JP2018008363A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】被削材におけるコバ欠けの発生を抑制可能な切削工具を提供する。【解決手段】切削工具は、基材と、ダイヤモンド層とを備えている。ダイヤモンド層は、基材を被覆している。切削工具は、すくい面と、すくい面と連なる逃げ面とを有する。すくい面には、すくい面を構成する複数の突起部が設けられている。複数の突起部の各々は、少なくともダイヤモンド層により構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、切削工具に関する。

特開平４−４８０７７号公報には、超硬合金など基材の表面にダイヤモンド層が被覆された切削工具が開示されている。ダイヤモンド層は、例えば化学気相成長法を用いて基材の表面に形成される。

特開平４−４８０７７号公報

しかしながら、基材をダイヤモンド層で被覆すると、切れ刃となる稜線付近が丸くなり、切削抵抗が高くなるとともに切れ味が低下する。切削加工においては、切れ刃が被削材に切り込み、切れ子を出して加工が進む。切れ刃となる稜線が丸くなった切削工具は切れ味が悪いため、特にセラッミクス仮焼体などを加工すると被削材の加工端部においてコバ欠け（被削材の細かい欠け）が発生しやすい。

本発明の一態様は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、被削材におけるコバ欠けの発生を抑制可能な切削工具を提供することである。

本発明の一態様に係る切削工具は、基材と、ダイヤモンド層とを備えている。ダイヤモンド層は、基材を被覆している。切削工具は、すくい面と、すくい面と連なる逃げ面とを有する。すくい面には、すくい面を構成する複数の突起部が設けられている。複数の突起部の各々は、少なくともダイヤモンド層により構成されている。

本発明の一態様によれば、被削材におけるコバ欠けの発生を抑制可能な切削工具を提供することができる。

第１の実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。 図１の領域ＩＩにおける拡大平面模式図である。 図２の領域ＩＩＩにおける拡大斜視模式図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面模式図である。 第２の実施形態に係る切削工具の構成を示す矢視断面模式図である。 第３の実施形態に係る切削工具の構成を示す矢視断面模式図である。 第４の実施形態に係る切削工具の構成を示す矢視断面模式図である。 第５の実施形態に係る切削工具の構成を示す矢視断面模式図である。 第６の実施形態に係る切削工具の構成を示す平面模式図である。 図９の領域Ｘの拡大斜視模式図である。 逃げ面側から見た図９の領域ＸＩの拡大側面模式図である。 切削工具を用いて被削材を加工している状態を示す図である。 第１の実施形態に係る切削工具の構成を示す画像である。 第１の実施形態の変形例に係る切削工具の構成を示す画像である。

［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。

（１）本発明の一実施形態に係る切削工具１００は、基材３０と、ダイヤモンド層１０とを備えている。ダイヤモンド層１０は、基材３０を被覆している。切削工具１００は、すくい面１１と、すくい面１１と連なる逃げ面１２とを有する。すくい面１１には、すくい面１１を構成する複数の突起部１が設けられている。複数の突起部１の各々は、少なくともダイヤモンド層１０により構成されている。

上記（１）に係る切削工具１００によれば、すくい面１１には、複数の突起部１が設けられており、複数の突起部１の各々は、少なくともダイヤモンド層１０により構成されている。複数の突起部１の各々は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３とともに、切れ刃として機能し得る。そのため、切れ刃全体にかかる負担が複数の突起部１と稜線１３とに分散され、一枚の切れ刃にかかる負担が低減する。結果として、切れ味の劣化が抑制される。これにより、被削材におけるコバ欠けの発生を抑制することができると考えられる。具体的には、長期間コバ欠けの発生を防止することができる。

（２）上記（１）に係る切削工具１００において、複数の突起部１の各々は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３上の２点を通る直線Ｂに沿って設けられていてもよい。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（３）上記（２）に係る切削工具１００において、基材３０は、すくい面１１と対向する頂面３１を含んでいてもよい。直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々の幅は、すくい面１１から頂面３１に向かうにつれて広がっていてもよい。これにより、複数の突起部１の各々の先端を鋭利にすることができる。結果として、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（４）上記（３）に係る切削工具１００において、直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々は、第１側部１ａと、第１側部１ａと連なりかつ第１側部１ａに対して稜線１３とは反対側にある第２側部１ｂとを有していてもよい。第１側部１ａと頂面３１とがなす角度θ１は、第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２よりも小さくてもよい。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（５）上記（２）〜（４）のいずれかに係る切削工具１００において、直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々の高さを、複数の突起部１の各々の底部の幅で除した値は、０．８以上であってもよい。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る切削工具１００において、ダイヤモンド層１０の厚みの最大値は、４μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。これにより、切れ刃の耐久性を向上させることができる。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る切削工具１００において、複数の突起部１の各々の高さＨ１は、ダイヤモンド層１０の厚みの０．５倍以上１倍以下であってもよい。

（８）上記（１）、（６）および（７）のいずれかに係る切削工具１００において、基材は、すくい面と対向する頂面を含んでいてもよい。頂面と平行な面における複数の突起部の各々の長手方向は、すくい面と逃げ面との稜線の延在方向に対して実質的に直交していてもよい。複数の突起部の内、隣り合う２つの突起部の間の谷部は、稜線の一部を構成していてもよい。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る切削工具１００は、例えば超硬合金の金型の加工に用いられるボールエンドミルである。切削工具１００は先端部７と、ボディ部５と、シャンク部６とを有している。先端部７の半径は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度である。ボディ部５の長さは、例えば０．３ｍｍ以上２５ｍｍ以下程度である。シャンク部６の直径は、ボディ部５の直径よりも大きい。切削工具１００は、中心軸Ａを中心として回転するとともに、先端部７が被削材に付勢されることにより、被削材の切削加工が行われる。

図２に示されるように、切削工具１００の先端部７は、すくい面１１と、逃げ面１２（図３参照）と、第１傾斜面１４と、第２傾斜面１５と、壁面１６と、第１曲面１７と、第２曲面１８とを主に有している。すくい面１１は、壁面１６と連なる。壁面１６は、すくい面１１に対してほぼ垂直な方向に延在している。すくい面１１に対して垂直な方向から見て（つまり図２の視野において）、壁面１６は、切削工具１００の中心軸Ａに対して傾斜する方向に延在している。壁面１６は、第１曲面１７と、第２曲面１８と、第１傾斜面１４と、第２傾斜面１５とに連なる。

第１曲面１７および第２曲面１８は、中心軸Ａに対してすくい面１１とは反対側に位置する。第１曲面１７は、すくい面１１とは異なる他のすくい面（図示せず）に連なる。つまり、第１曲面１７は、逃げ面である。第２曲面１８は、第１曲面１７と連なる。第２曲面１８は、第１曲面１７に対してシャンク部６側に位置する。第２傾斜面１５は、中心軸Ａに対して傾斜している。第２傾斜面１５は、第２曲面１８および第１傾斜面１４の双方と連なる。

図３に示されるように、すくい面１１には、複数の突起部１が設けられている。複数の突起部１の各々は、すくい面１１を構成する。逃げ面１２は、すくい面１１と連なる。すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３は、切れ刃として機能する。複数の突起部１の各々も、切れ刃として機能し得る。逃げ面１２は、例えば曲面である。逃げ面１２は、球面の一部であってもよい。図２に示されるように、稜線１３は、円弧状部１３ａと、円弧状部１３ａに連なる直線部１３ｂとを有する。

複数の突起部１の各々は、例えば稜線１３の円弧状部１３ａ上の２点を通る直線Ｂに沿って設けられている。具体的には、直線Ｂは、円弧状部１３ａ上のある第１位置１３ａ１と、円弧状部１３ａ上にありかつ第１位置１３ａ１から離れた第２位置１３ａ２とを通る直線である。言い換えれば、直線Ｂは、円弧状部１３ａを含む円の弦である。複数の突起部１の各々は、円弧状部１３ａ上のある位置と直線部１３ｂ上のある位置とを通る直線に沿って設けられていてもよい。

図１３に示されるように、複数の突起部１の各々の形状は、例えば山脈状である。具体的には、複数の突起部１の各々は、例えば直線Ｂ（図２参照）と平行な方向に沿って延在している。複数の突起部１の各々は、細長い形状を有している。つまり、すくい面１１に対して垂直な方向から見て、複数の突起部１の各々は、長軸方向と短軸方向とを有する。複数の突起部１の長軸方向（つまり直線Ｂに平行な方向）は、中心軸Ａに対して傾斜していてもよいし、中心軸Ａに垂直な方向（切削工具の径方向）に対して傾斜していてもよい。複数の突起部１の各々は、突起部１の短軸方向に沿って、互いに間隔を設けて配置されている。

図１４の領域Ｒ１に示されるように、複数の突起部１の各々の形状は、例えば山状であってもよい。具体的には、複数の突起部１の各々は、互いに間隔を隔てて、アイランド状に設けられていている。複数の突起部１の各々は、例えば直線Ｂに平行な方向に沿って間隔を隔てて設けられ、かつ直線Ｂに垂直な方向に沿って間隔を隔てて設けられていてもよい。言い換えれば、複数の突起部１の各々の周りは溝に囲まれていてもよい。図１４に示されるように、すくい面１１には、山状の突起部１が設けられている領域Ｒ１と、山脈状の突起部１が設けられている領域Ｒ２とがあってもよい。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面模式図である。図４に示されるように、切削工具１００の先端部７は、基材３０と、基材３０を被覆しているダイヤモンド層１０とを有する。基材３０の材料は、例えば、ＷＣ（炭化タングステン）等の粉末と、Ｃｏ（コバルト）等の結合剤とを含む焼結体である超硬合金である。ダイヤモンド層１０は、例えば、ダイヤモンド結晶を含有する層である。ダイヤモンド層１０は、例えば、ダイヤモンド多結晶膜である。ダイヤモンド層１０は、非ダイヤモンド成分（例えば非晶質成分）等を含有していてもよい。ダイヤモンド層１０は、ダイヤモンド結晶を含有していなくてもよい。例えば、ダイヤモンド層１０は、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）の層であってもよい。基材３０は、頂面３１と、側面３２とを有している。頂面３１は、すくい面１１と対向する。側面３２は、頂面３１と連なる。側面３２は、逃げ面１２と対向する。

図４に示されるように、直線Ｂに対して垂直な断面（以降、断面視とも称する）において、複数の突起部１の各々の幅は、すくい面１１から頂面３１に向かうにつれて広がっている。言い換えれば、複数の突起部１の各々の幅は、頂面３１から離れるにつれて狭くなっている。断面視において、複数の突起部１の各々の高さＨ１は、例えばダイヤモンド層１０の厚みの０．５倍以上１倍以下である。複数の突起部１の各々の高さＨ１は、すくい面側被覆層２の厚みＨ２とほぼ同じであってもよい。

断面視において、複数の突起部１の各々の高さＨ１を、複数の突起部１の各々の底部の幅Ｗ１で除した値（以降、アスペクト比と称する）は、たとえば０．８以上７．５以下である。突起部１の高さＨ１は、頂面３１と垂直な方向における突起部１の寸法である。突起部１の幅Ｗ１は、頂面３１と平行な方向における突起部１の寸法である。

図４に示されるように、断面視において、複数の突起部１の各々は、第１側部１ａと、第２側部１ｂと、頂部１ｃとを有している。第２側部１ｂは、頂部１ｃにおいて第１側部１ａと連なりかつ第１側部１ａに対して稜線１３とは反対側にある。言い換えれば、第１位置１３ａ１と第２位置１３ａ２とを通る直線Ｂを垂直に２等分する断面において、第１側部１ａは、稜線１３と第２側部１ｂとの間にある。図３に示されるように、第１側部１ａおよび第２側部１ｂは、稜線１３に連なっていてもよい。代替的に、第１側部１ａおよび第２側部１ｂは、稜線１３から離間していてもよい。

ダイヤモンド層１０は、すくい面側被覆層２と、逃げ面側被覆層３とを有する。ダイヤモンド層１０の厚みの最大値は、例えば４μｍ以上３０μｍ以下である。すくい面側被覆層２の厚みＨ２は、逃げ面側被覆層３の厚みＨ３とほぼ同じである。複数の突起部１の各々とすくい面側被覆層２は、すくい面１１を構成する。

逃げ面１２は、すくい面１１に対して垂直な方向Ｃに対して正の角度θ３を有するように傾斜している。言い換えれば、逃げ面１２は、すくい面１１に対して垂直な方向Ｃに対してすくい面１１側に傾斜している。角度θ３は、例えば０°より大きく４５°以下である。同様に、側面３２は、頂面３１に対して垂直な方向Ｃに対して正の角度を有するように傾斜している。頂面３１と側面３２とがなす角度は、鋭角であることが望ましい。

図４に示されるように、断面視において、第１側部１ａと頂面３１とがなす角度θ１は、第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２よりも小さくてもよい。第１側部１ａと頂面３１とがなす角度θ１は、例えば鋭角である。第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２は、垂直であってもよいし、鈍角であってもよいし、鋭角であってもよい。第１側部１ａは、頂面３１に接していてもよい。同様に、第２側部１ｂは、頂面３１に接していてもよい。言い換えれば、頂面３１の一部は、ダイヤモンド層１０から露出していてもよい。複数の突起部１の各々は、少なくともダイヤモンド層１０により構成されている。言い換えれば、複数の突起部１の各々は、ダイヤモンド層１０のみにより構成されていてもよいし、ダイヤモンド層１０および基材３０により構成されていてもよい。

断面視において、複数の突起部１のピッチは、突起部１の底部の幅Ｗ１と同じであってもよい。複数の突起部１が設けられている領域は、頂面３１に平行な方向において、稜線１３から距離Ｌ以内の領域である。距離Ｌは、例えば刃径（つまり先端部７の直径）の１／４倍である。距離Ｌは、切込量よりも大きいことが望ましい。

なお、上記第１の実施形態においては、切削工具１００がボールエンドミルの場合について説明したが、切削工具１００はボールエンドミルに限定されない。切削工具は、例えばラジアスエンドミルなどの回転切削工具であってもよい。また第１の実施形態に係る切削工具１００は、例えば、超硬合金、セラミックおよびガラスなどの硬脆材料の切削加工に適している。

次に、突起部１の形成方法について説明する。
まず、基材３０の頂面３１および側面３２を覆うようにダイヤモンド層１０が成膜される。ダイヤモンド層１０の成膜は、例えばＨＦＣＶＤ（Ｈｏｔ Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により行われる。ダイヤモンド層１０の厚みは、例えば１５μｍである。次に、頂面３１上に設けられたダイヤモンド層１０の部分に対してレーザーを照射することで、ダイヤモンド層１０の一部が除去される。レーザーは、例えばすくい面に対して傾斜する方向に照射される。レーザーのスポット径は、例えば２０μｍである。レーザーは、例えば上記直線Ｂ（図２参照）と平行な方向に沿って走査される。レーザーとしては、例えばＹＶＯ_４レーザーの２倍高調波が用いられる。頂面３１上のダイヤモンド層１０においてレーザーによって除去されずに残った部分が突起部１となる。頂面３１の一部がダイヤモンド層１０から露出するように、ダイヤモンド層１０の一部がレーザーにより除去されてもよいし、ダイヤモンド層１０とともに基材３０の一部が除去されるように、ダイヤモンド層１０と基材３０とが一緒に除去されてもよい。

次に、第１の実施形態に係る切削工具の作用効果について説明する。
第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、すくい面１１には、すくい面１１を構成する複数の突起部１が設けられており、複数の突起部１の各々は、少なくともダイヤモンド層１０により構成されている。複数の突起部１の各々は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３とともに、切れ刃として機能し得る。そのため、切れ刃全体にかかる負担が複数の突起部１と稜線１３とに分散され、一枚の切れ刃にかかる負担が低減する。結果として、切れ味の劣化が抑制される。これにより、被削材におけるコバ欠けの発生を抑制することができると考えられる。

また第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、複数の突起部１の各々は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３上の２点を通る直線Ｂに沿って設けられている。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、基材３０は、すくい面１１と対向する頂面３１を含んでいる。直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々の幅は、すくい面１１から頂面３１に向かうにつれて広がっている。これにより、複数の突起部１の各々の先端を鋭利にすることができる。結果として、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々は、第１側部１ａと、第１側部１ａと連なりかつ第１側部１ａに対して稜線１３とは反対側にある第２側部１ｂとを有している。第１側部１ａと頂面３１とがなす角度θ１は、第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２よりも小さい。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、直線Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部の各々の高さを、複数の突起部の各々の底部の幅で除した値は、０．８以上である。これにより、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る切削工具１００によれば、ダイヤモンド層１０の厚みの最大値は、４μｍ以上３０μｍ以下である。これにより、切れ刃の耐久性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図５に示されるように、複数の突起部１は、ダイヤモンド層１０の表層のみに設けられていてもよい。具体的には、第１側部１ａは、頂面３１に達しておらず、頂面３１から離間している。同様に、第２側部１ｂは、頂面３１に達しておらず、頂面３１から離間している。言い換えれば、頂面３１の全面は、ダイヤモンド層１０に覆われていてもよい。複数の突起部１の各々は、ダイヤモンド層１０のみにより構成されている。複数の突起部１の各々の高さＨ１は、すくい面側被覆層２の厚みＨ２の半分以上であってもよい。頂面３１に対して垂直な方向において、突起部１の頂部１ｃから頂面３１までの寸法は、すくい面側被覆層２の厚みＨ２よりも小さくてもよい。突起部１の裾野のダイヤモンド層（言い換えれば、突起部１と頂面３１との間の部分）の厚みＨ４は、例えば２μｍ以上７．５μｍ以下である。例えば、レーザーによって除去されたダイヤモンド層の部分の厚みが、最初に形成されたダイヤモンド層の厚みよりも小さい場合には、図５に示すような構造の切削工具１００が得られる。第２の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図６に示されるように、基材３０の頂面３１に溝３３が設けられていてもよい。溝３３は、第１壁面３３ａと、第２壁面３３ｂとにより構成されている。第１壁面３３ａは、頂面３１に連なる。第２壁面３３ｂは、第１壁面３３ａと頂面３１とに連なる。第１壁面３３ａと、第２壁面３３ｂとがなす角度は、例えば鋭角である。溝３３は、隣り合う２つの突起部１の間に配置されている。

第１壁面３３ａは、突起部１の第２側部１ｂに沿った方向に延在している。同様に、第２壁面３３ｂは、突起部１の第１側部１ａに沿った方向に延在している。溝３３は、ダイヤモンド層１０から露出している。複数の突起部１の各々は、ダイヤモンド層１０および基材３０により構成されている。複数の突起部１の各々の高さＨ１は、すくい面側被覆層２の厚みＨ２と溝３３の深さとの合計である。例えば、レーザーによってダイヤモンド層とともに基材の一部が除去された場合には、図６に示すような構造の切削工具１００が得られる。第３の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図７に示されるように、断面視において、第１側部１ａと頂面３１とがなす角度θ１は、第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２よりも大きくてもよい。第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ２は、例えば鋭角である。第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度θ１は、垂直であってもよいし、鈍角であってもよいし、鋭角であってもよい。第１側部１ａは、頂面３１に接していてもよい。同様に、第２側部１ｂは、頂面３１に接していてもよい。言い換えれば、頂面３１の一部は、ダイヤモンド層１０から露出していてもよい。第４の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。なお、以下においては、第２の実施形態に係る切削工具と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図８に示されるように、断面視において、第１側部１ａと頂面３１とがなす角度は、第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度とほぼ同じであってもよい。言い換えれば、複数の突起部１の各々は、頂面３１に対して垂直な方向に向かって突出している。第１側部１ａと頂面３１とがなす角度および第２側部１ｂと頂面３１とがなす角度は、例えば鋭角である。

図８においては、第１側部１ａは、頂面３１に達しておらず、頂面３１から離間している。同様に、第２側部１ｂは、頂面３１に達しておらず、頂面３１から離間している。代替的に、第１側部１ａは、頂面３１に接していてもよい。同様に、第２側部１ｂは、頂面３１に接していてもよい。言い換えれば、頂面３１の一部は、ダイヤモンド層１０から露出していてもよい。第５の実施形態に係る切削工具においても、第２の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図９に示されるように、基材３０の頂面３１（図４参照）に対して垂直な方向から見て、複数の突起部１の各々の長手方向は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線１３の延在方向に対して実質的に直交している。突起部１の長手方向とは、頂面と平行な面における長手方向である。稜線１３は、円弧状部１３ａと、直線部１３ｂとを有する。稜線１３が円弧状部１３ａの場合、稜線１３の延在方向とは、円弧状部１３ａの接線Ｄに平行な方向である。稜線１３が直線部１３ｂの場合、稜線１３の延在方向とは、直線部１３ｂに平行な方向である。複数の突起部１の各々の長手方向が、稜線１３の延在方向に実質的に直交しているとは、複数の突起部１の各々の長手方向と稜線１３の延在方向とがなす角度が、９０°±５°以内であることを意味する。

突起部１ｄは、円弧状部１３ａ上のある位置１３ａ３と、壁面１６とすくい面１１との境界線上のある位置１６ａとを通る直線に沿って延在している。言い換えれば、突起部１ｄは、円弧状部１３ａと、壁面１６とすくい面１１との境界線との双方に交差する直線に沿って延在している。複数の突起部１ｄの各々は、円弧状部１３ａに沿って形成される仮想の円の中心から放射状に延在していてもよい。突起部１ｅは、直線部１３ｂ上のある位置１３ｂ１と、壁面１６とすくい面１１との境界線上のある位置１６ｂとを通る直線に沿って延在している。言い換えれば、突起部１ｅは、直線部１３ｂと、壁面１６とすくい面１１との境界線との双方に交差する直線に沿って延在している。以上のように、複数の突起部１の各々は、稜線１３の一端側から他端側までほぼ等間隔で配置されている。

図１０および図１１に示されるように、複数の突起部１の内、隣り合う２つの突起部１の間の谷部８は、稜線１３の一部を構成していてもよい。言い換えれば、２つの突起部１の間の谷部８は、すくい面１１上において稜線１３に達するように延在している。複数の突起部１の各々は、逃げ面１２と連続的に設けられていてもよい。図１１に示されるように、溝の深さ（言い換えれば、突起部１の高さＨ２）は、たとえば１８μｍである。突起部１は、頂面３１（図４参照）に対してほぼ垂直な方向に突出している。突起部１の先端は、ラウンド状であってもよいし、尖っていてもよい。突起部１の先端は、切れ刃として作用し得る。

突起部１の形状および高さなどの構成は、第２〜第５の実施形態に記載の突起部１と同様であってもよい。具体的には、突起部１は、ダイヤモンド層のみにより構成されていてもよいし（図４、図５、図７および図８参照）、ダイヤモンド層と基材３０とにより構成されていてもよい（図６参照）。谷部８は、ダイヤモンド層に位置していてもよいし、基材３０に位置していてもよい。言い換えれば、突起部１の第１側部１ａおよび第２側部１ｂは、頂面３１（図４参照）に達していてもよいし、頂面３１から離間していてもよい。第６の実施形態に係る切削工具においても、第１〜第５の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

次に、突起部１の形成方法について説明する。
まず、基材３０の頂面３１および側面３２を覆うようにダイヤモンド層１０が成膜される。ダイヤモンド層１０の成膜は、例えばＨＦＣＶＤ等により行われる。ダイヤモンド層１０の厚みは、例えば１５μｍである。次に、頂面３１上に設けられたダイヤモンド層１０の部分に対してレーザーを照射することで、ダイヤモンド層１０の一部が除去される。レーザーのスポット径は、例えば２０μｍである。レーザーの走査ピッチは、例えば２０μｍである。レーザーは、例えば稜線１３の延在方向に対してほぼ垂直な方向に沿って走査される（図９参照）。レーザーとしては、例えばＹＶＯ_４レーザーの２倍高調波が用いられる。頂面３１上のダイヤモンド層１０においてレーザーによって除去されずに残った部分が突起部１となる。頂面３１の一部がダイヤモンド層１０から露出するように、ダイヤモンド層１０の一部がレーザーにより除去されてもよいし、ダイヤモンド層１０とともに基材３０の一部が除去されるように、ダイヤモンド層１０と基材３０とが一緒に除去されてもよい。

（切削試験結果）
以下に、第１の実施形態に係る切削工具、第２の実施形態に係る切削工具、第５の実施形態に係る切削工具および比較例に係る切削工具を用いた切削試験の結果について説明する。

まずサンプル１〜８の切削工具を準備した。サンプル１は、比較例に係る切削工具である。サンプル２〜８は、実施例に係る切削工具である。サンプル１の切削工具のすくい面には突起部が設けられていない。サンプル２〜８の切削工具のすくい面には突起部が設けられている。サンプル２〜４、７および８は、第５の実施形態に係る切削工具である。サンプル２〜４、７および８の切削工具においては、突起部は頂面に対して垂直な方向に向いている。サンプル５は、第２の実施形態に係る切削工具である。サンプル６は、第１の実施形態に係る切削工具である。サンプル５および６の切削工具においては、突起部は頂面に対してななめ方向に向いている。突起部の傾斜方向は、切削工具の中心軸Ａ方向である。サンプル５の切削工具においては、ダイヤモンド層から超硬基材が露出していない。サンプル６の切削工具においては、ダイヤモンド層から超硬基材が露出している。

サンプル１〜８の切削工具１００を用いて、１０ｍｍの直径を有する半球の加工を行った。図１２に示されるように、切削工具１００を中心軸Ａの周りに回転させながら先端部７を被削材に押し当てることで被削材に半球状の穴を形成した。この切削試験においては、軸方向への切込みを０．１ｍｍとし、径方向への切込みを０．３ｍｍとした。この切削試験においては、工具回転数を２００００回転／分、送り量を２００ｍ／分とした。この切削試験においては、被削材として住友電工ハードメタル株式会社製の超硬板材ＡＦ１を用いた。この切削加工中には、切削箇所近傍にエアブローが行われた。

表１に、サンプル１〜８の切削工具の製作条件並びにこの切削試験の結果を示す。

表１に示すように、サンプル１の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が３０個であった。他方、サンプル２〜８の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が１０個以下であった。この結果から、すくい面１１に突起部を設けることで、コバ欠けの発生を抑制可能であることが明らかとなった。

アスペクト比が０．５であるサンプル２の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が１０個以下であった。他方、アスペクト比が０．８であるサンプル３の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が５個であった。この結果から、突起部のアスペクト比を０．８以上とすることで、コバ欠けの発生をさらに抑制可能であることが明らかとなった。

アスペクト比が０．８であるサンプル３の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が５個であった。他方、アスペクト比が７．５であるサンプル４の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が０個であった。この結果から、突起部のアスペクト比を７．５以上とすることで、コバ欠けの発生をさらに抑制可能であることが明らかとなった。

突起部の方向が垂直であるサンプル４の切削工具および突起部の方向がななめであるサンプル５の切削工具の双方において、１穴あたりの平均コバ欠け数が０個であった。この結果から、突起部の方向がななめの場合においても、突起部の方向が垂直の場合と同等の効果を奏することが明らかとなった。

超硬基材が露出しているサンプル６の切削工具および超硬基材が露出していないサンプル５の切削工具の双方において、１穴あたりの平均コバ欠け数が０個であった。この結果から、超硬基材が露出している場合においても、超硬基材が露出していない場合と同等の効果を奏することが明らかとなった。

ダイヤモンド層の膜厚Ｈ２が１５μｍであるサンプル４の切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が０個であった。他方、ダイヤモンド層の膜厚Ｈ２が３μｍであるサンプル７の切削工具およびダイヤモンド層の膜厚Ｈ２が３５μｍであるサンプル８の切削工具の双方において、１穴あたりの平均コバ欠け数が５個であった。この結果から、ダイヤモンド層の膜厚Ｈ２を３μｍより大きく３５μｍ未満にすることで、コバ欠けの発生をさらに抑制可能であることが明らかとなった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１、１ｄ、１ｅ 突起部
１ａ 第１側部
１ｂ 第２側部
１ｃ 頂部
２ すくい面側被覆層
３ 逃げ面側被覆層
５ ボディ部
６ シャンク部
７ 先端部
１０ ダイヤモンド層
１１ すくい面
１２ 逃げ面
１３ 稜線
１３ａ 円弧状部
１３ａ１ 第１位置
１３ａ２ 第２位置
１３ａ３ 位置
１３ｂ 直線部
１３ｂ１ 位置
１４ 第１傾斜面
１５ 第２傾斜面
１６ 壁面
１６ａ、１６ｂ 位置
１７ 第１曲面
１８ 第２曲面
３０ 基材
３１ 頂面
３２ 側面
３３ 溝
３３ａ 第１壁面
３３ｂ 第２壁面
１００ 切削工具
Ａ 中心軸
Ｂ 直線
Ｃ 方向

Claims (8)

1. 基材と、前記基材を被覆しているダイヤモンド層とを備えた切削工具であって、
   前記切削工具は、すくい面と、前記すくい面と連なる逃げ面とを有し、
   前記すくい面には、前記すくい面を構成する複数の突起部が設けられており、
   前記複数の突起部の各々は、少なくとも前記ダイヤモンド層により構成されている、切削工具。
2. 前記複数の突起部の各々は、前記すくい面と前記逃げ面との稜線上の２点を通る直線に沿って設けられている、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記基材は、前記すくい面と対向する頂面を含み、
   前記直線に対して垂直な断面において、前記複数の突起部の各々の幅は、前記すくい面から前記頂面に向かうにつれて広がっている、請求項２に記載の切削工具。
4. 前記直線に対して垂直な断面において、前記複数の突起部の各々は、第１側部と、前記第１側部と連なりかつ前記第１側部に対して前記稜線とは反対側にある第２側部とを有し、
   前記第１側部と前記頂面とがなす角度は、前記第２側部と前記頂面とがなす角度よりも小さい、請求項３に記載の切削工具。
5. 前記直線に対して垂直な断面において、前記複数の突起部の各々の高さを、前記複数の突起部の各々の底部の幅で除した値は、０．８以上である、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の切削工具。
6. 前記ダイヤモンド層の厚みの最大値は、４μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
7. 前記複数の突起部の各々の高さは、前記ダイヤモンド層の厚みの０．５倍以上１倍以下である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の切削工具。
8. 前記基材は、前記すくい面と対向する頂面を含み、
   前記頂面と平行な面における前記複数の突起部の各々の長手方向は、前記すくい面と前記逃げ面との稜線の延在方向に対して実質的に直交しており、
   前記複数の突起部の内、隣り合う２つの突起部の間の谷部は、前記稜線の一部を構成している、請求項１、請求項６および請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。