JP7036437B2

JP7036437B2 - 回転切削工具およびその製造方法

Info

Publication number: JP7036437B2
Application number: JP2018548226A
Authority: JP
Inventors: 望月原; 豊小林; 克夫風早
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JPWO2019039001A1; US20190201985A1; US10981235B2; EP3470156A1; CN109699176B; KR20190028711A; KR102193634B1; EP3470156B1; WO2019039001A1; EP3470156A4; CN109699176A

Description

本発明は、回転切削工具およびその製造方法に関する。本出願は、２０１７年８月２２日に出願した日本特許出願である特願２０１７－１５９２７８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。

実開平６－７５６１２号公報には、ダブルアングルドリルが記載されている。このダブルアングルドリルにおいては、先端部からシャンク部付近まで切屑排出用のねじれ溝が形成されている。先端部は、一次切刃と一次切刃より小さい先端角を有する二次切刃とから構成されている。先端部には、ダイヤモンド膜が被覆されている。

実開平６－７５６１２号公報

本発明の一態様に係る回転切削工具は、基材と、第１ダイヤモンド層と、第２ダイヤモンド層とを備えている。基材は、頭部と、胴体部と、頭部と胴体部との境界部を成す肩部とを含んでいる。第１ダイヤモンド層は、胴体部および肩部を被覆し、かつ頭部を露出している。第２ダイヤモンド層は、頭部を被覆し、肩部において第１ダイヤモンド層上に設けられ、かつ胴体部を被覆しない。

図１は、第１実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図３は、第１実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。図４は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。図５は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。図６は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。図７は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。図８は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。図９は、第１実施形態の変形例に係る回転切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。図１０は、第２実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図１１は、第２実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿った断面模式図である。図１３は、第３実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図１４は、第３実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。図１５は、図１３のＸＶ－ＸＶ線に沿った断面模式図である。

[本開示が解決しようとする課題]
上記ダブルアングルドリルにおいては、回転切削加工の際、肩部に高い負荷がかかり、肩部の欠損が発生する場合があった。

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、肩部の欠損を抑制可能な回転切削工具およびその製造方法を提供することである。

[本開示の効果]
本発明の一態様によれば、肩部の欠損を抑制可能な回転切削工具およびその製造方法を提供することができる。

［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）本発明の一態様に係る回転切削工具１００は、基材５と、第１ダイヤモンド層１と、第２ダイヤモンド層２とを備えている。基材５は、頭部４と、胴体部３と、頭部４と胴体部３との境界部を成す肩部１６とを含んでいる。第１ダイヤモンド層１は、胴体部３および肩部１６を被覆し、かつ頭部４を露出している。第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、肩部１６において第１ダイヤモンド層１上に設けられ、かつ胴体部３を被覆しない。

回転切削工具を用いて回転切削を行う際、頭部４と胴体部３との境界部を成す肩部１６において負荷が高くなる。上記（１）に係る回転切削工具１００においては、肩部１６付近において第１ダイヤモンド層１と第２ダイヤモンド層２とが形成されており、ダイヤモンド層の合計の厚みが大きくなっている。そのため、肩部１６付近において強度が向上し、かつ耐摩耗性が向上する。結果として、肩部１６の欠損を抑制することができる。

（２）上記（１）に係る回転切削工具１００において、頭部４は、逃げ面１１を有していてもよい。第２ダイヤモンド層２は、逃げ面１１を被覆していてもよい。これにより、逃げ面１１の摺動性を向上することができる。

（３）上記（１）または（２）に係る回転切削工具１００において、胴体部３は、螺旋状の外周面１３を有していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、外周面１３を被覆していてもよい。これにより、外周面１３の摺動性を向上することができる。

（４）上記（１）～（３）のいずれかに係る回転切削工具１００において、回転切削工具は、ドリルであってもよい。

（５）上記（１）～（３）のいずれかに係る回転切削工具１００において、回転切削工具は、エンドミルであってもよい。

（６）本発明の一態様に係る回転切削工具１００の製造方法は以下の構成を備えている。頭部４を露出し、かつ胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１が形成された基材５が準備される。基材５が準備された後に、頭部４を被覆し、肩部１６において第１ダイヤモンド層１と重なり、かつ胴体部３を被覆しない第２ダイヤモンド層２が形成される。これにより、肩部１６において第１ダイヤモンド層１と第２ダイヤモンド層とが形成されており、ダイヤモンド層の合計の厚みが大きくなっている。そのため、肩部１６において強度が向上し、かつ耐摩耗性が向上する。結果として、肩部１６の欠損を抑制することができる。

（７）上記（６）に係る回転切削工具１００の製造方法において、基材５を準備する工程は以下の工程を含んでいてもよい。頭部４、肩部１６および胴体部３の各々を被覆している第１ダイヤモンド層１が形成された回転切削工具が準備される。胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１を残しつつ、頭部４において第１ダイヤモンド層１が除去される。これにより、胴体部３および頭部４の双方において第１ダイヤモンド層１を除去する場合と比較して、除膜時間を短縮することができる。

（８）上記（７）に係る回転切削工具１００の製造方法において、基材５を準備する工程は、第１ダイヤモンド層１を除去する工程後、頭部４を研磨する工程をさらに含んでいてもよい。これにより、切れ刃の切れ味を回復することができる。結果として、回転切削工具をリサイクルすることができる。

（９）上記（８）に係る回転切削工具１００の製造方法において、基材５を準備する工程は、頭部４を研磨する工程後、頭部４に対して酸処理を行う工程をさらに含んでいてもよい。胴体部３が第１ダイヤモンド層１に保護されている。そのため、酸処理を行う工程において、胴体部３からコバルトが溶出することを抑制することができる。結果として、胴体部３が劣化することを抑制することができる。

［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実施形態）
まず、第１実施形態に係る回転切削工具１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図３は、第１実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。

図１、図２および図３に示されるように、第１実施形態に係る回転切削工具１００は、たとえばＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ）の加工に用いられるドリルである。回転切削工具１００は、たとえば中心軸Ａを中心として回転可能である。回転切削工具１００は、すくい面１２と、逃げ面１１と、外周面１３と、ヒール面１４と、溝面１５とを主に有している。逃げ面１１は、すくい面１２に連なる。外周面１３は、逃げ面１１に連なる。外周面１３は、たとえば螺旋状である。ヒール面１４は、逃げ面１１に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に対して回転方向の後方側に位置する。溝面１５は、すくい面１２に連なる。すくい面１２と逃げ面１１との稜線は、切れ刃１０を構成する。

図１に示されるように、逃げ面１１は、第１逃げ面部１１ａと、第２逃げ面部１１ｂと、第３逃げ面部１１ｃと、第４逃げ面部１１ｄと、第５逃げ面部１１ｅとを有していてもよい。第１逃げ面部１１ａと、第３逃げ面部１１ｃとは、先端７に連なる。第１逃げ面部１１ａは、第３逃げ面部１１ｃに連なる。第１逃げ面部１１ａは、第３逃げ面部１１ｃに対して回転方向の後方側に位置する。第２逃げ面部１１ｂは、第１逃げ面部１１ａよりも外周側に位置する。第４逃げ面部１１ｄは、第３逃げ面部１１ｃよりも外周側に位置する。第５逃げ面部１１ｅは、第４逃げ面部１１ｄよりも外周側に位置する。第２逃げ面部１１ｂは、第４逃げ面部１１ｄに連なる。第２逃げ面部１１ｂは、第４逃げ面部１１ｄに対して回転方向の後方側に位置する。第５逃げ面部１１ｅは、第２逃げ面部１１ｂおよび第４逃げ面部１１ｄの双方に連なる。第２逃げ面部１１ｂは、第５逃げ面部１１ｅに対して回転方向の後方側に位置する。第３逃げ面部１１ｃ、第４逃げ面部１１ｄおよび第５逃げ面部１１ｅの各々と、すくい面１２との稜線は、切れ刃１０を構成してもよい。

図２に示されるように、回転切削工具１００は、基材５と、ダイヤモンド層６とを主に含んでいる。ダイヤモンド層６は、第１ダイヤモンド層１と、第２ダイヤモンド層２とを主に有している。基材５の材料は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）などの粉末と、Ｃｏ（コバルト）などの結合剤とを含む超硬合金である。なお、基材５は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックスなどであってもよい。第１ダイヤモンド層１および第２ダイヤモンド層２は、たとえばダイヤモンド結晶を含有する層である。第１ダイヤモンド層１および第２ダイヤモンド層２は、たとえば多結晶ダイヤモンドであってもよい。第１ダイヤモンド層１および第２ダイヤモンド層２の厚みは、たとえば４μｍ以上２０μｍ以下である。第１ダイヤモンド層１は、粒径および厚みなどにおいて、第２ダイヤモンド層２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

基材５は、頭部４と胴体部３と肩部１６とを主に含んでいる。頭部４は、回転切削工具１００の先端部に位置する部分である。頭部４は、回転切削工具１００の回転軸（つまり中心軸Ａ）の軸線方向において直径が変化する形状を有する。頭部４は、たとえば円錐状または半球状等である。頭部４は、中心軸Ａと平行な方向において、前方に位置する。前方とは、たとえば送り方向である。頭部４は、中心軸Ａと平行な方向において、シャンクとは反対側に位置する部分である。頭部４は、切削加工時において、被削材に最初に接触する部分であってもよい。

胴体部３は、回転切削工具１００の基端部に位置する部分である。胴体部３は、回転切削工具１００の回転軸の軸線方向において直径があまり変化しない形状を有する。具体的には、回転軸の軸線方向において、胴体部３の直径の変化率は、頭部４の直径の変化率よりも小さい。胴体部３は、たとえば円柱状である。胴体部３は、たとえば頭部４と連なっている。胴体部３は、中心軸Ａと平行な方向において、頭部４に対してシャンク側に位置する。肩部１６は、頭部４と胴体部３との境界部を成す部分である。回転切削工具１００の回転軸の軸線方向において「直径が変化する形状」が「直径があまり変化しない形状」に移行する部分である。肩部１６のより具体的な定義は後述する。

図２に示されるように、中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対して垂直な方向における頭部４の幅は、中心軸Ａに沿って先端７から後方に向かうにつれて広がっていてもよい。中心軸Ａに対して垂直な方向における胴体部３の幅は、中心軸Ａに沿って後方に向かうにつれて一定であってもよいし、広がっていてもよい。図２に示されるように、頭部４は、たとえば逃げ面１１を有している。逃げ面１１は、たとえば第１逃げ面部１１ａおよび第２逃げ面部１１ｂを有する。中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対する第１逃げ面部１１ａの角度は、中心軸Ａに対する第２逃げ面部１１ｂの角度よりも大きくてもよい。胴体部３は、たとえば外周面１３を有している。中心軸Ａを含む断面において、中心軸Ａに対する第２逃げ面部１１ｂの角度は、中心軸Ａに対する外周面１３の角度よりも大きくてもよい。図２に示されるように、中心軸Ａを含む断面において、頭部４が中心軸Ａに対して第１角度で傾斜する第１直線部分（第２逃げ面部１１ｂ）を有し、かつ胴体部３が中心軸Ａに対して第１角度よりも大きな第２角度で傾斜するまたは中心軸Ａに対して平行な第２直線部分（外周面１３）を有する場合、肩部１６は、第１直線部分と、第２直線部分との境界部である。肩部１６は、たとえば外周側に張り出している。

図２に示されるように、第１ダイヤモンド層１は、胴体部３および肩部１６を被覆し、かつ頭部４を露出している。第１ダイヤモンド層１は、肩部１６に接している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば胴体部３の外周面１３を被覆している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば頭部４から離間している。第１ダイヤモンド層１は、外周面１３から肩部１６を乗り越えて、頭部４の一部に接していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、たとえば溝面１５を被覆していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、傾斜面１ａと、平坦面１ｂとを有していてもよい。傾斜面１ａは、たとえば平坦面１ｂに対して傾斜している。平坦面１ｂは、第１平坦面部１ｂ１と、第２平坦面部１ｂ２とを有していてもよい。傾斜面１ａは、第２逃げ面部１１ｂに沿って設けられていてもよい。第１ダイヤモンド層１は、中心軸Ａに平行な方向において、肩部１６よりも後方側に位置していてもよい。

第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、肩部１６において第１ダイヤモンド層１上に設けられている。第２ダイヤモンド層２は、胴体部３を被覆していない。つまり、第２ダイヤモンド層２は、胴体部３と直接接していなければよく、第１ダイヤモンド層１を介して胴体部３の一部を覆っていてもよい。第２ダイヤモンド層２は、たとえば頭部４の逃げ面１１を被覆している。第２ダイヤモンド層２は、第１ダイヤモンド層１の一部に接している。第２ダイヤモンド層２は、たとえば第１領域２ａと、第２領域２ｂとを有している。第１領域２ａは、頭部４と接している。第２領域２ｂは、第１ダイヤモンド層１上に位置している。第２領域２ｂは、第１ダイヤモンド層１に接している。第２領域２ｂは、第１ダイヤモンド層１の傾斜面１ａと、第１平坦面部１ｂ１とを接している。第２領域２ｂは、第２平坦面部１ｂ２から離間している。第２ダイヤモンド層２は、第２平坦面部１ｂ２において、第１ダイヤモンド層１を露出していてもよい。

図２に示されるように、第２ダイヤモンド層２は、たとえば第１逃げ面部１１ａと、第２逃げ面部１１ｂと、先端７とを被覆している。第２ダイヤモンド層２は、第３逃げ面部１１ｃと、第４逃げ面部１１ｄと、第５逃げ面部１１ｅとを被覆していてもよい。第２ダイヤモンド層２は、すくい面１２と、切れ刃１０と、ヒール面１４とを被覆していてもよい。第２ダイヤモンド層２は、肩部１６付近において、第１ダイヤモンド層１と接している。第１ダイヤモンド層１が第２ダイヤモンド層２と接する部分は、中心軸Ａに平行な方向において、肩部１６よりも後方側に位置していてもよい。

次に、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法について説明する。
図４は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法は、頭部を露出し、かつ胴体部および肩部を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された基材を準備する工程（Ｓ１０：図４）と、頭部を被覆し、肩部において第１ダイヤモンド層と重なり、かつ胴体部３を被覆しない第２ダイヤモンド層を形成する工程（Ｓ２０：図４）とを主に含んでいる。

（使用済の回転切削工具をリサイクルする場合）
まず、使用済の回転切削工具をリサイクルする方法について説明する。リサイクル方法においては、基材を準備する工程（Ｓ１０：図４）は、頭部、肩部および胴体部の各々を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された回転切削工具を準備する工程（Ｓ１１：図４）と、胴体部および肩部を被覆している第１ダイヤモンド層を残しつつ、頭部において第１ダイヤモンド層を除去する工程（Ｓ１２：図４）と、頭部を研磨する工程（Ｓ１３：図４）と、頭部に対して酸処理を行う工程（Ｓ１４：図４）とを主に有している。

図５は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。図５に示されるように、頭部、肩部および胴体部の各々を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された回転切削工具を準備する工程（Ｓ１１：図４）においては、使用済のドリルが準備される。ドリルは、基材５と、第１ダイヤモンド層１とを有している。基材５の材料は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）などの粉末と、Ｃｏ（コバルト）などの結合剤とを含む超硬合金である。なお、基材５は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックスなどであってもよい。基材５は、頭部４と胴体部３と肩部１６とを有している。

第１ダイヤモンド層１は、たとえばダイヤモンド結晶を含有する層である。第１ダイヤモンド層１は、たとえば多結晶ダイヤモンドであってもよい。第１ダイヤモンド層１は、たとえばＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成されたダイヤモンド膜であってもよいし、ＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成されたダイヤモンド膜であってもよい。図５に示されるように、第１ダイヤモンド層１は、頭部４と胴体部３と肩部１６とを被覆している。具体的には、第１ダイヤモンド層１は、先端７と、逃げ面１１と、外周面１３とを被覆している。第１ダイヤモンド層１は、すくい面１２と、切れ刃１０と、ヒール面１４と、溝面１５とを被覆していてもよい。

図６は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。図６に示されるように、胴体部および肩部を被覆している第１ダイヤモンド層を残しつつ、頭部において第１ダイヤモンド層を除去する工程（Ｓ１２：図４）においては、ドリルの胴体部３を取り囲むようにマスク部材２０が配置される。マスク部材２０は、たとえば円筒状の部材である。マスク部材２０の材質は、たとえば銅またはモリブデンである。図６に示されるように、マスク部材２０は、頭部４を露出し、かつ胴体部３を覆うように配置される。

次に、頭部４を被膜している第１ダイヤモンド層１の一部が除去される。第１ダイヤモンド層１は、たとえばイオンエッチングによって除去される。具体的には、イオンエッチング装置を使用してイオンビームが頭部４を被膜している第１ダイヤモンド層１に対して照射されることにより、第１ダイヤモンド層１の一部が除去される。第１ダイヤモンド層１が、たとえばＣＶＤ法により形成されたダイヤモンド膜である場合、イオンビームとしては、たとえば酸素イオンが用いられる。酸素イオンを第１ダイヤモンド層１に照射することで、第１ダイヤモンド層１が、一酸化炭素または二酸化炭素に変換される。これにより、ダイヤモンドが気体となり除去される。第１ダイヤモンド層１が、たとえばＰＶＤ法により形成されたダイヤモンド膜である場合、イオンビームとしては、たとえばアルゴンイオンが用いられる。Ａｒボンバートによって、頭部４から第１ダイヤモンド層１の一部が除去される。これにより、胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１を残しつつ、頭部４が第１ダイヤモンド層１から露出する。

図７は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。図７に示されるように、頭部を研磨する工程（Ｓ１３：図４）においては、第１ダイヤモンド層１が除去された後、ドリルの頭部４が研磨される。具体的には、ドリルのすくい面１２および逃げ面１１に対して研磨が行われる。これにより、すくい面１２および逃げ面１１により構成される切れ刃１０が鋭利になり、切れ味が改善する。すくい面１２および逃げ面１１に付着していた切屑が除去される。頭部４が研磨される際、肩部１６に位置する第１ダイヤモンド層１の一部が頭部４の一部とともに除去されてもよい。

次に、頭部に対して酸処理を行う工程（Ｓ１４：図４）が実施される。具体的には、頭部４が研磨された後、たとえばドリルを酸に浸漬させることにより、頭部４に対して酸処理が行われる。酸は、たとえば過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）または塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ_３）等である。基材５の材料がコバルト（Ｃｏ）を含む場合、酸処理によって基材５からコバルトが溶出する場合がある。本実施形態の製造方法においては、胴体部３が第１ダイヤモンド層１に被覆されている（図７参照）。これにより、胴体部３からコバルトが溶出することを抑制することができる。

図８は、第１実施形態に係る回転切削工具の製造方法の第４工程を示す断面模式図である。図８に示されるように、頭部を被覆し、第１ダイヤモンド層と重なり、かつ胴体部を被覆しない第２ダイヤモンド層を形成する工程（Ｓ２０：図４）においては、酸処理を行う工程後に、頭部４を被覆する第２ダイヤモンド層２が形成される。まず、ドリルの胴体部３を取り囲むようにマスク部材２０が配置される。図８に示されるように、マスク部材２０は、頭部４を露出し、かつ胴体部３を覆うように配置される。マスク部材２０は、マスク部材２０の端部２１が、肩部１６よりも中心軸Ａに平行な方向においてシャンク側に位置するように配置される。別の観点から言えば、中心軸Ａに対して垂直な方向から見て、第１ダイヤモンド層１の端部が、マスク部材２０の端部２１から露出するようにマスク部材２０が配置される。図８に示されるように、第１ダイヤモンド層１の端部よりも中心軸Ａに平行な方向における、マスク部材２０の端部２１と、肩部１６との距離Ｔは、たとえば０ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

次に、第２ダイヤモンド層２が形成される。具体的には、第２ダイヤモンド層２の成膜は、たとえばＣＶＤ法を用いて行われる。第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、かつ第１ダイヤモンド層１上に形成される。第２ダイヤモンド層２は、たとえば頭部４の逃げ面１１を被覆する。第２ダイヤモンド層２は、第１ダイヤモンド層１の一部に接するように形成される。第２ダイヤモンド層２は、第１ダイヤモンド層１の傾斜面１ａと、平坦面１ｂの一部とに接して形成されてもよい。第２ダイヤモンド層２の一部は、マスク部材２０に囲まれた空間に入り込んでもよい。なお、第２ダイヤモンド層２の成膜は、ＰＶＤ法を用いて行われてもよいし、その他の方法を用いて行われてもよい。以上により、第１実施形態に係る回転切削工具が完成する（図１参照）。

（新品の回転切削工具を製造する場合）
図９は、第１実施形態の変形例に係る回転切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。新品の回転切削工具を製造する方法は、頭部を露出し、かつ胴体部および肩部を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された基材を準備する工程（Ｓ１０：図９）と、頭部を被覆し、肩部において第１ダイヤモンド層と重なり、かつ胴体部を被覆しない第２ダイヤモンド層を形成する工程（Ｓ２０：図９）とを主に含んでいる。

まず、頭部を露出し、かつ胴体部を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された基材を準備する工程（Ｓ１０：図９）においては、ダイヤモンド層が被覆されていない基材５が準備される。次に、たとえば基材５の頭部４を取り囲み、かつ胴体部３を露出するマスク部材２０が配置される。次に、たとえばＣＶＤ法によって、頭部４を露出し、かつ胴体部３を被覆する第１ダイヤモンド層１が形成される。これにより、頭部４を露出し、かつ胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１が形成された基材５が準備される（図６参照）。

次に、頭部を被覆し、かつ肩部において第１ダイヤモンド層と重なり、かつ胴体部を被覆しない第２ダイヤモンド層を形成する工程（Ｓ２０：図９）が実施される。具体的には、ドリルの胴体部３を取り囲むようにマスク部材２０が配置される。図８に示されるように、マスク部材２０は、頭部４を露出し、かつ胴体部３を覆うように配置される。マスク部材２０は、マスク部材２０の端部２１が、肩部１６よりも中心軸Ａに平行な方向においてシャンク側に位置するように配置される。次に、第２ダイヤモンド層２が形成される。具体的には、第２ダイヤモンド層２の成膜は、たとえばＣＶＤ法を用いて行われる。第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、かつ肩部１６において第１ダイヤモンド層１上に形成される（図８参照）。以上により、第１実施形態に係る回転切削工具が完成する（図１参照）。

次に、第１実施形態に係る回転切削工具の作用効果について説明する。
第１実施形態に係る回転切削工具１００によれば、肩部１６付近において第１ダイヤモンド層１と第２ダイヤモンド層２とが形成されており、ダイヤモンド層の合計の厚みが大きくなっている。そのため、肩部１６付近において強度が向上し、かつ耐摩耗性が向上する。結果として、肩部１６の欠損を抑制することができる。

また第１実施形態に係る回転切削工具１００によれば、頭部４は、逃げ面１１を有している。第２ダイヤモンド層２は、逃げ面１１を被覆している。これにより、逃げ面１１の摺動性を向上することができる。

さらに第１実施形態に係る回転切削工具１００によれば、胴体部３は、螺旋状の外周面１３を有している。第１ダイヤモンド層１は、外周面１３を被覆している。これにより、外周面１３の摺動性を向上することができる。

第１実施形態に係る回転切削工具１００の製造方法においては、頭部４を露出し、かつ胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１が形成された基材５が準備される。基材５が準備された後に、頭部４を被覆し、肩部１６において第１ダイヤモンド層１と重なり、かつ胴体部３を被覆しない第２ダイヤモンド層２が形成される。これにより、肩部１６付近においてダイヤモンド層の合計の厚みが大きくなっている。そのため、肩部１６付近において強度が向上し、かつ耐摩耗性が向上する。結果として、肩部１６の欠損を抑制することができる。

また第１実施形態に係る回転切削工具１００の製造方法においては、基材５を準備する工程は以下の工程を含んでいる。頭部４、肩部１６および胴体部３の各々を被覆している第１ダイヤモンド層１が形成された回転切削工具が準備される。胴体部３および肩部１６を被覆している第１ダイヤモンド層１を残しつつ、頭部４において第１ダイヤモンド層１が除去される。これにより、胴体部３および頭部４の双方において第１ダイヤモンド層１を除去する場合と比較して、除膜時間を短縮することができる。

さらに第１実施形態に係る回転切削工具１００の製造方法においては、基材５を準備する工程は、第１ダイヤモンド層１を除去する工程後、頭部４を研磨する工程をさらに含んでいる。これにより、切れ刃の切れ味を回復することができる。結果として、回転切削工具をリサイクルすることができる。

さらに第１実施形態に係る回転切削工具１００の製造方法においては、基材５を準備する工程は、頭部４を研磨する工程後、頭部４に対して酸処理を行う工程をさらに含んでいる。胴体部３が第１ダイヤモンド層１に保護されている。そのため、酸処理を行う工程において、胴体部３からコバルトが溶出することを抑制することができる。結果として、胴体部３が劣化することを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る回転切削工具１００の構成について説明する。以下においては、第１実施形態に係る回転切削工具１００と異なる構成について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。

図１０は、第２実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図１１は、第２実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。図１０および図１１に示されるように、第２実施形態に係る回転切削工具１００は、たとえばボールエンドミルであってもよい。回転切削工具１００は、すくい面１２と、逃げ面１１と、外周面１３と、ヒール面１４と、第１溝面１５と、第２溝面１７と、シャンク１９とを主に有している。逃げ面１１は、すくい面１２に連なる。外周面１３は、逃げ面１１に連なる。外周面１３は、たとえば螺旋状である。ヒール面１４は、逃げ面１１に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に対して回転方向の後方側に位置する。すくい面１２と逃げ面１１との稜線は、切れ刃１０を構成する。切れ刃１０は、円弧状であってもよい。

第１溝面１５は、第２溝面１７に連なる。第１溝面１５は、第２溝面１７よりもシャンク１９側に位置していてもよい。第１溝面１５は、第２溝面１７よりも外周側に位置していてもよい。第２溝面１７は、すくい面１２と、逃げ面１１と、ヒール面１４とに連なっていてもよい。外周面１３は、逃げ面１１と、ヒール面１４と、第１溝面１５とに連なっていてもよい。外周面１３は、逃げ面１１、ヒール面１４および第１溝面１５の各々よりも外周側に位置していてもよい。ヒール面１４は、逃げ面１１よりもシャンク１９側に位置していてもよい。外周面１３は、ヒール面１４よりもシャンク１９側に位置していてもよい。

図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿った断面模式図である。図１２に示されるように、中心軸Ａを含む断面において、頭部４は、先端７側に突出するように湾曲する形状を有していてもよい。断面において、逃げ面１１および外周面１３は、たとえば円弧状であってもよい。断面において、逃げ面１１の曲率半径は、外周面１３の曲率半径よりも小さくてもよい。断面において、中心軸Ａに対する逃げ面１１の接線の傾きは、中心軸Ａに対する外周面１３の接線の傾きよりも大きくてもよい。図１２に示されるように、中心軸Ａを含む断面において、頭部４が第１曲率半径を有する第１曲線部分（逃げ面１１の一部）を有し、かつ胴体部３が中心軸Ａに対して第１曲率半径よりも大きい第２曲率半径を有する第２曲線部分（外周面１３の一部）を有する場合、肩部１６は、第１曲線部分と、第２曲線部分との境界部である。

第１ダイヤモンド層１は、胴体部３および肩部１６を被覆し、かつ頭部４を露出している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば胴体部３の外周面１３を被覆している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば第１溝面１５と、シャンク１９とを被覆していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、たとえば頭部４の逃げ面１１を露出している。第１ダイヤモンド層１は、頭部４のヒール面１４を露出していてもよい。

第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、かつ肩部１６において第１ダイヤモンド層１上に設けられている。第２ダイヤモンド層２は、たとえば頭部４の逃げ面１１を被覆している。第２ダイヤモンド層２は、胴体部３の外周面１３を被覆していない。第２ダイヤモンド層２は、すくい面１２と、切れ刃１０と、ヒール面１４と、第２溝面１７とを被覆していてもよい。第２実施形態に係る回転切削工具は、第１実施形態に係る回転切削工具と同様の方法により製造することができる。第２実施形態に係る回転切削工具は、第１実施形態に係る回転切削工具と同等の効果が得られる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。以下においては、第１実施形態に係る切削工具１００と異なる構成について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。

図１３は、第３実施形態に係る回転切削工具の構成を示す平面模式図である。図１４は、第３実施形態に係る回転切削工具の構成を示す斜視模式図である。図１３および図１４に示されるように、第２実施形態に係る回転切削工具１００は、たとえばラジアスエンドミルであってもよい。回転切削工具１００は、すくい面１２と、逃げ面１１と、ヒール面１４と、第１溝面１５と、第２溝面１７とを主に有している。逃げ面１１は、すくい面１２に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に対して回転方向の後方側に位置する。すくい面１２と逃げ面１１との稜線は、切れ刃１０を構成する。

図１４に示されるように、切れ刃１０は、底刃１０ａと、外周刃１０ｂとを有していてもよい。外周刃１０ｂは、底刃１０ａよりも外周側にある。逃げ面１１は、第６逃げ面部１１ｆと、第７逃げ面部１１ｇとを有していてもよい。すくい面１２は、第１すくい面部１２ａと、第２すくい面部１２ｂとを有していてもよい。第６逃げ面部１１ｆと、第１すくい面部１２ａとの稜線が、底刃１０ａを構成していてもよい。第７逃げ面部１１ｇと、第２すくい面部１２ｂとの稜線が、外周刃１０ｂを構成していてもよい。

第１溝面１５は、第２溝面１７に連なる。第１溝面１５は、第２溝面１７よりもシャンク１９側に位置していてもよい。第１溝面１５は、第２溝面１７よりも外周側に位置していてもよい。第２溝面１７は、第１すくい面部１２ａに連なっていてもよい。ヒール面１４は、逃げ面１１よりもシャンク１９側に位置していてもよい。

図１５は、図１３のＸＶ－ＸＶ線に沿った断面模式図である。図１５に示されるように、頭部４は、たとえば第６逃げ面部１１ｆを含んでいる。中心軸Ａを含む断面において、頭部４は、直線状の部分を有していてもよい。頭部４は、底刃１０ａを含んでいてもよい。頭部４は、ヒール面１４を含んでいてもよい。胴体部３は、たとえば第７逃げ面部１１ｇを含んでいる。胴体部３は、第７逃げ面部１１ｇに連なる第２すくい面部１２ｂを含んでいてもよい。断面において、第２すくい面部１２ｂは、内周側に突出するように湾曲していてもよい。胴体部３は、外周刃１０ｂを含んでいてもよい。図１５に示されるように、中心軸Ａを含む断面において、頭部４が直線部分（第６逃げ面部１１ｆの一部）を有し、かつ胴体部３が曲線部分（第７逃げ面部１１ｇの一部）を有する場合、肩部１６は、直線部分と曲線部分との境界部である。

第１ダイヤモンド層１は、胴体部３および肩部１６を被覆し、かつ頭部４を露出している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば胴体部３の第７逃げ面部１１ｇを被覆している。第１ダイヤモンド層１は、たとえば第２すくい面部１２ｂを被覆していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、第１溝面１５と、第２溝面１７とを被覆していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、外周刃１０ｂを被覆し、底刃１０ａを露出していてもよい。第１ダイヤモンド層１は、たとえば第６逃げ面部１１ｆを露出している。第１ダイヤモンド層１は、たとえばヒール面１４を露出していてもよい。第２ダイヤモンド層２は、頭部４を被覆し、かつ第１ダイヤモンド層１上に設けられている。第２ダイヤモンド層２は、たとえば第６逃げ面部１１ｆを被覆している。第２ダイヤモンド層２は、胴体部３の第７逃げ面部１１ｇを被覆していない。第２ダイヤモンド層２は、ヒール面１４を被覆していてもよい。第２ダイヤモンド層２は、底刃１０ａを被覆していてもよい。第３実施形態に係る回転切削工具は、第１実施形態に係る回転切削工具と同様の方法により製造することができる。第３実施形態に係る回転切削工具は、第１実施形態に係る回転切削工具と同等の効果が得られる。

なお第１～第３実施形態においては、それぞれ回転切削工具がドリル、ボールエンドミルおよびラジアスエンドミルであるの場合について説明したが、回転切削工具はこれらに限定されない。回転切削工具は、たとえばリーマなどであってもよい。また第１～第３実施形態においては、ダイヤモンド層が２層の場合について説明したが、ダイヤモンド層は２層に限定されず、３層以上であってもよい。回転切削工具は、たとえば、第１ダイヤモンド層および第２ダイヤモンド層の少なくとも一方を覆う第３ダイヤモンド層を有していてもよい。

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説明ではなくて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第１ダイヤモンド層、１ａ傾斜面、１ｂ平坦面、１ｂ１第１平坦面部、１ｂ２第２平坦面部、２第２ダイヤモンド層、２ａ第１領域、２ｂ第２領域、３胴体部、４頭部、５基材、６ダイヤモンド層、７先端、１０切れ刃、１０ａ底刃、１０ｂ外周刃、１１逃げ面、１２すくい面、１１ａ第１逃げ面部、１１ｂ第２逃げ面部、１１ｃ第３逃げ面部、１１ｄ第４逃げ面部、１１ｅ第５逃げ面部、１１ｆ第６逃げ面部、１１ｇ第７逃げ面部、１２ａ第１すくい面部、１２ｂ第２すくい面部、１３外周面、１４ヒール面、１５第１溝面（溝面）、１６肩部、１７第２溝面、１９シャンク、２０マスク部材、２１端部、１００回転切削工具、Ａ中心軸、Ｔ距離。

Claims

頭部と、胴体部と、前記頭部と前記胴体部との境界部を成す肩部とを含む基材と、
前記胴体部および前記肩部を被覆し、かつ前記頭部を露出する第１ダイヤモンド層と、
前記頭部を被覆し、前記肩部において前記第１ダイヤモンド層上に設けられ、かつ前記胴体部を被覆しない第２ダイヤモンド層とを備える、回転切削工具。
前記頭部は、逃げ面を有し、
前記第２ダイヤモンド層は、前記逃げ面を被覆している、請求項１に記載の回転切削工具。
前記胴体部は、螺旋状の外周面を有し、
前記第１ダイヤモンド層は、前記外周面を被覆している、請求項１または請求項２に記載の回転切削工具。
前記回転切削工具は、ドリルである、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
前記回転切削工具は、エンドミルである、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
頭部を露出し、かつ胴体部および肩部を被覆している第１ダイヤモンド層が形成された基材を準備する工程と、
前記基材を準備する工程後に、前記頭部を被覆し、前記肩部において前記第１ダイヤモンド層と重なり、かつ前記胴体部を被覆しない第２ダイヤモンド層を形成する工程とを備える、回転切削工具の製造方法。
前記基材を準備する工程は、
前記頭部、前記肩部および前記胴体部の各々を被覆している前記第１ダイヤモンド層が形成された前記回転切削工具を準備する工程と、
前記胴体部および前記肩部を被覆している前記第１ダイヤモンド層を残しつつ、前記頭部において前記第１ダイヤモンド層を除去する工程とを含む、請求項６に記載の回転切削工具の製造方法。
前記基材を準備する工程は、前記第１ダイヤモンド層を除去する工程後、前記頭部を研磨する工程をさらに含む、請求項７に記載の回転切削工具の製造方法。
前記基材を準備する工程は、前記頭部を研磨する工程後、前記頭部に対して酸処理を行う工程をさらに含む、請求項８に記載の回転切削工具の製造方法。