図1(a)は、実施例1に係る木材用刃物10をす くい面16側から見た全体図であり、図1(b)は、 木材用刃物10のA-A線断面図である。実施例1で は、木材用刃物として、替刃式ミーリングカ ッターや替刃式ルータービット等に設けられ る超硬替刃10が採用されている。この超硬替� ��10は、超硬合金を材質とする薄板状の基材12 を本体とし、該基材12の長手方向の両縁部に� ��刃部14,14が形成され、超硬替刃10を反転する ことで両切刃部14,14を切削に使用し得るよう� ��なっている。超硬替刃10のすくい面16には、 図1(b)に拡大して示すように、PVD処理により� �化クロム(CrN)を有する硬質基礎被膜層18がコ� ��ティングされている。前記硬質基礎被膜層1 8は、例えば、前記基材12側を第1層18aとして� �第1層18a~第5層18eまでの5層構造をなしている� ��

 この硬質基礎被膜層18の全体の膜厚は、� �0.075μm~10.0μmの範囲内に設定されている。硬� ��基礎被膜層18が0.075μmよりも小さいと、基材 12を適切に保護し得なくなると共に、後述の� ��験例で示すように、硬質主被膜層20(後述)と の密着性確保が困難となる。また、硬質基礎 被膜層18の膜厚が10.0μmよりも大きいと、切削 時または刃付け(刃研ぎ)時に該硬質基礎被膜� ��18のチッピングが発生し易くなる。なお、� �材12の逃げ面22側は、刃付けの際に硬質基礎� ��膜層18が研削されて除去されるので、該硬� �基礎被膜層18は逃げ面22において断面として� ��刃部(刃先)に残るものの、被膜としては残� �していない。

 前記硬質基礎被膜層18の最外層である第5層1 8eの外面には、酸化クロム系物質(Cr-O)を有す� ��硬質主被膜層20がコーティングされている� �この硬質主被膜層20は、薄膜のクロム酸化物 (Cr ₂ O ₃ )の層で構成されている。実施例1では、硬質� ��被膜層20は1つの層から構成され、その膜厚� ��約0.2μm~5.0μmの範囲に設定される。硬質主被 膜層20の膜厚が0.2μmより小さくなると、後述� ��実験例で示すように、耐摩耗性・耐食性の� ��上が図り得なくなり、また、硬質主被膜層2 0の膜厚を5.0μmより大きくすれば、硬質主被� �層20の切削時や刃付け時のチッピングが発生 し易くなってしまう。このように、硬質基礎 被膜層18上に更に硬質主被膜層20をコーティ� �グすることで、木材や木質材料に対し、乾� �状態に拘らず極めて良好な耐摩耗性・耐食� �が発揮される。なお、硬質主被膜層20も、刃 付けの際の研削により基材12の逃げ面22に断� �として切刃部に残るものの、被膜としては� �存していない。実施例1では、硬質基礎被膜� ��18を5層構造とし、硬質主被膜層20を1層とし� ��が、この被膜構造に限定される訳ではなく� ��硬質基礎被膜層18を4層以下または6層以上と したり、硬質主被膜層20を2層以上とすること も可能である。

 次に、木材用刃物の実施例2について、以 下説明する。図2(a)は、実施例2に係る木材用� ��物30をすくい面34側から見た全体図であり、 図2(b)はB-B線断面図である。実施例2の木材用� ��物としては、実施例1と同様に、替刃式ミー リングカッターや替刃式ルータービット等に 設けられる超硬替刃30が採用されている。こ� ��超硬替刃30は、超硬合金からなる基材32を備 え、該基材32のすくい面34に窒化クロムから� �る硬質基礎被膜層36がコーティングされてい る。この硬質基礎被膜層36は、例えば、2層構 造(基材32側から第1層36a,第2層36b)をなしてい� �。

 前記硬質基礎被膜層36の最外層である第2� ��36bの外面には、酸窒化クロム(CrNO)からなる� ��質主被膜層38が形成されている。この硬質� �被膜層38は、例えば3層構造をなし、前記硬� �基礎被膜層36上にコーティングされる第1層38 aは、酸素と窒素のガス雰囲気における酸素� �度5%としてPVDコーティングした酸窒化クロム で構成される。また、前記第1層38a上に積層� �れる第2層38bおよび最も外側の第3層38cは、何 れも、酸素と窒素のガス雰囲気における酸素 濃度を10%としてPVDコーティングした酸窒化ク ロムで構成される。すなわち、実施例2では� �硬質主被膜層38が、酸素濃度の異なる酸窒化 クロムの層を複数積層して構成される。なお 、前記硬質基礎被膜層36の全体の膜厚は、実� ��例1と同様に、約0.075μm~10.0μmの範囲内に設� �され、硬質主被膜層38の全体の膜厚も、約0.2 μm~5.0μmの範囲内に設定される。また、刃付� �の際の研削により、基材32の逃げ面40に、硬� ��基礎被膜層36および硬質主被膜層38が断面と して切刃部に残るものの、被膜としては残存 していない。なお、実施例2では、硬質基礎� �膜層36を2層構造とし、硬質主被膜層38を3層� �造としたが、この被膜構造は適宜変更して� �よい。

 次に、実施例3の木材用刃物50,51について説� ��する。実施例3では、図3(a)および(b)に示す� �うに、木材用刃物として2種のプレーナナイ� ��50,51が採用されている。プレーナナイフ50,51 の基材52は、高速度工具鋼で形成され、その� ��くい面54には、窒化クロムからなる硬質基� �被膜層56がPVD処理により1層だけコーティン� �されている。また、両プレーナナイフ50,51の 硬質基礎被膜層56,56には、膜厚の異なる硬質� ��被膜層58,60が1層だけコーティングされてい� ��。この硬質主被膜層58,60は、実施例1と同様� ��クロム酸化物(Cr ₂ O ₃ )で構成される。

 膜厚の薄い硬質主被膜層58が施されたプ� �ーナナイフ50(図3(a)参照)では、硬質基礎被膜 層56の膜厚が約2.2μm、硬質主被膜層58の膜厚� �約0.4μmに設定されている。一方、厚い硬質� �被膜層60が施されたプレーナナイフ51(図3(b)� �照)は、硬質基礎被膜層56の膜厚が約2.3μm、� �質主被膜層60の膜厚が約0.7μmに設定されてい る。但し、何れの硬質主被膜層58,60について� ��、膜厚が0.2μm~5.0μmの範囲内であれば変更可 能である。また、硬質基礎被膜層56,56につい� ��も、膜厚が0.075μm~10.0μmの範囲内で変更し得 る。なお、プレーナナイフ50,51は、逃げ面62,6 2を再研磨することで再刃付けをし、再使用� �供されるので、該プレーナナイフ50,51の逃げ 面62,62に、硬質基礎被膜層56および硬質主被� �層58,60はコーティングされていない。また、 実施例3の各被膜層56,58,60の被膜構造に限定さ れる訳でなく、被膜構造は適宜変更可能であ る。

  (変更例)
 なお、硬質基礎被膜層および硬質主被膜層� ��被膜構造としては、上記実施例で示したも� ��に限られる訳ではない。例えば、硬質基礎� ��膜層および硬質主被膜層を交互に複数積層� ��るようにしてもよい。図4は、変更例に係る 木材用刃物70を示す断面図である。この木材� ��刃物は、替刃式ミーリングカッターや替刃� ��ルータービット等に用いられる超硬替刃70� �あって、該超硬替刃70は、超硬合金で形成さ れた基材72を本体とする。また、図4に拡大し て示すように、基材72のすくい面78に、硬質� �礎被膜層74および硬質主被膜層76が交互に複� ��積層されて構成される。すなわち、基材72� �すくい面78上には、窒化クロム(CrN)で構成さ� ��る硬質基礎被膜層74が第1層として形成され� ��該硬質基礎被膜層74の上面に、第2層として� ��ロム酸化物(Cr ₂ O ₃ )で構成される硬質主被膜層76が形成される。 更に、第3層として窒化クロムの硬質基礎被� �層74が形成され、該第3層上に、最も外側の� �4層としてクロム酸化物の硬質主被膜層76が� �ーティングされている。

 図4に関する上記の変更例は、硬質基礎被 膜層と硬質主被膜層とを交互に複数積層する ものであるが、各被膜層は何れも単層で構成 されている。しかし、このように各被膜層が 単層であることは要件でなく、各被膜層を多 層のものとしてもよい。また硬質基礎被膜層 と硬質主被膜層の全てが多層である必要はな く、単層と多層とが交互に、または法則性の ないランダムな組合せとなってもよい。

 例えば図示しないが、多層の室化クロム(CrN )で構成される硬質基礎被膜層と、多層のク� �ム酸化物(Cr ₂ O ₃ )で構成される硬質主被膜層とを、交互に基� �72のすくい面78に複数積層する場合がこれで� ��る。なお前述した如く、全ての硬質基礎被� ��層と硬質主被膜層との夫々が全ての多層に� ��っている必要はなく、特定の被膜層だけが� ��層になっていてもよい。

 更に、クロム酸化物(Cr ₂ O ₃ )の被膜層を多層とする場合、第1層、第2層、 第3層…における酸素濃度が異なっていても� �い。すなわち、第1層、第2層、第3層…にク� �ム酸化物をPVDコーティングする際の酸素と� �ロムのガス雰囲気下における酸素濃度を各� �で異ならせて実施してもよい。

 ここで、変更例に係る超硬替刃70では、� �ての硬質基礎被膜層74および硬質主被膜層76� ��おける膜厚の合計は、約15.0μm以下となるよ うに設定されている。膜厚の合計が15.0μmよ� �大きくなると、切削時や刃付け時にチッピ� �グが生じ易くなるからである。このように� �硬質基礎被膜層74および硬質主被膜層76を交� ��に積層することで、切削時や刃付け時に刃� ��ケが生じたとしても、硬質基礎被膜層74ま� �は硬質主被膜層76が層単位で剥離するに留ま り、大きな(深い)刃カケが生ずるのを抑制す� ��ことができる。また、変更例に係る被膜構� ��においても、実施例1~3と同様な優れた耐摩� ��性・耐食性効果を発揮し得る。なお、基材7 2の逃げ面80には、刃付けの際の研削により、 硬質基礎被膜層74および硬質主被膜層76が断� �として切刃部(刃先)に残るものの、被膜とし ては残存していない。

 なお、実施例1~3および変更例では、硬質� ��礎被膜層18,36,56,74の被膜組成として窒化ク� �ム(CrN)を採用したが、酸化物を除いたクロム (Cr)および/または窒化クロム系物質を含むも� ��であれば、窒化クロムの他、例えば、CrBN、 CrCN、CrAIN、CrSiN,CrTiN等を硬質基礎被膜層とし� ��採用することができる。また、実施例1~3お� ��び変更例では、木材用刃物として替刃式ミ� ��リングカッターや替刃式ルータービット等� ��超硬替刃10,30,70またはプレーナナイフ50,51を 例に説明したが、木材または木質系材料用の 粉砕刃や切削刃であれば、チッパーナイフや チップソー、フィンガージョイントカッター 等、何れの刃物であってもよい。更に、実施 例1~3および変更例では、すくい面16,34,54,78に� ��質基礎被膜層18,36,56,74および硬質主被膜層20 ,38,58,60,76を形成したが、逃げ面22,40,62,80に被� ��層を形成したり、すくい面16,34,54,78および� �げ面22,40,62,80の両面に被膜層を形成してもよ い。特に、粉砕刃の場合には、すくい面およ び逃げ面の両面にコーティングすることが望 ましい。また、基材12,32,52,72の全体に両被膜� ��をコーティングすることも可能である。

 次に、本発明に係る木材用刃物の切削性能� ��確認するべく、以下に示すように、各種の� ��膜構造をなす試料を種々の木材用刃物で作� ��して切削実験を行なった。試料の作成に際� ��ては、アーク放電型イオンプレーティング� ��置(図示せず)によりPVD処理を実施し、超硬� �金または高速度工具鋼の基材に単層または� �層の硬質基礎被膜層を形成する。そして、� �質基礎被膜層を形成した超硬替刃または高� �度工具鋼の基材に対し、クロム酸化物(Cr ₂ O ₃ )または酸窒化クロム(CrNO)の硬質主被膜層を� �層または多層構造をなすようコーティング� �た。実験例1~7では、基材のすくい面にコー� �ィングをし、実験例8では、基材のすくい面� ��よび逃げ面にコーティングをし、実験例9で は、基材の逃げ面にコーティングをした。処 理条件は、以下の通りである。
蒸発源     :クロム(Cr)
アーク放電電流値:150A
バイアス電圧  :-40~-100V
チャンバー内圧力:2.66Pa
基板温度    :400℃

  (実験例1)
 実験例1では、クロム酸化物からなる硬質主 被膜層をコーティングした場合の耐摩耗性・ 耐食性効果を確認する実験を行なった。すな わち、硬質基礎被膜層のみをコーティングし た超硬替刃(試料1)と、硬質基礎被膜層および 硬質主被膜層をコーティングした超硬替刃(� �料2)とを作成し、夫々切削実験を行なった。 試料1および2の被膜構造を以下に示す。なお� ��各試料の膜種は、エネルギー分散形X線分析 装置で解析した(以下の実験例でも同様であ� �)。何れの試料の超硬替刃においても、コー� ��ィングした被膜の合計膜厚は、7.0μm~7.5μmの 範囲内に設定した。また、何れの試料も、基 材の寸法は20mm×12mm×1.5mmである。

 上記試料1および2を用いて、被削材として� �スギに対する切削実験を行なった。切削条� �は以下の通りである。
機械:NCルーター
被削材:スギ(含水率30~80%)
切削工具:ルータービット(切削径45mm)
送り速度:1m/min
回転数:6000RPM
切込み量:20mm
切削材長:77.5m
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、77.5m切削後の各試料の刃先断面形状� �図5に示す。なお、すくい面後退量およびす� ��い面摩耗帯幅は、夫々、図5の符号aおよび� �号bで示す摩耗量である(以下の実験例1~8にお いても同様である)。

 上記実験結果より、刃先後退量は、硬質� ��被膜層をコーティングしていない試料1が大 きく、硬質主被膜層をコーティングした試料 2の刃先後退量は小さくなっていることが分� �る。また、すくい面摩耗帯幅についても、� �料1は大きく、試料2は極めて小さな値を示し ている。また図5より、試料1は、すくい面の� ��質基礎被膜層が摩耗して、丸みを帯びた断� ��形状をなしているのに対し、試料2は、すく い面の被膜(硬質基礎被膜層および硬質主被� �層)が残存し、シャープな断面形状が保たれ� ��いる。本実験例の結果から明らかなように� ��硬質主被膜層をコーティングした試料2に係 る超硬替刃は、極めて良好な耐摩耗性および 耐食性を発揮していることが分かる。

  (実験例2)
 次に、実験例1での試料1,2に、膜厚の大きい 硬質主被膜層(クロム酸化物)をコーティング� ��た試料3を加えて切削実験を行なった。試料 2の硬質主被膜層の膜厚は約0.7μmであるのに� �し、試料3の硬質主被膜層の膜厚は約2.0μmで� ��る。試料1~3の被膜構造を以下に示す。なお� ��何れの試料も、全体の膜厚は、約7.0~7.5μmの 範囲に設定され、基材の寸法は20mm×12mm×1.5mm� ��ある。

 上記試料1~3を用いて、含水率の高いヒノキ� ��対する切削実験を行なった。切削条件は、� ��下の通りである。
機械:NCルーター
被削材:ヒノキ(含水率50~90%)
切削工具:ルータービット(切削径45mm)
送り速度:1m/min
回転数:6000RPM
切込み量:20mm
切削材長:30m
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、30m切削後の各試料の刃先断面形状を� ��6に示す。

 上記実験結果より、刃先後退量およびす� ��い面摩耗帯幅の何れも、硬質主被膜層を形� ��した試料2および3が小さくなっていること� �分かる。特に、硬質主被膜層の膜厚を大き� �した試料3が最も小さな値を示している。ま� ��、図6より、試料1は、すくい面の硬質基礎� �膜層が摩耗して、丸みを帯びた断面形状を� �しているのに対し、試料2および3は、すくい 面の被膜(硬質基礎被膜層および硬質主被膜� �)が残存しており、シャープな断面形状が保� ��れている。実験例2の結果から明らかなよう に、含水率が高い被削材に対しても、クロム 酸化物をコーティングした試料2および3に係� ��超硬替刃は、極めて良好な耐摩耗性・耐食� ��を発揮することが分かる。また、硬質主被� ��層の膜厚が大きい程、耐摩耗性・耐食性効� ��がより向上するといえる。

  (実験例3)
 実験例3では、硬質主被膜層として酸窒化ク ロム(試料2,3)またはクロム酸化物(試料4)を採� ��して対比実験を行なった。また、酸窒化ク� ��ムを採用したものについては、硬質主被膜� ��を形成する際の酸素と窒素のガス雰囲気に� ��ける酸素濃度を相違させた2種類の試料(試� �2,3)を用意した。更に、比較のため、硬質基� ��被膜層のみをコーティングした超硬替刃も� ��成した(試料1)。本実験例で使用される試料1 ~4の被膜構造を以下に示す。なお、何れの試� ��も、全体の膜厚は約7.0μm~7.5μmの範囲に設定 し、基材の寸法は20mm×12mm×1.5mmである。

 これら試料1~4を用いて、乾燥したスプルー� ��集成材に対する切削実験を行なった。切削� ��件は、以下の通りである。
機械:NCルーター
被削材:スプルース集成材
切削工具:ルータービット(切削径45mm)
送り速度:1m/min
回転数:6000RPM
切込み量:20mm
切削材長:90m
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、90m切削後の各試料の刃先断面形状を� ��7に示す。

 上記実験結果より、刃先後退量は、硬質� ��被膜層をコーティングしていない試料1が最 も大きく、試料2~4の刃先後退量は小さいこと が分かる。同じ酸窒化クロムからなる硬質主 被膜層をコーティングした試料2,3では、PVDコ ーティング時のガス雰囲気における酸素濃度 の高い試料3の方が、刃先後退量,すくい面摩� ��量共に小さくなっている。また、すくい面� ��耗帯幅については、試料4が最も小さな値を 示している。図7より、何れの試料1~4もシャ� �プな形状を留めているものの、特に試料3お� ��び4は、非常にシャープな断面形状が残存し ている。この実験例3の結果から分かるよう� �、酸窒化クロムまたはクロム酸化物の硬質� �被膜層をコーティングした超硬替刃は、乾� �材に対して良好な耐摩耗性・耐食性を発揮� �ることが分かる。また、酸窒化クロムの硬� �主被膜層をコーティングした場合、酸素濃� �が高い程、耐摩耗性・耐食性効果が向上す� �ことが分かる。

 以上の実験例1~3の結果から、クロム酸化� ��からなる硬質主被膜層をコーティングした� ��硬替刃は、含水率の高い被削材および乾燥� ��た被削材の何れにも優れた耐摩耗性・耐食� ��を発揮することが分かる。一方、酸窒化ク� ��ムからなる硬質主被膜層をコーティングし� ��超硬替刃では、乾燥した被削材に対して良� ��な耐摩耗性・耐食性を発揮することが分か� ��。しかも、酸窒化クロムをコーティングす� ��場合、酸素濃度に応じて耐摩耗性・耐食性� ��向上することが確認された。

  (実験例4)
 上記実験例1~3では、超硬合金からなる基材� ��有する超硬替刃を用いたが、実験例4では、 基材を高速度工具鋼で形成したプレーナナイ フを用いて切削実験を行なった。実験例1~3と 同様に、試料の作成に際しては、アーク放電 型イオンプレーティング装置により、高速度 工具鋼で構成された基材のすくい面に窒化ク ロム(CrN)の硬質基礎被膜層を形成する。そし� ��、この硬質基礎被膜層に対し、以下の条件� ��クロム酸化物(Cr ₂ O ₃ )の硬質主被膜層を膜厚が異なるようコーテ� �ングし、2種の試料(試料2および3)を作成した 。また、比較用として、硬質基礎被膜層のみ をコーティングした試料(試料1)も作成した。 本実験例で用いられる試料1~3の被膜構造を以 下に示す。

 上記試料1~3を用いて、乾燥させたスプルー� ��に対する切削実験を行なった。切削条件は� ��下の通りである。
機械:NC横軸切削機械
被削材:スプルース乾燥材
切削工具:カッター(切削径125mm)
送り速度:5m/min
回転数:6000RPM
切込み量:0.5mm
切削材長:1000m
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、切削実験後の各試料の刃先断面形状� ��図8に示す。

 上記実験結果より、刃先後退量は、硬質� ��被膜層をコーティングしていない試料1が最 も大きく、試料2、試料3の順で刃先後退量が� ��さくなっているのが分かる。また、すくい� ��摩耗帯幅についても、試料1が最も大きく、 試料2,試料3の順で小さくなっている。但し、 硬質主被膜層の膜厚が大きい試料3では、試� �2に比べ、チッピングが多く発生していたこ� ��が確認された。また、図8より、試料2およ� �3は、刃先後退量が非常に小さく、シャープ� ��断面形状を残している。実験例4の結果から 明らかなように、高速度工具鋼を基材とする プレーナナイフに対しても、硬質主被膜層を コーティングした場合に優れた耐摩耗性・耐 食性効果を発揮することが確認された。また 、本実験例においても、耐摩耗性・耐食性効 果は、硬質主被膜層の膜厚に比例して向上す ることが確認された。

  (実験例5)
 そこで、実験例5では、硬質主被膜層の膜厚 の好適な範囲を確認するため、膜厚を異なら せた複数の試料を作成して切削実験を行なっ た。本実験例で用いられる試料は、超硬合金 を基材とする超硬替刃に単層の硬質基礎被膜 層(窒化クロム)をコーティングし、更に、ク� ��ム酸化物からなる硬質主被膜層を各種の膜� ��でコーティングした(試料2~6)。また、対比� �ため、硬質基礎被膜層のみをコーティング� �た超硬替刃も作成した(試料1)。試料1~6の被� �構造を以下に示す。なお、何れの試料も、� �体の膜厚は約7.5μmに設定してある。

 上記試料1~6を用いて、含水率の高いヒノキ� ��対する切削実験を行なった。切削条件は以� ��の通りである。
機械:NCルーター
被削材:ヒノキ(含水率50~90%)
切削工具:ルータービット(切削径45mm)
送り速度:1m/min
回転数:6000RPM
切込み量:20mm
切削材長:30m
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、切削実験後の各試料の刃先断面形状� ��図9に示す。

 上記実験結果より、刃先後退量およびす� ��い面摩耗帯幅は、何れも、硬質主被膜層の� ��厚が大きくなるに従って小さくなることが� ��かる。特に、図9から明らかなように、試料 5および6については、極めてシャープな断面� ��状が残存している。一方、試料2のように、 硬質主被膜層が余りに小さいと、刃先後退量 およびすくい面摩耗帯幅が大きくなり、刃先 断面形状も丸みを帯びていることが分かる。 従って、硬質主被膜層はある程度の厚み(少� �くとも約0.2μm以上)が必要であると思われる� ��但し、硬質主被膜層の膜厚を大きくするに� ��い、切削時や刃付け時でのチッピングが発� ��し易くなることから、好適な硬質主被膜層� ��膜厚は、約0.2μm~5.0μmの範囲に設定される。

  (実験例6)
 実験例6では、硬質基礎被膜層の膜厚が硬質 主被膜層の密着性に対して及ぼす影響を調べ る実験を行なった。本実験例においても、超 硬替刃に窒化クロムの硬質基礎被膜層をコー ティングし、更に、クロム酸化物からなる硬 質主被膜層をコーティングした。試料として は、硬質主被膜層の膜厚を一定(4.0μm)とする� ��共に、硬質基礎被膜層の膜厚を異ならせた3 種類の超硬替刃を作成した(試料2~4)。また、� ��比のため、基材に硬質主被膜層(膜厚4.0μm)� �みをコーティングした超硬替刃(試料1)も作� �した。試料1~4の被膜構造を以下に示す。
 上記試料1~4を用いてロックウェル硬さ試験� ��で設けた圧痕の観察を行ない、デジタルマ� ��クロスコープにて、各試料の表面の剥離面� ��を測定した。その測定結果を図10のグラフ� �示す。

 図10に示すように、硬質基礎被膜層の膜� �が0.0μm~0.075μmまでは、剥離面積が高い値で� �移し、余り変化がないことが分かる。一方� �膜厚が0.075μmを越えると、剥離面積が大きく 減少を始めることが分かる。従って、硬質基 礎被膜層の膜厚の下限値は、約0.075μm以上で� ��ることが望ましいといえる。

  (実験例7)
 実験例7では、硬質基礎被膜層の膜厚が耐欠 損性(チッピング)に与える影響を調べる実験� ��行なった。本実験例では、超硬替刃に窒化� ��ロムの硬質基礎被膜層のみを形成し、該硬� ��基礎被膜層の膜厚を異ならせた5種類の超硬 替刃を作成した。試料1~5の被膜構造を以下に 示す。

 上記試料1~5を用いて、乾燥したスプルース� ��成材に対する切削実験を行なった。切削条� ��は以下の通りである。
機械:NCルーター
被削材:スプルース集成材
切削工具:ルータービット(切削径45mm)
送り速度:1m/min
回転数:6000RPM
切込み量:20mm
切削材長:60m

 上記切削実験後のすくい面の刃先後退量� ��各試料毎に測定した。また、各試料の切削� ��長(切削に供された切刃の長さ)に対するチ� �ピング幅の割合を算出した。その結果を図11 のグラフに示す。図11から分かるように、刃� ��後退量は硬質基礎被膜層の膜厚に比例して� ��さくなるのに対し、チッピング幅の割合は� ��膜厚に比例して大きくなっている。特に、� ��厚が10.0μmを越えると、チッピング幅の割合 が急激に大きくなっているのが分かる。一方 、刃先後退量は膜厚が10.0μmを越えると、そ� �減少度合が小さくなっている(傾きが緩やか� ��なっている)。従って、硬質基礎被膜層の膜 厚としては、約10.0μm以下とすることが望ま� �いといえる。

 以上の実験例5~7の結果から、硬質主被膜� ��の膜厚としては、約0.2μm~5.0μmの範囲で設定 することが望ましいといえる。一方、硬質基 礎被膜層の膜厚については、約0.075μm~10.0μm� �範囲に設定することが望ましいといえる。

  (実験例8)
 これまでの実験例では、硬質主被膜層がム� ��木材および集成材に対して良好な耐摩耗性� ��耐食性を発揮することが確認された。そこ� ��、実験例8では、木質ボード(MDF(Medium Density� �Fiberboard))に対する切削性能を比較する実験� �行なった。すなわち、硬質基礎被膜層のみ� �コーティングした超硬替刃(試料1)と、硬質� �礎被膜層および硬質主被膜層をコーティン� �した超硬替刃(試料2)とを作成し、夫々につ� �て木質ボードに対する切削実験を行なった� �試料1および2の被膜構造を以下に示す。なお 、何れの試料の超硬替刃においても、コーテ ィングした被膜の合計膜厚が約3.0μmとなるよ うにし、すくい面および逃げ面の両面にコー ティングを行なった。

 上記試料1および2を用いて木質ボードの端� �を切削し、各試料の刃先について、木質ボ� �ドにおける密度の高い表層部(表面)側を切削 した箇所の摩耗量と、木質ボードにおける密 度の低い中央部(内部)側を切削した箇所の摩� ��量とを測定した。切削条件は以下の通りで� ��る。
機械:NC横軸切削機械
被削材:木質ボード(南洋材)
切削工具:カッター(切削径125mm)
送り速度:4m/min
回転数:6000RPM
切込み量:0.5mm
切削材長:1000m

 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、切削実験後の各試料の刃先断面形状� ��図12に示す。なお、図12の左欄は、木質ボー ドの表層部側(MDF表層部)の結果を示し、図12� �右欄は、木質ボードの中心部(MDF中心部)の結 果を示している。

 上記実験結果より、木質ボードの表層部� ��よび中心部の何れも、試料1は、刃先後退量 およびすくい面摩耗帯幅ともに大きな値を示 していることが分かる。特に、試料1のすく� �面摩耗帯幅は、木質ボードの表層部側で大� �くなっている。一方、硬質主被膜層をコー� �ィングした試料2は、試料1に比べて刃先後退 量およびすくい面摩耗帯幅ともに小さな値を 示している。なお、何れの試料も、木質ボー ドの表層部側で摩耗量が大きくなっている。 これは、木質ボードの表層部は密度が高く、 切削時の負荷が大きくなるからであると考え られる。また、図12に示されるように、試料1 の刃先は、丸みを帯びた形状となっているの に対し、試料2の刃先は、シャープな断面形� �を残している。実験例8の結果より、硬質主� ��膜層は、木質ボードに対しても優れた耐摩� ��性・耐食性を発揮し得ることが確認された� ��

  (実験例9)
 実験例1~7では、すくい面にコーティングを� ��、実験例8では、すくい面および逃げ面にコ ーティングをして切削実験を行なったが、実 験例9では、コーティングを逃げ面にのみし� �場合の切削性能を調べる実験を行なった。� �た、今回の実験では、木材用刃物としてチ� �プソーを採用し、超硬チップの逃げ面にコ� �ティングを施した。すなわち、超硬チップ� �逃げ面に硬質基礎被膜層のみをコーティン� �した試料1と、超硬チップの逃げ面に硬質基� ��被膜層および硬質主被膜層をコーティング� ��た試料2とを作成し、夫々切削実験を行なっ た。試料1および2の被膜構造を以下に示す。� ��お、本実験で使用されるチップソーは、外� ��180mm、刃厚2.6mm、本体厚1.8mm、穴径25.4mm、歯� ��24となっており、何れの試料もコーティン� �の膜厚は約3.0μmとした。

 上記試料1および2を用いて、被削材として� �ヒノキに対し切削を行なった。切削条件は� �下の通りである。
機械:NC横軸切削機械
被削材:ヒノキ(含水率50~90%)
切削工具:チップソー(切削径180mm)
送り速度:2m/min
回転数:6800RPM
切込み量:2.0mm
 上記実験により、以下の結果を得た。
 また、150m、300m、450m切削後の各試料の刃先� ��面形状を図13に示す。なお、刃先(逃げ面)後 退量および逃げ面摩耗帯幅は、夫々、図13の� ��号cおよび符号dで示す摩耗量である。

 更に、上記の実験でヒノキを450m切削した試 料1および2に対し、切削動力を比較する実験� ��行なった。この実験では、被削材としてス� ��ルース乾燥材を採用した。この実験での切� ��条件は、以下の通りである。
回転数:6800RPM
送り速度:2m/minまたは4m/min
切込み量:2mm
 この結果を図14に示す。なお、図14のグラフ において、実線は試料1を示し、破線は試料2� ��示している。

 表16の結果より、刃先後退量および逃げ� �摩耗帯幅ともに硬質主被膜層をコーティン� �した試料2が小さいことが分かる。特に、試� ��2の逃げ面摩耗帯幅は、非常に小さな値とな っている。また、図13から明らかなように、� ��料1では、刃先が摩耗して丸みを帯びた形状 を呈しているのに対し、試料2では、シャー� �な刃先断面形状が残存している。更に、図14 の結果から、何れの送り速度の場合でも、試 料2の切削動力は、試料1に比べて10%程度小さ� ��なっている。すなわち、試料1は、摩耗によ り刃先断面形状が丸みを帯びたことで切削動 力が増加したのに対し、試料2では、刃先断� �形状がシャープな形状を維持して切削動力� �上昇が抑えられたものと考えられる。この� �うに実験例9では、逃げ面にのみコーティン� ��した場合であっても、硬質主被膜層をコー� ��ィングした試料2に係るチップソーは、極め て良好な耐摩耗性・耐食性を発揮し得ること が確認された。

 なお、上記の実施例および実験例では、� ��材12,32,52,72として超硬合金または高速度工� �鋼を採用した場合を示したが、軸受鋼から� �る基材を採用することも可能である。また� �実施例および実験例では、基材12,32,52,72に対 し硬質基礎被膜層18,36,56,74を直接コーティン� ��し、また、硬質基礎被膜層18,36,56,74に対し� �も、硬質主被膜層20,38,58,60,76を直接コーティ ングしたものを採用した。しかしながら、密 着性等の向上の観点から、基材12,32,52,72と硬� ��基礎被膜層18,36,56,74との間や、硬質基礎被� �層18,36,56,74と硬質主被膜層20,38,58,60,76との間� ��、TiN等からなる別の被膜層(中間層)を介在� �せてもよい。すなわち、硬質基礎被膜層18,36 ,56,74や硬質主被膜層20,38,58,60,76を、夫々、基� ��12,32,52,72や硬質基礎被膜層18,36,56,74に対し間 接的にコーティングしてもよい。

 更に、硬質基礎被膜層18,36,56,74や硬質主� �膜層20,38,58,60,76を多層とした場合に、夫々の 硬質基礎被膜層18,36,56,74間や硬質主被膜層20,3 8,58,60,76間にTiN等からなる中間層を介在させ� �もよい。この場合、硬質基礎被膜層18,36,56,74 および該被膜層間に介在する中間層を含めた 全体の膜厚が、前述した約0.075μm~10.0μmの範� �内にあることが望ましい。同様に、硬質主� �膜層20,38,58,60,76についても、中間層を含めた 全体の膜厚が前述した約0.2μm~5.0μmの範囲内� �あることが望ましい。更に、保護力等の向� �の観点から、最外層(硬質主被膜層)にTiN等か らなる別の被膜層(保護層)をコーティングす� ��ことも可能である。