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DE3874635T2 - Schneidwerkzeug. - Google Patents

Schneidwerkzeug.

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Publication number
DE3874635T2
DE3874635T2 DE8888306176T DE3874635T DE3874635T2 DE 3874635 T2 DE3874635 T2 DE 3874635T2 DE 8888306176 T DE8888306176 T DE 8888306176T DE 3874635 T DE3874635 T DE 3874635T DE 3874635 T2 DE3874635 T2 DE 3874635T2
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DE
Germany
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cutting
coating film
ridge line
cutting tool
insert
Prior art date
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DE8888306176T
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DE3874635D1 (de
Inventor
Masuo Chudo
Toshio Nomura
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of DE3874635T2 publication Critical patent/DE3874635T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T407/27Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Hartmetall-Werkzeuge, die für die Verwendung beim Schneiden von Metallen geeignet sind, beispielsweise beim Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden, Bohren, Durchbohren usw..
  • Im Bereich des Schneidens von Metallen sind im Laufe der Jahre die Arbeitsbedingungen schwerer geworden. Es besteht ein Erfordernis, die Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmebeständigkeit von Schneidwerkzeugen, die in diesem Bereich verwendet werden, zu erhöhen. Werkzeuge aus Sintercarbid (cemented carbide) sind in der Lage, diese Erfordernisse in gewissem Umfang zu erfüllen. Werkzeuge aus Sintercarbiden mit verschiedenen harten Schichten wurden in jüngerer Zeit immer verbreiteter eingesetzt. Eine typische Form der Werkzeuge ist die, wie sie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt wird. In diesem Werkzeug ist ein Sintercarbid-Einsatz 1 an einem Halter 2 fixiert. Ein solcher Einsatz wird im allgemeinen "Wegwerf-Einsatz" genannt. Er soll unter Austausch gegen einen neuen Einsatz nach Verwendung der Schneidkantenecken (im Falle des Werkzeugs von Fig. 3: 6 Ecken) weggeworfen werden. An diesen beschichteten Sintercarbid- Werkzeugen wird die Oberfläche des Sintercarbid-Einsatzes 1 normalerweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemische Abscheidung aus der Dampftphase), PVD-Verfahrens (physikzlische Abscheidung aus der Dampfphase) oder dergleichen beschichtet.
  • Im allgemeinen ist es erforderlich, daß Schneidwerkzeuge ausgezeichnete Eigenschaften sowohl in bezug auf die Verschleißfestigkeit als auch in bezug auf die Festigkeit aufweisen. Es ist aus dem Stand der Technik im Falle der beschichteten Sintercarbid- Einsätze jedoch bekannt, daß dann, wenn die Dicke der harten Beschichtung erhöht wird, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern, die Festigkeit schlechter wird.
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wurden verschiedene Verfahrensweisen vorgeschlagen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, daß der Überzugsfilm nahe der Schneidkante teilweise dünner gemacht oder entfernt wird (japanische Patentveröffentlichung Nr. 37 553/19 und japanische offengelegte Patentveröffentlichungen Nr. 219 122/1984, 24371/1985 und 447 203/1985).
  • Die US-A 4,239,819 offenbart eine verbesserte, mit einem harten Metall beschichtete Legierung, die zur Herstellung von Schneidwerkzeugen geeignet ist. Die Verbesserung liegt in der Abscheidung auf einem Substrat aus feingekörnten Kristallen, welche frei sind von stengelartiger Orientierung. Dies führt zu einer glatten Oberflächenschicht einer ungefähren Dicke von 25 um.
  • Die Erfordernisse für die Qualität einer Fertigoberfläche eines Werkstücks, das spanabhebend bearbeitet oder geschnitten werden soll, sind jedoch in jüngerer Zeit strenger geworden. Man geht oft davon aus, daß beispielsweise die sehr eng örtlich beschränkte Beschädigung 6 eines Überzugsfilms, wie sie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt wird, die Lebensdauer eines Werkzeugs begrenzt, obwohl die Lebensdauer eines Werkzeugs im allgemeinen anhand des mikroskopischen mittleren Verschleißes (Verschleiß an der Freifläche 5; Kratertiefe 4) oder des Bruchs einer Schneidkante (Gratlinie des Schneidplättchens) beurteilt wird, da dieses auf die bearbeitete Oberfläche eines Werkstücks aufgesetzt wird. Es gibt also viele Falle, in denen ein Schneidwerkzeug gegen ein neues ausgetauscht wird, wenn die Breite des Verschleißes an der Freifläche etwa 0,1 um erreicht. Dies ist viel weniger als der Standard für die Lebensdauer eines Werkzeugs aufgrund von Verschleiß, d.h. eine Breite des Verschleißes an der Freifläche von 0,2 bis 0,3 um, wie er normalerweise in diesem Bereich der Technik zulässig ist.
  • In dieser Situation ist sogar eine weitere Verringerung im Hinblick auf die örtlich begrenzte Beschädigung erforderlich, wenn eine höhere Qualität der Endoberfläche eines Werkzeugs gefordert wird. Im Zusammenhang damit hat man in Betracht gezogen, einen dünnen Überzugsfilm einzusetzen. Es fehlt jedoch die Widerstandsbeständigkeit als Ganzes. Daher ist eine Struktur wünschenswert, bei der die lokal begrenzte Beschädigung sogar dann minimiert wird, wenn die Filmdicke groß ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schneidwerkzeug mit einer Gratlinie bereitgestellt, welches ein Substrat aus einer gesinterten harten Legierung und einen 2 bis 20 um dicken Überzugsfilm darauf aufgebracht umfaßt, welcher aus einer oder mehreren Schichten einer Verbindung mit einer höheren Härte als das Substrat besteht, wobei das Werkzeug dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens die Oberfläche des Überzugsfilm auf oder nahe der Gratlinie des Schneidplättchens des Werkzeugs im wesentlichen zusammengesetzt ist aus einer glatten Oberfläche mit einem Oberflächen- Wert von Rmax von wenigstens 0,2 um über eine Standardlänge von 5 um.
  • Das Substrat aus einer gesinterten harten Legierung kann aus einem Sintercarbid mit WC als vorherrschender Komponente und einem Bindemetall wie beispielsweise einem Metall der Eisengruppe oder aus Cermet-Verbundwerkstoffen gebildet sein, welche TiC oder TiN als vorherrschende Komponente und ein Bindemetall wie beispielsweise Nickel umfassen.
  • Die Schicht oder jede Schicht des Überzugsfilms umfaßt wenigstens eine Substanz, die aus der Carbide, Carboxide, Carbonitride und Carboxynitriden von Metallen der Gruppen IVa, Va und VIa des Periodensystems der Elemente und Oxide und Oxynitride von Zr und Al und feste Lösungen davon umfassenden Gruppe gewählt ist.
  • Vorzugsweise umfaßt der Überzugsfilm zwei Schichten, von denen wenigstens eine eine Schicht ist, die ein Oxid oder Oxynitrid von Al oder Zr umfaßt.
  • Die Erfindung stellt ein Werkzeug mit einer langen Lebensdauer bereit. Außerdem stellt die Erfindung ein Werkzeug mit solch einer Struktur bereit, daß der Überzugsfilm nahe der Schneidekante beständig gegenüber einer Beschädigung ist.
  • Beispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Figuren 1(a) und 1(b) 8000-fach vergrößerte, mittels Rasterelektronenmikroskop (SEM) aufgenommene Photographien von Teilchenstrukturen eines beschichteten Sintercarbid-Werkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; (a) ist eine Photographie des Oberflächenteils, und (b) ist eine Photographie eines Querschnitts durch den Film auf dem Oberflächenteil;
  • - die Figuren 2(a) und 2(b) in ähnlicher Weise vergrößerte, mittels Rasterelektronenmikroskop (SEM) aufgenommene Photographien von Teilchenstrukturen eines beschichteten Sintercarbid-Werkzeugs gemäß dem Stand der Technik, wobei (a) eine Photographie des Oberflächenteils und (b) eine Photographie eines Querschnitts durch einen Film auf dessen Oberfläche darstellt;
  • - Figur 3 eine perspektivische Sicht eines Wegwerf-Einsatzes als einer Ausführungsform der Erfindung, welcher mittels eines Halters eingespannt ist; und
  • - Figuren 4 und 5 vergrößerte schematische Ansichten des Eckteils eines Werkzeug-Einsatzes zur Veranschaulichung der Vorzüge der vorliegenden Erfindung, wobei Figur 4 einen abgenutzten und beschädigten Zustand des Eckteils und Figur 5 ein Werkstück und einen Einsatz im Zustand des Kontakts miteinander und abgenutzt zeigt.
  • Es wurden verschiedene Bemühungen unternommen, die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen. Konsequenterweise wurde als Ergebnis einer Beobachtung örtlicher Beschädigung an einer Beschichtungsschicht eines Werkzeugs, wie sie vor einem Verschleiß in großem Umfang auftritt, gefunden, daß Stöße, die an einem Werkzeug durch vielfachen Kontakt der Oberfläche der Beschichtungsschicht mit einem Werkstück auftreten, wenn das Werkstück einem Schneidvorgang unterworfen wird, das Werkzeug beschädigen. Als ein Verfahren zur Verringerung der Beschädigung ist es wirksam, die Oberflächenrauhigkeit auf der Oberfläche der Beschichtungsschicht zu verringern. Im allgemeinen gilt, daß die Dicke der Beschichtungsschicht umso größer ist, je größer die Kristallkörner sind, d.h. je größer die Oberflächenrauhigkeit der Beschichtungsschicht ist. Daher ist ein sehr einfacher Weg zum Erhalt sowohl einer relativ dicken Beschichtungsschicht unter Berücksichtigung des Gesichtspunktes der Verschleißbeständigkeit als auch einer glatten Oberfläche einer Beschichtungsschicht unter Berücksichtigung des Gesichtspunkts, daß verhindert werden muß, daß der Beschichtungsfilm lokal beschädigt wird, die Oberfläche der Beschichtungsschicht eines Werkzeugs einschließlich wenigstens einer Schneidkante einem Vorgang des mechanischen Polierens nach dem Beschichten zu unterwerfen und so die Oberflächenrauhigkeit zu verbessern.
  • Die oben beschriebene glatte Oberfläche kann erhalten werden durch Endbearbeitung mit der Trommel (barrel finishing), Schwabbel-Polieren (buff polishing), Honen (Ziehschleifen) mit der Bürste (brush honing) oder Läpp-Behandlungen unter Verwendung einer elastischen Schleifscheibe oder Diamant-Scheibe. Zusätzlich zu diesen mechanischen Behandlungsschritten kann die oben beschriebene Aufgabe gelöst werden durch chemisches Ätzen oder Verbessern des Beschichtungsverfahrens selbst unter Erhalt der oben angegebenen speziellen Werte der Oberflächenrauheit.
  • Der Überzugsfilm sollte eine Dicke von 2 bis 20 um haben, da dann, wenn die Dicke weniger als 2 um beträgt, die Verschleißbeständigkeit des Uberzugs nicht ausreichend ist, und dann, wenn die Dicke mehr als 20 um beträgt, die Festigkeit des Beschichtungsfilms selbst erniedrigt wird und sich die Rauheit ebenfalls verschlechtert. Dadurch werden Materialien erhalten, die als Schneidwerkzeug nicht geeignet sind.
  • Die Beziehung zwischen den Eigenschaften der Oberfläche eines Beschichtungsfilms und den Leistungseigenschaften eines beschichteten Sintercarbid-Einsatzes werden nun beispielhaft an einem beschichteten Sintercarbid-Einsatz mit einem Al&sub2;O&sub3;-Film als der äußersten Beschichtungsschicht veranschaulicht.
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte schematische Ansicht (perspektivische Ansicht), welche einen Wegwerf-Einsatz zeigt, welcher an der Schneidecke abgenutzt ist. Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, welche ein Werkstück 9 und ein Eckteil eines Werkzeug- Einsatzes im Kontakt miteinander und im abgenutzten Zustand des Werkzeug-Einsatzes während der maschinellen Bearbeitung zeigt. Der Werkzeugeinsatz besteht aus einem harten Überzugsfllm 7 und einem Sintercarbid-Substrat 8.
  • Bis zur heutigen Zeit waren allgemein die Breite des Verschleißes an der Freifläche 5 und die Kratertiefe 4 als Standardmaß der Lebensdauer eines Werkzeugs verwendet worden. Die genauere Untersuchung des Verschleißes an einem beschichteten Sintercarbid-Einsatz zeigt, daß der Verschleiß relativ langsam in der Nähe einer Gratlinie 3 fortschreitet, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist. Der Beschichtungsfilm 7 wird örtlich abgeschält und in einem Bereich, wo der Beschichtungsfilm ausreichend dick bleibt, durch Spanstückchen abgetragen. Dadurch wird die Beschädigung 6 durch Abschälen des Films verursacht. Das Sintercarbid-Substrat 8 wird freigesetzt und der örtliche Verschleißprozeß zum Fortschreiten gebracht und die Qualität der endbearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks verschlechtert sowie der Verschleiß der Freifläche selbst vorangetrieben. Gemäß diesen Untersuchungen zur Verhinderung einer derartigen Beschädigung der Schneidkante an beschichteten Sintercarbid-Einsätzen wurde gefunden, daß die Lebensdauer eines beschichteten Sintercarbid-Einsatzes bis zum Abschälen des Beschichtungsfilms in großem Umfang dadurch verlängert werden kann, daß man die Oberfläche des Beschichtungsfilms 7 auf und nahe der Gratlinie 3 glattmacht.
  • Die Oberfläche eines üblichen Sintercarbid-Einsatzes besteht aus einem polykristallinen Film mit einer Querschnittsrauhigkeit, welche der Kristallgröße des Beschichtungsmaterials entspricht, wie in den Figuren 2(a) und (b) gezeigt ist. Die Figuren 2(a) und (b) sind 8000-fach vergrößerte, mittels Rasterelektronenmikroskop (scanning electron microscope, SEM) aufgenommene Photographien der Teilchenstrukturen. Figur 2(a) ist eine Aufsicht auf die Oberfläche, und Figur 2(b) ist eine Seitenansicht eines Filmquerschnitts des Oberflächenteils. Da der Al&sub2;O&sub3;-Film als die äußerste Fläche der Beschichtungsschichten eine schlechte Elektroleitfähigkeit aufweist, wird eine zu beobachtende Probe zur Vorbehandlung einem Ionensputter-Verfahren unterworfen und so mit einem dünnen Au-Film beschichtet, um das Bild klarzumachen. Der dünne Au-Beschichtungsfilm hat eine derart adäquat homogene Dicke von höchstens 100 Å, daß bei der mikroskopisch bestimmten Oberflächenrauheit der Probe nur ein geringfügiger Fehler auftritt. In dem in Figur 2(b) gezeigten Beispiel beträgt die Oberflächenrauheit Rmax über die Standardlänge von 5um etwa 0,4 um.
  • Die Oberfläche eines Al&sub2;O&sub3;-Beschichtungsfilms eines Werkzeugs gemäß einer Ausführunsform der Erfindung ist in den Figuren 1(a) und (b) gezeigt, in denen der Wert für Rmax etwa 0,15 um ist.
  • Ein Wert Rmax von 0,2 um oder weniger ist wirksam zur Verlangsamung des Auftretens einer Beschädigung 6 durch Abschälen des Films an der Gratlinie 3, wie dies oben beschrieben wurde (Fig. 4). Wenn die Oberfläche des Beschichtungsfilms auf oder nahe der Gratlinie 3 eine Oberflächenrauhigkeit Rmax über 0,2 um über die Standardlänge von 5 um aufweist, tritt ein Abschälen des Films in einem Bereich auf, wo der Überzugsfilm in der Nähe der Gratlinie einer Schneidspitze ausreichend dick ist, bevor die Lebensdauer des Einsatzes durch normalen Verschleiß an der Freifläche oder Verschleiß an der Schneidfläche erschöpft ist. Im folgenden tritt ein Schweißen oder Aufrauhen der Oberfläche oder Anrauhen der Oberfläche eines zu schneidenden Werkstücks auf, oder das Abschälen weitet sich weiter aus und führt zu einem abnormalen Verschleiß. Daher ist eine Oberflächenrauheit von 0,2 um oder weniger bevorzugt.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, schreitet der Verschleiß schrittweise vom Anfangsstadium des Schneidens auf der Schneidfläche und Freifläche unter Erhalt glatter Oberflächen fort, wobei ein Verschleiß des Beschichtungsfilms nicht in dieser Weise fortschreitet. Die Oberflächenrauheit des Beschichtungsfilms wird während des Schneidens im wesentlichen in der Weise beibehalten, wie sie an der Gratlinie 3 vorliegt, die während des Schneidvorgangs als "tote Zone" vorliegt. Andererseits ist im allgemeinen ein Schneideinsatz bei maschinellen Bearbeitungsgängen wie beispielsweise nicht nur beim Fräsen, sondern auch beim Drehen, wiederholt Vorgängen des stoßweisen Einführens in ein Werkstück und Herausführens aus einem Werkstück ausgesetzt. Wenn die Oberflächenrauheit während dieses Vorgangs auf der Gratlinie des Schneidplättchens 3 und nahe dieser Gratlinie beibehalten wird, tritt ein Schweißen des Werkstücks darauf auf, oder es werden auf das Werkstück 1 als Ergebnis einer Anzahl von Stößen, komplizierte Kräfte zur Wirkung gebracht. Dies führt zu einer örtlichen Beschädigung oder zu einem Bruch des Films.
  • Wenn jedoch die Oberfläche einer Beschichtungsschicht geglättet wird, kann die Belastungskonzentration während der Stoßzyklen unter Verringerung des Schweißens eines Werkstücks und Verlängerung der Lebensdauer des Werkzeugs verringert werden. Wie sich offensichtlich aus dem oben beschriebenen Mechanismus der maschinellen Bearbeitung ergibt, ist es erforderlich, daß die Oberfläche wenigstens auf der Gratlinie des Schneidplättchens oder nahe dieser Gratlinie geglättet wird.
  • Normalerweise setzt sich die Oberflächenrauheit eines Beschichtungsfilms zusammen aus einer Kombination von Unebenheit oder Rauheit, wie sie sich im wesentlichen von der Oberfläche eines Sintercarbid-Substrats vor dem Beschichten überträgt und einer Rauheit eines polykristallinen Beschichtungsfilms. Im Rahmen der Arbeiten zur vorliegenden Erfindung wurde jedoch überraschenderweise gefunden, daß das oben beschriebene Phänomen hauptsächlich nicht mit der Unebenheit, sondern mit der Rauheit zusammenhängt. Die Oberflächenrauheit eines Sintercarbid-Substrats kann also in ausreichender Weise in der Größenordnung einer normal geschliffenen Oberfläche liegen. Dies bedeutet, daß zur Ausschließung des Effekts der Unebenheit einer Substratoberfläche die Standardlänge zur Messung der Oberflächenrauheit Rmax auf 5um definiert ist.
  • Um die Vorteile der Erfindung zu erzielen, müssen nicht 100% der Oberfläche auf der Gratlinie des Schneidplättchens und nahe dieser Gratlinie geglättet sein. Wenn die Oberfläche mit einer Fläche von wenigstens 50% einer Oberflächenrauheit von maximal 0,2 um hat, können diese Vorteile im wesentlichen erzielt werden.
  • Die Oberflächenrauheit eines Sintercarbid-Substrats kann in ausreichender Weise die einer normal geschliffenen Oberfläche sein, wie dies oben beschrieben ist. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Oberflächenrauheit eines Schneid-Einsatzes natürlich so eingestellt werden, daß man vorher die Oberflächenrauheit eines Sintercarbid-Substrats beispielsweise dadurch verringert, daß man es läppt. Diesem Vorgang folgt ein Beschichtungsvorgang auf üblichem Wege.
  • Die nachfolgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung angegeben.
  • Beispiel 1
  • Ein Schneideinsatz mit einer Formzahl gemäß ISO und einer Form gemäß SNMG 120408 wurde aus Sintercarbid einer Zusammensetzung von 88% WC, 3% TiC, 3% NbTaC und 6% Co (alle %-Angaben angegeben als Gew.-%) hergestellt. Die gesamte Gratlinie des Schneidplättchens wurde mit einer Schwingwalze einer Kantenbehandlung zur Abrundung der gebogenen Oberfläche mit einer Weite von 0,05 mm unterworfen, gesehen von der Seite der Freifläche. Dem folgte ein Schritt zur Messung der Oberflächenrauheit in der Nähe der Gratlinie. Auf den so entstandenen Substraten wurden harte Beschichtungsfilme verschiedener Strukturen mittels eines üblichen Verfahrens der chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (CVD; chemical vapor deposition) unter Erhalt verschiedener Produkte gebildet. Einige von diesen wurden als Proben eingesetzt, wie sie waren. Die anderen wurden Verfahrensschritten des Läppens unter Verwendung von Diamantpulver mit einer mittleren Korngröße von 4 um unterworfen, um die äußere Fläche der Überzugsfilme zu. glätten. Auf diesem Wege wurden andere Proben erhalten. Es wurden also Proben mit zwei Arten der Oberflächenrauheit hergestellt und einer Messung der Oberflächenrauheit unterworfen. Dabei wurde die Oberflächenrauheit in bezug auf die Standardlänge von 5 um mittels rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen (SEM) der Querschnittsbereiche von Einschnitten der Probe untersucht, um sie von den Unebenheiten zu unterscheiden, die von dem Substrat eingebracht wurden.
  • Vergrößerte Ansichten der Oberflächenteilchen-Struktur des Einsatzes B sind in den Figuren 2(a) und (b) gezeigt; Ansichten des Einsatzes G sind in den Figuren 1(a) und (b) gezeigt.
  • Unter Verwendung dieser Proben als Einsätze zum Schneiden wurde unter den folgenden Bedingungen ein Schneidetest durchgeführt, um die Anzahl der zum Schneiden brauchbaren Proben zu vergleichen, bis der Überzugsfilm an der Schneidkante zu einem örtlichen Abschälen führte. Bei diesem Test wurden die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse erhalten.
  • Schneidbedingungen:
  • Werkstück: SCM 304 (HB 210), 200 mm Durchmesser x 15 mm Weite
  • Schneidgeschwindigkeit: 120 m/min
  • Schnittiefe: 1,5 mm
  • Vorschub: 0,15 mm/rev
  • Schneiden im Trockenverfahren Tabelle 1 Oberflächenrauhigkeit Überzugsfilm (1) Oberflächenrauhigkeit Substrat(2) Hartfilm-Überzugsschicht Untere Schicht Zusammensetzung Dicke (um) Fortsetzung Tabelle 1 Hartfilm-Überzugsschicht Mittelschicht Obere Schicht Zusammensetzung Dicke (um) Zahl der zum Schneiden brauchbaren Werkstücke Anmerkungen: (1) Standardlänge: 5 um (2) Standardlänge: 0,8 um gemäß JIS Einsätze A bis E: Stand der Technik, Einsätze F bis J: gemäß der Erfindung
  • Beispiel 2
  • Einsatz A gemäß dem Stand der Technik, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, und Einsatz F gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden einem Schneidetest unter den folgenden Bedingungen unterworfen:
  • Schneidbedingungen
  • Werkstück: SCM 415 (Hs 200), 200 mm Durchmesser x 30 mm Weite
  • Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min
  • Schnittiefe: 1,5 mm
  • Vorschub: 0,3 mm/rev
  • Wasserlösliches Schneidöl
  • In diesem Test zeigte sich bei Einsatz A gemäß dem Stand der Technik ein Abschälen des Überzugsfilms an der Gratlinie, nachdem 90 Werkstücke bearbeitet worden waren, während im Fall des Einsatzes F gemäß der vorliegenden Erfindung sich der Überzugsfilm teilweise abschälte, nachdem 160 Werkstücke bearbeitet worden waren.
  • Wie sich aus Tabelle 1 ersehen läßt, ist das Werkzeug in der Lage, eine größere Anzahl von Werkstücken maschinell zu bearbeiten als die Werkzeuge gemäß dem Stand der Technik, bis sich der Überzugsfilm teilweise abschält. Dies führt also zu der Lehre, daß der Einsatz eine längere Lebensdauer aufweist. In dem Schneidwerkzeug zeigt sich eine Beschädigung des Überzugsfilm in der Nähe der Schneidkante oder Gratlinie des Schneidplättchens nicht so leicht. Dementsprechend ergibt sich der Vorteil, daß eine Verringerung der Qualität einer bearbeiteten Oberfläche eines Werkzeugs durch Schweißen des Werkstücks aufgrund eines Abschälens des Überzugsfilms verhindert werden kann, ein Fortschreiten und Entwickeln des Gesamtverschleißes aufgrund des Abschälens des Überzugsfilms unterdrückt werden kann und die Auswirkungen einer Bildung der Überzugsschichten dazu führen, daß die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert wird.

Claims (5)

1. Schneidwerkzeug mit einer Gratlinie, welches ein Substrat aus einer gesinterten Hartlegierung und einen Überzugsfilm mit 2 bis 20 um Dicke aufweist, der darauf aufgebracht ist und aus einer oder mehreren Schichten einer Verbindung mit einer höheren Härte als das Substrat besteht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Oberfläche des Überzugsfilms auf der Gratlinie und nahe der Gratlinie des Schneidplättchens des Werkzeugs im wesentlichen aufgebaut ist aus einer glatten Oberfläche mit einem Wert Rmax der Oberfläche von wenigstens 0,2 um über eine Standardlänge von 5 um.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesinterte Hartlegierung gewählt ist aus der aus Sintercarbiden, welche WC als vorherrschende Komponente und ein Bindemetall wie beispielsweise Metalle der Eisengruppe umfassen, und Cermet-Verbindungswerkstoffen, welche TiC oder TiN als vorherrschende Komponente und ein Bindemetall wie beispielsweise Nickel umfassen, bestehenden Gruppe.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Schicht wenigstens eine Substanz umfaßt, die aus der Carbide, Carboxide, Carbonitride und Carboxynitride von Metallen der Gruppen IVa, Va und VIa des Periodensystems und Oxide und Oxynitride von Zr und Al und feste Lösungen davon umfassenden Gruppe gewählt ist.
4. Schneidwerkzeug nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsfilm wenigstens zwei Schichten umfaßt, von denen wenigstens eine eine Schicht ist, die ein Oxid oder Oxynitrid von Al oder Zr umfaßt.
5. Schneidwerkzeug nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gratlinie des Schneidplättchens eine gebogene abgeschrägte Form aufweist.
DE3874635T 1987-07-10 1988-07-06 Schneidwerkzeug. Expired - Lifetime DE3874635T3 (de)

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EP (1) EP0298729B2 (de)
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