專利名稱：：一種制造金屬切削刀具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及制造在韌度、耐磨和抗涂層脫落方面具有優(yōu)異性能的金屬切削刀具。
背景技術(shù)：
：用于金屬切削的現(xiàn)代刀具必須將最大耐磨性、耐切割性、耐破碎性與最大耐塑性變形性結(jié)合在一起。通過利用物理氣相沉積(PVD)、或化學(xué)氣相沉積(CVD)、或離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PACVD)技術(shù)添加耐磨涂層，與沒有涂層的刀片相比，耐磨性可以被顯著改善。涂層刀片的耐磨性通常明顯地依賴于涂層厚度，并且在多數(shù)機(jī)加工應(yīng)用中，如果增加涂層的厚度，則可以大大改善耐磨性?？墒潜仨毺岬降氖?，對于增加涂層厚度的正面影響，其重要前提是涂層表面要足夠光滑，以防止工件材料粘附到涂層。在基底表面沉積涂層除了可以在很多應(yīng)用中提供增強(qiáng)的性能外，也負(fù)面影響著一些屬性。例如，在產(chǎn)生厚涂層所需的長CVD方法期間刀片長期暴露在升高的溫度下，這會嚴(yán)重影響刀片的韌度。對于較厚涂層的另一個問題是，它們經(jīng)常具有粗糙的表面晶粒度。這將在機(jī)加工操作中增加工件材料粘附到工件表面的危險(xiǎn)，這使得這類工具與較薄涂層相比，更多地遭遇到脫層，特別是在要求非常高的應(yīng)用中。韌度的損失加上增加的涂層脫落的危險(xiǎn)使得刀片對工件形狀更敏感，并且更易于過早失效，或甚至嚴(yán)重失效。切削刀具的不同屬性的平衡是困難的任務(wù)，并且說明了在市場上有很多種刀具可用的原因。為了降低涂層刀具嚴(yán)重失效的危險(xiǎn)，特別地，具有厚涂層的刀具經(jīng)常與具有富鈷表面區(qū)的基底結(jié)合，該富鈷表面區(qū)以抗變形能力的最少損失帶來韌度增加。為了彌補(bǔ)涂層方法的負(fù)面效果并進(jìn)一步改善涂層本身的屬性，很多方面被采用，并描述在文獻(xiàn)中。但是，這些方法中沒有一個至今被證明能完全符合所需要求，以在要求非常搞的金屬切削應(yīng)用中獲得期望的刀具屬性。美國專利4，643，620給出了通過沿刀具邊緣減小涂層厚度能夠提高韌度的啟示。EP-A-693574給出了通過去除邊緣線或刀片頂部上的TiCNO頂層從而暴露出細(xì)晶粒八1203層的啟示，可以顯著減小邊緣處的抗脫落性。還推斷出較平整的表面如果不和作為外層的細(xì)晶粒八1203結(jié)合的話，其不足以改善抗脫落性。在上述專利中指定了各種噴砂條件，這些噴砂條件達(dá)到1.0-2.0bar的爆破壓力和150-350目的磨料粒度。現(xiàn)在己經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過采用更高的壓力以及砂礫和水的恰當(dāng)濃度來優(yōu)化噴砂方法，刀片的性能可以改善到優(yōu)異的水平。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是給出一種通過在特定條件下釆用水和氧化鋁粉末的混合物的噴砂/噴丸操作來處理CVD涂層刀片的方法的啟示，以制造具有絕對優(yōu)異的屬性結(jié)合的刀片。噴砂效果受很多因素影響，比如晶粒度、壓力、漿濃度、刀片與噴嘴之間的距離、暴露時間及結(jié)合的數(shù)量，這些只是其中的少量因素。代替試圖指定將給出良好結(jié)果的所有結(jié)合，更容易的是采用在美國專利2.350.440中描述的稱為"Alm6n測試"方法。該測試涉及將金屬薄帶暴露到噴砂/噴丸射流。粒子的轟擊導(dǎo)致殘余應(yīng)力等級的變化，這繼而導(dǎo)致金屬帶在一個方向上彎曲。測量彎曲量得到噴砂條件的值和它們對表面應(yīng)力的影響。根據(jù)本發(fā)明，提供了在導(dǎo)致Alm6n值為0.5-1的這樣的條件下，通過使涂層刀具受到混合有噴砂介質(zhì)的水流處理，來制造用于金屬切削的涂層切削刀具的方法。優(yōu)選地，涂層的最外層為A1203。噴砂介質(zhì)為A1203或SiC，優(yōu)選為A1203。優(yōu)選地，噴砂介質(zhì)的平均濃度大于15vol-。/。但小于35vol-%，并且平均晶粒度為75um。具體實(shí)施方式實(shí)施例1在根據(jù)表1的不同壓力和暴露時間下，根據(jù)本發(fā)明，涂覆有6^m的TiCN和4、5Um的a-氧化鋁以及頂層的0.5ym的TiN的硬質(zhì)合金刀片被暴露以進(jìn)行噴砂。在具有劇烈的斷續(xù)切削的金屬切削操作下測試所有刀片。每種變體的IO個刀片被進(jìn)行測試直到發(fā)生破碎，并且記錄了時間。表l.在不同壓力和暴露時間下的破碎時間。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>可以清楚地看出，在最高壓力下噴砂最長時間的刀片上，耐破碎性提高了幾乎3倍。實(shí)施例2N-帶級l-S最薄類型的測量帶被暴露到用于刀片的表面噴砂的典型值。保持晶粒度、漿密度、噴嘴距離和時間這些參數(shù)，只變化壓力。結(jié)果如表2所示。表2.在不同的壓力下的帶撓度。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將刀片暴露在最高壓力下可能導(dǎo)致涂層在邊緣線上被去除，使得對于實(shí)際制造來說，2.6bar或1.1的Alm6n值過高。權(quán)利要求1.一種制造用于金屬切削的涂層刀具的方法，其特征在于，在導(dǎo)致Almén值為0.5-1的方法條件下，使刀片受到混合有噴砂介質(zhì)的水流處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，涂層的最外層為A1203。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述噴砂介質(zhì)為氧化鋁。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述噴砂介質(zhì)的平均濃度大于15vo1-。/。但小于35vo1-。/q，并且平均晶粒度為75ym。全文摘要本發(fā)明涉及制造在韌度、耐磨和抗涂層脫落方面具有優(yōu)異性能的金屬切削刀具的方法。根據(jù)該方法，切削刀片在導(dǎo)致Almén值為0.5-1的方法條件下經(jīng)受混合有噴砂介質(zhì)的水流處理。該噴砂介質(zhì)是氧化鋁或SiC。文檔編號C23C16/56GK101198720SQ200680021583公開日2008年6月11日申請日期2006年6月16日優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日發(fā)明者彼得·利特克申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司