DE112021002984T5 - Beschichtetes werkzeug und schneidwerkzeug, das dieses werkzeug aufweist - Google Patents

Beschichtetes werkzeug und schneidwerkzeug, das dieses werkzeug aufweist Download PDF

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DE112021002984T5
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tool
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DE112021002984.3T
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Risa Koda
Masahiro Waki
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Kyocera Corp
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Abstract

Ein beschichtetes Werkzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung hat einen Basiskörper und eine Diamantbeschichtung, die sich auf dem Basiskörper befindet. Das beschichtete Werkzeug weist eine Schneidkante auf. Ein Bereich von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ist ein erster Bereich, und ein Bereich von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300-800 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ist ein zweiter Bereich. Eine Mehrzahl von kuppelförmigen Vorsprüngen befindet sich auf einer Oberfläche der Diamantbeschichtung. Direkt über dem ersten Bereich betrachtet, sind Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, die sich im ersten Bereich befinden, erste Vorsprünge, und eine Anzahl der ersten Vorsprünge pro 1 mm2 ist eine erste Vorsprungsanzahl. Direkt über dem ersten Bereich betrachtet, sind Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, zweite Vorsprünge, und eine Anzahl der zweiten Vorsprünge pro 1 mm2 ist eine zweite Vorsprungsanzahl. Die erste Vorsprungsanzahl ist 30 oder weniger und die zweite Vorsprungsanzahl ist größer als die erste Vorsprungsanzahl.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-093451 , eingereicht am 28. Mai 2020. Der Inhalt dieser Anmeldung wird hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein beschichtetes Werkzeug, das in einem Schneidvorgang verwendet wird, und ein Schneidwerkzeug, das das beschichtete Werkzeug aufweist.
  • HINTERGRUND
  • In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3-190605 (Patentdokument 1) wird beschrieben, dass eine Oberfläche eines diamantbeschichteten Schneidwerkzeugs mit einer Polierbürste geglättet wird. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-70405 (Patentdokument 2) beschreibt eine polykristalline Diamantschicht, die nach einer Impfbehandlung von Diamantpulver auf einem Basiskörper gebildet wird, wobei eine Anzahl von abnormal gewachsenen Diamantvorsprünge auf einer Oberfläche der Diamantschicht auf 100 Stück oder weniger pro 1 cm2 gesteuert wird.
  • KURZERLÄUTERUNG
  • Ein beschichtetes Werkzeug der vorliegenden Offenbarung weist einen Basiskörper und eine auf dem Basiskörper angeordnete Diamantbeschichtung auf. Das beschichtete Werkzeug hat eine erste Fläche, eine zweite Fläche, eine Kammlinie, die zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordnet ist, und eine Schneidkante an zumindest einem Teil der Kammlinie. Ein Bereich auf der ersten Fläche von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ist ein erster Bereich. Unter Verwendung der Schneidkante als ein Startpunkt ist ein Bereich von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300-800 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ein zweiter Bereich. Die Diamantbeschichtung ist zumindest auf dem ersten und dem zweiten Bereich angeordnet. Eine Mehrzahl von kuppelförmigen Vorsprüngen ist auf der Oberfläche der Diamantbeschichtung angeordnet. Von direkt über dem ersten Bereich aus betrachtet, sind Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, die in dem ersten Bereich angeordnet sind, erste Vorsprünge, und eine Anzahl der ersten Vorsprünge pro 1 mm2 ist eine erste Vorsprungsanzahl. Von direkt über dem zweiten Bereich aus betrachtet sind Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, die in dem zweiten Bereich angeordnet sind, zweite Vorsprünge, und eine Anzahl der zweiten Vorsprünge pro 1 mm2 ist eine zweite Vorsprungsanzahl. Die Anzahl der ersten Vorsprünge beträgt 30 oder weniger. Die zweite Vorsprungsanzahl ist größer als die erste Vorsprungsanzahl. Ein Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung weist einen Halter, mit einer Länge von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende, und welcher eine Tasche aufweist, die an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist, und das beschichtete Werkzeug auf, welches in der Tasche angeordnet ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der beschichteten Werkzeuge in der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 2 ist ein schematisches Diagramm in einem Querschnitt, das eine Ausführungsform der beschichteten Werkzeuge in der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 3 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der Schneidwerkzeuge der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 4 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der Schneidwerkzeuge der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
    • 5 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Ausführungsform der Schneidwerkzeuge in der vorliegenden Offenbarung, insbesondere eine perspektivische Ansicht, in der ein vorderes Ende davon vergrößert ist.
  • AUSFÜHRUNGSFORM
  • <Beschichtete Werkzeuge>
  • Die beschichteten Werkzeuge der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigt jede der Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, in vereinfachter Form nur die Hauptelemente, die zur Beschreibung der Ausführungsformen erforderlich sind. Die beschichteten Werkzeuge der vorliegenden Offenbarung können daher jedes beliebige Strukturelement aufweisen, das in den genannten Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Abmessungen der Elemente in den Zeichnungen geben weder die Abmessungen der tatsächlichen Strukturelemente noch die Größenverhältnisse dieser Elemente wieder. Diese Punkte gelten auch für die später beschriebenen Schneidwerkzeuge.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise eine viereckige Plattenform haben, wie in 1 dargestellt. Eine erste Fläche 5, die in 1 eine obere Fläche ist, ist eine sogenannte Spanfläche. Das beschichtete Werkzeug 1 hat eine zweite Fläche 7, bei der es sich um eine Seitenfläche handelt, die mit der ersten Fläche 5 verbunden ist. Die zweite Fläche 7 ist eine sogenannte Freifläche.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 hat eine dritte Fläche (nicht dargestellt), die eine untere Fläche ist, die an einer der ersten Fläche 5 entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Die zweite Fläche 7 ist mit jeder von der ersten Fläche 5 und der dritten Fläche verbunden.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung kann ein Durchgangsloch 9 haben, das den Basiskörper 15 von der ersten Fläche 5 zur dritten Fläche durchdringt.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung hat eine Schneidkante 13, die zumindest an einem Teil einer Kammlinie 11 (Kammlinienteil) angeordnet ist, an welcher die erste Fläche 5 die zweite Fläche 7 schneidet. Mit anderen Worten hat das beschichtete Werkzeug 1 die Schneidkante 13, die zumindest an einem Teil der Kammlinie 11 angeordnet ist, an welcher die Spanfläche die Freifläche schneidet.
  • Obwohl der gesamte Außenumfang der ersten Fläche 5 die Schneidkante 13 in dem beschichteten Werkzeug 1 ist, ist das beschichtete Werkzeug 1 nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann das beschichtete Werkzeug 1 die Schneidkante 13 nur an einer Seite der viereckigen Spanfläche haben oder die Schneidkante 13 als Teil der Spanfläche haben. Alternativ kann das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung auch eine Bohrerform haben.
  • Im Folgenden wird das beschichtete Werkzeug 1 beschrieben, das beispielsweise die in 1 dargestellte rechteckige Form hat. 2 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts des beschichteten Werkzeugs 1. Der Querschnitt von 2 ist ein Querschnitt senkrecht zu einer Oberfläche des Basiskörpers 15 in dem beschichteten Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung. Auf dem Basiskörper 15 ist eine Diamantbeschichtung 17 (Diamantschicht) angeordnet. Der Basiskörper 15 kann beispielsweise aus Hartmetall ausgebildet sein.
  • Die Schneidkante 13 an der ersten Fläche 5 dient als Ausgangspunkt für das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung. Ein Bereich von der Schneidkante 13 zu einem Punkt, der 300 µm von der Schneidkante 13 entfernt liegt, ist ein erster Bereich 19. Ebenfalls unter Verwendung der Schneidkante 13 als der Ausgangspunkt ist ein Bereich von der Schneidkante 13 zu einem Punkt, der 300-800 µm von der Schneidkante 13 entfernt ist, ein zweiter Bereich 21. In der obigen Definition des ersten Bereichs 19 bedeutet die Formulierung „zu einem Punkt, der 300 µm entfernt ist“, dass der Punkt von 300 µm nicht enthalten ist.
  • Die Diamantbeschichtung 17 ist zumindest auf dem ersten Bereich 19 und dem zweiten Bereich 21 angeordnet. Eine Mehrzahl von kuppelförmigen Vorsprüngen 23 ist auf einer Oberfläche der Diamantbeschichtung 17 angeordnet. Der hier verwendete Begriff „kuppelförmige Vorsprünge 23“ muss nicht kreisförmig bedeuten, wenn die Vorsprünge von oben betrachtet werden, bedeutet jedoch nicht, dass polygonale Vorsprünge ausgeschlossen sind. In einer Querschnittsansicht der Vorsprünge 23, wie sie in 2 dargestellt ist, kann ein Durchmesser jedes der Vorsprünge 23 größer sein als eine Höhe jedes der Vorsprünge 23. In der Querschnittsansicht der Vorsprünge 23 können die Vorsprünge 23 eine Form ähnlich der oberen Hälfte einer länglichen Ellipse haben. Aufgrund dieser Form der Vorsprünge 23 bewegen sich die Späne reibungsarm auf der Diamantbeschichtung 17, was zu einer geringen Schnittkraft führt. Dies trägt zur Verringerung der Reibungswärme bei, die entsteht, wenn die Späne mit den Vorsprüngen 23 in Kontakt kommen.
  • In Fällen, in denen die Vorsprünge 23, die im ersten Bereich 19 angeordnet sind und einen äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr haben, wenn direkt von oberhalb des ersten Bereichs 19 betrachtet, sind in der vorliegenden Beschreibung erste Vorsprünge 23a. Die Vorsprünge 23, die in dem zweiten Bereich 21 angeordnet sind und einen äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr haben, wenn direkt von oberhalb des zweiten Bereichs 21 betrachtet, sind zweite Vorsprünge 23b.
  • In 2 sind die Vorsprünge 23 zwar nur auf der ersten Fläche 5 angeordnet, die Vorsprünge 23 können jedoch auch auf der zweiten Fläche 7 angeordnet sein.
  • Die Anzahl der ersten Vorsprünge 23a pro 1 mm2 ist eine erste Vorsprungsanzahl 23an. Die Anzahl der zweiten Vorsprünge 23b pro 1 mm2 ist die zweite Vorsprungsanzahl 23bn. Die erste Vorsprungsanzahl 23an des beschichteten Werkzeugs 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung beträgt 30 oder weniger. Die zweite Vorsprungsanzahl 23bn des beschichteten Werkzeugs 1 in der vorliegenden Offenbarung ist größer als die erste Vorsprungsanzahl 23an.
  • Bei dieser Konfiguration ist die erste Vorsprungsanzahl 23an pro Flächeneinheit in dem ersten Bereich 19, der in der Nähe der Schneidkante 13 angeordnet ist, relativ klein, und eine bearbeitete Oberfläche eines Werkstücks, das von dem beschichteten Werkzeug 1 bearbeitet wird, wird glatt. Darüber hinaus, da die zweite Vorsprungsanzahl 23bn im zweiten Bereich 21, der von der Schneidkante 13 entfernt liegt, relativ groß ist, kann außerdem die Reibungswärme, die entsteht, wenn Späne mit den Vorsprüngen 23 in Kontakt kommen, reduziert werden, um sicherzustellen, dass das beschichtete Werkzeug 1 ausgezeichnete Kühleigenschaften und eine verbesserte Verschleißfestigkeit hat. Das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung hat sowohl den ersten Bereich 19 als auch den zweiten Bereich 21, die auf diese Weise eingerichtet sind, und das beschichtete Werkzeug 1 ist daher in der Lage, eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks reibungsarm zu bearbeiten und bietet somit hervorragende Bearbeitungseigenschaften. Die Beschichtung (Diamantbeschichtung 17) hat eine ausgezeichnete Ablösungsbeständigkeit, was zu einer langen Lebensdauer des Werkzeugs führt.
  • Die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks kann mit einer kleineren ersten Vorsprungsanzahl 23an glatter gestaltet werden. Die erste Vorsprungsanzahl 23an kann bei dem beschichteten Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung 20 oder weniger betragen. Vorzugsweise kann die erste Vorsprungsanzahl 23an 10 oder weniger betragen. Die erste Vorsprungsanzahl 23an kann Null sein.
  • In dem beschichteten Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung kann die zweite Vorsprungsanzahl 23bn nicht weniger als das 5-fache der ersten Vorsprungsanzahl 23an sein. Das beschichtete Werkzeug 1, das diese Konfiguration hat, hat eine gute Bearbeitbarkeit und eine ausgezeichnete Standzeit. Alternativ dazu kann die zweite Vorsprungsanzahl 23bn nicht mehr als das 8-fache der ersten Vorsprungsanzahl 23an betragen.
  • Der äquivalente Kreisdurchmesser der Vorsprünge 23 kann z. B. mit einem Lasermikroskop (VK-X1000), hergestellt von der Keyence Corporation, gemessen werden. Die Oberfläche der Diamantbeschichtung 17 kann für die Messung 20-500 Mal vergrößert werden. Es kann eine Fläche von 0,1 mm2 oder mehr gemessen werden, um die Anzahl der ersten Vorsprünge 23an und die Anzahl der zweiten Vorsprünge 23bn zu bestimmen.
  • <Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkzeugs>
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Zunächst wird ein Basiskörper hergestellt. Für den Basiskörper können beispielsweise Hartmetall und Cermet verwendet werden.
  • Der Basiskörper wird dann einer Ätzbehandlung in der Reihenfolge Säurebehandlung und Alkalibehandlung unterzogen. Nach der Ätzbehandlung wird der Basiskörper einer Ultraschallbehandlung unterzogen, bei der der Basiskörper in eine Dispersion von Diamantpartikeln getaucht wird. Durch das Durchführen dieser Schritte ist es möglich, die Dichte der auf dem Basiskörper durch Abscheidung erhaltenen Partikel zu erhöhen, wodurch die Diamantbeschichtung mit guter Haftung erhalten wird.
  • Durch das Durchführen der Ultraschallbehandlung über einen relativ langen Zeitraum kann eine Rauheit auf einer Hauptkristallphase eines harten Materials, das auf der Oberfläche des Basiskörpers freiliegt, gebildet werden, und es ist wahrscheinlich, dass ein Verankerungseffekt auftritt, wodurch die Adhäsion weiter verbessert wird.
  • Diamantpulver, das einer Ultraschallbehandlungslösung zugesetzt wird, kann einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,005 µm (5 nm) bis 15 µm aufweisen, der mit einem Laser-Streuverfahren gemessen wird. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser des Diamantpulvers 0,1 µm oder weniger beträgt, nimmt die Gesamtzahl der Vorsprünge ab. Diamantpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 µm (100 nm) oder mehr, aber 15 µm oder weniger ist kostengünstig, um die Herstellungskosten zu senken.
  • Hier können 2-12 g des Diamantpulvers zu einer Lösung auf organischer oder wässriger Basis 1l (Liter) hinzugefügt werden. Die Anzahl der ersten Vorsprünge, die im ersten Bereich vorhanden sind, und die Anzahl der zweiten Vorsprünge, die im zweiten Bereich vorhanden sind, können durch Steuern des mittleren Partikeldurchmessers und der Menge des Diamantpulvers, das in der Lösung wie oben beschrieben vorhanden ist, gesteuert werden.
  • Wenn die Menge des Diamantpulvers zum Beispiel 8 g/l oder weniger beträgt, ist die Anzahl der ersten Vorsprünge relativ gering. Wenn die Menge des Diamantpulvers 12 g/l übersteigt, ist die Anzahl der ersten Vorsprünge relativ groß. Wenn die Menge des Diamantpulvers weniger als 2 g/l beträgt, können die zweiten Vorsprünge nicht ausreichend gebildet werden.
  • Eine Ultraschallwellen-Anwendungszeit kann etwa 15 Minuten bis vier Stunden betragen. Insbesondere hat die Beschichtung eine ausgezeichnete Haftung, wenn die Ultraschallwellen-Anwendungszeit zwei Stunden oder mehr beträgt.
  • Durch das Steuern der Ablagerungsbedingungen, die weiter unten beschrieben werden, sowie durch die Menge des Diamantpulvers ist es möglich, die Anzahl der ersten Vorsprünge im ersten Bereich und die Anzahl der zweiten Vorsprünge im zweiten Bereich zu steuern.
  • Zum Beispiel ist ein Heißfilamentverfahren oder ein Plasmaverfahren in einem CVD-Verfahren als Abscheideverfahren für die Diamantbeschichtung anwendbar. Um Vorsprünge zu erhalten, die eine annähernd halbkugelförmige Form haben, kann die Abscheidungsdauer 10 Stunden oder mehr betragen.
  • Beim CVD-Verfahren wird der Basiskörper in eine Kammer gesetzt, wird der Basiskörper auf eine Temperatur von etwa 850-930°C erhitzt und wird ein Abscheidungsgas in der Kammer zirkuliert. Das Abscheidungsgas weist z.B. Wasserstoffgas und Methangas auf.
  • Der Zeitraum, in dem der Basiskörper auf 850-930 °C erhitzt wird und das Abscheidungsgas zirkuliert, wird als Abscheidungsdauer bezeichnet. Da die Vorsprünge in der Diamantbeschichtung mit zunehmender Abscheidungsdauer größer werden, ist es einfach, ein beschichtetes Werkzeug zu erhalten, das die ersten Vorsprünge und die zweiten Vorsprünge aufweist.
  • Die Vorsprünge können in einer kurzen Abscheidungsdauer größer werden, wenn der mittlere Partikeldurchmesser des Diamantpulvers größer wird. In Fällen, in denen das Diamantpulver einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,005 µm (5 nm) bis 10 µm hat, kann das beschichtete Werkzeug der vorliegenden Offenbarung beispielsweise dadurch erhalten werden, dass die Abscheidungsdauer auf etwa 10-20 Stunden festgelegt wird.
  • <Schneidwerkzeuge>
  • Ein Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 3 dargestellt, ist das Schneidwerkzeug 101 der vorliegenden Offenbarung beispielsweise ein stabförmiger Körper, der sich von einem ersten Ende (einem oberen Ende in 3) zu einem zweiten Ende (einem unteren Ende in 3) erstreckt. Wie in 3 dargestellt, weist das Schneidwerkzeug 101 einen Halter 105 mit einer Tasche 103, die an einer Seite des ersten Endes (einem vorderen Ende) angeordnet ist, und das oben beschichtete Werkzeug 1 auf, das in der Tasche 103 angeordnet ist.
  • Eine Klemme 107 ist in das Durchgangsloch 9 des beschichteten Werkzeugs 1 eingesetzt. Das Schneidwerkzeug 101, das das beschichtete Werkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung aufweist, gewährleistet einen stabilen Schneidvorgang über einen langen Zeitraum.
  • Die Tasche 103 ist ein Teil, der das Befestigen des beschichteten Werkzeugs 1 ermöglicht. Die Tasche 103 weist eine Sitzfläche, die parallel zu einer unteren Fläche des Halters 105 verläuft, und eine Beschränkungsseitenfläche auf, die relativ zu der Sitzfläche geneigt ist. Die Tasche 103 öffnet sich in eine Seite des ersten Endes des Halters 105.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 ist in der Tasche 103 angeordnet. Die untere Fläche des beschichteten Werkzeugs 1 kann in direktem Kontakt mit der Tasche 103 stehen. Alternativ kann eine Platte (nicht dargestellt) zwischen dem beschichteten Werkzeug 1 und der Tasche 103 gehalten werden.
  • Das beschichtete Werkzeug 1 ist so an dem Halter 105 befestigt, dass zumindest ein Teil eines Abschnitts, der als Schneidkante 13 an einer Kammlinie verwendet wird, an der sich die Spanfläche mit der Freifläche schneidet, aus dem Halter 105 nach außen vorsteht. Das beschichtete Werkzeug 1 kann anstelle der Klemme 107 mit einer Schraube am Halter 105 befestigt sein. Insbesondere kann das beschichtete Werkzeug 1 am Halter 105 befestigt sein, so dass Schraubenteile miteinander eingreifen, indem die Schraube in das Durchgangsloch 9 des beschichteten Werkzeugs 1 eingesetzt wird und ein vorderes Ende der Schraube in ein in der Tasche 103 ausgebildetes Schraubenloch (nicht dargestellt) eingesetzt wird.
  • Als ein Material für den Halter 105 können beispielsweise Stahl und Gusseisen verwendet werden. Von diesen Materialien kann hochfester Stahl verwendet werden.
  • 3 zeigt das Schneidwerkzeug 101 zur Verwendung in einem sogenannten Drehvorgang. Beispiele für den Drehvorgang weisen die Bearbeitung des Innendurchmessers, des Außendurchmessers, des Einstichs und der Stirnfläche auf. Das Schneidwerkzeug 101 ist nicht auf die Verwendung bei einem Drehvorgang beschränkt. Das beschichtete Werkzeug 1 der obigen Ausführungsform kann beispielsweise für ein Schneidwerkzeug verwendet werden, das in einem Fräsprozess eingesetzt wird.
  • Das Schneidwerkzeug der vorliegenden Offenbarung wird anhand einer Ausführungsform von Wendeschneidplattenbohrern als einer geeigneten Ausführungsform des Schneidwerkzeugs beschrieben. 4 ist eine schematische Seitenansicht, die den Wendeschneidplattenbohrer 201 zeigt, der das Schneidwerkzeug 201 ist. Wie in 4 dargestellt, wird der Wendeschneidplattenbohrer 201 durch Anbringen des beschichteten Werkzeugs 1 an einem vorderen Endteil eines Werkzeugkörpers 202 (Halter) erhalten, dessen Zentrum die Drehachse O ist.
  • Der Halter 202 hat eine annähernd säulenartige Form und die Drehachse O ist in 4 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Der Halter 202 weist an einer Seite des hinteren Endes davon einen Schaftteil 208, der eingerichtet ist, um den Halter 202 an einer Werkzeugmaschine zu befestigen, und eine Spanabfuhrnut 209 auf, die wendelförmig an einer Seite ausgebildet ist, die näher an einem vorderen Ende des Halters 202 angeordnet ist als der Schaftteil 208, um Späne vom vorderen Ende zum hinteren Ende abzuführen. Eine Tasche 210 ist an einem vorderen Endteil des Halters 202 angeordnet, und das beschichtete Werkzeug 1 ist an der Tasche 210 befestigt.
  • Ein Werkstück (nicht dargestellt) wird durch Drehen des Wendeschneidplattenbohrers 201 bearbeitet.
  • In 5 ist ein Schneidwerkzeug 301 für den Fräsvorgang dargestellt. Das beschichtete Werkzeug 1 ist in einer in einem Halter 302 ausgebildeten Tasche 310 befestigt. In dieser Ausführungsform sind drei beschichtete Werkzeuge 1 an einem vorderen Ende des Halters 302 befestigt.
  • BEISPIELE
  • Das beschichtete Werkzeug der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden beschrieben. Ein Basiskörper wurde wie folgt hergestellt. Wolframkarbid-(WC)-Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 µm wurden 10 Masse-% Metallkobalt-(Co)-Pulver, 0,2 Masse-% Titankarbid-(TiC)-Pulver und 0,8 Masse-% Chromkarbid-(Cr3C2)-Pulver in ihren jeweiligen Mengen zugegeben und miteinander vermischt. Die so erhaltene Mischung wurde in eine rechteckige Form geformt und anschließend gesintert.
  • Danach wurde der Sinterkörper mit destilliertem Wasser und organischer Lösung gewaschen. Der Basiskörper wurde dann einer Ätzbehandlung in der Reihenfolge Säurebehandlung und Alkalibehandlung unterzogen, und das Co-Metall auf einer äußersten Schicht wurde entfernt.
  • Anschließend wurde der Basiskörper in eine organische Lösung getaucht, die durch Zugabe des Diamantpulvers mit dem in Tabelle 1 dargestellten mittleren Partikeldurchmesser in der in Tabelle 1 dargestellten Konzentration erhalten wurde, und es wurde drei Stunden lang eine Ultraschallwelle darauf angewendet. Danach wurde die organische Lösung auf der Oberfläche des Basiskörpers entfernt und wurde getrocknet.
  • Das Abscheiden am Basiskörper wurde nach diesen Schritten für die in Tabelle 1 angegebene Abscheidungsdauer beschichtet. Als Abscheidungsgas wurde ein Gasgemisch aus Wasserstoff- und Methangas verwendet. Das Methangas wurde in einer Menge von 0,5-2,0 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gasgemischs, beigemischt.
  • Nach dem Abscheiden wurde die in Tabelle 1 dargestellte Probe Nr. 8 einem Oberflächenpoliervorgang durch Bürstenpolieren unterzogen.
  • Der erste Bereich und der zweite Bereich des so erhaltenen beschichteten Werkzeugs wurden 500-fach vergrößert, um die in jedem dieser Bereiche vorhandenen Vorsprünge zu beobachten. Tabelle 1 zeigt die Anzahl der ersten Vorsprünge und die Anzahl der zweiten Vorsprünge.
  • Das erhaltene beschichtete Werkzeug wurde in die Tasche gesetzt und daran befestigt, und es wurde ein Schneidtest im Fräsvorgangunter den folgenden Bedingungen durchgeführt. Nach dem Test wurde auch die Bearbeitungsoberflächenrauheit des Werkstücks bewertet.
  • <Schneidtest>
    • Schneideverfahren: Schulterfräsen (Fräsvorgang)
    • Werkstück: ADC12
    • Schnittgeschwindigkeit: 800 m/min
    • Vorschubgeschwindigkeit: 0,08 mm/Zahn
    • Vertikaler Ausschnitt: 1,5 mm
    • Seitlicher Ausschnitt: 15 mm
    • Schneidzustand: Nass
  • Bewertungsverfahren: Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ablösungen der Diamantbeschichtung an der Schneidkante des beschichteten Werkzeugs wurde überprüft, und die Bearbeitungsoberflächenrauheit des Werkstücks wurde zu einem Zeitpunkt gemessen, an dem eine Schnittlänge von 100 m erreicht wurde. [Tabelle 1]
    Probe Nr. Mittlerer Partikeldurchmesser des Diamantpulvers (µm) Diamantpulverkonzentration (g/I) Ablagerungsdauer (h) Oberflächenpoliervorgang Vorhandensein erster Vorsprünge Anzahl erster Vorsprünge (/mm2) Vorhandensein zweiter Vorsrpunge Anzahl zweiter Vorsprünge (/mm2) Ermittlungsergebnis Lebensdauer Rauheit der bearbeiteten Oberfläche [µm]
    1 0,01 1 20 nicht erfolgt fehlt 0 fehlt 0 Bruch 9,1
    2 0,01 6 10 nicht erfolgt vorliegend 3 vorliegend 14 mit Ablösen (gering) 0,53
    3 0,01 6 20 nicht erfolgt vorliegend 5 vorliegend 40 ohne Ablösen 0,32
    4 10 6 10 nicht erfolgt vorliegend 7 vorliegend 30 mit Ablösen (gering) 0,59
    5 10 6 20 nicht erfolgt vorliegend 11 vorliegend 78 ohne Ablösen 0,38
    6 10 6 45 nicht erfolgt vorliegend 260 vorliegend 980 mit Ablösen und Abplatzen 1,67
    7 10 12 10 nicht erfolgt vorliegend 28 vorliegend 92 mit Ablösen (gering) 0,65
    8 10 12 20 erfolgt fehlt 0 fehlt 0 Bruch 6,8
    9 10 12 20 nicht erfolgt vorliegend 52 vorliegend 78 mit Ablösen und Abplatzen 0,82
    10 10 12 45 nicht erfolgt vorliegend 260 vorliegend 1000 mit Ablösen und Abplatzen 1,87
    11 10 25 10 nicht erfolgt vorliegend 94 vorliegend 370 mit Ablösen und Abplatzen 1,3
    12 10 25 20 nicht erfolgt vorliegend 124 vorliegend 310 mit Ablösen und Abplatzen 1,47
    13 10 25 45 nicht erfolgt vorliegend 800 vorliegend 1700 mit Ablösen und Abplatzen 2,1
  • In den Proben Nr. 1, 6, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, die jeweils nicht die Konfiguration des beschichteten Werkzeugs der vorliegenden Offenbarung haben, traten während des Fräsvorgangs abnormale Schäden auf, wie z.B. ein großflächiges Ablösen der Schicht, Abplatzungen und Bruch. Eine bearbeitete Oberfläche des Werkstücks wurde getrübt und die Oberflächenrauheit verschlechterte sich. Bei den beschichteten Werkzeugen der vorliegenden Offenbarung in den Proben Nr. 2, 3, 4, 5 und 7 wurden abnormale Schäden, wie Bruch und Abplatzungen, reduziert und war die Oberflächenrauheit der bearbeiteten Oberfläche gut. Obwohl die Proben 2, 4 und 7 ein Ablösen verursachten, wurde das Ablösen nur in einem extrem kleinen Bereich beobachtet. Die Proben Nr. 3 und 5 verursachten keine Schichtablösung, und die Oberflächenrauheit betrug Ra=0,5 µm oder weniger, so dass eine ausgezeichnete Schneidleistung erzielt wurde.
  • Das beschichtete Werkzeug und das Schneidwerkzeug mit dem beschichteten Werkzeug in der oben beschriebenen vorliegenden Offenbarung sind einige Ausführungsformen, und diese können eine andere Konfiguration haben, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    beschichtetes Werkzeug
    5
    erste Fläche
    7
    zweite Fläche
    9
    Durchgangsloch
    11
    Kammlinie
    13
    Schneidkante
    15
    Basiskörper
    17
    Diamantbeschichtung (Diamantschicht)
    19
    erster Bereich
    21
    zweiter Bereich
    23
    Vorsprung
    23a
    erster Vorsprung
    23an
    erste Vorsprungsanzahl
    23b
    zweiter Vorsprung
    23bn
    zweite Vorsprungsanzahl
    101, 201, 301
    Schneidwerkzeug
    103, 210, 310
    Tasche
    105, 202, 302
    Halter
    107
    Klemme
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2020093451 [0001]

Claims (4)

  1. Ein beschichtetes Werkzeug, aufweisend: einen Basiskörper und eine auf dem Basiskörper angeordnete Diamantbeschichtung, wobei das beschichtete Werkzeug aufweist eine erste Fläche, eine zweite Fläche, einen Kammlinienteil, der zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordnet ist, und eine Schneidkante an zumindest einem Teil des Kammlinienteils, wobei ein Bereich auf der ersten Fläche von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ein erster Bereich ist, unter Verwendung der Schneidkante als Ausgangspunkt ein Bereich von der Schneidkante zu einem Punkt, der 300-800 µm von der Schneidkante entfernt angeordnet ist, ein zweiter Bereich ist, die Diamantbeschichtung zumindest auf dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist, eine Mehrzahl von kuppelförmigen Vorsprüngen auf einer Oberfläche der Diamantbeschichtung vorhanden ist, von direkt oberhalb des ersten Bereichs betrachtet, Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, die in dem ersten Bereich angeordnet sind, erste Vorsprünge sind, und eine Anzahl der ersten Vorsprünge pro 1 mm2 eine erste Vorsprungsanzahl ist, von direkt oberhalb des zweiten Bereichs betrachtet, Vorsprünge mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 6 µm oder mehr, die in dem zweiten Bereich angeordnet sind, zweite Vorsprünge sind, und eine Anzahl der zweiten Vorsprünge pro 1 mm2 eine zweite Vorsprungsanzahl ist, die erste Vorsprungsanzahl 30 oder weniger ist und die zweite Vorsprungsanzahl größer ist als die erste Vorsprungsanzahl.
  2. Das beschichtete Werkzeug gemäß Anspruch 1, wobei die erste Vorsprungsanzahl 20 oder weniger ist.
  3. Das beschichtete Werkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Vorsprungsanzahl das 5-fache oder mehr der ersten Vorsprungsanzahl ist.
  4. Ein Schneidwerkzeug, aufweisend: einen Halter, der eine Länge von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende hat und eine Tasche aufweist, die an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist, und das beschichtete Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das beschichtete Werkzeug in der Tasche angeordnet ist.
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