(57)【要約】  切削抵抗を低減させる硬質被膜被覆切削工具を提供する。  硬質被膜３６がスパッタリング法により工具母材３４の表面に被覆して設けられた盛上げタップ１０であって、硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることから、突起物が複数形成された表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。すなわち、切削抵抗を低減させる盛上げタップ１０を提供することができる。
2014073062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質被膜がスパッタリング法により工具母材の表面に被覆して設けられた硬質被膜被覆切削工具であって、
前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることを特徴とする硬質被膜被覆切削工具。
【請求項２】
前記突起物は、前記切削工具の軸心方向における工具進み側を基準として、該軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである請求項１に記載の硬質被膜被覆切削工具。
【請求項３】
前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である請求項１又は２に記載の硬質被膜被覆切削工具。
【請求項４】
相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から３の何れか１項に記載の硬質被膜被覆切削工具。
【請求項５】
前記硬質被膜の総膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から４の何れか１項に記載の硬質被膜被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質被膜がスパッタリング法により表面に被覆して設けられた硬質被膜被覆切削工具に関し、特に、切削抵抗を低減させるための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルやタップ等の切削工具には、耐摩耗性を向上させるために硬質被膜が被覆して設けられる。この切削工具用硬質被膜としては、ＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、及びＡｌＣｒＮ系のコーティングが広く用いられており、例えばスパッタリング法（スパッタ蒸着法）により工具の表面に被覆して設けられる。例えば、特許文献１に記載された非晶質炭素被覆部材がその一例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１６８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、盛上げタップをはじめとする切削工具においては、切削時における切削抵抗（切削トルク）を低減させることが求められる。前述したような従来の技術では、工具形状の改良やコーティング被膜成分の改良等により切削抵抗の低減を図ってきたが、十分な効果を得ることができず、改良の余地があった。このため、切削抵抗を低減させる硬質被膜被覆切削工具の開発が求められていた。【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、切削抵抗を低減させる硬質被膜被覆切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、硬質被膜がスパッタリング法により表面に被覆して設けられた硬質被膜被覆切削工具であって、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように、前記第１発明によれば、硬質被膜がスパッタリング法により工具母材の表面に被覆して設けられた硬質被膜被覆切削工具であって、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることから、突起物が複数形成された表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。すなわち、切削抵抗を低減させる硬質被膜被覆切削工具を提供することができる。【０００８】
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記突起物は、前記切削工具の軸心方向における工具進み側を基準として、その軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである。このようにすれば、特に被削材との接触抵抗が問題となる工具進み側の表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【０００９】
前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００１０】
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００１１】
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、第２発明に従属する第３発明、第１発明に従属する第４発明、第２発明に従属する第４発明、第１発明に従属する第３発明に従属する第４発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する第４発明に従属する本第５発明の要旨とするところは、前記硬質被膜の総膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、実用的な態様の硬質被膜が被覆して設けられた表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の硬質被膜被覆切削工具の好適な実施例である盛上げタップの構成を説明する正面図である。
【図２】図１に示すII−II視断面図である。
【図３】図１の盛上げタップにおけるねじ山の構成を詳しく説明するためにタップ部の一部を拡大して示す部分正面図である。
【図４】図３のIV-IV断面を示す概略断面図である。
【図５】図１の盛上げタップのタップ部における追い側フランク面等を被覆して設けられた硬質被膜の表面性状を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】図１の盛上げタップのタップ部における進み側フランク面を被覆して設けられた硬質被膜の表面性状を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】図１の盛上げタップに対する硬質被膜のコーティング方法の一例を説明する図である。
【図８】図１の盛上げタップに対する硬質被膜の形成方法の一例の要部を説明する工程図である。
【図９】本発明の効果を検証するために本発明者が行ったタッピングトルク比較試験における各試料の構成及び試験結果を併せて示す図である。
【図１０】図９に示す試料の加熱条件、ボンバード条件、及びコーティング条件を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の硬質被膜被覆切削工具は、好適には、盛上げタップであるが、その他、エンドミル、ドリル、正面フライス、総型フライス、リーマ、スパイラルタップ等の回転切削工具の他、バイト等の非回転式の切削工具等、種々の切削工具の表面コーティングに好適に適用される。工具母材すなわち硬質被膜が設けられる部材の材質としては、超硬合金や高速度工具鋼が好適に用いられるが、他の材料でもよく、例えばサーメット、セラミックス、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド、多結晶ＣＢＮ、単結晶ＣＢＮ等、種々の材料から構成された切削工具に本発明は広く適用される。
【００１４】
前記硬質被膜被覆切削工具にコーティングされる前記硬質被膜は、好適には、よく知られたＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、及びＡｌＣｒＮ系の硬質被膜であり、その切削工具の一部乃至全部の表面に被覆して設けられるものである。好適には、その切削工具において切削加工に関与する刃部に設けられる。更に好適には、少なくともその刃部における切れ刃乃至すくい面を被覆するように設けられる。
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の硬質被膜被覆切削工具の好適な実施例である盛上げタップ（転造タップ）１０の構成を説明する正面図である。この図１に示すように、本実施例の盛上げタップ１０は、円柱形状（円筒形状）のシャンク部１２と、斯かるシャンク部１２と同軸（共通の軸心Ｃ上）にそのシャンク部１２の先端側に一体的に形成されたタップ部１４とを、備えて構成されている。このタップ部１４の外周側には、加工すべきめねじ（盛上げタップ１０による加工対象となるめねじ）に対応するねじ山（おねじ）１６が形成されている。前記タップ部１４は、好適には、前記シャンク部１２と一体に形成されたものであるが、そのシャンク部１２に対して着脱可能に構成されたものであってもよい。斯かる態様においては、前記盛上げタップ１０によるめねじの加工において、前記シャンク部１２の先端部に前記タップ部１４が一体的に固定されて用いられる。【００１７】
図２は、前記盛上げタップ１０の一部を軸心Ｃを含む平面で切断して示す断面図（図１に示すII−II視断面図）である。前記ねじ山１６は、径方向に突出して設けられたマージン部１８と、そのマージン部１８よりも小径の逃げ部２０とが、交互に配設されつつ、規定のリード角に対応するつる巻き線に沿っておねじ状に形成されたものである。このマージン部１８は、前記盛上げタップ１０によるめねじの加工において被加工物の下穴（表層部）に食い込む部分に対応する。換言すれば、前記マージン部１８は、前記盛上げタップ１０によるめねじの加工において被加工物の下穴を塑性変形させるための作用部位に相当し、加工対象となるめねじの形状に合わせて径方向に突出して設けられた突出部（ランド）である。前記ねじ山１６は、例えば図２に示すように、軸心Ｃ方向から見た場合に略４角形状の断面（視断面）を成すものであり、その４角形状における４つの頂点に相当する位置が前記マージン部１８として径方向に突出して設けられると共に、それらマージン部１８相互間にそのマージン部１８よりも小径の逃げ部２０が設けられている。【００１８】
図１に示すように、前記タップ部１４は、先端側に向かって径寸法が漸減させられる（先端側に向かうほど小径となる）テーパ状に形成された食付き部２２と、略一定の径寸法で円柱形状（円筒形状）に形成された完全山部２４とを、備えて構成されている。前記食付き部２２は、前記盛上げタップ１０によるめねじの加工において、被加工物における下穴の表層部に食い込んでその表層部を塑性変形させることによりめねじを転造成形するための部分であり、前記ねじ山１６における先端側から数山分（例えば、２〜５山分）の構成に対応する。前記完全山部２４は、前記盛上げタップ１０によるめねじの加工において、前記食付き部２２により成形されためねじ表面の仕上げを行い、前記タップ部１４のガイド乃至自己案内性を向上させるための部分である。前記完全山部２４は、前記盛上げタップ１０による加工対象となるめねじのねじ山の形状と略一致する形状とされている。本実施例においては特に説明しないが、前記タップ部１４には、軸心Ｃ方向に１本乃至複数本の油溝が形成されたものであってもよい。【００１９】
以上のように構成された盛上げタップ１０では、被加工物に形成された下穴の表層部に前記ねじ山１６のマージン部１８を食い込ませることにより、その表層部の塑性変形によるめねじの形成（盛上げ）加工が行われる。例えば、前記盛上げタップ１０がそのシャンク部１２においてタッピング機械に取り付けられ、めねじの形成対象となる下穴に対して前記シャンク部１２がそのシャンク１２部側から見て例えば右まわりに回転駆動されつつ軸方向へリード送りされることにより、そのシャンク部１２の先端側に設けられた前記タップ部１４がその下穴内にねじ込まれる。これにより、前記食付き部２２が下穴の表層部（内周面）に食い込んでその表層部を塑性変形させることによりめねじが転造成形されると共に、前記完全山部２４によりその成形されためねじ表面の仕上げが行われ、対象となるめねじが前記下穴に形成される。このような盛上げタップ１０による加工は、展延性に優れた材料におけるめねじの形成に好適に適用されるものであり、切りくずを出さずに精度の高いめねじを形成することができるという利点がある反面、そのめねじの形成において前記盛上げタップ１０に比較的大きなトルクがかかるものである。【００２０】
図３は、前記ねじ山１６の構成を詳しく説明するために前記タップ部１４の一部を拡大して示す部分正面図であり、図４は、図３のIV-IV断面を示す概略断面図である。図３及び図４においては、前記盛上げタップ１０の軸心Ｃ方向における工具進み側（先端側）を白抜矢印Ｆで示すと共に、１山分の前記ねじ山１６における谷底２６、進み側フランク面２８、山頂３０、追い側フランク面３２、及び谷底２６を例示している。前記進み側フランク面２８は、被削材に形成された下穴への前記タップ部１４のねじ込みにおいて進行方向に対面するフランク面であり、前記追い側フランク面３２は、前記盛上げタップ１０の軸心Ｃ方向に関して前記進み側フランク面２８の反対側に設けられたフランク面である。図４に示すように、前記盛上げタップ１０の軸心Ｃ方向における工具進み側（先端側）を基準とした場合、その軸心Ｃに対する前記進み側フランク面２８の傾斜角度θは、９０°以上１８０°以下の範囲内、好適には１２０°程度とされる。前記軸心Ｃに対する前記追い側フランク面３２の傾斜角度は、例えば１８０°−θであって０°以上９０°以下の範囲内、好適には６０°程度とされる。【００２１】
図４に示すように、本実施例の盛上げタップ１０における前記タップ部１４には、例えばＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、或いはＡｌＣｒＮ系の硬質被膜３６が工具母材（工具基材）３４の表面に被覆して設けられている。前記硬質被膜３６は、後述するようによく知られたスパッタリング法（スパッタ蒸着法）により前記工具母材３４の表面に被覆して設けられたものであり、好適には、前記タップ部１４の全表面を被覆するように設けられたものであるが、少なくとも前記タップ部１４におけるマージン部１８を被覆するように設けられたものである。すなわち、硬質被膜被覆切削工具としての盛上げタップ１０において、少なくとも切削加工に関与する部分を被覆して前記硬質被膜３６が設けられている。この硬質被膜３６の総膜厚は、好適には、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。【００２２】
図５は、前記盛上げタップ１０のタップ部１４における前記谷底２６、山頂３０、及び追い側フランク面３２を被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面性状を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図６は、前記タップ部１４における前記進み側フランク面２８を被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面性状を示す走査型電子顕微鏡写真である。図６に示すように、本実施例の盛上げタップ１０においては、前記進み側フランク面２８に被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面には、ドーム状の突起物が多数形成されている。ここで、ドーム状とは、概略半球状、丘陵状、円蓋状に相当するものであり、平面視において概略円形であればよく、側面視においては扁平な形状であってもよい。この突起物は、好適には、後述するように、前記工具母材３４に対する前記硬質被膜３６のコーティング処理に先立ってその工具母材３４の表面に施されるボンバード処理の結果として、前記工具母材３４の表面が粗面化された後、その表面に前記硬質被膜３６が被覆して設けられることにより構成されるものである。一方、図５に示すように、本実施例の盛上げタップ１０において、前記谷底２６、山頂３０、及び追い側フランク面３２に被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面には、前記突起物が形成されておらず、従来の硬質被膜と同様の平坦な表面性状とされている。換言すれば、前記盛上げタップ１０においては、その軸心Ｃ方向における工具進み側（先端側）を基準として、その軸心Ｃに対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分に被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面には前記突起物が多数形成されているが、前記角度範囲外の部分に被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面には斯かる突起物が形成されていない。【００２３】
前記硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に形成された前記突起物は、好適には、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。この突起物の最大半径とは、個々の突起物を平面視した場合における山裾の概略半径である。好適には、前記複数の突起物の半径の最大値が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。この最大値は、例えば、走査型電子顕微鏡等により撮影される前記硬質被膜３６の表面写真において、無作為に抽出される複数の突起物の概略半径として求められる値である。或いは、前記硬質被膜３６の表面写真において、例えば１０μｍ×１０μｍといった所定面積の範囲が複数抽出され、それらの範囲に含まれる複数の突起物の概略半径の最大値として求められる値であってもよい。【００２４】
前記硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に形成された前記突起物は、好適には、相互に隣接する前記突起物の中心間距離が０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。この突起物の中心間距離とは、個々の突起物を平面視した場合における山頂（山裾に対応する円の概略中心）相互間の距離である。好適には、相互に隣接する前記突起物の中心間距離の平均値が０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。この平均値は、例えば、走査型電子顕微鏡等により撮影される前記硬質被膜３６の表面写真において、無作為に抽出される相互に隣接する前記突起物複数組の中心間距離の相加平均として求められる値である。或いは、前記硬質被膜３６の表面写真において、例えば１０μｍ×１０μｍといった所定面積の範囲が複数抽出され、それらの範囲に含まれる相互に隣接する前記突起物の中心間距離の相加平均として求められる値であってもよい。【００２５】
図７は、前記盛上げタップ１０（タップ部１４）に対する前記硬質被膜３６のコーティング方法の一例を説明する図であり、図８は、前記盛上げタップ１０に対する前記硬質被膜３６の形成方法の一例の要部を説明する工程図である。前記盛上げタップ１０等に対する前記硬質被膜３６のコーティングは、例えば図７に示すようなスパッタリング装置４０を用いてコントローラ４６の制御により行われる。好適には、先ず、加熱工程Ｐ１において、前記工具母材３４に加熱処理が施される。例えば、ヒータ出力１００００Ｗにて９０分間の加熱処理が施される。【００２６】
次に、ボンバード工程（エッチング工程）Ｐ２において、前記スパッタリング装置４０のチャンバ４２内に配置された前記工具母材３４に、バイアス電源４４により負のバイアス電圧が印加される。これにより、正のアルゴンイオンＡｒ+が前記工具母材３４に衝突させられ、その工具母材３４の表面が粗面化させられるボンバード処理（エッチング処理）が施される。このボンバード工程Ｐ２におけるバイアス電圧及び処理時間を制御することで、前記工具母材３４における前記硬質被膜３６の被覆対象となる表面の性状、延いてはその硬質被膜３６が被覆して設けられた表面の性状が変化させられる。例えば、バイアス電圧−３５０〜−２５０Ｖで処理時間１０〜４０分間のボンバード処理を施すことにより、前記硬質被膜３６被覆後の表面が、図６に示すように複数の突起物が形成されたものとされる。バイアス電圧−２００Ｖ程度で処理時間５分間程度のボンバード処理を施すことにより、前記硬質被膜３６被覆後の表面が、図５に示すように前記突起物を有しない従来の性状とされる。或いは、同一のバイアス電圧及び処理時間で前記ボンバード処理を施した場合においても、前記チャンバ４２内に設置された前記工具母材３４の方向等に応じて、その工具母材３４における各部で表面の粗面化の程度が異なってくる。本実施例において、好適には、前記タップ部１４における前記進み側フランク面２８が図６に示すように複数の突起物が形成された表面性状となり、且つ、余の部分すなわち前記谷底２６、山頂３０、及び追い側フランク面３２が図５に示すように前記突起物が形成されない表面性状となるように、前記チャンバ４２内に所定の方向で前記工具母材３４が設置されると共に、前記コントローラ４６により前記ボンバード処理におけるバイアス電圧及び処理時間が制御される。或いは、前記タップ部１４における前記進み側フランク面２８が図６に示すように複数の突起物が形成された表面性状となり、且つ、余の部分すなわち前記谷底２６、山頂３０、及び追い側フランク面３２が図５に示すように前記突起物が形成されない表面性状となるように、それぞれ異なるバイアス電圧及び処理時間で前記ボンバード処理が施されるものであってもよい。【００２７】
次に、コーティング工程（スパッタリング工程）Ｐ３において、前記硬質被膜３６を構成する例えばＴｉ、ＴｉＡｌ、或いはＡｌＣｒ等のターゲット４８に電源５０により負の一定のバイアス電圧（例えば−５０〜−６０Ｖ程度）が印加されるとともに、前記バイアス電源４４により工具母材３４に負の一定のバイアス電圧（例えば−５０Ｖ程度）が印加されることにより、アルゴンイオンＡｒ+が前記ターゲット４８に衝突させられ、これにより前記硬質被膜３６の構成物質が叩き出される。前記チャンバ４２内には、アルゴンガスの他に窒素ガス（Ｎ2）や炭化水素ガス（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ2）の反応ガスが所定の流量で導入され、その窒素原子Ｎや炭素原子Ｃが前記ターゲット４８から叩き出されたＴｉやＡｌＣｒ等と結合してＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、或いはＡｌＣｒＮ系の前記硬質被膜３６として前記工具母材３４の表面に付着させられる。前記コーティング工程Ｐ３においては、前記工具母材３４に正の電圧を印加するようにしてもよい。以上のようにして、ボンバード処理の施された前記工具母材３４の表面に前記硬質被膜３６が形成される。【００２８】
続いて、本発明の効果を検証するために本発明者が行ったタッピングトルク比較試験について説明する。本発明者は、本発明の効果を検証するために、図９に示すように、硬質被膜が被覆して設けられた表面に多数形成された突起物の大きさ（最大半径：μｍ）及び隣接する突起物相互の中心間距離（μｍ）がそれぞれ異なる複数種類の試料１〜１６（盛上げタップ）を作成し、以下の試験条件でそのタッピングトルク（切削トルク）を比較するタッピングトルク比較試験を行った。この図９に示す各試料における硬質被膜はＴｉＡｌＮであり、その総膜厚は１．５〜２．５μｍとされたものである。試料１〜１５における突起物は、盛上げタップの進み側フランク面に形成されたものである。試料１〜８は、前記突起物の最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内であり、且つ、相互に隣接する前記突起物の中心間距離が０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内とされた本実施例の盛上げタップ１０である。試料９〜１５は、前記突起物の半径及び相互に隣接する前記突起物の中心間距離の少なくとも一方が前記数値範囲を満たさない比較例の盛上げタップである。試料１６は、硬質被膜が被覆して設けられた表面に突起物が形成されていない従来の盛上げタップである。各試料のコーティング条件の例として、試料１、２、４、１６の硬質被膜形成に係る加熱条件、ボンバード条件、及びコーティング条件を図１０に示している。【００２９】
［試験条件］
・使用工具：ハイス製転造タップ  Ｍ８×１．２５
・被削材：ＳＣＭ４４０（ＪＩＳ  Ｇ  ４１０５）
３０ＨＲＣ（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４５）
・下穴形状：φ７．４×２０ｍｍ（通り）
・ねじ立て長さ：１６ｍｍ（止り）
・切削速度：１５ｍ／ｍｉｎ（５９７ｍｉｎ-1）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：立形マシングセンタ【００３０】
図９においては、前記タッピングトルク比較試験の試験結果として、前記試料１〜１６それぞれにより前記試験条件で切削加工（タッピング加工）を行った際のタッピングトルクを示している。この図９に示すように、前記突起物の最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内であり、且つ、相互に隣接する前記突起物の中心間距離が０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内とされた本実施例の盛上げタップ１０である試料１〜８では、タッピングトルクが１０Ｎ・ｍ未満となり、切削抵抗が十分に小さくなっていることがわかる。前記突起物の最大半径及び相互に隣接する前記突起物の中心間距離の少なくとも一方が前記数値範囲を満たさない比較例の盛上げタップである試料９〜１５、及び硬質被膜が被覆して設けられた表面に突起物が形成されていない従来の盛上げタップである試料１６では、タッピングトルクが１８〜２１Ｎ・ｍ程度となり、前記試料１〜８に比べて切削抵抗が大きいことがわかる。斯かる試験結果から、本実施例の盛上げタップ１０によれば、従来の盛上げタップと比較して切削抵抗が十分に小さく抑えられることがわかる。【００３１】
このように、本実施例によれば、硬質被膜３６がスパッタリング法により工具母材３４の表面に被覆して設けられた硬質被膜被覆切削工具としての盛上げタップ１０であって、前記硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることから、突起物が複数形成された表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。すなわち、切削抵抗を低減させる盛上げタップ１０を提供することができる。【００３２】
前記突起物は、前記盛上げタップ１０の軸心Ｃ方向における工具進み側を基準として、その軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度θで傾斜した部分である前記進み側フランク面２８の表面に形成されたものであるため、特に被削材との接触抵抗が問題となる工具進み側の表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００３３】
前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内であるため、前記硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００３４】
相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内であるため、前記硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００３５】
前記硬質被膜３６の総膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内であるため、実用的な態様の硬質被膜３６が被覆して設けられた表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。【００３６】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。【００３７】
例えば、前述の実施例においては、前記タップ部１４における進み側フランク面２８を被覆して設けられた前記硬質被膜３６の表面に前記突起物が多数形成される一方、余の部分を被覆して設けられた前記硬質被膜３６には斯かる突起物が形成されない構成を例示したが、本発明は、斯かる構成に限定されるものではなく、前記追い側フランク面３２等を被覆して設けられた前記硬質被膜３６にも突起物が多数形成されたものであってもよい。前述の実施例においては、前記突起物の最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内、相互に隣接する前記突起物の中心間距離が０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内、硬質被膜の総膜厚が０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内とされた構成を例示したが、これらの数値範囲は最良の実施形態を示すものであり、斯かる数値範囲を逸脱する構成においても本発明の一応の効果を奏する。【００３８】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１０：盛上げタップ（硬質被膜被覆切削工具）、１２：シャンク部、１４：タップ部、１６：ねじ山、１８：マージン部、２０：逃げ部、２２：食付き部、２４：完全山部、２６：谷底、２８：進み側フランク面、３０：山頂、３２：追い側フランク面、３４：工具母材、３６：硬質被膜、４０：スパッタリング装置、４２：チャンバ、４４：バイアス電源、４６：コントローラ、４８：ターゲット、５０：電源、Ｃ：軸心
【図１】
2014073062.tif 000003
【図２】
2014073062.tif 000004
【図３】
2014073062.tif 000005
【図４】
2014073062.tif 000006
【図５】
2014073062.tif 000007
【図６】
2014073062.tif 000008
【図７】
2014073062.tif 000009
【図８】
2014073062.tif 000010
【図９】
2014073062.tif 000011
【図１０】
2014073062.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月10日(2013.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質被膜がスパッタリング法により工具母材の表面に被覆して設けられた盛上げタップであって、
進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることを特徴とする盛上げタップ。
【請求項２】
前記突起物は、前記盛上げタップの軸心方向における工具進み側を基準として、該軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである請求項１に記載の盛上げタップ。
【請求項３】
前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である請求項１又は２に記載の盛上げタップ。
【請求項４】
相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から３の何れか１項に記載の盛上げタップ。
【請求項５】
前記硬質被膜の総膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から４の何れか１項に記載の盛上げタップ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、硬質被膜がスパッタリング法により表面に被覆して設けられた盛上げタップに関し、特に、切削抵抗を低減させるための改良に関する。
背景技術
［０００２］
ドリルやタップ等の切削工具には、耐摩耗性を向上させるために硬質被膜が被覆して設けられる。この切削工具用硬質被膜としては、ＴｉＮ系、ＴｉＣＮ系、ＴｉＡｌＮ系、及びＡｌＣｒＮ系のコーティングが広く用いられており、例えばスパッタリング法（スパッタ蒸着法）により工具の表面に被覆して設けられる。例えば、特許文献１に記載された非晶質炭素被覆部材がその一例である。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２００１−３１６８００号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
ところで、盛上げタップをはじめとする切削工具においては、切削時における切削抵抗（切削トルク）を低減させることが求められる。前述したような従来の技術では、工具形状の改良やコーティング被膜成分の改良等により切削抵抗の低減を図ってきたが、十分な効果を得ることができず、改良の余地があった。このため、切削抵抗を低減させる盛上げタップの開発が求められていた。
［０００５］
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、切削抵抗を低減させる盛上げタップを提供することにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００６］
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、硬質被膜がスパッタリング法により表面に被覆して設けられた盛上げタップであって、進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることを特徴とするものである。
発明の効果
［０００７］
このように、前記第１発明によれば、硬質被膜がスパッタリング法により工具母材の表面に被覆して設けられた盛上げタップであって、進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面に、ドーム状の突起物が複数形成されたものであることから、突起物が複数形成された表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。すなわち、切削抵抗を低減させる盛上げタップを提供することができる。
［０００８］
前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記突起物は、前記盛上げタップの軸心方向における工具進み側を基準として、その軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである。このようにすれば、特に被削材との接触抵抗が問題となる工具進み側の表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
［０００９］
前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
［００１０］
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する本第４発明の要旨とするところは、相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内で
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月20日(2016.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質被膜がスパッタリング法により工具母材のねじ山の表面に被覆して設けられた盛上げタップの製造方法であって、
前記ねじ山の進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜のうちの少なくともマージン部の表面にはドーム状の突起物を複数形成し、前記ねじ山の追い側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面には前記ドーム状の突起物を形成しないことを特徴とする盛上げタップの製造方法。
【請求項２】
前記突起物は、前記盛上げタップの軸心方向における工具進み側を基準として、該軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである請求項１に記載の盛上げタップの製造方法。
【請求項３】
前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である請求項１又は２に記載の盛上げタップの製造方法。
【請求項４】
相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から３の何れか１項に記載の盛上げタップの製造方法。
【請求項５】
前記硬質被膜の総膜厚は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である請求項１から４の何れか１項に記載の盛上げタップの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、硬質被膜がスパッタリング法により工具母材のねじ山の表面に被覆して設けられた盛上げタップの製造方法であって、前記ねじ山の進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜のうちの少なくともマージン部の表面にはドーム状の突起物を複数形成し、前記ねじ山の追い側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面には前記ドーム状の突起物を形成しないことを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
このように、前記第１発明によれば、硬質被膜がスパッタリング法により工具母材のねじ山の表面に被覆して設けられた盛上げタップの製造方法であって、前記ねじ山の進み側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜のうちの少なくともマージン部の表面にはドーム状の突起物を複数形成し、前記ねじ山の追い側フランク面に被覆して設けられた前記硬質被膜の表面には前記ドーム状の突起物を形成しないことから、突起物が複数形成された表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。すなわち、切削抵抗を低減させる盛上げタップを提供することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記第１発明に従属する本第２発明の盛上げタップの製造方法の要旨とするところは、前記突起物は、前記盛上げタップの軸心方向における工具進み側を基準として、その軸心に対して９０°以上１８０°以下の範囲内の角度で傾斜した部分の表面に形成されたものである。このようにすれば、特に被削材との接触抵抗が問題となる工具進み側の表面に突起物が複数形成されていることで、その表面が被削材と点接触となることに加え、突起物相互間に切削油剤を保持し易くなり、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記第１発明又は第２発明に従属する本第３発明の盛上げタップの製造方法の要旨とするところは、前記突起物は、その最大半径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記第１発明、第２発明、第１発明に従属する第３発明、又は第２発明に従属する第３発明に従属する本第４発明の盛上げタップの製造方法の要旨とするところは、相互に隣接する前記突起物の中心間距離は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、前記硬質被膜が被覆して設けられた表面に複数形成された実用的な態様の突起物により、切削抵抗を大幅に減少させることができる。
【国際調査報告】
2014073062.tif 000013
2014073062.tif 000014