特許 7141555 被膜、工具、および工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-13

(45)【発行日】2022-09-22

(54)【発明の名称】被膜、工具、および工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20220914BHJP

   B23F 21/28 20060101ALI20220914BHJP

   B23F 21/16 20060101ALI20220914BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20220914BHJP

   C23C 14/08 20060101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 A

B23F21/28

B23F21/16

C23C14/06 B

C23C14/08

C23C14/06 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022031561

(22)【出願日】2022-03-02

【審査請求日】2022-04-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】315017775

【氏名又は名称】日本電産マシンツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】加藤 拓真

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１３１４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３２５７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／１４、５１／００

Ｂ２３Ｆ ２１／１６、２１／２８

Ｂ２３Ｃ ３／１６

Ｃ２３Ｃ １４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１層と、第２層および第３層の少なくともいずれか１つとを含む積層単位を有し、
前記第１層は、元素組成が（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）で表される第１材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］は、ＺｒＮｉ化合物であり、
前記Ｘは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｂ，Ｗ，およびＶから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、前記（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）におけるＡｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度を示し、
０．５≦ａ≦０．８，０．０１≦ｂ≦０．３５，０＜ｃ≦０．２を満たし、
前記ｄは、前記［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］におけるＺｒの原子濃度を示し、
０．２≦ｄ≦０．５であり、
前記第２層は、元素組成が（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）で表される第２材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記Ｚは、Ｓｉ，Ｙ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ｅ，ｆは、それぞれ、前記（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）におけるＡｌ，Ｚの原子濃度を示し、
０．５≦ｅ≦０．８，０．０３≦ｆ≦０．３，ｅ＋ｆ≦０．９を満たし、
前記第３層は、元素組成が（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）で表される第３材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記ｇは、前記（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）におけるＡｌの原子濃度を示し、
０．５≦ｇ≦０．８を満たす、
被膜。

【請求項2】

請求項１に記載の被膜であって、
前記積層単位が複数積層された、被膜。

【請求項3】

請求項２に記載の被膜であって、
前記積層単位の厚さは、２００ｎｍ以下である、被膜。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の被膜であって、
前記第１層および前記第２層により構成される積層単位が、複数積層される、被膜。

【請求項5】

請求項２または請求項３に記載の被膜であって、
前記第１層および前記第３層により構成される積層単位が、複数積層される、被膜。

【請求項6】

第１層、第２層、および第３層により構成される積層単位が、複数積層された被膜であって、
前記第１層は、元素組成が（Ｃｒ _{１－ａ－ｂ－ｃ} Ａｌ _ａ ［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］ _ｂ Ｘ _ｃ ）で表される第１材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］は、ＺｒＮｉ化合物であり、
前記Ｘは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｂ，Ｗ，およびＶから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、前記（Ｃｒ _{１－ａ－ｂ－ｃ} Ａｌ _ａ ［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］ _ｂ Ｘ _ｃ ）におけるＡｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度を示し、
０．５≦ａ≦０．８，０．０１≦ｂ≦０．３５，０＜ｃ≦０．２を満たし、
前記ｄは、前記［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］におけるＺｒの原子濃度を示し、
０．２≦ｄ≦０．５であり、
前記第２層は、元素組成が（Ａｌ _ｅ Ｃｒ _{１－ｅ－ｆ} Ｚ _ｆ ）で表される第２材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記Ｚは、Ｓｉ，Ｙ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ｅ，ｆは、それぞれ、前記（Ａｌ _ｅ Ｃｒ _{１－ｅ－ｆ} Ｚ _ｆ ）におけるＡｌ，Ｚの原子濃度を示し、
０．５≦ｅ≦０．８，０．０３≦ｆ≦０．３，ｅ＋ｆ≦０．９を満たし、
前記第３層は、元素組成が（Ａｌ _ｇ Ｃｒ _１－ｇ ）で表される第３材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記ｇは、前記（Ａｌ _ｇ Ｃｒ _１－ｇ ）におけるＡｌの原子濃度を示し、
０．５≦ｇ≦０．８を満たす、
被膜。

【請求項7】

第１層、第２層、および第３層により構成される積層単位が、複数積層された下層部と、
前記第１層および前記第２層により構成される積層単位が、複数積層された上層部と、
を有する、被膜であって、
前記第１層は、元素組成が（Ｃｒ _{１－ａ－ｂ－ｃ} Ａｌ _ａ ［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］ _ｂ Ｘ _ｃ ）で表される第１材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］は、ＺｒＮｉ化合物であり、
前記Ｘは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｂ，Ｗ，およびＶから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、前記（Ｃｒ _{１－ａ－ｂ－ｃ} Ａｌ _ａ ［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］ _ｂ Ｘ _ｃ ）におけるＡｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度を示し、
０．５≦ａ≦０．８，０．０１≦ｂ≦０．３５，０＜ｃ≦０．２を満たし、
前記ｄは、前記［Ｎｉ _１－ｄ Ｚｒ _ｄ ］におけるＺｒの原子濃度を示し、
０．２≦ｄ≦０．５であり、
前記第２層は、元素組成が（Ａｌ _ｅ Ｃｒ _{１－ｅ－ｆ} Ｚ _ｆ ）で表される第２材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記Ｚは、Ｓｉ，Ｙ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ｅ，ｆは、それぞれ、前記（Ａｌ _ｅ Ｃｒ _{１－ｅ－ｆ} Ｚ _ｆ ）におけるＡｌ，Ｚの原子濃度を示し、
０．５≦ｅ≦０．８，０．０３≦ｆ≦０．３，ｅ＋ｆ≦０．９を満たし、
前記第３層は、元素組成が（Ａｌ _ｇ Ｃｒ _１－ｇ ）で表される第３材料の窒化物、炭化物、または炭窒化物を含み、
前記ｇは、前記（Ａｌ _ｇ Ｃｒ _１－ｇ ）におけるＡｌの原子濃度を示し、
０．５≦ｇ≦０．８を満たす、
被膜。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の被膜であって、
前記Ｚは、ＳｉまたはＹである、被膜。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の被膜であって、
前記第１層は、前記第１材料の窒化物であり、
前記第２層は、前記第２材料の窒化物であり、
前記第３層は、前記第３材料の窒化物である、被膜。

【請求項10】

基材と、
前記基材の表面に形成された、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の被膜と、
を有する、工具。

【請求項11】

請求項１０に記載の工具であって、
ホブカッタ、ピニオンカッタ、スカイビングカッタ、およびシェービングカッタのいずれかである、工具。

【請求項12】

ワーク保持部と、
前記ワーク保持部に保持されたワークを加工する、請求項１１に記載の工具と、
を有する、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被膜、工具、および工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、歯車等のワークを切削する工作機械が知られている。工作機械は、ホブカッタ、ピニオンカッタ、スカイビングカッタ、シェービングカッタ等の工具を、ワークの表面に接触させることにより、ワークを切削する。この種の工具は、基材と、基材の表面を覆う被膜とを有する。被膜には、例えば、Ａｌ－Ｃｒ－Ｎ系の硬質被膜が使用される。

【0003】

従来の工具の被膜については、例えば、特許文献１に記載されている。

【文献】特開２０１３－０３２５７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

切削工具は、金属製のワークを削るものであるため、表面の被膜には、非常に高い硬度が求められる。しかしながら、高硬度の材料は靱性が低いため、クラックや摩耗が生じやすいという問題がある。このため、高硬度の材料を使用し、かつ、耐摩耗性が高い被膜を実現することは、従来困難であった。

【0005】

本発明の目的は、単一の材料で被膜を形成する場合よりも、耐摩耗性が高い被膜を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の被膜は、第１層と、第２層および第３層の少なくともいずれか１つとを含む積層単位を有し、前記第１層は、元素組成が（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）で表される第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含み、前記［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］は、ＺｒＮｉ化合物であり、前記Ｘは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｂ，Ｗ，およびＶから選ばれる少なくとも１種の元素であり、前記ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、前記（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）におけるＡｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度を示し、０．５≦ａ≦０．８，０．０１≦ｂ≦０．３５，０＜ｃ≦０．２を満たし、前記ｄは、前記［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］におけるＺｒの原子濃度を示し、０．２≦ｄ≦０．５であり、前記第２層は、元素組成が（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）で表される第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含み、前記Ｚは、Ｓｉ，Ｙ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素であり、前記ｅ，ｆは、それぞれ、前記（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）におけるＡｌ，Ｚの原子濃度を示し、０．５≦ｅ≦０．８，０．０３≦ｆ≦０．３，ｅ＋ｆ≦０．９を満たし、前記第３層は、元素組成が（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）で表される第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含み、前記ｇは、前記（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）におけるＡｌの原子濃度を示し、０．５≦ｇ≦０．８を満たす。

【発明の効果】

【0007】

本願発明によれば、被膜の靱性が向上する。その結果、第１層、第２層、または第３層のいずれか一種の層のみで同じ厚さの被膜を形成する場合と比べて、被膜の耐摩耗性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、工作機械の側面図である。

【図2】図２は、工作機械の平面図である。

【図3】図３は、工具の斜視図である。

【図4】図４は、工具の切刃付近の断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る被膜の層構造を、模式的に示した図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る被膜の層構造を、模式的に示した図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係る被膜の層構造を、模式的に示した図である。

【図8】図８は、第４実施形態に係る被膜の層構造を、模式的に示した図である。

【図9】図９は、被膜の耐摩耗性能を調べた実験の結果を示すグラフである。

【図10】図１０は、工具の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜１．工作機械の構成＞
図１は、一実施形態に係る工作機械１の側面図である。図２は、当該工作機械１の平面図である。図１および図２には、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向が示されている。本実施形態において、ｘ方向およびｙ方向は、水平方向であり、かつ互いに直交する方向である。また、本実施形態において、ｚ方向は、鉛直方向である。ただし、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の定義は、工作機械１の姿勢を限定しない。すなわち、ｘ方向およびｙ方向は、水平方向以外の方向であってもよい。また、ｚ方向は、鉛直方向以外の方向であってもよい。

【0010】

この工作機械１は、金属製のワークＷを、工具３０で切削することにより、歯車を製造する装置である。本実施形態の工作機械１は、工具３０としてホブカッタを使用した、いわゆるホブ盤である。図１に示すように、工作機械１は、ベッド１０、工具保持部２０、工具３０、ワーク保持部４０、およびワークチェンジャ５０を備える。

【0011】

ベッド１０は、工具保持部２０およびワーク保持部４０を支持する支持台である。ベッド１０は、剛性の高い圧延鋼により形成される。ベッド１０は、歯車を製造する工場の床面に設置される。図１では、ベッド１０が平坦な板状であり、その上面に、工具保持部２０およびワーク保持部４０が支持されている。ただし、ベッド１０を、底板部、側壁部、および天板部を有する筐体状とし、その内部に、工具保持部２０およびワーク保持部４０を収容してもよい。工具保持部２０およびワーク保持部４０は、ｘ方向に並んで配置されている。

【0012】

工具保持部２０は、工具３０を保持する機構である。図１および図２に示すように、工具保持部２０は、コラム２１、サドル２２、および工具ヘッド２３を有する。

【0013】

コラム２１は、図示を省略した第１駆動機構により、ベッド１０に対してｘ方向に移動可能となっている。サドル２２は、コラム２１のワーク保持部４０と対向する面に、設けられている。サドル２２は、図示を省略した第２駆動機構により、コラム２１に対してｚ方向に移動可能となっている。

【0014】

工具ヘッド２３は、サドル２２に取り付けられている。工具ヘッド２３は、図示を省略した第３駆動機構により、サドル２２に対してｙ方向に移動可能となっている。また、工具ヘッド２３は、図示を省略した第４駆動機構により、ｙ方向に延びる回転軸９を中心として、回転可能となっている。

【0015】

工具３０は、ワークＷを加工するための部品である。工具３０は、工具ヘッド２３に対して、着脱可能となっている。工具ヘッド２３に工具３０を装着した状態で、上述した第１駆動機構、第２駆動機構、および第３駆動機構を動作させると、工具ヘッド２３とともに工具３０が、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向に移動する。また、工具ヘッド２３に工具３０を装着した状態で、上述した第４駆動機構を動作させると、工具３０が、ｙ方向に延びる回転軸９を中心として、高速で回転する。

【0016】

図３は、工具３０の斜視図である。本実施形態の工具３０は、歯車の外歯を切削するためのホブカッタである。工具３０は、略円筒形状であり、その外周面に、螺旋状に配列された多数の切刃３１を有する。工具ヘッド２３に工具３０が装着された状態において、工具ヘッド２３の回転軸９と、工具３０の中心軸とは、同軸に配置される。

【0017】

ワーク保持部４０は、被削体であるワークＷを支持する機構である。ワーク保持部４０は、工具保持部２０から、ｘ方向に間隔をあけて配置されている。図１に示すように、ワーク保持部４０は、テーブル４１、カウンタコラム４２、およびテールストック４３を有する。なお、図２では、カウンタコラム４２およびテールストック４３の図示が省略されている。

【0018】

テーブル４１は、ワークＷを下側から支持するユニットである。テーブル４１は、コラム２１とカウンタコラム４２との間に配置されている。テーブル４１の上端部には、ワークＷを下側から支持する下側クランパ４１１が設けられている。

【0019】

カウンタコラム４２は、ベッド１０の上面に固定されている。カウンタコラム４２は、ベッド１０の上面から、上方へ向けて延びる。テールストック４３は、ワークＷを上側から支持するユニットである。テールストック４３は、カウンタコラム４２の工具保持部２０と対向する面に、上下移動可能に設けられている。テールストック４３の下端部には、ワークＷを上側から支持する上側クランパ４３１が設けられている。

【0020】

ワークＷは、テーブル４１の下側クランパ４１１と、テールストック４３の上側クランパ４３１との間に、挟まれた状態で保持される。また、下側クランパ４１１および上側クランパ４３１は、図示を省略した回転機構により、ｚ方向に延びる回転軸を中心として、回転可能となっている。したがって、下側クランパ４１１および上側クランパ４３１でワークＷを保持した状態で、回転機構を動作させることにより、ワークＷを回転させることができる。

【0021】

ワークチェンジャ５０は、ワークＷを搬送する機構である。図１および図２に示すように、ワークチェンジャ５０は、ターンテーブル５１を有する。ターンテーブル５１は、複数のアーム５２を有する。ワークＷは、各アーム５２の先端に、グリッパを介して保持される。ターンテーブル５１は、各アーム５２にワークＷを保持しつつ、図示を省略した回転機構により、ｚ方向に延びる回転軸を中心として回転する。これにより、ワークＷを、テーブル４１とテールストック４３の間の加工位置Ｐ１と、加工位置Ｐ１から側方へ離れた待機位置Ｐ２との間で、搬送することができる。

【0022】

なお、図２の例では、ターンテーブル５１が、３本のアーム５２を有している。しかしながら、ターンテーブル５１が有するアーム５２の数は、１本、２本、または４本以上であってもよい。

【0023】

この工作機械１でワークＷを加工するときには、まず、ワークチェンジャ５０により、ワークＷを、待機位置Ｐ２から加工位置Ｐ１へ搬入する。そして、下側クランパ４１１および上側クランパ４３１によりワークＷを保持する。次に、上述した回転機構により、ｚ方向に延びる回転軸を中心とするワークＷの回転を開始するとともに、上述した第４駆動機構により、ｙ方向に延びる回転軸を中心とする工具３０の回転を開始させる。

【0024】

続いて、上述した第１駆動機構により、工具３０を、ワークＷに接近させる。そして、ワークＷおよび工具３０を回転させながら、ワークＷに対する工具３０の位置を、徐々に変化させる。これにより、ワークＷの外周面に、外歯が形成される。その後、下側クランパ４１１および上側クランパ４３１によるワークＷの保持を解除し、ワークチェンジャ５０により、ワークＷを、加工位置Ｐ１から待機位置Ｐ２へ搬出する。

【0025】

上記のように、工作機械１は、ワーク保持部４０と、ワーク保持部４０に保持されたワークＷを加工する工具３０と、を有する。後述の通り、工具３０は、耐摩耗性が高い被膜３３を有する。このため、この工作機械１は、工具３０を使用して、ワークＷを長期に亘って精度よく加工できる。

【0026】

＜２．工具の被膜について＞
図４は、工具３０の切刃３１付近の断面図である。図４に示すように、工具３０は、高速度鋼や超硬合金などの合金で形成される基材３２と、基材３２の表面を覆う硬質の被膜３３とを有する。以下では、被膜３３の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、および第４実施形態について、説明する。

【0027】

＜２－１．第１実施形態＞
図５は、第１実施形態に係る被膜３３の層構造を、模式的に示した図である。図５に示すように、第１実施形態の被膜３３は、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２により構成される積層単位６１が、複数積層された多層膜である。被膜３３の厚さは、例えば、１μｍから５μｍ程度とされる。後述のように、積層単位６１を複数回繰り返し積層することにより、積層を繰り返さない場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0028】

第１層Ｌ１は、元素組成が（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）で表される第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。上記の組成式において、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウム、Ｎｉはニッケル、Ｚｒはジルコニウムである。［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］は、ＺｒＮｉ化合物である。Ｘは、Ｔｉ（チタン），Ｎｂ（ニオブ），Ｓｉ（ケイ素），Ｂ（ホウ素），Ｗ（タングステン），およびＶ（バナジウム）から選ばれる少なくとも１種の元素である。

【0029】

ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）におけるＡｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度（at％）を示す。ａは、０．５≦ａ≦０．８を満たす。ｂは、０．０１≦ｂ≦０．３５を満たす。ｃは、０＜ｃ≦０．２を満たす。ｄは、［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］におけるＺｒの原子濃度を示す。ｄは、０．２≦ｄ≦０．５を満たす。Ａｌ，［ＮｉＺｒ］，Ｘの原子濃度をこのような数値範囲とすることにより、第１層Ｌ１を、耐摩耗性が高い層とすることができる。なお、ａ，ｂ，ｃは、０．５１≦ａ＋ｂ＋ｃ＜１を満たしていることが、より望ましい。

【0030】

第１層Ｌ１は、実質的に、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第１層Ｌ１は、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0031】

第２層Ｌ２は、元素組成が（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）で表される第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。上記の組成式において、Ａｌはアルミニウム、Ｃｒはクロムである。Ｚは、Ｓｉ（ケイ素），Ｙ（イットリウム），Ｂ（ホウ素）から選ばれる少なくとも１種の元素である。ｅ，ｆは、それぞれ、（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）におけるＡｌ，Ｚの原子濃度（at％）を示す。ｅは、０．５≦ｅ≦０．８を満たす。ｆは、０．０３≦ｆ≦０．３を満たす。また、ｅ，ｆは、ｅ＋ｆ≦０．９を満たす。Ａｌ，Ｚの原子濃度を、このような数値範囲とすることにより、第２層Ｌ２を、耐摩耗性が高い層とすることができる。上記の通り、Ｚには、Ｓｉ（ケイ素）またはＹ（イットリウム）を選択することができる。Ｓｉ（ケイ素）またはＹ（イットリウム）を選択することにより、第２層Ｌ２を含む被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0032】

第２層Ｌ２は、実質的に、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第２層Ｌ２は、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0033】

第１実施形態の被膜３３は、基材３２の表面に、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とを、交互に繰り返し成膜することにより、形成される。成膜方法としては、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理蒸着）の一種であるイオンプレーティング法が使用される。具体的には、チャンバ内において、中央に基材３２を配置し、その周りに、第１材料で形成された第１ターゲットと、第２材料で形成された第２ターゲットとを配置する。そして、基材３２を回転させながら、第１ターゲットからの第１材料の蒸着と、第２ターゲットからの第２材料の蒸着とを行う。これにより、基材３２の表面に、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とが、交互に繰り返し成膜される。

【0034】

このとき、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスを導入すると、第１材料および第２材料が、窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスを導入すると、第１材料および第２材料が、炭化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスと、炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスとを導入すると、第１材料および第２材料が、炭窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に酸化源である酸素（Ｏ_２）ガスを導入すると、第１材料および第２材料が、酸化物となって、基材３２の表面に成膜される。

【0035】

上述の通り、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２は、いずれも、優れた耐摩耗性を有する。ただし、第１層Ｌ１は、第２層Ｌ２に比べて、相対的に硬度が低い。このような第１層Ｌ１を、第２層Ｌ２の間に挟むことによって、第１層Ｌ１による緩衝作用が得られ、被膜３３の靱性が向上する。したがって、被膜が、第１層Ｌ１のみ、あるいは第２層Ｌ２のみで構成される場合よりも、被膜３３の表面に微小なクラックが生じにくくなる。これにより、被膜３３の耐摩耗性が向上し、工具３０を長寿命化できる。

【0036】

第１層Ｌ１および第２層Ｌ２により構成される積層単位６１の厚さｈは、２００ｎｍ以下とすることが望ましい。積層単位６１の厚さｈを２００ｎｍ以下に抑えることで、被膜３３の中に、積層単位６１を、多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0037】

なお、図５の例では、被膜３３の最下層が第１層Ｌ１となっており、最上層が第２層Ｌ２となっている。ただし、被膜３３の最下層が第２層Ｌ２となっていてもよい。また、被膜３３の最上層が第１層Ｌ１となっていてもよい。

【0038】

＜２－２．第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る被膜３３の層構造を、模式的に示した図である。図６に示すように、第２実施形態の被膜３３は、第１層Ｌ１および第３層Ｌ３により構成される積層単位６２が、複数積層された多層膜である。被膜３３の厚さは、例えば、１μｍから５μｍ程度とされる。後述のように、積層単位６２を複数回繰り返し積層することにより、積層を繰り返さない場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0039】

第１層Ｌ１は、上述した第１実施形態と同一の元素組成を有する第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第１層Ｌ１は、実質的に、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第１層Ｌ１は、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0040】

第３層Ｌ３は、元素組成が（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）で表される第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。上記の組成式において、Ａｌはアルミニウム、Ｃｒはクロムである。ｇは、（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）におけるＡｌの原子濃度（at％）を示す。ｇは、０．５≦ｇ≦０．８を満たす。Ａｌの原子濃度を、このような数値範囲とすることにより、第３層Ｌ３を、耐摩耗性が高い層とすることができる。

【0041】

第３層Ｌ３は、実質的に、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第３層Ｌ３は、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0042】

第２実施形態の被膜３３は、基材３２の表面に、第１層Ｌ１と第３層Ｌ３とを、交互に繰り返し成膜することにより、形成される。成膜方法としては、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理蒸着）の一種であるイオンプレーティング法が使用される。具体的には、チャンバ内において、中央に基材３２を配置し、その周りに、第１材料で形成された第１ターゲットと、第３材料で形成された第３ターゲットとを配置する。そして、基材３２を回転させながら、第１ターゲットからの第１材料の蒸着と、第３ターゲットからの第３材料の蒸着とを行う。これにより、基材３２の表面に、第１層Ｌ１と第３層Ｌ３とが、交互に繰り返し成膜される。

【0043】

このとき、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスを導入すると、第１材料および第３材料が、窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスを導入すると、第１材料および第３材料が、炭化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスと、炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスとを導入すると、第１材料および第３材料が、炭窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に酸化源である酸素（Ｏ_２）ガスを導入すると、第１材料および第３材料が、酸化物となって、基材３２の表面に成膜される。

【0044】

上述の通り、第１層Ｌ１および第３層Ｌ３は、いずれも、優れた耐摩耗性を有する。ただし、第１層Ｌ１は、第３層Ｌ３に比べて、相対的に硬度が低い。このような第１層Ｌ１を、第３層Ｌ３の間に挟むことによって、第１層Ｌ１による緩衝作用が得られ、被膜３３の靱性が向上する。したがって、被膜が、第１層Ｌ１のみ、あるいは第３層Ｌ３のみで構成される場合よりも、被膜３３の表面に微小なクラックが生じにくくなる。これにより、被膜３３の耐摩耗性が向上し、工具３０を長寿命化できる。

【0045】

第１層Ｌ１および第３層Ｌ３により構成される積層単位６２の厚さｈは、２００ｎｍ以下とすることが望ましい。積層単位６２の厚さｈを２００ｎｍ以下に抑えることで、被膜３３の中に、積層単位６２を、多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0046】

なお、図６の例では、被膜３３の最下層が第１層Ｌ１となっており、最上層が第３層Ｌ３となっている。ただし、被膜３３の最下層が第３層Ｌ３となっていてもよい。また、被膜３３の最上層が第１層Ｌ１となっていてもよい。

【0047】

＜２－３．第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る被膜３３の層構造を、模式的に示した図である。図７に示すように、第３実施形態の被膜３３は、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３により構成される積層単位６３が、複数積層された多層膜である。被膜３３の厚さは、例えば、１μｍから５μｍ程度とされる。後述のように、積層単位６３を複数回繰り返し積層することにより、積層を繰り返さない場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0048】

第１層Ｌ１は、上述した第１実施形態と同一の元素組成を有する第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第１層Ｌ１は、実質的に、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第１層Ｌ１は、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0049】

第２層Ｌ２は、上述した第１実施形態と同一の元素組成を有する第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第２層Ｌ２は、実質的に、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第２層Ｌ２は、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0050】

第３層Ｌ３は、上述した第２実施形態と同一の元素組成を有する第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第３層Ｌ３は、実質的に、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第３層Ｌ３は、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0051】

第３実施形態の被膜３３は、基材３２の表面に、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３を、繰り返し成膜することにより、形成される。成膜方法としては、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理蒸着）の一種であるイオンプレーティング法が使用される。具体的には、チャンバ内において、中央に基材３２を配置し、その周りに、第１材料で形成された第１ターゲットと、第２材料で形成された第２ターゲットと、第３材料で形成された第３ターゲットとを配置する。そして、基材３２を回転させながら、第１ターゲットからの第１材料の蒸着と、第２ターゲットからの第２材料の蒸着と、第３ターゲットからの第３材料の蒸着とを行う。これにより、基材３２の表面に、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３が、繰り返し成膜される。

【0052】

このとき、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、炭化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスと、炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスとを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、炭窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に酸化源である酸素（Ｏ_２）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、酸化物となって、基材３２の表面に成膜される。

【0053】

上述の通り、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３は、いずれも、優れた耐摩耗性を有する。ただし、第１層Ｌ１は、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に比べて、相対的に硬度が低い。このような第１層Ｌ１を、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３の間に挟むことによって、第１層Ｌ１による緩衝作用が得られ、被膜３３の靱性が向上する。したがって、被膜が、第１層Ｌ１のみ、第２層Ｌ２のみ、あるいは第３層Ｌ３のみで構成される場合よりも、被膜３３の表面に微小なクラックが生じにくくなる。これにより、被膜３３の耐摩耗性が向上し、工具３０を長寿命化できる。

【0054】

第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３により構成される積層単位６３の厚さｈは、２００ｎｍ以下とすることが望ましい。積層単位６３の厚さｈを２００ｎｍ以下に抑えることで、被膜３３の中に、積層単位６３を、多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0055】

なお、図７の例では、被膜３３の最下層が第１層Ｌ１となっており、最上層が第３層Ｌ３となっている。ただし、被膜３３の最下層が第２層Ｌ２または第３層Ｌ３となっていてもよい。また、被膜３３の最上層が第１層Ｌ１または第２層Ｌ２となっていてもよい。

【0056】

また、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３の積層順は、図７の例に限定されるものではない。例えば、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３の積層順が、図７の例とは逆になっていてもよい。

【0057】

＜２－４．第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る被膜３３の層構造を、模式的に示した図である。図８に示すように、第４実施形態の被膜３３は、下層部３３１と上層部３３２とを有する多層膜である。被膜３３の厚さは、例えば、１μｍから５μｍ程度とされる。下層部３３１においては、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３により構成される積層単位６３が、複数積層されている。上層部３３２においては、第１層Ｌ１および前記第２層Ｌ２により構成される積層単位６１が、複数積層されている。後述のように、積層単位６１および積層単位６３を複数回繰り返し積層することにより、積層を繰り返さない場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0058】

第１層Ｌ１は、上述した第１実施形態と同一の元素組成を有する第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第１層Ｌ１は、実質的に、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第１層Ｌ１は、第１材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0059】

第２層Ｌ２は、上述した第１実施形態と同一の元素組成を有する第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第２層Ｌ２は、実質的に、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第２層Ｌ２は、第２材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0060】

第３層Ｌ３は、上述した第２実施形態と同一の元素組成を有する第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物を含む。第３層Ｌ３は、実質的に、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物のみで構成されることが望ましい。ただし、第３層Ｌ３は、第３材料の窒化物、炭化物、炭窒化物、または酸化物と、不可避的に混入する不純物と、を含んでいてもよい。

【0061】

第４実施形態の被膜３３は、基材３２の表面に、まず、下層部３３１を成膜し、その後に、上層部３３２を成膜することにより、形成される。下層部３３１の成膜時には、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３を、繰り返し成膜する。具体的な成膜方法は、上述した第３実施形態と同様である。上層部３３２の成膜時には、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２を、繰り返し成膜する。具体的な成膜方法は、上述した第１実施形態と同様である。

【0062】

上記の成膜を行う際、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、炭化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に窒化源である窒素（Ｎ_２）ガスと、炭化源であるメタン（ＣＨ_４）ガスとを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、炭窒化物となって、基材３２の表面に成膜される。また、チャンバ内に酸化源である酸素（Ｏ_２）ガスを導入すると、第１材料、第２材料、および第３材料が、酸化物となって、基材３２の表面に成膜される。

【0063】

上述の通り、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３は、いずれも、優れた耐摩耗性を有する。ただし、第１層Ｌ１は、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に比べて、相対的に硬度が低い。下層部３３１においては、このような第１層Ｌ１が、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３の間に挟まれる。これにより、下層部３３１の靱性が向上する。また、上層部３３２においては、このような第１層Ｌ１が、第２層Ｌ２の間に挟まれる。これにより、上層部３３２の靱性が向上する。したがって、被膜が、第１層Ｌ１のみ、第２層Ｌ２のみ、あるいは第３層Ｌ３のみで構成される場合よりも、被膜３３の表面に微小なクラックが生じにくくなる。これにより、被膜３３の耐摩耗性が向上し、工具３０を長寿命化できる。

【0064】

第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３により構成される積層単位６３の厚さは、２００ｎｍ以下とすることが望ましい。積層単位６３の厚さを２００ｎｍ以下に抑えることで、下層部３３１の中に、積層単位６３を、多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0065】

また、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２により構成される積層単位６１の厚さも、２００ｎｍ以下とすることが望ましい。積層単位６１の厚さを２００ｎｍ以下に抑えることで、上層部３３２の中に、積層単位６１を、多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0066】

なお、図８の例では、下層部３３１の最下層が第１層Ｌ１となっており、最上層が第３層Ｌ３となっている。ただし、被膜３３の最下層が第２層Ｌ２または第３層Ｌ３となっていてもよい。また、被膜３３の最上層が第１層Ｌ１または第２層Ｌ２となっていてもよい。また、下層部３３１における第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３の積層順は、図８の例に限定されるものではない。例えば、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３の積層順が、図８の例とは逆になっていてもよい。

【0067】

また、図８の例では、上層部３３２の最下層が第１層Ｌ１となっており、最上層が第２層Ｌ２となっている。ただし、上層部３３２の最下層が第２層Ｌ２となっていてもよい。また、上層部３３２の最上層が第１層Ｌ１となっていてもよい。

【0068】

＜２－５．耐摩耗性能に関する実験結果＞
図９は、被膜３３の耐摩耗性能を調べた実験の結果を示すグラフである。図９のグラフには、実施例を示す第１データＤ１と、比較例を示す第２データＤ２とが、含まれている。実施例では、基材３２の表面に、上記の第４実施形態と同様の下層部および上層部を含む被膜を形成した工具を使用した。比較例では、実施例と同一の基材の表面に、従来のＡｌ－Ｃｒ－Ｎ系の単層被膜を形成した工具を使用した。被膜の厚さは、実施例と比較例とで、同一とした。工具の種類は、ホブカッタとした。

【0069】

実施例および比較例の工具を使用して、多数のワークの切削加工を行い、その延べ切削長ｓと、工具の表面に生じた摩耗の深さｔとの関係を調べた結果が、図９のグラフである。図９の結果を見ると、実施例を示す第１データＤ１では、比較例を示す第２データＤ２と比べて、工具の表面に生じる摩耗の深さｔが、５０％近く低減されている。この結果から、比較例の工具と比べて、実施例の工具の被膜の耐摩耗性が、大幅に向上していることが分かる。

【0070】

＜２－６．総括＞
上記の各実施形態の工具３０の被膜３３は、第１層Ｌ１と、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３の少なくともいずれか１つとを含む積層単位を有する。第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３の組成は、上述したとおりである。このように、複数の層を積層することで、被膜３３の靱性が向上する。その結果、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、または第３層Ｌ３のいずれか一種の層のみで同じ厚さの被膜を形成する場合と比べて、被膜３３の耐摩耗性を向上させることができる。

【0071】

例えば、被膜３３が第２層Ｌ２のみで形成される場合、第２層Ｌ２に極めて小さいクラックが発生すると、当該クラックが被膜３３の厚み方向に進行して、大きなクラックとなることがある。これに対し、例えば、被膜３３を第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とで形成すると、硬度の異なる複数の層が積層される。この場合、第１層Ｌ１の硬度が第２層Ｌ２の硬度よりも低いため、第２層Ｌ２で発生した極めて小さいクラックが、第２層Ｌ２と第１層Ｌ１との境界を超えて、被膜３３の厚み方向に進行することを抑制できる。したがって、被膜３３に、厚み方向に大きなクラックが発生しにくくなる。すなわち、被膜３３を第２層Ｌ２のみで形成する場合と比べて、第２層Ｌ２の厚さよりも大きいクラックが発生する可能性を低減できる。その結果、被膜３３の耐摩耗性を向上させることができる。

【0072】

特に、上記の各実施形態の被膜３３は、第１層Ｌ１と、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３の少なくともいずれか１つとを含む積層単位が、複数積層された多層膜である。このように、積層単位を複数回繰り返し積層することにより、積層を繰り返さない場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、向上させることができる。

【0073】

また、上記の各実施形態の被膜３３は、積層単位の厚さｈが、２００ｎｍ以下である。このように、１つの積層単位の厚さを抑えることで、被膜３３の中に、積層単位をより多数回繰り返し積層することができる。これにより、被膜３３の耐摩耗性を、より向上させることができる。

【0074】

上述の通り、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、および第３層Ｌ３の各層は、窒化物、炭化物、炭窒化物、および酸化物のいずれであってもよい。ただし、第１層Ｌ１を第１材料の窒化物とし、第２層Ｌ２を第２材料の窒化物とし、第３層Ｌ３を第３材料の窒化物とすれば、炭化物、炭窒化物、または酸化物の場合よりも、被膜３３の耐摩耗性を、さらに向上させることができる。

【0075】

工具３０は、基材３２と、基材３２の表面に形成された上記の被膜３３とを有する。被膜３３は、上述の通り、第１層Ｌ１と、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３の少なくともいずれか１つとを含む積層単位を有することにより、極めて高い耐摩耗性を有する。これにより、単一の材料で形成された単層の被膜を有する場合よりも、工具３０の寿命を向上させることができる。

【0076】

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

【0077】

上記の実施形態では、基材３２の表面に、上述した積層単位が、直接成膜されていた。しかしながら、基材３２の表面に、他の層を介して、上述した積層単位が成膜されていてもよい。例えば、基材３２の表面に、第３層Ｌ３のみからなる単層部が形成され、その単層部の表面に、上述した積層単位が積層されていてもよい。

【0078】

また、上記の実施形態では、工具３０が、歯車の外歯を切削するためのホブカッタである場合について、説明した。しかしながら、被膜３３の適用対象は、ホブカッタには限定されない。図１０は、工具３０の他の例である、スカイビングカッタの斜視図である。スカイビングカッタは、歯車の内歯を切削するための工具３０である。このようなスカイビングカッタの表面に、上記の各実施形態と同様の被膜３３を形成してもよい。また、被膜３３の適用対象となる工具３０は、ピニオンカッタやシェービングカッタなどであってもよい。

【0079】

工具３０は、上記のホブカッタ、ピニオンカッタ、スカイビングカッタ、シェービングカッタのいずれかであることが望ましい。これらの切削工具は、金属製のワークを削るものであるため、表面の被膜には、非常に高い硬度が求められる。しかしながら、高硬度の材料は靱性が低いため、クラックが生じやすいという問題がある。一般的に、単一の材料で、硬度と靱性を両立させることは、困難である。

【0080】

この点において、上記の各実施形態の被膜３３は、硬度の高い第２層Ｌ２および第３層Ｌ３の少なくともいずれか１つと、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３よりも相対的に硬度の低い第１層Ｌ１とを、積層している。これにより、第１層Ｌ１による緩衝作用が得られ、被膜３３の靱性が向上する。したがって、単一の材料で被膜を形成する場合よりも、被膜３３にクラックが生じにくくなる。すなわち、被膜３３を、複数の材料による多層構造とすることにより、工具に求められる硬度と、靱性とを、両立させることができる。また、仮に、被膜３３の表面付近の第２層Ｌ２または第３層Ｌ３に微小なクラックが生じたとしても、その下の第１層Ｌ１が高い靱性を有するため、クラックが深さ方向に進行しにくくなる。その結果、被膜３３の耐摩耗性が向上し、工具３０を長寿命化できる。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本願は、被膜、工具、および工作機械に利用できる。

【符号の説明】

【0082】

１ 工作機械
１０ ベッド
２０ 工具保持部
２１ コラム
２２ サドル
２３ 工具ヘッド
３０ 工具
３１ 切刃
３２ 基材
３３ 被膜
４０ ワーク保持部
４１ テーブル
４２ カウンタコラム
４３ テールストック
５０ ワークチェンジャ
５１ ターンテーブル
５２ アーム
６１ 積層単位
６２ 積層単位
６３ 積層単位
３３１ 下層部
３３２ 上層部
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層

【要約】      （修正有）

【課題】単一の材料で被膜を形成する場合よりも耐摩耗性が高い被膜を提供する。
【解決手段】被膜３３は、第１層Ｌ１，第２層Ｌ２，第３層Ｌ３の少なくともいずれか１つを含む積層単位６３を有し、第１層Ｌ１は、（Ｃｒ_{１－ａ－ｂ－ｃ}Ａｌ_ａ［Ｎｉ_１－ｄＺｒ_ｄ］_ｂＸ_ｃ）で表される第１材料の窒化物等を含み、Ｘは、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｂ，Ｗ，Ｖから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、０．５≦ａ≦０．８，０．０１≦ｂ≦０．３５，０＜ｃ≦０．２， ０．２≦ｄ≦０．５を満たし、第２層Ｌ２は、（Ａｌ_ｅＣｒ_{１－ｅ－ｆ}Ｚ_ｆ）で表される第２材料の窒化物等を含み、Ｚは、Ｓｉ，Ｙ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｅ，ｆは、０．５≦ｅ≦０．８，０．０３≦ｆ≦０．３，ｅ＋ｆ≦０．９を満たし、第３層Ｌ３は、（Ａｌ_ｇＣｒ_１－ｇ）で表される第３材料の窒化物等を含み、ｇは、０．５≦ｇ≦０．８を満たす。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】