專利名稱：耐磨性和切屑排出性優(yōu)異的表面包覆鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鉆頭主體的前端部外周形成排屑槽，并且在該排屑槽的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的內(nèi)周面的前端設(shè)置刀刃，主要用于對由金屬材組成的加工物進行鉆孔加工的鉆頭。
背景技術(shù)：
作為這種鉆頭已知有如下所謂的2片刃整體式鉆頭以軸線為中心繞該軸線向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的大致圓柱狀鉆頭主體的前端側(cè)成為刀刃部，在該刀刃部的外周上，一對排屑槽以關(guān)于軸線相互對稱的方式形成為隨著從該刀刃部的前端面，即鉆頭主體的前端后刀面朝向后端側(cè)繞軸線向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的后方側(cè)彎曲的螺旋狀，并在這些排屑槽的內(nèi)周面中朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的部分的前端側(cè)與所述前端后刀面的交叉棱線部形成有刀刃。因此， 在這種整體式鉆頭中，所述排屑槽內(nèi)周面的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的部分的前端側(cè)成為該刀刃的前刀面，通過刀刃生成的切屑從該前刀面滑動接觸排屑槽的內(nèi)周面的同時，通過該排屑槽的彎曲送出至后端側(cè)并被排出。而且，在這種鉆頭中為了提高鉆頭主體的耐磨性進一步采用各種方法。例如，專利文獻1中公開有以提供在超過洛氏硬度50(C標度)的高硬度鋼的切削加工中改善皮膜的附著性及耐磨性的立銑刀及鉆頭為目的，在包覆Ti和Al的復合氮化物、碳氮化物及碳化物的立銑刀及鉆頭中，通過將包覆層的X射線衍射時的(111)面的衍射強度設(shè)為I (111)，將(200)面的衍射強度設(shè)為I (200)時，1(200)/1(111)的值成為2. 0以下來構(gòu)成的立銑刀及鉆頭。并且，專利文獻2中公開有以提供在刀刃部較長的鉆頭中也由于防止產(chǎn)生切屑堵塞而不會產(chǎn)生折損等的鉆頭為目的，在鉆頭主體的前端部外周形成排屑槽，在形成于該排屑槽的內(nèi)周面的前刀面與鉆頭主體的前端后刀面的交叉棱線部形成刀刃，并且鉆頭主體的前端部的表面上包覆硬質(zhì)被膜的鉆頭，該鉆頭中將該硬質(zhì)被膜從刀刃的外周端朝向后端側(cè)并相對于刀刃外徑D包覆至3D以內(nèi)的長度M的范圍。并且，專利文獻3中公開有以提供在刀刃部較長的鉆頭中也由于防止產(chǎn)生切屑堵塞不會產(chǎn)生折損等的鉆頭為目的，在鉆頭主體的前端部外周形成排屑槽，在形成于該排屑槽的內(nèi)周面的前刀面與鉆頭主體的前端后刀面的交叉棱線部形成刀刃，并且鉆頭主體的前端部的表面上包覆硬質(zhì)被膜，另外在排屑槽的內(nèi)周面包覆該硬質(zhì)被膜之后施加拋光加工的鉆頭。并且，專利文獻4中公開有以提供附著性或皮膜特性良好，發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性， 并且切屑排出性也良好而不引起切屑堵塞，另外工業(yè)上能夠有效地制造的各種硬質(zhì)膜包覆麻花鉆以及用于制造這種麻花鉆的有用的方法為目的，當制造在刀刃部中的至少鉆頭邊緣部包覆硬質(zhì)膜的硬質(zhì)膜包覆麻花鉆時，通過電弧放電式離子鍍法在包括高速工具鋼的圓棒形狀的母材表面的鉆頭切削作用相當部包覆包括含2種以上金屬元素的碳化物、氮化物或碳氮化物的硬質(zhì)膜之后，至少對鉆頭槽相當部進行切削加工或磨削加工來形成露出鉆頭母材毛砂面的鉆頭槽的鉆頭。專利文獻1 日本專利公開平9491353號公報專利文獻2 日本專利公開2003-275909號公報專利文獻3 日本專利公開2003-275910號公報專利文獻4 日本專利公開平8-174341號公報近年來鉆頭加工裝置的FA化驚人，并且對鉆頭加工的節(jié)省勞力化、節(jié)能化、低成本化以及效率化的要求也強烈，伴隨此逐漸要求比高進給、高切深量等更高效的深孔用鉆頭加工，但是現(xiàn)狀為如下在所述以往表面包覆鉆頭中，在通常條件下對各種鋼或鑄鐵進行鉆頭加工時不會產(chǎn)生特別的問題，但是在需要耐磨性的同時切屑易堵塞鉆頭的排屑槽的高進給或干式深孔用鉆頭加工中使用時，因排屑槽中易堵塞切屑而在比較短時間內(nèi)達到使用壽命ο因此，本發(fā)明人從如上述的觀點考慮，為了在高進給或干式深孔用鉆頭加工中使用時也顯示優(yōu)異的耐磨性和切屑排出性并謀求表面包覆鉆頭的長壽命化，在鉆頭基體上直接或通過中間層，在最表面構(gòu)成包括TihAlaNIa = 0 0. 5}這一組成的層作為取向控制層，并且著眼于該取向控制層的取向性進行深入研究的結(jié)果，得到了如下見解。(a)對于包括TihAlaNIa = 0 0. W這一組成的層，即取向控制層的形成，如下 例如在

圖1的概要說明圖示出的利用作為物理蒸鍍裝置的1種的壓力梯度型Ar離子槍的離子鍍裝置上將鉆頭基體的前端安裝成比水平更靠上側(cè)即鉆頭前端遠離爐床，例如在工具基體溫度360 450°C、蒸發(fā)源1:金屬Ti、對蒸發(fā)源1的離子槍放電功率10 12kW、蒸發(fā)源2:金屬Al、對蒸發(fā)源2的離子槍放電功率-J 9kW、反應氣體流量氮(N2)氣體50 lOOsccm、放電氣體氬(Ar)氣體45 60sccm、外加于鉆頭基體的直流偏壓+3 +8V、輔助槍的放電功率2kW這樣的特定條件下，并且將成膜速度調(diào)整為沿著爐床的距離逐漸減少，并且從工具基體的側(cè)方進行基于輔助離子槍的等離子體照射的同時進行反應性蒸鍍而形成時，發(fā)現(xiàn)具備這樣形成的硬質(zhì)包覆層的表面包覆鉆頭與以往的表面包覆鉆頭相比，在高速或干式深孔加工中顯示優(yōu)異的耐磨性及切屑排出性。(b)通過微小區(qū)域X射線衍射法測定所述硬質(zhì)包覆層，結(jié)果確認從(hkl)峰值強度利用(111)、(200)及(220)這3個峰值計算的取向系數(shù)為TChkl(X)時，TC111 (χ)的值相對于前端至鉆頭直徑D的χ倍的距離在3 > TC111 (χ) > 0. 5的范圍內(nèi)逐漸減少，并且TC2tltl 在TC111最低處為TC111的1.5倍以上。但是，在此敘述的TChkl(X)為由計算式1計算的數(shù)值，其中，Ihkl(X)為前端至鉆頭直徑D的χ倍的距離處的(hkl)峰的衍射強度，Itlhkl(X)為 ICDD38-1420中記載的(hkl)峰的衍射強度比，I0111為75，I0200為100，I0220為50。[計算式1]
權(quán)利要求
1.一種表面包覆鉆頭，其特征在于，在包括硬質(zhì)合金燒結(jié)體或立方晶氮化硼燒結(jié)體或金屬陶瓷或高速鋼的鉆頭基體上直接或通過中間層，在最表面存在包括TihAlaN這一組成的層作為取向控制層，其中，a = 0 0.5，并且，在所述鉆頭的排屑槽中沿著鉆頭基體的長度從前端至鉆頭直徑D的5倍長度為止的區(qū)域中，將由在前端至所述鉆頭直徑D的χ倍為止的距離中的位置根據(jù)微小區(qū)域X射線衍射法測定的(hkl)峰值強度利用(111)、(200)及(220)這3個峰值計算的取向系數(shù)設(shè)為 TChkl (χ)時，TC111 (χ)的值相對于前端至所述鉆頭直徑D的X倍距離，在3 > TC111 (χ) > 0. 5 的范圍內(nèi)逐漸減少，并且TC2tltl(X)在TC111(X)最低處為TC111(X)的1.5倍以上，其中，在此敘述的TChkl(X)為由計算式1計算的數(shù)值，其中，Ihkl(X)為前端至所述鉆頭直徑D的χ倍距離中的(hkl)峰值的衍射強度，Itlhkl(X)為I⑶D38-1420中記載的(hkl)峰值的衍射強度比，I0111為72，I0200為100，I0220為45，[計算式1]
2.如權(quán)利要求1所述的表面包覆鉆頭，其特征在于，將逐漸減少時的TC111 (χ)的最大值設(shè)為TCmax、最小值設(shè)為TCmin時，TCmax/TCmin >1.5。
3.如權(quán)利要求1或2所述的表面包覆鉆頭，其特征在于，TC200 (X)的值相對于前端至所述鉆頭直徑D的χ倍為止的距離逐漸增加。
4.如權(quán)利要求1所述的表面包覆鉆頭，其特征在于，(111)峰的半高寬FWHM111(X)的值相對于前端至所述鉆頭直徑D的χ倍為止的距離逐漸增加。
5.如權(quán)利要求1所述的表面包覆鉆頭，其滿足，所述取向控制層的層厚從最靠近鉆頭前端的位置到后方在0. 2 5. 0 μ m的范圍內(nèi)逐漸增加。
6.如權(quán)利要求1、2、4或5所述的表面包覆鉆頭，其特征在于，所述中間層具有Ti的氮化物或碳化物層、包括Ti和Al的復合氮化物層、包括Ti、Al 及Si的復合氮化物層及包括Cr和Al的復合氮化物層中的任一單層或由多層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，層厚為5μπι以下。
7.如權(quán)利要求3所述的表面包覆鉆頭，其特征在于，所述中間層具有Ti的氮化物或碳化物層、包括Ti和Al的復合氮化物層、包括Ti、Al 及Si的復合氮化物層及包括Cr和Al的復合氮化物層中的任一單層或由多層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，層厚為5μπι以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐磨性和切屑排出性優(yōu)異的表面包覆鉆頭，其在高進給或干式深孔用鉆頭加工條件下，硬質(zhì)包覆層也發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性和切屑排出性。本發(fā)明的表面包覆鉆頭，其特征在于，當在鉆頭基體上直接或通過中間層，在最表面存在包括Ti1-aAlaN{a＝0～0.5}這一組成的層作為取向控制層，并且在鉆頭的排屑槽中沿著鉆頭基體的長度方向從前端至鉆頭直徑5倍為止的區(qū)域中，將取向系數(shù)設(shè)為TChkl(x)時，TC111(x)的值相對于前端至鉆頭直徑D的x倍距離，在3＞TC111(x)＞0.5的范圍內(nèi)逐漸減少，并且TC200在TC111最低處為TC111的1.5倍以上。
文檔編號C23C14/06GK102528130SQ20111035691
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者田中耕一, 田中裕介 申請人:三菱綜合材料株式會社