特許 7362925 工具及び工具の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】工具及び工具の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20231010BHJP

   B23C 5/10 20060101ALI20231010BHJP

   B23B 27/20 20060101ALI20231010BHJP

   B23P 15/34 20060101ALI20231010BHJP

   B23K 26/364 20140101ALI20231010BHJP

   G01B 5/28 20060101ALI20231010BHJP

   G01B 5/20 20060101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 C

B23C5/10 B

B23B27/20

B23P15/34

B23K26/364

G01B5/28 102

G01B5/20 C

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022531807

(86)(22)【出願日】2021-06-14

(86)【国際出願番号】 JP2021022524

(87)【国際公開番号】W WO2021261316

(87)【国際公開日】2021-12-30

【審査請求日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2020/024463

(32)【優先日】2020-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2020/024464

(32)【優先日】2020-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2020/024465

(32)【優先日】2020-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503212652

【氏名又は名称】住友電工ハードメタル株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 倫太朗

(72)【発明者】

【氏名】原田 高志

(72)【発明者】

【氏名】久木野 暁

(72)【発明者】

【氏名】東 泰助

(72)【発明者】

【氏名】渡部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】背川 真有香

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２２６７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０３９００５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－００９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１３６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９７１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１１６５２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００３２７２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２７Ｂ２７／００－２７／２４

Ｂ２３Ｂ５１／００－５１／１４

Ｂ２３Ｃ ５／００－ ５／２８

Ｂ２３Ｐ１５／３４

Ｂ２３Ｋ２６／３６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端部を備える工具であって、
前記先端部は、表面を有し、
前記表面の少なくとも一部は、複数の突出部と、隣り合う２つの前記突出部の端が互いに接触することにより形成される第１凹部と、前記第１凹部とは別の第２凹部とを含み、
前記第２凹部は、前記突出部内又は隣り合う２つの前記突出部に跨がるように形成されており、
前記突出部の高さは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下であり、
平面視において、前記突出部のうちの１つは、全周にわたって他の前記突出部に接している、工具。

【請求項2】

前記第２凹部の深さは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１に記載の工具。

【請求項3】

前記第２凹部の長手方向における長さは、前記第２凹部の深さに前記第２凹部の側面の傾斜角度の正弦の２倍を乗じた値以上１００μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の工具。

【請求項4】

前記第２凹部の側面の傾斜角度は、０°を超えて４５°以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工具。

【請求項5】

前記表面における前記第２凹部の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工具。

【請求項6】

前記工具は、ワークの表面粗さ又は形状を測定するための測定工具である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工具。

【請求項7】

前記工具は、ワークを加工するための加工工具である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工具。

【請求項8】

前記表面は、部分球面を含み、
前記工具は、前記部分球面の中心を通る回転軸回りに回転されることによりワークの加工を行う、請求項７に記載の工具。

【請求項9】

前記第２凹部の幅方向は、前記回転軸回りの周方向に沿っている、請求項８に記載の工具。

【請求項10】

前記表面は、溝と、前記溝及び前記部分球面の稜線に形成された切れ刃とを含む、請求項８及び請求項９のいずれか１項に記載の工具。

【請求項11】

前記工具は、ワークの切削を行うための切削工具であり、
前記表面は、すくい面と、前記すくい面に連なる逃げ面と、前記すくい面及び前記逃げ面の稜線に形成された切れ刃とを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工具。

【請求項12】

前記突出部における前記表面の算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下である、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の工具。

【請求項13】

前記突出部及び前記第１凹部が形成されている前記表面の部分におけるスキューネスパラメータは、０未満である、請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の工具。

【請求項14】

前記先端部は、ナノ多結晶ダイヤモンドにより形成されている、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の工具。

【請求項15】

前記ナノ多結晶ダイヤモンドは、長周期型周期表の１３族又は１５族に属する原子を含む、請求項１４に記載の工具。

【請求項16】

前記先端部は、バインダレス立方晶窒化硼素により形成されている、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の工具。

【請求項17】

先端部を準備する工程と、
レーザを照射することにより、前記先端部の表面の少なくとも一部に、複数の突出部を形成する工程とを備え、
隣り合う２つの前記突出部の端が接することにより、前記先端部の表面の一部に、第１凹部が形成され、
レーザを照射することにより、前記突出部内又は隣り合う２つの前記突出部に跨がるように第２凹部を形成する工程をさらに備え、
前記突出部の高さは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下であり、
平面視において、前記突出部のうちの１つは、全周にわたって他の前記突出部に接している、工具の製造方法。

【請求項18】

レーザを照射することにより、前記先端部の前記表面に、すくい面及び前記すくい面に連なる逃げ面を形成する工程をさらに備える、請求項１７に記載の工具の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、工具及び工具の製造方法に関する。
本出願は、２０２０年６月２２日に出願した国際出願であるＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０２４４６３、ＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０２４４６４及びＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０２４４６５に基づく優先権を主張する。当該出願に記載された全ての記載内容は、参照により本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０１７－１１９３３３号公報）には、ボールエンドミルが記載されている。特許文献１のボールエンドミルは、本体部と、刃部とを有している。刃部は、本体部の先端に取り付けられている。刃部は、ダイヤモンド粒子及び結合材を含むダイヤモンド焼結体により形成されている。刃部は、半球形状を有している。刃部の表面は、凹部と、凸部とを含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１１９３３３号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の工具は、先端部を備えている。先端部は、表面を有する。表面の少なくとも一部は、複数の突出部と、隣り合う２つの突出部の端が互いに接触することにより形成される第１凹部と、第１凹部とは別の第２凹部とを含む。第２凹部は、突出部内又は隣り合う２つの突出部に跨がるように形成されている。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、ボールエンドミル１００の側面図である。

【図2】図２は、図１の領域ＩＩにおける拡大図である。

【図3】図３は、ボールエンドミル１００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。

【図5】図５は、ボールエンドミル１００の製造方法を示す工程図である。

【図6】図６は、ボールエンドミル２００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。

【図7】図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩにおける断面図である。

【図8】図８は、ボールエンドミル２００の製造方法を示す工程図である。

【図9】図９は、ボールエンドミル２００Ａの先端部２０近傍の拡大側面図である。

【図10】図１０は、切削インサート３００の斜視図である。

【図11】図１１は、切削インサート３００の先端部２０における断面図である。

【図12】図１２は、切削インサート３００の製造方法を示す工程図である。

【図13】図１３は、ラジアスエンドミル４００の側面図である。

【図14】図１４は、スタイラス５００の側面図である。

【図15】図１５は、ボールエンドミル６００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。

【図16】図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩにおける断面図である。

【図17】図１７は、第２凹部２４の長手方向に直交する断面における測定対象部分の模式的な断面曲線である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

［本開示が解決しようとする課題］
本発明者らが見出した知見によると、特許文献１に記載のボールエンドミルは、ワークとの接触性に関して、改善の余地がある。

【0007】

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、ワークとの接触性が改善された工具を提供する。

【0008】

［本開示の効果］
本開示の工具によると、ワークとの接触性を改善することができる。

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施形態を、列挙して説明する。

【0010】

（１）本開示の一態様に係る工具は、先端部を備えている。先端部は、表面を有する。表面の少なくとも一部は、複数の突出部と、隣り合う２つの突出部の端が互いに接触することにより形成される第１凹部と、第１凹部とは別の第２凹部とを含む。第２凹部は、突出部内又は隣り合う２つの突出部に跨がるように形成されている。上記（１）の工具によると、ワークとの接触性を改善できる。

【0011】

（２）上記（１）の工具では、第２凹部の深さが、０．５μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0012】

（３）上記（１）又は（２）の工具では、第２凹部の長手方向における長さが、第２凹部の深さに第２凹部の側面の傾斜角度の正弦の２倍を乗じた値以上１００μｍ以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0013】

（４）上記（１）から（３）の工具では、第２凹部の側面の傾斜角度が、０°を超えて４５°以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0014】

（５）上記（１）から（４）の工具では、表面における第２凹部の面積割合が、３パーセント以上８０パーセント以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0015】

（６）上記（１）から（５）の工具は、ワークの表面粗さ又は形状を測定するための測定工具であってもよい。

【0016】

（７）上記（１）から（５）の工具は、ワークを加工するための加工工具であってもよい。

【0017】

（８）上記（７）の工具では、表面が部分球面を含んでいてもよい。工具は、部分球面の中心を通る回転軸回りに回転されることによりワークの加工を行ってもよい。

【0018】

（９）上記（８）の工具では、第２凹部の幅方向が、回転軸回りの周方向に沿っていてもよい。

【0019】

（１０）上記（７）から（９）の工具では、表面が、溝と、溝及び部分球面の稜線に形成された切れ刃とを含んでいてもよい。

【0020】

（１１）上記（１）から（５）の工具は、ワークの切削を行うための切削工具であってもよい。表面は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面及び逃げ面の稜線に形成された切れ刃とを含んでいてもよい。

【0021】

（１２）上記（７）から（１１）の工具では、突出部の高さが、０．０５μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0022】

（１３）上記（７）から（１２）の工具では、突出部における表面の算術平均高さが、０．０５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0023】

（１４）上記（７）から（１３）の工具では、突出部及び第１凹部が形成されている表面の部分におけるスキューネスパラメータが、０未満であってもよい。この場合には、工具寿命をさらに改善することができる。

【0024】

（１５）上記（１）から（１４）の工具では、先端部が、ナノ多結晶ダイヤモンドにより形成されていてもよい。

【0025】

（１６）上記（１５）の工具では、ナノ多結晶ダイヤモンドが、長周期型周期表の１３族又は１５族に属する原子を含んでいてもよい。

【0026】

（１７）上記（１）から（１４）の工具では、先端部が、バインダレス立方晶窒化硼素により形成されていてもよい。

【0027】

（１８）本開示の一態様に係る工具の製造方法は、ナノ多結晶ダイヤモンドにより形成された先端部を準備する工程と、レーザを照射することにより、先端部の表面の少なくとも一部に、複数の突出部を形成する工程とを備えている。隣り合う２つの突出部の端が接することにより、先端部の表面の一部に、第１凹部が形成される。工具の製造方法は、レーザを照射することにより、突出部内又は隣り合う２つの突出部に跨がるように第２凹部を形成する工程をさらに備えている。

【0028】

（１９）上記（１８）の工具の製造方法において、レーザを照射することにより、先端部の表面に、すくい面及びすくい面に連なる逃げ面を形成する工程をさらに備えていてもよい。

【0029】

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

【0030】

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る工具の構成を説明する。第１実施形態に係る工具は、ワークに対する切削加工を行うための切削工具である。より具体的には、第１実施形態に係る工具は、ボールエンドミル１００である。このワークは、例えば、超硬合金製である。

【0031】

図１は、ボールエンドミル１００の側面図である。図２は、図１の領域ＩＩにおける拡大図である。図１及び図２に示されるように、ボールエンドミル１００は、回転軸Ａを有している。ボールエンドミル１００は、回転軸Ａ回りに回転されることにより、ワークに対する加工を行う。ボールエンドミル１００は、本体部１０と、先端部２０とを有している。

【0032】

本体部１０は、例えば、超硬合金により形成されている。本体部１０は、回転軸Ａに沿う方向において、第１端１０ａと、第２端１０ｂとを有している。第２端１０ｂは、第１端１０ａの反対側の端である。本体部１０は、シャンク１１と、ネック１２とを有している。シャンク１１は第１端１０ａ側にあり、ネック１２は第２端１０ｂ側にある。

【0033】

シャンク１１は、回転軸Ａに沿って延在している。シャンク１１は、回転軸Ａに沿う方向において、第１端１１ａと、第２端１１ｂとを有している。第１端１１ａは、第１端１０ａに一致している。第２端１１ｂは、第１端１１ａの反対側の端である。シャンク１１は、回転軸Ａに直交する断面視において、円形形状である。

【0034】

ネック１２は、回転軸Ａに沿って、第２端１１ｂから延在している。ネック１２は、回転軸Ａに沿う方向において、第１端１２ａと、第２端１２ｂとを有している。第１端１２ａは、シャンク１１側の端である。第２端１２ｂは、第１端１２ａの反対側の端であり、第２端１０ｂに一致している。ネック１２は、回転軸Ａに直交する断面視において、円形形状である。回転軸Ａに直交する断面視において、ネック１２の断面積は、シャンク１１の断面積よりも小さい。

【0035】

先端部２０は、例えばろう付けにより、本体部１０に取り付けられている。より具体的には、先端部２０は、接続層１３を介して、第２端１０ｂに取り付けられている。接続層１３は、ろう材である。

【0036】

先端部２０は、ナノ多結晶ダイヤモンドにより形成されている。ナノ多結晶ダイヤモンドは、複数のダイヤモンド結晶粒を含んでいる。ナノ多結晶ダイヤモンドの残部には、グラファイト及び不可避不純物が含まれていてもよいが、バインダは含まれていない。すなわち、ナノ多結晶ダイヤモンド中において、複数のダイヤモンド結晶粒の各々は、互いに直接結合されている。不可避不純物の量は、少ないほど好ましいが、全体の質量に対して数パーセント含まれることがある。

【0037】

ナノ多結晶ダイヤモンド中において、ダイヤモンド結晶粒の平均粒径は、１μｍ未満である。ナノ多結晶ダイヤモンド中において、ダイヤモンド結晶粒の平均粒径は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノ多結晶ダイヤモンド中において、ダイヤモンド結晶粒の平均粒径は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。

【0038】

ナノ多結晶ダイヤモンド中におけるダイヤモンド結晶粒の平均粒径は、先端部２０の表面を精密研磨した上で、例えば、日本電子社製ＪＳＭ－７８００Ｆ等の電子顕微鏡を用いて、粒界が見える観察条件を設定し、反射電子顕微鏡像を取得し、画像解析することにより、測定することができる。

【0039】

ナノ多結晶ダイヤモンドには、長周期型周期表の１３族又は１５族に属する原子が含まれていることが好ましい。長周期型周期表の１３族に属する原子は、例えば、硼素原子である。長周期型周期表の１５族に属する原子は、例えば、窒素原子である。ナノ多結晶ダイヤモンドは、長周期型周期表の１３族又は１５族に属する原子が添加されていることにより、導電性が付与される。

【0040】

先端部２０は、バインダレス立方晶窒化硼素により形成されていてもよい。バインダレス立方晶窒化硼素は、複数の立方晶窒化硼素結晶粒を含んでいる。バインダレス立方晶窒化硼素の残部には、他の結晶構造を有する窒化硼素（ウルツ鉱型窒化硼素、六方晶窒化硼素）及び不可避不純物が含まれていてもよいが、バインダは含まれていない。すなわち、バインダレス立方晶窒化硼素中において、複数の立方晶窒化硼素結晶粒の各々は、互いに直接結合されている。また、他の結晶構造を有する窒化硼素（ウルツ鉱型窒化硼素、六方晶窒化硼素）及び不可避不純物の量は少ないほど好ましいが、全体の質量に対して数パーセント含まれることがある。

【0041】

バインダレス立方晶窒化硼素中において、立方晶窒化硼素結晶粒の平均粒径は、１μｍ未満である。バインダレス立方晶窒化硼素中において、立方晶窒化硼素結晶粒の平均粒径は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。バインダレス立方晶窒化硼素中において、立方晶窒化硼素結晶粒の平均粒径は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。なお、立方晶窒化硼素結晶粒の平均粒径は、ダイヤモンド結晶粒の平均粒径と同様の方法により測定される。

【0042】

先端部２０は、表面２１を有している。先端部２０は、半球形状を有している。すなわち、表面２１には、部分球面２１ａが含まれている。先端部２０を構成している半球の直径を、直径Ｒとする。ボールエンドミル１００によりワークの加工が行われている際、表面２１（部分球面２１ａ）は、ワークに接触する。

【0043】

表面２１は、溝２１ｂを含んでいる。表面２１は、溝２１ｂにおいて窪んでいる。溝２１ｂは、表面２１の中央部付近から、放射状に延在している。溝２１ｂと部分球面２１ａとの稜線は、切れ刃２１ｃになっている。部分球面２１ａは、逃げ面になっている。切れ刃２１ｃに連なっている溝２１ｂの表面は、すくい面になっている。

【0044】

図３は、ボールエンドミル１００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。図３及び図４に示されるように、部分球面２１ａには、複数の突出部２２が形成されている。

【0045】

図３の例では、突出部２２は、平面視において（部分球面２１ａに直交する方向から見て）、六角形形状を有しているが、突出部２２の平面形状は、これに限られない。突出部２２は、例えば、部分球面２１ａの全面にわたって形成されている。突出部２２は、部分球面２１ａの一部のみに形成されていてもよい。

【0046】

部分球面２１ａには、第１凹部２３が形成されている。第１凹部２３は、隣り合う２つの突出部２２の端が接することにより、形成されている。部分球面２１ａは、第１凹部２３において、窪んでいる。

【0047】

突出部２２は、高さＨを有している。高さＨは、突出部２２の先端と第１凹部２３の底との間の距離である。高さＨは、好ましくは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下である。

【0048】

突出部２２における部分球面２１ａの算術平均高さ（Ｓａ）は、好ましくは、０．０５μｍ以上５μｍ以下である。突出部２２における部分球面２１ａの算術平均高さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ０６８１－２：２０１８）にしたがって測定される。

【0049】

突出部２２及び第１凹部２３が形成されている部分における部分球面２１ａのスキューネス（Ｓｓｋ）は、０未満（負の値）であることが好ましい。突出部２２及び第１凹部２３が形成されている部分における部分球面２１ａのスキューネスは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ０６８１－２：２０１８）にしたがって測定される。

【0050】

以下に、ボールエンドミル１００の製造方法を説明する。図５は、ボールエンドミル１００の製造方法を示す工程図である。図５に示されるように、準備工程Ｓ１と、接合工程Ｓ２と、突出部形成工程Ｓ３とを有している。

【0051】

準備工程Ｓ１においては、本体部１０及び先端部２０を構成する部材が準備される。なお、準備工程Ｓ１において準備される先端部２０の表面２１（部分球面２１ａ）には、突出部２２及び第１凹部２３が形成されていない。接合工程Ｓ２においては、例えば、ろう付けにより、本体部１０と先端部２０との接合が行われる。

【0052】

突出部形成工程Ｓ３においては、突出部２２が形成される。突出部２２は、レーザを表面２１（部分球面２１ａ）に照射することにより形成される。第１凹部２３は、隣り合う２つの突出部２２の端が互いに接することにより形成されるため、突出部形成工程Ｓ３において突出部２２が形成されることにより、第１凹部２３も形成される。

【0053】

以下に、ボールエンドミル１００の効果を説明する。
ボールエンドミル１００においては、２つの突出部２２の端が接することにより第１凹部２３が形成されている。そのため、ワークの加工を行う際に、ワークから発生する切屑等が第１凹部２３に拘束されがたく、表面２１に溶着が生じにくい。その結果、ワークを加工する際の接触抵抗が低減され、工具寿命が改善されることになる。

【0054】

高さＨを０．０５μｍ以上２０μｍ以下とすることにより、ワークから発生する切屑等が第１凹部２３にさらに拘束されがたくなる結果、ワークを加工する際の接触抵抗がさらに低減されるとともに、工具寿命をさらに改善される。

【0055】

突出部２２及び第１凹部２３が形成されている部分における部分球面２１ａのスキューネスが０未満である場合、ワークから発生する切屑等が第１凹部２３にさらに拘束されがたくなる結果、ワークを加工する際の接触抵抗がさらに低減されるとともに、工具寿命をさらに改善される。

【0056】

突出部２２における部分球面２１ａの算術平均高さが小さくなるほど、突出部２２に溶着が発生しにくくなる。そのため、突出部２２における算術平均高さを０．０５μｍ以上５μｍ以下とすることにより、ワークを加工する際の接触抵抗がさらに低減されるとともに、工具寿命をさらに改善される。

【0057】

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る工具の構成を説明する。第２実施形態に係る工具は、ワークに対する加工を行うための加工工具である。より具体的には、第２実施形態に係る工具は、ボールエンドミル２００である。ここでは、ボールエンドミル１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0058】

ボールエンドミル２００は、本体部１０と、先端部２０を有している。本体部１０は、シャンク１１と、ネック１２とを有している。先端部２０は、表面２１を有している。表面２１は、部分球面２１ａを含んでいる。部分球面２１ａには、突出部２２及び第１凹部２３が形成されている。これらの点に関して、ボールエンドミル２００の構成は、ボールエンドミル１００の構成と共通している。

【0059】

図６は、ボールエンドミル２００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩにおける断面図である。部分球面２１ａには、図６及び図７に示されるように、第２凹部２４がさらに形成されている。これらの点に関して、ボールエンドミル２００の構成は、ボールエンドミル１００の構成と異なっている。

【0060】

第２凹部２４は、第１凹部２３とは別の凹部である。第２凹部２４において、部分球面２１ａは、窪んでいる。第２凹部２４は、例えば、突出部２２内に形成されている。第２凹部２４の深さを、深さＤとする。深さＤは、１．０μｍ以上である。深さＤは、例えば２０μｍ以下である。

【0061】

平面視における第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。平面視における第２凹部２４の円相当径は、平面視における第２凹部２４の面積をπ／４で除した値の平方根である。表面２１における第２凹部２４の面積比率は、３パーセント以上８０パーセント以下であることが好ましい。表面２１における第２凹部２４の面積比率は、第２凹部２４が形成されている表面２１の面積を突出部２２及び第１凹部２３が形成されている表面２１の面積で除した値である。

【0062】

以下に、ボールエンドミル２００の製造方法を説明する。ここでは、ボールエンドミル１００の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0063】

図８は、ボールエンドミル２００の製造方法を示す工程図である。図８に示されるように、ボールエンドミル２００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、接合工程Ｓ２と、突出部形成工程Ｓ３とを有している。この点に関して、ボールエンドミル２００の製造方法は、ボールエンドミル１００の製造方法と共通している。

【0064】

ボールエンドミル２００の製造方法は、第２凹部形成工程Ｓ４をさらに有している。この点に関して、ボールエンドミル２００の製造方法は、ボールエンドミル１００の製造方法と異なっている。

【0065】

第２凹部形成工程Ｓ４においては、第２凹部２４の形成が行われる。第２凹部２４の形成においては、第１に、金属粉末が、表面２１（部分球面２１ａ）に配置される。この金属粉末には、ダイヤモンドと親和性の高い金属（例えば、鉄、コバルト、ニッケル）が選択される。

【0066】

第２に、表面２１を加熱することにより、上記の金属粉末と先端部２０中に含まれているダイヤモンドとを反応させる。その結果、上記の金属粉末が付着していた部分の表面２１からダイヤモンドが除去され、第２凹部２４が形成される。

【0067】

上記の第２凹部２４の形成方法から明らかなように、第２凹部２４の円相当径は上記の配置する金属粉末の粒径を調整することにより変更可能であり、第２凹部２４の面積比率は上記の配置する金属粉末の量を調整することにより変更可能である。なお、第２凹部２４の形成方法は、上記の例に限られない。第２凹部２４は、例えば表面２１（部分球面２１ａ）に対してレーザを照射することにより形成されてもよい。

【0068】

以下に、ボールエンドミル２００の効果を説明する。ここでは、ボールエンドミル１００の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0069】

ボールエンドミル２００においては、第２凹部２４及び切れ刃２１ｃが同時に切れ刃として作用する。この大小合わせた切れ刃により、あたかも研削による加工のような切削効果がもたらされることになる。そのため、ボールエンドミル２００によると、ワークの加工精度を改善することができる。

【0070】

また、深さＤが１．０μｍ未満である場合、ワークから発生する切屑等が第２凹部２４に詰まってしまい、溶着の起点になりやすい。その結果、ワークを加工する際の接触抵抗が増加してしまい、表面２１（部分球面２１ａ）の摩耗が進行しやすい。このように、深さＤが１．０μｍ以上の第２凹部２４を有するボールエンドミル２００によると、工具寿命を確保しながら、ワークの加工精度を改善することができる。

【0071】

平面視における第２凹部２４の円相当径が過大であると、第２凹部２４が切れ刃として作用しにくくなる。また、平面視における第２凹部２４の円相当径が過小であると、第２凹部２４に切屑等が詰まりやすくなる。そのため、平面視における第２凹部２４の円相当径を０．５μｍ以上５０μｍ以下とすることにより、工具寿命をさらに改善することができる。

【0072】

第２凹部２４の面積割合が過小である場合、切れ刃として機能する第２凹部２４の数が少ない。他方で、第２凹部２４の面積割合が過大である場合、切れ刃として機能する第２凹部２４の割合が減少するとともに、切れ刃（第２凹部２４）１つあたりの負荷が高くなり、表面２１（部分球面２１ａ）の摩耗が進行しやすくなる。そのため、第２凹部２４の面積割合を３パーセント以上８０パーセント以下とすることにより、工具寿命をさらに改善することができる。

【0073】

＜第１切削試験＞
表面２１のスキューネス、突出部２２の高さ（高さＨ）、突出部２２における算術平均高さ、第２凹部２４の深さ（深さＤ）、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合の影響を確認するために、第１切削試験を行った。以下に、この切削試験について説明を行う。

【0074】

第１切削試験においては、ボールエンドミル２００として、サンプル１－１～サンプル１－１１が用いられた。サンプル１－１～サンプル１－１１においては、表１に示されるように、表面２１のスキューネス、高さＨ、突出部２２における算術平均高さ、深さＤ、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合が変化された。サンプル１－１～サンプル１－１１においては、直径Ｒが１．０ｍｍとされた。なお、サンプル１－１～サンプル１－１１においては、先端部２０がナノ多結晶ダイヤモンドにより形成された。

【0075】

【表1】

【0076】

第１切削試験は、ボールエンドミル２００の回転数を３００００回転／分、工具送り速度を４００ｍｍ／分、切り込み量が０．００５ｍｍ、切り込み幅が０．００２ｍｍとの条件により行われた。第１切削試験は、クーラントを供給することなくドライ加工により行われた。第１切削試験のワークには、住友電気工業株式会社製超硬合金ＡＦ１が用いられた。第１切削試験において、サンプル１－１～サンプル１－１１の工具寿命は、加工面におけるワークの算術平均粗さが０．０５μｍ以上となった時点までの切削距離により評価された。第１切削試験の結果が、表２に示されている。

【0077】

【表2】

【0078】

サンプル１－１～サンプル１－６の工具寿命は、サンプル１－７の工具寿命を上回っていた。サンプル１－１～サンプル１－６の表面２１におけるスキューネスは、０未満であった。サンプル１－７の表面２１におけるスキューネスは、正の値であった。この比較から、表面２１におけるスキューネスを０未満とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0079】

サンプル１－１～サンプル１－６の工具寿命は、サンプル１－８の工具寿命を上回っていた。サンプル１－１～サンプル１－６の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあった。サンプル１－８の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内になかった。サンプル１－１～サンプル１－６の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあった。サンプル１－８の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内になかった。

【0080】

この比較から、高さＨを０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とすること及び突出部２２における算術平均高さを０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0081】

サンプル１－１～サンプル１－６の工具寿命は、サンプル１－９の工具寿命を上回っていた、サンプル１－１～サンプル１－６の深さＤは、１．０μｍ以上であった。サンプル１－９の深さＤは、１．０μｍ未満であった。この比較から、深さＤを１．０μｍ以上とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0082】

サンプル１－１～サンプル１－６の工具寿命は、サンプル１－１０の工具寿命を上回っていた。また、サンプル１－１～サンプル１－６の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあった。サンプル１－１０の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内になかった。この比較から、第２凹部２４の円相当径を０．５μｍ以上５０μｍ以下とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0083】

サンプル１－１～サンプル１－６の工具寿命は、サンプル１－１１の工具寿命を上回っていた。また、サンプル１－１～サンプル１－６の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内にあった。サンプル１－１１の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内になかった。この比較から、表面２１における第２凹部２４の面積割合を３パーセント以上８０パーセント以下とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0084】

＜第２切削試験＞
表面２１のスキューネス、突出部２２の高さ（高さＨ）、突出部２２における算術平均高さ、第２凹部２４の深さ（深さＤ）、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合の影響を確認するために、第２切削試験を行った。以下に、この第２切削試験について説明を行う。

【0085】

第２切削試験においては、ボールエンドミル２００として、サンプル２－１～サンプル２－１１が用いられた。サンプル２－１～サンプル２－１１において、表３に示されるように、表面２１のスキューネス、高さＨ、突出部２２における算術平均高さ、深さＤ、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合が変化された。サンプル２－１～サンプル２－１１においては、直径Ｒが３．０ｍｍとされた。なお、サンプル２－１～サンプル２－１１は、先端部２０が長周期型周期表の１３族又は１５族に属する原子を含むナノ多結晶ダイヤモンドにより形成された。

【0086】

【表3】

【0087】

第２切削試験は、ボールエンドミル２００の回転数を１００００回転／分、工具送り速度を１００ｍｍ／分、切り込み量が０．０１５ｍｍ、切り込み幅が０．０２ｍｍとの条件により行われた。第２切削試験は、水溶性クーラントを供給しながら行われた。第２切削試験のワークには、石英ガラスが用いられた。第２切削試験において、サンプル２－１～サンプル２－１１の工具寿命は、逃げ面（部分球面２１ａ）における摩耗量が５０μｍ以上になった時点までの切削距離により評価された。第２切削試験の結果は、表４に示されている。

【0088】

【表4】

【0089】

サンプル２－１～サンプル２－６の工具寿命は、サンプル２－７の工具寿命を上回っていた。サンプル２－１～サンプル２－６の表面２１におけるスキューネスは、０未満であった。サンプル２－７の表面２１におけるスキューネスは、正の値であった。この比較から、表面２１におけるスキューネスを０未満とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0090】

サンプル２－１～サンプル２－６の工具寿命は、サンプル２－８の工具寿命を上回っていた。サンプル２－１～サンプル２－６の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあった。サンプル２－８の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内になかった。サンプル２－１～サンプル２－６の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあった。サンプル２－８の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内になかった。

【0091】

この比較から、高さＨを０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とすること及び突出部２２における算術平均高さを０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0092】

サンプル２－１～サンプル２－６の工具寿命は、サンプル２－９の工具寿命を上回っていた、サンプル２－１～サンプル２－６の深さＤは、１．０μｍ以上であった。サンプル２－９の深さＤは、１．０μｍ未満であった。この比較から、深さＤを１．０μｍ以上とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0093】

サンプル２－１～サンプル２－６の工具寿命は、サンプル２－１０の工具寿命を上回っていた。サンプル２－１～サンプル２－６の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあった。サンプル２－１０の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内になかった。この比較から、第２凹部２４の円相当径を０．５μｍ以上５０μｍ以下とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0094】

サンプル２－１～サンプル２－６の工具寿命は、サンプル２－１１の工具寿命を上回っていた。また、サンプル２－１～サンプル２－６の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内にあった。サンプル２－１１の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内になかった。この比較から、表面２１における第２凹部２４の面積割合を３パーセント以上８０パーセント以下とすることによりボールエンドミル２００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0095】

＜変形例＞
以下に、ボールエンドミル２００の変形例（以下においては、「ボールエンドミル２００Ａ」とする）の構成を説明する。ここでは、ボールエンドミル２００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0096】

図９は、ボールエンドミル２００Ａの先端部２０近傍の拡大側面図である。図９に示されるように、ボールエンドミル２００Ａの表面２１には、溝２１ｂ及び切れ刃２１ｃが形成されていない。しかしながら、上記のとおり、第２凹部２４が微少な切れ刃として作用するため、ボールエンドミル２００Ａは、切れ刃２１ｃを有さずとも、ワークに対する加工を行うことができる。

【0097】

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係る工具の構成を説明する。第３実施形態に係る工具は、ワークに対する切削加工を行うための切削工具である。より具体的には、第３実施形態に係る工具は、切削インサート３００である。

【0098】

図１０は、切削インサート３００の斜視図である。図１１は、切削インサート３００の先端部２０における断面図である。図１０及び図１１に示されるように、切削インサート３００は、基体３０と、先端部２０とを有している。

【0099】

基体３０は、第１面３０ａと、第２面３０ｂと、側面３０ｃとを有している。第２面３０ｂは、第１面３０ａの反対面である。側面３０ｃは、第１面３０ａ及び第２面３０ｂに連なっている。基体３０は、取り付け部３１を有している。取り付け部３１は、第１面３０ａに直交する方向から見て、基体３０の角部に位置している。

【0100】

取り付け部３１に位置する第１面３０ａと第２面３０ｂとの間の距離は、取り付け部３１以外に位置する第１面３０ａと第２面３０ｂとの間の距離よりも小さくなっている。すなわち、基体３０の第１面３０ａ側には、取り付け部３１において、段差が形成されている。基体３０は、例えば、超硬合金により形成されている。

【0101】

先端部２０は、取り付け部３１に、ろう付け等により取り付けられている。先端部２０の表面２１は、すくい面２１ｄと、逃げ面２１ｅと、切れ刃２１ｆとを有している。すくい面２１ｄは、逃げ面２１ｅに連なっている。すくい面２１ｄは、逃げ面２１ｅとは反対側において、第１面３０ａに連なっている。逃げ面２１ｅは、すくい面２１ｄとは反対側において、側面３０ｃに連なっている。切れ刃２１ｆは、すくい面２１ｄと逃げ面２１ｅとの稜線に形成されている。

【0102】

すくい面２１ｄは、第１部分２１ｄａと、第２部分２１ｄｂとを有している。第１部分２１ｄａは、逃げ面２１ｅに連なっているすくい面２１ｄの部分である。第２部分２１ｄｂは、切れ刃２１ｆとの間で第１部分２１ｄａを挟み込んでいる部分である。

【0103】

第１部分２１ｄａは、第２部分２１ｄｂに対して負角をなすように、第２部分２１ｄｂに対して傾斜している。第１部分２１ｄａが第２部分２１ｄｂに対して負角をなしている場合とは、第２部分２１ｄｂが上方を向いており、かつ逃げ面２１ｅが左方を向いている際に、第１部分２１ｄａが第２部分２１ｄｂに対して反時計回りに回転している場合をいう。このことを別の観点から言えば、第１部分２１ｄａは、ネガランドになっている。

【0104】

突出部２２及び第１凹部２３は、すくい面２１ｄ及び逃げ面２１ｅに形成されている。より具体的には、突出部２２及び第１凹部２３は、第１部分２１ｄａ及び逃げ面２１ｅに形成されている。すくい面２１ｄ（第１部分２１ｄａ）及び逃げ面２１ｅには、第２凹部２４がさらに形成されていてもよい。

【0105】

以下に、切削インサート３００の製造方法を説明する。
図１２は、切削インサート３００の製造方法を示す工程図である。図１２に示されるように、切削インサート３００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、接合工程Ｓ２と、面形成工程Ｓ５と、突出部形成工程Ｓ３とを有している。切削インサート３００の製造方法は、第２凹部形成工程Ｓ４をさらに有していてもよい。

【0106】

準備工程Ｓ１においては、基体３０及び先端部２０を構成する部材が準備される。準備工程Ｓ１において準備される先端部２０の表面２１には、突出部２２及び第１凹部２３が形成されていない。接合工程Ｓ２においては、例えば、ろう付けにより、基体３０と先端部２０との接合が行われる。

【0107】

面形成工程Ｓ５においては、表面２１に、すくい面２１ｄ及び逃げ面２１ｅが形成される。すくい面２１ｄの形成及び逃げ面２１ｅの形成は、例えば、表面２１にレーザを照射することにより行われる。面形成工程Ｓ５においては、すくい面２１ｄ及び逃げ面２１ｅが形成される結果、切れ刃２１ｆも形成される。突出部形成工程Ｓ３及び第２凹部形成工程Ｓ４は、上記のとおりであるため、ここでは説明を省略する。

【0108】

以下に、切削インサート３００の効果を説明する。
切削インサート３００によりワークの加工が行われている際、ワークから発生する切屑等が第１凹部２３に拘束されにくいため、表面２１に溶着が生じにくい。その結果、ワークの加工を行う際の接触抵抗を低減でき、ひいては、工具寿命を改善することができる。

【0109】

また、切削インサート３００によりワークの加工が行われている際、切れ刃２１ｆがワークを切削するのみならず、逃げ面２１ｅに形成された第２凹部２４が微少な切れ刃として作用し、ワークを研削するため、被加工面の加工品位（被加工面の面粗度）が改善される。このように、切削インサート３００によると、ワークに対する加工の精度を改善することができる。

【0110】

＜切削試験＞
表面２１のスキューネス、突出部２２の高さ（高さＨ）、突出部２２における算術平均高さ、第２凹部２４の深さ（深さＤ）、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合の影響を確認するために、切削試験を行った。以下に、この切削試験について説明を行う。

【0111】

切削試験においては、切削インサート３００として、サンプル３－１～サンプル３－１１が用いられた。サンプル３－１～サンプル３－１１において、表５に示されるように、表面２１のスキューネス、高さＨ、突出部２２における算術平均高さ、深さＤ、平面視における第２凹部２４の円相当径及び第２凹部２４の面積割合が変化された。なお、サンプル３－１～サンプル３－１１は、先端部２０がバインダレス立方晶窒化硼素により形成された。

【0112】

【表5】

【0113】

切削試験においては、サンプル３－１～サンプル３－９を用いて、チタン－６アルミニウム－４バナジウム合金製の丸棒形状のワークに対して、旋削加工が行われた。切削試験は、切削速度２５０ｍ／分、送り量０．２ｍｍ／回転、切り込み量０．５ｍｍとの条件により行われた。切削試験においては、クーラントが７ＭＰａの圧力で供給された。サンプル３－１～サンプル３－１１の工具寿命は、逃げ面２１ｅにおける摩耗量が１５０μｍ以上となった時点までの切削距離により評価された。切削試験の結果は、表６に示されている。

【0114】

【表6】

【0115】

サンプル３－１～サンプル３－６の工具寿命は、サンプル３－７の工具寿命を上回っていた。サンプル３－１～サンプル３－６の表面２１におけるスキューネスは、０未満であった。他方で、サンプル３－７の表面２１におけるスキューネスは、正の値であった。この比較から、表面２１におけるスキューネスを０未満とすることにより切削インサート３００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0116】

サンプル３－１～サンプル３－６の工具寿命は、サンプル３－８の工具寿命を上回っていた。サンプル３－１～サンプル３－６の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあった。サンプル３－８の高さＨは、０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内になかった。サンプル３－１～サンプル３－６の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあった。サンプル３－８の突出部２２における算術平均高さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内になかった。

【0117】

この比較から、高さＨを０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とすること及び突出部２２における算術平均高さを０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることにより切削インサート３００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0118】

サンプル３－１～サンプル３－６の工具寿命は、サンプル３－９の工具寿命を上回っていた。サンプル３－１～サンプル３－６の深さＤは、１．０μｍ以上であった。サンプル３－９の深さＤは、１．０μｍ未満であった。この比較から、深さＤを１．０μｍ以上とすることにより切削インサート３００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0119】

サンプル３－１～サンプル３－６の工具寿命は、サンプル３－１０の工具寿命を上回っていた。サンプル３－１～サンプル３－６の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあった。また、サンプル３－１０の第２凹部２４の円相当径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内になかった。この比較から、第２凹部２４の円相当径を０．５μｍ以上５０μｍ以下とすることにより切削インサート３００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0120】

サンプル３－１～サンプル３－６の工具寿命は、サンプル３－１１の工具寿命を上回っていた。また、サンプル３－１～サンプル３－６の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内にあった。他方で、サンプル３－１１の表面２１における第２凹部２４の面積割合は、３パーセント以上８０パーセント以下の範囲内になかった。この比較から、表面２１における第２凹部２４の面積割合を３パーセント以上８０パーセント以下とすることにより切削インサート３００の工具寿命が改善されることが、実験的に明らかにされた。

【0121】

＜変形例＞
上記の第３実施形態の内容は、切削インサート３００以外の切削工具にも適用することができる。図１３は、ラジアスエンドミル４００の側面図である。上記の第３実施形態の内容は、例えば、図１３に示されるようなラジアスエンドミル４００に適用することができる。より具体的には、ラジアスエンドミル４００の先端部２０に形成された逃げ面及びすくい面に突出部２２及び第１凹部２３が形成される。

【0122】

（第４実施形態）
以下に、第４実施形態に係る工具の構成を説明する。第４実施形態に係る工具は、ワークの表面粗さ又は形状を測定するための測定工具である。より具体的には、第４実施形態に係る工具は、スタイラス５００である。

【0123】

図１４は、スタイラス５００の側面図である。図１４に示されるように、スタイラス５００は、先端部２０を有している。スタイラス５００は、表面２１がワークの表面に接触するようにワーク上において走査される。これにより、ワークの表面粗さ又は形状が測定される。表面２１には、突出部２２及び第１凹部２３が形成されている。表面２１には、第２凹部２４がさらに形成されてもよい。なお、スタイラス５００の中心軸を、中心軸Ａ１とする。

【0124】

以下に、スタイラス５００の効果を説明する。
表面２１には突出部２２及び第１凹部２３が形成されているため、スタイラス５００を走査する際のワークの表面と表面２１との間の接触抵抗を減少させることができる。

【0125】

（第５実施形態）
以下に、第５実施形態に係る工具の構成を説明する。第５実施形態に係る工具は、ボールエンドミル６００である。ここでは、ボールエンドミル２００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0126】

図１５は、ボールエンドミル６００における部分球面２１ａの模式的な平面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩにおける断面図である。図１５及び図１６に示されるように、ボールエンドミル６００では、第２凹部２４が、平面視において、細長い形状になっている。より具体的には、ボールエンドミル６００では、第２凹部２４の長手方向における長さが、第２凹部２４の幅方向における幅よりも大きくなっている。第２凹部２４の幅方向は、第２凹部２４の長手方向に直交する方向である。すなわち、第２凹部２４の長手方向における長さは、２×深さＤ×ｓｉｎθ（角度θについては、後述する）以上になっている。ボールエンドミル６００では、第２凹部２４が、突出部２２内又は隣り合う２つの突出部２２に跨るように形成されている。

【0127】

ボールエンドミル６００では、平面視における第２凹部２４の長手方向における長さを長さＬとする。長さＬは、１００μｍ以下であることが好ましい。ボールエンドミル６００では、第２凹部２４の深さである深さＤ（図１７参照）が、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。ボールエンドミル６００では、第２凹部２４の側面の傾斜角度を、角度θ（図１７参照）とする。角度θは、０°を超えて４５°以下であることが好ましい。ボールエンドミルでは、第２凹部２４の面積割合が、３パーセント以上８０パーセント以下であることが好ましい。

【0128】

深さＤ、角度θ及び長さＬは、以下の方法により測定される。第１に、非接触式の表面形状測定機（Bruker Alicon社製のInfinite Focus G5）を用いて、第２凹部２４が形成されている表面２１（部分球面２１ａ）の部分（以下「測定対象部分」とする）の形状を示す三次元データが取得される。この三次元データから、第２凹部２４の長手方向に直交する断面における測定対象部分の断面曲線が算出される。断面曲線の測定長は、５０μｍ以上とされる。断面曲線の傾斜、うねり等の補正は、ＪＩＳ Ｂ ０６５１：２００１に準じて行われる。測定対象部分が円形である場合は、デカルト真円表示に変換される。断面曲線は、第２凹部２４の長手方向において２μｍの間隔を空けて５０箇所以上で算出される。

【0129】

第２に、算出された第２凹部２４の長手方向に直交する１つの断面における測定対象部分の断面曲線から、位置Ｐ１、位置Ｐ２及び位置Ｐ３が特定される。位置Ｐ１において、上記の断面曲線は、極小値になる。位置Ｐ２及び位置Ｐ３において、上記の断面曲線は、極大値になる。位置Ｐ２及び位置Ｐ３は、上記の断面曲線が極大値となる位置のうちの最も位置Ｐ１に近い位置である。

【0130】

図１７は、第２凹部２４の長手方向に直交する断面における測定対象部分の模式的な断面曲線である。図１７に示されるように、位置Ｐ１と位置Ｐ２とを結んだ直線を直線ＬＩ１とし、位置Ｐ１と位置Ｐ３とを結んだ直線を直線ＬＩ２とする。直線ＬＩ１と直線ＬＩ２とがなしている角度を０．５倍が、角度θとなる。位置Ｐ２と位置Ｐ１との間の高さの差である距離ＤＩＳ１及び位置Ｐ３と位置Ｐ２との間の高さの差である距離ＤＩＳ２の平均値が、深さＤとなる。上記の測定を他の断面についても行うことにより、各断面について深さＤが得られる。

【0131】

各断面についての深さＤの平均値を、深さＤ_ａｖｇとする。深さＤが深さＤ_ａｖｇの±２０パーセントの範囲内になること及び位置Ｐ１が±２×Ｄ×ｓｉｎθの範囲内にあることを満たす断面の間の距離の最大値が、長さＬとなる。なお、長さＬは、表面視野から明らかに観察可能である場合は、表面観察視野から長さＬを測定してもよい。

【0132】

第２凹部２４の面積は、２×深さＤ×ｓｉｎθ×長さＬであると見做すことができる。そのため、第２凹部２４の面積割合は、この式に基づいて算出される第２凹部２４の面積の合計を突出部２２及び第１凹部２３が形成されている表面２１の面積で除することにより得られる。

【0133】

第２凹部２４の幅方向は、回転軸Ａ回りの周方向に沿っていることが好ましい。このことを別の観点から言えば、第２凹部２４の長手方向は、回転軸Ａ回りの周方向に直交していることが好ましい。なお、回転軸Ａは、部分球面２１ａの中心を通っている。

【0134】

以下に、ボールエンドミル６００の製造方法を説明する。
ボールエンドミル６００の製造方法は、ボールエンドミル２００の製造方法と同様に、準備工程Ｓ１と、接合工程Ｓ２と、突出部形成工程Ｓ３と、第２凹部形成工程Ｓ４とを有している。但し、ボールエンドミル６００の製造方法では、第２凹部形成工程Ｓ４において部分球面２１ａにレーザが照射されることにより、第２凹部２４が形成される。ボールエンドミル６００の製造方法では、上記のレーザ加工の加工条件を変更することにより、深さＤ、角度θ及び長さＬが適宜調整される。

【0135】

以下に、ボールエンドミル６００の効果を説明する。
ボールエンドミル６００では、第２凹部２４を通ってクーラント又はボールエンドミル６００を回転させた際に流れる空気がワークとの接触部に流れ込みやすくなるため、冷却効果が高まり、工具寿命が改善される。また、ボールエンドミル６００では、ワークとの接触により発生した摩耗粉が第２凹部２４を通ってワークとの接触部から排出されやすいため、当該摩耗粉による二次的摩耗が生じにくくなり、工具寿命が改善される。

【0136】

長さＬが２×深さＤ×ｓｉｎθ以上１００μｍ以下である場合、第２凹部２４がクーラント等の流路及び摩耗粉の排出経路として機能しやすくなるため、工具寿命をさらに改善することができる。また、角度θが０°を超えて４５°以下である場合、第２凹部２４の側面の傾斜が急峻になるため、第２凹部２４を通過する際にクーラント等の流速が上昇しやすい。そのため、この場合には、冷却効果をさらに高めることができ、工具寿命がさらに改善される。

【0137】

第２凹部２４の面積割合が３パーセント以上８０パーセント以下である場合、部分球面２１ａにおける応力集中箇所が過剰となることを抑制できるため、工具寿命を改善することができる。

【0138】

＜切削試験＞
ボールエンドミル６００の効果を確認するために、切削試験が行われた。この切削試験では、ボールエンドミル６００のサンプルとして、サンプル４－１からサンプル４－１１が用いられた。切削試験は、ボールエンドミル６００の回転数を１００００回転／分、工具送り速度を１００ｍｍ／分、切り込み量が０．０１５ｍｍ、切り込み幅が０．０２ｍｍとの条件により行われた。切削試験は、水溶性クーラントを供給しながら行われた。切削試験のワークには、１０ｍｍ×１０ｍｍの石英ガラス板が用いられた。切削試験では、各サンプルの工具寿命が逃げ面摩耗が５０μｍに達するまでの切削距離により評価された。

【0139】

サンプル４－１からサンプル４－１１では、先端部２０がナノ多結晶ダイヤモンドにより形成された。サンプル４－１からサンプル４－１１では、表７に示されるように、深さＤ、角度θ、長さＬ、第２凹部２４の面積割合及び硼素の添加の有無が変化された。深さＤが０．５μｍ以上２０μｍ以下であることを、条件Ａとする。角度θが０°を超えて４５°以下であることを、条件Ｂとする。長さＬが２×深さＤ×ｓｉｎθ以上１００μｍ以下であることを、条件Ｃとする。上記のとおり、２×深さＤ×ｓｉｎθは、第２凹部２４の幅に対応している。第２凹部２４の面積割合が３パーセント以上８０パーセント以下であることを、条件Ｄとする。サンプル４－１からサンプル４－１１では、第２凹部２４の幅方向が、回転軸Ａ回りの周方向に沿うように形成された。サンプル４－１からサンプル４－１１では、表面２１におけるスキューネスが０未満とされ、高さＨが０．０５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とされ、表面２１における算術平均高さが０．０５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とされた。

【0140】

【表7】

【0141】

サンプル４－１からサンプル４－７では、条件Ａが満たされていた。他方で、サンプル４－８では、条件Ａが満たされていなかった。サンプル４－１からサンプル４－７の工具寿命は、サンプル４－８の工具寿命よりも優れていた。この比較から、条件Ａが満たされることにより工具寿命が改善されることが、実験的にも明らかになった。

【0142】

サンプル４－１からサンプル４－７では、条件Ｂが満たされていた。他方で、サンプル４－９では、条件Ｂが満たされていなかった。サンプル４－１からサンプル４－７の工具寿命は、サンプル４－９の工具寿命よりも優れていた。この比較から、条件Ｂが満たされることにより工具寿命が改善されることが、実験的にも明らかになった。

【0143】

サンプル４－１からサンプル４－７では、条件Ｃが満たされていた。他方で、サンプル４－１０では、条件Ｃが満たされていなかった。サンプル４－１からサンプル４－７の工具寿命は、サンプル４－１０の工具寿命よりも優れていた。この比較から、条件Ｃが満たされることにより工具寿命が改善されることが、実験的にも明らかになった。

【0144】

サンプル４－１からサンプル４－７では、条件Ｄが満たされていた。他方で、サンプル４－１１では、条件Ｄが満たされていなかった。サンプル４－１からサンプル４－７の工具寿命は、サンプル４－１１の工具寿命よりも優れていた。この比較から、条件Ｄが満たされることにより工具寿命が改善されることが、実験的にも明らかになった。

【0145】

（第６実施形態）
以下に、第６実施形態に係る工具を説明する。第６実施形態に係る工具は、切削インサート７００である。ここでは、切削インサート３００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0146】

切削インサート７００では、表面２１に、ボールエンドミル６００と同様の第２凹部２４が形成されている。好ましくは、切削インサート７００では、第２凹部２４が、すくい面２１ｄ及び逃げ面２１ｅの少なくともいずれかに形成されている。切削インサート７００では、好ましくは、第２凹部２４の幅方向が、切れ刃２１ｆの延在方向に沿っている。切削インサート７００によると、ボールエンドミル６００と同様に、工具寿命が改善されることになる。

【0147】

（第７実施形態）
以下に、第７実施形態に係る工具を説明する。第７実施形態に係る工具は、スタイラス８００である。ここでは、スタイラス５００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0148】

スタイラス８００では、表面２１に、ボールエンドミル６００と同様の第２凹部２４が形成されている。スタイラス８００では、好ましくは、第２凹部２４の幅方向が、中心軸Ａ１回りの周方向に沿っている。スタイラス８００によると、ワークとの接触により発生した摩耗粉が第２凹部２４を通って接触部から排出されやすくなり、当該摩耗粉に起因した二次摩耗が生じにくくなるため、工具寿命が改善されることになる。

【0149】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0150】

１０ 本体部、１０ａ 第１端、１０ｂ 第２端、１１ シャンク、１１ａ 第１端、１１ｂ 第２端、１２ ネック、１２ａ 第１端、１２ｂ 第２端、１３ 接続層、２０ 先端部、２１ 表面、２１ａ 部分球面、２１ｂ 溝、２１ｃ 切れ刃、２１ｄ すくい面、２１ｄａ 第１部分、２１ｄｂ 第２部分、２１ｅ 逃げ面、２１ｆ 切れ刃、２２ 突出部、２３ 第１凹部、２４ 第２凹部、３０ 基体、３０ａ 第１面、３０ｂ 第２面、３０ｃ 側面、３１ 取り付け部、１００ ボールエンドミル、２００，２００Ａ ボールエンドミル、３００ 切削インサート、４００ ラジアスエンドミル、５００ スタイラス、６００ ボールエンドミル、７００ 切削インサート、８００ スタイラス、Ａ 回転軸、Ａ１ 中心軸、Ｄ 深さ、Ｌ 長さ、ＬＩ１ 直線、ＬＩ２ 直線、Ｈ 高さ、Ｒ 直径、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 接合工程、Ｓ３ 突出部形成工程、Ｓ４ 第２凹部形成工程、Ｓ５ 面形成工程、ＤＩＳ１，ＤＩＳ２ 距離、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 位置、θ 角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】