JP2022084322A - 切削工具および切削工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる切削工具、およびその製造方法を提供する。【解決手段】焼結合金製の工具基体１と、工具基体１の表面に配置される硬質被膜２と、すくい面および逃げ面の少なくともいずれかに配置され、硬質被膜２の表面から窪む複数の溝７と、を備え、硬質被膜２は、単一の層、または硬質被膜２の膜厚方向に重なる複数の層により構成され、全体の膜厚が０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、溝７は、溝７の延在方向と垂直な断面の形状が、Ｖ字状および台形状のいずれかであり、膜厚方向において硬質被膜２から工具基体１側へ向かうに従い溝幅が狭くなり、溝７は、膜厚方向において硬質被膜２および工具基体１にわたって配置され、溝幅方向において互いに対向する一対の溝壁部７ａ，７ａと、一対の溝壁部７ａ，７ａと繋がり、工具基体１に配置される溝底部７ｂと、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、切削工具および切削工具の製造方法に関し、特に、表面被覆切削工具の工具寿命を高めるための技術に関する。

近年、切削インサートなどの切削工具の表面に微細な周期形状を形成することで、工具寿命が向上することが報告されている。例えば、特許文献１ではレーザ加工により切削インサートのすくい面に周期的なうねりを設けることで、切削中の冷却液の保持効果が高まり、すくい面摩耗を抑制している。また、非特許文献１では硬質被膜を有さない超硬インサートのすくい面に、ブレードによりＶ字型の溝を複数加工することで、ドライ切削時の空冷効果を高めて刃先温度の上昇を抑えている。

特開２００９－２０２２８３号公報

J.Xie，M.J.Luo，K.K.Wu，L.F.Yang，D.H.Li，Experimental study on cutting temperature and cutting force in dry turning of titanium alloy using a non-coated micro-grooved tool，"International Journal of Machine Tools & Manufacture 73"，Elsevier Ltd.，2013，p.25-36

一般に広く用いられている切削工具の多くは、工具寿命を高めるために、超硬合金製の工具基体の表面に硬質被膜がＣＶＤ法またはＰＶＤ法によりコーティングされた表面被覆切削工具である。表面被覆切削工具の場合、特許文献１のようなレーザ加工では、溝の開口部つまり肩部がなだらかな凸曲面状に形成される。このため、溝周囲の硬質被膜がレーザビームの裾野が当たることで過剰に加工される問題や、溝の周辺がレーザの熱による変形で溝に沿って土手のように盛り上がることで摺動性（切屑流れ）が低下する問題や、レーザの熱影響により硬質被膜が脆弱化する問題があった。また、非特許文献１のような機械加工では、溝周辺の硬質被膜が剥離する問題があった。

本発明は、耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる切削工具、およびその製造方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様は、すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具であって、焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置される硬質被膜と、前記すくい面および前記逃げ面の少なくともいずれかに配置され、前記硬質被膜の表面から窪む複数の溝と、を備え、前記硬質被膜は、単一の層、または前記硬質被膜の膜厚方向に重なる複数の層により構成され、全体の膜厚が０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記溝は、前記溝の延在方向と垂直な断面の形状が、Ｖ字状および台形状のいずれかであり、前記膜厚方向において前記硬質被膜から前記工具基体側へ向かうに従い溝幅が狭くなり、前記溝は、前記膜厚方向において前記硬質被膜および前記工具基体にわたって配置され、溝幅方向において互いに対向する一対の溝壁部と、一対の前記溝壁部と繋がり、前記工具基体に配置される溝底部と、を有する。
また、本発明の一つの態様は、すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具を製造する方法であって、焼結合金製の工具基体の表面に配置された硬質被膜上から、前記硬質被膜の加工閾値よりも低いエネルギー密度を有するレーザを、同一ライン上で複数回走査することにより、前記硬質被膜の表面から前記工具基体にわたって窪む溝深さの、断面Ｖ字状および断面台形状のいずれかの溝を、前記すくい面および前記逃げ面の少なくともいずれかに複数形成する。

本発明では、硬質被膜の加工閾値（レーザ加工閾値）を下回るエネルギー密度のレーザ（例えば超短パルスレーザ）を同一ライン上に繰り返し照射することで、硬質被膜および工具基体の表層部に歪（塑性変形）を発生させるレーザピーニングを応用している。詳しくは、硬質被膜の表面がレーザ衝撃波により塑性変形し、この塑性変形によって、硬質被膜および工具基体の内部にわたって歪の大きな断面Ｖ字型の領域（以下、歪領域と呼ぶ）が形成される。さらにレーザ衝撃波を重ねて受けることで、硬質被膜および工具基体の歪領域が応力破壊により粉砕・飛散して、断面Ｖ字状または断面台形状の溝が加工される。これにより、溝周辺への熱影響を顕著に抑えつつ、硬質被膜と工具基体とが連続的（断面形状で直線的）に切り取られた溝壁部を有する、エッジの立った溝を形成することが可能になる。これは、工具基体の表面に、工具基体よりもレーザ加工されにくい硬質被膜が配置されているために、上記応力破壊等により断面Ｖ字状または断面台形状の溝が形成されるものと考えられる。すなわち本発明と異なり、工具基体の表面に硬質被膜がコーティングされていない切削工具では、上記同様のレーザ加工によって上記同様の溝を形成することはできない。
なお、本明細書でいう「硬質被膜の加工閾値」とは、レーザによる熱加工、またはアブレーション加工が生じるエネルギー密度の閾値のことであり、詳しくは、レーザ未処理の硬質被膜表面に対して、最初の１回のレーザ走査で有意な深さ（深さ１μｍ以上）の溝が形成されるエネルギー密度の閾値を指す。なお、本発明の歪領域の応力破壊においても、その原動力は、わずかに材料表面（１μｍ未満）をアブレーションさせた際に発生するプラズマに起因した力学的衝撃であるため、厳密な意味でのアブレーションの閾値とは定義が異なる。また、本発明の方法で、同一ライン上への２回目以降のレーザ走査では、一つ前のレーザ走査により付与された応力歪を利用するため、１走査あたりの溝深さは１μｍよりも増加する場合が多い。そのため、上記「硬質被膜の加工閾値」の定義では、レーザ未処理の硬質被膜表面に対する１回目のレーザ走査に限定する。

本発明では、例えば超硬合金などの焼結合金製の工具基体に硬質被膜がコーティングされた表面被覆切削工具でありながらも、すくい面や逃げ面に複数の溝をレーザ加工するときに、溝周辺の硬質被膜が損傷したり熱影響で脆弱化したりすることを抑制でき、つまり硬質被膜の機能が良好に維持されるため、切削工具の機械的な耐摩耗性が確保され、かつ下記のテクスチャ効果が得られる。

すなわち本発明によれば、溝が膜厚方向において硬質被膜から工具基体にわたって形成されており、溝深さが深く溝のエッジが立った形状とされているため、切削加工中に発生する切粉等の硬質粒子を溝にトラップする効果が高く、アブレッシブ摩耗を抑制できる。また本発明では、溝幅に対する溝深さの割合つまりアスペクト比が、従来品よりも大きい溝を形成できるため、ウェット切削時の冷却液やドライ切削時の圧縮エア等のクーラントの溝内への保持量および保持力が高められ、冷却効果が向上する。

なお、溝底部が平坦な断面台形状の溝である場合には、上述の作用効果が得られつつ、高負荷の切削時（重切削時）においても、溝底部を起点とした工具の欠損が抑制される。また、溝底部が切り込んだ谷形状（断面Ｖ字）とされた、全体としても断面Ｖ字状の溝である場合には、クーラント保持量等がより高められて、冷却効果が向上する。
以上より本発明によれば、耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる。

また、本発明ではレーザピーニング技術を利用しており、硬質被膜を（直接的に）レーザ加工するわけではないため、硬質被膜の種類や厚さによる影響を受けにくい。つまり、各種の硬質被膜がコーティングされた表面被覆切削工具に対して、本発明を適用可能である。なお、硬質被膜の膜厚は、例えばＤＬＣ膜の場合は０．１～０．５μｍ程度であり、それ以外の膜では２～３０μｍ程度である。硬質被膜の膜厚が厚すぎると自壊しやすくなるため、本発明では３０μｍ以下としている。

上記切削工具において、前記硬質被膜は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ属元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、窒酸化物、炭窒酸化物またはこれらの固溶体、並びに、ダイヤモンド、ＤＬＣ、窒化ホウ素のいずれかにより形成されることが好ましい。

この場合、例えば、被削材の材質・特性、切削工具の種類、転削（ミーリング）・旋削（ターニング）等の切削形態、各種の切削条件等に応じて、様々な硬質被膜を工具基体上にコーティングした各種の切削工具において、上述した本発明の優れた作用効果が得られる。このため、各種の切削工具において耐摩耗性や冷却効果を安定して高めることができ、工具寿命を延長できる。

上記切削工具において、前記溝壁部は、前記溝の延在方向と垂直な断面視で、直線状に延び、前記溝壁部と、前記硬質被膜の表面との接続部分の前記断面視の形状は、Ｖ字状であることが好ましい。

この場合、溝の開口部（肩部）と硬質被膜の表面との接続部分に尖った稜線が形成されるため、エッジの立った溝となり、溝内に切粉等の硬質粒子をトラップする効果や、クーラントを保持する効果が安定して高められる。このため、切削工具の耐摩耗性や冷却効果を向上でき、工具寿命をより長寿命化できる。

上記切削工具において、前記溝の溝幅が、前記溝の延在方向に沿って変化することが好ましい。

この場合、溝の溝幅が、溝の延在方向へ向かうに従い、不規則に増加と減少とを繰り返したり、規則的に増加と減少とを繰り返したりする。すなわち、溝の延在方向に沿って溝の溝幅が大小に変動するため、溝の内面の濡れ性の向上や毛細管現象の作用などによって、切削中の冷却液等のクーラントの保持力が高められる。また上記構成と異なり、例えば溝の延在方向に沿って溝幅が一定とされた直線的な溝に比べて、本発明の上記構成によれば、溝の表面積が大きく確保されるため、放熱性が高まり、切れ刃近傍の刃先温度を低下させることができる。したがって、切削工具の工具寿命が高められる。

上記切削工具において、前記溝の溝幅方向の中心位置が、前記溝の延在方向に沿って変化することが好ましい。

この場合、溝の溝幅方向の中心位置が、溝の延在方向へ向かうに従い、溝幅方向の一方側と他方側とに不規則にまたは規則的に、繰り返し変位する。すなわち、溝の延在方向に沿って溝幅の中心位置が変動するため、溝の内面の濡れ性の向上や毛細管現象の作用などによって、切削中の冷却液等のクーラントの保持力が高められる。また上記構成と異なり、例えば溝の延在方向に沿って溝の溝幅方向の中心位置が一定とされた直線的な溝に比べて、本発明の上記構成によれば、溝の表面積が大きく確保されるため、放熱性が高まり、切れ刃近傍の刃先温度を低下させることができる。したがって、切削工具の工具寿命が高められる。

上記切削工具は、前記溝の延在方向と垂直な断面視で、前記膜厚方向に延びる仮想法線と、前記溝壁部との間の角度が、１５°以上３０°以下であることが好ましい。

上記角度が１５°～３０°であることにより、切削加工中に発生する切粉等の硬質粒子を溝にトラップする効果が高まり、アブレッシブ摩耗を抑制でき、ウェットおよびドライ切削時において高い冷却効果が得られる。また上記角度は、レーザ条件によりほぼ一定の大きさとなる。なお上記仮想法線とは、硬質被膜の表面と直交する方向に延びる仮想直線に相当する。

具体的に、上記角度が１５°以上であると、溝の開口部（肩部）のエッジが立ち過ぎることが抑えられ、溝開口部に切屑の流れが引っ掛かり過ぎることを抑制できる。このため、上記角度が１５°未満の場合と比べて、溝周辺の摩耗の進行を進みにくくさせる効果が得られる。
また、上記角度が３０°以下であると、上記角度が３０°よりも大きい場合と比べて、硬質粒子を溝にトラップする効果やクーラントによる冷却効果がより安定する。

上記切削工具において、複数の前記溝はそれぞれ、前記膜厚方向と直交する第１方向に延び、前記溝の溝幅の平均値をＷ_０とし、前記溝の延在方向に沿う前記平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、前記単位長さ１０Ｗ_０あたりの前記溝の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．３以上であり、かつ、前記単位長さ１０Ｗ_０の間で前記溝の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ１が、０．３Ｗ_０以上１．５Ｗ_０以下であることが好ましい。

上記構成では、複数の溝は、第１方向に沿って互いに平行に延びる。この場合において、Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎ≧１．３であり、かつ、０．３Ｗ_０≦Ｘ１≦１．５Ｗ_０であることにより、溝の表面積を増大させて放熱効果等を安定して高めることが出来る。また、隣り合う溝同士が繋がる（連通する）と局所的に構造の弱い部分が生じるため、隣り合う溝同士の距離は連通が発生しない大きさを確保することが望ましい。

上記切削工具において、複数の前記溝は、前記膜厚方向と直交する第１方向に延びる第１溝と、前記膜厚方向と直交し前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記第１溝と交差する第２溝と、を含み、前記溝の溝幅の平均値をＷ_０とし、前記溝の延在方向に沿う前記平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、前記単位長さ１０Ｗ_０あたりの前記溝の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．５以上であり、かつ、前記単位長さ１０Ｗ_０の間で前記溝の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ２が、０．６Ｗ_０以上３．０Ｗ_０以下であることが好ましい。

上記構成では、複数の溝は、第１方向に延びる第１溝と、第２方向に延びる第２溝と、が交差するクロスハッチング状の溝となる。この場合において、Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎ≧１．５であり、かつ、０．６Ｗ_０≦Ｘ２≦３．０Ｗ_０であることにより、溝の表面積を増大させて放熱効果等を安定して高めることが出来る。また、隣り合う溝同士が繋がる（連通する）と局所的に構造の弱い部分が生じるため、隣り合う溝同士の距離は連通が発生しない大きさを確保することが望ましい。

上記切削工具において、前記溝の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましい。

溝の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上であると、溝がその延在方向において部分的に分断したり細くなり過ぎたりすることが抑制され、つまり溝の形状が安定するため、工具の性能にばらつきが生じることが抑えられ、本発明による作用効果が安定して得られる。
また、溝の溝幅の平均値Ｗ_０が、１２０μｍ以下であると、硬質被膜に占める溝の開口面積の割合が大きくなり過ぎることが抑制され、つまり硬質被膜の表面積が安定して確保されることで耐摩耗性が良好に維持され、本発明による作用効果が安定して得られる。

本発明の一つの態様の切削工具および切削工具の製造方法によれば、耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる。

図１は、本実施形態の切削工具を示す斜視図である。 図２は、本実施形態の切削工具の切れ刃近傍（すくい面）を示すＳＥＭ画像である。 図３は、図２の溝の一部を拡大して示す図である。 図４（ａ）は、本実施形態の切削工具の製造方法のレーザ照射を示す断面図であり、図４（ｂ）は、本実施形態の切削工具の製造方法において、複数回のレーザ照射により形成される溝を示す断面図である。 切削工具の硬質被膜上からレーザを同一ライン上に複数回走査して溝を形成する過程を示すＳＥＭ画像であり、図５（ａ）は１０スキャンした状態、図５（ｂ）は２０スキャンした状態、図５（ｃ）は３０スキャンした状態を示す。 図６（ａ）は、本実施形態の変形例の切削工具の切れ刃近傍の一部を拡大して示すＳＥＭ画像であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のVIｂ-VIｂ断面を示すラインプロファイル（断面図）である。 図７は、本実施形態の変形例の切削工具の切れ刃近傍の一部を拡大して示す斜視図である。

本発明の一実施形態の切削工具１０およびその製造方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の切削工具１０は、切削インサートである。本実施形態の切削工具１０は、例えば、被削材に旋削加工（ターニング）を施す刃先交換式バイトに用いられる。

図１に示すように、本実施形態の切削工具１０は、板状である。具体的に、切削工具１０は多角形板状であり、図示の例では四角形板状である。なお切削工具１０は、四角形板状以外の多角形板状や円板状等であってもよい。

本実施形態では、切削工具１０の中心軸Ｃが延びる方向、つまり中心軸Ｃと平行な方向を、軸方向と呼ぶ。切削工具１０の平面視において、中心軸Ｃは、切削工具１０の中心に位置する。中心軸Ｃは、切削工具１０の厚さ（板厚）方向に沿って延びる。
中心軸Ｃと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Ｃに近づく向きを径方向内側と呼び、中心軸Ｃから離れる向きを径方向外側と呼ぶ。
中心軸Ｃ回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の切削工具１０は、超硬合金製の工具基体１と、工具基体１の表面（外面）に配置される硬質被膜２と、を備える。つまり本実施形態の切削工具１０は、工具基体１上に硬質被膜２がコーティングされた表面被覆切削工具である。

工具基体１は、焼結合金製であり、本実施形態ではＷＣ基の超硬合金製である。
硬質被膜２は、化学蒸着法（ＣＶＤ法）または物理蒸着法（ＰＶＤ法）により、工具基体１の表面に成膜される。硬質被膜２は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ属元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、窒酸化物、炭窒酸化物またはこれらの固溶体、並びに、ダイヤモンド、ＤＬＣ、窒化ホウ素（ＢＮ）のいずれかにより形成される。

硬質被膜２は、単一の層、または硬質被膜２の膜厚方向に重なる複数の層により構成される。硬質被膜２が複数の層により構成される場合、各層は、互いに異なる材質でもよいし、互いに同じ材質でもよい。硬質被膜２は、全体の膜厚が０．１μｍ以上３０μｍ以下である。具体的に、硬質被膜２がＤＬＣである場合、膜厚は、例えば０．１～０．５μｍ程度である。また、硬質被膜２がＤＬＣ以外の層からなる場合、膜厚は、例えば２～３０μｍ程度である。

本実施形態でいう硬質被膜２の「膜厚方向」は、硬質被膜２の表面と直交する方向に相当する。膜厚方向は、各図に示すＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸方向に相当する。本実施形態では膜厚方向のうち、硬質被膜２から工具基体１へ向かう方向（－Ｚ側）を、膜厚方向における硬質被膜２から工具基体１側、または単に膜厚方向の内側と呼ぶ。膜厚方向のうち、工具基体１から硬質被膜２へ向かう方向（＋Ｚ側）を、膜厚方向における工具基体１から硬質被膜２側、または単に膜厚方向の外側と呼ぶ。
また本実施形態では、膜厚方向と直交する所定の方向を、第１方向と呼ぶ。第１方向は、各図においてＹ軸方向に相当する。
また、膜厚方向と直交し第１方向と交差する方向を、第２方向と呼ぶ。本実施形態では第２方向が、第１方向と直交する方向である。第２方向は、各図においてＸ軸方向に相当する。

図１に示すように、硬質被膜２は、工具基体１の表面のうち、少なくとも後述する切れ刃３を含む領域に配置される。本実施形態では硬質被膜２が、少なくとも後述する切れ刃３、すくい面５および逃げ面６に配置される。なお硬質被膜２は、工具基体１の表面全域に成膜されていてもよい。

また、切削工具１０は、一対の板面１０ａ，１０ｂと、外周面１０ｃと、貫通孔１０ｄと、を備える。
一対の板面１０ａ，１０ｂは、多角形状であり、軸方向を向く。本実施形態では、一対の板面１０ａ，１０ｂがそれぞれ四角形状である。一対の板面１０ａ，１０ｂは、一方の板面１０ａと、他方の板面１０ｂと、を有する。一方の板面１０ａと他方の板面１０ｂとは、軸方向において互いに反対側を向く。
一対の板面１０ａ，１０ｂのうち、少なくとも一方の板面１０ａは、板面１０ａの一部（コーナ部近傍）が切削加工時に図示しない被削材と対向して配置される。

外周面１０ｃは、軸方向において一対の板面１０ａ，１０ｂ間に位置し、径方向外側を向く。外周面１０ｃは、その軸方向の両端部が一対の板面１０ａ，１０ｂと接続される。外周面１０ｃは、周方向に延び、切削工具１０の周方向全域にわたって配置される。

貫通孔１０ｄは、切削工具１０を軸方向に貫通する。貫通孔１０ｄは、切削工具１０の内部を軸方向に延び、一対の板面１０ａ，１０ｂに開口する。貫通孔１０ｄの中心軸は、切削工具１０の中心軸Ｃと同軸に配置される。図示の例では、貫通孔１０ｄが円孔状である。貫通孔１０ｄには、例えば、図示しないクランプネジやクランプ部材等が挿入される。

また、切削工具１０は、すくい面５と、逃げ面６と、切れ刃３と、複数の溝７と、を備える。
すくい面５は、一対の板面１０ａ，１０ｂのうち、少なくとも一方の板面１０ａに配置される。すくい面５は、板面１０ａの少なくとも一部を構成する。すくい面５は、一方の板面１０ａのコーナ部に位置する。本実施形態ではすくい面５が、板面１０ａの外周部に位置する４つのコーナ部のうち、少なくとも２つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記２つのコーナ部は、中心軸Ｃを中心として互いに１８０°回転対称となる位置に配置される。

逃げ面６は、外周面１０ｃに配置される。逃げ面６は、外周面１０ｃの少なくとも一部を構成する。逃げ面６は、外周面１０ｃのうち各すくい面５と隣接する部分にそれぞれ配置される。本実施形態では逃げ面６が、外周面１０ｃにおいて径方向外側に突出する４つのコーナ部のうち、少なくとも２つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記２つのコーナ部は、中心軸Ｃを中心として互いに１８０°回転対称となる位置に配置される。

切れ刃３は、すくい面５と逃げ面６とが接続される稜線部に位置する。本実施形態では切れ刃３が、板面１０ａの外周部に位置する４つのコーナ部のうち、少なくとも２つのコーナ部にそれぞれ配置される。

図１および図２に示すように、切れ刃３は、コーナ刃部３ａと、直線刃部３ｂと、を有する。コーナ刃部３ａは、径方向外側に向けて突出する凸曲線状である。直線刃部３ｂは、直線状であり、コーナ刃部３ａと接続される。本実施形態では、コーナ刃部３ａが延びる刃長方向の両端部に、一対の直線刃部３ｂが接続される。すなわち直線刃部３ｂは、一対設けられる。

図２に示すように、複数の溝７は、すくい面５および逃げ面６の少なくともいずれかに配置され、硬質被膜２の表面から窪む。本実施形態では複数の溝７が、すくい面５に配置される。複数の溝７はそれぞれ、膜厚方向と直交する第１方向（Ｙ軸方向）に延びる。つまり複数の溝７は、第１方向に沿って互いに平行に延びる。なお本実施形態において、第１方向は、板面１０ａの外周部に位置する４つのコーナ部のうち、すくい面５が配置される２つのコーナ部を通る方向に相当する。複数の溝７は、第２方向（Ｘ軸方向）において、互いに間隔をあけて配置される。

図４（ｂ）に示すように、溝７は、溝７の延在方向（第１方向）と垂直な断面の形状が、Ｖ字状および台形状のいずれかであり、本実施形態では断面Ｖ字状である。溝７は、膜厚方向において硬質被膜２から工具基体１側へ向かうに従い、溝幅つまり第２方向の幅が狭くなる。

溝７は、膜厚方向において硬質被膜２および工具基体１にわたって配置され、溝幅方向において互いに対向する一対の溝壁部７ａ，７ａと、一対の溝壁部７ａ，７ａと繋がり、工具基体１に配置される溝底部７ｂと、を有する。すなわち、溝７は、膜厚方向において硬質被膜２を貫通し、硬質被膜２から工具基体１（の表層部）にわたって配置される。

溝壁部７ａは、図４（ｂ）に示すように溝７の延在方向と垂直な断面視で、直線状に延びる。溝壁部７ａのうち、膜厚方向の外側の端部（外端部）に位置する開口部つまり肩部は、硬質被膜２に配置される。溝壁部７ａのうち、膜厚方向の外端部以外の部分、つまり開口部以外の部分は、工具基体１に配置される。溝壁部７ａのうち硬質被膜２に配置される部分と、工具基体１に配置される部分とは、上記断面視で、全体として１つの直線を構成するように互いに接続される。

上記断面視で、膜厚方向に延びる仮想法線ＶＮと、溝壁部７ａとの間の角度θは、１５°以上３０°以下である。なお仮想法線ＶＮとは、硬質被膜２の表面と直交する方向（Ｚ軸方向）に延びる仮想直線に相当する。
また、溝壁部７ａと、硬質被膜２の表面との接続部分の上記断面視の形状は、Ｖ字状である。具体的に、上記断面視において、溝壁部７ａと、硬質被膜２の表面とは、互いの間に鈍角を形成するように、明りょうな稜線部分を介して互いに接続される。

溝底部７ｂは、溝７のうち膜厚方向の内側の端部（内端部）に位置する。溝底部７ｂは、一対の溝壁部７ａ，７ａの各膜厚方向の内端部と接続される。すなわち、溝底部７ｂを介して一対の溝壁部７ａ，７ａ同士が繋がる。
本実施形態では図４（ｂ）に示すように、溝底部７ｂが膜厚方向の内側へ切り込んだ谷形状（断面Ｖ字状）であり、このため溝７全体としての形状も断面Ｖ字状である。ただしこれに限らず、図４（ｂ）に２点鎖線で示すように、溝底部７ｂが、膜厚方向と垂直な方向に拡がる平坦状であり、溝７全体としての形状が断面台形状とされていてもよい。

溝７の溝幅は、溝７の延在方向へ向かうに従い、不規則に増加と減少とを繰り返し、または、規則的に増加と減少とを繰り返す。つまり溝７の溝幅は、溝７の延在方向に沿って変化する。本実施形態では図３に示すように、溝７の溝幅が、溝７の延在方向に沿って不規則に増減を繰り返す。

本実施形態では、溝７の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上１２０μｍ以下である。また、溝幅方向（第２方向）において隣り合う溝７，７同士の配置ピッチ（溝中心間距離）は、上記平均値Ｗ_０よりも大きい。このため、隣り合う溝７，７間にはそれぞれ、硬質被膜２が配置される。

溝７の溝幅方向の中心位置は、溝７の延在方向へ向かうに従い、溝幅方向の一方側と他方側とに不規則にまたは規則的に、繰り返し変位する。つまり溝７の溝幅方向の中心位置は、溝７の延在方向に沿って変化する。本実施形態では溝７の溝幅方向の中心位置が、溝７の延在方向に沿って、不規則に溝幅方向に変動する。

本実施形態では図３に示すように、溝７の溝幅の平均値をＷ_０とし、溝７の延在方向に沿う平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、単位長さ１０Ｗ_０あたりの溝７の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．３以上であり、かつ、単位長さ１０Ｗ_０の間で溝７の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ１が、０．３Ｗ_０以上１．５Ｗ_０以下である。

次に、切削工具１０の製造方法について説明する。
特に図示しないが、本実施形態の切削工具１０の製造方法は、焼結工程と、成膜工程と、溝成形工程と、を含む。

焼結工程では、工具基体１の形状とされた圧粉体、つまり工具基体１の製造過程において圧粉成形される中間成形体を、焼結する。本実施形態では、圧粉体は板状であり、具体的には多角形板状である。

成膜工程では、焼結した工具基体１の表面上に、化学蒸着法（ＣＶＤ法）または物理蒸着法（ＰＶＤ法）により、単一の層または複数の層からなる所定の膜厚の硬質被膜２を成膜する。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、溝成形工程では、超硬合金製の工具基体１の表面に配置された硬質被膜２上から、硬質被膜２の加工閾値よりも低いエネルギー密度を有するレーザＬを、同一ライン上で複数回走査することにより、硬質被膜２の表面から工具基体１にわたって窪む溝深さの、断面Ｖ字状および断面台形状のいずれかの溝７を、すくい面５および逃げ面６の少なくともいずれかに複数形成する。本実施形態では、溝７の延在方向と垂直な断面視でＶ字状をなす溝７を、すくい面５に、互いに平行となるように複数形成する。
なお、本実施形態でいう「硬質被膜２の加工閾値」とは、レーザによる熱加工、またはアブレーション加工が生じるエネルギー密度の閾値のことであり、詳しくは、レーザ未処理の硬質被膜２表面に対して、最初の１回のレーザ走査で有意な深さ（深さ１μｍ以上）の溝が形成されるエネルギー密度の閾値を指す。なお、本実施形態の後述する歪領域Ａの応力破壊においても、その原動力は、わずかに材料表面（１μｍ未満）をアブレーションさせた際に発生するプラズマに起因した力学的衝撃であるため、厳密な意味でのアブレーションの閾値とは定義が異なる。また、本実施形態の方法で、同一ライン上への２回目以降のレーザ走査では、一つ前のレーザ走査により付与された応力歪を利用するため、１走査あたりの溝深さは１μｍよりも増加する場合が多い。そのため、上記「硬質被膜２の加工閾値」の定義では、レーザ未処理の硬質被膜２表面に対する１回目のレーザ走査に限定する。

具体的に、溝成形工程では、レーザピーニング効果が効率よく得られるレーザ条件を用いる。例えば、パルス幅が１００ｆｓ（フェムト秒）～１０ｐｓ（ピコ秒）程度の範囲の超短パルスレーザを用いて、大気中にて、硬質被膜２の表面の同一ライン（溝７予定部）上を複数回ハッチング走査する。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記レーザ条件のレーザＬを硬質被膜２上から同一ライン上で１０スキャンした状態（図５（ａ））、２０スキャンした状態（図５（ｂ））、３０スキャンした状態（図５（ｃ））を表している。なお図５（ａ）～（ｃ）に示す硬質被膜２は、厚さ３μｍのＴｉＣＮ層と、厚さ２μｍのＡｌ_２Ｏ_３層とを、膜厚方向に積層した一例である。図示するように、レーザＬをハッチング走査する回数によって、溝底部７ｂが平坦な断面台形状の溝７から、溝底部７ｂが切り込んだ谷形状とされた断面Ｖ字状の溝７へと徐々に形状が変化する。このため、溝７の形状が変化する過程において、実際の切削用途等に合わせた溝形状となるように調整可能である。

詳しくは、例えば、断続切削などの衝撃が発生する切削加工の場合には、図５（ａ）に示すように工具剛性を重視した断面台形状の溝７とし、あるいは、チタン合金の切削など放熱性が重視される切削加工の場合には、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように断面Ｖ字状の溝７とするなど、被削材の種類や加工条件等に適した溝形状に成形すればよい。
図５（ａ）～（ｃ）に示すように、溝７以外の部位には完全に硬質被膜２が残っており、溝７のエッジは立っている。溝７の内部には、工具基体１の表層部が露出している。

以上説明した本実施形態の切削工具１０および切削工具１０の製造方法によれば、下記の作用効果を奏する。
本実施形態では、硬質被膜２の加工閾値（レーザ加工閾値）を下回るエネルギー密度のレーザＬ（例えば超短パルスレーザ）を同一ライン上に繰り返し照射することで、硬質被膜２および工具基体１の表層部に歪（塑性変形）を発生させるレーザピーニングを応用している。詳しくは、図４（ａ）に示すように、硬質被膜２の表面がレーザ衝撃波により塑性変形し、この塑性変形によって、硬質被膜２および工具基体１の内部にわたって歪の大きな断面Ｖ字型の領域Ａ（以下、歪領域と呼ぶ）が形成される。さらにレーザ衝撃波を重ねて受けることで、図４（ｂ）に示すように、硬質被膜２および工具基体１の歪領域Ａが応力破壊により粉砕・飛散して、断面Ｖ字状または断面台形状の溝７が加工される。これにより、溝７周辺への熱影響を顕著に抑えつつ、硬質被膜２と工具基体１とが連続的（断面形状で直線的）に切り取られた溝壁部７ａを有する、エッジの立った溝７を形成することが可能になる。これは、工具基体１の表面に、工具基体１よりもレーザ加工されにくい硬質被膜２が配置されているために、上記応力破壊等により断面Ｖ字状または断面台形状の溝７が形成されるものと考えられる。すなわち本実施形態と異なり、工具基体１の表面に硬質被膜２がコーティングされていない切削工具では、上記同様のレーザ加工によって上記同様の溝７を形成することはできない。

本実施形態では、超硬合金製の工具基体１に硬質被膜２がコーティングされた表面被覆切削工具１０でありながらも、すくい面５や逃げ面６に複数の溝７をレーザ加工するときに、溝７周辺の硬質被膜２が損傷したり熱影響で脆弱化したりすることを抑制でき、つまり硬質被膜２の機能が良好に維持されるため、切削工具１０の機械的な耐摩耗性が確保され、かつ下記のテクスチャ効果が得られる。

すなわち本実施形態によれば、溝７が膜厚方向において硬質被膜２から工具基体１にわたって形成されており、溝深さが深く溝７のエッジが立った形状とされているため、切削加工中に発生する切粉等の硬質粒子を溝７にトラップする効果が高く、アブレッシブ摩耗を抑制できる。また本実施形態では、溝幅に対する溝深さの割合つまりアスペクト比が、従来品よりも大きい溝７を形成できるため、ウェット切削時の冷却液やドライ切削時の圧縮エア等のクーラントの溝７内への保持量および保持力が高められ、冷却効果が向上する。

なお、図４（ｂ）に２点鎖線で示すように、溝底部７ｂが平坦な断面台形状の溝７である場合には、上述の作用効果が得られつつ、高負荷の切削時（重切削時）においても、溝底部７ｂを起点とした工具の欠損が抑制される。また、図４（ｂ）に実線で示すように、溝底部７ｂが切り込んだ谷形状（断面Ｖ字）とされた、全体としても断面Ｖ字状の溝７である場合には、クーラント保持量等がより高められて、冷却効果が向上する。
以上より本実施形態によれば、耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態ではレーザピーニング技術を利用しており、硬質被膜２を（直接的に）レーザ加工するわけではないため、硬質被膜２の種類や厚さによる影響を受けにくい。つまり、各種の硬質被膜２がコーティングされた表面被覆切削工具１０に対して、本発明を適用可能である。なお、硬質被膜２の膜厚が厚すぎると自壊しやすくなるため、本実施形態では３０μｍ以下としている。

また本実施形態では、硬質被膜２が、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ属元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、窒酸化物、炭窒酸化物またはこれらの固溶体、並びに、ダイヤモンド、ＤＬＣ、窒化ホウ素のいずれかにより形成される。
この場合、例えば、被削材の材質・特性、切削工具の種類、転削（ミーリング）・旋削（ターニング）等の切削形態、各種の切削条件等に応じて、様々な硬質被膜２を工具基体１上にコーティングした各種の切削工具１０において、上述した本実施形態の優れた作用効果が得られる。このため、各種の切削工具１０において耐摩耗性や冷却効果を安定して高めることができ、工具寿命を延長できる。

また本実施形態では、溝壁部７ａが、溝７の延在方向と垂直な断面視で、直線状に延びており、従来品のレーザ加工溝のように、溝の開口部（肩部）がなだらかな凸曲面状に形成されてはいない。そして、溝壁部７ａと、硬質被膜２の表面との接続部分の前記断面視の形状は、Ｖ字状である。
この場合、溝７の開口部（肩部）と硬質被膜２の表面との接続部分に尖った稜線が形成されるため、エッジの立った溝７となり、溝７内に切粉等の硬質粒子をトラップする効果や、クーラントを保持する効果が安定して高められる。このため、切削工具１０の耐摩耗性や冷却効果を向上でき、工具寿命をより長寿命化できる。

また本実施形態では、溝７の溝幅が、溝７の延在方向に沿って変化する。
この場合、溝７の溝幅が、溝７の延在方向へ向かうに従い、不規則に増加と減少とを繰り返したり、規則的に増加と減少とを繰り返したりする。すなわち、溝７の延在方向に沿って溝７の溝幅が大小に変動するため、溝７の内面の濡れ性の向上や毛細管現象の作用などによって、切削中の冷却液等のクーラントの保持力が高められる。また上記構成と異なり、例えば溝の延在方向に沿って溝幅が一定とされた直線的な溝に比べて、本実施形態の上記構成によれば、溝７の表面積が大きく確保されるため、放熱性が高まり、切れ刃３近傍の刃先温度を低下させることができる。したがって、切削工具１０の工具寿命が高められる。

また本実施形態では、溝７の溝幅方向の中心位置が、溝７の延在方向に沿って変化する。
この場合、溝７の溝幅方向の中心位置が、溝７の延在方向へ向かうに従い、溝幅方向の一方側と他方側とに不規則にまたは規則的に、繰り返し変位する。すなわち、溝７の延在方向に沿って溝幅の中心位置が変動するため、溝７の内面の濡れ性の向上や毛細管現象の作用などによって、切削中の冷却液等のクーラントの保持力が高められる。また上記構成と異なり、例えば溝の延在方向に沿って溝の溝幅方向の中心位置が一定とされた直線的な溝に比べて、本実施形態の上記構成によれば、溝７の表面積が大きく確保されるため、放熱性が高まり、切れ刃３近傍の刃先温度を低下させることができる。したがって、切削工具１０の工具寿命が高められる。

また本実施形態では、溝７の延在方向と垂直な断面視で、膜厚方向に延びる仮想法線ＶＮと、溝壁部７ａとの間の角度θが、１５°以上３０°以下である。
上記角度θが１５°～３０°であることにより、切削加工中に発生する切粉等の硬質粒子を溝７にトラップする効果が高まり、アブレッシブ摩耗を抑制でき、ウェットおよびドライ切削時において高い冷却効果が得られる。また上記角度θは、レーザ条件によりほぼ一定の大きさとなる。

具体的に、上記角度θが１５°以上であると、溝７の開口部（肩部）のエッジが立ち過ぎることが抑えられ、溝開口部に切屑の流れが引っ掛かり過ぎることを抑制できる。このため、上記角度θが１５°未満の場合と比べて、溝７周辺の摩耗の進行を進みにくくさせる効果が得られる。
また、上記角度θが３０°以下であると、上記角度θが３０°よりも大きい場合と比べて、硬質粒子を溝７にトラップする効果やクーラントによる冷却効果がより安定する。

また本実施形態では、複数の溝７が、第１方向に沿って互いに平行に延びる。この場合において、溝７の延在方向に沿う単位長さ１０Ｗ_０あたりの溝７の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎ≧１．３であり、かつ、前記単位長さ１０Ｗ_０の間で溝７の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ１が、０．３Ｗ_０≦Ｘ１≦１．５Ｗ_０であることにより、溝７の表面積を増大させて放熱効果等を安定して高めることが出来る。また、隣り合う溝７，７同士が繋がる（連通する）と局所的に構造の弱い部分が生じるため、隣り合う溝７，７同士の距離は連通が発生しない大きさを確保することが望ましい。

また本実施形態では、溝７の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上１２０μｍ以下である。
溝７の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上であると、溝７がその延在方向において部分的に分断したり細くなり過ぎたりすることが抑制され、つまり溝７の形状が安定するため、工具の性能にばらつきが生じることが抑えられ、本実施形態による作用効果が安定して得られる。
また、溝７の溝幅の平均値Ｗ_０が、１２０μｍ以下であると、硬質被膜２に占める溝７の開口面積の割合が大きくなり過ぎることが抑制され、つまり硬質被膜２の表面積が安定して確保されることで耐摩耗性が良好に維持され、本実施形態による作用効果が安定して得られる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

前述の実施形態では、複数の溝７が、すくい面５に配置される例を挙げたが、これに限らない。複数の溝７が、逃げ面６に配置されてもよく、あるいは、すくい面５および逃げ面６の両方にそれぞれ配置されてもよい。

図６（ａ）、（ｂ）および図７は、前述の実施形態で説明した切削工具１０の変形例を示す。この変形例では、複数の溝７が、膜厚方向と直交する第１方向（Ｙ軸方向）に延びる第１溝７Ａと、膜厚方向と直交し第１方向と交差する第２方向（Ｘ軸方向）に延び、第１溝７Ａと交差する第２溝７Ｂと、を含む。第１溝７Ａは、互いに平行に複数設けられ、第２溝７Ｂは、互いに平行に複数設けられる。すなわち、複数の溝７は、第１方向に延びる第１溝７Ａと、第２方向に延びる第２溝７Ｂと、が交差するクロスハッチング状の溝となる。なお、この変形例では、前述の実施形態と同様に、第１方向と第２方向とが互いに直交する場合を示しているが、これに限らない。すなわち、第２方向は、第１方向に対して９０°の角度で直交する代わりに、９０°以外の角度で交差してもよい。この場合、第２溝７Ｂは、第１溝７Ａに対して９０°以外の角度で交差する。

この変形例では、前述の実施形態のように複数の溝７が第１方向にのみ延びる場合と比べて、溝７の溝幅や溝幅の中心位置の変動が大きくなる傾向がある。具体的には、溝７の溝幅の平均値をＷ_０とし、溝７の延在方向に沿う平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、単位長さ１０Ｗ_０あたりの溝７の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．５以上であり、かつ、単位長さ１０Ｗ_０の間で溝７の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ２が、０．６Ｗ_０以上３．０Ｗ_０以下である（図３参照）。
この変形例では、Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎ≧１．５であり、かつ、０．６Ｗ_０≦Ｘ２≦３．０Ｗ_０であることにより、溝７の表面積を増大させて放熱効果等を安定して高めることが出来る。また、隣り合う溝７，７同士が繋がる（連通する）と局所的に構造の弱い部分が生じるため、隣り合う溝７，７同士の距離は連通が発生しない大きさを確保することが望ましい。

また特に図示しないが、この変形例の切削工具１０の製造方法では、溝成形工程において、工具基体１の表面に配置された硬質被膜２上から、硬質被膜２の加工閾値よりも低いエネルギー密度を有するレーザＬを、クロスハッチング状の同一ライン上で複数回走査することにより、複数の溝７を形成する。詳しくは、例えば、硬質被膜２の第１溝７Ａとなる予定の直線上をレーザスキャンし、第２溝７Ｂとなる予定の直線上をレーザスキャンするクロスハッチング状の動作を、複数回繰り返す。これにより、膜厚方向から見て、第１溝７Ａと第２溝７Ｂとにより区画される硬質被膜２の残部が、安定して四角形状となり、硬質被膜２の機能が安定する。

なお上記製造方法とは異なり、例えば、硬質被膜２の第１溝７Ａとなる予定の直線上を複数回レーザスキャンして第１溝７Ａを形成した後、第２溝７Ｂとなる予定の直線上を複数回レーザスキャンして第２溝７Ｂを形成すると、膜厚方向から見て、第１溝７Ａと第２溝７Ｂとにより区画される硬質被膜２の残部が、大きさのばらついた略円形状等となり、硬質被膜２の機能が安定しないおそれがある。

前述の実施形態では、工具基体１が焼結合金製であり、具体的には超硬合金製である場合について説明したが、これに限らない。工具基体１は、サーメットやｃＢＮ焼結体などの焼結合金製であってもよい。すなわち本発明は、超硬合金に限らず、サーメットやｃＢＮ焼結体などを基体としたコーティング工具に対して適用しても良い。

前述の実施形態では、切削工具１０が刃先交換式バイトに用いられる例を挙げたが、これに限らない。切削工具１０は、例えば、被削材に転削加工（ミーリング）を施す刃先交換式ドリルや刃先交換式エンドミル等に用いられてもよい。
また、切削工具１０が切削インサートである例を挙げたが、これに限らない。切削工具１０は、例えばソリッドタイプのドリル、エンドミル、リーマおよびそれ以外の切削工具であってもよい。

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されない。

＜切削工具の製造例＞
本発明の実施例および比較例の各切削工具として、超硬合金製の工具基体１上にＣＶＤ法またはＰＶＤ法により、下記表１に示す各種の膜構成Ｎｏ．の硬質被膜２をコーティングした切削インサートを用意した。なお表１中の「層Ｎｏ．」は、各膜構成Ｎｏ．の硬質被膜２を構成する複数の層または単一の層の、工具基体１の表面から膜厚方向の外側へ向けた積層順（成膜順）を示す。

上記の各切削インサートに対し、硬質被膜２上から下記のレーザ条件でガウシアンビームを発振し、互いに平行にまたはクロスハッチング状に走査することで、溝を複数形成した。なおレーザの出力は、各硬質被膜２がレーザ加工される出力をあらかじめ測定した後、その測定値（加工閾値）に対するパーセンテージで調整し、溝に形成されるまでレーザ走査を行った。
（レーザ条件）
・波長：１０３０ｎｍ
・パルス幅：１ｐｓ
・繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
・走査速度：５ｍｍ／ｓ

具体的には、下記表２に示すように、本発明の実施例１～１１では、硬質被膜２の加工閾値よりも低いエネルギー密度を有するレーザを、同一ライン上で複数回走査して溝を形成し、比較例１、２では、硬質被膜２の加工閾値以上のエネルギー密度を有するレーザを１回走査して、溝を形成した。
なお、溝の形状はレーザ顕微鏡（キーエンス社製 ＶＫ－Ｘ２００）にて測定した。

表２に示すように、製造された切削インサートのうち、実施例１～１１は、溝７の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上１２０μｍ以下であった。なお、溝幅の平均値Ｗ_０は、ビームスポット直径よりも若干小さくなる傾向が確認された。

また実施例１～１１は、溝７の延在方向と垂直な断面視で、膜厚方向に延びる仮想法線ＶＮと溝壁部７ａとの間の角度θが、１５°以上３０°以下であった。なお、角度θは、レーザ出力（％）が高いほど、小さくなる傾向が確認された。
なお実施例１～１１では、形成した溝７が断面Ｖ字状の溝（Ｖ溝）もしくは断面台形状の溝（台形溝）となり、すなわち、膜厚方向において硬質被膜２から工具基体１側へ向かうに従い略一定の割合で溝幅が狭くなる溝形状となったが、一方、比較例１、２では、上記溝形状とはならず、具体的には、溝がレーザ加工されており溝開口部（肩部）がなだらかな凸曲面状に形成されたため、溝壁部と硬質被膜の表面との境界が不明りょうであり、角度θが測定不可であった。

また、複数の溝７が互いに同一方向（第１方向）に延びる「平行ハッチング」の場合、実施例１～１１は、溝７の延在方向に沿う単位長さ１０Ｗ_０あたりの溝７の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．３以上であり、かつ、単位長さ１０Ｗ_０の間で溝７の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ１と、溝幅の平均値Ｗ_０との比Ｘ１／Ｗ_０が、０．３以上１．５以下であった。
一方、比較例１、２では、レーザ加工により直線的な溝が形成され、溝の溝幅および溝幅の中心位置が、溝の延在方向に沿って一定であった。

また、複数の溝７が互いに交差（直交）する「クロスハッチング」の場合、実施例１～１１は、溝７の延在方向に沿う単位長さ１０Ｗ_０あたりの溝７の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．５以上であり、かつ、単位長さ１０Ｗ_０の間で溝７の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ２と、溝幅の平均値Ｗ_０との比Ｘ２／Ｗ_０が、０．６以上３．０以下であった。
一方、比較例１、２では、レーザ加工により直線的な溝が形成され、溝の溝幅および溝幅の中心位置が、溝の延在方向に沿って一定であった。
なお実施例１～１１において、溝７の溝幅と溝幅の中心位置の各変動量（揺らぎ）は、平行ハッチングよりもクロスハッチングの方がいずれも大きくなる傾向が確認された。

＜切削試験＞
次に、本発明の実施例および比較例の各切削工具を用いて、下記切削条件にてＮＣ旋盤で切削加工を行い、工具寿命を比較した。なお切削工具としては、上記製造例で製作した切削インサートを用いた。具体的に、切削インサートは菱形板状であり（図１参照）、中心軸Ｃと直交する方向のうち切削インサートの長軸方向に沿って、平行ハッチングで複数のＶ溝を形成した（図２参照）。
（切削条件）
・被削材の材質（鋼種）：炭素鋼（Ｓ５５Ｃ）
・クーラント：ウェット切削
・切込み量：ａｐ＝２．０ｍｍ
・送り量：ｆ＝０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
・切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ

工具寿命（切削寿命）については、マイクロスコープで観察した際の逃げ面摩耗幅が２００μｍに達するまでの切削時間を測定した。結果を下記表３に示す。なお表中の比較例３は、工具基体１の表面に上記膜構成Ｎｏ．１の硬質被膜２を有し、溝加工を行っていない未処理インサート（溝無し）である。

表３に示すように、本発明の実施例１～３は、従来品の比較例１、３よりも工具寿命が長寿命化されることが確認された。

本発明の切削工具および切削工具の製造方法によれば、耐摩耗性が良好に維持され、冷却効果が高められ、工具の長寿命化を図ることができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

１…工具基体、２…硬質被膜、３…切れ刃、５…すくい面、６…逃げ面、７…溝、７ａ…溝壁部、７ｂ…溝底部、７Ａ…第１溝、７Ｂ…第２溝、１０…切削工具、１０Ｗ_０…単位長さ、Ｌ…レーザ、ＶＮ…仮想法線、Ｗ_０…溝幅の平均値、Ｗｍａｘ…溝幅の最大値、Ｗｍｉｎ…溝幅の最小値、Ｘ１，Ｘ２…溝幅の中心位置の変動範囲、θ…角度

Claims (10)

1. すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具であって、
   焼結合金製の工具基体と、
   前記工具基体の表面に配置される硬質被膜と、
   前記すくい面および前記逃げ面の少なくともいずれかに配置され、前記硬質被膜の表面から窪む複数の溝と、を備え、
   前記硬質被膜は、単一の層、または前記硬質被膜の膜厚方向に重なる複数の層により構成され、全体の膜厚が０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、
   前記溝は、前記溝の延在方向と垂直な断面の形状が、Ｖ字状および台形状のいずれかであり、前記膜厚方向において前記硬質被膜から前記工具基体側へ向かうに従い溝幅が狭くなり、
   前記溝は、
   前記膜厚方向において前記硬質被膜および前記工具基体にわたって配置され、溝幅方向において互いに対向する一対の溝壁部と、
   一対の前記溝壁部と繋がり、前記工具基体に配置される溝底部と、を有する、
   切削工具。
2. 前記硬質被膜は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ属元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、窒酸化物、炭窒酸化物またはこれらの固溶体、並びに、ダイヤモンド、ＤＬＣ、窒化ホウ素のいずれかにより形成される、
   請求項１に記載の切削工具。
3. 前記溝壁部は、前記溝の延在方向と垂直な断面視で、直線状に延び、
   前記溝壁部と、前記硬質被膜の表面との接続部分の前記断面視の形状は、Ｖ字状である、
   請求項１または２に記載の切削工具。
4. 前記溝の溝幅が、前記溝の延在方向に沿って変化する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の切削工具。
5. 前記溝の溝幅方向の中心位置が、前記溝の延在方向に沿って変化する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の切削工具。
6. 前記溝の延在方向と垂直な断面視で、前記膜厚方向に延びる仮想法線と、前記溝壁部との間の角度が、１５°以上３０°以下である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の切削工具。
7. 複数の前記溝はそれぞれ、前記膜厚方向と直交する第１方向に延び、
   前記溝の溝幅の平均値をＷ_０とし、前記溝の延在方向に沿う前記平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、
   前記単位長さ１０Ｗ_０あたりの前記溝の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．３以上であり、かつ、前記単位長さ１０Ｗ_０の間で前記溝の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ１が、０．３Ｗ_０以上１．５Ｗ_０以下である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の切削工具。
8. 複数の前記溝は、
   前記膜厚方向と直交する第１方向に延びる第１溝と、
   前記膜厚方向と直交し前記第１方向と交差する第２方向に延び、前記第１溝と交差する第２溝と、を含み、
   前記溝の溝幅の平均値をＷ_０とし、前記溝の延在方向に沿う前記平均値Ｗ_０の１０倍の長さを単位長さ１０Ｗ_０として、
   前記単位長さ１０Ｗ_０あたりの前記溝の溝幅の最大値Ｗｍａｘと最小値Ｗｍｉｎとの比Ｗｍａｘ／Ｗｍｉｎが、１．５以上であり、かつ、前記単位長さ１０Ｗ_０の間で前記溝の溝幅の中心位置が溝幅方向に変化する範囲Ｘ２が、０．６Ｗ_０以上３．０Ｗ_０以下である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の切削工具。
9. 前記溝の溝幅の平均値Ｗ_０が、１０μｍ以上１２０μｍ以下である、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の切削工具。
10. すくい面、逃げ面、およびこれらが接続される稜線部に位置する切れ刃を備える切削工具を製造する方法であって、
    焼結合金製の工具基体の表面に配置された硬質被膜上から、前記硬質被膜の加工閾値よりも低いエネルギー密度を有するレーザを、同一ライン上で複数回走査することにより、前記硬質被膜の表面から前記工具基体にわたって窪む溝深さの、断面Ｖ字状および断面台形状のいずれかの溝を、前記すくい面および前記逃げ面の少なくともいずれかに複数形成する、
    切削工具の製造方法。

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