(57)【要約】  切削工具は、基材と、基材を被覆しているダイヤモンド層とを有している。ダイヤモンド層は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面とを含んでいる。すくい面と逃げ面との稜線は、切れ刃を構成している。基材は、すくい面と対向する頂面を含んでいる。頂面に対して垂直な方向から見て、すくい面は、複数の突起部を含んでいる。切れ刃の延在方向に対して垂直な断面において、複数の突起部の各々は、傾斜部と、傾斜部に連なる曲率部とを有している。断面において、傾斜部は、切れ刃から離れるにつれて頂面に垂直な方向の高さが大きくなる。
2019039005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材を被覆しているダイヤモンド層とを備えた切削工具であって、
前記ダイヤモンド層は、すくい面と、前記すくい面に連なる逃げ面とを含み、
前記すくい面と前記逃げ面との稜線は、切れ刃を構成し、
前記基材は、前記すくい面と対向する頂面を含み、
前記頂面に対して垂直な方向から見て、前記すくい面は、複数の突起部を含み、
前記切れ刃の延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の突起部の各々は、傾斜部と、前記傾斜部に連なる曲率部とを有しており、
前記断面において、前記傾斜部は、前記切れ刃から離れるにつれて前記頂面に垂直な方向の高さが大きくなる、切削工具。
【請求項２】
前記頂面に対して垂直な方向から見て、前記傾斜部の法線を前記頂面に投影した直線と、前記頂面に平行な方向における前記切れ刃の法線とがなす角度は、８０°以下である、請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記頂面に対して垂直な方向から見て、前記複数の突起部は、前記切れ刃から２ｍｍ以内の領域にわたって設けられている、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記断面において、前記切れ刃の曲率半径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項５】
基材にダイヤモンド層を被覆する工程と、
イオンビームにより前記ダイヤモンド層の一部を除去する工程とを備えた切削工具の製造方法であって、
前記切削工具は、すくい面と、前記すくい面に連なる逃げ面とを有し、
前記基材は、前記すくい面と対向する頂面と、前記逃げ面と対向する側面とを有し、
前記ダイヤモンド層を被覆する工程においては、前記ダイヤモンド層の表面が複数の突起部によって形成され、
前記ダイヤモンド層の一部を除去する工程においては、前記頂面を上側に向け、かつ前記頂面と前記側面との稜線を左側に向けた場合に、左上側から前記頂面に対して傾斜する方向に前記イオンビームが照射されることで前記複数の突起部の各々の一部が除去される、切削工具の製造方法。
【請求項６】
前記ダイヤモンド層の一部を除去する工程においては、前記基材を回転させることなく行われる、請求項５に記載の切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具に関する。本出願は、２０１７年８月２２日に出願した日本特許出願である特願２０１７−１５９２７９号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１０１９１０号公報には、基材と、当該基材の表面を被覆したダイヤモンド層とを含むダイヤモンド被覆切削工具が記載されている。当該ダイヤモンド被覆切削工具の切れ刃部におけるダイヤモンド層の表面の算術平均粗さは０．１μｍ以上５μｍ以下である。切れ刃部において、逃げ面のダイヤモンド層の平均層厚は、すくい面のダイヤモンド層の平均層厚よりも厚い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０１９１０号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様に係る切削工具は、基材と、基材を被覆しているダイヤモンド層とを備えた切削工具である。ダイヤモンド層は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面とを含んでいる。すくい面と逃げ面との稜線は、切れ刃を構成している。基材は、すくい面と対向する頂面を含んでいる。頂面に対して垂直な方向から見て、すくい面は、複数の突起部を含んでいる。切れ刃の延在方向に対して垂直な断面において、複数の突起部の各々は、傾斜部と、傾斜部に連なる曲率部とを有している。断面において、傾斜部は、切れ刃から離れるにつれて頂面に垂直な方向の高さが大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す斜視模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す正面模式図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ領域の拡大模式図である。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面模式図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る切削工具の第１突起部１の構成を示す斜視模式図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第２工程を示す平面模式図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る切削工具のすくい面１２の構成を示す平面模式図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る切削工具の構成を示す断面模式図である。
【図１３】図１３は、サンプル１Ｂの切削工具の構成を示す断面模式図である。
【図１４】図１４は、サンプル１Ｃの切削工具の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[本開示が解決しようとする課題]
前記先行技術におけるダイヤモンド被覆切削工具においては、工具寿命が短いという課題があった。
【０００７】
本発明の一態様は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、工具寿命を向上可能な切削工具を提供することである。
【０００８】
[本開示の効果]
本発明の一態様によれば、工具寿命を向上可能な切削工具を提供することができる。
【０００９】
［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
【００１０】
（１）本発明の一態様に係る切削工具１００は、基材２０と、基材２０を被覆しているダイヤモンド層７とを備えた切削工具である。ダイヤモンド層７は、すくい面１２と、すくい面１２に連なる逃げ面１１とを含んでいる。すくい面１２と逃げ面１１との稜線は、切れ刃１０を構成している。基材２０は、すくい面１２と対向する頂面２２を含んでいる。頂面２２に対して垂直な方向から見て、すくい面１２は、複数の突起部１を含んでいる。切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の突起部１の各々は、傾斜部２と、傾斜部２に連なる曲率部３とを有している。断面において、傾斜部２は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる。
【００１１】
上記（１）に係る切削工具１００によれば、複数の突起部１の各々は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる傾斜部２を有している。そのため、切屑がすくい面１２の傾斜部２上を滑らかに通過することができる。結果として、切屑の排出性が向上する。よって、切削工具の損傷が低減され、工具寿命を向上することができる。
【００１２】
（２）上記（１）に係る切削工具１００において、頂面２２に対して垂直な方向から見て、傾斜部２の法線Ｄ３を頂面２２に投影した直線Ｄ２と、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１とがなす角度θは、８０°以下であってもよい。これにより、切屑の排出方向を、傾斜部の法線を頂面に投影した直線の方向とほぼ平行にすることができる。結果として、切屑の排出性がさらに向上する。
【００１３】
（３）上記（１）または（２）に係る切削工具１００において、頂面２２に対して垂直な方向から見て、複数の突起部１は、切れ刃１０から２ｍｍ以内の領域にわたって設けられていてもよい。これにより、切屑が通過する領域の大部分において切屑が排出されやすくなる。
【００１４】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る切削工具１００において、断面において、切れ刃１０の曲率半径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。これにより、切れ味を改善することができる。
【００１５】
（５）本発明の一実施形態に係る切削工具１００の製造方法は以下の工程を備えている。基材２０にダイヤモンド層７が被覆される。イオンビームによりダイヤモンド層７の一部が除去される。切削工具１００は、すくい面１２と、すくい面１２に連なる逃げ面１１とを有している。基材２０は、すくい面１２と対向する頂面２２と、逃げ面１１と対向する側面２１とを有している。ダイヤモンド層７を被覆する工程においては、ダイヤモンド層７の表面が複数の突起部８によって形成される。ダイヤモンド層７の一部を除去する工程においては、頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けた場合に、左上側から頂面２２に対して傾斜する方向にイオンビームが照射されることで複数の突起部８の各々の一部が除去される。
【００１６】
上記（５）に係る切削工具１００の製造方法によれば、頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けた場合に、左上側から頂面２２に対して傾斜する方向にイオンビームが照射されることで複数の突起部８の各々の一部が除去される。これにより、複数の突起部１を形成することができる。複数の突起部１の各々は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる傾斜部２を有している。そのため、切屑がすくい面１２の傾斜部２上を滑らかに通過することができる。結果として、切屑の排出性が向上する。よって、切削工具の損傷が低減され、切削工具の寿命が延びる。
【００１７】
（６）上記（５）に係る切削工具１００の製造方法において、ダイヤモンド層７の一部を除去する工程においては、基材２０を回転させることなく行われてもよい。これにより、簡易な方法で、複数の突起部１を形成することができる。
【００１８】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す斜視模式図である。図２は、第１実施形態に係る切削工具の構成を示す正面模式図である。
【００２０】
図１および図２に示されるように、第１実施形態に係る切削工具１００は、たとえばＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）の加工に用いられるラジアスエンドミルである。切削工具１００は、たとえば中心軸Ａを中心として回転可能である。切削工具１００は、すくい面１２と、逃げ面１１と、ヒール面１４と、第１溝面１５と、第２溝面１７とを主に有している。逃げ面１１は、すくい面１２に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に連なる。ヒール面１４は、逃げ面１１に対して回転方向の後方側に位置する。すくい面１２と逃げ面１１との稜線は、切れ刃１０を構成する。
【００２１】
図１および図２に示されるように、切れ刃１０は、底刃１０ａと、外周刃１０ｂとを有していてもよい。外周刃１０ｂは、底刃１０ａよりも外周側にある。逃げ面１１は、第１逃げ面部１１ａと、第２逃げ面部１１ｂとを有していてもよい。すくい面１２は、第１すくい面部１２ａと、第２すくい面部１２ｂとを有していてもよい。第１逃げ面部１１ａと、第１すくい面部１２ａとの稜線が、底刃１０ａを構成していてもよい。第２逃げ面部１１ｂと、第２すくい面部１２ｂとの稜線が、外周刃１０ｂを構成していてもよい。第１溝面１５は、第２溝面１７と連なっていてもよい。第１溝面１５は、第２溝面１７よりも外周側に位置していてもよい。第２溝面１７は、第１すくい面部１２ａに連なっていてもよい。ヒール面１４は、逃げ面１１よりもシャンク１９側に位置していてもよい。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ領域の拡大模式図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面模式図である。図４に示されるように、切削工具１００は、基材２０と、ダイヤモンド層７とを主に有している。ダイヤモンド層７は、基材２０を被覆している。ダイヤモンド層７は、すくい面１２と、逃げ面１１とを含んでいる。言い換えれば、すくい面１２および逃げ面１１の各々は、ダイヤモンド層７により構成されている。
【００２３】
基材２０は、頂面２２と、側面２１とを主に有している。頂面２２は、すくい面１２と対向している。側面２１は、逃げ面１１と対向している。基材２０の材料は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）などの粉末と、Ｃｏ（コバルト）などの結合剤とを含む超硬合金である。なお、基材２０は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックスなどであってもよい。ダイヤモンド層７は、たとえばダイヤモンド結晶を含有する層である。ダイヤモンド層７は、たとえば多結晶ダイヤモンドである。
【００２４】
図３に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、すくい面１２は、複数の第１突起部１を含んでいる。複数の第１突起部１は、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な方向に沿って並んでいてもよい。同様に、複数の第１突起部１は、切れ刃１０の延在方向Ｂに沿って並んでいてもよい。複数の第１突起部１は、互いに接していてもよい。第１突起部１の数は、多数であってもよい。多数とは、たとえば２０μｍ四方の範囲内に１０個以上である。
【００２５】
図４に示されるように、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の第１突起部１の各々は、第１傾斜部２と、第１曲率部３とを有する。第１曲率部３は、第１傾斜部２と連なっている。複数の第１突起部１の各々は、第１傾斜部２と、第１曲率部３とによって構成される。第１曲率部３は、第１傾斜部２に対して切れ刃１０とは反対側に位置している。複数の第１突起部１の各々は、基材２０から離れる方向に突出する。断面において、第１傾斜部２は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる。第１傾斜部２の高さは、切れ刃１０から離れるにつれて単調に増加していてもよい。頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けて配置した場合に、第１傾斜部２は左下から右上に向かって延在している。
【００２６】
第１傾斜部２は、頂面２２に対して傾斜している。頂面２２に対する第１傾斜部２の角度φ１は、たとえば１０°以上４０°以下である。角度φ１の上限は、特に限定されないが、たとえば８０°であってもよいし、３０°であってもよい。角度φ１の下限は、特に限定されないが、たとえば５°であってもよいし、１°であってもよい。図３に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、第１傾斜部２の法線Ｄ３（図４参照）を頂面２２に投影した直線Ｄ２と、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１とは、ほぼ平行であってもよい。複数の第１突起部１において、傾斜部２の法線Ｄ３を頂面２２に投影した直線Ｄ２の各々は、互いに平行であってもよいし、交差していてもよい。
【００２７】
図４に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向において、頂面２２に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ２は、たとえば１０μｍである。頂面２２に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ２は、たとえば５μｍ以上２０μｍ以下である。頂面２２に対して垂直な方向において、複数の第１突起部１の各々の厚みＴ１は、たとえば３μｍである。複数の第１突起部１の各々の厚みＴ１は、たとえば１μｍ以上５μｍ以下である。
【００２８】
図３に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、第１曲率部３は、たとえば三日月の形状を有している。第１曲率部３は、第１傾斜部２との境界部３ａと、境界部３ａと反対側の第１外周部３ｂとを有している。頂面２２に対して垂直な方向から見て、境界部３ａおよび第１外周部３ｂの各々は、切れ刃１０と反対側に突出するように湾曲している。境界部３ａおよび第１外周部３ｂの各々は、円弧状であってもよい。境界部３ａの曲率半径は、第１外周部３ｂの曲率半径よりも大きくてもよい。
【００２９】
第１傾斜部２は、境界部３ａと反対側の第２外周部２ａを有している。頂面２２に対して垂直な方向から見て、第２外周部２ａは、切れ刃１０に向かって突出するように湾曲している。切れ刃１０の延在方向Ｂにおける第１傾斜部２の幅Ｗ４は、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直であってかつ頂面２２に平行な方向における第１傾斜部２の幅Ｗ２よりも大きくてもよい。切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直であってかつ頂面２２に平行な方向において、第１傾斜部２の幅Ｗ２は、第１曲率部３の幅Ｗ３よりも大きくてもよい。切れ刃１０の延在方向Ｂにおいて、第１傾斜部２の幅Ｗ４は、第１曲率部３の幅とほぼ同じであってもよい。切れ刃１０の延在方向Ｂにおける第１傾斜部２の幅Ｗ４は、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直であってかつ頂面２２に平行な方向における第１突起部１の幅Ｗ１とほぼ同じであってもよい。
【００３０】
図３に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、複数の第１突起部１の各々は、うろこ状を有していてもよい。本明細書においては、傾斜部と曲率部とを有する多数の突起部が傾斜部の向きを概ね揃えてある程度密集して存在することにより、平面視のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像において、曲率部に対応する部分に三日月状の陰影が生じ、あたかも魚のうろこのように見える様子のことを、うろこ状という。図３に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、複数の第１突起部１は、切れ刃１０から距離Ｌ以内の領域にわたって設けられていてもよい。距離Ｌは、たとえば２ｍｍである。距離Ｌは、特に限定されないが、１０μｍであってもよいし、５００μｍであってもよい。言い換えれば、切れ刃１０と、切れ刃１０から切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な方向に距離Ｌだけ離れた位置とに挟まれたすくい面１２の領域には、複数の第１突起部１が形成されている。距離Ｌは、たとえば切込深さと同程度であってもよい。なお、切れ刃１０が直線ではなく曲線の場合、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な方向とは、切れ刃１０の接線に対して垂直な方向を意味する。
【００３１】
図４に示されるように、切れ刃１０は、すくい面１２の第１傾斜部２と、逃げ面１１の曲率部９との境界により構成されていてもよい。切れ刃１０は、鋭利に尖って形成されている。具体的には、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、切れ刃１０の曲率半径は、たとえば０．０１μｍ以上５０μｍ以下である。切れ刃１０の曲率半径の上限は、特に限定されないが、たとえば３０μｍであってもよいし、１０μｍであってもよい。切れ刃１０の曲率半径の下限は、特に限定されないが、たとえば１μｍであってもよいし、０．１μｍであってもよい。
【００３２】
図４に示されるように、逃げ面１１は、複数の第２突起部４により構成されていてもよい。切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の第２突起部４の各々は、円弧状の部分を有していてもよい。複数の第２突起部４の各々は、クラスター状であってもよい。側面２１に対して垂直な方向における側面２１に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ４は、頂面２２に対して垂直な方向における頂面２２に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ２よりも大きくてもよい。側面２１に対して垂直な方向における第２突起部４の厚みＴ３は、頂面２２に対して垂直な方向における複数の第１突起部１の各々の厚みＴ１よりも大きくてもよい。
【００３３】
図５は、第１実施形態に係る切削工具の第１突起部１の構成を示す斜視模式図である。図５に示されるように、複数の第１突起部１の各々は、たとえば半球に対して交差する平面によって半球の一部がカットされて取り除かれた形状を有していてもよい。具体的には、複数の第１突起部１の各々は、概ね平面状の第１傾斜部２と、概ね球面状の第１曲率部３とにより構成されている。第１傾斜部２は、凸状に湾曲していてもよい。
【００３４】
次に、第１実施形態に係る切削工具の製造方法について説明する。
図６は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法を概略的に示すフロー図である。第１実施形態に係る切削工具の製造方法は、基材にダイヤモンド層を被覆する工程（Ｓ１０：図６）と、イオンビームによりダイヤモンド層の一部を除去する工程（Ｓ２０：図６）とを主に含んでいる。
【００３５】
図７は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第１工程を示す断面模式図である。図７に示されるように、基材にダイヤモンド層を被覆する工程（Ｓ１０：図６）においては、まず基材２０が準備される。基材２０の材料は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）などの粉末と、Ｃｏ（コバルト）などの結合剤とを含む超硬合金である。なお、基材２０は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックスなどであってもよい。図７に示されるように、基材２０は、頂面２２と、側面２１とを主に有している。頂面２２は、切削工具１００のすくい面１２となる面と対向する面である。側面２１は、切削工具１００の逃げ面１１となる面と対向する面である。
【００３６】
図８は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第２工程を示す断面模式図である。図９は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第２工程を示す平面模式図である。図８および図９に示されるように、基材２０にダイヤモンド層７が被覆される。具体的には、このダイヤモンド層７の成膜は、たとえばＨＦＣＶＤ（Ｈｏｔ  Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて行われる。ダイヤモンド層７の厚みは、たとえば１０μｍ程度である。図８に示されるように、ダイヤモンド層７は、頂面２２と、側面２１とを被覆するように形成される。ダイヤモンド層７を被覆する工程においては、ダイヤモンド層７の表面が複数の突起部８によって形成される。複数の突起部８の各々は、たとえば半球状の形状を有している。具体的には、頂面２２に対向するダイヤモンド層７の部分の表面と、側面２１に対向するダイヤモンド層７の部分の表面とは、複数の突起部８により構成される。
【００３７】
次に、イオンビームによりダイヤモンド層の一部を除去する工程（Ｓ２０：図６）が実施される。具体的には、イオンエッチング装置を使用してイオンビームがすくい面１２となる面に対して照射されることにより、ダイヤモンド層７の一部が除去される。イオンビームとしては、たとえば酸素イオンが用いられる。酸素イオンをダイヤモンド層７に照射することで、ダイヤモンド層７が、一酸化炭素または二酸化炭素に変換される。これにより、ダイヤモンドが気体となり除去される。
【００３８】
図１０は、第１実施形態に係る切削工具の製造方法の第３工程を示す断面模式図である。イオンビームは指向性を有する。図１０に示されるように、頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けた場合に、左上側から頂面２２に対して傾斜する方向にイオンビームが照射される。これにより、複数の第１突起部１の各々の一部が除去される。図１０に示されるように、稜線２３の延在方向Ｂに対して垂直な断面で見た場合、イオンビームの照射方向Ｉは、頂面２２の法線に対して傾斜している。頂面２２に垂直な方向に見た場合、イオンビームの照射方向Ｉは、稜線２３の延在方向Ｂに対してほぼ垂直であってもよい。
【００３９】
イオンエッチング装置としては、たとえばエリオニクス社製のＥＩＳ２００−ＥＲを使用することができる。イオンエッチングの条件は、イオンビームの照射時間１時間、印加電圧２５００Ｖである。一般的にイオンビームでダイヤモンド被膜を除去する場合、基材２０を回転軸の周りに回転させながら、ダイヤモンド被膜が基材２０から除去される。しかしながら、本実施形態に係る切削工具の製造方法においては、ダイヤモンド層の一部を除去する工程は、基材２０を回転させることなく行われる。言い換えれば、基材２０の頂面２２に対するイオンビームの照射方向を変化させることなく保持しながら、ダイヤモンド層７の一部が除去される。これにより、複数の第１突起部１を含むすくい面１２が形成される（図４参照）。
【００４０】
次に、第１実施形態に係る切削工具の作用効果について説明する。
第１実施形態に係る切削工具１００によれば、複数の第１突起部１の各々は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる第１傾斜部２を有している。そのため、切屑がすくい面１２の第１傾斜部２上を滑らかに通過することができる。結果として、切屑の排出性が向上する。よって、切削工具の損傷が低減され、工具寿命を向上することができる。
【００４１】
また第１実施形態に係る切削工具１００によれば、頂面２２に対して垂直な方向から見て、第１傾斜部２の法線Ｄ３を頂面２２に投影した直線Ｄ２と、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１とがなす角度θは、８０°以下である。これにより、切屑の排出方向を、第１傾斜部２の法線Ｄ３を頂面２２に投影した直線Ｄ２の方向とほぼ平行にすることができる。結果として、切屑の排出性がさらに向上する。
【００４２】
さらに第１実施形態に係る切削工具１００によれば、頂面２２に対して垂直な方向から見て、複数の第１突起部は１、切れ刃１０から２ｍｍ以内の領域にわたって設けられている。これにより、切屑が通過する領域の大部分において切屑が排出されやすくなる。
【００４３】
さらに第１実施形態に係る切削工具１００によれば、断面において、切れ刃１０の曲率半径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下である。これにより、切れ味を改善することができる。
【００４４】
第１実施形態に係る切削工具１００の製造方法によれば、頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線を左側に向けた場合に、左上側から頂面２２に対して傾斜する方向にイオンビームが照射されることで複数の突起部８の各々の一部が除去される。これにより、複数の第１突起部１を形成することができる。複数の第１突起部１の各々は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが大きくなる第１傾斜部２を有している。そのため、切屑がすくい面１２の第１傾斜部２上を滑らかに通過することができる。結果として、切屑の排出性が向上する。よって、切削工具の損傷が低減され、切削工具の寿命が延びる。
【００４５】
また第１実施形態に係る切削工具１００の製造方法によれば、ダイヤモンド層７の一部を除去する工程においては、基材２０を回転させることなく行われる。これにより、簡易な方法で、複数の第１突起部１を形成することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。以下においては、第１実施形態に係る切削工具１００と異なる構成について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。
【００４７】
図１１は、第２実施形態に係る切削工具のすくい面１２の構成を示す平面模式図である。図１１に示されるように、頂面２２に対して垂直な方向から見て、傾斜部２の法線を頂面２２に投影した直線Ｄ２は、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１に対して傾斜していてもよい。頂面２２に対して垂直な方向から見て、傾斜部２の法線を頂面２２に投影した直線Ｄ２と、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１とがなす角度θは、たとえば８０°以下である。当該角度θは、たとえば６０°以下であってもよいし、３０°以下であってもよい。頂面２２に対して垂直な方向から見て、傾斜部２の法線を頂面２２に投影した直線Ｄ２は、頂面２２に平行な方向における切れ刃１０の法線Ｄ１に対してシャンク側に傾斜していてもよいし、シャンクとは反対側（切削工具の先端側）に傾斜していてもよい。
【００４８】
なお、第２実施形態に係る切削工具は、イオンビームによりダイヤモンド層７の一部を除去する工程（Ｓ２０：図６）において、頂面２２に対して垂直な方向から見て、イオンビームの照射方向Ｉを稜線２３の延在方向Ｂの法線Ｄ１に対して傾斜させた状態で、イオンビームを照射することにより形成することができる。第２実施形態に係る切削工具においても、第１実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。以下においては、第１実施形態に係る切削工具１００と異なる構成について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。
【００５０】
図１２は、第３実施形態に係る切削工具の構成を示す断面模式図である。側面２１に対して垂直な方向から見て、逃げ面１１は、複数の第２突起部４を含んでいてもよい。複数の第２突起部４は、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な方向に沿って並んでいてもよい。同様に、複数の第２突起部４は、切れ刃１０の延在方向Ｂに沿って並んでいてもよい。複数の第２突起部４は、互いに接していてもよい。複数の第２突起部４の各々は、うろこ状を有していてもよい。第２突起部４の数は、多数であってもよい。
【００５１】
図１２に示されるように、切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の第２突起部４の各々は、第２傾斜部５と、第２曲率部６とを有する。第２曲率部６は、第２傾斜部５と連なっている。複数の第２突起部４の各々は、第２傾斜部５と、第２曲率部６とによって構成される。第２曲率部６は、第２傾斜部５に対して切れ刃１０とは反対側に位置している。複数の第２突起部４の各々は、基材２０から離れる方向に突出する。断面において、第２傾斜部５は、切れ刃１０から離れるにつれて側面２１に垂直な方向の高さが大きくなってもよい。第２傾斜部５の高さは、切れ刃１０から離れるにつれて単調に増加していてもよい。側面２１を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けて配置した場合に、第２傾斜部５は左下から右上に向かって延在していてもよい。
【００５２】
第２傾斜部５は、側面２１に対して傾斜している。側面２１に対する第２傾斜部５の角度φ２は、頂面２２に対する第１傾斜部２の角度φ１と同じであってもよいし、異なっていいてもよい。側面２１に対して垂直な方向において側面２１に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ４は、頂面２２に対して垂直な方向において頂面２２に接しているダイヤモンド層７の部分の厚みＴ２とほぼ同じであってもよいし、異なっていてもよい。側面２１に対して垂直な方向における第２突出部の厚みＴ３は、頂面２２に対して垂直な方向における複数の第１突起部１の各々の厚みＴ１とほぼ同じであってもよいし、異なっていてもよい。図１２に示されるように、切れ刃１０は、すくい面１２の第１傾斜部２と、逃げ面１１の第２傾斜部５との境界により構成されていてもよい。これにより、切れ刃１０が鋭利にさらに形成され得る。
【００５３】
なお、第３実施形態に係る切削工具は、イオンビームによりダイヤモンド層７の一部を除去する工程（Ｓ２０：図６）において、基材２０に対するイオンビームの照射方向を変化させることにより、形成することができる。具体的には、頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けた場合に、左上側から頂面２２に対して傾斜する方向にイオンビームが照射される。これにより、複数の第１突起部１の各々の一部が除去される。同様に、側面２１を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けた場合に、左上側から側面２１に対して傾斜する方向にイオンビームが照射される。これにより、複数の第２突起部４の各々の一部が除去される。第３実施形態に係る切削工具よれば、逃げ面摩耗を抑制することができる。
【００５４】
なお第１〜第３実施形態においては、切削工具１００がラジアスエンドミルの場合について説明したが、切削工具１００はラジアスエンドミルに限定されない。切削工具１００は、たとえばボールエンドミルまたはドリルなどの回転切削工具であってもよい。
【実施例１】
【００５５】
以下に、サンプル１Ａ〜１Ｃの切削工具を用いた切削試験の結果について説明する。まず、サンプル１Ａ〜１Ｃに係る切削工具が準備される。サンプル１Ａは、径が１２ｍｍの第１実施形態に係る切削工具である（図４参照）。【００５６】
図１３は、サンプル１Ｂに係る切削工具の構成を示す断面模式図である。図１３に示されるように、サンプル１Ｂの切削工具が有するダイヤモンド層７のすくい面１２は、複数の第３突起部３１を含む。切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の第３突起部３１の各々は、第３傾斜部３２と、第３曲率部３３とを有する。第３曲率部３３は、第３傾斜部３２と連なっている。複数の第３突起部３１の各々は、第３傾斜部３２と、第３曲率部３３とによって構成される。第３曲率部３３は、第３傾斜部３２に対して切れ刃１０とは反対側に位置している。複数の第３突起部３１の各々は、基材２０から離れる方向に突出している。【００５７】
断面において、第３傾斜部３２は、切れ刃１０から離れるにつれて頂面２２に垂直な方向の高さが小さくなる。第３傾斜部３２の高さは、切れ刃１０から離れるにつれて単調に減少している。頂面２２を上側に向け、かつ頂面２２と側面２１との稜線２３を左側に向けて配置した場合に、第３傾斜部３２は左上から右下に向かって延在している。サンプル１Ｂの切削工具のその他の構成は、サンプル１Ａの切削工具と同様である。【００５８】
図１４は、サンプル１Ｃに係る切削工具の構成を示す断面模式図である。図１４に示されるように、サンプル１Ｃの切削工具が有するダイヤモンド層７のすくい面１２は、複数の第４突起部４１を含む。切れ刃１０の延在方向Ｂに対して垂直な断面において、複数の第４突起部４１の各々は、平坦部４２と、第４曲率部４３と、第５曲率部４４とを有する。第４曲率部４３は、平坦部４２の一端と連なっている。第５曲率部４４は、平坦部４２の他端と連なっている。【００５９】
複数の第４突起部４１の各々は、平坦部４２と、第４曲率部４３と、第５曲率部４４とにより構成されている。第４曲率部４３は、平坦部４２に対して切れ刃１０とは反対側に位置している。第５曲率部４４は、平坦部４２に対して切れ刃１０とは同じ側に位置している。平坦部４２は、第４曲率部４３と第５曲率部４４との間に位置している。複数の第４突起部４１の各々は、基材２０から離れる方向に突出している。【００６０】
断面において、平坦部４２は、頂面２２とほぼ平行である。第４曲率部４３の高さは、切れ刃１０から離れるにつれて減少している。第５曲率部４４の高さは、切れ刃１０から離れるにつれて増加している。サンプル１Ｃの切削工具のその他の構成は、サンプル１Ａの切削工具と同様である。【００６１】
次に、切削試験条件について説明する。これらのサンプルを用いて、板厚１０ｍｍのＣＦＲＰの余縁の切断を行なった。切削条件は、切削速度Ｖ=１５０ｍ／ｍｉｎ、送り量ｆ＝０．４８ｍｍ／ｒｅｖ、総切削長７０ｍとした。評価方法として、７０ｍ切削後の工具の切れ刃１０とすくい面１２の摩耗の大きさを確認した。その結果を、表１に示す。【００６２】
【表１】
2019039005.tif 000003
【００６３】
表１に示されるように、サンプル１Ａ〜１Ｃの切削工具のすくい面摩耗量は、それぞれ３０μｍ、２００μｍおよび６０μｍであった。サンプル１Ｂの切削工具においては、ダイヤモンド層が剥離した。サンプル１Ａの切削工具のすくい面摩耗量が最も少なかった。以上の結果より、断面において、切れ刃から離れるにつれて頂面に垂直な方向の高さが大きくなるように傾斜部を設けることにより、すくい面摩耗量を低減可能であることが確かめられた。
【実施例２】
【００６４】
以下に、サンプル２Ａ〜２Ｃの切削工具を用いた切削試験の結果について説明する。まず、サンプル２Ａ〜２Ｃに係る切削工具が準備される。サンプル２Ａ〜２Ｃは、第２実施形態に係る切削工具であり（図１１参照）、それらの角度θを表２に示す角度となるよう製作した。【００６５】
次に、切削試験条件について説明する。これらのサンプルに対して、実施例１と同様の切削試験条件を用いて評価を行った。その結果を表２に示す。【００６６】
【表２】
2019039005.tif 000004
【００６７】
表２に示されるように、サンプル２Ａ〜２Ｃの切削工具のすくい面摩耗量は、それぞれ２４μｍ、３２μｍおよび４０μｍであった。すくい面摩耗量は、角度θが小さくなる従って少なくなった。角度θが８０°以下であれば、すくい面摩耗量は、許容可能な範囲であることが確かめられた。
【実施例３】
【００６８】
以下に、サンプル３Ａ〜３Ｃの切削工具を用いた切削試験の結果について説明する。まず、サンプル３Ａ〜３Ｃに係る切削工具が準備される。サンプル３Ａ〜３Ｃは、第１実施形態に係る切削工具であり（図４参照）、それらの切れ刃からの距離Ｌを表３に示す通りに製作した。【００６９】
次に、切削試験条件について説明する。これらのサンプルに対して、実施例１と同様の切削試験条件を用いて評価を行った。その結果を表３に示す。【００７０】
【表３】
2019039005.tif 000005
【００７１】
表３に示されるように、サンプル３Ａ〜３Ｃの切削工具のすくい面摩耗量は、それぞれ２９μｍ、３２μｍおよび３５μｍであった。すくい面摩耗量は、切れ刃からの距離Ｌが大きくなる従って少なくなった。突起部が切れ刃から１０μｍ以内の領域にわたって設けられていれば、すくい面摩耗量は、許容可能な範囲であることが確かめられた。
【実施例４】
【００７２】
以下に、サンプル４Ａ〜４Ｅの切削工具を用いた切削試験の結果について説明する。まず、サンプル４Ａ〜４Ｅに係る切削工具が準備される。サンプル４Ａ〜４Ｅは、第１実施形態に係る切削工具であり（図４参照）、それらの切れ刃の曲率半径を表４に示す通りに製作した。【００７３】
次に、切削試験条件について説明する。これらのサンプルに対して、実施例１と同様の切削試験条件を用いて評価を行った。その結果を表４に示す。【００７４】
【表４】
2019039005.tif 000006
【００７５】
表４に示されるように、サンプル４Ａ〜４Ｅの切削工具のすくい面摩耗量は、それぞれ４０μｍ、２４μｍ、２２μｍ、３５μｍおよび４５μｍであった。サンプル４Ａ〜４Ｅの切削工具の逃げ面摩耗量は、それぞれ４０μｍ、２７μｍ、２６μｍ、３５μｍおよび４５μｍであった。以上の結果より、切れ刃の曲率半径が０．０１μｍ以上５０μｍ以下の範囲において、すくい面摩耗量および逃げ面摩耗量は少なくなることが確かめられた。【００７６】
今回開示された実施の形態および実施例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】
【００７７】
１  突起部（第１突起部）、２  傾斜部（第１傾斜部）、２ａ  第２外周部、３  曲率部（第１曲率部）、３ａ  境界部、３ｂ  第１外周部、４  第２突起部、５  第２傾斜部、６  第２曲率部、７  ダイヤモンド層、１０  切れ刃、１０ａ  底刃、１０ｂ  外周刃、１１  逃げ面、１１ａ  第１逃げ面部、１１ｂ  第２逃げ面部、１２  すくい面、１２ａ  第１すくい面部、１２ｂ  第２すくい面部、１４  ヒール面、１５  第１溝面、１７  第２溝面、１９  シャンク、２０  基材、２１  側面、２２  頂面、２３  稜線、３１  第３突起部、３２  第３傾斜部、３３  第３曲率部、４１  第４突起部、４２  平坦部、４３  第４曲率部、４４  第５曲率部、１００  切削工具、Ａ  中心軸、Ｂ  延在方向、Ｄ１  切れ刃の法線、Ｄ２  直線、Ｄ３  傾斜部の法線、Ｉ  照射方向、Ｌ  距離、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  厚み、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４  幅。
【図１】
2019039005.tif 000007
【図２】
2019039005.tif 000008
【図３】
2019039005.tif 000009
【図４】
2019039005.tif 000010
【図５】
2019039005.tif 000011
【図６】
2019039005.tif 000012
【図７】
2019039005.tif 000013
【図８】
2019039005.tif 000014
【図９】
2019039005.tif 000015
【図１０】
2019039005.tif 000016
【図１１】
2019039005.tif 000017
【図１２】
2019039005.tif 000018
【図１３】
2019039005.tif 000019
【図１４】
2019039005.tif 000020
【国際調査報告】
2019039005.tif 000021
2019039005.tif 000022
2019039005.tif 000023
2019039005.tif 000024