(57)【要約】【課題】回転切削工具を長寿命化する。【解決手段】台金は、金属で構成され、軸方向に延在する。チップは、台金に取り付けられ、逃げ面、すくい面およびこれらの間に形成された切刃を有する。チップは、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドから形成されている。上記多結晶ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が１０００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が１００ｎｍ以下である。逃げ面に、上記単結晶ダイヤモンドまたは上記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層１１０ｇが設けられている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属で構成され、軸方向に延在する台金と、
前記台金に取り付けられ、逃げ面、すくい面およびこれらの間に形成された切刃を有するチップとを備え、
前記チップは、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドから形成されており、
前記多結晶ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が１０００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が１００ｎｍ以下であり、
前記逃げ面に、前記単結晶ダイヤモンドまたは前記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている、回転切削工具。
【請求項２】
前記逃げ面のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である、請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】
前記すくい面に、前記単結晶ダイヤモンドまたは前記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている、請求項１または請求項２に記載の回転切削工具。
【請求項４】
前記すくい面のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である、請求項３に記載の回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドを含むチップを有する切削工具を開示した先行文献として、特開２００５−８８１７８号公報(特許文献１)、特開２００６−２８１３８６号公報(特許文献２)、および、特開２０１２−６６３２４号公報(特許文献３)がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８８１７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１３８６号公報
【特許文献３】特開２０１２−６６３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルミニウム合金または銅合金などの非鉄金属の切削加工において切削抵抗が大きい場合、切削熱が高くなり、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗が発生し、回転切削工具の寿命が短くなる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、長寿命化された回転切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく回転切削工具は、台金とチップとを備える。台金は、金属で構成され、軸方向に延在する。チップは、台金に取り付けられ、逃げ面、すくい面およびこれらの間に形成された切刃を有する。チップは、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドから形成されている。上記多結晶ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が１０００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が１００ｎｍ以下である。逃げ面に、上記単結晶ダイヤモンドまたは上記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転切削工具を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転切削工具の斜視図である。
【図２】図１の回転切削工具を矢印ＩＩ方向から見た正面図である。
【図３】図１の回転切削工具を矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】図１の回転切削工具を矢印ＩＶ方向から見た底面図である。
【図５】図１の回転切削工具を矢印Ｖ方向から見た側面図である。
【図６】図１中のＶＩ部を拡大して示す斜視図である。
【図７】図３中のＶＩＩ部を拡大して示す平面図である。
【図８】図５中のＶＩＩＩ部を拡大して示す側面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る回転切削工具が備えるチップの逃げ面およびすくい面の各々の厚さ方向の組成分布を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
本発明の一態様に係る回転切削工具は、台金とチップとを備える。台金は、金属で構成され、軸方向に延在する。チップは、台金に取り付けられ、逃げ面、すくい面およびこれらの間に形成された切刃を有する。チップは、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドから形成されている。上記多結晶ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が１０００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が１００ｎｍ以下である。逃げ面に、上記単結晶ダイヤモンドまたは上記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている。
【００１１】
本発明の一態様に係る回転切削工具においては、硬く、かつ、熱伝導率が高い、単結晶ダイヤモンドまたは実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドから、チップが形成されているため、切削熱を効率よく放熱し、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠け若しくは摩耗が生じることを抑制することができる。また、逃げ面に、上記単結晶ダイヤモンドまたは上記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられているため、逃げ面に潤滑性を付与して、逃げ面に切り屑が溶着することを抑制するとともに切削抵抗を低減することができる。これにより、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗の発生を抑制して、回転切削工具を長寿命化することができる。
【００１２】
好ましくは、逃げ面のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である。逃げ面のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１未満である場合、グラファイト層によって逃げ面に付与できる潤滑性が不十分となり、１．０を超える場合、グラファイト層が厚くなりすぎて逃げ面が摩耗しやすくなる。
【００１３】
好ましくは、すくい面に、上記単結晶ダイヤモンドまたは上記多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている。これにより、すくい面に潤滑性を付与して切り屑の排出性を向上できるため、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗が生じることを抑制することができる。
【００１４】
好ましくは、すくい面のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である。すくい面のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１未満である場合、グラファイト層によってすくい面に付与できる潤滑性が不十分となり、１．０を超える場合、グラファイト層が厚くなりすぎてすくい面が摩耗しやすくなる。
【００１５】
(一実施形態)
以下、本発明の一実施形態に係る回転切削工具について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る回転切削工具の斜視図である。図２は、図１の回転切削工具を矢印ＩＩ方向から見た正面図である。図３は、図１の回転切削工具を矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。図４は、図１の回転切削工具を矢印ＩＶ方向から見た底面図である。図５は、図１の回転切削工具を矢印Ｖ方向から見た側面図である。図６は、図１中のＶＩ部を拡大して示す斜視図である。図７は、図３中のＶＩＩ部を拡大して示す平面図である。図８は、図５中のＶＩＩＩ部を拡大して示す側面図である。
【００１７】
図１〜図８に示すように、本発明の一実施形態に係る回転切削工具１は、リーマである。回転切削工具１は、台金１０とチップ１１０とを備える。台金１０は、軸方向に延在している。台金１０は、略円柱状の外形を有している。
【００１８】
台金１０の先端側には、台金１０の軸方向に延びる溝１１が設けられている。溝１１は、互いに直交する第１壁面１１ａおよび第２壁面１１ｂを含んでいる。溝１１の第１壁面１１ａは、溝１１の第２壁面１１ｂに対して、台金１０の回転方向の前方側に位置している。
【００１９】
図１に示すように、台金１０の先端面１０ａに、センター穴１４が設けられている。台金１０の後端側に、台金１０の後端面から台金１０の軸方向の先端側に延びる油供給孔１２が設けられている。油供給孔１２は、台金１０の溝１１の第１壁面１１ａの先端側の位置に設けられた開口１３と繋がっている。台金１０の溝１１の第２壁面１１ｂの先端側には、凹部１１ｃが形成されている。台金１０の先端側の外周部に、台金１０の回転方向に互いに間隔をあけて拡径した３つのガイドパッド部１５が設けられている。台金１０は、超硬合金などの金属で構成されている。
【００２０】
台金１０の軸方向における先端部に、チップ１１０が取り付けられている。チップ１１０は、略直方体状の外形を有している。本実施形態においては、チップ１１０は、台座１２０を介して台金１０に取り付けられている。チップ１１０がロウ付けにより台座１２０に固定されることにより、チップユニット１００が構成されている。台座１２０は、超硬合金などの金属で構成されている。
【００２１】
チップユニット１００は、溝１１の第２壁面１１ｂの凹部１１ｃ内に配置される。台座１２０が、ロウ付けまたはボルト締結により台金１０に固定されることにより、チップユニット１００が台金１０に取り付けられる。なお、台座１２０は必ずしも設けられなくてもよく、チップ１１０が台金１０に直接取り付けられていてもよい。台金１０に取り付けられたチップ１１０の後述するすくい面１１１は、台金１０の溝１１の第２壁面１１ｂと略面一に位置している。
【００２２】
本実施形態においては、１つのチップ１１０が台金１０に取り付けられているが、複数のチップ１１０が台金１０の回転方向に互いに間隔をあけて台金１０に取り付けられていてもよい。この場合、複数のチップ１１０は、同一の円周軌道上に位置するように設けられる。
【００２３】
図５〜図８に示すように、チップ１１０は、外周切刃１１５、外周切刃１１５に連なる食付き切刃１１７、および、食付き切刃１１７に連なる前切刃１１３を含む。食付き切刃１１７は、外周切刃１１５および前切刃１１３の各々に対して斜めに接している。なお、食付き切刃１１７は必ずしも設けられていなくてもよく、外周切刃１１５と前切刃１１３とが互いに直交するように接していてもよい。
【００２４】
チップ１１０には、外周切刃１１５に対して台金１０の回転方向の前方にすくい面１１１が設けられている。すくい面１１１は、外周切刃１１５、食付き切刃１１７および前切刃１１３の各々と接している。
【００２５】
図７に示すように、前切刃１１３および食付き切刃１１７の各々は、台金１０の先端面１０ａから突出している。なお、前切刃１１３および食付き切刃１１７の各々は，先端面１０ａから突出していなくてもよい。
【００２６】
図８に示すように、チップ１１０には、台金１０の回転方向における外周切刃１１５の後方にマージン１１６が設けられている。マージン１１６は、外周切刃１１５に沿って延在している。マージン１１６は、台金１０の外周側に凸状の曲面形状を有している。マージン１１６の台金１０の回転方向の幅Ｗは、０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。マージン１１６の表面粗さＲａは、０．２μｍ以下である。
【００２７】
マージン１１６は、ＪＩＳ  Ｂ  ０１７３の２０５０により定義され、マージン１１６の幅Ｗは、ＪＩＳ  Ｂ  ０１７３の２０７２で定義される。マージン１１６の表面粗さＲａは、たとえば、三鷹光器製の非接触式全周三次元測定装置により測定可能である。
【００２８】
チップ１１０には、台金１０の回転方向におけるマージン１１６の後端から台金１０の回転方向の後方に延在する逃げ面１１２が設けられている。マージン１１６は、被削物の加工部位と接触する部分である。逃げ面１１２は、被削物の加工部位と接触しない部分である。
【００２９】
図５および図６に示すように、チップ１１０には、台金１０の回転方向における前切刃１１３の後端から台金１０の回転方向の後方に延在する逃げ面１１４が設けられている。チップ１１０には、台金１０の回転方向における食付き切刃１１７の後端から台金１０の回転方向の後方に延在する逃げ面１１８が設けられている。逃げ面１１４および逃げ面１１８の各々は、被削物の加工部位と接触しない部分である。
【００３０】
上記のように、チップ１１０は、逃げ面１１２、すくい面１１１およびこれらの間に形成された外周切刃１１５を有する。チップ１１０は、逃げ面１１４、すくい面１１１およびこれらの間に形成された前切刃１１３を有する。チップ１１０は、逃げ面１１８、すくい面１１１およびこれらの間に形成された食付き切刃１１７を有する。
【００３１】
外周切刃１１５、食付き切刃１１７および前切刃１１３の各々と、すくい面１１１とのなす角である刃物角が、７０°以上である場合、外周切刃１１５、食付き切刃１１７および前切刃１１３の各々の強度を大きくすることができるため好ましい。
【００３２】
本実施形態においては、図７に示すように、外周切刃１１５は、台金１０の先端側に行くにしたがって、台金１０の軸から離れるように傾斜しているバックテーパが設けられている。図７に示す寸法Ａおよび寸法Ｂを用いると、バックテーパの大きさは、Ｂ／Ａで表される。寸法Ａは、台金１０の軸方向における外周切刃１１５の長さ成分の寸法である。寸法Ｂは、台金１０の軸方向に直交する方向における外周切刃１１５の長さ成分の寸法である。バックテーパの大きさは、０．０１／１００以上、０．３／１００以下である。これにより、加工後に回転切削工具を引き抜く際に、加工面を傷づけることを防止できる。ただし、外周切刃１１５が、台金１０の軸方向と平行に延在していてもよい。
【００３３】
外周切刃１１５と食付き切刃１１７との接点である切刃角部１１９は、外周切刃１１５および食付き切刃１１７の各々において、台金１０の軸方向に直交する方向におけるチップ１１０の最も外側に位置する部分である。切刃角部１１９は、台金１０に対して０．５μｍ以上１０μｍ以下突出している。すなわち、台金１０の軸方向に直交する方向における台金１０の外周面と切刃角部１１９との間隔Ｄが、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。
【００３４】
台金１０の先端部のガイドパッド部１５以外の部分の外周面の回転半径はたとえば４．９ｍｍであり、ガイドパッド部１５の外周面の回転半径はたとえば５．０ｍｍであり、切刃角部１１９の回転半径はたとえば５．００２５ｍｍである。
【００３５】
すくい面１１１とマージン１１６との境界部の稜線の丸みは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。すなわち、外周切刃１１５の稜線の丸みが、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。外周切刃１１５の稜線の丸みを測定するには、三鷹光器製の非接触式全周三次元測定装置にてマージン１１６からすくい面１１１にかけて外周切刃１１５の輪郭を測定し、外周切刃１１５の丸みと近似する円を想定し、その円の半径を外周切刃１１５の丸みの半径とする。
【００３６】
チップ１１０は、実質的にダイヤモンドのみからなり、最大粒径が１０００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が１００ｎｍ以下である、多結晶ダイヤモンドで構成されている。好ましくは、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドは、最大粒径が３００ｎｍ以下、かつ、平均粒径が５０ｎｍ以下である。なお、チップ１１０は、単結晶ダイヤモンドで構成されていてもよい。
【００３７】
ダイヤモンド粒子の平均粒径を測定するには、多結晶ダイヤモンドの表面または任意の断面を鏡面研磨し、真空焼結炉を用いて、圧力が３．０×１０-3Ｐａ以上６．３×１０-3Ｐａ以下、温度が１０００℃以上１２００℃以下、かつ、保持時間が３０分以上６０分以下である、条件にて熱食刻を行なう。走査型電子顕微鏡により、熱食刻された研磨面を２μｍ×２μｍの範囲で、任意の１０ヶ所の反射電子像を写真撮影する。写真撮影された画像から、個々のダイヤモンド粒子を抽出し、抽出したダイヤモンド粒子を２値化処理して各ダイヤモンド粒子の面積を算出する。そして、各ダイヤモンド粒子と同じ面積を持つ円を想定し、この円の直径をダイヤモンド粒子の粒径とする。各ダイヤモンド粒子径の算術平均値を平均粒径とする。ダイヤモンド粒子の最大粒径は、上記の方法により抽出されたダイヤモンド粒子のうちの最も粒径が大きいダイヤモンド粒子の粒径とする。
【００３８】
好ましくは、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドにおけるダイヤモンド以外の不純物成分の含有率が１質量％以下である。より好ましくは、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドにおける不純物成分の含有率は、０．５質量％以下である。不純物成分は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、ＣｒおよびＶなどの、多結晶ダイヤモンドのバインダとして機能する元素の少なくとも１種を含んでいてもよい。また、不純物成分は、上記のバインダとして機能する元素および炭素以外の、たとえば、希土類元素、アルカリ土類金属、窒素、酸素、ホウ素および水素などの元素のうちの少なくともいずれか１種を含んでいてもよい。なお、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドにおける不純物成分の含有率は、０質量％であってもよい。
【００３９】
不純物成分の含有率を測定するには、以下のように行なう。エネルギ分散型Ｘ線分析(ＥＤＸ：Energy dispersive X-ray spectrometry)または波長分散型Ｘ線分析(ＷＤＳ：Wavelength Dispersive x-ray Spectroscopy)により、多結晶ダイヤモンドの特性Ｘ線を測定し、横軸にエネルギ値、縦軸に強度を示したスペクトルを得る。次に、スペクトル分析を行ない、Ｃ原子の質量％を求め、１００−(Ｃ原子の質量％)を計算することにより、不純物成分の含有率を算出する。Ｃ原子の質量％は、解析ソフトウェアによって以下のように求められる。三次式近似を用いてスペクトルのバックグラウンド除去を行ない、プロファイルフィティングを行なうことにより、各エネルギのピーク強度が求められる。次に、各ピークの積分値が求められ、Ｃ原子のピーク強度の割合が算出され、ピーク強度の積分値からＣ原子の質量％が導出される。
【００４０】
チップ１１０における逃げ面１１２，１１４，１１８およびすくい面１１１の各々は、レーザ加工によって形成されている。レーザ加工された際に、逃げ面１１２，１１４，１１８およびすくい面１１１の各々には、多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている。なお、チップ１１０が単結晶ダイヤモンドで構成されている場合には、レーザ加工された際に、逃げ面１１２，１１４，１１８およびすくい面１１１の各々には、単結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている。マージン１１６は、表面を研磨加工されており、グラファイト層が除去されている。
【００４１】
図９は、本発明の一実施形態に係る回転切削工具が備えるチップの逃げ面およびすくい面の各々の厚さ方向の組成分布を模式的に示す図である。図９に示すように、チップ１１０における逃げ面１１２，１１４，１１８およびすくい面１１１の各々において、表層にグラファイト層１１０ｇが設けられている。グラファイト層１１０ｇにおいては、表層から離れるにしたがって、グラファイト成分が減少している。グラファイト層１１０ｇの下側に、ダイヤモンドで構成されているダイヤモンド部１１０ｄが位置している。
【００４２】
逃げ面１１２，１１４，１１８のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である。
【００４３】
すくい面１１１のラマンスペクトルにおいて、ダイヤモンドのピーク強度をＩｄ、グラファイトのピーク強度をＩｇとすると、ダイヤモンドのピーク強度Ｉｄに対するグラファイトのピーク強度Ｉｇの割合を示すピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１以上１．０以下である。
【００４４】
ピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)を測定するには、以下のように行なう。各試料について、波長５３２ｎｍのレーザを励起光として、室温でラマン分光分析を行なう。０．２５ｃｍ-1以下の波数分解能を持つ分光器を用いてスペクトル解析を行なって得られたフォノンピークに、ローレンツ関数とガウス関数との複合関数を最小二乗法でフィッティングし、ピーク強度を求める。具体的には、１３３３ｃｍ-1付近のダイヤモンドピークおよび１５９０ｃｍ-1付近のグラファイトピークのピーク強度を測定し、そのピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)を求めた。逃げ面およびすくい面の各々において、任意の５箇所についてピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)を測定し、その平均値を逃げ面およびすくい面の各々のピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)とする。
【００４５】
(実験例)
ここで、本発明の一実施形態に係る回転切削工具による効果を検証した実験例について説明する。
【００４６】
本実験例においては、試料番号１〜１８の回転切削工具を用いて孔加工を行ない、相対工具寿命(％)、溶着の程度、切り屑の排出状況、および、切刃の状況の４つの評価項目に基づいて検証した。
【００４７】
試料１〜８の回転切削工具のチップは、単結晶ダイヤモンドで構成されている。試料９および１０の回転切削工具のチップは、バインダを１０体積％含む多結晶ダイヤモンドで構成されている。試料１１〜１８の回転切削工具のチップは、不純物成分の含有率が０．５質量％以下の実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドで構成されている。
【００４８】
試料番号１〜１８の回転切削工具のチップの諸条件および評価結果は、下記の表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
2020040170.tif 000003
【００５０】
孔加工の加工条件は、下記の通りである。
被削物は、アルミダイキャストとした。取り代は、直径で０．２ｍｍとした。工具径は、直径で６ｍｍとした。切削速度は、１５０ｍ／ｍｉｎとした。工具送り速度は、０．０６ｍｍ／ｒｅｖとした。給油条件は、ポンプ圧を１．５ＭＰａとして、油供給孔１２を通じて強制潤滑した。クーラントとして、１０％に希釈した水溶性エマルジョンを用いた。
【００５１】
工具の寿命判定基準として、切刃にチッピングが発生して加工精度が悪化した場合は、チッピングが発生した時点で寿命に達したと判定する。加工精度は、加工孔の真円度および加工孔の表面粗さから判定した。切刃にチッピングが発生する前に、加工孔の孔径が工具径より１０μｍ小さくなった場合は、その時点で寿命に達したと判定する。工具が寿命に達するまで、繰り返し孔加工を行なった。溶着の程度、切り屑の排出状況、および、切刃の状況の各々は、孔加工を３０回行なった時点、または、孔加工を３０回行なう前に工具が寿命に達した場合は、工具が寿命に達した時点での評価結果である。
【００５２】
相対工具寿命(％)について、単結晶ダイヤモンドから形成されている試料１〜８の回転切削工具のチップにおいては、試料４の回転切削工具のチップに対する相対工具寿命(％)であり、多結晶ダイヤモンドから形成されている試料９〜１８の回転切削工具のチップにおいては、試料１４の回転切削工具のチップに対する相対工具寿命(％)である。
【００５３】
本実験例では、逃げ面およびすくい面の各々のグラファイト層をレーザ加工にて同様に形成しており、逃げ面およびすくい面のピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)は互いに略同一であるため、表１においては、逃げ面およびすくい面の各々のピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)を共通の欄で記載している。
【００５４】
まず、試料４，１０，１４の評価結果について説明する。
表１に示すように、試料１４に対する試料１０の相対工具寿命は５０％であった。なお、試料１０の工具寿命は、試料４の工具寿命より短かった。
【００５５】
上記の試料４，１０，１４の評価結果は、以下の理由によると考えられる。
ダイヤモンド焼結体のような、バインダを含む多結晶ダイヤモンドで構成されたチップは、バインダを含むため、硬さが低下するとともに、熱伝導率が低下する。また、バインダを含む多結晶ダイヤモンドで構成されたチップにおいては、バインダが摩耗してダイヤモンド粒子が脱落することにより、切刃に欠けが発生することがある。
【００５６】
一方、単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドの各々は、バインダを含んでいないため、切刃の欠けが発生しにくい。単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドの各々は、バインダを含む多結晶ダイヤモンドより硬いため、単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドのいずれか一方で構成されたチップは、摩耗しにくい。
【００５７】
また、単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドの各々は、バインダを含む多結晶ダイヤモンドと比較して、熱伝導率が高いため、加工部位で発生した切削熱を効率よく放熱することができる。単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドのいずれか一方で構成されたチップは、切削熱を効率よく放熱することにより、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠け若しくは摩耗が生じることを抑制することができる。
【００５８】
上記のように、単結晶ダイヤモンドおよび実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドのいずれか一方で構成されたチップは、バインダを含む多結晶ダイヤモンドで構成されたチップに比較して、工具寿命を長くすることができる。
【００５９】
次に、試料１〜４の評価結果について説明する。
表１に示すように、逃げ面にグラファイト層が設けられている試料１，２においては、逃げ面に切り屑の溶着は認められず、切刃は正常摩耗していた。一方、逃げ面にグラファイト層が設けられていない試料３，４においては、逃げ面の大きな部分に切り屑の溶着が認められ、切刃にチッピングが発生していた。
【００６０】
すくい面にグラファイト層が設けられている試料１，３においては、切り屑の排出状況が良好であった。一方、すくい面にグラファイト層が設けられていない試料２，４においては、台金の溝に切り屑の詰まりが認められた。
【００６１】
相対工具寿命は、逃げ面およびすくい面の両方にグラファイト層が設けられていない試料４、すくい面にグラファイト層が設けられている試料３、逃げ面にグラファイト層が設けられている試料２、逃げ面およびすくい面の各々にグラファイト層が設けられている試料１、の順に長くなっていた。
【００６２】
上記の試料１〜４の評価結果は、以下の理由によると考えられる。
逃げ面に、単結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている場合、逃げ面に潤滑性を付与して、逃げ面に切り屑が溶着することを抑制するとともに切削抵抗を低減することができる。これにより、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗の発生を抑制して、回転切削工具を長寿命化することができる。すくい面に、単結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている場合、すくい面に潤滑性を付与して切り屑の排出性を向上できるため、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗が生じることを抑制することができる。
【００６３】
次に、試料１１〜１４の評価結果について説明する。
表１に示すように、逃げ面にグラファイト層が設けられている試料１１，１２においては、逃げ面に切り屑の溶着は認められず、切刃は正常摩耗していた。一方、逃げ面にグラファイト層が設けられていない試料１３，１４においては、逃げ面の大きな部分に切り屑の溶着が認められ、切刃にチッピングが発生していた。
【００６４】
すくい面にグラファイト層が設けられている試料１１，１３においては、切り屑の排出状況が良好であった。一方、すくい面にグラファイト層が設けられていない試料１２，１４においては、台金の溝に切り屑の詰まりが認められた。
【００６５】
相対工具寿命は、逃げ面およびすくい面の両方にグラファイト層が設けられていない試料１４、すくい面にグラファイト層が設けられている試料１３、逃げ面にグラファイト層が設けられている試料１２、逃げ面およびすくい面の各々にグラファイト層が設けられている試料１１、の順に長くなっていた。
【００６６】
上記の試料１１〜１４の評価結果は、以下の理由によると考えられる。
逃げ面に、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている場合、逃げ面に潤滑性を付与して、逃げ面に切り屑が溶着することを抑制するとともに切削抵抗を低減することができる。これにより、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗の発生を抑制して、回転切削工具を長寿命化することができる。すくい面に、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている場合、すくい面に潤滑性を付与して切り屑の排出性を向上できるため、溶着またはチッピングなどによって切刃の欠けまたは摩耗が生じることを抑制することができる。
【００６７】
次に、試料９，１０の評価結果について説明する。
表１に示すように、逃げ面およびすくい面の各々にグラファイト層が設けられている試料９においては、切り屑の排出状況は良好であったが、逃げ面の大きな部分に切り屑の溶着が認められ、切刃にチッピングが発生していた。
【００６８】
相対工具寿命は、逃げ面およびすくい面の各々にグラファイト層が設けられている試料９の方が、逃げ面およびすくい面の両方にグラファイト層が設けられていない試料１０より長くなっていた。
【００６９】
上記の試料９，１０の評価結果は、以下の理由によると考えられる。
逃げ面に、バインダを１０体積％含む多結晶ダイヤモンドがグラファイト化したグラファイト層が設けられている場合、グラファイト層中にバインダの成分であるコバルトが含まれる。コバルトが溶着発生の起点となって溶着が大きく成長するため、グラファイト層によって逃げ面に潤滑性を付与することができなくなる。
【００７０】
上記の試料５〜８，１５〜１８の評価結果について説明する。
表１に示すように、逃げ面およびすくい面の各々のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が０．０１以上１．０以下である試料５，６，７，１５，１６，１７においては、逃げ面に切り屑の溶着はほとんど認められず、切刃は正常摩耗しており、切り屑の排出状況は概ね良好であった。逃げ面およびすくい面の各々のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が０．０１である試料５，１５においては、逃げ面の僅かな部分に切り屑の溶着が認められたが、切刃は正常摩耗しており、切り屑の排出状況はやや良好であった。逃げ面およびすくい面の各々のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が１．０を超える試料８，１８においては、逃げ面に切り屑の溶着は認められず、切り屑の排出状況は良好であったが、逃げ面摩耗が大きくなって切刃稜にまで達していた。
【００７１】
上記の試料５〜８，１５〜１８の評価結果は、以下の理由によると考えられる。
逃げ面およびすくい面の各々のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が、０．０１未満である場合、グラファイト層によって逃げ面およびすくい面の各々に付与できる潤滑性が不十分となり、１．０を超える場合、グラファイト層が厚くなりすぎて逃げ面およびすくい面の各々が摩耗しやすくなる。逃げ面およびすくい面の各々のラマンスペクトルにおけるピーク強度比(Ｉｇ／Ｉｄ)が０．０１以上１．０以下であることにより、適度な厚さのグラファイト層を設け、逃げ面およびすくい面の各々に十分な潤滑性を付与しつつ大きな逃げ面摩耗が発生することを抑制できる。
【００７２】
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。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。
【符号の説明】
【００７３】
１  回転切削工具、１０  台金、１０ａ  先端面、１１  溝、１１ａ  第１壁面、１１ｂ  第２壁面、１１ｃ  凹部、１２  油供給孔、１３  開口、１４  センター穴、１５  ガイドパッド部、１００  チップユニット、１１０  チップ、１１０ｄ  ダイヤモンド部、１１０ｇ  グラファイト層、１１１  すくい面、１１２，１１４，１１８  逃げ面、１１３  前切刃、１１５  外周切刃、１１６  マージン、１１７  食付き切刃、１１９  切刃角部、１２０  台座。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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