切削工具
【課題】 切刃においても耐欠損性を損なうことなく耐摩耗性が向上できる切削工具を提供する。
【解決手段】 逃げ角β１、β２が正で基体１５の表面に被覆層１６が形成され、かつ外刃すくい面２８と外刃逃げ面２９との交差稜線部に続く外刃逃げ面２９側に着座面１４に対して垂直のストレート２０が形成され、外刃６の交差稜線部１８からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ外刃逃げ面２９における被覆層１６の膜厚よりも厚いスローアウェイインサート３等の切削工具である。
【解決手段】 逃げ角β１、β２が正で基体１５の表面に被覆層１６が形成され、かつ外刃すくい面２８と外刃逃げ面２９との交差稜線部に続く外刃逃げ面２９側に着座面１４に対して垂直のストレート２０が形成され、外刃６の交差稜線部１８からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ外刃逃げ面２９における被覆層１６の膜厚よりも厚いスローアウェイインサート３等の切削工具である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体の表面に被覆層が形成された切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、切削加工を行う切削工具においては、より高硬度な被削材や熱伝導性の悪い被削材等のような難削材の切削加工が求められており、工具のより高い耐摩耗性および耐欠損性が求められている。そこで、かかる切削工具においては、表面に被覆層を形成して切刃の耐摩耗性を向上することが行われている。
【０００３】
このような被覆層に関して、特に物理蒸着（ＰＶＤ）法にて被覆層を成形する場合には、切刃稜近傍にて被覆層の膜厚が厚くなって、切刃においてチッピングが発生やすくなる傾向にある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、切刃稜近傍の被覆層を研磨加工して膜厚を切刃稜に向かって滑らかに薄くして、切刃におけるチッピングを防止することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、シャープエッジ形状の切刃およびすくい面の表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を０．０１〜０．３μｍの厚みと薄く被覆することによって、ＤＬＣ膜がエッジ部のみに異常に厚く形成されることなく、チッピング等が抑制できることが記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３によれば、シャープエッジ形状の切刃等において、ＰＶＤ法で成膜させた被覆層が切刃部で厚く成膜されかつ内部応力によってチッピングしやすい傾向にあるという問題に対して、切刃における被覆層を予め欠如させることによって切刃における耐欠損性を向上させたことが記載されている。
【０００７】
一方、特許文献４によれば、超硬合金基体の表面にダイヤモンド被覆層を被着形成した切削工具において、ダイヤモンド被覆層が剥離しやすいという課題に対して、超硬合金基体に加熱処理を施すと切刃稜線部にフランジ状膨出部が形成されるので、これにダイヤモンド被覆層を被着形成すると被覆層の密着性が向上して切削性能が向上することが記載されている。
【特許文献１】特公平５−９２０１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３０２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１０３６５８号公報
【特許文献４】特開平１０−２９６５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように切刃において被覆層を研摩加工して薄くする方法、または特許文献２のように被覆層そのものを薄く成膜する方法では、切刃における被覆層の膜厚が薄くせざるを得ないので、さらなる耐摩耗性の向上は困難であった。また、特許文献３のように切刃において被覆層の欠如部を形成する方法でも、切刃における耐摩耗性は低いので耐摩耗性の改善が課題であった。
【０００９】
さらに、特許文献４のように、基体の形状自体を変えて切刃に膨出部を形成する方法では、基体が切削時の衝撃に耐えられず基体ごと欠損してしまうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、切刃において耐欠損性を損なうことなく耐摩耗性が向上できる切削工具を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】
本発明の切削工具は、逃げ角が正の基体の表面に被覆層が形成された切削工具であって、前記基体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成されているとともに、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ該ストレートに続く前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚いことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記構成において、前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における前記被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが望ましい。
【００１３】
さらに、上記構成において、前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削工具によれば、逃げ角が正の基体のいわゆるポジチップにおいて、交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成された状態で被覆層を形成するので、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍと厚く形成しても被覆層が内部応力によって欠損等することが抑制されて、交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚を前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚くすることもできる。
【００１５】
ここで、上記構成において、前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが、切刃における耐欠損性をさほど低下させずに耐摩耗性の向上ができる点で望ましい。なお、逃げ面においては時折衝突する切屑によって被覆層が剥離しないように被覆層の厚みが薄いほうがよい。
【００１６】
さらに、上記構成において、前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが、切刃の切れ味を高めることができるとともに、切刃における被覆層の耐摩耗性を向上できる点で望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の切削工具について、その好適例であるスローアウェイドリルの一例を基に説明する。図１は、本実施形態にかかるドリルを示す概略側面図である。図２は、図１のドリルを先端から見た概略正面図である。図３は、図１のドリルを用いて切削した際の外刃と内刃の配置を説明するための模式図である。なお、図３中、破線で示すインサートは、実線で示すインサートが１８０度回転したときの位置を示している。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態にかかるドリル１は、中心が回転軸Ｏとなる工具本体２の先端部に、後述する２つのスローアウェイインサート（以下、単にインサートと略す）３をそれぞれ装着したものである。一方のインサート３ａは工具本体２の先端に内刃５が突出するようにネジ４によって装着され、他方のインサート３ｂは、工具本体２の先端のインサート３ａよりも径方向外側であって工具本体２の外周方向から工具本体２の先端にわたって外刃６が突出するようにネジ４によって装着されている。すなわち、内刃５が工具本体２から突出するインサート３ａは外刃６が工具本体２から突出するインサート３ｂよりも径方向内側に設けられている。
【００１９】
そして、ドリル１は、内刃５が被削材（図示せず。）の穴底面内周側を切削し、外刃６が被削材（図示せず。）の穴底面外側および外周面を切削するが、図２、図３に示すように、内刃５と外刃６との回転軌跡が互いに交叉して両方の切刃でドリル１の先端から外周までをカバーするように配置されている。
【００２０】
ドリル１には後述するインサート３が装着されているので、切削加工時には、内刃５、外刃６のいずれの切刃によっても切削抵抗が過大とならずかつ切刃の欠損も抑制されて良好な切削加工が可能となる。その結果、優れた加工精度を示すことができ、より厳しい切削条件や難易度の高い被削材に対しても良好な仕上げ面を得ることができる。
【００２１】
なお、工具本体２は略円柱状をなして、ドリル１の回転軸（図３の線Ｏ）を有し、後端側に自身を工作機械に固定するためのシャンク部８を有するとともに、シャンク部８よりも先端側には切屑を工具本体２の先端から後端へと排出するための切屑排出溝９が螺旋状に形成されている。また、工具本体２の先端部には、インサート３を取り付けるためのインサートポケット１０（１０ａ、１０ｂ）が２つの位置に設けられ、内側のインサートポケット１０ａは工具本体２の軸線方向先端側に開放されてインサート３ａが装着され、外側のインサートポケット１０ｂには工具本体２の軸線方向先端側から外刃にかけて開放されてインサート３ｂが装着される。
【００２２】
ドリル１に装着されるインサート３の詳細について説明する。図４は、本実施形態のインサートを示す平面図である。図５は、図４のインサートを（ａ）矢印Ａ側から見た側面図であり、（ｂ）矢印Ｂ側から見た側面図である。図６は、図４のインサートについて（ａ）I−I線の断面を示す拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面を示す拡大図、図７は、図６のインサートの断面について（ａ）I−I線の断面の切刃（外刃）周辺の要部拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面の切刃（内刃）周辺の要部拡大図である。
【００２３】
図４〜７に示す実施形態にかかるインサート３は、上面視が略多角形の板状をなし、上面１１の中央部には貫通穴１４が形成されている。また、インサート３は、図７に示すように、基体１５の表面に被覆層１６が被着形成されており、インサート３の上面１１と側面１２との交差稜辺部１８には互いに隣接して内刃５および外刃６が形成されている。
【００２４】
そして、図６、７に示すように、外刃６は、外刃逃げ角β２（外刃逃げ面２９（側面１２）と下面１７に垂直な線Ｌ１とがなす角度）が正であり、上面１１と側面１２との交差稜線部１８に続く側面１２側に下面（着座面）１７に対して垂直のストレート２０が形成されている。そして、外刃６からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ外刃逃げ面２９における被覆層１６の膜厚よりも厚い構成となっている。かかる構成によって、被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍと厚いにも関わらずストレート２０の存在によって被覆層１６の耐欠損性が高いものである。
【００２５】
また、内刃５も、内刃逃げ角β１（内刃逃げ面２３（側面１２）と下面１７に垂直な線Ｌ１とがなす角度）が正であり、上面１１と側面１２との交差稜線部１８に続く側面１２側に下面（着座面）１７に対して垂直のストレート１９が形成されているが、切削加工時に回転軸中心（線Ｏ）に近い内刃５は切削速度が小さくて摩擦抵抗が大きいので、内刃５からストレート１９にかけての被覆層１６の膜厚は、外刃６側のストレート２０の被覆層１６の膜厚よりも薄いものであっても良い。
【００２６】
このとき、内刃５におけるストレート１９に成膜される被覆層１６の膜厚ｔｓｉは外刃６からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚ｔｓｏに対して、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．５〜０．９の範囲内であることが、より耐欠損性を向上させ、かつ、内刃として十分な耐摩耗性を維持することができるため望ましい。ここで、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．５以上であれば高い耐摩耗性を得ることができる。また、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．９以下であれば被覆層の剥離や切刃のチッピングを抑え、耐欠損性を向上させることができる。なお、被覆層１６の望ましい厚みは耐摩耗性と耐欠損性の点で、外刃６のストレートにおける被覆層１６の厚みｔｓｏが４．５〜９μｍであり、内刃５の被覆層１６の厚みｔｓｉが４〜８μｍである。
【００２７】
ここで、内刃５のストレート１９の長さを外刃６のストレート２０の長さよりも長くすることによって、欠損しやすい内刃５の耐欠損性を高めることができる。また、内刃５のストレート１９の長さを外刃６のストレート２０の長さよりも長くすると、外刃６の先端形状はストレート２０が形成されているものの内刃５に比べて若干鋭利な切刃形状となっている。そのために、内刃５のストレート１９における被覆層１６の厚みが外刃６のストレート２０における被覆層１６の厚みよりも薄くなるので、欠損しやすい内刃５の耐欠損性をさらに高めることができる。
【００２８】
このとき、上記構成の外刃６において、ストレート２０における被覆層の厚みをｔｓ、外刃逃げ面２９における被覆層１６の厚みをｔｆとしたときに、その比率であるｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが、外刃６における耐欠損性をさほど低下させずに耐摩耗性の向上ができる点で望ましい。なお、外刃逃げ面２９においては時折衝突する切屑によって被覆層１６が剥離しないように被覆層１６の厚みが薄いほうがよい。また、すくい面（内刃すくい面２２、外刃すくい面２８）から交差稜線部１８（内刃５、外刃６）を経由して逃げ面（内刃逃げ面２３、外刃逃げ面２９）に至る領域において、被覆層１６の厚みが急激に変化する特異点が存在することなく徐変することが望ましい。
【００２９】
さらに、外刃６のストレート２０の長さをＬｉとすると、Ｌｉ＝０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが、外刃６の切れ味を高めることができるとともに、外刃６における被覆層１６の耐摩耗性を向上できる点で望ましい。
【００３０】
また、インサート３が複雑な形状であっても、内刃５のストレート１９の長さＬｉおよび外刃６のストレート２０の長さＬｏが切刃稜線部１８の全周にわたって０．００５ｍｍ以内のばらつきで均一であるために、内刃５の切刃強度、および外刃６での被覆層１６の耐摩耗性のバラツキを小さくできる。
【００３１】
さらに、内刃５と外刃６との両方を具備するインサート３を２つ以上用いて、一方は内刃５が工具本体２の先端に突出するように装着され、他方は外刃６が工具本体２の外周から先端にわたって工具本体２から突出するように装着された構成、すなわち１つのインサート３内に内刃５と外刃６との両方が形成されたインサート形状においても、後述する金型に工夫を加えることによって、インサート３内に上記内刃５のストレート１９と外刃６のストレート２０の構成を実現することができる。
【００３２】
なお、図６（ａ）に示すように、内刃５は、インサート３の上面１１（内刃すくい面２２）と側面１２（内刃逃げ面２３）との交差稜線部１８に形成されているが、図６（ａ）に示すように、この内刃５から順に０．０５〜０．１５ｍｍの内刃ランド２１と、内刃すくい角α１（内刃すくい面２２の仮想延長線Ｌ２と、下面１７に平行な線Ｌ３とがなす角度）が５°〜２５°で下向きに傾斜している内刃すくい面２２とが続いて形成されている。また、内刃５の側面１２には内刃逃げ面２３が形成されている。
【００３３】
一方、外刃６は、図６（ｂ）に示すように、上面１１（外刃すくい面２８）と側面１２（外刃逃げ面２９）との交差稜線部１８に形成されており、図４に示すように、その一端側に上面視でインサート３から外方に突出した突出部２５を有している。そして、図６（ｂ）に示すように、この外刃６から順に、０．０５〜０．１５ｍｍの外刃ランド２６と、幅１．２〜２ｍｍで深さ０．０３〜０．１５ｍｍの外刃ブレーカ溝２７と、外刃陸部２４とが続いて形成されている。また、外刃６の側面１２には外刃逃げ面２９が形成されている。
【００３４】
外刃ブレーカ溝２７は、すくい角α２（外刃すくい面２８の仮想延長線Ｌ４と、下面１７に平行な線Ｌ３とがなす角度）が５°〜２５°の下向きに傾斜した外刃すくい面２８と、この外刃すくい面２８からインサート３の中央側（貫通穴１４側）に向かって立ち上がり角γ（外刃立ち上がり面３０の仮想延長線Ｌ５と、下面１７に平行な線Ｌ３とのなす角度）２０°〜４５°で立ち上がた外刃立ち上がり面３０とからなる。
【００３５】
また、インサート３を構成する基体１５は、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス、ダイヤモンド、ｃＢＮ等の硬質焼結体からなる。
【００３６】
また、上記ストレート１９、２０を形成する方法について、図８に示すインサート３の成形体を作製するための成形用金型におけるダイスの一例を基に説明する。
【００３７】
本発明においては、成形体を作製するための顆粒として弾性の高いバインダを添加する。これによって、プレス成形時に成形体がスプリングバックによって膨張して切刃となるエッジ部が金型の壁面にこすれて摩耗する形態とする。
【００３８】
また、外刃６のストレート２０の長さＬｏを内刃５のストレート１９の長さＬｉよりも小さくする方法について図８を基に説明する。図８にはインサート用の成形体を作製するためのプレス成形用金型におけるダイスの一例についての（ａ）概略平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面（外刃）の要部拡大断面図を示す。図９には図８のプレス成形用金型を用いて（ａ）成形体を加圧している状態、（ｂ）プレス成形体を取り出す状態を示す模式図を示している。
【００３９】
図８、９に示すように、プレス成形用金型３８は、内側の外刃側（Ａ−Ａ断面側）に、逃げ角β２（＞０）のインサート３を成形するために上部に向かって幅が広がる成形体部３１と、成形体部３１の外刃６の上端面Ｘの直上に位置して垂直壁面部３２の高さｔ２との比ｔ２／成形体部３１の高さｔ１＝０．０３〜０．３５の垂直壁面部３２と、垂直壁面部３２の直上に位置して垂直壁面部３２よりも角度θ（θ＞β）で幅（ｗ）が広がる逃がし部３３とを具備する形状の空洞３４が形成されたダイス３５と、棒状をなす上パンチ３６および下パンチ３７の一対のパンチとからなる。
【００４０】
このプレス成形用金型３８を用いて成形すると、図９に示すように、成形体３９をダイス３５から取り出す際に外刃６側においては、成形体３９がスプリングバックによって膨張しても垂直壁面部３２の長さ分だけしか成形体３９の上面側側面端部４０が干渉しないので、成形体３９の上面側側面端部４０の形状が潰れることなく擦れ摩耗部が小さくなる。また、一対のパンチ３６、３７で加圧する際に成形体部３１の上面から上横部に押し出された粉末は、通常上パンチ３６とダイス３５との間に挟まれてバリを生じさせてしまうこともあるが、本発明によれば、この押し出された粉末が逃がし部３３に抜けてゆくのでさほど高い圧力で加圧されることもなくて発生するバリを極薄くかつ低密度なものとすることができる。そのため、成形後にエアを吹き付けるようなわずかな力で容易にバリ取りをすることができる。その結果、成形体３９の外刃６側のストレート２０を小さくして鋭利なエッジとすることができる。なお、金型３８の内刃５の形成部側には逃がし部３３を設けずに、垂直壁面部３２が前記高さｔ２よりも高くなる、もしくはそのまま金型３８の上面まで続く形状とすることにより、成形体３９をダイス３５の上部に押し上げて取り出す際に内刃５、外刃６の部分がダイス３５の内壁面に干渉して成形体３９の側面１２の交差稜線部１８の直下に擦れ摩耗によるストレート１９、２０を形成できる。
【００４１】
また、焼成後の基体１５に被覆層１６の成膜方法としてはイオンプレーティング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。詳細な成膜方法の一例について、アークイオンプレーティング成膜装置（以下、ＡＩＰ装置と略す。）５０の模式図である図１０を参照して説明する。
【００４２】
図１０のＡＩＰ装置５０は、真空チャンバ５１の中にＮ２やＡｒ等のガスをガス導入口５２から導入し、カソード電極５３とアノード電極５４とを配置して、両者間に高電圧を印加してプラズマを発生させ、このプラズマによってターゲット５５から所望の金属あるいはセラミックスを蒸発させるとともにイオン化させて高エネルギー状態とし、このイオン化した金属を試料（基体１５）の表面に付着させて、基体１５の表面に被覆層１６を被覆する構造となっている。また、図１０によれば、基体１５は試料支持冶具５６に設けられた複数の試料支持部５８それぞれにすくい面がターゲット５５に対向するように載置されてタワー５７が複数（図１０では試料支持冶具５６が８セット、タワー５７が２セット図示されている。）配置された構成となっている。また、タワー５７および試料支持冶具５６はそれぞれ回転しており、各試料が順にターゲット５５に対向して被覆層の厚みは均一となるように配慮されている。この構成によって、各試料の切刃全周の厚みばらつきを小さくできるので、全体の厚みが厚くなっても部分的に欠損しやすい部分ができにくい。
【００４３】
さらに、図１０によれば、基体１５を加熱するためのヒータ５９と、ガスを系外に排出するためのガス排出口６０と、基体１５にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源６１が配置されている。そして、ターゲット５５を用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスと反応させることにより、基体１５の表面に被覆層７が堆積する。
【００４４】
なお、ターゲット５５としては、例えば、金属チタン（Ｔｉ）、金属アルミニウム（Ａｌ）、金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、これらを複合化した合金ターゲット、これらの化合物粉末または焼結体からなる混合物ターゲットを用いることができる。
【００４５】
また、プラズマを発生するためにはアーク放電やグロー放電などを用い、導入ガスとしては窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスを用いることができる。そして、窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを流した状態で成膜する。また、成膜時のバイアス電圧は被覆層１６の内部応力を小さくするために３０〜１２５Ｖに設定することが望ましい。
【実施例】
【００４６】
ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末およびＴａＣ粉末を混合し、これにバインダとしてパラフィンを添加、造粒して平均粒径１００μｍの造粒粉末を調整した。次に、所定部分が図７に示す断面の形状で、京セラ製スローアウェイドリルの型番ＺＣＭＴ０６Ｔ２０４、インサートの厚み（成形体部の高さ）ｔ１＝３．７９ｍｍ、内刃逃げ角β１＝７°、外刃逃げ角β２＝１３°のインサートを成形できる図８のダイスと、これに嵌め込まれる一対のパンチを準備し、これに図９のように、上記造粒粉末を充填してプレス成形し、エアブラシによってバリ取り加工を施し、逃げ角が正のポジチップ形状の成形体を得た。この成形体を脱バインダ処理して真空焼成して研削加工およびホーニング加工を行った後、図１０の状態で試料を成膜装置内に載置して、窒素（Ｎ２）ガスをチャンバ内に導入してバイアス電圧５０Vの条件でＰＶＤ法によって表１に示す厚みのＴｉＡｌＮ被覆層を成膜してインサートを作製した。なお、試料Ｎｏ．１０、１１についてはＴｉＡｌＮ被覆層を成膜した後、被覆層の表面をブラシ研磨して被覆層の厚みを調整した。
【００４７】
得られたインサートの切刃部を投影機にて観察し、内刃と外刃における逃げ面の切刃直下にストレートが形成されたか否か、およびその長さを測定した。測定に際しては、ストレート長さの測定は形状測定器を用いて行った。より具体的には、インサートの側面を形状測定器で観察して写真のコントラストからストレート長さを測定した。なお、測定に際して切刃にホーニングが形成されている場合には、ホーニング加工された部分の下限を基準点として逃げ面側に伸びるストレート長さを測定した。また、この方法でストレート長さがわからないときには、交差稜線部を含む断面でインサートを切断し、その断面を顕微鏡にて観察してストレート長さを計測した。また、試料の断面観察を行って、ストレート、逃げ面それぞれにおける被覆層の厚みを測定した。なお、逃げ面の被覆層の厚みは逃げ面の中間における被覆層の厚みを測定した。結果は表１に示した。また、内刃および外刃にバリの残存はなかった。
【００４８】
【表１】
【００４９】
そして、このインサートを図１の工具本体（京セラ製スローアウェイドリルホルダＳ２５−ＤＲＺ１７３４−０６）に装着して以下の切削試験を行い、切削性能を評価した。
切削方法：穴あけ（ドリル加工）
被削材 ：ＳＣＭ４４０Ｈ
切削速度：１５０ｍ／分
送り ：０．１ｍｍ／刃
切り込み：穴径２０ｍｍ、穴深さ２０ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：８００穴加工を上限として切削を行い、内刃（あるいは外刃）に欠損が生じるまでの加工数を記録した。さらに、外刃については４００穴加工後における逃げ面摩耗量を計測して耐摩耗性の比較も行った。なお、摩耗量の測定の際にはホーニング長さを摩耗量に含めないようにして測定した。結果は表２に示した。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表１、２の結果から明らかなように、外刃および内刃におけるストレートの長さが０．００５ｍｍ未満とストレートが形成されていない試料Ｎｏ．８では、内刃が早期に欠損し、外刃における摩耗も大きいものであった。また、内刃および外刃のストレートにおける被覆層の厚みが逃げ面における被覆層の厚みより小さくした試料Ｎｏ．１０では、耐摩耗性が悪いものであった。さらに、内刃および外刃のストレートにおける被覆層の厚みが逃げ面における被覆層の厚み同じ試料Ｎｏ．９では、外刃における摩耗の進行が速くて、内刃においてはチッピングも発生した。
【００５２】
これに対して、本発明に従い、内刃と外刃にストレートを形成して被覆層を５〜厚みをするとともに、ストレートにおける被覆層の厚みを逃げ面における被覆層の厚みよりも厚くした試料Ｎｏ．１〜７では、いずれも耐欠損性および耐摩耗性に優れたものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の回転工具の一実施形態にかかるドリルを示す概略側面図である。
【図２】図１のドリルを先端から見た概略正面図である。
【図３】図１のドリルによって切削した際の外刃と内刃の配置を説明するための模式図である。
【図４】図１のドリルに装着されるスローアウェイインサート（インサート）を示す平面図である。
【図５】図４のインサートを（ａ）矢印Ａ側から見た側面図であり、（ｂ）矢印Ｂ側から見た側面図である。
【図６】図４のインサートについて（ａ）I−I線の断面を示す拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面を示す拡大図である。
【図７】図７は、図６のインサートの断面について（ａ）I−I線の断面の切刃（外刃）周辺の要部拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面の切刃（内刃）周辺の要部拡大図である。
【図８】図４のインサートの製造方法を説明するための図であり、インサート用の成形体を作製するためのプレス成形用金型におけるダイスの一例を示し、（ａ）概略平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面の要部拡大断面図である。
【図９】図８のプレス成形用金型を用いて（ａ）成形体を加圧している状態、（ｂ）プレス成形体を取り出す状態を示す模式図である。
【図１０】図７のインサートの被覆層の成膜方法の一例であるアークイオンプレーティング成膜装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ドリル
２ 工具本体
３ スローアウェイインサート（インサート）
３ａ 一方のインサート
３ｂ 他方のインサート
４ ネジ
５ 内刃
６ 外刃
８ シャンク部
９ 切屑排出溝
１０ インサートポケット
１０ａ 内側のインサートポケット
１０ｂ 外側のインサートポケット
１１ 上面
１２ 側面
１４ 貫通穴
１５ 基体
１６ 被覆層
１７ 下面（着座面）
１８ 交差稜線部
１９、２０ ストレート
２１ 内刃ランド
２２ 内刃すくい面
２３ 内刃逃げ面
２４ 外刃陸部
２５ 突出部
２６ 外刃ランド
２７ 外刃ブレーカ溝
２８ 外刃すくい面
２９ 外刃逃げ面
３０ 外刃立ち上がり面
３１ 成形体部
３２ 垂直壁面部
３３ 逃がし部
３４ 内側の空洞
３５ ダイス
３６ 上パンチ
３７ 下パンチ
３８ プレス成形用金型
３９ 成形体
４０ 上面側側面端部
５０ アークイオンプレーティング成膜装置（ＡＩＰ装置）
５１ 真空チャンバ
５２ ガス導入口
５３ カソード電極
５４ アノード電極
５５ ターゲット
５６ 試料支持冶具
５７ タワー
５８ 試料支持部
５９ ヒータ
６０ ガス排出口
６１ バイアス電源
Ｏ ドリルの回転軸
Ｌｉ 内刃のストレートの長さ
Ｌｏ 外刃のストレート長さ
Ｌ１ 下面（着座面）に垂直な線
Ｌ２ 内刃すくい面の仮想延長線
Ｌ３ 下面（着座面）に平行な線
Ｌ４ 外刃すくい面の仮想延長線
Ｌ５ 外刃立ち上がり面の仮想延長線
α１ 内刃すくい角
α２ 外刃すくい角
β１ 内刃逃げ角
β２ 外刃逃げ角
γ 立ち上がり角
ｔ１ 成形体部の高さ
ｔ２ 垂直壁面部の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体の表面に被覆層が形成された切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、切削加工を行う切削工具においては、より高硬度な被削材や熱伝導性の悪い被削材等のような難削材の切削加工が求められており、工具のより高い耐摩耗性および耐欠損性が求められている。そこで、かかる切削工具においては、表面に被覆層を形成して切刃の耐摩耗性を向上することが行われている。
【０００３】
このような被覆層に関して、特に物理蒸着（ＰＶＤ）法にて被覆層を成形する場合には、切刃稜近傍にて被覆層の膜厚が厚くなって、切刃においてチッピングが発生やすくなる傾向にある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、切刃稜近傍の被覆層を研磨加工して膜厚を切刃稜に向かって滑らかに薄くして、切刃におけるチッピングを防止することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、シャープエッジ形状の切刃およびすくい面の表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を０．０１〜０．３μｍの厚みと薄く被覆することによって、ＤＬＣ膜がエッジ部のみに異常に厚く形成されることなく、チッピング等が抑制できることが記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３によれば、シャープエッジ形状の切刃等において、ＰＶＤ法で成膜させた被覆層が切刃部で厚く成膜されかつ内部応力によってチッピングしやすい傾向にあるという問題に対して、切刃における被覆層を予め欠如させることによって切刃における耐欠損性を向上させたことが記載されている。
【０００７】
一方、特許文献４によれば、超硬合金基体の表面にダイヤモンド被覆層を被着形成した切削工具において、ダイヤモンド被覆層が剥離しやすいという課題に対して、超硬合金基体に加熱処理を施すと切刃稜線部にフランジ状膨出部が形成されるので、これにダイヤモンド被覆層を被着形成すると被覆層の密着性が向上して切削性能が向上することが記載されている。
【特許文献１】特公平５−９２０１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３０２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１０３６５８号公報
【特許文献４】特開平１０−２９６５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように切刃において被覆層を研摩加工して薄くする方法、または特許文献２のように被覆層そのものを薄く成膜する方法では、切刃における被覆層の膜厚が薄くせざるを得ないので、さらなる耐摩耗性の向上は困難であった。また、特許文献３のように切刃において被覆層の欠如部を形成する方法でも、切刃における耐摩耗性は低いので耐摩耗性の改善が課題であった。
【０００９】
さらに、特許文献４のように、基体の形状自体を変えて切刃に膨出部を形成する方法では、基体が切削時の衝撃に耐えられず基体ごと欠損してしまうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、切刃において耐欠損性を損なうことなく耐摩耗性が向上できる切削工具を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】
本発明の切削工具は、逃げ角が正の基体の表面に被覆層が形成された切削工具であって、前記基体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成されているとともに、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ該ストレートに続く前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚いことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記構成において、前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における前記被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが望ましい。
【００１３】
さらに、上記構成において、前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削工具によれば、逃げ角が正の基体のいわゆるポジチップにおいて、交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成された状態で被覆層を形成するので、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍと厚く形成しても被覆層が内部応力によって欠損等することが抑制されて、交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚を前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚くすることもできる。
【００１５】
ここで、上記構成において、前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが、切刃における耐欠損性をさほど低下させずに耐摩耗性の向上ができる点で望ましい。なお、逃げ面においては時折衝突する切屑によって被覆層が剥離しないように被覆層の厚みが薄いほうがよい。
【００１６】
さらに、上記構成において、前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが、切刃の切れ味を高めることができるとともに、切刃における被覆層の耐摩耗性を向上できる点で望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の切削工具について、その好適例であるスローアウェイドリルの一例を基に説明する。図１は、本実施形態にかかるドリルを示す概略側面図である。図２は、図１のドリルを先端から見た概略正面図である。図３は、図１のドリルを用いて切削した際の外刃と内刃の配置を説明するための模式図である。なお、図３中、破線で示すインサートは、実線で示すインサートが１８０度回転したときの位置を示している。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態にかかるドリル１は、中心が回転軸Ｏとなる工具本体２の先端部に、後述する２つのスローアウェイインサート（以下、単にインサートと略す）３をそれぞれ装着したものである。一方のインサート３ａは工具本体２の先端に内刃５が突出するようにネジ４によって装着され、他方のインサート３ｂは、工具本体２の先端のインサート３ａよりも径方向外側であって工具本体２の外周方向から工具本体２の先端にわたって外刃６が突出するようにネジ４によって装着されている。すなわち、内刃５が工具本体２から突出するインサート３ａは外刃６が工具本体２から突出するインサート３ｂよりも径方向内側に設けられている。
【００１９】
そして、ドリル１は、内刃５が被削材（図示せず。）の穴底面内周側を切削し、外刃６が被削材（図示せず。）の穴底面外側および外周面を切削するが、図２、図３に示すように、内刃５と外刃６との回転軌跡が互いに交叉して両方の切刃でドリル１の先端から外周までをカバーするように配置されている。
【００２０】
ドリル１には後述するインサート３が装着されているので、切削加工時には、内刃５、外刃６のいずれの切刃によっても切削抵抗が過大とならずかつ切刃の欠損も抑制されて良好な切削加工が可能となる。その結果、優れた加工精度を示すことができ、より厳しい切削条件や難易度の高い被削材に対しても良好な仕上げ面を得ることができる。
【００２１】
なお、工具本体２は略円柱状をなして、ドリル１の回転軸（図３の線Ｏ）を有し、後端側に自身を工作機械に固定するためのシャンク部８を有するとともに、シャンク部８よりも先端側には切屑を工具本体２の先端から後端へと排出するための切屑排出溝９が螺旋状に形成されている。また、工具本体２の先端部には、インサート３を取り付けるためのインサートポケット１０（１０ａ、１０ｂ）が２つの位置に設けられ、内側のインサートポケット１０ａは工具本体２の軸線方向先端側に開放されてインサート３ａが装着され、外側のインサートポケット１０ｂには工具本体２の軸線方向先端側から外刃にかけて開放されてインサート３ｂが装着される。
【００２２】
ドリル１に装着されるインサート３の詳細について説明する。図４は、本実施形態のインサートを示す平面図である。図５は、図４のインサートを（ａ）矢印Ａ側から見た側面図であり、（ｂ）矢印Ｂ側から見た側面図である。図６は、図４のインサートについて（ａ）I−I線の断面を示す拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面を示す拡大図、図７は、図６のインサートの断面について（ａ）I−I線の断面の切刃（外刃）周辺の要部拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面の切刃（内刃）周辺の要部拡大図である。
【００２３】
図４〜７に示す実施形態にかかるインサート３は、上面視が略多角形の板状をなし、上面１１の中央部には貫通穴１４が形成されている。また、インサート３は、図７に示すように、基体１５の表面に被覆層１６が被着形成されており、インサート３の上面１１と側面１２との交差稜辺部１８には互いに隣接して内刃５および外刃６が形成されている。
【００２４】
そして、図６、７に示すように、外刃６は、外刃逃げ角β２（外刃逃げ面２９（側面１２）と下面１７に垂直な線Ｌ１とがなす角度）が正であり、上面１１と側面１２との交差稜線部１８に続く側面１２側に下面（着座面）１７に対して垂直のストレート２０が形成されている。そして、外刃６からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ外刃逃げ面２９における被覆層１６の膜厚よりも厚い構成となっている。かかる構成によって、被覆層１６の膜厚が４〜１５μｍと厚いにも関わらずストレート２０の存在によって被覆層１６の耐欠損性が高いものである。
【００２５】
また、内刃５も、内刃逃げ角β１（内刃逃げ面２３（側面１２）と下面１７に垂直な線Ｌ１とがなす角度）が正であり、上面１１と側面１２との交差稜線部１８に続く側面１２側に下面（着座面）１７に対して垂直のストレート１９が形成されているが、切削加工時に回転軸中心（線Ｏ）に近い内刃５は切削速度が小さくて摩擦抵抗が大きいので、内刃５からストレート１９にかけての被覆層１６の膜厚は、外刃６側のストレート２０の被覆層１６の膜厚よりも薄いものであっても良い。
【００２６】
このとき、内刃５におけるストレート１９に成膜される被覆層１６の膜厚ｔｓｉは外刃６からストレート２０にかけての被覆層１６の膜厚ｔｓｏに対して、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．５〜０．９の範囲内であることが、より耐欠損性を向上させ、かつ、内刃として十分な耐摩耗性を維持することができるため望ましい。ここで、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．５以上であれば高い耐摩耗性を得ることができる。また、ｔｓｉ／ｔｓｏの比が０．９以下であれば被覆層の剥離や切刃のチッピングを抑え、耐欠損性を向上させることができる。なお、被覆層１６の望ましい厚みは耐摩耗性と耐欠損性の点で、外刃６のストレートにおける被覆層１６の厚みｔｓｏが４．５〜９μｍであり、内刃５の被覆層１６の厚みｔｓｉが４〜８μｍである。
【００２７】
ここで、内刃５のストレート１９の長さを外刃６のストレート２０の長さよりも長くすることによって、欠損しやすい内刃５の耐欠損性を高めることができる。また、内刃５のストレート１９の長さを外刃６のストレート２０の長さよりも長くすると、外刃６の先端形状はストレート２０が形成されているものの内刃５に比べて若干鋭利な切刃形状となっている。そのために、内刃５のストレート１９における被覆層１６の厚みが外刃６のストレート２０における被覆層１６の厚みよりも薄くなるので、欠損しやすい内刃５の耐欠損性をさらに高めることができる。
【００２８】
このとき、上記構成の外刃６において、ストレート２０における被覆層の厚みをｔｓ、外刃逃げ面２９における被覆層１６の厚みをｔｆとしたときに、その比率であるｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることが、外刃６における耐欠損性をさほど低下させずに耐摩耗性の向上ができる点で望ましい。なお、外刃逃げ面２９においては時折衝突する切屑によって被覆層１６が剥離しないように被覆層１６の厚みが薄いほうがよい。また、すくい面（内刃すくい面２２、外刃すくい面２８）から交差稜線部１８（内刃５、外刃６）を経由して逃げ面（内刃逃げ面２３、外刃逃げ面２９）に至る領域において、被覆層１６の厚みが急激に変化する特異点が存在することなく徐変することが望ましい。
【００２９】
さらに、外刃６のストレート２０の長さをＬｉとすると、Ｌｉ＝０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることが、外刃６の切れ味を高めることができるとともに、外刃６における被覆層１６の耐摩耗性を向上できる点で望ましい。
【００３０】
また、インサート３が複雑な形状であっても、内刃５のストレート１９の長さＬｉおよび外刃６のストレート２０の長さＬｏが切刃稜線部１８の全周にわたって０．００５ｍｍ以内のばらつきで均一であるために、内刃５の切刃強度、および外刃６での被覆層１６の耐摩耗性のバラツキを小さくできる。
【００３１】
さらに、内刃５と外刃６との両方を具備するインサート３を２つ以上用いて、一方は内刃５が工具本体２の先端に突出するように装着され、他方は外刃６が工具本体２の外周から先端にわたって工具本体２から突出するように装着された構成、すなわち１つのインサート３内に内刃５と外刃６との両方が形成されたインサート形状においても、後述する金型に工夫を加えることによって、インサート３内に上記内刃５のストレート１９と外刃６のストレート２０の構成を実現することができる。
【００３２】
なお、図６（ａ）に示すように、内刃５は、インサート３の上面１１（内刃すくい面２２）と側面１２（内刃逃げ面２３）との交差稜線部１８に形成されているが、図６（ａ）に示すように、この内刃５から順に０．０５〜０．１５ｍｍの内刃ランド２１と、内刃すくい角α１（内刃すくい面２２の仮想延長線Ｌ２と、下面１７に平行な線Ｌ３とがなす角度）が５°〜２５°で下向きに傾斜している内刃すくい面２２とが続いて形成されている。また、内刃５の側面１２には内刃逃げ面２３が形成されている。
【００３３】
一方、外刃６は、図６（ｂ）に示すように、上面１１（外刃すくい面２８）と側面１２（外刃逃げ面２９）との交差稜線部１８に形成されており、図４に示すように、その一端側に上面視でインサート３から外方に突出した突出部２５を有している。そして、図６（ｂ）に示すように、この外刃６から順に、０．０５〜０．１５ｍｍの外刃ランド２６と、幅１．２〜２ｍｍで深さ０．０３〜０．１５ｍｍの外刃ブレーカ溝２７と、外刃陸部２４とが続いて形成されている。また、外刃６の側面１２には外刃逃げ面２９が形成されている。
【００３４】
外刃ブレーカ溝２７は、すくい角α２（外刃すくい面２８の仮想延長線Ｌ４と、下面１７に平行な線Ｌ３とがなす角度）が５°〜２５°の下向きに傾斜した外刃すくい面２８と、この外刃すくい面２８からインサート３の中央側（貫通穴１４側）に向かって立ち上がり角γ（外刃立ち上がり面３０の仮想延長線Ｌ５と、下面１７に平行な線Ｌ３とのなす角度）２０°〜４５°で立ち上がた外刃立ち上がり面３０とからなる。
【００３５】
また、インサート３を構成する基体１５は、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス、ダイヤモンド、ｃＢＮ等の硬質焼結体からなる。
【００３６】
また、上記ストレート１９、２０を形成する方法について、図８に示すインサート３の成形体を作製するための成形用金型におけるダイスの一例を基に説明する。
【００３７】
本発明においては、成形体を作製するための顆粒として弾性の高いバインダを添加する。これによって、プレス成形時に成形体がスプリングバックによって膨張して切刃となるエッジ部が金型の壁面にこすれて摩耗する形態とする。
【００３８】
また、外刃６のストレート２０の長さＬｏを内刃５のストレート１９の長さＬｉよりも小さくする方法について図８を基に説明する。図８にはインサート用の成形体を作製するためのプレス成形用金型におけるダイスの一例についての（ａ）概略平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面（外刃）の要部拡大断面図を示す。図９には図８のプレス成形用金型を用いて（ａ）成形体を加圧している状態、（ｂ）プレス成形体を取り出す状態を示す模式図を示している。
【００３９】
図８、９に示すように、プレス成形用金型３８は、内側の外刃側（Ａ−Ａ断面側）に、逃げ角β２（＞０）のインサート３を成形するために上部に向かって幅が広がる成形体部３１と、成形体部３１の外刃６の上端面Ｘの直上に位置して垂直壁面部３２の高さｔ２との比ｔ２／成形体部３１の高さｔ１＝０．０３〜０．３５の垂直壁面部３２と、垂直壁面部３２の直上に位置して垂直壁面部３２よりも角度θ（θ＞β）で幅（ｗ）が広がる逃がし部３３とを具備する形状の空洞３４が形成されたダイス３５と、棒状をなす上パンチ３６および下パンチ３７の一対のパンチとからなる。
【００４０】
このプレス成形用金型３８を用いて成形すると、図９に示すように、成形体３９をダイス３５から取り出す際に外刃６側においては、成形体３９がスプリングバックによって膨張しても垂直壁面部３２の長さ分だけしか成形体３９の上面側側面端部４０が干渉しないので、成形体３９の上面側側面端部４０の形状が潰れることなく擦れ摩耗部が小さくなる。また、一対のパンチ３６、３７で加圧する際に成形体部３１の上面から上横部に押し出された粉末は、通常上パンチ３６とダイス３５との間に挟まれてバリを生じさせてしまうこともあるが、本発明によれば、この押し出された粉末が逃がし部３３に抜けてゆくのでさほど高い圧力で加圧されることもなくて発生するバリを極薄くかつ低密度なものとすることができる。そのため、成形後にエアを吹き付けるようなわずかな力で容易にバリ取りをすることができる。その結果、成形体３９の外刃６側のストレート２０を小さくして鋭利なエッジとすることができる。なお、金型３８の内刃５の形成部側には逃がし部３３を設けずに、垂直壁面部３２が前記高さｔ２よりも高くなる、もしくはそのまま金型３８の上面まで続く形状とすることにより、成形体３９をダイス３５の上部に押し上げて取り出す際に内刃５、外刃６の部分がダイス３５の内壁面に干渉して成形体３９の側面１２の交差稜線部１８の直下に擦れ摩耗によるストレート１９、２０を形成できる。
【００４１】
また、焼成後の基体１５に被覆層１６の成膜方法としてはイオンプレーティング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。詳細な成膜方法の一例について、アークイオンプレーティング成膜装置（以下、ＡＩＰ装置と略す。）５０の模式図である図１０を参照して説明する。
【００４２】
図１０のＡＩＰ装置５０は、真空チャンバ５１の中にＮ２やＡｒ等のガスをガス導入口５２から導入し、カソード電極５３とアノード電極５４とを配置して、両者間に高電圧を印加してプラズマを発生させ、このプラズマによってターゲット５５から所望の金属あるいはセラミックスを蒸発させるとともにイオン化させて高エネルギー状態とし、このイオン化した金属を試料（基体１５）の表面に付着させて、基体１５の表面に被覆層１６を被覆する構造となっている。また、図１０によれば、基体１５は試料支持冶具５６に設けられた複数の試料支持部５８それぞれにすくい面がターゲット５５に対向するように載置されてタワー５７が複数（図１０では試料支持冶具５６が８セット、タワー５７が２セット図示されている。）配置された構成となっている。また、タワー５７および試料支持冶具５６はそれぞれ回転しており、各試料が順にターゲット５５に対向して被覆層の厚みは均一となるように配慮されている。この構成によって、各試料の切刃全周の厚みばらつきを小さくできるので、全体の厚みが厚くなっても部分的に欠損しやすい部分ができにくい。
【００４３】
さらに、図１０によれば、基体１５を加熱するためのヒータ５９と、ガスを系外に排出するためのガス排出口６０と、基体１５にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源６１が配置されている。そして、ターゲット５５を用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスと反応させることにより、基体１５の表面に被覆層７が堆積する。
【００４４】
なお、ターゲット５５としては、例えば、金属チタン（Ｔｉ）、金属アルミニウム（Ａｌ）、金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、これらを複合化した合金ターゲット、これらの化合物粉末または焼結体からなる混合物ターゲットを用いることができる。
【００４５】
また、プラズマを発生するためにはアーク放電やグロー放電などを用い、導入ガスとしては窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスを用いることができる。そして、窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを流した状態で成膜する。また、成膜時のバイアス電圧は被覆層１６の内部応力を小さくするために３０〜１２５Ｖに設定することが望ましい。
【実施例】
【００４６】
ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末およびＴａＣ粉末を混合し、これにバインダとしてパラフィンを添加、造粒して平均粒径１００μｍの造粒粉末を調整した。次に、所定部分が図７に示す断面の形状で、京セラ製スローアウェイドリルの型番ＺＣＭＴ０６Ｔ２０４、インサートの厚み（成形体部の高さ）ｔ１＝３．７９ｍｍ、内刃逃げ角β１＝７°、外刃逃げ角β２＝１３°のインサートを成形できる図８のダイスと、これに嵌め込まれる一対のパンチを準備し、これに図９のように、上記造粒粉末を充填してプレス成形し、エアブラシによってバリ取り加工を施し、逃げ角が正のポジチップ形状の成形体を得た。この成形体を脱バインダ処理して真空焼成して研削加工およびホーニング加工を行った後、図１０の状態で試料を成膜装置内に載置して、窒素（Ｎ２）ガスをチャンバ内に導入してバイアス電圧５０Vの条件でＰＶＤ法によって表１に示す厚みのＴｉＡｌＮ被覆層を成膜してインサートを作製した。なお、試料Ｎｏ．１０、１１についてはＴｉＡｌＮ被覆層を成膜した後、被覆層の表面をブラシ研磨して被覆層の厚みを調整した。
【００４７】
得られたインサートの切刃部を投影機にて観察し、内刃と外刃における逃げ面の切刃直下にストレートが形成されたか否か、およびその長さを測定した。測定に際しては、ストレート長さの測定は形状測定器を用いて行った。より具体的には、インサートの側面を形状測定器で観察して写真のコントラストからストレート長さを測定した。なお、測定に際して切刃にホーニングが形成されている場合には、ホーニング加工された部分の下限を基準点として逃げ面側に伸びるストレート長さを測定した。また、この方法でストレート長さがわからないときには、交差稜線部を含む断面でインサートを切断し、その断面を顕微鏡にて観察してストレート長さを計測した。また、試料の断面観察を行って、ストレート、逃げ面それぞれにおける被覆層の厚みを測定した。なお、逃げ面の被覆層の厚みは逃げ面の中間における被覆層の厚みを測定した。結果は表１に示した。また、内刃および外刃にバリの残存はなかった。
【００４８】
【表１】
【００４９】
そして、このインサートを図１の工具本体（京セラ製スローアウェイドリルホルダＳ２５−ＤＲＺ１７３４−０６）に装着して以下の切削試験を行い、切削性能を評価した。
切削方法：穴あけ（ドリル加工）
被削材 ：ＳＣＭ４４０Ｈ
切削速度：１５０ｍ／分
送り ：０．１ｍｍ／刃
切り込み：穴径２０ｍｍ、穴深さ２０ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：８００穴加工を上限として切削を行い、内刃（あるいは外刃）に欠損が生じるまでの加工数を記録した。さらに、外刃については４００穴加工後における逃げ面摩耗量を計測して耐摩耗性の比較も行った。なお、摩耗量の測定の際にはホーニング長さを摩耗量に含めないようにして測定した。結果は表２に示した。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表１、２の結果から明らかなように、外刃および内刃におけるストレートの長さが０．００５ｍｍ未満とストレートが形成されていない試料Ｎｏ．８では、内刃が早期に欠損し、外刃における摩耗も大きいものであった。また、内刃および外刃のストレートにおける被覆層の厚みが逃げ面における被覆層の厚みより小さくした試料Ｎｏ．１０では、耐摩耗性が悪いものであった。さらに、内刃および外刃のストレートにおける被覆層の厚みが逃げ面における被覆層の厚み同じ試料Ｎｏ．９では、外刃における摩耗の進行が速くて、内刃においてはチッピングも発生した。
【００５２】
これに対して、本発明に従い、内刃と外刃にストレートを形成して被覆層を５〜厚みをするとともに、ストレートにおける被覆層の厚みを逃げ面における被覆層の厚みよりも厚くした試料Ｎｏ．１〜７では、いずれも耐欠損性および耐摩耗性に優れたものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の回転工具の一実施形態にかかるドリルを示す概略側面図である。
【図２】図１のドリルを先端から見た概略正面図である。
【図３】図１のドリルによって切削した際の外刃と内刃の配置を説明するための模式図である。
【図４】図１のドリルに装着されるスローアウェイインサート（インサート）を示す平面図である。
【図５】図４のインサートを（ａ）矢印Ａ側から見た側面図であり、（ｂ）矢印Ｂ側から見た側面図である。
【図６】図４のインサートについて（ａ）I−I線の断面を示す拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面を示す拡大図である。
【図７】図７は、図６のインサートの断面について（ａ）I−I線の断面の切刃（外刃）周辺の要部拡大図であり、（ｂ）II−II線の断面の切刃（内刃）周辺の要部拡大図である。
【図８】図４のインサートの製造方法を説明するための図であり、インサート用の成形体を作製するためのプレス成形用金型におけるダイスの一例を示し、（ａ）概略平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面の要部拡大断面図である。
【図９】図８のプレス成形用金型を用いて（ａ）成形体を加圧している状態、（ｂ）プレス成形体を取り出す状態を示す模式図である。
【図１０】図７のインサートの被覆層の成膜方法の一例であるアークイオンプレーティング成膜装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ドリル
２ 工具本体
３ スローアウェイインサート（インサート）
３ａ 一方のインサート
３ｂ 他方のインサート
４ ネジ
５ 内刃
６ 外刃
８ シャンク部
９ 切屑排出溝
１０ インサートポケット
１０ａ 内側のインサートポケット
１０ｂ 外側のインサートポケット
１１ 上面
１２ 側面
１４ 貫通穴
１５ 基体
１６ 被覆層
１７ 下面（着座面）
１８ 交差稜線部
１９、２０ ストレート
２１ 内刃ランド
２２ 内刃すくい面
２３ 内刃逃げ面
２４ 外刃陸部
２５ 突出部
２６ 外刃ランド
２７ 外刃ブレーカ溝
２８ 外刃すくい面
２９ 外刃逃げ面
３０ 外刃立ち上がり面
３１ 成形体部
３２ 垂直壁面部
３３ 逃がし部
３４ 内側の空洞
３５ ダイス
３６ 上パンチ
３７ 下パンチ
３８ プレス成形用金型
３９ 成形体
４０ 上面側側面端部
５０ アークイオンプレーティング成膜装置（ＡＩＰ装置）
５１ 真空チャンバ
５２ ガス導入口
５３ カソード電極
５４ アノード電極
５５ ターゲット
５６ 試料支持冶具
５７ タワー
５８ 試料支持部
５９ ヒータ
６０ ガス排出口
６１ バイアス電源
Ｏ ドリルの回転軸
Ｌｉ 内刃のストレートの長さ
Ｌｏ 外刃のストレート長さ
Ｌ１ 下面（着座面）に垂直な線
Ｌ２ 内刃すくい面の仮想延長線
Ｌ３ 下面（着座面）に平行な線
Ｌ４ 外刃すくい面の仮想延長線
Ｌ５ 外刃立ち上がり面の仮想延長線
α１ 内刃すくい角
α２ 外刃すくい角
β１ 内刃逃げ角
β２ 外刃逃げ角
γ 立ち上がり角
ｔ１ 成形体部の高さ
ｔ２ 垂直壁面部の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逃げ角が正の基体の表面に被覆層が形成された切削工具であって、前記基体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成されているとともに、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ該ストレートに続く前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚いことを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における前記被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具。
【請求項１】
逃げ角が正の基体の表面に被覆層が形成された切削工具であって、前記基体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に続く前記逃げ面側に着座面に対して垂直のストレートが形成されているとともに、前記交差稜線部から前記ストレートにかけての前記被覆層の膜厚が４〜１５μｍであり、かつ該ストレートに続く前記逃げ面における前記被覆層の膜厚よりも厚いことを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記ストレートにおける前記被覆層の厚みをｔｓ、前記逃げ面における前記被覆層の厚みをｔｆとしたときに、ｔｓ／ｔｆが１．２〜２であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記ストレートの長さＬｉが０．０１ｍｍ〜０．０９５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２７９６７２（Ｐ２００９−２７９６７２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３１５８４（Ｐ２００８−１３１５８４）
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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