切削工具制造技术

本发明专利技术提供一种使前刀面与后刀面的残余应力处于适当的范围，由耐缺损性高的氮化硅系烧结体构成的切削工具。切削工具(1)由以50体积％以上的比例含有氮化硅系相、以10～30体积％的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体构成，以前刀面(2)和后刀面(3)的交叉脊线部作为切刃(4)使用，氮化钛相受到的残余应力是拉伸应力，并且，前刀面(2)的氮化钛相受到的拉伸应力大于后刀面(3)的氮化钛相受到的拉伸应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切削工具
本专利技术涉及由氮化硅系烧结体构成的切削工具。
技术介绍
以氮化硅和塞隆(sialon：硅铝氧氮陶瓷)的任意一种作为主成分的氮化硅系烧结体因为轻量，且耐磨损性、强度和高温强度优异，所以可以在严酷的切削条件下使用。因此，适合利用于高速粗切削等。在由这样的氮化硅系烧结体构成的切削工具中，例如，在专利文献1中，公开有一种残余应力的绝对值为42～55MPa的氮化硅系烧结体，记载了通过使残余应力的绝对值在45MPa以下，能够达成室温和高温下的高强度化。另外，在专利文献2中公开了如下内容，对于氮化硅系烧结体的表面进行磨削加工后，通过在大气中进行加热处理，能够对烧结体的表面加大压缩残余应力，实现因磨削加工而降低的强度的恢复。此外，在专利文献3中公开有一种切削工具，对于前刀面的刀尖的残余应力而言，与前刀面平行且从该前刀面的中心最靠近测量点的朝向刀尖方向上的残余应力σ11，以压缩应力计为10～30MPa(σ11＝-10～-30MPa)，与前刀面平行且与所述σ11方向垂直的方向上的残余应力σ22，以压缩应力计为10MPa以下(σ22＝-10～0MPa)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-319166号公报专利文献2：日本特开平7-299708号公报专利文献3：日本特开2010-264574公报专利技术所要解决的课题但是，如上述专利文献1、2所述的氮化硅系烧结体这样，以控制烧结体的整体的残余应力的方法，还不能说已使作为切削工具使用时的工具性能最佳化。另外，如专利文献3这样，即便使前刀面的残余应力适当化，仍需要进一步的工具性能的最佳化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种使前刀面和后刀面的残余应力处于适当的范围，由耐缺损性高的氮化硅系烧结体构成的切削工具。用于解决课题的手段本专利技术的切削工具具有前刀面、后刀面、和作为所述前刀面与所述后刀面的交叉脊线部的切刃，由以50体积％以上的比例含有氮化硅系相、以10～30体积％的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体构成，所述氮化钛相的残余应力是拉伸应力，并且所述前刀面的所述氮化钛相的拉伸应力大于所述后刀面的所述氮化钛相的拉伸应力。专利技术效果根据本专利技术的切削工具，在以规定的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体中，氮化钛相的残余应力是拉伸应力，前刀面的氮化钛相的拉伸应力大于后刀面的氮化钛相的拉伸应力。由此，在前刀面，作为主结晶相的氮化硅系相承受高压缩应力，能够抑制容易在前刀面发生的崩刃造成的缺损。另外，在后刀面，氮化钛相的拉伸应力比前刀面小，在因科镍合金(inconel)等耐热合金的切削中可抑制后刀面的磨损的进行，由此，能够延长工具寿命。附图说明图1是关于本专利技术的切削工具的一例的示意立体图。具体实施方式本实施方式的切削工具1由以50体积％以上的比例含有氮化硅系相、以10～30体积％的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体构成。切削工具1如图1的示意立体图所示，以前刀面2和后刀面3的交叉脊线部作为切刃4使用。而且，根据本实施方式，氮化钛相的残余应力是拉伸应力，前刀面2的氮化钛相的拉伸应力大于后刀面3的氮化钛相的拉伸应力。由此，能够抑制容易在前刀面2发生的崩刃造成的缺损。即，在前刀面2，因为作为主结晶相的氮化硅系相承受高压缩应力，所以能够抑制容易在前刀面2发生的崩刃造成的缺损。另一方面，在后刀面3，在耐热合金的切削中可抑制后刀面磨损。若后刀面3的残余应力比前刀面2的残余应力小，则在因科镍合金等耐热合金的切削中，后刀面3的磨损的进行受到抑制的理由虽不明确，但考虑可能是由于以下原因，在因科镍合金等耐热合金的切削这样严酷的切削条件下，若后刀面3的残余应力变大，则前刀面2的残余应力也大，由此，切刃4承受的残余应力变得过大，在制作切削工具1时由于自身断裂导致切刃4发生微小卷刃。还有，在本专利技术的残余应力的测量中，测量位置是在前刀面2和后刀面3的距切刃4为1mm以上内侧(中央侧)的位置进行测量。残余应力的测量使用X射线衍射法。在本实施方式中，在X射线衍射法之中，也使用2D法(多轴应力测量法/全德拜环拟合法(FullDebyeringsFittingmethod))测量，但也可以使用一般的X射线衍射装置。另外，用于残余应力的测量的X射线衍射峰值，使用2θ的值出现在130°～140°之间的TiN(511)面的峰值。还有，在残余应力的计算时，使用氮化钛的泊松比＝0.19，杨氏模量＝438.596MPa进行算出。另外，作为X射线衍射测量的条件为，使用CuKα射线作为X射线的辐射源，以输出功率＝45kV、110mA的条件照射而进行残余应力的测量。残余应力是正时为拉伸应力，是负时为压缩应力。在此，在本实施方式中，前刀面2的氮化钛相受到的残余应力是拉伸应力，为200～400MPa，优选为250～350MPa，后刀面3的氮化钛相受到的残余应力是拉伸应力，为100～300MPa，优选在150～250MPa的范围内。由此，不会发生因过剩的拉伸应力造成的自身断裂，使烧结体的韧性提高，抑制前刀面2的崩刃的发生和切刃4的卷刃的发生，并且能够抑制后刀面3的磨损的进行。另外，在本实施方式中，氮化钛相的前刀面2与后刀面3的拉伸应力的差为20～150MPa，优选在50～100MPa的范围内。由此，能够防止前刀面2与后刀面3的拉伸应力差变得过大，切刃4由于自身断裂而卷刃，并且能够抑制后刀面3的磨损的进行。在此，在本实施方式中期望是，氮化硅系烧结体中，表面的氮化钛相的(111)面的峰相对于全部氮化钛峰的峰值强度比大于内部的所述氮化钛相的(111)面的峰相对于全部氮化钛峰的峰值强度比。优选为表面的氮化钛相的(111)面的峰相对于全部氮化钛峰的峰值强度比，相对于内部的所述氮化钛相的(111)面的峰相对于全部氮化钛峰的峰值强度比的比率在1.1～1.4的范围内。由此，烧结体的表面的硬度提高，表面的耐磨损性提高，并且在烧结体的内部，成为韧性和强度高的组织，能够成为抑制突发缺损而发挥稳定的切削性能的切削工具。还有，本专利技术中的所谓内部，定义为距烧结体的表面1000μm以上的深度区域。另外，在本专利技术中，在X射线衍射测量中，测量各相的峰值强度比时，使用CuKα射线作为X射线的辐射源，以输出功率45kV、110mA的条件照射X射线，在2θ＝10°～80°的范围进行测量。在本实施方式中，切削工具1的前刀面2的算术平均粗糙度(Ra)是0.2～0.6μm。由此，能够提高烧结体强度、耐磨损性、耐卷刃性。在此，烧结体的全体组成，由氮化硅系相50体积％以上、氮化钛相10～30体积％且优选为15～25体积％、作为余量的晶界相构成。晶界相含有如下：氮化硅系相分解的二氧化硅(SiO2)；作为原料而添加的氧化铝粉末和氮化铝粉末变化成的氧化铝(Al2O3)等铝化合物；和RE元素化合物粉末变化的RE元素氧化物等RE元素化合物。另外，虽然晶界相作为非晶质相存在，但其一部分也可以结晶化。还有，在本实施方式中，除氮化硅系相和氮化钛相以外，均视为晶界相。另外，本专利技术中的所谓RE元素，是指钇(Y)和稀土类金属。此外，对于本实施方式中的RE元素成分的含量而言，为了烧结体的致密化，相对于烧结体全体，以RE2O3换算为0.5～10质量％的方式进行添加。RE元素成分的含量优选的范围是1～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削工具，其中，具有前刀面、后刀面、和作为所述前刀面和所述后刀面的交叉脊线部的切刃，由以50体积％以上的比例含有氮化硅系相、以10～30体积％的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体构成，所述氮化钛相受到的残余应力是拉伸应力，且所述前刀面的所述氮化钛相受到的拉伸应力大于所述后刀面的所述氮化钛相受到的拉伸应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.13 JP 2013-025686;2013.02.26 JP 2013-036041.一种切削工具，其中，具有前刀面、后刀面、和作为所述前刀面和所述后刀面的交叉脊线部的切刃，由以50体积％以上的比例含有氮化硅系相、以10～30体积％的比例含有氮化钛相的氮化硅系烧结体构成，所述氮化钛相受到的残余应力是拉伸应力，且所述前刀面的所述氮化钛相受到的拉伸应力大于所述后刀面的所述氮化钛相受到的拉伸应力。2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，所述氮化硅系烧结体还含有Y2Si3O3N4相，在所述氮化硅系烧结体的X射线衍射测量中，表面的所述氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强度比小于内部的所述氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强度比，所述表面的所述Y2Si3O3N4相的峰相对于全部峰的峰值强度比大于所述内部的所述Y2Si3O3N4相的峰相对于全部峰的峰值强度比，且所述表面的所述Y2Si3O3N4相的(201)面的峰相对于全部Y2Si3O3N4峰的峰值强度比大于所述内部的所述Y2Si3O3N4相的(201)面的峰相对于所述全部Y2Si3O3N4峰的峰值强度比。3.根据权利要求2所述的切削工具，其中，所述表面的氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强度比，相对于所述内部的氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强度比的比率，在0.05～0.5的范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本晋辅，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP