(57)【要約】  本発明の一態様に基づく切削工具は、コバルトを含有する超硬合金からなり、中心軸の周りで回転される円柱状の本体部と、本体部の先端部および外周部の少なくとも一方に設けられた切刃と、切刃から本体部の後端に向かって伸びる切屑排出溝と、切刃を被覆するダイヤモンドからなる被覆層とを備え、本体部の表面のうち被覆層によって被覆された部分におけるコバルト含有量が、本体部の表面のうち被覆層によって被覆された部分以外におけるコバルト含有量よりも少ないことを特徴とする。
2015012166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバルトを含有する超硬合金からなり、中心軸の周りで回転される円柱状の本体部と、
該本体部の先端部および外周部の少なくとも一方に設けられた切刃と、
該切刃から前記本体部の後端に向かって伸びる切屑排出溝と、
前記切刃を被覆するダイヤモンドからなる被覆層とを備えた切削工具であって、
前記本体部の表面のうち前記被覆層によって被覆された部分におけるコバルト含有量が、前記本体部の表面のうち前記被覆層によって被覆された部分以外におけるコバルト含有量よりも少ないことを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記切屑排出溝は、前記切刃に隣接する領域に位置して前記被覆層によって被覆された第１領域と、該第１領域から前記本体部の後端に向かって伸び、前記被覆層によって被覆されていない第２領域とを有していることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記本体部の前記外周部における前記切屑排出溝を除く領域は、先端側に位置して前記被覆層によって被覆された第３領域と、該第３領域から前記本体部の後端に向かって伸び、前記被覆層によって被覆されていない第４領域とを有していることを特徴とする請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
超硬合金からなり、中心軸の周りで回転される円柱状の本体部と、
該本体部の先端部および外周部の少なくとも一方に設けられた切刃と、
該切刃から前記本体部の後端に向かって伸びる切屑排出溝と、
前記切刃を被覆するダイヤモンドからなる第１の被覆層と、
前記本体部における前記第１の被覆層によって被覆された部分以外の表面を被覆する、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層とを備えた切削工具。
【請求項５】
コバルトを含有する超硬合金からなり、中心軸の周りで回転される円柱状の本体部の先端部および外周部の少なくとも一方に切刃を形成するとともに、該切刃から前記本体部の後端に向かって伸びる切屑排出溝を形成する工程と、
前記本体部の表面を、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層によって被覆する工程と、
該第２の被覆層を部分的に除去して前記切刃を含む先端領域を露出させる工程と、
前記本体部を薬品処理して、前記本体部における前記第２の被覆層を除去して露出させた前記先端領域からコバルトを溶出させて除去する工程と、
前記薬品処理した前記本体部のうち前記コバルトが除去された領域の表面にダイヤモンドからなる第１の被覆層を形成する工程とを備えたことを特徴とする切削工具の製造方法。
【請求項６】
前記第２の被覆層を部分的に除去する工程において、前記切屑排出溝のうち前記切刃に隣接する領域のみを露出させ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。
【請求項７】
前記第２の被覆層を部分的に除去する工程において、前記本体部の前記外周部における前記切屑排出溝を除く領域の先端側を露出させることを特徴とする請求項６に記載の切削工具の製造方法。
【請求項８】
前記第２の被覆層を部分的に除去する工程において、前記第２の被覆層を研磨加工によって除去す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。
【請求項９】
前記第１の被覆層を形成する工程の後に、
前記第２の被覆層を全て除去する工程をさらに備えた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。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の切削工具を前記中心軸の周りに回転させる工程と、
回転している前記切削工具の前記切刃を被削材に接触させる工程と、
前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴あけ加工に用いられる切削工具、切削工具の製造方法、および切削工具を用いた切削加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルおよびエンドミルのような中心軸の周りで回転する切削工具として、特開平４−２７５８１２号公報（特許文献１）に開示されたドリルが知られている。特許文献１に開示されているように、ドリルの母材としては、一般的にコバルトを含有する超硬合金が用いられている。また、ドリルの刃先における耐摩耗性を向上させるため、ドリルの表面にはダイヤモンドの層が形成される場合がある。【０００３】
超硬合金におけるコバルトの含有量が多い場合には、ダイヤモンドの層を形成する際にダイヤモンドではなくグラファイトの層が形成され易い。これは、超硬合金からなる部材をダイヤモンドでコーティングする際に、コバルト上にはダイヤモンドではなくグラファイトが優先的に生成され易いからである。そのため、良好にダイヤモンドでコーティングするためには、ドリルの材料として用いる超硬合金におけるコバルトの含有量が少ないことが求められる。しかしながら、用いられる超硬合金の全体におけるコバルトの含有量が過度に少ないと、ドリルの強度が低下するという問題が生じる。【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、超硬合金を用いて良好な強度を得つつ、良好にダイヤモンドでコーティングされた切削工具を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様に基づく切削工具は、コバルトを含有する超硬合金からなり、中心軸の周りで回転される円柱状の本体部と、該本体部の先端部および外周部の少なくとも一方に設けられた切刃と、該切刃から前記本体部の後端に向かって伸びる切屑排出溝と、前記切刃を被覆するダイヤモンドからなる被覆層とを備え、前記本体部の表面のうち前記被覆層によって被覆された部分におけるコバルト含有量が、前記本体部の表面のうち前記被覆層によって被覆された部分以外におけるコバルト含有量よりも少ないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態の切削工具を示す斜視図である。
【図２】図１に示す切削工具における先端側からの正面図である。
【図３】図１に示す切削工具におけるＤ１断面の断面図である。
【図４】図１に示す切削工具におけるＤ２断面の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の切削工具の製造方法の一工程を示す側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の切削工具の製造方法の一工程を示す側面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の切削工具の製造方法の一工程を示す側面図である。
【図８】図７における領域Ａ１を拡大した拡大図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の切削工具の製造方法の一工程を示す側面図である。
【図１０】図９における領域Ａ２を拡大した拡大図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の切削工具の製造方法の変形例における一工程を示す側面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の切削工具を示す斜視図である。
【図１３】図１２における領域Ａ３を拡大した拡大図である。
【図１４】図１２に示す切削工具の側面図である。
【図１５】図１２に示す切削工具におけるＤ３断面の断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。
【図１７】本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の各実施形態の切削工具および切削工具の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明の切削工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、本発明の切削工具の製造方法は、参照する各図に示されていない任意の工程を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【０００８】
中心軸の周りで回転する切削工具としては、例えば、ドリルおよびエンドミルが挙げられる。第１の実施形態においては、切削工具としてドリルを例示して説明する。もちろん、本発明の切削工具はドリルに限定されるものではなく、エンドミルを製造する方法として用いてもよい。そのため、第２の実施形態においては、切削工具としてエンドミルを例示して説明する。
【０００９】
第１の実施形態の切削工具１は、図１〜４に示すように、超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３と、本体部３の先端部３ａに設けられた切刃５と、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる切屑排出溝７（以下、単に溝７ともいう）と、切刃５を被覆するダイヤモンドからなる第１の被覆層１１と、本体部３における第１の被覆層１１によって被覆された部分以外の表面を被覆する、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層９とを備えた構成となっている。
【００１０】
このように、本実施形態の切削工具１は、切刃５を被覆する第１の被覆層１１を備えていることによって、切刃５における耐摩耗性が良好となる。また同時に、本実施形態の切削工具１は、本体部３における第１の被覆層１１によって被覆された部分以外の表面を被覆する第２の被覆層９を備えている。そのため、本体部３の全体におけるコバルトの含有量が必要以上に減少することが抑制されるので、本体部３の全体での強度を良好なものにできる。
【００１１】
本体部３は、図１に示すように、中心軸Ｘを有しており、この中心軸Ｘに沿って延びた円柱状の構造である。本実施形態における本体部３は、工作機械（不図示）の回転するスピンドル等で把持されるシャンク部１３と、このシャンク部１３の先端側に位置する切削部１５とを備えている。シャンク部１３は、工作機械の形状に応じて設計される部位である。切削部１５は、被削材と接触する部位である。なお、図１における矢印Ｙは、本体部３の回転方向を示している。
【００１２】
図２に示す、本実施形態における切削部１５の外径Ｄは、０．０５ｍｍ〜４０ｍｍとなるように設定できる。また、本体部３の中心軸Ｘの沿った方向の長さは、３Ｄ〜２５Ｄ程度となるように設定できる。
【００１３】
本体部３の先端部３ａおよび外周部３ｂの少なくとも一方には切刃５が形成される。本実施形態においては切削工具１としてドリル１を示していることから、切刃５は本体部３における先端部３ａに形成されている。また、本体部３の外周部３ｂには溝７が形成されている。溝７は、切刃５で切削された切屑を本体部３の後端側から排出するために設けられるものであり、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びている。
【００１４】
本実施形態においては、互いに離れて位置する２つの溝７が形成されている。これらの溝７は、本体部３の先端部３ａを中心軸Ｘに沿った方向から見た場合において、あるいは、本体部３における中心軸Ｘに直交する断面で見た場合において、中心軸Ｘを中心として互いに反対側に位置するように、具体的には中心軸Ｘを中心として１８０度の回転対称となるように設けられている。
【００１５】
２つの溝７は、それぞれ中心軸Ｘを中心として切刃５から本体部３の後端に向かって螺旋状に形成されている。溝７は、中心軸Ｘに沿って直線状に形成されていてもよいが、上記のように螺旋状に形成されることによって、切屑の排出性を向上させることができる。
【００１６】
溝７は、切屑を排出するために設けられていることから、切刃５から連続している。本実施形態における溝７は、その先端部分が切刃５から連続している。そのため、切刃５で切削された切屑が切刃５から溝７へと流れて本体部３の後端側から排出される。本実施形態における溝７は、本体部３における切削部１５に形成されている。そのため、溝７の後端部分は切削部１５の後端部に位置している。シャンク部１３に溝７が形成されてもよいが、シャンク部１３に溝７を形成しないことによって、シャンク部１３を工作機械で安定して把持することができる。
【００１７】
本体部３は、硬質の金属炭化物としてＷＣ（タングステンカーバイド）を含有し、バインダとしてＣｏ（コバルト）を含有する超硬合金によって構成されている。具体的には、本実施形態における本体部３は、主成分としてＷＣ微粒子を含有し、バインダとしてＣｏがＷＣ微粒子間に位置する構成となっている。例えば、９４〜９５質量％程度のＷＣ微粒子と、５〜６質量％程度のＣｏとを含有する母材を本体部３に用いることができる。本実施形態における母材のＣｏの含有量を体積％で示すと、０．０８〜０．１体積％程度である。本実施形態においては、ＷＣ微粒子として粒径が０．８μｍ程度のものを用いている。
【００１８】
また、超硬合金は、ＷＣおよびＣｏのみによって組成されるものではなく、例えば、ＴｉＣ（チタンカーバイド）またはＴａＣ（タンタルカーバイド）のような添加物を含んでいてもよい。
【００１９】
先端部３ａにおける切刃５を含む先端領域３ｃには、ダイヤモンドの結晶からなる被覆層１１（第１の被覆層１１）が形成される。これにより、第１の被覆層１１が表面に形成された、切刃５を含む領域の耐摩耗性を向上させることができる。第１の被覆層１１の厚みは、例えば、３〜２０μｍ程度に設定される。本体部３の表面に第１の被覆層１１が形成されているか否かは、ラマン散乱分光法やＸ線回折法によって評価することができる。上記の分析方法によって、本体部３の表面に形成される炭素層がダイヤモンドの結晶からなる層か、あるいは、ダイヤモンド状カーボンまたはグラファイトからなる層かの判別をすることができる。
【００２０】
なお、ダイヤモンドの結晶からなる層とは、グラファイトの層や非晶質のダイヤモンド（ダイヤモンド状カーボン）からなる層ではないことを意味している。そのため、第１の被覆層１１は、１つの結晶によって構成されているものに限定されず、複数の結晶の集合体によって構成されていてもよい。
【００２１】
第２の被覆層９としては、本体部３に含有されるコバルトが外部に溶出されることを抑制できるものが求められ、例えば、クロムを含有する非酸化物、あるいは、ＴｉＮ、ＴｉＣのようなチタンを含有する非酸化物からなる層が用いられる。具体的には、クロムを含有する非酸化物として、ＣｒＮ（窒化クロム）、ＣｒＣ（炭化クロム）およびＣｒＢ（硼化クロム）が挙げられる。
【００２２】
第２の被覆層９の厚みとしては、本体部３に含有されるコバルトが外部に溶出されることを抑制できる程度であればよい。具体的には、第２の被覆層９の厚みとしては、０．１〜１０μｍ程度に設定される。
【００２３】
本実施形態の切削工具１は、上記の第１の被覆層１１および第２の被覆層９を備えており、第１の被覆層１１によって被覆された部分（以下、便宜的に第１の部分ともいう）におけるコバルト含有量が、本体部３の表面のうち第１の被覆層１１によって被覆された部分以外（以下、便宜的に第２の部分ともいう）におけるコバルト含有量よりも少なくなっている。
【００２４】
すなわち、別の観点から示すと、本実施形態の切削工具１は、超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３と、本体部３の先端部３ａに設けられた切刃５と、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる溝７と、切刃５を被覆するダイヤモンドからなる第１の被覆層１１とを備え、第１の部分におけるコバルト含有量が、第２の部分におけるコバルト含有量よりも少なくなっている。
【００２５】
本実施形態の切削工具１においては、本体部３の表面のうち第１の部分ではコバルトがほぼ無くなっており、この第１の部分におけるコバルト含有量がほぼ０になっている。また、本体部３の表面のうち第２の部分におけるコバルト含有量が５〜６質量％程度となっている。そのため、切刃５における耐摩耗性が良好であるとともに、本体部３の全体での強度が良好なものとなっている。
【００２６】
なお、本体部３の表面のうち第１の部分におけるコバルト含有量と、第２の部分におけるコバルト含有量との差は上記の数値に限定されるものではないが、例えば、第１の部分におけるコバルト含有量は０．０１質量％以上１質量％以下であればよい。また、第２の部分におけるコバルト含有量は３質量％以上１０質量％以下であればよい。
【００２７】
第１の実施形態の切削工具１の製造方法は、以下の工程を備えている。
（１）超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３の先端部３ａおよび外周部３ｂの少なくとも一方に切刃５を形成するとともに、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる溝７を形成する工程。
（２）本体部３の表面を、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層９によって被覆する工程。
（３）第２の被覆層９を部分的に除去して切刃５を含む先端領域３ｃを露出させる工程。
（４）本体部３を薬品処理して、本体部３における第２の被覆層９を除去して露出させた先端領域３ｃからコバルトを溶出させて除去する工程。
（５）薬品処理した本体部３に炭素層を設けて、本体部３のうちコバルトが除去された領域の表面にダイヤモンドからなる第１の被覆層１１を形成する工程。
【００２８】
まず、（１）の工程について詳細に説明する。
【００２９】
本工程では、図５に示すように、超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３と、本体部３の先端部３ａおよび外周部３ｂの少なくとも一方に設けられた切刃５と、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる溝７とを備えた、ドリル１におけるベースとなる部材が準備される。
【００３０】
次に、（２）の工程について説明する。
【００３１】
本工程では、図６に示すように、本体部３の表面を第２の被覆層９によって被覆する。具体的には、（１）の工程において準備されたドリル１のベースとなる部材の表面を第２の被覆層９によって被覆する。そのため、切刃５および溝７も第２の被覆層９によって被覆される。
【００３２】
第２の被覆層９は、後述する薬品処理によってコバルトを溶出させて除去する工程において、本体部３に含有されるコバルトの溶出を抑制することを目的とする層である。そのため、本体部３における第２の被覆層９によって被覆された領域ではコバルトが殆ど溶出しないことが望ましいが、第２の被覆層９によって被覆されていない領域と比較してコバルトの溶出を抑制することが可能であればよい。
【００３３】
本体部３の表面を第２の被覆層９によって被覆する方法は、特定の手法に限定されるものではない。例えば、ＰＶＤ（物理蒸着法）処理、ＣＶＤ（化学蒸着法）処理およびスパッタリング処理が挙げられる。本実施形態の製造方法においては、ＰＶＤ（物理蒸着法）処理によって、ＣｒＮ（窒化クロム）の層を本体部３の表面に形成している。
【００３４】
次に、（３）の工程について説明する。
【００３５】
本工程では、図７，８に示すように、（２）の工程によって第２の被覆層９によって被覆された切刃５が露出するように、第２の被覆層９を部分的に除去する。本工程は、先端部３ａにおける切刃５を含む先端領域３ｃをダイヤモンドの結晶からなる被覆層（第１の被覆層）によって被覆できるようにするための工程である。第２の被覆層９を除去する方法としては、例えば、ケミカルエッチングおよび研磨加工が挙げられる。本実施形態の製造方法では、研磨加工によって第２の被覆層９の一部を除去している。
【００３６】
ケミカルエッチングによって第２の被覆層９を部分的に除去する場合には、第２の被覆層９を残したい領域にエッチングを防止する被膜が必要となる。一方、研磨加工によって第２の被覆層９を部分的に除去する場合には、上記のエッチングを防止する被膜は不要である。
【００３７】
本実施形態においては、切刃５が形成された先端部３ａ、溝７の一部および本体部３の外周部３ｂにおける溝７を除く領域の一部が露出するように第２の被覆層９が除去される。本実施形態の製造方法によって作製されたドリル１を切削加工に用いる場合には、ドリル１の先端部３ａにおける切刃５以外の部分も被削材に接触する。そのため、切削加工を行なう切刃５に大きな負荷が加わるが、ドリル１の先端部３ａにおける切刃５以外の部分にも負荷が加わる。
【００３８】
しかしながら、切刃５が形成された先端部３ａが露出するように第２の被覆層９が除去される場合には、切刃５だけでなくドリル１の先端部３ａの全体をダイヤモンドの結晶からなる第１の被覆層によって被覆することが可能になる。そのため、被削材に接触するドリル１の先端部３ａの全体における耐摩耗性が向上する。
【００３９】
溝７は、先端側に位置して切刃５に隣接する第１領域７ａと、この第１領域７ａよりも後端側に位置する第２領域７ｂとを有している。第１領域７ａは、溝７全体の中心軸Ｘに沿った方向の長さに対して、２〜１０％程度の範囲に設定できる。第１領域７ａを被覆する第２の被覆層９が除去されており、第１領域７ａが露出している。第２領域７ｂは第２の被覆層９によって被覆された状態が維持されている。
【００４０】
切刃５に隣接する第１領域７ａには、切削加工時に大きな負荷が加わるため、高い耐摩耗性が求められる。この第１領域７ａを被覆する第２の被覆層９が除去されることによって、第１領域７ａを第１の被覆層によって被覆することが可能になる。一方、第１領域７ａよりも後端側に位置する第２領域７ｂにおいては、高い耐摩耗性は要求されず、コバルトの含有量を高くすることによって本体部３の強度を高めることが求められる。そこで、コバルトの含有量が低下することを抑制するため、第２領域７ｂは第２の被覆層９によって被覆された状態が維持される。
【００４１】
また、本体部３の外周部３ｂにおける溝７を除く領域は、先端側に位置する第３領域３ｂ１と、この第３領域３ｂ１よりも後端側に位置する第４領域３ｂ２とを有している。第３領域３ｂ１を被覆する第２の被覆層９が除去されており、第３領域３ｂ１が露出している。第４領域３ｂ２は第２の被覆層９によって被覆された状態が維持されている。
【００４２】
本実施形態の製造方法によって作製されたドリル１を切削加工に用いる場合には、ドリル１の外周部３ｂにおける先端側に位置する部分が被削材に接触する可能性が高い。そのため、この部分には高い耐摩耗性が求められる。本体部３の外周部３ｂにおける第３領域３ｂ１を被覆する第２の被覆層９が除去されることによって、第３領域３ｂ１を第１の被覆層によって被覆することが可能になる。
【００４３】
一方、第３領域３ｂ１よりも後端側に位置する第４領域３ｂ２においては、第３領域３ｂ１と比較して被削材に接触する可能性が低い。そのため、第３領域３ｂ１と比較して第４領域３ｂ２には高い耐摩耗性が要求されず、コバルトの含有量を高くすることによって本体部３の強度を高めることが求められる。そこで、コバルトの含有量が低下することを抑制するため、第４領域３ｂ２は第２の被覆層９によって被覆された状態が維持される。
【００４４】
次に、（４）の工程について説明する。
【００４５】
超硬合金におけるコバルトの含有量が多い場合には、ダイヤモンドの層を形成する際にダイヤモンドではなくグラファイトの層が形成され易い。そのため、ダイヤモンドの結晶からなる被覆層を形成するためには、超硬合金におけるコバルトの含有量を減らす必要がある。
【００４６】
本実施形態の製造方法においては、本体部３の全体におけるコバルトの含有量を減らすのではなく、本体部３を薬品処理することによって、本体部３における第２の被覆層９を除去して露出させた領域のコバルトを溶出させて除去している。具体的には、第２の被覆層９を除去して露出させた領域が、先端部３ａにおける切刃５を含む先端領域３ｃを含んでおり、この先端領域３ｃのコバルトを溶出させて除去している。そのため、本体部３の全体におけるコバルト含有量を必要以上に減らすことが回避できる。
【００４７】
本工程においては、本体部３を薬品処理することによって、本体部３における第２の被覆層９を除去して露出させた領域のコバルトを溶出させて除去する。本工程における薬品処理として、本実施形態の製造方法では、アルカリエッチングによる処理を行なった後、酸エッチングによる処理を行なっている。
【００４８】
アルカリエッチングによる処理として、蒸留水に１０質量％のＫＯＨ（水酸化カリウム）および１０質量％のＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６（フェリシアン化カリウム）を溶かした溶液（村上試薬）を用いたエッチング処理を行なっている。また、酸エッチングによる処理として、Ｈ２ＳＯ５（過硫酸）を用いたエッチング処理を行なっている。第２の被覆層９の組成および厚さによって最適な条件は異なるが、アルカリエッチングによる処理は３０秒〜１０分程度、酸エッチングによる処理は１０〜６０秒程度とすればよい。
【００４９】
これらのエッチング処理によって本体部３における露出している領域のコバルトを溶出させて除去する。また、本体部３における第２の被覆層９によって被覆された領域は、第２の被覆層９によってコバルトの溶出が抑制される。本実施形態において、本体部３における第２の被覆層９によって被覆された領域では、コバルトが殆ど溶出しておらず、第２の被覆層９によって被覆されていない領域では、少なくとも表面から厚さ０．１〜０．３μｍの部分において、ほぼコバルトが無くなっていた。また、表面から厚さ０．３〜１０μｍの部分において、コバルトの含有量が減少していた。
【００５０】
結果として、本体部３の表面のうち第２の被覆層９によって被覆された部分におけるコバルトの含有量が、第２の被覆層９が除去されることによって露出された本体部３の表面の部分におけるコバルトの含有量よりも多くなる。すなわち、本体部３の全体におけるコバルトの含有量を減らすのではなく、切刃５を含む必要最低限の表面領域のみにおいてコバルトの含有量を減らすことができる。
【００５１】
次に、（５）の工程について説明する。
【００５２】
本工程では、図９，１０に示すように、薬品処理された本体部３の表面に炭素層を設ける。炭素層を設ける手法としては、例えば、熱フィラメントＣＶＤ法などを用いればよい。本実施形態においては、熱フィラメントＣＶＤ法を用いて１２時間程度の時間をかけて本体部３の表面に炭素層を設けている。
【００５３】
既に示したように、超硬合金におけるコバルトの含有量が多い場合には、ダイヤモンドの層を形成する際にダイヤモンドではなくグラファイトの層が形成され易い。しかしながら、本実施形態の製造方法においては、本体部３における第２の被覆層９が部分的に除去されている。そのため、本体部３における第２の被覆層９によって被覆されていない領域に含まれるコバルトが薬品処理によって除去されている。
【００５４】
本体部３における、（３）の工程で除去されずに残った第２の被覆層９によって被覆されている部分では、コバルトの含有量が殆ど減少していないことが望ましいが、少なくとも、この第２の被覆層９によって被覆されている部分においてコバルトの含有量の減少が抑制されていればよい。本体部３の全体の強度の低下が抑制されるからである。
【００５５】
なお、本実施形態は、（５）の工程の前に、下記の工程をさらに備えてもよい。まず、粒径が１〜３μｍ程度であるダイヤモンド粒子がエチルアルコールに混合された懸濁液を用意する。この懸濁液に、（４）の工程によって第２の被覆層９が部分的に除去された本体部３を浸して、超音波を２０分程度かける。このような工程を備えることによって、（５）の工程において数１０μｍ程度の第１の被覆層１１の形成を促進することができる。
【００５６】
以上の通り、本実施形態の製造方法は、上記（１）〜（５）の工程を有しており、本体部３の全体におけるコバルトの含有量を減らすのではなく、切刃５を含む必要最低限の表面領域のみにおいてコバルトの含有量を減らしている。そのため、本体部３全体の強度の低下を抑制しつつ、第１の被覆層１１を表面に形成することが求められる切刃５において良好に第１の被覆層１１を形成することができる。
【００５７】
なお、本実施形態の製造方法では、第２の被覆層９のうち溝７を被覆する部分の表面に非晶質のダイヤモンドからなる層が形成される場合がある。この場合には、（５）の工程の後に、本体部３におけるコバルトの含有量が低下する可能性が小さければ、図１１に示すように、第２の被覆層９を全て除去しても問題ない。
【００５８】
また、本実施形態における溝７は、第１領域７ａと第２領域７ｂとを有している。そして、上記の（３）の工程において示したように、第１領域７ａが露出することから、上記の（５）の工程において、第１領域７ａが第１の被覆層１１によって被覆されるとともに、第２領域７ｂが第１被覆層１１によっては被覆されずに第２の被覆層９によって被覆された構成となる。そのため、上述のように切刃５に隣接する第１領域７ａにおける耐摩耗性を高くできるとともに、第２領域７ｂにおける強度を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態における本体部３の外周部３ｂのうち溝７を除く領域は、第３領域３ｂ１と第４領域３ｂ２とを有している。そして、上記の（３）の工程において示したように、第３領域３ｂ１が露出することから、上記の（５）の工程において、第３領域３ｂ１が第１の被覆層１１によって被覆されるとともに、第４領域３ｂ２が第１の被覆層１１によっては被覆されずに第２の被覆層９によって被覆された構成となる。そのため、上述のように被削材に接触する頻度の高い第３領域３ｂ１における耐摩耗性を高くできるとともに、第４領域３ｂ２における強度を高めることができる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態の切削工具１’および切削工具１’の製造方法について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態に関して、第１の実施形態と相違する点について説明する。そのため、第１の実施形態と同様の点については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００６１】
第１の実施形態の切削工具においては、切削工具としてドリルを例示して説明したが、本実施形態の切削工具においては、切削工具としてエンドミルを例示して説明する。
【００６２】
本実施形態の切削工具１’は、図１２〜１５に示すように、超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３と、本体部３の外周部３ｂに設けられた切刃５と、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる溝７と、切刃５を被覆するダイヤモンドからなる第１の被覆層１１と、本体部３における第１の被覆層１１によって被覆された部分以外の表面を被覆する、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層９とを備えた構成となっている。
【００６３】
このように、本実施形態の切削工具１’は、切刃５を被覆する第１の被覆層１１を備えていることによって、切刃５における耐摩耗性が良好となる。また同時に、本実施形態の切削工具１は、本体部３における第１の被覆層１１によって被覆された部分以外の表面を被覆する第２の被覆層９を備えている。そのため、本体部３の全体におけるコバルトの含有量が必要以上に減少することが抑制されるので、本体部３の全体での強度を良好なものにできる。
【００６４】
本実施形態における本体部３は、第１の実施形態における本体部３と同様に、シャンク部１３と、切削部１５とを備えている。エンドミル１’の場合においては、切刃５は本体部３の外周部３ｂに形成される。具体的には、本実施形態においては、複数の溝７が、本体部３の先端部から後端に向かって螺旋状に形成されており、本体部３の外周部３ｂにおける複数の溝７以外の部分と複数の溝７との交線部にそれぞれ切刃５が形成されている。すなわち、これらの切刃５は、それぞれ中心軸Ｘを中心として本体部３の先端部から後端に向かって螺旋状に形成されている。
【００６５】
そのため、本実施形態の切削工具１’においては、切刃５が本体部３の先端部から後端に向かって螺旋状に形成されており、溝７は切刃５に沿って本体部３の先端部から後端に向かって螺旋状に形成されている、とも言える。
【００６６】
本実施形態の切削工具１は、第１の実施形態の切削工具と同様に、第１の被覆層１１および第２の被覆層９を備えており、第１の被覆層１１によって被覆された部分（以下、便宜的に第３の部分ともいう）におけるコバルト含有量が、本体部３の表面のうち第１の被覆層１１によって被覆された部分以外（以下、便宜的に第４の部分ともいう）におけるコバルト含有量よりも少なくなっている。
【００６７】
すなわち、別の観点から示すと、本実施形態の切削工具１は、図１２〜１５に示すように、超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３と、本体部３の外周部３ｂに設けられた切刃５と、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる溝７と、切刃５を被覆するダイヤモンドからなる第１の被覆層１１とを備え、第３の部分におけるコバルトの含有量が、第４の部分におけるコバルトの含有量よりも少なくなっている。
【００６８】
本実施形態においては、上述のように、本体部３の表面のうち第３の部分ではコバルトが溶出してほぼ無くなっており、この第３の部分におけるコバルト含有量がほぼ０になっている。また、本体部３の表面のうち第４の部分ではコバルトが殆ど溶出しておらず、この第４の部分におけるコバルト含有量が５〜６質量％程度となっている。そのため、切刃５における耐摩耗性が良好であるとともに、本体部３の全体での強度が良好なものとなっている。
【００６９】
なお、本体部３の表面のうち第３の部分におけるコバルト含有量と、第４の部分におけるコバルト含有量との差は上記の数値に限定されるものではないが、例えば、第３の部分におけるコバルト含有量は０．０１質量％以上１質量％以下であればよい。また、第４の部分におけるコバルト含有量は３質量％以上１０質量％以下であればよい。
【００７０】
本実施形態の製造方法も、第１の実施形態の製造方法と同様に以下の工程を備えている。
（１）超硬合金からなり、中心軸Ｘの周りで回転される円柱状の本体部３の先端部および外周部３ｂの少なくとも一方に切刃５を形成するとともに、切刃５から本体部３の後端に向かって伸びる切屑排出溝７を形成する工程。
（２）本体部３の表面を、クロムを含有する非酸化物からなる第２の被覆層９によって被覆する工程。
（３）第２の被覆層９を部分的に除去して切刃５を含む先端領域３ｃを露出させる工程。
（４）本体部３を薬品処理して、本体部３における第２の被覆層９を除去して露出させた先端領域３ｃからコバルトを溶出させて除去する工程。
（５）薬品処理した本体部３に炭素層を設けて、本体部３におけるコバルトが除去された領域の表面にダイヤモンドからなる第１の被覆層１１を形成する工程。
【００７１】
本実施形態の製造方法における（１）の工程においては、上記の通り、第１の実施形態と比較して切刃５の形成される位置などが相違する。
【００７２】
本実施形態の製造方法における（２）の工程は、第１の実施形態の製造方法における（２）の工程と同様の処理である。
【００７３】
本実施形態の製造方法においては、第１の実施形態の製造方法と比較して切刃５が形成される位置が異なる。そのため、本実施形態の製造方法における（３）の工程は、第１の実施形態の製造方法における（３）の工程と比較して、具体的に第２の被覆層９を除去する部分が異なる。第１の実施形態においては、切刃５が形成された先端部３ａ、溝７の一部および本体部３の外周部３ｂにおける溝７を除く領域の一部が露出するように第２の被覆層９が除去されるが、本実施形態においては、溝７および本体部３の外周部３ｂにおける溝７を除く領域のそれぞれにおいて切刃５に沿った領域が露出するように、第２の被覆層９が部分的に除去される。
【００７４】
このとき、本体部３の外周部３ｂの全体が露出するのではなく、切刃５に沿った領域のみが露出するように第２の被覆層９が部分的に除去されている。そのため、本体部３に含有されるコバルトが本実施形態の（４）の工程において過度に減少することが抑制される。
【００７５】
本実施形態の製造方法における（４）および（５）の工程は、第１の実施形態の製造方法における（４）および（５）の工程と同様の処理である。しかしながら、本実施形態の製造方法では、第１の実施形態と比較して切刃５が形成される位置が相違する。そのため、コバルトが溶出する領域および第１の被覆層１１が形成される領域の具体的な位置が、両実施形態における切刃５の位置の相違に応じて相違する。
【００７６】
＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法について、切削工具１として、上述の第１の実施形態のドリル１を用いる場合を例に挙げて詳細に説明する。以下、図１６〜１８を参照しつつ説明する。
【００７７】
切削加工物は、被削材１０１を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
（１）上記実施形態に代表されるドリル１を中心軸Ｘの周りに回転させる工程と、
（２）回転している切削工具１における切刃５を被削材１０１に接触させる工程と、
（３）切削工具１を被削材１０１から離す工程と、
を備えている。
【００７８】
より具体的には、まず、図１６に示すように、準備された被削材１０１に対して上方にドリル１を配置し、中心軸Ｘを中心に矢印Ｙの方向にドリル１を回転させる。そして、図１７に示すように、回転しているドリル１を被削材１０１に向かってＸ１方向に近付けて切刃５を被削材１０１に接触させる。
【００７９】
本工程は、例えば、被削材１０１を、ドリル１を取り付けた工作機械のテーブル上に固定し、ドリル１を回転した状態で近付けることによって行なうことができる。なお、本工程では、被削材１０１とドリル１とは相対的に近付けばよく、例えば被削材１０１をドリル１に近付けてもよい。
【００８０】
そして、回転しているドリル１の切刃５を、被削材１０１の表面の所望の位置に接触させて、被削材１０１に加工穴（貫通孔）を形成する。切削工具１としてドリル１を用いている場合においては、上方から被削材１０１に切削工具１を接触させる。切削工具１としてエンドミル１を用いる場合においては、側方から被削材１０１に切削工具１を接触させる。
【００８１】
本工程において、良好な仕上げ面を得る観点から、ドリル１の切削部のうち後端部が被削材１０１を貫通しないように設定することが好ましい。すなわち、この後端部を、切屑を排出するためのマージン領域として機能させることで、当該領域を介して優れた切屑の排出性を奏することが可能となる。
【００８２】
なお、切削工具１としてドリル１を用いている場合には、被削材１０１に加工穴（貫通孔）を形成することができるが、切削工具１としてエンドミル１を用いている場合には、被削材１０１の外周削りおよび溝削りなどの様々なフライス加工を行なうことができる。
【００８３】
被削材１０１の切削加工が完了した段階で、図１８に示すように、ドリル１は被削材１０１からＸ２方向に離される。本工程においても、上述の（２）の工程と同様に、被削材１０１とドリル１とは相対的に離れればよく、例えば被削材１０１をドリル１から離してもよい。
【００８４】
以上のような工程を経ることによって、優れた穴加工性を発揮することが可能となる。
【００８５】
なお、以上に示したような被削材の切削加工を複数回行なう場合であって、例えば、１つの被削材１０１に対して複数の加工穴（貫通孔）を形成する場合には、ドリル１を回転させた状態を保持しつつ、被削材１０１の異なる箇所にドリル１の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。
【００８６】
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・切削工具（ドリル）
１’・・・切削工具（エンドミル）
３・・・本体部
３ａ・・・先端部
３ｂ・・・外周部
３ｂ１・・・第３領域
３ｂ２・・・第４領域
３ｃ・・・先端領域
５・・・切刃
７・・・切屑排出溝（溝）
７ａ・・・第１領域
７ｂ・・・第２領域
９・・・第２の被覆層
１１・・・第１の被覆層（被覆層）
１３・・・シャンク部
１５・・・切削部
１０１・・・被削材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015012166.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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