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涂布切削工具及其制造方法_2

文檔序號(hào):8547662閱讀:來源:國知局
更高的激 光吸收系數(shù)的中間層,在所述中間層中能夠吸收穿過所述外層照射的光并由此在所述中 間層中產(chǎn)生熱,從而去除一部分外層。這通常是納秒脈沖激光燒蝕(nanosecondpulsed laserablation)的情況??蛇x地,例如,如果使用皮秒脈沖激光源,則在基本上沒有由激光 束形成熱的情況下將所述中間層直接蒸發(fā),從而分離所述外層。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述內(nèi)層為內(nèi)部氧化鋁層且所述外層為外部氧化鋁 層,優(yōu)選一個(gè)或兩個(gè)氧化鋁層由a-A1203制成,優(yōu)選通過PVD或CVD、更優(yōu)選CVD制成。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方式中,所述氧化鋁層具有2~10ym的厚度。所述內(nèi)部氧化鋁層的 厚度可與所述外部氧化鋁層的厚度不同。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施方式中,所述內(nèi)部氧化鋁層比所述外部氧化鋁層更薄。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施方式中,所述內(nèi)部氧化鋁層的厚度為1~10ym,優(yōu)選為2~5ym,且 所述外部氧化鋁層的厚度為2~20ym,優(yōu)選為4~10ym。
[0027] 雖然上述A1203層被描述為二元層,但應(yīng)該了解,在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中,所 述A1203層可包含一種或多種元素,例如Zr,以形成三元或多元化合物,例如(Al,Zr)0。所 述A1203層也可由不同組成或微結(jié)構(gòu)的兩個(gè)或更多個(gè)相組成。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述第一層由一個(gè)或多個(gè)選自碳化鈦、氮化鈦、碳氮 化鈦、氧碳化鈦和氧碳氮化鈦的Ti基層組成,其在下文中稱為Ti(C,N,0)層,且具有2~ 15 11111的厚度。11((:,1〇)層或其個(gè)別層除了1'1之外可包含選自21'、1^、¥、恥、了&、0、1〇、 W和A1中的一種或多種的元素。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述中間層由0. 1~3. 5ymTi基層制成,例如為 由碳化鈦、氮化鈦、碳氮化鈦、氧碳化鈦和氧碳氮化鈦制成的一層或多層,優(yōu)選為0. 5~ 3.5ym(Al,Ti) (C,0,N)層,更優(yōu)選由 0.6 ~lym(Al,Ti) (C,0)、0.8 ~1.2ymTiN、0.5 ~ 0.9ymTi(C,0)組成。
[0030] 所述涂層可還包含充當(dāng)磨損標(biāo)記的最外面的有色層(colorlayer),例如TiN層。
[0031] 在所述切削刃上或之上(onorover)和任選在所述后刀面上或之上和任選在靠 近所述刃的前刀面處的諸如氧化鋁層的外層的去除,減小氧化鋁的總厚度,在此具有厚的 氧化鋁層是個(gè)缺點(diǎn),同時(shí)在表面區(qū)域中提供由內(nèi)層和外層形成的厚雙層,在此這例如在凹 坑磨損區(qū)域中給出優(yōu)點(diǎn)。
[0032] 具有與內(nèi)層和外層的對(duì)比度大的顏色的中間層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所述中間層可充當(dāng) 在所述后刀面上的磨損標(biāo)記。例如,包含由作為最外層的Al2〇V(Al,Ti) (C,0)/Al203組成的 夾層結(jié)構(gòu)和延伸到后刀面中超出通常發(fā)生側(cè)面磨損的距離的開口的涂層,在根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式去除外面的氧化鋁層之后,將具有磨損標(biāo)記而無需沉積最外面的TiN層等。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式,制造涂布切削工具的方法包括以下步驟,其中所述 涂布切削工具包含基底和涂層,所述基底具有前刀面、后刀面和在所述前刀面和所述后刀 面的交會(huì)處的切削刃,所述涂層包括第一層和沉積在所述第一層上的第二層:
[0034] _將所述第一層沉積至在所述前刀面、所述后刀面和所述切削刃中的每一者上延 伸的表面區(qū)域上,
[0035]-在由所述第一層覆蓋的表面區(qū)域上沉積包含夾層結(jié)構(gòu)的所述第二層,所述夾層 結(jié)構(gòu)由內(nèi)層、中間層和外層組成,
[0036] -通過剝離選擇性地去除所述外層,其中將所述夾層結(jié)構(gòu)暴露于激光,將所述激光 布置為穿過所述外層照射所述中間層并被所述中間層吸收,
[0037]-由此通過在所述外層中的開口暴露所述內(nèi)層或所述中間層,其中所述開口在所 述切削刃的寬度的至少一部分上延伸和在正交方向上沿著所述切削刃的至少一部分延伸。
[0038] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述方法還包括在去除所述外層的步驟之后對(duì)所述 涂布切削工具進(jìn)行噴砂。該噴砂的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可影響所述內(nèi)層的應(yīng)力狀態(tài)和/或表面粗糙 度,例如可降低在所述刃上的內(nèi)層中的拉伸應(yīng)力或者可引入壓縮應(yīng)力。
[0039] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述噴砂至少在刃上去除暴露的中間層。去除刃上 的中間層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是來自工件的材料可粘附到所述中間層。
[0040] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,所述方法還包括在去除所述外層的步驟之前對(duì)所述 涂布切削工具進(jìn)行噴砂。
[0041] 優(yōu)選地,使用物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積所述涂層。
[0042] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,調(diào)節(jié)所述激光束的入射角度,使得所述激光束與所 述后刀面的表面法線基本平行。
[0043] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,調(diào)節(jié)所述激光束的入射角度,使得所述激光束與所 述前刀面的表面法線基本平行。
[0044] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,例如使用五軸定位系統(tǒng)改變所述激光束的入射角 度。
[0045] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,調(diào)節(jié)所述激光束的入射角度,使得所述激光束與所 述切削刀片的表面法線基本平行。
[0046] 使用激光去除所述外層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是激光技術(shù)能夠在所述涂布切削工具的任何 部分和所形成的任何形狀的開口上實(shí)現(xiàn)去除。此外,與例如僅可有效地去除K-A1203的刷 光(brushing)相比較,激光可容易地去除a-A1203層。
[0047]當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求書考慮時(shí),本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特點(diǎn)將從本發(fā) 明的以下【具體實(shí)施方式】變得顯而易見。
【附圖說明】
[0048] 現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式,其中:
[0049] 圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的雙氧化物層,
[0050] 圖2示意性示出切削工具的切削刃,其中已經(jīng)從一部分的前刀面、刃和一部分的 后刀面去除外部氧化物層,
[0051] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的切削工具的切削刃的透視概覽圖像,其中激 光剝離已經(jīng)去除了在一部分后刀面上的外部氧化物層,
[0052] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的涂布切削工具的橫截面圖像,其中內(nèi)部氧化物層在開口中暴 露,
[0053] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的涂布切削工具的橫截面圖像,其中內(nèi)部氧化物層和中間層在 開口中暴露,
[0054]圖6為涂布切削工具的橫截面圖像,其中第一層在開口中暴露(切削工具lb),以 及
[0055] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的涂布切削工具的橫截面圖像,其中內(nèi)部氧化 物層在開口中暴露(切削工具2d)。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 實(shí)施例1
[0057] 制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的涂布切削工具。首先,通過壓制粉末并燒結(jié)壓 制體,來制造如下的硬質(zhì)合金CNMG120408-PM基底,其具有7. 5重量%的Co和余量WC的組 成、13kA/m的He值(使用FoersterKoerzimatCS1.096,根據(jù)DINIEC60404-7)和HV3 =15GPa的硬度。在涂層沉積之前,通過濕法噴砂將基底邊緣圓化到約50ym。
[0058] 參考圖1,通過CVD將由第一層和第二層組成的涂層沉積在基底上。第一層為具 有 10.3ym的總厚度的Ti(C,N,0)層,其由層順序 0.4ymTiN、9.1ymMTCVDTi(C,N)、 0.2ymHTCVDTi(C,N)和 0.6ymTi(C,0)組成。第二層為由內(nèi)部 4.5yma-Al203層、中 間2. 5ym(Al,Ti) (C,0)/TiN/Ti(C,0)
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