(57)【要約】【課題】設計の自由度を高め、且つ、被削材との接触部およびその近傍からの熱をより早く分散させて、刃先温度の温度上昇を抑制する。【解決手段】切削工具１０は切削用チップ１４を備える。切削用チップ１４は、基材部１８を有していて、この基材部１８上に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質Ｃが設けられる。炭素系物質Ｃは、好ましくは炭素繊維である。炭素系物質Ｃを基材部１８上に設けるに際して、炭素系物質Ｃは、切れ刃２４に対して所定の方向において、前記炭素系物質Ｃの熱伝導率が前記基材部１８の熱伝導率よりも高くなるように、配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材部を有する切削用チップにおいて、
前記基材部上に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を設け、
切れ刃に対して所定の方向において、前記炭素系物質の熱伝導率が、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、前記炭素系物質は配置されていることを特徴とする切削用チップ。
【請求項２】
前記所定の方向は、切れ刃に対して直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の切削用チップ。
【請求項３】
前記炭素系物質は複数本の炭素繊維を含み、
該複数本の炭素繊維は、その繊維軸方向が前記所定の方向に揃えられて、整列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削用チップ。
【請求項４】
前記切削用チップが、前記基材部と、中間層部と、表面層部とを有するとき、
該中間層部に、前記炭素系物質が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の切削用チップ。
【請求項５】
切削用チップを備える切削工具において、
前記切削用チップの基材部上に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を設け、
切れ刃に対して所定の方向において、前記炭素系物質の熱伝導率が、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、前記炭素系物質は配置されていることを特徴とする切削工具。
【請求項６】
基材部を有する切削用チップの作製方法において、
黒鉛結晶構造を有する複数本の炭素繊維を、それらの繊維軸方向を揃えて、前記基材部上に配置する第１工程と、
該第１工程で配置された前記複数本の炭素繊維を、前記基材部上に固定する第２工程と、
を備え、
前記第１工程では、前記複数本の炭素繊維の繊維軸方向が切れ刃に対して所定の方向になるように、前記複数本の炭素繊維が配置されることを特徴とする切削用チップの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃先温度の温度上昇を抑制する切削用チップ、およびそれを有する切削工具、並びにその切削用チップの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して切削油等を用いないドライ加工の必要性が向上してきている。また、加工能率の向上等から切削速度の高速化などが生じている。これらより、切削時における切削工具の刃先温度はますます高温になり、その寿命が短くなる傾向にある。そこで、そのような刃先温度の上昇を抑制するべく、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、高熱伝導性被覆工具が開示されている。この工具は、基材上に、ダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボンおよび立方晶窒化ホウ素の中の一種類以上を含む高熱伝導物質（以下、「ダイヤモンド等」と称する。）を被覆して内層とし、この内層の表面に第１外層と第２外層とを被覆してなる高熱伝導性被覆工具である。
【０００４】
あるいは、特許文献２には、刃先を形成する最上部の材質を超硬材料とし、最上部から離れて工具ホルダへ向かうにつれて、熱伝導性が良く且つ靱性を有する材料の配合組成を傾斜させて段階的に多くした、傾斜機能性超硬チップが開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、基材と表面層との間に中間層を有し、前記中間層の熱伝導率が前記表面層の熱伝導率よりも低くなるようにした表面被覆工具が開示されている。この中間層は、酸素、ＺｒまたはＨｆの少なくともいずれかを含有する物質から構成され、表面層がＡｌＮやＣｕといった３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する物質から構成されるのに対して、その熱伝導率を２４Ｗ／ｍ・Ｋ以下とするのが好適とされている。このような中間層を、基材上の全面または部分に対して、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スパッタリング法、湿式めっき法、溶射法、電析法、焼付け塗装法（以下、ＣＶＤ法など）によって形成することが出来るとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２５１１２号公報
【特許文献２】特開平１０−１５６６０５号公報
【特許文献３】特開２００５−２１２０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の工具では、ダイヤモンド等を内層の材料としているので、それらを基材の上に設けるには、被覆することが必要とされている。例えば、被覆では被覆により形成される層の厚さを厚く出来ないなど、被覆によっては内層の設計の自由度は制限される。それ故、ダイヤモンド等に代わる内層用材料が望まれる。
【０００８】
また、特許文献２に記載のチップでは、被削材との接触部およびその近傍であり、高熱になる最上部が超硬材料から構成されていて、最上部の熱を工具ホルダ側へ逃がすには、超硬材料の厚さ方向に熱を伝えることが必要である。その結果、刃先に生じる切削熱を迅速に工具ホルダ側へ伝達して逃がすことに問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載の工具では、基材と表面層との間に設けられる中間層がＣＶＤ法などによって形成されるので、例えばその中間層を厚くすることが難しく、中間層の設計の自由度は制限される。
【００１０】
そこで、本発明は、設計の自由度を高め、且つ、被削材との接触部およびその近傍から熱をより早く分散させて、刃先温度の温度上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の切削用チップは、基材部を有する切削用チップにおいて、前記基材部上に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を設け、切れ刃に対して所定の方向において、前記炭素系物質の熱伝導率が、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、前記炭素系物質は配置されていることを特徴とする。この構成によれば、基材部上に黒鉛結晶構造を有する炭素系物質が設けられるので、この炭素系物質の設計の自由度を生かして、切削用チップの設計の自由度を高めることが可能になる。さらに、前記炭素系物質の熱伝導率が、切れ刃に対して所定の方向において、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、炭素系物質が配置されるので、切れ刃を含む刃先から熱を適切に逃がすことが可能になる。すなわち、本発明の切削用チップによれば、被削材との接触部およびその近傍から熱をより早く分散させ、刃先温度の温度上昇を抑制することが可能になる。
【００１２】
好ましくは、前記所定の方向は、切れ刃に対して直交する方向である。これにより、種々の切れ刃、あるいは切れ刃近傍から熱を適切に逃がすことが可能になる。さらに好ましくは、前記炭素系物質は複数本の炭素繊維を含み、該複数の炭素繊維は、その繊維軸方向が前記所定の方向に揃えられて、整列されている。炭素繊維の繊維軸方向は高熱伝導率を有し、炭素繊維はその繊維軸方向に熱を伝達し易いので、炭素繊維を介して熱を適切に逃がすことが可能になる。
【００１３】
例えば、上記切削用チップが、前記基材部と、中間層部と、表面層部とを有するとき、該中間層部に、前記炭素系物質が設けられると良い。このようにすることで、炭素系物質が、基材部上に設けられる。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、本発明の切削工具は、切削用チップを備える切削工具において、前記切削用チップの基材部上に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を設け、切れ刃に対して所定の方向において、前記炭素系物質の熱伝導率が、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、前記炭素系物質は配置されていることを特徴とする。この構成によれば、切削用チップの基材部上に黒鉛結晶構造を有する炭素系物質が設けられるので、この炭素系物質の設計の自由度を生かして、切削用チップ、ひいては切削工具の設計の自由度を高めることが可能になる。さらに、前記炭素系物質の熱伝導率が、切れ刃に対して所定の方向において、前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように、炭素系物質が配置されるので、刃先から熱を適切に逃がすことが可能になる。すなわち、本発明の切削工具によれば、被削材との接触部およびその近傍から熱をより早く分散させ、刃先温度の温度上昇を抑制することが可能になる。
【００１５】
さらに、上記目的を達成するために、本発明の切削用チップの作製方法は、基材部を有する切削用チップの作製方法において、黒鉛結晶構造を有する複数本の炭素繊維を、それらの繊維軸方向を揃えて、前記基材部上に配置する第１工程と、該第１工程で配置された前記複数本の炭素繊維を、前記基材部上に固定する第２工程と、を備え、前記第１工程では、前記複数本の炭素繊維の繊維軸方向が切れ刃に対して所定の方向になるように、前記複数本の炭素繊維が配置されることを特徴とする。この方法によれば、黒鉛結晶構造を有する複数本の炭素繊維はそれらの繊維軸方向が揃えられて基材部上に配置され、そして基材部上に固定される。このようにして作製された切削用チップは、複数本の炭素繊維を備え、これら複数本の炭素繊維を配置することに関しては高い設計の自由度を有する。したがって、切削用チップの設計の自由度を高めることが可能になる。さらに、上記方法によれば、前記複数本の炭素繊維の繊維軸方向が切れ刃に対して所定の方向になるように、前記複数本の炭素繊維が配置された切削用チップが得られるので、その刃先から熱を適切に逃がすことが可能になり、刃先温度の温度上昇を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
本第一実施形態の切削工具であるバイト１０は、図１にバイト１０の作動状態を概念的に示すように、自転している被削材（工作物）１２の外周などを切削する、旋削用のバイトである。バイト１０は、図２に模式的に示すように、刃先を有する刃部を構成する切削用チップ（以下、チップ）１４を備えている。第一実施形態のチップ１４は、保持部であるシャンク１６にろう付けされている。
【００１８】
図３にチップ１４の拡大透視図を模式的に示すが、図３では、切れ刃、チップブレーカ等の形状を明確にせず、チップ１４のチップ形状を概ね直方体として表している。バイト１０に備えられるチップ１４は、基材部１８と、中間層部２０と、表面層部２２とからなっている。基材部１８の上部に中間層部２０が配置されていて、これら基材部１８と中間層部２０との周囲を表面層部２２が覆っている。後述するように、本第一実施形態では、基材部１８と、中間層部２０とは、それぞれ別体として作製される。そして、基材部１８と中間層部２０とを重ねた状態で、これらに表面層部２２が被覆により形成されることで、一体のチップ１４が作製される。
【００１９】
基材部１８は、ＷＣ基超硬合金により作製されている。より詳細には、それはＷＣ−Ｃｏ系のＷＣ基超硬合金製である。そして、その表面は、表面処理されている。なお、超硬合金とは、周期律表の２ａ、３ａ、４ａ族金属（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の炭化物粒子を、鉄族金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ)を結合材に用いて焼結した複合合金のことであり、ＷＣ基超硬合金には、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系などの合金がある。
【００２０】
基材部１８は、如何なるものを用いて作製および構成されても良い。具体的には、上記超硬合金（ＷＣ基超硬合金を含む。）、サーメット（ＴｉＣ-Ｎｉ系合金）、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化ケイ素焼結体、または酸化アルミニウムと炭化チタンとからなる混合体のいずれかを用いるのが良い。ただし、この基材部１８の熱伝導率は、所定の方向に関しては後述する中間層部２０の熱伝導率よりも実質的に低くされている。
【００２１】
基材部１８は、１層のみの単独層として形成されている。しかしながら、基材部１８を、２層以上の層を積層させた複数層として形成することも出来る。この場合には、複数層の組成が傾斜的に変化するように、組成を段階的に調整しても良い。なお、基材部１８の表面の全部あるいは一部は、表面改質されていても良く、あるいはコーティングされていても良い。
【００２２】
中間層部２０は、図３に示すように、複数本の炭素繊維Ｃを含んでいる。換言すると、中間層部２０に、複数本の炭素繊維Ｃが設けられている。炭素繊維Ｃは、数十μｍ以下の直径を有している。なお、炭素繊維Ｃの直径は１０μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。炭素繊維Ｃは、黒鉛結晶構造をもつ繊維状の炭素系物質である。そこで、中間層部２０は、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を含む炭素系物質層と称され得る。
【００２３】
炭素繊維Ｃなどの黒鉛結晶構造を有する炭素系物質は、ダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）などと同じく炭素系物質である。しかしながら、ダイヤモンドの結晶構造がダイヤモンド構造であり、ダイヤモンド状カーボンの結晶構造が非晶質（アモルファス）であるのに対して、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質の結晶構造は、当然の如く、黒鉛結晶構造、すなわち六方晶系（結晶対称性はＰ６３／ｍｍｃ）、六角板状結晶構造（層状の六方晶構造）であるので、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質は、ダイヤモンドやダイヤモンド状カーボンとは相違する。なお、この第一実施形態の炭素繊維Ｃはピッチ系炭素繊維であるが、例えば炭素繊維ＣはＰＡＮ系炭素繊維であっても良い。ただし、ＰＡＮ系炭素繊維とは、ＰＡＮプリカーサー(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られる炭素繊維であり、ピッチ系炭素繊維とは、ピッチプリカーサー(コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維)を炭素化して得られる炭素繊維である。
【００２４】
基材部１８上の中間層部２０において、炭素繊維Ｃは、その繊維軸方向が所定の方向を向くように並べられ、規則正しく整列されている（図３参照）。中間層部２０において、炭素繊維Ｃは密に並べられている。そして、複数本の炭素繊維Ｃは、その各々が中間層部２０の全幅に近い長さを有していて、層状に重ねられて並べられている。第一実施形態では炭素繊維Ｃの繊維軸方向がバイト１０のチップ１４の送り方向Ｆにほぼ平行になるように、炭素繊維Ｃは配置されている。一般的に炭素繊維Ｃはその長手方向に高い熱伝導率を有しているので、バイト１０の送り方向Ｆに、中間層部２０の炭素繊維Ｃは高い熱伝導率を有することになる。なお、炭素繊維Ｃの長手方向の熱伝導率は上記基材部１８の熱伝導率よりも高いので、実質的に、炭素繊維Ｃの長手方向において、中間層部２０の熱伝導率は、基材部１８の熱伝導率よりも高くなる。
【００２５】
基材部１８上に設けられる炭素繊維Ｃの長さ、太さ、量、その配列方向、その配置位置等は自由に制御され得る。したがって、中間層部２０の熱伝導率を任意に設定することができる。すなわち、中間層部２０は、高い設計の自由度を有することになる。本第一実施形態では、複数本の炭素繊維Ｃはほぼ同じ形状、特性を有する炭素繊維のみからなるが、中間層部２０における複数本の炭素繊維Ｃは、同一の形状および特性を有する同一の炭素繊維のみからなることに本発明では限定されず、例えば、長さ、太さ等の異なる炭素繊維の組合せからなっても良い。炭素繊維Ｃとして、例えば黒鉛結晶構造を有するカーボンナノチューブやカーボンナノファイバも用いることができる。
【００２６】
図１から図３では明確にしていないが、中間層部２０では、炭素繊維Ｃ同士の隙間や炭素繊維Ｃの周りにＡｌ合金の粉末が用いられて、複数の炭素繊維Ｃは一体になるように固められている。Ａｌ合金の粉末は、炭素繊維Ｃ同士の結合・一体化を促すバインダーとしての役割のみならず、中間層部２０の形状画定を担う。複数本の炭素繊維Ｃを配列させ、それらの隙間や周囲にＡｌ合金の粉末を配置して、所定の条件の下で焼結させることで、中間層部２０は作製される。
【００２７】
中間層部２０には、複数本の炭素繊維Ｃが含有されているが、炭素繊維Ｃ同士の隙間や、それらの周囲に用いられるのは、Ａｌ合金のみならず、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、ＷＣ合金などでも良い。これらの内の複数の合金を適宜組み合わせて用いても良い。Ａｌ合金やＣｕ合金は、熱伝導性に優れているので、これらの合金を用いることで中間層部２０の熱伝導性が向上される。また、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、ＷＣ合金は、上記した基材部１８の超硬合金などとの濡れ性、結合性が良いので、これらの合金を用いることで中間層部２０を基材部１８に一体化したときの接合強度などが向上される。中間層部２０における、炭素繊維Ｃの量、配置位置、分散度合い、およびＡｌ合金などの繋ぎに用いる金属の量などを調節することで、中間層部２０の熱膨張率などを調節することが可能である。なお、中間層部２０は、複数本の炭素繊維Ｃのみから構成されても良い。中間層部２０は、１層のみの単独層として形成され得るが、２層以上の層を積層させた複数層として形成されても良い。複数層にする場合には、層ごとの炭素繊維Ｃの並びを同じにしても良いし、層ごとに炭素繊維Ｃの配向方向を異ならせても良い。なお、中間層部２０の厚みは任意であり、どのような厚みに設定することも可能である。中間層部２０は、１〜５００μｍの厚みを有することが好ましい。
【００２８】
なお、本第一実施形態のチップ１４においては、前記基材部１８と中間層部２０との間に下地層を有していない。しかしながらチップ１４が下地層を有することを、本発明は排除するものではない。下地層を設ける場合には、それは４ａ族元素、５ａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、およびＢからなる群から選ばれる１以上の元素と、Ｂ、Ｃ、ＮおよびＯからなる群から選ばれる１以上の元素とからなる化合物で構成されると良い。
【００２９】
表面層部２２は、基材部１８および中間層部２０の外周の全表面に被覆により形成される。表面層部２２は、ＴｉＮ化合物により構成されている。表面層部２２は、炭素繊維Ｃの長手方向の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有している。しかしながら、表面層部２２もある程度の熱伝導率を有している。そして、切削加工中に表面層部２２の一部の温度が高くなると、表面層部２２から中間層部２０に熱が適切に伝達され、中間層部２０の炭素繊維Ｃにより炭素繊維Ｃの繊維軸方向に熱は迅速に逃がされる。また、表面層部２２が形成されることで、チップ１４の表面の高い硬さが達成される。したがって、中間層部２０は表面層部２２によりガードされることになる。さらに、それにより、チップ１４の被削材１２への耐反応性が高められる。
【００３０】
表面層部２２は、従来から用いられている材料を用いて構成されても良く、例えば、ＡｌＮ、Ｃｕ、Ａｌ２Ｏ３等から構成されても良い。これらはいずれも熱伝導率が高い物質であり、放熱効果に優れている。さらに、切削時の高温状況における摩擦係数も低い。表面層部２２は、０．０１〜１０μｍの厚みを有することが好ましい。このような表面層部２２は、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、スパッタリング法、湿式めっき法、溶射法、電析法、焼付け塗装法等のいずれの方法によっても形成することができる。表面層部２２を設ける場合には、表面層部２２は、上記の如く、チップ１４の全体に被覆形成されても良いが、チップ１４の全体に被覆形成されることに制限されない。例えば、表面層部２２は上記中間層部２０の外表面を少なくとも覆うように、チップ１４の上部外表面にのみ設けられ得る。
【００３１】
表面層部２２は、基材部１８上に中間層部２０が積層された状態で、基材部１８および中間層部２０を包むように形成される。したがって、表面層部２２により、中間層部２０は基材部１８と強固に一体にされる。また、表面層部２２は上記方法による被覆により薄い層、すなわち膜状に形成されるので、中間層部２０の表面近傍にまで設けられた炭素繊維Ｃは表面層部２２の表面、すなわちチップ１４の表面近傍にその端部を有する。
【００３２】
次に、バイト１０のチップ１４の作製工程について説明する。まず、基材部１８は、上記の如く、ＷＣ基超硬合金粉末を混合し、その後乾燥させ、冷間プレスにより、所望の形状にし、さらに所定の条件の下でそれを焼結させて得られる。なお、その仕上げでは、基材部１８の整形用に研磨などを行う。これとは別に、複数本の炭素繊維Ｃを、それらの繊維軸方向が揃うようにして所定の型内に配列し、その周囲などにＡｌ合金の粉末を隙間なく充填する。そして、これを焼結して、中間層部２０が、すなわち炭素系物質層が作製される。得られた基材部１８の上部に中間層部２０が積層配置される。ただし、複数本の炭素繊維Ｃの繊維軸方向が所定の切れ刃に対して所定の方向になるように、複数本の炭素繊維Ｃが配置されるべく、中間層部２０は基材部１８上に設けられる。この状態で、基材部１８および中間層部２０の全表面にＴｉＮが蒸着される。その結果、基材部１８上に複数本の炭素繊維Ｃが固定された状態のチップとして、基材部１８と、中間層部２０と、表面層部２２とを有するチップ１４が得られることになる。
【００３３】
なお、チップ１４の作製過程では、所定の形状の切れ刃を含む刃先などが形成されるように、基材部１８および中間層部２０は成形され、および研磨される。さらには、そのような刃先が形成されるように、表面層部２２にも研磨等がなされる。
【００３４】
なお、基材部１８と中間層部２０とを重ね合わせて、これらを焼結などにより一体化した後、表面層部２２を形成しても良い。この場合には、基材部１８および中間層部２０との間に、ろう材などからなる上記下地層を設けるのが好ましい。
【００３５】
上記の如く、基材部１８の上部に中間層部２０を配置する、すなわち炭素系物質層を形成するとき、基材部１８と中間層部２０との少なくともいずれか一方の接合面を、荒らすことが好ましい。これにより、基材部１８と中間層部２０との密着力を高めることが可能になる。なお、基材部１８あるいは中間層部２０のいずれかの表面を荒らすことを、やすり、ブラストなどを用いて機械的に行っても良いし、特定成分のみを薬品などを用いて化学的に溶解させることで行っても良い。このようにして基材部１８と中間層部２０の接合面の少なくとも一方の表面粗さを大きくすることは、基材部１８上に直接に中間層部２０としての炭素繊維Ｃを設ける場合にも有効である。
【００３６】
チップ１４の作製において、中間層部２０は、上記の如く、別途作製されなくても良い。例えば、所定の型の中で、基材部１８の上部に複数本の炭素繊維Ｃを配置し、これら炭素繊維Ｃの周囲などに、必要に応じてＡｌ合金などの粉末を充填して、これらを一体にすべく焼結しても良い。これにより、先に作製した基材部１８に一体にされた中間層部２０が得られることになる。
【００３７】
また、上記では複数本の炭素繊維Ｃを型内に配列し、Ａｌ合金の粉末をそれらの周囲などに充填するとしたが、炭素繊維Ｃの周囲にＡｌ合金の粉末を付着させて混合物とし、基材部１８上にその混合物を配置しても良い。このとき、上記の如く、複数本の炭素繊維Ｃの繊維軸方向が所定方向に揃うように、複数本の炭素繊維ＣとＡｌ合金の粉末との混合物を配置することが必要である。そして、基材部１８上に、複数本の炭素繊維ＣとＡｌ合金との混合物を配置した状態で、それを真空中または不活性雰囲気中で、所定の温度、所定の圧力下で焼結させ、複数本の炭素繊維Ｃを基材部１８上に固定することができる。
【００３８】
さらに、基材部１８や中間層部２０の焼結、ひいては炭素繊維Ｃの基材部１８上への固定に際しては、高温高圧下で焼結を行うホットプレス法やＨＩＰ法のみならず、プラズマ放電焼結法（ＳＰＳ法）を用いても良い。ＳＰＳ法では、例えばグラファイトダイや、超硬合金製のダイが用いられる。それらダイの中に基材部１８や中間層部２０の原材料を充填して、所定の温度で所定の圧力を及ぼし、それらのダイにパルス電圧を所定時間かけることで、基材部１８や中間層部２０が得られる。なお、基材部１８と中間層部２０との接合は、その他の如何なる焼結、被覆、溶射、接着によってなされても良い。ただし、基材部１８や中間層部２０などの焼結は、真空中または不活性雰囲気（Ｈｅガス、Ａｒガスなど）中でなされるのが好ましい。
【００３９】
以上のように、中間層部２０は各種の接合技術により基材部１８上に固定されるので、中間層部２０における炭素繊維Ｃの設計の自由度が高くなる。すなわち、炭素繊維Ｃを任意の配列、および配置で基材部１８上に設けて固定することが可能になる。また、炭素繊維Ｃをそのまま基材部１８上に接合して配置することも出来、これにより炭素繊維Ｃのみからなる炭素系物質層を設けることができるので、中間層部の設計の自由度はさらに高いものになる。さらに、上記の如く、炭素繊維Ｃにおいては、長さや太さ等の形状が任意に設定可能であり、それ自体の設計の自由度が高いので、中間層部２０の設計の自由度が高くなる。したがって、中間層部２０を含む切削用チップ１４の設計の自由度は高い。
【００４０】
バイト１０のチップ１４は、図１などに示す如く、横切れ刃（主切れ刃）２４と、前切れ刃（副切れ刃）２６とを有している。横切れ刃２４と前切れ刃２６とは、コーナー切れ刃２８で交わっている。切削時、横切れ刃２４は、バイト１０のチップ１４の被削材１２への切り込み方向Ｈに概ね平行であり、送り方向Ｆに概して直交する。また、切削時、前切れ刃２６は、バイト１０のチップ１４の被削材１２への切り込み方向Ｈに概ね直交し、送り方向Ｆに概して平行である。そして、横切れ刃２４と前切れ刃２６とから延在するチップ１４の上面がすくい面３０を形成し、その側面が逃げ面３２（横逃げ面（主逃げ面）３２ａおよび前逃げ面（副逃げ面）３２ｂ）を形成している。これより、中間層部２０は、概ねすくい面３０と平行に配置されていることが理解される。すなわち、中間層部２０は、コーナー切れ刃２８などを含む刃先近傍から、概ねすくい面３０に沿って延在している。また、図３に示すように、炭素繊維Ｃの配列方向、すなわちその繊維軸方向は送り方向Ｆに概ね平行である。換言すると、炭素繊維Ｃの配向方向は横切れ刃２４に対して概ね直交する方向であり、このような炭素繊維Ｃの配向方向が実現されるように、中間層部２０は基材部１８上に配置されている。
【００４１】
なお、炭素繊維Ｃの配列方向は、上記の如く、種々の方向に設定できる。第一実施形態では、それは送り方向Ｆに概ね平行であるが、例えば切り込み方向Ｈに概ね平行にしても良い。ただし、少なくとも炭素繊維Ｃは、その繊維軸方向がいずれかの切れ刃に対して概ね直交する方向に揃えられて設けられるのが好ましい。
【００４２】
図１に示すように使用されるバイト１０においては、コーナー切れ刃２８近傍の刃先領域Ｓが、切削時に高温になる。切削加工時、すくい面３０上を切りくずが滑りながら出ていくので、すくい面３０と切りくずとの接触部（領域）は高温になりやすく、この接触部が概ね刃先領域Ｓに相当する。その刃先領域Ｓは、概念的に捉えると、コーナー切れ刃２８を含むすくい面３０上の先端部領域に相当することが多い。この刃先領域Ｓは、切り込みや送りなどの切削条件にもよるが、多くの場合、概ね矩形をしている。本第一実施形態のバイト１０のチップ１４は、横切れ刃２４に平行な刃先領域Ｓの端縁の方が、前切れ刃２６に平行な刃先領域Ｓの端縁よりも概ね長い場合に特に有効であるように（図１参照）、完成されている。すなわち、本第一実施形態のバイト１０は、刃先領域Ｓの形状が長方形であり、その長辺が横切れ刃２４に概して平行であり、その短辺が前切れ刃２６に概して平行であるときに、刃先領域Ｓに生じる熱をより適切に逃がすことができる。したがって、刃先の温度（刃先温度）の温度上昇をより適切に抑制することが可能になる。これにより、チップ１４あるいはバイト１０の寿命を延ばし、またそれらの切削性能を高めることが可能になる。例えば、より高速での切削が可能になる。なお、ここでの刃先とは、被削材を切削する上で機能する部分をいい、作動している切れ刃を含む部分である。
【００４３】
第一実施形態のバイト１０による効果を検証すべく、コンピュータシミュレーションを行った。この結果を、以下に述べる。
【００４４】
まず、シミュレーションの条件を述べる。初めに、図４に示す、構築したモデルを説明する。このモデルにおいて、バイト１０に対応するバイト４２は、チャック４０上に取り付けられている。そして、バイト４２およびチャック４０は共に、所定の空間Ｖに配置されている。チャック４０の温度は３０℃であり、所定の空間Ｖの外側の温度は２０℃であるとした。
【００４５】
バイト４２は、シャンク４４と、チップ４６とからなっている。シャンク４４は、鉄系材料から作製されているとして、その熱伝導率を３６Ｗ／ｍＫとした。チップ４６は、シャンク４４に取り付けられていて、チップ４６とシャンク４４とは連続した物体であるとした。
【００４６】
バイト４２のチップ４６の拡大図を図５に示す。チップ４６は、上記のチップ１４の如く、基材部４８と、中間層部５０と、表面層部５２とからなり、基材部４８の上に中間層部５０が積層され、一体化された基材部４８および中間層部５０の回り全体を表面層部５２が覆っている。三次元直交座標（ｘｙｚ）系において、チップ４６は、１２．７ｍｍのｘ軸方向の幅Ｘ、１２．７ｍｍのｙ軸方向の幅Ｙ、４．７６ｍｍのｚ軸方向の高さＺを有する直方体であるとした。チップ４６において、表面層部５２の厚さを５μｍとし、中間層部５０のｚ軸方向の厚さｔを任意に設定可能にした。第一実施形態のバイト１０の刃先領域Ｓの如く、チップ４６の熱発生源の領域である刃先領域Ｓ１は、１．５ｍｍのｘ軸方向の幅、０．２ｍｍのｙ軸方向の幅の大きさを有する長方形の形状をしているとした。さらに、チップ４６の熱発生源の領域として、刃先領域Ｓ２をも用いた。刃先領域Ｓ２は、０．２ｍｍのｘ軸方向の幅、１．５ｍｍのｙ軸方向の幅の大きさを有する長方形の形状をしているとした。そして、この刃先領域Ｓ１（あるいはＳ２）全体に、５０Ｗを無限時間の間及ぼして、チップ４６における温度上昇を調べた。なお、中間層部５０は、複数本の炭素繊維Ｃ１を有し、炭素繊維Ｃ１の長手方向の中間層部５０の熱伝導率を６００Ｗ／ｍＫ、その他の二方向への熱伝導率を５０Ｗ／ｍＫとした。そして、基材部４８は、超硬合金からなるとして、その熱伝導率を９６．４Ｗ／ｍＫとした。表面層部５２は、ＴｉＮ膜からなるとして、その熱伝導率を６６．８Ｗ／ｍＫとした。
【００４７】
そして、中間層部５０における炭素繊維Ｃ１の配向方向をかえて炭素繊維の配向方向による温度上昇の違いを調べた。炭素繊維Ｃ１の配向方向に関しては、図５に示すように、ｘ軸に平行に炭素繊維Ｃ１を整列させた場合と、ｙ軸に平行に炭素繊維Ｃ１を整列させた場合と、ｚ軸に平行に炭素繊維Ｃ１を整列させた場合の、三つの場合に分けて調べた。なお、図５では、ｘ軸に平行に配置した炭素繊維Ｃ１ｘと、ｙ軸に平行に配置した炭素繊維Ｃ１ｙと、ｚ軸に平行に配置した炭素繊維Ｃ１ｚとを、各１本ずつ例示しているが、図３の第一実施形態のバイト１０のチップ１４の如く、炭素繊維Ｃ１は中間層部５０に密に並べられているものとする。さらに、中間層部５０の厚さｔを変化させた場合についても調べた。
【００４８】
まず、中間層部５０における炭素繊維Ｃ１の配向方向の影響についてのシミュレーション結果を表１に基づいて説明する。表１の結果は、刃先領域が領域Ｓ１であるときの結果である。ただし、この場合においては、中間層部５０のｚ軸方向の厚さｔを、０．０３ｍｍとした。なお、表１において、炭素繊維Ｃ１の長手方向軸の配列方向を用いて、条件を示している。また、このシミュレーションでは、中間層部５０を設けずに、すなわち中間層部５０の厚さｔを「０」とし、基材部４８の周りに表面層部５２を被覆したチップ（表１において「中間層部なし」と表示）を備えたバイトを比較のために用いた。
【００４９】
【表１】
2007245327.tif 000003
【００５０】
各シミュレーションにおいて、刃先領域Ｓ１（あるいはＳ２）で最高温度が認められた。表１に示されているように、熱発生源として刃先領域Ｓ１を用いた場合には、中間層部５０を設け、中間層部５０に複数本の炭素繊維Ｃ１がｙ軸に平行な方向に配列されているときが、チップ４６の最高温度が最も低かった。また、熱発生源として刃先領域Ｓ１を９０度回転した刃先領域Ｓ２を用いた場合には、ｘ軸に平行な方向に炭素繊維Ｃ１を配列させたときの最高温度が最も低かった。この結果は、表１の結果において、「ｘ軸方向に配列」の最高温度と、「ｙ軸方向に配列」の最高温度を入れ替えたものに対応している。以上より、刃先領域の形状が長方形と仮定できる場合、長方形の長辺に直交する方向であり、中間層部の幅方向に炭素繊維Ｃ１が配列されているときに、チップ４６の刃先温度が最も下がることが明らかになった。
【００５１】
次に、中間層部５０のｚ方向の厚みｔの影響についてのシミュレーション結果を表２に基づいて説明する。ただし、この場合においては、熱発生源を刃先領域Ｓ１とし、中間層部５０内の炭素繊維Ｃ１はｙ軸に平行な方向に配列されているものとした。
【００５２】
【表２】
2007245327.tif 000004
【００５３】
表２によれば、中間層部５０の厚さｔが増すほど、チップ４６の最高温度が低下することが理解できる。したがって、中間層部５０の厚さｔを厚くするほど、最高温度が低下することが明らかになった。
【００５４】
以上、シミュレーション結果より、上記第一実施形態のチップ１４では、刃先温度の温度上昇を適切に抑制できることが示された。
【００５５】
以上、本発明を、上記第一実施形態に基づいて説明したが、本発明では、種々の変更や修正が可能である。
【００５６】
上記第一実施形態では、チップ１４をシャンク１６にろう付けして一体化したが、チップ１４を交換可能なバイトも本願発明の範囲に含まれる。すなわち、チップ１４は、（シャンクの）ホルダにねじなどの固定手段あるいは取付手段により交換可能に固定される、旋削用刃先交換型チップであっても良い。また、チップ１４には、複数の刃先が形成されても良い。例えば、チップ１４のコーナーごとに刃先を形成し、割出可能にしても良い。
【００５７】
チップ１４が、割出可能である場合には、各刃先ごとに適切に配列された中間層部を有することが好ましい。例えば、チップ１４の上面の各コーナーに刃先が形成されている場合には、図６（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように、コーナーの数に対応した中間層部２０’、２０’’を用意し、それぞれの刃先で所定の切れ刃に対して炭素繊維Ｃが直交配列されるように、中間層部２０’、２０’’を配置するのが好ましい。すなわち、切れ刃など刃先の各々に対して、上記第一実施形態で示した如く効果が奏されるように炭素繊維が所定の方向に配列されれば、刃先の各々に対する炭素繊維は、中間層部の一部にのみ配置されても良い。なお、図６（ａ）の中間層部２０’と図６（ｂ）の中間層部２０’’とは、基材部１８の最上面の全体を覆うか否かが相違する。この内のいずれかの選択は、切削条件により選定されるのが好ましい。ただし、図６では、基材部１８に対しての、中間層部２０’、２０’’の配置等を模式的に表しているに過ぎず、表面層部２２は省かれている。
【００５８】
さらに、上記第一実施形態のバイト１０では、中間層部２０に複数本の炭素繊維Ｃを用いたが、炭素繊維Ｃにかえて、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を含む炭素系シートＣａを用いても良い。図７（ａ）に示す中間層部２０ａは、炭素系シートＣａからなっている。この炭素系シートＣａは、黒鉛結晶構造を有すれば良いので、複数本の炭素繊維Ｃを編み込んだものでも良いし、複数本の炭素繊維Ｃを焼結などして一体化したものでも良い。あるいは、複数本の炭素繊維Ｃにかえて、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質からなる、複数の粉状体や、複数のフレーク状片Ｃｂを用いても良い。図７（ｂ）に示す中間層部２０ｂは、複数のフレーク状片Ｃｂを有している。ただし、図７（ａ）、（ｂ）に示した場合にも、切れ刃に対して直交する、少なくとも上記所定の方向において、炭素系物質Ｃａ、Ｃｂの熱伝導率が、基材部１８の熱伝導率よりも高く、その結果、その方向において、中間層部２０ａ、２０ｂの熱伝導率が、基材部１８の熱伝導率よりも高いことが必要である。
【００５９】
ところで、上記第一実施形態では、チップ１４が基材部１８と、中間層部２０と、表面層部２２とを有するとしたが、本発明は、この表面層部２２を有する形態に限定されない。すなわち、本発明に係るチップには、表面層部の有無に関係なく、基材部上に炭素繊維などの炭素系物質が切れ刃に対して所定の方向に高い熱伝導性を有するように設けられる他の形態が含まれる。そこで、次に、第二実施形態として、上記チップ１４から表面層部２２を省いたチップ１１４を備えたバイト１１０について説明する。ただし、上記第一実施形態のバイト１０に対して、第二実施形態のバイト１１０は、チップのみが異なる。そこで以下では相違点である、第二実施形態のチップ１１４についてのみ説明する。なお、第二実施形態のチップ１１４は、第一実施形態のチップ１４に対して、表面層部を有しないこと、上記中間層部に相当する炭素系物質層が直接に被削材に接するので、その炭素系物質層に切れ刃を有していることなど違いを有するが、その他の構成およびその作製方法は実質同一である。そこで、上で説明した構成要素と互いに対応関係にある同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。なお、上記第一実施形態のバイト１０およびチップ１４について述べたのと同様の変更や修正が、第二実施形態のバイト１１０およびチップ１１４に対しても可能であることをここで述べ、この説明を以下では省略する。
【００６０】
本第二実施形態のバイト１１０（不図示）に備えられるチップ１１４の透視図を概念的に図８に示す。チップ１１４は、基材部１８と、中間層部２０に対応する層とから構成されている。ここで、第二実施形態では、上記チップ１４の如く表面層部２２がないので、中間層部２０は表面に露出している。それ故、「中間層部」という用語は適切でない。そこで、本第二実施形態では、上記中間層部２０に対応する層を、上記の如く「炭素系物質層」と称し、符号「１２０」を付す。
【００６１】
基材部１８はＷＣ基超硬合金により作製されている。基材部１８上に積層される炭素系物質層１２０は、上記中間層部２０と同じ構成であり、上述の如く配列された複数本の上記炭素繊維Ｃを含んで構成され、それらのバインダとしてＡｌ合金が用いられている。
【００６２】
チップ１１４の炭素系物質層１２０は、基材部１８の上部全体を覆うように設けられている。炭素系物質層１２０は、その縁部に横切れ刃２４と、前切れ刃２６とを有し、その横切れ刃２４と前切れ刃２６とはコーナー切れ刃２８で交わっている。切削時、横切れ刃２４は、バイト１１０のチップ１１４の被削材１２への切り込み方向Ｈに概ね平行であり、送り方向Ｆに概して直交する。また、切削時、前切れ刃２６は、バイト１１０のチップ１１４の被削材１２への切り込み方向Ｈに概ね直交し、送り方向Ｆに概して平行である。そして、横切れ刃２４と前切れ刃２６とから延在するチップ１１４の上面が、すくい面３０を形成し、その側面が逃げ面３２（横逃げ面３２ａおよび前逃げ面３２ｂ）を形成している。
【００６３】
このような構成のチップ１１４の寿命を検討するべく、実験を行った。実験用に、炭素系物質層１２０の厚さを０．２ｍｍとしたチップ１１４を作製した。このチップ１１４を備えたバイトで、Ｔｉ合金（組成：Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）を乾式で旋削加工した。旋削加工は、切削速度を１００ｍ／ｍｉｎ、送り量を０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切り込みを０．５ｍｍとして行った。なお、チップ１１４上の逃げ面３２に形成される逃げ面摩耗の摩耗量（摩耗深さ）ＶＢが所定量よりも大きくなったとき、チップ１１４が寿命に至ったとした。その所定量を、本実験では０．２ｍｍとした。
【００６４】
図９（ａ）のグラフに、チップ１１４を用いて行った実験結果と共に、比較用の２つのチップを用いての実験結果を併せて示す。図９（ａ）には、切削時間に対して、逃げ面摩耗の摩耗量の変化を示す。また、炭素繊維の配列方向を説明するために、図９（ｂ）にチップを上部から見た平面図を概念的に示す。本実験では、送り方向Ｆに対して概ね直交方向に延びた横切れ刃２４と平行な長辺を有する長方形の領域を熱発生源となる刃先領域Ｓ３と定め、横切れ刃２４に対して炭素繊維Ｃの配向方向を定めた。図９（ａ）中、丸記号を結んだ折れ線Ｌ１が、横切れ刃２４に対して９０°をなすように複数本の炭素繊維Ｃを配列させた、上記チップ１１４を用いての実験結果を表している。これに対して、四角記号を結んだ折れ線Ｌ２は、横切れ刃２４に対して０°をなすように、すなわち平行になるように複数の炭素繊維Ｃを配列させたチップを用いての実験結果を表している。さらに、図９（ａ）中、三角記号を結んだ折れ線Ｌ３が、基材部１８のみからなるチップを用いての実験結果を表している。
【００６５】
図９から、比較用のチップの寿命よりも、チップ１１４の寿命の方が長いことが明らかであり、本発明により優れた効果が奏されることが示された。この結果と、上記第一実施形態におけるシミュレーション結果とに鑑みると、熱発生源である略長方形形状の刃先領域Ｓ３（図９（ｂ）参照）の長辺に平行な切れ刃２４に対して概ね９０°をなす方向に炭素繊維Ｃを配列させて、刃先から熱を逃がすことで、刃先領域Ｓ３からの熱の発散（放熱）が促進されて摩耗（逃げ面摩耗）の進行が抑制され、逃げ面３２が摩耗するのが抑制されたと考えられる。したがって、チップ１１４の寿命が長くなったと考えられる。
【００６６】
しかしながら、上記の如く、炭素系物質層１２０に切れ刃２４、２６が設けられている場合、切削加工を行うと、被削材１２に炭素系物質層１２０が直接に接触することに起因して、炭素系物質層１２０が部分的に剥離したり、折損したりするので、その分、チップ１１４の寿命は短くなる。そこで、炭素系物質層１２０のこのような損傷を防ぐようにした、チップ２１４を備えたバイト２１０を第三実施形態として次に説明する。ただし、第三実施形態のバイト２１０は、上記第二実施形態のバイト１１０と、チップのみが異なる。それ故、以下では、相違点である、第三実施形態のチップ２１４のみについて説明する。そして、上で説明したのと同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。なお、上記第一および第二実施形態について述べたのと同様の変更や修正が、第三実施形態に対しても可能であることをここで述べ、この説明を以下では省略する。
【００６７】
図１０に本第三実施形態のチップ２１４の透視図を概念的に示す。基材部１８の上部に、上記炭素系物質層１２０が設けられている。ただし、炭素系物質層１２０は、基材部１８の上面１８ｕ全体を覆うように設けられるのではなく、その上面１８ｕの切れ刃２４、２６近傍を除いた一部の領域を覆うように配置される。
【００６８】
炭素系物質層１２０は、基材部１８に形成された切れ刃２４、２６から所定の距離離されて、基材部１８上に配置されている。その結果、炭素系物質層１２０により覆われていない部分（領域）１８ｃが基材部１８の上面１８ｕに存在する。その部分１８ｃはすくい面３０を形成し、その一部に凹形状のチップブレーカ３０ａが形成されている。
【００６９】
図１１に、チップ２１４の側面図を概念的に示すと共に、チップ２１４を用いて切削したときに被削材１２から排出される切りくず１２ａの流れを模式的に示す。なお、図１１では、図１０とは異なり、炭素系物質層１２０の端面１２０ａを、チップブレーカ３０ａに滑らかに連続するより好ましい形状に描いている。切れ刃２４、２６近傍に形成されたチップブレーカ３０ａにより方向付けられた切りくず１２ａは、炭素系物質層１２０の端面１２０ａに触れるように流れる。また、切れ刃２４、２６と炭素系物質層１２０との間の距離はさほど大きくなく、切れ刃後方のすくい面３０に形成される熱発生源、すなわち刃先領域の端部に概ね炭素系物質層１２０は至っている、あるいは隣接している。これにより、上記第一および第二実施形態のチップ１４、１１４と同様に、切れ刃２４、２６近傍の熱発生源である刃先領域から熱を適切に逃がすことが可能になる。
【００７０】
なお、図１２に示すように、上記第三実施形態のチップ２１４の上部表面を覆うように、板状のチップブレーカ２２２を設け、炭素系物質層１２０の損傷をさらに防ぐようにしても良い。これにより、チップ２１４の寿命がさらに長くなる。あるいは、図１２においてチップブレーカ２２２としている部分を、上記第一実施形態の表面層部の如き被覆層としても良い。
【００７１】
なお、チップが基材部のみからなるときなどには、別体で製作した炭素系物質層のみからなるシートを基材部の上部表面に設置して貼り付け、あるいはチップブレーカ２２２、押え駒などを用いて固定することで、本発明の如き効果を奏させることも可能である。
【００７２】
次に、本発明に係る第四実施形態を説明する。切削工具であるフライスカッター３１０は、フライス用の交換可能なチップ３１４を備えている。チップ３１４は、基材部３１８と、中間層部３２０と、表面層部３２２とを備えている。チップ３１４の基材部３１８と、中間層部３２０と、表面層部３２２とは、それぞれ上記第一実施形態のバイト１０のチップ１４における基材部１８と、中間層部２０と、表面層部２２と概ね同じ構成である。なお、本第四実施形態のチップ３１４においても、上記第一から第三実施形態に関して述べたのと、同様の形態、および同様の修正や変更が可能である。
【００７３】
フライスカッター３１０を、図１３に概念的に示す。フライスカッター３１０は、四つの刃部３３４を有していて、それぞれの刃部３３４にチップ３１４が交換可能に設けられている。例えば、図１３において上から下に向けて、フライスカッター３１０が被削材に押し付けられて平面上で動かされる間、チップ３１４は所定の切り込みで被削材を削る。そして、回転方向Ｒの方向に回転されている底部切れ刃３３６および側部切れ刃３３８によって、不図示の被削材は切削される。
【００７４】
図１３の円Ａで囲った領域にあるチップ３１４の拡大模式図を図１４に示す。チップ３１４は、上記の如く、基材部３１８と、中間層部３２０と、表面層部３２２とを備えているが、図１４では、チップ３１４の表面に中間層部３２０の炭素繊維Ｃをその配置領域および配列方向のみが分かるように概念的に表している。チップ３１４では、その中間層部３２０の全体ではなく、一部に炭素繊維Ｃが配置されている。しかしながら、例えば上記第一実施形態の如く、その中間層部３２０の全体に炭素繊維Ｃが配置されても良い。また、チップ３１４では、その中間層部３２０の炭素繊維Ｃは、底部切れ刃３３６に直交する方向に配列されている。換言すると、チップ３１４の炭素繊維Ｃは、フライスカッター３１０の回転軸に概ね平行な方向に配列されている。これは、フライスカッター３１０において、刃先領域Ｓ４が図１４に示すような長方形の形状のときに、特に優れた効果が奏されるべくなされている。図１４に示すように、刃先領域Ｓ４は、長辺が底部切れ刃３３６に平行であり、短辺が側部切れ刃３３８に平行であり、底部切れ刃３３６と側部切れ刃３３８とにより境界が定められている。炭素繊維Ｃの配列方向（配向方向）は、上記第一実施形態の表１に表したシミュレーション結果に基づいている。それ故、刃先領域Ｓ４に対して、その長方形の長辺に直交する方向に炭素繊維Ｃが配向されて、中間層部３２０の幅方向に炭素繊維Ｃが配列されるので、チップ３１４の温度は最も低くなる。
【００７５】
なお、チップ３１４にほぼ正方形の刃先領域Ｓ５が定められる場合には、図１５に示すように、炭素繊維Ｃを底部切れ刃３３６に対してのみならず、それを側部切れ刃３３８に対しても直交するように、炭素繊維Ｃを網目状に配列させることもできる。これにより、刃先領域Ｓ５から炭素繊維Ｃを介して、熱を適切に逃がすことが可能になる。なお、このような配置は、上記第一から第三実施形態のチップ１４、１１４、２１４にも適用できる。
【００７６】
なお、本発明は、上記第一実施形態から第四実施形態の如く、切削用チップが独立して形成され、この切削用チップが各種の保持手段などにより取り付けられた、切削用チップを備える切削工具を提供するのみならず、切削用チップに相当する刃部を有する切削工具を含むものとしても良い。すなわち、切削工具の基材部の上部に、黒鉛結晶構造を有する炭素系物質を、切れ刃に対して所定の方向において前記炭素系物質の熱伝導率が前記基材部の熱伝導率よりも高くなるように設けた切削工具も好ましくは本発明に含まれる。
【００７７】
以上、本発明を上記第一から第四実施形態、ならびにそれらの変形例などに基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されず、様々な修正や変更を許容する。本発明の切削用チップは、旋削用チップ、旋削用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、エンドミル用チップ、穴あけ加工用チップなどの各種の切削用チップに適用できる。また、本発明の切削用チップは、平面図におけるその形状が円形、楕円形、三角形、長方形、菱形、正方形、多角形などであるチップ、および割出可能な刃部を複数有するチップなどに適用できる。また、本発明の切削工具は、旋削や、フライス削り、穴あけなどに用いられる各種の切削工具に適用できる。さらに、本発明では、刃先領域の種々の形状に対応すべく、炭素繊維等の炭素系物質の種々の配列、配置を許容する。例えば、炭素繊維Ｃの配列方向は上記実施形態に限定されず、種々の切削条件、例えば、切り込み量、送り量、切削速度に応じて、いずれの切れ刃に対して直交する方向に揃えられるのか、炭素繊維Ｃの配列方向は、ユーザにより選定されるようにして良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第一実施形態に係る切削工具であるバイトの作動状態を示す概念図である。
【図２】図１のバイトの概念的な模式図である。
【図３】図１のバイトのチップの概念的な拡大透視図である。
【図４】第一実施形態のバイトに対するシミュレーションモデルである。
【図５】図４のチップの拡大図である。
【図６】第一実施形態に係るチップの変形例を説明するための図である。
【図７】第一実施形態に係るチップの変形例を説明するための図である。
【図８】第二実施形態のバイトに備えられるチップの概念的な透視図である。
【図９】（ａ）は第二実施形態のチップを用いての実験結果を表したグラフであり、（ｂ）は実験に用いたチップの炭素繊維の配列方向を説明するための図である。
【図１０】第三実施形態のバイトに備えられるチップの概念的な透視図である。
【図１１】第三実施形態のチップの概念的な側面図であり、切りくずの流れを説明するための図である。
【図１２】第三実施形態のチップ上に、板状のチップブレーカを設けたところを示す側面図である。
【図１３】第四実施形態に係る切削工具であるフライスカッターの概念図である。
【図１４】図１３の円Ａで囲った領域にあるチップの概念的な拡大図である。
【図１５】第四実施形態に係るチップの変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  バイト
３１０  フライスカッター
１４、１１４、２１４、３１４  チップ
１８  基材部
２０  中間層部
２２  表面層部
２４  横切れ刃
２６  前切れ刃
２８  コーナー切れ刃
１２０  炭素系物質層
Ｃ  炭素繊維
【図１】
2007245327.tif 000005
【図２】
2007245327.tif 000006
【図３】
2007245327.tif 000007
【図４】
2007245327.tif 000008
【図５】
2007245327.tif 000009
【図６】
2007245327.tif 000010
【図７】
2007245327.tif 000011
【図８】
2007245327.tif 000012
【図９】
2007245327.tif 000013
【図１０】
2007245327.tif 000014
【図１１】
2007245327.tif 000015
【図１２】
2007245327.tif 000016
【図１３】
2007245327.tif 000017
【図１４】
2007245327.tif 000018
【図１５】
2007245327.tif 000019