切削刀具制造技術

一種帶涂層切削刀具包括： 一基體；以及 在該基體表面上的一ＰＶＤ涂層，當用洛氏Ａ刻痕粘附力載荷試驗測量時；該ＰＶＤ涂層具有超過或等于８０ｋｇ的粘附力。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種切削刀具，其具有改善的切控制能力、表面精加工性能，和/或改進的涂覆粘著性。本專利技術進一步涉及一種有涂層的切削刀具，該刀具帶有一低鈷基體且壽命長。更具體地就切控制性能來說，本專利技術涉及一種切削刀具，一種制造該切削刀具的方法，其前刀面具有的、微觀外形特征提供了切屑的控制性能，不再需要斷屑器。更具體地，切削刀具的這一前刀面具有合適的表面粗糙度，以便提供切屑控制性能。關于改善表面精加工性能方面，本專利技術涉及這樣一種切削刀具，及制造該切刀具的方法，這種切削刀具具有切削加工工件的能力能加工一光滑的加工面。更具體地說，本專利技術涉及一種帶光滑側面的切削刀具，以便在工件的表面獲得一理想的光滑加工表面。此外，本專利技術涉及一種其上帶有一涂覆層的切削刀具，該涂覆層例如是單獨一層通過物理汽相淀積(PVD)而沉積的涂覆層或者多層涂覆層，其中至少一層是通過PVD沉積的，且該涂覆層具有改進的粘結性。一些切削加工操作，例如車螺紋、切槽、或切割，具有產生長切屑線或“鳥巢”的傾向。與短的C形/圖形6形狀的切屑或短圈相比，生產這種長切屑線是不理想的。一些材料難于不產生長切屑線而切削加工。換句話說，由于這些材料的自身性質，導致了對這些材料無論怎樣切削加工都有產生長切屑線的傾向。這些材料包括鈦合金，鋁合金和低碳鋼。早期的切削刀具為了折斷切屑，在其前刀面上帶有特殊的斷屑結構或幾何形狀。例如，美國專利No.4710 069描述了一種切削刀具，該切削刀具提供有帶有許多與切屑切斷面相配合的許多凹陷處的結構斷屑器。盡管這種結構斷屑器可以被制作為滿意的形狀，但帶有這種結構斷屑器的切削刀具的典型幾何形狀可能是復雜的。對于這種切削刀具的生產，需要設計復雜的壓實器來生產這一復雜的幾何形狀。而制造這種具有復雜幾何形狀的壓實器是昂貴的。使用這種帶有結構斷屑器的切削刀具特別需要有一張許多不同形式的切削刀具的清單，根據特定的應用場合來確定每種帶不同結構斷屑器的切削刀具。使用者清理出許多不同形式的切削刀具是很昂貴的。為了制造這些刀具而保留許多不同形式的制造這些結構斷屑器幾何形狀的壓實器也是很昂貴的。許多加工場合要求已加工的工件表面有一定的光潔度或平滑度。為達到這一目的，早期的切削刀具需要經過打磨或拋光而提供一相對光滑的前刀面和刀具側面。盡管這種工序安排生產出具有滿意的表面光滑度的工件，但卻沒有有效的切屑控制能力，除非切削刀具包含有一結構斷屑器。在這種具有光滑的前刀面和刀具側面的典型切削刀具中，缺乏有效的切屑控制會導致長切屑線的產生。過去，象TiAlN這樣的涂層已被應用于象硬質合金、金屬陶瓷這樣的切削刀具的基體上，例如，通過象陰極真空噴鍍、電離鍍膜和陰極電弧等物理氣相沉積(PVD)工藝方法。這些基體已提供了一相對光滑的表面，如已經過拋光處理，模壓處理、或噴丸處理。迄今為止，當涂層的厚度增加時，PVD涂層的附著力減小。為了保持在基體上合適的附著力，PVD涂層厚度必須小于約6微米。在TiAlN PVD涂層情況下，使用切削刀具時，涂層厚度不超過約5微米仍能保持其在基體上合適的附著力。由于與使用PVD噴涂TiC或立方氮化硼涂層有關的高殘余壓力，這種涂層在其實用的任何厚度下，即對于商業上實用的切削刀具足夠的且具有合適粘附強度的厚度還沒有得到應用。過去，人們已經使用結合利用化學氣相沉積(CVD)和PVD工藝施加的多層涂層結構。該多層涂層結構的一個例子包括一通過CVD施加的TiN基層，一通過CVD施加的TiCN中間層，和通過PVD工藝施加的TiN頂層，對于基體在其表面層有粘結劑富集層。這種復合層結構是Santhanam et al的題目為BINDER ENRICHED CVD AND PVDCOATED CUTTING TOOL并轉讓給本專利申請代理人的美國專利US5250 367的一個主題。在美國專利No.5250367中，基體含有一重量百分比含量為3-12的塊狀鈷，其中重量百分比含量為5-8和5.5-7是更優選的鈷含量范圍。具體實施例包括重量百分比是10.5、8.5和9.5的鈷含量。Santhanam et al的題目為METHOD OF MACHININGVSING COATED CUTTING TOOLS，轉讓給本專利申請代理人的美國專利NO.5325747披露了一種帶有一基體的切削刀具，該刀具基體上帶有一層或多層通過CVD施加的涂層和由PVD施加的TiN外涂層。在基體為WC-CO材料的情況下，鈷的重量百分比含量為3-12，更優選的重量百分比含量為5-7和5.7到6.3。具體實施例為Co的重量百分比含量為6.0、8.5、9.75、10、10.5和11.5。Santhanam et al題目為CVD AND PVD COATED CUTIING TOOLS，并轉讓給本專利申請代理人的美國專利No.5364209中披露了一種具有一至少帶有一內CVD施加層和外PVD施加層的基體的切削刀具。在該基體是WC-Co的情況下，粘合劑(鈷)的重量百分比范圍為5-15，更優選的重量百分比范圍為7-13和8-12。Yoshimura的題目為SURFACE-COATEDTOOL MEM BER OF TUNGSTEN CARBIDE BASED CEMENTEDCARBIDE的美國專利No.5066553中披露了基體的再燒結以達到由CVD施加的涂層的更好的粘附性?，F在已很清楚地看到早期的切削刀具具有的缺陷。這些缺陷與切削刀具的切屑控制性能有關，與切削刀具的表面精加工性能有關，且與涂層與切削刀具基體的粘附力有關。最好是提供一種改進的切削刀具，通過該切削刀具前刀面的微觀外形且利用或不利用一結構斷屑器，但最好不利用結構斷屑器來提供對切屑的控制。通過提供這樣一種切削刀具，人們可以通過降低生產壓實器的成本來降低生產成本，所述壓實器將粉末材料壓成切削刀具的形狀。這種切削刀具也可通過減少生產者必須列入清單的壓實器的數量來降低生產成本。由于使用者必須列入清單的切削刀具數量的減少，這種切削刀具也將降低與銷售和分配切削刀具有關的成本。最好是提供一種改進的切削刀具，該刀具通過其前刀面的微觀外形且不使用結構斷屑器以及在工件上提供一光滑的加工面來提供對切屑的控制。這樣一種切削刀具不僅具有切屑控制能力而且導致被加工工件光滑的表面。最好提供一種改進的切削刀具，其帶有一與基體有改善的粘附力的PVD涂層，而且其帶有一較厚的PVD涂層，其允許使用新的由PVD施加的粘合涂層，如，TiC，氧化鋁、立方氮化硼。最好提供一種改進的切削刀具，其具有一其上帶有一涂層的低鈷基體，且使用壽命長。按本專利技術的一種形式，本專利技術是一帶涂層的切削刀具，該切削刀具包括一基體，一在該基體表面的PVD涂層。該PVD涂層的粘附力通過洛氏A刻痕附著力載荷測試大于或等于80kg。下面是對構成本專利申請一部分的圖的簡單說明。附圖說明圖1是本專利技術帶涂層切削刀具的第一個實施例的透視圖；圖2是沿圖1中的斷面線2-2的切削刀具的橫截面圖；圖3是本專利技術帶涂層的切削刀具的第二個實施例的頂視圖；圖4是圖3所示的切削刀具的側視圖；圖5是沿圖3中的斷面線5-5截取的圖3切削刀具的橫截面圖；圖6是本專利技術不帶涂層的切削刀具的第三個實施例的透視圖；圖7是沿圖6中截面線7-本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：弗蘭克·B·巴塔利亞，文森特·J·查奇科斯凱，阿哈龍·尹斯派克托，愛德華·J·奧列西，約翰·J·普里齊，
申請(專利權)人：鈷碳化鎢硬質合金公司，
類型：發明
國別省市：