MX2012005970A - Herramienta de corte. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una herramienta de corte (1) la cual está mejorada en la eliminación de virutas y en resistencia a la adhesión. Esta herramienta de corte (1) incluye un cuerpo duro sinterizado (4) por lo menos en el borde de corte, y se caracteriza porque la herramienta de corte (1) tiene una cara de ataque (2) y una cara de separación (3); la cara de ataque (2) tiene un rompevirutas proyectado o proyectado y rebajado (5); el cuerpo duro sinterizado (4) contiene 20 % en volumen o más de nitruro de boro cúbico; una región la cual es de 20 pm o menor desde la superficie del cuerpo duro sinterizado (4) sobre el lado de la cara de ataque está compuesta de una estructura "A" de nitruro de boro cúbico y una estructura "B" que contiene por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste de nitruro de boro hexagonal, nitruro de boro amorfo, y óxido de boro, y al mismo tiempo, la relación volumétrica B/(A+B) de la estructura "B" con respecto a la suma de la estructura "A" y la estructura "B" es de 5-90 % en volumen inclusive.

Description

HERRAMIENTA DE CORTE Campo de la Invención La presente invención se relaciona con una herramienta de corte que incluye un cuerpo duro sinterizado que contiene nitruro de boro cúbico (citado de aquí en adelante como cBN, por sus siglas en inglés) .

Antecedentes de la Invención Una herramienta de cuerpo sinterizado de cBN producida por sinterización de polvo de cBN fino con varios aglutinantes tiene excelente resistencia al desgaste y resistencia mecánica, y por lo tanto presenta un excelente desempeño de corte para metales del grupo del hierro de alta dureza y hierro colado.

Aquí, el cuerpo sinterizado de cBN está formado de partículas de cBN unidas por una fase de aglutinante cuyos componentes principales son TiN, Tic, W, Co y Al. Las partículas de cBN tienen una dureza y una conductividad de calor que son las más altas solo después del diamante, y tienen una tenacidad a la fractura superior al material cerámico. El cuerpo sinterizado de cBN que tiene un alto contenido de partículas de cBN tiene por lo tanto excelentes características tales como resistencia a la deformación plástica, tenacidad, resistencia mecánica, y resistencia al desportillado.

Ref.: 230149 Debido a que en años recientes las máquinas herramientas se han automatizado y los procesos de producción se han desatendido, la capacidad de tratamiento de virutas ahora se considera como un factor importante indispensable para la operación continua de las máquinas herramientas. Con el fin de mejorar la capacidad de tratamiento de virutas, generalmente se forma un rompevirutas sobre una cara de ataque de una herramienta, y están bajo estudio una variedad de métodos .

Por ejemplo, la Patente Japonesa Abierta No. 3-178736 (PTL 1) describe un método mediante el cual una cara de ataque de una herramienta de corte es maquinada mediante láser o es maquinada por descarga eléctrica para formar un rompevirutas. De conformidad con el método de PTL 1, después de que se forma el rompevirutas, la herramienta se procesa con el fin de reducir los daños ocasionados en el proceso de formación del rompevirutas, para de esta manera permitir que se mejore el desempeño del corte.

Además, cada una de las Patentes Japonesas Abiertas No. 2004-223648 (PTL 2) y 2006-281386 (PTL 3) describe un método mediante el cual se forma un rompevirutas y posteriormente su superficie se procesa con un abrasivo suelto. De conformidad con el método descrito en PTL 2 y PTL 3, se reduce la aparición de adhesión debido a la aspereza de la superficie o la apariencia de una estructura alterada sobre la superficie del rompevirutas , y se eliminan los daños por el maquinado tales como grietas internas. Consecuentemente, es menos probable que ocurra el desportillado en la herramienta de corte .

Lista de Citas Literatura de Patentes : PTL l: Patente Japonesa Abierta No. 3-178736 PTL 2: Patente Japonesa Abierta No. 2004-223648 PTL 3: Patente Japonesa Abierta No. 2006-281386 PTL 4: Patente Japonesa Abierta No. 2003-127007 PTL 5: Patente Japonesa Abierta No. 2007-216327 Breve Descripción de la Invención Problema Técnico Sin embargo, recientemente han habido exigencias por una mayor velocidad y mayor eficiencia del trabajo de corte, y las piezas de trabajo se han hecho más difíciles de cortar. Debido a esto, es más probable que con el desgaste por frotación de una viruta la pieza de trabajo se adhiera a la cara de ataque . Las herramientas de corte que comúnmente se utilizan actualmente tienen desventajas tales como una precisión dimensional deteriorada debido a la adhesión de la pieza de trabajo a la cara de ataque, aumentando la resistencia al corte lo que da como resultado el desportillado, y una textura superficial degenerada.

Con el fin de superar las desventajas antes mencionadas, puede haber una manera directa de hacer que la pieza de trabajo tenga menor probabilidad de adherirse a la cara de ataque. Sin embargo, actualmente no se ha proporcionado ningún medio efectivo.

La presente invención se ha hecho en vista de las circunstancias anteriores, y un objeto de la presente invención es proporcionar una herramienta de corte que presente excelente capacidad de tratamiento de virutas y resistencia a la adhesión manteniendo a la vez características que incluyen resistencia al desportillado y resistencia al desgaste.

Solución al Problema Una herramienta de corte de la presente invención incluye un cuerpo duro sinterizado en por lo menos un borde de corte, y tiene una cara de ataque y una cara de flanco. La cara de ataque tiene un rompevirutas en una forma proyectada o irregular. El cuerpo duro sinterizado contiene por lo menos 20% en volumen de nitruro de boro cúbico. Una región no mayor que 20 µ?? en una dirección de profundidad desde una superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque incluye estructuras A hechas de nitruro de boro cúbico y estructuras B hechas de por lo menos una seleccionada del grupo que consiste de nitruro de boro hexagonal, nitruro de boro amorfo, y óxido de boro. Una relación en volumen de las estructuras B con respecto a la suma de las estructuras A y las estructuras B, .(B/ (A+B) ) , no es menor que 5 % en volumen y no mayor que 90 % en volumen.

Preferentemente, la herramienta de corte tiene una cara que conecta la cara de ataque y la cara de flanco, y la cara incluye por lo menos una cara seleccionada del grupo que consiste de una cara de resalte, una cara de resalte negativa, y una porción rectificadora. Una región de no más de 20 µ?t? en la dirección de profundidad desde una superficie de la cara tiene la relación en volumen B/ (A+B) no menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen.

Preferentemente, la herramienta de corte tiene una cara que conecta la cara de ataque y la cara de flanco, y la cara incluye por lo menos una cara seleccionada del grupo que consiste de una cara de resalte, una cara de resalte negativa, y una porción rectificadora. En una región no mayor que 10 ym desde una arista en donde cualquiera de dos de la cara de ataque, la cara de flanco, la cara de resalte, la cara de resalte negativo, y la porción rectificadora se juntan una con otra, la relación en volumen B/ (A+B) no es menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen.

Preferentemente, en el cuerpo duro sinterizado, cada una de las regiones que contienen por lo menos 90 % en volumen de las estructuras B están dispersas sobre las estructuras A.

Preferentemente, Ih (0001) /Ic (111) no es menor que 0.1 y no mayor que 10, en donde Ic (111) es una intensidad integrada de difracción de rayos x de un plano (111) del nitruro de boro cúbico e Ih (0001) es una intensidad integrada de difracción de rayos x de un plano (0001) del nitruro de boro hexagonal, cuando se realiza la difracción de rayos x sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque .

Preferentemente, una intensidad integrada de un componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza la difracción de rayos x sobre la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque no es menor que 1.1 veces y no mayor que 10 veces tan alto como una intensidad integrada de un componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza la difracción de rayos x sobre una superficie obtenida al cortar la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque en por lo menos 0.4 mm .

Preferentemente, IBO(IBO+IBN) no es menor que 0.05 y no mayor que 0.9, en donde IBN es una intensidad integrada de una señal de B que representa un enlace B-N e IBO es una intensidad integrada de una señal de B que representa un enlace B-0, cuando se realiza un análisis de XPS sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque.

Efectos Ventajosos de la Invención La herramienta de corte de la presente invención posee los componentes y las características antes mencionadas para de esta manera mostrar una excelente capacidad de tratamiento de virutas y resistencia a la adhesión manteniendo al mismo tiempo una resistencia al desportillado y resistencia al desgaste.

Breve Descripción de las Figuras La figura 1 es una sección transversal esquemática de una herramienta de corte de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención A continuación se describirán más detalladamente cada uno de los componentes y las características de la herramienta de corte de la presente invención.

Herramienta de Corte La figura 1 es una sección transversal esquemática de una herramienta de corte de la presente invención. La herramienta de corte l de la presente invención como se muestra en la figura 1 tiene una cara de ataque 2 que se pone en contacto con una viruta de una pieza de trabajo y una cara de flanco 3 que se pone en contacto con la pieza de trabajo, cuando se está realizando un trabajo de corte, e incluye un cuerpo duro sinterizado 4 en por lo menos un borde de corte.

La herramienta de corte de la presente invención puede usarse muy ventajosamente como, por ejemplo, un inserto rotatorio para perforación, fresado radial, fresado, o maquinado, una sierra para cortar en tiras, una herramienta para tallar engranes, un escariador, un macho de roscar, un inserto de corte para fresado de muñones de cigüeñal, o similares .

La herramienta de corte puede adoptar cualquiera de las formas negativa o positiva. La forma negativa es ventajosa porque ambos lados de la herramienta de corte están disponibles para usarse para cortar y por lo tanto el número de bordes de corte disponibles por inserto de corte es mayor, y por lo tanto más preferido.

En la figura 1, una arista 6 en donde se juntan la cara de ataque 2 y la cara de flanco 3 no está procesada y por lo tanto tiene un borde filoso. Sin embargo, la arista 6, puede procesarse de tal manera que por lo menos una seleccionada del grupo que consiste de una cara de resalte, una cara de resalte negativa, y una porción de rectificado se forma sobre una cara que conecta entre sí la cara de ataque 2 y la cara de flanco 3. Con respecto a la cara de resalte, la cara de resalte negativa y la porción de rectificado, más adelante se dará una descripción adicional.

Aunque la figura 1 muestra una herramienta de corte 1 que tiene un cuerpo duro sinterizado 4 unido solo a un borde de corte del material base de la herramienta, la herramienta de corte no se limita a esta forma en la cual el cuerpo duro sinterizado 4 se provee en la posición. Por lo tanto, el cuerpo duro sinterizado 4 puede proveerse en cualquier lugar distinto del borde de corte de la herramienta de corte 1. Además, aunque la figura 1 muestra el cuerpo duro sinterizado que está provisto en solo un borde de corte de la herramienta de corte, aparentemente se observa que los cuerpos sinterizados pueden proveerse en dos o mar bordes de corte. Con respecto a la presente invención, un "borde de corte" se refiere a una parte de ángulo apical de la herramienta de corte 1 que está involucrada en el corte.

Cara de ataque La cara de ataque 2 que es una parte constituyente de la herramienta de corte 1 de la presente invención se refiere a una cara que se pone en contacto con una viruta de una pieza de trabajo cuando se está realizando un trabajo de corte. Por ejemplo, la superficie superior y la superficie inferior de la herramienta de corte mostrada en la figura 1 son cada una de ellas una cara de ataque 2. La cara de ataque 2 se caracteriza porque tiene un rompevirutas 5 en una forma proyectada o irregular. Dado que se provee el rompevirutas 5, la viruta se ondula y se rompe en fragmentos de un tamaño apropiado. Por lo tanto, la viruta tiene menos probabilidad de ser atrapada, y el trabajo se corte se puede realizar uniformemente .

Cara de Flanco La cara de flanco 3 que es parte constituyente de la herramienta de corte 1 de la presente invención se refiere a 1 una cara que se pone en contacto con la pieza de trabajo cuando se realiza el trabajo de corte. Por ejemplo, la superficie lateral de la herramienta de corte l mostrada en la figura 1 es la cara de flanco 3.

Cuerpo Duro Sinterizado La herramienta de corte 1 de la presente invención está provista con un cuerpo duro sinterizado 4 en por lo menos uno de los bordes de corte de la herramienta de corte. Por lo menos una región en 20 µt? en la dirección de profundidad desde una superficie sobre una cara de ataque de este cuerpo duro sinterizado 4 contiene estructuras A hechas de nitruro de boro cúbico y estructuras B hechas de por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de nitruro de boro hexagonal, nitruro de boro amorfo, y óxido de boro. La relación en volumen de las estructuras B con respecto a la suma de las estructuras A y las estructuras B, (B/ (A+B) ) , no es menor que 5 % en volumen y mayor que 90 % en volumen.

Las estructuras A y las estructuras B están contenidas a esta relación para de esta manera proporcionar tanto las características de las estructuras A que son excelentes en resistencia al desgaste y resistencia mecánica como las características de las estructuras B que son excelentes en capacidad de deslizamiento y resistencia a la adhesión. Por lo tanto, se puede obtener una herramienta de corte que reúne resistencia al desgaste, resistencia mecánica, capacidad de deslizamiento, y resistencia a la adhesión.

Dado que el cuerpo duro sinterizado 4 que tiene las características antes mencionadas se incluye en por lo menos un borde de corte, la viruta tiene menos probabilidad de adherirse a la cara de ataque 2, y la herramienta de corte se puede usar para cortar varias piezas de trabajo. Por lo tanto, la herramienta de corte 1 tiene capacidad de tratamiento de virutas mejorada y consecuentemente puede usarse bajo una amplia variedad de condiciones de corte.

Por ejemplo, en el caso del trabajo de corte de una pieza de trabajo tal como una aleación sinterizada o un hierro colado difícil de cortar de la cual se generan virutas finas mientras se realiza el trabajo de corte, se reduce la resistencia al desgaste de una porción de frote de virutas de la cara de ataque. Consecuentemente, se elimina la generación de calor debido a la resistencia al desgaste de la porción de frote de la viruta, y se puede eliminar un desgaste tipo cráter del maquinado de alta velocidad.

En el caso de un trabajo de corte de una pieza de trabajo tal como acero templado o acero del cual se genera una viruta larga mientras se realiza el trabajo de corte, se puede mejorar la capacidad de deslizamiento y la resistencia a la adhesión de la cara de ataque. Consecuentemente, la viruta puede expulsarse suavemente y por lo tanto la resistencia al corte se reduce y la cara de ataque tiene menos probabilidad al desgaste.

En el caso de las herramientas de corte convencionales, cuando se acumula la viruta que se adhiere a la cara de ataque y las virutas acumuladas caen, los componentes que constituyen el cuerpo duro sinterizado también se desprenden simultáneamente con la caída de la viruta, y por lo tanto, es probable que se presente un desgaste tipo cráter. Sin embargo, dado que las estructuras B con excelente resistencia a la adhesión están contenidas como se describió anteriormente, se facilita el desprendimiento de la viruta, y puede reducirse el desgaste tipo cráter.

En una región de 20 µ?? o menos en la dirección de profundidad desde la superficie sobre el lado de la cara de ataque del cuerpo duro sinterizado, si la relación en volumen de las estructuras B es menor que 5 % en volumen, es decir, la relación en volumen de las estructuras A con respecto a la suma de las estructuras A y las estructuras B, A/ (A+B) , es mayor que 95 %, parte de la viruta de frote se adhiere a la cara de ataque y a la superficie del rompevirutas , produciendo una desventaja en la que se impide el flujo de la viruta y aumenta la resistencia al corte. Además, cuando la viruta adherida se pone en contacto con una nueva viruta y se desprende, también se desprende una parte del cuerpo duro sinterizado, lo cual posibilita la aparición de un desgaste tipo cráter de la cara de ataque 2.

En contraste, si la relación en volumen de las estructuras B, B/ (A+B) , es mayor que 90 % en volumen, se tiene una desventaja de que la resistencia al desgaste del cuero duro sinterizado 4 sea baja. Por lo tanto, aunque inicialmente se presentan características excelentes en un proceso de corte, las estructuras B se desgastan en una etapa temprana y el efecto de la resistencia a la adhesión no se mantiene durante un largo periodo de tiempo. En términos del balance entre resistencia al desgaste, resistencia mecánica, capacidad de deslizamiento, y resistencia a la adhesión, la relación en volumen antes mencionado de las estructuras B, B/(A+B), es preferentemente no menor que 10 % en volumen y no mayor que 70 % en volumen, y más preferentemente no menor que 25 % en volumen y no mayor que 50 % en volumen. Aquí, la presente invención utiliza un valor numérico medido por medio de difracción de rayos x, como el valor que representa la relación en volumen de las estructuras A y las estructuras B.

Para la presente invención, es preferible realizar, sobre las estructuras A, un maquinado por descarga eléctrica, un maquinado por haces de electrones, un maquinado mediante láser, o un maquinado mediante arco de plasma para aplicar cierta energía a las estructuras A y de esta manera transformar las estructuras A en estructuras B. Por lo tanto, se pueden formar las estructuras B para proporcionar una estructura de cristal en la cual las estructuras A y las estructuras B están mezcladas, manteniendo a la vez .que una estructura compacta del cuerpo duro sinterizado.

Aquí, la forma de la mezcla de las estructuras A y las estructuras B en una región de 20 µ?t? o menos desde la superficie sobre el lado de la cara de ataque del cuerpo duro sinterizado 4 puede ser una mezcla de átomos, o las estructuras A y las estructuras B pueden estar dispersas por separado. Sin embargo es preferible que las estructuras A formen sustancialmente una red de base y las estructuras B se dispersen sobre este red. Dado que las estructuras B están dispersas sobre la red de las estructuras A, la resistencia al desgaste y la resistencia a la adhesión se pueden mejorar en relación con el caso en el que las estructuras A y las estructuras B simplemente se mezclan por separado o en forma de capas o átomos . En el caso en el que se incluyen las estructuras B de tal manera que están dispersas sobre la red de las estructuras A, si las estructuras B sufren abrasión mientras se realiza el trabajo de corte, las estructuras A que rodean a las estructuras B evitan una mayor abrasión de las estructuras B. Además, incluso si las estructuras A se adhieren a la pieza de trabajo mientras se realiza el trabajo de corte, las estructuras B dispersas no se adhieren a la pieza de trabajo. Por lo tanto, el área en la que se adhiere la pieza de trabajo a la cara de ataque es pequeña, lo cual hace que sea menos probable que los fragmentos adheridos de la pieza de trabajo se desprendan y hace .menos probable que las estructuras A caigan junto con los fragmentos adheridos de la pieza de trabajo.

Aquí, el estado en el que las "estructuras B están dispersas" se refiere a un estado en el que cada una de las regiones que contienen por lo menos 90 % en volumen de estructuras B (de aquí en adelante citadas como "regiones de estructuras B" ) están presentes por separado de otras regiones, cuando la estructura del cristal del cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque se analiza con un microscopio electrónico de transmisión o por medio de otro método, o se observa el estado de distribución del boro, nitrógeno, y oxígeno que forman el cuerpo duro sinterizado.

En un caso en el que las estructuras B están dispersas sobre la red de estructuras A, el diámetro promedio de las estructuras B es preferentemente no menor que 0.5 ym y no mayor que 50 µt , y más preferentemente no menor que 0.5 m y no mayor que 10 µ??. Si es menor que 0.5 µta, el efecto de las estructuras B de mejoramiento de la capacidad de deslizamiento y la resistencia a la adhesión no se puede obtener adecuadamente. Si es mayor que 50 µp?, se presenta abrasión local de las estructuras B, y por lo tanto, no puede mejorarse la vida útil de la herramienta.

Aunque las regiones de las estructuras B no son necesariamente circulares, el diámetro promedio de la región está indicado por conveniencia con el fin de definir el área ocupada por las estructuras B en el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque .

Con el fin de calcular el diámetro promedio de las regiones de las estructuras B, primero se lleva a cabo un análisis de patrón de retrodispersión de electrones (EBSP, por sus siglas en inglés) para medir la superficie del cuerpo duro sinterizado. Después, se calcula el área de una región en la cual se acumulan, los granos de cristal que tienen la misma estructura, y se calcula el diámetro de un círculo que tiene la misma área que el área calculada. Esta operación se lleva a cabo por lo menos diez veces, y el promedio de los diámetros respectivos de los círculos se calcula para usarse como el promedio de los diámetros de las regiones de las estructuras A y las estructuras B.

Las estructuras B están preferentemente presentes en una región no menor que 0.5 pm y no mayor que 20 pm en la dirección de la profundidad desde la superficie de la cara de ataque. En términos de aplicabilidad para una amplia variedad de usos, están preferentemente presentes en una región de una profundidad de 10 pm o menos. Más preferentemente, las estructuras B están presentes en una región de una profundidad de 5 ym o menos. Si las estructuras B están contenidas en un intervalo de profundidad menor que 5 pm, el efecto de las estructuras B de supresión de la abrasión no se puede obtener adecuadamente. Además, la abrasión temprana de las estructuras B ocurre en la etapa inicial del comienzo del corte, y se pierde el efecto de las estructuras B de resistencia a la abrasión en una etapa temprana. En contraste, si las estructuras B están contenidas en una región de una profundidad que excede los 20 µt?, la resistencia mecánica del cuerpo duro sinterizado se deteriora considerablemente .

Aquí, "profundidad desde la superficie de la cara de ataque" se calcula de la siguiente manera. Se observa una sección transversal perpendicular a la cara de ataque del cuerpo duro sinterizado con un microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) o un microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés) y después se analiza por medio de difracción electrónica de transmisión (RED, por sus siglas en inglés) . En este momento, la profundidad máxima a la cual se detectan las estructuras B se calcula como la profundidad desde la superficie de la cara de ataque. Con respecto a la "profundidad desde la superficie de la cara de ataque" descrita anteriormente, mientras se realiza el bombardeo sobre la superficie de la cara de ataque, se mide el contenido de oxígeno y la cantidad de enlaces B-O en la dirección de profundidad por medio de análisis de XPS, y la profundidad a la cual los enlaces B-0 ya no pueden detectarse o los enlaces B-0 son menores que 5 % de los enlaces de la región superficial se utiliza como el valor de la profundidad antes mencionada desde la superficie de la cara de ataque .

En el caso en el que el nitruro de boro hexagonal está contenido como las estructuras B, es preferible que la relación Ih (00001) /Ic (111) no sea menor que 0.1 y no mayor que 10, más preferentemente no menor que 0.2 y no mayor que 1.5, y aún más preferentemente no menor que 0.3 y no mayor que 1, en donde Ic (111) es una intensidad integrada de difracción de rayos x del plano (111) del cBN e Ih (0001) es una intensidad integrada de difracción de rayos x del plano (0001) del nitruro de boro hexagonal, cuando se realiza la difracción de rayos x sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque. Cuando se presenta esta relación de la estructura del cristal del cuerpo duro sinterizado, se obtiene una relación de mezcla óptima del nitruro de boro hexagonal, y puede alargarse la vida útil de la herramienta.

En el caso en el que esté contenido nitruro de boro amorfo como las estructuras B, la intensidad integrada del componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza una difracción de rayos x sobre la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque preferentemente no es menor que 1.1 veces y no mayor que 10 veces y más preferentemente no menor que 1.1 veces y no mayor que el doble de alto que la intensidad integrada de un componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza una difracción de rayos x sobre una superficie obtenida mediante el corte de la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque en por lo menos 0.4 mm. Cuando se presente esta relación de la intensidad integrada del componente de fondo, se obtiene una relación de mezcla óptima del componente amorfo, y puede alargarse la vida útil de la herramienta .

Además, en el caso de que esté contenido óxido de boro como las estructuras B, IBO/ (IBO+IBN) preferentemente no es menor que 0.05 y no mayor que 0.9, más preferentemente no menor que 0.1 y no mayor que 0.5, y aún más preferentemente no menor que 0.25 y no mayor que 0.4, en donde IBN es una intensidad integrada de una señal de B que representa el enlace B-N e IBO es una intensidad integrada de una señal de B que representa el enlace B-O, cuando se realiza un análisis de XPS sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque .

Nitruro de Boro Cúbico El cuerpo duro sinterizado 4 antes mencionado tiene una característica de que contiene por lo menos 20 % en volumen de nitruro de boro cúbico. Si es menor que 20 % en volumen, la relación en volumen de las estructuras B en el cuerpo duro sinterizado es inevitablemente menor, y por lo tanto no puede obtenerse adecuadamente el efecto de mejoramiento de la capacidad de deslizamiento y de resistencia a la adhesión.

Con respecto a la presente invención, en el caso en el que el cuerpo duro sinterizado 4 contiene no menos de 20 % en volumen y menos de 85 % en volumen de cBN, preferentemente está contenida una fase aglutinante como un componente distinto del cBN. La fase aglutinante contiene preferentemente: un compuesto de por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de elementos del grupo IVa, elementos del grupo Va, elementos del grupo Vía, Al, y Si en la tabla periódica, y por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno, carbono, boro, y oxígeno, o una solución sólida del compuesto; y uno de Co y Ni o ambos metales, o un compuesto del metal o de los metales y por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno, carbono, boro, y oxígeno, o una solución sólida del compuesto. El cuerpo duro sinterizado de la composición tiene excelente desempeño de corte para cortar una variedad de piezas de trabajo.

Con respecto a la presente invención, en el caso en el que el cuerpo duro sinterizado 4 contiene no menos de 85 % en volumen y no más de 98 % en volumen de cBN, la fase aglutinante contiene preferentemente Co y/o un compuesto de Co y por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno, carbono, boro, y oxígeno, o una solución sólida del compuesto. En el caso de que contenga no menos de 85 % en volumen y no más de 98 % en volumen de cBN y los componentes antes mencionados, la capacidad de deslizamiento y la resistencia a la adhesión se pueden mejorar notablemente. En este caso, si la relación en volumen de las estructuras B (B/ (A+B) ) en una región de 20 pm o menos desde la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque no es menor que 5 % en volumen y no mayor que 50 % en volumen, se puede evitar el deterioro de la resistencia al desgaste y la resistencia mecánica. El cuerpo duro sinterizado puede contener por lo menos 99% en volumen de cB .

Material Base de la Herramienta En relación con la présente invención, el material base de la herramienta a la cual se une el cuerpo duro sinterizado 4 puede ser cualquiera siempre y cuando sea convencionalmente conocido como un material base de herramienta de este tipo, y no esté particularmente limitado. Por ejemplo, como material base de herramienta puede usarse apropiadamente un material capaz de alargar la resistencia al maquinado tal como carburo cementado, acero, o material cerámico. Por ejemplo, el carburo cementado puede usarse como un material base de la herramienta. En particular, en términos de la resistencia mecánica por ejemplo del material base de la herramienta, se usa más adecuadamente el carburo cementado.

Porción de Rectificado En la herramienta de corte 1 de la presente invención, una porción de arista en donde se juntan la cara de ataque 2 y la cara de flanco 3 se provee preferentemente con una porción de rectificado. La porción de rectificado se refiere a una porción redondeada por el corte de una porción de arista en donde la cada de ataque 2 y la cara de flanco 3 se juntan. La anchura de la porción de rectificado se optimiza dependiendo de las condiciones de maquinado. Una anchura menor de la porción de rectificado proporciona un afilado mejorado de la herramienta y una anchura mayor de la misma proporciona mayor resistencia del borde de corte. Esta anchura de la porción de rectificado es preferentemente no menor que 1 µp? y no mayor que 50 µp?.

Cara de Resalte y Cara de Resalte Negativa En la herramienta de corte 1 de la presente invención, una porción de arista en donde la cara de ataque 2 y la cara de flanco 3 se juntan se puede proveer con una cara de resalte o una cara de resalte negativa. La cara de resalte se refiere a una porción que se localiza entre la arista del borde de corte y el rompevirutas sobre la cara de ataque y es paralela a la superficie inferior (cara de ataque) de la herramienta de corte. La cara de resalte negativa se refiere a una porción que está formada por el achaflanado de la cara de ataque y la cara de flanco, o la cara de resalte y la cara de ataque, u otra de cara de resalte negativa y la cara de flanco. Estas caras de resalte y de resalte negativa pueden no necesariamente proveerse, y la herramienta de corte se puede proveer con un borde afilado sin cara de resalte y cara de resalte negativa.

La cara de resalte y la cara de resalte negativa están formadas cada una de tal manera que cada una ocupa una región preferentemente no menor que 0.1 mm y no mayor que 0.3 mm, y más preferentemente no menor que 0.01 mm y no mayor que 0.2 mm, desde la arista del borde.

La anchura de cada una de las caras de resalte y de resalte negativa preferentemente no es menor que 0.05 mm y no mayor que 3 mm. Una anchura mayor de la cara de resalte y la cara de resalte negativa puede proporcionar mayor resistencia del borde de corte y mejorar la resistencia al desportillado. En contraste, una anchura menor puede reducir la resistencia al corte y mejorar la resistencia a la adhesión.

El ángulo de la cara de resalte negativa preferentemente no es menor que 5o y no mayor que 65°. Un ángulo mayor de la cara de resalte negativa puede proporcionar mayor resistencia del borde de corte y mejorar la resistencia al desportillado. En contraste, un ángulo menor de la misma puede reducir la resistencia al corte y mejorar la resistencia a la adhesión.

Estructura del Cristal en la Vecindad de la Arista del Borde de Corte Con respecto a la distribución de las estructuras B en el cuerpo duro sinterizado, la cantidad de estructuras B mezcladas puede hacerse menor, es decir la cantidad de estructuras A mezcladas puede hacerse mayor cuando la distancia desde la arista es más pequeña, para permitir así el mejoramiento de la resistencia al desgaste y la alta resistencia del borde de corte. En contraste, la cantidad de estructuras B mezcladas puede hacerse más grande cuando la distancia desde la arista es más grande, para así proporcionar una excelente capacidad de deslizamiento y resistencia a la adhesión en una región en donde se frota una viruta, de tal manera que la viruta puede expulsarse suavemente .

Por lo tanto, aunque la capacidad de deslizamiento contra el desgaste por frotación de la viruta y la pieza de trabajo es importante para la arista y su vecindad, la resistencia al desgaste y la resistencia mecánica también son necesarias dado que se aplica un gran impacto a esta región.

Por lo tanto, es preferible que la relación en volumen de las estructuras B en la arista y una región en 10 µp\ desde la arista sea considerablemente baja o sea sustancialmente cero. Cuando se aplica XPS por ejemplo, es más preferible que una señal correspondiente a las estructuras B sea de tal magnitud que sustancialmente no pueda, confirmarse. Es aún más preferible que la relación en volumen de las estructuras B, B/(A+B), no sea menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen. En tal caso, se puede producir una herramienta de corte que tiene una alta resistencia del borde de corte y el borde de corte tiene poca probabilidad de desportillarse. Si la relación en volumen de las estructuras B es menor que 0.1 % en volumen, la capacidad de deslizamiento y la resistencia a la adhesión del borde de corte son insuficientes. Si la relación en volumen de las estructuras B es mayor que 5 % en volumen, la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste son insuficientes, dando como resultado la abrasión o el desportillado de la arista y consecuentemente una mayor resistencia del borde de corte y la expulsión deteriorada de virutas.

En el caso en el que una cara de resalte, una cara de resalte negativa, y una porción de rectificado se formen en la vecindad de la arista, se aplica un gran impacto a cada una de estas porciones o a la arista formada por cada una de esta porciones y la cara de ataque o la cara de flanco, así como la arista de la cara de ataque, y por lo tanto, también se requiere la resistencia al desgaste y la resistencia mecánica. En vista de esto, la relación en volumen de las estructuras B, B/ (A+B) , de las caras descritas anteriormente es preferentemente muy baja, o sustancialmente cero. Más preferentemente, la relación en volumen de las estructuras B, B/ (A+B) , no es menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen.

Método para la Manufactura de la Herramienta de Corte La herramienta de corte de la presente invención se manufactura por medio del siguiente método. Primero, las partículas de cBN y el polvo de material que forma una fase aglutinante se sinterizan para producir con esto un cuerpo duro sinterizado que contiene estructuras A. Este cuerpo duro sinterizado se une a un material base de la herramienta con un material de unión para formar de esta manera una herramienta de corte. Después, el tratamiento superficial se realiza sobre la cara de ataque de la herramienta de corte para formar así un rompevirutas y transformar las estructuras A a estructuras B. En esta forma, se produce la herramienta de corte de la presente invención. A continuación, se describirá específicamente el método de manufactura de la herramienta de corte de la presente invención.

El cuerpo duro sinterizado 4 utilizado para la presente invención se produce por medio del siguiente método. Primero, las partículas de cBN y el polvo de material que forma la fase aglutinante se introducen en un aparato de presión ultra elevada, y estas partículas se someten a sinterización a presión ultra elevada para producir de esta manera una masa de cuerpo sinterizado. La masa del cuerpo sinterizado se coloca en una máquina de descarga eléctrica, y posteriormente se usa un alambre de bronce para cortar la masa de cuerpo sinterizado a una forma deseada. La superficie de corte se pule de tal manera que se obtiene el cuerpo duro sinterizado 4.

El material de unión se mantiene entre el cuerpo duro sinterizado 4 producido de esta manera y el material de base de la herramienta y se colocan en un horno de vacío. Después, . la presión en el horno de vacío se reduce a 2 x 10"2 Pa o ' menos y la temperatura en el horno se ajusta a 750 °C o más para fundir así el material de unión de tal manera que el cuerpo duro sinterizado 4 y el material de base de la herramienta se unen entre sí .

Enseguida, el cuerpo duro sinterizado 4 y el material de base de la herramienta unidos se enfrían para que el material de unión fundido solidifique. Después, el plano en donde el cuerpo duro sinterizado 4 y el material de base de la herramienta se unen entre sí se pule para de esta forma alisar el plano en donde se unen entre sí el cuerpo duro sinterizado 4 y el material de base de la herramienta. Por lo tanto, se produce la herramienta de corte sobre la cual no se ha formado un rompevirutas .

Después, sobre la cara de ataque de la herramienta de corte, se realiza un tratamiento superficial para remover el cuerpo sinterizado a alta velocidad para formar así el rompevirutas. En ese momento, se remueve por cepillado o chorro una capa dañada que se forma junto con el rompevirutas en la vecindad del rompevirutas. Aquí, el método de maquinado utilizado para el tratamiento superficial puede incluir maquinado por descarga eléctrica, maquinado por haces de electrones, maquinado mediante láser, y maquinado mediante arco de plasma. Los detalles de las condiciones para estos procesos de maquinado se describirán más adelante en la presente .

Posteriormente el cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque se somete a cualquiera de los procesos de tratamiento superficial antes mencionados bajo condiciones de maquinado atenuadas para transformar de esta manera las estructuras A y las estructuras B. Por lo tanto, el rompevirutas y las estructuras B se forman bajo diferentes condiciones de tratamiento superficial, de tal forma que el tamaño y la profundidad de la regiones de las estructuras B y la cantidad de estructuras B mezcladas se pueden controlar con más precisión. Aquí, cuando se forma el rompevirutas, las estructuras B pueden formarse simultáneamente con el rompevirutas. En este caso, es preferible que las condiciones de tratamiento superficial bajo las cuales se forma el rompevirutas puedan cambiarse como convenga.

En esta forma, el tratamiento superficial se realiza sobre las estructuras A para formarlas estructuras B, y consecuentemente las estructuras B que mejoran la capacidad de deslizamiento y la resistencia a la adhesión se dispersan finamente sobre la red de las estructuras A que tienen excelente resistencia al desgaste y resistencia mecánica. Consecuentemente, se puede formar un cuerpo duro sinterizado que tiene una excelente estructura superficial de resistencia al desgaste, resistencia mecánica, capacidad de deslizamiento, y resistencia a la adhesión.

Aqui, el tratamiento superficial para formar las estructuras B se puede realizar continuamente en términos de espacio, o intermitentemente de tal manera que el tratamiento superficial se realiza parcialmente. Cuando el tratamiento superficial se realiza parcialmente, puede usarse una máscara o similar. Cualquiera de estos métodos se puede usar para ajustar el tamaño de las regiones de las estructuras B y la cantidad de las regiones mezcladas de las estructuras B, y se puede proporcionar una estructura más compacta.

Método de Tratamiento Superficial De aquí en adelante se describirán específicamente condiciones bajo las cuales se llevan a cabo los tratamientos superficiales antes mencionados. Preferentemente, cualquiera de los siguientes métodos superficiales se realiza para transformar las estructuras A en la superficie del cuerpo duro sinterizado a estructuras B. (1) Maquinado por Descarga Eléctrica La herramienta de corte que incluye el cuerpo duro sinterizado se coloca en una máquina de descarga eléctrica. La corriente de descarga por unidad de área de la superficie que se procesará y por unidad de tiempo se ajusta a 1/2 hasta 1/100 en relación con la corriente de descarga utilizada para formar el rompevirutas , y se realiza el tratamiento superficial. La forma del alambre es preferentemente una forma flexionada o en forma de una aguja, dependiendo de la superficie que será procesada. (2) Maquinado por Haces de Electrones Con respecto al maquinado por haces de electrones, la herramienta de corte que incluye el cuerpo duro sinterizado se coloca primero en un recipiente al vacío, y posteriormente se reduce la presión en el recipiente al vacío hasta 0.03 Pa. Después, se introduce gas argón y gas oxígeno en el recipiente al vacío, y la presión interna del recipiente se ajusta a 0.05 Pa. Después, a la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque, se aplica un haz de electrones aproximadamente 1000 veces para cambiar así una parte de las estructuras A en la superficie del cuerpo duro sinterizado a estructuras B. Aquí, la cantidad de energía del haz de electrones es preferentemente no menor que 0.1 J/cm2 y no máyor que 5 J/cm2, y el tiempo de aplicación del haz de electrones por aplicación del haz de electrones es preferentemente no menor que un segundo y no mayor que 100 segundos . (3) Maquinado Mediante Láser Con respecto al maquinado mediante láser, la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque se orienta de. tal manera que esta superficie es la superficie superior, y la herramienta de corte se coloca en un aparato de maquinado mediante láser. Después, la salida del aparato de maquinado mediante láser se ajusta a no menos de 1 W y no más de 100 W (preferentemente no menos de 10 ) , y se aplica un rayo láser con un tamaño de punto de 60 pm a la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque, para cambiar así las estructuras A en la superficie del cuerpo duro sinterizado a estructuras B. Aquí, la frecuencia del rayo láser es preferentemente no menor que 5 Hz y no mayor que 100 kHz . (4) Maquinado por Arco de Plasma El maquinado por arco de plasma se realiza preferentemente de la siguiente manera. El cuerpo duro sinterizado se coloca primero sobre un electrodo de un recipiente de vacío, y la presión del recipiente de vacío se reduce para crear un vacío de 0.1 Pa o menos. Posteriormente, se introducen argón y oxígeno en el recipiente de vacío, y se incrementa la presión interna a no menos de 0.1 Pa y no más de 10 Pa. Después, se aplica energía eléctrica de alta frecuencia al cuerpo duro sinterizado para generar un plasma y de esta manera transformar las estructuras A en la superficie del cuerpo sinterizado sobre el lado de la cara de ataque a estructuras B. Aquí, la frecuencia de oscilación de la energía eléctrica de alta frecuencia es preferentemente no menor que 1 MHz y no mayor que 100 MHz, y la salida de la misma es preferentemente no menor que 500 W y no mayor que 5000 W. Además, la relación entre el argón y el oxígeno introducidos en el recipiente de vacío se puede ajustar para mejorar la eficiencia de conversión de las estructuras A a estructuras B.

Ejemplos A continuación, la presente invención se describirá más detalladamente con referencia a Ejemplos. Sin embargo, la presente invención no se limita a ellos.

Ejemplo 1 Se produjo una herramienta de corte de la siguiente manera. Primero se mezcló polvo de TiN con un tamaño de partícula promedio de 20 µ?? y polvo de Al con un tamaño de partícula promedio de 20 µp? de tal manera que la relación en masa TiN:Al fue de 4:1. Después se trató con calor en un vacío a 1250 °C durante 30 minutos. La mezcla obtenida mediante el tratamiento térmico se pulverizó usando bolas de carburo cementado de 4 mm de diámetro y un bote de carburo cementado para así obtener polvo de material que forma una fase aglutinante.

Después, el polvo de material así obtenido para formar la fase aglutinante y partículas de cBN con un tamaño de partícula promedio de 4 µp? se mezclaron de tal manera que el contenido de cBN fue de 25 % en volumen. La mezcla se colocó en un horno al vacío, se calentó a 950 °C y posteriormente se mantuvo durante 30 minutos para de esta manera desgasificar el polvo de material y las partículas de cBN.

Después, el polvo de material desgasificado y las partículas de cBN se apilaron sobre una placa de soporte hecha de carburo cementado y se colocó en una cápsula hecha de Nb. Después, el polvo y las partículas se colocaron conjuntamente con la cápsula en un aparato de presión ultra elevada. La presión en el aparato de presión ultra elevada se ajustó a 5 GPa, y se sinterizaron a 1300 °C durante 20 minutos. A continuación, el cuerpo sinterizado se removió de la cápsula, y el cuerpo sinterizado se esmeriló y se pulió adicionalmente para conformar el cuerpo sinterizado. De esta manera se produjo una masa de cuerpo sinterizado semejante a una placa.

La masa de cuerpo sinterizado obtenido de esta manera se cortó por medio de un alambre de bronce de una máquina de descarga eléctrica. Consecuentemente, el cuerpo duro sinterizado se obtuvo con la forma de un prisma triangular con una base de triángulo isósceles cuyos dos lados tuvieron cada uno 2 mm y cuyo ángulo apical entre los dos lados fue de 80°, y con un espesor de 1.2 mm. Este cuerpo duro sinterizado se sumergió en agua pura y se expuso a ondas ultrasónicas de 100 W durante 10 minutos, y la superficie del cuerpo duro sinterizado de cBN se lavó ultrasónicamente con agua pura.

Después, se preparó un material de base de la herramienta de carburo cementado, y se proporcionó un material de unión hecho de Ti, Zr, Cu y Ni en la interfase entre el cuerpo duro sinterizado de cBN y el material de base de la herramienta, y se colocaron en un horno al vacío. Después, la presión en el horno al vacío se ajustó a 1 x 10"2 Pa y la temperatura interna del horno se elevó hasta 850 °C para de esta manera unir el cuerpo duro sinterizado al material base de la herramienta.

Después de esto, el material base de la herramienta a la cual se unió el cuerpo duro sinterizado se removió del horno de reacción y se dejó enfriar. Después, el plano en el que el cuerpo duro sinterizado y el material de base de la herramienta se unieron entre sí se terminó y se pulió. En esta forma, se produjo la herramienta de corte con la forma de ISO número CN A 120408 y que tiene un borde de corte en el cual se incluyó el cuerpo duro sinterizado.

A la cara de ataque de la herramienta de corte producida de esta forma, se aplicó un haz de electrones con una intensidad de 10 J/cm2 para formar un rompevirutas. En este momento, una parte del cBN cerca del rompevirutas se cambió a estructuras B tal como . nitruro de boro hexagonal . Las estructuras B se removieron por medio de un abrasivo suelto. Enseguida, a la cara de ataque se aplicó un haz de electrones con una intensidad de 25 J/cm2 a una velocidad de barrido apropiada para transformar las estructuras A formando la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque, a estructuras B de nitruro de boro hexagon l.

Enseguida, sobre la arista en donde se juntan la cara de ataque y la cara de flanco, se formó una cara de resalte negativa de un ángulo de 25 °C y una anchura de 0.1 mm por medio de un abrasivo de diamante. Después, se utilizó un cepillo conteniendo granos abrasivos de SiC para remover las estructuras B en la vecindad de la arista.

Ejemplos 2-8, Ejemplo Comparativo 1 Se produjeron herramientas de corte respectivas de los ejemplos 2 a 8 y el Ejemplo Comparativo 1 por medio de un método similar al Ejemplo 1 excepto que la relación en volumen de cBN contenido en el cuerpo duro sinterizado fue diferente de la herramienta de corte del Ejemplo 1, como se muestra en la columna de "contenido de cBN" en la Tabla 1.

Ejemplos 9-16, Ejemplo Comparativo 2 Se produjeron herramientas de corte respectivas de los ejemplos 9 a 16 y el Ejemplo Comparativo 2 mediante un método similar al Ejemplo 1 excepto que la relación en volumen de cBN contenido en el cuerpo duro sinterizado fue diferente de la herramienta de corte del Ejemplo 1, como se muestra en la columna de "contenido de cBN" en la Tabla 1; la intensidad de la velocidad de barrido del haz de electrones aplicado se cambió; y la cantidad de la porción removida con el cepillo fue diferente. Con respecto a las herramientas de corte producidas de esta manera, la relación en volumen de las estructuras B es diferente como se muestra en la columna de "relación en volumen de estructuras B" en la Tabla 1, y la relación de intensidad de rayos x de la cara de ataque es diferente como se muestra en la columna "relación de intensidad de rayos x Ih (0001) /le (100)" en la Tabla 1. Para la herramienta de corte del Ejemplo 14, no se removieron las estructuras B en la vecindad de la arista.

Ejemplo Comparativo 3 La herramienta del Ejemplo Comparativo 3 se produjo por medio de un método similar al Ejemplo 9 excepto que no se realizó el procesamiento de haces de electrones para formar estructuras B.

Ejemplo Comparativo 4 La herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 4 se produjo por medio de un método similar al Ejemplo 9 excepto que el procesamiento de haces de electrones se realizó sobre toda la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque de tal manera que toda la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque estuvo compuesta de estructuras B.

Ejemplos 17-23 Se produjeron herramientas de corte respectivas de los Ejemplos 17 a 23 mediante un método similar al Ejemplo 3 excepto que se aplicó un rayo láser en el aire en lugar de aplicar el haz de electrones, el cual es diferente de la herramienta de corte del Ejemplo 3. Con respecto al rayo láser éste se aplicó diez veces con una separación de 100 µp? y en posiciones respectivas desplazadas 20 una de la otra.

Tabla 1 10 15 Para los ejemplos 17 a 23, el tamaño del rayo láser se cambió para ajustar así el tamaño de las estructuras B, y el tiempo durante el cual se aplicó el rayo láser se cambió para ajustar de esta manera el diámetro promedio de las regiones de las estructuras B. Las herramientas de corte producidas de esta forma tienen diámetros promedio respectivos de las regiones de estructuras B que son diferentes una de la otra, como se muestra en la columna de "diámetro promedio de las regiones de estructura B" en la Tabla 2.

Ejemplos 24-30 Por medio de un método similar al Ejemplo 1, se unió un cuerpo duro sinterizado a un material de base de la herramienta para obtener una herramienta de corte . A la cara de ataque de la herramienta de corte, se aplicó un rayo láser en el aire para formar de esta manera un rompevirutas . Las estructuras B en la vecindad del rompevirutas se removieron por medio de un abrasivo suelto. Después de esto, bajo presión reducida, se realizó un maquinado mediante plasma en una atmósfera conteniendo argón y oxígeno. Consecuentemente, se formaron las estructuras B en la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque. Posteriormente, mediante un método similar al Ejemplo 1, se produjeron herramientas de corte respectivas de los Ejemplos 24 a 30.

Aquí, la relación en volumen entre las estructuras A y las estructuras B se ajustó usando la relación entre el contenido de argón y el contenido de oxígeno cuando se efectuó el maquinado con plasma.

Se produjeron herramientas de corte respectivas de los Ejemplos 24 a 30 por medio de un método similar al Ejemplo 3 , excepto que la relación en volumen de las estructuras B en el cuerpo duro sinterizado fue diferente como se muestra bajo la "región superficial" en la columna de "relación en volumen de estructuras B" en la Tabla 2 , y la intensidad de rayos x fue diferente como se muestra bajo IBO/ ( IBO+IBN) .

Ejemplo Comparativo 5 La herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 5 se produjo por medio de un método similar al Ejemplo 24 excepto que no se realizó el mecanizado por medio de haces de electrones para formar las estructuras B.

Ejemplo Comparativo 6 Se produjo la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 6 por medio de un método similar al Ejemplo 24, excepto que el maquinado por haces de electrones se realizó sobre toda la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque de tal manera que toda la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque estuvo compuesta de estructuras B.

Tabla 2 5 10 15 5 15 Análisis del Cuerpo Duro Sinterizado El "contenido de cBN" en las Tablas 1 y 2 se calculó de la siguiente manera. Primero, los respectivos cuerpos duros sinterizados producidos para los Ejemplos y los Ejemplos Comparativos se pulieron con acabado de espejo (nótese que el espesor al cual se pulieron se restringió a menos de 50 µp?) , y se tomó una fotografía de la estructura del cristal del cuerpo sinterizado duro en una región arbitraria a una amplificación de 2000x con un microscopio electrónico. Como resultado, se observaron regiones negra, gris y blanca. Se utilizó un aparato de espectroscopia de rayos x de dispersión de energía (EDX, por sus siglas en inglés) provisto como un accesorio para confirmar que la región negra era de partículas de cBN, y que las regiones gris y blanca eran regiones de la fase aglutinante .

Enseguida, la fotografía de 2000x tomada se binarizó por medio de software de procesamiento de imágenes . Se calculó el área total de las regiones ocupadas por partículas cBN (regiones negras) en la fotografía. La relación de las regiones negras con respecto al cuerpo sinterizado de cBN en la fotografía se representó en porcentaje para ser utilizado como el porcentaje en volumen bajo "contenido de cBN" en las Tablas 1 y 2.

Se determinaron/calcularon características respectivas en las celdas de las columnas "estructuras B" , "estado de la mezcla" , y "relación en volumen de estructuras B" en las Tablas 1 y 2 por medición a través de la observación de TEM y análisis EDBSP. Además, los respectivos valores numéricos bajo "Ih (0001) /Ic (111)", "relación de fondo" y "IBO/ (IBO+IBN) " bajo "relación de intensidad de rayos x" en las Tablas 1 y 2 se calcularon mediante difracción de rayos x y análisis de XPS. Además, la "profundidad de presencia de estructura B" en las Tablas 1 y 2 se calculó de la siguiente manera. Se observó una sección transversal perpendicular a la cara de ataque del cuerpo duro sinterizado con SEM y TEM y a esto se aplicó difracción de electrones (EDS, por sus siglas en inglés) . En ese momento, se calculó la profundidad máxima a la cual se detectóo la estructura B.

Se determinó el "diámetro promedio de las regiones de estructuras B" en las Tablas 1 y 2 de la siguiente manera. Se midió el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque por medio de EBSP, se calculó el área de una región en la cual se acumularon granos de cristal con la estructura B, y se calculó el diámetro de un círculo con la misma área que el área calculada. Esta operación se realizó diez veces. Se indica el promedio de los diámetros de los círculos de las respectivas mediciones.

De los resultados anteriores, se ha aclarado lo siguiente. Específicamente, las herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 30 son cada una herramientas de corte que incluyen un cuerpo duro sinterizado en por lo menos un bode de corte. La herramienta de corte tiene una cara de ataque y una cara de flanco. La cara de ataque tiene un rompevirutas en una forma proyectada o en una forma irregular. El cuerpo duro sinterizado contiene por lo menos 20 % en volumen de nitruro de boro cúbico. Una región de 20 µp? o menos desde la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque incluye estructuras A hechas de nitruro de boro cúbico y estructuras B hechas de por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de nitruro de boro hexagonal, nitruro de boro amorfo, y óxido de boro. La relación en volumen de las estructuras B con respecto a la suma de las estructuras A y las estructuras B, es decir B/(A+B), no es menor que 5 % en volumen y no mayor que 90 % en volumen.

Se utilizaron cuerpos duros sinterizados respectivos de los Ejemplos y los Ejemplos Comparativos obtenidos de esta forma utilizados para producir herramientas de corte con la forma de herramienta como se describe abajo, y se realizaron las pruebas de Corte 1 a 3. Los resultados se muestran en las Tablas 3 a 5.

Prueba de Corte 1 Sobre las respectivas herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 23 y los Ejemplos Comparativos 1 a 4, se realizaron pruebas de maquinado continuo bajo las siguientes condiciones .

Pieza de trabajo: pieza de trabajo carburizada de SCM 435, barra redonda de 50 mm de diámetro Dureza de la Pieza: HRC60 Condiciones de Corte: velocidad de corte V = 120 m/min velocidad de alimentación = 0.15 mm/rev profundidad del corte d = 0.2 mm SECO/HÚMEDO: SECO Tabla 3 Bajo "longitud de corte hasta el término de la vida útil de la herramienta" en la Tabla 3, se muestra que la longitud de corte (km) antes de la precisión dimensional f de la barra redonda va más allá de 49.6 mm + 10 µp?. Una longitud de corte más larga representa una vida útil de la herramienta más larga. Con respecto a la prueba de corte continuo, como las virutas fluyen con mayor estabilidad, la resistencia al corte es más baja para proporcionar una vida útil más larga con estabilidad .

Como se observa claramente de la Tabla 3, las herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 8 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo l. Similarmente , se observa claramente de la Tabla 3 que las herramientas de corte de los Ejemplos 9 a 16 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 2, y las herramientas de corte de los Ejemplos 17 a 23 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con las herramientas de corte de los Ejemplos comparativos 3 y 4.

Prueba de Corte 2 En las respectivas herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 23 y los Ejemplos Comparativos 1 a 4, se realizó una prueba de maquinado intermitente bajo las siguientes condiciones.

Pieza de trabajo: pieza de trabajo carburizada de SCM 435, barra redonda de 50 mm de diámetro Dureza de la Pieza: HRC60 Condiciones de corte-. velocidad de corte V = 150 m/min velocidad de alimentación = 0.1 mm/rev. profundidad del corte = 0.25 mm SECO/HÚMEDO: SECO Tabl.a 4 Bajo "longitud de corte hasta el término de la vida útil de la herramienta" en la Tabla 4, se muestra que la longitud de corte (km) antes de la precisión dimensional f de la barra redonda va más allá de 49.6 mm ± 10 µp?. Una longitud de corte más larga representa una vida útil de la herramienta más larga. Con respecto a la prueba de corte intermitente, como la pieza de trabajo se adhiere con una mayor magnitud, la resistencia al corte aumenta, dando como resultado una precisión dimensional deteriorada y una vida útil más corta de la herramienta.

Como se observa claramente de la Tabla 4, las herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 8 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 1. Similarmente , se observa claramente de la Tabla 4 que las herramientas de corte de los Ejemplos 9 a 16 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 2, y las herramientas de corte de los Ejemplos 17 a 23 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con las herramientas de corte de los Ejemplos comparativos 3 y 4.

Prueba de Corte 3 En las respectivas herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 8 y los Ejemplos 24 a 32 así como los Ejemplos Comparativos 1, 5 y 6, se realizó una prueba de maquinado continuo bajo las siguientes condiciones.

Pieza de trabajo: pieza de trabajo refinada de SCM 420, barra redonda de 50 mm de diámetro Dureza de la Pieza: HRC50 Condiciones de corte: velocidad de corte V = 80 m/min velocidad de alimentación = 0.2 mm/rev. profundidad del corte = 0.5 mm SECO/HÚMEDO: SECO Tabla 5 Bajo "longitud de corte hasta el término de la vida útil de la herramienta" en la Tabla 5, se muestra que la longitud de corte (km) antes de la precisión dimensional f de la barra redonda va más allá de 49 mm + 10 µ?t?. Una longitud de corte más larga representa una vida útil de la herramienta más larga. Con respecto a la prueba de corte continuo, como las virutas fluyen con mayor estabilidad, la resistencia al corte es más baja para proporcionar una vida útil más larga.

Como se observa claramente de la Tabla 5, las herramientas de corte de los Ejemplos 1 a 8 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte del Ejemplo Comparativo 1. Similarmente , se observa claramente de la Tabla 5 que las herramientas de corte de los Ejemplos 24 a 30 tienen una vida útil larga de la herramienta en relación con la herramienta de corte de los Ejemplos Comparativos 5 y 6.

De los resultados de las Tablas 3 a 5, se ha encontrado que las herramientas de corte de los Ejemplos han suprimido la adhesión de virutas y por lo tanto han reducido la resistencia al corte, de tal manera que la vida útil de la herramienta se mejora notablemente en relación con las herramientas de corte de los Ejemplos Comparativos. Es decir, se ha confirmado que la herramienta de corte de la presente invención tiene tanto características de la estructura A como características de la estructura B y consecuentemente tiene en conjunto resistencia al desgaste, resistencia mecánica, y capacidad de deslizamiento y resistencia a la adhesión.

Aunque se han descrito las modalidades y los ejemplos de la presente invención, originalmente se pretende que los componentes y las características de las modalidades y los ejemplos descritos anteriormente se puedan combinar como resulte apropiado.

Debe considerarse que las modalidades y los ejemplos descritos en la presente son a manera de ilustración en todos los aspectos, y no a manera de limitación. Se pretende que el alcance de la presente invención esté definido por las reivindicaciones, no por las descripción anterior, y que abarque todas las modificaciones y variaciones equivalentes en significado y alcance a las reivindicaciones.

Lista de Signos de referencia 1 herramienta de corte; 2 cara de ataque; 3 cara de flanco; 4 cuerpo duro sinterizado; 5 rompevirutas; 6 arista de borde .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (7)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una herramienta de corte, caracterizada porque comprende un cuerpo duro sinterizado en por lo menos un borde de corte, la herramienta de corte tiene una cara de ataque y una cara de flanco, la cara de ataque tiene un rompevirutas en una forma proyectada o irregular, el cuerpo duro sinterizado contiene por lo menos 20% en volumen de nitruro de boro cúbico, y una región no mayor que 20 µp? en una dirección de profundidad desde una superficie del cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque incluye estructuras A hechas de nitruro de boro cúbico y estructuras B hechas de por lo menos uno seleccionada del grupo que consiste de nitruro de boro hexagonal, nitruro de boro amorfo, y óxido de boro, y una relación en volumen de las estructuras B con respecto a la suma de las estructuras A y las estructuras B, B/(A+B) , que no es menor que 5 % en volumen y no mayor que 90 % en volumen.

2. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación l, caracterizada porque la herramienta de corte tiene una cara que conecta la cara de ataque y la cara de flanco, y la cara incluye por lo menos una cara seleccionada del grupo que consiste de una cara de resalte, una cara de resalte negativo, y una porción rectificadora, y una región de no más de 20 m en la dirección de profundidad desde una superficie de la cara tiene la relación en volumen B/ (A+B) no menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen.

3. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la herramienta de corte tiene una cara que conecta la cara de ataque y la cara de flanco, y la cara incluye por lo menos una cara seleccionada del grupo que consiste de una cara de resalte, una cara de resalte negativo, y una porción rectificadora, y en una región no mayor que 10 µp? desde una arista del borde de corte en donde cualquiera de dos de la cara de ataque, la cara de flanco, la cara de resalte, la cara de resalte negativo, y la porción rectificadora se juntan una con otra, la relación en volumen B/ (A+B) no es menor que 0.1 % en volumen y no mayor que 5 % en volumen.

4. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque en el cuerpo duro sinterizado, cada una de las regiones que contienen por lo menos 90 % en volumen de las estructuras B están dispersas sobre las estructuras A.

5. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque Ih (0001) /Ic (111) no es menor que 0.1 y no mayor que 10, en donde Ic (111) es una intensidad integrada de difracción de rayos x de un plano (111) del nitruro de boro cúbico e Ih (0001) es una intensidad integrada de difracción de rayos x de un plano (0001) del nitruro de boro hexagonal, cuando se realiza la difracción de rayos x sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque.

6. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una intensidad integrada de un componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza la difracción de rayos x sobre la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque no es menor que 1.1 veces y no mayor que 10 veces tan alto como una intensidad integrada de un componente de fondo excepto para un pico de difracción transparente de 2T = 10 a 30° cuando se realiza la difracción de rayos x sobre una superficie obtenida al cortar la superficie del cuerpo duro sinterizado sobre la cara de ataque en por lo menos 0.4 mm.

7. La herramienta de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque IBO(IBO+IBN) no es menor que 0.05 y no mayor que 0.9, en donde IBN es una intensidad integrada de una señal de B que representa un enlace B-N e IBO es una intensidad integrada de una señal de B que representa un enlace B-O, cuando se realiza un análisis de XPS sobre el cuerpo duro sinterizado sobre el lado de la cara de ataque.