WO2016002402A1 - 切削工具の製造方法及び切削工具 - Google Patents

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WO2016002402A1
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cutting tool
cutting
value
drill
flank
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PCT/JP2015/065483
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裕瑛 二井
山本　兼司
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株式会社神戸製鋼所
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    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a cutting tool and a cutting tool manufactured by this method.
  • a cutting tool is used for cutting a workpiece (for example, steel). Specifically, it uses a cutting tool or the like to perform machining with a lathe, and drills, end mills, and the like to perform boring, boring and milling.
  • the quality of the manufactured product may be lowered depending on the wear state of the cutting tool.
  • the tip part (blade edge) of the cutting tool may be lost due to friction with the workpiece, and the dimensional accuracy of the processed surface may be reduced.
  • an excessive load is applied to the tip of the cutting tool, which places an excessive load on the entire cutting tool. There is a risk of damage.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a technique for manufacturing a cutting tool in which an R surface is formed at the tip.
  • Patent Document 1 includes one or a plurality of teeth, and each tooth has a tip on which a rake face is formed, two side surfaces, a main cutting edge, and two side blades, and each blade has a radius of the blade.
  • a tool for metal cutting wherein the main cutting edge has a large radius created by the polishing process, and the side cutting edge is at least part of the side closest to the main cutting edge following the polishing process
  • a metal cutting tool having a small radius produced by the smooth grinding of is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a drill head manufacturing method including an outer peripheral side cutting edge, an intermediate cutting edge, and a center side cutting edge by brazing a cutting edge tip made of a sintered hard material. Use a cutting edge tip with a cutting edge on the outer edge side, braze this cutting edge tip to the cutting edge mounting seat of the head body, and then straighten the outer edge side of the cutting edge tip by first-stage polishing. The outer edge of the outer peripheral cutting edge is set by positioning the outer peripheral edge of the outer peripheral side cutting edge, and then the outer end of the outer peripheral cutting edge is polished and removed in a round shape by the second polishing process. A method of manufacturing a drill head that forms a ridge is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a method for forming a cutting edge of a rotary cutting tool, wherein the rotary cutting tool has a main body and at least one flute, and the flute is a cutting end of the rotary cutting tool. Is formed in the body along at least a portion of the entire length of the body, the method includes emitting a laser beam to remove material from the cutting end of the rotary cutting tool. A method is disclosed that includes forming the cutting edge and a predetermined three-dimensional curved surface adjacent to the cutting edge.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a cutting tool in which a specified R surface is formed at the tip (blade edge) and a manufacturing method thereof.
  • the cutting conditions and the material of the workpiece are not taken into consideration. Therefore, if the cutting conditions and the material of the workpiece are different, there is a possibility that cutting cannot be performed satisfactorily.
  • Patent Document 3 discloses a method of forming a cutting edge shape of a cutting tool using a laser beam, but the laser beam has an angle ⁇ having a component in a direction perpendicular to the molding surface of the cutting end. It is put out toward the cutting end of the rotary cutting tool. Therefore, it is difficult to process a surface that is difficult to be irradiated with a laser beam. Moreover, since patent document 3 uses the laser beam made expensive, there exists a possibility that the manufacturing cost of a cutting tool may increase. In addition, in Patent Document 3, when forming the R surface, the cutting conditions during cutting and the material of the workpiece are not taken into consideration, and if the cutting conditions and the material of the workpiece are different, the cutting process is performed. May not be performed well.
  • the present invention provides a cutting method that can easily and easily obtain the R value of the R surface and form an optimal R surface between the chamfer and the flank surface based on the R value. It aims at providing the manufacturing method of a tool.
  • the method for manufacturing a cutting tool according to the present invention includes a “rake face forming step” for forming a rake face with respect to a base material serving as a base of the cutting tool, and a relief with respect to the base material serving as a base of the cutting tool.
  • an “R value calculating step” for calculating an R value that is a radius value of the R surface.
  • the method for manufacturing a cutting tool according to the present invention includes a “rake face forming step” for forming a rake face with respect to a base material serving as a base of the cutting tool, and a relief with respect to the base material serving as a base of the cutting tool.
  • a flank forming step for forming a surface, a chamfer forming step for forming a chamfer at a portion where the formed flank and the rake surface intersect, and the chamfer and the flank The “R surface forming step” for forming the R surface, and the “R value calculating step for calculating the R value that is the radius value of the R surface formed in the R surface forming step” Is provided.
  • a cutting preliminary test is performed to calculate the R value
  • a cutting tool used for the cutting preliminary test may be one in which the R surface is not formed.
  • the R surface may be formed using an injection-type lapping device.
  • a “film forming step” for performing a surface treatment on the cutting tool may be provided.
  • the cutting tool of this invention is manufactured by said manufacturing method of a cutting tool, It is characterized by the above-mentioned.
  • an R value of an R surface suitable for cutting conditions is easily and easily obtained, and an optimum R surface is formed between a chamfer and a flank based on the R value. can do.
  • FIG. 1A It is a front view which shows a drill typically. It is the A section enlarged view of FIG. 1A. It is the B section enlarged view of FIG. 1B. It is the enlarged view of the chamfer of the drill manufactured with the manufacturing method of the cutting tool of this invention, and is the B section enlarged view of FIG. 1B before R surface formation. It is the enlarged view of the chamfer of the drill manufactured with the manufacturing method of the cutting tool of this invention, and is the B section enlarged view of FIG. 1B after R surface formation. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the cutting tool of this invention. It is the figure which showed the relationship between the cutting length of a cutting tool, and a wear width. It is a graph which shows the test result of this invention.
  • a drill of a rotary cutting tool is described as an example of the cutting tool 1, but the drill is an example, and the cutting tool 1 (cutting) that grinds or grinds a workpiece. If it is a bite, a milling machine, etc.), it will not specifically limit.
  • FIG. 1A is a front view schematically showing a drill
  • FIG. 1B is an enlarged view of a part A in FIG. 1A
  • FIG. 1C is an enlarged view of a part B in FIG. 1B
  • FIG. 2A is an enlarged view of a drill chamfer manufactured by the method for manufacturing a cutting tool of the present invention
  • FIG. 2B is an enlarged view of portion B in FIG. 1B before forming the R surface
  • FIG. 2B is a view after forming the R surface. It is the B section enlarged view of 1B.
  • FIG. 3 is a flowchart which shows the manufacturing method of the cutting tool 1 of this invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cutting length of the cutting tool 1 and the wear width (result of a preliminary cutting experiment).
  • the manufacturing method of the cutting tool 1 of the present invention is a method of forming an appropriate R surface 3 on a cutting edge of a cutting tool 1 that performs a cutting process such as boring, boring, and milling on a workpiece. That is, this is a method of calculating an optimum R value between the chamfer 2 and the flank 4.
  • a cutting drill 1 has a cutting edge (cutting edge portion) that cuts a workpiece at the tip, and discharges chips after cutting to the outside.
  • a spiral groove 6 is formed on the outer peripheral surface from the tip to the middle. Further, margin portions 7 are formed at both ends of the spiral groove portion 6, and a shank portion 8 that can be attached to the tool holder is formed from the midway portion to the base end portion of the drill 1.
  • a “rake face 5” (groove 6 at the tip) and a “flank 4” are formed on the cutting edge (cutting edge portion) of the drill 1, and “Chamfer” is formed between the rake face 5 and the flank 4. 2 "is formed (see FIGS. 1B and 1C).
  • the present invention relates to a manufacturing method of a cutting tool 1 as shown in FIG. 1A, and the manufacturing method forms a rake face 5 on a base material that is a base of a drill 1 (cutting tool).
  • the “flank forming step” for forming the flank 4 with respect to the base material on which the drill 1 is based, and the flank 4 and the rake face 5 formed are crossed.
  • a “film forming step” for performing a surface treatment on the drill 1 is provided.
  • a cutting preliminary test is performed to calculate the R value, and a drill (cutting tool) used for the cutting preliminary test is prepared in advance and the R surface is not formed. Use a drill.
  • the manufacturing method of the cutting tool 1 of this invention is demonstrated in detail, referring the flowchart of FIG.
  • the drill before forming the R surface is called a base drill 1a
  • the drill after forming the R surface is called a processing drill 1b (the drill of the present invention)
  • the drill used for the preliminary cutting test is used.
  • This will be referred to as a cutting preliminary test drill 1c (simply a test drill 1c).
  • a predetermined twist angle for example, 30 ° or the like is formed on the outer peripheral surface in the axial direction (longitudinal direction) of the cylindrical base material that is the base of the machining drill 1b.
  • a spiral groove 6 having a depth and a length is formed. In this way, the surface of the groove 6 formed at the tip of the base material is the rake surface 5.
  • the tip of the base material on which the groove 6 is formed is processed into a tapered shape having a predetermined angle (for example, a tip angle of 118 °, 130 °, etc.). .
  • the tapered inclined surface formed at the tip of the base material is the flank 4.
  • chamfer forming step (S3) a plane having a predetermined area, that is, the chamfer 2 is formed between the flank 4 and the rake face 5 formed at the tip of the base material.
  • the chamfer 2 is a very small flat surface that can be confirmed with an optical microscope or the like.
  • a shape (a chamfer 2, a relief surface 4, a rake surface 5 (groove portion 6), a margin portion 7 and the like) as an outline of the base drill 1a is formed on the base material. (See FIGS. 1B, 1C, and 2A).
  • the base drill 1a before the R surface is formed is manufactured.
  • the end portion of the chamfer 2 is polished, that is, the “R surface forming step” for forming the R surface 3 between the chamfer 2 and the flank 4 which is a feature of the present invention, and the R
  • the “R value calculating step” for calculating the target R value necessary for the surface forming step will be described.
  • the target R value (radius of the R surface 3) optimum for the R surface 3 is calculated in the “R value calculation step”.
  • a cutting preliminary test is performed using a separately prepared test drill 1c (cutting tool 1 before forming the R surface).
  • a separately prepared test drill 1c cutting tool 1 before forming the R surface.
  • the cutting preliminary test for example, an unpolished, uncoated and uncut base drill 1a is prepared for the cutting preliminary test, and the workpiece is cut under predetermined cutting conditions.
  • the wear width (amount of wear) of the test drill 1c is measured for each fixed cutting length, and the R value formed between the chamfer 2 and the flank 4 is measured.
  • a three-dimensional shape measuring instrument may be used.
  • FIG. 4 is a diagram showing a result of the preliminary cutting test, that is, a summary of values (marked with ⁇ ) measured for the wear width for each predetermined cutting length.
  • the cutting length and wear of the cutting tool 1 in the preliminary test are shown in FIG. This shows the relationship with the width.
  • the wear width is long after the preliminary cutting test is started until the cutting length reaches a predetermined length (between the origin and the point A of the measured value). It increases as it becomes. Thereafter, the cutting length increases, but the wear width changes within a certain range (between points A and B of the measured value). As the cutting length further increases, the wear width also increases again, and the cutting tool 1 may be damaged (between points B and C of the measured value).
  • the period between the origin and the measured point A, that is, while the cutting length increases and the wear width increases from the start of the cutting preliminary test is referred to as “initial wear”.
  • the points A and B in the measured value, that is, while the wear width changes within a certain range regardless of the increase in the cutting length it is referred to as “steady wear”.
  • the wear width is measured for each predetermined cutting length (from the origin to, for example, A + 5 points). From these measured values, the cutting length increases, but the wear width does not increase, and the measured values change within a certain range, for example, several points (A + 1) after the (A + 1) point of the measured values shown in FIG. (Point to A + 5 points) are extracted. In the extracted data of points A to A + 5, since the wear width does not increase, it can be determined that the shift to “steady wear” has occurred at least after point (A + 1).
  • the wear width between points A and B of the measurement point is judged as the range of “steady wear”, and the wear width before the point A of the measurement value is judged as “initial wear” (from origin to point A) Between).
  • the radius of the R surface 3 formed between the chamfer 2 and the flank 4 at the time of steady wear based on the result of wear width (R value calculation step) in which the cutting preliminary test was performed using the above-described test drill 1c (R value calculation step) R value) is calculated.
  • the point A of the measured value that is the wear width at the point where the wear length is the smallest at the start point of steady wear is extracted.
  • the radius of the R surface 3 formed on the test drill 1c at the extracted point A is calculated, and the radius is set as the target R value of the R surface 3 formed on the machining drill 1b.
  • the R value may be obtained using any measured value.
  • the process of S4 described above can be omitted.
  • the R surface forming step (S5) As shown in the B section enlarged cross-sectional view of FIG. 2B, in the R surface forming step (S5), it is manufactured separately from the test drill 1c based on the target R value calculated in the R value calculating step. R in which the target R value is applied between the chamfer 2 and the flank 4 of an unpolished and uncoated base drill 1a (manufactured in the above-described rake face forming step to chamfer forming step). Surface 3 is formed.
  • the method for forming the R surface 3 includes polishing by an injection type lapping apparatus, polishing by brush processing, polishing by machining, etc., and polishing by an injection type lapping apparatus is particularly desirable.
  • the injection type lapping device include AEROLAP (registered trademark: mirror finishing machine manufactured by Yamashi Towers Co., Ltd.) and SMAP (mirror shot machine manufactured by Toyo Polishing Co., Ltd.).
  • AEROLAP registered trademark: mirror finishing machine manufactured by Yamashi Towers Co., Ltd.
  • SMAP mirror shot machine manufactured by Toyo Polishing Co., Ltd.
  • the shape of the R surface 3 polished by the injection type lapping apparatus is measured. Specifically, a three-dimensional shape measuring instrument is used to determine whether the shape of the polished R surface 3, that is, the R value of the machining drill 1b is substantially the same as the target R value obtained in the R value calculating step. To measure.
  • the allowable range of the R value of the polished machining drill 1b is within a range of ⁇ 20% of the target R value. More preferably, it is in the range of ⁇ 15% of the target R value.
  • the reason why the permissible range of the R value of the machining drill 1b is as described above is that when the value exceeds 20% of the target R value, the cutting process becomes difficult, and chattering and vibration are likely to occur, and the finished surface defect is likely to occur. Because. On the other hand, when the value is 20% lower than the target R value, stress concentration occurs on the chamfer 2 (blade edge).
  • the hard drill is subjected to surface treatment for the machining drill 1b in which the R surface 3 is formed between the chamfer 2 and the flank 4.
  • surface treatment is performed using an AIP apparatus (arc ion plating apparatus).
  • the target R value can be obtained easily and easily, and the optimum R surface 3 can be formed between the chamfer 2 and the flank 4 based on the target R value. it can. Therefore, it is possible to manufacture a working drill 1b (cutting tool) having a long life that can prevent chatter and vibration. Moreover, since the R surface 3 having the target R value is formed, the stress concentration on the coating is reduced, and the cutting life can be further increased.
  • FIG. 5 shows the experimental results of the present invention.
  • 12 machining drills 1b manufactured using the manufacturing method of the cutting tool 1 of the present invention were prepared (Examples 1 to 12), and 8 drills as comparative examples were prepared. (Comparative Examples 13 to 20).
  • a cutting preliminary test (R value calculation step) is first performed using a test drill 1c, and then an R surface 3 is formed between the chamfer 2 and the flank 4 of the base drill 1a.
  • the machining drill 1b (R surface forming step) was performed, and a cutting test (main test) was performed to confirm the wear resistance of the machining drill 1b on which the R surface 3 was formed.
  • test drill 1c unprocessed cutting tool
  • workpiece a workpiece
  • cutting conditions are shown below. Note that the test drill 1c of this experimental example has the same shape as that of the base drill 1a manufactured in the rake face forming step to the chamfer forming step.
  • the wear width of the test drill 1c is first measured with an optical microscope every 100 holes (100 drillings), and the R of the R surface 3 formed on the chamfer 2 (blade edge) is measured. The value is measured with a three-dimensional shape measuring instrument.
  • the measured wear width no longer fluctuates, that is, the measured value when the wear width becomes constant (for example, the point (A + 1) in FIG. 4) and the measured value immediately before that (A in FIG. 4). 4), the measured value immediately before the wear width is assumed to be constant (point A in FIG. 4) is the starting point of steady wear of the test drill 1c, and the R value of the starting point is the channel of the machining drill 1b.
  • the target R value of the R surface 3 formed between the fur 2 and the flank 4 is set.
  • the magnification of the optical microscope is set to 200 times, and the objective lens of the optical microscope is installed so as to be substantially parallel to the flank 4 near the chamfer 2 (blade edge).
  • a chamfer 2 and its vicinity of the test drill 1c are imaged using a three-dimensional surface shape measuring device, and the chamfer 2 and the flank 4 are formed from the image.
  • a method of measuring the R value of the R plane 3 was used.
  • Measurement method of R value Observation device: manufactured by alicona, Infinite Focus (all-focus 3D surface shape measuring device) Measurement magnification: 20 times Image pickup position: From the position parallel to the chamfer 2 of the test drill 1c, four locations of the chamfer 2, the flank surface 4, the rake surface 5, and the margin portion 7 are measured. Measurement method: An average profile in a rectangular range including chamfer 2 of about 40 ⁇ m is displayed, and an R value is measured from an angle formed by chamfer 2 (blade edge) and flank 4. The average of the two chamfers 2 on the margin 7 side is obtained, and the target R value of the machining drill 1b is determined from the average value.
  • the R surface 3 is formed between the chamfer 2 and the flank 4 of the base drill 1a to be processed into the processing drill 1b (R surface forming step).
  • the end portion of the chamfer 2 is polished for 30 seconds with an injection type lap device, and then with a three-dimensional surface shape measuring device.
  • the R value of the R surface 3 formed between the chamfer 2 and the flank 4 is measured.
  • the polishing of the chamfer 2 and the measurement of the R value after the polishing are repeated until the R value of the R surface 3 reaches the target R value.
  • the time taken for the above-described polishing process that is, the R surface forming step is added up and applied to the subsequent manufacturing of the machining drill 1b.
  • Example 1 to Example 12 in FIG. 5 are machining drills 1b manufactured using the method for manufacturing the cutting tool 1 of the present invention.
  • Comparative Example 13 and Comparative Example 14 in FIG. 5 are processing drills 1b manufactured using the manufacturing method of the cutting tool 1 of the present invention. The coating is performed by changing a large difference from the R value.
  • Comparative Example 15 and Comparative Example 16 in FIG. 5 are substantially the same shape as the drill in which the R surface 3 is not formed between the chamfer 2 and the flank 4, that is, the base drill 1a.
  • Examples 17 to 20 are drills having an R surface 3 formed based on an arbitrarily set R value between the chamfer 2 and the flank 4.
  • Example 1 of FIG. 5 the target R was set to 20 ⁇ m from the preliminary cutting test 1, and the R surface 3 was formed between the chamfer 2 and the flank 4. Then, the cutting speed of the processing drill 1b of Example 1 was set to 35 m / min, and a cutting test was performed on the workpiece of S50C. The maximum wear width after drilling 1500 holes was as small as 13 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ marks). Also, the machining drill 1b of Examples 2 and 3 in FIG. 5 was subjected to a cutting test through the same procedure as in Example 1. As a result, the maximum wear width was as small as 15 ⁇ m and 14 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ ).
  • Example 4 in FIG. 5 the target R was set to 27 ⁇ m from the cutting preliminary test 2, and the R surface 3 was formed between the chamfer 2 and the flank 4. Then, the cutting speed of the processing drill 1b of Example 4 was set to 75 m / min, and a cutting test was performed on the workpiece of S50C. The maximum wear width after drilling 1500 holes was as small as 19 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ marks). Further, the machining drill 1b of Examples 5 and 6 in FIG. 5 was also subjected to a cutting test through the same procedure as in Example 4. As a result, the maximum wear width was as small as 19 ⁇ m and 20 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ ).
  • Example 7 of FIG. 5 the target R was set to 23 ⁇ m from the cutting preliminary test 3, and the R surface 3 was formed between the chamfer 2 and the flank 4. Then, the cutting speed of the processing drill 1b of Example 7 was set to 35 m / min, and a cutting test was performed on the workpiece of SCM440. The maximum wear width after drilling 1500 holes was as small as 12 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ marks). Further, the machining drill 1b of Examples 8 and 9 in FIG. 5 was also subjected to a cutting test through the same procedure as in Example 7. As a result, the maximum wear width was as small as 11 ⁇ m and 13 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ ).
  • the target R was set to 32 ⁇ m from the preliminary cutting test 4, and the R surface 3 was formed between the chamfer 2 and the flank 4. Then, the cutting speed of the processing drill 1b of Example 10 was set to 75 m / min, and a cutting test was performed on the workpiece of SCM440. The maximum wear width after perforating 1500 holes was as small as 23 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ marks). Further, the machining drill 1b of Examples 11 and 12 in FIG. 5 was also subjected to a cutting test through the same procedure as in Example 10. As a result, the maximum wear width was as small as 22 ⁇ m and 23 ⁇ m, and good results were obtained ( ⁇ ).
  • Comparative Example 13 of FIG. 5 the target R was set to 20 ⁇ m from the preliminary cutting test 4, and the R surface 3 was formed between the chamfer 2 and the flank 4. And the cutting speed of the drill of the comparative example 13 was 75 m / min, and the cutting test was done with respect to the workpiece of SCM440. It was found that the maximum wear width after perforating 1500 holes was as large as 31 ⁇ m, making it unsuitable for use as a cutting tool (x mark). Moreover, also in the comparative example 14 of FIG. 5, the result similar to Example 13 was obtained, and it turned out that it is unsuitable to use as a cutting tool (x mark).
  • Comparative Example 15 in FIG. 5 a cutting test was performed using a drill that does not form the R surface 3 between the chamfer 2 and the flank 4. It was found that the maximum wear width after perforating 1500 holes was as large as 31 ⁇ m, making it unsuitable for use as a cutting tool (x mark). Moreover, the comparative example 16 of FIG. 5 also obtained the same result as Example 15, and it turned out that it is unsuitable to use as a cutting tool (x mark).
  • Comparative Example 17 in FIG. 5 a cutting test was performed using a drill in which an R surface 3 was formed based on an arbitrarily set R value (5 ⁇ m). It was found that the maximum wear width after drilling 1500 holes was as large as 48 ⁇ m, and it was unsuitable for use as a cutting tool ( ⁇ mark). Further, in Comparative Examples 18 to 20 in FIG. 5, the same results as in Example 17 were obtained, and it was found that the comparative examples 18 to 20 were unsuitable for use as a cutting tool (x mark).
  • the R value of the R surface 3 to be formed should be within a range of ⁇ 20% of the target R value. More preferably, the R value is within a range of ⁇ 15% of the target R value.
  • a cutting preliminary test for calculating a target R value that is the basis of the R surface 3 formed between the chamfer 2 and the flank 4 is performed, and the obtained target is obtained.
  • the R surface 3 favorable for cutting can be formed on the machining drill 1b.
  • the processing drill 1b manufactured in this way has a very small maximum wear width and a long life.
  • the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
  • the R surface 3 is formed between the chamfer 2 having a fixed plane and the flank 4.
  • the chamfer 2 has a sharp pointed shape like a pen tip.
  • the present invention can be applied even if the rake face 5 and the flank face 4 are in direct contact with each other. That is, the R surface 3 may be formed between the rake surface 5 and the flank surface 4.
  • a “rake face forming step” for forming the rake face 5 with respect to the base material on which the cutting tool 1 is based, and a flank 4 with respect to the base material on which the cutting tool 1 is based “ Based on the R value of the R face 3 calculated in the “R value calculating step”, the R between the rake face 5 and the flank face 4 is compared with the base drill 1a formed in the “flank forming step”.
  • the surface 3 may be formed by the “R surface forming step” to form the machining drill 1b.

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Abstract

　本発明の切削工具の製造方法は、切削工具の基となる母材に対して、すくい面を形成する「すくい面形成ステップ」と、切削工具の基となる母材に対して、逃げ面を形成する「逃げ面形成ステップ」と、形成された逃げ面とすくい面とが交差した部位に、チャンファーを形成する「チャンファー形成ステップ」と、チャンファーと逃げ面との間に、Ｒ面を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、Ｒ面形成ステップにて形成されるＲ面の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備える。

Description

切削工具の製造方法及び切削工具
　本発明は、切削工具を製造する方法、及びこの方法で製造された切削工具に関する。
　従来より、被加工材（例えば、鋼材など）を切削加工するにあたっては、切削工具を用いている。具体的には、切削バイトなどを用い、旋盤により削り出し加工をしたり、ドリル、エンドミルなどを用い、ボーリング加工、中ぐり加工やフライス加工などを行っている。
　このような切削加工においては、切削工具の摩耗状況によって、製造される製品の品質が低くなる虞がある。例えば、被加工材との摩擦により、切削工具の先端部（刃先）が欠損してしまい、加工面の寸法精度が低下してしまう虞がある。また、切削工具の先端部が欠損したことを知らずに、被加工材を切削加工してゆくと、切削工具の先端部に過剰に負荷を与えるようになり、切削工具全体に過大な負荷がかかって損傷してしまう虞がある。
　上記した課題を解決するために、切削工具の先端部に丸みを付ける研磨加工（Ｒ面形成）を行い、被加工材との摩擦を低減する切削工具を製造する技術が開発されている。先端部にＲ面が形成された切削工具を製造する技術が、例えば、特許文献１～特許文献３に開示されている。
　特許文献１には、１つ又は複数の歯を具備し、各歯がすくい面が形成された先端と２つの側面と主切刃と２つの側刃とを有し、各刃が刃の半径を有している、金属切削用工具であって、主切刃が研摩処理によりつくり出された大きな半径を有し、側刃が前記研摩処理に続く主切刃に最も近い側面の少なくとも一部の平滑な研削によってつくり出された小さな半径を有している金属切削用工具が開示されている。
　特許文献２には、各々焼結硬質材料からなる切刃チップのロウ付けによる外周側切刃と中間切刃及び中心側切刃を備えたドリルヘッドの製造方法において、前記外周側切刃用の切刃チップとして外縁側に削り代を設けたものを用い、この切刃チップをヘッド本体部の切刃取付座にロウ付けしたのち、該切刃チップの外縁側を一段目の研磨加工によって直線状に研磨除去して外周側切刃の外周縁の位置を設定し、次いで二段目の研磨加工によって外周側切刃の外端側をアール状に研磨除去してアールをなす刃先外端部を形成するドリルヘッドの製造方法が開示されている。
　特許文献３には、回転式切削工具の切刃を形成する方法であって、前記回転式切削工具が本体と、少なくとも１つのフルートとを有し、前記フルートが前記回転式切削工具の切削端に隣接する切刃を画定し、前記本体の全長の少なくとも一部に沿って前記本体に形成され、前記方法は、レーザビームを出して前記回転式切削工具の前記切削端から材料を除去して、前記切刃と、前記切刃に隣接する所定の３次元曲面とを形成することを含む、方法が開示されている。
日本国特開２０００－３３４６０９号公報 日本国特開２０１１－２４５６１９号公報 日本国特表２０１３－５０８１６８号公報
　しかしながら、上記した特許文献１～特許文献３に示す技術を用いても、以下に述べるような難点が存在する。すなわち、特許文献１、２の技術には、先端部（刃先）に、規定のＲ面を形成した切削工具及びその製造方法が開示されているが、Ｒ面を形成するにあたっては、切削加工時の切削条件や被加工材の材質などが考慮されていない。そのため、切削条件や被加工材の材質が異なると切削加工が良好に行えない虞がある。
　また、特許文献３には、レーザビームを使用して、切削工具の刃先形状を形成する方法が開示されているが、レーザビームが切削端の成形面に垂直な方向の成分を有する角度θで回転式切削工具の切削端に向かって出されている。そのため、レーザビームが照射されにくい面の加工が困難である。また、特許文献３は、高価とされるレーザビームを使用しているので、切削工具の製造コストが嵩む虞がある。加えて、特許文献３においても、Ｒ面を形成するにあたっては、切削加工時の切削条件や被加工材の材質などが考慮されておらず、切削条件や被加工材の材質が異なると切削加工が良好に行えない虞がある。
　以上より、ドリルなど切削工具の刃先（チャンファー）にＲ面を形成する際には、切削条件や被加工材の材質などを鑑みて、それぞれの切削工具に最適なＲ値（Ｒ面の半径の値）を算出する必要がある。つまり、最適なＲ値を求めることは、長寿命な切削工具を製造する際の重要な工程の一つである。しかしながら、特許文献１～特許文献３の技術は、この要望に応えるものとはなっていない。
　そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、簡便且つ容易にＲ面のＲ値を求め、そのＲ値に基づいてチャンファーと逃げ面との間に最適なＲ面を形成することができる切削工具の製造方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
　本発明の切削工具の製造方法は、切削工具の基となる母材に対して、すくい面を形成する「すくい面形成ステップ」と、前記切削工具の基となる前記母材に対して、逃げ面を形成する「逃げ面形成ステップ」と、前記すくい面と前記逃げ面との間に、Ｒ面を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、前記Ｒ面形成ステップにて形成される前記Ｒ面の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備えることを特徴とする。
　本発明の切削工具の製造方法は、切削工具の基となる母材に対して、すくい面を形成する「すくい面形成ステップ」と、前記切削工具の基となる前記母材に対して、逃げ面を形成する「逃げ面形成ステップ」と、形成された前記逃げ面と前記すくい面とが交差した部位に、チャンファーを形成する「チャンファー形成ステップ」と、前記チャンファーと前記逃げ面との間に、Ｒ面を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、前記Ｒ面形成ステップにて形成される前記Ｒ面の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備えることを特徴とする。
　好ましくは、前記Ｒ値算出ステップにおいては、切削予備試験を行って前記Ｒ値を算出するものとし、前記切削予備試験に用いる切削工具は、前記Ｒ面が未形成のものを用いるとよい。
　好ましくは、前記Ｒ面形成ステップでは、噴射型ラップ装置を用いて前記Ｒ面を形成するとよい。
　好ましくは、前記Ｒ面形成ステップの後に、前記切削工具に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えているとよい。
　本発明の切削工具は、上記の切削工具の製造方法により製造されることを特徴とする。
　本発明の切削工具の製造方法によれば、簡便且つ容易に切削条件に適したＲ面のＲ値を求め、そのＲ値に基づいてチャンファーと逃げ面との間に最適なＲ面を形成することができる。
ドリルを模式的に示す正面図である。 図１ＡのＡ部拡大図である。 図１ＢのＢ部拡大図である。 本発明の切削工具の製造方法で製造されたドリルのチャンファーの拡大図で、Ｒ面形成前の図１ＢのＢ部拡大図である。 本発明の切削工具の製造方法で製造されたドリルのチャンファーの拡大図で、Ｒ面形成後の図１ＢのＢ部拡大図である。 本発明の切削工具の製造方法を示すフローチャートである。 切削工具の切削長さと摩耗幅との関係を示した図である。 本発明の試験結果を示すグラフである。
　以下、本発明にかかる切削工具の製造方法を、図を参照して説明する。
　なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、本実施形態に開示内容だけに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、切削工具１のうち、回転切削工具のドリルを例に挙げて説明するが、ドリルは一つの例であり、被加工材に対して研磨又は研削する切削工具１（切削バイトやフライスなど）であれば、特に限定しない。
　また、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。従って、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
　図１Ａは、ドリルを模式的に示す正面図、図１Ｂは、図１ＡのＡ部拡大図、図１Ｃは、図１ＢのＢ部拡大図である。また、図２Ａは、本発明の切削工具の製造方法で製造されたドリルのチャンファーの拡大図で、Ｒ面形成前の図１ＢのＢ部拡大図、図２Ｂは、Ｒ面形成後の図１ＢのＢ部拡大図である。また、図３は、本発明の切削工具１の製造方法を示すフローチャートである。図４は、切削工具１の切削長さと摩耗幅との関係（切削予備実験の結果）を示すグラフである。
　本発明の切削工具１の製造方法は、被加工材に、ボーリング加工、中ぐり加工、フライス加工などの切削加工を行う切削工具１の刃先に対して、適切なＲ面３を形成する方法、すなわちチャンファー２と逃げ面４との間に最適なＲ値を算出する方法である。
　図１Ａに示すように、切削加工用のドリル１は、被加工材に対して切削加工を行う刃先（切刃部）が先端に形成され、切削加工を行った後の切り屑を外部に排出する螺旋状の溝部６が先端～中途部にかけての外周面に形成されている。また、螺旋状の溝部６の両端に、マージン部７が形成され、ドリル１の中途部から基端部にかけて、工具ホルダに取付可能とされるシャンク部８が形成されている。
　また、ドリル１の刃先（切刃部）には、「すくい面５」（先端の溝部６）と「逃げ面４」とが形成され、すくい面５と逃げ面４との間に「チャンファー２」が形成されている（図１Ｂ、図１Ｃ参照）。
　本発明は、図１Ａに示すような切削工具１の製造方法に関するものであり、その製造方法は、ドリル１（切削工具）の基となる母材に対して、すくい面５を形成する「すくい面形成ステップ」と、ドリル１の基となる母材に対して、逃げ面４を形成する「逃げ面形成ステップ」と、形成された逃げ面４とすくい面５とが交差した部位に、チャンファー２を形成する「チャンファー形成ステップ」と、チャンファー２と逃げ面４との間に、Ｒ面３を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、Ｒ面形成ステップにて形成されるＲ面３の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備える。
　さらには、Ｒ面形成ステップの後に、ドリル１に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えている。
　また、「Ｒ値算出ステップ」においては、切削予備試験を行ってＲ値を算出するものとし、切削予備試験に用いるドリル（切削工具）は、予め用意しておいた、Ｒ面が未形成のドリルを用いる。
　以下、本発明の切削工具１の製造方法を、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
　なお、以降の本実施形態の説明において、Ｒ面形成前のドリルをベースドリル１ａと呼び、Ｒ面形成後のドリルを加工ドリル１ｂ（本願発明のドリル）と呼び、切削予備試験に用いるドリルを切削予備試験用ドリル１ｃ（単に、試験用ドリル１ｃ）と呼ぶこととする。
　図３に示すように、すくい面形成ステップ（Ｓ１）において、加工ドリル１ｂの基となる円柱状の母材の軸方向（長手方向）の外周面に、所定のねじれ角（例えば、３０°など）、深さ及び長さなどを有する螺旋状の溝部６を形成する。このように、母材の先端に形成された溝部６の面が、すくい面５とされる。
　次に、逃げ面形成ステップ（Ｓ２）において、溝部６が形成された母材の先端を、所定の角度（例えば、先端角が１１８°，１３０°など）を有した先細るテーパ形状に加工する。このように、母材の先端に形成されたテーパ状の傾斜面が、逃げ面４とされる。
　そして、チャンファー形成ステップ（Ｓ３）において、母材の先端に形成された逃げ面４とすくい面５との間に、所定の面積を有する平面、すなわちチャンファー２を形成する。なお、このチャンファー２は、光学顕微鏡などで確認できる程度の極わずかな平面である。
　図１Ａに示すように、ここまでの３ステップにて、ベースドリル１ａの概要となる形状（チャンファー２、逃げ面４、すくい面５（溝部６）、マージン部７など）が母材に形成される（図１Ｂ，図１Ｃ及び図２Ａ参照）。
　つまり、チャンファー２に対して研磨加工する前、Ｒ面形成前のベースドリル１ａが製造されることとなる。
　続いて、チャンファー２の端部に対して研磨加工する、すなわち本発明の特徴であるチャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成する「Ｒ面形成ステップ」及び、そのＲ面形成ステップに必要な目標Ｒ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」について説明する。
　チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成するにあたっては、まず、Ｒ面３に最適な目標Ｒ値（Ｒ面３の半径）を「Ｒ値算出ステップ」にて算出する。
　Ｒ値算出ステップ（Ｓ４）においては、別に用意した試験用ドリル１ｃ（Ｒ面形成前の切削工具１）を用いて切削予備試験を行う。切削予備試験として、例えば、未研磨、未コーティング且つ未切削のベースドリル１ａを、切削予備試験用に一つ用意し、所定の切削条件にて被加工材を切削する。なお、切削予備試験時の被加工材及び切削条件は、以降に製造する加工ドリル１ｂが適用可能とされるものと同じ条件とすることが望ましい。
　この切削予備試験においては、一定の切削長さ毎に試験用ドリル１ｃの摩耗幅（摩耗量）を計測すると共に、チャンファー２と逃げ面４との間に形成されるＲ値を測定する。このチャンファー２と逃げ面４との間に形成されるＲ値を測定するにあたっては、例えば３次元形状測定器を用いるとよい。
　図４は、切削予備試験の結果、すなわち所定の切削長さ毎に摩耗幅を測定した値（●印）をまとめたものを示した図であり、予備試験における切削工具１の切削長さと摩耗幅との関係を示したものである。
　図４に示すように、切削予備試験を開始してから、切削長さが所定の長さに到達するまでの間（原点～測定値のＡ点の間）、摩耗幅は切削長さが長くなるに従って増加する。その後、切削長さは増加していくが、摩耗幅は一定の範囲内を推移する（測定値のＡ点～Ｂ点の間）。そして、切削長さがさらに増加してゆくと、摩耗幅も再度増加して、切削工具１が損傷する可能性が生じる（測定値のＢ点～Ｃ点の間）。
　本実施形態においては、原点～測定値のＡ点の間、すなわち、切削予備試験の開始から、切削長さが増加すると共に、摩耗幅も増加する間を「初期摩耗」と呼ぶこととする。また、測定値においてのＡ点～Ｂ点の間、すなわち切削長さの増加にも関わらず、摩耗幅が一定の範囲内で推移する間を「定常摩耗」と呼ぶこととする。
　ここで、「定常摩耗」の判断方法について、説明する。
　図４に示すように、所定の切削長さ毎に摩耗幅を測定する（原点～例えばＡ＋５点）。これら測定値より、切削長さは増加しているが、摩耗幅が増加せず一定の範囲内を推移する測定値、例えば、図４に示す測定値の（Ａ＋１）点以降の数点（Ａ点～Ａ＋５点）を抽出する。抽出したＡ点～Ａ＋５点のデータでは、摩耗幅が増加しないため、少なくとも（Ａ＋１）点以降は、「定常摩耗」に移行したと判断することができる。
　そして、「定常摩耗」の開始点を求める。「定常摩耗」に移行したと判断した測定点（Ａ＋１）点の直前の点、すなわちＡ点を「定常摩耗」の開始点とする。
　以上より、測定点のＡ点～Ｂ点の間の摩耗幅を「定常摩耗」の範囲と判断し、測定値のＡ点より前の摩耗幅を「初期摩耗」と判断する（原点～Ａ点の間）。
　上記した試験用ドリル１ｃを用いて切削予備試験を行った摩耗幅の結果（Ｒ値算出ステップ）により、定常摩耗時にチャンファー２と逃げ面４との間に形成されるＲ面３の半径（Ｒ値）を算出する。
　例えば、定常摩耗の範囲内（Ａ点～Ｂ点間）の測定値より、定常摩耗の開始点であって、最も切削長さの値が小さい箇所の摩耗幅である測定値のＡ点を抽出する。その抽出したＡ点における試験用ドリル１ｃに形成されるＲ面３の半径を算出し、その半径を加工ドリル１ｂに形成するＲ面３の目標Ｒ値とする。
　なお、定常摩耗に移行した直後の測定値（Ａ点）を用いてＲ値を求めることが好ましいが、摩耗幅がほぼ一定である定常摩耗の範囲内（例えば、Ａ点～Ａ＋５点）であれば、いずれの測定値を用いてＲ値を求めてもよい。また、Ｒ値が既知の場合は、上記したＳ４の処理を省略することができる。
　図２ＢのＢ部拡大断面図に示すように、Ｒ面形成ステップ（Ｓ５）においては、Ｒ値算出ステップにて算出された目標Ｒ値を基に、試験用ドリル１ｃとは別に製造される、未研磨、未コーティングのベースドリル１ａ（上記のすくい面形成ステップ～チャンファー形成ステップにて製造されたもの）のチャンファー２と逃げ面４との間に、当該目標Ｒ値が適用されたＲ面３を形成する。
　Ｒ面３を形成する方法としては、噴射型ラップ装置による研磨、ブラシ処理による研磨、機械加工による研磨等が挙げられるが、特に噴射型ラップ装置による研磨が望ましい。噴射型ラップ装置として、例えば、ＡＥＲＯＬＡＰ（登録商標：（株）ヤマシタワークス製　鏡面仕上機械）や、ＳＭＡＰ（東洋研磨工業（株）製　鏡面ショットマシン）などが挙げられる。これら噴射型ラップ装置を用いることで、逃げ面４及びすくい面５における摩擦低減効果も期待できる。また、これら噴射型ラップ装置を用いるときは、噴射される研磨メディアがチャンファー２（切刃の部分）に当たるように噴射位置を調整することが好ましい。
　そして、噴射型ラップ装置によって研磨されたＲ面３の形状を測定する。詳しくは、研磨されたＲ面３の形状、すなわち加工ドリル１ｂのＲ値が、Ｒ値算出ステップにて得られた目標Ｒ値と略同一であるか否かを、３次元形状測定器を用いて測定する。
　なお、研磨された加工ドリル１ｂのＲ値の許容範囲は、目標Ｒ値の±２０％の範囲内とする。さらに好ましくは、目標Ｒ値の±１５％の範囲内であるとよい。
　加工ドリル１ｂのＲ値の許容範囲を上記とする理由としては、目標Ｒ値より２０％を超える値の場合、切削加工が難しくなり、びびりや振動が発生して仕上げ面不良が発生しやすくなるためである。一方で、目標Ｒ値より２０％下回る値の場合、チャンファー２（刃先）へ応力集中が発生してしまうためである。
　そして、成膜処理ステップ（Ｓ６）においては、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３が形成された加工ドリル１ｂに対して、硬質皮膜の表面処理を行う。例えば、ＡＩＰ装置（アークイオンプレーティング装置）を用いて表面処理を行う。
　以上述べた手順を経ることで、簡便且つ容易に目標Ｒ値を求めることができ、その目標Ｒ値に基づいてチャンファー２と逃げ面４との間に最適なＲ面３を形成することができる。それ故、びびりや振動を防止することのできる長寿命化された加工ドリル１ｂ（切削工具）を製造することができる。また、目標Ｒ値のＲ面３が形成されているので、コーティングへの応力集中が低減されて、切削寿命をさらに高めることができる。
［実験例］
　次に、以上述べた本発明の切削工具１の製造方法の実験例について、説明する。
　図５は、本発明の実験結果を示した図である。
　図５に示すように、本発明の切削工具１の製造方法を用いて製造した加工ドリル１ｂを１２本用意し（実施例１～実施例１２）、その比較例としてのドリルを８本用意した（比較例１３～比較例２０）。
　本実験例は、始めに試験用ドリル１ｃを用いて、切削予備試験（Ｒ値算出ステップ）を行い、その後、ベースドリル１ａのチャンファー２と逃げ面４と間にＲ面３を形成して加工ドリル１ｂとし（Ｒ面形成ステップ）、そのＲ面３が形成された加工ドリル１ｂの耐摩耗性を確認するための切削加工試験（本試験）を行った。
　まず、試験用ドリル１ｃ（未加工の切削工具）、被加工材、切削条件の概要を以下に示す。なお、本実験例の試験用ドリル１ｃは、上記したすくい面形成ステップ～チャンファー形成ステップにて製造されたベースドリル１ａものと同等の形状を有するものとする。
［切削条件（切削予備実験）］
・被加工材：Ｓ５０Ｃ（機械構造用炭素鋼鋼材　JIS G 4051:2005）、ＳＣＭ４４０（機械構造用合金鋼鋼材　JIS G 4053）（２種類の鋼材）
・板厚：６０ｍｍ
・ベースドリル：住友電工ハードメタル（株）製、マルチドリル（登録商標）、型番：ＭＤＳ０８５ＳＧ、直径φ８．５０ｍｍ、材質Ａｌ、ノンコート
・切削速度：３５ｍ／ｍｉｎ、７５ｍ／ｍｉｎ（２種類の速度）
・刃送り：０．２４ｍｍ／ＲＥＶ
・孔深さ：２３ｍｍ（ドリル１の先端から）
以上の切削条件より、試験用ドリル１ｃを用いた切削加工実験、すなわち切削予備試験（Ｒ値算出ステップ）を行った。
　本実験例の切削予備試験は、まず１００孔（１００回穿孔）毎に、試験用ドリル１ｃの摩耗幅を光学顕微鏡で測定し、且つチャンファー２（刃先）に形成されるＲ面３のＲ値を３次元形状測定器で測定する。
　そして、測定した摩耗幅が変動しなくなった、すなわち摩耗幅が一定となったとされるときの測定値（例えば、図４の（Ａ＋１）の点）と、その直前の測定値（図４のＡ点）から、摩耗幅が一定となったとされる直前の測定値（図４のＡ点）を、試験用ドリル１ｃの定常摩耗の開始点とし、その開始点のＲ値を加工ドリル１ｂのチャンファー２と逃げ面４と間に形成されるＲ面３の目標Ｒ値とする。
　なお、摩耗幅の測定方法としては、光学顕微鏡を用いてチャンファー２を撮像し、その画像から摩耗幅を求める方法を用いた。
　詳しくは、本実験例においては、光学顕微鏡の倍率を２００倍に設定し、且つその光学顕微鏡の対物レンズを、チャンファー２（刃先）近傍の逃げ面４と略平行になるように設置する。その試験用ドリル１ｃに形成されているチャンファー２（刃先）近傍の逃げ面４（両刃）を撮像し、その逃げ面４の画像から、最大摩耗幅を計測してそれらの平均を算出し、その平均値を摩耗幅とする。なお、摩耗はチャンファーではなく、切れ刃に近い逃げ面上で生じる。
　また、Ｒ値の測定方法としては、３次元表面形状測定装置を用いて、試験用ドリル１ｃのチャンファー２及びその近傍を撮像し、その画像からチャンファー２と逃げ面４と間に形成されたＲ面３のＲ値を測定する方法を用いた。
　以下に、本実験例におけるＲ値の測定方法の概要を示す。
［Ｒ値の測定方法］
・観察装置：ａｌｉｃｏｎａ社製、ＩｎｆｉｎｉｔｅＦｏｃｕｓ（全焦点３Ｄ表面形状測定装置）
・測定倍率：２０倍
・撮像位置：試験用ドリル１ｃのチャンファー２と平行な位置から、チャンファー２・逃げ面４・すくい面５・マージン部７の４箇所を測定する。
・測定方法：チャンファー２を約４０μｍ含んだ矩形範囲での平均プロファイルを表示し、チャンファー２（刃先）と逃げ面４のなす角度から、Ｒ値を測定する。マージン部７側２箇所のチャンファー２の平均を求め、その平均値から加工ドリル１ｂの目標Ｒ値とする。
　図５に示すように、本実験例の切削予備試験におけるＲ値の測定結果の概要を以下に示す。
［切削予備試験］
・切削予備試験１
被加工材：Ｓ５０Ｃ
切削速度：３５ｍ／ｍｉｎ
定常摩耗に移行したときの穿孔数：９００孔
測定したＲ値（目標Ｒ値）：１８μｍ
・切削予備試験２
被加工材：Ｓ５０Ｃ
切削速度：７５ｍ／ｍｉｎ
定常摩耗に移行したときの穿孔数：５００孔
測定したＲ値（目標Ｒ値）：２７μｍ
・切削予備試験３
被加工材：ＳＣＭ４４０
切削速度：３５ｍ／ｍｉｎ
定常摩耗に移行したときの穿孔数：７００孔
測定したＲ値（目標Ｒ値）：２４μｍ
・切削予備試験４
被加工材：ＳＣＭ４４０
切削速度：７５ｍ／ｍｉｎ
定常摩耗に移行したときの穿孔数：３００孔
測定したＲ値（目標Ｒ値）：２９μｍ
　そして、目標Ｒ値を基に、ベースドリル１ａのチャンファー２と逃げ面４と間にＲ面３を形成して加工ドリル１ｂに加工する（Ｒ面形成ステップ）。チャンファー２と逃げ面４と間に目標Ｒ値のＲ面３を形成するにあたっては、噴射型ラップ装置にて、３０秒間チャンファー２の端部を研磨し、その後３次元表面形状測定装置でチャンファー２と逃げ面４と間に形成されたＲ面３のＲ値を測定する。そして、上記したチャンファー２の研磨と研磨後のＲ値の測定を、Ｒ面３のＲ値が目標Ｒ値になるまで繰り返す。
　以下に、本実験例のＲ面形成ステップに用いられるＲ面形成方法の概要を示す。
［Ｒ面形成方法］
・噴射型ラップ装置：（株）ヤマシタワークス製、ＡＥＲＯＬＡＰ（登録商標）型番：ＹＴ－１００
・使用メディア：マルチコーン（研磨砥粒を複合させた研磨材）、粗さ：♯３０００
・コンベア速度：１００ｍ／ｍｉｎ
・Ｒ面形成条件：チャンファー２が、メディア噴射口に対して垂直な方向、且つそのメディア噴射口から１０ｍｍ離れた位置に配備する。
　以上述べた研磨工程、すなわちＲ面形成ステップにかかった時間を合算し、以後の加工ドリル１ｂの製造に適用させるようにする。
　続いて、目標Ｒ値となったＲ値を有するＲ面３が形成された加工ドリル１ｂの表面に対して、ＡＩＰ装置にてコーティングを行った（成膜処理ステップ）。
　以下に、本実験例の成膜処理ステップに用いられる成膜条件の概要を示す。
［成膜条件］
・成膜処理装置：（株）神戸製鋼所製、アークイオンプレーティング装置
（型番）ＡＩＰ－ＳＳ００２
・使用ターゲット：Ｔｉ５０Ａｌ５０、１枚
・成膜時間：３０分
・アーク電流：１５０Ａ
・バイアス電圧：－３０Ｖ
　そして、表面処理された加工ドリル１ｂの切削試験（本試験）を行った。
　加工ドリル１ｂの耐摩耗性を確認するための切削試験について、図５を参照しながら説明する。
　図５の実施例１～実施例１２は、本発明の切削工具１の製造方法を用いて製造した加工ドリル１ｂである。
　一方、図５の比較例１３、比較例１４は、本発明の切削工具１の製造方法を用いて製造した加工ドリル１ｂではあるが、比較のために意図的にＲ面３のＲ値（目標Ｒ値との差が大）を変化させてコーティングを施したものである。
　また、図５の比較例１５、比較例１６は、チャンファー２と逃げ面４と間にＲ面３が形成されていないドリル、すなわち、ベースドリル１ａと略同形状であり、図５の比較例１７～比較例２０は、チャンファー２と逃げ面４と間に、任意に設定したＲ値を基に形成したＲ面３を有するドリルである。
　以下に、加工ドリル１ｂと比較対象のドリルの切削試験における切削条件の概要を示す。
［切削条件（耐摩耗性確認）］
・被加工材：Ｓ５０Ｃ、ＳＣＭ４４０（２種類の鋼材）
・板厚：６０ｍｍ
・ドリル（実施例、比較例の基となる）：住友電気工業（株）製、マルチドリル（登録商標）、型番：ＭＤＳ０８５ＳＧ、直径φ８．５０ｍｍ、材質Ａｌ、ノンコート
・切削速度：３５ｍ／ｍｉｎ、７５ｍ／ｍｉｎ（２種類の速度）
・刃送り：０．２４ｍｍ／ＲＥＶ
・孔深さ：２３ｍｍ（ドリル１の先端から）
・評価条件：１５００孔を穿孔した後のドリル１の逃げ面４における超硬の最大露出幅（二つのＲ面３の平均）
　図５の実施例１において、切削予備試験１より目標Ｒを２０μｍとし、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成した。そして、実施例１の加工ドリル１ｂの切削速度を３５ｍ／ｍｉｎとし、Ｓ５０Ｃの被加工材に対して切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が１３μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。また、図５の実施例２，３の加工ドリル１ｂも、実施例１と同様な手順を経て切削試験を行った結果、最大摩耗幅が１５μｍ，１４μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。
　図５の実施例４において、切削予備試験２より目標Ｒを２７μｍとし、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成した。そして、実施例４の加工ドリル１ｂの切削速度を７５ｍ／ｍｉｎとし、Ｓ５０Ｃの被加工材に対して切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が１９μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。また、図５の実施例５，６の加工ドリル１ｂも、実施例４と同様な手順を経て切削試験を行った結果、最大摩耗幅が１９μｍ，２０μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。
　図５の実施例７において、切削予備試験３より目標Ｒを２３μｍとし、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成した。そして、実施例７の加工ドリル１ｂの切削速度を３５ｍ／ｍｉｎとし、ＳＣＭ４４０の被加工材に対して切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が１２μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。また、図５の実施例８，９の加工ドリル１ｂも、実施例７と同様な手順を経て切削試験を行った結果、最大摩耗幅が１１μｍ，１３μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。
　図５の実施例１０において、切削予備試験４より目標Ｒを３２μｍとし、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成した。そして、実施例１０の加工ドリル１ｂの切削速度を７５ｍ／ｍｉｎとし、ＳＣＭ４４０の被加工材に対して切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が２３μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。また、図５の実施例１１，１２の加工ドリル１ｂも、実施例１０と同様な手順を経て切削試験を行った結果、最大摩耗幅が２２μｍ，２３μｍと少なく、良好の結果が得られた（○印）。
　一方で、図５の比較例１３において、切削予備試験４より目標Ｒを２０μｍとし、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成した。そして、比較例１３のドリルの切削速度を７５ｍ／ｍｉｎとし、ＳＣＭ４４０の被加工材に対して切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が３１μｍと大きく、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。また、図５の比較例１４も、実施例１３と同様な結果が得られ、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。
　図５の比較例１５において、チャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成しないドリルを用いて切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が３１μｍと大きく、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。また、図５の比較例１６も、実施例１５と同様な結果が得られ、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。
　図５の比較例１７において、任意に設定したＲ値（５μｍ）を基にＲ面３を形成したドリルを用いて切削試験を行った。１５００孔穿孔後の最大摩耗幅が４８μｍと大きく、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。また、図５の比較例１８～２０も、実施例１７と同様な結果が得られ、切削工具として用いることが不適であることが分かった（×印）。
　以上の結果より、形成されるＲ面３のＲ値を、目標Ｒ値の±２０％の範囲内とするとよいことが分かった。さらに好ましくは、Ｒ値を目標Ｒ値の±１５％の範囲内とするとよい。
　以上述べたように、試験用ドリル１ｃを用いて、チャンファー２と逃げ面４との間に形成するＲ面３の基となる目標Ｒ値を算出する切削予備試験を行い、得られた目標Ｒ値を基に最適なＲ値を設定することで、切削加工に良好なＲ面３を加工ドリル１ｂに形成することができる。そして、このように製造された加工ドリル１ｂは、最大摩耗幅が極めて小さく、且つ長寿命とされるものである。
　なお、今回開示された実施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。
　例えば、本実施形態においては、一定の平面を有するチャンファー２と逃げ面４との間にＲ面３を形成するものとして説明したが、チャンファー２がペン先のように鋭利に尖った形状、すくい面５と逃げ面４とが直接接する形状であっても本願発明は適用可能である。すなわち、すくい面５と逃げ面４との間にＲ面３を形成してもよい。
　この場合、切削工具１の基となる母材に対して、すくい面５を形成する「すくい面形成ステップ」と、切削工具１の基となる母材に対して、逃げ面４を形成する「逃げ面形成ステップ」とで形成されたベースドリル１ａに対して、「Ｒ値算出ステップ」にて算出されたＲ面３のＲ値を基に、すくい面５と逃げ面４との間にＲ面３を「Ｒ面形成ステップ」にて形成して加工ドリル１ｂとするとよい。
　ところで、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
　本出願は２０１４年７月１日出願の日本国特許出願（特願２０１４－１３５９４４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１　切削工具（ドリル）
　１ａ　ベースドリル（Ｒ面形成前）
　１ｂ　加工ドリル（Ｒ面形成後）
　１ｃ　切削予備試験用ドリル
　２　チャンファー
　３　Ｒ面
　４　逃げ面
　５　すくい面

Claims (15)

  1. 　切削工具の基となる母材に対して、すくい面を形成する「すくい面形成ステップ」と、
    　前記切削工具の基となる前記母材に対して、逃げ面を形成する「逃げ面形成ステップ」と、
    　前記すくい面と前記逃げ面との間に、Ｒ面を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、
    　前記Ｒ面形成ステップにて形成される前記Ｒ面の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備えることを特徴とする切削工具の製造方法。
  2. 　切削工具の基となる母材に対して、すくい面を形成する「すくい面形成ステップ」と、
    　前記切削工具の基となる前記母材に対して、逃げ面を形成する「逃げ面形成ステップ」と、
    　形成された前記逃げ面と前記すくい面とが交差した部位に、チャンファーを形成する「チャンファー形成ステップ」と、
    　前記チャンファーと前記逃げ面との間に、Ｒ面を形成する「Ｒ面形成ステップ」と、を有し、
    　前記Ｒ面形成ステップにて形成される前記Ｒ面の半径の値であるＲ値を算出する「Ｒ値算出ステップ」を備えることを特徴とする切削工具の製造方法。
  3. 　前記Ｒ値算出ステップにおいては、切削予備試験を行って前記Ｒ値を算出するものとし、
    　前記切削予備試験に用いる切削工具は、前記Ｒ面が未形成のものを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具の製造方法。
  4. 　前記Ｒ面形成ステップでは、噴射型ラップ装置を用いて前記Ｒ面を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具の製造方法。
  5. 　前記Ｒ面形成ステップの後に、前記切削工具に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具の製造方法。
  6. 　前記Ｒ面形成ステップの後に、前記切削工具に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えていることを特徴とする請求項３に記載の切削工具の製造方法。
  7. 　前記Ｒ面形成ステップの後に、前記切削工具に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えていることを特徴とする請求項４に記載の切削工具の製造方法。
  8. 　前記Ｒ面形成ステップの後に、前記切削工具に対して表面処理を行う「成膜処理ステップ」を備えていることを特徴とする請求項５に記載の切削工具の製造方法。
  9. 　請求項１又は請求項２に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  10. 　請求項３に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  11. 　請求項４に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  12. 　請求項５に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  13. 　請求項６に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  14. 　請求項７に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。
  15. 　請求項８に記載された切削工具の製造方法により製造された切削工具。 
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