特開 2023-7066 切削工具の製造方法およびレーザピーニング処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007066

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】切削工具の製造方法およびレーザピーニング処理装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 15/28 20060101AFI20230111BHJP

   B23B 27/14 20060101ALI20230111BHJP

   B23K 26/356 20140101ALI20230111BHJP

   C23C 16/30 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

B23P15/28 A

B23B27/14 A

B23K26/356

C23C16/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110061

(22)【出願日】2021-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼部 涼太

(72)【発明者】

【氏名】久保 拓矢

【テーマコード（参考）】

3C046

4E168

4K030

【Ｆターム（参考）】

3C046FF03

3C046FF10

3C046FF11

3C046FF12

3C046FF13

3C046FF16

3C046FF19

3C046FF22

3C046FF25

3C046FF32

4E168AC02

4E168CB04

4E168DA32

4E168DA40

4E168DA46

4E168DA47

4E168EA04

4E168EA08

4E168EA15

4E168FB03

4E168JA11

4E168JA27

4K030BA02

4K030BA18

4K030BA27

4K030BA36

4K030BA38

4K030BA41

4K030BA43

4K030BB12

4K030CA03

4K030DA09

4K030LA22

(57)【要約】

【課題】切削加工中に発生する熱によって切削工具の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることができる切削工具の製造方法、およびこれに用いられるレーザピーニング処理装置を提供する。
【解決手段】焼結合金製の工具基体と、工具基体の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜２と、を備える切削工具１０の製造方法であって、硬質被膜２上に、パルスレーザＬ２を照射するレーザ照射工程を備え、レーザ照射工程では、工具基体の表層および硬質被膜２の加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザＬ２を照射することにより圧縮残留応力を付与する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜と、を備える切削工具の製造方法であって、
前記硬質被膜上に、パルスレーザを照射するレーザ照射工程を備え、
前記レーザ照射工程では、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザを照射することにより圧縮残留応力を付与する、
切削工具の製造方法。

【請求項2】

前記加熱された部分の温度が、１００℃以上４００℃以下である、
請求項１に記載の切削工具の製造方法。

【請求項3】

前記レーザ照射工程は、
パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザを照射し、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の部分を加熱するレーザ加熱工程と、
前記レーザ加熱工程で加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザを照射し、圧縮残留応力を付与するレーザピーニング工程と、を含む、
請求項１または２に記載の切削工具の製造方法。

【請求項4】

前記レーザ加熱工程でレーザ照射した直後に、前記レーザピーニング工程でレーザ照射する、
請求項３に記載の切削工具の製造方法。

【請求項5】

焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜と、を備える切削工具に、レーザピーニング処理を施すレーザピーニング処理装置であって、
前記硬質被膜上に、パルスレーザを照射するレーザ照射部を備え、
前記レーザ照射部は、第１のレーザ発振器と第２のレーザ発振器とを備え、
前記第１のレーザ発振器は、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザである加熱用レーザを、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の部分に照射し、加熱するように構成され、
前記第２のレーザ発振器は、前記加熱用レーザと同軸でパルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザであるピーニング用レーザを、前記加熱用レーザで加熱された部分に、気体中において照射し、圧縮残留応力を付与するように構成された、
レーザピーニング処理装置。

【請求項6】

前記加熱用レーザと前記ピーニング用レーザの各レーザ照射のタイミングを調整可能な調整部を備える、
請求項５に記載のレーザピーニング処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐欠損性を高めることができる切削工具の製造方法、およびレーザピーニング処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超硬合金製の工具基体上に硬質被膜をコーティングした切削工具（以下、単に工具やワークと呼ぶ場合がある）において、切れ刃の耐欠損性を向上させるための手段の一つとして、切れ刃近傍の硬質被膜や工具基体の表層に圧縮残留応力を付与する方法が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１では、ショットピーニングでサブミリメートルオーダーの鋼球等を工具表面に衝突させることにより発生する衝撃力によって、残留応力を制御している。
特許文献２では、レーザピーニングを行う方法が開示されており、詳しくは、短パルスレーザをワークに照射したときにワーク表面で発生する、微粒子やプラズマなどが飛散する際の力学的反作用による衝撃力によって、残留応力を制御している。
特許文献３では、ワークを１００℃以上に加熱しながらショットピーニングを行う方法が開示されており、これにより、切削加工中に発生する熱（切削熱）による圧縮残留応力の解放を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６－１０８２５８号公報

【特許文献2】国際公開第２０２１／０３７９４７号

【特許文献3】国際公開第２０２０／００２６６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１、２のように、室温にて工具にショットピーニングまたはレーザピーニングにより圧縮残留応力を付与した場合、切削加工中に発生する熱によって、圧縮残留応力が解放されやすい。例えば、ステンレス鋼等の被削材を切削する場合には、切削時の刃先温度が高くなりやすいため、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることが難しい。

【0006】

また、特許文献１、３のように、ショットピーニング処理を行う場合、処理温度に関わらず、高い圧縮残留応力を付与しすぎると硬質被膜の剥離や、工具使用時の欠損の起点となる垂直クラックの発生が顕著となる。また、垂直クラック周辺の局所的な圧縮応力が解放されるため、製品ロットごとの残留応力のばらつきが大きく、かつある程度の値よりも高い圧縮残留応力付与が困難になる問題がある。なお垂直クラックとは、硬質被膜や工具基体表層を分断する亀裂であり、幅数百ｎｍ程度の隙間が発生する。垂直クラックは、膜厚に垂直な方向（面方向）の圧縮残留応力を解放するため、好ましくない。

【0007】

また、特許文献２では、ナノ秒レーザを用いてレーザピーニング処理を行っているが、圧縮残留応力を付与する上で十分な衝撃力を得るためには、ワークを水中にて処理する必要がある。このため、ワークを１００℃以上に加熱してレーザピーニング処理することは困難である。

【0008】

本発明は、切削加工中に発生する熱によって切削工具の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることができる切削工具の製造方法、およびこれに用いられるレーザピーニング処理装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一つの態様は、焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜と、を備える切削工具の製造方法であって、前記硬質被膜上に、パルスレーザを照射するレーザ照射工程を備え、前記レーザ照射工程では、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザを照射することにより圧縮残留応力を付与する。

【0010】

本発明では、工具基体の表面に硬質被膜が成膜された切削工具に対して、硬質被膜の上から、従来よりもパルス幅が小さい、パルス幅１００ｐｓ（ピコ秒）以下の短パルスレーザを照射する。これにより、熱影響を抑えつつレーザのピークパワー密度を高められるため、例えば大気中や不活性ガス中などの気体中においても、ワーク（切削工具）表面に大きな衝撃力を作用させることができ、大きな圧縮残留応力を付与できる。この処理はいわゆる超短パルスレーザピーニングであり、レーザ照射したワークの表面を若干加工することで発生するプラズマが爆発的に拡散する際の、力学的な反作用によりワークに衝撃波を発生させ、塑性変形や転位などの結晶欠陥を付与することで、ワーク表面に圧縮残留応力を付与する手法である。

【0011】

詳しくは、本発明では、工具基体の表層および硬質被膜を加熱し、この加熱された部分に対して、パルスレーザ照射によるレーザピーニング処理を行う。すなわち、ワークを加熱した状態でレーザピーニング処理を施すため、熱的に安定なコットレル転位が工具基体の表層および硬質被膜に発生すること等により、例えばステンレス鋼等の被削材を切削する場合など、刃先温度が高くなりやすい切削加工時においても、切削工具に付与された圧縮残留応力が切削熱によって解放されることを抑制できる。
特に本発明では、水中ではなく気体中においてワークにレーザ照射するため、ワークを例えば１００℃以上に加熱した状態でレーザピーニング処理することが容易である。このため、上述の作用効果がより格別顕著なものとなる。

【0012】

以上より本発明によれば、切削加工中に発生する熱によって切削工具の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることができる。

【0013】

上記切削工具の製造方法において、前記加熱された部分の温度が、１００℃以上４００℃以下であることが好ましい。

【0014】

工具基体の表層および硬質被膜を１００℃以上に加熱した状態として、レーザピーニング処理することにより、上述の作用効果がより安定的かつ顕著なものとなる。すなわち、切削加工時に熱が発生しても、切削工具の圧縮残留応力が解放されにくくなり、切れ刃の刃先強度が良好に維持される。

【0015】

また、工具基体の表層および硬質被膜を４００℃以下に加熱した状態として、レーザピーニング処理を行うため、加熱温度が高過ぎることにより圧縮残留応力が解放されてしまうような不具合を抑制できる。

【0016】

上記切削工具の製造方法において、前記レーザ照射工程は、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザを照射し、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の部分を加熱するレーザ加熱工程と、前記レーザ加熱工程で加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザを照射し、圧縮残留応力を付与するレーザピーニング工程と、を含むことが好ましい。

【0017】

この場合、レーザ加熱工程においてパルス幅１ｎｓ（ナノ秒）以上のパルスレーザを照射するので、ワーク表面が瞬間的に加熱され、加熱部分を所望の温度に上昇させるまでの時間が短縮される。このため、加熱した部分に効率よくレーザピーニングを施すことができ、高速で処理することが可能となり、生産性が向上する。また、このようなレーザ加熱の場合、表面温度の急激な下降による冷却効果により、ワーク表面の強度がより安定的に向上する。
なお、レーザ加熱工程におけるパルスレーザのパルス幅が１ｎｓ以上であると、ワーク表面を十分に加熱することができる。

【0018】

上記切削工具の製造方法において、前記レーザ加熱工程でレーザ照射した直後に、前記レーザピーニング工程でレーザ照射することが好ましい。

【0019】

レーザ加熱工程において加熱されたワーク表面は、急激に温度が降下するため、レーザ加熱直後にレーザピーニング処理を施すことにより、切削熱によって解放されにくい圧縮残留応力を、安定して付与することができる。なお、本発明でいう上記「直後」とは、レーザ加熱工程でレーザ照射した後、例えば、０．００１秒以内であることを指す。

【0020】

また、本発明の一つの態様は、焼結合金製の工具基体と、前記工具基体の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜と、を備える切削工具に、レーザピーニング処理を施すレーザピーニング処理装置であって、前記硬質被膜上に、パルスレーザを照射するレーザ照射部を備え、前記レーザ照射部は、第１のレーザ発振器と第２のレーザ発振器とを備え、前記第１のレーザ発振器は、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザである加熱用レーザを、前記工具基体の表層および前記硬質被膜の部分に照射し、加熱するように構成され、前記第２のレーザ発振器は、前記加熱用レーザと同軸でパルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザであるピーニング用レーザを、前記加熱用レーザで加熱された部分に、気体中において照射し、圧縮残留応力を付与するように構成される。

【0021】

本発明のレーザピーニング処理装置によれば、上述した本発明の切削工具の製造方法と同様の作用効果が得られる。
また第１のレーザ発振器が、パルス幅１ｎｓ以上のパルスレーザ（加熱用レーザ）を照射するので、ワーク表面が瞬間的に加熱され、加熱部分を所望の温度に上昇させるまでの時間が短縮される。このため、第２のレーザ発振器により、加熱した部分にパルス幅１００ｐｓ以下のパルスレーザ（ピーニング用レーザ）を照射して効率よくレーザピーニングを施すことができ、高速で処理することが可能となり、生産性が向上する。また、このようなレーザ加熱の場合、表面温度の急激な下降による冷却効果により、ワーク表面の強度がより安定的に向上する。
なお、第１のレーザ発振器におけるパルスレーザのパルス幅が１ｎｓ以上であると、ワーク表面を十分に加熱することができる。

【0022】

上記レーザピーニング処理装置は、前記加熱用レーザと前記ピーニング用レーザの各レーザ照射のタイミングを調整可能な調整部を備えることが好ましい。

【0023】

この場合、加熱用レーザによって加熱されたワーク表面を、適切なタイミングで、ピーニング用レーザによりレーザピーニング処理することができる。これにより、切削加工時の熱によって解放されにくい圧縮残留応力を、切削工具に安定して付与することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一つの態様の切削工具の製造方法、およびレーザピーニング処理装置によれば、切削加工中に発生する熱によって切削工具の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本実施形態の切削工具を示す斜視図である。

【図2】図２は、切削工具の切れ刃近傍を拡大して示す断面図である。

【図3】図３は、切削工具の製造方法に用いるレーザピーニング処理装置を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の一実施形態の切削工具１０、切削工具１０の製造方法、およびレーザピーニング処理装置３０について、図面を参照して説明する。
本実施形態の切削工具１０は、切削インサートである。本実施形態の切削工具１０は、例えば、ステンレス鋼等の被削材に旋削加工を施す刃先交換式バイトに用いられる。

【0027】

図１に示すように、本実施形態の切削工具１０は、板状である。具体的に、切削工具１０は多角形板状であり、図示の例では四角形板状である。なお切削工具１０は、四角形板状以外の多角形板状や円板状等であってもよい。

【0028】

本実施形態では、切削工具１０の中心軸Ｃが延びる方向、つまり中心軸Ｃと平行な方向を、軸方向と呼ぶ。切削工具１０の平面視において、中心軸Ｃは、切削工具１０の中心に位置する。中心軸Ｃは、切削工具１０の厚さ方向に沿って延びる。
中心軸Ｃと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Ｃに近づく向きを径方向内側と呼び、中心軸Ｃから離れる向きを径方向外側と呼ぶ。
中心軸Ｃ回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。

【0029】

図２に示すように、本実施形態の切削工具１０は、焼結合金製の工具基体１と、工具基体１の表面に配置され、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層を少なくとも有する硬質被膜２と、工具基体１の稜線部に形成され、硬質被膜２のうち稜線部に位置する部分を含む切れ刃３と、を備える。つまり本実施形態の切削工具１０は、工具基体１上に硬質被膜２をコーティングした切削インサートである。図１に示すように、切削工具１０は、一対の板面１０ａ，１０ｂと、外周面１０ｃと、貫通孔１０ｄと、を備える。

【0030】

一対の板面１０ａ，１０ｂは、多角形状であり、中心軸Ｃの軸方向を向く。本実施形態では、一対の板面１０ａ，１０ｂがそれぞれ四角形状である。一対の板面１０ａ，１０ｂは、一方の板面（上面）１０ａと、他方の板面（下面）１０ｂと、を有する。一方の板面１０ａと他方の板面１０ｂとは、軸方向に互いに離れて配置され、軸方向において互いに反対側を向く。

【0031】

本実施形態では、軸方向のうち、他方の板面１０ｂから一方の板面１０ａへ向かう方向を軸方向一方側と呼び、一方の板面１０ａから他方の板面１０ｂへ向かう方向を軸方向他方側と呼ぶ。なお軸方向は、上下方向と言い換えてもよい。この場合、軸方向一方側は上側に相当し、軸方向他方側は下側に相当する。
一対の板面１０ａ，１０ｂのうち、少なくとも一方の板面１０ａは、板面１０ａの一部（コーナ部等）が切削加工時に図示しない被削材と対向する。

【0032】

一対の板面１０ａ，１０ｂのうち、少なくとも一方の板面１０ａは、すくい面５を有する。すなわち切削工具１０は、すくい面５を有する。すくい面５は、板面１０ａの少なくとも一部を構成する。本実施形態ではすくい面５が、板面１０ａの周縁部に位置する４つのコーナ部のうち、少なくとも２つのコーナ部にそれぞれ配置される。上記２つのコーナ部は、中心軸Ｃを中心として互いに１８０°回転対称となる位置に配置される。

【0033】

図２に示すように、すくい面５は、ランド部５ａと、傾斜部５ｂと、を有する。
ランド部５ａは、すくい面５のうち、切れ刃３と接続される部分である。ランド部５ａは、切れ刃３の径方向内側に配置される。本実施形態ではランド部５ａが、切れ刃３から径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側へ向けて傾斜する傾斜面である。なおランド部５ａは、中心軸Ｃと垂直な方向に拡がる平面状でもよい。

【0034】

傾斜部５ｂは、すくい面５のうち、ランド部５ａの径方向内側に位置する部分である。傾斜部５ｂは、ランド部５ａの径方向内端部と接続される。傾斜部５ｂは、ランド部５ａから径方向内側へ向かうに従い軸方向他方側へ向けて傾斜する傾斜面である。傾斜部５ｂの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量は、ランド部５ａの径方向に沿う単位長さあたりの軸方向へ向けた変位量よりも大きい。すなわち、中心軸Ｃと垂直な図示しない仮想平面に対する傾斜部５ｂの傾きは、前記仮想平面に対するランド部５ａの傾きよりも大きい。

【0035】

図１に示すように、外周面１０ｃは、一対の板面１０ａ，１０ｂと接続され、径方向外側を向く。外周面１０ｃは、軸方向の両端部が一対の板面１０ａ，１０ｂと接続される。具体的に、外周面１０ｃのうち軸方向一方側の端部は、一方の板面１０ａと接続される。外周面１０ｃのうち軸方向他方側の端部は、他方の板面１０ｂと接続される。外周面１０ｃは、切削工具１０の周方向全域にわたって延びる。

【0036】

外周面１０ｃは、逃げ面６を有する。すなわち切削工具１０は、逃げ面６を有する。逃げ面６は、外周面１０ｃの少なくとも一部を構成する。逃げ面６は、外周面１０ｃのうち各すくい面５と隣接する部分にそれぞれ配置される。

【0037】

貫通孔１０ｄは、切削工具１０を軸方向に貫通する。貫通孔１０ｄは、一対の板面１０ａ，１０ｂに開口し、軸方向に延びる。貫通孔１０ｄの中心軸は、中心軸Ｃと同軸に配置される。図示の例では、貫通孔１０ｄが円孔状である。貫通孔１０ｄには、例えば、図示しないクランプ駒の突起やクランプネジ等が挿入される。

【0038】

切れ刃３は、すくい面５と逃げ面６とが接続される稜線部、つまりすくい面５と逃げ面６との交差稜線部に配置される。本実施形態では切れ刃３が、板面１０ａの周縁部に位置する４つのコーナ部のうち、少なくとも２つのコーナ部にそれぞれ配置される。図２に示すように、本実施形態では切れ刃３が、丸ホーニングを有する。なお切れ刃３は、チャンファホーニング等の他のホーニング形状を有していてもよい。また切れ刃３が、ホーニング形状を有していなくてもよい。

【0039】

図１に示すように、切れ刃３は、コーナ刃部３ａと、一対の直線刃部３ｂと、を有する。コーナ刃部３ａは、径方向外側に向けて突出する凸曲線状である。直線刃部３ｂは、直線状であり、コーナ刃部３ａと接続される。本実施形態では、コーナ刃部３ａの刃長方向の両端部に、一対の直線刃部３ｂが接続される。なお刃長方向とは、切れ刃３が延びる方向であり、具体的には切れ刃３の各刃部３ａ，３ｂが延びる方向である。コーナ刃部３ａおよび一対の直線刃部３ｂは、軸方向から見て、全体として略Ｖ字状である。

【0040】

切れ刃３は、工具基体１の稜線部（交差稜線部）と、硬質被膜２のうち前記稜線部にコーティングされる部分と、により構成される。

【0041】

工具基体１は、上述した切削工具１０の形状と同じ形状を有する。工具基体１は、周期律表の第４，第５，第６族金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬質相と、Ｎｉ，ＣｏまたはＮｉ－Ｃｏ合金を主成分とする重量比２～１５％の結合相と、を有する焼結合金製である。本実施形態では工具基体１が、ＷＣ基の超硬合金製である。なお工具基体１は、例えばＴｉＣ基またはＴｉ（Ｃ，Ｎ）基等のサーメット製でもよい。
後述するレーザ照射工程を経ることにより、工具基体１の表層１ａの残留応力は、例えば－１０００ＭＰａ以下、好ましくは－１５００ＭＰａ以下とされる（マイナスが圧縮側）。なお本実施形態でいう「工具基体１の表層１ａ」とは、工具基体１のうち、工具基体１の表面（硬質被膜２との界面）から少なくとも深さ１μｍの表層部分を指す。

【0042】

図２に示すように、硬質被膜２は、化学蒸着法（ＣＶＤ法）または物理蒸着法（ＰＶＤ法）により、工具基体１の表面（外面）上に成膜される。硬質被膜２は、工具基体１の表面のうち、少なくとも切れ刃３を含む領域に配置される。本実施形態では硬質被膜２が、少なくとも切れ刃３、すくい面５および逃げ面６に配置される。なお硬質被膜２は、工具基体１の表面全体に成膜されていてもよい。

【0043】

硬質被膜２の膜厚は、全体として例えば１μｍ以上３０μｍ以下である。硬質被膜２は、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層（以下、第１層と呼ぶ）を含む単層または複数層で構成される。硬質被膜２が複数層の場合、複数の層の中で最も厚さ（膜厚）が厚い層が、第１層とされる。この場合、第１層の膜厚は、例えば１μｍ以上２０μｍ以下である。第１層は、例えばＴｉＣＮ層等である。
後述するレーザ照射工程を経ることにより、硬質被膜２の残留応力、具体的には第１層の残留応力は、０ＭＰａ以下（つまり圧縮残留応力が付与）、好ましくは－１０００ＭＰａ以下とされる。

【0044】

特に図示しないが、硬質被膜２を複数層により構成する場合、硬質被膜２は、第１層の表面に配置される第２層と、第２層の表面に配置される第３層と、を有していてもよい。
第２層および第３層、すなわち第１層以外の層は、例えば、周期律表の第４，第５，第６族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、硼化物、Ｓｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、Ａｌの酸化物、窒化物、およびこれらの相互固溶体、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素などにより構成される。なお、硬質被膜２のうち第１層以外の層は、第１層の膜種によっては限定されないため、ここでは一般に切削工具の硬質被膜として用いられるものを列挙した。
具体的には、例えば、第２層がＡｌ_２Ｏ_３層であり、第３層がＴｉＮ層であってもよい。硬質被膜２にＡｌ_２Ｏ_３層が設けられることによって、切削工具１０の耐熱性および耐摩耗性が向上する。硬質被膜２にＴｉＮ層が設けられることによって、切削工具１０の外観上の美観が高められ、また、切削工具１０が使用に供されたか否か、つまり使用済みか未使用かの識別性を容易に付与することができる。

【0045】

次に、レーザピーニング処理装置３０について説明する。
図３にレーザピーニング処理装置３０を概略構成図として示す。レーザピーニング処理装置３０は、ワークＷ（切削工具１０）にパルスレーザを照射することにより、圧縮残留応力を付与する装置である。すなわち、レーザピーニング処理装置３０は、切削工具１０に少なくともレーザピーニング処理を施す。

【0046】

レーザピーニング処理装置３０は、ワークＷの硬質被膜２上に、パルスレーザＬ１，Ｌ２を照射するレーザ照射部３１と、レーザ照射のタイミングを調整する調整部３２と、制御部３３と、を備える。

【0047】

レーザ照射部３１は、第１のレーザ発振器３４と、第２のレーザ発振器３５と、偏光ビームスプリッター３６と、λ／２波長板３７と、ミラー３８と、ビームエキスパンダー３９と、ガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０と、を有する。

【0048】

第１のレーザ発振器３４は、パルス幅が１ｎｓ（ナノ秒）以上のパルスレーザＬ１である加熱用レーザＬ１を、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の部分に照射し、加熱するように構成される。具体的に、第１のレーザ発振器３４は、パルス幅１ｎｓ以上のパルスレーザ（加熱用レーザ）Ｌ１を、λ／２波長板３７、ミラー３８、偏光ビームスプリッター３６およびガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０を介して、ワークＷの硬質被膜２上の一部（上記部分）に照射する。

【0049】

第２のレーザ発振器３５は、加熱用レーザＬ１と同軸でパルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザＬ２であるピーニング用レーザＬ２を、加熱用レーザＬ１で加熱されたワークＷの部分に、例えば大気中や不活性ガス中などの気体中において照射し、圧縮残留応力を付与するように構成される。具体的に、第２のレーザ発振器３５は、パルス幅１００ｐｓ以下のパルスレーザ（ピーニング用レーザ）Ｌ２を、ビームエキスパンダー３９、偏光ビームスプリッター３６およびガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０を介して、ワークＷの硬質被膜２上の一部（上記部分）に照射する。
なお、光学系設計の観点から、第１のレーザ発振器３４のパルスレーザＬ１と、第２のレーザ発振器３５のパルスレーザＬ２とは、互いに同一波長であることが好ましい。

【0050】

偏光ビームスプリッター３６は、第１のレーザ発振器３４および第２のレーザ発振器３５と、ガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０と、の間に配置される。偏光ビームスプリッター３６は、第１のレーザ発振器３４から発出（発振）されるパルスレーザＬ１と、第２のレーザ発振器３５から発出されるパルスレーザＬ２とを、互いに同軸に配置して、ガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０に入射させる。本実施形態では、偏光ビームスプリッター３６が、第１のレーザ発振器３４からのパルスレーザＬ１の向きを変えて、ガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０に入射させる。

【0051】

λ／２波長板３７およびミラー３８は、第１のレーザ発振器３４と、偏光ビームスプリッター３６と、の間に配置される。λ／２波長板３７は、第１のレーザ発振器３４から入射するパルスレーザＬ１の直線偏光の偏光方向を回転させる。ミラー３８は、パルスレーザＬ１を反射させて向きを変え、偏光ビームスプリッター３６に入射させる。

【0052】

ビームエキスパンダー３９は、第２のレーザ発振器３５と、偏光ビームスプリッター３６と、の間に配置される。ビームエキスパンダー３９は、第２のレーザ発振器３５から入射するパルスレーザＬ２のビーム直径を増大させる。これにより、ビームエキスパンダー３９からガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０を介してワークＷの表面に照射されるパルスレーザＬ２のスポット直径は、縮小される。すなわち、ビームエキスパンダー３９が設けられることで、第２のレーザ発振器３５からワークＷ表面（硬質被膜２上）に照射されるパルスレーザＬ２のスポット直径（集光直径）が、第１のレーザ発振器３４からワークＷ表面に照射されるパルスレーザＬ１のスポット直径よりも小さくなる。

【0053】

ガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０は、偏光ビームスプリッター３６を介して入射したパルスレーザＬ１，Ｌ２を、集光しつつワークＷ表面に照射し、かつパルスレーザＬ１，Ｌ２をワークＷ表面上で走査（スキャン）する。

【0054】

調整部３２は、第１のレーザ発振器３４および第２のレーザ発振器３５と、制御部３３と、の間に配置される。調整部３２は、例えば、ディレイジェネレータ等である。調整部３２は、制御部３３からの信号を受け、第１のレーザ発振器３４と第２のレーザ発振器３５とにタイミングをずらしてそれぞれ信号を出力し、パルスレーザＬ１，Ｌ２を個別にレーザ照射させる。すなわち、調整部３２は、加熱用レーザＬ１とピーニング用レーザＬ２の各レーザ照射のタイミングを調整可能である。

【0055】

制御部３３は、例えば、制御ＰＣ・コントローラ等である。制御部３３は、調整部３２に信号を出力する。

【0056】

次に、切削工具１０の製造方法について説明する。
本実施形態の切削工具１０の製造方法は、焼結工程（図示省略）と、成膜工程（図示省略）と、レーザ照射工程と、を備える。

【0057】

焼結工程では、工具基体１の形状とされた圧粉体、つまり工具基体１の製造過程において圧粉成形される中間成形体を、焼結する。本実施形態では、圧粉体は板状であり、具体的には多角形板状である。

【0058】

成膜工程では、焼結した工具基体１の表面上に、炭化物、窒化物、および炭窒化物のいずれか、あるいはこれらの複合化合物により構成される層（第１層）を少なくとも有する硬質被膜２を成膜する。硬質被膜２が複数層からなる場合、例えば３層の場合には、工具基体１の表面上に第１層を成膜し、第１層上に第２層を成膜し、第２層上に第３層を成膜する。

【0059】

図３に示すように、レーザ照射工程では、硬質被膜２上に、パルスレーザＬ１，Ｌ２を照射する。本実施形態では、レーザピーニング処理装置３０を用いて、ワークＷ（レーザ未処理の切削工具１０）の硬質被膜２上に、パルスレーザＬ１，Ｌ２を個別に照射する。各パルスレーザＬ１，Ｌ２は、交互にワークＷ表面に照射される。

【0060】

レーザ照射工程は、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザ（加熱用レーザ）Ｌ１を照射し、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の部分を加熱するレーザ加熱工程と、レーザ加熱工程で加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザ（ピーニング用レーザ）Ｌ２を照射し、圧縮残留応力を付与するレーザピーニング工程と、を含む。すなわち、レーザ照射工程では、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の加熱された部分に、気体中において、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザＬ２を照射することにより圧縮残留応力を付与する。

【0061】

具体的に、レーザ加熱工程では、第１のレーザ発振器３４により、パルス幅が１ｎｓ以上のパルスレーザＬ１をワークＷ表面に照射することで、ワークＷの部分を加熱する。本実施形態では、大気中や不活性ガス中などの気体中において、パルスレーザＬ１をワークＷ表面に照射することにより、硬質被膜２および工具基体１の表層１ａの部分を加熱する。なお、パルスレーザＬ１のパルスエネルギーは、ワークＷ表面が加工されたり溶融されたりしないで加熱効果が十分得られる程度に適宜調整されることが好ましい。

【0062】

また、レーザピーニング工程では、ワークＷの加熱された部分に対して、第２のレーザ発振器３５により、パルス幅が１００ｐｓ以下のパルスレーザＬ２を照射する。本実施形態では、大気中や不活性ガス中などの気体中において、パルスレーザＬ２をワークＷ表面に照射することにより、硬質被膜２および工具基体１の表層１ａの部分（上記加熱された部分）に圧縮残留応力を付与する。

【0063】

好ましくは、レーザピーニング工程では、硬質被膜２上に、パルス幅が１０ｐｓ以下のパルスレーザＬ２を照射する。より望ましくは、レーザピーニング工程では、硬質被膜２上に、パルス幅が２ｐｓ以下のパルスレーザＬ２を照射する。
また好ましくは、レーザピーニング工程では、硬質被膜２上に、パルス幅が１０ｆｓ（フェムト秒）以上のパルスレーザＬ２を照射する。より望ましくは、レーザピーニング工程では、硬質被膜２上に、パルス幅が５００ｆｓ以上のパルスレーザＬ２を照射する。
上記パルスレーザＬ２のピークパワー密度は、１ＴＷ（テラワット）／ｃｍ^２以上が好ましく、より好ましくは５ＴＷ／ｃｍ^２以上であり、さらに望ましくは、２０ＴＷ／ｃｍ^２以上である。このように、１ＴＷ（テラワット）／ｃｍ^２以上で衝撃を与えることで、工具基体１および硬質被膜２に高い圧縮残留応力を安定して付与することができる。また好ましくは、ピークパワー密度は、１０ＰＷ（ペタワット）／ｃｍ^２以下である。その理由は、１０ＰＷ（ペタワット）／ｃｍ^２を超えたあたりから、大気のブレイクダウンによるプラズマが生じ、レーザビームが遮蔽されてしまうためである。なお、ピークパワー密度は、パルスエネルギー／（パルス幅×スポット面積）で計算される値である。

【0064】

また、レーザピーニング処理時における上記加熱された部分の温度は、例えば、１００℃以上４００℃以下である。なお、第１のレーザ発振器３４の加熱用レーザＬ１によって瞬間的に温度上昇し加熱された部分は、温度降下も急激である。このため、レーザ加熱工程でレーザ照射した直後に、レーザピーニング工程でレーザ照射することが好ましい。なお、本実施形態でいう上記「直後」とは、レーザ加熱工程でレーザ照射した後、例えば、０．００１秒以内であることを指す。

【0065】

レーザピーニング工程で照射されるパルスレーザＬ２は、ビームエキスパンダー３９を介することにより、レーザ加熱工程で照射されるパルスレーザＬ１に比べて、ワークＷ表面におけるスポット直径が小さくされている。すなわち、本実施形態では、レーザ加熱工程において硬質被膜２上に照射するパルスレーザ（加熱用レーザ）Ｌ１のスポット直径を、レーザピーニング工程において硬質被膜２上に照射するパルスレーザ（ピーニング用レーザ）Ｌ２のスポット直径よりも大きくしている。例えば、パルスレーザＬ１のワークＷ表面のスポット直径は、パルスレーザＬ２のワークＷ表面のスポット直径の２倍以上である。

【0066】

また、パルスレーザＬ２のワークＷ表面におけるスポット直径は、１０μｍ以上、２００μｍ以下が適切である。すなわちレーザピーニング工程では、硬質被膜２上に照射するパルスレーザＬ２のスポット直径を、１０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。スポット直径が１０μｍ以上であれば、レーザ照射中に局所的な硬質被膜２の剥離が発生しにくくなる。局所的な硬質被膜２の剥離が発生すると刃先の強度が大幅に低下するため、それを抑制する必要がある。スポット直径が２００μｍ以下であれば、硬質被膜２および工具基体１の表層１ａに付与される圧縮残留応力の値が低下するのを抑制できる。なお、パルスレーザＬ２のスポット直径は、２０μｍ以上１００μｍ以下とすることがより望ましい。

【0067】

また、図１および図２にレーザ照射範囲Ａとして示すように、パルスレーザＬ１，Ｌ２は、少なくとも、切れ刃３と、すくい面５のうち切れ刃３に隣接する部分と、にわたって照射される。レーザ照射範囲Ａは、切れ刃３に沿って延びる帯状であり、本実施形態では、全体として略Ｖ字状である。レーザ照射範囲Ａ（の幅寸法）は、切削加工時に切削条件として設定される送り量に対して、１１０～２００％の範囲であることが好ましい。但し、切削加工時の条件としての送り量は様々な状況によって逐次設定される値であるため、本発明工具の製造時はカタログ等に記載の各工具の推奨送り量範囲の上限値の１１０～２００％の範囲、あるいは推奨送り量が設定されていない場合は、切れ刃３からすくい面５へ向けた２００μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲Ａで処理（レーザ照射）することが好ましい。

【0068】

具体的に、本実施形態では、傾斜部５ｂの径方向外端部、ランド部５ａおよび切れ刃３にわたるレーザ照射範囲Ａに、パルスレーザＬ１，Ｌ２を照射する。なお、本実施形態では、硬質被膜２上に直接的にパルスレーザＬ１，Ｌ２を照射している。つまり本実施形態では、硬質被膜２上に、周知技術（例えば特表２０２０－５２５３０１号公報など）で知られるような犠牲皮膜を設けない。本実施形態では、プロセスが簡便であり、かつ、衝撃波が伝播しやすいため、効率的に高い圧縮残留応力を付与することができる。

【0069】

より詳しくは、上記レーザ照射範囲Ａに、図３に示すガルバノスキャナ・Ｆθレンズユニット４０を用いてパルスレーザＬ１，Ｌ２をハッチング走査する。このときの処理雰囲気は、大気中または任意のガス中とする。任意のガスとは、例えば酸化を抑える不活性ガス等である。

【0070】

なお、レーザ照射工程（レーザピーニング工程）では、硬質被膜２および工具基体１の圧縮残留応力に、切れ刃３に平行な方向と、切れ刃３と直交する方向とで異方性を付与してもよい。特に図示しないが、このような異方性を付与するには、レーザ照射工程において、例えば、切れ刃３と平行な方向のパルスレーザ照射点間隔と、切れ刃３と直交する方向のパルスレーザ照射点間隔とを、互いに異ならせればよい。ただしこれに限らず、例えば、切れ刃３と平行な方向のパルスレーザ照射点間隔と、切れ刃３と直交する方向のパルスレーザ照射点間隔とを互いに同じ値（一定）とし、ピークパワー密度を、切れ刃３と直交する方向において変化させたり、切れ刃３と平行な方向において変化させたりすることにより、圧縮残留応力に異方性を付与してもよい。

【0071】

以上説明した本実施形態の切削工具１０の製造方法では、工具基体１の表面に硬質被膜２が成膜された切削工具１０に対して、硬質被膜２の上から、従来よりもパルス幅が小さい、パルス幅１００ｐｓ（ピコ秒）以下の短パルスレーザＬ２を照射する。これにより、熱影響を抑えつつレーザのピークパワー密度を高められるため、例えば大気中や不活性ガス中などの気体中においても、ワークＷ表面に大きな衝撃力を作用させることができ、大きな圧縮残留応力を付与できる。この処理はいわゆる超短パルスレーザピーニングであり、レーザ照射したワークＷの表面を若干加工することで発生するプラズマが爆発的に拡散する際の、力学的な反作用によりワークＷに衝撃波を発生させ、塑性変形や転位などの結晶欠陥を付与することで、ワークＷ表面に圧縮残留応力を付与する手法である。

【0072】

詳しくは、本実施形態では、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２を加熱し、この加熱された部分に対して、パルスレーザＬ２照射によるレーザピーニング処理を行う。すなわち、ワークＷを加熱した状態でレーザピーニング処理を施すため、熱的に安定なコットレル転位が工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２に発生すること等により、例えばステンレス鋼等の被削材を切削する場合など、刃先温度が高くなりやすい切削加工時においても、切削工具１０に付与された圧縮残留応力が切削熱によって解放されることを抑制できる。
特に本実施形態では、水中ではなく気体中においてワークＷにレーザ照射するため、ワークＷを例えば１００℃以上に加熱した状態でレーザピーニング処理することが容易である。このため、上述の作用効果がより格別顕著なものとなる。

【0073】

以上より本実施形態によれば、切削加工中に発生する熱によって切削工具１０の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃３の耐欠損性を安定して高めることができる。

【0074】

また本実施形態では、パルスレーザＬ２によるレーザピーニング処理時において、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の予め加熱された部分の温度が、１００℃以上４００℃以下である。
工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２を１００℃以上に加熱した状態として、レーザピーニング処理することにより、上述の作用効果がより安定的かつ顕著なものとなる。すなわち、切削加工時に熱が発生しても、切削工具１０の圧縮残留応力が解放されにくくなり、切れ刃３の刃先強度が良好に維持される。

【0075】

また、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２を４００℃以下に加熱した状態として、レーザピーニング処理を行うため、加熱温度が高過ぎることにより圧縮残留応力が解放されてしまうような不具合を抑制できる。

【0076】

また本実施形態では、レーザ照射工程が、パルスレーザＬ１を照射し、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の部分を加熱するレーザ加熱工程と、レーザ加熱工程で加熱された部分に、気体中においてパルスレーザＬ２を照射し、圧縮残留応力を付与するレーザピーニング工程と、を含む。
この場合、レーザ加熱工程においてパルス幅１ｎｓ（ナノ秒）以上のパルスレーザＬ１を照射するので、ワークＷ表面が瞬間的に加熱され、加熱部分を所望の温度に上昇させるまでの時間が短縮される。このため、加熱した部分に効率よくレーザピーニングを施すことができ、高速で処理することが可能となり、生産性が向上する。また、このようなレーザ加熱の場合、表面温度の急激な下降による冷却効果により、ワークＷ表面の強度がより安定的に向上する。
なお、レーザ加熱工程におけるパルスレーザＬ１のパルス幅が１ｎｓ以上であると、ワークＷ表面を十分に加熱することができる。

【0077】

また本実施形態では、レーザ加熱工程において硬質被膜２上に照射するパルスレーザＬ１のスポット直径を、レーザピーニング工程において硬質被膜２上に照射するパルスレーザＬ２のスポット直径よりも大きくする。
この場合、レーザ加熱時のスポット直径が大きいため、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の加熱された部分に対して、その後のレーザピーニング処理を正確にかつ安定して行うことができる。また、例えば連続的なレーザスキャン状態を持続しつつ、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の加熱された部分に対してレーザピーニング処理を行うことも可能となる。したがって、切れ刃３の耐欠損性が高められた切削工具１０を、効率よく安定して製造できる。

【0078】

また本実施形態では、レーザ加熱工程でレーザ照射した直後に、レーザピーニング工程でレーザ照射する。
レーザ加熱工程において加熱されたワークＷ表面は、急激に温度が降下するため、レーザ加熱直後にレーザピーニング処理を施すことにより、切削熱によって解放されにくい圧縮残留応力を、安定して付与することができる。

【0079】

また本実施形態では、レーザ照射範囲Ａが、切削加工時に切削条件として設定される送り量（推奨送り量）に対して、１１０～２００％の範囲である。
レーザ照射範囲Ａが、送り量の１１０％以上であると、切削加工時に被削材に直接接触する切削工具１０の刃先領域（切削条件の切込み量、送り量）よりも、レーザピーニング処理領域を大きく確保できるため、切れ刃３の耐欠損性がより安定して高められる。
またレーザ照射範囲Ａが、送り量の２００％以下であると、レーザ照射範囲Ａを広げ過ぎることに起因するクレーター摩耗の進行を抑制できる。

【0080】

また本実施形態では、レーザ照射工程において、硬質被膜２および工具基体１の圧縮残留応力に、切れ刃３に平行な方向と、切れ刃３と直交する方向とで異方性を付与する。
この場合、切れ刃３と平行な方向の圧縮残留応力値と、切れ刃３と直交する方向の圧縮残留応力値とに、所定以上の差を設けることができる。例えば上記構成と異なり、切れ刃３と平行な方向と、切れ刃３と直交する方向とで、圧縮残留応力値が互いに同じである場合（等方性を付与した場合）と比べて、本実施形態の上記構成によれば、硬質被膜２の破損を抑制でき、かつ、切削の種類や被削材等に応じて、切れ刃３に必要な耐欠損性能を効率よく付与できる。

【0081】

また、本実施形態のレーザピーニング処理装置３０によれば、上述した本実施形態の切削工具１０の製造方法と同様の作用効果が得られる。
また第１のレーザ発振器３４が、パルス幅１ｎｓ以上のパルスレーザ（加熱用レーザ）Ｌ１を照射するので、ワークＷ表面が瞬間的に加熱され、加熱部分を所望の温度に上昇させるまでの時間が短縮される。このため、第２のレーザ発振器３５により、加熱した部分にパルス幅１００ｐｓ以下のパルスレーザ（ピーニング用レーザ）Ｌ２を照射して効率よくレーザピーニングを施すことができ、高速で処理することが可能となり、生産性が向上する。また、このようなレーザ加熱の場合、表面温度の急激な下降による冷却効果により、ワークＷ表面の強度がより安定的に向上する。
なお、第１のレーザ発振器３４におけるパルスレーザＬ１のパルス幅が１ｎｓ以上であると、ワークＷ表面を十分に加熱することができる。

【0082】

また本実施形態のレーザピーニング処理装置３０は、加熱用レーザＬ１とピーニング用レーザＬ２の各レーザ照射のタイミングを調整可能な調整部３２を備える。
この場合、加熱用レーザＬ１によって加熱されたワークＷ表面を、適切なタイミングで、ピーニング用レーザＬ２によりレーザピーニング処理することができる。これにより、切削加工時の熱によって解放されにくい圧縮残留応力を、切削工具１０に安定して付与することができる。

【0083】

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

【0084】

前述の実施形態では、レーザ照射工程において、パルスレーザＬ１の照射により工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の部分を加熱する例を挙げたが、これに限らない。ワークＷを加熱する方法、すなわち工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の部分を加熱する方法は、パルスレーザ以外の、例えばヒートガン、ホットプレート、誘導加熱、連続波レーザ等でもよい。パルスレーザ以外の加熱方法を用いた場合には、レーザピーニング処理予定の加熱部分の温度を、より安定的に所定範囲（１００℃以上４００℃以下）とすることができ、切れ刃３に安定した耐欠損性を付与する観点から、より好ましい。
またこの場合、切削工具１０の製造方法は、工具基体１の表層１ａおよび硬質被膜２の少なくとも一部（部分）を加熱する加熱工程を備えていてもよい。この場合、加熱工程の後に、または加熱工程中において、レーザ照射工程（レーザピーニング工程）によるワークＷ表面（加熱部分）へのレーザピーニング処理が行われる。

【0085】

前述の実施形態では、切削工具１０が刃先交換式バイトに用いられる例を挙げたが、これに限らない。切削工具１０は、例えば、被削材に転削加工を施す刃先交換式ドリルや刃先交換式エンドミル等に用いられてもよい。
また、切削工具１０が切削インサートである例を挙げたが、これに限らない。切削工具１０は、例えばソリッドタイプのバイト、ドリル、エンドミル、リーマおよびそれ以外の切削工具であってもよい。

【0086】

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【実施例0087】

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されない。

【0088】

本発明の実施例および比較例として、前述の実施形態で説明した切削工具１０のレーザ未処理品を、複数用意した。具体的に、これらの切削工具１０は、ＪＩＳ規格のＣＮＭＧ１２０４０８形状を有する切削インサートである。工具基体１は、Ｃｏ８．５質量％の組成を有するＷＣ超硬合金製である。硬質被膜２は、工具基体１の表面上に、第１層としてＴｉＣＮ層４μｍ、第２層としてα－Ａｌ_２Ｏ_３層１．５μｍ、および第３層としてＴｉＮ層０．３μｍを、この順にそれぞれ化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成膜した。

【0089】

この成膜の後工程において、各切削工具１０にレーザ照射工程を適宜施した。
具体的に、実施例１～８においては、ホットプレートを用いて切削工具１０を５０℃以上４００℃以下の各温度に加熱しながら、大気中において、硬質被膜２上に、パルス幅１ｐｓの短パルスレーザＬ２を照射し、レーザピーニング処理を施した。なお、レーザピーニング処理を施さなかったものを比較例１とし、室温（２５℃）においてレーザピーニング処理を施したものを比較例２とした。
実施例１～８および比較例２のレーザピーニング条件は、レーザ波長１０３０ｎｍ、パルスエネルギー０．４ｍＪ、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、ワークＷ表面でのスポット直径φ３０μｍとし、切れ刃３稜線からすくい面５の内側５００μｍのレーザ照射範囲Ａをハッチング走査した。

【0090】

また、実施例９の切削工具１０には、レーザピーニング処理装置３０を用いて、レーザ加熱工程と、レーザピーニング工程と、を施した。具体的には、第１のレーザ発振器３４により、パルス幅３０ｎｓ、レーザ波長１０３０ｎｍ、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、ワークＷ表面でのスポット直径φ１００μｍのパルスレーザ（加熱用レーザ）Ｌ１をワークＷ表面に照射して加熱し、この直後に、第２のレーザ発振器３５により、パルス幅１ｐｓ、レーザ波長１０３０ｎｍ、パルスエネルギー０．４ｍＪ、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、ワークＷ表面でのスポット直径φ３０μｍのパルスレーザ（ピーニング用レーザ）Ｌ２をワークＷ表面（加熱部分）に照射して、レーザピーニング処理を施した。なお、第１のレーザ発振器３４のパルスレーザＬ１のパルスエネルギーは、切削工具１０が加工されたり溶融されたりせずに加熱効果が得られる観点から検討した結果、０．５ｍＪが好適であった。

【0091】

実施例１～９および比較例１、２の各切削工具１０を用いて、ターニング湿式切削試験評価を実施した。切削条件は下記の通りとした。
＜切削条件＞
・被削材：ＳＵＳ３０４ 六角材（φ５０ｍｍ）
・切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・切込み：２ｍｍ
・送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
そして、切削開始から逃げ面最大摩耗幅（チッピング長さ）が０．２ｍｍに達するまでの切削時間を工具寿命と設定した。結果を表１に示す。

【0092】

【表1】

【0093】

なお、表１の判定の基準は下記の通りとした。
・Ａ：工具寿命までの切削時間が５分以上であり、工具寿命が特に顕著に延びたもの。
・Ｂ：工具寿命までの切削時間が４分以上であり、工具寿命が顕著に延びたもの。
・Ｃ：工具寿命までの切削時間が３分以上であり、工具寿命が延びたもの。
・Ｄ：工具寿命までの切削時間が３分未満であるもの。

【0094】

表１に示すように、実施例１～９は、Ａ判定、Ｂ判定またはＣ判定となり、いずれも刃先強度が向上して工具寿命が延びることがわかった。
レーザピーニング処理時のワークＷ表面（加熱部分）の温度が１００℃以上４００℃以下である実施例２～８については、Ａ判定またはＢ判定となり、工具寿命が顕著に延びることが確認された。なお実施例２～８は、比較例１に比べて工具寿命が３倍以上にも達する。またその中でも、実施例３～６については、すべてＡ判定となり、工具寿命が格別顕著に延びることがわかった。
また、レーザ加熱工程およびレーザピーニング工程を経て製造された実施例９については、やはりＡ判定であり、かつ工具寿命が７分以上（最長時間）にも達して、刃先強度がより安定的に向上することが確認された。

【0095】

試験の結果より、実施例１～９は、ワークＷ表面を加熱しながらレーザピーニング処理することで、切削加工中に発生する熱によって切削工具１０の圧縮残留応力が解放されづらくなったため、工具寿命が延びたものと考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明の切削工具の製造方法、およびレーザピーニング処理装置によれば、切削加工中に発生する熱によって切削工具の圧縮残留応力が解放されることを抑制でき、刃先温度が高くなる切削においても、切れ刃の耐欠損性を安定して高めることができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0097】

１…工具基体、１ａ…表層、２…硬質被膜、１０…切削工具、３０…レーザピーニング処理装置、３１…レーザ照射部、３２…調整部、３４…第１のレーザ発振器、３５…第２のレーザ発振器、Ｌ１…パルスレーザ（加熱用レーザ）、Ｌ２…パルスレーザ（ピーニング用レーザ）

【図1】

【図2】

【図3】