DE112018001688T5

DE112018001688T5 - Schneideinsatz und schneidwerkzeug, welches diesen aufweist

Info

Publication number: DE112018001688T5
Application number: DE112018001688.9T
Authority: DE
Inventors: Ayano TANAKA; Ryoma Nomiyama
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-12-12
Also published as: WO2018181036A1; KR102224139B1; JP6955549B2; CN110461513B; CN110461513A; JPWO2018181036A1; KR20190122744A

Abstract

In einer der Ausführungsformen weist ein Schneideinsatz ein Basiselement auf. Das Basiselement weist eine erste Fläche, eine zur ersten Fläche benachbarte zweite Fläche und eine Schneidkante auf, welche an zumindest einem Teil einer Kammlinie angeordnet ist, an welcher die erste Fläche die zweite Fläche schneidet. Die erste Fläche weist einen ersten Bereich entlang der Schneidkante auf. Die zweite Fläche weist einen zweiten Bereich entlang der Schneidkante auf. Das Basiselement weist eine Mehrzahl von ersten Phasen und eine zweite Phase auf. Die ersten Phasen enthalten Titancarbonitrid als einen Hauptbestandteil und haben einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,05 bis 0,5 µm. Die zweite Phase enthält zumindest eines von Cobalt und Nickel. Der zweite Bereich weist eine Mehrzahl von aggregierten Teilen auf, in welchen die ersten Phasen zusammen aggregiert sind und eine Maximallänge von 2 µm oder mehr haben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen Schneideinsatz zur Verwendung in einem Schneidvorgang.
HINTERGRUND
Ein Schneidwerkzeug wird beim Ausführen eines Schneidvorgangs, wie beispielsweise einem Fräsvorgang und einem Drehvorgang, an einem Werkstück verwendet. Das Schneidwerkzeug weist gewöhnlich einen Halter, der eine Tasche aufweist, und einen Schneideinsatz auf, der an der Tasche befestigt ist. Als ein Schneideinsatz ist beispielsweise eine im Patentdokument 1 beschriebener bekannt. Der Schneideinsatz, der im Patentdokument 1 beschrieben ist, ist aus Cermet gebildet, das eine Hartphase, die Titancarbonitrid enthält, und eine Binderphase aufweist, die zumindest eines von Cobalt und Nickel enthält.
In den vergangenen Jahren gab es ein Bestreben für einen Schneideinsatz, der in der Lage ist, einen Schneidvorgang hocheffizient auszuführen, sogar bei einem unterbrochenen Schneidvorgang. Beim Schneidvorgang, wie beispielsweise dem unterbrochenen Schneidvorgang, wird der Schneideinsatz einer großen Belastung ausgesetzt, und ein Riss kann an einer Freifläche fortschreiten, woraus ein Abplatzen an einer Schneidkante resultiert. Dies hat den Grund, da der Riss einfach in die Binderphase in der Freifläche fortschreitet, wie es in der 8 gezeigt ist.
DOKUMENTE DER BEZOGENEN TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: WO 2012/086839
KURZBESCHREIBUNG
In einer der Ausführungsformen weist ein Schneideinsatz ein Basiselement auf. Das Basiselement weist eine erste Fläche, eine zur ersten Fläche benachbarte zweite Fläche und eine Schneidkante auf, welche an zumindest einem Teil einer Kammlinie angeordnet ist, an welcher die erste Fläche die zweite Fläche schneidet. Die erste Fläche weist einen ersten Bereich entlang der Schneidkante auf. Die zweite Fläche weist einen zweiten Bereich entlang der Schneidkante auf. Das Basiselement weist erste Phasen und eine zweite Phase auf. Die ersten Phasen enthalten Titancarbonitrid und haben einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,05 bis 0,5 µm. Die zweite Phase enthält zumindest eines von Cobalt und Nickel. Der zweite Bereich weist eine Mehrzahl von aggregierten Teilen auf, in welchen die ersten Phasen zusammen aggregiert sind, und hat eine maximale Länge von 2 µm oder mehr.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Schneideinsatz in einer der Ausführungsformen zeigt,
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A1-A1 im Schneideinsatz, der in der 1 gezeigt ist,
3 ist eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Fläche im Schneideinsatz, der in der 1 gezeigt ist,
4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche den gleichen Teil wie in der 3 zeigt,
5(a) bis 5(d) sind schematische Darstellungen, von welchen jede eine maximale Länge eines aggregierten Teils zeigt,
6 ist eine vergrößerte Ansicht in einer modifizierten Ausführungsform des Schneideinsatzes, der in der 3 gezeigt ist,
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen zeigt, und
8 ist eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Fläche in einem Schneideinsatz eines Vergleichbeispiels 1.

AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Schneideinsatz 1 (nachfolgend ebenfalls einfach als ein „Einsatz 1“ bezeichnet) in einer der Ausführungsformen ist nachfolgend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zum Zwecke der Beschreibung zeigen die im folgenden bezogenen Zeichnungen in vereinfachter Form nur Hauptelemente, welche zum Beschreiben der Ausführungsformen erforderlich sind. Der Einsatz 1 ist deshalb in der Lage, irgendwelche beliebigen strukturellen Elemente aufzuweisen, welche in den bezogenen Zeichnungen nicht dargestellt sind. Größen dieser Elemente in einer jeden der Zeichnungen müssen nicht wahrheitsgetreu Größen von tatsächlichen strukturellen Elementen und Abmessungsverhältnisse dieser Elemente darstellen.
Der Einsatz 1 in der vorliegenden Offenbarung weist ein Basiselement 3 auf, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist. Das Basiselement 3, das eine ViereckPlattengestalt hat, weist eine erste Fläche 5 (eine obere Fläche in der 1), die eine Viereckgestalt hat, eine zweite Fläche 2 (eine Seitenfläche in der 1) benachbart zur ersten Fläche 5 und eine Schneidkante 9 auf, welche an zumindest einem Teil einer Kammlinie angeordnet ist, an welcher die erste Fläche 5 die zweite Fläche 7 schneidet. Das Basiselement 3 weist ebenfalls ein Durchgangsloch 17 auf, welches durch die erste Fläche 5 und die untere Fläche im Basiselement 3 vertikal hindurchtritt.
Im Basiselement 3 der Ausführungsformen kann die Gesamtheit eines Außenrands der ersten Fläche 5 als die Schneidkante 9 dienen. Der Einsatz 1 ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann der Einsatz 1 die Schneidkante 9 nur an einer Seite der ersten Fläche 5 aufweisen, die die Viereckgestalt hat, oder kann alternativ die Schneidkante 9 partiell aufweisen.
Die erste Fläche 5 weist zumindest teilweise einen Spanflächenbereich auf. Ein erster Bereich 5a entlang der Schneidkante 9 an der ersten Fläche ist zumindest der Spanflächenbereich. Die zweite Fläche 7 weist zumindest partiell einen Freiflächen- bzw. Flankenflächenbereich auf. Ein zweiter Bereich 7a entlang der Schneidkante 9 an der zweiten Fläche 7 ist zumindest der Freiflächenbereich. Mit anderen Worten ist die Schneidkante 9 an einem Abschnitt angeordnet, an welchem der Spanflächenbereich den Freiflächenbereich schneidet.
Eine Grenze zwischen dem ersten Bereich 5a und anderen Bereichen der ersten Fläche 5 und eine Grenze zwischen dem zweiten Bereich 7a und den anderen Bereichen der zweiten Fläche 7 sind durch eine strichlierte Linie in der 1 angegeben. Da die 1 eine Ausführungsform zeigt, in welcher die Gesamtheit einer Kammlinie, an welcher die erste Fläche 5 die zweite Fläche 7 schneidet, als die Schneidkante 9 dient, ist dies durch eine ringförmige strichlierte Linie entlang der Schneidkante 9 an der ersten Fläche 5 angegeben.
Obwohl keine besonderen Beschränkungen für die Größe des Basiselements 3 vorliegen, ist in den Ausführungsformen eine Länge von einer Seite der ersten Fläche 5 beispielsweise auf in etwa 3 bis 20 mm festlegbar. Eine Höhe ausgehend von der ersten Fläche 5 zu einer Fläche, welche an einer entgegengesetzten Seite der ersten Fläche 5 (eine untere Fläche in der 1) angeordnet ist, ist auf beispielsweise in etwa 5 bis 20 mm festlegbar.
Ein Bereich des ersten Bereichs 5a ist abhängig von der Ausführung des Einsatzes 1 änderbar. Zumindest ein Bereich, welcher sich entlang der Schneidkante 9 erstreckt und innerhalb 1 mm ausgehend von der Schneidkante 9 angeordnet ist, ist als der erste Bereich 5a festgelegt. Ein Bereich des zweiten Bereichs 7a ist ebenfalls abhängig von der Ausführung des Einsatzes 1 änderbar. Zumindest ein Bereich, welcher sich entlang der Schneidkante 9 erstreckt und welcher innerhalb 1 mm ausgehend von der Schneidkante 9 angeordnet ist, ist als der zweite Bereich 7a festgelegt.
Die 3 und 4 zeigen vergrößerte Ansichten des zweiten Bereichs 7a des Einsatzes 1 in der vorliegenden Offenbarung. Das Basiselement 3 in der vorliegenden Offenbarung weist Titancarbonitrid (TiCN) als einen Hauptbestandteil auf und weist erste Phasen 11 auf, deren mittlerer Partikeldurchmesser 0,05 bis 0,5 µm ist. Die ersten Phasen 11 sind Phasen, welche gewöhnlicher Weise in einem Cermet als Hartphase bezeichnet sind. Die ersten Phasen 11 weisen Titancarbonitrid als einen Hauptbestandteil auf. Der Begriff „Hauptbestandteil“ bezeichnet einen, dessen Gehalt 80 Gew.-% oder mehr ist.
Das Basiselement 3 weist eine zweite Phase 13 auf, welche zumindest eines von Cobalt (Co) und Nickel (Ni) enthält.
In den 3 und 4 ist die zweite Phase 13 ein anderer Teil als die ersten Phasen 11. Die zweite Phase 13 enthält zumindest eines von Cobalt (Co) und Nickel (Ni) und enthält eine Binderphase, in welcher eine Gesamtmenge von beiden 80 Gew.-% oder mehr ist. Alternativ kann die zweite Phase 13 ebenfalls eine Mischkristallphase zusätzlich zur Binderphase enthalten. Beispiele der Mischkristallphase weisen eines auf, welches zumindest eines von Cobalt (Co) und Nickel (Ni) enthält und in welchem eine Gesamtmenge von Titan, Kohlenstoff und Stickstoff 20 bis 60 Gew.-% ist.
In dem Fall des Aufweisens der Binderphase und der Mischkristallphase wie oben beschrieben, werden beide gemeinsam als die zweite Phase 13 bezeichnet. In den Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung sind die Binderphase und die Mischkristallphase sind gemeinsam als die zweite Phase 13 dargestellt.
Ein Partikeldurchmesser der ersten Phasen 11 in den Ausführungsformen kann gemäß einem Verfahren zum Messen eines mittleren Partikeldurchmessers von Hartmetall gemessen werden, welches in CIS-019D-2005 beschrieben ist.
Die zweite Phase 13 weist den Bereich auf, welcher im Cermet gewöhnlich als die Binderphase bezeichnet ist, so wie es oben beschrieben ist. Die Binderphase dient, um die ersten Phasen 11 zu verbinden.
Alternativ kann die Binderphase Titan enthalten. Eine Verbindungseigenschaft zwischen der ersten Phase 11, die Titan enthält, und der Binderphase wird besser, falls die Binderphase Titan enthält.
Ein mittlerer Partikeldurchmesser der ersten Phasen 11 ist 0,05 bis 0,5 µm. Die zueinander benachbarten ersten Phasen 11 können durch die zweite Phase 13 stabil miteinander verbunden sein, falls 0,05 µm oder mehr der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Phasen 11 ist. Die Festigkeit des Basiselements 3 wird dauerhaft verbessert, falls der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Phasen 0,5 µm oder weniger ist.
In den Ausführungsformen weist der zweite Bereich 7a eine Mehrzahl von aggregierten Teilen 15 auf, in welchen die ersten Phasen 11 zusammen aggregiert sind und eine maximale Länge von 2 µm oder mehr haben. Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, ist ein jeder der aggregierten Teile 15 aus einer Aggregation einer Mehrzahl von insbesondere zehn oder mehr der ersten Phasen 11 in einer Schnittansicht des Basiselements 3 gebildet. Eine maximale Länge des aggregierten Teils 15 ist 2 µm oder mehr, d.h., viermal oder mehr der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Phasen 11.
Die 5 ist eine schematische Darstellung, welche die Maximallänge des aggregierten Teils 15 zeigt, wobei die ersten Phasen 11, die den aggregierten Teil 15 bilden, in schwarz dargestellt sind. Die Maximallänge 16 des aggregierten Teils 15 bezeichnet einen Durchmesser eines minimalen Umkreises 16, welcher mit einem Außenrand des aggregierten Teils 15 in der Schnittansicht des Basiselements 3 in Kontakt ist, so wie es in den 5 (a) bis 5 (d) gezeigt ist. Insbesondere kann die Maximallänge 16 des aggregierten Teils 15 auf der gleichen Basis gemessen werden, sogar, falls die ersten Phasen 11 zusammenliegen, wie es in der 5 (a) gezeigt ist, sogar, falls die ersten Phasen 11 in einer geraden Linie angeordnet sind, wie es in der 5 (b) gezeigt ist, sogar, falls die ersten Phasen 11 angeordnet sind, um zu mäandern, wie es in der 5 (c) gezeigt ist, oder sogar, falls die ersten Phasen 11 zusammen aggregiert sind, um sich zu verzweigen, wie es in der 5 (d) gezeigt ist.
Die 3 ist eine vergrößerte Ansicht des zweiten Bereichs 7a und zeigt einen 10 µm-Quadratbereich. Die 4 zeigt die aggregierten Teile 15 in der 3 durch Schwärzen dieser, um es einfacher zu machen, die Bereiche der aggregierten Teile 15 visuell zu unterscheiden.
Da der zweite Bereich 7a die Mehrzahl von aggregierten Teilen 15 aufweist, wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, sogar, falls ein Riss in der zweiten Phase 13 auftritt, ist es für den Riss weniger wahrscheinlich, in die aggregierten Teile 15 hinein fort zu schreiten, in welchen die ersten Phasen 11 als eine Hartphase zusammen aggregiert sind. Es ist deshalb möglich, die Haltbarkeit des Einsatzes 1 zu verbessern.
Die ersten Phasen 11 und die zweite Phase 13 im ersten Bereich 5a und im zweiten Bereich 7a sind sichtbar durch Anwenden eines Schleifvorgangs bis zu 0,2 mm ausgehend von der Fläche des Basiselements 3 in einem jeden der Bereiche, gefolgt von einem Spiegelglanz-Endbearbeitungsvorgang und dann fotografieren, beispielsweise von Rasterelektronenmikroskop-(SEM)-Aufnahmen der jeweiligen Querschnitte. Obwohl dies ebenfalls für die Fälle zutrifft, in welchen der erste Bereich 5a und der zweite Bereich 7a mit einer Beschichtungsschicht abgedeckt sind, kann ein Maß des Schleifvorgangs erhalten werden durch Hinzugeben von 0,2 mm auf eine Schichtdicke davon.
Strukturen der ersten Phasen 11 und der zweiten Phase 13 in einer Schnittansicht des Basiselements 3 sind jeweilig überprüfbar, beispielsweise durch Rasterelektronenmikroskop-(SEM)-Aufnahmen. Eine endgültige Analyse einer jeden der Phasen ist durch ein SEM-EDX-Verfahren unter Verwendung eines Energiedispersive-Röntgenspektroskopie-Spektrometers (EDX) evaluierbar, welches im Rasterelektronenmikroskop (SEM) enthalten ist. Enthaltene Bestandteile, die eine jede der Phasen bildet, können unter Verwendung von beispielsweise eines Röntgendiffraktion-(XRD)-Verfahrens betrachtet und evaluiert werden.
Ein Ermitteln, ob ein Klumpen von TiCN im zweiten Bereich 7a die einzelne, große erste Phase 11 oder eine Struktur ist, die aus einer Aggregation einer Mehrzahl der ersten Phasen 11 gebildet ist, kann durchgeführt werden durch Analysieren von beispielsweise einer SEM- oder Transmissionselektronenmikroskop-(TEM)-Aufnahme oder einer Aufnahme, welche durch ein Elektronenrückstreubeugung-(EBSD)-Verfahren erhalten wird. Falls der Klumpen die Struktur ist, die aus der Aggregation der Mehrzahl von ersten Phasen 11 gebildet ist, sind die individuellen ersten Phasen 11 in ihrer Kristallorientierung verschieden. Deshalb ist eine Grenze zwischen den ersten Phasen 11 in der obigen Aufnahme ersichtlich.
Falls die aggregierten Teile 15 mit solch einem Maß vorliegen, dass der zweite Bereich 7a eine Mehrzahl der aggregierten Teile 15 pro 10 µm Quadrat enthält, wie es in der 3 gezeigt ist, tragen die aggregierten Teile 15 dazu bei, ein Fortschreiten eines Risses stabil zu verhindern. Dies führt zu einer weiter verbesserten Haltbarkeit des Einsatzes 1.
Falls der zweite Bereich 7a solch eine Struktur aufweist, dass die Hälfte oder mehr der vorliegenden ersten Phasen 11 zu den aggregierten Teilen 15 gehören, ist ein Flächenverhältnis bzw. ein Flächenanteil der aggregierten Teile 15 in den ersten Phasen 11 groß, was zu einer weiter verbesserten Haltbarkeit des ersten Einsatzes 1 führt.
Die aggregierten Teile 15 können eine Struktur aufweisen, wie es in der 6 gezeigt ist. Ein Flächenverhältnis der ersten Phasen 11 zur zweiten Phase 13 ist groß, und die großen, aggregierten Teile 15 sind in der 6 geformt. Im Gegensatz, falls das Flächenverhältnis der ersten Phasen 11 zur zweiten Phase 13 klein ist und die aggregierten Teile 15 wie in der 3 geformt sind, ist es für den Riss weniger wahrscheinlich, in die aggregierten Teile 15 fortzuschreiten, während eine starke Haftfähigkeit durch die zweite Phase 13 sichergestellt wird. Verglichen mit der in der 6 dargestellten Struktur, führt die in der 3 dargestellte Struktur zu dem Einsatz 1, dessen Festigkeit und Steifigkeit beide groß sind.
Obwohl die Gestalt der aggregierten Teile 15 nicht auf eine spezifische Gestalt beschränkt ist, ist es für den Riss sehr viel weniger wahrscheinlich, in die bzw. in den aggregierten Teile 15 fortzuschreiten, falls die aggregierten Teile 15 in ihrer Gestalt lang und schmal sind. Insbesondere falls eine Richtung, in welcher zumindest einer der aggregierten Teile 15 im zweiten Bereich 7a eine Maximallänge hat, als eine Längsachsenrichtung angenommen wird, und eine Richtung orthogonal zu Längsachsenrichtung als eine Kurzachsenrichtung angenommen wird, ist es für einen Riss sehr viel weniger wahrscheinlich, in dieses aggregierte Teil 15 in Fällen fortzuschreiten, in welchen eine Länge in der Längsachsenrichtung zweimal oder mehr eine Länge in der Kurzachsenrichtung ist.
Zusätzlich zum zweiten Bereich 7a kann der erste Bereich 5a eine Mehrzahl von den aggregierten Teilen 15 aufweisen. Mit dieser Struktur, sogar falls ein Riss in der ersten Fläche 5 fortschreitet, ist es für den Riss weniger wahrscheinlich, in die aggregierten Teile 15 fortzuschreiten, welche im ersten Bereich 5a enthalten sind.
In Fällen, in welchen ein Gehaltsverhältnis bzw. ein Gehaltsanteil der zweiten Phase 13 im ersten Bereich 5a größer ist als ein Gehaltsverhältnis der zweiten Phase 13 im zweiten Bereich 7a, ist es möglich die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass die ersten Phasen 11 beim Kontakt mit Spänen im ersten Bereich 5a entgranulieren, der den Spanflächenbereich aufweist. Das Gehaltsverhältnis der zweiten Phase 13 in einem jeden vom ersten Bereich 5a und vom zweiten Bereich 7a kann durch ein Flächenverhältnis pro 10 µm Quadrat in einer SEM-Aufnahme oder einer TEM-Aufnahme evaluiert werden.
Die vorhergehenden Effekte sind erhaltbar, falls der Einsatz 1 nur aus dem Basiselement 3 gebildet ist und die erste Fläche 5 exponiert ist. Falls beispielsweise der Einsatz 1 eine Beschichtungsschicht (nicht gezeigt) aufweist, welche auf der ersten Fläche 5 angeordnet ist und eine Titanverbindung enthält, ist es möglich, den Effekt zu erhalten, dass es für die Beschichtungsschicht weniger wahrscheinlich ist, sich vom Basiselement 3 zu separieren.
Beispiele der Titanverbindung weisen Carbide, Nitride, Oxide, Carbon- bzw. Kohlenstoffoxide, Stickstoffoxide, Carbonitride und Oxicarbonitride des Titans auf.
Die Beschichtungsschicht kann auf dem Basiselement 3 unter Verwendung eines Chemische-Dampfphasenabscheidung-(CVD)-Verfahrens oder eines Physikalische-Dampfphasenabscheidung-(PVD)-Verfahrens angeordnet werden. Ferner ist beispielsweise die Beschichtungsschicht unter Verwendung des oben genannten Ablagerungsverfahrens in einem Zustand abgelagert, in welchem das Basiselement 3 an einer Innenrandfläche des Durchgangslochs 17 gehalten wird, kann die Beschichtungsschicht angeordnet sein, um die Gesamtheit der Fläche des Basiselements 3 mit der Ausnahme der Innenrandfläche des Durchgangslochs 17 abzudecken.
Ein Riss tendiert dazu, in einer Richtung entlang der zweiten Fläche 7 fortzuschreiten, da eine Schneidbelastung auf die erste Fläche 5 mit einem relativ großen Winkel und auf die zweite Fläche 7 mit einem relativ kleinen Winkel während eines Schneidvorgangs aufgebracht wird. Das Fortschreiten des Risses ist stabil reduzierbar falls das Gehaltsverhältnis der ersten Phasen 11 im zweiten Bereich 7a größer ist als das Gehaltsverhältnis der ersten Phasen 11 im ersten Bereich 5a, und das Gehaltsverhältnis der aggregierten Teile 15 im ersten Bereich 5a ist größer als im zweiten Bereich 7a.
Die Gehaltsverhältnisse der ersten Phasen 11 und der aggregierten Teile 15 im ersten Bereich 5a und im zweiten Bereich 7a können durch ein Flächenverhältnis pro 10 µm Quadrat, wie es oben beschrieben ist, auf einer SEM-Aufnahme oder einer TEM-Aufnahme dieser Flächen in der gleichen Art wie das Gehaltsverhältnis der zweiten Phase 13 evaluiert werden.
Für den Riss ist es ebenfalls sehr viel weniger wahrscheinlich, fortzuschreiten, falls ein Mittelwert von Maximalbreiten reine Mehrzahl der aggregierten Teile 15 im zweiten Bereich 7a größer ist als ein Mittelwert der Maximalbreiten einer Mehrzahl der aggregierten Teile 15 im ersten Bereich 5a zusätzlich zu den Fällen, in welchen das Gehaltsverhältnis der aggregierten Teile 15 im zweiten Bereich 7a größer ist als im ersten Bereich 5a.
Für den Riss ist es sehr viel weniger wahrscheinlich, nicht nur in den Fällen fortzuschreiten, in welchen das Gehaltsverhältnis der aggregierten Teile 15 im zweiten Bereich 7a größer ist als im ersten Bereich 5a, sondern ebenfalls in Fällen, in welchen die Anzahl der aggregierten Teile 15 pro 10 µm Quadrat im zweiten Bereich 7a größer ist als die Anzahl der aggregierten Teile 15 pro 10 µm Quadrat im ersten Bereich 5a.
Obwohl in den Ausführungsformen der Einsatz 1 (Basiselement 3) die Viereckplattengestalt wie in der 1 gezeigt hat, ist die Gestalt des Einsatzes 1 nicht auf diese Gestalt beschränkt. Es gibt kein Problem, falls die obere Fläche des Basiselements 3 beispielsweise eine Dreieck-, Hexagonal- oder Kreisgestalt anstatt der Viereckgestalt aufweist.
In den Ausführungsformen weist der Einsatz 1 das Durchgangsloch 17 wie in der 1 gezeigt auf. In den Ausführungsformen erstreckt sich das Durchgangsloch 17 ausgehend von der ersten Fläche 5 zur Fläche, welche an der entgegengesetzten Seite der ersten Fläche 5 angeordnet ist, und ist in diesen Flächen offen. Das Durchgangsloch 17 ist zum Befestigen einer Schraube oder eines Klemmelements verwendbar, wenn der Einsatz 1 bedingt wird, am Halter gehalten zu werden. Alternativ kann das Durchgangsloch 17 eingerichtet sein, um in Bereichen offen zu sein, welche entgegengesetzt zueinander an der zweiten Fläche 7 angeordnet sind.
Herstellungsverfahren
Eine der Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung des oben genannten Cermets ist nachfolgend beschrieben.
Als erstes wird ein Mischpulver durch Hinzugeben und Zusammenmischen von Titancarbonitrid-Pulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 1,2 µm hat, Wolframcarbid-(WC)-Pulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 1,0 bis 10 µm hat, Vanadiumcarbid-(VC)-Pulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 2 µm hat, Cobaltpulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,8 bis 2 µm hat, Nickelpulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 bis 3 µm hat und, falls gewünscht, Mangankarbonat-(MnCO₃)-Pulver, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 bis 10 µm hat.
Alternativ werden Titancarbid-(TiC)-Pulver und Titannitrid-(TiN)-Pulver als ein Rohmaterial in manchen Fällen hinzugegeben. Diese Rohmaterialpulver bilden Titancarbonitrid im Cermet nach dem Sintern.
Ein granulärer Körper, welcher einen mittleren Partikeldurchmesser von 10 bis 200 µm hat, wird hergestellt durch Hinzugeben eines Bindemittels zum obigen Mischpulver und durch Verwenden eines Verfahrens, wie beispielsweise Sprühtrocknen. Ein Formkörper, welcher eine vorbestimmte Gestalt hat, wird dann durch ein gut bekanntes Formverfahren hergestellt, wie beispielsweise Pressformen, Extrusionsformen und Einspritzformen. Das Basiselement, welches die oben bestimmte Struktur hat, ist erhaltbar durch Sintern des hergestellten Formkörpers unter den folgenden Bedingungen.
Sinterbedingungen in den Ausführungsformen korrespondieren zu einem Sintermuster inklusive der folgenden Schritte (a) bis (f):

(a) Steigern der Temperatur von Raumtemperatur auf 1200 °C in Vakuum,
(b) Steigern der Temperatur von 1200 °C zu einer Sintertemperatur von 1330 bis 1380 °C (als eine „Temperatur T1“ bezeichnet) in Vakuum bei einer Temperatursteigerungsrate r1 von 0,1 bis 2 °C/min.
(c) Steigern der Temperatur von der Temperatur T1 zu einer Sintertemperatur von 1450 bis 1600 °C (als eine „Temperatur T2“ bezeichnet) in Vakuum bei einer Temperatursteigerungsrate r2 von 4 bis 15 °C/min,
(d) Halten auf der Temperatur T2 im Vakuum für 0,5 bis 2 Stunden,
(e) Halten auf der Temperatur T2 für 0,5 bis 1 Stunden durch Ändern einer Atmosphäre in einem Sinterofen zu einer Inertgasatmosphäre von 30 bis 5000 Pa, und
(f) Senken der Temperatur auf eine Temperatur von 100 °C oder weniger (als eine „Temperatur T3“ bezeichnet) bei einer Temperatursenkungsrate r3 von 10 bis 50 °C/min in einer Inertgasatmosphäre von 0,1 bis 0,9 MPa. Ein Sinterkörper ist erhaltbar durch Sintern des Formkörpers gemäß diesem Muster. Der Begriff „im Vakuum“ bezeichnet einen Zustand, in welchem ein Druck im Sinterofen 15 Pa oder weniger ist.

Da die Schritte (d) und (e) während des Sinterns des Formkörpers bei der Temperatur T2 in den Ausführungsformen enthalten sind, ist es für das Titancarbonitrid weniger wahrscheinlich, an einer Oberfläche des Sinterkörpers zu zerfallen, wodurch eine Aggregation des Titancarbonitrids ermöglicht wird.
Die Anzahl der aggregierten Teile pro Fläche kann gesteigert werden durch Festlegen der Haltedauer auf 0,5 bis 1 Stunde im Schritt (d), alternativ durch Festlegen des Inertgasdrucks auf 3000 bis 5000 Pa oder der Haltezeit auf 0,5 bis 0,75 der Dauer im Schritt (e). Ein Schneideinsatz, in welchem eine Mehrzahl von aggregierten teilen pro 10 µm Quadrat im zweiten Bereich enthalten sind ist aufgrund dieser Schritte herstellbar. Ein Schneideinsatz, in welchem eine Hälfte oder mehr der ersten Phasen zu den aggregierten teilen im zweiten Bereich gehören, ist ebenfalls herstellbar.
Falls gewünscht kann eine Hauptfläche des Sinterkörpers, welcher mit dem obigen Verfahren hergestellt wird, einem Schleifvorgang (Zwei-Enden-Bearbeitung bzw. Zwei-Seiten-Bearbeitung) durch ein Diamantschleifrad, einem Schleifrad, welches abrasive Körner aus Siliziumcarbid (SiC) enthält, oder dergleichen unterzogen werden. Falls weiter gewünscht wird ein Honvorgang an der Schneidkante 9 mittels Bearbeitens der Seitenflächen des Sinterkörpers, einer Trommelbearbeitung, einem Schleifpolieren oder einem Strahlpolieren ausgeführt. Falls eine Beschichtungsschicht abgelagert werden soll, kann die Oberfläche des Sinterkörpers vor dem Ablagern gewaschen werden.
Falls eine Richtung, in welcher zumindest eines der aggregierten Teile eine Maximallänge aufweist, als eine Längsachsenrichtung angenommen wird und eine Richtung orthogonal zu Längsachsenrichtung als eine Kurzachsenrichtung angenommen wird, ist es erforderlich, beispielsweise WC-Pulver zu verwenden, dessen Partikeldurchmesser zweimal oder mehr eines Partikeldurchmessers des Titancarbonitridpulvers ist, sodass eine Länge in der Längsachsenrichtung zweimal oder mehr eine Länge in der Kurzachsenrichtung ist.
Die Größe der aggregierten Teile und die Anzahl der aggregierten Teile pro Fläche kann im ersten Bereich und im zweiten Bereich gesteuert werden durch Handhaben einer Mehrzahl von Formkörpern in der folgenden Art während des Sinterns zum Herstellen des Schneideinsatzes der vorliegenden Offenbarung.
Eine Ausführungsform unter Verwendung eines rechteckigen Formkörpers ist nachfolgend beschrieben. Eine Fläche des Formkörpers, welche als die erste Fläche des Schneideinsatzes nach dem Sintern dient, wird als eine obere Fläche angenommen. Seitenflächen des Formkörpers davon dienen als eine zweite Fläche des Schneideinsatzes nach dem Sintern. Das Sintern wird ausgeführt durch Anordnen einer Mehrzahl der Formkörper, sodass eine Distanz zwischen der Seitenfläche der Formkörper 1 bis 3 mm ist. Mit dieser Anordnung ist es für das Gas weniger wahrscheinlich, zwischen den Seitenflächen der Formkörper hindurchzutreten, während es für das Gas wahrscheinlicher ist, an den oberen Flächen der Formkörper vorbei zu treten. Durch erzielen solch eines Unterschieds wird ein Mittelwert der Maximallängen der aggregierten Teile im zweiten Bereich größer als ein Mittelwert der Maximallängen der aggregierten Teile im ersten Bereich. Darüber hinaus wird die Anzahl der aggregierten Teile pro 10 µm Quadrat im zweiten Bereich größer als die Anzahl der aggregierten Teile pro 10 µm Quadrat im ersten Bereich.
Ein Schneidwerkzeug 101 in einer der Ausführungsformen ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie es in der 7 gezeigt ist, ist das Schneidwerkzeug 101 der vorliegenden Ausführungsform ein stangenförmiger Körper, welcher sich ausgehend von einem ersten Ende (einem oberen Ende in der 7) zu einem zweiten Ende erstreckt (ein unteres Ende in der 7). Das Schneidwerkzeug 101 weist einen Halter 105, der eine Tasche 103 an einer Seite des ersten Endes aufweist, und den Einsatz 1 auf, der an der Tasche 103 angeordnet ist.
Die Tasche 103 ist ein Abschnitt, an welchem der Einsatz 1 befestigt ist. Die Tasche 103 weist eine Sitzfläche parallel zu einer unteren Fläche des Halters 105 und eine Rückhalteseitenfläche auf, welche relativ zur Sitzfläche geneigt ist. Die Tasche 103 ist an einer Seite des ersten Endes des Halters 105 offen.
Der Einsatz ist an der Tasche 103 angeordnet. Die untere Fläche des Einsatzes kann mit der Tasche 103 direkt in Kontakt stehen. Alternativ kann eine Platte zwischen dem Einsatz und der Tasche 103 gehalten werden.
Der Einsatz 1 ist befestigt, sodass ein Teil einer Kammlinie, an welchem die erste Fläche die zweite Fläche schneidet, welche als eine Schneidkante 9 verwendet wird, ausgehend vom Halter 105 auswärts vorsteht. Der Einsatz in der vorliegenden Ausführungsform ist am Halter 105 durch eine Fixierschraube 107 befestigt. Insbesondere werden Schraubabschnitte zusammengeschraubt durch Einsetzen der Fixierschraube 107 in ein Durchgangsloch des Einsatzes und durch Einsetzen eines vorderen Endes der Fixierschraube 107 in ein Schraubloch (nicht gezeigt), das in der Tasche 103 geformt ist.
Als ein Material des Halters 105 ist beispielsweise Stahl oder Gusseisen verwendbar. Von diesen Materialien wird hochfester Stahl bevorzugt verwendet.
Die vorliegende Ausführungsform zeigt und beschreibt das Schneidwerkzeug, das in einem sogenannten Drehvorgang verwendet wird. Beispiele des Drehvorgangs weisen eine Innendurchmesserbearbeitung, eine Außendurchmesserbearbeitung und einen Nutbearbeitungsvorgang auf. Das Schneidwerkzeug ist nicht auf solche beschränkt, welche im Drehvorgang verwendbar sind. Beispielsweise kann der Einsatz der vorhergehenden Ausführungsform bei Schneidwerkzeugen angewendet werden, welche in einem Fräsvorgang verwendbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Einsatz
3: Basiselement
5: erste Fläche
7: zweite Fläche
9: Schneidkante
11: erste Phase
13: zweite Phase
15: aggregierter Teil
16: Maximallänge des aggregierten Teils, minimaler Umkreis
17: Durchgangsloch
101: Schneidwerkzeug
103: Tasche
105: Halter
107: Fixierschraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/086839 [0004]

Claims

Ein Schneideinsatz, aufweisend: ein Basiselement, das eine erste Fläche, eine zur ersten Fläche benachbarte zweite Fläche und eine Schneidkante aufweist, die an zumindest einem Teil einer Kammlinie angeordnet ist, an welchem die erste Fläche die zweite Fläche schneidet, wobei die erste Fläche einen ersten Bereich entlang der Schneidkante aufweist, die zweite Fläche einen zweiten Bereich entlang der Schneidkante aufweist, das Basiselement eine erste Phase, die Titancarbonitrid als einen Hauptbestandteil enthält und einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,05 bis 0,5 µm hat, und eine zweite Phase aufweist, welche zumindest eines von Cobalt und Nickel enthält, und der zweite Bereich eine Mehrzahl von aggregierten Teilen aufweist, in welchen die erste Phase aggregiert ist und eine maximale Länge von 2 µm oder mehr hat.
Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Bereich eine Mehrzahl der aggregierten Teile pro 10 µm Quadrat aufweist.
Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Hälfte oder mehr der ersten Phase zum aggregierten Teil im zweiten Bereich gehört.
Der Schneideinsatz gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, falls eine Richtung, in welcher zumindest einer der aggregierten Teile in dem zweiten Bereich eine Maximallänge aufweist, als eine Längsachsenrichtung angenommen wird und eine Richtung orthogonal zu Längsachsenrichtung als eine Kurzachsenrichtung angenommen wird, eine Länge in der Längsachsenrichtung zweimal oder mehr eine Länge in der Kurzachsenrichtung ist.
Der Schneideinsatz gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Gehaltsverhältnis der zweiten Phase im ersten Bereich größer ist als ein Gehaltsverhältnis der zweiten Phase im zweiten Bereich.
Der Schneideinsatz gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei P75833 der erste Bereich eine Mehrzahl von aggregierten Teilen aufweist und ein Mittelwert von Maximallängen der aggregierten Teile im zweiten Bereich größer ist als ein Mittelwert von Maximallängen der aggregierten Teile im ersten Bereich.
Der Schneideinsatz gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Bereich eine Mehrzahl von aggregierten Teilen aufweist und eine Anzahl der aggregierten Teile pro 10 µm Quadrat im zweiten Bereich größer ist als eine Anzahl der aggregierten Teile pro 10 µm Quadrat im ersten Bereich.
Ein Schneidwerkzeug, aufweisend: einen Halter, der eine Tasche an einer Seite eines vorderen Endes des Halters aufweist, und einen Schneideinsatz gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schneideinsatz an der Tasche angeordnet ist.