具有形成在其上的局部去除层的切割工具 |
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| 申请号 | CN201580008117.7 | 申请日 | 2015-04-17 | 公开(公告)号 | CN105980092A | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 韩国冶金株式会社; | 发明人 | 安承洙; 朴帝勋; 金耕逸; 金成贤; 李成九; 安鲜蓉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种切割工具，其类似于 钻头 或者球头 铣刀 在末端的中心 接触 作业材料的状态下进行旋转的同时执行切割，并且包括形成在切割工具的末端处的耐磨层，其中，通过从钻头或者球头铣刀的末端的中心到预定区域进行末端 抛光 ，耐磨层的一部分被选择性地去除，以便约束在超低速区域产生的微脆性磨损，因而显著提高切割工具(钻头或者球头铣刀)的切割使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种切割工具，所述切割工具形成为柱形以通过在所述切割工具的末端的中心接触作业材料的同时进行旋转来切割作业材料，其中， 用于所述切割工具的所述末端的基底材料为烧结合金， 耐磨层形成在所述末端上，以及 形成在距所述末端的中心0.0lR至0.SR的距离内的一部分耐磨层或者整个耐磨层被去除，R为柱形工具的半径。 |
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| 说明书全文 | 具有形成在其上的局部去除层的切割工具技术领域[0001]本发明涉及一种切割工具，通过末端抛光来局部去除层，尤其涉及一种切割工具，该切割工具类似钻头或者球头铣刀在末端的中心接触作业材料的状态下旋转的同时执行切割，并且包括形成在其末端处的耐磨层，其中，通过从钻头或者球头铣刀的末端的中心到预定区域进行末端抛光，耐磨层的一部分被选择性地去除，以便约束在超低速区域中生成的微脆性磨损，因而显著提高切割工具(诸如钻头或者球头铣刀)的切割使用寿命。 背景技术[0003]球头铣刀具有类似于钻头的形状并且具有球状末端，从而是主要用来切割弯曲表面的工具。 [0004]这种类似于钻头或者球头铣刀的工具具有锥形末端或者球状末端，其中心部在切割期间接触作业材料，在绕中心部旋转的同时执行切割。 [0005] 为了提高切割使用寿命，由硬质材料(诸如TiCN、TiAlN、TiAlCrN或者Al2O3)形成的单层或者多层耐磨层形成在钻头或者球头铣刀中准备执行切割的部分上。 [0006]当工具(诸如钻头或者球头铣刀)旋转时，由于末端和接触作业材料的切割刀片具有的速度与距中心点(是基准点)的半径R的值成比例增加，中心点以低速接触作业材料，距离中心点越远的部分，该部分接触作业材料的速度越高。 [0007]此外，钻头和球头铣刀的中心部以超低速接触作业材料，但是在这些超低速区域中，由于疲劳产生所谓的微脆性磨损，尤其，在高进料钻孔时由高进料速度形成的高压力的功能是加速底部切割边缘的中心部的微脆性磨损，这变成降低钻头或者球头铣刀的工具使用寿命的主要原因。 [0008]而且，用于额外装饰或者用于识别是否使用的覆盖层还形成在切割工具中的耐磨层上，耐磨层形成在切割工具上，当这样形成覆盖层时，所形成的覆盖层应该易于去除而不破坏耐磨层。韩国专利申请2006-0130196公开了一种技术特征，其中分离层额外地设置在耐磨层和覆盖层之间，使得覆盖层易于被拆卸。 [0009]但是，公开了一种技术特征，当在执行主要切割作业之前覆盖层被去除时去除对耐磨层的破坏，而没有提供通过剥离耐磨层本身来提高切割使用寿命的构思。 发明内容[0010] 技术问题 [0011]本发明的目的是提供一种切割工具，其能够防止由切割工具(诸如钻头或者球头铣刀)中生成的微脆性磨损所引起的切割工具的切割使用寿命的降低。 [0012]技术方案 [0013]根据本发明的方案，提供了一种切割工具，其形成为柱形以通过在所述切割工具的末端的中心接触作业材料的同时旋转来切割作业材料，其中，用于切割工具的末端的基底材料是烧结合金，耐磨层形成在末端上，形成在距末端的中心0.0lR至0.8R(R:柱形工具的半径)的距离内的耐磨层的一部分或者整个耐磨层被去除。 [0014]根据本发明的另一方案，提供了一种切割工具，其形成为柱形以通过在所述切割工具的末端的中心接触作业材料的同时旋转来切割作业材料，其中，末端包括一个或多个能够拆卸及能够转位(indexible)的插件，每个插件具有作为基底材料的烧结合金，耐磨层形成在每个插件的表面上，形成在插件的清洁表面上的耐磨层的一部分或者整个耐磨层被去除，插件紧固在距末端的旋转中心0.01R-0.8R(其中，R是柱形工具的半径)的距离内。 [0015]有益效果 [0016]根据本发明，形成在工具(诸如钻头或者球头铣刀)的末端上的耐磨层的一部分在距末端的中心0.01R-0.8R(其中，R是柱形工具的半径)的距离内选择性地被去除，使得防止由典型地在钻头或者球头铣刀产生中的微脆性磨损引起磨损以及磨损的传播，从而能够显著提高钻头或者球头铣刀的切割使用寿命。 [0017]而且，根据本发明，形成在可拆卸地紧固至工具(诸如钻头或者球头铣刀)的末端的插件的清洁表面上的耐磨层的一部分在距末端的中心0.01R-0.8R(其中，R是柱形工具的半径)的距离内被选择性地去除，因此，防止由在切割期间产生的微脆性磨损引起的磨损以及磨损的传播，从而能够显著提高插件的使用寿命。附图说明 [0018]图1是图示出在具有一个或多个固定可转位的插件的钻头中的“工具半径R”的视图，插件能够在柱形钻头主体的柄部分和末端上附接/拆卸。 [0019]图2是图示出末端的示意图，其中根据本发明的耐磨层可选地被去除。 [0020]图3是图示出一种状态(图中的阴影部分)的示意图，在该状态下形成在插件的清洁表面中的耐磨层已经被去除，插件以可转位的方式紧固至钻头。 [0021]图4是图示出根据本发明的例子I，在借助钻头执行钻孔之后，钻头的末端的中心和外围的照片，钻头具有局部去除的耐磨层。 [0022]图5是图示出根据本发明的例子2，在借助钻头执行钻孔之后，钻头的末端的中心和外围的照片，钻头具有局部去除的耐磨层。 [0023]图6是图示出将两个或多个可拆卸及可转位的插件固定至柄部分的末端以及柱形钻头主体的过程的立体图。 [0024]图7是图示出根据本发明的例子3及比较例子5，在借助钻头执行切割测试(130个孔)之后插件的状态的照片，钻头设置有插件。 [0025]图8是图示出根据本发明的例子3以及比较例子5，直到使用寿命结束的多个钻孔的照片，使用寿命结束的原因，以及在不同切割条件下借助设置有插件的钻头执行切割测试之后插件的状态。 [0026]图9是图示出根据比较例子I，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头中形成有耐磨层。 [0027]图10是图示出根据比较例子2，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头中形成有耐磨层。 [0028]图11是图示出根据比较例子3，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头中形成有耐磨层。 [0029]图12是图示出根据比较例子4，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头中形成有耐磨层。 具体实施方式[0030]下文，参考附图将详细描述本发明的实施例。但是，以下将描述的本发明的示范实施例修改为各种形式，本发明的范围不应该视为对以下详细描述的实施例的限制。提供了本发明的实施例，使得本公开对本领域的技术人员是更彻底的描述。 [0031]在本发明中，普通钻头或者普通立铣刀的“工具半径R”是柱形工具的圆柱部分的半径，指的是在圆形情况下的半径，以及指的是在多边形情况下是内接圆的半径。 [0032]特别地，如图1图示的，在钻头或者立铣刀设置有可转位的插件的情况下，“工具半径R”是柱形末端的半径，指的是在圆形情况下的半径，以及指的是在多边形情况下内接圆的半径。 [0033]作为解决(由于通过使用钻头或者球头铣刀在切割期间在中央部在超低速区域中产生的微脆性磨损，以及由于在高进料切割期间形成的高压引起的)工具使用寿命降低的研究，本发明的发明人发现，可以通过当末端抛光时约束微脆性磨损来提高切割使用寿命，其中，形成在包括钻头的末端中央部的超低速区域的底部切割边缘处的耐磨层的一部分在距末端的中心、在半径上为0.0lR至0.SR(在直径上为1.6R)的范围内被局部去除，该去除诸如图2图示通过研磨处理被执行。 [0034]而且，如图3所示的，发现的是，当形成在插件(其可拆卸地紧固至钻头的末端)中的属于超低速区域的清洁表面上的一部分耐磨层或者整个耐磨层在旋转切割期间被去除时，尤其，当形成在一个或多个插件(其在距旋转中心、在半径上0.0lR至0.SR的范围内紧固在钻头的柱形中央部)的清洁表面上的耐磨层被局部去除或者通过诸如抛光或者研磨处理被整个去除时，微脆性磨损被约束，从而能够提高插件的切割使用寿命。 [0035]当防水层形成在单层中时，其一部分能够被去除，或者当形成在多层中时，构成多层的每层的一部分或者整层能够被去除。此处，当在薄膜被最多地去除的位置处，去除的薄膜的厚度与耐磨层的总厚度的比大约为1-90%时，能够实现本发明的效果，但是厚度优选去除5%至30%。 [0036]而且，在清洁表面可拆卸地紧固至钻头的末端的情况下，当耐磨层的总厚度的大约1-100%被去除时，能够实现本发明的效果，但是薄膜的厚度优选去除5%至30%。 [0037] 耐磨层的去除区域应该在距末端的中心0.0lR至0.SR的范围内。这是因为当耐磨层的去除区域超过0.SR时，由于耐磨性降低，切割工具的使用寿命减小，并且当小于0.0lR的区域被去除时，难以充分约束微脆性磨损。去除耐磨层的期望范围为0.02R至0.6R，并且去除耐磨层的更期望范围为0.02R至0.5R。 [0038]切割工具可以是钻头或者球头铣刀，但是本发明的创造性构思包括在切割工具中绕着接触的中央部去除预定区域，切割工具执行的切割类似于钻头或者球头铣刀，并且磨损以及磨损的传播以类似机理产生。 [0039]耐磨层可以由单层薄膜或者多层薄膜形成，单层或者多层包括至少一个薄膜，该至少一个薄膜包含从周期表中的IVa、Va或者VIa族中选择的金属元素中的至少一种元素，Al或者Si，以及从N、C或者O中选择的非金属元素中的至少一种。例如，耐磨层可以包含TiCN、TiAlN、TiAlCrN 或者 Ah03。 [0040]下文，通过本发明的范例及其比较例子将更详细地描述本发明。 [0041][例子 I] [0042]包含10%Co的超硬合金用作基底材料，然后被切割为Korloy公司的TPD150B型号的钻头形状，并且通过使用TiAlCr靶材通过电弧离子镀方法沉积大约5μπι厚度的TiAlCrN薄膜，将耐磨层形成在钻头的表面上，电弧离子镀方法是物理气相沉积。 [0043]然后，通过使用微喷砂装置利用2bar的压力喷射一介质(一种包括金刚石粒子和聚合物粒子的复合磨削剂)达10秒，对TiAlCrN薄膜从中心部达到大约0.2R执行末端抛光，从而如图2图示的，耐磨层被局部去除。 [0044]然后，通过使用钻头执行钻出336个孔(如上所述对钻头执行了末端抛光)，切割速度100m/min，每个刀片进料0.25臟/齿，孔的深度为50臟，湿式切割条件，使用301440作为作业材料。 [0045]图4是图示出根据本发明的例子I，在借助钻头执行钻孔之后，钻头的末端的中心和外围的照片，钻头具有局部去除的耐磨层。 [0046]如图4所示，根据例子I，在末端或者钻头中几乎观察不到薄膜的任何裂缝或者破坏，并且在边缘部分周围，也几乎观察不到薄膜的非均匀破坏。 [0047][例子2] [0048] 对于Korloy公司的商用钻头(型号TPD130B以及涂层PC5300(TiAlN系统，薄膜厚度大约为3μπι))，通过使用空气研磨设备利用2bar压力喷射一介质(一种包括金刚石粒子和聚合物粒子的复合磨削剂)达10秒，在中央部达到大约0.2R执行末端抛光，从而如图2A图示的耐磨层被局部去除。 [0049]通过使用钻头执行钻出570个孔(如上所述钻头执行了末端抛光)，切割速度10m/min，每个刀片进料0.25mm/齿，孔的深度为50mm，湿式切割条件，使用SCM440作为作业材料。 [0050]图5是图示出根据本发明的例子2，在借助钻头执行钻孔之后，钻头的末端的中心和外围的照片，钻头具有局部去除的耐磨层。 [0051]如图5图示的，本发明的根据例子2，在钻头的末端中几乎观察不到薄膜的任何裂缝或者破坏，与比较例子4相比，显示出较稳定的磨损行为，在比较例子4中，还在围绕边缘部分中未从相同产品局部去除耐磨层。 [0052][例子3] [0053] 对于Korloy公司的型号为X0MT07T205-LD及TiAlCrN薄膜施加其上的一种涂层PC5335的产品，通过使用空气研磨设备利用2bar压力喷射1秒，图示于图3的插件的清洁表面(图中的阴影部分)被抛光，从而插件的侧表面上的耐磨层被局部去除。通过该处理，插件的清洁表面上的薄膜的厚度被去除大约3-10%。 [0054]如图6图示的，根据例子3，将如上所述制备的插件安装至直径20mm的钻头保持件，并且在切割条件下执行切割测试，切割条件为:150m/min速度、每次旋转进料0.1mm/转、贯穿深度为90_，以及湿式条件，使用SCM440作为作业材料。 [0055]正如图7的左侧图示的，能够从钻孔130个孔之后插件的状态理解的是，相比于在上述提到的切割条件下的比较例子5，根据本发明的例子3的插件具有清洁表面的改进的耐切割和耐磨性。 [0056]接下来，将根据例子3的插件安装至直径20_的钻头保持件，然后在切割条件下执行切割测试，切割条件为:速度为120m/min、每次旋转进料为0.08mm/转、贯穿深度为90mm、湿式条件，使用STS304作为作业材料。 [0057]如图8所图示的，当在根据比较例子5的插件的情况下在平均40个孔结束使用寿命时，在根据本发明例子3的插件的情况下在平均140个孔或更多时结束使用寿命，因此，能够理解的是，例子3中的使用寿命相比比较例子5显著提高了。 [0058][比较例子I] [0059] 包含10%Co的超硬合金用作基底材料，然后被切割为Korloy公司的TPD150B型号的钻头形状，通过使用TiAlCr靶材通过电弧离子镀方法沉积大约5μπι厚度的TiAlCrN薄膜，将耐磨层形成在钻头的表面上，电弧离子镀方法是物理气相沉积。 [0060]依靠耐磨层如上形成在其上的钻头，在与上述例子相同的条件下钻出336个孔。 [0061]图9是图示出根据比较例子I，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头上形成有耐磨层。 [0062]如图9所图示的，根据比较例子I，薄膜在钻头的末端以螺旋形状被剥离，在基底材料中在薄膜下方的层上还观察到基本变形，破坏的薄膜示出为大致传播至外围。 [0063]当将此结果与本发明例子的结果比较时，虽然除了仅不执行末端研磨之外比较例子I与本发明的例子I具有相同条件，但是，能够理解的是，切割性能存在显著差异。 [0064][比较例子2] [0065]包含10%Co的超硬合金用作基底材料，然后被切割为Korloy公司的TPD150B型号的钻头形状，并且通过使用TiAl靶材通过电弧离子镀方法沉积大约3μπι厚度的TiAlN薄膜，将耐磨层形成在钻头的表面上，电弧离子镀方法是物理气相沉积。 [0066]依靠耐磨层如上形成在其上的钻头，在与上述例子相同的条件下执行钻孔。 [0067]图10是图示出根据比较例子2，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头上形成有耐磨层。 [0068]如图10图示的，根据比较例子2，没有观察到薄膜在钻头的末端以螺旋形状被剥离，反而观察到的是，在外周边缘部分不规则地产生磨损。 [0069][比较例子3] [0070]包含10%Co的超硬合金用作基底材料，然后被切割为Korloy公司的TPD150B型号的钻头形状，并且通过化学气相沉积形成4μπι的MT-TiCN薄膜以及4μπι的Al2O3薄膜，将总厚度大约8μηι的耐磨层形成在钻头的表面上。 [0071]依靠耐磨层如上形成在其上的钻头，在与上述例子相同的条件下执行钻孔。 [0072]图11是图示出根据比较例子3，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头上形成有耐磨层。 [0074][比较例子4] [0075] 在与例子2相同的条件下，借助Korloy公司的商用钻头(型号TPD130B、涂层类型PC5300(TiAlN，薄膜的厚度为大约3μπι)进行钻孔。 [0076]图12是图示出根据比较例子4，在借助钻头执行钻孔之后钻头的末端的中心和外围的照片，钻头上形成有耐磨层。 [0077]如图12图示的，根据比较例子4，钻头的末端示出了由于磨损的发展产生的原始形状的破坏形状，并且在外周边缘部分也广泛观察到磨损。 [0078][比较例子5] [0079]在与例子3相同的条件下，执行切割测试以将比较例子5与例子3进行比较，通过使用Korloy公司的X0MT07T205-LD型号以及材料类型为PC5335的产品，正如图示于图7和图8中的，在比较例子5中，不执行与例子3中一样的相对于插件的清洁表面的抛光，能够理解的是，切割性能相比于例子3显著降低。 [0080]从以上结果中，能够理解的是，当根据本发明的实施例执行末端抛光时，在钻头或者球头铣刀的切割期间在中央部的超低速区域中产生的微脆性磨损能够减小，因而工具(诸如钻头或者球头铣刀)的使用寿命能够提高，在工具的末端的中心接触作业材料的同时工具切割作业材料。 [0081]而且，能够理解的是，当通过对可拆卸地紧固至末端的插件的清洁表面局部抛光来局部去除耐磨层时，能够降低在旋转切割期间在中央部的超低速区域中发生的微脆性磨损，因而插件工具的使用寿命能够显著提高，在工具的末端的中心接触作业材料的同时插件工具切割作业材料。 |
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