DE112012001830B4

DE112012001830B4 - Cutting tool

Info

Publication number: DE112012001830B4
Application number: DE112012001830.3T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Ishikawa
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: DE112012001830T5; CN103476527B; CN103476527A; JP5153969B2; WO2012144299A1; JPWO2012144299A1

Abstract

Schneidwerkzeug (1), umfassend eine Überzugsschicht (6) auf einem Grundkörper (2), wobei die Überzugsschicht (6) aufweist A-Schichten (7), die TiN enthalten, und B-Schichten (8), die eine durch Ti1-aMa(C1-xNx) repräsentierte Komponente enthalten, wobei M mindestens eines ist, das aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Y, Metallen der Gruppe 4, 5 und 6, ausschließlich Ti, in dem Periodensystem ausgewählt wird; 0,1 ≤ a ≤ 0,9; und 0 ≤ x ≤ 1, wobei die A- und die B-Schichten (7, 8) abwechselnd übereinander angeordnet sind, wobei ein erstes Verhältnis einer ersten Dicke einer der A-Schichten (7) zu einer zweiten Dicke einer der B-Schichten (8) an einer Spanfläche (3) größer ist als ein zweites Verhältnis der ersten Dicke zu der zweiten Dicke an einer Freifläche (4).A cutting tool (1) comprising a coating layer (6) on a base body (2), the coating layer (6) having A layers (7) containing TiN and B layers (8) containing one through Ti1-aMa (C1-xNx) contain component represented, wherein M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Y, Group 4, 5 and 6 metals excluding Ti in the periodic table; 0.1 ≤ a ≤ 0.9; and 0 x 1, the A and B layers (7, 8) being arranged alternately one above the other, a first ratio of a first thickness of one of the A layers (7) to a second thickness of one of the B layers (8) on a rake face (3) is greater than a second ratio of the first thickness to the second thickness on a flank face (4).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, einschließlich einer Überzugsschicht, die auf einer Oberfläche eines Grundkörpers ausgebildet ist.The present invention relates to a cutting tool including a coating layer formed on a surface of a base.

Stand der TechnikState of the art

Schneidwerkzeuge müssen Verschleißfestigkeit, Schweißwiderstandsfähigkeit und Bruchsicherheit aufweisen. Deswegen werden weitgehend die nachfolgenden Werkzeuge verwendet: Schneidwerkzeuge einschließlich verschiedener Überzugsschichten, die auf einer Oberfläche eines harten Grundkörpers ausgebildet sind, der sich aus Wolframkarbidbasiertem Sinterhartmetall, TiCN-basiertem Cermet oder dergleichen zusammensetzt. Im Allgemeinen werden TiCN-Schichten und TiAlN-Schichten weitgehend als solche Überzugsschichten verwendet. Verschiedene Überzugsschichten sind gerade wegen höherer Verschleißfestigkeit und verbesserter Bruchsicherheit im Entwicklungsstadium.Cutting tools must have wear resistance, resistance to welding and break resistance. Therefore, the following tools are widely used: Cutting tools including various coating layers formed on a surface of a hard body composed of tungsten carbide-based cemented carbide, TiCN-based cermet, or the like. In general, TiCN layers and TiAlN layers are widely used as such clad layers. Various coating layers are in the development stage precisely because of their higher wear resistance and improved break resistance.

Die Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine harte Überzugsschicht einschließlich vier oder mehr benachbarter TiCN- und TiAlCN-Überzugsschichten, die abwechselnd angeordnet sind. Die Patentliteratur 2 offenbart eine Beschichtungsstruktur, die eine Überzugsschicht einschließt, in welcher A-Schichten aus TiNbSiN und B-Schichten aus TiAlN abwechselnd übereinander angeordnet sind und in welcher die Abfolge der A- und B-Schichten in der Dickenrichtung der Überzugsschicht unterschiedlich ist. Weiterhin offenbart die Patentliteratur 3 eine Konfiguration einschließlich einer Überzugsschicht, in welcher zwei Arten von dünnen TiMCN-Schichten abwechselnd mit einer konstanten Abfolge übereinander angeordnet sind und in welcher die Laminierungsabfolge der unteren Schichten und die Laminierungsabfolge der oberen Schichten unterschiedlich sind. Darüber hinaus beschreibt die Patentliteratur 4 eine Konfiguration, in welcher eine Laminierungsabfolge an einer Spanfläche und eine Laminierungsabfolge an einer Freifläche in einer abwechselnd geschichteten TiN und AlN Struktur allgemein variiert werden.For example, Patent Literature 1 discloses a hard coating layer including four or more adjacent TiCN and TiAlCN coating layers which are alternately arranged. Patent Literature 2 discloses a coating structure including a coating layer in which A layers of TiNbSiN and B layers of TiAlN are alternately superposed and in which the sequence of A and B layers is different in the thickness direction of the coating layer. Further, Patent Literature 3 discloses a configuration including a clad layer in which two kinds of TiMCN thin layers are alternately superposed in a constant order and in which the lamination order of the lower layers and the lamination order of the upper layers are different. In addition, Patent Literature 4 describes a configuration in which a lamination sequence on a rake face and a lamination sequence on a flank are generally varied in an alternately layered TiN and AlN structure.

EntgegenhaltungenCitations

PatentliteraturenPatent literature

Patent Literature 1: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-136514
Patent Literature 2: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-076084
Patent Literature 3: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-099769
Patent Literature 4: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-003432 Summary of the Invention

Technisches ProblemTechnical problem

Allerdings ist in keiner der in den Patentliteraturen 1 bis 4 offenbarten Konfigurationen die für eine Spanfläche und eine Freifläche erforderliche Leistung optimiert. Deswegen muss deren Leistung optimiert werden.However, none of the patent literature 1 until 4th disclosed configurations optimizes the performance required for a rake face and a flank face. Therefore, their performance must be optimized.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug einschließlich einer Überzugsschicht zu schaffen, durch welche die Schneideleistung einer Spanfläche und einer Freifläche optimiert werden kann.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cutting tool including a coating layer by which the cutting performance of a rake face and a flank can be optimized.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schneidwerkezug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen des Schneidwerkezugs sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Das heißt, ein Schneidwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Überzugsschicht, in welcher A-Schichten aus TiN und B-Schichten aus Ti_1-aM_a (C_1-xN_x) (wobei M mindestens eines ist, das aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Y, Metallen der Gruppe 4, 5 und 6, ausschließlich Ti, in dem Periodensystem ausgewählt wird; 0,1 ≤ a ≤ 0,9; und 0 ≤ x ≤ 1) abwechselnd und wiederholt auf einer Oberfläche eines Grundkörpers übereinander angeordnet sind. Das Schneidwerkzeug weist eine Konfiguration auf, in welcher das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Spanfläche größer ist als das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Freifläche.The object is achieved by a cutting tool train with the features according to claim 1. Further embodiments of the cutting tool train are described in the dependent claims. That is, a cutting tool according to the present invention comprises a coating layer in which A layers of TiN and B layers of Ti _{1 -a} M _a (C _1-x N _x ) (where M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Y, metals of the group 4th , 5 and 6th , excluding Ti, is selected in the periodic table; 0.1 ≤ a ≤ 0.9; and 0 x 1) are alternately and repeatedly arranged one above the other on a surface of a base body. The cutting tool has a configuration in which the ratio of the thickness (t _rA / t _rB ) of one of the A layers to one of the B layers in the coating layer at a rake face is greater than the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers to one of the B layers in the overlay layer at an open surface.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Überzugsschicht eine Konfiguration auf, in welcher A-Schichten (TiN) und B-Schichten (Ti_1-aM_a (C₁-_xN_x) ) abwechselnd übereinander angeordnet sind und das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Spanfläche größer ist als das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Freifläche. Das bedeutet, es ist allgemein anerkannt, dass die A-Schichten (TiN) eine geringere Härte und eine geringere Verschleißfestigkeit aufweisen als die B-Schichten (Ti₁ _aM_a (C_1-xN_x)). Allerdings ist in dem Fall einer Konfiguration, bei der die A-Schichten und die B-Schichten abwechselnd übereinander angeordnet sind, herausgefunden worden, dass es wirksam Kolkverschleiß entgegenwirkt, wenn das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Spanfläche größer ist als das Verhältnis einer Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten zu einer der B-Schichten in der Überzugsschicht an einer Freifläche. Dadurch kann sowohl die Leistung der Verhinderung der Entwicklung von Kolkverschleiß auf der Spanfläche als auch die Verschleißfestigkeit der Freifläche gegen Reibungsverschleiß optimiert werden. Als Ergebnis kann insgesamt die Standzeit des Schneidwerkzeuges erhöht werden.According to the present invention, a clad layer has a configuration in which A layers (TiN) and B layers (Ti _1-a M _a (C ₁ - _x N _x )) are alternately superposed and the ratio of the thickness (t _rA / t _rB ) one of the A layers to one of the B layers in the coating layer at a rake face is greater than the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers to one of the B layers in the coating layer in an open space. This means that it is generally accepted that the A-layers (TiN) have a lower hardness and a lower wear resistance than the B-layers (Ti ₁ _a M _a (C _1-x N _x )). However, in the case of a configuration in which the A layers and the B layers are alternately superposed, it has been found that the ratio of the thickness (t _rA / t rB) of one of the A layers _{is effective against crater wear} to one of the B layers in the coating layer on a rake face is greater than the ratio of a thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers to one of the B layers in the coating layer on a flank. Thereby, both the performance of preventing crater wear from developing on the rake face and the wear resistance of the flank against frictional wear can be optimized. As a result, the overall service life of the cutting tool can be increased.

FigurenlisteFigure list

[ 1 ] 1 includes schematic perspective views of an example of a cutting tool in accordance with the present invention.
[ 2 ] 2 (a) FIG. 13 is an enlarged sectional view of a coating layer on a rake face of the FIG 1 shown cutting tool, and 2 B) Fig. 13 is an enlarged sectional view of the coating layer at its exposed surface.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Ein Beispiel eines Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf schematische perspektivische Ansichten in 1 und vergrößerten Schnittansichten einer Überzugsschicht an einer Spanfläche beschrieben, die in 2(a) gezeigt ist, und einer Freifläche, die in 2(b) gezeigt ist.An example of a cutting tool according to the present invention will be illustrated with reference to schematic perspective views in FIG 1 and enlarged sectional views of a coating layer on a rake face shown in FIG 2 (a) is shown, and an open space that is in 2 B) is shown.

Ein Schneidwerkzeug 1 gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine Überzugsschicht 6 ein, in welcher A-Schichten 7 aus TiN und B-Schichten 8 aus Ti_1-aM_a (C_1-xN_x) (wobei M mindestens eines ist, das aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Y, Metallen der Gruppe 4, 5 und 6, ausschließlich Ti, in dem Periodensystem ausgewählt wird; 0,1 ≤ a ≤ 0,9; und 0 ≤ x ≤ 1, nachstehend in einigen Fällen als TiM(CN) bezeichnet) periodisch, abwechselnd und wiederholt auf einer Oberfläche eines Grundkörpers 2 übereinander angeordnet sind. Das Schneidwerkzeug 1 weist eine Spanfläche 3 und eine Freifläche 4 auf.A cutting tool 1 according to the present invention includes a coating layer 6th one in which A-layers 7th made of TiN and B layers 8th made of Ti _1-a M _a (C _1-x N _x ) (where M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Y, metals of the group 4th , 5 and 6th , excluding Ti, is selected in the periodic table; 0.1 ≤ a ≤ 0.9; and 0 x 1, hereinafter referred to as TiM (CN) in some cases) periodically, alternately and repeatedly on a surface of a base body 2 are arranged one above the other. The cutting tool 1 has a rake face 3 and an open space 4th on.

Das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Spanfläche 3 ist größer als das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4. Das Verhältnis (t_rA/t_rB) liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 1,9. Das Verhältnis (t_fA/t_fB) liegt vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 1,4. Das Verhältnis (t_rA/t_rB) / (t_fA/t_fB) des Verhältnisses (t_rA/t_rB) zu dem Verhältnis (t_fA/t_fB) ist vorzugsweise 1,2 bis 1,9. Weiterhin liegt t_rA vorzugsweise im Bereich von 41 nm bis 60 nm, liegt t_rB vorzugsweise im Bereich von 25 nm bis 40 nm, liegt t_fA vorzugsweise im Bereich von 35 nm bis 42 nm, und liegt t_fB vorzugsweise im Bereich von 20 nm bis 35 nm.The ratio of the thickness (t _rA / t _rB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th on the rake face 3 is greater than the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th in the open space 4th . The ratio (t _rA / t _rB ) is preferably in the range from 1.5 to 1.9. The ratio (t _fA / t _fB ) is preferably in the range from 1.0 to 1.4. The ratio (t _rA / t _rB ) / (t _fA / t _fB ) of the ratio (t _rA / t _rB ) to the ratio (t _fA / t _fB ) is preferably 1.2 to 1.9. Furthermore, t _{rA is} preferably in the range from 41 nm to 60 nm, t _{rB is} preferably in the range from 25 nm to 40 nm, t _{fA is} preferably in the range from 35 nm to 42 nm, and t _{fB is} preferably in the range of 20 nm up to 35 nm.

Die Überzugsschicht 6 weist eine Struktur auf, in welcher die A-Schichten 7 (TiN) und die B-Schichten 8 (TiM(C)N) abwechselnd und wiederholt übereinander angeordnet sind, weist eine Härte auf, die größer ist, als diejenige von jeder der A-Schichten 7 und der B-Schichten 8, und hat eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur. Da das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) von einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Spanfläche 3 größer ist als das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4, ist der Verhinderungseffekt der Entwicklung von Kolkverschleiß hoch. Da das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) von einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4 kleiner ist als das Verhältnis der Dicke (t_rA/t_rB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Spanfläche 3, ist die Verschleißfestigkeit gegenüber Reibung der Freifläche 4 hoch. Im Ergebnis kann der Verschleiß von jedem Teil des Schneidwerkzeuges 1 optimiert werden und die Standzeit des Schneidwerkzeuges kann erhöht werden.The coating layer 6th has a structure in which the A layers 7th (TiN) and the B layers 8th (TiM (C) N) alternately and repeatedly superposed has a hardness greater than that of each of the A layers 7th and the B layers 8th , and has improved resistance to oxidation at high temperature. As the ratio of the thickness (t _rA / t _rB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th on the rake face 3 is greater than the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th in the open space 4th , the preventing effect of the development of crater wear is high. Since the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th in the open space 4th is less than the ratio of the thickness (t _rA / t _rB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th on the rake face 3 , is the wear resistance to friction of the open area 4th high. As a result, every part of the cutting tool can wear out 1 can be optimized and the service life of the cutting tool can be increased.

Ein Verfahren zum Berechnen des Verhältnisses der Dicke einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 ist wie folgt: ein Bereich der Überzugsschicht 6, die aufeinander folgend 20 oder mehr A- und B-Schichten 7 und 8 (zehn oder mehr davon) enthält, wird mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet, zehn oder mehr der A-Schichten 7 und zehn oder mehr der B-Schichten 8 werden jeweils auf Dicke gemessen, wobei die Dicken der A-Schichten 7 und die Dicken der B-Schichten 8 getrennt zusammengerechnet werden, und danach wird ihr Verhältnis berechnet. Die A-Schichten 7 und die B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 weisen grundsätzlich dieselbe Dicke auf und können möglicherweise leicht unterschiedliche Dicken aufweisen, weil der Abstand zwischen dem Grundkörper 2 und einem Target oder die Richtung des Grundkörpers 2 zu dem Target aufgrund des Rotationszustandes des Grundkörper 2 verändert ist, wenn die Schichten durch ein Vakuumaufdampfverfahren (PVD) ausgebildet werden, wie beispielsweise ein Ionenplattierungsverfahren oder ein Sputterverfahren wie nachfolgend beschrieben. Die Veränderung der Dicke ist allerdings periodisch verschieden mit der periodischen Veränderung der Position von jedem Grundkörper im Rotationszustand des Grundkörpers 2.A method of calculating the ratio of the thickness of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th is as follows: a portion of the coating layer 6th that successively 20 or more A and B layers 7th and 8th (ten or more of them) is observed with a transmission electron microscope (TEM), ten or more of the A layers 7th and ten or more of the B layers 8th are each measured for thickness, the thicknesses of the A-layers 7th and the thicknesses of the B layers 8th are added together separately, and then their ratio is calculated. The A layers 7th and the B layers 8th in the coating layer 6th basically have the same thickness and can possibly have slightly different thicknesses because of the distance between the base body 2 and a target or the direction of the main body 2 to the target due to the rotational state of the base body 2 is changed when the layers are formed by a vacuum vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method as described below. The change in thickness is, however, periodically different with the periodic change in the position of each base body in the rotational state of the base body 2 .

Das Verhältnis der Dicke (t_cA/t_cB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an jeder Schneidkante 5 ist vorzugsweise größer als das Verhältnis der Dicke (t_fA/t_fB) einer der A-Schichten 7 zu einer der B-Schichten 8 in der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4. Dadurch kann die Standzeit des Werkzeuges deutlich erhöht werden, weil die A-Schichten 7 eine geringe Eigenspannung aufweisen, die Spannung der gesamten Überzugsschicht 6 kann vermindert werden, und deswegen delaminiert die auf der Schneidkante 5 ausgebildete Überzugsschicht 6 aufgrund eines Kanteneffektes nicht selbstzerstörend. Das Verhältnis (t_cA/t_c\B) liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1,5 bis 1,95. Weiterhin liegt t_cA vorzugsweise in dem Bereich von 41 nm bis 60 nm, und t_cB liegt vorzugsweise in dem Bereich von 32 nm bis 40 nm.The ratio of the thickness (t _cA / t _cB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th at each cutting edge 5 is preferably greater than the ratio of the thickness (t _fA / t _fB ) of one of the A layers 7th to one of the B layers 8th in the coating layer 6th in the open space 4th . This can significantly increase the service life of the tool, because the A-layers 7th have a low internal stress, the stress of the entire coating layer 6th can be decreased, and therefore delaminates on the cutting edge 5 formed coating layer 6th not self-destructive due to an edge effect. The ratio (t _cA / t _{c \ B} ) is preferably in the range from 1.5 to 1.95. Furthermore, t _{cA is} preferably in the range from 41 nm to 60 nm, and t _cB is preferably in the range from 32 nm to 40 nm.

Die gesamte Dicke T_r der Überzugsschicht 6 an der Spanfläche 3 ist vorzugsweise größer als die gesamte Dicke T_f der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4. Dies erlaubt, das Gleichgewicht beim Verschleiß zwischen der Spanfläche 3 und der Freifläche 4 zu optimieren und wird deswegen bevorzugt. Das Verhältnis T_r/T_f der gesamten Dicke T_r der Überzugsschicht 6 an der Spanfläche 3 zu der gesamten Dicke T_f der Überzugsschicht 6 an der Freifläche 4 liegt vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,5. Während die bevorzugte Dicke von T_r und die bevorzugte Dicke von T_f in Abhängigkeit von Schneidebedingungen variieren, liegt T_r vorzugsweise im Bereich von 5,8 µm bis 10 µm und T_f liegt vorzugsweise im Bereich von 3,0 µm bis 6,5 µm.The total thickness T _{r of} the coating layer 6th on the rake face 3 is preferably greater than the entire thickness T _{f of} the coating layer 6th in the open space 4th . This allows the balance in wear between the rake face 3 and the open space 4th to optimize and is therefore preferred. The ratio T _r / T _{f of} the total thickness T _{r of} the coating layer 6th on the rake face 3 to the total thickness T _{f of} the coating layer 6th in the open space 4th is preferably in the range from 1.1 to 1.5. While the preferred thickness of T _r and the preferred thickness of T _f vary depending on cutting conditions, T _{r is} preferably in the range of 5.8 µm to 10 µm, and T _f is preferably in the range of 3.0 µm to 6.5 µm.

Bei der Zusammensetzung Ti_1-aM_a (C_1-xN_x), wenn a weniger als 0,1 beträgt, werden keine Härteeigenschaften oder Oxidationsbeständigkeit erhalten. Im Gegensatz dazu ist, wenn a mehr als 0,9 beträgt, eine Reduzierung der Härte signifikant. Das Metall M ist mindestens eines, das aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, Y, Metallen der Gruppe 4, 5 und 6, ausschließlich Ti, in dem Periodensystem ausgewählt wird, und enthält insbesondere vorzugsweise eines oder mehrere von Al, Nb, Si, Cr und W, damit die Oxidationsbeständigkeit der Überzugsschicht 6 verbessert wird.With the composition Ti _1-a M _a (C _1-x N _x ), if a is less than 0.1, no hardness properties or oxidation resistance are obtained. In contrast, when a is more than 0.9, a reduction in hardness is significant. The metal M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Y, metals of the group 4th , 5 and 6th , excluding Ti, is selected in the periodic table, and particularly preferably contains one or more of Al, Nb, Si, Cr and W in order to increase the oxidation resistance of the coating layer 6th is improved.

Weiterhin wird bei Hochgeschwindigkeitsschneiden bei einer Schneidegeschwindigkeit von 150 m/Minute oder beim Schneiden von Materialien, die schwierig zu schneiden sind, wie hochgradig harte Materialien, sich wahrscheinlich Kolkverschleiß an Spanflächen entwickeln. Wenn allerdings bei der Zusammensetzungsformel Ti_1-aM_a (C_1-xN_x), welche die B-Schichten 8 darstellt, 0,75 ≤ a ≤ 0,85 erfüllt wird und M in der Zusammensetzungsformel 80% oder mehr Al enthält, dann ist der Verhinderungseffekt von Kolkverschleiß an der Spanfläche sehr hoch. Im Ergebnis kann die Verschleißfestigkeit des Schneidwerkzeuges 1 insgesamt verbessert werden.Furthermore, in high-speed cutting at a cutting speed of 150 m / minute or in cutting materials that are difficult to cut such as extremely hard materials, crater wear is likely to develop on rake faces. However, if the compositional formula is Ti _1-a M _a (C _1-x N _x ), which is the B layers 8th represents, 0.75 a 0.85 is satisfied and M in the compositional formula contains 80% or more of Al, the crater wear preventing effect on the rake face is very high. As a result, the wear resistance of the cutting tool 1 overall to be improved.

Der Gehalt von jedem Element in der Überzugsschicht 6 kann unter Verwendung eines energiedispersiven Röntgenspektroskopie-Analysegerätes (EDS) gemessen werden, das an ein elektronenmikroskopisches Messgerät angeschlossen ist. Der Gehalt an Ti in der Überzugsschicht 6 kann aus dem Verhältnis der Peak-Intensität des Ti-Elementes zu der Summe der Peak-Intensitäten der Elemente berechnet werden. Bei energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) überlagern sich ein Peak (eine Energie von ungefähr 0,4 keV), der der Lα-Linie von Ti entspricht, und ein Peak, der der Kα-Linie eines N-Elementes entspricht, und kann demzufolge nicht genau gemessen werden. Daher ist in dem Fall, wenn ein N-Element möglicherweise enthalten sein kann, der Peak, der der Lα-Linie von Ti entspricht, aus den Peaks ausgeschlossen, die zur Berechnung verwendet werden; der Gehalt von Ti wird bestimmt, indem ein Peak verwendet wird (eine Energie von ungefähr 0,4 keV), der der Kα-Linie von Ti entspricht, und der Gehalt von allen anderen Metallelementen wird aus ihrem Gehalt berechnet. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bei der Messung eines Metallelementes der Durchschnitt von Messungen bestimmt, die aus fünf oder mehr beliebigen Stellen in der Überzugsschicht gewonnen werden.The content of each element in the coating layer 6th can be measured using an energy dispersive X-ray spectroscopy analyzer (EDS) connected to an electron microscope measuring device. The content of Ti in the coating layer 6th can be calculated from the ratio of the peak intensity of the Ti element to the sum of the peak intensities of the elements. In energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), a peak (an energy of about 0.4 keV) corresponding to the Lα line of Ti and a peak corresponding to the Kα line of an N element are superimposed and therefore cannot be accurate be measured. Therefore, in the case where an N element may possibly be contained, the peak corresponding to the Lα line of Ti is excluded from the peaks used for calculation; the content of Ti is determined using a peak (an energy of about 0.4 keV) corresponding to the Kα line of Ti, and the content of all other metal elements is calculated from their content. According to the present invention, when a metal element is measured, measurements taken from five or more arbitrary locations in the coating layer are averaged.

Weiterhin weisen C und N, welche nichtmetallische Bestandteile der Überzugsschicht 6 sind, gute Härte und Widerstandsfähigkeit auf, welche für das Schneidwerkzeug 1 notwendig sind. Um die übermäßige Produktion von Tropfen auf einer Oberfläche der Überzugsschicht 6 zu verhindern, beträgt der besonders bevorzugte Bereich von x (N Gehalt) 0,5 ≤ x ≤ 1. Die Zusammensetzung der Überzugsschicht kann durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) gemessen werden.Furthermore, C and N have non-metallic components of the coating layer 6th are, good hardness and toughness, which are suitable for the cutting tool 1 are necessary. To the excessive production of droplets on a surface of the coating layer 6th To prevent, the particularly preferred range of x (N content) is 0.5 ≤ x 1. The composition of the coating layer can be measured by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

Der Grundkörper setzt sich vorzugsweise aus einem harten Material wie beispielsweise Sinterhartmetall zusammen, das eine harte Phase, die hauptsächlich Wolframkarbid oder Titankarbonnitrid enthält, und eine Binderphase aufweist, die hauptsächlich ein Metall der Eisengruppe enthält, wie beispielsweise Kobalt oder Nickel; Cermet; eine Keramik, die hauptsächlich Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid enthält;
oder ein hartes Material, wie beispielsweise ein mit Ultrahochdruck gesintertes Material, das hergestellt wird durch Kalzinieren einer harten Phase, die sich aus polykristallinem Diamant oder aus kubischem Bornitrid zusammensetzt, und einer Binderphase, die sich aus Keramik, einem Metall einer Eisengruppe oder dergleichen zusammensetzt.The base body is preferably composed of a hard material such as cemented carbide, which has a hard phase mainly containing tungsten carbide or titanium carbonitride, and a binder phase mainly containing an iron group metal such as cobalt or nickel; Cermet; a ceramic mainly containing silicon nitride or alumina;
or a hard material such as an ultra-high pressure sintered material made by calcining a hard phase composed of polycrystalline diamond or cubic boron nitride and a binder phase composed of ceramic, an iron group metal or the like.

(Herstellungsverfahren)(Production method)

Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Schneidwerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.Next, a method for manufacturing the cutting tool according to the present invention will be described.

Zuerst wird der Grundkörper in einem herkömmlichen Vorgang so bereitgestellt, dass es eine Werkzeugform aufweist. Als Nächstes wird die Überzugsschicht auf einer Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet. Es kann vorzugsweise ein Vakuumaufdampfverfahren (PVD), wie beispielsweise ein Ionenplattierungsverfahren oder ein Sputterverfahren, verwendet werden, um die Überzugsschicht auszubilden. Ein Beispiel eines Abscheideverfahrens wird ausführlich beschrieben. Wenn eine Überzugsschicht durch ein Ionenplattierungsverfahren bereitgestellt wird, werden die nachfolgenden Targets oder das Target verwendet: Metalltargets, die unabhängig metallisches Titan (Ti) und das Metall M enthalten (M ist mindestens eines, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Al, Si, Y, Elementen der Gruppe 4, 5 und 6, exklusive Ti in dem Periodensystem besteht), oder ein Verbundlegierungstarget.First, in a conventional process, the base body is provided to have a tool shape. Next, the coating layer is formed on a surface of the base body. A vacuum vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method can preferably be used to form the coating layer. An example of a deposition method is described in detail. When a coating layer is provided by an ion plating method, the following targets or the target are used: Metal targets independently containing metallic titanium (Ti) and the metal M (M is at least one selected from the group consisting of Al, Si , Y, elements of the group 4th , 5 and 6th , excluding Ti in the periodic table), or a composite alloy target.

Bei diesem Arbeitsvorgang wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein A-Target zur Ausbildung der A-Schichten und ein B-Target zur Ausbildung der B-Schichten vorzugsweise in gegenüberliegenden Positionen auf Seitenwänden einer Kammer platziert, ein Target, das metallisches Ti oder einen Ti-Verbund enthält, wird getrennt bereitgestellt, und ein Ti-Target wird an einer Position auf einer oberen Wand der Kammer platziert, wobei die Position in der Nähe des A-Targets liegt. Die Abscheidung wird unter nachstehenden Abscheidebedingungen durchgeführt, wobei die Zusammensetzung der ausgebildeten Überzugsschicht und das Dickenverhältnis an eine Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst werden können. Als Verfahren zur Herstellung des das metallische Ti oder des das Verbund-Ti enthaltenden Targets wird die Verwendung eines Legierungstargets, das durch Verflüssigen und Wiederverfestigen einer Metallkomponente bereitgestellt wird, eher bevorzugt als die Verwendung eines gesinterten Targets, das durch Mischen und Sintern von Metallpulvern bereitgestellt wird, weil gerichtete Abscheidung durchgeführt werden kann.In this operation, according to the present invention, an A target for forming the A layers and a B target for forming the B layers are preferably placed in opposite positions on side walls of a chamber, a target made of metallic Ti or a Ti composite is provided separately, and a Ti target is placed at a position on a top wall of the chamber, the position being near the A target. The deposition is carried out under the following deposition conditions, and the composition of the formed coating layer and the thickness ratio can be adjusted to a configuration according to the present invention. As a method of manufacturing the target containing the metallic Ti or the composite Ti-containing, use of an alloy target provided by liquefying and resolidifying a metal component is preferred rather than using a sintered target provided by mixing and sintering metal powders because directional deposition can be performed.

Hinsichtlich der Abscheidebedingungen wird die Überzugsschicht durch ein Sputterverfahren oder ein Ionenplattierungsverfahren ausgebildet, in welchem eine Metallquelle verdampft und durch Lichtbogenentladung, Glühentladung oder dergleichen unter Verwendung dieses Targets ionisiert wird, und mit Stickstoff (N₂), das eine Stickstoffquelle darstellt, und Methan (CH₄)/Acetylen (C₂H₂), das eine Kohlenstoffquelle darstellt, reagieren kann. Bei diesem Arbeitsvorgang wird der Grundkörper an solch eine Position gebracht, dass die Freifläche im Wesentlichen parallel zu einer Seitenfläche der Kammer verläuft und die Spanfläche im Wesentlichen parallel zu der Oberseite der Kammer verläuft.Regarding the deposition conditions, the coating layer is formed by a sputtering method or an ion plating method in which a metal source is evaporated and ionized by arc discharge, glow discharge or the like using this target, and nitrogen (N ₂ ) which is a nitrogen source and methane (CH ₄ ) / acetylene (C ₂ H ₂ ), which is a carbon source, can react. During this working process, the base body is brought to such a position that the free surface runs essentially parallel to a side face of the chamber and the rake face runs essentially parallel to the top of the chamber.

Im Fall der Ausbildung der Überzugsschicht durch das Ionenplattierungsverfahren oder das Sputterverfahren wird eine Vorspannung von 30 V bis 200 V vorzugsweise an dem Grundkörper angelegt, damit die Haftung an dem Grundkörper verbessert wird, weil die Überzugsschicht durch das Anlegen eines Lichtbogenstromes ausgebildet werden kann, so dass sie in Anbetracht der kristallinen Struktur der Überzugsschicht eine besonders hohe Härte aufweist.In the case of forming the coating layer by the ion plating method or the sputtering method, a bias voltage of 30 V to 200 V is preferably applied to the base body in order to improve the adhesion to the base body because the coating layer can be formed by applying an arc current so that it has a particularly high hardness in consideration of the crystalline structure of the coating layer.

BeispieleExamples

Einem Wolframkarbidpulver (WC) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 µm werden 10 Masse-% metallischen Kobaltpulvers (Co) und 0,5 Masse-% Chromkarbidpulvers (Cr₃C₂) hinzugefügt, so dass insgesamt 100 Masse-% erhalten werden, gefolgt von Mischen. Die Mischung wird zu Einwegeinsetzformen für das Schneidwerkzeug (CNMGO408) eingeformt, gefolgt von Kalzinierung. Nachdem jede Form einem Schleifschritt unterzogen wurde, wurde ihre Oberfläche mit Alkali, einer Säure und destilliertem Wasser in dieser Reihenfolge gereinigt, wodurch ein Schneideinsetzgrundkörper bereitgestellt wurde.10% by mass of metallic cobalt powder (Co) and 0.5% by mass of chromium carbide powder (Cr ₃ C ₂ ) are added to a tungsten carbide powder (WC) with an average particle size of 0.5 µm, so that a total of 100% by mass is obtained, followed by mixing. The mixture is molded into disposable insert molds for the cutting tool (CNMGO408), followed by calcination. After each shape was subjected to a grinding step, its surface was cleaned with alkali, an acid, and distilled water in that order, thereby providing a cutting insert body.

Eine in Tabelle 1 gezeigte Überzugsschicht wurde bei einem in Tabelle 1 gezeigten Lichtbogenstrom dergestalt ausgebildet, dass der Grundkörper in ein Ionenplattierungssystem per Lichtbogen gegeben wurde, das mit in Tabelle 1 gezeigten Targets bestückt war, so dass eine Freifläche zu einer Seitenfläche gerichtet war, und der Grundkörper wurde auf 500°C aufgeheizt. Die verwendeten Haupttargets bestanden aus gesinterten Targets, die durch Mischen und anschließendes Sintern von Metallpulvern in einem Sinterverfahren bereitgestellt wurden. Zwei der Haupttargets wurden auf eine Seitenwand einer Kammer gesetzt. Verwendete Untertargets bestanden aus gesinterten Targets oder Legierungstargets, die durch Verflüssigen und anschließendem Wiederverfestigen von Metallen, wie in Tabelle 1 gezeigt, bereitgestellt wurden. Eines der Untertargets wurde in einer Einsetzposition an einer Wand der Kammer, wie in Tabelle 1 gezeigt, angesetzt. Die Abscheidebedingungen waren wie folgt: eine Atmosphäre, angereichert mit Stickstoff, die einen Gesamtdruck von 4 Pa aufwies, und eine Vorspannung von 100 V.A coating layer shown in Table 1 was formed at an arc current shown in Table 1, so that the base body was arc-charged into an ion plating system equipped with targets shown in Table 1 so that a flank faced a side surface, and the The base body was heated to 500 ° C. The main targets used consisted of sintered targets that were prepared by mixing and then sintering metal powders in a sintering process. Two of the main targets were placed on a side wall of a chamber. Sub-targets used consisted of sintered targets or alloy targets prepared by liquefying and then resolidifying metals as shown in Table 1. One of the sub-targets was set in an insertion position on a wall of the chamber as shown in Table 1. The deposition conditions were as follows: an atmosphere enriched with nitrogen, which had a total pressure of 4 Pa, and a bias voltage of 100 V.

[Tabelle 1] Probestück Nr. Haupttarget 1 Haupttarget 2 Ti Quelltarget Zusammensetzu ng Einsetzposition Lichtbogenstrom (A) Zusammensetzu ng Einsetzposition Lichtbogenstrom (A) Zusammensetzu ng Einsetzposition Lichtbogenstrom (A) 1 TiN Seitenfläche 100 TiAINbWSi Seitenfläche 100 Ti Oberseite 100 2 TiN Seitenfläche 100 TiAICrSi Seitenfläche 80 Ti Oberseite 100 3 TiN Seitenfläche 150 TiAINb Seitenfläche 120 Ti Oberseite 70 4 TiN Seitenfläche 100 AIWSi Seitenfläche 90 Ti Oberseite 100 5 TiN Seitenfläche 100 TiAIZrV Seitenfläche 90 Ti Oberseite 80 6 TiN Seitenfläche 150 TiAIMoY Seitenfläche 100 Ti Oberseite 110 7 TiN Seitenfläche 175 TiAISiW Seitenfläche 150 Ti Seitenfläche 120 8 TiN Seitenfläche 200 TiAISiW Seitenfläche 120 - 9 TiN Seitenfläche 150 TiAIWSi Seitenfläche 120 TiAl Oberseite 100 10 TiN Seitenfläche 150 TiAl Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 11 TiN Seitenfläche 150 TiAl Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 12 TiN Seitenfläche 150 TiAl Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 13 TiN Seitenfläche 150 TiAl Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 14 TiN Seitenfläche 150 TiAl Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 15 TiN Seitenfläche 150 TiAIY Seitenfläche 150 Ti Oberseite 100 [Table 1] Sample No. Main target 1 Main target 2 Ti source target Composition Insertion position Arc current (A) Composition Insertion position Arc current (A) Composition Insertion position Arc current (A) 1 TiN Side face 100 TiAINbWSi Side face 100 Ti Top 100 2 TiN Side face 100 TiAICrSi Side face 80 Ti Top 100 3 TiN Side face 150 TiAINb Side face 120 Ti Top 70 4th TiN Side face 100 AIWSi Side face 90 Ti Top 100 5 TiN Side face 100 TiAIZrV Side face 90 Ti Top 80 6th TiN Side face 150 TiAIMoY Side face 100 Ti Top 110 7th TiN Side face 175 TiAISiW Side face 150 Ti Side face 120 8th TiN Side face 200 TiAISiW Side face 120 - 9 TiN Side face 150 TiAIWSi Side face 120 TiAl Top 100 10 TiN Side face 150 TiAl Side face 150 Ti Top 100 11 TiN Side face 150 TiAl Side face 150 Ti Top 100 12th TiN Side face 150 TiAl Side face 150 Ti Top 100 13th TiN Side face 150 TiAl Side face 150 Ti Top 100 14th TiN Side face 150 TiAl Side face 150 Ti Top 100 15th TiN Side face 150 TiAIY Side face 150 Ti Top 100

Bei den erhaltenen Einsätzen wurde die Struktur unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (VE 8800) aus der Herstellung von Keyence Corporation und eines Transmissionselektronenmikroskops untersucht, wodurch Eigenschaften der Kristalle, die jede Überzugsschicht ausbilden, und die Dicke (T_r, T_c, T_f, t_rA, t_fA, t_rB, t_fB) der Überzugsschicht bestätigt. Die Zusammensetzung der Überzugsschicht wurde bei einer Beschleunigungsspannung von 15 kV durch das ZAF-Verfahren bestimmt, das eine Art von energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) ist, unter Verwendung eines EDAX-Analysegerätes (AMETEK EDAX-VE 9800), das an das System angeschlossen war, und die Zusammensetzung der Überzugsschicht wurde für jeweils eine Spanfläche und eine Freifläche berechnet. Die Ergebnisse werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt. Bei der Messung der Dicke wurde in dem Fall, wo die Dicke von A-Schichten und B-Schichten periodisch verändert wurde, ein Sichtfeld bei einer Vergrößerung bestimmt, das ausreichend ist, um die Dicke von jeweils der A- und B-Schichten in einem Bereich zu beobachten, der eine Abfolge einschließt. In diesem Bereich wurde die Dicke von jeweils den A- und B-Schichten gemessen. Beobachtungssichtfelder wurden für Beobachtungspunkte in drei beliebigen Sichtfeldern gemessen. Und diese Beobachtungsdaten wurden gemittelt, wodurch t_rA, t_fA, t_rB, und t_fB berechnet wurden. Die Gesamtdicke T_r der Spanfläche und die Gesamtdicke T_f der Freifläche wurden an einer Stelle gemessen, die 1 mm von einer Schnittkante entfernt liegt. Die Dicke T_c der Schnittkante wurde als die Dicke eines Teils der Überzugsschicht definiert, wobei der Teil an einer Ecke liegt und der dickste ist.In the inserts obtained, the structure was examined using a scanning electron microscope (VE 8800) manufactured by Keyence Corporation and a transmission electron microscope, whereby properties of the crystals forming each coating layer and the thickness (T _r , T _c , T _f , t _rA , t _fA , t rB, t _fB ) of the coating _{layer is confirmed.} The composition of the coating layer was determined at an acceleration voltage of 15 kV by the ZAF method, which is a type of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), using an EDAX analyzer (AMETEK EDAX-VE 9800) connected to the system, and the composition of the coating layer was calculated for each of a rake face and a flank face. The results are shown in Tables 2 and 3. In the measurement of the thickness, in the case where the thickness of the A layers and B layers were periodically changed, a field of view at a magnification sufficient to show the thickness of each of the A and B layers in one was determined Observe the area that includes a sequence. In this area, the thickness of each of the A and B layers was measured. Observation fields of view were measured for observation points in any three fields of view. _{And these observation data} were averaged, thereby calculating _{t rA} , t _fA , t rB, and t _fB. The total thickness T _{r of} the rake face and the total thickness T _f of the flank face were measured at a point which is 1 mm away from a cutting edge. The thickness T _{c of} the cut edge was defined as the thickness of a part of the coating layer, the part lying at a corner and being the thickest.

Weiterhin wurde ein Schneidetest unter nachstehenden Schneidebedingungen unter Verwendung der erhaltenen Einsätze durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

Schneideverfahren: Ansatzfräsen (Fräsen)
Werkstückmaterial: SKD11
Schneidegeschwindigkeit: 150 m/Minute
Vorschub: 0,12 mm/Zahn
Schnitttiefe: eine radiale Tiefe des Schnitts von 10 mm, eine axiale Tiefe des Schnitts von 3 mm
Schneidebedingungen: trocken
Bewertungsmethode: die Anzahl der Auftreffer, bis das Schneiden nicht mehr möglich war. Der Zustand einer Schneidkante wurde alle 100 Auftreffer beobachtet, wodurch der Zustand der Schneidkante bestätigt wurde, direkt bevor das Schneiden unmöglich wurde.

Furthermore, a cutting test was carried out under the following cutting conditions using the obtained inserts. The results are shown in Table 3.

Cutting method: shoulder milling (milling)
Workpiece material: SKD11
Cutting speed: 150 m / minute
Feed: 0.12 mm / tooth
Depth of cut: a radial depth of the cut of 10 mm, an axial depth of the cut of 3 mm
Cutting conditions: dry
Evaluation method: the number of hits before cutting was no longer possible. The state of a cutting edge was observed every 100 hits, whereby the state of the cutting edge was confirmed just before cutting became impossible.

[Tabelle 2] Probestück Nr. A-Schichten B-Schichten Dicke (einzeln) nm Zusammensetzung Zusammensetzung trA t_rB t_cA t_cB t_fA t_fB 1 TiN Ti_0,37A1_0,40Nb_0,03W_0,02Si_0,18N 50 30 55 35 35 30 2 TiN Ti_0,35Al_0,46Cr_0,05Si_0,14N 60 35 70 36 40 30 3 TiN Ti_0,39Al_0,45Nb_0,16N 50 30 58 33 35 30 4 TiN Ti_0,2Al_0,57W_0,03Si_0,2N 50 30 60 37 35 33 5 TiN Ti_0,40Al_0,46Zr_0,12V_0,02C_0,2N_0,8 50 30 52 35 33 30 6 TiN Ti_0,36Al_0,51Mo_0,10Y_0,03N 55 30 55 36 30 30 7 TiN Ti_0,28Al_0,68Si_0,04N 40 30 52 34 50 30 8 TiN Ti_0,2Al_0,51Si_0,28W_0,01N 40 35 48 36 41 34 9 TiAIN Ti_0,2A1_0,51Si_0,28W_0,01N 60 30 65 32 40 30 10 TiN Ti_0,5Al_0,5N 58 38 60 40 33 30 11 TiN Ti_0,4Al_0,6N 55 30 62 35 42 30 12 TiN Ti_0,3Al_0,7N 58 31 60 40 42 30 13 TiN Ti_0,2Al_0,8N 60 35 70 40 35 30 14 TiN Ti_0,1Al_0,9N 60 30 67 35 45 30 15 TiN Ti_0,3Al_0,6Y_0,1N 40 30 35 35 25 20 [Table 2] Sample No. A layers B layers Thickness (single) nm composition composition trA t _rB t _cA t _cB t _fA t _fB 1 TiN Ti _0.37 A1 _0.40 Nb _0.03 W _0.02 Si _0.18 N 50 30th 55 35 35 30th 2 TiN Ti _0.35 Al _0.46 Cr _0.05 Si _0.14 N 60 35 70 36 40 30th 3 TiN Ti _0.39 Al _0.45 Nb _0.16 N 50 30th 58 33 35 30th 4th TiN Ti _0.2 Al _0.57 W _0.03 Si _0.2 N 50 30th 60 37 35 33 5 TiN Ti _0.40 Al _0.46 Zr _0.12 V _0.02 C _0.2 N _0.8 50 30th 52 35 33 30th 6th TiN Ti _0.36 Al _0.51 Mo _0.10 Y _0.03 N 55 30th 55 36 30th 30th 7th TiN Ti _0.28 Al _0.68 Si _0.04 N 40 30th 52 34 50 30th 8th TiN Ti _0.2 Al _0.51 Si _0.28 W _0.01 N 40 35 48 36 41 34 9 TiAIN Ti _0.2 A1 _0.51 Si _0.28 W _0.01 N 60 30th 65 32 40 30th 10 TiN Ti _0.5 Al _0.5 N 58 38 60 40 33 30th 11 TiN Ti _0.4 Al _0.6 N 55 30th 62 35 42 30th 12th TiN Ti _0.3 Al _0.7 N 58 31 60 40 42 30th 13th TiN Ti _0.2 Al _0.8 N 60 35 70 40 35 30th 14th TiN Ti _0.1 Al _0.9 N 60 30th 67 35 45 30th 15th TiN Ti _0.3 Al _0.6 Y _0.1 N 40 30th 35 35 25th 20th

[Tabelle 3] Probestück Nr. Verhältnis Dicke (gesamt) µm Schnittergebnisse t_rA/t_rB t_cA/t_cB t_fA/t_fB Tr T_c T_f T_r/T_f Anzahl an Arbeitsauftreffern (Stücke) Zustand der Schneidkante 1 1,67 1,57 1,17 7,50 9,50 6,09 1,23 2040 gleichmäßiger Verschleiß 2 1,71 1,94 1,33 9,50 11,10 7,00 1,36 1330 Absplittern 3 1,67 1,76 1,17 6,70 7,90 5,44 1,23 1650 gleichmäßiger Verschleiß 4 1,67 1,62 1,06 6,30 7,0 5,36 1,18 1500 gleichmäßiger Verschleiß 5 1,67 1,49 1,10 5,30 6,70 4,17 1,27 950 Kolkverschleiß 6 1,83 1,53 1,00 8,40 10,10 5,93 1,42 1090 Mikro-Absplittern 7 1,33 1,53 1,67 6,20 7,40 7,09 0,88 420 Starke Kolkverschleiß Bruch 8 1,14 1,33 1,21 7,30 8,60 7,30 1,00 715 Starke Kolkverschleiß Absplittern 9 2,00 2,03 1,33 6,70 7,20 5,21 1,29 880 Kolkverschleiß Absplittern 10 1,53 1,50 1,10 6,50 10,10 4,27 1,52 1712 gleichmäßiger Verschleiß 11 1,83 1,77 1,40 6,40 9,40 5,42 1,18 1550 gleichmäßiger Verschleiß 12 1,87 1,50 1,40 6,20 8,80 5,02 1,24 1520 gleichmäßiger Verschleiß 13 1,71 1,75 1,17 5,80 9,80 3,97 1,46 2155 gleichmäßiger Verschleiß 14 2,00 1,91 1,50 5,50 10,02 4,58 1,20 960 Mikro-Absplittern 15 1,33 1,00 1,25 6,50 10,02 4,18 1,56 930 Mikro-Absplittern [Table 3] Sample No. relationship Thickness (total) µm Cutting results t _rA / t _rB t _cA / t _cB t _fA / t _fB Tr T _c T _f T _r / T _f Number of work hits (pieces) Condition of the cutting edge 1 1.67 1.57 1.17 7.50 9.50 6.09 1.23 2040 even wear 2 1.71 1.94 1.33 9.50 11.10 7.00 1.36 1330 Chipping 3 1.67 1.76 1.17 6.70 7.90 5.44 1.23 1650 even wear 4th 1.67 1.62 1.06 6.30 7.0 5.36 1.18 1500 even wear 5 1.67 1.49 1.10 5.30 6.70 4.17 1.27 950 Crater wear 6th 1.83 1.53 1.00 8.40 10.10 5.93 1.42 1090 Micro-chipping 7th 1.33 1.53 1.67 6.20 7.40 7.09 0.88 420 Severe crater wear fracture 8th 1.14 1.33 1.21 7.30 8.60 7.30 1.00 715 Heavy crater chipping 9 2.00 2.03 1.33 6.70 7.20 5.21 1.29 880 Crater wear chipping 10 1.53 1.50 1.10 6.50 10.10 4.27 1.52 1712 even wear 11 1.83 1.77 1.40 6.40 9.40 5.42 1.18 1550 even wear 12th 1.87 1.50 1.40 6.20 8.80 5.02 1.24 1520 even wear 13th 1.71 1.75 1.17 5.80 9.80 3.97 1.46 2155 even wear 14th 2.00 1.91 1.50 5.50 10.02 4.58 1.20 960 Micro-chipping 15th 1.33 1.00 1.25 6.50 10.02 4.18 1.56 930 Micro-chipping

Wie aus den Tabellen 1 bis 3 hervorgeht, ist bei den Probestücken Nr. 7 und 8, bei denen das Verhältnis (t_rA/t_rB) kleiner als oder gleich dem Verhältnis (t_fA/t_fB) ist, und bei dem Probestück Nr. 9, bei dem A-Schichten sich nicht aus TiN zusammensetzen, die Entwicklung von Absplittern oder Verschleiß schnell und die Standzeit des Werkzeuges kurz.As can be seen from Tables 1 to 3, Sample No. 7 and 8, in which the ratio (t _rA / t _rB ) is less than or equal to the ratio (t _fA / t _fB ), and Sample No. 9, in which A-layers are not composed of TiN, the development of chipping or wear quickly and the service life of the tool short.

Im Gegensatz dazu ist bei den Probestücken Nr. 1 bis 6 und 10 bis 15, bei denen das Verhältnis (t_rA/t_rB) größer als das Verhältnis (t_fA/t_fB) ist, die Bruchsicherheit und die Verschleißfestigkeit gut und die Schnittleistung höher.In contrast, in the test pieces Nos. 1 to 6 and 10 to 15 in which the ratio (t _rA / t _rB ) is larger than the ratio (t _fA / t _fB ), the break resistance and wear resistance are good, and the cutting performance is good higher.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SchneidwerkzeugCutting tool
22: GrundkörperBase body
33: SpanflächeRake face
44th: FreiflächeOpen space
55: SchneidkanteCutting edge
66th: ÜberzugsschichtCoating layer
77th: A-SchichtenA layers
88th: B-SchichtenB layers

Claims

Cutting tool (1), comprising a coating layer (6) on a base body (2), the coating layer (6) having A layers (7) containing TiN and B layers (8) containing a Ti _{1- a} M _a (C _1-x N _x ) component represented, wherein M is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Y, metals of group 4, 5 and 6, excluding Ti, in the periodic table ; 0.1 ≤ a ≤ 0.9; and 0 ≤ x ≤ 1, the A and B layers (7, 8) being arranged alternately one above the other, wherein a first ratio of a first thickness of one of the A layers (7) to a second thickness of one of the B layers (8) on a rake face (3) is greater than a second ratio of the first thickness to the second thickness on a flank face ( 4).

Cutting tool (1) Claim 1 wherein a third ratio of the first thickness to the second thickness at a cutting edge (5) is greater than the second ratio.

Cutting tool (1) Claim 1 or 2 wherein the thickness of the coating layer (6) on the rake face (3) is greater than the thickness of the coating layer (6) on the flank face (4).

Cutting tool (1) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein 0.75 a 0.85 is satisfied in the compositional formula Ti _1-a M _a (C _1-x N _x ) constituting the B layers (8), and M in the compositional formula is 80% or more Al contains.