JP2013522056A - コーティングされたpcbn切削インサート、かかるコーティングされたpcbn切削インサートを使用したコーティングされたpcbn切削工具、およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
切削工具がまず金属と接触すると、切れ刃の先の金属を圧縮する。工具が前進すると、切れ刃の先の金属は、内側にせん断される点に応力をかけられ、粒状の金属が分解し、せん断面と呼ばれる面に沿って可塑的に流れる・・・切削される金属のタイプが、鋼など延性である場合、チップは連続リボンになる・・・
バックグラウンド計算法 多項式
サンプル幾何学的形状 平板
線吸収係数 平均試料組成から計算
重み付けスキーム ロブ(lobs)に対抗
プロファイル関数 疑似フォークト(Pseudo−Voight)
プロファイルベース幅 8.0
最小二乗の型 ニュートン・ラフソン(Newton−Raphson)
偏光係数 1.0
全てのリートベルト相分析結果は、重量パーセント値で報告される。
式中、S1および1/2S2は、X線弾性係数である
dφψ Psi傾斜およびPhi回転の測定されたピークdスペーシング
d0 回折された反射の応力フリーピークdスペーシング
σ1およびσ2は主応力である
σφ=σ1cos2φ+σ2sin2φ
この方法におけるさまざまな傾斜および回転角度の関係が図5に示される。Al2O3コーティングの応力計算について、ヤング率(E)は401GPaが使用され、ポアソン比(ν)は0.22が使用され、X線弾性係数(S1およびS2)は−0.53×106mm2/Nおよび2.94×106mm2/Nがそれぞれ使用される。
これらの結果は、本発明の切削インサートの耐用年数(工具寿命)が、耐摩耗性において、先行技術の切削インサートの耐摩耗性と比較して4倍改善されたことを示す。
Claims (26)
- コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)であって、
すくい面(30、62)と少なくとも1つの逃げ面(32、64)、および前記すくい面(30、62)と前記逃げ面(32、64)の交差部に形成された切れ刃(34、66)を有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)と、
耐摩耗性コーティングスキーム(74、74A)であって、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)の前記すくい面(30、62)の少なくとも一部および前記逃げ面(32、64)の少なくとも一部に化学蒸着によって堆積された内側コーティング層領域(94、150)と、
前記内側コーティング層領域(94、150)に化学蒸着によって堆積された、少なくとも1層の露出アルミナコーティング層(84、84A、138)を含むアルミナ含有コーティング層領域(84、138)と、
を含む耐摩耗性コーティングスキーム(74、74A)と
を含み、
前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)が、Psi傾斜法およびアルミナの(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約−2GPa(圧縮応力)の範囲のブラスト後応力状態を呈する
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。 - 前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)が、前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)から本質的になる、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)が、複数のコーティングセットおよび前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)から本質的になり、各コーティングセットがアルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層を含む、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)がα−アルミナを含む、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)の前記ブラスト後応力状態がウェットブラストの結果であり、前記ウェットブラストがアルミナ粒子と水を含むスラリーを使用して達成される、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記スラリーが、スラリーの採取および体積置換によって測定された約5体積パーセント〜約35体積パーセントのアルミナ粒子と、約65体積パーセント〜約95体積パーセントの水を含む、請求項5に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)の前記ブラスト後応力状態が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約−50MPa(圧縮応力)〜約−800MPa(圧縮応力)の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約800MPa(引張り応力)の範囲の初期応力状態を有する、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)の前記ブラスト後応力状態が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約−100MPa(圧縮応力)〜約−400MPa(圧縮応力)の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約100MPa(引張り応力)〜約450MPa(引張り応力)の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)が、垂直走査干渉モードを使用した0.3mm×0.2mmに等しいサンプル領域においてWYKOによって測定された約0.2マイクロメートル〜約0.8マイクロメートルの表面粗さRaを呈する、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記ブラスト後応力状態が、前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)に化学蒸着によって最初に堆積された外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)をウェットブラストし、それによって、前記露出アルミナ含有コーティング層(84、84A、138)の応力状態を、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約800MPa(引張り応力)の範囲の初期応力状態から変化させることによって達成される、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)。
- 前記内側コーティング層領域(150)が、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(126)の上にアルミナのベース層(130)を含む、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(58)。
- 前記内側コーティング層領域(94)が、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70)の上に窒化チタンのベース層(78)を含む、請求項1に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28)。
- 工作物から材料を除去するためのコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20、50)であって、
支持体(22、52)と、前記支持体上の多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)とを備え、前記多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)が、
すくい面(30、62)と少なくとも1つの逃げ面(32、64)、および前記すくい面(30、62)と前記逃げ面(32、64)の交差部に形成された切れ刃(34、66)を有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)と、
耐摩耗性コーティングスキーム(74、74A)であって、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)の前記すくい面(30、62)の少なくとも一部および前記逃げ面(32、64)の少なくとも一部に化学蒸着によって堆積された内側コーティング層領域(94、150)と、
前記内側コーティング層領域(94、150)に化学蒸着によって堆積された、少なくとも1層の露出アルミナコーティング層(84、84A、138)を含むアルミナ含有コーティング層領域(84、138)と、
を含む耐摩耗性コーティングスキーム(74、74A)とを含み、
前記露出アルミナコーティング層(84、84A,138)が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約−2Gpa(圧縮応力)の範囲のブラスト後応力状態を呈する、
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20、50)。 - 前記支持体(22)がその中に切欠き部(24、26)を含み、前記多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28)が前記切欠き部(24、26)内にある、請求項13に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)の前記ブラスト後応力状態が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約−50MPa(圧縮応力)〜約−800MPa(圧縮応力)の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約800MPa(引張り応力)の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項13に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20、50)。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)の前記ブラスト後応力状態が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約−100MPa(圧縮応力)〜約−400MPa(圧縮応力)の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層(84、84A、138)が、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約100MPa(引張り応力)〜約450MPa(引張り応力)の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項13に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20、50)。
- 前記ブラスト後応力状態が、前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)に化学蒸着によって最初に堆積された外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)をウェットブラストし、それによって、前記露出アルミナ含有コーティング層(84、84A、138)の応力状態を、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約800MPa(引張り応力)の範囲の初期応力状態から変化させることによって達成される、請求項13に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具(20、50)。
- コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート(28、58)を作製する方法であって、
多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)を提供する工程であって、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)が、すくい面(30、62)と少なくとも1つの逃げ面(32、64)、および前記すくい面(30、62)と前記逃げ面(32、64)の交差部に形成された切れ刃(34、66)を有する工程と、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70、126)の前記すくい面(30、62)の少なくとも一部および前記逃げ面(32、64)の少なくとも一部に、化学蒸着によって、内側コーティング層領域(94、150)を堆積する工程と、
アルミナ含有コーティング層領域(84、138)を化学蒸着によって前記内側コーティング領域(94、150)に堆積する工程であって、前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)が少なくとも1つの最外アルミナコーティング層(84、138)を含む工程と、
外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)を化学蒸着によって前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)に堆積する工程と、
前記外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)をウェットブラストし、それによって、前記最外アルミナコーティング層(84、138)を露出して露出アルミナコーティング層(84、84A、138)を形成し、そして前記露出された最外アルミナコーティング層(84、84A、138)の応力状態を、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約800MPa(引張り応力)の範囲の初期引張り応力状態から、前記Psi傾斜法およびアルミナの前記(024)反射を使用したXRDによって測定された約50MPa(引張り応力)〜約−2GPa(圧縮応力)の範囲のブラスト後応力状態に変化させる工程と、
を含む方法。 - 前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)が最外アルミナコーティング層(84、138)から本質的になる、請求項18に記載の方法。
- 前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)が、複数のコーティングセットおよび前記最外アルミナコーティング層(84、138)から本質的になり、各コーティングセットがアルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層とを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記露出アルミナコーティング層(84、138)がα−アルミナを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ウェットブラストが、アルミナ粒子と水を含むスラリーを使用し、前記スラリーが、スラリーの採取および体積置換によって測定された約5体積パーセント〜約35体積パーセントのアルミナ粒子と、約65体積パーセント〜約95体積パーセントの水を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ウェットブラスト工程が、前記外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)のみを除去し、それによって、前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)の実質的に全てが残る、請求項18に記載の方法。
- 前記ウェットブラスト工程が、前記アルミナ含有コーティング層領域(84、138)の一部に沿って、外側チタン含有コーティング層領域(86、88、140、142)を除去する、請求項18に記載の方法。
- 前記内側コーティング層領域(150)を堆積する工程が、アルミナコーティング層(130)を前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(126)に堆積することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記内側コーティング層領域(86、88、140、142)を堆積する工程が、窒化チタン(78)コーティング層を前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材(70)に堆積することを含む、請求項18に記載の方法。
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