DE112006001156B4

DE112006001156B4 - Schneidspitze mit austauschbaren Klingen

Info

Publication number: DE112006001156B4
Application number: DE112006001156T
Authority: DE
Inventors: Naoya Itami Omori; Yoshio Itami Okada; Minoru Itami Itoh; Susumu Itami Okuno; Shinya Itami Imamura
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: WO2007077822A1; US20090067938A1; DE112006001156C5; JP2007181896A; US8097332B2; JP4783153B2; DE112006001156T5

Abstract

Austauschbarer Schneideinsatz (1), der eine Basis (8) und eine Beschichtung (11) umfasst,
wobei die Basis (8) wenigstens eine Flankenfläche (3) und wenigstens eine Spanfläche (2) umfasst,
die Flankenfläche (3) mit der Spanfläche (2) über eine dazwischen liegende Schneide (4) verbunden ist,
die Beschichtung (11) eine innere Subschicht (12) mit einer oder mehreren Subsubschichten und eine auf der inneren Subschicht (12) ausgebildete äußere Subschicht (13) umfasst,
jede der Subsubschichten der inneren Subschicht (12) aus einer Zusammensetzung besteht, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa, die Elemente der Gruppe Va und die Elemente der Gruppe Via des Periodensystems, Al und Si umfasst, sowie wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst,
die äußere Subschicht (13) eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, und
wenn in an dem...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft austauschbare Schneideinsätze (auch als Wegwerfklingen bezeichnet).
Stand der Technik
Es sind austauschbare Schneideinsätze bekannt, die entfernbar an Werkzeugen zum Schneiden von Werkstücken montiert werden können. Um die Verschleißbeständigkeit und Härte zu verbessern, weisen viele Typen von austauschbaren Schneideinsätzen einen Aufbau mit einer Basis aus zum Beispiel einem Hartmetall oder einem Cermet und einer harten Beschichtung aus zum Beispiel einem Keramikmaterial auf.
Es wurde versucht, die Eigenschaften von derartigen austauschbaren Schneideinsätzen durch eine Änderung der Zusammensetzung der harten Beschichtung und unterschiedliche Dicken der harten Beschichtung auf der Flanken- und auf der Spanfläche zu verbessern (ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2001-347403 AA (Patentdokument 1), 2004-122263 AA (Patentdokument 2), 2004-122264 AA Patentdokument 3) und 2004-216488 AA (Patentdokument 4)).
Es besteht ein Bedarf für ein Schneiden mit hoher Geschwindigkeit, hoher Präzision und hoher Effizienz für schwierig zu schneidende Materialien und ähnliches. Bisher wurde jedoch noch kein austauschbarer Schneideinsatz entwickelt, der einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte für verschiedene Schneidvorgänge und gleichzeitig eine Oberflächenschicht aufweist, die im wesentlichen nicht abgelöst werden kann.
Beschreibung
Problemstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Umstände Bezug. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen austauschbaren Schneideinsatz anzugeben, der einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte und gleichzeitig eine Oberflächenschicht aufweist, die im wesentlichen nicht abgelöst werden kann. Insbesondere ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen austauschbaren Schneideinsatz anzugeben, der einen vorteilhaften Kompromiss wischen der Härte und der Verschleißbeständigkeit auf einer Spanseite aufweist und effektiv ist, um ein duktiles Gusseisen mit hoher Geschwindigkeit zu schneiden.
Problemlösung
Um die oben genannten Probleme zu lösen, haben die Erfinder den Kontaktzustand zwischen einem austauschbaren Schneideinsatz und einem Werkstück während des Schneidens untersucht und herausgefunden, dass bei einem Schneidevorgang, bei dem wie in 1 gezeigt die Peripherie einer Schneide 4 eines austauschbaren Schneideinsatzes 1 in Kontakt mit einem Werkstück 5 ist, eine Flankenfläche 3 dem Werkstück 5 zugewandt ist und eine Spanfläche 2 dem Span 6 zugewandt ist, folgende im Widerspruch zueinander stehende Eigenschaften erforderlich sind: eine Verminderung der Dicke der Beschichtung verbessert die Harte, während eine Vergrößerung der Dicke der Beschichtung die Verschleißbeständigkeit verbessert. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass die Verwendung einer Aluminiumoxid enthaltenden Schicht als Oberflächensubschicht der Beschichtung vorteilhaft eine Ablagerung des Werkstücks verhindert, wobei die Oberflächensubschicht jedoch einfach abgelöst werden kann, weil eine Subschicht direkt unter der Oberflächensubschicht liegt. Die Erfinder haben weitere Untersuchungen durchgeführt und herausgefunden, dass eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit der Spanfläche vorteilhaft für ein schnelles Schneiden von duktilen Gusseisen ist, wobei die Ausbildung einer Subschicht mit einer spezifischen Zusammensetzung als aluminiumoxidhaltige Oberflächen-Subschicht die Beständigkeit gegenüber einer Ablösung wesentlich verbessert. Die resultierenden Ergebnisse sind in die vorliegende Erfindung eingegangen.
Ein austauschbarer Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis und eine Beschichtung, wobei die Basis wenigstens eine Flankenfläche und wenigstens eine Spanfläche umfasst, wobei die Flankenfläche über eine Schneide mit der Spanfläche verbunden ist, die Beschichtung eine innere Subschicht mit einer oder mehreren Subsubschichten und eine äußere Subschicht auf der inneren Subschicht umfasst, jede der Subsubschichten der inneren Subschicht aus einer Verbindung besteht, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe gewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa, die Elemente der Gruppe Va, die Elemente der Gruppe VIa des Periodensystems, Al und Si umfasst, sowie wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, die äußere Subschicht eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, und in den Teile der äußeren Subschicht, die am Schneidevorgang teilhaben, die Beziehung A/B ≤ 0,95 gilt, wobei A die durchschnittliche Dicke auf der Flankenfläche in μm ist und B die durchschnittliche Dicke auf der Spanfläche in μm ist.
Ein austauschbarer Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis und eine Beschichtung, wobei die Basis wenigstens zwei Flankenflächen, wenigstens eine Spanfläche und wenigstens eine Ecke umfasst, wobei jede der Flankenflächen über eine Schneide mit der Spanfläche verbunden ist, die Ecke ein Schnittpunkt der zwei Flankenflächen mit der Spanfläche ist, die Beschichtung eine innere Subschicht mit einer oder mehreren Subsubschichten und eine auf der inneren Subschicht ausgebildete äußere Subschicht umfasst, jede der Subsubschichten der inneren Subschicht aus einer Verbindung besteht, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe gewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa, die Elemente der Gruppe Va und die Elemente der Gruppe VIa des Periodensystems, Al und Si umfasst, sowie wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, wobei die äußere Subschicht eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, und auf einer Linie, die durch die am Schneidevorgang teilnehmende Ecke hindurchgeht und einen durch die zwei Flankenfläche an der Ecke definierten Winkel teilt, wobei die Linie auf der Spanfläche liegt und sich zu einer Kante erstreckt, wo die beiden Flankenflächen einander schneiden, die Beziehung A/B ≤ 0,95 gilt, wobei A die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich, der sich mit einer Entfernung von 0,5 mm bis 1 mm von der Ecke zu einer der Flankenfläche hin erstreckt, in μm ist und B die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich, der sich mit einer Entfernung von 0,5 mm bis 1 mm von der Ecke zu der Spanfläche hin erstreckt, in μm ist.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Teil der Beschichtung eine Druckspannung auf. Insbesondere weist wenigstens ein Teil der äußeren Subschicht eine Druckspannung auf. Vorzugsweise ist die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht in Kontakt mit der äußeren Subschicht und weist eine Zusammensetzung auf, die Ti und wenigstens eines der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor enthält.
Vorzugsweise ist die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens eines der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor enthält, ein Titanbornitrid TiB_XN_Y (wobei X und Y jeweils in Atomprozentsätze angegeben werden und die Beziehung 0,001 < X/(X + Y) < 0,04 gilt). Alternativ hierzu ist die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens eines der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor enthält, ein Titanoxybornitrid TiB_XN_YO_Z (wobei X, Y und Z jeweils in Atomprozentsätzen angegeben werden und die Beziehungen 0,0005 < X/(X + Y + Z) < 0,04 und 0 < Z/(X + Y + Z) < 0,5 gelten).
Vorzugsweise ist die äußere Subschicht auf einem am Schneidevorgang teilnehmenden Schneidenteil oder auf einem Teil desselben nicht ausgebildet. Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Dicke zwischen 0,05 μm und 30 μm auf.
Die Basis kann aus einem Material bestehen, das ein Hartmetall, Cermet, Schnellarbeitsstahl, ein keramisches Material, ein gesinterter kubischer Bornitrid-Presskörper, ein gesinterter Diamant-Presskörper oder ein gesinterter Siliciumnitrid-Presskörper ist.
Der austauschbare Schneideinsatz kann ein austauschbarer Schneideinsatz sein, der zum Bohren, Endfräsen, Fräsen, Drehen, Metallschlitzsägen, Zahnradschneiden, Reibahlenfräsen, Gewindebohren oder Kurbelwellenfräsen verwendet wird.
Vorteile
Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau weist einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte sowie eine Oberflächenschicht auf, die im wesentlichen nicht abgelöst werden kann. Insbesondere weist der austauschbare Schneideinsatz einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Härte an der Schneide und der Verschleißbeständigkeit auf einer Spanfläche auf, sodass er ein duktiles Gusseisen mit hoher Geschwindigkeit schneiden kann. Wenn ein Werkstück aus einem duktilen Gusseisen ist, sieht die vorliegende Erfindung einen besonders guten Effekt vor. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch zufrieden stellend auf Werkstücke angewendet werden, die aus einem anderen Material als duktilem Gusseisen bestehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein austauschbarer Schneideinsatz während des Schneidens in Kontakt mit einem Werkstück ist.
2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines austauschbaren Schneideinsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
3 ist eine schematische Querschnittansicht eines negativen austauschbaren Schneideinsatzes ohne einen Spanbrecher.
4 ist eine schematische Querschnittansicht eines negativen austauschbaren Schneideinsatzes mit einem Spanbrecher.
5 ist eine schematische Querschnittansicht eines positiven austauschbaren Schneideinsatzes ohne einen Spanbrecher.
6 ist eine schematische Querschnittansicht eines positiven austauschbaren Schneideinsatzes mit einem Spanbrecher.
7 ist eine schematische Ansicht, die die Länge einer Schneide eines austauschbaren Schneideinsatzes zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht einer vergrößerten Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops des Bereichs α von
7.
9 ist eine weitere schematische Ansicht einer vergrößerten Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops des Bereichs α von 7.
10 ist eine Draufsicht auf eine Linie L, die einen durch die zwei Flankenflächen eines austauschbaren Schneideinsatzes gebildeten Winkel teilt.
11 ist eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie L in 10.
12 ist eine schematische Querschnittansicht einer behandelten Schneide einer Basis gemäß einer Ausführungsform.
13 ist eine schematische Seitenansicht der Nachbarschaft zu einer Ecke auf der Spanfläche eines austauschbaren Schneideinsatzes.
14 ist eine schematische Seitenansicht der Nachbarschaft zu einer Ecke auf der Spanfläche eines anderen austauschbaren Schneideinsatzes als in 13.
15 ist eine schematische Seitenansicht der Nachbarschaft zu einer Ecke auf der Spanfläche eines anderen austauschbaren Schneideinsatzes als in 13.
16 ist eine schematische Seitenansicht des austauschbaren Schneideinsatzes von 15 aus einer anderen Richtung.

1: austauschbarer Schneideinsatz
2: Spanfläche
3: Flankenfläche
4: Schneide
5: Werkstück
6: Span
7: Durchgangsloch
8: Basis
9: Ecke
11: Beschichtung
12: innere Subschicht
13: äußere Subschicht

Bevorzugte Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Es werden verschiedene Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen der vorliegenden Erfindung werden gleiche oder äquivalente Elemente durch gleiche Bezugszeichen angegeben. Die Zeichnungen sind lediglich als beispielhafte und schematische Diagramme aufzufassen. Das Verhältnis zwischen der Dicke einer Beschichtung und der Größe einer Basis und das Verhältnis eines Eckradius (R) unterscheiden sich von den tatsächlichen Verhältnissen.
<Austauschbarer Schneideinsatz>
Ein austauschbarer Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis und eine auf der Basis ausgebildete Beschichtung. Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung ist insbesondere nützlich für das Bohren, Endfräsen, Fräsen, Drehen, Metallschlitzsägen, Zahnradschneiden, Reibahlenfräsen, Gewindebohren oder Kurbelwellenfräsen.
Die vorliegende Erfindung kann auf negative und positive austauschbare Schneideinsätze angewendet werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auf negative und positive austauschbare Schneideinsätze mit oder ohne Spanbrecher angewendet werden.
Es kann ein beliebiges und bekanntes Material, das für herkömmliche Basen von austauschbaren Schneideinsätzen verwendet wird, ohne besondere Beschränkungen verwendet werden. Beispiele hierfür sind Hartmetalle wie etwa WC-basierte Hartmetalle, WC und No enthaltende Hartmetalle und WX, Co, Karbide, Nitride und Kohlenstoffnitride von Ti, Ta und Nb enthaltende Hartmetalle; Cermets, die etwa hauptsächlich aus TiC, TiN oder TiCN bestehen; Schnellarbeitsstahle; keramische Materialien wie etwa Titankarbid, Siliciumkarbid, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Mischungen aus denselben; gesinterte kubische Bornitrid-Presskörper; gesinterte Diamant-Presskörper; und gesinterte Siliciumnitrid-Presskörper.
Eine aus einem dieser Materialien bestehende Basis kann einer Oberflächenmodifikation unterworfen werden. Zum Beispiel kann bei einem Hartmetall eine β-freie Schicht auf der Oberfläche gebildet werden. Bei einem Cermet kann eine Oberflächenhärtungsschicht vorgesehen werden. Auch wenn die Oberfläche wie oben beschrieben modifiziert wird, können die Vorteile der vorliegenden Erfindung realisiert werden.
Es können beliebige bekannte Formen, die für herkömmliche Basen von derartigen austauschbaren Schneideinsätzen verwendet werden, ohne Einschränkung für die Basis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Abschnitt parallel zu der Oberfläche (oberen Seite) der Basis kann die Form eines Rhombus, eines Quadrats, eines Dreiecks, eines Kreises oder einer Ellipse aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, weist die Basis 8 zum Beispiel einen Aufbau auf, der wenigstens eine Flankenfläche 3 und wenigstens eine Spanfläche 2 umfasst. Die Flankenfläche 3 ist über die Schneide 4 mit der Spanfläche 2 verbunden. Die Schneide 4 dient als zentraler Punkt für das Schneiden eines Werkstücks. Insbesondere weist die Basis 8 einen Aufbau auf, der wenigstens zwei Flankenflächen 3, wenigstens eine Spanfläche 2 und wenigstens eine Ecke 9 umfasst. Die Ecke 9 ist ein Schnittpunkt zwischen den zwei Flankenflächen 3 und der einen Spanfläche 2 und dient häufig als der zentrale Punkt für einen Schneidevorgang.
In der vorliegenden Erfindung sind unter der „Spanfläche”, der „Flankenfläche”, der „Schneide” und der „Ecke” jeweils Teile und Ebenen, die auf der obersten Fläche des austauschbaren Schneideinsatzes 1 angeordnet sind, und entsprechende Teile, die auf den Flächen und Innenseiten von Schichten wie etwa der inneren Schicht und der äußeren Schicht sowie den Oberflächen der Basis angeordnet sind, zu verstehen.
Die Schneide 4 ist linear, kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Schneide 4 gewellt, gekrümmt oder gebogen sein. Die Schneide, die Ecke und die anderen Kanten können einer Kantenverarbeitung wie etwa einer Abschrägung und/oder einer Eckradiusbildung unterworfen werden. Wenn die Schneide keine klare Kante aufweist oder wenn die Ecke keinen klaren Schnittpunkt aufweist, nachdem die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde, werden die Spanfläche und die Flankenfläche geometrisch auf der Basis eines Zustand vor der Kantenverarbeitung verlängert, um eine Kante oder einen Schnittpunkt zwischen beiden Ebenen als hypothetische Kante oder hypothetischen Schnittpunkt zu bestimmen, wobei die hypothetisch bestimmte Kante als Kantenlinie betrachtet wird oder der hypothetisch bestimmte Schnittpunkt als Ecke betrachtet wird. Die Verbindung der Spanfläche und der Flankenfläche über die Schneide kann auch den Fall umfassen, dass die Schneide der oben beschriebenen Kantenverarbeitung unterworfen wurde. Und auch der Schnittpunkt zwischen zwei Flankenflächen und einer Spanfläche und die Ecke als Schnittpunkt können den Fall umfassen, dass die Ecke einer Kantenverarbeitung unterworfen wurde.
Die Spanfläche 2 ist in 2 als eine flache Fläche gezeigt, wobei die Spanfläche bei Bedarf jedoch auch einen anderen Aufbau wie zum Beispiel einen Aufbau mit einem Spanbrecher oder ähnlichem aufweisen kann. Die gilt auch für die Flankenfläche 3. Die Flankenfläche 3 ist in 2 als flache Fläche gezeigt, wobei die Flankenfläche 3 jedoch auch abgeschrägt (in eine Vielzahl von Flächenabschnitte unterteilt) sein kann , mit einer andere Form als einer flachen Fläche oder als gekrümmte Fläche unter Verwendung eines anderen Verfahrens versehen sein kann oder mit einem Spanbrecher ausgestattet sein kann.
Das Durchgangsloch 7 kann derart ausgebildet sein, dass es sich von oben nach unten durch die Basis erstreckt und als Fixierungsloch für die Befestigung des austauschbaren Schneideinsatzes 1 an einem Werkzeug verwendet werden kann. Falls erforderlich, kann zusätzlich oder anstelle des Fixierungslochs eine weitere Fixierungseinrichtung vorgesehen sein.
<Beschichtung>
Wie in 3 bis 6 gezeigt, ist zum Beispiel eine Beschichtung 11 auf der Basis 8 ausgebildet. Die Beschichtung 11 umfasst eine innere Subschicht 12 (die in den Zeichnungen der Einfachheit halber als einfache Subschicht gezeigt ist) und eine auf der inneren Subschicht 12 ausgebildete äußere Subschicht 13. Die innere Subschicht 12 und die äußere Subschicht 13 werden im Folgenden separat beschrieben.
2 und 4 sind schematische Querschnittansichten des negativen austauschbaren Schneideinsatzes 1 (bei dem die Spanfläche 2 die Flankenfläche 3 mit einem Winkel von 90° oder mehr schneidet). 3 zeigt den negativen austauschbaren Schneideinsatz 1 ohne einen Spanbrecher. 4 zeigt den negativen austauschbaren Schneideinsatz 1 mit einem Spanbrecher. 5 und 6 sind jeweils schematische Querschnittansichten des positiven austauschbaren Schneideinsatzes 1 (bei dem die Spanfläche 2 die Flankenfläche 3 mit einem spitzen Winkel schneidet). 5 zeigt den positiven austauschbaren Schneideinsatz 1 ohne einen Spanbrecher. 6 zeigt den positiven austauschbaren Schneideinsatz 1 mit einem Spanbrecher.
Vorzugsweise liegt die Dicke (Gesamtdicke des inneren Subschicht und der äußeren Subschicht) der Beschichtung im Bereich zwischen 0,05 μm und 30 μm. Eine Dicke von weniger als 0,05 μm resultiert in einem unzureichenden Effekt zum Verbessern der Eigenschaften wie etwa des Verschleißwiderstands. Eine Dicke von mehr als 30 μm verbessert die Eigenschaften nicht und ist deshalb hinsichtlich der ökonomischen Effizienz nachteilig. Wenn die ökonomische Effizienz nicht beachtet wird, ist eine Dicke von 30 μm zulässig, wobei in diesem Fall die Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich zu Tage treten. Ein Verfahren zum Messen der Dicke besteht darin, den austauschbaren Schneideinsatz durchzuschneiden und den Querschnitt mit einem Rasterelektronenmikroskop zu betrachten.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Teil der Beschichtung eine Druckspannung auf. Insbesondere weist vorzugsweise wenigstens ein Teil der inneren Subschicht oder wenigstens ein Teil der äußeren Subschicht eine Druckspannung auf.
<Innere Subschicht>
Die innere Subschicht der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Basis und einer äußeren Subschicht ausgebildet und umfasst eine oder mehrere Subsubschichten. Die innere Subschicht weist den Effekt auf, die Eigenschaften wie etwa die Verschleißbeständigkeit und die Härte des austauschbaren Schneideinsatzes zu verbessern. Vorzugsweise ist die innere Subschicht derartig ausgebildet, dass sie die gesamte Basis bedeckt.
Jede der Subsubschichten der inneren Subschicht kann aus einer Zusammensetzung bestehen, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa wie etwa Ti, Zr und Hf, die Elemente der Gruppe Va wie etwa V, Nb und Ta und die Elemente der Gruppe VIa wie etwa Cr, Mo und W des Periodensystems, Al und Si umfasst, sowie wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst. Das Zusammensetzungsverhältnis (Atomverhältnis) in der Zusammensetzung ist nicht notwendigerweise auf ein Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Element von 1:1 wie im Stand der Technik beschränkt. Wenn der Anteil des ersten Elements als 1 definiert ist, kann der Anteil des zweiten Element zwischen 0,5 und 1 betragen (im Fall von Ti_aN_b zum Beispiel, wobei a + b = 100 at% ist, liegt b im Bereich von ungefähr 35 bis 50 at%). Wenn das wenigstens eine zweite Element eine Vielzahl von Elementen umfasst, sind die Atomverhältnisse der Elemente nicht notwendigerweise auf gleiche Anteile beschränkt. Es kann ein beliebiges bekanntes Atomverhältnis gewählt werden. Wenn also in den unten beschriebenen Ausführungsformen eine Zusammensetzung genannt wird, können die Atomverhältnisse der Elemente der Zusammensetzung nach Wunsch aus den bekannten Atomverhältnissen gewählt werden, sofern dies nicht speziell angegeben ist.
Beispiele für die Zusammensetzung sind etwa TiC, TiN, TiCN, TiCNO, TiB₂, TiBN, TiBNO, TiCBN, ZrC, ZrO₂, HfC, HfN, TiAIN, AlCrN, CrN, VN, TiSiN, TiSiCN, AlTiCrN, TiAlCN, ZrCN, ZrCNO, AlN, AlCN, ZrN und TiAlC.
Unter den Subsubschichten der inneren Subschicht muss die oberste Subsubschicht, die in Kontakt mit der äußeren Subschicht ist, aus einer Zusammensetzung bestehen, die Ti und wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst. Dies hat einen worteiligen Effekt, wobei mit anderen Worten effektiv verhindert wird, dass sich die äußere Subschicht ablöst, die wie weiter unten beschrieben eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltene Subschicht sein kann. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich die extrem hohe Haftung zwischen der Aluminiumoxid-Subschicht bzw. der Aluminiumoxid enthaltenden Subschicht und der Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst.
Beispiele für die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, sind: TiN, TiCN, TiBN, TiCBN, TiBNO, TiNO und TiCNO. Die Zusammensetzung kann eine nicht-stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen.
Insbesondere ist die Zusammensetzung vorzugsweise ein Titanbornitrid TiB_XN_Y (wobei X und Y jeweils in Atomprozentsätzen angegeben sind und die Beziehung 0,001 < X/(X + Y) < 0,04) gilt. Alternativ hierzu ist die Zusammensetzung ein Titanoxybornitrid TiB_XN_YO_Z (wobei X, Y und Z jeweils in Atomprozentsätzen angegeben sind und die Beziehungen 0,0005 < X/(X + Y + Z) < 0,04 und 0 < Z/(X + Y + Z) < 0,5 gelten). Die Verwendung der Zusammensetzung resultiert in einer besonders guten Haftung an der Aluminiumoxid-Subschicht bzw. der Aluminiumoxid enthaltenden Subschicht.
Wenn bei dem oben beschriebenen TiB_XN_Y die Beziehung X/(X + Y) gleich 0,001 oder kleiner ist, wird unter Umständen keine zufrieden stellende Haftung an der äußeren Subschicht erhalten. Wenn X/(X + Y) gleich 0,04 oder größer ist, wird die Reaktivität mit einem Werkstück erhöht. Die Freisetzung dieser Subschicht an einer Oberfläche hat eine Reaktion mit dem Werkstück zur Folge, sodass eine abgelagerte Substanz gebildet wird. Die abgelagerte Substanz haftet stark an der Schneide und beeinträchtigt möglicherweise das Aussehen des Werkstücks. Vorzugsweise liegt X/(X + Y) im Bereich von 0,003 < X/(X + Y) < 0,02. In den oben genannten Formel muss das Atomverhältnis von Ti zu der Summe aus B und N nicht notwendigerweise 1:1 sein.
Wenn bei dem oben beschriebenen TiB_XN_YO_Z X/(X + Y + Z) gleich 0,0005 oder kleiner ist, wird unter Umständen keine zufrieden stellende Haftung an der äußeren Subschicht erhalten. Wenn X/(X + Y + Z) gleich 0,005 oder größer ist, ist die Reaktivität zu einem Werkstück erhöht. Die Freisetzung dieser Subschicht an einer Oberfläche hat eine Reaktion mit dem Werkstück zur Folge, sodass eine abgelagerte Substanz gebildet wird. Die abgelagerte Substanz haftet stark an der Schneide und beeinträchtigt möglicherweise das Aussehen des Werkstücks. Vorzugsweise liegt X/(X + Y + Z) im Bereich von 0,003 < X/(X + Y + Z) < 0,2. Wenn Z/(X + Y + Z) gleich 0,5 oder größer ist, wird die Härte der Subschicht erhöht. In einigen Fällen kann jedoch die Härte reduziert werden, wodurch die Beständigkeit gegenüber einem Bruch reduziert wird. Vorzugsweise liegt Z/(X + Y + Z) im Bereich von 0,0005 < Z(X + Y + Z) < 0,3. In der oben genannten Formel muss das Atomverhältnis von Ti zu der Summe aus B, N und O nicht notwendigerweise 1:1 sein.
Die innere Subschicht kann durch ein bekanntes chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD) oder ein bekanntes physikalisches Dampfabscheidungsverfahren (PVD) wie etwa eine Zerstäubung ausgebildet werden. Das Verfahren zum Ausbilden der inneren Subschicht ist jedoch nicht auf diese Verfahren beschränkt. Wenn der austauschbare Schneideinsatz zum Beispiel für ein Bohren oder Endfräsen verwendet wird, wird die innere Subschicht vorzugsweise durch ein PVD-Verfahren ausgebildet, weil dabei die Querreißbeständigkeit nicht reduziert wird. Die Dicke der inneren Subschicht kann kontrolliert werden, indem die Aufdampfungszeit kontrolliert wird.
Wenn die innere Subschicht durch das bekannte CVD-Verfahren ausgebildet wird, umfasst die innere Subschicht vorzugsweise eine Subsubschicht, die durch ein CVD-Verfahren mit mittlerer Temperatur ausgebildet wird (MT-CVD).
Insbesondere umfasst die innere Subschicht vorzugsweise eine Subsubschicht aus Titancarbonitrid (TiCN), die durch das Verfahren ausgebildet wird und eine hervorragende Verschleißbeständigkeit aufweist. In dem bekannten CVD-Verfahren wird die Aufdampfung bei ungefähr 1250°C bis 1030°C durchgeführt. Bei dem MT-CVD-Verfahren dagegen kann die Aufdampfung bei einer relativ niedrigeren Temperatur von ungefähr 850°C bis 950°C durchgeführt werden, wodurch eine Beschädigung der Basis reduziert wird, die während der Aufdampfung durch das Erhitzen verursacht wird. Folglich ist die durch das MT-CVD-Verfahren ausgebildete Subsubschicht insbesondere in nächster Nähe zu der Basis vorgesehen. Die Verwendung eines Nitrilgases wie insbesondere Acetonitril (CH₃CN) als Aufdampfungsgas ist hinsichtlich einer Massenproduktion vorteilhaft. Die Verwendung eines mehrschichtigen Aufbaus, in dem eine durch das MT-CVD-Verfahren ausgebildete Subsubschicht und eine durch ein Hochtemperatur-CVD-Verfahren (HT-CVD, d. h. das bekannte CVD-Verfahren) ausgebildete Subsubschicht übereinander geschichtet sind, ist zu bevorzugen, weil dieser Aufbau die Haftung zwischen den Subsubschichten verbessern kann.
Die Dicke (Gesamtdicke der Subsubschichten im Fall der inneren Subschicht, die zwei oder mehr Subsubschichten umfasst) der inneren Subschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,05 μm und 30 μm. Eine Dicke von weniger als 0,05 μm hat einen unzureichenden Effekt zur Verbesserung der Eigenschaften wie etwa der Verschleißbeständigkeit zur Folge. Eine Dicke von nicht mehr als 30 μm verbessert die Eigenschaften nicht und ist deshalb hinsichtlich einer ökonomischen Effizienz nachteilig. Wenn jedoch die ökonomische Effizienz nicht beachtet wird, ist eine Dicke von 30 μm oder mehr zulässig, wobei die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser zu Tage treten. Als Verfahren zum Messen der Dicke kann zum Beispiel der austauschbare Schneideinsatz durchgeschnitten werden und kann der Abschnitt mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet werden.
In der inneren Subschicht weist wenigstens ein Teil der wenigstens einen Subsubschicht vorzugsweise eine Druckspannung auf, was einen besseren Effekt zur Verbesserung der Härte zur Folge hat. Das Verfahren zum Vorsehen einer Druckspannung und das Verfahren zum Messen derselben können wie für die nachfolgend beschriebene äußere Subschicht beschaffen sein.
<Äußere Subschicht>
Die äußere Subschicht der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass sie eine oder mehrere Subsubschichten umfasst. Die äußere Subschicht ist eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht. Wenn in den am Schneidvorgang teilnehmenden Teilen der äußeren Subschicht A die durchschnittliche Dicke der Flankenfläche durch in μm angibt und B die durchschnittliche Dicke der Spanseite in μm angibt, gilt die Beziehung: A/B ≤ 0,95. Wenn die äußere Subschicht (äußerste Subschicht), die eine Aluminiumoxid-Subschicht bzw. eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, derart ausgebildet ist, dass in den am Schneidevorgang teilnehmenden Teilen der äußeren Subschicht die äußere Subschicht auf der Spanfläche eine Dicke aufweist, die größer als diejenige der Flankenfläche ist, wobei die Dicke einen spezifizierten Wert oder größer aufweist, hat dies einen hervorragenden Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte zur Folge. Insbesondere wird ein Kompromiss zwischen der Härte der Schneide und der Verschleißbeständigkeit auf der Spanfläche erzielt.
Die Erfindung ist nicht auf die hier definierte kristalline Struktur von Aluminiumoxid (Al₂O₃) beschränkt und kann eine beliebige kristalline Struktur wie zum Beispiel α-Al₂O₃, κ-Al₂O₃ oder γ-Al₂O₃ verwenden. Es kann ein amorphes Al₂O₃ enthalten sein. Außerdem kann eine Mischung verwendet werden. Wenn gesagt wird, dass eine Subschicht Aluminiumoxid enthält, bedeutet dies, dass wenigstens ein Teil der Subschicht Aluminiumoxid enthält (wenn der Anteil von Aluminiumoxid bei 50 Prozent oder mehr liegt, wird davon ausgegangen, dass die Subschicht Aluminiumoxid enthält). Der Rest kann aus der Zusammensetzung der inneren Subschicht oder aus ZrO₂ oder Y₂O₃ bestehen (in diesem Fall kann auch Zr oder Y in dem Aluminiumoxid enthalten sein). Außerdem können Chlor, Kohlenstoff, Bor, Stickstoff und ähnliches enthalten sein.
Vorzugsweise weist wenigstens ein Teil der Aluminiumoxid-Subschicht oder wenigstens ein Teil der Aluminiumoxid enthaltenden Subschicht eine Druckspannung auf, wodurch die Härte effektiv verbessert wird. Wenn in diesem Fall die Druckspannung an der Flankenfläche größer ist als an der Spanfläche, wird die Härte vorteilhaft weiter verbessert.
Vorzugsweise weist ein Teil der Aluminiumoxid-Subschicht oder ein Teil der Aluminiumoxid enthaltenden Subschicht auf einem an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teil der Flankenfläche eine Druckspannung auf, weil diese direkt dazu beiträgt, die Härte zu verbessern.
Die eingefügte Druckspannung wird vorzugsweise eingestellt, indem die äußere Subschicht mit einer gleichmäßigen Dicke auf der inneren Subschicht ausgebildet wird und dann die äußere Subschicht einer Strahl-, Bürst-, Trommel- oder anderen Behandlung unterworfen wird. Durch das Ausbilden der äußeren Subschicht mit einer gleichmäßigen Dicke und die folgende Strahl-, Bürst- oder Trommelbehandlung der äußeren Subschicht kann die Druckspannung kontrolliert werden. Durch das Strahlen der Flankenfläche mit einer Aufschlämmung aus einer im wesentlichen senkrechten Richtung wird die Dicke der äußeren Subschicht an der Flankenfläche effektiv reduziert, um eine vorteilhafte glatte Oberflächenrauhigkeit vorzusehen. Alternativ hierzu können durch ein Strahlen der Flankenfläche mit einer Aufschlämmung aus einer Richtung mit einem vorbestimmten Winkel zu der Flankenfläche gleichzeitig eine Vielzahl von Flächen verarbeitet werden. Weiterhin erzeugt die Behandlung eine Druckspannung in wenigstens einer Subschicht der Beschichtung, wodurch die Stärke der Schneide vorteilhaft verbessert wird.
Unter Druckspannung ist ein Typ von interner Spannung in der Beschichtung zu verstehen, die durch einen negativen (–) Zahlenwert (in der vorliegenden Erfindung wird die Einheit „GPa” verwendet) wiedergegeben wird. Eine hohe Druckspannung ist mit einem großen absoluten Wert des oben genannten Zahlenwerts assoziiert. Eine niedrige Druckspannung ist mit einem kleinen absoluten Wert des oben genannten Zahlenwerts assoziiert. Eine Zugspannung ist ein Typ von interner Spannung in der Beschichtung und wird durch einen positiven (+) Zahlenwert wiedergegeben (in der vorliegenden Erfindung wird die Einheit „GPa” verwendet). Eine „Restspannung” kann sowohl eine Druckspannung als auch eine Zugspannung sein.
Der absolute Wert der Druckspannung beträgt vorzugsweise 0,1 GPa oder mehr, besser 0,2 GPa oder mehr und am besten 0,5 GPa oder mehr. Bei einem absoluten Wert von weniger als 0,1 GPa wird unter Umständen keine ausreichende Härte erhalten. Eine Erhöhung des absoluten Werts der Druckspannung ist vorteilhaft, um eine größere Härte vorzusehen. Bei einem absoluten Wert von mehr als 8 GPa kann jedoch die Beschichtung gelöst werden, sodass ein derartiger Wert nicht vorteilhaft ist.
Die Restspannung kann durch eine sin²φ-Technik an 10 Punkten (die vorzugsweise mit einem Abstand von 0,1 mm oder mehr gewählt werden, damit die Spannung des Bereichs o£ der Subschicht wiedergegeben werden kann) in einem Bereich der Beschichtung, auf den eine Druckspannung ausgeübt wird, gemessen werden, wobei dann der Durchschnittswert berechnet wird.
Eine derartige sin²φ-Technik unter Verwendung von Röntgenstrahlen wird in weiter Verbreitung als Verfahren zum Messen der Restspannung in polykristallinen Materialien verwendet. Zum Beispiel kann das im Detail auf den Seiten 54 bis 67 in „X sen ouryoku sokuteihou (Verfahren zum Messen von Spannungen unter Verwendung von Röntgenstrahlen)” der Society of Materials Science, Japan, 1981, veröffentlicht von Yokendo Ltd., beschriebene Verfahren verwendet werden.
Weiterhin kann die Restspannung auch durch ein Verfahren gemessen werden, das eine Raman-Spektroskopie verwendet. Eine derartige Raman-Spektroskopie ist vorteilhaft, weil sie eine lokale Messung eines schmalen Bereichs wie etwa eines Punktdurchmessers von 1 μm durchführen kann. Die Messung der Restspannung wird gewöhnlich unter Verwendung einer Raman-Spektroskopie durchgeführt. Zum Beispiel kann das auf den Seiten 264 bis 271 in „Hakumaku no rikigakuteki tokusei hyoka gijutsu (Techniken zum Bewerten der dynamischen Eigenschaften von Dünnfilmen)” von Sipec (der Name des Unternehmens zu wurde inzwischen zu Realize Advanced Technology Limited geändert) aus dem Jahr 1992 beschriebene Verfahren verwendet werden.
Weiterhin kann die Restspannung auch durch eine Lichtstrahlung gemessen werden. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass eine Restspannungsverteilung in der Dickenrichtung der Beschichtung bestimmt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teil die Verschleißbeständigkeit an der Spanfläche aufrechterhalten und wird die Härte der gesamten Spitze erfolgreich und wesentlich verbessert, indem die Dicke der äußeren Subschicht derart kontrolliert wird, dass die Dicke der äußeren Subschicht an der Spanseite größer als an der Flankenseite ist. Das heißt, die Verschleißbeständigkeit wird verbessert, indem die Dicke der Beschichtung vergrößert wird. Durch diesen Aufbau wird also insbesondere ein Effekt an der Spanseite vorgesehen. Die Härte wird verbessert, indem die Dicke der Beschichtung reduziert wird. Durch diesen Aufbau wird also insbesondere ein Effekt an der Flankenseite vorgesehen. Folglich wird durch eine Kombination beider Aufbauten ein Kompromiss zwischen einer Verbesserung der Härte und einer Verbesserung des Verschleißwiderstands gefunden, die einander entgegen wirken.
Unter dem am Schneiden teilnehmenden Teil ist ein Bereich zwischen der Schneide, mit der das Werkstück gewöhnlich in Kontakt gebracht wird (oder in deren Nähe das Werkstück gewöhnlich gebracht wird), und der Flankenfläche mit einer Breite von 3 mm und der Spanfläche mit einer Breite von 3 mm zu verstehen. Der Bereich variiert in Übereinstimmung mit der Form des austauschbaren Schneideinsatzes, dem Typ des Werkstücks, der Größe des Werkstücks, dem Verarbeitungsverfahren usw.
Die durchschnittliche Dicke A in μm auf der Flankenseite und die durchschnittliche Dicke B in μm auf der Spanseite sind jeweils Durchschnittswerte der Dicke an 10 verschiedenen Punkten des Bereichs. Es kann dasselbe Messverfahren wie oben beschrieben verwendet werden. Zum Beispiel kann die Dicke gemessen werden, indem der austauschbare Schneideinsatz durchgeschnitten wird und der Querschnitt mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet wird.
A/B erfüllt vorzugsweise die Beziehung A/B ≤ 0,9 und besser die Beziehung A/B ≤ 0,5. Wenn A/B größer als 0,95 ist, wird kein Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte erzielt und wird insbesondere die Verschleißbeständigkeit nicht verbessert. Auch wenn A/B gleich 1 oder kleiner ist, wird kein Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte erzielt, wenn A/B größer als 0,95 ist. Vorzugsweise liegt der untere Grenzwert für A/B bei 0,3 oder größer. Wenn A/B kleiner als 0,3 ist, ist die Dicke der äußeren Subschicht auf der Flankenseite übermäßig klein, wodurch der Verschleißwiderstand auf der Flankenseite nachteilig vermindert wird.
Die Dicke der äußeren Subschicht wird vorzugsweise kontrolliert, indem die äußere Subschicht mit einer gleichmäßigen, relativ großen Dicke auf der inneren Subschicht vorgesehen wird und dann die äußere Subschicht einer Strahl-, Bürst-, Trommel- oder anderen Behandlung unterworfen wird. Als weiteres Verfahren zum Kontrollieren der Dicke der äußeren Subschicht wird zum Beispiel ein Verfahren zum Ausbilden der äußeren Subschicht verwendet, wobei die Dicke direkt kontrolliert werden kann. Es ist jedoch schwierig, die äußere Subschicht direkt mit einer gleichmäßigen, kleinen Dicke über einen gesamten Bereich auszubilden. Deshalb ist es besonders effektiv, wie oben beschrieben zuerst die äußere Subschicht mit einer gleichmäßigen, relativ großen Dicke auszubilden und dann die äußere Subschicht einer Strahl-, Bürst-, Trommel- oder anderen Behandlung zu unterwerfen. Bei dem Strahlen wird die Flankenfläche aus einer Richtung gestrahlt, die im wesentlichen senkrecht zu der Flankenfläche ist, sodass die Dicke der äußeren Subschicht an der Flankenfläche vorteilhaft effektiv reduziert wird. Alternativ hierzu kann die Flankenfläche aus einer Richtung mit einem vorbestimmten Winkel zu der Flankenfläche gestrahlt werden, wobei in diesem Fall gleichzeitig eine Vielzahl von Flächen verarbeitet werden können.
Wie in 10 und 11 gezeigt (die Linie L liegt direkt auf der Spanfläche 2 von 10, aber erstreckt sich zu einer Kante (wenn die Schneide wie in den Zeichnungen gezeigt behandelt ist, ist ein Teil in der Mitte der gerundeten Ecke als hypothetische Kante definiert, an der die zwei Flankenflächen einander schneiden) und geht durch die Ecke 9 (eine hypothetische Ecke, wenn die Schneide wie in den Zeichnungen behandelt ist), wobei sie einen durch die zwei Flankenflächen der Ecke 9 gebildeten Winkel schneidet und teilt. Dabei liegt die Linie auf der Spanfläche 2 und erstreckt sich zu einer Kante, an der die zwei Flankenflächen 3 einander schneiden. Wenn A die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich c zwischen 0,5 mm und 1 mm von der Ecke entfernt zu einer der Flankenflächen 3 in μm angibt, und wenn B die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich d zwischen 0,5 mm und 1 mm von der Ecke 9 entfernt zu der Spanfläche 2 in μm angibt, gilt die Beziehung A/B ≤ 0,95, die am vorteilhaftesten ist. Diese Anforderungen ermöglichen, dass ein Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte effektiv erzielt wird. Insbesondere kann ein Kompromiss zwischen der Härte der Schneide und der Verschleißbeständigkeit der Spanfläche effektiv erzielt werden.
Eine am Schneiden teilnehmende Ecke kann auch eine Ecke sein, mit der ein Werkstück tatsächlich in Kontakt gebracht wird (oder in deren Nähe ein Werkstück gebracht wird), und umfasst den Fall, dass ein Werkstück in Kontakt mit einer Schneide in der Nähe einer Ecke gebracht wird, wobei die Ecke dann wesentlich am Schneiden teilnimmt (zum Beispiel in dem Fall, dass die Temperatur erhöht wird). Dazu gehört jedoch keine Ecke, in der Späne eines Werkstücks verstreut sind und während des Schneidens in Kontakt mit der Ecke kommen.
Wenn die Ecke und die Kante einer Kantenbehandlung unterworfen werden und eine durch den mittleren Teil der runden Ecke, die die zwei Flankenflächen verbindet, hindurchgehende Linie als hypothetische Ecke definiert wird, ist die Kante, an der die zwei Flankenflächen einander schneiden, eine Linie, die die hypothetische Kante und die hypothetische Ecke miteinander verbinden (siehe 10 und 11).
Die Segmentbereiche c und d sind jeweils als Bereiche mit einer Breite von 0,5 mm und 1 mm definiert. Der Grund hierfür ist, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Späne, die durch das Schneiden eines Werkstücks gebildet werden und eine im wesentlichen hohe Temperatur aufweisen, in Kontakt mit dem spezifizierten Bereich kommen, hoch ist, sodass davon ausgegangen werden kann, dass Eigenschaften wie die Verschleißbeständigkeit und die Härte beeinflusst werden.
A/B erfüllt vorzugsweise die Beziehung A/B ≤ 0,9 und noch besser die Beziehung A/B ≤ 0,5. Wenn A/B größer als 0,95 ist, kann kein Kompromiss zwischen einer Verschleißbeständigkeit und einer Härte erzielt werden. Auch wenn A/B gleich 1 oder kleiner ist, wird kein Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte erzielt, wenn A/B größer als 0,95 ist. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich derselbe wie oben. Vorzugsweise liegt der untere Grenzwert von A/B bei 0,3 oder größer. Wenn A/B kleiner als 0,3 ist, ist die Dicke der äußeren Subschicht auf der Flankenseite übermäßig klein, wodurch die Verschleißbeständigkeit auf der Flankenfläche nachteilig vermindert wird.
Die durchschnittliche Dicke A in μm in dem Segmentbereich c und die durchschnittliche Dicke B in μm in dem Segmentbereich d sind jeweils Durchschnittswerte der Dicke an zehn verschiedenen Punkten in dem entsprechenden Segmentbereich. Es kann dasselbe Messverfahren wie weiter oben beschrieben verwendet werden. Wenn eine Vielzahl von Ecken in dem austauschbaren Schneideinsatz vorhanden sind, muss die Beziehung von A/B für alle möglicherweise am Schneidevorgang teilnehmenden Ecken aufrechterhalten werden.
Die äußere Subschicht kann durch ein bekanntes chemisches Aufdampfungsverfahren (CVD) oder ein bekanntes physikalisches Aufdampfungsverfahren (PVD) wie etwa eine Zerstäubung ausgebildet werden. Die Erfindung ist nicht auf diese Verfahren beschränkt.
Die äußere Subschicht der vorliegenden Erfindung funktioniert als äußerste Subschicht des austauschbaren Schneideinsatzes mit Ausnahme eines Teils, an dem die äußere Subschicht nicht auf dem am Schneiden teilnehmenden Schneidenteil ausgebildet ist (dort liegt die innere Subschicht an der Oberfläche frei). Die äußere Subschicht erzielt wie oben beschrieben einen Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte. Eine andere Schicht kann auf der äußeren Subschicht ausgebildet werden, solange der zufrieden stellende Effekt nicht gefährdet wird. Beispiele für eine derartige Schicht sind Schichten aus TiN, TiCN, ZrN, ZrCN, TiAlN, TiAlCN, TiSiCN, TiSiN, Cr, Al, CrN, AlN und VN. Die Schicht muss jedoch von einem an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teil entfernt werden. In diesem Teil muss die Aluminiumoxid-Subschicht bzw. die Aluminiumoxid enthaltende Subschicht die Oberflächen-Subschicht bilden.
Die Dicke (Gesamtdicke der Subsubschichten, wenn die äußere Subschicht zwei oder mehr Subsubschichten umfasst) der äußeren Subschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,05 μm und 15 μm und noch besser zwischen 0,1 μm und 10 μm. Eine Dicke von weniger als 0,05 μm führt dazu, dass es industriell schwierig ist, die äußere Subschicht gleichmäßig auf einem vorbestimmten Teil auszubilden. Eine Dicke von mehr als 30 μm verbessert die Eigenschaften nicht und ist deshalb hinsichtlich der ökonomischen Effizienz nachteilig. Es kann dasselbe Messverfahren wie oben beschrieben verwendet werden.
Vorzugsweise ist die äußere Subschicht wie in 7 bis 9 gezeigt auf keinem Teil des am Schneiden teilnehmenden Schneidenteils ausgebildet. Die Abwesenheit der äußeren Schicht, die eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, auf einem derartigen spezifischen Teil stellt einen zufrieden stellenderen Effekt sicher, nämlich eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber Ablagerungen.
Unter einer an dem Schneidevorgang teilnehmenden Schneide ist auch eine Schneide zu verstehen, mit der ein Werkstück tatsächlich in Kontakt gebracht wird (oder in deren Nähe ein Werkstück gebracht wird), wobei es sich auch um einen Fall handeln kann, indem ein Werkstück in Kontakt mit einer Schneide gebracht wird und die Schneide im wesentlichen an dem Schneidevorgang teilnimmt (zum Beispiel wenn die Temperatur erhöht wird). Auf jeden Fall gehört eine Schneide, an der Späne eines Werkstücks verstreut sind und während des Schneidens in Kontakt mit der Ecke kommen, nicht dazu.
Der Schneidenteil ist in 8 und 9 als Bereich angegeben. Insbesondere ist der Schneidenteil ein Bereich, der sich von der Schneide (einer hypothetischen Kante, wenn die oben beschriebene Kantenbehandlung durchgeführt wird) zu der Flankenseite mit einer Breite von 2000 μm oder weniger erstreckt und zu der Spanfläche mit einer Breite von 2000 μm oder weniger erstreckt. Dieser Bereich kann natürlich auch die Ecke umfassen und Teil des an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teils sein.
Wenn bei der Bestimmung der nicht erfolgten Ausbildung der äußeren Subschicht festgestellt wird, dass die äußere Subschicht in einem Bereich von 10% oder mehr der Länge einer Schneide in dem am Schneidevorgang teilnehmenden Schneideteil nicht vorgesehen ist, wird davon ausgegangen, dass die äußere Subschicht nicht ausgebildet ist. In diesem Fall wird der oben beschriebene zufrieden stellende Effekt vorgesehen. Der Bereich ohne äußere Subschicht beträgt vorzugsweise 50% oder mehr und noch besser 100% (erstreckt sich also vorzugsweise über den gesamten Bereich). Eine Vergrößerung des Bereichs verbessert den Effekt. Unter der Länge der Schneide ist die Länge in einer Richtung parallel zu der Schneide des am Schneidevorgang teilnehmenden Schneidenteils zu verstehen.
Ein spezifischeres Verfahren zum Bestimmen der nicht erfolgten Ausbildung der äußeren Subschicht umfasst das Betrachten des austauschbaren Schneideinsatzes mit einem Rasterelektronenmikroskop und das Erstellen einer mikroskopischen Aufnahme, sodass der Zustand der äußeren Subschicht in dem Schneidenteil festgestellt werden kann. Eine Linie parallel zu der Schneide in Entsprechung zu der Länge der Schneide wird auf der mikroskopischen Aufnahme gezeichnet. Der Anteil des Bereichs, in dem keine äußere Subschicht entlang der Linie vorhanden ist, wird als Prozentsatz ausgedrückt.
7 bis 9 zeigen das Verfahren (eine schematische Ansicht des Rasterelektronenmikroskops). Der Bereich α von 7 gibt die Länge der Schneide an. 8 und 9 sind vergrößerte Ansichten des Bereichs α. 8 zeigt den Fall, dass die äußere Subschicht nicht entlang des gesamten am Schneidevorgang teilnehmenden Schneidenteils ausgebildet ist. 9 zeigt den Fall, dass die äußere Subschicht auf keinem Teil des am Schneidevorgang teilnehmenden Schneideteils ausgebildet ist.
In 8 und 9 ist jeweils eine Linie b parallel zu der Schneide gezeichnet. Die Länge eines Teils ohne äußere Subschicht entlang der Linie b wird gemessen. In 8 ist keine äußere Subschicht an der Linie b vorhanden. Der Bereich ohne äußere Subschicht macht also 100% aus (erstreckt sich über den gesamten Bereich). In 9 sind Teile (b1, b3 und b5) vorhanden, in denen keine äußere Subschicht entlang der Linie b ausgebildet sind. Der durch (b1 + b3 + b5)/(b1 + b2 + b3 + b4 + b5) berechnete Prozentsatz entspricht dem Anteil des Bereichs, in dem keine äußere Subschicht ausgebildet ist. Eine durch das Zentrum des Schneidenteils gehende Linie wird als Linie b gewählt.
Die innere Subschicht liegt in dem Bereich ohne äußere Subschicht an der Oberfläche frei. Der freiliegende Teil der inneren Subschicht kann durch die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht gebildet werden. Alternativ hierzu kann der freiliegende Teil einen Aufbau aufweisen, in dem die unter der obersten Subsubschicht liegenden Subsubschichten konzentrisch freiliegen.
Als Verfahren zum Ausbilden des Bereichs ohne äußere Subschicht kann ein beliebiges, bekanntes Verfahren verwendet werden. Die Erfindung ist auf kein bestimmtes derartiges Verfahren beschränkt. Zum Beispiel kann der Bereich ausgebildet werden, indem die äußere Subschicht auf der inneren Subschicht ausgebildet wird und dann die äußere Subschicht in einem vorbestimmten Bereich, in dem keine äußere Subschicht vorhanden sein soll, durch eine Strahl-, Bürst-, Trommel- oder andere Behandlung entfernt wird. Die Erfindung ist jedoch auf kein bestimmtes derartiges Verfahren beschränkt.
<BEISPIELE>
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich mit Bezug auf Beispiele beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
<BEISPIEL 1>
Ein Hartmetallpulver mit einer Zusammensetzung, die zu 1,6 Massenprozent aus TiC, zu 0,8 Massenprozent aus TaC, zu 1,0 Massenprozent aus NbC, zu 6,0 Massenprozent aus Co und ansonsten aus WC besteht, wurde gepresst, bei 1450°C eine Stunde lang in einer Vakuumatmosphäre gesintert und dann einem Glattpolieren und einer Kantenverarbeitung der Schneiden unter Verwendung einer SiC-Bürste (Verrundung einer Breite von 0,05 mm von der Spanfläche) unterworfen, um eine Hartmetallspitze als Basis mit derselben Form wie ein Schneideinsatz CNMA120408 (JIS B 4120: 1998) vorzubereiten. Die Basis wies keine β-freie Schicht auf ihrer Oberfläche auf. Die Basis hatte zwei Spanflächen und vier Flankenflächen, wobei die Spanflächen und Flankenflächen über eine dazwischen liegende Schneide (eine hypothetische Linie, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) verbunden waren. Die Basis umfasste insgesamt acht Schneiden. Außerdem war ein Schnittpunkt von zwei Flankenflächen und einer Spanfläche eine Ecke (ein hypothetischer Schnittpunkt, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde). Die Basis hatte insgesamt acht Ecken (in der vorliegenden Spitze werden jedoch die Ecken, die von oben oder unten betrachtet jeweils einem Scheitelwinkel von 80° aufweisen, häufig für das Schneiden verwendet, sodass in diesem Fall die Anzahl der Ecken mit vier angegeben werden kann).
Die nachfolgend beschriebenen Schichten wurden auf der gesamten Fläche der Basis durch ein bekanntes thermisches CVD-Verfahren ausgebildet. Über der Basis wurden eine TiN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,2 μm, eine TiCN-Subsubschicht mit einer Dicke von 6,4 μm (durch ein MT-CVD-Verfahren ausgebildet), eine TiCN-Subsubschicht mit einer Dicke von 1,0 μm (durch ein HT-CVD-Verfahren ausgebildet) und eine TiBN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,3 μm (TiB_XN_Y, X/(X + Y) = 0,016) als innere Subschicht sowie eine α^–- Aluiminiumoxid (α-Al₂O₃)-Subsubschicht mit einer Dicke von 3,6 μm auf der TiBN-Subsubschicht, die die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht ist, und eine TiN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,5 μm als äußere Subschicht in dieser Reihenfolge von der Oberfläche der Basis her aufgetragen (die resultierende Beschichtung wurde als Beschichtung Nr. 1 definiert).

Entsprechend wurde die gesamte Oberfläche der Basis mit den Beschichtungen Nr. 2 bis 7 wie in der Tabelle I angegeben anstelle der Beschichtung Nr. 1 beschichtet. [Tabelle 1]

Nr.	Beschichtung
	Innere Subschicht	Äußere Subschicht
1	TiN (0,2 μm)/TiCN (MT-CVD, 6,4 μm)/TiCN (HT-CVD, 1,0 μm)/TiBN (0,3 μm)	α^–Al₂O₃ (3,6 μm)/TiN (0,5 μm)
2	TiC (1,1 μm)/TiCN (MT-CVD, 5,1 μm)/TiN (0,3 μm)	κ^–Al₂O₃ (2,0 μm)
3	TiN (0,3 μm)/TiCN (MT-CVD, 2,9 μm)/TiC (1,4 μm)/TiBN (0,3 μm)	κ^–Al₂O₃ (1,9 μm)
4	TiN (0,4 μm)/TiCN (3,8 μm)/TiCNO (0,2 μm)	α^–Al₂O₃ (2,7 μm)
5	TiN (0,3 μm)/TiCN (MT-CVD, 3,5 μm)/TiBN (0,5 μm)	α^–Al₂O₃ (2,5 μm)
6	TiN (0,3 μm)/TiCN (MT-CVD, 6,8 μm)/TiCBN (0,5 μm)	α^–Al₂O₃ (7,6 μm)
7	TiN (0,4 μm)/TiCN (MT-CVD, 4,0 μm)/TiBNO (0,4 μm)	α^–Al₂O₃ (2,4 μm)

(Anmerkungen)

TiBN (Nr. 3) ist ein TiB_XN_Y (X/(X + Y) = 0,028)
TiCNO (Nr. 4) ist ein TiC_XN_YO_Z (X/(X + Y + Z) = 0,67 und Z/(X + Y + Z) = 0,06)
α-Al₂O₃ (Nr. 4) enthält 0,22 Massenprozent Zr (gemessen durch Elektronenstrahlmikroanalyse (EPMA))
TiBN (Nr. 5) ist ein TiB_XN_Y (X/X + Y) = 0,011)
TiCBN (Nr. 6) ist ein TiC_XB_YN_Z (Y/(X + Y + Z) = 0,011 und X/(X + Y + Z) = 0,41)
TiBNO (Nr. 7) ist ein TiB_XN_YO_Z (X/(X + Y + Z) = 0,030 und Z/(X + Y + Z) = 0,18

In der Tabelle 1 wurden die Subsubschichten der inneren Subschicht auf die Oberfläche der Basis in der Reihenfolge von links nach rechts gestapelt. Alle Subsubschichten wurden durch ein bekanntes thermisches CVD-Verfahren ausgebildet (die Subsubschichten mit der Kennzeichnung MT-CVD wurden durch MT-CVD mit einer Aufdampfungstemperatur von 880°C ausgebildet, und die Subsubschicht mit der Kennzeichnung HT-CVD wurde durch eine HT-CVD-Verfahren mit einer Aufdampfungstemperatur von 980°C ausgebildet).
Die Basen mit den Beschichtungen wurden durch die folgenden acht Verarbeitungsverfahren A bis H verarbeitet, die bekannte Strahl- (mit Aluminiumoxidsand Nr. 120 als abrasiven Partikeln (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 100 μm), Druck: 0,25 MPa), Bürst- (unter Verwendung von Diamantsand) oder Trommelverfahren verwenden.
(Verarbeitungsverfahren A)
Die Beschichtung wurde nicht durch Strahlen oder Bürsten verarbeitet.
(Verarbeitungsverfahren B)
Die Beschichtung wurde derart durch Bürsten verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren C)
Die Beschichtung wurde derart durch Strahlen verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren D)
Die Beschichtung wurde durch Bürsten und anschließendes Strahlen derart verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren E)
Die Beschichtung wurde durch Strahlen und anschließendes Bürsten derart verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren F)
Die Beschichtung wurde durch Bürsten und anschließend durch das Trommelverfahren derart verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren G)
Die Beschichtung wurde durch Strahlen und anschließend durch das Trommelverfahren derart verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
(Verarbeitungsverfahren H)
Die Beschichtung wurde durch das Trommelverfahren und ein anschließendes Strahlen derart verarbeitet, dass die äußere Subschicht eine durchschnittliche Dicke wie in den Tabellen II und III angegeben aufwies.
In den Tabellen II und III ist auf einer Linie, die wie in 11 gezeigt durch eine an dem Schneidevorgang teilnehmende Ecke (eine dem weiter unten beschriebenen Schneidetest unterworfene Ecke) verläuft und einen durch die zwei Flankenflächen der Ecke definierten Winkel teilt, wobei die Linie auf der Spanfläche liegt und sich zu einer Kante erstreckt, an der die zwei Flankenflächen einander schneiden, A μm als die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich c definiert, der sich mit einer Entfernung zwischen 0,5 mm und 1 mm von der Ecke zu einer der Flankenflächen hin erstreckt, und ist B μm als die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht in einem Segmentbereich d definiert, der sich mit einer Entfernung zwischen 0,5 mm und 1 mm von der Ecke zu einer der Flankenflächen hin erstreckt, wobei das Verhältnis A/B bestimmt wurde.
In dem austauschbaren Schneideinsatz mit der Beschichtung Nr. 1 wurde die auf der äußeren Subschicht ausgebildete TiN-Subsubschicht vollständig in den Bereichen entfernt, die sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstrecken, mit Ausnahme der Spitzen Nr. 1 und 14. In den Spitzen Nr. 1 und 14 wurde die TiN-Subsubschicht in den Bereichen ausgebildet, die sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstrecken, wobei die Dicke nur durch die Dicke der TiN-Subsubschicht angegeben war.
In den Tabellen II und III ist unter der Entfernungsrate der durch das oben beschriebene Verfahren bestimmten Prozentsatz der Abwesenheit der äußeren Subschicht in dem am Schneidevorgang teilnehmenden Schneidenteil zu verstehen (die Länge der Schneide ist mit 50 μm definiert, und die Linie b ist im Zentrum des Bereichs a wie in 9 gezeigt gezeichnet). Der Bereich ohne äußere Subschicht wurde gebildet, indem die in dem Bereich vorhandene äußere Subschicht durch das oben beschriebene Verfahren entfernt wurde.
Wie oben beschrieben, wurden 32 Typen von austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 1 bis 32 wie in den Tabellen II und III angegeben erzeugt. Die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern geben an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind.
Es wurde ein Drehtest für jeden der austauschbaren Schneideinsatze Nr. 1 bis 32 unter den nachfolgend genannten Bedingungen durchgeführt, um die Stärke des Verschleißes an der Flankenfläche und die Bruchrate der Schneideinsätze zu messen (der Verschleiß wurde mittels eines Verschleißbeständigkeitstests gemessen, und die Bruchrate wurde mittels eines Härtetests gemessen). In dem Verschleißbeständigkeitstest wurden der Zustand einer Ablagerung eines Werkstücks an der Schneide und der Zustand der verarbeiteten Fläche des Werkstücks nach einem eine Minute langen Drehen gemessen. Die Tabellen II und III zeigen die Ergebnisse. Ein kleinerer Flankenflächenverschleiß weist auf eine zufrieden stellende Verschleißbeständigkeit hin. Eine kleinere Bruchrate weist auf eine zufrieden stellende Härte hin. Eine größere Ablagerung des Werkstücks an der Schneide weist darauf hin, dass die Oberflächenhärte des Werkstücks beeinträchtigt ist. Eine verarbeitete Fläche mit einer annähernden Spiegelflächenqualität weist darauf hin, dass das Werkstück eine hervorragend verarbeitete Oberfläche aufweist.
<Bedingungen des Drehtests>
(Verschleißbeständigkeitstest)

Werkstück: FCD500 Balken
Schneidgeschwindigkeit: 220 m/min
Vorschub: 0,35 mm/U
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: keines
Schneidezeit: 15 Minuten

(Härtetest)

Werkstück: FCD450 gerillter Balken
Schneidgeschwindigkeit: 220 m/min
Vorschub: 0,45 mm/U
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: wasserlösliches Öl
Schneidezeit: 30 Minuten
Auswertung: Die Bruchrate wird aus der Anzahl von Brüchen (der Anzahl von gebrochenen Schneiden) bestimmt, wobei 20 Schneiden für ein 30 Sekunden langes Schneiden verwendet wurden (Bruchrate (%) = Anzahl der Brüche/20·100).

[Tabelle II]
[Tabelle III]
Aus den Tabellen II und III wird deutlich, dass jeder austauschbare Schneideinsatz der Erfindung, dessen Verhältnis A/B zwischen den durchschnittlichen Dicken A μm und B μm der äußeren Subschicht bei 0,95 oder weniger lag, einen zufrieden stellenden Verschleiß der Flankenfläche und eine zufrieden stellende Bruchrate im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen aufwies, wobei die austauschbaren Schneideinsätze der Erfindung auch einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte aufwiesen. Bei den austauschbaren Schneideinsätzen, die keine Aluminiumoxid-Subsubschicht, aber eine TiN-Subsubschicht auf der Oberfläche aufwiesen, war das Werkstück auf der Schneide abgelagert und war das verarbeitete Werkstück schlierig.
Wie oben beschrieben, weist jeder der austauschbaren Schneideinsätze der vorliegenden Erfindung einen zufrieden stellender Effekt im Vergleich zu den austauschbaren Schneideinsätzen der Vergleichsbeispiele auf. Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung wies eine vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit (insbesondere auf der Spanfläche) und der Härte (insbesondere an der Schneide) auf. In diesem Beispiel wurden austauschbare Schneideinsätze mit jeweils einem Spanbrecher beschrieben. In den nachfolgend beschriebenen Beispielen kann die vorliegende Erfindung auch auf einen austauschbaren Schneideinsatz ohne einen Spanbrecher angewendet werden.
<Beispiel 2>
Ein Hartmetallpulver mit einer Zusammensetzung, die zu 0,7 Massenprozent aus TiC, 5,0 Massenprozent aus Co und ansonsten aus WC besteht, wurde gepresst, eine Stunde lang bei 1450°C in einer Vakuumatmosphäre gesintert und dann einem Glattpolieren und einer Kantenverarbeitung unter Verwendung einer SiC-Bürste (Verrundung einer Breite von 0,05 mm von der Spanfläche) unterworfen, um eine Hartmetallspitze als Basis mit derselben Form wie ein Schneideinsatz CNMA120408N-UX (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.) vorzubereiten. Die Basis wies keinen Spanbrecher mit einer β-freien Schicht auf ihrer Oberfläche auf. Die Basis hatte zwei Spanflächen und vier Flankenflächen, wobei die Spanflächen und Flankenflächen über eine dazwischen liegende Schneide (eine hypothetische Linie, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) verbunden waren. Die Basis umfasste insgesamt acht Schneiden. Außerdem war ein Schnittpunkt von zwei Flankenflächen und einer Spanfläche eine Ecke (ein hypothetischer Schnittpunkt, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde). Die Basis hatte insgesamt acht Ecken (in der vorliegenden Spitze werden jedoch die Ecken, die von oben oder unten betrachtet jeweils einem Scheitelwinkel von 80° aufweisen, häufig für das Schneiden verwendet, sodass in diesem Fall die Anzahl der Ecken mit vier angegeben werden kann).
Wie in der folgenden Tabelle IV gezeigt, wurden dieselben Schichten wie in dem BEISPIEL 1 auf der gesamten Fläche der Basis ausgebildet (d. h. die Beschichtungsnummern in der Tabelle IV geben die Beschichtungsnummer des BEISPIELS 1 an).
Die Basen mit den Beschichtungen wurden durch dieselben Verarbeitungsverfahren wie in dem BEISPIEL 1 verarbeitet. In der Tabelle IV wurden die Dicke der äußeren Subschicht, das Verhältnis A/B und die Entfernungsrate genauso wie in dem BEISPIEL 1 bestimmt. Bei dem austauschbaren Schneideinsatz einschließlich der Beschichtung Nr. 1 wurde die auf der äußeren Subschicht ausgebildete TiN-Subsubschicht vollständig in den Bereichen entfernt, die sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstrecken, mit Ausnahme der Spitze Nr. 33. In der Spitze Nr. 33 wurde die TiN-Subsubschicht in den Bereichen ausgebildet, die sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstrecken, wobei die gezeigte Dicke als die Dicke nur der TiN-Subsubschicht angegeben wurde.
Wie oben beschrieben wurden 20 Typen von austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 33 bis 52 wie in der folgenden Tabelle IV angegeben erzeugt. Die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern geben an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind.
Es wurde ein Drehtest für jeden austauschbaren Schneideinsatz Nr. 33 bis 52 unter den nachfolgend genannten Bedingungen durchgeführt, um den Verschleiß der Flankenfläche und die Bruchrate jedes austauschbaren Schneideinsatzes zu messen. In einem Verschleißtest wurden der Zustand der Ablagerung eines Werkstücks an der Schneide und der Zustand der verarbeiteten Fläche des Werkstücks nach einem fünf Minuten langen Drehen erfasst. Die Tabelle IV enthält die Ergebnisse.
<Bedingungen des Drehtests>

(Verschleißtest)
Werkstück: FCD500 bar
Schneidgeschwindigkeit: 230 m/min
Vorschub: 0,3 mm/U
Schneidtiefe: 1,5 mm
Schneideöl: wasserlösliches Öl
Schneidezeit: 5 Minuten

(Härtetest)

Werkstück: FCD700 gerillter Balken
Schneidegeschwindigkeit: 180 m/min
Vorschub: 0,50 mm/U
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: keines
Schneidezeit: 30 Sekunden
Auswertung: Die Bruchrate wird aus der Anzahl von Brüchen bestimmt, wobei 20 Schneiden für ein 30 Sekunden langes Schneiden verwendet wurden.

[Tabelle II]
Aus der Tabelle IV wird deutlich, dass jeder austauschbare Schneideinsatz der Erfindung, bei dem das aus den durchschnittlichen Dicken A μm und B μm der äußeren Subschicht bestimmte Verhältnis A/B gleich 0,95 oder kleiner war, einen zufrieden stellenden Flankenverschleiß und eine zufrieden stellende Bruchrate im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen aufwies und dass jeder austauschbare Schneideinsatz einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte aufwies. Bei jedem austauschbaren Schneideinsatz, der keine Aluminiumoxid-Subsubschicht, sondern eine TiN-Subsubschicht auf seiner Oberfläche aufwies, wurde das Werkstück auf der Schneide abgelagert und war das verarbeitete Werkstück schlierig.
Wie oben beschrieben, hatte jeder der austauschbaren Schneideinsätze der vorliegenden Erfindung deutlich einen vorteilhaften Effekt im Vergleich zu den austauschbaren Schneideinsätzen der Vergleichsbeispiele. Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung wies einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit (insbesondere auf der Spanfläche) und der Härte (insbesondere an der Schneide) auf.
<BEISPIEL 3>
Ein Hartmetallpulver mit einer Zusammensetzung, die zu 1,2 Massenprozent aus TaC, 10,0 Massenprozent aus Co und ansonsten aus WC besteht, wurde gepresst, eine Stunde lang bei 1400°C in einer Vakuumatmosphäre gesintert und dann einem Glattpolieren und einer Kantenverarbeitung unter Verwendung einer SiC-Bürste (Verrundung einer Breite von 0,05 mm von der Spanfläche) unterworfen, um eine Hartmetallspitze als Basis mit derselben Form wie ein Schneideinsatz SEMT13T3AGSN-G (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.) vorzubereiten. Die Basis wies keine β-freie Schicht auf. Die Basis hatte eine Spanfläche und vier Flankenflächen, wobei die Spanfläche und die Flankenflächen über eine dazwischen liegende Schneide (eine hypothetische Linie, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) verbunden waren. Die Basis umfasste insgesamt vier Schneiden. Außerdem war ein Schnittpunkt von zwei Flankenflächen und der einen Spanfläche eine Ecke (ein hypothetischer Schnittpunkt, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde). Die Basis hatte insgesamt vier Ecken.
Die nachfolgend beschriebenen Schichten wurden auf der gesamten Oberfläche der Basis durch ein bekanntes thermisches CVD-Verfahren ausgebildet. Dabei wurden auf der Basis eine TiN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,3 μm, eine TiCN-Subsubschicht mit einer Dicke von 2,4 μm (durch ein MT-CVD-Verfahren ausgebildet) und eine TiBN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,3 μm (TiB_XN_Y, X/(X + Y) = 0,028) als innere Subschicht und eine α^–Aluminiumoxid (α^–Al₂O₃)-Subsubschicht mit einer Dicke von 2,1 μm auf der TiBN-Subsubschicht, die die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht ist, und eine TiN-Subsubschicht mit einer Dicke von 0,6 μm aufgebracht, wobei die resultierende Beschichtung als Beschichtung Nr. 8 definiert wurde.

Entsprechend wurden auf der gesamten Oberfläche der Basis die Beschichtungen Nr. 8 bis 13 aus der Tabelle V anstelle der Beschichtung Nr. 8 aufgebracht. [Tabelle V]

Nr.	Beschichtung
	Innere Subschicht	Äußere Subschicht
8	TiN (0,3 μm)/TiCN (MT-CVD, 2,4 μm)/TiBN (0, 3 μm)	α^–Al₂O₃ (2,1 μm)/TiN (0,6 μm)
9	TiN (0,4 μm)/TiCN (MT-CVD, 3,1 μm)/TiCN (HT-CVD, 0,9 μm)/TiBN (0,3 μm)	κ^–Al₂O₃ (2,1 μm)
10	TiN (0,3 μm)/TiCN (MT-CVD, 2,6 μm)/TiBNO (0,6 μm)	α^–Al₂O₃ (2,4 μm)
11	TiN (0,7 μm)/TiCN (MT-CVD, 4,4 μm)/TiBN (0,4 μm)	α^–Al₂O₃ (2,3 μm)
12	TiAlN (2,1 μm)/TiN (0,4 μm)	α^–Al₂O₃ (1,7 μm)
13	CrAlN (3,1 μm)/TiN (0,3 μm)	κ^–Al₂O₃ (1,5 μm)

(Anmerkungen)

TiBN (Nr. 9) ist ein TiB_XN_Y (X/(X + Y) = 0,010)
TiBNO (Nr. 10) ist ein TiB_XN_YO_Z (X/(X + Y + Z) = 0,014 und Z/(X + Y + Z) = 0,21)
TiBN (Nr. 11) ist ein TiB_XN_Y (X/(X + Y) = 0,030)
α^–Al₂O₃ (Nr. 11) enthält 1,9 Massenprozent Zr (gemessen durch eine Elektronenstrahlmikroanalyse (EPMA))

In der Tabelle V wurden die Subsubschichten der inneren Subschicht auf die Oberfläche der Basis in der Reihenfolge von links nach rechts geschichtet. Die Beschichtungen Nr. 8 bis 11 wurden durch ein bekanntes CVD-Verfahren wie die Beschichtung Nr. 7 ausgebildet. Die Beschichtungen Nr. 12 und 13 wurden durch ein bekanntes PVD-Verfahren ausgebildet.
Die Basen mit den Beschichtungen wurden durch dieselben Verarbeitungsverfahren wie in dem BEISPIEL 1 verarbeitet.
Wie oben beschrieben wurden 25 Typen von austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 53 bis 77 wie in den folgenden Tabellen VI und VII angegeben erzeugt. Die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern geben an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind. In den Tabellen VI und VII wurden die Dicke der äußeren Subschicht, das Verhältnis A/B und die Entfernungsrate genauso wie in dem BEISPIEL 1 bestimmt. Bei dem austauschbaren Schneideinsatz mit der Beschichtung Nr. 8 wurden die auf der äußeren Subschicht ausgebildete TiN-Subsubschicht vollständig in den sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstreckenden Bereichen entfernt, mit Ausnahme der Spitzen Nr. 53 und 59. In den Spitzen Nr. 53 und 59 wurde die Subsubschicht in den sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstreckenden Bereichen ausgebildet, wobei die gezeigte Dicke als die Dicke nur der TiN-Subsubschicht angegeben wurde.
Es wurde ein Frästest für jeden der austauschbaren Schneideinsätze Nr. 53 bis 77 unter den unten angegebenen Bedingungen durchgeführt, um die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate zu messen. Bei dem Verschleißbeständigkeitstest wurden der Zustand der Ablagerung eines Werkstücks an der Schneide und der Zustand der verarbeiteten Oberfläche des Werkstücks nach einem fünf Minuten langen Fräsen festgestellt. Die Tabellen VI und VII geben die Ergebnisse an.
<Bedingungen des Frästests>
(Verschleißbeständigkeitstest)

Werkstück: FCD450
Schneidgeschwindigkeit: 250 m/min
Vorschub: 0,25 mm/Kante
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: wasserlösliches Öl
Schneidelänge: 5 m
Schneidemaschine: WGC4100R (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.). Die Schneidemaschine wurde mit einem austauschbaren Schneideinsatz versehen.

(Härtetest)

Werkstück: FCD600 (dreifach laminiert)
Schneidegeschwindigkeit. 210 m/min
Vorschub: 0,43 mm/Kante
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: keines
Schneidelänge: 0,5 m
Schneidemaschine: WGC4100R (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.). Die Schneidemaschine wurde mit einem austauschbaren Schneideinsatz versehen.
Auswertung: Die Bruchrate wurde anhand der Anzahl von Brüchen bestimmt, wobei 20 Schneiden für ein 0,5 Minuten langes Schneiden verwendet wurden.

[Tabelle VI]
Tabelle [VII]
Aus den Tabellen VI und VII geht hervor, dass jeder austauschbare Einsatz, bei dem das aus den durchschnittlichen Dicken A μm und B μm der äußeren Subschicht bestimmte Verhältnis A/B gleich 0,95 oder kleiner war, einen zufrieden stellenden Flankenverschleiß und eine zufrieden stellende Bruchrate im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen aufwies und dass jeder austauschbare Schneideinsatz einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte aufwies. Bei jedem austauschbaren Schneideinsatz, der keine Aluminiumoxid-Subsubschicht, sondern eine TiN-Subsubschicht auf seiner Oberfläche aufwies, wurde das Werkstück auf der Schneide abgelagert und war das verarbeitete Werkstück schlierig.
Wie oben beschrieben, hatte jeder der austauschbaren Schneideinsätze der vorliegenden Erfindung deutlich einen vorteilhaften Effekt im Vergleich zu den austauschbaren Schneideinsätzen der Vergleichsbeispiele. Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung wies einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit (insbesondere auf der Spanfläche) und der Härte (insbesondere an der Schneide) auf. In diesem Beispiel wurden austauschbare Schneideinsätze mit jeweils einem Spanbrecher beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen austauschbaren Schneideinsatz ohne einen Spanbrecher angewendet werden.
<BEISPIEL 4>
Ein Hartmetallpulver mit einer Zusammensetzung, die zu 0,6 Massenprozent aus TaC, zu 0,2 Massenprozent aus Cr₃C₂, zu 8,4 Massenprozent aus Co und ansonsten aus WC besteht, wurde gepresst, bei 1450°C eine Stunde lang in einer Vakuumatmosphäre gesintert und dann einem Glattpolieren und einer Kantenverarbeitung der Schneiden unter Verwendung einer SiC-Bürste (Verrundung einer Breite von 0,05 mm bei –25° von der Spanfläche, siehe 12) unterworfen, um eine Hartmetallspitze als Basis mit derselben Form wie ein Schneideinsatz SPGN120408 (JIS B 4120: 1998, revidiert) vorzubereiten. Die Basis wies keinen Spanbrecher und keine β-freie Schicht auf ihrer Oberfläche auf. Die Basis hatte eine Spanfläche und vier Flankenflächen, wobei die Spanfläche und die Flankenflächen über eine dazwischen liegende Schneide (eine hypothetische Linie, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) verbunden waren. Die Basis umfasste insgesamt vier Schneiden. Außerdem war ein Schnittpunkt von zwei Flankenflächen und einer Spanfläche eine Ecke (ein hypothetischer Schnittpunkt, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde). Die Basis hatte insgesamt vier Ecken.
Wie in der folgenden Tabelle VIII angegeben, wurden dieselben Schichten wie in dem BEISPIEL 3 auf der gesamten Oberfläche der Basis ausgebildet (das heißt, die Beschichtungsnummern in der Tabelle VIII geben die Beschichtungsnummern in Beispiel 3).
Die Basen mit den Beschichtungsschichten wurden durch dieselben Verarbeitungsverfahren wie in dem BEISPIEL 1 verarbeitet. In der Tabelle VIII wurden die Dicke der äußeren Subschicht, das Verhältnis A/B und die Entfernungsrate genauso wie in dem BEISPIEL 1 bestimmt. In der Beschichtung Nr. 8 des austauschbaren Schneideinsatzes wurde die auf der äußeren Subschicht ausgebildete TiN-Subsubschicht vollständig in den sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstreckenden Bereichen mit Ausnahme der Spitzen Nr. 78 und 84 entfernt. In den Spitzen Nr. 78 und 84 wurde die TiN-Subsubschicht in den sich von der Schneide zu den Segmentbereichen c und d erstreckenden Bereichen ausgebildet, wobei die gezeigte Dicke als die Dicke nur der TiN-Subsubschicht angegeben wurde.
Wie oben beschrieben, wurden 22 Typen von austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 78 bis 99 wie in der folgenden Tabelle VII angegeben erzeugt. Die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern geben an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind.
Es wurde ein Frästest für jeden der austauschbaren Schneideinsätze Nr. 78 bis 99 unter den unten angegebenen Bedingungen durchgeführt, um die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate jedes austauschbaren Schneideinsatzes zu messen. Bei dem Verschleißbeständigkeitstest wurden der Zustand der Ablagerung eines Werkstücks an der Schneide und der Zustand der verarbeiteten Oberfläche des Werkstücks nach einem fünf Minuten langen Fräsen festgestellt. Die Tabelle VIII gibt die Ergebnisse an.
<Bedingungen des Frästests>
(Verschleißbeständigkeitstest)

Werkstück: FCD500
Schneidgeschwindigkeit: 200 m/min
Vorschub: 0,25 mm/Kante
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: wasserlösliches Öl
Schneidelänge: 5 m
Schneidemaschine: DPG4100R (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.). Die Schneidemaschine wurde mit einem austauschbaren Schneideinsatz versehen.

(Härtetest)

Werkstück: FCD250 (dreifach laminiert)
Schneidegeschwindigkeit. 250 m/min
Vorschub: 0,55 mm/Kante
Schneidtiefe: 2,0 mm
Schneideöl: keines
Schneidelänge: 0,5 m
Schneidemaschine: DPG4100R (hergestellt von der Sumitomo Electric Hardmetal Corp.). Die Schneidemaschine wurde mit einem austauschbaren Schneideinsatz versehen.
Auswertung: Die Bruchrate wurde anhand der Anzahl von Brüchen bestimmt, wobei 20 Schneiden für ein 0,5 Minuten langes Schneiden verwendet wurden.

[Tabelle VII]
Aus der Tabelle VIII wird deutlich, dass jeder austauschbare Schneideinsatz, bei dem das aus den durchschnittlichen Dicken A μm und B μm der äußeren Subschicht bestimmte Verhältnis A/B gleich 0,95 oder kleiner war, einen zufrieden stellenden Flankenverschleiß und eine zufrieden stellende Bruchrate im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen aufwies und dass jeder austauschbare Schneideinsatz einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit und der Härte aufwies. Bei jedem austauschbaren Schneideinsatz, der keine Aluminiumoxid-Subsubschicht, sondern eine TiN-Subsubschicht auf seiner Oberfläche aufwies, wurde das Werkstück auf der Schneide abgelagert und war das verarbeitete Werkstück schlierig.
Wie oben beschrieben, hatte jeder der austauschbaren Schneideinsätze der vorliegenden Erfindung deutlich einen vorteilhaften Effekt im Vergleich zu den austauschbaren Schneideinsätzen der Vergleichsbeispiele. Der austauschbare Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung wies einen vorteilhaften Kompromiss zwischen der Verschleißbeständigkeit (insbesondere auf der Spanfläche) und der Härte (insbesondere an der Schneide) auf.
<BEISPIEL 5>
In dem BEISPIEL 1 wurde die Restspannung in jeder der Aluminiumoxid (α^–Al₂O₃ oder κ^–Al₂O₃)-Subsubschichten der äußeren Subschichten in den austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 3, 4, 18 und 19 gemessen. Die Restspannung wurde an einem in 13 gezeigten Punkt U (Punktdurchmesser: 0,5 mm) nahe der am Schneiden teilnehmenden Ecke 9 (tatsächlich handelt es sich um eine hypothetische Ecke, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) auf der Flankenseite jedes der austauschbaren Schneideinsätze gemessen (insbesondere wurde eine Messung unter Verwendung der sin²φ-Technik mit einem Röntgenspannungsmessinstrument durchgeführt). Der Messbereich ist ein repräsentativer Bereich des an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teils der Flankenfläche.
Als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 18 wurden drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 18-2, 18-3 und 18-4 erzeugt, wobei die Bedingungen für das Strahlen geändert wurden, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden wie oben beschrieben gemessen.
Entsprechend wurden als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 19 drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 19-2, 19-3 und 19-4 vorbereitet, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden ebenfalls gemessen. Die Tabelle IX zeigt die Ergebnisse.

Für jeden der austauschbaren Schneideinsätze wurden die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate wie in dem BEISPIEL 1 gemessen. Die Tabelle IX gibt die Ergebnisse an. In der Tabelle IX geben die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind. [Tabelle IX]

	Schneideinsatz Nr.	Restspannung (GPa)	Bruchrate (%)	Flankenverschleiß (mm)
	3	0,2	85	0,218
	18	–0,2	40	0,210
*	18-2	–1,2	30	0,207
*	18-3	–2,9	10	0,202
*	18-4	0,0	60	0,210
*	4	0,3	95	0,213
*	19	–0,2	45	0,205
*	19-2	–1,4	25	0,205
*	19-3	–3,2	10	0,202
*	19-4	0,0	65	0,206

Aus den Ergebnissen der Tabelle IX wird deutlich, dass wenn in dem an dem Schneiden teilnehmenden Teil der Flankenfläche die als äußere Subschicht dienende Aluminiumoxid-Subsubschicht eine Druckspannung aufwies, eine zufrieden stellende Härte vorgesehen werden konnte. Insbesondere verbesserte eine höhere Druckspannung die Härte (die Bruchbeständigkeit).
<BEISPIEL 6>
In dem BEISPIEL 2 wurde die Restspannung in jeder der Aluminiumoxid (α^–Al₂O₃ oder κ^–Al₂O₃)-Subsubschichten der äußeren Subschichten in den austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 33, 34, 38 und 40 gemessen. Die Restspannung wurde an einem in 13 gezeigten Punkt U (Punktdurchmesser: 0,5 mm) nahe der am Schneidevorgang teilnehmenden Ecke 9 (tatsächlich handelt es sich um eine hypothetische Ecke, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) auf der Flankenseite jedes der austauschbaren Schneideinsätze gemessen (insbesondere wurde eine Messung unter Verwendung der sin²φ-Technik mit einem Röntgenspannungsmessinstrument durchgeführt). Der Messbereich ist ein repräsentativer Bereich des am Schneidevorgang teilnehmenden Teils der Flankenfläche.
Als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 38 wurden drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 38-2, 38-3 und 38-4 erzeugt, wobei die Bedingungen für das Strahlen geändert wurden, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden wie oben beschrieben gemessen. Entsprechend wurden als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 40 drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 40-2, 40-3 und 40-4 vorbereitet, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden ebenfalls gemessen. Die Tabelle X zeigt die Ergebnisse.

Für jeden der austauschbaren Schneideinsätze wurden die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate wie in dem BEISPIEL 1 gemessen. Die Tabelle X gibt die Ergebnisse an. In der Tabelle X geben die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind. [Tabelle X]

	Schneideinsatz Nr.	Restspannung (GPa)	Bruchrate (%)	Flankenverschleß (mm)
	33	0,2	100	0,261
*	38	–0,4	60	0,250
*	38-2	–1,4	40	0,250
*	38-3	–3,1	20	0,248
*	38-4	0,1	70	0,249
*	34	0,2	95	0,309
*	40	–0,2	60	0,305
*	40-2	–0,8	45	0,301
*	40-3	–2.1	25	0,300
*	40-4	0,0	70	0,302

Aus den Ergebnissen der Tabelle X wird deutlich, dass wenn in dem an dem Schneiden teilnehmenden Teil der Flankenfläche die als äußere Subschicht dienende Aluminiumoxid-Subsubschicht eine Druckspannung aufwies, eine zufrieden stellende Härte vorgesehen werden konnte. Insbesondere verbesserte eine höhere Druckspannung die Härte (die Bruchbeständigkeit).
<BEISPIEL 7>
In dem BEISPIEL 3 wurde die Restspannung in jeder der Aluminiumoxid (α^–Al₂O₃ oder κ^–Al₂O₃)-Subsubschichten der äußeren Subschichten in den austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 54, 55, 63 und 64 gemessen. Die Restspannung wurde an einem in 14 gezeigten Punkt V (Punktdurchmesser: 0,5 mm) nahe der am Schneidevorgang teilnehmenden Ecke auf der Flankenseite jedes der austauschbaren Schneideinsätze gemessen, wobei die Messung aus einer Richtung senkrecht zu einer den Punkt V enthaltenden Ebene durchgeführt wurde (insbesondere wurde eine Messung unter Verwendung der sin²φ-Technik mit einem Röntgenspannungsmessinstrument durchgeführt). Der Messbereich ist ein repräsentativer Bereich des am Schneidevorgang teilnehmenden Teils der Flankenfläche.
Als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 63 wurden drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 63-2, 63-3 und 63-4 erzeugt, wobei die Bedingungen für das Strahlen geändert wurden, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden wie oben beschrieben gemessen. Entsprechend wurden als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 64 drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 64-2, 64-3 und 64-4 vorbereitet, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden ebenfalls gemessen. Die Tabelle XI zeigt die Ergebnisse.

Für jeden der austauschbaren Schneideinsätze wurden die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate wie in dem BEISPIEL 3 gemessen. Die Tabelle XI gibt die Ergebnisse an. In der Tabelle XI geben die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind. [Tabelle XI]

	Schneideinsatz Nr.	Restspannung (GPa)	Bruchrate (%)	Flankenverschleiß (mm)
	54	0,2	95	0,232
*	63	–0,2	65	0,194
*	63-2	–1,8	40	0,193
*	63-3	–2,9	25	0,189
*	63-4	0,2	70	0,192
*	55	0,1	95	0,235
*	64	–0,3	65	0,188
*	64-2	–1,3	45	0,185
*	64-3	–2,6	20	0,186
*	64-4	0,0	75	0,189

Aus den Ergebnissen der Tabelle XI wird deutlich, dass wenn in dem an dem Schneiden teilnehmenden Teil der Flankenfläche die als äußere Subschicht dienende Aluminiumoxid-Subsubschicht eine Druckspannung aufwies, eine zufrieden stellende Härte vorgesehen werden konnte.
Insbesondere verbesserte eine höhere Druckspannung die Härte (die Bruchbeständigkeit).
<BEISPIEL 8>
In dem BEISPIEL 4 wurde die Restspannung in jeder der Aluminiumoxid (α^–Al₂O₃)-Subsubschichten der äußeren Subschichten in den austauschbaren Schneideinsätzen Nr. 78, 81, 86 und 90 gemessen. Die Restspannung wurde an einem in
15 gezeigten Punkt W (Punktdurchmesser: 0,5 mm) nahe der am Schneiden teilnehmenden Ecke 9 (tatsächlich handelt es sich um eine hypothetische Ecke, weil die Kantenverarbeitung durchgeführt wurde) auf der Flankenseite jedes der austauschbaren Schneideinsätze gemessen, wobei die Messung aus einer Richtung senkrecht zu einer den Punkt W enthaltenden Ebene durchgeführt wurde (insbesondere wurde eine Messung unter Verwendung der sin²φ-Technik mit einem Röntgenspannungsmessinstrument durchgeführt). Der Messbereich ist ein repräsentativer Bereich des am Schneiden teilnehmenden Teils der Flankenfläche.
Als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 86 wurden drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 86-2, 86-3 und 86-4 erzeugt, wobei die Bedingungen für das Strahlen geändert wurden, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden wie oben beschrieben gemessen. Entsprechend wurden als austauschbarer Schneideinsatz Nr. 90 drei verschiedene austauschbare Schneideinsätze Nr. 90-2, 90-3 und 90-4 vorbereitet, um verschiedene Restspannungen vorzusehen. Die Restspannungen wurden ebenfalls gemessen. Die Tabelle XII zeigt die Ergebnisse.

Für jeden der austauschbaren Schneideinsätze wurden die Stärke des Flankenverschleißes und die Bruchrate wie in dem BEISPIEL 4 gemessen. Die Tabelle XII gibt die Ergebnisse an. In der Tabelle XII geben die durch Asteriske „*” gekennzeichneten Probennummern an, dass es sich um Proben gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, während die anderen Proben Vergleichsbeispiele sind. [Tabelle XII]

	Schneideinsatz Nr.	Restspannung (GPa)	Bruchrate (%)	Flankenverschleiß (mm)
	78	0,2	100	0,261
*	86	–0,2	75	0,230
*	86-2	–0,5	55	0,231
*	86-3	–1,9	25	0,232
*	86-4	0,0	80	0,233
*	81	0,2	100	0,239
*	90	–0,2	65	0,215
*	90-2	–0,8	50	0,214
*	90-3	–2,2	25	0,216
*	90-4	0,0	75	0,215

Aus den Ergebnissen der Tabelle XII wird deutlich, dass wenn in dem an dem Schneiden teilnehmenden Teil der Flankenfläche die als äußere Subschicht dienende Aluminiumoxid-Subsubschicht eine Druckspannung aufwies, eine zufrieden stellende Härte vorgesehen werden konnte.
Insbesondere verbesserte eine höhere Druckspannung die Härte (die Bruchbeständigkeit).
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung können miteinander kombiniert werden.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele sind lediglich beispielhaft aufzufassen und schränken den Erfindungsumfang in keiner Weise ein. Die Erfindung ist also nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können zahlreiche Modifikationen an denselben vorgenommen werden, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Austauschbarer Schneideinsatz (1), der eine Basis (8) und eine Beschichtung (11) umfasst, wobei die Basis (8) wenigstens eine Flankenfläche (3) und wenigstens eine Spanfläche (2) umfasst, die Flankenfläche (3) mit der Spanfläche (2) über eine dazwischen liegende Schneide (4) verbunden ist, die Beschichtung (11) eine innere Subschicht (12) mit einer oder mehreren Subsubschichten und eine auf der inneren Subschicht (12) ausgebildete äußere Subschicht (13) umfasst, jede der Subsubschichten der inneren Subschicht (12) aus einer Zusammensetzung besteht, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa, die Elemente der Gruppe Va und die Elemente der Gruppe Via des Periodensystems, Al und Si umfasst, sowie wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, die äußere Subschicht (13) eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, und wenn in an dem Schneidevorgang teilnehmenden Teilen der äußeren Subschicht (13) die durchschnittliche Dicke auf der Flankenfläche (3) durch A μm wiedergegeben wird und die durchschnittliche Dicke auf der Spanfläche (2) durch B μm wiedergegeben wird, das Verhältnis A/B ≤ 0,95 gilt, wobei wenigstens ein Teil der äußeren Subschicht (13) eine Druckspannung aufweist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 1, wobei die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht (12) in Kontakt mit der äußeren Subschicht (13) ist und aus einer Zusammensetzung besteht, die Ti und wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element aus der Gruppe von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, ein Titanbornitrid TiB_XN_Y ist (wobei X und Y jeweils in Atomprozent ausgedrückt werden und wobei die Beziehung 0,001 < X/(X + Y) < 0,04 gilt).
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element aus der Gruppe von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, ein Titanoxybornitrid TiB_XN_YO_Z ist (wobei X, Y und Z jeweils in Atomprozent ausgedrückt werden und wobei die Beziehungen 0,0005 < X/(X + Y + Z) < 0,04 und 0 < Z/(X + Y + Z) < 0,5 gelten).
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 1, wobei die äußere Subschicht (13) auf einem am Schneidvorgang teilnehmenden Schneidenteil oder auf einem Teil desselben nicht ausgebildet ist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (11) eine Dicke von 0,05 μm bis 30 μm aufweist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 1, wobei die Basis (8) aus einem Material besteht, das ein Hartmetall, Cermet, Schnellarbeitsstahl, keramisches Material, gesinterter kubischer Bornitrid-Presskörper, gesinterter Diamant-Presskörpern oder gesinterter Siliciumnitrid-Presskörper ist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 1, wobei der austauschbare Schneideinsatz (1) ein austauschbarer Schneideinsatz ist, der zum Bohren, Endfräsen, Fräsen, Drehen, Metallschlitzsägen, Zahnradschneiden, Reibahlenfräsen, Gewindebohren oder Kurbelwellenfräsen verwendet wird.
Austauschbarer Schneideinsatz (1), der eine Basis (8) und eine Beschichtung (11) umfasst, wobei die Basis (3) wenigstens zwei Flankenflächen (3), wenigstens eine Spanfläche (2) und wenigstens eine Ecke (9) umfasst, jede der Flankenflächen (3) über eine dazwischen liegende Schneide (4) mit der Spanfläche verbunden ist, die Ecke (9) ein Schnittpunkt der zwei Flankenflächen (3) und der Spanfläche (2) ist, die Beschichtung (11) eine innere Subschicht (12) mit einer oder mehreren Subsubschichten und eine auf der inneren Subschicht (12) ausgebildete äußere Subschicht (13) umfasst, jede der Subsubschichten der inneren Subschicht (12) aus einer Zusammensetzung besteht, die wenigstens ein Element, das aus der Gruppe gewählt ist, die die Elemente der Gruppe IVa, die Elemente der Gruppe Va und die Elemente der Gruppe VIA, Al und Si umfasst, sowie wenigstens eine Element umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, die äußere Subschicht (13) eine Aluminiumoxid-Subschicht oder eine Aluminiumoxid enthaltende Subschicht ist, und wenn auf einer Linie, die durch die an einem Schneidvorgang teilnehmende Ecke (9) hindurchgeht und einen durch die zwei Flankenflächen (3) der Ecke (9) definierten Winkel teilt, wobei die Linie auf der Spanfläche (2) liegt und sich zu einer Kante erstreckt, wo die zwei Flankenflächen (3) einander schneiden, die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht (13) in einem Segmentbereich, der sich mit einer Entfernung zwischen 0,5 mm und 1 mm von der Ecke (9) zu einer der Flankenflächen (3) erstreckt, als A μm definiert ist und die durchschnittliche Dicke der äußeren Subschicht (13) in einem Segmentbereich, der sich mit einer Entfernung von 0,5 mm bis 1 mm von der Ecke (9) zu der Spanfläche (2) erstreckt, als B μm definiert ist, die Beziehung A/B ≤ 0,95 gilt, wobei wenigstens ein Teil der äußeren Subschicht (13) eine Druckspannung aufweist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 9, wobei die oberste Subsubschicht der inneren Subschicht (12) in Kontakt mit der äußeren Subschicht (13) ist und aus einer Zusammensetzung besteht, die Ti und wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor gewählt ist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 10, wobei die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element auf der Gruppe von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, ein Titanbornitrid TiB_XN_Y ist (wobei X und Y jeweils in Atomprozent ausgedrückt werden und die Beziehung 0,001 < X/(X + Y) < 0,04 gilt).
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 9, wobei die Zusammensetzung, die Ti und wenigstens ein Element aus der Gruppe von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Bor umfasst, ein Titanoxybornitrid TiB_XN_YO_Z ist (wobei X, Y und Z jeweils in Atomprozent ausgedrückt werden und die Beziehungen 0,0005 < X/(X + Y + Z) < 0,04 und 0 < Z/(X + Y + Z) < 0,5 gelten).
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 9, wobei die äußere Subschicht (13) nicht auf dem am Schneidvorgang teilnehmenden Schneidenteil oder auf einem Teil desselben ausgebildet ist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 9, wobei die Beschichtung (11) eine Dicke von 0,05 μm bis 30 μm aufweist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 9, wobei die Basis (8) aus einem Material besteht, das ein Hartmetall, Cermet, Schnellarbeitsstahl, keramisches Material, gesinterter kubischer Bornitrid-Presskörper, gesinterter Diamant-Presskörpern oder gesinterter Siliciumnitrid-Presskörper ist.
Austauschbarer Schneideinsatz (1) nach Anspruch 11, wobei der austauschbare Schneideinsatz (1) ein austauschbarer Schneideinsatz ist, der zum Bohren, Endfräsen, Fräsen, Drehen, Metallschlitzsägen, Zahnradschneiden, Reibahlenfräsen, Gewindebohren oder Kurbelwellenfräsen verwendet wird.