JPWO2018003272A1

JPWO2018003272A1 - 切削工具

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Publication number: JPWO2018003272A1
Application number: JP2018524918A
Authority: JP
Inventors: 小林　豊; 豊小林; 克夫風早
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: EP3479938A4; WO2018003272A9; CN109070233A; KR102591346B1; US10882117B2; KR20190022471A; WO2018003272A1; CN109070233B; TWI750172B; EP3479938A1; US20190247932A1; JP7046802B2; TW201801824A; KR20220120721A

Abstract

本開示の一態様に係る切削工具は、基材と、基材を被覆しているダイヤモンド層とを備えている。本開示の一態様に係る切削工具は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを有している。すくい面は、第１すくい面と、第１すくい面と逃げ面との間に配置されている第２すくい面とを有している。第２すくい面と基材のすくい面側の面とがなす角度は、負角である。第２すくい面は、ダイヤモンド層に形成されている。

Description

本開示は、切削工具に関する。本出願は、２０１６年６月２９日に出願した日本特許出願である特願２０１６−１２８６４２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、基材をダイヤモンド層で被覆した切削工具として、特開２０１５−８５４６２号公報（特許文献１）に記載された切削工具が知られている。特許文献１に記載された切削工具の工具本体は、逃げ面と、すくい面と、逃げ面及びすくい面の交差稜線に形成された切れ刃とを有している。工具本体は、硬質皮膜に被覆されている。

特許文献１に記載の切削工具においては、工具本体のすくい面側を被覆している硬質皮膜が、レーザ等により除去されている。

特開２０１５−８５４６２号公報

図１は、第１の実施形態に係る切削工具の上面図である。図２は、第１の実施形態に係る切削工具の先端部付近における図１の領域ＩＩの拡大上面図である。図３は、第１の実施形態に係る切削工具を用いた切削加工の模式図である。図４Ａは、図２のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。図４Ｂは、図４ＡのＩＶ−Ｂにおける拡大図である。図４Ｃは、図４ＡのＩＶ−Ｃにおける拡大図である。図５は、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法の工程図である。図６は、ダイヤモンド層コーティング工程が行われた後であってダイヤモンド層除去工程が行われる前の状態における第１の実施形態に係る切削工具の断面図である。図７は、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第１の実施形態に係る切削工具の断面図である。図８は、第２の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図である。図９Ａは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態に係る切削工具の断面図である。図９Ｂは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態の第１変形例に係る切削工具の断面図である。図９Ｃは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態の第２変形例に係る切削工具の断面図である。図１０Ａは、第３の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図の一例である。図１０Ｂは、第３の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図の別の例である。図１１は、第３の実施形態の第１変形例に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向における断面図である。図１２は、第３の実施形態の第２変形例に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向における断面図である。図１３は、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第３の実施形態に係る切削工具の断面図である。

[本開示が解決しようとする課題]
特許文献１に記載の切削工具においては、切れ刃の耐久性が十分ではなく、加工量が増えていくと切れ刃が損壊し、被削材のコバ欠け（被削材の細かい欠け）が生じる。

本開示は、こ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。具体的には、本開示は、切れ刃の耐久性を向上させ、被削材のコバ欠けを抑制することが可能な切削工具を提供するものである。
[本開示の効果]
上記によれば、切れ刃の耐久性を向上させることができ、被削材のコバ欠けを抑制することができる。

[本開示の実施形態の説明]
最初に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切削工具は、基材と、基材を被覆しているダイヤモンド層とを備えている。本開示の一態様に係る切削工具は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを有している。すくい面は、第１すくい面と、第１すくい面と逃げ面との間に配置されている第２すくい面とを有している。第２すくい面と基材のすくい面側の面とがなす角度は、負角である。第２すくい面は、ダイヤモンド層に形成されている。

本発明者らは、鋭意検討した結果、基材と、その基材を被覆しているダイヤモンド層とを備える切削工具において、第１すくい面と逃げ面との間に設けられた第２すくい面が、基材のすくい面側の面に対して負角をなしていることにより、切れ刃の耐久性が向上するとともに、被削材のコバ欠けを抑制できることを見出した。そのため、（１）の切削工具によると、切れ刃の耐久性を向上させることができ、被削材のコバ欠けを抑制することができる。

（２）（１）の切削工具において、基材のすくい面側の面はダイヤモンド層により被覆されており、第２すくい面は、基材の逃げ面側の面を被覆しているダイヤモンド層と基材のすくい面側の面を被覆しているダイヤモンド層とに跨って形成されていてもよい。

（２）の切削工具においては、切り子の排出性が改善される。その結果、すくい面と逃げ面との界面の摩耗が抑制される。そのため、（２）の切削工具によると、ダイヤモンド層の逃げ面剥離を抑制することができる。

（３）（２）の切削工具においては、第１すくい面は、第２すくい面から遠ざかるにしたがって基材に近づくように傾斜していてもよい。

（３）の切削工具においては、第１すくい面及び第２すくい面の傾斜がブレーカとして作用し、切り子が細かく分断される。そのため、切削中における切り子の噛み込みが抑制される。そのため、（３）の切削工具によると、切り子による被削材の加工面の光沢の劣化を抑制することが可能となる。

（４）（１）〜（３）の切削工具において、第２すくい面と基材のすくい面側の面とがなす角度は、−２０°以上０°未満であってもよい。

（４）の切削工具によると、切れ刃の耐久性と切削工具の切れ味とを両立することができる。

（５）（１）〜（４）の切削工具において、基材の逃げ面側の面を被覆しているダイヤモンド層の厚さは、４μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

（５）の切削工具によると、切れ刃の耐久性をさらに向上させることができるとともに、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（６）（１）〜（５）の切削工具において、切れ刃の先端の曲率半径は、基材の逃げ面側の面を被覆しているダイヤモンド層の厚さに０．１を乗じた値以下であってもよい。

（６）の切削工具によると、切れ刃の耐久性が高い状態を維持でき、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（７）（１）〜（６）の切削工具において、ダイヤモンド層は、基材と反対側の面においてクラスター状になっていてもよい。

（７）の切削工具によると、レーザ加工によってダイヤモンド層の表面にダメージ層が形成されることを抑制できる。

（８）（１）〜（７）の切削工具において、基材の先端の曲率半径は、切れ刃の先端の曲率半径よりも大きくてもよい。（８）の切削工具によると、基材のチッピングを抑制することができる。

（９）（８）の切削工具において、基材の先端の曲率半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下であってもよい。（９）の切削工具によると、基材のチッピングをさらに抑制することができる。

[本開示の実施形態の詳細]
以下に、本開示の実施形態の詳細について図を参照して説明する。なお、各図中同一また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）
以下に、第１の実施形態に係る切削工具の構成について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る切削工具の上面図である。第１の実施形態に係る切削工具は、先端部６と、ボディ部７と、シャンク部８とを有している。第１の実施形態に係る切削工具は、ボールエンドミルである。第１の実施形態に係る切削工具は、ボールエンドミルに限られるものではない。例えば、第１の実施形態に係る切削工具は、ラジアスエンドミル等であってもよい。

図２は第１の実施形態に係る切削工具の先端部付近における図１の領域ＩＩの拡大上面図である。図２に示すように、第１の実施形態に係る切削工具は、すくい面１と、逃げ面２（図４Ａ参照）とを有している。すくい面１は、逃げ面２に連なっている。すくい面１と逃げ面２との稜線は、切れ刃３を構成している。図３は、第１の実施形態に係る切削工具を用いた切削加工の模式図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る切削工具は、中心軸Ａを中心として回転するとともに、切れ刃３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４Ａは、図２のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。図４Ｂは、図４ＡのＩＶ−Ｂにおける拡大図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の実施形態に係る切削工具は、基材４と、ダイヤモンド層５とを有している。基材４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５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５は、例えば、ダイヤモンド多結晶膜である。ダイヤモンド層５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５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５は、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）の層であってもよい。ダイヤモンド層５の表層（基材４とは反対側の表面に位置する層）は、クラスター状になっていることが好ましい。ここで、ダイヤモンド層５がクラスター状になっているとは、結晶粒径が大きい一次粒子の間に一次粒子よりも結晶粒径が小さい二次粒子が充填されていることをいう。クラスター状のダイヤモンド層は、相対的に硬度が小さい。そのため、この場合には、レーザ加工によるダメージ層が表面において少なくなり、工具寿命が５〜１０パーセント向上する。

ダイヤモンド層５は、基材４を被覆している。より具体的には、第１の実施形態に係る切削工具においては、ダイヤモンド層５は、基材４の逃げ面２側の面のみを被覆している。但し、後述するように、ダイヤモンド層５は、基材４のすくい面１側の面を被覆していてもよい。なお、以下においては、基材４のすくい面１側の面を頂面４１とする。基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の厚さは、厚さｈ１である。厚さｈ１は、例えば３μｍ以上３５μｍ以下である。厚さｈ１は、好ましくは、４μｍ以上３０μｍ以下である。

すくい面１は、第１すくい面１１と、第２すくい面１２とを有している。第２すくい面１２は、第１すくい面１１と逃げ面２との間に設けられている。第２すくい面１２は、ダイヤモンド層５に形成されている。好ましくは、第２すくい面１２は、その少なくとも一部が、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５（すなわち、基材４の頂面４１の延長線上よりも逃げ面２側に形成されているダイヤモンド層５）に形成されている。

すなわち、第２すくい面１２のその少なくとも一部が、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の表面から構成されている。このことを別の観点からいえば、切れ刃３は、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５に形成されている。なお、第１の実施形態に係る切削工具においては、ダイヤモンド層５が基材４の頂面４１を被覆していないため、ダイヤモンド層５と基材４との界面が露出しており、第１すくい面１１は基材４の頂面４１から構成されている。

第２すくい面１２は、基材４の頂面４１に対して傾斜している。第２すくい面１２が基材４の頂面４１に対して傾斜する角度は、角度θである。角度θは、負角となっている。ここで、角度θが負角であるとは、切れ刃３が左方を向いている状態において、第２すくい面１２が基材４の頂面４１に対して、反時計回りに回転している状態をいう。

角度θは、−３０°以上０°未満であることが好ましい。角度θは、−２０°以上０°未満であることがさらに好ましい。なお、角度θに関して、数字の前に付した「−（マイナス）」は、負角であることを意味する。

ダイヤモンド層５の切れ刃３の先端は、曲率半径Ｒ１となっている。曲率半径Ｒ１は、０．１×ｈ１以下であることが好ましい。曲率半径Ｒ１は、５μｍ以下であることが好ましい。曲率半径Ｒ１は、１．５μｍ以下であることがさらに好ましい。図４Ｃは、図４ＡのＩＶ−Ｃにおける拡大図である。図４Ｃに示すように、基材４は、先端において曲率半径Ｒ２を有している。基材４の先端とは、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）と基材４の逃げ面２側の面とが連なっている部分である。曲率半径Ｒ２は、曲率半径Ｒ１よりも大きいことが好ましい。曲率半径Ｒ２は、１５μｍ以下であることが好ましい。曲率半径Ｒ２は、５μｍ以下であることがさらに好ましい。曲率半径Ｒ２は、１．５μｍ以下であることが殊に好ましい。これにより、基材４を加工する際のチッピングの発生を抑制することができるとともに、角度θを大きくしても基材４の先端が露出しにくくなる。そのため、工具寿命を５〜１０パーセント向上する。なお、曲率半径Ｒ２を０．５μｍ未満とするとかえって基材４にチッピングが発生しやすくなるため、曲率半径Ｒ２は、０．５μｍ以上であることが好ましい。

以下に、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法について説明する。
図５は、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法の工程図である。図５に示すように、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法は、ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１と、ダイヤモンド層除去工程Ｓ２とを有する。

ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１においては、基材４上にダイヤモンド層５が成膜される。ダイヤモンド層５の成膜は、例えばＨＦＣＶＤ（Hot Filament Chemical Vapor Deposition）等により行われる。

図６は、ダイヤモンド層コーティング工程が行われた後であってダイヤモンド層除去工程が行われる前の状態における第１の実施形態に係る切削工具の断面図である。図６に示すように、ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１が行われた後であってダイヤモンド層除去工程Ｓ２が行われる前の状態においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）及び基材４の逃げ面２側の面が、ダイヤモンド層５により被覆されている。

ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１が行われた後であってダイヤモンド層除去工程Ｓ２が行われる前の状態においては、第１の実施形態に係る切削工具の先端周辺が丸まっている。これは、ダイヤモンド層５の成膜時には、第１の実施形態に係る切削工具の先端周辺の温度が他の部分よりも高くなるため、ダイヤモンド層５の成膜が促進されることによる。

ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１が行われた後であってダイヤモンド層除去工程Ｓ２が行われる前の状態においては、第１の実施形態に係る切削工具の先端周辺が丸まっている。そのため、この段階では、第１の実施形態に係る切削工具の切削抵抗は高く、切れ味は悪い。

ダイヤモンド層除去工程Ｓ２は、すくい面処理工程Ｓ２１と、傾斜面処理工程Ｓ２２とを含んでいる。すくい面処理工程Ｓ２１においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５の除去が行われる。ダイヤモンド層５の除去は、例えばレーザ等をすくい面１上に照射することにより行われる。この工程に用いられるレーザは、例えばＹＶＯ_４レーザの２倍高調波である。ダイヤモンド層除去工程Ｓ２に用いられるレーザのスポット径は、２０μｍ以下であることが好ましい。ダイヤモンド層除去工程Ｓ２に用いられるレーザのスポット径は、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。この場合、基材４のすくい面１側の面を被覆しているダイヤモンド層５を精度よく除去することができるため、切れ刃３の曲率半径Ｒ１を小さくすることができる。その結果、この場合には、第１の実施形態に係る切削工具の切れ味を改善されることにより、工具寿命が５〜１０パーセント向上する。

図７は、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第１の実施形態に係る切削工具の断面図である。図７に示すように、すくい面処理工程Ｓ２１が行われた後においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５が除去されている。

しかしながら、この段階では、第１の実施形態に係る切削工具は、依然として耐久性が低く、加工量が増えてくると切れ刃３が損壊し、被削材にコバ欠けを生じさせやすい。

傾斜面処理工程Ｓ２２においては、第２すくい面１２が形成される。より具体的には、すくい面処理工程Ｓ２１が行われた後の第１の実施形態に係る切削工具の切れ刃３の先端付近に、すくい面１側からレーザを照射することにより、切れ刃３の先端付近のダイヤモンド層５を除去する。以上の工程から、第１の実施形態に係る切削工具が得られる。

以下に、第１の実施形態に係る切削工具の効果について説明する。
上記のとおり、第１の実施形態に係る切削工具は、第２すくい面１２を有しており、第２すくい面１２と基材４の頂面４１とが負角をなしている。その結果、第１の実施形態に係る切削工具の切れ刃３は、単にダイヤモンド層５を基材４上にＣＶＤ等により被覆したままの状態よりもシャープとなる。そのため、第１の実施形態に係る切削工具においては、切れ刃３の耐久性が向上し、被削材のコバ欠けを抑制することができる。

第１の実施形態に係る切削工具において、第２すくい面１２が基材４の頂面４１とがなす角度が負角であるため、切れ刃３が切削時に加わる主分力により損傷しにくくなる。そのため、第１の実施形態に係る切削工具においては、切れ刃３の耐久性をさらに向上させることができる。

角度θの負の値の絶対値が大きくなると、切れ刃３は、切削時に切れ刃３に加わる主分力により損傷しにくくなる。他方で、角度θの負の値の絶対値が大きくなるほど、切れ刃３の切れ味は悪くなる。そのため、第１の実施形態に係る切削工具において、角度θが−２０°以上０°未満である場合、切れ刃３の耐久性と切れ味とを両立させることができる。

第２すくい面１２の幅が広くなるほど、切れ刃３は、切削時に切れ刃３に加わる主分力により損傷しにくくなる。他方で、第２すくい面１２の幅が広くなるほど、切れ刃３の切れ味は悪くなる。第２すくい面１２は基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５に形成されているため、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層が厚くなるほど、第２すくい面１２の幅が広くなる。そのため、第１の実施形態に係る切削工具において、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の厚さが４μｍ以上３０μｍ以下である場合には、切れ刃３の耐久性と切れ味とを両立させることができる。

また、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の厚さが４μｍ未満であると、ダイヤモンド層５が割れやすい。他方、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の厚さが３０μｍを超えると、残留応力が大きく剥離しやすい。そのため、第１の実施形態に係る切削工具において、基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５の厚さが４μｍ以上３０μｍ以下である場合には、ダイヤモンド層５の割れ、剥離を抑制することができる。

第１の実施形態に係る切削工具において、切れ刃３先端の曲率半径Ｒ１が０．１×ｈ１以下である場合、切れ刃３の耐久性をさらに向上させることができるとともに、切れ刃３の切れ味が良くなり、被削材のコバ欠けをさらに抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下に、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８は、第２の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図である。図８に示すように、第２の実施形態に係る切削工具は、基材４と、ダイヤモンド層５とを有している。第２の実施形態に係る切削工具は、すくい面１と、逃げ面２と、切れ刃３とを有している。第２の実施形態に係る切削工具においては、すくい面１は、第１すくい面１１と第２すくい面１２とを有している。これらの点においては、第２の実施形態に係る切削工具は、第１の実施形態に係る切削工具と同様である。

第１の実施形態に係る切削工具においては、ダイヤモンド層５は、基材４の頂面４１を被覆していなかった。しかしながら、第２の実施形態に係る切削工具においては、ダイヤモンド層５は、基材４の頂面４１を被覆している。すなわち、第２の実施形態に係る切削工具においては、第１すくい面１１がダイヤモンド層５により構成されている。また、第２の実施形態に係る切削工具においては、第２すくい面１２が、基材４の頂面４１を被覆しているダイヤモンド層５と基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５とに跨るように形成されている。この点において、第２の実施形態に係る切削工具は、第１の実施形態に係る切削工具と異なっている。

基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５は、厚さｈ２を有している。基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５は、上記のとおり、厚さｈ１を有している。厚さｈ２は、厚さｈ１よりも薄くなっている。すなわち、厚さｈ２は、０μｍ＜ｈ２＜４μｍとなっている。

以下に、第２の実施形態に係る切削工具の製造方法について説明する。
第２の実施形態に係る切削工具の製造方法は、ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１と、ダイヤモンド層除去工程Ｓ２とを有し、ダイヤモンド層除去工程Ｓ２が、すくい面処理工程Ｓ２１と、傾斜面処理工程Ｓ２２とを含んでいる点において、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法と同様である。

図９Ａは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態に係る切削工具の断面図である。図９Ａに示すように、第２の実施形態に係る切削工具の製造方法においては、すくい面処理工程Ｓ２１において、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５の全部が除去されない点において、第１の実施形態に係る切削工具の製造方法と異なっている。

図９Ｂは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態の第１変形例に係る切削工具の断面図である。図９Ｂに示すように、すくい面処理工程Ｓ２１後において、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５の表面は、頂面４１に対して傾斜していてもよい。図９Ｃは、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第２の実施形態の第２変形例に係る切削工具の断面図である。図９Ｃに示すように、すくい面処理工程Ｓ２１は、第２の実施形態に係る切削工具の先端周辺の丸まった部分が除去されるように行われてもよい。

以下に、第２の実施形態に係る切削工具の効果について説明する。
図４Ａに示すように、第１の実施形態に係る切削工具においては、基材４と基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５との界面が、露出している。そのため、基材４と基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５との界面を起点として、基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５の剥離が生じやすい。

他方で、第２の実施形態に係る切削工具においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）がダイヤモンド層５で被覆されており、第２すくい面１２が基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５と基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５とに跨るように形成されているため、基材４と基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５との界面が露出していない。そのため、第２の実施形態に係る切削工具においては、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５と基材４との境界の摩耗が抑制され、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５と基材４との境界への集中的な負荷が分散されることにより、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の剥離が生じにくい。すなわち、第２の実施形態に係る切削工具によると、基材４の逃げ面２側の面を被覆しているダイヤモンド層５の逃げ面剥離を抑制することができる。

さらに、第２の実施形態に係る切削工具においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）がダイヤモンド層５により被覆されているため、被削材の切り子が基材４のすくい面１側と接触することを防止することができる。すなわち、第２の実施形態に係る切削工具においては、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下に、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２の実施形態に係る切削工具の構成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１０Ａは、第３の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図の一例である。図１０Ｂは、第３の実施形態に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向な断面における断面図の別の例である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第３の実施形態に係る切削工具は、基材４と、ダイヤモンド層５とを有している。また、第３の実施形態に係る切削工具は、すくい面１と、逃げ面２と、切れ刃３とを有している。さらに、第３の実施形態に係る切削工具においては、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）が、ダイヤモンド層５により被覆されている。これらの点においては、第３の実施形態に係る切削工具は、第２の実施形態に係る切削工具と同様である。

第３の実施形態に係る切削工具においては、第１すくい面１１が基材４のすくい面１側の面（頂面４１）に対して傾斜している点において、第３の実施形態に係る切削工具は、第２の実施形態に係る切削工具と異なっている。より具体的には、第１すくい面１１は、第２すくい面１２から遠ざかるにつれて、基材４に近づくように傾斜している。

第１すくい面１１は、幅Ｗを有している。幅Ｗは、切れ刃３に垂直な方向における幅である。

第３の実施形態に係る切削工具においては、すくい面１は、第３すくい面１３を有している。第３すくい面１３は、第２すくい面１２との間で第１すくい面１１を挟み込む位置に配置されている。図１０Ａにおいては、第３すくい面１３はダイヤモンド層５により被覆されておらず、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）により構成されているが、図１０Ｂに示すように、第３すくい面１３はダイヤモンド層５により構成されていてもよい。

図１１は、第３の実施形態の第１変形例に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向における断面図である。図１１に示すように、第３の実施形態の第１変形例に係る切削工具において、すくい面１は、第４すくい面１４をさらに有している。第４すくい面１４は、第１すくい面１１と第２すくい面１２との間に配置されている。すなわち、第１すくい面１１と第２すくい面１２とは、連なってなくてもよい。第４すくい面１４は、例えば、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）と平行となっている。第４すくい面１４は、例えば、第２すくい面１２から遠ざかるにつれて基材４に近づくように傾斜していてもよい。

図１２は、第３の実施形態の第２変形例に係る切削工具の切れ刃に垂直な方向における断面図である。図１２に示すように、第３の実施形態の第２変形例に係る切削工具においては、第１すくい面１１の幅Ｗは、１００μｍ以上である。

以下に、第３の実施形態に係る切削工具の製造方法について説明する。
第３の実施形態に係る切削工具の製造方法は、ダイヤモンド層コーティング工程Ｓ１と、ダイヤモンド層除去工程Ｓ２とを有し、ダイヤモンド層除去工程Ｓ２が、すくい面処理工程Ｓ２１と、傾斜面処理工程Ｓ２２とを含んでいる点において、第２の実施形態に係る切削工具の製造方法と同様である。

また、第３の実施形態に係る切削工具の製造方法においては、すくい面処理工程Ｓ２１において、基材４のすくい面１側の面（頂面４１）を被覆しているダイヤモンド層５の一部のみを除去する点においても、第２の実施形態に係る切削工具の製造方法と同様である。

図１３は、すくい面処理工程が行われた後であって傾斜面処理工程が行われる前における第３の実施形態に係る切削工具の断面図である。図１３に示すように、第３の実施形態に係る切削工具の製造方法は、工具の先端から遠ざかるにつれて基材４側に近づく傾斜を有するように基材４のすくい面１側の面（頂面４１）上に成膜されたダイヤモンド層５を残存させる点において、第２の実施形態に係る切削工具の製造方法と異なっている。

以下に、第３の実施形態に係る切削工具の効果について説明する。
第３の実施形態に係る切削工具においては、第１すくい面１１が、第２すくい面１２から遠ざかるにつれて基材４に近づくように傾斜しているため、第１すくい面１１が、第２の実施形態に係る切削工具と比較して、より基材４側に凹んでいる。

その結果、被削材の切り子が第１すくい面１１上を通過しようとする際に、被削材の切り子が大きく曲がり、細かく分断される。すなわち、第１すくい面１１が、一種のチップブレーカとして機能する。そのため、第３の実施形態に係る切削工具によると、被削材の切り子が被削材を傷つけることを抑止することができる。すなわち、第３の実施形態に係る切削工具によると、被削材の加工面の光沢の劣化を抑制することができる。

第３の実施形態に係る切削工具において、第３すくい面１３がダイヤモンド層５により構成されている場合、被削材の切り子が基材４に接触することを抑制することができる。すなわち、この場合には、すくい面摩耗を低減することができる。

第３の実施形態に係る切削工具において、第１すくい面１１の幅Ｗが１００μｍ以上である場合、被削材の切り子が基材４に接触することを抑制することができる。すなわち、この場合には、すくい面摩耗を低減することができる。

第３の実施形態に係る切削工具において、第４すくい面１４が設けられている場合も、同様の効果を奏する。

（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及び第３の実施形態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。

この切削試験においては、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及び第３の実施形態に係る切削工具を用いて、１０ｍｍの直径を有する半球の加工を行った。

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、比較例の切削工具及びサンプル１〜７の切削工具の製作条件並びにこの切削試験の試験結果を示す。

表１に示すように、サンプル１〜７の切削工具は、切削工具が加工不能となるまでの間に少なくとも７穴以上の半球を加工することができた。他方、第２すくい面１２を有していない比較例に係る切削工具においては、切削工具が加工不能となるまでの間に６穴の半球しか加工することができなかった。

サンプル１〜７の切削工具は、１穴あたりの平均コバ欠け数が１０個以下であった。他方、比較例に係る切削工具において、１穴あたりの平均コバ欠け数が３０個であった。

これらから、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及び第３の実施形態に係る切削工具は、第２すくい面１２を有することにより、切れ刃の耐久性が向上し、被削材のコバ欠けを抑制することができることが明らかとなった。

切れ刃３先端の曲率半径Ｒ１が０．１×ｈ１以下であるサンプル３〜５においては、切れ刃３先端の曲率半径Ｒ１が０．１×ｈ１以上であるサンプル１及び６〜７と比較し、切削工具が加工不能となるまでの間に加工することができた穴の数及び１穴あたりの平均コバ欠け数に関して、より優れた結果を示す傾向にあった。

このことから、切れ刃３先端の曲率半径Ｒ１が０．１×ｈ１以下であることにより、切れ刃３がシャープになり、被削材のコバ欠けを抑制することができることが明らかとなった。

基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５の厚さｈ１が４μｍ以上３０μｍ以下の範囲にあるサンプル１〜５おいては、基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５の厚さｈ１が４μｍ以上３０μｍ以下の範囲にないサンプル６〜７と比較して、切削工具が加工不能となるまでの間に加工することができた穴の数及び１穴あたりの平均コバ欠け数に関して、より優れた結果を示す傾向にあった。

このことから、基材４の逃げ面２側を被覆しているダイヤモンド層５の厚さｈ１が４μｍ以上３０μｍ以下の範囲にあることにより、切れ刃の耐久性と切れ味とを両立させられることが明らかとなった。

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すくい面、１１第１すくい面、１２第２すくい面、１３第３すくい面、１４第４すくい面、２逃げ面、３切れ刃、４基材、４１頂面、５ダイヤモンド層、６先端部、７ボディ部、８シャンク部、Ｓ１ダイヤモンド層コーティング工程、Ｓ２ダイヤモンド層除去工程、Ｓ２１すくい面処理工程、Ｓ２２傾斜面処理工程、Ｗ幅、ｈ１，ｈ２厚さ、Ｒ１，Ｒ２曲率半径、θ 角度。

Claims

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、前記すくい面に連なる逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを有し、
前記すくい面は、第１すくい面と、前記第１すくい面と前記逃げ面との間に配置されている第２すくい面とを有し、
前記第２すくい面と前記基材の前記すくい面側の面とがなす角度は、負角であり、
前記第２すくい面は、前記ダイヤモンド層に形成されている、切削工具。
前記基材の前記すくい面側の面は前記ダイヤモンド層により被覆されており、
前記第２すくい面は、前記基材の前記逃げ面側の面を被覆している前記ダイヤモンド層と前記基材の前記すくい面側の面を被覆している前記ダイヤモンド層とに跨って形成されている、請求項１に記載の切削工具。
前記第１すくい面は、前記第２すくい面から遠ざかるにつれて前記基材に近づくように傾斜している、請求項２に記載の切削工具。
前記第２すくい面と前記基材の前記すくい面側の面とがなす角度は、−２０°以上０°未満である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削工具。
前記基材の前記逃げ面側の面を被覆している前記ダイヤモンド層の厚さは４μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削工具。
前記切れ刃の先端の曲率半径は、前記基材の前記逃げ面側の面を被覆している前記ダイヤモンド層の厚さに０．１を乗じた値以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削工具。
前記ダイヤモンド層は、前記基材と反対側の面においてクラスター状になっている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の切削工具。
前記基材の先端の曲率半径は、前記切れ刃の先端の曲率半径よりも大きい、請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削工具。
前記基材の先端の曲率半径は、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、請求項８に記載の切削工具。