JP6645653B2 - 部材の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、部材の製造方法に関する。本開示は、より特定的には、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜を有する部材の製造方法に関する。本出願は、２０１７年５月１８日に出願した日本特許出願である特願２０１７−０９９２６１号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

従来から、溶射被膜を有する部材の製造方法として、特開２００８−２２１４４５号公報（特許文献１）に記載の方法が知られている。特許文献１に記載の方法において、基材の表面を被覆している溶射被膜は、立方晶窒化ホウ素によって構成される切れ刃を有する切削工具を用いて、切削される。

また、従来から、焼結磁性体の加工方法として、特開２００６−９５２号公報（特許文献２）に記載の方法が知られている。特許文献２の方法においては、被削物である焼結体が、切削が行われる前に、大気圧よりも減圧された状態で油中に浸漬される。

特開２００８−２２１４４５号公報 特開２００６−９５２号公報

本開示の一態様に係る部材の製造方法は、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法である。本開示の一態様に係る部材の製造方法は、溶射被膜の凹部に４０℃における動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上４３ｍｍ^２／ｓ以下である油を供給する工程と、凹部に油が供給された溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備える。切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、切削工具の切れ刃は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成される。油の供給量は、溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。

図１は、切削工具１の斜視図である。 図２は、切削工具１の切れ刃１３に垂直な断面図である。 図３は、被削材２の断面図である。 図４は、実施形態に係る部材の製造方法を示す工程図である。 図５Ａは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の一例である。 図５Ｂは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の他の例である。 図６は、切削工程Ｓ３における被削材２の断面図である。

[本開示が解決しようとする課題]
溶射被膜は、表面粗さが大きく、内部に空隙が形成されている。切れ刃が空隙を通過する際の切削状態は、断続切削における空転状態と類似する。断続切削においては、切削工具は、摩耗により大きく損傷する。断続切削においては、切削工具の摩耗を軽減するために、水溶性クーラントを用いることが一般的である。

切れ刃が超硬合金やサーメットにより構成されている切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、切れ刃への水溶性クーラントの供給により、切削工具の摩耗が低減される。しかしながら、切れ刃が立方晶窒化ホウ素で構成されている切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、切れ刃への水溶性クーラントの供給により、切れ刃に微小なマイクロチッピングが集積し、かえって摩耗が進行してしまうことがある。これは、高い冷却能を有する水溶性クーラントが、空隙を含む溶射被膜を切削している切れ刃を効率的に冷却することにより、切れ刃に強い熱衝撃が生じるためであると考えられている。そのため、従来は、立方晶窒化ホウ素により構成される切れ刃を有する切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、完全な乾式加工が望ましいと考えられてきた。

なお、特許文献２に記載の方法においては、上記のような問題点について記載も示唆もされていない。また、特許文献２に記載の方法においては、焼結体内の空隙に油を浸透させるために、焼結体を油中に浸漬するのみでは足りず、減圧を行う必要がある。

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、切削工具の工具寿命を改善することができる部材の製造方法を提供する。

[本開示の効果]
本開示の一態様に係る部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の一態様に係る部材の製造方法は、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法である。本開示の一態様に係る部材の製造方法は、溶射被膜の凹部に、４０℃における動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上４３ｍｍ^２／ｓ以下である油を供給する工程と、凹部に油が供給された溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備える。切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、切削工具の切れ刃は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成される。油の供給量は、溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。

上記（１）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。
（２）上記（１）の部材の製造方法において、油を供給する工程は、溶射被膜の表面に油を塗布することにより行われてもよい。上記（２）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。

（３）上記（１）の部材の製造方法において、油を供給する工程は、溶射被膜を油中に浸漬することにより行われてもよい。上記（３）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命をさらに改善することができる。

（４）上記（１）〜（３）の部材の製造方法において、切削工具は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に被覆されたコーティング層をさらに有していてもよい。コーティング層は、チタン、アルミニウム及びクロムからなる群から選択される少なくとも１以上の元素と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１以上の元素とを含む化合物により構成されていてもよい。

上記（４）の部材の製造方法によると、コーティングが施された切れ刃の摩耗を抑制し、ひいては切削工具の寿命を改善することができる。

（５）上記（１）〜（４）の部材の製造方法においては、切削工具を用いて乾式で切削する工程において、切れ刃に不活性物質を供給しながら切削が行われていてもよい。

上記（５）の部材の製造方法によると、切削時の酸化に伴う切れ刃の摩耗を抑制し、ひいては切削工具の寿命をさらに改善することができる。

（６）上記（５）の部材の製造方法において、不活性物質は、二酸化炭素の気体又は固体であってもよい。

上記（６）の部材の製造方法によると、油に対する防火性を改善するとともに製造コストを低減することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、各図中同一又は相当部分には同一符号を付している。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。

（実施形態に係る部材の製造方法に用いられる切削工具）
以下に、実施形態に係る部材の製造方法に用いられる切削工具１の構成を説明する。

図１は、切削工具１の斜視図である。図１に示すように、切削工具１は、例えば切削インサートである。但し、切削工具１は、これに限られるものではない。切削工具１は、すくい面１１と、逃げ面１２と、切れ刃１３とを有している。逃げ面１２は、すくい面１１に連なっている。切れ刃１３は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線により構成されている。

切削工具１は、基材１ａと、基材１ａに取り付けられる刃先チップ１ｂとを有していてもよい。切れ刃１３は、刃先チップ１ｂに設けられていてもよい。図２は、切削工具１の切れ刃１３に垂直な断面図である。刃先チップ１ｂは、基体１３ａを含んでいる。刃先チップ１ｂは、コーティング層１３ｂを含んでいていてもよい。基体１３ａは、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の焼結体により構成されている。コーティング層１３ｂは、基体１３ａの表面を被覆している。

コーティング層１３ｂは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される１以上の元素と、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）からなる群から選択される１以上の元素との化合物により構成されている。コーティング層１３ｂは、例えばＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮにより構成されている。

切削工具１は、刃先チップ１ｂを有していなくてもよい。すなわち、切れ刃１３は、基材１ａに設けられていてもよい。この場合には、基材１ａは、ＣＢＮの焼結体のバルク体により形成されていてもよい。この場合には、基材１ａの表面に、コーティング層１３ｂが設けられていてもよい。

（実施形態に係る部材の製造方法に用いられる被削材）
以下に、実施形態に係る部材の製造方法に用いられる被削材２を説明する。

図３は、被削材２の断面図である。図３に示すように、被削材２は、基材２１と、溶射被膜２２とを有している。

基材２１は、例えばシリンダブロックである。但し、基材２１は、これに限られるものではない。基材２１は、表面２１ａを有している。表面２１ａは、例えばシリンダブロックのボア面に対応している。基材２１には、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金が用いられる。但し、基材２１に用いられる材料は、これに限られるものではない。

溶射被膜２２は、溶射によって形成された被膜である。溶射被膜２２は、基材２１の表面２１ａに形成されている。溶射被膜２２の表面には、窪みが存在している。溶射被膜２２中には、空隙Ｖが存在している。空隙Ｖには、溶射被膜２２の表面に連通しているものと、溶射被膜２２の表面に連通していないものとがある。なお、以下においては、溶射被膜２２の表面に存在する窪み及び溶射被膜２２の内部に存在し、かつ溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖを、あわせて溶射被膜２２の凹部という。溶射被膜２２には、基材２１よりも耐摩耗性に優れる材料が用いられる。基材２１がＡｌ合金である場合、溶射被膜２２には、例えば低炭素鋼が用いられる。低炭素鋼とは、炭素含有量が０．３パーセント以下の鋼である。

（実施形態に係る部材の製造方法）
以下に、実施形態に係る部材の製造方法の各工程を説明する。

図４は、実施形態に係る部材の製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る部材の製法方法は、被削材準備工程Ｓ１と、油供給工程Ｓ２と、切削工程Ｓ３とを有している。

被削材準備工程Ｓ１においては、被削材２の準備が行われる。被削材２の準備は、基材２１の表面２１ａに対して溶射被膜２２を構成する材料を溶射することにより行われる。この溶射は、例えばプラズマ溶射によって行われる。但し、溶射の方法は、これに限られるものではない。

油供給工程Ｓ２においては、溶射被膜２２の凹部に、油３が供給される。より具体的には、油供給工程Ｓ２においては、溶射被膜２２の表面にある窪み及び溶射被膜２２の内部にあり、かつ、溶射被膜２２の表面に連通する空隙Ｖに、油３が供給される。図５Ａは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の一例である。図５Ａに示すように、油３は、溶射被膜２２の表面に塗布されるとともに、塗布された油３を溶射被膜２２の内部へ浸透（溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖに充填）させることにより、溶射被膜２２の内部にある空隙Ｖに供給されてもよい。

溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値（溶射被膜２２の見かけ重量に対する、油３の溶射被膜２２の凹部への供給量）は、好ましくは、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。溶射被膜２２の見かけ重量とは、凹部に供給された油３の重量を含めた溶射被膜２２の重量をいうものとする。油３の溶射被膜２２の凹部への供給量は、例えば次のように測定される。まず、溶射被膜２２を含む基材２１から小片（小片の寸法は、例えば１ｃｍ×１ｃｍ×０．０３ｃｍ）をバンドソーやスライサー等で乾式にて切り出す。なお、小片の一部には基材２１が含まれていてもよいが、小片に含まれる溶射被膜２２の比率は、８０体積パーセント以上とする。小片は、溶射被膜２２の切削される面を含む。小片の形状は、直方体状である。但し、溶射被膜２２の切削される面は、曲面を含んでいてもよい。次に、小片は、熱処理炉内において、大気中で５００℃に保持される。そして、熱処理炉への投入前後における小片の重量差を測定することにより、溶射被膜２２の凹部に供給された油３の供給量が測定される。

図５Ｂは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の他の例である。図５Ｂに示すように、油供給工程Ｓ２は、被削材２を油３中に浸漬することにより（溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより）行われてもよい。

なお、油供給工程Ｓ２は、溶射被膜２２の凹部への油３の供給を促進する観点からは減圧環境下で行われることが望ましいが、作業を簡便化する観点からは減圧せずに（大気圧下で）行われることが望ましい。すなわち、油３には、減圧せずとも溶射被膜２２の内部に浸透しうるものを用いることが望ましい。

油３は、潤滑剤として機能する液状のものである。油３は、例えば、機械加工油、油圧作動油、防錆油である。

油３の動粘度は、溶射被膜２２内部への浸透を促進する観点から、４０℃において３ｍｍ^２／ｓ以上である。この場合には、減圧せずとも油３が溶射被膜２２の内部へと浸透する。溶射被膜２２内部からの油３の流出を抑制する観点から、油３の動粘度は、４０℃において４３ｍｍ^２／ｓ以下である。油３の動粘度は、４０℃において３ｍｍ^２／ｓ以上２５ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。なお、油３の動粘度の測定は、振動式粘度計ビスコメイトＶＭ−１００Ａ−Ｌ（株式会社セコニック製）により行われる。

図６は、切削工程Ｓ３における被削材２の断面図である。図６に示すように、切削工程Ｓ３においては、切削工具１を用いて、溶射被膜２２の表面に対する切削が行われる。この切削は、乾式で行われる。切削が乾式で行われるとは、液体のクーラントを外部から切削工具１の切れ刃１３と被削物とが接触している部分に供給することなく切削が行われることをいう。この切削において、切削工具１の切込み量は、例えば、０．０２ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。この切削において、切削工具１の送り量は、例えば、０．０３ｍｍ／ｒｅｖ以上０．３０ｍｍ／ｒｅｖ以下であることが好ましい。この切削において、切削工具１の切削速度は、例えば、５０ｍ／ｍｉｎ以上８００ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。なお、切削工程Ｓ３においては、溶射被膜２２の切削は、切れ刃１３に不活性物質が供給されながら行われることが好ましい。不活性物質としては、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）等の気体又はドライアイスパウダーが用いられる。不活性物質は、これらの混合物であってもよい。以上により、実施形態に係る部材の製造方法が完了する。

（実施形態に係る部材の製造方法の効果）
以下に、実施形態に係る部材の製造方法の効果を説明する。

上記のとおり、溶射被膜２２は、内部に空隙Ｖが存在している。さらに、溶射被膜２２は、表面粗さが大きい（表面に窪みが存在する）。そのため、溶射被膜２２に対する切削は、断続切削に類似した状況となる。その結果、切れ刃１３と溶射被膜２２との接触に伴う切削熱による切削工具１の温度変動は、大きくなる（切れ刃１３のうち互いに隣接している部分の一方が非常に昇温されるが、他方がさほど昇温されなかったり、切れ刃１３の同じ部分であっても非常に昇温されている時がある一方、さほど昇温されていない時があるなどの状況が生じる）。

溶射被膜２２の切削が湿式で行われる場合（すなわち、切削時に水溶性クーラントが外部から切れ刃１３に供給される場合）、切削工具１は、水溶性クーラントにより急激に冷却される。そのため、溶射被膜２２の切削が湿式で行われる場合には、水溶性クーラントによる急激な冷却と切削熱による大きな温度変動とによって切削工具１に大きな熱衝撃が加わる。この熱衝撃により、切削工具１の損傷が激しくなる。

上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削工程Ｓ３が乾式で行われる。そのため、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削が湿式で行われる場合と比較して、切削工具に加わる熱衝撃が緩和される。

一般的に、切削が乾式で行われる場合は、切削が湿式で行われる場合と比較して、切れ刃１３の潤滑が十分でない場合がある。上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては、溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖに油３が供給されている。切削が進展するにつれて、空隙Ｖは、切削点において外部に露出する。その際、空隙Ｖを満たしていた油３が、切れ刃１３と被削物との接触部分に流出し、切れ刃１３を潤滑する。そのため、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削が乾式で行われるものの、切れ刃１３の潤滑を確保することができる。

油３の熱伝導率は、水溶性クーラントに含まれる水の熱伝導率よりも小さく、溶射被膜２２の熱伝導率に近い（代表的な油３の熱伝導率は、１４０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度であり、水の熱伝導率は６４０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度であり、鉄（Ｆｅ）の熱伝導率は８０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度である）。

そのため、溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖから切れ刃１３と被削物との接触部分へと流出する油３は、切削工具１を急激に冷却することはない。すなわち、溶射被膜２２の内部の空隙Ｖから切れ刃１３近傍へと流出する油３は、切削工具１に対する熱衝撃を大きく増加させることはない。

このように、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削工具１に対する熱衝撃を大きく増加させることなく、切れ刃１３の潤滑を確保することができるため、切削工具１の工具寿命を改善することができる。

実施形態に係る部材の製造方法において油供給工程Ｓ２が溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより行われる場合、溶射被膜２２の凹部により多くの油３を供給することができる。そのため、この場合には、切れ刃１３の潤滑効果がさらに高まり、切削工具１の工具寿命を改善することができる。

一般的に、硬度の高い材料は、耐衝撃性が低い。実施形態に係る部材の製造方法においては、上記のとおり、切削工具１に対する熱衝撃が緩和される。そのため、切れ刃１３がＣＢＮの焼結体で構成されている基体１３ａに設けられている場合であっても、切削時に熱衝撃に起因した切削工具１の折損等が生じにくい。したがって、実施形態に係る部材の製造方法において、切れ刃１３がＣＢＮの焼結体で構成されている基体１３ａに設けられている場合、切れ刃１３の硬度上昇に起因して、切削工具１の工具寿命をさらに改善することができる。

上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては切削が乾式で行われるため、切削に伴って切削工具１の温度が上昇しやすい。この温度上昇に伴って、切れ刃１３を構成する材料の酸化による切削工具１の摩耗が進行しやすい。実施形態に係る部材の製造方法において、切れ刃１３に不活性物質を供給しながら切削が行われる場合、切れ刃１３を構成する材料の酸化が抑制される。また、切れ刃１３を構成する材料の酸化が抑制されることに伴い、溶射被膜２２に含浸した油３の発火も防止することができる。不活性物質の中でも、二酸化炭素は、炭酸ガス消火器にも使用されているように、油３に対する防火性に優れている。また、二酸化炭素は、コスト面においても優れている。そのため、不活性物質としては、二酸化炭素が好ましい。不活性物質がドライアイスパウダーである場合には、溶射被膜２２、切れ刃１３及び切れ刃１３周囲の雰囲気が適度に冷却される。この場合には、切削工具への熱衝撃を強めることなく、寸法精度を高めることができるため、特に好ましい。なお、液体の不活性物質としては液化炭酸ガス、液化窒素が挙げられるが、これらはいずれも強い冷却能を有し、熱衝撃による切削工具の損傷を促進するため、液体の不活性物質は、本実施形態における不活性物質には含まれない。

溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値が大きくなるにつれて、油３による冷却効果が大きくなり、切削工具１への熱衝撃が強くなる。そのため、実施形態に係る部材の製造方法において、溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値が０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である場合、切削工具の工具寿命をさらに改善することができる。

（切削試験結果）
以下に、実施形態に係る部材の製造方法の効果を確認するために行った切削試験及びその結果を説明する。

表１及び表２に、上記の切削試験に用いられた切削工具１の詳細及び被削材２の詳細が示されている。表１及び表２に示されるように、サンプル１〜サンプル１０−３においては、切れ刃１３は、ＣＢＮの含有率が９０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が２μｍ、結合剤がコバルト（Ｃｏ）化合物である焼結体に形成された。サンプル１１及びサンプル１２において、切れ刃１３は、表面にＴｉＡｌＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がチタンナイトライド（ＴｉＮ）である焼結体に形成された。

サンプル１３及びサンプル１４において、切れ刃１３は、ＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。サンプル１５において、切れ刃１３は、表面にＴｉＣＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。サンプル１６において、切れ刃１３は、表面にＡｌＣｒＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。

サンプル１〜サンプル１６において、溶射被膜２２は、０．０１重量パーセントの炭素を含む炭素鋼により構成された。サンプル２、サンプル９、サンプル１０−１、サンプル１２及びサンプル１４〜サンプル１６において、溶射被膜２２は、油３中に浸漬された。この際の浸漬時間は６０秒とされた。サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４、サンプル７−１及びサンプル７−２においては、溶射被膜２２の表面に油３が塗布された。サンプル２、サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４、サンプル７−１及びサンプル７−２、サンプル９、サンプル１０−１、サンプル１２並びにサンプル１４〜サンプル１６に用いられた油３は、防錆油（ユシロ化学工業株式会社製）であった。当該防錆油の動粘度は、４０℃において５．０ｍｍ^２／ｓであった。なお、サンプル２、サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４、サンプル７−１及びサンプル７−２、サンプル９、サンプル１０−１、サンプル１２並びにサンプル１４〜サンプル１６において、油３の供給は、大気圧下において行われた。サンプル８において、溶射被膜２２は、水溶性クーラント中に浸漬された。

サンプル２、サンプル３、サンプル６−２及びサンプル６−３、サンプル７−１及びサンプル７−２、サンプル９、サンプル１０−１、サンプル１２並びにサンプル１４〜サンプル１６において、油３の供給量は、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下の範囲内であった。また、油３の供給量は、サンプル６−１において、溶射被膜２２の見かけ重量に対して２．７重量を超えており、サンプル６−４において、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント未満であった。なお、サンプル２、サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４、サンプル７−１及びサンプル７−２、サンプル９、サンプル１０−１、サンプル１２並びにサンプル１４〜サンプル１６において、油３の供給は、大気圧下において行われた。

表３に、上記の切削試験における切削条件の詳細及び上記の切削試験の結果が示されている。表３に示すように、サンプル１〜サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４、サンプル７−１及びサンプル７−２、サンプル８、サンプル１０−２及びサンプル１０−３並びにサンプル１１〜サンプル１６において、切削は乾式で行われた。サンプル４及びサンプル９において、切削は水溶性クーラントを用いて行われた。サンプル４及びサンプル９に用いられた水溶性クーラントは、システムカット９６（株式会社日本フルードシステム製）を水で２０倍に希釈したものを用いた。サンプル５及びサンプル１０−１において、切削は、極微量の噴霧化した油３を切れ刃１３近傍に供給しながら行われた。なお、サンプル５及びサンプル１０−１において用いられた油３は、ＬＢ−１０（フジＢＣ技研株式会社製）であった。

上記の切削試験において、切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ、送り速度は０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切込量は０．１ｍｍであった。上記の切削試験において、切削工具１の工具寿命は、逃げ面側から測定した欠損幅が１００μｍを超えるまでの切削距離により評価した。

表３に示すように、サンプル１の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル２の工具寿命は、３．４ｋｍであった。サンプル３の工具寿命は、２．５ｋｍであった。サンプル４の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル５の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル６−１の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル６−２の工具寿命は、２．４ｋｍであった。サンプル６−３の工具寿命は、１．５ｋｍであった。サンプル６−４の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル７−１の工具寿命は、４．０ｋｍであった。サンプル７−２の工具寿命は、４．４ｋｍであった。

サンプル８の工具寿命は、０．４ｋｍであった。サンプル９の工具寿命は、０．３ｋｍであった。サンプル１０−１の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１０−２の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１０−３の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１１の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル１２の工具寿命は、１．５ｋｍであった。サンプル１３の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル１４の工具寿命は、１．２ｋｍであった。サンプル１５の工具寿命は、１．３ｋｍであった。サンプル１６の工具寿命は、１．４ｋｍであった。

サンプル２、サンプル３、サンプル６−１〜サンプル６−４及びサンプル８の工具寿命は、サンプル４、サンプル５、サンプル９及びサンプル１０−１の工具寿命よりも長かった。この比較から、実施形態に係る部材の製造方法によると、切削工具１の工具寿命は、切削を乾式で行うことにより改善されることが、実験的に示された。

サンプル２、サンプル３、サンプル６−２及びサンプル６−３並びにサンプル８の工具寿命は、サンプル１の工具寿命よりも長かった。サンプル１２の工具寿命は、サンプル１１の工具寿命よりも長かった。サンプル１４の工具寿命は、サンプル１３の工具寿命よりも長かった。これらの比較から、実施形態に係る部材の製造方法によると、切削工具１の工具寿命は、溶射被膜２２の凹部に、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下の油３を供給することにより改善されることが、実験的に示された。

サンプル２の工具寿命は、サンプル３の工具寿命よりも長かった。この比較から、溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより、切削工具１の工具寿命がさらに改善されることが実験的に示された。サンプル７−１及びサンプル７−２の工具寿命は、サンプル２の工具寿命よりも長かった。この比較から、切れ刃１３にＣＯ_２を供給しながら切削を行うことで工具寿命が改善することが、実験的にも示された。サンプル７−２の工具寿命は、サンプル７−１の工具寿命よりも長かった。この比較から、切れ刃１３にドライアイスパウダーを供給しながら切削を行うことで工具寿命がさらに改善することが、実験的にも示された。

なお、不活性物質として導入する気体をＣＯ_２からＡｒ及びＮ_２に置き換えてサンプル７−１と同様の切削試験を行ったところ、いずれの不活性物質の気体を用いた場合にも、サンプル７−１と同様の結果を示すことが確認された。

今回開示された実施の形態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実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、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 切削工具、１ａ 基材、１ｂ 刃先チップ、１１ すくい面、１２ 逃げ面、１３ 切れ刃、１３ａ 基体、１３ｂ コーティング層、２ 被削材、２１ 基材、２１ａ 表面、２２ 溶射被膜、３ 油、Ｓ１ 被削材準備工程、Ｓ２ 油供給工程、Ｓ３ 切削工程、Ｖ 空隙。

Claims (6)

1. 基材と、前記基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法であって、
   前記溶射被膜の凹部に、４０℃における動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上４３ｍｍ^２／ｓ以下である油を供給する工程と、
   前記凹部に前記油が供給された前記溶射被膜の表面を、切削工具を用いて前記油以外の液体クーラントを供給することなく切削する工程とを備え、
   前記切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、
   前記切削工具の切れ刃は、前記立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成され、
   前記油の供給量は、前記溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下であり、
   前記凹部は、前記表面に存在する窪み及び前記溶射被膜の内部に存在する空隙である、部材の製造方法。
2. 前記油を供給する工程は、前記溶射被膜の表面に前記油を塗布することにより行われる、請求項１に記載の部材の製造方法。
3. 前記油を供給する工程は、前記溶射被膜を前記油中に浸漬することにより行われる、請求項１に記載の部材の製造方法。
4. 前記切削工具は、前記立方晶窒化ホウ素の焼結体に被覆されたコーティング層をさらに有し、
   前記コーティング層は、チタン、アルミニウム及びクロムからなる群から選択される少なくとも１以上の元素と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１以上の元素とを含む化合物により構成される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の部材の製造方法。
5. 前記切削工具を用いて前記油以外の液体クーラントを供給することなく切削する工程において、前記切れ刃に不活性物質を供給しながら切削する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の部材の製造方法。
6. 前記不活性物質は、二酸化炭素の気体又は固体である、請求項５に記載の部材の製造方法。

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