切削刀片和切削刀具的制作方法

1.本发明涉及切削刀片和切削刀具。


背景技术：

2.氮化硼烧结体具有高硬度。利用这一特性，可被用于粉碎构件或刀具的切削刀片等。在专利文献1中记载有一种含有立方晶氮化硼的氮化硼烧结体。另外，在专利文献1中记载有一种立方晶氮化硼复合多晶体，其含有纤维锌矿型氮化硼，并且具备立方晶氮化硼的(220)面的x射线衍射强度i
(220)
相对于立方晶氮化硼的(111)面的x射线衍射强度i
(111)
之比i
(220)
/i
(111)
低于0.1。换言之，就是在此立方晶氮化硼复合多晶体的取向面中，x射线强度i
(111)
是i
(220)
的10倍以上。即可以说，在取向面中，(111)面为强取向。该立方晶氮化硼复合多晶体，是作为原料使用取向后的pbn而得到的。另外还记载有，作为比较例而含六方晶氮化硼时，立方晶氮化硼在取向面中，即使(111)面为强取向，磨损量也大，作为切削刀具的性能差。
3.先行技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第5929655号


技术实现要素：

6.提供一种具有优异的耐磨损性的切削刀片和切削刀具。
7.本发明的切削刀片具备氮化硼烧结体，所述氮化硼烧结体具有第1面、第2面和位于所述第1面与所述第2面的棱部的至少一部分上的刃口。所述氮化硼烧结体含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。在与所述第1面垂直的所述氮化硼烧结体的截面所对应的透射型x射线衍射中，设在与所述第1面垂直的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的x射线强度为icbn(111)v，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的x射线强度为ihbn(002)v，设在与所述第1面平行的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的x射线强度为icbn(111)h，所述压缩型氮化硼的002衍射峰顶点的x射线强度为ihbn(002)h。由(ihbn(002)v ihbn(002)h)/(icbn(111)v icbn(111)h)表示的压缩型氮化硼含有值大于0.005。由icbn(111)v/(icbn(111)v icbn(111)h)表示的立方晶取向值大于0.5。由ihbn(002)v/(ihbnv(002) ihbn(002)h)表示的压缩型氮化硼取向值，大于所述立方晶取向值。本发明的切削刀具具备：具有从第1端伸延到第2端的长度，在所述第1端侧具有卡槽的刀柄；位于所述卡槽的上述所记的切削刀片。
附图说明
8.图1是表示本发明切削刀片的一例的立体图。
9.图2是表示本发明切削刀片的另一例的立体图。
10.图3是表示本发明切削刀具的一例的正视图。
具体实施方式
11.以下，使用附图，对于本发明的氮化硼烧结体、切削刀片和切削刀具详细说明。但是，以下所参照的各图，为了便于说明，只简化显示必要的主要部分。
12.＜切削刀片＞
13.图1中显示本发明的切削刀片1的一例。在图1的示例中，切削刀片1是多边形的氮化硼烧结体3。图2中显示本发明的切削刀片1的另一例。在图2的示例中，氮化硼烧结体3被接合于硬质合金所构成的基体5。基体5与氮化硼烧结体1一起构成多边形的切削刀片。若具有这样的结构，则能够减少相对高价的氮化硼烧结体3在切削刀片1中所占的比例。在图2的示例中，氮化硼烧结体3位于切削刀片1的角部之中的一角，但也可以在多个角部分别配置氮化硼烧结体3。
14.例如，含有ti和ag的接合材(未图示)也可以位于氮化硼烧结体3与基体5之间。氮化硼烧结体3和基体5，能够使用以往公知的接合法经由接合材而一体化。
15.本发明的切削刀片1，在氮化硼烧结体3中具有第1面7和第2面9。在图1、2所示的例子中，上表面为第1面7，侧面为第2面。在这些示例中，第1面7成为前刀面7，第2面9成为后刀面9。以后，将第1面7称为前刀面7。另外，将第2面9称为后刀面9。切削刀片1，在第1面7与第2面9的棱线11的至少一部分上具有刃口13。
16.本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。在与氮化硼烧结体3的第1面7垂直的截面所对应的透射型x射线衍射中，所得到的数据之中，设在与第1面7垂直的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的x射线强度为icbn(111)v，压缩型氮化硼氮化硼的002衍射的x射线强度为ihbn(002)v，设在与第1面7平行的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的x射线强度为icbn(111)h，压缩型氮化硼的002衍射的x射线强度为ihbn(002)h。
17.还有，上述各面的特别指定，关于立方晶氮化硼，以jcpds卡no.01－075－6381为基础。另外，关于压缩型氮化硼，以jcpds卡no.18－251为基础。关于六方晶氮化硼，以jcpds卡no.00―045―0893为基础。另外，关于后述的纤维锌矿型氮化硼，以jcpds卡no.00－049－1327为基础。
18.透射型x射线衍射，例如，可以使用株式会社rigaku制的弯曲ipx射线衍射装置rint rapid2进行。
19.将基于上述的各x射线强度而得到的(ihbn(002)v i(002)h)/(i(111)v i(111)h)称为压缩型氮化硼含有值。压缩型氮化硼含有值，是与氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的量相关的指标。该值越大，氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的量越多。压缩型氮化硼含有值，不是其含量本身。
20.本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼含有值大于0.002且小于0.01。即，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，以满足该条件的程度含有压缩型氮化硼。
21.另外，将基于上述的各x射线强度而得到的icbn(111)v/(icbn(111)v icbn(111)h)称为立方晶取向值。若立方晶取向值为0.5，则立方晶氮化硼的111面朝向随机方向，是无取向状态。立方晶取向值越大，氮化硼烧结体3中所含的立方晶氮化硼的111面与第1面7平行取向的程度越大。
22.本发明的切削刀片1中的氮化硼烧结体3，立方晶取向值大于0.5。换言之，就是垂
直方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的x射线强度，大于平行方向的立方晶氮化硼的111衍射峰顶点的x射线强度。即，可以说立方晶氮化硼的111面沿着第1面7的法线方向进行取向。
23.将基于上述的各x射线强度而得到的ihbn(002)v/(ihbnv(002) ihbn(002)h)称为压缩型氮化硼取向值。若压缩型氮化硼取向值为0.5，则压缩型氮化硼的002面朝向随机方向，是无取向状态。压缩型氮化硼取向值越大，氮化硼烧结体3中所含的压缩型氮化硼的002面与第1面7平行取向的程度越大。
24.本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值。即，压缩型氮化硼的002面，相比立方晶氮化硼的111面，与第1面7平行取向的程度大。
25.本发明的切削刀片1，通过具有上述结构，从而具有优异的耐磨损性。该效果被推测是由于，本发明的切削刀片1含有少量的压缩型氮化硼，此外，在第1面中压缩型氮化硼的002面取向较多，由此，熔敷于第1面的被切削物与压缩型氮化硼一起被剥离。
26.本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼含有值也可以为0.004以上且0.008以下。若具有这样的结构，则切削刀片1的硬度高。
27.另外，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，立方晶取向值也可以为0.55以上。若具有这样的结构，则前刀面7的硬度高。
28.另外，本发明的切削刀片1的氮化硼烧结体3，压缩型氮化硼取向值也可以为0.8以上。若具有这样的结构，则切削刀片1的寿命长。
29.另外，本发明的切削刀片1，氮化硼烧结体3也可以含有纤维锌矿型氮化硼。具有这样结构的氮化硼烧结体3硬度高。
30.另外，本发明的切削刀片1，立方晶氮化硼的平均粒径可以为200nm以下。若具有这样的结构，则切削刀片1的强度高。还有，立方晶氮化硼的平均粒径可以为100nm以下。
31.另外，本发明的切削刀片1，也可以在氮化硼烧结体3的表面具有硬质涂层(未图示)。
32.＜切削刀具＞
33.接着，使用附图对于本发明的切削刀具进行说明。
34.本发明的切削刀具101，如图3所示，例如，是从第一端(图3中的上端)朝向第二端(图3中的下端)延伸的棒状体。
35.切削刀具101，如图3所示，具备：刀柄105，所述刀柄105具有从第1端(前端)延伸到第2端的长度，并具有位于第1端侧的卡槽103；位于卡槽103的所述切削刀片1。因为切削刀具101具备切削刀片1，所以能够长期进行稳定的切削加工。
36.卡槽103是安装切削刀片1的部分，具有相对于刀柄105的下表面平行的支承面、和相对于支承面垂直或倾斜的限制侧面。另外，卡槽103在刀柄105的第1端侧开口。
37.切削刀片1位于卡槽103。这时，切削刀片1的下表面可以与卡槽103直接相接，另外，也可以在切削刀片1与卡槽103之间夹隔垫片(未图示)。
38.切削刀片1以使前刀面7和后刀面9相交的棱线上的作为刃口13使用的部分的至少一部分从刀柄105向外方突出的方式被安装在刀柄105上。在本实施方式中，切削刀片1由固定螺栓107安装在刀柄105上。即，在切削刀片1的贯通孔55中插入固定螺栓107，将该固定螺栓107的前端插入形成于卡槽103的螺丝孔(未图示)而使螺栓部之间拧紧，由此切削刀片1
被安装在刀柄105上。
39.作为刀柄105的材质，能够使用钢、铸铁等。这些构件之中也可以使用韧性高的钢。
40.在本实施方式中，例示的是用于所谓车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工等。还有，作为切削刀具，不限定用于车削加工。例如，用于滚削加工的切削刀具也可以使用上述实施方式的切削刀片1。
41.＜制造方法＞
42.以下，对于本发明的切削刀片的氮化硼烧结体的制造方法进行说明。首先，准备作为原料粉末的扁平形状的六方晶氮化硼粉末。使用平均粒径为0.7μm以上，市售原料之中氧杂质量低于0.5质量％的原料。所谓六方晶氮化硼粉末的平均粒径，意思是以电子显微镜测量的氮化硼粉末的长轴方向的长度的平均值。六方晶氮化硼粉末其平均粒径可以为0.2μm以上且30μm以下。六方晶氮化硼粉末，也可以是具有99％以上纯度的高纯度。另外，也可以含有制造立方晶的氮化硼粉末时所用的催化剂成分。另外，也可以使用纯度低于99％的原料粉末。
43.原料粉末的成形以单轴压制进行，通过控制成形时的压力，能够控制烧成后的立方晶取向值和压缩型氮化硼取向值。以单轴压制成形时，扁平的六方晶氮化硼粉末进行取向，六方晶氮化硼粉末的002面以垂直于压制的加压轴向的方式进行取向。在单轴压制时，若对同一成形体以反复施加压力的方式进行，则成形体的六方晶氮化硼粉末的取向性高。
44.接着，将由上述方法制作的成形体，以1800～2200度的温度、8～10gpa的压力进行烧成，由此能够得到本发明的氮化硼烧结体。氮化硼烧结体中所含的压缩型氮化硼的比例，能够由烧成时的温度和压力控制。
45.以上，对于本发明的氮化硼烧结体、切削刀片和切削刀具进行了说明，但不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明要旨的范围，也可以进行各种改良和变更。
46.【实施例】
47.对于平均粒径为0.3μm、6μm、16μm，氧杂质量为0.3质量％的扁平形状的六方晶氮化硼粉末以单轴压制进行成形，得到成形体。另外，对于相同的六方晶氮化硼粉末进行等压加压而制作成形体。以表1所示的条件烧成这些成形体。
48.接着，将所得到的烧结体沿着与烧结体的第1面垂直的方向切断，制作具有相对于第1面呈直角相交面的厚度约0.5mm的试验片。以此试验片的与第1面垂直的截面为基准，使用株式会社rigaku制的弯曲ipx射线衍射装置rint rapid2，求得压缩型氮化硼含有值、立方晶取向值、压缩型氮化硼取向值。所得各值显示在表1中。
49.【表1】
[0050][0051]
再截取所得到的烧结体的一部分，制作切削刀片。将此切削刀片的第1面作为前刀面进行切削试验。以下显示切削试验的条件。
[0052]
＜切削试验的条件＞
[0053]
被切削材：ti合金(ti－6al－4v)
[0054]
切削条件：vc＝100m/min、f＝0.1mm/rev、ap＝0.4mm、wet
[0055]
使用工具：cnga120408
[0056]
作为由等压成形的成形体得到的试料，即试料no.1～3、7、11、15，均没有本发明的切削刀片的氮化硼烧结体的结构。另外，即使使用单轴加压的成形体时，烧成温度为2100℃，烧成压力为11gpa的试料no.8～10，也不包含压缩型氮化硼。使用单轴加压的成形体，烧成温度为2300℃，烧成压力为7.7gpa的试料no.16中，含有压缩型氮化硼，但压缩型氮化硼取向值小于立方晶取向值。
[0057]
另一方面，由单轴压制成形的试料之中，试料no.4～6、12～14，其压缩型氮化硼含有值大于0.005，立方晶取向值大于0.5，压缩型取向值大于立方晶取向值，为长寿命。还有，试料no.4～6、12～14的立方晶氮化硼的平均粒径，均为200nm以下。特别是使用了平均粒径小的原料粉末的试料no.4和试料no.12的平均粒径，为100nm以下。
[0058]
立方晶取向值在0.55以上的试料no.5、6、12、13、14，寿命比立方晶取向值低于0.55的试料no.4长。压缩型氮化硼取向值为0.8以上的试料no.13、14，寿命比压缩型氮化硼取向值低于0.8的试料no.12长。
[0059]
不满足本发明切削刀片的构成要件的试料，相比作为本发明切削刀片的试料no.4～6、12～14，寿命更短。
[0060]
符号说明
[0061]1…
切削刀片
[0062]3…
氮化硼烧结体
[0063]5…
基体
[0064]7…
前刀面
[0065]9…
后刀面
[0066]
11
…
棱线
[0067]
13
…
刃口
[0068]
101
…
切削刀具
[0069]
103v卡槽
[0070]
105
…
刀柄。