專利名稱：切削刀具刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有鋒利切削刃的涂覆的切削刀具刀片，該刀片尤其適用于非鐵材料的機(jī)械加工以及在鋼和不銹鋼中的小件機(jī)械加工，所述非鐵材料如鈦、鋁、黃銅、青銅、耐熱的和超耐熱合金、塑料。
對于使用如鉆孔、研磨和車削對金屬進(jìn)行的機(jī)械加工，使用硬質(zhì)合金的切削刀具刀片，其具有交叉形成切削刃的前刀面和間隙面。切削刃應(yīng)該是鋒利的以提供低的切削力和低的能量消耗。然而，硬質(zhì)合金是脆性材料，因此鋒利的切削刃通常不是足夠堅固的。如果它破裂了，切削力增大并且所機(jī)械加工的材料的表面光潔度會是差的。為了加強(qiáng)切削刃，它可能被圓化成通常為10-50μm的半徑，或者提供倒角或刃帶。切削刃的精確設(shè)計取決于要機(jī)械加工的材料，并且兼顧了可接受的切削力和切削刃的強(qiáng)度。一些如鋁等的工件材料需要具有最小邊角修圓的非常鋒利的刀刃。過度圓化的刀刃可以在這種材料中導(dǎo)致刀刃磨損，并且會影響隨后的磨損發(fā)展。對于這種材料的機(jī)械加工，通常使用未涂覆的硬質(zhì)合金刀片。如果對刀片施加了涂層，特別是用CVD-或MTCVD-技術(shù)涂覆的刀刃將會變鈍。此外，涂覆的切削刃需要一定程度的圓化來確保涂層令人滿意的應(yīng)用。然而，想要的是能夠使涂覆的刀片也能用于機(jī)械加工需要鋒利切削刃的材料。
美國專利申請2006/0019120 A1公開了一種用于金屬機(jī)械加工的切削刀具刀片，其包括包含至少一個耐磨涂層的涂層和基材，所述刀片進(jìn)一步包括交叉形成切削刃的間隙面和前刀面。切削刃基本上沒有棱角半徑。通過磨削從至少靠近切削刃的間隙面除去涂層。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的刀片在某些應(yīng)用中具有不足的耐磨性。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種制備具有鋒利的切削刃和長的刀具使用壽命的涂覆的硬質(zhì)合金切削刀片的方法。
本發(fā)明提供了一種具有鋒利的切削刃的刀片，其具有包括一層或多層的第一涂層和最外面的PVD-層和基材，所述刀片進(jìn)一步包括交叉形成基本上沒有棱角半徑的切削刃的間隙面和前刀面。除去第一涂層，使得最外面的PVD-層是在至少靠近切削刃的間隙面上的唯一層。
在本發(fā)明的一個實施例中，在噴砂和磨削之前，第一涂層是氧化鋁層，優(yōu)選是α-氧化鋁層，其厚度為1-10μm，優(yōu)選3-6μm。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第一涂層進(jìn)一步包括在氧化鋁層和基材之間具有柱狀晶粒的Ti(C，N)內(nèi)層，其厚度為1-10μm，優(yōu)選4-7μm。
因此，該最外面的PVD-層是在至少靠近切削刃的間隙面上的唯一層。優(yōu)選它是間隙面上的唯一層。PVD-層優(yōu)選為1-6μm，優(yōu)選為2-3μm，并且優(yōu)選包括Ti(C，N)、TiN或(Ti，Al)N中的一種或多種。
本發(fā)明也涉及一種制備具有極鋒利切削刃的涂覆的切削刀具刀片的方法，其通過如下步驟-提供具有包括一層或多層的第一涂層的切削刀具刀片；-至少對所述刀片的前刀面進(jìn)行噴砂操作，以在0.25mm的測量長度上獲得表面粗糙度(Ra)小于0.3μm的光滑表面，-用細(xì)砂輪對刀片進(jìn)行圓周磨削操作，或者在切削刃周圍或在整個間隙面上，以獲得基本上沒有棱角半徑的切削刃，并從至少靠近切削刃的間隙面除去所述的第一涂層，-使用PVD-技術(shù)沉積1-6μm，優(yōu)選2-3μm的耐磨層。耐磨層優(yōu)選是Ti(C，N)、TiN或(Ti，Al)N。
在本發(fā)明的一個實施方式中第一涂層是氧化鋁層，優(yōu)選是α-氧化鋁層，其厚度為1-10μm，優(yōu)選3-6μm。
在本發(fā)明方法的另一個實施方式中，第一涂層進(jìn)一步包括在氧化鋁層和基材之間具有柱狀晶粒的Ti(C，N)內(nèi)層，其厚度為1-10μm，優(yōu)選4-7μm。
本發(fā)明的刀片能夠用在各種切削操作中。這類操作的例子是鉆孔、車削和研磨。
本發(fā)明結(jié)合下述的實施例進(jìn)行附加說明，這些實施例被認(rèn)為是用作說明本發(fā)明的。但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于這些實施例的具體細(xì)節(jié)。
實施例1對6％的Co和余量的WC組成的VCEX 110301 R-F型硬質(zhì)合金刀片涂覆0.5μm的等軸TiCN-層，然后通過使用MTCVD-技術(shù)(加工溫度850℃)涂覆具有柱狀晶粒的5μm厚TiCN層。在同一涂覆循環(huán)過程中的后續(xù)步驟，沉積具有1μm厚的TiCxNyOz(大約x＝0.6，y＝0.2和z＝0.2)等軸晶粒的涂層，隨后沉積4μm厚的α-Al2O3層。在涂覆之后，通過濕噴砂法使刀片平滑，以在0.25mm的測量長度上得到0.2μm的表面粗糙度。然后通過具有25μm粒度的金剛石砂輪對刀片進(jìn)行圓周磨削操作，通過除去在齒腹面上的涂層獲得鋒利的切削刃。
實施例2使用PVD-技術(shù)將實施例1的刀片的一半涂覆2-3μm的(Ti，Al)N層。
實施例3在下述條件下測試本發(fā)明實施例1、現(xiàn)有技術(shù)和實施例2的刀片
不銹鋼SS2346的縱向車削切削速度150m/min進(jìn)料0.1mm/rev切削深度1mm油冷卻劑作為進(jìn)一步的參考，使用Sandvik Coromant商品等級GC1020。
刀具使用壽命標(biāo)準(zhǔn)是齒腹磨損＞0.08mm或過度的凹痕磨損。
結(jié)果，三次測試的平均數(shù)切削時間，min 記錄本發(fā)明 288齒腹磨損＞0.08mm現(xiàn)有技術(shù)147齒腹磨損＞0.08mm參考183過度的凹痕磨損盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其優(yōu)選的實施例進(jìn)行了描述，但是對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，能夠理解的是可以做出沒有特別說明的附加、刪除、修改和替換，而不會偏離如在附加權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬機(jī)械加工的切削刀具刀片，其具有包括一層或多層的第一涂層和最外面的PVD-層以及基材，所述刀片進(jìn)一步包括交叉形成基本上沒有棱角半徑的切削刃的間隙面和前刀面，其特征在于除去第一涂層使得最外面的PVD-層是在至少靠近切削刃的間隙面上的唯一層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的切削刀具刀片，其特征在于最外面的PVD-層是在間隙面上的唯一層。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的切削刀具刀片，其特征在于第一涂層是α-氧化鋁層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的切削刀具刀片，其特征在于所述第一涂層包括在氧化鋁層和基材之間的具有柱狀晶粒的Ti(C，N)內(nèi)層，其厚度為2-10μm，優(yōu)選4-7μm。
5.一種制造用于金屬機(jī)械加工的切削刀具刀片的方法，該刀片包括第一涂層和最外面的PVD層和基材，所述刀片進(jìn)一步包括交叉形成切削刃的間隙面和前刀面，該方法包括如下步驟-提供具有包括一層或多層的第一涂層的切削刀具刀片；-至少對所述刀片的前刀面進(jìn)行噴砂操作，以在0.25mm的測量長度上獲得表面粗糙度(Ra)小于0.3μm的光滑表面，和-用細(xì)砂輪對刀片進(jìn)行圓周磨削操作，或者在切削刃周圍或在整個間隙面上，以獲得基本上沒有棱角半徑的切削刃，和從至少靠近切削刃的間隙面除去所述的第一涂層，其特征在于使用PVD-技術(shù)沉積最外面的耐磨層。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于金屬機(jī)械加工的切削刀具刀片，其包括第一涂層和最外面的PVD－層和基材，所述刀片進(jìn)一步包括交叉形成基本上沒有棱角半徑的切削刃的間隙面和前刀面。除去第一涂層，使得最外面的PVD－層是在至少靠近切削刃的間隙面上的唯一層。本發(fā)明也涉及制造所述刀片的方法。本發(fā)明的刀片具有增加的刀具使用壽命。
文檔編號B24C1/02GK1990231SQ20061017208
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者安德斯·強(qiáng)森 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司