(57)【要約】  切削工具等の機械加工工具の耐久性を向上させることのできる機械加工工具の刃先部構造及びその表面処理方法を提供する。機械加工工具（１０）の刃先（エッジ）（１１）と，該刃先（１１）近傍，一例として刃先（１１）から少なくとも１ｍｍ，好ましくは少なくとも５ｍｍ  の範囲を処理領域（１５）とし，前記処理領域（１５）に，メディアン径が１〜２０μｍ  である略球状の噴射粒体を，０．０１ＭＰａ〜０．７ＭＰａ  の噴射圧力で噴射して，相当径が１〜１８μｍ，好ましくは１〜１２μｍ，深さが０．０２〜１．０μｍ  以下のディンプル（１６）を，該ディンプル（１６）の投影面積が前記処理領域（１５）の表面積の３０％以上としたものである。
2017169303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工工具の刃先と，該刃先近傍を処理領域とし，  前記処理領域に，メディアン径が１〜２０μmである略球状の噴射粒体を，０．０１MPa〜０．７MPaの噴射圧力で噴射して，相当径が１〜１８μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプルを，該ディンプルの投影面積が前記処理領域の表面積の３０％以上となるように形成することを特徴とする機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項２】
前記噴射粒体の噴射前に，前記処理領域をＲａ３．２μm以下の表面粗さに予備研磨することを特徴する請求項１記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項３】
弾性体に砥粒を分散させ，又は弾性体の表面に砥粒を担持させて成る弾性研磨材を噴射すると共に前記処理領域上で滑動させることにより，前記予備研磨を行うことを特徴とする請求項２記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項４】
前記噴射粒体の噴射を，セラミックコーティングがされた前記処理領域に対し行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項５】
前記噴射粒体の噴射後，前記処理領域に対しセラミックコーティングを行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項６】
前記ディンプルの形成後，前記ディンプルの形成時に生じた微小な突起を除去する事後研磨を前記処理領域に施すことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項７】
弾性体に砥粒を分散させ，又は弾性体の表面に砥粒を担持させて成る弾性研磨材を噴射すると共に前記処理領域上で滑動させることにより，前記事後研磨を行うことを特徴とする請求項６記載の機械加工工具の刃先部の表面処理方法。
【請求項８】
機械加工工具の刃先と，刃先近傍の処理領域に，相当径が１〜１８μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプルを，該ディンプルの投影面積が前記処理領域の表面積の３０％以上有することを特徴とする機械加工工具の刃先部構造。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，機械加工工具の刃先部構造及びその表面処理方法に関し，より詳細には，ドリル，エンドミル，ホブ，ブローチ，フライス等の切削工具や，パンチ等の打抜工具等の切削や切断のための刃先（エッジ）を備えた機械加工工具の前記刃先部構造及びその表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  前述した機械加工工具のうち，切削工具を例に挙げて説明する。切削加工では，図１に示すように切削工具１０の刃先１１によって被加工物２０の表面を物理的に切り込み，割り裂いて被加工物２０の一部を削り取る。そして，この削り取りによって生じた切りくず（切り子）２１を排除しながら，刃先１１を連続的に押し進めることによって切削を行う。【０００３】  理想的な切削は，被加工物２０が無理なく切削される深さで切削工具１０の刃先１１が被加工物２０の表面に入り込むことである。この理想的な切削が行われている場合には，切り子２１として排出される被加工物の断片は，切削工具１０の刃先１１から被加工物２０の表面２２まで延びる，せん断面２３によって連続的なすべり破壊を受けて削られる。そして，切削工具１０のすくい面の上を滑って連続して排出される，所謂「流れ型」の切り子２１を形成する。このような切削状態では切削抵抗も略一定となり，振動も少なく，表面荒れのない良好な仕上げ面２４が形成される。【０００４】  前記切削加工では，切り子２１と切削工具１０のすくい面１２との間に生じる高い圧力と大きな摩擦抵抗及び切削熱によって，切り子２１の一部が物理的，化学的変化により刃先１１の前方部分に凝着する。この凝着した切り子によって，切削工具１０の刃先１１に，本来の刃先とは異なる，「構成刃先」と呼ばれる新たな刃先が形成される。そして，この構成刃先２５が切削工具１０の刃先１１の一部として被加工物２０の切削が行われるようになる。【０００５】  前記構成刃先２５は加工硬化により高硬度となるから，構成刃先２５には，切削工具１０の本来の刃先１１を保護する機能があるとも考えられている。【０００６】  しかし，前記構成刃先２５が生成されると，刃先１１が鈍化して鋭利性が損なわれるため仕上げ面２４は粗くなり，また，構成刃先２５の先端は，切削工具１０本来の刃先１１よりも下方にあるため切り込みが大きくなって加工精度も低下する。【０００７】  しかも，このように構成刃先２５の先端が本来の刃先１１の下方にあることで，摩擦抵抗の増大と過切削により切削抵抗が増大する。それにより，切削温度の上昇や切削工具の早期摩耗が生じると共に，構成刃先２５は切り子の凝着により成長し，ある程度成長すると剥離する。この動作が周期的に繰り返されることから，構成刃先２５の生成は，被加工物２０に対する加工状態を不安定にし，被加工物２０の仕上げ面２４を荒れさせる原因ともなっている。【０００８】  また，構成刃先は上述のように切削抵抗の増大の原因の一つであり，切削抵抗が大きい状態で構成刃先が被加工物にめり込んで剥離するとき，構成刃先の脱落強度が大きくなり刃先には非常に強い負荷がかかる。強い負荷が刃先に集中することでチッピング（chipping），欠けが発生する原因となっている。【０００９】  このように，切削工具１０の刃先１１に形成される構成刃先２５に関する問題に対応した従来技術としては，  (a) 凝着，成長した構成刃先２５を切削工具１０の刃先１１に脱落しないように保持するようにしたもの，  (b) 凝着した構成刃先２５を成長する前に除去するようにしたもの，  (c) 切削工具１０の刃先１１に構成刃先２５が凝着することを防止したもの，  が���案されている。【００１０】  このうち，(a) 凝着，成長した構成刃先２５を切削工具１０の刃先１１に脱落しないように保持するようにしたものとして，切削工具１０のすくい面１２に，一端が刃先１１に連通して，刃先１１に切削油を誘導可能な導油溝を設けることにより，生成した構成刃先２５が導油溝に入り込むことで，「アンカー効果」によって構成刃先２５と切削工具基材との結合力を増加させることにより，構成刃先２５の脱落を防止して構成刃先２５を切削工具１０の刃先１１に対する保護膜として機能させることを提案したものがある（特許文献１）。【００１１】  また，(b) 凝着した構成刃先２５を，成長する前に脱落させるようにしたものとして，切削工具１０による被加工物２０の切削時に，瞬間的に切削工具１０又は被加工物２０を僅かに逆回転させることを複数回繰り返すことにより，この逆回転時に切削工具１０の刃先１１に凝着した構成刃先２５を除去しながら行う切削方法や（特許文献２），切削工具１０又は被加工物２０のいずれか一方に対して，その切削進行方向と略同様の方向の超音波振動を付与しながら被切削面の加工を行うブローチ加工方法が提案されている（特許文献３）。【００１２】  更に，(c) 切削工具１０の刃先１１に対する構成刃先２５の凝着を防止するものとして，切削工具１０の被加工物２０と接触する面の一部又は全部の表層に，原子％でＮ：４０〜６０％，Ｔｉ：４０〜６０％を含み，残部は実質的に不可避不純物からなる硬質被膜で被覆するようにしたものや（特許文献４），刃先１１部分の表面粗さをＲａ：０．３μm以下とし，少なくとも該刃先１１部分にＴｉＣＮ系コーティング層を厚さ２μm以下で形成することを提案したもの等がある（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】日本国特開２０１３−１４６８１９号公報
【特許文献２】日本国特開２００４−２６８１７６号公報
【特許文献３】日本国特開平９−１０８９３６号公報
【特許文献４】日本国特開２００６−２５５８４８号公報
【特許文献５】日本国特開２００１−２７７００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  上記において従来技術として紹介した先行技術中，特許文献１に記載の発明は，切削工具１０のすくい面１２に導油溝を形成して刃先１１に生じた構成刃先２５を脱落し難くすることで，この構成刃先２５を積極的に凝着させ，切削工具１０の本来の刃先１１を保護する保護膜として利用することを提案している。【００１５】  ここで，切削工具１０の刃先１１に生成される構成刃先２５は前述したように高硬度であることから，構成刃先２５が付着した状態を維持することができれば，構成刃先２５に保護膜としての機能を期待することができるようにも見える。【００１６】  しかし，この方法では，構成刃先２５の形成によって刃先１１が鈍化すること，本来の切削位置に対し被加工物２０の表面を深く削り取ることとなる。従って，切削抵抗の増大によって発熱温度が上昇することから，構成刃先２５によって保護されていない逃げ面１３の摩耗が加速することが予想され，結局，切削工具１０は早期に摩耗するものと考えられる。【００１７】  しかも，この構成では，構成刃先２５の成長に伴い刃先の角度が変化して切削深さが変化するために，構成刃先２５の成長に合わせて被加工物２０の表面に対する切削工具１０の接触角度を変化させる等の処置をしなければ，安定した加工状態で加工を行うことができず，仕上げ面２４が荒れることとなる。【００１８】  また，特許文献１に記載の方法では，導油溝の形成によってすくい面１２に凝着した構成刃先２５が脱落し難くなる。そのため，すくい面１２を保護することができたとしても，最大成長した構成刃先２５はやがて脱落することとなる。従って，構成刃先２５の凝着，成長，脱落が周期的に繰り返されることにより生じる仕上げ面２４の荒れの発生は防止できない。特に，導油溝の形成により脱落し難くなった構成刃先２５は，より大きく成長してから脱落するものと考えられ，その結果，仕上げ面の荒れ（凹凸）がより一層激しくなるものと予想される。【００１９】  特許文献２，３に記載の方法では，切削工具１０又は被加工物２０を切削方向に対し逆転させることにより（特許文献２），あるいは，切削方向と同方向に超音波振動を与えることで，切削工具１０の刃先１１に凝着した構成刃先２５を，成長する前に除去することができるものとなっている。【００２０】  しかし，この方法では，切削加工時における切削工具１０や被加工物２０の動きが複雑となり，装置構成や装置の動作制御も複雑となる。【００２１】  しかも，定期的に逆転させることにより，又は振動を付与することにより，理想的な切削状態である連続的なすべり破壊による切削とはならず，切削抵抗が常に変動して一定周期毎のせん断すべりによって被加工物の表面が削られる，所謂「せん断型」あるいは「むしり型」と呼ばれる切り子が排出されることとなり，その結果，仕上げ面２４は凹凸やむしり痕が形成されて荒れることになる。【００２２】  従って，美しい仕上げ面２４を得ようとすれば，切削工具１０の刃先１１に対し構成刃先２５が凝着すること自体を防止することが望ましい。【００２３】  この様な構成として，前掲の特許文献４及び５では，切削工具１０の刃先１１部分にＴｉＮやＴｉＣＮ等のセラミック系のコーティング層を形成���ることを提案する。【００２４】  このように，セラミック系のコーティング層を設けた構成では，コーティング層の存在により構成刃先２５の凝着が生じ難くなるだけでなく，セラミック系のコーティング層は，高硬度であることから，刃先１１の摩耗を抑制する保護膜としての機能も期待できる。【００２５】  しかし，このようなコーティング層を設けた構成でも，構成刃先２５の凝着を完全には防止できず，また，コーティング層が剥離してしまえば，構成刃先２５の凝着防止膜としての効果も，刃先１１の保護膜としての効果も失われるため，この方法による表面処理も完全なものではない。【００２６】  しかも，このようなコーティング層の形成は，スパッタリングやイオンプレーティングに代表される「物理蒸着（ＰＶＤ）」によって行うのが一般的であり（特許文献１の［0047］欄，特許文献５の［0006］欄），切削工具１０に対するコーティング層の形成や，剥離したコーティング層の再生には，高価なＰＶＤ装置が必要であると共に，高真空下の真空チャンバー内で，温度，反応ガスの導入速度，処理時間等を厳密に管理してコーティング層を成膜する必要があるために，コーティング層の形成には多大なコストがかかる。【００２７】  そのため，より簡単且つ低コストで，コーティング層を形成したと同様，構成刃先２５の凝着防止や，刃先１１部分の表面硬化の効果が得られる表面処理方法に対する要望は大きい。【００２８】  ここで，前掲の特許文献１では，構成刃先２５の凝着促進と，凝着した構成刃先２５の剥離を防止するために，切削工具１０のすくい面１２に導油溝を設ける構成を採用する。【００２９】  また，特許文献５では，構成刃先２５の凝着を防止するために，切削工具１０の刃先１１部分の表面粗さをＲａで０．３μm以下の平滑な面に形成してからコーティング層を形成することで，コーティング層の表面を平滑化させることを提案する。【００３０】  これらの従来技術の存在からも判るように，切削工具１０の刃先１１部分に対する構成刃先２５の凝着は，切削工具１０の刃先１１部分の表面に凹凸が形成されている場合に生じ易い。（特許文献１の他，特許文献４の［0006］欄参照。ここでは，摩耗による表面粗さの悪化を構成刃先の発生原因として挙げる）。そして，生成された構成刃先が「アンカー効果」によって強固に付着することになる（特許文献１）。【００３１】  これとは逆に，切削工具１０の刃先１１部分を平坦に加工した場合には，構成刃先２５の凝着を抑制することができるというのが，本願発明の技術分野における当業者の技術常識であることが判る。【００３２】  しかし，本発明の発明者らは，鋭意研究の結果，切削工具１０の刃先１１部分に，所定の方法によって凹凸を形成する表面処理を施すことで，切削工具等の機械加工工具の刃先１１部分の摩擦抵抗を低減させて，構成刃先２５等の被切削物の凝着発生を防止できると共に，表面処理を行った部分の表面硬度を向上させることができる手段を開発した。【００３３】  無潤滑もしくは低潤滑状態においても，切削に伴い生じる切り子２１と刃面及びすくい面との摩擦を低減させることで切り子２１の排出性が向上する。【００３４】  摩擦を低減できることは切り子２１と刃面が高温になることを抑制できるため，凝着の防止による耐久性向上も可能となる。【００３５】  しかも，このような表面処理は，物理蒸着（ＰＶＤ）を行うための装置に比較して安価なブラスト加工装置を使用して略球状の噴射粒体を噴射するという比較的簡単な処理を行うだけで実施できるものであり，セラミック系のコーティング層を形成する処理等に比較して，極めて低コストかつ簡単に行うことができる。【００３６】  なお，以上の説明では，刃先を備えた機械加工工具として，切削工具を例に挙げて説明したが，ここで説明した課題は，切削工具のみならず，例えば打ち抜き加工に使用するパンチ等，切削や切断の際にせん断の起点となる刃先（エッジ）を備えた機械加工工具全般（以下，これらを総称して単に，「加工工具」という）に共通の課題である。【００３７】  本発明は，本発明の発明者らによる上記研究の結果得られた知見に基づき為されたものであり，切削工具等の加工工具の刃先部に対する構成刃先の凝着を防止できると共に，刃先部の表面硬度を高めることにより，荒れのない仕上げ面を形成でき，しかも，加工工具自体の耐久性をも向上させることのできる，機械加工工具刃先部構造及びその表面処理方法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】
【００３８】  以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。【００３９】  上記目的を達成するための，本発明の機械加工工具刃先部の表面処理方法は，  機械加工工具１０の刃先（エッジ）１１と，該刃先１１近傍，好ましくは刃先１１から少なくとも１mm，より好ましくは少なくとも５mmの範囲の領域１５を処理領域１５とし，  前記処理領域１５に，メディアン径が１〜２０μmである略球状の噴射粒体を，０．０１MPa〜０．７MPaの噴射圧力で噴射して，相当径が１〜１８μm，好ましくは１〜１２μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプル１６を，該ディンプル１６の投影面積が前記処理領域１５の表面積の３０％以上となるように形成することを特徴とする（請求項１）。【００４０】  なお，ここで「メディアン径」とは，粒子群をある粒子径から２つに分けたとき，大きい側の粒子群の積算粒子量と，小さい側の粒子群の積算粒子量が等量となる径（累積分布５０Vol％の径）をいう。【００４１】  また，「相当径」とは，処理領域１５に形成された１個のディンプル１６の投影面積（本明細書において「投影面積」とは，前記ディンプル１６の外郭の面積をいう）を，円形の面積に換算して測定したときの前記円形の径をいう。【００４２】  前述した機械加工工具刃先部の表面処理方法において，前記噴射粒体の噴射前に，前記処理領域１５をＲａ３．２μm以下の表面粗さに予備研磨することが好ましい（請求項２）。【００４３】  この場合，弾性体に砥粒を分散させ，又は弾性体の表面に砥粒を担持させて成る弾性研磨材を噴射すると共に前記処理領域１５上で滑動させることにより，前記予備研磨を行うものとしても良い（請求項３）。【００４４】  更に，前記噴射粒体の噴射を，ＴｉＡｌＮ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等のセラミックコーティングがされた前記処理領域１５に対し行うこともできる（請求項４）。【００４５】  セラミックス系コーティングに処理した場合，コーティング層のみに微細化が起きると考えられ，そのため母材に与える影響はほとんどないと推察される。【００４６】  更に，前記噴射粒体の噴射後，前記処理領域１５に対しＴｉＡｌＮ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等のセラミックコーティングを行うこともできる（請求項５）。【００４７】  また，前記ディンプルの形成後，前記ディンプル１６の形成時に生じた微小な突起１７を除去する，事後研磨を前記処理領域１５に施すものとしても良く（請求項６），この場合，前記事後研磨を，弾性体に砥粒を分散させ，又は弾性体の表面に砥粒を担持させて成る弾性研磨材を噴射すると共に前記処理領域１５上で滑動させることにより行うものとしても良い（請求項７）。【００４８】  また，本発明の機械加工工具刃先部構造は，  機械加工工具１０の刃先（エッジ）１１と，該刃先１１近傍，好ましくは刃先１１から少なくとも１mm，より好ましくは少なくとも５mmの領域１５に，相当径が１〜１８μm，好ましくは１〜１２μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプル１６を，該ディンプル１６の投影面積が前記処理領域１５の表面積の３０％以上であることを特徴とする（請求項８）。
【発明の効果】
【００４９】  以上で説明した本発明の表面処理方法で刃先部分の表面処理を行った加工工具を使用することで，以下の顕著な効果を得ることができた。【００５０】  前述した技術常識に反し，本発明の方法で刃先１１を含む所定範囲（処理領域１５）が処理された加工工具１０では，ディンプル１６の形成によって表面に凹凸が形成されるものでありながら，構成刃先２５の生成を抑制することができた。【００５１】  すなわち，本発明の刃先処理方法で処理された処理領域１５には前述したディンプル１６が形成され，このディンプル１６が油溜まりとして機能する。従って，刃先１１と，この刃先１１から一定の範囲にあるすくい面１２及び／又は逃げ面１３に潤滑油（切削油）の油膜が形成される。これにより，加工工具１０の刃先１１及び刃先近傍のすくい面１２と切り子２１，逃げ面１３と仕上げ面２４間の摩擦抵抗が大幅に低減され，切り子２１を硬化させてすくい面１２に凝着させる原因である，大きな摩擦抵抗と切削熱の発生が抑止される。その結果，構成刃先２５の生成を防止できたものと考えられる。【００５２】  このように，本発明の表面処理方法で刃先１１部分の処理を行った加工工具１０は，構成刃先２５の生成が抑制される結果，構成刃先２５の生成に伴って生じる，刃先１１の鈍化，切り込み量の増大，及びこれらに伴う加工精度の低下，摩擦抵抗や過切削による切削抵抗の増大，及び，切削温度の上昇や切削工具の早期摩耗，構成刃先の脱落が起因となるチッピングや欠け，切削抵抗の変化による仕上げ面２４の表面荒れの発生等の，構成刃先２５の生成によって生じる問題を解消することができた。【００５３】  また，ディンプル１６の形成を，前述した噴射粒体の衝突によって行うことで，噴射粒体との衝突に伴う変形によって処理領域の表面から約3μmの範囲の結晶粒を微細化させることができ，この微細化によって，切削加工時に生じる熱による膨張と収縮によって生じる熱亀裂（サーマルクラック）の発生を抑制することができる等，比較的簡単な処理によって表面硬度を上昇させることができた。【００５４】  また，噴射粒体の衝突によって生じた変形により処理領域に圧縮残留応力を付与することができ，本発明の方法で処理した工具の耐久性を更に向上させることができた。【００５５】  その結果，本発明の刃先処理方法は，表面硬度を上昇するために行われる浸炭や窒化等の熱処理，あるいは，ＴｉＡｌＮに代表されるセラミックコーティングで得ていた表面強化の効果を，噴射粒体の噴射という比較的簡単な処理によって得ることができ，前記熱処理やセラミックコーティングに代わる処理として採用することが可能である。【００５６】  本発明の刃先処理は，ツールマーク等が残っている状態の処理領域に対し行う等，ある程度の凹凸が残っている処理領域に対し行うことも可能であるが，Ｒａ３．２μm以下の表面粗さに予備研磨した処理領域に対し行うことで，刃先部分の表面を，より好ましい表面状態に加工することができた。【００５７】  このような研磨を，弾性研磨材の噴射により行う場合には，ブラスト加工装置を使用したブラスト加工によって鏡面，あるいはこれに近い状態まで比較的簡単に予備研磨を行うことができ，手作業によるラップ研磨や��フ研磨を行う場合に比較して効率的に研磨を行うことが可能である。【００５８】  なお，本発明の表面処理方法は，ＴｉＡｌＮ等のセラミックコーティングがされた前記処理領域に対し行うこともでき，この場合にもディンプルの形成に伴う効果が得られるのみならず，コーティング層の組織が微細化することによる，コーティング層の耐久性向上を得ることができた。【００５９】  更に，前記噴射粒体の噴射後，ディンプル１６の形成時に生じた微小な突起１７を除去する事後研磨を行う構成では，このような表面処理を施した加工工具１０を使用して切削等された被加工物２０の仕上げ面２４を，より荒れのない美しい表面に仕上げることができただけでなく，加工工具１０の更なる耐久性の向上を得ることができ，特に，このような事後研磨を弾性研磨材の噴射により行うことで，比較的容易かつ簡単に研磨を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】切削状態における切削工具と被加工物の説明図。
【図２】本発明の表面処理が施される処理領域の説明図であり，（Ａ）は処理前の状態，（Ｂ）は処理後の状態を示す。
【図３】ディンプルの形成に伴い機械加工工具表面に生じる突起の説明図。
【図４】本発明の表面処理方法で処理された機械加工工具の刃先部の表面電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）。
【図５】切削工具刃先部の状態写真であり，（Ａ）は未処理，（Ｂ）及び（Ｄ）は本発明の表面処理方法，（Ｃ）及び（Ｅ）は比較例の方法で処理したもの。
【図６】切削工具刃先部の状態を示すもので，（Ａ）は実施例による処理，（Ｂ）は比較例で処理したもの。
【図７】実施例及び比較例による加工で排出された切り子の状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】  次に，本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら以下説明する。
【００６２】〔処理対象〕  本発明の刃先処理方法は，切削工具や，打ち抜き工具等，切削や切断を行うための，せん断の起点となる刃先１１を備えた加工工具１０における前記刃先１１部分の処理に使用するものであり，一例として，パンチ，ドリル，エンドミル，ホブ，ブローチ，フライス等は，いずれも本発明の処理対象である加工工具１０に含まれる。
【００６３】  このような加工工具１０の材質も特に限定されず，ＳＫＤ（金型用工具鋼），ＳＫ（炭素工具鋼），ＳＫＨ（高速度工具鋼）等の鋼の他，超硬合金，セラミックス（アルミナ，ジルコニア，炭化ケイ素，サーメット）等であっても良い。
【００６４】  また，これらの加工工具は，前述した材質で形成された加工工具のうち，刃先及びその近傍部分（後述の領域ないし処理領域１５）の表面に，厚さ１〜１０μmのＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ等のセラミック系のコーティング層が形成されているものであっても良い。
【００６５】  本発明の刃先処理方法は，このような加工工具１０の刃先部に対し適用されもので，図２（Ａ）に示すように，切削や切断時におけるせん断の起点となる刃先（エッジ）１１の部分と，この刃先１１に対し，少なくとも１mmの範囲，好ましくは少なくとも５mmの範囲の領域１５を，後述する噴射粒体を噴射・衝突させる処理領域１５として後述する噴射粒体の噴射を行い，図２（Ｂ）に示すように，この処理領域１５にディンプル１６を形成する。
【００６６】  本実施形態では，刃先１１を中心に，その両側の傾斜面をいずれとも処理領域１５とするが，処理領域１５は，切削時により大きな摩擦抵抗を受ける一方側の面（図１の例ではすくい面１２側）のみに設けるものとしても良い。
【００６７】  なお，加工工具１０の処理領域１５は，刃先にバリが付着した状態や，ツールマークなどの加工痕が形成されたままの状態のものを処理対象としても良いが，予め算術平均粗さ（Ｒａ）で３．２μm以下の表面粗さに研磨する，予備研磨を行っておくことが好ましい。
【００６８】  このような予備研磨の方法は，特に限定されず，手作業によるラッピングやバフ掛けによる研磨によって行うものとしても良いが，このような予備研磨を，弾性研磨材を使用したブラスト加工によって行うものとしても良い。
【００６９】  ここで，弾性研磨材とは，ゴムやエラストマー等の弾性体に砥粒を分散させ，又は弾性体の表面に砥粒を担持させた研磨材で，このような弾性研磨材は，これを斜めに噴射する等することで処理領域１５上を滑動させることができ，これにより比較的簡単に処理領域１５の表面を鏡面，あるいはこれに近い状態に研磨することができる。
【００７０】  なお，弾性研磨材の弾性体に分散し，あるいは担持させる砥粒としては，処理対象とする加工工具の材質等に応じて適宜選択可能であるが，一例として，♯１０００〜♯１００００の炭化ケイ素やアルミナ，ダイヤモンド砥粒を使用することができる。
【００７１】〔表面処理〕  前述した加工工具１０の刃先１１から所定の範囲にある処理領域１５に対する表面処理は，略球状の噴射粒体を噴射して前述した処理領域に衝突させることにより行われる。
【００７２】  この表面処理に使用する噴射粒体，噴射装置，噴射条件を一例として以下に示す。
【００７３】噴射粒体  本発明の表面処理方法で使用する略球状の噴射粒体における「略球状」とは，厳密に「球」である必要はなく，一般に「ショット」として使用される，角のない形状の粒体であれば，例えば楕円形や俵型等の形状のものであっても本発明で使用する「略球状の噴射流体」に含まれる。
【００７４】  噴射粒体の材質としては，金属系，セラミックス系のいずれのものも使用可能であり，一例として，金属系の噴射粒体の材質としては，合金鋼，鋳鉄，高速度工具鋼（ハイス鋼）(ＳＫＨ)，タングステン（W），ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を挙げることができ，また，セラミックス系の噴射粒体の材質としては，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），ジルコニア（ＺｒＯ２），ジルコン（ＺｒＳｉＯ４），硬質ガラス，ガラス，炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を挙げることができる。これらの噴射粒体は，処理対象とする加工工具の母材に対し同等以上の硬度を有する材質の噴射粒体を使用することが好ましい。
【００７５】  使用する噴射粒体の粒径は，メディアン径（Ｄ50）で１〜２０μmの範囲のものが使用可能で，鉄系のものであればメディアン径（Ｄ50）で１〜２０μm，好ましくは５〜２０μm，セラミックス系のものであればメディアン径（Ｄ50）で１〜２０μm，好ましくは４〜１６μmの範囲のものを使用し，これらの粒径の噴射粒体の中から，処理対象とする加工工具の材質等に応じて後述する径及び深さでディンプルを形成し得るものを選択して使用する。
【００７６】噴射装置  前述した噴射粒体を処理領域の表面に向けて噴射する噴射装置としては，圧縮気体と共に研磨材の噴射を行う既知のブラスト加工装置を使用することができる。
【００７７】  このようなブラスト加工装置としては，圧縮気体の噴射により生じた負圧を利用して研磨材を噴射するサクション式のブラスト加工装置，研磨材タンクから落下した研磨材を圧縮気体に乗せて噴射する重力式のブラスト加工装置，研磨材が投入されたタンク内に圧縮気体を導入し，別途与えられた圧縮気体供給源からの圧縮気体流に研磨材タンクからの研磨材流を合流させて噴射する直圧式のブラスト加工装置，及び，上記直圧式の圧縮気体流を，ブロワーユニットで発生させた気体流に乗せて噴射するブロワー式ブラスト加工装置等が市販されているが，これらはいずれも前述した噴射粒体の噴射に使用可能である。
【００７８】処理条件  前述したブラスト加工装置を使用して行う噴射粒体の噴射は，一例として噴射圧力０．０１MPa〜０．７MPa，好ましくは０．０５〜０．５MPaの範囲で行うことができ，処理対象とする加工工具の材質等との関係で，相当径が１〜１８μm，好ましくは１〜１２μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプル１６を，処理領域表面の面積に対し，ディンプル１６の形成面積（投影面積）が３０％以上となるように行う。
【００７９】後処理  以上のようにして，処理領域に対し噴射粒体の噴射によりディンプル１６が形成されると共に，表面付近の結晶粒の微細化等が行われた加工工具１０は，これをそのまま切削加工等の機械加工に使用するものとしても良いが，このようにして，ディンプル１６を形成した後の処理領域１５上に，前処理として説明したと同様の弾性研磨材を噴射すると共に滑動させることにより，ディンプル１６の形成時に生じた微小な突起１７を除去する事後研磨を施すものとしても良い。
【００８０】  すなわち，前述した噴射粒体を処理領域１５に衝突させてディンプル１６を形成することで，図３に示すように，処理領域１５には噴射粒体の衝突によって押し出された構成材料がディンプル１６の周縁を盛り上げて突起１７を形成し，このようにして形成された突起１７が，被加工物２０の表面，あるいは切り子２１との接触時に接触抵抗を増大させる。
【００８１】  従って，弾性研磨材の噴射によって前述した事後研磨を行うことによってディンプル１６を残しつつ，ディンプル１６形成時に生じた微小な突起１７を除去しておくことが好ましい。
【００８２】  更に，噴射粒体の噴射後の処理領域，場合により更に前記弾性研磨材の噴射を行った後の処理領域には，更に，ＴｉＡｌＮやＴｉＣ等のセラミック系のコーティング層を形成するものとしても良い。
【００８３】  このようにしてディンプルの形成後に処理領域上に形成するコーティング層は，１〜１０μmの膜厚で形成することが好ましい。
【００８４】  このようなコーティング層は，スパッタリング等に代表される物理蒸着（ＰＶＤ）や，化学蒸着（ＣＶＤ）等の既知の各種の成膜技術を使用して形成することができる。
【００８５】作用及び効果等  以上で説明したように，本発明の表面処理方法では，所定径の噴射粒体を噴射することによって，加工工具１０の刃先１１とこの刃先から一定の範囲にある処理領域１５に，所定径，所定深さのディンプル１６を形成して，該処理領域１５を凹凸面化する。
【００８６】  従って，発明が解決しようとする課題の欄で説明したように，表面に凹凸が形成された刃先１１部分には構成刃先２５が形成され易いという，本発明の技術分野における技術常識に照らせば，ディンプル１６を形成して刃先１１部分を凹凸面化した加工工具１０では，構成刃先２５の生成が促進されることが予想される。
【００８７】  しかし，本発明の処理方法で刃先１１部分の処理を行った工具１０を使用して加工（切削加工）を行ったところ，上記技術常識に照らして予測される結果とは逆に，構成刃先２５の生成に代表される刃先１１部分に対する被加工物２０の凝着を防止できることが確認された。
【００８８】  このような被加工物２０の凝着防止効果は，以下のような原理によって得られるものと考えられる。
【００８９】  本発明の方法で刃先部分に対する表面処理を行った加工工具１０では，刃先（エッジ）１１と刃先１１から所定の範囲にある領域（処理領域）１５に，噴射粒体の粒径に応じた比較的小さなディンプル１６が形成される。
【００９０】  このディンプル１６の形成により，本発明の表面処理を行った加工工具１０では刃先１１にまで潤滑油が供給され易くなると共に，このディンプル１６が油溜まりとして機能して潤滑油を保持することで，刃先１１から一定の範囲内にあるすくい面１２や，逃げ面１３に油膜が形成され，加工工具１０の先端部と，被加工物２０の切り子２１や仕上げ面２４との接触時における摩擦抵抗を大幅に低減させることができるようになっている。
【００９１】  ここで，前述した構成刃先２５は，切り子２１と工具１０のすくい面１２との間に生じる圧力と大きな摩擦抵抗及び高い切削熱とによって，切り子２１の一部が物理的・化学的に変化して刃先１１付近のすくい面１２に凝着して生成されるものである。しかしながら，前述したように，本発明の表面処理を行うことで，すくい面１２に油膜を保持するディンプル１６が形成されることで，切り子２１とすくい面１２の接触抵抗を大幅に減少させることができることから，本発明の処理方法を適用すると，構成刃先２５の生成条件がすべて存在し得るものではなくなる。
【００９２】  その結果，本発明の表面処理方法が実施された加工工具１０では，構成刃先２５が生成され難くなり，構成刃先２５の生成に伴い生じる，刃先１１の鈍化，切り込み量の増大による加工精度の低下，摩擦や過切削により切削抵抗が増大することに伴う切削時の温度上昇や切削工具の早期摩耗等の問題を解消することができるものとなっている。
【００９３】  また，工具の逃げ面１３にも潤滑油を保持するディンプル１６を形成する場合には，被加工物２０の仕上げ面２４と逃げ面１３との接触も滑らかとなって，更に一定した切削抵抗によって連続したせん断による切削を行うことが可能となる。その結果，加工面に凹凸等の加工荒れが生じることを一層好適に防止することができるようになる。
【００９４】  このように切削抵抗を一定とした，連続的なせん断が行われていることは，本発明の表面処理方法で刃先部分の表面処理を行った加工工具を使用した切削では，切り子が「せん断型」，「むしり型」，「亀裂型」とはならずに，スムースに連続して生じる「流れ型」となっていることからも確認される。
【００９５】  なお，本発明の表面処理方法で刃先部の処理を行った加工工具１０では，前述した噴射粒体の衝突によって，処理領域１５の表面から約３μmの範囲で結晶粒が微細化している。そして，この微細化によって，切削加工時に生じる熱による膨張と収縮によって生じる熱亀裂（サーマルクラック）の発生を抑制して，高耐久性の実現と長寿命化を実現することができる。特に，処理対象をＳＫＤ１１製の加工工具１０とした場合，処理領域の表面付近の結晶粒をナノレベルまで微細化させることが可能で，更なる高耐久性や長寿命化の実現が可能となる。
【００９６】  また，本発明の処理方法で処理された加工工具１０では，処理領域の表面付近の組織が微細化されているだけでなく，その残留応力を測定したところ，高い圧縮残留応力が付与されていることが確認された。
【００９７】  このような圧縮残留応力の存在は，耐久性の向上をもたらすものであり，前述の微細化と圧縮残留応力とによって，本発明の刃先処理は，高硬度化，高強度化されており，浸炭や窒化等の熱処理や，セラミック系の硬質のコーティング層の形成に代替し得る処理となっている。
【００９８】  このような微細化や圧縮残留応力の付与は，加工領域にセラミック系のコーティング層が形成された加工工具に対して処理を行った場合にも同様に得られるものであった。
【００９９】  更に，前述したように噴射粒体を衝突させた処理領域は微細化に伴い表面硬度が上昇する。この処理領域上に，セラミック系のコーティング層を形成した場合，母材とコーティング層の硬度差が小さくなることで，コーティング層の付着強度が向上される一方，ディンプルが形成されている母材上に略均一な膜厚で形成されたコーティング層の表面は，母材層の表面形状に対応したディンプルが形成されることとなり，ディンプルの形成に伴う効果についてもそのまま享受することができるものとなっている。
【実施例】
【０１００】  以下に，本発明の表面処理方法で刃先部の表面処理を行った加工工具を使用して加工を行う，効果確認試験の結果を試験例として示す。【０１０１】〔試験例１：切削工具に対する効果確認試験〕試験の概要  本発明の表面処理方法で刃先部の処理を行った切削工具（実施例）と，未処理品及び本発明で規定する条件から外れた処理条件で刃先部を処理した切削工具（比較例）をそれぞれ使用して切削加工を行い，刃先のチッピング及び凝着発生を寿命として，それぞれの寿命を評価した。【０１０２】処理対象とした切削工具  下記の表１に示す切削工具を対象とした。【０１０３】
【表１】
2017169303.tif 000003
【０１０４】表面処理条件  前掲の各切削工具の刃先，及び刃先から５mmの範囲に対し，下記の表２〜表１３に示す条件で表面処理を行った。【０１０５】
【表２】
2017169303.tif 000004
【０１０６】
【表３】
2017169303.tif 000005
【０１０７】
【表４】
2017169303.tif 000006
【０１０８】
【表５】
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【０１０９】
【表６】
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【０１１０】
【表７】
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【０１１１】
【表８】
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【０１１２】
【表９】
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【０１１３】
【表１０】
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【０１１４】
【表１１】
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【０１１５】
【表１２】
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【０１１６】
【表１３】
2017169303.tif 000015
【０１１７】  なお，上記の表２〜表１３中，「噴射方式」は，使用したブラスト加工装置の噴射方式を示し，それぞれ，下記の噴射方式のブラスト加工装置の使用を示す。  ＳＦ：サクション噴射方式〔(株)不二製作所製「SFK-2」〕  ＦＤ：直圧噴射方式〔(株)不二製作所製「FDQ-2」〕  ＬＤ：重力噴射方式〔(株)不二製作所製「LDQ-3」〕【０１１８】  弾性研磨材による研磨は「シリウス加工」（不二製作所）により行った。  また，使用した噴射粒体の材質毎の硬度を，下記の表１４に示す。【０１１９】
【表１４】
2017169303.tif 000016
【０１２０】ディンプルの形成状態の確認  電子顕微鏡写真による確認  以上で説明した実施例１〜２２の処理条件で噴射粒体を噴射した後の処理領域を電子顕微鏡写真で観察した結果，いずれの加工条件によってもディンプルの形成が確認された。【０１２１】  一例として，図４に，実施例３の処理条件で表面処理を行った高速度工具鋼（ＳＫＨ５１）製のボールエンドミルの刃先部の電子顕微鏡写真を示す。【０１２２】  図４中に比較的明瞭に表れているディンプルを破線の円で囲って表示した。図４からも判るように，刃先（エッジ）１１である稜線上，及びこの刃先１１を中心とした両傾斜面のいずれ共に，比較的小径で且つ浅いディンプルが略一様に形成されていることが判る。【０１２３】  また，図５に，本発明の方法で処理した切削工具刃先部の状態写真を示す。この図５において，（Ａ）は未処理，（Ｂ）及び（Ｄ）は本発明の方法，（Ｃ）及び（Ｅ）は比較例の方法で処理したものであり，（Ｂ）〜（Ｄ）は，いずれもサクション噴射方式（ＳＦ式）で，（Ｂ）は合金鋼製の噴射粒体（メディアン径１８μm）を噴射圧力０．５MPaで３秒噴射したもの，（Ｃ）はハイス鋼製の噴射粒体（メディアン径５０μm）を噴射圧力０．５MPaで３秒間噴射したもの，（Ｄ）は金鋼製の噴射粒体（メディアン径１８μm）を噴射圧力０．１MPaで３秒噴射したもの，（Ｅ）はハイス鋼製の噴射粒体（メディアン径５０μm）を噴射圧力０．１MPaで３秒間噴射したものである。【０１２４】  本発明の表面処理方法では，メディアン径が１〜２０μmという微小な噴射粒体を，０．０１MPa〜０．７MPaの噴射圧力で噴射してディンプルを形成するものであるため，図５（Ｂ），（Ｄ）に示すように，加工工具の刃先を傷めたり，丸めたりすることなく，刃先の鋭利性を維持したままディンプルを形成することができた。【０１２５】  これに対し，上記粒径の範囲を超えるメディアン径が５０μmの噴射粒体の噴射によって加工された加工工具では，図５（Ｃ），（Ｅ）に示すように，刃先が傷んで鈍化していることが確認された。【０１２６】  このように，本発明の表面処理方法による処理では，刃先が鈍化せず，鋭利性を維持したままディンプルを形成することができるため，仕上げ面の荒れや，切り込み量の変化に伴う加工精度の低下も生じない。【０１２７】ディンプル径，深さ，投影面積の測定  以上で説明した実施例１〜２２の処理条件及び比較例１〜１２の処理条件で表面処理を行った後の切削工具の刃先部に形成されたディンプルの径，深さ，及び投影面積の測定結果を下記の表１５（実施例）及び表１６（比較例）にそれぞれ示す。【０１２８】  なお，ディンプルの径（相当径）と深さは，形状解析レーザー顕微鏡（キーエンス社製「ＶＫ−Ｘ２５０」）を使用して測定した。【０１２９】  測定において，切削工具の刃先部分の表面を直接測定可能な場合には直接，直接測定できない場合には，アセチルセルロースフィルムに酢酸メチルを滴下して切削工具の刃先部分の表面に馴染ませた後，乾燥後剥離して，アセチルセルロースフィルムに反転転写させたディンプルに基づいて測定した。【０１３０】  測定は，形状解析レーザー顕微鏡で撮影した表面画像のデータ（但し，アセチルセルロースフィルムを使用した測定では撮影した画像を反転処理した画像データ）を「マルチファイル解析アプリケーション（キーエンス社製 VK-H1XM）」を使用して解析することにより行った。【０１３１】  ここで，「マルチファイル解析アプリケーション」とは，レーザー顕微鏡で測定したデータを用いて，表面粗さ，線粗さ，高さや幅などの計測，円相当径や深さなどの解析や基準面設定，高さ反転などの画像処理を行うことのできるアプリケーションである。【０１３２】  測定は，先ず「画像処理」機能を使用して基準面設定を行い（但し，表面形状が曲面の場合には面形状補正を用いて曲面を平面に補正した後に基準面設定を行う），次いで，アプリケーションの「体積・面積計測」の機能から計測モードを凹部に設定して，設定された「基準面」に対する凹部を計測させ，凹部の計測結果から「平均深さ」，「円相当径」の結果の平均値をディンプルの深さ，及び相当径とした。【０１３３】  なお，前述の基準面は，高さデータから最小二乗法を用いて算出した。【０１３４】  また，前述の「円相当径」又は「相当径」は，凹部（ディンプル）として測定された投影面積を，円形の投影面積に換算して測定したときの前記円形の径として測定した。【０１３５】  なお，前述の「基準面」とは，高さデータの中で，計測のゼロ点（基準）とする平面を指し，深さや高さなど主に垂直方向の計測に使用される。【０１３６】
【表１５】
2017169303.tif 000017
【０１３７】
【表１６】
2017169303.tif 000018
【０１３８】切削加工条件  前述した各表面処理を行った切削工具と，未処理の切削工具を使用して，プリハードン鋼(HRC30)に対し切削加工を行った。  下記の表１７に示す切削条件で加工を行った。【０１３９】
【表１７】
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【０１４０】評価方法及び試験結果  未処理の切削工具，本発明の表面処理を行った切削工具（実施例）及び本発明の表面処理条件から外れる条件で表面処理を行った切削工具（比較例）をそれぞれ使用し，上記の切削条件でそれぞれ切削を行い，刃先の凝着及びチッピングの発生時点を寿命として，耐久性を評価した結果を表１８に示す。【０１４１】  なお，表１８における「寿命」は，未処理の切削工具の寿命を「１」とし，これに対し，実施例及び比較例の切削工具の寿命が何倍になっているかを示したものである。【０１４２】
【表１８】
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【０１４３】切削試験結果の考察  切削試験の結果，実施例１〜２２の表面処理を行った切削工具では，いずれも未処理の切削工具に比べて長寿命化していることが確認できた。【０１４４】  このような長寿命化は，本発明の表面処理を施すことで，切削工具の刃先部分の表面硬度の向上と，すくい面にディンプルが形成されたことで，油溜まりが形成され，すくい面の潤滑性が向上した結果，切り子との摩擦接触に伴う発熱を抑制することができ，切り子の排出を円滑に行うことができると共に，すくい面に対する切り子の凝着を防止できた結果，耐久性が向上したものと考えられる。【０１４５】  このように，寿命の向上が得られた実施例１〜２２の処理条件によって表面処理がされた切削工具の刃先部には，表１５に示したように相当径で１〜１８μmの範囲内にあると共に，深さが０．０２〜１．０μm以下と，比較的小さなディンプルが，投影面積３０％以上で形成されており，この数値範囲内にあるディンプルの形成が，切削工具の凝着等を防止して耐久性を向上させる上で有効であることが判る。【０１４６】  なお，超硬バイトに対する実施例において，噴射粒体の噴射によるディンプルの形成前に，弾性研磨材を使用して予備研磨を行った実施例７（寿命２．１）及び実施例１５（寿命１．８）では，このような予備研磨を行っていない実施例６（寿命１．５），実施例１４（寿命１．４）に比較して，更なる長寿命化が得られていることが確認された。【０１４７】  このことから，噴射粒体の噴射によってディンプルを形成する前に，切削工具の表面に残っているツールマーク等を除去してからディンプルを形成し，凹凸の高さが揃ったディンプルを形成することが，更なる潤滑性の向上に寄与したものと考えられる。【０１４８】  また，ストレートドリルに対し本発明の表面処理を行った実施例において，噴射粒体の噴射によってディンプルを形成した後，弾性研磨材を噴射して事後研磨を行った実施例２（寿命３．０）でも，このような事後研磨を行っていない実施例１（寿命２．６）に対し長寿命化していることが確認されている。【０１４９】  このことから，図３を参照して説明したように，ディンプルの形成時にディンプルの周縁部に生じた微小な突起を事後研磨によって除去することも，被加工物や切り子との接触抵抗の低減に大きく寄与したものと考えられる。【０１５０】  未処理品との比較において，いずれも長寿命化が確認された実施例１〜２２の表面処理条件に対し，比較例１〜１２の表面処理を行った切削工具では，バイト（サーメット）に対する処理例である比較例５（寿命１．１）において未処理品に対し僅かな寿命の向上が得られていることが確認されたものの，その他の比較例では，軒並み未処理品よりも短寿命化する結果となった。【０１５１】  ここで，比較例の処理条件で表面処理が行われた切削工具においても，噴射粒体を刃先部分に衝突させていることから，噴射粒体の衝突に伴う変形により，刃先部分にはディンプルが形成されていると共に，この変形に伴う加工硬化によって，表面付近の硬度が上昇しているものと考えられる。【０１５２】  しかし，比較例の処理方法では，表面処理に使用する噴射粉体の粒径が実施例のものに比較して大きなものとなってお���，その結果，形成されたディンプルも実施例の相当径１〜１８μm，深さが０．０２〜１．０μm以下という範囲を超えて大きなものとなっていることから（表１６参照），刃先にチッピング（欠け）が生じたと同様の状態となり，ディンプルが油溜まりとして機能しないだけでなく，刃先を鈍化させて切削性を低下させた結果，切削抵抗の増大やこれに伴う発熱等も増大し，未処理品よりも短寿命となったものと考えられる。【０１５３】  従って，本願の表面処理方法において，噴射粒体として相当径が１〜１８μmのものを使用すること，これにより，刃先部分に，相当径１〜１８μm，深さが０．０２〜１．０μm以下のディンプルを形成することの有効性が確認された。【０１５４】〔試験例２：打ち抜き工具に対する効果確認試験〕試験の概要  本発明の表面処理方法で刃先部の処理を行った打ち抜き工具（実施例）と，未処理品及び本願の処理条件から外れた処理条件で表面処理を行った打ち抜き工具（比較例）をそれぞれ使用して打ち抜きプレス加工を行い，加工後の刃先部の状態を観察する。【０１５５】処理対象及び表面処理条件  ＳＫＤ１１製の打ち抜き加工用パンチ（長さ３cm，直径０．５cm）の刃先部分（刃先及び刃先から２mmの範囲）に対し，下記の表１９に示す条件で表面処理を行った。【０１５６】
【表１９】
2017169303.tif 000021
【０１５７】  なお，上記の表１９中，「噴射方式」における「ＳＦ」は，サクション噴射方式を示し，本試験例ではブラスト加工装置として，株式会社不二製作所製の「SFK-2」を使用した。【０１５８】打ち抜き加工条件及び観察方法  実施例２３，比較例１３それぞれの方法で表面処理したパンチと，未処理のパンチをそれぞれ使用し，ＳＳ鋼材製の被加工物（厚さ２mmの板材）に対し打ち抜きプレス加工を９０００回連続して実施し，この打ち抜きプレス加工後の各パンチの表面状態を目視及び顕微鏡により消耗具合を観察した。【０１５９】観察結果  上記打ち抜きプレス加工後の各パンチの表面状態は，下記の表２０に示す通りである。【０１６０】
【表２０】
2017169303.tif 000022
【０１６１】考察  実施例２３の処理条件で表面処理を行ったパンチには，刃先部分に相当径で約１３．２μm，深さ約０．７１μmのディンプルが形成されており，このようにして形成されたディンプルが，油溜まりとして機能した結果，打ち抜き加工時の摺動性が向上して工具の摩耗を抑制したものと考えられる。【０１６２】  比較例１３の処理条件によって処理されたパンチの刃先部分にもディンプルの形成が確認されたが，形成されたディンプルは相当径が５０．２μm，深さが２．８１μmと，実施例２３の条件で表面処理を行ったディンプルに対し大きなものとなっている。【０１６３】  その結果，比較例１３の処理条件によりディンプルを形成した例では，刃先の形状が損なわれてしまい，打ち抜き加工時の抵抗が上昇し，実施例２３の条件で表面処理を行ったパンチに比較して，早期に摩耗したものと考えられる。【０１６４】  なお，本発明の表面処理（実施例２３）を行った例では，未処理の表面硬度約７５０Hvに対し，表面処理後の硬度が約９５０Hvにまで上昇しており，約２１％の硬度上昇が確認された。【０１６５】  また，未加工時の残留応力が約２００MPaと『引張』残留応力であったのに対し，本発明の表面処理（実施例２３）を行った後の残留応力は，−１２００MPaとなっており，高い『圧縮』残留応力が付与されていることも確認でき，このような高い圧縮残留応力によっても耐久性の向上が得られているものと考えられる。【０１６６】  なお，走査電子顕微鏡（ＳＥM）による結晶解析手法の１つであるＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction Patterns）によって，本発明の表面処理（実施例２３）を施した後のパンチ表面の結晶解析を行った結果，表面の結晶粒が微細化していることが確認でき，このような結晶粒の微細化も，耐久性の向上に大きく寄与しているものと考えられる。【０１６７】〔試験例３：アルミ合金のエンドミル側面切削の試験〕試験の概要  本発明の表面処理方法で刃先部の処理を行った切削工具を使用して，構成刃先を形成し易いアルミ合金（Ａ５０５２）を被加工物として切削を行い，刃先に対する被加工物（切り子）の凝着，摩耗状態を確認する。【０１６８】処理対象及び表面処理条件  ４枚刃超硬エンドミル（直径１０mm）の刃先部分（刃先及び刃先から５mmの範囲）に，下記の表２１に示す条件（実施例２４）で表面処理を行った。【０１６９】
【表２１】
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【０１７０】  なお，上記の表２１中，「噴射方式」における「ＳＦ」は，サクション噴射方式を示し，本試験例ではブラスト加工装置として，株式会社不二製作所製の「SFK-2」を使用した。【０１７１】切削条件及び観察方法  表２１に示した実施例２４の条件で表面処理を行ったエンドミルと，未処理のエンドミルを使用して，アルミ合金（Ａ５０５２）製の板材を被加工物（被切削材）として切削を行った。【０１７２】  切削は，切り込み量を０．２mm，切削速度を１００m/minとして行い，この際の切削抵抗を測定すると共に，刃先に対する切り子の凝着状態を観察した。【０１７３】  切削抵抗の測定は，３成分切削動力計（KISTLER（キスラー）社製）により行い，刃先の観察を，マイクロスコープ（キーエンス社製「VHX600」）と電子顕微鏡（日立ハイテクノロジー社製「S6400N」）によって行った。【０１７４】  なお，ここで「切削抵抗」とは切削の継続に必要な力を意味しており主分力，送り分力，背分力からなる力のことで，ここでは，このうち主分力と送り分力を測定した。【０１７５】測定・観察結果  上記方法により平削り時における切削抵抗の測定結果と，刃先の観察結果を下記の表２２に示す。【０１７６】  なお，切削抵抗の測定結果は，未処理のエンドミルの切削抵抗を１とした場合の比で示した。【０１７７】
【表２２】
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【０１７８】考察  本発明の方法で表面処理が行われたエンドミル（実施例２４）では，刃先と，刃先から所定の範囲にディンプルが形成されたことで，刃先に潤滑油が行き渡り易くなった結果，比較的軟質な材料であり，したがって，凝着による構成刃先が生成され易いアルミ合金材を切削対象とした場合であっても，凝着（構成刃先）の発生を防止できることが確認された。【０１７９】  また，本発明の方法で表面処理を行ったエンドミルでは，ディンプルの形成により刃先及び刃先付近のすくい面や逃げ面に油膜が形成されることで，被加工物の表面に対する接触抵抗や，切り子との接触抵抗が減少すること，刃先の硬度が上昇すること，しかも，構成刃先の生成による刃先の鈍化や切削抵抗の増加，切り込み量の増加などが生じないことから，未処理品に対し0.8倍という切削抵抗の低減効果を得ることができた。【０１８０】〔実施例２５〜２７及び比較例１４〕難削材の切削加工  次に，本発明を難削材を被加工物とする切削工具に適用した場合の実施例について，開示する。【０１８１】  本発明の処理で刃先とその近傍にディンプルを形成した加工工具は、チタン、ステンレス鋼、耐熱合金などの難削材と呼ばれる金属を加工したときに生じる難削材の凝着の軽減に優れた効果を発揮する。【０１８２】  ここで，難削材について一応の定義をすると，(1)材質そのものが削りにくい材料（ステンレス鋼、チタン合金、ニッケル合金、鉄-ニッケル合金、耐熱合金（インコネル、ハステロイ）などで、難削性を引き起こす材料特性を有するもの）(2)難削性を引き起こす材料特性として，  ・高硬度である  ・硬くて脆い  ・加工硬化が生じやすい  ・工具材料との親和性が大きい  ・高温強度が大きい  ・熱伝導率が小さい  ・材料強度が大きい  ・アブレシブ摩耗物質を含有している  ・延性が大きい  ・被削性が不明で最適化が困難である。(3)被削性の不明な材料（主に切削データのない新素材など）(4)発火、引火しやすい材料（マグネシウムなど）【０１８３】
【表２３】
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【０１８４】
【表２４】
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【０１８５】
【表２５】
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【０１８６】評価方法被切削材を１つ加工後、刃先の凝着有り無しで評価考察【表２６】
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【０１８７】
【表２７】
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【０１８８】  実施例２５〜２７では加工後の凝着がほとんど見られなかった。比較例１４は明らかな凝着が確認できる（図６参照）。【０１８９】  また、切削中の切り子の排出状態を見ると、比較例では切り子が絡まってしまう。しかし、実施例２５〜２７を見ると切り子が絡まることなくスムーズに排出されていた（図７参照）。【０１９０】  本発明の処理により形成されたディンプルが切削抵抗を軽減し、さらに切り子の排出時の切り子と工具の接触抵抗の軽減ができたことが凝着を改善したと考えられる。
【符号の説明】
【０１９１】  １０  切削工具（機械加工工具）  １１  刃先  １２  すくい面  １３  逃げ面  １５  処理領域（又は領域）  １６  ディンプル  １７  突起  ２０  被加工物  ２１  切り子（切りくず）  ２２  表面  ２３  せん断面  ２４  仕上げ面  ２５  構成刃先
【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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【国際調査報告】
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