧方(图3中的上侧)具有喷枪22，该喷枪2向保持在上述一对旋转轴21之间的刀片主体11的表面喷射研磨液G而进行湿喷砂，从而去除上述最外层20。
在此，该制造装置用于具有上述安装孔12的刀片主体11，在上述旋转轴21的末端部分别安装有帽23，该帽23朝向旋转轴21末端侧逐渐变细而呈例如圆锥状，由硬质聚氨酯等弹性材料制成。另外，这一对旋转轴21中的至少一个旋转轴可沿轴线O方向进退。以使刀片主体11的厚度方向与上述轴线O方向一致的方式，将刀片主体11配置于两旋转轴21之间，通过使上述至少一个旋转轴21向另一旋转轴前进，可以使各帽23与安装孔12的开口部紧密接触来保持刀片主体11，并且，可以使其与旋转轴21一体旋转。因此，如图4所示，这样保持着的刀片主体11的前面13以与轴线O垂直的方式朝向上述轴线O方向，并且，后面14与轴线O平行。
另一方面，喷枪22借助压缩空气的压力，从其末端的喷嘴24朝夹持在上述旋转轴21之间的刀片主体11喷出在液体中混合了喷射研磨材料的上述研磨液G，进行湿喷砂。通常采用水作为研磨液G的液体，并且，可以采用氧化铝、氧化锆、树脂类、玻璃类等各种硬质介质作为喷射研磨材料，优选采用粒径为大约10～500μm左右的微粒，特别优选粒径为10～200μm左右的微粒。在以例如氧化铝作为介质而使用的情况下，研磨液G中所含的研磨材料的量优选在15～60wt％的范围内，上述压缩空气的压力(喷射压力)优选在0.05～0.3MPa的范围内。
而且，该喷枪22相对于上述轴线O喷射研磨液G的喷射角θ、即从喷嘴24喷出的研磨液G的喷射方向与轴线O所成的角度，可以在10～90度的范围内调整。因此，对于上述那样使前面13朝向轴线O方向的刀片主体11，从该前面13侧喷射的喷射角θ相对于轴线O设定为10～90度，在本实施方式中，如图4所示，将喷射角θ设定为90度。因此，在本实施方式中，研磨液G相对于刀片主体11的后面14，是以与该后面14对置的方式从与上述厚度方向垂直的方向进行喷射。在图示例中，是沿着上述喷射角θ的方向从喷嘴24中平行地喷射研磨液G，但是，也可以以将沿上述喷射角θ的方向延伸的直线作为中心的圆锥状等喷射研磨液G。
另外，使上述旋转轴21绕轴线O旋转的旋转驱动装置可由未图示的控制机构进行适当的控制。在该控制机构中，可以控制例如旋转轴21的旋转时间即对刀片主体11进行湿喷砂处理的时间、以及旋转轴21的转速即刀片主体11的旋转速度。另外，可以进行如下控制，即，在旋转轴21旋转一周、即刀片主体11绕轴线O旋转一周期间，在相对于接受喷枪22的研磨液G喷射的位置预先设定的一个或多个旋转角度区域中，使上述旋转速度断续或连续地变化，或者，在预先设定的一个或多个旋转角度位置，使旋转轴21和刀片主体11停止既定时间。而且，从上述喷枪22进行的研磨液G的喷射，也可以由该控制机构进行控制，控制研磨液G的喷射开始或停止，或当刀片主体11处于既定旋转角度区域或旋转角度位置时，使研磨液G的上述喷射压力断续或连续地变化。
在这样的制造方法中，在上述一对旋转轴21之间保持着刀片主体11，其基底层18和中间层19以及最外层20，包括后面14和交叉棱线部15中的后面侧切削刃部15a在内的整个表面都被包覆。若使该刀片主体11旋转，同时由喷枪22进行湿喷砂，则研磨液G以90度的喷射角θ从与上述厚度方向垂直的方向以与后面14对置的方式喷射。因此，可去除包覆在该后面14上的最外层20，并且，也可从后面14与前面13之间的交叉棱线部15中的该后面14侧的后面侧切削刃部15a去除最外层20。
另一方面，在交叉棱线部15中的前面侧切削刃部15b和前面13上，由于没有研磨液G的充分喷射，所以残留了最外层20。为此，例如上述那样控制旋转轴21的旋转时间、转速、旋转速度，进行湿喷砂处理直至在后面14和上述后面侧切削刃部15a主要露出中间层19，这样，能够得到上述实施方式的表面包覆切削刀片。另外，通过该湿喷砂而在后面14上进行研磨，所以，可以像上述那样进行使其表面粗糙度平滑的精加工。
在例如这样制造的上述结构的表面包覆切削刀片中，在上述那样与被切削材料的切削加工表面接触而最终形成切削加工表面的后面14和后面侧切削刃部15a上，主要露出以摩擦系数低的Al2O3为主要成分的中间层19。为此，可以抑制因与被切削材料之间的摩擦而在切削加工表面产生的挤裂和起毛刺等问题，即使在例如对难切削加工的材料进行加工时，也可以长期形成有光泽的品质良好的切削加工表面。因此，既可以满足在近年来的高精度加工中得到重视的被切削材料的切削加工表面(精加工表面)品质的提高，又可以延长操作者判断切削刃的寿命已到而对使用过的切削刃或刀片自身进行更换为止的时间。换言之，可以实现刀片的长寿命化而有助于实现经济的高精度加工。
另一方面，在前面13中的、至少比前面13与上述交叉棱线部15的边界Q靠内侧的一部分，本实施方式中，特别是在前面13和交叉棱线部15中的上述后面侧切削刃部15a以外的部分即前面侧切削刃部15b，原样残留有最外层20，该最外层20如上所述，相对于黑色系的中间层19来说，被调整成黄色、奶黄色、金色或者白色系等的明亮色调。为此，若在切削时切屑擦过前面13的最外层20上而切去该最外层20，或者在由于该擦过而产生的磨擦热作用下使最外层20变色，则即使在照明不充分的切削加工的作业现场，也能够容易地对其加以辨认。因此，可以可靠地识别切削刃16的使用/未使用，可以防止已使用过的切削刃16被再次使用，或者仍存在未使用过的切削刃16就将刀片主体11废弃的问题的发生。
在本实施方式的表面包覆切削刀片中，将露出到后面14上的中间层19的表面粗糙度平滑地精加工成，基于JIS B 0601-1994(2001)的、截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下，希望为0.2μm以下，所以，再加上中间层19是以低摩擦系数的Al2O3为主要成分这一点，可以得到更加高品质的切削加工表面。另外，在上述基底层18和最外层20中的至少一者是由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成的层时，若从Ti、Zr、Hf、Cr之中选择使用，则即使在批量生产表面包覆切削刀片的情况下，也可以同时获得良好的切削性能和包覆处理的经济性，从而可在抑制制造成本的同时实现切削性能的提高。
另一方面，在制造这样的表面包覆切削刀片的上述方案的制造方法中，在与现有技术同样地在刀片主体11的表面包覆基底层18、中间层19、最外层20之后，刨除至少前面13的上述边界Q内侧的一部分，将至少后面14和上述后面侧切削刃部15a的最外层20去除即可。也就是说，只要追加去除最外层20的工序作为现有制造方法的后续工序即可。因此，与从包覆炉中取出例如包覆至中间层19的刀片主体11、对要露出中间层19的部分逐一附加遮蔽部件、然后再将其收纳到包覆炉中而包覆最外层20的情况相比，更适于批量生产，高效且经济，而且，不会存在因遮蔽部件的剥离等而在后面14或后面侧切削刃部15a的中间层19上包覆了最外层20的问题。因此，可以稳定且可靠地以低成本制造具有上述有益效果的表面包覆切削刀片。
另外，在本实施方式的制造方法中，为了去除最外层20而采用湿喷砂，该湿喷砂与采用机械加工方法来去除最外层20相比，加工能量较弱，所述机械加工方法包括例如利用弹性磨具进行的研磨、以及用附着有磨料、金刚石磨浆的刷子等进行加工的方法。为此，可以防止在露出的中间层19的表面上产生研磨伤等，防止后面14的表面粗糙度劣化，防止刀片自身韧性的降低。而且，利用该湿喷砂的研磨材料，可以获得上述那样的平滑后面14。而且，也不会在形成切削刃16的上述交叉棱线部15上出现因加工能量集中而导致的过处理的问题，所述切削刃16在刀片主体11上因前面13和后面14相交而成突出状态。
而且，在本实施方式中，由一对旋转轴21夹持刀片主体11，在使刀片主体11旋转的同时进行湿喷砂处理，所以，可以在刀片主体11表面的整个外周毫无遗漏地对要去除最外层20的部分喷射研磨液G。因此，可以提供如下的经济的制造方法，即，能抑制去除最外层20时的不均匀，可以制造品质稳定的表面包覆切削刀片，并且，因喷砂处理的自动化而更适于批量生产。
而且，像上述那样，借助控制机构控制旋转轴21的旋转时间和转速，或者使旋转轴21的旋转速度在预先设定的旋转角度区域变化，或者使旋转轴21停止，或者对研磨液G的喷射也进行控制，这样，例如上述那样在专用作切削刃16的上述角部17的周边，可以进行长时间或高喷射压力的湿喷砂，从而能可靠地去除最外层20。或者，也可以与形成在多边形板状刀片主体11的侧面的后面14、或形成于多边形面的棱边部的交叉棱线部15与喷枪22之间的距离随着刀片主体11的旋转而产生的变化相对应地，调整对这些后面14或交叉棱线部15进行湿喷砂的时间或喷射压力。
在此，与被切削材料相接触而最终形成切削加工表面的是，形成有切削刃16的交叉棱线部15中的上述后面侧切削刃部15a、以及如图23所示那样随着磨损的进行而与被切削材料相接触的后面14，所以，通过去除最外层20而主要露出中间层19的部分，至少有这些后面14和后面侧切削刃部15a即可，所述后面侧切削刃部15a是交叉棱线部15中直到中间的、与上述后面14相连续的部分。
另一方面，在本实施方式中，残留在前面13侧的最外层20包覆在该前面13和上述交叉棱线部15中与前面13相连续的前面侧切削刃部15b上。而且，如上述那样，只要在切削时切屑擦过的范围内确保该最外层20以便能够判断切削刃16的使用/未使用，则也可以如图5所示那样在上述边界Q内侧的整个前面13上保留最外层，即，可以在后面14和整个上述交叉棱线部15上去除最外层20而主要露出中间层19。另外，如图6所示，也可以从距该边界Q向前面13的内侧离开M的范围起保留最外层20，即，可以直到比上述边界Q更靠前面13内侧的范围为止，都去除最外层20而使中间层19露出。在这些情况下，以低摩擦系数的Al2O3为主要成分的中间层19露出到形成切削刃16的上述交叉棱线部15和前面13的切削刃16侧，所以，可以防止前面13的扩散前面磨损和熔敷，可以进一步延长更换切削刃的期限。
其中，在如图6所示那样去除最外层20直到比上述边界Q更靠前面13内侧处的情况下，若上述距离M大而在直到前面内侧的范围过度去除最外层20的话，则可能有损于对切削刃的使用/未使用进行判别的效果。因此，即使在此情况下，也希望在自后面14起到从上述交叉棱线部15与前面13之间的边界Q向该前面13的内侧离开距离M为2mm的范围内，去除上述最外层20，而在该范围的内侧保留上述最外层20。
图7表示用于更可靠地制造图5所示表面包覆切削刀片和图6所示表面包覆切削刀片的、本发明的优选制造方法的另一实施方式。图5所示表面包覆切削刀片，在上述边界Q内侧的整个前面13上保留最外层20，在后面14和整个交叉棱线部15露出中间层19；图6所示的表面包覆切削刀片，自从边界Q向前面13内侧离开既定距离W的范围起保留最外层20，在后面14和交叉棱线部15以及至上述范围为止的前面13上露出中间层19。
在本实施方式中，首先，在上述旋转轴21的末端安装遮蔽部件25，以代替图3和图4所示实施方式的帽23。在本实施方式中，该遮蔽部件25分别安装在一对旋转轴21的末端，当夹入刀片主体11时，与应保留最外层20的至少前面13的内侧一部分紧密接触，而进行遮蔽。其材料与帽23同样，使用由硬质聚氨酯橡胶制成的弹性材料那样的密封性好的材料。
也就是说，在制造如图5所示那样使中间层19在后面14和整个交叉棱线部15上露出的表面包覆切削刀片的情况下，遮蔽部件25紧密接触在外形与上述边界Q的轮廓相同的前面13上。另外，在制造如图6所示那样使中间层19在直到比边界Q更向前面13的内侧离开既定距离M的范围内露出的表面包覆切削刀片的情况下，遮蔽部件25紧密接触在轮廓外形比边界Q小距离M的前面13上。
而且，在本实施方式中，多个(在本实施方式中为两个)喷枪22隔着旋转轴21的轴线O配置在相反侧，并且，在刀片主体11的厚度方向(轴线O方向)上也配置在相反侧，并分别以使喷嘴24朝向刀片主体11的方式配置。这些喷枪22与该轴线O所成的喷射角θ彼此相等，而且，设定成不足90度的锐角。在本实施方式中，两个喷枪22分别使其喷嘴24朝向刀片主体11的后面14、以及位于相反侧的多边形面的棱边部上的上述交叉棱线部15、或者除此之外还有形成于相反侧的多边形面上的前面13中从上述遮蔽部件25露出的部分，喷射研磨液G。
因此，在这样的制造方法中，由上述遮蔽部件25对要保留最外层20的部分进行遮蔽，仅对要去除最外层20的部分进行湿喷砂处理。因此，即使仅去除后面14和交叉棱线部15处的最外层20、或是去除直至前面的上述距离M的范围中的最外层20，也可以可靠地仅去除既定范围内的最外层20，可以防止由于过度去除最外层20所导致的难以识别切削刃16的使用/未使用的问题。另外，由于遮蔽部件25安装在旋转轴21的末端，所以，有仅通过由旋转轴21夹入刀片主体11即可进行遮蔽、从而容易操作的优点。
此外，在本实施方式中，由多个喷枪22对后面14、刀片主体11的相反侧的多边形面的交叉棱线部15、和前面13进行湿喷砂，从而效率高。而且，这些喷枪22从进行湿喷砂的前面13侧喷射时与轴线O所成的喷射角θ为不足90度的锐角，分别对刀片主体11的一个多边形面的交叉棱线部15和前面13的最外层20进行去除，同时也可以可靠地去除后面14上的最外层20。但是，在这样将喷射角θ设定为锐角的情况下，该喷射角θ越小，则喷射液G喷射到后面14上的入射角越小，从而越发难以去除最外层20。为此，优选将上述喷射角θ设定为10度以上，若为30度以上则更优选。
图8表示根据该制造方法在表面包覆切削刀片上进行湿喷砂处理的情况，(a)表示处理前、即在整个刀片主体11上包覆有最外层20的状态，(b)表示处理后、在直到比上述边界Q更靠前面13内侧的范围都去除了最外层20的状态，这一点在以后说明的图9～13中也是一样的。在这些图8～13的(b)中，呈黑色的部分是通过湿喷砂而去除了最外层20的部分。
其中，图8所示的切削刀片是在形成前面13的多边形面(菱形面)的内侧沿全周形成有凹槽状碎屑槽13a的CNMG120408型的切削刀片。在后面14和进行了圆珩磨的整个上述交叉棱线部15、以及从与该交叉棱线部15的边界Q向前面13的内侧离开距离(图8(b)中的箭头A所示位置处的距离)M为1.0mm的一定范围内，去除刀片主体11的整个外周的最外层20。在图示例中，去除了最外层20而露出的中间层19和保留在前面13内侧的最外层20之间的边界线，位于上述碎屑槽13a内。
在比边界Q更靠前面13内侧处去除最外层20的范围的上述距离M的确定，仅与下述部分相关，即，刀片主体11中形成实际参与切削加工的切削刃16的交叉棱线部15内侧的前面13部分。而在不参与切削加工、从而也不参与切削刃16的使用/未使用的识别的交叉棱线部15内侧部分，则可以去除最外层20直到比上述距离M更靠内侧处，相反，也可以包括交叉棱线部15和与之相交的部分的后面14在内也不去除最外层20。例如，对于上述实施方式所示的菱形板状切削刀片，一般来说，在形成于其菱形面的棱边部即上述交叉棱线部15上的切削刃16中，专门使用形成于该菱形的角部、特别是上述锐角角部17侧的棱边部上的切削刃16部分，所以，该专门用于切削加工的部分中，只要在比上述距离M更靠内侧的范围内保留最外层20即可。
图9和图10表示如下对表面包覆切削刀片进行湿喷砂处理的情况，即，在不专门参与切削加工的、与交叉棱线部15相连部分的前面13上，去除最外层，直到比上述距离M更靠内侧处。图10与图8同样是CNMG120408型的切削刀片，图9是没有碎屑槽13a的平面型CNMA120408型的切削刀片。
其中，图9所示切削刀片中，在上述菱形面的各棱边部中与该菱形面的锐角角部17和钝角角部相连的各两端部，在从与上述交叉棱线部15的边界Q向前面13内侧离开的距离(图9(b)中的箭头A所示位置处的距离)M为0.5mm的一定范围内，去除最外层20；而在不参与切削加工的各棱边部的中央部，在距离(图9(b)中的箭头B所示位置处的距离)M为大于上述距离的2.5mm的一定范围内，去除最外层20。在这些部分之间，保留着的最外层20和去除了该最外层20而露出的中间层19之间的边界线，以与交叉棱线部15垂直地延伸的方式形成阶梯状。
另外，在图10所示的切削刀片中，上述菱形面的各棱边部中，仅在与锐角角部17相连的部分，在从与上述交叉棱线部15的边界Q向前面13内侧离开的距离(图10(b)中的箭头A所示位置处的距离)M为0.6mm的一定范围内，去除最外层20。而在此以外的、从各棱边部的中央部连到钝角角部的部分中，以距离(图10(b)中的箭头B所示位置处的距离)M为大于锐角角部17侧的2.5mm的一定范围，去除最外层20。
在图10(b)所示处理后的表面包覆切削刀片中，保留着的最外层20和去除了该最外层20而露出的中间层19的边界线形成为，在上述菱形面中的一个锐角角部17(图10(b)中上侧的锐角角部17)侧，垂直于交叉棱线部15延伸，而在另一个锐角角部17(图10(b)中下侧的锐角角部17)侧，与交叉棱线部15斜交，并且夹着上述角部17的边界线彼此相互平行地延伸。也就是说，在多边形板状的切削刀片11的多个角部17处，由上述边界线划定的保留的最外层20的平面形状是彼此不同的。这样，容易设定形成在与各角部17相连的棱边部的交叉棱线部15上的切削刃16的使用顺序，再加上提高了由上述最外层20的变色等来进行识别的能力，从而可以更加可靠地防止再次使用使用过的切削刃1、或者在仍有未使用的切削刃16的情况下就将切削刀片废弃的情况。
而且，在图8至图10所示的表面包覆切削刀片中，从与形成有参与切削加工的切削刃16的交叉棱线部15的边界Q到前面13的内侧，沿着上述交叉棱线部15，在距离M一定的范围内去除最外层20。也就是说，在该参与切削加工的部分中，从前面13观察时，保留的最外层20和露出的中间层19之间的边界线是与交叉棱线部15平行地延伸的，但是，只要距上述边界Q的距离M在2.0mm以内的范围内，则也可以如例如图11所示那样使距离M沿交叉棱线部15变化。
图11所示的该切削刀片中，在形成前面13的上述菱形面的专门参与切削加工的锐角角部17的突出端，上述距离(图11(b)中的箭头A所示位置处的距离)M为0.9mm，并且，从该位置稍向钝角角部侧离开的、切削刃16呈直线状的部分处的距离(在图11(b)中的箭头B所示位置处的距离)M为0.6mm，在参与切削加工的部分中为最小。而且，从该最小距离M的部分起，朝向上述棱边部的中央部，距离M逐渐增大，参与进刀量大的粗切削加工的该中央部处的距离(图11(b)中的箭头C所示位置处的距离)M为2.0mm这一最大值，以这种方式去除最外层20。
图11所示的该切削刀片，在上述前面13的内侧形成朝向该前面13的内侧逐渐后退的倾斜面13b，并且，在形成有该倾斜面13b的前面13上具有凸状的断屑器31，该断屑器31具有从上述菱形面(多边形面)的中央向至少上述锐角角部17延伸的突条部31a、以及与交叉棱线部15隔开间隔地形成在该突条部31a的末端的球面状突起部31b。上述突条部31a朝向钝角角部和各棱边部的中央延伸地形成，并且，突起部31b不仅形成在朝钝角角部延伸的突条部31a的末端，还形成在朝向棱边部中央延伸的突条部31a的两侧。在前面13上露出的中间层19和保留的最外层20之间的边界线，沿着包括倾斜面13b的前面13和包括形成在钝角角部侧以及棱边部中央侧的部分的上述断屑器31之间的边界线延伸。
另外，在图8至图11中，特别是对将本发明用于锐角角部17的角度为80度的菱形板状的表面包覆切削刀片的情况进行了说明，但是，本发明当然也可以用于图12所示那样的大致正三角形板状的表面包覆切削刀片、其他多边形板状或者具有圆形等曲线部的板状、或者板状以外的切削刀片。而且，如图13所示，也可以将本发明用于虽然是菱形板状但是锐角角部17的角度不同的切削刀片。此外，本发明也可以用于切削刃16的形状为以下形状的切削刀片。即，对于切削刃16的形状来说，不仅可以采用除角部17以外的部分直线状延伸的形状，还可以采用凹凸曲线形状；或者采用粗加工切刀中所用切削刃那样的、从前面13观察时切削刃16呈波形的切削刃；或者，如图14所示那样沿着形成有切削刃16的交叉棱线部15使前面13呈凸凹状，从而从后面14进行侧视时，上述切削刃16呈波形。
图12至图14中，图12所示的切削刀片为TNMG160408型的切削刀片，在其前面13内侧形成有与上述同样的倾斜面13b，并且具有断屑器31，该断屑器31具有朝形成有上述前面13的多边形面(大致正三角形面)的各角部延伸的突条部31a、以及例如分别多个地对称形成在这些突条部31a两侧的突起部31b。中间层19和最外层20之间的上述边界线，与前面13和断屑器31之间的边界线无关，距上述交叉棱线部15与前面13之间的边界Q的距离(例如图12(b)中的箭头A所示位置处的距离)M为1.0mm，沿上述多边形面的整个外周恒定。
另外，图13所示的切削刀片是DNMG150408型的切削刀片，在前面13的内侧形成有宽度小的倾斜面13b，并且，其内侧是与刀片主体11的厚度方向垂直的平坦面，断屑器31仅形成有宽度朝向锐角角部17逐渐变窄的突条部31a。在参与切削加工的该锐角角部17侧，上述距离(在图13(b)中箭头A所示位置处的距离)M为1.0mm，而在不参与切削加工的钝角角部侧，上述距离(在图13(b)中箭头B所示位置处的距离)M为2.2mm，是超过2.0mm的大小。
而且，如图4所示那样，将喷射角θ设定为90度，不采用遮蔽部件，对图14所示的CNMG120408型的切削刀片进行湿喷砂处理。在该刀片的前面13上，在锐角角部17和钝角角部均形成有断屑器(例如三菱マテリアル株式会社制的SHブレ-カ)31，并且，在如上述那样凹凸的该前面13的内侧，在安装孔12的开口部周围形成有凸部32，该凸部32具有比该前面13和图14(b)所示那样呈波形的切削刃16更为突出、且呈垂直于刀片主体11的厚度方向的平面形状的凸起面32a。在后面14、后面侧切削刃部15a、以及从前面13朝上述上述凸起面32a立起的凸部32的倾斜壁面32b(在图14(c)、(d)中涂黑的部分)，去除上述最外层20，成为露出中间层19的状态。
也就是说，在这样的切削刀片中，上述倾斜壁面32b上也会有研磨液以某种程度的入射角吹到，所以存在部分最外层20被去除而露出黑色系的中间层的情况。但是，即使在这种情况下，通过例如在上述前面13上保留最外层20，也可以充分发挥本发明的效果。在图14(d)中，若与其他的图8～图13(b)同样地将露出中间层19的后面14涂黑，则与倾斜壁面32b的区别不是很明显，所以，后面14画成网状。
另外，在上述各表面包覆切削刀片中，在形成切削刃16的前面13与后面14之间的交叉棱线部15上，进行加工成截面圆弧形的圆珩磨(R珩磨)，将该交叉棱线部15的截面所形成的圆弧中与后面14相连续侧的一部分作为后面侧切削刃部15a。除这样的圆珩磨以外，也可以对交叉棱线部15进行以下的珩磨，以将其后面14侧的一部分作为后面侧切削刃部15a，所述珩磨包括：从前面13侧看的宽度大于从后面14侧看的宽度的、所谓瀑布型的曲面珩磨；与之相反，从前面13侧看的宽度小于从后面14侧看的宽度的曲面珩磨或者倒棱珩磨；将该倒棱珩磨的前面13侧和后面14侧中至少一者的边界圆整成曲面形状的组合珩磨。
而且，如上所述，即使对于没有对交叉棱线部15进行这样的珩磨处理的、前面3和后面4是以一定角度交叉形成的所谓的锐边切削刀片，也对该交叉棱线部15进行了微观看来很小却具有既定宽度的珩磨处理，所以，只要在至少与该后面14相连续的后面侧切削刃部15a和后面14处去除最外层20而主要使中间层19露出即可。
另一方面，在上述实施方式的制造方法中，对相对于在刀片主体11上形成有安装孔12的负型表面包覆切削刀片上进行湿喷砂处理而去除最外层20的情况进行了说明。但是，为了对不具有安装孔12的例如CNMN120408型切削刀片进行湿喷砂处理，如图15所示那样采用末端面为垂直于轴线O的平坦面的帽26，来代替例如图3和图4所示末端渐细的上述帽23即可。当然，也可以将图7所示遮蔽部件25的末端面与该帽26的末端面同样地作成垂直于轴线O的平坦面，这样，即使对于没有安装孔12的刀片主体11来说，也可以在由上述遮蔽部件遮蔽的区域以外的希望范围内进行湿喷砂处理。
另外，例如CCMT09T302型的正型切削刀片，前面13和后面14配置在交叉成锐角的方向上，在该后面14上预先形成后角。在将本发明用于该正型切削刀片的情况下，如图16中的附图标记A所示那样，可以使从喷枪22喷射研磨液G的喷射角θ与图4和图15所示情况同样地与轴线O成90度角。或者，如图16中的附图标记B所示那样，可以使朝向前面13的相反侧而与轴线O所成的喷射角θ为锐角，可以选择附图标记A、B中的任一姿势来配置喷枪22。
其中，在附图标记B所示的情况下，通过对应于后面14上形成的后角来设定喷射角θ，可使研磨液G的喷射方向接近于与上述后面14垂直的方向，从而能高效地去除最外层20，另一方面，由于研磨液G还会到达上述交叉棱线部15中的后面侧切削刃部15a，从而也可以可靠地去除上述后面侧切削刃部15a中的最外层20。但是，即使在该情况下，若喷射角θ过小，则后面侧切削刃部15a上的最外层20的去除作用也会变弱、效率不高，所以，将喷射角θ设定为10度以上，希望设定为30度以上。
实施例
下面举出本发明的具体实施例，对本发明的效果进行说明。在本实施例中，首先以P10级的碳化钨(WC)基硬质合金作为母材来制造具有CNMG120408中规定的形状、尺寸的刀片主体。在形成切削刃的交叉棱线部上，用含有磨料的刷子进行半径为0.06mm的圆珩磨。然后，在该刀片主体的表面上，采用化学蒸镀法，从刀片主体侧依次在整个表面上包覆具有下表1所示厚度和组成的基底层、中间层及最外层。包覆后的刀片主体的表面颜色，在最外层的作用下呈明亮色调的浅黄色。
                        表1
 基底层  中间层   最外层
 0.5μm：TiN-10μm：柱状结晶Ti(CN)-0.5μm：Ti(CO)  6μm：α型Al2O3   1μm：Ti2O3-0.5μm：Ti(NO)
接下来，对这样包覆了表面的切削刀片进行湿喷砂处理，从其表面仅去除部分或者大致整个面上的最外层。在该湿喷砂处理中，使用粒径为30～60μm的氧化铝粒子作为喷射研磨材料，将该研磨材料和作为液体的水相混合而制成喷射研磨液，并且，将该研磨液中的研磨材料含有量调整为30wt％。另一方面，与图3所示情况同样地，借助一对旋转轴以可使切削刀片绕旋转轴的轴线旋转的方式保持切削刀片，并以0.15MPa的喷射压力，从相对的两个喷枪22对该切削刀片的表面喷射进行了上述调整的研磨液。
在此，在本实施例中，进行该湿喷砂处理时研磨液与上述轴线所成的喷射角在下表2所示的条件A～D中不同，对共计四个切削刀片进行处理。在表2中也一同示出了研磨液朝向刀片主体表面喷射的喷射方向以及对刀片主体表面进行处理的处理状态(最外层的去除状态)。
                            表2
  条件   喷射角   研磨液的喷射方向   对刀片主体表面的进行处理的处理状态
  A   90度   在垂直于后面的方向上、与前面平行地喷射   主要对后面和后面侧切削刃部进行处理
  B   45度   在相对于前面和后面这两者的入射角均为45度的情况下、朝大致垂直于切削刃中央的方向喷射   对后面、切削刃、前面的大致整个面进行处理
  C   45度   与前项B同样，但是在将整个后面用硬质聚氨酯遮蔽的条件下进行喷射   主要对前面和切削刃进行处理
  D   0度   在垂直于前面的方向上、与后面平行地喷射   主要对前面和前面侧切削刃部进行处理
另外，除了根据条件A～D的湿喷砂处理而去除了最外层的切削刀片以外，还可以制造以下切削刀片，即，仅进行了表1中所示的包覆而未经过处理的切削刀片；在包覆后，将含有磨料的弹性磨具按压在形成有前面和切削刃的菱形面上并旋转而进行研磨得到的切削刀片；以及，使含有金刚石磨料的尼龙制刷子一边旋转一边与上述菱形面接触而进行研磨得到的切削刀片。对于这些切削刀片，将根据表2中的条件A制成的切削刀片作为实施例1，将除此以外的作为比较例1～6，用下表3来表示处理条件、前面和后面的外观颜色、最外层的去除状态以及后面的表面粗糙度。
在刀片主体的厚度方向上的后面大致中央附近，以平行于切削刃的方式对基于JIS B 0601-1994(2001)的截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra(μm)进行三点测定，并示出其平均值。其中，在图17中表示实施例1的在两点实际测定表面粗糙度得到的粗糙度曲线，图18表示比较例1的在两点实际测定表面粗糙度得到的粗糙度曲线。在借助弹性磨具进行研磨的比较例5和借助刷子进行研磨的比较例6中，在形成有切削刃的交叉棱线部及其附近的前面上，沿不规则的方向产生了很多条状的研磨伤。
                                    表3
  包覆后的处理条件   外观颜色   处理得到的最外层的去除状态等   后面的表面粗糙度
  前面   后面
  实施例1   A   浅黄色   黑色系   从后面和后面侧切削刃部的一部分去除最外层   0.13μm
  比较例1   未处理   浅黄色   浅黄色   在后面、切削刃以及前面的整个面上存在最外层   0.32μm
  比较例2   B   黑色系   黑色系   从后面、切削刃以及前面的整个面去除最外层   0.15μm
  比较例3   C   黑色系   浅黄色   从切削刃和前面去除最外层，而在后面上存在未处理状态下的最外层   0.32μm
  比较例4   D   黑色系   浅黄色   从前面和前面侧切削刃部去除最外层   0.31μm
  比较例5   弹性磨具   有光泽的暗黄色   浅黄色   从切削刃的一部分去除最外层，而在后面上存在大致未处理状态下的最外层   0.32μm
  比较例6   刷子   有光泽的暗黄色   浅黄色   从切削刃的一部分去除最外层，而在后面上存在大致未处理状态下的最外层   0.32μm
将这些实施例1和比较例1～6的表面包覆切削刀片安装到刀片装卸式的刀具上，在相同的切削条件下对被切削材料利用车削实施切削加工。在下表4中汇总了这种情况下到更换切削刃为止的实际切削时间、更换切削刃的理由、更换切削刃时的后面磨损量、被切削材料的切削加工表面(精加工面)的状态、以及切削刃的使用/未使用识别状态。切削条件如下：被切削材料为低碳钢(S10C)，切削速度为250m/min，进给量0.12mm/rev，进刀量1.5mm，干式切削。另外，对于到更换切削刃为止的实际切削时间，在精加工面产生劣化的情况下，是在产生劣化的时刻结束切削，来计算实际切削时间，在维持良好的精加工面的情况下，进行切削加工直至后面磨损量达到0.3mm，来计算实际切削加工时间。这是因为，若进行到后面磨损量超过0.3mm的话，则在大多数的情况下无法维持加工尺寸精度。
                              表4
  到更换切削刃为止的实际切削时间   更换切削刃的理由   更换切削刃时的后面磨损量   更换切削刃时的切削加工表面(精加工面)状态   切削刃使用后的切削刃识别状态
 实施例1   35分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 比较例1   刚开始切削后   精加工面不良   0.01mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   非常容易
 比较例2   32分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   难以识别
 比较例3   12分钟   精加工面劣化   0.06mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   不容易
 比较例4   3分钟   精加工面劣化   0.02mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   不容易
 比较例5   8分钟   精加工面劣化   0.04mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   容易
 比较例6   10分钟   精加工面劣化   0.05mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   容易
根据表4的结果可知，对于本发明实施例1的切削刀片，直到如上述那样后面磨损量达到0.3mm而到了更换切削刃的寿命为止，都可以获得图19所示那样的有光泽的良好的精加工面，也就是能以高品质进行长寿命的切削加工。另外，对于识别用过的切削刃来说，由于切屑直接擦过前面时产生大量的热，保留在该前面上的最外层在大范围内明显地变色，从而可以容易地加以识别。
与之相对，首先在比较例2的切削刀片中，在直至更换切削刃为止的寿命和精加工面的状态方面，可以得到与实施例1大致相同的结果。但是，由于从整个前面去除了最外层而使得整个面呈黑色系的外观颜色，所以，特别是在照明不充分的切削加工现场，难以识别切削刃的使用/未使用。另外，在整个面都由最外层覆盖的比较例1、以及在后面和后面侧切削刃部上残留有大量最外层的比较例4的切削刀片中，在刚开始切削或者切削初期的短时间内，尽管后面磨损几乎还没有发生，却会由于图20所示的挤裂现象而导致精加工面出现白色混浊，从而不得不停止切削。
而且，在从前面和形成切削刃的交叉棱线部去除了最外层的比较例3中，与未进行处理的比较例1相比可以获得良好的结果，但是，若后面磨损从后面侧切削刃部到达该后面本身，则在挤裂的作用下还是会使精加工面出现白色混浊化，从而要停止切削。并且，在这些比较例3、4中，虽然在后面上保留着最外层，但是前面的外观颜色呈中间层那样的黑色系，所以，若不进行充分地观察，则难以进行使用后的识别，从而难以称之为容易。
另一方面，在用弹性磨具或含有磨料的刷子进行研磨的比较例5、6的切削刀片中，可以得到本质上与比较例3同样的结果。但是，由于没有从后面侧切削刃部充分去除最外层、且在处理过的部分上产生上述那样的研磨伤，所以，详细地说，即使与比较例3进行比较，切削加工表面从切削初期就显现为有点白色混浊化的精加工面，并随着后面磨损的加剧而导致精加工面显著劣化，从而要停止切削。另外，这些比较例5、6中使用后的切削刃虽然容易识别，但是，在用弹性磨具或刷子进行的机械加工影响下，前面虽然有光泽，但是却呈暗黄色的外观颜色，因此，要比实施例1的识别性能差。
接下来，与上述情况同样地，用P10级的碳化钨基硬质合金来形成CNMG120408中规定的刀片主体。在交叉棱线部上，借助弹性磨具来进行从前面侧测定的宽度为0.05mm而从后面侧测定的宽度为0.03mm的瀑布型曲面珩磨。对于这样制成的七个刀片主体，在其中四个刀片主体的表面上分别包覆下表5所示的基底层、中间层、最外层，在剩下的三个刀片主体的表面上分别包覆下表6所示的基底层、中间层、最外层。其中，表5中进行了包覆的表面的颜色为明亮的奶黄色，表6中进行了包覆的表面呈有光泽的黄色。
                            表5
  基底层   中间层   最外层
  3μm：(TiCr)C-3μm：粒状结晶Ti(CN)   (0.2μm：TiN-0.8μm：κ型Al2O3)交替层叠10次   1μm：TiN-2μm：HfN
                            表6
  基底层 中间层   最外层
  0.5μm：TiN-9μm：柱状结晶Ti(CN)-0.5μm：Ti(CNO) 10μm：κ型Al2O3   0.5μm：TiN-1μm：TiC-0.5μm：TiN
还是用一对旋转轴对进行了表面包覆的切削刀片进行保持，使其可绕旋转轴的轴线旋转，同时，采用粒径为60～100μm的氧化铝粒子作为喷射研磨材料，以研磨液中的研磨材料含有量为20wt％的方式混合水进行调整而形成研磨液，以0.2MPa的喷射压力从喷枪喷射该研磨液，进行湿喷砂处理。其中，对于按表5的条件进行了包覆的切削刀片之一，与图4所示情况同样地，使研磨液的喷射角相对于轴线成90度，并由两个喷枪夹着轴线从两侧进行湿喷砂处理。用表7将该处理后的外观颜色、最外层的去除状态以及后面的表面粗糙度作为实施例2加以表示。
另外，对于进行了表5、表6的包覆的各两个切削刀片，与图7所示情况同样地，在两个旋转轴的末端安装表8中E～H所示硬质聚氨酯制的遮蔽部件，在对形成前面的整个菱形面或部分菱形面进行遮蔽的同时进行湿喷砂处理。对于这些切削刀片，还是与图7所示情况同样地，使研磨液的喷射角相对于旋转轴的轴线成45度的锐角，从刀片主体的一对菱形面的两侧喷射研磨液。将这些作为实施例3～6，在表7中汇总表示其表面状态。而且，在表7中，将未进行湿喷砂处理的切削刀片作为比较例7、8而示出其表面状态。
                                    表7
  包覆   遮蔽部件形状   外观颜色   通过处理得到的最外层的去除状态   后面的表面粗糙度
  遮蔽部   未遮蔽部
  实施例2   表5   无遮蔽部件   前面是明亮的奶黄色   后面是黑色系   从后面侧切削刃部和后面去除   0.18μm
  实施例3   表5   E   明亮的奶黄色   黑色系   从切削刃和后面去除   0.20μm
  实施例4   表5   F   明亮的奶黄色   黑色系   从切削刃以及后面和前面的外周去除0.3mm的宽度   0.19μm
  实施例5   表6   G   有光泽的黄色   黑色系   从切削刃以及后面和前面的外周去除1.0mm的宽度   0.16μm
  实施例6   表6   H   有光泽的黄色   黑色系   从切削刃以及后面和前面的外周去除1.5mm的宽度   0.17μm
  比较例7   表5   未进行湿喷砂处理   整个面呈明亮的奶黄色   在切削刃以及后面和前面的整个面上都存在最外层   0.42μm
  比较例8   表6   未进行湿喷砂处理   整个面呈明亮的奶黄色   在切削刃以及后面和前面的整个面上都存在最外层   0.36μm
                            表8
  遮蔽部件的形状
 E   形状与前面的外周形状相同的大致80度菱形遮蔽部件
 F   在单侧比前面的外周形状小0.3mm的大致80度菱形遮蔽部件
 G   在单侧比前面的外周形状小1.0mm的大致80度菱形遮蔽部件
 H   在单侧比前面的外周形状小1.5mm的大致80度菱形遮蔽部件
对于这些实施例2～6以及比较例7、8，也以同样的切削条件通过车削对被切削材料进行切削加工，并测定这种情况下直至更换切削刃为止的实际切削时间、更换切削刃的理由、更换切削刃时的后面磨损量、被切削材料的切削加工表面(精加工面)的状态以及切削刃的使用/未使用的识别状态。其结果用表9表示。此时的切削条件如下：被切削材料为不锈钢(SUS316L)，切削速度为200m/min，进给量0.15mm/rev，进刀量1.5mm，湿式切削。评价基于与表4的结果同样的基准进行。
                                    表9
  到更换切削刃为止的实际切削时间   更换切削刃的理由   更换切削刃时的后面磨损量   更换切削刃时的切削加工表面(精加工面)状态   切削刃使用后的切削刃识别状态
 实施例2   15分钟   在前面产生熔敷   0.18mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例3   17分钟   在前面产生熔敷   0.20mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例4   20分钟   在前面产生熔敷   0.24mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例5   25分钟   后面磨损   030mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例6   23分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 比较例7   刚开始切削后   精加工面不良   0.01mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   非常容易
 比较例8   刚开始切削后   精加工面不良   0.01mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   非常容易
从该表9的结果可知，根据实施例2～6的切削刀片，任一个切削加工表面都显示出了有光泽的良好的精加工面，而且与比较例7、8相比，可以大幅延长切削时间。其中，在实施例2～4中，从上述交叉棱线部和前面之间的边界向内侧离开大约0.5mm的前面区域、特别是在实施例2中的前面侧切削刃部上，也可以看到被切削材料的微小的熔敷现象，随着该现象的加剧，刀尖可能产生卷刃现象，所以，切削加工在表中所示的实际切削时间结束。然而，在实施例5、6中，没有这样的熔敷现象，是由于后面磨损量达到了0.3mm才结束切削加工。这样，根据被切削材料的种类和切削条件等的不同，产生熔敷现象的区域也不同，但是将这些条件加以综合，希望在上述整个交叉棱线部以及距上述边界的距离为2.0mm以下的范围内去除最外层。
另外，在由P20级的碳化钨基硬质合金形成的刀片主体表面上，采用化学蒸镀法来包覆下表10的基底层、中间层、最外层。然后，与上述实施例3～6同样地，采用遮蔽部件、在同样的条件下进行湿喷砂处理，从而制造出与图9～图13(b)所示情况同样形状、尺寸以及最外层去除状态的表面包覆切削刀片。然后，进行考虑了各形状、尺寸的切削加工，可以获得与上述实施例2～6同样的效果。
另外，采用含有磨料的刷子，对此时的交叉棱线部进行半径为0.06mm的圆珩磨，而且，喷砂处理前的刀片主体的表面颜色是有光泽的金色。遮蔽部件与图9～图13(b)中保留在多边形面上的最外层的形状、尺寸相吻合。此外，图11～13中示出的切削刀片中的断屑器均采用三菱マテリアル株式会社制的断屑器，图11采用MA断屑器，图12采用MV断屑器，图13采用GH断屑器。
                                表10
  1μm：TiC-1μm：κ型Al2O3-3μm：Zr(CN)-0.5μm：Ti(CNO)   5μm：(10％ZrO2和90％α型Al2O3的混合物)   1μm：TiN-2μm：ZrN
而且，其中，由P20级的碳化钨基硬质合金形成与图11(a)所示刀片主体相同形状、尺寸以及断屑器的刀片主体。但用含有磨料的刷子对交叉棱线部进行从前面侧测定的宽度为0.07mm、从后面侧测定的宽度为0.04mm的瀑布型曲面珩磨，在该刀片主体表面上包覆下表11所示的基底层、中间层、最外层。根据图4所示的制造方法，设定90度的喷射角，并使其处理条件(研磨液中的研磨材料含有量和研磨液的喷射压力)为表12中所示的条件I～L，来对该表面包覆切削刀片进行湿喷砂处理，制造出四种表面包覆切削刀片。其中，研磨材料是粒径为30～60μm的氧化铝粒子。将这些切削刀片作为实施例7～9和比较例9，而且，将未进行湿喷砂处理的切削刀片作为比较例10，用表13表示其表面状态。在比较例9中，虽然采用本发明的制造方法，但是，从后面和后面侧切削刃部去除最外层的去除状态为大约50％，并非主要露出中间层，因此将其作为比较例。
                                表11
  0.5μm：TiN-8μm：柱状结晶Ti(CN)-1μm：粒状结晶Ti(CN)-0.5μm：Ti(CO)   3.0μm：α型Al2O3   0.5μm：Ti2O3-0.5μm：Ti(NO)
                表12
  湿喷砂条件
  研磨材料含有量   喷射压力
  I   40重量％   0.24MPa
  J   30重量％   0.12MPa
  K   20重量％   0.08MPa
  L   10重量％   0.08MPa
                                表13
  处理条件   外观颜色   通过处理得到的最外层的去除状态   后面的表面粗糙度
  前面   后面
 实施例7   I   浅黄色   黑色系   从后面和后面侧切削刃部完全去除最外层   0.10μm
 实施例8   J   浅黄色   黑色系   从后面和后面侧切削刃部去除90％以上的最外层   0.12μm
 实施例9   K   浅黄色   深褐色   从后面和后面侧切削刃部去除70％以上的最外层   0.15μm
 比较例9   L   浅黄色   棕色   从后面和后面侧切削刃部去除大约50％的最外层   0.20μm
 比较例10   未处理   浅黄色   浅黄色   在后面、切削刃和前面上完全保留最外层   0.30μm
接下来，对这些实施例7～9以及比较例9、10也通过车削进行切削加工，其结果是基于与表4同样的基准进行评价的。用表14表示。此时的切削条件如下：被切削材料为轴承钢(SUJ2)，切削速度为300m/min，进给量0.15mm/rev，进刀量1.5mm，湿式切削。
                                    表14
  到更换切削刃为止的实际切削时间   更换切削刃的理由   更换切削刃时的后面磨损量   更换切削刃时的切削加工表面(精加工面)状态   切削刃使用后的切削刃识别状态
 实施例7   22分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例8   20分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 实施例9   17分钟   后面磨损   0.30mm   有光泽的良好的精加工面   非常容易
 比较例9   8分钟   精加工面劣化   0.08mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   非常容易
 比较例10   刚开始切削后   精加工面不良   0.01mm   因挤裂而产生白色混浊的精加工面   非常容易
其中，对于实施例8、9和比较例9的切削刀片，在后面和后面侧切削刃部，通过湿喷砂处理对最外层进行研磨而使之变薄，但是却并未完全加以除去。但是，从表14的结果可知，在这些部分中，只要去除面积比为70％以上的最外层，则可以得到与其他实施例同样的效果，反之，若像比较例9那样仅去除50％左右的最外层，则无法得到该效果。
以上对本发明的某些优选实施方式进行了描述，这些实施方式仅仅是例示而不应当看作是对本发明的限制。在不脱离本发明的后附权利要求的范围内，本领域的技术人员可以进行各种添加、省略、替换以及其他改变。本发明并非限于上述说明，而仅由后附的权利要求的范围限定。

Claims (21)

1.一种表面包覆切削刀片，其特征在于，具有以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷为母材的刀片主体、以及从刀片主体侧依次包覆在上述刀片主体的表面上的基底层、中间层和最外层；
在上述刀片主体的前面和后面的交叉棱线部形成切削刃；
上述基底层和最外层分别由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成为单层或两层以上的多层，并且，上述中间层以Al2O3为主要成分形成；
上述刀片主体的表面中，至少在上述后面和上述交叉棱线部中与上述后面相连的后面侧切削刃部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层，另一方面，至少在上述前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分，保留上述最外层。
2.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，在上述后面和整个上述交叉棱线部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
3.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，从上述后面直到比上述交叉棱线部与上述前面的边界更靠上述前面内侧的范围，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
4.如权利要求3所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，在直到从上述交叉棱线部与上述前面的边界向上述前面内侧离开2mm处的范围内，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
5.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，在上述后面主要露出的上述中间层的表面粗糙度为，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下。
6.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，上述基底层和最外层中的至少一者，具有由作为元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属而被选择出来的Ti、Zr、Hf、Cr以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成的层。
7.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，在上述后面和上述后面侧切削刃部，露出70面积％以上的中间层。
8.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，上述中间层是含有80体积％以上的Al2O3的层。
9.如权利要求1所述的表面包覆切削刀片，其特征在于，上述最外层是通过湿喷砂来去除的。
10.一种表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在以碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或陶瓷为母材的刀片主体的前面和后面的交叉棱线部形成切削刃；并且，
以从上述刀片主体侧起依次为基底层、中间层、最外层的顺序将基底层、中间层、最外层包覆到上述刀片主体的表面上，所述基底层和最外层分别由元素周期表中的IVa、Va、VIa族金属以及Al、Si中的一种的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物或其复合化合物形成为单层或两层以上的多层，所述中间层以Al2O3为主要成分形成；
然后，在上述刀片主体的表面中，至少将上述前面中比与上述交叉棱线部的边界更靠内侧的一部分刨除在外，至少在上述后面和上述交叉棱线部中与上述后面相连的后面侧切削刃部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
11.如权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在上述后面和整个上述交叉棱线部，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
12.如权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，从上述后面直到比上述交叉棱线部与上述前面的边界更靠该前面内侧的范围，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
13.如权利要求12所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在直到从上述交叉棱线部与上述前面的边界向上述前面内侧离开2mm处的范围内，通过去除上述最外层而主要露出上述中间层。
14.如权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在上述后面主要露出的上述中间层的表面粗糙度为，截止值为0.08mm时的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以下。
15.如权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，上述中间层是含有80体积％以上的Al2O3的层。
16.如权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在上述后面和上述后面侧切削刃部，露出70面积％以上的中间层。
17.权利要求10所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，通过湿喷砂来去除上述最外层。
18.权利要求17所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使上述刀片主体旋转，并借助喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
19.权利要求18所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使上述刀片主体旋转，并借助与上述轴线成10～90度的喷射角的喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
20.权利要求19所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在形成有上述前面的面与其相反面之间，由可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持上述刀片主体，使该刀片主体旋转，并借助与上述轴线成30～90度的喷射角的喷枪朝上述刀片主体的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。
21.权利要求18所述的表面包覆切削刀片的制造方法，其特征在于，在上述一对旋转轴中的、夹入上述刀片主体的形成有上述前面的面的旋转轴上，安装遮蔽部件，对上述前面中的上述一部分进行遮蔽，而进行湿喷砂。
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