CN117836079A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

一种切削工具，其中，切削工具具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部，所述刀尖部具有后刀面、与所述后刀面相连的前刀面、以及位于所述后刀面和所述前刀面的棱线的切削刃，所述后刀面的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下，所述Sa依据ISO25178‑2：2012进行测定，所述后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。

Description

切削工具

技术领域

本公开涉及切削工具。

背景技术

一直以来，具有后刀面、与该后刀面相连的前刀面、以及位于该后刀面和该前刀面的棱线的切削刃的切削工具被用于切削加工(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：

专利文献1：日本特开2002-126914号公报

发明内容

本公开的切削工具具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部，

该刀尖部具有后刀面、与该后刀面相连的前刀面、以及位于该后刀面和该前刀面的棱线的切削刃，

该后刀面的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下，

该Sa依据ISO25178-2：2012进行测定，

该后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。

附图说明

图1是切削工具100的俯视图。

图2是图1的区域II的放大图。

图3是切削工具100的立体图。

图4是主体部10的立体图。

图5是图2的V-V线剖视图。

图6是对面的凹凸与偏斜度的关系进行说明的图。

图7是对面的凹凸与偏斜度的其他关系进行说明的图。

具体实施方式

[本公开所要解决的问题]

近年来，对高效率加工的要求急速提高。尤其是在铸铁的切削加工中，切削工具的后刀面被存在于被切削件(铸铁)表面的硬质颗粒刮擦，由此有时该切削工具的机械磨损容易加剧。另外，尤其是在该切削工具具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部的情况下，该被切削件(铸铁)的成分与立方晶氮化硼烧结体的成分的亲和性高，因此有时该切削工具的熔敷磨损容易加剧。因此，尤其是在铸铁的高效率加工中，也要求提高耐磨损性、延长工具寿命。

[本公开的效果]

根据本公开，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有较长的工具寿命的切削工具。

[本公开的实施方式的说明]

首先列举本公开的实施方式进行说明。

(1)本公开的切削工具具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部，

所述刀尖部具有后刀面、与所述后刀面相连的前刀面、以及位于所述后刀面和所述前刀面的棱线的切削刃，

所述后刀面的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下，

所述Sa依据ISO25178-2：2012进行测定，

所述后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。

根据本公开，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有较长的工具寿命的切削工具。

(2)优选地，所述后刀面的偏斜度Ssk为-1.0以上且1.0以下，

所述Ssk依据ISO25178-3：2012进行测定。由此，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有更长的工具寿命的切削工具。

(3)优选地，所述立方晶氮化硼烧结体包含结合材料和30体积％以上且95体积％以下的立方晶氮化硼颗粒，

所述结合材料具有铝化合物，

所述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度小于10质量％。由此，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有更长的工具寿命的切削工具。

(4)优选地，所述前刀面的所述算术平均高度Sa为0.5μm以下。由此，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有更长的工具寿命的切削工具。

[本公开的实施方式的详细内容]

以下，参照附图对本公开的一个实施方式(以下，也记为“本实施方式”)的切削工具的具体例进行说明。在本公开的附图中，相同的附图标记表示相同部分或相当部分。另外，长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系为了附图的清晰化和简化而适当变更，未必表示实际的尺寸关系。

在本说明书中，“A～B”这样的形式的表述是指范围的上限下限(即A以上且B以下)，在A中没有单位的记载、仅在B中记载有单位的情况下，A的单位与B的单位相同。

在本说明书中，在以化学式表示化合物等的情况下，在不特别限定原子比时，包含以往公知的所有原子比，未必仅限定于化学计量范围内的原子比。例如在记载为“AlN”的情况下，构成AlN的原子数之比包括以往公知的所有原子比。

[实施方式1：切削工具]

使用图1～图7，对本公开的一个实施方式所涉及的切削工具进行说明。

本公开的一个实施方式(以下，也记为“本实施方式”)具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部20，

该刀尖部20具有后刀面22、与该后刀面22相连的前刀面21、以及位于该后刀面22和该前刀面21的棱线的切削刃23，

该后刀面22的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下，

该Sa依据ISO25178-2：2012进行测定，

该后刀面22的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。

根据本公开，能够提供尤其是在铸铁的高效率加工中也具有较长的工具寿命的切削工具100。推测其理由如下。

(a)上述后刀面22的算术平均高度Sa为0.5μm以上。由此，由于在切削工具100的后刀面22产生凹凸，在铸铁的切削加工中，来自被切削件(铸铁)的铝容易被切削工具100的后刀面22捕获。作为其结果，在切削工具的后刀面22的表面上，容易形成以该铝为构成元素的氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤(belag)。因此，在铸铁的切削加工中，因该积屑瘤，切削工具100的耐磨损性提高。

(b)如上所述，通过使后刀面22的算术平均高度Sa为0.5μm以上，容易在切削工具100的后刀面22的表面上形成积屑瘤，从而提高了切削工具100的耐磨损性。但是，若后刀面22的算术平均高度Sa过大，则在凸部局部地发生磨损，耐磨损性容易降低。在本公开的切削工具100中，上述后刀面22的算术平均高度Sa为3.0μm以下。由此，能够防止切削工具100的后刀面22的切削阻力变得过大，因此在切削工具100中，耐磨损性提高。

(c)另外，上述后刀面22的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。由此，被切削工具100的后刀面22捕获的铝容易被氧化，因此容易形成氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤。因此，在铸铁的切削加工中，因在切削工具100的后刀面的表面上产生的积屑瘤，切削工具100的耐磨损性提高。

即，根据本公开，尤其是在铸铁的高效率加工中，也能够提高切削工具100的耐磨损性，因此能够提供具有较长的工具寿命的切削工具100。

(实施方式所涉及的切削工具的结构)

以下，对实施方式所涉及的切削工具(以下，称为“切削工具100”)的结构进行说明。

图1是切削工具100的俯视图。图2是图1的区域II的放大图。图3是切削工具100的立体图。如图1、图2以及图3所示，切削工具100具有主体部10和刀尖部20。在此，“切削工具具有主体部和刀尖部”是指不仅包括在主体部(硬质合金)钎焊有刀尖部(cBN烧结体)的情况，还包括切削工具的整体由立方晶氮化硼烧结体构成的情况(实体型)的概念。

主体部10例如由硬质合金形成。图4是主体部10的立体图。如图4所示，主体部10具有底面11、顶面12以及侧面13。顶面12是底面11的相对面。侧面13与底面11以及顶面12相连。底面11、顶面12以及侧面13分别成为切削工具100的底面、切削工具100的顶面以及切削工具100的侧面。

在俯视观察时(从与顶面12正交的方向观察)，主体部10具有菱形形状(参照图1)。这里所说的“菱形形状”也包括主体部10的俯视观察时的角部为圆角的情况。

需要说明的是，主体部10的俯视观察时的形状不限于菱形形状。主体部10的俯视观察时的形状可以是四边形形状，也可以是三角形形状。这里所说的“四边形形状”以及“三角形形状”也包含主体部10的俯视观察时的角部为圆角的情况。

顶面12包含座面14和支承面15。座面14位于俯视观察时的主体部10的角部。座面14与底面11的距离比位于座面14以外的顶面12与底面11的距离小。即，在座面14与位于座面14以外的顶面12之间形成有台阶。支承面15沿着从底面11朝向顶面12的方向延伸，与座面14和座面14以外的顶面12相连。

《刀尖部》

<刀尖部的结构>

如图3所示，上述刀尖部20具有后刀面22、与该后刀面22相连的前刀面21、以及位于该后刀面22和该前刀面21的棱线的切削刃23。刀尖部20还具有底面24和被支承面25(参照图5)。后刀面22在与前刀面21相对的一侧与侧面13相连。后刀面22与前刀面21和底面24相连。

后刀面22具有第一后刀面22a、第二后刀面22b和第三后刀面22c。第一后刀面22a以及第二后刀面22b由平面构成。第三后刀面22c由曲面构成。第三后刀面22c位于第一后刀面22a与第二后刀面22b之间，与第一后刀面22a和第二后刀面22b两者相连。

切削刃23形成于前刀面21与后刀面22的棱线。切削刃23例如被倒圆。切削刃23具有第一切削刃23a、第二切削刃23b和第三切削刃23c。第一切削刃23a形成于前刀面21与第一后刀面22a的棱线，第二切削刃23b形成于前刀面21与第二后刀面22b的棱线。第三切削刃23c形成于前刀面21与第三后刀面22c的棱线。

第一切削刃23a和第二切削刃23b在俯视观察时呈直线状延伸。第三切削刃23c在一端与第一切削刃23a相连，在另一端与第二切削刃23b相连。第三切削刃23c在俯视观察时呈朝向切削工具100的外侧凸出的曲线状延伸。即，连接第三切削刃23c的一端和第三切削刃23c的另一端的假想直线穿过前刀面21。

需要说明的是，从将后刀面的算术平均高度Sa、后刀面的偏斜度Ssk以及后刀面的氧浓度分别设为所期望的范围内的观点出发，上述刀尖部优选在后刀面22的表面上不具有覆膜。

(后刀面的结构)

上述后刀面22的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下。需要说明的是，在此，该Sa依据ISO25178-2：2012进行测定。另外，在此，“算术平均高度Sa”是将算术平均粗糙度Ra(线的算术平均高度)扩展到面而得到的参数，表示相对于表面的平均面的各点的高度之差的绝对值的平均。由此，尤其是在铸铁的高效率加工中，也能够提高切削工具100的耐磨损性。上述后刀面22的算术平均高度Sa的下限优选为0.8μm以上，更优选为1.0μm以上，进一步优选为1.2μm以上。上述后刀面22的算术平均高度Sa的上限优选为2.8μm以下，更优选为2.6μm以下，进一步优选为2.4μm以下。上述后刀面22的算术平均高度Sa优选为0.8μm以上且2.8μm以下，更优选为1.0μm以上且2.6μm以下，进一步优选为1.2μm以上且2.4μm以下。

上述后刀面22的偏斜度Ssk优选为-1.0以上且1.0以下。需要说明的是，在此，该Ssk依据ISO25178-3：2012进行测定。另外，在此，“偏斜度Ssk”是指粗糙度曲线的偏斜度，是表示面的峰部与谷部的偏度的参数。换言之，如图6以及图7所示，“偏斜度”是表示以平均线L1为中心时的峰部与谷部的对称性的指标。在上述面相对于平均线L1而偏向下侧的情况下，“偏斜度”为正值(图6)。另外，在上述面相对于平均线L1而偏向上侧的情况下，“偏斜度”为负值(图7)。另外，在图6以及图7所示的概率密度的分布曲线为正态分布的情况下，偏斜度为“0”。上述后刀面22的偏斜度Ssk为-1.0以上且1.0以下，由此在切削加工中，来自铸铁的铝容易均匀地被捕获在切削工具的后刀面22的表面上。因此，在切削加工中，容易在切削工具100的后刀面22的表面上均匀地形成以该铝为构成元素的氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤。作为其结果，进一步提高切削工具100的耐磨损性。上述后刀面22的偏斜度Ssk优选为-0.9以上且0.9以下，更优选为-0.8以上且0.8以下，进一步优选为-0.7以上且0.7以下。

关于算术平均高度Sa以及偏斜度Ssk，对切削工具100的表面中的后刀面22，使用激光显微镜(Lasertech公司制造的“OPTELICS HYBRID”(商标))，依据ISO25178-2:2012以及ISO25178-3:2012进行测定。具体而言，首先，将切削工具100的表面中的后刀面22的参与切削的部分(换言之，距刀尖棱线(即，后刀面22与前刀面21的棱线)的距离为1mm以内的区域)设定为测定视野，任意地设定五个200μm×200μm的矩形的视野。接着，对五个测定视野分别进行算术平均高度和偏斜度的测定。接着，通过计算出所得到的算术平均高度的平均值和所得到的偏斜度的平均值，求出上述算术平均高度Sa以及上述偏斜度Ssk。关于后述的前刀面21的算术平均高度Sa，除了是对切削工具100的表面中的前刀面21执行测定之外，也通过相同的方法求出。

(前刀面的结构)

上述前刀面21的上述算术平均高度Sa优选为0.5μm以下。由此，在切削加工中，容易防止因被切削件成分与立方晶氮化硼烧结体成分的亲和性高而引起的熔敷的发生，因此能够提高切削工具100的前刀面21相对于熔敷磨损的耐性。而且，若防止前刀面的熔敷，则能够防止由该熔敷引起的前角的变化所引起的锋利度的钝化，因此能够提高后刀面相对于磨损的耐性。因此，能够进一步提高切削工具100的耐磨损性。上述前刀面21的上述算术平均高度Sa的下限优选为0.05μm以上，更优选为0.08μm以上，进一步优选为0.10μm以上。上述前刀面21的上述算术平均高度Sa的上限优选为0.28μm以下，更优选为0.26μm以下，进一步优选为0.24μm以下。上述前刀面21的上述算术平均高度Sa优选为0.05μm以上且0.5μm以下，更优选为0.08μm以上且0.28μm以下，进一步优选为0.10μm以上且0.26μm以下。另外，上述前刀面21的上述算术平均高度Sa也优选为0.1μm以上且0.5μm以下。

<刀尖部的组成>

刀尖部20由立方晶氮化硼(cBN：Cubic Boron Nitride)烧结体构成。在此，“由立方晶氮化硼烧结体构成”的概念并不限于仅由立方晶氮化硼烧结体构成的方式，只要能够发挥本公开的效果，则也包括在包含立方晶氮化硼烧结体的同时还包含立方晶氮化硼烧结体以外的成分(例如，不可避免的杂质)的方式。作为上述不可避免的杂质，例如可列举为碳(C)、铝(Al)、硅(Si)、锂(Li)、钙(Ca)、镁(Mg)。刀尖部20中的不可避免的杂质的含有率例如可以设为以质量基准计为0％以上且1％以下。需要说明的是，刀尖部20中的不可避免的杂质的含有率可以通过ICP(Inductively Coupled Plasma)发光分析(测定装置：岛津制作所“ICPS-8100”(商标))来测定。

(立方晶氮化硼烧结体)

上述立方晶氮化硼烧结体优选包含30体积％以上且95体积％以下的立方晶氮化硼颗粒。由此，该立方晶氮化硼烧结体能够具有更高的硬度，因此本实施方式所涉及的切削工具能够具有更优异的耐磨损性。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含40体积％以上的立方晶氮化硼颗粒，更优选包含50体积％以上，进一步优选包含60体积％以上。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含93体积％以下的立方晶氮化硼颗粒，更优选包含90体积％以下，进一步优选包含88体积％以下。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含40体积％以上且93体积％以下的立方晶氮化硼颗粒，更优选包含50体积％以上且90体积％以下，进一步优选包含60体积％以上且88体积％以下。需要说明的是，在此，“立方晶氮化硼颗粒”是指由立方晶氮化硼(cBN)构成的颗粒。只要发挥本公开的效果，则立方晶氮化硼颗粒可以包含不可避免的杂质。

上述立方晶氮化硼烧结体优选包含结合材料。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含5体积％以上的结合材料，更优选包含7体积％以上，进一步优选包含10体积％以上。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含70体积％以下的结合材料，更优选包含60体积％以下，进一步优选包含50体积％以下。上述立方晶氮化硼烧结体优选包含5体积％以上且70体积％以下的结合材料，更优选包含7体积％以上且60体积％以下，进一步优选包含10体积％以上且50体积％以下。需要说明的是，在上述立方晶氮化硼烧结颗粒和上述结合材料的基础上，上述立方晶氮化硼烧结体还可以包含不可避免的杂质。另外，上述立方晶氮化硼烧结体可以由上述立方晶氮化硼烧结颗粒和上述结合材料构成，另外，上述立方晶氮化硼烧结体可以由上述立方晶氮化硼烧结颗粒、上述结合材料和不可避免的杂质构成。

在上述立方晶氮化硼烧结体中，立方晶氮化硼颗粒的含有率和结合材料的含有率可以使用附带扫描电子显微镜(SEM)(日本电子公司制造的“JSM-7800F”(商品名))的能量色散型X射线分析装置(EDX)(Octane Elect(オクタンエレクト)EDS系统)(以下也记为“SEM-EDX”)，对cBN烧结体实施组织观察、元素分析等来确认。具体的测定方法如下所述。

(A1)首先，将cBN烧结体的任意的位置切断，制作包含cBN烧结体的剖面的试样。在剖面的制作中，可以使用聚焦离子束装置、横截面抛光机装置等。接着，利用SEM以1000倍观察上述剖面，得到反射电子图像。在反射电子图像中，存在cBN颗粒的区域成为黑色区域，存在结合材料的区域成为灰色区域和/或白色区域。

(B1)接着，使用图像解析软件(三谷商事(株)的“WinROOF”)对上述反射电子图像进行二值化处理。在二值化处理后的图像中，存在cBN颗粒的区域(反射电子图像中的黑色区域)为暗场，存在结合材料的区域(反射电子图像中的灰色区域和/或白色区域)为明场。在二值化处理后的图像中，设定测定区域(70μm×100μm)。计算出源自暗场的像素(源自cBN颗粒的像素、反射电子图像中的源自黑色区域的像素)在该测定视野的总面积中所占的面积比率。将计算出的面积比率视为体积％，由此能够求出cBN颗粒的含有率(体积％)。

(C1)根据二值化处理后的图像，计算出源自明场的像素(源自结合材料的像素、反射电子图像中的源自灰色区域和白色区域的像素的合计)在测定视野的总面积中所占的面积比率，由此能够求出结合材料的含有率(体积％)。

需要说明的是，确认到以下情况：只要在同一刀尖部利用上述的方法进行测定，则即使任意地变更测定部位，测定结果也没有偏差。

(结合材料)

优选上述结合材料具有铝化合物。由此，在切削时，容易在切削工具表面形成氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤。因此，在铸铁的切削加工中，因在切削工具100的表面上产生的积屑瘤，切削工具100的耐磨损性提高，因此本实施方式所涉及的切削工具能够具有更优异的耐磨损性。“结合材料具有铝化合物”这一情况能够通过XRD(X射线衍射测定，X-rayDiffraction)来确定。即，“结合材料具有铝化合物”是指在结合材料中以通过XRD可检测到的程度存在铝化合物。

作为上述铝化合物，例如可列举为氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)、氮氧化铝(AlON)、硼化铝(AlB₂)。从强化与立方晶氮化硼的结合力的观点出发，该铝化合物特别优选包含氮化铝(AlN)。

结合材料中的铝化合物的含有率优选为5体积％以上且70体积％以下。由此，在切削时，容易在切削工具表面形成氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤。因此，在铸铁的切削加工中，因在切削工具100的表面上产生的积屑瘤，切削工具100的耐磨损性提高，因此本实施方式所涉及的切削工具能够具有更优异的耐磨损性。结合材料中的铝化合物的含有率的下限值优选为7体积％以上，更优选为10体积％以上，进一步优选为12体积％以上。结合材料中的铝化合物的含有率的上限值优选为60体积％以下，更优选为50体积％以下，进一步优选为40体积％以下。结合材料中的铝化合物的含有率优选为7体积％以上且60体积％以下，更优选为10体积％以上且50体积％以下，进一步优选为12体积％以上且40体积％以下。结合材料中的铝化合物的含有率可以通过基于XRD的RIR法(Reference Intensity Ratio)来确定。

上述结合材料可以在包含上述铝化合物的同时，还包含上述铝化合物以外的成分。作为铝化合物以外的成分，可列举为选自由第四族元素、第五族元素、第六元素、铝、硅、铁、钴以及镍组成的群组中的一种元素的单质。另外，作为铝化合物以外的成分，可列举为选自由第四族元素、第五族元素、第六元素、铝、硅、铁、钴以及镍组成的群组中的两种以上的元素的合金。另外，作为铝化合物以外的成分，可列举为选自由第四族元素、第五族元素、第六元素、硅、铁、钴以及镍组成的群组中的两种以上元素的金属间化合物。另外，作为铝化合物以外的成分，可列举为由选自由第四族元素、第五族元素、第六元素、铝、硅、铁、钴以及镍组成的群组中的一种元素与选自由氮、碳、硼以及氧组成的群组中的至少一种元素构成的化合物。作为铝化合物以外的成分，例如，可列举为氮化钛(TiN)、碳化钨(WC)、钴(Co)、硼化钛(TiB₂)、碳化钛(TiC)、氮化铬(CrN)、氮化硅(Si₃N₄)、铁(Fe)、镍(Ni)。在上述立方晶氮化硼烧结体中的结合材料中，铝化合物以外的化合物的种类可以通过XRD(X射线衍射测定，X-ray Diffraction)来确定。

(氧浓度)

上述后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。由此，在切削加工中，被切削工具的后刀面捕获的铝容易被氧化，因此容易形成氧化铝(Al₂O₃)的积屑瘤。因此，在铸铁的切削加工中，因在切削工具的后刀面的表面上形成积屑瘤，能够提高切削工具的耐磨损性。上述后刀面的氧浓度的下限优选为15质量％以上，更优选为20质量％以上，进一步优选为25质量％以上。上述后刀面的氧浓度的上限优选为45质量％以下，更优选为40质量％以下，进一步优选为35质量％以下。上述后刀面的氧浓度优选为15质量％以上且45质量％以下，更优选为20质量％以上且40质量％以下，进一步优选为25质量％以上且35质量％以下。

上述后刀面的氧浓度可以通过使用SEM-EDX对上述后刀面实施元素分析来确认。具体的测定方法如下所述。

(A2)利用SEM以5000倍对上述后刀面的参与切削的部分(换言之，距刀尖棱线(即，后刀面22与前刀面21的棱线)的距离为1mm以内的区域)进行观察，得到反射电子图像。

(B2)接着，对于上述反射电子图像的任意一个部位的测定区域(15μm×20μm)，利用能量色散型X射线光谱法导出氧(O)元素的质量％，由此得到该任意一个部位的氧浓度(质量％)。对于其他四个部位的测定区域(15μm×20μm)，执行同样的分析。

(C2)计算出共计五个部位的氧浓度的平均值，由此求出上述后刀面的氧浓度(质量％)。

需要说明的是，确认到以下情况：只要在同一刀尖部利用上述的方法进行测定，则即使任意地变更测定部位，测定结果也没有偏差。

上述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度优选小于10质量％。如上所述，通过使后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下，在铸铁的切削加工中，在切削工具的后刀面的表面上形成积屑瘤，由此提高切削工具的耐磨损性。但是，在立方晶氮化硼烧结体中，氧主要存在于结合相中，若该结合相中的氧浓度过高，则立方晶氮化硼烧结体自身变脆，因此切削工具容易变脆。因此，通过使立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度小于10质量％，能够抑制因立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度过高而引起的切削工具的脆性的提高。上述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度更优选为9.9质量％以下，进一步优选为9.8质量％以下，进一步优选为9.5质量％以下，更进一步优选小于8质量％，特别优选小于6质量％。从制造方法方面的观点出发，上述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度可以设为0.5质量％以上、1质量％以上、1.5质量％以上。

上述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度可以通过使用SEM-EDX实施元素分析来确认。具体的测定方法如下所述。

(A3)首先，利用SEM以5000倍观察通过将上述立方晶氮化硼烧结体的任意的表面(后刀面的表面以及前刀面的表面中的一者或两者)进行100μm研磨而产生的平面，得到反射电子图像。

(B3)接着，可以通过与上述B2～C2同样的方法求出上述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度。

需要说明的是，确认到以下情况：只要在同一立方晶氮化硼烧结体中利用上述的方法进行测定，则即使任意地变更测定部位，测定结果也没有偏差。

[实施方式2：切削工具的制造方法]

本实施方式的切削工具能够通过依次进行准备具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部的切削工具前体的第一工序、以及对该刀尖部的后刀面进行表面处理加工的第二工序来制造。以下，对各工序进行说明。

《第一工序》

本工序是准备具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部的切削工具前体的工序。立方晶氮化硼烧结体通过现有公知的方法得到。例如，将cBN颗粒(原料)和构成结合相的原料粉末与乙醇一同放入硬质制容器中，通过球磨混合法执行20小时的混合以及粉碎，由此得到混合粉末。接着，将上述混合粉末填充到Ta(钽)制的容器中进行真空密封。使用带式超高压高温发生装置对真空密封后的混合粉末在3～9GPa、1100～1900℃的条件下保持5～30分钟进行烧结。由此，能够得到立方晶氮化硼烧结体。在切削工具的整体由立方晶氮化硼烧结体构成的情况下(实体型)，由此得到的立方晶氮化硼烧结体为切削工具前体。

另外，当在主体部接合有刀尖部的情况下，接着，将该立方晶氮化硼烧结体经由接合材料与上述主体部接合，由此形成切削工具前体。作为该接合材料，例如可列举为银焊料。

接着，通过对接合加工后的立方晶氮化硼烧结体和主体部进行冷却而使熔化的接合材料固化。然后，通过对立方晶氮化硼烧结体与主体部的接合面进行研磨处理，使立方晶氮化硼烧结体与工具母材的接合面变得平滑，从而制作切削工具前体。

《第二工序》

本工序是对该切削工具前体执行放电加工的工序。由此，能够将该切削工具前体精加工成切削工具的形状(即，能够得到具备刀尖部、且该刀尖部具有后刀面、与该后刀面相连的前刀面以及位于该后刀面和该前刀面的棱线的切削刃的切削工具)，并且能够将该切削工具的刀尖部的后刀面的算术平均高度Sa以及该后刀面的偏斜度Ssk调整为所期望的范围。另外，例如与执行研磨加工的情况相比，氧容易进入该切削工具的刀尖部的后刀面，因此能够满足“后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下”。上述放电加工例如可通过以下的方法来执行。

(1)放电加工

将上述切削工具前体设置于放电加工机，在无负载电压为50V以上且小于200V的条件下进行处理。金属线的形状优选为配合加工面而弯曲的形状、或针状。

通过执行上述放电加工，能够将上述刀尖部的后刀面的算术平均高度Sa设为0.5μm以上且3.0μm以下，并且将后刀面的氧浓度设为10质量％以上且50质量％以下。以往，实施了放电加工的切削工具由于在工具表面形成脆性层而有时无法耐受切削时的高应力，因此回避进行放电加工。本发明的发明人新发现了若在上述的无负载电压的条件下实施放电加工，则即使是实施了放电加工的切削工具，在将后刀面的算术平均高度Sa设为0.5μm以上且3.0μm以下、且将后刀面的氧浓度设为10质量％以上且50质量％以下的情况下，即使在铸铁的高效率加工中也能够发挥高耐磨损性。

需要说明的是，可以在执行上述放电加工之后进一步对后刀面执行离子蚀刻。由此，能够进一步对后刀面的算术平均高度Sa和后刀面的氧浓度进行调整。该离子蚀刻例如可以通过以下的条件来执行。

(离子蚀刻的条件)

·投入气体：Ar或O₂

·加速电压：0.1kV以上且10kV以下

·氧分压：0.001Pa以上且1.000Pa以下

·时间：5分钟以上且120分钟以下

《其他工序》

本公开的切削工具的制造方法可以包含进一步对前刀面执行上述研磨加工的工序。由此，能够将前刀面的算术平均高度Sa设为0.5μm以下。需要说明的是，在此，利用#400号以上的磨石执行研磨加工。

实施例

通过实施例对本实施方式进一步具体地进行说明。但是，本实施方式并不限定于这些实施例。

《切削工具的制作》

<第一工序>

为了制作试样A～I所涉及的立方晶氮化硼烧结体，将cBN颗粒(原料)和结合材料的原料粉末以表1中记载的体积基准的比率均匀混合后，填充到Mo(钼)制胶囊中成形为预定的形状，得到成形体。接着，将所得到的成形体在表1中记载的温度(℃)、压力(GPa)以及时间(分钟)的条件下进行烧结，由此得到试样A～I所涉及的立方晶氮化硼烧结体。将所得到的立方晶氮化硼烧结体钎焊于硬质合金制的主体部，由此准备试样1～16、18～25所涉及的切削工具前体。

<第二工序>

为了得到试样1～16、18～25所涉及的切削工具，对上述切削工具前体，在表2所记载的条件下执行放电加工、放电加工和离子蚀刻这两者、或者研磨加工。例如，在试样1中，将切削工具前体设置于放电加工机，在无负载电压为150V的条件下执行放电加工。另外，例如，在试样5中，将切削工具前体设置于该放电加工机，在无负载电压为150V的条件下执行放电加工，在以下的条件下对后刀面执行离子蚀刻。

(离子蚀刻的条件)

·投入气体：Ar

·加速电压：1kV

·氧分压：0.20Pa

·时间：15分钟

由此，将试样1～16、18～25所涉及的切削工具前体成型为预定的形状(ISO标准：SNGN120408)。该预定的形状为具备刀尖部、且该刀尖部具有后刀面、与该后刀面相连的前刀面以及位于该后刀面和该前刀面的棱线的切削刃的形状。

<其他工序>

为了得到试样1～16、18～25所涉及的切削工具，在表2所记载的条件下对刀尖部的前刀面执行放电加工或研磨加工。

表1

通过执行以上的工序，制作具有表2所示的构成的试样1～16、18～25的切削工具。

《评价》

对于各试样的切削工具，对立方晶氮化硼烧结体的组成(立方晶氮化硼颗粒的含有率、结合材料的含有率)、结合材料的组成、立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度、后刀面的算术平均高度Sa、后刀面的氧浓度、后刀面的偏斜度Ssk以及前刀面的算术平均高度Sa进行了测定。

<立方晶氮化硼烧结体的组成(立方晶氮化硼颗粒的含有率、结合材料的含有率)的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出立方晶氮化硼颗粒的含有率。将所得到的结果分别记载于表2的“cBN颗粒含有率[体积％]”一项中。另外，对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出结合材料的含有率。将所得到的结果分别记载于表2的“结合材料含有率[体积％]”一项中。

<结合材料的组成的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出结合材料的组成(换言之，构成结合材料的化合物的种类)。将所得到的结果分别记载于表2的“结合材料的组成”一项中。

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出结合材料中的铝化合物的含有率。将所得到的结果分别记载于表2的“结合材料中Al化合物含有率[体积％]”一项中。

<立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度。将所得到的结果分别记载于表2的“烧结体中氧浓度[质量％]”一项中。

<后刀面的算术平均高度Sa的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出后刀面的算术平均高度Sa。将所得到的结果分别记载于表2的“后刀面”一项的“Sa[μm]”一项中。

<后刀面的氧浓度的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出后刀面的氧浓度。将所得到的结果分别记载于表2的“后刀面”一项的“氧浓度[质量％]”一项中。

<后刀面的偏斜度Ssk的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出后刀面的偏斜度Ssk。将所得到的结果分别记载于表2的“后刀面”一项的“Ssk”一项中。

<前刀面的算术平均高度Sa的确定>

对于试样No.1～16、18～25的切削工具，通过实施方式1中记载的方法求出前刀面的算术平均高度Sa。将所得到的结果分别记载于表2的“前刀面”一项的“Sa[μm]”一项中。

<切削试验>

使用试样No.1～16、18～25的切削工具，通过以下的切削条件，对进行了20分钟的切削后的后刀面的磨损量[μm]进行测定。将所得到的结果分别记载于表2的“磨损量[μm]”一项中。该磨损量[μm]越小，意味着切削工具的耐磨损性越优异，意味着切削工具具有越长的工具寿命。

(切削条件)

被切削件：FC250(灰口铸铁)

切削速度：Vc＝500m/min

进给：f＝0.2mm/刃

切入：ap＝1mm

湿式/干式：干式

该切削条件相当于铸铁的高效率加工。

<结果>

试样1～11、18～25的切削工具相当于实施例。另一方面，试样12～16相当于比较例。确认到试样1～11、18～25的切削工具(实施例)与试样12～16的切削工具(比较例)相比，即使在铸铁的高效率加工中，耐磨损性也很优异，具有较长的工具寿命。

因此，可知试样1～11、18～25的切削工具即使在铸铁的高效率加工中也具有较长的工具寿命。

如以上那样对本公开的实施方式以及实施例进行了说明，但从最初起也预定将上述的各实施方式以及实施例的构成适当组合或进行各种变形。

应当认为本次公开的实施方式以及实施例在所有方面都是示例，而不是限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式以及实施例表示，而是由权利要求书表示，意图包含与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。

附图标记说明

10：主体部；11：底面；12：顶面；13：侧面；14：座面；15：支承面；20：刀尖部；21：前刀面；22：后刀面；22a：第一后刀面；22b：第二后刀面；22c：第三后刀面；23：切削刃；23a：第一切削刃；23b：第二切削刃；23c：第三切削刃；24：底面；25：被支承面；100：切削工具；L1：平均线。

Claims (4)

1.一种切削工具，其中，

所述切削工具具备由立方晶氮化硼烧结体构成的刀尖部，

所述刀尖部具有后刀面、与所述后刀面相连的前刀面、以及位于所述后刀面和所述前刀面的棱线的切削刃，

所述后刀面的算术平均高度Sa为0.5μm以上且3.0μm以下，

所述Sa依据ISO25178-2：2012进行测定，

所述后刀面的氧浓度为10质量％以上且50质量％以下。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，

所述后刀面的偏斜度Ssk为-1.0以上且1.0以下，

所述Ssk依据ISO25178-3：2012进行测定。

3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，

所述立方晶氮化硼烧结体包含结合材料和30体积％以上且95体积％以下的立方晶氮化硼颗粒，

所述结合材料具有铝化合物，

所述立方晶氮化硼烧结体中的氧浓度小于10质量％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削工具，其中，

所述前刀面的所述算术平均高度Sa为0.5μm以下。