JP4728961B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、表面に硬質被覆層を被覆した切削工具に関する。

金属の切削加工分野では、その加工条件が年々厳しくなり、これに用いる切削工具として、超硬合金やサーメット等の硬質焼結体基体の表面に、硬質被覆層を被覆した切削工具が普及している。かかる切削工具において、硬質被覆層を厚くすると耐摩耗性は向上するものの、切刃の靱性が劣化するという関係にあることは良く知られている。

この問題を解決する方法として、特許文献１のように切刃の硬質被覆層をホーニング加工によって部分的に薄くしたり除去したりする方法が提案されている。また、特許文献２によれば、この硬質被覆層の表面粗さをＲｍａｘで０．２μｍ以下と滑らかにホーニング加工することによって、切刃における硬質被覆層の局部的損傷を防止できることが記載されている。
特開平２−４８１０３号公報 特開平１−１６３０２号公報

図６（ａ）は、従来の切削工具のホーニング部表面の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。同図に示すように、ホーニング部３０表面にはクラック３１が存在している。このように、実際の硬質被覆層には、基体や他の硬質被覆層との熱膨張差等に起因してクラックが存在することから、上記従来の切刃における硬質被覆層をホーニング加工によって単純に薄くかつ平滑にしたスローアウェイチップであっても、クラックが残存してしまう。

近時、切削加工の高能率化の要求に伴い、切削条件も過酷になってきており、特に、高速切削や、荒加工として用いられる重断続切削等のような過酷な切削条件では、硬質被覆層のクラック部分に高い応力や強い衝撃が集中してかかり、その結果、硬質被覆層が剥離したり、切刃に発生するチッピングの発生が抑制できず、硬質被覆層が早期に欠損するという問題があった。

また、ホーニング加工によって切刃の硬質被覆層を完全に除去してしまったり、硬質被覆層の表面にクラックが全く存在しなくなるように、非常に滑らかにホーニング加工すると、被削材の溶着が激しくなってしまうという問題があった。すなわち、いずれの場合にも、工具寿命が短くなる傾向にあり、工具寿命にバラツキが見られた。

従って、本発明が解決しようとする課題は、硬質被覆層を有する切削工具において、耐摩耗性に優れるとともに、切刃の耐チッピング性を向上しうる切削工具を提供することである。

本発明は、上記課題に対して、硬質焼結体からなる基体の表面に、該基体よりも硬い硬質被覆層を被覆した切削工具であって、前記硬質被覆層の表面におけるすくい面側から交差稜を含んで逃げ面側にわたる切刃領域について研磨加工が施され、かつ該研磨加工面にクラックが存在するとともに、該クラックの近傍が該クラックに向かって漸次深くなるように研磨加工されていることを特徴とする。

これによって、高速切削や荒加工として用いられる重断続切削のように、切刃に大きな衝撃がかかる加工条件においても、硬質被覆層の切刃表面部に存在するクラックに応力が集中して局所的な大きな衝撃がかかることがなく、耐欠損性を高めることができるとともに、被削材の溶着も抑制する効果があることから、高い耐摩耗性を維持した状態で切刃に発生するチッピングを抑制することができ、その結果、長寿命な切削工具となる。

ここで、前記研磨加工面において前記クラックの深さが２μｍ以下であることが、クラックにかかる応力集中を効果的に分散できる点で望ましい。
また、前記クラックが断続的に前記研磨加工面に存在するのが、クラックにかかる応力集中を、より効果的に分散できる点で望ましい。

前記研磨加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．４５μｍであることが、チッピングの抑制および被削材の溶着を防止できる点で望ましい。

前記すくい面から見たときの前記逃げ面から前記すくい面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Aまでの距離をＬ_A、前記逃げ面から見たときの前記すくい面から前記逃げ面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Bまでの距離をＬ_Bとしたとき、その比（Ｌ_A／Ｌ_B）が０．８〜３であることが、耐衝撃性の向上による耐欠損性の向上および高い耐摩耗性の維持との両立を図る点で望ましい。

前記硬質被覆層がＣＶＤ法によって形成されたものであるのが、付着強度が高くなる点で望ましい。
前記硬質被覆層としてＡｌ₂Ｏ₃層を有するとともに、前記研磨加工面に前記Ａｌ₂Ｏ₃層が露出しているのが、耐溶着性、耐酸化性および耐塑性変形性の向上による被削材の仕上げ面粗度を改善できる点で望ましい。
前記Ａｌ₂Ｏ₃層の結晶構造がα型Ａｌ₂Ｏ₃であるのが、切削時のＡｌ₂Ｏ₃層の安定性を高めて、安定した切削性能を維持できる点で望ましい。
前記硬質被覆層の総膜厚が１５μｍ以下であるのが、硬質被覆層の剥離等が発生することなく、耐欠損性と耐摩耗性のバランスがよく、工具寿命を延ばすことができる点で望ましい。
前記研磨加工面がホーニング部表面を含み、該ホーニング部表面に存在するクラックの近傍領域が該クラックに向かって漸次深くなるように研磨加工されているのが、高い耐摩耗性を維持した状態で切刃に発生するチッピングを確実に抑制することができる点で望ましい。
本発明の切削物の製造方法は、本発明の切削工具における前記すくい面と前記逃げ面との交差稜に形成された切刃を切削物に当てて切削加工を行うものであり、これによると、安定して良好な加工面を有する被削物が得られる。

本発明によれば、高速切削や、荒加工として用いられる重断続切削のように切刃に大きな衝撃がかかる加工条件においても、硬質被覆層の切刃表面部に存在するクラックに応力が集中して局所的な大きな衝撃がかかることがなく、耐欠損性を高めることができる。さらに、被削材の溶着も抑制する効果があることから、高い耐摩耗性を維持した状態で切刃に発生するチッピングを抑制することができる。その結果、長寿命な切削工具となり、しかも、この切削工具で切削加工を行うと、安定して良好な加工面を有する切削物が得られる。

本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップの一例を示す概略説明図である。 （ａ）は、図１のスローアウェイチップにおける硬質被覆層のホーニング部表面を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。 本発明にかかる切削工具の基体の研磨工程において、（ａ）は、Ｒホーニングを説明するための概略説明図であり、（ｂ）は、チャンファホーニングを説明するための概略説明図である。 本発明にかかる切削工具の硬質被覆層の研磨工程を説明するための概略説明図である。 実施例の試料Ｎｏ．７の切削工具におけるホーニング部の表面状態について、（ａ）は、硬質被覆層のホーニング部表面の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。 従来の切削工具のホーニング部の表面状態について、（ａ）は、硬質被覆層のホーニング部表面の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。

符号の説明

１：スローアウェイチップ（チップ）
２：基体
３：すくい面
４：逃げ面
５：切刃
６：硬質被覆層
８：ホーニング部
９：クラック
１０：研磨傷
１２：すくい面側切刃領域
１３：逃げ面側切刃領域
１５：すくい面中央部
１６：逃げ面中央部
１８：基体ホーニング部
１９：硬質被覆層のホーニング部終端
２０：基体ホーニング部終端

本発明の切削工具の一例であるスローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、該スローアウェイチップの概略説明図である。図２（ａ）は、該スローアウェイチップにおける硬質被覆層のホーニング部表面を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。

図１に示すように、チップ１は、略平板状を呈する基体２のすくい面３をなす主面、および逃げ面４をなす側面との交差稜部分に切刃５を形成し、かつ基体２表面に硬質被覆層６を被覆している。また、すくい面３側から交差稜を含んで逃げ面４側にわたる切刃５領域にわたって研磨加工されたホーニング部８（研磨加工面）を設けている。

ここで、本発明における「研磨加工面」とは、研磨加工されたホーニング部８およびすくい面３の表面を意味しており、ホーニング部８は、角（切刃５）の面取り部を示している。本発明では、特に、研磨加工されたホーニング部８表面に存在するクラック９の近傍領域を所定形状に研磨加工する。

具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ホーニング部８表面に、クラック９が存在するとともに、クラック９近傍領域がクラック９に向かって漸次深くなるように、滑らかに沈み込むように研磨加工されていることが大きな特徴である。かかる構成によって、高速切削や、荒加工として用いられる重断続切削のように切刃５に大きな衝撃がかかる加工条件においても、硬質被覆層６の切刃５表面部に存在するクラック９に応力が集中し、局所的な大きな衝撃がかかることがなく、耐欠損性を高めることができる。さらに、被削材の溶着も抑制する効果があることから、高い耐摩耗性を維持した状態で切刃５に発生するチッピングを抑制することができ、その結果、長寿命なチップ１となるのである。

すなわち、研磨加工面が一様に均一に研磨される図６のような従来の切削工具では、硬質被覆層の切刃表面部に存在するクラック部分に衝撃が集中してチッピングや欠損を起こしやすくなる。

硬質被覆層６の総膜厚は１５μｍ以下、好ましくは１０〜１５μｍであるのがよい。これにより、硬質被覆層６の剥離等が発生することがなく、かつ耐欠損性と耐摩耗性のバランスに優れ、工具寿命を効率よく延ばすことができる。

また、図２（ａ）に示すように、硬質被覆層６のホーニング部８表面には、研磨傷１０が存在するのが、硬質被覆層６内に発生する残留応力を開放することができると共に、硬質被覆層６が基体２から剥離することを防止でき、その結果、耐欠損性を向上できる点で望ましい。前記研磨傷１０とは、筋状のものをいい、ラッピング加工またはブラシ加工のように、研磨剤が硬質被覆層６表面をこすりながら研磨する加工によってできる。さらに、研磨傷１０は、ランダムな方向についていることが応力緩和の点で望ましい。

ここで、ホーニング部８表面において、クラック９の深さが２μｍ以下であることが、クラック９にかかる応力集中を効果的に分散できる点で望ましい。クラック９の深さは、例えば非接触式のレーザー顕微鏡にて測定可能である。
また、ホーニング部８表面において、クラック９が断続的に存在するのが、クラック９にかかる応力集中を、より効果的に分散できる点で望ましい。

ホーニング部８表面を含む研磨加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．４５μｍであることが、チッピングの抑制および被削材の溶着を防止できる点で望ましい。
なお、本発明における表面粗さ［算術平均粗さ（Ｒａ）］の測定に関しては、ＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に準拠して接触式の表面粗さ計を用いるか、またはかかる測定が困難な場合には、非接触式のレーザー顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて、硬質被覆層３の最表面５における凹凸形状を走査しながら見積もることによって測定することができる。このとき、非接触式のレーザー顕微鏡を用いて測定する場合には、測定面がレーザー顕微鏡に対して垂直となるようにチップを動かしながら測定する。また、切刃形状自体がうねりを有するような場合には、このうねり分を差し引いて直線近似した後に表面粗さを算出する。この表面粗さ（Ｒａ）の測定において、触針式表面粗さ測定器を用いる場合には、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍ、走査速度：０．１ｍｍ／秒にて測定する。

また、すくい面３から見たときの逃げ面４からすくい面３側の切刃領域１２の研磨終端位置Ｐ_Aまでの距離をＬ_A、逃げ面４から見たときのすくい面３から逃げ面４側の切刃領域１３の研磨終端位置Ｐ_Bまでの距離をＬ_Bとしたとき、その比（Ｌ_A／Ｌ_B）が０．８〜３、好ましくは１〜２、より好ましくは１．１〜１．５であるのが、耐衝撃性の向上による耐欠損性の向上および高い耐摩耗性の維持との両立を図る点で望ましい。

さらに、硬質被覆層６の最表面がＴｉ系表面層からなり、前記Ｔｉ系表面層の切刃５の中央部から逃げ面４側の逃げ面側切刃領域１３において最も研磨されており、逃げ面４側の逃げ面側切刃領域１３のほうがすくい面３側の切刃領域１２よりも平滑であることが、硬質被覆層６内の残留応力を低減できて硬質被覆層６の耐欠損性を向上させるとともに、加工時の切削抵抗を増大させることなく被削材の仕上げ面粗度を平滑化するために望ましい。

前記Ｔｉ系表面層が最も研磨されている部分において、前記Ｔｉ系表面層の下層に存在するＡｌ₂Ｏ₃層が露出していることが、硬質被覆層６の耐溶着性、耐酸化性および耐塑性変形性の向上による被削材の仕上げ面粗度を改善する点で望ましい。

ここで、前記露出したＡｌ₂Ｏ₃層としては、その結晶構造がα型Ａｌ₂Ｏ₃層であることが、切削時のＡｌ₂Ｏ₃層の安定性を高め、安定した切削特性を維持できる点で望ましい。一般に、α型Ａｌ₂Ｏ₃層は成膜過程で粗粒化する傾向にあるので、表面粗度が低くなる傾向にあるが、本発明によれば、かかるα型Ａｌ₂Ｏ₃層を成膜した場合でも、滑らかで、かつ上記特定の面粗度にて構成された表面状態の切刃５として、優れた切削性能を発揮することができる。

Ａｌ₂Ｏ₃層の結晶構造については、表面におけるＸＲＤ（Ｘ線回折法）測定にて確認することができる。なお、ＸＲＤ測定で、α型Ａｌ₂Ｏ₃層のメインピークに対して、１／５以下のピーク強度比でκ型Ａｌ₂Ｏ₃層のピークが混在した層であっても、この効果は失われない。

また、すくい面側切刃領域１２に続くすくい面中央部１５における算術平均粗さ（Ｒａ）が、逃げ面側切刃領域１３に続く逃げ面中央部１６における算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さくなるように研磨されていることが、切屑の排出性を向上できる点で望ましい。また、両面が順にすくい面３となるような両面使いのチップにおいては、座面に配されたときの裏欠けを防止できるという効果もある。

さらに、すくい面側切刃領域１２に続くすくい面３において、研磨された前記Ｔｉ系表面層が残存することが、光沢のある黄色味かかった色を呈する美しい外観となり、切刃の使用／未使用状態を目視で容易に確認できる点で望ましい。

また、基体２についても、硬質被覆層６を形成する前に切刃（交差稜）５に対してホーニング処理（以下、基体ホーニング部１８と略す。）を施すことが望ましい。このとき、逃げ面側切刃領域１３の研磨終端位置Ｐ_Bにおける硬質被覆層６の付着強度が、逃げ面４の中央部１６における付着強度よりも高いことが望ましい。

これにより、切削時、特に切刃稜線をなして被削材とのこすれに起因した硬質被覆層６の剥離が生じやすく微小チッピングが発生しやすい切刃稜線となる基体ホーニング部１８の終端２０付近における硬質被覆層６の付着力が向上する。そして、切刃５における硬質被覆層６の剥離を防止することができ、チップ１の耐欠損性および耐摩耗性を著しく向上させることができ、その結果、チップ１の寿命を延命できる。

なお、本発明における付着強度とは、触針を硬質被覆層６表面に押し込み、押し込み荷重をロードセルで確認した状態で、該触針を横に走査して試料である硬質被覆層６表面を引っかき、硬質被覆層６が剥離したときの荷重を硬質被覆層６の剥離する剥離強度をとして測定する、いわゆるスクラッチ試験にて測定した硬質被覆層６の付着強度を指す。

ここで、硬質被覆層６の付着強度の改善は、切刃稜線である基体ホーニング部１８の終端２０付近について行うことで効果を発揮するが、この改善は、チップ１の側端位置（すくい面３）からの高さＨが１ｍｍまでの範囲で行えばよい。高さＨが１ｍｍを超える範囲で付着強度を改善するような条件は、コストが上がり、ホーニングに要する時間も長くなるので製造上実用的ではない。

また、図１によれば、基体ホーニング部１８はＲホーニングであるが、切刃５の切れ味を高める点でチャンファホーニングであってもよい。
さらに、基体ホーニング部１８の終端２０付近における基体２と、硬質被覆層６との界面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、基体ホーニング部の終端２０付近での硬質被覆層６の付着強度を高めるために、１μｍ以下、特に０．１〜０．５μｍであることが望ましい。なお、上記界面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、基体２と硬質被覆層６との界面を含む任意部の断面ＳＥＭ写真において、前記界面での切刃５の基本形状に基づいたうねりを除いた凹凸の差を、算術表面粗さ（Ｒａ）算出方法に照らして求めた値である。

なお、逃げ面中央部１６の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．５〜２μｍ、特に０．６〜１．５μｍであることが望ましい。この表面粗さ算術平均粗さ（Ｒａ）は、チップ１の断面における走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって、基体２と硬質被覆層６との境界面を特定し、この境界面の軌跡からＪＩＳ Ｂ ０６３１−２００１に基づく算術平均粗さ（Ｒａ）の測定法にて定量化する。この表面粗さ（Ｒａ）の測定においては、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍにて測定する。

基体２は、超硬合金、サーメットまたはセラミックのいずれも適応可能であるが、中でも硬質被覆層６との付着強度の点、およびホーニング加工時の形状調整が容易な点で超硬合金に対して最も好適に適応可能である。

硬質被覆層６は、基体２よりも硬く、ＣＶＤ法（化学気相蒸着法）またはＰＶＤ法（物理気相蒸着法）によって形成されたＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ、（ＴｉＭ）Ｎ（ただし、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ及びＣｒの群から選ばれる少なくとも１種）、Ａｌ₂Ｏ₃、ダイヤモンド（ＰＣＤ、ＤＬＣを含む）及びｃＢＮの群から選ばれる少なくとも１層またはこれらの複層が適応可能であるが、中でも付着強度の点でＣＶＤ法によって形成された硬質被覆層が最も有効である。

次に、上述した本発明のチップ１を製造する方法について説明する。まず、略平板状の基体２を作製し、基体２の切刃５をなす部分にホーニングを施す。このホーニングとしては、Ｒホーニングと、Ｃホーニング（チャンファホーニング）が挙げられる。

ここで、Ｒホーニングを施すには、図３（ａ）に示すように、まず、基体２をすくい面３が加工面となるように配置し、基体２の逃げ面４側を固定冶具２１にて固定する。この時、基体２を固定冶具２１から突き出させる突き出し量ｈは、従来の切刃５直下のみでなく、すくい面３から１．１ｍｍ以上でチップ１の逃げ面４における約１／３の高さまで突き出させる。

そして、チップ１のすくい面３側に、ゴム部材内に砥粒を分散させたグレードＧ２００以上の砥石２２を載置し、２００〜４００ｋＰａの圧力をかけながら２〜１０秒間砥石２２を回転させるラッピング法によって、切刃５をＲ形状に削りながら、同時にその直下の逃げ面４部分を、実質的には削らないが、撫でる様に加工する。これによって、撫でる様に加工した領域Ａ部分は、形状は変わらないけれども表面状態が変化する程度に極わずかに研磨され、硬質被覆層６の付着力が向上するように改善される。つまり、基体２のフレッシュな面が露出することから、後に被覆される硬質被覆層６の、かかる部分の付着力が向上し、基体ホーニング部１８の終端２０付近における硬質被覆層６の付着強度およびチップ１の耐欠損性を向上させることができる。

ここで、Ｒホーニングの研磨量は、切刃５の耐摩耗性と耐欠損性との両立を図るために、例えば、すくい面側でａ＝０．０１〜０．２ｍｍ、逃げ面側でｂ＝０．００５〜０．０８ｍｍ程度が望ましい。すなわち、Ｒホーニングの研磨量を上記範囲内に制御することにより、切刃終端部が研磨され過ぎることなく、硬質被覆層６の付着力が維持できる。

一方、切刃にＣホーニング（チャンファホーニング）を施すには、図３（ｂ）に示すように、まず、硬質被覆層６を成膜した基体２を固定冶具２５によって特定の角度θとなるように配置する。ついで、この状態で、ホーニングを施す切刃５を固定冶具２５から突き出させ、切刃５を回転する砥石２６に当てて研磨する。なお、切刃５の研磨量は、切刃５の研磨状態を顕微鏡で観察しながら制御すればよい。

チャンファホーニングによる研磨量は、切刃５の切れ味とチッピング防止との両立を図るために、例えば、すくい面側でａ＝０．０５〜０．２ｍｍ、逃げ面側でｂ＝０．０２〜０．１ｍｍ、ホーニング角θ＝１５〜３０°程度が望ましい。

なお、逃げ面側切刃領域１３の終端位置における硬質被覆層６の付着強度を高めるためには、ホーニング方法としてＲホーニング工程を含むことが望ましい。特に、Ｃホーニングを施す場合にも、事前にＲホーニングを施しておくことが望ましい。

上記ホーニングを施したチップに対して、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法等の気相合成法によって硬質被覆層６を被着形成する。そして、切刃５部分の硬質被覆層６をすくい面３側から再度Ｒホーニングと同じようにして軽く研磨し、コーティング硬質被覆層６の最上層厚みを、他の部分に対して薄くするか、または除去する。

この時、本発明によれば、豚毛ブラシのような撓りやすいブラシと、平均粒径３μｍ以下、望ましくは平均粒径０．５〜１．５μｍの微粒と、平均粒径２〜３μｍの粗粒のダイヤモンド粉末との混合粉末と、潤滑油を混ぜた研磨液を用いて、図４に示すように、チップ１をすくい面３がブラシ２８表面から内部へ深く押し込まれるように配して、ブラシ研磨加工する。これにより、ブラシがチップ１のすくい面３の端面（交差稜部分）から逃げ面４側へ撓りながら研磨されることになり、ブラシの弾性力と押し込み圧力を調整することにより、硬質被覆層６のホーニング部８を上述した表面状態に研磨加工することができる。

また、この方法によって、すくい面３全体における硬質被覆層６の表面粗さを平滑にするとともに、その研磨状態を調整し、すくい面３を光沢のある黄色味がかった色とすることができる。

本発明の切削物の製造方法は、上記した本発明の切削工具におけるすくい面３と逃げ面４との交差稜に形成された切刃５を切削物に当てて切削加工を行うものである。上記切削工具を用いて切削加工するこれとにより、安定して良好な加工面を有する切削物が得られる。

なお、上記で説明した実施形態では、研磨加工面であるホーニング部８およびすくい面３の表面のうち、ホーニング部８表面に存在するクラック９近傍領域を所定の形状に研磨加工することについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、研磨加工されたすくい面３の表面に存在するクラック近傍領域にもクラック９近傍領域と同様の研磨加工が施されていてもよい。

［実施例］
平均粒径１．５μｍのＷＣ粒子をＣｏにて結合した超硬合金からなるＣＮＭＧ形状のチップ基体の表面に、チップのすくい面側にゴム部材内に砥粒を分散させたグレード４００番（ＴＫＸ）の砥石を載置し、Ｒホーニングを施した。ついで、チップ１を特定の角度となるように配置した状態でホーニングを施す切刃５を突き出させ、切刃５を回転する砥石に当てて、すくい面側ａ＝０．１ｍｍ、逃げ面側ｂ＝０．０４ｍｍ、ホーニング角度θ＝２０°となるようにチャンファホーニングを施した。なお、ホーニング量は顕微鏡にて観察し、確認した。

次に、上記チップ基体に対してＣＶＤ法によりＴｉＣＮ（８μｍ）−Ａｌ₂Ｏ₃（２．５μｍ）−ＴｉＮ（０．５μｍ）の多層硬質被覆層を成膜し、このコーティング膜の切刃の硬質被覆層を表１に示す加工方法で研磨することにより、チップを作製した。なお、試料Ｎｏ．１〜５については、ブラシに表１に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒粉末と潤滑油を混ぜた研磨液を用いて、チップを表１に示す深さまで押し込んだ状態で１２０秒間研磨した。なお、表１中、ホーニング部表面状態における「選択研磨」とは、クラックの近傍領域が該クラックに向かって漸次深くなるように研磨加工されていることを意味する。

得られたチップについて、硬質被覆層のすくい面側切刃領域、逃げ面側切刃領域、すくい面中央部、逃げ面中央部における表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）を各３箇所測定して平均値を算出した。なお、測定に関しては、非接触式のレーザー顕微鏡を用い、測定面がレーザー顕微鏡に対して垂直となるようにチップを動かしながら測定した。また、切刃形状自体がうねりを有するような場合には、このうねり分を差し引いて直線近似した後に表面粗さを算出した。

また、金属顕微鏡を用いて、チップのすくい面から見たときの逃げ面からすくい面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Aまでの距離Ｌ_A、逃げ面から見たときの前記すくい面から逃げ面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Bまでの距離Ｌ_Bをそれぞれ測定し、その比（Ｌ_A／Ｌ_B）を算出した。さらに、切刃においてＡｌ₂Ｏ₃層が露出しているか否かを確認した。結果は表１に記載した。なお、試料Ｎｏ．１〜４については顕微鏡観察によって表面粗さ（Ｒａ）が最も小さい部分が最も研磨されていることを確認した。

また、以下の条件での切削試験を行い、切刃が欠損するまでの衝撃回数を測定した。結果は表１に示した。
（切削条件）
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ分
切込み ：３ｍｍ
送り ：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
被削材 ：ＳＣＭ４４０ ４本溝つき
切削状態：乾式

表１に示すとおり、研磨条件によって、ホーニング部表面が図６に示すようなクラック近傍が漸次深くなるような状態に研磨されておらず、一様に研磨された試料Ｎｏ．６では、耐欠損性が低いものであった。

また、図５（ａ）は、試料Ｎｏ．７の硬質被覆層のホーニング部表面の一例を示す走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂラインにおけるホーニング部表面の高さを表わす図である。同図に示すように、サンドブラストによって研磨した試料Ｎｏ．７についてはホーニング部表面が全体的に粗い状態であり、耐欠損性に劣りかつ溶着も激しいものであった。さらに、ホーニング部表面においてクラックが完全に消失した試料Ｎｏ．５では、溶着が激しいものであった。

これに対して試料Ｎｏ．１〜４では、ホーニング部表面においてクラック近傍がクラックに向かって漸次深くなるように研磨加工されており（選択研磨）、耐欠損性および耐溶着性に優れたものであった。

Claims (11)

1. 硬質焼結体からなる基体の表面に、該基体よりも硬い硬質被覆層を被覆した切削工具であって、前記硬質被覆層の表面におけるすくい面側から交差稜を含んで逃げ面側にわたる切刃領域について研磨加工が施され、かつ該研磨加工面にクラックが存在するとともに、該クラックの近傍領域が該クラックに向かって漸次深くなるように、平均粒径０．５〜１．５μｍの微粒ダイヤモンド粉末と、平均粒径２〜３μｍの粗粒ダイヤモンド粉末との混合粉末を用いて研磨加工されている切削工具。
2. 前記研磨加工面において前記クラックの深さが２μｍ以下である請求項１記載の切削工具。
3. 前記クラックが断続的に前記研磨加工面に存在する請求項１記載の切削工具。
4. 前記研磨加工面における算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．４５μｍである請求項１記載の切削工具。
5. 前記すくい面から見たときの前記逃げ面から前記すくい面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Aまでの距離をＬ_A、前記逃げ面から見たときの前記すくい面から前記逃げ面側切刃領域の研磨終端位置Ｐ_Bまでの距離をＬ_Bとしたとき、その比（Ｌ_A／Ｌ_B）が０．８〜３である請求項１記載の切削工具。
6. 前記硬質被覆層がＣＶＤ法によって形成されたものである請求項１記載の切削工具。
7. 前記硬質被覆層としてＡｌ₂Ｏ₃層を有するとともに、前記研磨加工面に前記Ａｌ₂Ｏ₃層が露出している請求項１記載の切削工具。
8. 前記Ａｌ₂Ｏ₃層の結晶構造がα型Ａｌ₂Ｏ₃である請求項７記載の切削工具。
9. 前記硬質被覆層の総膜厚が１５μｍ以下である請求項１記載の切削工具。
10. 前記研磨加工面がホーニング部表面を含み、該ホーニング部表面に存在するクラックの近傍領域が該クラックに向かって漸次深くなるように研磨加工されている請求項１記載の切削工具。
11. 請求項１記載の切削工具の前記すくい面と前記逃げ面との交差稜に形成された切刃を切削物に当てて切削加工を行う切削物の製造方法。

Images