(57)【要約】【課題】切削性を確保しつつ、切削工具の損耗等を抑制して工具の長寿命化を図れる切削工具を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の切削工具（Ｔ）は、先端にある切れ刃（１１）で切削されて生じた被削材（Ｗ）の切屑（ｄ）が接触し得るすくい面（１）の接触領域の少なくとも一部に、切屑の流動を抑制する滞留溝（３）を有することを特徴とする。難削材を切削加工する際に、その切屑の一部が滞留溝に捕捉されて滞留部を形成する。この滞留部が断熱層となって、切削時に高温となった切屑から切削工具への入熱が抑制されるため、切削工具は過度に高温となることがなく、損耗が抑制される。その結果、切削工具の長寿命化と安定した切削性の確保が可能となる。【選択図】図１Ｂ
2016132054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にある切れ刃で切削されて生じた被削材の切屑が接触し得るすくい面の接触領域の少なくとも一部に、該切屑の流動を抑制する滞留溝を有することを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記すくい面は、前記被削材よりも熱伝導率が高い材質からなる請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記滞留溝は、前記切屑の流動方向に複数配列されている請求項１に記載の切削工具。
【請求項４】
前記滞留溝は、
延在方向の角度が刃先稜線に対して０°〜４５°であり、
該延在方向に直交する断面に関して、前記すくい面上の開溝部から最底部までの深さである溝深さ（Ｄ）に対する該開溝部の最大幅である溝幅（Ｌ）の比率である開溝比（Ｌ／Ｄ）が３〜７であると共に、該開溝部の該刃先稜線側にある前部開溝縁から該最底部に至る前部内側壁面の最大傾斜角度である前部掘込み角（α）が、該前部開溝縁に対向する該開溝部の後部開溝縁から該最底部に至る後部内側壁面の最大傾斜角度である後部掘込み角（β）よりも大きい請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】
前記滞留溝の断面は、前記すくい面側を底辺とする略逆三角形状である請求項４に記載の切削工具。
【請求項６】
前記溝深さは０．００５〜０．０３ｍｍであり、前記溝幅は０．０２５〜０．１５ｍｍである請求項４または５に記載の切削工具。
【請求項７】
前記前部掘込み角は４０°〜１００°であり、前記後部掘込み角は５°〜５０°である請求項４〜６のいずれかに記載の切削工具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の切削工具を用いて被削材を切削することを特徴とする切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難削材等を切削する場合でも損耗を抑制して長寿命化を図れる切削工具と、それを用いた切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精度を要求される機械部品等には、鋳物や金属素材などの被削材を切削した切削品が用いられる。高品質な切削品を効率的に低コストで生産するためには、単なる切削性の改善のみならず、切削工具の損耗を抑制し、その長寿命化を図ることも重要となる。
【０００３】
この観点から、切削工具（特にすくい面）の形態に関して種々の提案がなされており、例えば下記の特許文献や非特許文献に関連した記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２２４３３１号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３１２０号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１２５７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「チップブレーカに関する研究」,精密工学会誌 Vol. 52 (1986) No. 5
【非特許文献２】「ＳＷＣ切削法に基づくエンドミル工具の開発」,2012年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集,P537-538
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、すくい面上に微細なうねりを設けることを提案している。特許文献２は、すくい面に微細な多数の交差状の溝を設けることを提案している。特許文献３は、すくい面に特有な形態の表面テクスチャを設けることを提案している。
【０００７】
これら特許文献では、高熱伝導性のアルミニウム合金からなる被削材を、超硬合金からなる切削工具で切削する場合を前提として、切屑がすくい面に接触して流動する際における接触抵抗の低減と切削油の安定供給とにより、切削抵抗とすくい面における摩擦との低減を図っている。つまり、いずれの場合も、切屑をすくい面に滞留させたり凝着させたりせず、切屑をスムーズに排出させることを狙っている。
【０００８】
非特許文献１には、炭素鋼（ＪＩＳ  ＳＳ４１）からなる被削材を超硬合金からなる切削工具（超硬チップ）で切削する場合に、その超硬チップのすくい面に突起や段付き等を設けて、切屑を強制的にカールさせて短く分断するチップブレーカについて記載されている。チップブレーカにより切屑が分断されることにより、長い切屑が切削部分（加工点）へ回帰して噛み込まれて生じる切削不良や工具折損等が回避される。但し、切屑がすくい面に沿って高速で流動するときに生じる切削工具（チップ）の加熱については、当然ながら考慮されていない。
【０００９】
非特許文献２には、炭素鋼からなる被削材を超硬合金からなる切削工具で切削する場合を前提に、すくい面の先端部（面取り部または一次すくい面）に構成刃先を生じさせるＳＷＣ切削法により、工具寿命の延伸を図れる旨の記載がある。もっとも、ＳＷＣ切削法により切削工具の損耗を抑制できるのは、大きな歪みの導入により加工硬化した構成刃先が生じる場合に限られる。具体的には、加工条件が比較的低速で、送り（切取量）の大きい荒加工である場合に限定される。そして構成刃先は成長と脱落を繰り返すため、ＳＷＣ切削法では、所望の加工品質（加工精度や表面粗さ）を確保することも困難である。さらに構成刃先は高速な切削時に消滅するため、ＳＷＣ切削法では加工能率を高めることができない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、従来とは異なる発想に基づき、切削性や加工品質等を確保しつつ、切削工具の損耗を抑制して工具の長寿命化を図れる切削工具を提供することを目的とする。また、その切削工具を用いた切削方法を併せて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、従来とは逆に、すくい面上における切屑の流動を抑制して、すくい面の最表面近傍に切屑からなる断熱層を形成することを着想した。そして、すくい面上に特有な溝を設けることにより、そのような断熱層の形成が可能となり、切削工具を損耗させる大きな要因の一つである熱的負荷（蓄熱）を低減し得ることを確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【００１２】
《切削工具》
（１）本発明の切削工具は、先端にある切れ刃で切削されて生じた被削材の切屑が接触し得るすくい面の接触領域の少なくとも一部に、該切屑の流動を抑制する滞留溝を有することを特徴とする。
【００１３】
（２）本発明の切削工具によれば、切削加工時における切削工具（特にすくい面近傍）の昇温が抑制され、その昇温に起因した切削工具の摩耗促進や破損等が大幅に低減される。このため本発明の切削工具を用いれば、切削性や加工品質等を確保しつつも、切削工具の長寿命化を図れるようになり、所望の切削品を安定的に低コストで生産することが可能となる。
【００１４】
（３）ところで、本発明の切削工具（特にすくい面近傍）により切削加工時の昇温が抑制される理由は、次のように考えられる。先ず、切削加工は、被削材をせん断変形（塑性変形）させながら進行する。この際、被削材（切屑）は、せん断ひずみ仕事により加熱されて高温となる。また切屑は、切削工具（特にすくい面）と接触（摺動）しながら高速で排出されるため、すくい面の間でも相応な摩擦熱も生じ得る。これらの熱は、被削材（切屑）に接触している切れ刃（刃先）およびすくい面から切削工具内へ伝達および伝導され、すくい面近傍がその蓄熱により高温となる。なお、切削加工時に生じる熱量は、せん断ひずみ仕事量に基づくため、被削材が快削材のときよりも、難削材のときに大きくなり得る。従って、難削材を切削加工するときほど、切削加工時の蓄熱による切削工具の損耗（破壊）が生じ易い。
【００１５】
本発明の切削工具を用いて切削加工を行うと、すくい面を流動する切屑の一部が積極的に滞留溝によって捕捉されるようになる。そして、その滞留溝の近傍域、さらには滞留溝の周囲の領域において、流動性が低下し殆ど流動しない切屑の滞留部が生じるようになる。この滞留部が生じる領域は、被削材（切屑）から切削工具へ最も入熱され易い領域でもある。このため、被削材（切屑）から切削工具への入熱は、主に滞留部を介してなされるようになり、いわば滞留部が熱抵抗層さらには断熱層として機能するようになる。この結果、その滞留部により切削工具への入熱が大幅に抑制され、切削工具の昇温や蓄熱が低減される。
【００１６】
なお、そのような滞留部による断熱性は、特に、切削工具（特にすくい面）を構成する材質（工具材）が、被削材（切屑）よりも熱伝導率が高い材質からなる場合、逆にいえば、被削材（切屑）が工具材（少なくとも、すくい面を含む刃先部分を構成する材質）よりも熱伝導率が低い場合に顕著といえる。そして被削材が上述した難削材からなる場合、通常、その熱伝導率は工具材よりも大幅に小さい。
【００１７】
従って、被削材が切削加工時に大きな発熱を生じる難削材からなる場合でも、本発明の切削工具によれば、そのすくい面上に高断熱性の滞留部が形成され、切削時における切削工具（特にすくい面近傍）の昇温さらには蓄熱が抑制される結果、その昇温や蓄熱に起因した切削工具の損耗が大幅に低減され、その長寿命化を図ることができる。
【００１８】
《切削方法》
さらに本発明は、上述した切削工具を用いて被削材を切削することを特徴とする切削方法としても把握できる。
【００１９】
《その他》
特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】円柱状の被削材を切削工具で旋削するシミュレーション用モデルを示す模式図である。
【図１Ｂ】その切削工具のすくい面周辺を拡大して示した模式図である。
【図２Ａ】そのすくい面に設けた滞留溝の拡大図である。
【図２Ｂ】滞留溝を２列設けた切削工具の先端部を示す拡大図である。
【図３Ａ】滞留溝（１列）を設けたすくい面上における切屑の流動分布を示す解析図である。
【図３Ｂ】溝を設けないすくい面上における切屑の流動分布を示す解析図である。
【図４Ａ】滞留溝（１列）を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図４Ｂ】溝を設けないすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図５】滞留溝の有無と切削工具の最高温度（工具最高温度）の関係を示す棒グラフである。
【図６Ａ】２列の滞留溝を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図６Ｂ】１列の滞留溝を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図７Ａ】小サイズの滞留溝（１列）を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図７Ｂ】中サイズの滞留溝（１列）を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図７Ｃ】大サイズの滞留溝（１列）を設けたすくい面近傍における温度分布を示す解析図である。
【図８】滞留溝のサイズまたは有無と工具最高温度の関係を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で説明する内容は、本発明の切削工具のみならず、それを用いた切削方法（切削品の製造方法）にも適宜該当し得る。方法に関する構成要素は、プロダクトバイプロセスとして理解すれば物に関する構成要素ともなり得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。
【００２２】
《滞留溝》
本発明に係る滞留溝は、切屑の流動性を阻害して切屑の一部をすくい面上に滞留させるものである。滞留溝の形態は、一概に特定し難いが、例えば、次のようなものであると好ましい。
【００２３】
すなわち本発明に係る滞留溝は、先ず、延在方向の角度（「延在角」という。）が刃先稜線に対して０°〜４５°、０°〜３０°さらには０°〜１５°であると好ましい。延在角が０°である滞留溝は、刃先稜線に対して平行である。滞留溝の断面形状にも依るが、延在角が過大になると、切屑が滞留溝の延在方向に沿って流動し易くなり、滞留し難くなる。
【００２４】
また本発明に係る滞留溝は、その延在方向に直交する断面に関して、すくい面上の開溝部から最底部までの深さである溝深さ（Ｄ）に対する開溝部の最大幅である溝幅（Ｌ）の比率である開溝比（Ｌ／Ｄ）が３〜７さらには４〜６であると好ましい。開溝比が過小でも過大でも、切屑の滞留性が低下し得る。なお、溝幅（Ｌ）は、上記の断面に関して、すくい面上に形成された後述の前部開溝縁と後部開溝縁の距離である。ちなみに本明細書では、切屑が流動する際の上流側（刃先側）を「前部」または「前方」、その下流側を「後部」または「後方」という。
【００２５】
より具体的にいうと、例えば、溝深さ（Ｄ）は、０．００５〜０．０３ｍｍ、０．００７〜０．０２ｍｍさらには０．００８〜０．０１５ｍｍであると好ましい。また溝幅（Ｌ）は０．０２５〜０．１５ｍｍ、０．０３５〜０．１ｍｍさらには０．０４〜０．０８ｍｍであると好ましい。Ｌは過小でも過大でも切屑の滞留性が低下し得る。Ｄが過小なときも切屑の滞留性が低下し得る。Ｄが過大なときは切削工具の強度低下を招いて好ましくない。
【００２６】
ちなみに、切削工具の送り量（切屑の厚さ、または被削材の切取量若しくは除去量）ｔに対する溝幅（Ｌ）の比である幅比（Ｌ／ｔ）は０．０１〜２さらには０．０５〜１とするとよい。幅比が過小では高温の切屑に対して相応な厚さの滞留部を確保できず、幅比が過大では切屑の滞留性が低下し得る。
【００２７】
さらに本発明に係る滞留溝は、その延在方向に直交する断面に関して、開溝部の刃先稜線側にある前部開溝縁から最底部に至る前部内側壁面の最大傾斜角度である前部掘込み角（α）が、前部開溝縁に対向する開溝部の後部開溝縁から最底部に至る後部内側壁面の最大傾斜角度である後部掘込み角（β）よりも大きいと好ましい。つまり滞留溝は、その断面形状が対称的な形状であるよりも、切屑が流動する上流側（前方側）から底部にかけて大きく落ち込み（下降し）、底部から切屑が流動する下流側（後方側）にかけて緩やかに回復（上昇）する形状であると好ましい。具体的にいうと、前部掘込み角（α）は４０°〜１００°さらには８０〜９０°であり、後部掘込み角は５°〜５０°さらには１０〜２０°であると好ましい。なお、α＞９０°は、前部側形状がいわゆるアンダーカット形状となっていることを意味する。このような断面形状の滞留溝でも、レザー加工等を用いれば製造が容易である。
【００２８】
このように滞留溝の前部内側壁面が後部内側壁面より傾斜が大きくなっていることにより、高温になり易い刃先側で厚い滞留部（つまり断熱層）が形成され易くなり、ひいては、その近傍における昇温も一層抑制されるようになる。逆に、滞留溝の後部内側壁面が前部内側壁面より傾斜が小さいことにより、滞留溝内に滞留している切屑も低速ではあるが、その後部内側壁面に沿って外部に排出され易くなり、断熱層を構成する滞留部が適切に更新され、滞留部による断熱性が安定的に維持される。
【００２９】
本発明に係る滞留溝は、切屑が接触し得るすくい面の接触領域内に少なくとも一列（一条）あればよいが、複数配列されていると、各滞留溝による降温効果が相加的または相乗的に作用して、切削工具の加熱や蓄熱を一層抑制することができる。
【００３０】
滞留溝の断面形状は、例えば、開溝部を一辺とする方形状、逆三角形状、逆台形状等、種々考えられる。その断面形状が比較的簡単な略逆三角形状である場合、滞留溝の機能性と製作性の両立を図ることができて好ましい。滞留溝が複数列ある場合、各滞留溝の断面形状は同一でも良いし、切屑の流動方向に沿って形状や大きさが変化してもよい。また滞留溝の断面形状は、その延在方向に沿って一定でも良いし、変化しても良い。さらに滞留溝の延在方向は、直線状でも曲線状でもよい。
【００３１】
《被削材》
被削材の材質は種々あり得る。本発明の切削工具に適した被削材は熱伝導率が小さいもの（例えば、熱伝導率が２０（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満）であると好ましい。切削工具の材質にも依るが、そのような被削材の一例として難削材がある。難削材は、例えば、ニッケル合金、コバルト合金、ステンレス鋼（クロム含有鉄合金）、チタン合金、耐熱鋼等である。より具体的にいうと、難削材の一例として、全体を１００質量％（単に「％」と表す。）として、Ｎｉ：４５〜７５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｆｅ：０〜２０％さらには改質元素（Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｗ等の合計）：３〜２５％を含むニッケル合金からなる超耐熱合金（代表例：インコネル（登録商標）合金）がある。なお、本発明でいう「Ｘ合金」とは、質量％で、その合金中にＸ元素が最も多く含有されている合金（Ｘ基合金）という意味である。
【００３２】
本発明に係る被削材は、その形態を問わない。被削材は、棒状、ブロック状、管状等いずれでも良く、その加工履歴や加工段階も問わない。被削材を切削加工した切削品の形態や用途も同様に問わない。ちなみに超耐熱合金からなる被削材は、例えば、高温な燃焼ガスや排気ガス等に曝されるタービン部品、ケーシングなどに切削加工される。
【００３３】
《切削工具》
（１）材質
本発明の切削工具の材質は、被削材の材質に応じて、種々考えられる。例えば、高速度鋼（ハイス）、炭化タングステン（ＷＣ）とバインダーであるコバルト（Ｃｏ）とを含む混合物を焼結した超硬合金、ダイヤモンド、ＣＢＮ、サーメット等である。すくい面に設けた滞留溝近傍に生成される切屑の滞留部によって切削加工への入熱を抑制する観点から、切削工具（少なくともすくい面近傍）は熱的強度に十分な余裕がない材質であるときに本発明は特に有効である。
【００３４】
（２）種類
切削工具は種々あり、切削方法に応じたものが用いられる。切削工具は、単刃工具でも多刃工具でもよい。単刃工具は、旋削加工、平削り加工、中ぐり加工、形削り加工等に用いられる。多刃工具は、穿孔加工、フライス加工、リーマ加工、ボブ加工、ブローチ加工等に用いられる。切削工具の一例として、バイト、ドリル、エンドミル等が代表的である。なお、切削工具の刃先（切れ刃）やすくい面などは、耐摩耗性、摺動性、低摩擦化等に有効なＤＬＣ膜、ＴｉＮ膜等でコーティングされていてもよい。
【００３５】
《切削環境》
本発明の切削工具を用いた切削加工は、切削部分の冷却や潤滑を行う切削液が供給されるウエット環境下の切削（ウエット切削）でも、そのような切削液が供給されないドライ環境下の切削（ドライ切削）でも、極微量の切削液を供給する環境下の切削（ＭＱＬ（Minimum Quantity Lubrication）切削）でもよい。
【実施例】
【００３６】
難削材（被削材）からなる円柱状のワーク（Ｗ）を、切削工具で旋削する場合についてシミュレーション解析を行い、滞留溝が切屑の流動性や切削工具への入熱に及ぼす影響を明らかにした。以下、この具体例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。なお、切削工具は、通常、シャンクの先端部にスローアウェイチップ（単に「チップ」ともいう。）が取り付けられたバイトからなる。もっとも、本発明では、チップのすくい面に設けた滞留溝に着眼しているため、適宜、すくい面を有する刃部（チップ）のみを切削工具（単に「工具（Ｔ）」ともいう。）とする。
【００３７】
《モデリング》
シミュレーションに用いたモデルを図１Ａ〜図２Ｂに示した。図１Ａはモデルの全体概要図であり、図１Ｂは切削部分（刃先周辺）の拡大図である。図２Ａは、工具Ｔのすくい面１に設けた滞留溝３の拡大断面図である（試料１）。図２Ｂは、そのすくい面１に設けた２列の滞留溝４、５を示す拡大断面図である（試料２）。なお、滞留溝を設けない従来例を試料Ｃ１とする。
【００３８】
シミュレーションは、加工条件を次のように設定して行った。ワークＷは、超耐熱合金であるニッケル合金（ＩＮＣＯＮＥＬ７１８相当）からなるφ５０ｍｍの丸棒とした。工具Ｔは超硬合金（ＷＣ）製とし、逃げ角：１０°とした。切削条件は、送り量（切屑厚さ（ｔ）／切取量）：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、切り込み量：１ｍｍとした。なお、ワークＷの熱伝導率：２０Ｗ／ｍ・Ｋ、工具Ｔの熱伝導率：５９Ｗ／ｍ・Ｋとした。この場合、ワークＷは工具Ｔに対して熱伝導率が約１／３であり、十分に断熱材として機能し得る。
【００３９】
滞留溝３は、すくい面１の先端にある刃先稜線１１（切れ刃）からマージンＡだけ後退した位置（前部開溝縁３１０）から内部に掘り込まれて最底部３３へ至る前部内側壁面３１と、最底部３３から下流側にあるすくい面１の位置（後部開溝縁３２０）へ至る後部内側壁面３２とにより構成されており、刃先稜線１１と平行かつ紙面に垂直な方向へ延在している。なお、切屑ｄの流動方向は刃先稜線１１（滞留溝３の延在方向）に直交する方向とした。
【００４０】
滞留溝３の形態を特定するために、前部開溝縁３１０と後部開溝縁３２０の距離を溝幅（Ｌ）とし、すくい面１から最底部３３までの距離を溝深さ（Ｄ）とした。また、前部内側壁面３１がすくい面１に対してなす最大傾斜角度を前部掘込み角（α）、後部内側壁面３２がすくい面１に対してなす最大傾斜角度を後部掘込み角（β）とした。なお、本実施例では、前部内側壁面３１および後部内側壁面３２は平面状とし、その接続部である最底部３３は両平面をつなぐ角形状（曲率半径ｒ＝０）とした。
【００４１】
試料２に係る滞留溝４、５は、それぞれ滞留溝３と同形態であり、切屑ｄの流動方向に連続して配列したものである。この場合、滞留溝４の後部開溝縁４２０と滞留溝５の前部開溝縁５１０は間隔なく連ねて配置したが、一定の間隔を空けて配置してもよい。
【００４２】
《シミュレーション解析》
（１）先ず、滞留溝３をすくい面１に設けた場合（試料１）と設けなかった場合（試料Ｃ１）とについて、すくい面１の刃先近傍における切屑ｄの流動速さをシミュレーションした。シミュレーションには、切削加工専用シミュレーションプログラム（ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅＦＥＭ）を用いた。なお、滞留溝３の諸元は次の通りとした。
Ａ：０．０５ｍｍ、Ｌ：：０．０５ｍｍ、ｒ：０ｍｍ、Ｄ：０．０１ｍｍ
α：９０°、β：１１．３°
【００４３】
（２）切屑の流動性
シミュレーションにより得られた結果を図３Ａおよび図３Ｂ（両者を併せて単に「図３」という。）に示した。図３Ａは滞留溝を設けた場合（試料１）であり、図３Ｂは滞留溝を設けなかった場合（試料Ｃ１）である。
【００４４】
先ず、図３Ｂから明らかなように、すくい面に滞留溝を設けない場合、切屑はすくい面上の極最表面で流動が抑制されているのみであり、滞留部が形成されるとしても、その厚さは非常に薄く、実質的に形成されていない状態に等しいといえる。
【００４５】
一方、図３Ａから明らかなように、すくい面に滞留溝を設けた場合、刃先近傍のすくい面上に切屑の流動速さが非常に小さくなる（速さがほぼ零に近くなる）滞留部が、かなり厚く形成されることがわかった。このような厚い滞留部（低流動層）は、滞留溝内およびその上方に限らず、その上流側である刃先部（切れ刃部）にまで延在して形成されることがわかった。
【００４６】
（３）滞留部の断熱性
刃先近傍のすくい面上に形成される滞留部による断熱性（すくい面近傍における温度分布）をシミュレーションした結果を図４Ａおよび図４Ｂ（両者を併せて単に「図４」という。）に示した。図４Ａは滞留溝を設けた場合（試料１）であり、図４Ｂは滞留溝を設けなかった場合（試料Ｃ１）である。
【００４７】
図４から明らかなように、すくい面上に滞留溝を設けることにより、すくい面上における温度が刃先から下流側にかけて広範囲で低下している。またすくい面の下方（工具内部）における温度分布も低温側にシフトしており、工具の内部における温度上昇も小さくなった。各場合の工具最高温度を図５に比較して示した。滞留溝を設けることにより、工具最高温度は５５℃程度低下することが明らかとなった。この傾向は工具の刃先温度についても同様であった。
【００４８】
以上から、すくい面に設けた滞留溝により、そのすくい面上に厚い滞留部が形成されるようになり、その滞留部が断熱層となって工具の加熱が抑制されることが明らかとなった。
【００４９】
（４）滞留溝の多段化の影響
滞留溝を２列にしたとき（試料２）と滞留溝を１列にしたとき（試料１）とにおける断熱性をシミュレーションした結果を図６Ａおよび図６Ｂ（両者を併せて単に「図６」という。）に示した。図６からわかるように、滞留溝を多段化することにより、工具内部における温度分布をさらに低温側へシフトでき、工具の内部の昇温を一層抑制できることがわかった。
【００５０】
（５）滞留溝の形態の影響
滞留溝の形態（大きさ）を種々変更して、それぞれの場合における断熱性をシミュレーションした結果を図７Ａ〜７Ｃ（両者を併せて単に「図７」という。）に示した。また、各種の滞留溝を設けた場合と滞留溝を設けなかった場合とについて、それぞれの工具最高温度を図８に比較して示した。
【００５１】
図７からわかるように、滞留溝は大きくなるほど工具内部への入熱を低減し得るが、滞留溝が大きくなると局所的に高温部分が生じるようになる。工具最高温度を抑制する場合なら、図８からわかるように、滞留溝の大きさ（溝深さ：Ｄ、溝幅：Ｌ）を適切な範囲内とすることが好ましいといえる。具体的にいうと、中溝（Ｄ：０．０１ｍｍ、Ｌ：０．０５ｍｍ）のときに工具最高温度が最も低くなったことから、急傾斜な前部内側壁面と緩傾斜な後部内側壁面により開溝比が５となる略逆三角形状断面からなる滞留溝の場合なら、溝深さ（Ｄ）：０．００７〜０．０２ｍｍ、溝幅（Ｌ）：０．０３〜０．１２ｍｍとすると好ましいといえる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｔ      チップ（切削工具）
Ｗ      ワーク（被削材）
ｄ      切屑
１      すくい面
１１    刃先稜線（切れ刃）
２      逃げ面
３      滞留溝
３１    前部内側壁面
３２    後部内側壁面
３３    最底部
３１０  前部開溝縁
３２０  後部開溝縁
【図２Ａ】
2016132054.tif 000003
【図２Ｂ】
2016132054.tif 000004
【図５】
2016132054.tif 000005
【図８】
2016132054.tif 000006
【図１Ａ】
2016132054.tif 000007
【図１Ｂ】
2016132054.tif 000008
【図３Ａ】
2016132054.tif 000009
【図３Ｂ】
2016132054.tif 000010
【図４Ａ】
2016132054.tif 000011
【図４Ｂ】
2016132054.tif 000012
【図６Ａ】
2016132054.tif 000013
【図６Ｂ】
2016132054.tif 000014
【図７Ａ】
2016132054.tif 000015
【図７Ｂ】
2016132054.tif 000016
【図７Ｃ】
2016132054.tif 000017