CN102753290A

CN102753290A - 切削工具

Info

Publication number: CN102753290A
Application number: CN2011800090943A
Authority: CN
Inventors: 深野刚; 谷渊荣仁; 李晃; 久保隼人; 山崎刚
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-10-24
Also published as: US20130022418A1; JPWO2011105420A1; EP2540421A1; KR20130004231A; JP5414883B2; WO2011105420A1

Abstract

提供一种延缓磨损的进行且耐磨损性优异的切削工具。一种切削工具，在基体(6)的表面形成有多层的被覆层(7、8、9、10、11、12、14)，被覆层的最表层(14)由Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层构成，并且后刀面中央部(3a)的最表层(14)的厚度小于最表层(14)的表面粗糙度(Ra)，通过最表层(14)与被切削材料接触而生成覆盖膜，抑制磨损的进行。

Description

切削工具

技术领域

本发明涉及一种例如在加工灰铸铁时发挥优异的耐磨损性的切削工具。

背景技术

作为切削工具，广泛使用在超硬合金或金属陶瓷等基体的表面形成被覆层而提高了耐磨损性、滑动性、耐缺损性的涂层超硬合金。

例如，在专利文献1中，公开有如下切削工具，即：在超硬合金基体的表面，以3～30μm的厚度形成TiN或TiCN的下部层和Al₂O₃层的上部层后，形成将0.1～3μm的TiO_v层的最表面基底层和0.05～2μm的TiCNO(O为自所述最表面基底层扩散的氧)层依次层叠的结构的硬质被覆层，并且，在专利文献1中，记载有如下内容，即：切削工具相对于不锈钢或软钢等粘性高的被切削材料的切削粉的亲和性低，耐熔敷性优越。

另外，在专利文献2和专利文献3中，公开有如下方法，即：在形成了与上述结构类似的被覆层后，对被覆层的表面进行研磨加工而使被覆层的表面平滑。

此外，在专利文献4中，公开有如下内容，即：使用具备如TiBON层那样的被覆层的涂层工具，并且向加工部供给含有高浓度的氧的气体而进行切削加工，由此在工具的刃尖和加工物之间生成覆盖膜(Belag)等氧化物，该生成的氧化物作为保护膜起作用，其结果是，可降低工具磨损。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2001-071203号公报

专利文献2：日本特开2008-055581号公报

专利文献3：日本特开2006-297585号公报

专利文献4：日本特开2004-276228号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

但是，在专利文献1的构成中，存在如下问题，即：虽然在前刀面上对切削粉的耐熔敷性提高，但是不能抑制在后刀面上的磨损的进行，另外，在切削加工灰铸铁的情况下，TiO_v层的最表面基底层和TiCNO层会由于冲击而破坏缺损。

另外，在如专利文献2、3那样形成被覆层后对被覆层的表面进行研磨的方法中，存在如下问题，即：存在于被覆层的表面的TiO_x层或TiCNO层等表面层会因研磨而磨减，从而会失去表面层的效果。

此外，在如专利文献4那样一边吹出高氧浓度的气体一边进行切削加工的方法中，虽然能够在被覆层的表面促进氧化物的生成，但被覆层的内部也会被氧化而进行氧化磨损，被覆层的耐磨损性未必会得到改善。

本发明的目的在于提供一种例如在切削加工灰铸铁时可得到良好的耐磨损性的切削工具。

【用于解决课题的手段】

本发明提供一种切削工具，在基体的表面形成有多层的被覆层，该被覆层的最表层由Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层构成，并且，后刀面中央部的所述最表层的厚度小于该最表层的表面粗糙度(Ra)。

在此，在上述构成中，优选，所述后刀面中央部的所述最表层的厚度为0.01～0.1μm，表面粗糙度(Ra)为0.1～0.5μm。

另外，优选，所述后刀面中央部的所述最表层的表面粗糙度(Ra)大于前刀面的所述最表层的表面粗糙度(Ra)。

此外，也可以是，切削刃前端的所述最表层的厚度比所述后刀面中央部的所述最表层的厚度薄，或者在所述切削刃前端不存在所述最表层。

另外，作为上述切削工具的优选的构成，也可以是如下的切削工具：

所述切削工具为在超硬合金基体的表面形成有被覆层的负型切削工具，

所述被覆层的总厚度为9～25μm，且所述被覆层自基体侧起具备TiCN层、Al₂O₃层及表面层的Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)，

形成于上表面和侧面的交叉棱线部的切削刃以主切削刃、副切削刃、修光刃为1组而形成有多组，并且在前刀面的与所述切削刃相连的位置形成有刃带部，

与所述副切削刃相连的副切削刃刃带部以随着朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式倾斜。

这里，也可以是，在前刀面侧看，在所述切削刃上形成有0.05～0.09mm的珩磨。

另外，也可以是，所述珩磨按主切削刃、副切削刃、修光刃的顺序变小。

此外，也可以是，所述主切削刃刃带部以随着朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式倾斜，并且，所述副切削刃刃带部的倾斜角度大于与所述主切削刃对应的主切削刃刃带部的角度。

另外，也可以是，所述主切削刃刃带部的倾斜角和所述副切削刃刃带部的倾斜角的角度差为3～10°。

此外，也可以是，所述修光刃比所述主切削刃突出地形成，所述副切削刃以从所述修光刃朝向所述主切削刃而接近所述下表面的方式倾斜。

另外，也可以是，在所述主切削刃和所述副切削刃之间具有曲线状的第一拐角切削刃，在所述副切削刃和所述修光刃之间具有曲线状的第二拐角切削刃。

进而，也可以是，在俯视时，所述第一拐角切削刃的曲率半径大于所述第二拐角切削刃的曲率半径。

【发明效果】

根据本发明的切削工具，在有凸凹的表面上极薄地形成被覆层的最表层即Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层，所以最表层不会轻易地磨减或剥离，而是稳定地存在。而且，Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层会促进灰铸铁的构成成分即Si、Mn、Al、Cr、Mo等成为氧化物而生成覆盖膜，由于该覆盖膜(belag：氧化物系保护层)有保护被覆层而提高耐磨损性的效果，所以由于上述最表层的存在，在灰铸铁的切削加工中耐磨损性提高。

附图说明

图1是本发明的切削工具的第一优选例即镶刀的一个例子的图，(a)是概略立体图，(b)是主要部分放大剖面图；

图2是表示使用本发明的切削工具切削灰铸铁时的接近顶端切削刃周边的磨损状态的照片；

图3是表示本发明的第二优选实施方式的镶刀的整体立体图；

图4(a)是图3所示的镶刀的俯视图，(b)为其侧视图；

图5是图4(a)所示的镶刀的局部放大图；

图6(a)是图5的A-A线概略剖面图，(b)是图5的B-B线概略剖面图；

图7是表示将图3～7的镶刀安装在刀夹上而得到的切削工具的侧视图；

图8是图7所示的切削工具的局部放大图。

具体实施方式

基于图1的概略立体图以及主要部分扩大剖面图，对本发明的切削工具的第一优选例即镶刀的一个例子进行说明。

在图1的镶刀1中，前刀面2和后刀面3的交叉棱线部构成切削刃4，并且在基体6的表面形成有被覆层，该被覆层通过依次层叠Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物、氮氧化物以及碳氮氧化物中的1层以上、α型晶体结构的Al2O3层(以下，简称为Al2O3层。)12、由Ti(CxNyOz)a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层构成的最表层14而构成。另外，图1的镶刀1为板状，且主面由大致正方形形状(CNMA/CNMG)构成。

而且，镶刀1为最表层14的后刀面中央部3a的厚度小于表面粗糙度(Ra)的构成。根据该构成，由于作为最表层14的TiCNO层或者TiCO层在有凹凸的表面极薄地形成，所以最表层14不会轻易地磨减或剥离，而是稳定地存在，并且，如图2所示，促进灰铸铁的构成成分即Si、Mn、Al、Cr、Mo等成为氧化物而生成覆盖膜，在灰铸铁的切削加工中能够提高耐磨损性。就生成覆盖膜的效果而言，在最表层14通过切削被去除前的最表层14被被切削材料激烈地摩擦的阶段，效果尤其大。另外，最表层14在切削时磨损，成为不会作为连续的被覆层而存在的状态，但就最表层残存的部分而言，生成覆盖膜的效果所带来的切削性能的提高却是一直都有的。

在此，从提高最表层14的耐磨损性及耐崩裂性的观点出发，优选后刀面中央部3a的最表层14的厚度为0.01～0.1μm，表面粗糙度(Ra)为0.1～0.5μm。另外，从提高覆盖膜的生成效果所带来的耐磨损性的观点出发，优选后刀面中央部3a的最表层14的厚度/表面粗糙度(Ra)的比率为0.2～0.3。

另外，从能够提高前刀面2的切屑排出性，并且促进后刀面3的覆盖膜的生成的观点出发，优选后刀面中央部3a的最表层14的表面粗糙度(Ra)大于前刀面顶面(最上表面)部2a的最表层14的表面粗糙度(Ra)。另外，在前刀面2上，即使表面粗糙度小，也会因接触切屑而处于覆盖膜容易生成的状态。

进而，切削刃4的最表层14的厚度也可以小于后刀面中央部3a的最表层14的厚度，或者在切削刃4上也可以不存在最表层14，如果是这样的构成，则在铸铁加工特有的浇口的切削等带有冲击的不连续切削中，具有降低切削刃4即施加珩磨加工的部分或刃带部附近的最表层14所引起的膜的破坏的产生频率的效果。

另外，由于Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层显示从白紫色至灰紫色，因此，镶刀1的表面为有色，在使用镶刀1时，易于判别最表层14是否磨损而被用完，另外，可容易地确认磨损的进行。

接着，对在最表层14的下(基体6)侧形成的Al₂O₃层12进行说明。优选构成Al₂O₃层12的Al₂O₃结晶为α型晶体结构，且从耐磨损性的观点出发，优选从与基体6的表面垂直的方向看的平均结晶宽度为0.05～0.7μm。

另外，在Al₂O₃层12的基体6侧形成的被覆层适宜使用选自TiC、TiN、TiCN、TiCNO、TiCO、TiNO的组的1层以上，提高耐磨损性及耐缺损性。根据本实施方式，作为具体的构成是在基体6的正上方，作为第一层而形成TiN层7，作为第二层而形成TiCN层8-10。作为TiCN层8-10，优选如下的构成：依次形成作为原料包含乙腈(CH₃CN)气体且在成膜温度为780～900℃的较低的温度下成膜的柱状结晶所构成的所谓MT-TiCN层8，9、和在成膜温度为950～1100℃的高温下成膜的所谓HT-TiCN层10。进而，优选MT-TiCN层8，9由平均结晶宽度不足0.5μm的微细的微细柱状结晶所构成的微细MT-TiCN层8和平均结晶宽度为0.5～2μm的比较大的粗大柱状结晶所构成的粗大MT-TiCN层9的积层构成。由此，与Al₂O₃层12的密接力提高，能够抑制被覆层的剥离及崩裂。

另外，优选HT-TiCN层10的上部或者全部在成膜工序中被氧化，变化为Ti原子为40～55原子％、氧(O)为15～25原子％、碳(C)为25～40原子％、剩余部分为氮(N)的TiCNO层，形成厚度0.05～0.5μm的中间层11。由此，能够更容易地制备平均粒径0.05～0.7μm的α型晶体结构的Al₂O₃结晶所构成的α型Al₂O₃层12。

另外，各层的厚度及构成各层的结晶的性状可以通过观察镶刀1的剖面的电子显微镜照片(扫描型电子显微镜(SEM)照片或者透过电子显微镜(TEM)照片)进行测定。

另一方面，镶刀1的基体6可适当使用使由碳化钨(WC)和根据要求选自周期表第4、5、6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化物的组的至少一种构成的硬质相，与由钴(Co)或镍(Ni)等铁属金属构成的结合相结合而成的超硬合金或Ti基金属陶瓷、或者Si₃N₄、Al₂O₃、金刚石、立方晶氮化硼(cBN)等陶瓷的任一者。其中，在将镶刀1作为切削工具使用的情况下，从耐缺损性及耐磨损性的观点出发，优选基体6由超硬合金或金属陶瓷构成。另外，根据用途，基体6可以由碳素钢、高速钢、合金钢等金属构成。

(第二实施方式)

对于本发明的切削工具的第二优选例，参照图3～图7的镶刀及图8、9的将该镶刀安装在刀夹上而成的切削工具的概略图详细地进行说明。如图3所示，镶刀100具备大致多边形板状的主体部。

主体部具有作为上表面的前刀面120和作为下表面的安装座面130和作为侧面的后刀面140。在前刀面120和后刀面140的交线部形成有切削刃150。在主体部的中央形成有从前刀面120朝向安装座面130贯通主体部的安装螺钉抵接部180。

镶刀100为可以使用前刀面120及安装座面130这两面分别作为前刀面的负型镶刀，基本上，后刀面140与前刀面120及安装座面130成90°，但也可以为：后刀面140被赋予后角，后刀面140和前刀面120及安装座面130所成的角小于90°，后刀面140呈凹曲面。

主体部的形状只要在俯视时为例如三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等本领域技术人员通常在镶刀中使用的形状即可，边数越增加可使用的切削刃的数量就越增加，并且安装座面的接地面积增大，镶刀100的约束力提高。另一方面，由于当边数增加时，一个边的长度就会变短，在小直径的镶刀中不能对应大的切深，因此，需要调节两者的平衡。在本实施方式中，使用具有5个边长的大致五边形的形状。即，镶刀100为使用10个拐角的镶刀。

切削刃150具有主切削刃151、修光刃152、配置在主切削刃151和修光刃152之间的副切削刃153。进而，在本实施方式中，如图4(a)所示，在主切削刃151和副切削刃153之间形成有第一拐角切削刃154，在副切削刃153和修光刃152之间形成有第二拐角切削刃155。

主切削刃151为切削时最初与被切削材料接触而发挥生成切屑的作用的刃，是在切削灰铸铁时与其表面存在的黑皮碰撞的部分。主切削刃151可以构成为在切削刃150(151～155)中为最长，并且如本实施方式的图3及图4(a)的俯视图所示为直线状，也可以为曲线状(圆弧状)。另外，如图4(b)的侧面视图所示，主切削刃151随着远离相邻的副切削刃153而向安装座面130侧倾斜，在安装刀夹时相对于刀夹的旋转中心轴具有轴向前角。另外，如图4(b)的侧视图所示，主切削刃151朝向安装座面130为凹状，并且在引出连结其两端的直线时，使直线形成为从与副切削刃153相接的一侧朝向与修光刃152相接的端部侧而向安装座面130侧倾斜。另外，从减少切削阻力的观点出发，也可以在主切削刃151的中途设置将主切削刃151分割开的缺口(槽部)。进而，如图5等所示，也可以在前刀面120上形成与主切削刃151对应而布置的断屑槽170。

修光刃152以提高被切削材料的精加工面粗糙度为主要目的。修光刃152如图3及图4(a)的俯视图所示为直线状，如图4(b)的侧视图所示，随着接近副切削刃153而向上方(安装座面侧的相反侧)倾斜。

副切削刃153为外周切削刃角比主切削刃151大的切削刃，配置目的在于，例如降低主切削刃151的切削阻力，抑制主切削刃151的损伤等，以辅助主切削刃151的切削。副切削刃153优选如图4(b)的侧视图所示，随着从修光刃152朝向主切削刃151而向下方倾斜，由此，在将镶刀100安装到刀夹上的状态下，副切削刃153具有正的轴向前角。另外，副切削刃153位于主切削刃151和修光刃152之间，也可以具有多个副切削刃。

另外，如图4(a)的俯视图所示，主切削刃151的用平行于刀夹191的旋转中心轴的线L和各切削刃所成的角度表示的外周切削刃角如下设定，即：主切削刃151的外周切削刃角α为0°～60°，副切削刃153的外周切削刃角β为60°～80°。另外，所谓“外周切削刃角”是指在将镶刀100安装在刀夹191上的情况下，切削刃相对于刀夹191的旋转中心轴S的倾斜角。另外，考虑到例如切削刃150的损伤、缺损时，优选副切削刃153的外周切削刃角β设定为相对于主切削刃151的外周切削刃角α超过2倍的大小。

在此，例如，主切削刃151和副切削刃153的长度的比例设定为2∶1～10∶1，优选2∶1～6∶1。另外，优选修光刃152和副切削刃153的长度的比例设定为1∶1～6∶1。

另外，第一拐角切削刃154及第二拐角切削刃155形成为，在俯视下都为曲线状，且第一拐角切削刃154的曲率半径大于第二拐角切削刃155的曲率半径。由此，抑制从主切削刃151及副切削刃153分别生成的切屑间的厚度的大幅的波动，可以控制切屑的形状。另外，也可以将第一拐角切削刃154及第二拐角切削刃155设为直线状。

在前刀面120上，如图3及图4(a)所示，沿着切削刃150形成有刃带部160。即，如图5所示，对应各切削刃151～155而形成有刃带部161～65。具体地，形成有：对应主切削刃151而布置的刃带部即主切削刃刃带部161、对应修光刃152而布置的刃带部即修光刃刃带部162、对应副切削刃153而布置的刃带部即副切削刃刃带部163、对应第一拐角切削刃154而布置的刃带部即第一拐角切削刃刃带部164、对应第二拐角切削刃155而布置的刃带部即第二拐角切削刃刃带部165。关于各刃带部161～65的各自的宽度，从控制由各切削刃151～155生成的切屑的大小(厚度)的观点出发，优选以主切削刃刃带部161的宽度和副切削刃刃带部163的宽度的比例为1∶0.7～1∶1.3的方式设定，主切削刃刃带部161的宽度和副切削刃刃带部163的宽度的比例也可以大致相同(1∶1左右)。

另外，在本实施方式中，如图6所示，主切削刃刃带部161的宽度W61和副切削刃刃带部163的宽度W63具有W61＝W63的关系。更优选刃带部161～65的宽度分别大致一定。另外，如图6(b)所示，副切削刃刃带部163随着朝向箭头a方向所示的前刀面120的中央部而向下方倾斜，能够降低切削时的切削阻力，从而能够降低切削时的径向力，因此能够抑制切削时的振动而获得良好的精加工面。

另外，在本实施方式中，如后述，副切削刃刃带部163具有倾斜角θ1。关于副切削刃刃带部163以外的刃带部161、162、164及165，可以是平坦的，或者也可以向朝向下方的方向或朝向上方的方向中的一方向倾斜。

另外，如图6(a)所示，在降低切削阻力方面，主切削刃刃带部161随着朝向前刀面120的中央部而向下方倾斜的倾斜角θ2越大越好，在增强主切削刃151方面，优选倾斜角小，取其平衡而进行调节。

副切削刃刃带部163优选以倾斜角比主切削刃刃带部161大的方式形成，从而能够良好地保持主切削刃151和副切削刃153的切削力的平衡，能够抑制在切削时产生振动(颤振现象)。具体地，如图6所示，将以通过副切削刃153且与镶刀100的中心轴(未图示)正交的线L1为基准的副切削刃刃带部163的倾斜角设为θ1，将以通过主切削刃151且与镶刀100的中心轴正交的线L2为基准的主切削刃刃带部161的倾斜角设为θ2时，θ1及θ2具有θ1＞θ2的关系。优选θ1和θ2的差为3°～10°。

主切削刃刃带部161及副切削刃刃带部163利用第一拐角切削刃刃带部164相连接。以通过第一拐角切削刃154且与镶刀100的中心轴正交的线L3(未图示)为基准的第一拐角切削刃刃带部164的倾斜角形成为随着从副切削刃刃带部163朝向主切削刃刃带部161而变小。由此，切屑不会无规则地变形、被分割等，而是稳定地被排出。具体地，在剖视中，第一拐角切削刃刃带部164以随着从副切削刃刃带部163朝向主切削刃刃带部161而立起的方式形成。

这里，在抑制切削刃150的缺损方面及提高切削加工面的面等级(使面平滑)方面，优选在切削刃150上形成有在前刀面侧看为0.05～0.09mm的珩磨。此时，珩磨以主切削刃151、副切削刃153、修光刃152的顺序变小，由此，在灰铸铁的粗加工中，在切削灰铸铁的表面存在的变质层(所谓的黑皮)的主切削刃151上也不会产生缺损，且在加工切削加工面的修光刃152上能够提高切削加工面的面等级。对于各切削刃上的珩磨的优选范围，在前刀面侧看，主切削刃151为0.04～0.13mm，尤其为0.06～0.09mm，副切削刃153为0.03～0.12mm，尤其为0.05～0.07mm，修光刃152为0.02～0.09mm，尤其为0.03～0.05mm。

这里，作为构成上述镶刀的原材料，由在超硬合金基体的表面形成有总厚度9～25μm的被覆层的构成组成，与第一实施方式同样地，由自基体侧起具备TiCN层、Al₂O₃层及表面层的Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)的构成组成。关于各层的优选厚度，TiCN层的优选范围为5.0～12.0μm，Al₂O₃层的优选范围为3.0～12.0μm，表面层Ti(C_xN_yO_z)_a层的优选范围为0.01～0.2μm。由此，即使在切削刃产生热裂纹而容易崩裂的灰铸铁的高速铣削加工中，用本发明的镶刀也会减缓热裂纹的发生及发展，被覆层的耐崩裂性及耐磨损性良好，从而成为寿命长的切削工具。另外，由于表面层Ti(C_xN_yO_z)_a层在灰铸铁的切削加工中生成覆盖膜，所以被覆层表面的耐熔敷性也好，发挥优异的切削性能。另外，优选Al₂O₃层由α型结晶构成。

接着，参照图7及图8对将上述镶刀安装在刀夹上的实施方式详细地进行说明。如图7所示，本实施方式的切削工具190(旋转切削工具)在刀夹191的外周前端部形成有多个镶刀槽192，在各镶刀槽192内的各个外周位置安装有镶刀100。镶刀100以使上表面(前刀面)120朝向旋转方向的前侧且在最外周布置主切削刃151的方式配置，向安装螺钉抵接部180(螺纹孔)***安装螺钉194，使安装螺钉194与在刀夹191的安装面193上形成的内螺纹螺合，从而将镶刀100安装到刀夹191上。然后，通过使刀夹191旋转，利用镶刀100的切削刃150(151～155)进行切削。

另外，如图8(b)的侧视图所示，镶刀100具有6°左右的负的轴向前角γ而被安装在刀夹191上。另外，主切削刃151及副切削刃153随着离开修光刃152而向下方倾斜，相对于刀夹191的旋转中心轴S，具有正的轴向前角。另外，主切削刃151及副切削刃153可以不具有正的轴向前角而具有负的轴向前角。

(制造方法)

另外，对本实施方式的镶刀的制造方法的一实施方式进行说明。

首先，在通过烧成可形成上述的硬质合金的金属碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等无机物粉末中适当地添加金属粉末、碳粉末等进行混合，通过冲压成形、浇注成型、挤压成型、冷静水压冲压成型等公知的成型方法成形为规定的工具形状。之后，将得到的成形体在真空中或者非氧化性气氛中进行烧成，由此制作由上述的硬质合金构成的基体6。然后，根据需要而对上述基体的表面实施研磨加工或切削刃部的珩磨加工。

其次，通过化学气相蒸镀(CVD)法在得到的基体6的表面形成被覆层。

首先，在基体的正上方作为第一层形成TiN层。作为TiN层的成膜条件，使用混合气体组成是以0.5～10体积％的比例含有四氯化钛(TiCl₄)气体、以10～60体积％的比例含有氮(N₂)气、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体，以成膜温度为800～940℃(腔内)、压力为8～50kPa成膜。

接着，作为第二层形成TiCN层。在此，对TiCN层由平均结晶宽度小的微细柱状结晶层、平均结晶宽度比该层大的粗柱状结晶层MT-TiCN层、HT-TiCN层这3层构成时的成膜条件进行说明。

关于MT-TiCN层中的微细柱状结晶层的成膜条件，使用以0.5～10体积％的比例含有四氯化钛(TiCl₄)气体、以10～60体积％的比例含有氮(N₂)气、以0.1～0.4体积％的比例含有乙腈(CH₃CN)气体、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体，将成膜温度设定为780～900℃，将压力设定为5～25kPa。关于MT-TiCN层中的粗柱状结晶层的成膜条件，使用以0.5～4.0体积％的比例含有四氯化钛(TiCl₄)气体、以0～40体积％的比例含有氮(N₂)气、以0.4～2.0体积％的比例含有乙腈(CH₃CN)气体、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体，将成膜温度设定为780～900℃，将压力设定为5～25kPa。

关于HT-TiCN层的成膜条件，使用以0.1～3体积％的比例含有四氯化钛(TiCl₄)气体、以0.1～10体积％的比例含有甲烷(CH₄)气体、以0～15体积％的比例含有氮(N₂)气、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体，将成膜温度设定为950～1100℃，将压力设定为5～40kPa进行成膜。而且，将腔内设定为950～1100℃、5～40kPa，对含有1～5体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、4～10体积％的甲烷(CH₄)气体、10～30体积％的氮(N₂)气、4～8体积％的一氧化碳(CO)气体、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体进行调节并导入反应腔内10～60分钟而进行成膜后，接着对以体积％计含有0.5～4.0体积％的二氧化碳(CO₂)气体、剩余部分由氮(N₂)气构成的混合气体进行调节并将其导入反应腔内，将成膜温度设定为950～1100℃，在5～40kPa下，将含有0.5～10体积％的二氧化碳(CO₂)气体、剩余部分由氮(N₂)气构成的混合气体导入反应腔内10～60分钟，由此一边使HT-TiCN层氧化而变化成TiCNO层，一边形成中间层。另外，虽然不经过使含有该CO₂气体的混合气体流动的工序也能够形成中间层，但为了将构成α型Al2O3层的结晶制成微细的结晶，优选经过使含有CO₂气体的混合气体流动的工序。

接着，对以体积％计含有0.3～4.0体积％的二氧化碳(CO₂)气体、剩余部分由氮(N₂)气构成的混合气体进行调节并将其导入反应腔内，将成膜温度设定为1000～1100℃，以5～40kPa导入反应腔内5～30分钟，由此，使被覆层表面的表面粗糙度***糙。然后，接着形成α型Al₂O₃层。作为α型Al₂O₃层的成膜条件，优选将含有0.5～5.0体积％的三氯化铝(AlCl₃)气体、0.5～3.5体积％的氯化氢(HCl)气体、0.5～5.0体积％的二氧化碳(CO₂)气体、0～0.5体积％的硫化氢(H₂S)气体、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体导入腔内，将成膜温度设定为950～1100℃，将压力设定为5～10kPa而进行成膜。

进而，在α型Al₂O₃层的上层形成最表层。将以1～10体积％的比例含有四氯化钛(TiCl₄)气体、以4～10体积％的比例含有甲烷(CH₄)气体、以0～60体积％的比例含有氮(N₂)气、剩余部分由氢(H₂)气构成的混合气体导入反应腔内，将腔的温度设定为960～1100℃，将压力设定为10～85kPa，将成膜时间设定为1分钟～10分钟之间而进行成膜，调节好膜厚度后，接着对按体积％计含有0.5～4.0体积％的二氧化碳(CO₂)气体、剩余部分由氮(N₂)气构成的混合气体进行调节并将其导入反应腔内，将成膜温度设定为950～1100℃，以5～40kPa向反应腔内导入5～30分钟，由此一边使HT-TiCN层氧化而变化为TiCNO层，一边形成最表层。根据二氧化碳(CO₂)气体的浓度或氧化时间来调节氧相对于Ti的比率。

而且，对根据要求形成的被覆层的表面的至少切削刃部、优选切削刃部和前刀面进行研磨加工。通过该研磨加工，切削刃部及前刀面被加工平滑，抑制被切削材料的熔敷，进而成为耐缺损性优异的切削工具。

实施例1

对平均粒径1.5μm的碳化钨(WC)粉末以6质量％的比例添加平均粒径1.2μm的金属钴(Co)粉末并进行混合，通过冲压成型而成形为切削工具形状(CNMG120412)。对于得到的成形体，实施脱粘合剂处理，在0.5～100Pa的真空中，在1400℃下烧成1小时，制作超硬合金。进而，对制作的超硬合金，用毛刷加工对前刀面侧实施刃尖处理(R珩磨)。

接着，对上述超硬合金，通过CVD法，用表1中表示的成膜条件及表2中表示的层构成形成各种被覆层。然后，从前刀面侧对被覆层的表面进行30秒钟毛刷加工，制作试样No.I-1～I-8的表面被覆切削工具。

对于得到的工具，进行扫描型电子显微镜观察，评估构成各层的结晶的形状、平均粒径(或者平均结晶宽度)、厚度。结果在表2中表示。

表1

表2

1)被覆层

①～

：成膜条件、(层厚度(μm))、〔结晶形态、平均结晶宽度(μm)〕

2)关于Al₂O₃层，用括弧记载结晶类型

接着，使用该镶刀在以下的切削条件下进行切削试验。结果在表3中表示。

切削方法：端面加工

被切削材料：FC250

切削速度：450m/分钟

进刀量：0.35mm/rev

切深：3.0mm

切削状态：干式

评价方法：侧面磨损达到0.3mm以上的时间(表中记载为工具寿命)和此时的切削刃的状态

表3

从表1～3中所表示的结果可知，在最表层的厚度比被覆层的表面粗糙度厚的试样No.I-5及最表层为TiO₂层的试样No.I-6中，最表层很早地剥离，几乎看不到覆盖膜的生成效果。另外，在最表层为Al₂O₃层的试样No.I-7中，熔敷剧烈，工具寿命也短，与此相反，在本发明的范围内的试样No.I-1～I-4中，利用覆盖膜的生成效果，耐磨损性有提高的趋势。

实施例2

以平均粒径1.0μm的碳化钨(WC)粉末为主要成分，按比例添加8.5质量％的平均粒径1.2μm的金属钴(Co)粉末、0.8质量％的平均粒径1.1μm的碳化钽(TaC)粉末、0.1质量％的平均粒径1.0μm的碳化铌(NbC)粉末并进行混合，通过冲压成型而形成图3～6的形状的镶刀形状(型号：PNMU1205ANER-GM)后，实施脱粘合剂处理，在0.01Pa的真空中，在1450℃下烧成1小时，制作超硬合金。另外，通过喷砂加工、毛刷加工等对各试样的前刀面表面进行研磨加工。进而，对制作的超硬合金，用毛刷加工实施表4中表示的大小的刃尖处理(珩磨)。作为珩磨的测定方法，用投影仪在前刀面进行测定。

接着，对于上述超硬合金，通过CVD法，以表4中表示的成膜条件及表5中表示的层构成形成各种被覆层。而且，从前刀面侧对被覆层的表面进行30秒钟毛刷加工，制作试样No.II-1～8的表面被覆切削工具。

对于得到的工具，进行扫描型电子显微镜观察，评估构成各层的结晶的形状、平均粒径(或者平均结晶宽度)、厚度。结果在表5中表示。

表4

表5

1)被覆层①～

2)关于Al₂O₃层，用括弧记载结晶类型

而且，使用该切削工具并通过下述的条件进行间歇切削试验，评价耐缺损性。结果在表6中表示。

评价方法：表面铣削加工

被切削材料：FC250(4孔)

切削速度：300m/min

切深：1.5mm

进刀量：0.3mm/tooth

切削状态：干式

表6

从表4～6所表示的结果可以看出，在最表层由TiN层构成的试样No.II-5中，最表层很早地发生崩裂，在最表层的厚度与被覆层的表面粗糙度相同的试样No.II-6中，产生热裂纹并产生缺损，在最表层为Al₂O₃层的试样No.II-7中，熔敷剧烈，工具寿命也短，在最表层的Ti(C_xN_yO_z)_a层的a小于1的试样No.II-8中，最表层很早地发生表面剥落，几乎看不到覆盖膜的生成效果。

相对于此，在本发明的范围内的试样No.II-1～4中，被覆层的耐磨损性高，且利用覆盖膜的生成效果，耐磨损性有进一步地提高的趋势。

符号说明

1、100镶刀

2前刀面

2a前刀面顶面部

3后刀面

3a后刀面中央部

4切削刃

6基体

7TiN层

8、9MT-TiCN层

10HT-TiCN层

11中间层

12Al₂O₃层

14最表层

100镶刀

120作为前刀面起作用的上表面

130作为安装座面起作用的下表面

140作为后刀面起作用的侧面

150切削刃

151主切削刃

152修光刃

153副切削刃

154第一拐角切削刃

155第二拐角切削刃

α主切削刃151的外周切削刃角

β副切削刃153的外周切削刃角

160刃带部

161主切削刃刃带部

162修光刃刃带部

163副切削刃刃带部

164第一拐角切削刃刃带部

165第二拐角切削刃刃带部

L1通过副切削刃153并与镶刀100的中心轴垂直的线

L2通过主切削刃151并与镶刀100的中心轴垂直的线

θ1副切削刃刃带部163的倾斜角

θ2主切削刃刃带部161的倾斜角

170断屑槽

180安装螺钉抵接部

190切削工具(旋转切削工具)

191刀夹

192镶刀槽

193安装面

194安装螺钉

Claims

1.一种切削工具，在基体的表面形成有多层的被覆层，该被覆层的最表层由Ti(C_xN_yO_z)_a(x+y+z＝1，0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，0.2≤z≤0.8，1.0≤a≤1.7)层构成，并且，后刀面中央部的所述最表层的厚度小于该最表层的表面粗糙度(Ra)。

2.如权利要求1所述的切削工具，其中，

所述后刀面中央部的所述最表层的厚度为0.01～0.1μm，表面粗糙度(Ra)为0.1～0.5μm。

3.如权利要求2所述的切削工具，其中，

所述后刀面中央部的所述最表层的表面粗糙度(Ra)大于前刀面的所述最表层的表面粗糙度(Ra)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的切削工具，其中，

切削刃前端的所述最表层的厚度比所述后刀面中央部的所述最表层的厚度薄，或者在所述切削刃前端不存在所述最表层。

5.如权利要求1至4中任一项所述的切削工具，其中，

6.如权利要求5所述的切削工具，其中，

在前刀面侧看，在所述切削刃上形成有0.05～0.09mm的珩磨。

7.如权利要求6所述的切削工具，其中，

所述珩磨按主切削刃、副切削刃、修光刃的顺序变小。

8.如权利要求5至7中任一种所述的切削工具，其中，

所述主切削刃刃带部以随着朝向所述上表面的中央部而接近下表面的方式倾斜，并且，所述副切削刃刃带部的倾斜角度大于与所述主切削刃对应的主切削刃刃带部的角度。

9.如权利要求8所述的切削工具，其中，

所述主切削刃刃带部的倾斜角和所述副切削刃刃带部的倾斜角的角度差为3～10°。

10.如权利要求5至9中任一项所述的切削工具，其中，

所述修光刃比所述主切削刃突出地形成，所述副切削刃以从所述修光刃朝向所述主切削刃而接近所述下表面的方式倾斜。

11.如权利要求5至10中任一项所述的切削工具，其中，

在所述主切削刃和所述副切削刃之间具有曲线状的第一拐角切削刃，在所述副切削刃和所述修光刃之间具有曲线状的第二拐角切削刃。

12.如权利要求11所述的切削工具，其中，

在俯视时，所述第一拐角切削刃的曲率半径大于所述第二拐角切削刃的曲率半径。