硬质覆膜包覆切削工具

申请号 CN201410599081.1 申请日 2014-10-30 公开(公告)号 CN104588705B 公开(公告)日 2017-04-12
申请人 佑能工具株式会社; 发明人 大崎英树; 铃木俊太郎; 新田圆空; 渡边英人;
摘要 本 发明 提供一种硬质覆膜包覆切削工具,其能够改善精加工中的切削性而获得良好的精加工面,且实用性优异。一种在工具主体(7)上包覆硬质覆膜(4)而成的硬质覆膜包覆切削工具,所述工具主体(7)在 后刀面 (1)与前刀面(2)之间的交叉棱线部形成有切削刃(3),在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃(3)垂直的截面中,在设靠后刀面(1)侧的硬质覆膜(4)的膜厚为h1,并设切削刃(3)附近的靠前刀面(2)侧的硬质覆膜(4)的膜厚为h2时,8μm≤h1≤30μm且0≤h2/h1≤0.5。
权利要求

1.一种硬质覆膜包覆切削工具,其是在工具主体上包覆硬质覆膜而成的,所述工具主体在后刀面与前刀面之间的交叉棱线部形成有切削刃,
所述硬质覆膜包覆切削工具的特征在于,
所述硬质覆膜包覆切削工具构成为,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃垂直的截面中,靠后刀面侧的硬质覆膜的膜厚h1和切削刃附近的靠前刀面侧的硬质覆膜的膜厚h2满足下述2个条件:
(1)8μm≤h1≤30μm
(2)0≤h2/h1≤0.5,
并且,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃垂直的方向上,使该切削刃的刃尖的圆近似为半径R的圆弧时,满足下述条件:
0.1h1≤R≤0.8h1。
2.根据权利要求1所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面侧的硬质覆膜的至少与切削刃相邻的区域内,并排设置有多个微细的凸条,所述凸条与切削刃以90°±
20°的范围内的角度交叉。
3.根据权利要求2所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述凸条的并排设置间隔在1μm以上且30μm以下。
4.根据权利要求2或3所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
并排设置有所述凸条的部分的算术平均粗糙度Ra在0.05μm以上且1μm以下。
5.根据权利要求2或3所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述凸条是在通过激光照射将切削刃附近的靠所述前刀面侧的硬质覆膜的表面部去除时形成的。
6.根据权利要求4所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述凸条是在通过激光照射将切削刃附近的靠所述前刀面侧的硬质覆膜的表面部去除时形成的。
7.根据权利要求1~3中的任意一项所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
8.根据权利要求4所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
9.根据权利要求5所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
10.根据权利要求6所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
11.一种硬质覆膜包覆切削工具,其是在工具主体上包覆硬质覆膜而成的,所述工具主体在后刀面与前刀面之间的交叉棱线部形成有切削刃,
所述硬质覆膜包覆切削工具的特征在于,
所述硬质覆膜包覆切削工具构成为,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃垂直的截面中,靠后刀面侧的硬质覆膜的膜厚h1和切削刃附近的靠前刀面侧的硬质覆膜的膜厚h2满足下述2个条件:
(1)8μm≤h1≤30μm
(2)0≤h2/h1≤0.5,
并且,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃垂直的方向上,使该切削刃的刃尖的圆角近似为半径R的圆弧时,满足下述条件:
0.1h1≤R≤15μm。
12.根据权利要求11所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面侧的硬质覆膜的至少与切削刃相邻的区域内,并排设置有多个微细的凸条,所述凸条与切削刃以90°±
20°的范围内的角度交叉。
13.根据权利要求12所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述凸条的并排设置间隔在1μm以上且30μm以下。
14.根据权利要求12或13所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,并排设置有所述凸条的部分的算术平均粗糙度Ra在0.05μm以上且1μm以下。
15.根据权利要求12或13所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,所述凸条是在通过激光照射将切削刃附近的靠所述前刀面侧的硬质覆膜的表面部去除时形成的。
16.根据权利要求14所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述凸条是在通过激光照射将切削刃附近的靠所述前刀面侧的硬质覆膜的表面部去除时形成的。
17.根据权利要求11~13中的任意一项所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
18.根据权利要求14所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
19.根据权利要求15所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。
20.根据权利要求16所述的硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,
所述硬质覆膜是金刚石覆膜。

说明书全文

硬质覆膜包覆切削工具

技术领域

[0001] 本发明涉及硬质覆膜包覆切削工具。

背景技术

[0002] 例如,如专利文献1中所公开,提出有多种在旋转切削工具上包覆着用于提高耐磨损性的金刚石覆膜等硬质覆膜而成的硬质覆膜包覆切削工具。在近年的市场中,对切削作为难切削材料的玻璃、陶瓷、超硬合金等硬脆材料的切削工具的要求正变得高涨,切削工具厂商正在进行可应对这些市场要求的切削工具的研究开发。特别是,正在进行这样的切削工具的研究开发:将代表高硬度且高强度材料的超硬合金作为工具母材,并包覆金刚石覆膜、氮化物系覆膜等硬质覆膜。
[0003] 专利文献1:日本特开2003-25117号公报
[0004] 可是,由于上述这样的硬脆材料是高硬度,因此存在这样的特征:不仅切削加工本身非常困难,而且由于较脆而容易产生缺口。而且,对于上述这样的硬质覆膜包覆切削工具的切削刃,存在这样的问题:与未包覆硬质覆膜的工具的切削刃相比较,刃尖对应于覆膜的膜厚而带有圆,因此,在切削加工时无法发挥良好的切削作用,特别是在将硬脆材料作为被切削件进行切削加工时,在被切削件的端部产生缺口(所谓的小崩刃。参照图1。)的担忧升高。
[0005] 另外,硬质覆膜容易发生剥离,如果在切削刃附近产生剥离且在此后还继续进行切削加工,则存在在剥离前后于被切削件的加工面产生阶梯差或加工质量发生变化等问题。

发明内容

[0006] 本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种硬质覆膜包覆切削工具,其中,通过适当地设定硬质覆膜包覆切削工具的前刀面的硬质覆膜的膜厚,由此能够使刃尖成为所希望的锋利度,并且能够抑制在加工过程中在切削刃附近发生覆膜的剥离,从而能够改善精加工中的切削性而获得良好的精加工面,且实用性优异。
[0007] 参照附图对本发明的主旨进行说明。
[0008] 涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其是在工具主体7上包覆硬质覆膜4而成的硬质覆膜包覆切削工具,所述工具主体7在后刀面1与前刀面2之间的交叉棱线部形成有切削刃3,所述硬质覆膜包覆切削工具的特征在于,所述硬质覆膜包覆切削工具构成为,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃3垂直的截面中,靠后刀面1侧的硬质覆膜4的膜厚h1和切削刃3附近的靠前刀面2侧的硬质覆膜4的膜厚h2满足下述2个条件:
[0009] (1)8μm≤h1≤30μm
[0010] (2)0≤h2/h1≤0.5。
[0011] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案1所述的硬质覆膜包覆切削工具中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃3垂直的方向上,使该切削刃3的刃尖的圆角近似为半径R的圆弧时,0.1h1≤R≤0.8h1。
[0012] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案1所述的硬质覆膜包覆切削工具中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃3垂直的方向上,使该切削刃3的刃尖的圆角近似为半径R的圆弧时,0.1h1≤R≤15μm。
[0013] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案1所述的硬质覆膜包覆切削工具中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面2侧的硬质覆膜4的至少与切削刃3相邻的区域内,并排设置有多个微细的凸条6,所述凸条6与切削刃3以90°±20°的范围内的角度交叉。
[0014] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案2所述的硬质覆膜包覆切削工具中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面2侧的硬质覆膜4的至少与切削刃3相邻的区域内,并排设置有多个微细的凸条6,所述凸条6与切削刃3以90°±20°的范围内的角度交叉。
[0015] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案3所述的硬质覆膜包覆切削工具中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面2侧的硬质覆膜4的至少与切削刃3相邻的区域内,并排设置有多个微细的凸条6,所述凸条6与切削刃3以90°±20°的范围内的角度交叉。
[0016] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案4所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述凸条6的并排设置间隔在1μm以上且30μm以下。
[0017] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案5所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述凸条6的并排设置间隔在1μm以上且30μm以下。
[0018] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案6所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述凸条6的并排设置间隔在1μm以上且30μm以下。
[0019] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案4~9中的任意一项所述的硬质覆膜包覆切削工具中,并排设置有所述凸条6的部分的算术平均粗糙度Ra在0.05μm以上且1μm以下。
[0020] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案4~9中的任意一项所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述凸条6是在通过激光照射将切削刃3附近的靠所述前刀面2侧的硬质覆膜4的表面部去除时形成的。
[0021] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案10所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述凸条6是在通过激光照射将切削刃3附近的靠所述前刀面2侧的硬质覆膜4的表面部去除时形成的。
[0022] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案1~9中的任意一项所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述硬质覆膜4是金刚石覆膜4。
[0023] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案10所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述硬质覆膜4是金刚石覆膜4。
[0024] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案11所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述硬质覆膜4是金刚石覆膜4。
[0025] 另外,涉及一种硬质覆膜包覆切削工具,其特征在于,在技术方案12所述的硬质覆膜包覆切削工具中,所述硬质覆膜4是金刚石覆膜4。
[0026] 由于本发明如上述这样构成,因此成为了这样的硬质覆膜包覆切削工具:能够改善精加工中的切削性而获得良好的精加工面,且实用性优异。

附图说明

[0027] 图1是根据现有例(比较例)切削出的被切削件的加工面的照片。
[0028] 图2是本实施例的概要说明立体图和重要部位放大图。
[0029] 图3是本实施例的概要说明侧视图。
[0030] 图4是本实施例的激光照射方法的概要说明图。
[0031] 图5是其他例子的概要说明侧视图。
[0032] 图6是本实施例的重要部位的概要说明图。
[0033] 图7中,(a)是比较例的正面照片,(b)是比较例的侧面照片。
[0034] 图8中,(a)是比较例的刃尖的圆角的半径R的测量数据,(b)是从刃尖侧(使后刀面与前刀面大致平行的方向)观察的覆膜照片,(c)是从前刀面侧观察的覆膜照片。
[0035] 图9中,(a)是实验例的正面照片,(b)是实验例的侧面照片。
[0036] 图10中,(a)是实验例的刃尖的圆角的半径R的测量数据,(b)是从刃尖侧(使后刀面与前刀面大致平行的方向)观察的覆膜照片,(c)是从前刀面侧观察的覆膜照片。
[0037] 图11是根据实验例切削出的被切削件的加工面的照片。
[0038] 图12是表示实验条件和实验结果的表。
[0039] 图13是表示实验条件和实验结果的表。
[0040] 图14是表示实验条件和实验结果的表。
[0041] 标号说明
[0042] 1:后刀面;
[0043] 2:前刀面;
[0044] 3:切削刃;
[0045] 4:硬质覆膜;
[0046] 6:凸条;
[0047] 7:工具主体。

具体实施方式

[0048] 基于附图示出本发明的作用,对本发明的优选的实施方式简单进行说明。
[0049] 通过将切削刃3附近的靠前刀面2侧的硬质覆膜4的膜厚设定为靠后刀面1侧的硬质覆膜4的一半以下的规定的膜厚,由此能够抑制因硬质覆膜4导致的刃尖变圆以得到所希望的锋利度,即,当在与切削刃3垂直的方向上使该切削刃3的刃尖的圆角近似为半径R的圆弧时,能够使该R足够小,从而能够抑制小崩刃。
[0050] 另外,膜厚越薄,硬质覆膜4越难以剥离,因此,相应地能够抑制靠前刀面2侧的硬质覆膜4的剥离,即,能够抑制切削刃3附近的硬质覆膜4在加工过程中剥离。因此,能够防止在加工面上形成阶梯差或加工质量在加工过程中发生变化。
[0051] 实施例
[0052] 基于附图对本发明的具体实施例进行说明。
[0053] 本实施例是在工具主体7上包覆硬质覆膜4而成的硬质覆膜包覆切削工具,在所述工具主体7上,在后刀面1与前刀面2的交叉棱线部上形成有切削刃3,如图3所示,在沿轴向距工具末端为工具直径(刃部的旋转直径)D的0.3倍(0.3D)以下的范围内的、与切削刃3垂直的截面中,在设靠后刀面1侧的硬质覆膜4的膜厚为h1,并设切削刃3附近的靠前刀面2侧的硬质覆膜4的膜厚为h2时,8μm≤h1≤30μm且0≤h2/h1≤0.5。
[0054] 本实施例是图2所示这样的切屑排出槽5与工具轴线平行的(不是绕工具轴线呈螺旋状形成)所谓的直刃的单刃球头铣刀,具体来说,工具主体7是超硬合金制,切屑排出槽5与工具轴线平行地设置于外周,在工具主体7的末端部的后刀面1与切屑排出槽5的前刀面
2的交叉棱线部设置有切削刃3。图中,标号8是钻柄部。
[0055] 另外,在工具主体7上包覆有金刚石覆膜4。另外,也可以采用金刚石覆膜以外的硬质覆膜。
[0056] 在通过CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法将该金刚石覆膜4一样地包覆于工具主体7后,通过激光照射将其表面部去除一部分,以使切削刃3附近的靠前刀面2侧的金刚石覆膜4成为规定的厚度。在本实施例中,将YVO4激光以规定的进给速度和输出如图4所图示地从前刀面2的上方(前刀面2的正面)一边沿着与金刚石覆膜4的表面平行的方向进给一边照射,由此将金刚石覆膜4的一部分除去。并且,也可以利用砂轮等磨削来除去。并且,对于其他的结构、例如图5所图示的直刃的双刃球头立铣刀,通过对各切削刃3的前刀面2同样地进行处理,也能够得到相同的效果。另外,并不限于直刃,作为切屑排出槽5绕工具轴线呈螺旋状形成的所谓的螺旋齿类型的结构,也相同。
[0057] 如上所述,对于金刚石覆膜4,将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4除去,以便在沿轴向距工具末端为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃3垂直的截面中,在设靠后刀面1侧的金刚石覆膜4的膜厚为h1,并设切削刃3附近的靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的膜厚为h2时,8μm≤h1≤30μm,且0≤h2/h1≤0.5,即、靠前刀面2侧的金刚石覆膜4变得比靠后刀面1侧的金刚石覆膜4薄。具体来说,在沿着切削刃3的方向上以规定的间隔反复进行所述激光照射,在规定的范围内将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4去除一部分(参照图6)。
[0058] 另外,关于上述靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的一部分去除处理,如果没有一定程度地存在去除了金刚石覆膜4的一部分的区域的话,则无法获得本发明的效果,因此,至少在从切削刃3末端位置至工具直径的1/10左右的里侧的范围内进行(以工具直径的1/10左右的宽度进行)。在本实施例中,去除了工具直径为1mm的1/10、即0.1mm的宽度。
[0059] 对于包覆有金刚石覆膜4的旋转切削工具,多使用从末端起沿轴向为工具直径的0.3倍的范围。因此,至少在该范围内使h1和h2满足上述设定。
[0060] 另外,在包覆有金刚石覆膜4的旋转切削工具的情况下,工具寿命取决于后刀面1的膜厚h1。因此,在与切削刃3垂直的截面上观察时,如果后刀面1的膜厚h1低于8μm,则覆膜磨损进行的较快,存在寿命变得非常短这样的趋势,难以继续进行加工。另外,如果超过30μm,则在与超硬合金母材的密合性不一定高这样的金刚石覆膜4的特性上,难以确保与工具主体7的密合性,剥离等的险升高,并且难以得到稳定的工具寿命。
[0061] 另外,前刀面2的膜厚h2在与后刀面1的膜厚h1的关系上成为决定刃尖的圆角大小的重要原因。另外,如果靠前刀面2侧的金刚石覆膜4较厚,则突然发生剥离的风险升高,因此,希望使0≤h2/h1≤0.5、即前刀面2的膜厚h2在后刀面1的膜厚h1的1/2以下。
[0062] 另外,以如下方式进行设定:在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、与切削刃3垂直的方向上,在使该切削刃3的刃尖的圆角近似为半径R的圆弧时(测量刃尖的R时),0.1h1≤R≤0.8h1(0.1≤R/h1≤0.8)。
[0063] 包覆有金刚石覆膜4的刃尖的R的大小与靠后刀面1侧的金刚石覆膜4的厚度和靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的厚度的关系较大。
[0064] 关于主要通过将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4去除而使其变薄所得到的刃尖的R,在刃尖的R的大小低于0.1h1(R/h1低于0.1)时,在切削时容易发生刃尖的崩刃。另外,由于刃尖的R较大就会担忧产生被切削件侧的小崩刃等,因此,在由于靠后刀面1侧的膜厚变厚而使得刃尖的R变大的情况下,希望刃尖的R的大小在0.8h1以下(R/h1为0.8以下),更加优选的是在15μm以下。并且,在将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4完全去除(h2/h1=0)的情况下,刃尖的R的大小变小而成为锋利的刃尖状态,因此可以提高切削性。另外,通过在前刀面2也残留金刚石覆膜4,由此靠后刀面1侧的金刚石覆膜4变得难以剥离,能够保持刃尖附近的金刚石覆膜4的强度,考虑到这一情况,因此,也可以在前刀面2也残留金刚石覆膜4。更加希望的是0≤h2/h1≤0.2。
[0065] 在图12中示出确认了下述情况下的效果的实验结果:利用上述的方法将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4去除,并改变后刀面1的膜厚h1与前刀面2的膜厚h2之比h2/h1。
[0066] 并且,本实施例中,在对刃尖的R的测量中,使用了三鹰光器株式会社制的非接触三维测量装置(NH-3SP),通过规定的夹具来设置被测量物(立铣刀),使其处于规定的位置和规定的姿势,在从后刀面1经过切削刃3的刃尖至前刀面2为止的范围内,沿着与所述切削刃3垂直的方向测量,利用激光检测轮廓,描绘与该轮廓近似的圆,并测量出刃尖的R。并且,也可以将被测量物局部破坏(去除)以形成与切削刃3垂直的截面,并在该截面上测量刃尖的R。
[0067] <加工条件>
[0068] 使用工具:包覆有金刚石覆膜的单刃球头立铣刀(直径1mm,刃长0.7mm,钻柄直径4mm,全长50mm)
[0069] 被切削件:超硬合金VM-40(CIS标准)
[0070] 冷却介质:送风
[0071] 工具突出量:15mm
[0072] 旋转速度:30,000min-1,进给速度:150mm/min,轴向的切削深度:0.05mm[0073] 半径方向的切削深度:0.25mm
[0074] 加工方法:加工出4.3mm×4.3mm×深度0.6mm的四方凹槽形状。
[0075] 在以上的加工条件下对图12的实验例的组合进行实验,对达到工具寿命的凹槽加工个数(寿命)、1个凹槽加工后的上表面的棱线的小崩刃的大小(长度)、以及前刀面2的覆膜剥离的产生状态进行了比较。
[0076] 在后刀面1的膜厚h1为5μm时,为这样的结果:由于使前刀面2的膜厚h2变薄,因此刃尖的R变小,对小崩刃的抑制有效,但是,由于后刀面1的膜厚h1较薄,工具寿命较短,可加工的凹槽数较少(实验例1~4)。
[0077] 与此相对,在后刀面1的膜厚h1为8μm的情况下,由于使前刀面2的膜厚h2变薄,因此刃尖的R变小,发现对小崩刃的抑制有效。由于后刀面1的膜厚h1变厚,因此达到工具寿命的凹槽加工个数增加(实验例5~9)。在覆膜除去后的前刀面2的膜厚h2为6μm的情况下,结果为:在加工时,前刀面2的覆膜剥离对加工面产生了较大的影响(实验例9)。
[0078] 而且,在后刀面1的膜厚h1为15μm的情况下,由于使前刀面2的膜厚h2变薄,因此刃尖的R变小,发现对小崩刃的抑制有效。由于后刀面1的膜厚h1变厚,因此达到工具寿命的凹槽加工个数增加。在覆膜除去后的前刀面2的膜厚h2为12μm的情况下,小崩刃的大小稍微变大,在加工过程中发生了前刀面2的覆膜剥离,对加工面产生了阶梯差等的影响(实验例10~13)。
[0079] 另外,在后刀面1的膜厚h1为19μm的情况下,在设前刀面2的膜厚h2为8μm时,刃尖的R成为12μm。在没有除去靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的情况下,前刀面2的膜厚h2为18μm,刃尖的R为20μm,加工评价的结果是,在将前刀面2的膜厚h2设为8μm的情况下,小崩刃的大小为10μm,在没有除去靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的情况下,小崩刃的大小为38μm。关于前刀面2的覆膜剥离对加工面的影响,在将前刀面2的膜厚h2设为8μm的情况下,与没有除去靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的情况相比,也存在改善的趋势(实验例14、15)。
[0080] 在后刀面1的膜厚h1为30μm的情况下,通过使前刀面2的膜厚h2变薄,由此刃尖的R变小,发现对小崩刃的抑制有效(实验例16~18)。由于后刀面1的膜厚h1较大,在没有将靠前刀面2侧的金刚石覆膜4除去的情况下刃尖的R较大,因此,使前刀面2的膜厚h2变薄时得到的刃尖的R的大小比后刀面1的膜厚h1较薄时大。因此,在将前刀面2的膜厚h2设定为后刀面1的膜厚h1的0.5倍时,刃尖的R也变大,小崩刃的大小和加工时前刀面2的覆膜剥离对加工面的影响也稍微变大(实验例18)。
[0081] 在后刀面1的膜厚h1为35μm的情况下,在将前刀面2的膜厚h2设为0时,刃尖的R能够形成为15μm,但是,由于后刀面1的膜厚h1较厚,因此,由于金刚石覆膜4的密合性问题而过早地发生膜的损伤,从而使得小崩刃变大,达到工具寿命的凹槽加工个数也是2个(实验例20)。
[0082] 在后刀面1的膜厚h1为40μm的情况下,在将前刀面2的膜厚h2设为0时,刃尖的R成为18μm,工具损伤从加工的初期就开始发生,小崩刃变大,并且,达到工具寿命的凹槽加工个数也是2个。另外,在将前刀面2的膜厚h2残留为10μm、20μm、24μm的情况下,由于刃尖的R变大而受到较大的切削阻、和金刚石覆膜4的密合性的问题,凹槽加工个数为0个(实验例21~24)。
[0083] 根据以上的结果,将技术方案1的后刀面1的膜厚h1设定为8μm≤h1≤30μm,并将后刀面1的膜厚h1与前刀面2的膜厚h2的关系设定为0≤h2/h1≤0.5。另外,关于刃尖的R,希望将其相对于后刀面1的膜厚h1设定在规定的比例以下,在技术方案2中,使0.1h1≤R≤0.8h1,进而在膜厚较厚的情况下,存在仅通过与后刀面1的膜厚h1的比例无法取得效果的情况,因此设定为0.1h1≤R≤15μm。
[0084] 另外,在本实施例中,在从工具末端起沿轴向为工具直径的0.3倍以下的范围内的、靠前刀面2侧的金刚石覆膜4的与切削刃3相邻的区域中,以规定的并排设置间隔α并排设置有多个微细的凸条6,所述多个凸条6与切削刃3以90°±20°的范围内的角度交叉。并且,该凸条6是使通过所述激光照射而产生的槽(照射痕)与相邻的槽局部重合而形成的(参照图2)。具体来说,如图3所示,在将与通过切削刃3的切线垂直的直线的角度设定为90°的情况下,设定成与所述切线以大约90°交叉。
[0085] 凸条6也可以通过激光照射以外的手段形成。在切削时切屑相对于切削刃3向直角方向流动,因此,在对切屑的流动进行控制的方面,优选的是,与切削刃3垂直地形成凸条6。另外,通过实验可知,根据凸条6所排列的间隔不同,切屑排出性也不同。
[0086] 图13示出了在图12中的实验例14的形状下改变凸条6所并排设置的角度条件时的实验结果。在将与通过切削刃3的切线垂直的直线的角度设定为90°的情况下,凸条6相对于所述切线的角度为90°±20°,切屑排出性良好,优选的是90°±10°的范围。在实验例14中,如图3所图示这样相对于所述切线以大约90°交叉。
[0087] 另外,在本实施例中,该凸条6的并排设置间隔(激光照射的间隔)α被设定在1μm以上且30μm以下(参照图2)。图14示出了在图12中的实验例14的形状下改变凸条6的并排设置间隔α时的实验结果。观察刃尖,刃尖的锋利度和切屑排出性在并排设置间隔α为0.8μm以上且40μm以下时良好。这可以认为是由于刃尖附近的微观组织效果而使得切屑分离变得良好从而能够实现稳定的切削。
[0088] 在实验例14中,凸条6的并排设置间隔α被设定为10μm。在并排设置间隔α低于1μm时,无法期待通过形成凸条6所实现的上述效果。另外,当并排设置间隔α超过30μm时,难以稳定地减小刃尖的R,从而无法期待刃尖的切削性改善。另外,获得了刃尖的状态在并排设置间隔α为30μm以下时良好这样的结果。
[0089] 另外,并排设置有该凸条6的部分的算术平均粗糙度Ra被设定为0.05μm以上且1μm以下。
[0090] 设置有所述凸条6的区域的算术平均粗糙度Ra为0.05μm以上是所希望的,因算术平均粗糙度Ra变大而使得精加工面粗糙度恶化,因此,1μm以下是所希望的。本实施例中,算术平均粗糙度Ra被设定为0.5μm左右。通过将凸条6的并排设置间隔α(激光照射的间隔)变窄,能够减小算术平均粗糙度Ra,另外,通过增大间隔α,算术平均粗糙度Ra变大。通过算术平均粗糙度Ra变小,使得刃尖变得锋利,另外,如果算术平均粗糙度Ra变得过大,则有失去刃尖的锋利度的趋势。
[0091] 并且,本发明并不限于本实施例这样的单刃球头立铣刀,同样也能够应用于2个以上的刃数的球头立铣刀、圆角立铣刀、方头立铣刀等。对于2个刃以上的刃数的立铣刀,只要对需要的所有刃尖进行应用即可。
[0092] 另外,覆膜不限于金刚石覆膜,也可以采用氮化物系覆膜等硬质覆膜。
[0093] 由于本实施例如上述这样构成,因此,通过将切削刃3附近的靠前刀面2侧的硬质覆膜4的膜厚设定为靠后刀面1侧的硬质覆膜4的一半以下(1/2以下)的规定的膜厚,由此能够抑制因硬质覆膜4产生的刃尖的圆角以得到所希望的锋利度,即,在与切削刃3垂直的方向上使该切削刃3的刃尖的圆弧近似为半径R的圆弧时,能够使该R足够小,从而能够抑制小崩刃。
[0094] 另外,膜厚越薄,硬质覆膜4越难以剥离,因此,相应地能够抑制靠前刀面2侧的硬质覆膜4的剥离,即,能够抑制切削刃3附近的硬质覆膜4在加工过程中剥离,因此,能够防止在加工面上形成阶梯差或加工质量在加工过程中发生变化。而且,通过在控制前刀面2的膜厚的阶段进行设置凸条6的处理,能够使刃尖成为均匀的状态,因此,切屑排出性也变得优异。
[0095] 因此,本实施例成为能够改善精加工中的切削性而获得良好的精加工面的、实用性优异的实施例。
[0096] 对用于证明本实施例的效果的实验例进行说明。
[0097] <加工条件>
[0098] 使用工具:包覆有金刚石覆膜的单刃球头立铣刀(直径1mm,刃长0.7mm,钻柄直径4mm,全长50mm)
[0099] 被切削件:超硬合金VM-40(CIS标准)
[0100] 冷却介质:送风
[0101] 工具突出量:15mm
[0102] 旋转速度:30,000min-1,进给速度:150mm/min,轴向的切削深度:0.02mm[0103] 半径方向的切削深度:0.1mm
[0104] 加工方法:在被切削件的上表面上切削加工(顺铣)出5mm×5mm×深度0.02mm(轴向的切削深度量)的大小的区域。
[0105] 工具的行进方向:使工具从被切削件的外侧向垂直于被切削件的上表面和正面之间的棱线的方向进入被切削件。
[0106] 评价:对所述棱线上的小崩刃的状态(有无)进行确认。
[0107] 在以上的加工条件下,分别通过没有对靠前刀面2侧的金刚石覆膜4实施上述激光照射处理的比较例、和实施了上述激光照射处理的实验例来加工被切削件,对加工后的被切削件的状态进行了比较。
[0108] 图7中,(a)是比较例的正面照片,(b)是比较例的侧面照片,图9中,(a)是实验例的正面照片,(b)是实验例的侧面照片。另外,图8中,(a)是比较例的刃尖的圆角的半径R的测量数据,(b)是从刃尖侧观察的覆膜照片,(c)是从前刀面侧观察的覆膜照片,图10中,(a)是实验例的刃尖的圆角的半径R的测量数据,(b)是从刃尖侧观察的覆膜照片,(c)是从前刀面侧观察的覆膜照片。
[0109] 比较例的刃尖的R在刃直角方向(与切削刃垂直的方向)上大约为20.8μm,实验例的刃尖的R大约为13.3μm。
[0110] 图1是比较例的被切削件加工后的照片,图11是实验例的被切削件加工后的照片,根据它们的比较能够确认到:在对靠前刀面2侧的金刚石覆膜4进行达到规定的膜厚的局部去除处理,当在刃尖的R变小的状态下进行切削时,没有从加工初期开始产生小崩刃,能够得到良好的加工面。
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