JP7216904B2 - Cutting insert, cutting edge condition management system, and manufacturing method for cutting insert - Google Patents
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Description
本発明は、切削インサート、切刃状態管理システムおよび切削インサートの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cutting insert, a cutting edge condition management system, and a method for manufacturing a cutting insert.
一般に、複数の切削工具を交換して加工を行う加工機において、切削工具の管理は安全な加工を行う上で重要である。そのため、使用者が誤って目的と異なる工具を加工機に取り付けるなどの問題を回避するための切削工具を使用者が識別する手段、又は、目的に合った切削工具を使用者へ受け渡す工具ディスペンサが機械的に識別する手段などが求められていた。 Generally, in a processing machine that performs processing by exchanging a plurality of cutting tools, management of cutting tools is important for safe processing. Therefore, it is necessary to provide a means for the user to identify the cutting tool to avoid problems such as the user mistakenly attaching a tool that is not intended to the machine, or a tool dispenser that delivers the cutting tool that is suitable for the purpose to the user. There has been a demand for a means for mechanically identifying the
一方で、近年、さまざまな分野において、製品のトレーサビリティ性を向上する試みがなされている。切削工具においては、例えば、規格から外れたエラー製品の追跡や、前記製品の製造工程における問題点の発見、あるいは模倣品の排除などを目的として、切削工具の個体ごとに識別を可能とすることが求められている。切削工具の識別の手段としては、例えば、特許文献1~3に開示されている。
On the other hand, in recent years, attempts have been made to improve the traceability of products in various fields. In the case of cutting tools, for example, for the purpose of tracking error products that do not meet standards, finding problems in the manufacturing process of the products, or eliminating counterfeit products, it is possible to identify each individual cutting tool. is required. Means for identifying cutting tools are disclosed in
引用文献1では、インサートにICチップを埋め込む方法が開示されている。しかしながら、インサートは、ワークの種類および加工条件などによって切削中に高温になる場合があるため、熱によりICチップに損傷が生じる虞があった。
引用文献2では、ドリルのシャンク部にバーコードを印字する方法が開示されている。一般的にバーコードの外形は、矩形状である。このため、このような技術をインサートに転用する場合、インサートには、バーコード刻印するためのスペースを十分に得ることが困難であるという問題があった。また、インサートは、表面全体がワークに近づくため、適切な箇所にバーコードを付与しなければ、切削中に切屑がバーコードに接触して傷をつけバーコードの読み取りが困難になるという課題もあった。
引用文献3では、インサートの穴の周りに幾何学的な模様を付与することで、インサートの種類を判別できるようにしている。しかしながら、このような識別方法では、インサートの種類の識別には有用であるが、個体の識別には情報量が不足するという問題があった。
In
切削インサートの表面には、個体情報を印字するスペースが少なく、また、工具使用中に切屑が接触することなどにより印字が消えやすい問題があり、従来、切削インサートのトレーサビリティ性を向上させることが困難であった。 There is little space for printing individual information on the surface of cutting inserts, and there is also the problem that the printing is easily erased due to contact with chips during use of the tool. Met.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、トレーサビリティ性を向上できる切削インサートの提供を目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one of the objects thereof is to provide a cutting insert capable of improving traceability.
本発明の一態様の切削インサートは、工具本体に取り付けられる切削インサートであって、厚さ方向を向く一対の主面と、一対の前記主面同士を繋ぐ側面と、一対の前記主面のうち少なくとも一方の前記主面と前記側面との交差稜線に設けられた切刃と、を備え、前記切刃が設けられた前記主面には、当該切削インサートを識別する識別コードが設けられ、前記識別コードは、前記主面の面内に想定される仮想円に沿って配列され、前記識別コードは、前記仮想円の径方向に多段に二値のパターンが配列された二次元バーコードであり、前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され、前記要素パターンの周方向に沿う輪郭は、円弧状である。 A cutting insert according to one aspect of the present invention is a cutting insert to be attached to a tool body, comprising: a pair of main surfaces facing in a thickness direction; a side surface connecting the pair of main surfaces; and a cutting edge provided on an intersection ridgeline between at least one of the main surfaces and the side surface, wherein the main surface provided with the cutting edge is provided with an identification code for identifying the cutting insert, The identification code is arranged along a virtual circle assumed in the plane of the main surface, and the identification code is a two-dimensional barcode in which a binary pattern is arranged in multiple stages in the radial direction of the virtual circle. , the binary pattern of the identification code is composed of an element pattern applied to the main surface and a blank pattern, and the contour of the element pattern along the circumferential direction is arcuate .
上述の構成によれば、切刃が設けられた主面に、識別コードが設けられるため、識別コードを読み取ることで、切削インサートを識別することができる。これにより、切削インサートのトレーサビリティ性を向上させることができる。
また、上述の構成によれば、識別コードが仮想円に沿って配列される。一般的に切削インサートは、平面視において回転対称な形状を有する。このため、識別コードを円形に配列することで、識別コードを主面の限られた領域に配置しやすい。また、切削インサートを平面視多角形状としてもよい。この場合、識別コードを仮想円に沿って配列することで、識別コードを主面の角部から遠ざけて配置することができる。これにより、切削中に角部から発生する切屑が、識別コードに接触することを抑制することができる。結果的に、識別コードが切屑によって除去されることを抑制できる。
According to the above configuration, since the identification code is provided on the main surface on which the cutting edge is provided, the cutting insert can be identified by reading the identification code. Thereby, the traceability of the cutting insert can be improved.
Further, according to the above configuration, the identification codes are arranged along the virtual circle. A cutting insert generally has a rotationally symmetrical shape in plan view. Therefore, by arranging the identification codes in a circle, it is easy to arrange the identification codes in a limited area on the main surface. Moreover, it is good also considering a cutting insert as a planar view polygonal shape. In this case, by arranging the identification code along the virtual circle, the identification code can be arranged away from the corners of the main surface. As a result, chips generated from the corners during cutting can be prevented from coming into contact with the identification code. As a result, it is possible to prevent the identification code from being removed by chips.
上述の切削インサートにおいて、前記識別コードは、前記仮想円の径方向に多段に二値のパターンが配列された二次元バーコードであり、前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され前記要素パターンの周方向に沿う寸法が、0.5mm以上1.5mm以下である構成としてもよい。 In the cutting insert described above, the identification code is a two-dimensional barcode in which a binary pattern is arranged in multiple stages in the radial direction of the virtual circle, and the binary pattern of the identification code is given to the main surface. and a blank pattern, and the dimension along the circumferential direction of the element pattern may be 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.
上述の構成によれば、識別コードを径方向に多段の二次元バーコードとすることで、識別コードが含む情報量を増加させることができる。二次元バーコードの一例としては、QRコード(登録商標)が採用できる。
また、上述の構成によれば、主面に要素パターンを加工するとともに、要素パターンの間に位置するブランク領域とを設けることで、識別コードを形成できる。
また、上述の構成によれば、要素パターンの周方向に沿う寸法が、0.5mm以上1.5mm以下とすることで識別コードの読み取り容易性を高めるととともに、識別コードに十分な情報量を付与できる。
According to the above configuration, the identification code is a two-dimensional bar code with multiple stages in the radial direction, so that the amount of information contained in the identification code can be increased. A QR code (registered trademark) can be used as an example of the two-dimensional barcode.
Further, according to the above-described configuration, the identification code can be formed by processing element patterns on the main surface and providing blank areas positioned between the element patterns.
In addition, according to the above configuration, the dimension along the circumferential direction of the element pattern is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, thereby improving the readability of the identification code and providing a sufficient amount of information in the identification code. can be granted.
上述の切削インサートにおいて、前記要素パターンは、レーザ刻印により形成されている構成としてもよい。 In the cutting insert described above, the element pattern may be formed by laser engraving.
上述の構成によれば、多種類の識別コードを高速に形成することができる。加えて、識別コードの読み取り容易性を高めることができる。 According to the above configuration, many kinds of identification codes can be formed at high speed. In addition, readability of the identification code can be enhanced.
上述の切削インサートにおいて、前記ブランクパターンは、前記主面に設けられた窒化チタンコーティングの表面である構成としてもよい。 In the cutting insert described above, the blank pattern may be a surface of a titanium nitride coating provided on the main surface.
上述の構成によれば、ブランク領域をブランクパターンとして利用できる。 According to the above configuration, the blank area can be used as a blank pattern.
上述の切削インサートにおいて、厚さ方向に貫通し一対の前記主面にそれぞれ開口する平面視円形の取付孔が設けられ、前記仮想円の中心は、前記取付孔の中心と一致し、前記識別コードは、前記取付孔の開口の周囲に配列される構成としてもよい。 In the above-described cutting insert, mounting holes are provided that are circular in plan view and open in the pair of main surfaces through the thickness direction. may be arranged around the opening of the mounting hole.
上述の構成によれば、取付孔が設けられた切削インサートにおいても、主面に識別コードを設けることができる。また、識別コードが、取付孔の開口の周囲に周方向に沿って延びるため、取付孔にクランプネジを挿入した状態においても、識別コードがクランプネジの頭部で隠れることを抑制できる。 According to the above configuration, the identification code can be provided on the main surface even in the cutting insert provided with the mounting hole. Moreover, since the identification code extends in the circumferential direction around the opening of the mounting hole, it is possible to prevent the identification code from being hidden by the head of the clamp screw even when the clamp screw is inserted into the mounting hole.
上述の切削インサートにおいて、前記切刃が設けられた前記主面は、平面視多角形状であり、前記切刃が設けられた前記主面には、当該主面の複数の角部のうち少なくとも1つの前記角部の内側に位置し当該角部を他の前記角部と識別する識別マークが設けられる構成としてもよい。 In the above-described cutting insert, the main surface provided with the cutting edge has a polygonal shape in a plan view, and the main surface provided with the cutting edge has at least one of a plurality of corners of the main surface. An identification mark may be provided inside one of the corners to distinguish the corner from the other corners.
上述の構成によれば、識別マークが設けられることで、複数の角部のうちどの角部の切刃が切削に用いられているかを容易に判別することができる。また、識別マークを識別コードの読み取り時の周方向の位置の基準とすることができる。 According to the above-described configuration, by providing the identification mark, it is possible to easily determine which of the plurality of corners has a cutting edge used for cutting. Further, the identification mark can be used as a reference for the position in the circumferential direction when reading the identification code.
本発明の一態様の切刃状態管理システムは、前記切削インサートの前記識別コードおよび前記切刃を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮像画像を解析する解析部と、を有し、前記解析部は、前記撮像画像中の前記識別コードから得られる前記切削インサートの個体情報と、前記撮像画像中の前記切削インサートからから得られる前記切削インサートの損傷状態の情報と、を互いに関連付ける。 A cutting edge condition management system according to one aspect of the present invention includes an imaging device that images the identification code of the cutting insert and the cutting edge, and an analysis unit that analyzes the captured image captured by the imaging device. and the analysis unit associates individual information of the cutting insert obtained from the identification code in the captured image with information on the state of damage of the cutting insert obtained from the cutting insert in the captured image. .
上述の構成によれば、解析部がインサートの個体情報とインサートの損傷状態の情報とを関連付けることで、インサートの寿命の推定をより正確に行うことができる。また、インサートの損傷状態として、インサートのチッピングなどを検出した場合には、インサートの個体情報を基に異常の原因の分析し、異常を改善するための指標をユーザーへ提示できる。 According to the above configuration, the life of the insert can be estimated more accurately by the analysis unit associating the individual information of the insert with the information on the damage state of the insert. In addition, when chipping of the insert is detected as a damage state of the insert, the cause of the abnormality can be analyzed based on the individual information of the insert, and an index for improving the abnormality can be presented to the user.
上述の切刃状態管理システムにおいて、前記撮像装置は、切削インサートの主面の識別コードと、前記切刃近傍のすくい面および逃げ面の少なくとも一方と、を同時に撮像する構成としてもよい。 In the above-described cutting edge condition management system, the imaging device may simultaneously image an identification code of the main surface of the cutting insert and at least one of the rake face and the flank face near the cutting edge.
上述の構成によれば、撮像装置は切刃近傍のすくい面および逃げ面の何れか一方の摩耗痕を撮像することができる。インサートの損傷状態として重要な情報の1つは、切刃の逃げ面摩耗量の情報である。切刃の逃げ面摩耗量が大きくなると、逃げ面およびすくい面に形成される摩耗痕が大きくなる。逃げ面およびすくい面の摩耗痕の大きさと、逃げ面摩耗量と、の相関係数は、識別コードから得られるインサートの刃先形態や材質、被削材の種類や切削条件などにより一意に決まる。そこで、実際の切削試験データを多数取得することで、機械学習により相関係数の精度を高めてゆけばよい。したがって、上述の構成によれば、撮像装置が、逃げ面又はすくい面の少なくとも一方の摩耗痕と、インサートの刃先形態や材質などの情報が記録された識別コードと、を同時に撮像するため、学習済の解析部が摩耗痕の大きさから逃げ面摩耗量を即座に推定できる。なお、切刃近傍のすくい面と逃げ面の両方の摩耗の大きさが得られた方が、機械学習の効率が上がり、逃げ面摩耗量の推定精度も高めることが出来るため、好ましい。 According to the above configuration, the imaging device can image the wear marks on either one of the rake face and the flank near the cutting edge. One of the important pieces of information regarding the damage state of the insert is information on the flank wear amount of the cutting edge. As the flank wear amount of the cutting edge increases, the wear marks formed on the flank and rake face increase. The correlation coefficient between the size of the wear marks on the flank and rake face and the amount of flank wear is uniquely determined by the shape and material of the insert obtained from the identification code, the type of work material, cutting conditions, and the like. Therefore, by acquiring a large number of actual cutting test data, machine learning can be used to improve the accuracy of the correlation coefficient. Therefore, according to the above-described configuration, the imaging device simultaneously images the wear scar on at least one of the flank face and the rake face and the identification code in which information such as the shape and material of the cutting edge of the insert is recorded. The pre-existing analysis unit can immediately estimate the amount of flank wear from the size of the wear scar. It is preferable to obtain the wear magnitudes of both the rake face and the flank face in the vicinity of the cutting edge, because the efficiency of machine learning can be improved and the accuracy of estimating the flank face wear amount can be improved.
本発明の一態様の切削インサートの製造方法は、表面に識別コードが付与された切削インサートの製造方法であって、前記識別コードは、前記切削インサートの主面の面内に想定される仮想円に沿って配列される二値のパターンからなるバーコードであり、前記切削インサートの基体素材は、超硬合金又はサーメットであり、前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され、前記主面に第1のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面を黒色化して前記要素パターンを形成する第1のレーザ光照射工程と、前記主面に前記第1のレーザよりパルス幅の長い第2のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面のブランクパターンを白色化させる第2のレーザ光照射工程と、を有する。 A method of manufacturing a cutting insert according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing a cutting insert having an identification code attached to a surface thereof, wherein the identification code is a virtual circle assumed within the main surface of the cutting insert. a bar code consisting of a binary pattern arranged along, the substrate material of the cutting insert is cemented carbide or cermet, and the binary pattern of the identification code is applied to the main surface A first method comprising an element pattern and a blank pattern, wherein the main surface is irradiated with laser light from a first laser to blacken the surface of the base material of the cutting insert to form the element pattern. A second step of whitening the blank pattern on the surface of the base material of the cutting insert by irradiating the main surface with laser light from a second laser having a longer pulse width than that of the first laser. and a laser light irradiation step.
上述の構成によれば、ブランクパターンを白色化させることで、二値のパターン(要素パターンおよびブランクパターン)のコントラストを高めることができ、読み取り容易性を高めた識別コードを付与した切削インサートを提供できる。 According to the above-described configuration, by whitening the blank pattern, the contrast of the binary pattern (element pattern and blank pattern) can be increased, providing a cutting insert with an identification code having improved readability. can.
上述の切削インサートの製造方法において、前記第2のレーザ光照射工程において、前記識別コードが設けられる領域の全体を白色化した後に、前記第1のレーザ光照射工程を行う、構成としてもよい。 In the above-described cutting insert manufacturing method, the first laser light irradiation step may be performed after whitening the entire region in which the identification code is provided in the second laser light irradiation step.
上述の構成によれば、白色の領域と黒色の領域とを容易に形成することができ、製造工程を簡素化できる。 According to the above configuration, the white area and the black area can be easily formed, and the manufacturing process can be simplified.
上述の切削インサートの製造方法において、前記第1のレーザは、フェムト秒レーザであり、前記第2のレーザは、ナノ秒レーザである、構成としてもよい。 In the above-described cutting insert manufacturing method, the first laser may be a femtosecond laser, and the second laser may be a nanosecond laser.
白色の領域と黒色の領域とを形成できる。 A white region and a black region can be formed.
本発明によれば、トレーサビリティ性を向上できる切削インサートを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cutting insert which can improve traceability can be provided.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。 Embodiments to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in some cases, non-characteristic parts are omitted for convenience in order to make the characteristic parts easier to understand.
図1は、本実施形態の切削インサート(以下、単にインサート)1を有する旋削工具(工具)2およびインサート1の切刃11の状態を管理する切刃状態管理システムSの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a turning tool (tool) 2 having a cutting insert (hereinafter simply referred to as an insert) 1 of this embodiment and a cutting edge condition management system S for managing the condition of a
本実施形態の旋削工具2は、主軸回りに回転させられる金属材料等の被削材に対して、旋削加工(切削加工)を施すバイトである。旋削工具2の基端部は、図示略の治具(刃物台)に着脱可能に保持される。また、旋削工具2を保持する治具は、不図示の旋盤等の工作機械(旋盤)に固定される。
The
旋削工具2は、インサート1と、インサート1を保持する工具本体3と、インサート1を工具本体3に固定するクランプネジ4と、を有する。工具本体3は、一方向に沿って延びる角柱状の棒体である。工具本体3の先端には、インサート取付座3aが設けられる。工具本体3は、インサート取付座3aにおいて、インサート1を保持する。
The
旋削工具2を用いた旋削方法では、インサート1の切刃11を主軸周りに回転する被削材に接触させて被削材を加工する。
In the turning method using the
本実施形態では、旋削工具2としてバイトを例示する。しかしながら、旋削工具は、旋盤を用いた加工に用いるものであればよく、例えば内径加工用のボーリングバーであってもよい。また、後段に変形例として説明するように、インサートは転削工具に取り付けられるものであってもよい。
In this embodiment, a cutting tool is exemplified as the
図2は、本実施形態のインサート1の斜視図である。図3は、本実施形態のインサートの平面図である。
FIG. 2 is a perspective view of the
インサート1は、厚さ方向に延びる中心線Jに対し回転対称な平面視多角形板状(本実施形態では四角形板状)をなしている。なお、以下の説明において、中心線Jに沿う方向のことを単に厚さ方向と呼ぶ場合がある。また、中心線Jに直交し中心線Jを中心とする径方向を単に径方向と呼ぶ場合がある。同様に、中心線Jを中心とする軸周りの周方向を単に周方向と呼ぶ場合がある。なお、本実施形態では、平面視多角形のインサート1について説明するが、インサート1の平面視形状は、本実施形態に限定されない。一例として、インサート1の平面視形状は、円形であってもよい。
The
インサート1は、厚さ方向を向く一対の主面10と、一対の主面10同士を繋ぐ側面20と、一対の主面10と側面20との交差稜線にそれぞれ設けられる切刃11と、を備える。また、インサート1には、厚さ方向に貫通し一対の主面10にそれぞれ開口する平面視円形の取付孔15が設けられる。取付孔15の開口には、テーパ面16が設けられる。テーパ面16は、取付孔15の内周面と主面10とを繋ぐ面である。テーパ面16は、径方向外側に向かうに従い厚さ方向一方側に傾斜する。
The
図1に示すように、インサート1を工具本体3に取り付けられる。インサート1は、工具本体3のインサート取付座3aにクランプネジ4により着脱可能に取り付けられる。クランプネジ4は、インサート1の取付孔15に挿入される。一対の主面10は、工具本体3に取り付けられたときに、一方の主面10がすくい面側とされるとともに、他方の主面10は工具本体3に設けられたインサート取付座3aと対向する着座面とされる。
As shown in FIG. 1,
図2に示すように、一対の主面10は、互いに反対方向を向く。主面10は、矩形状である。主面10は、複数(本実施形態では4つ)の角部10aを有する。本実施形態の主面10は、平面視略正方形である。しかしながら、主面10は、略ひし形であってもよい。また、主面10は、3以上の角部を有する多角形状であればよい。本実施形態の一対の主面10は、互いに同形状である。
As shown in FIG. 2, the pair of
切刃11は、一対の主面10の外縁にそれぞれ設けられる。本実施形態の切刃11は、主面10の外縁の全長に設けられる。しかしながら、切刃11は、主面10の外縁のうち、少なくとも角部10aに設けられていればよい。
The cutting edges 11 are provided on the outer edges of the pair of
主面10のうち、切刃11に隣接する領域を含む部位(切屑が接触(擦過)させられる部位)が、すくい面19とされる。側面20のうち、少なくとも切刃11に隣接する領域を含む部位(加工面との間に隙間をあけるように対向配置される部位)が、逃げ面29とされる。本実施形態のインサート1は、逃げ面29を含む側面20が中心線Jに平行となるように形成された、所謂ネガティブインサートであるが、これに限定されるものではない。すなわちインサート1は、逃げ面29が、切刃11から中心線J方向のインサート内側へ向かうに従い径方向の内側へ向けて傾斜する、所謂ポジティブインサートであってもよい。
A portion of the
切刃11は、主面10の角部10aに位置するコーナ刃11aと、コーナ刃11aの両端に接続して直線状に延びる一対の直線刃11bと、を有している。つまり切刃11は、4つのコーナ刃11aと、コーナ刃11a同士を繋ぐ4つの直線刃11bと、を有する。
The
主面10には、ブレーカ溝12と平坦面13とが設けられる。
ブレーカ溝12は、切刃11に隣接して配置される。ブレーカ溝12は、切刃11の刃長方向に沿って延びる。本実施形態において、ブレーカ溝12は、中心線J周りの全周に設けられる。本実施形態において、ブレーカ溝12の幅は、ブレーカ溝12の全長に亘ってほぼ一様である。しかしながらブレーカ溝12の幅は、これに限定されるものではなく様々に変化していてもよい。
A
The
平坦面13は、厚さ方向を向き中心線Jと直交する面である。平坦面13は、径方向においてブレーカ溝12と取付孔15との間に位置する。図3に示すように、主面10の平坦面13には、識別コード30と、3つの識別マーク41、42、43と、が設けられる。
The
識別コード30は、一対の主面10にそれぞれ設けられる。識別コード30は、インサート1を識別するために設けられる。識別コード30には、例えばインサート1の型番およびインサート1が製造されたロット番号などの情報を含む。また、インサート1の個体ごとに別の識別コード30が付されていてもよい。本実施形態によれば、インサート1に識別コード30が設けられることで、インサート1のトレーサビリティ性を向上させることができる。
The
識別コード30は、読み取り装置(図示略)によって読み取られる。識別コード30が設けられることで、インサート1の情報を容易に、作業者および工作機械に伝達することができる。
The
識別コード30は、インサート1を工具本体3に取り付けた状態においても、読み取り装置によって読み取らせることができる。すなわち、識別コード30は、インサート1を工具本体3に取り付けるためのクランプネジ4によって隠れない位置に設けられる。インサート1が工具本体3に取り付けられた状態で、読み取り装置がインサート1の識別コード30を読み取ることで、例えば、個別のインサート1の使用時間等を容易に算出することができる。
The
本実施形態のインサート1は、一対の主面10の角部10aにそれぞれ切刃11が設けられる。このため、一対の主面10のうち、一方の主面10の外縁の切刃11を使用する場合に、他方の主面10が着座面となる。このため、一対の主面10のうち一方のみに識別コード30を設けると、識別コード30を設けた主面10を着座面としてインサート1を工具本体3に固定した場合に、識別コード30を読み取ることが難しい。本実施形態によれば、両方の主面10に、それぞれ識別コード30が設けられるため、何れの主面10を着座面とする場合であっても、インサート1が工具本体3に取り付けられた状態でインサート1の識別コード30を読み取ることができる。
なお、本実施形態では、識別コード30は、一対の主面10にそれぞれ設けられる場合を例示した。しかしながら、識別コード30は、一対の主面10のうち何れか一方に設けられていてもよい。
また、一対の主面10うち一方の主面10の外縁のみに切刃11が設けられ、他方の主面10を常に着座面とするインサート(例えばポジティブインサート)においては、一対の主面10のうち少なくとも切刃11が設けられる主面10に識別コード30を設けることが好ましい。
The
In addition, in this embodiment, the case where the
In addition, in an insert (for example, a positive insert) in which the
また、本実施形態において、一方の主面10の識別コード30と他方の主面10の識別コード30とは、互いに区別される。すなわち、一方と主面10と他方の主面10とには、互いに異なる識別コード30が設けられる。これにより、インサート1を工具本体3に取り付けた状態でインサート1の識別コード30を読み取ることで、何れの主面10を着座面としてインサート1を取り付けたか判定することができる。
Further, in the present embodiment, the
識別コード30は、円形に配置される。主面10の面内には、仮想円VCが想定される。本実施形態において、仮想円VCの中心は、中心線Jに一致する。すなわち、仮想円VCの中心は、取付孔15の中心と一致する。識別コード30は、仮想円VCに沿って配列される。
The
本実施形態のインサート1は、90°毎の回転対称な形状を有する。このように、一般的にインサートは、平面視において回転対称な形状を有する。本実施形態によれば、識別コード30を円形に配列することで、識別コード30を回転対称形状の主面10の限られた領域に配置しやすい。また、インサート1は平面視多角形状であるため、識別コード30を円形に配列することで、識別コード30を角部10aから遠ざけて配置することができる。これにより、切削中に角部10aから発生する切屑が、識別コード30に接触することを抑制することができる。結果的に、識別コード30が切屑によって除去されることを抑制できる。
The
本実施形態において、識別コード30は、主面10の平坦面13に設けられる。このように、識別コード30が設けられる領域は、平坦であることが好ましい。これにより、識別コード30の読み取り容易性を高めることができる。また、識別コード30が設けられる領域である平坦面13は、切刃11よりも突出していることが好ましい。これにより、切削時に切刃で形成される切屑が、識別コード30に接触し難くなり、切削時に識別コード30に傷が生じることを抑制できる。結果的に、識別コード30の読み取り容易性を高めることができる。
In this embodiment, the
なお、識別コード30の読み取り容易性は、識別コード30のリーダー(読み取り装置)の簡便さの点から重要となる。例えば、高倍率のマイクロスコープを備えたリーダーでのみ、読み取り可能な精密な(すなわち、読み取り容易性が低い)識別コードを用いる場合、装置の導入に多大な投資費用を要する。しかしながら、読み取り容易性が高い識別コードを用いる場合、例えばスマートフォンのカメラを用いて、識別コード30を読み取ることが可能となり、新たな設備を導入することなく、管理者が容易に識別コード30から個体の情報を利用することができる。識別コード30から読み取られた個体の情報は、インターネット上のデータベースと照合することで、例えば、インサートの推奨切削条件の取得や工具の在庫管理、使用済の刃先の判別などに利用される。
The readability of the
本実施形態によれば、識別コード30は、仮想円VCに沿う全周に亘って設けられる。これにより、識別コード30の全長を長くして、識別コード30が含む情報量を増加させることができる。
According to this embodiment, the
本実施形態の識別コード30は、仮想円VCに沿って二値のパターンが配列されるバーコードである。識別コード30をバーコードとすることで、識別コード30の読み取りを容易とすることができる。
The
本実施形態の識別コード30は、仮想円VCの径方向に多段に二値のパターンが配列された二次元バーコードである。本実施形態によれば、識別コード30を二次元バーコードとすることで、識別コード30が含む情報量を増加させることができる。二次元バーコードの一例としては、QRコード(登録商標)が採用できる。より具体的には、識別コード30は、QRコードを周方向に湾曲させたコードである。したがって、識別コード30は、複数の略矩形状の黒色の区画である要素パターン30aを有する。要素パターン30aは、仮想円VCに沿って配列される。読み取り装置は、例えば、撮像装置Cであり、後述する解析部Aにおいて撮像した識別コードを画像処理により矩形状のQRコードに変換して、QRコードから識別情報を読み出す。
The
識別コード30の二値のパターンは、主面10に付与された要素パターン30aと、ブランクパターン30bと、から構成される。要素パターン30aは、主面10に加工を施すことで形成される。一方で、ブランクパターン30bは、周方向において要素パターン30a同士の間に位置する加工が施されない領域である。
The binary pattern of the
要素パターン30aの周方向に沿う寸法は、読み取り容易性の観点から0.5mm以上とすることが好ましい。また、要素パターン30aの周方向に沿う寸法は、識別コード30に十分な情報量を付与するために、1.5mm以下とすることが好ましい。本実施形態において、ブランクパターン30bは、要素パターン30aと同形状である。したがって、ブランクパターン30bの周方向に沿う寸法は、要素パターン30aと同様に、0.5mm以上、1.5mm以下とすることが好ましい。
The dimension along the circumferential direction of the
本実施形態において、要素パターン30aは、仮想円VCに沿って若干湾曲する略正方形である。本実施形態において、それぞれの要素パターン30aの一辺の長さは、上述の理由から、0.5mm以上1.5mm以下とすることが好ましい。なお、複数の要素パターン30aが隣接して配置される場合、隣接する複数の要素パターン30a互いに繋がって視認される。上述の寸法範囲は、あくまで個別の要素パターン30aの寸法範囲である。
In this embodiment, the
本実施形態では、矩形状の要素パターン30aを有する識別コードについて説明した。しかしながら、要素パターン30aの形状は矩形状に限られない。一例として、要素パターン30aは、平面視で円形であってもよい。要素パターン30aが円形である場合、それぞれの要素パターン30aの直径は、上述の理由から、0.5mm以上1.5mm以下とすることが好ましい。
In this embodiment, an identification code having a
本実施形態において、要素パターン30aは、レーザ刻印により形成されている。主面10に対しレーザ光を照射すると、主面10に設けられた被膜又はインサート1の基体素材が黒色化する。これにより、黒色の要素パターン30aが形成される。一方で、ブランクパターン30bは、レーザ光が照射されない領域である。このため、ブランクパターン30bは、主面10に設けられた被膜又はインサート1の基体素材の表面である。主面10に設けられる被膜としては、金色の窒化チタンコーティング(TiNコーティング)が例示される。すなわち、ブランクパターン30bは、主面10に設けられたTiNコーティングの表面であってもよい。また、主面10に被膜が設けられない場合、主面10にはインサート1の銀色の基体素材が露出する。すなわち、ブランクパターン30bは、インサート1の基体素材の表面であってもよい。
In this embodiment, the
ブランクパターン30bをインサート1の基体素材の表面とする場合、ブランクパターン30bとなる基体素材に、要素パターン30aを形成するためのレーザ光より、十分に出力の低いレーザ光を照射し、基体素材の表面の金属成分を溶融、固化させてもよい。このような処理を行うことで、基体素材の表面を白色化させることができ、要素パターン30aとブランクパターン30bとのコントラストを高めることができる。要素パターン30aとブランクパターン30bとのコントラストを高めることで、読み取り容易性を高めることができる。すなわち、ブランクパターン30bを白色化することで、識別コード30の読み取り容易性を高めることができる。
When the
本発明者らは、以下の知見を見出した。すなわち、パルス幅が短いレーザ(第1のレーザ)ほど濃い黒色化ができ、パルス幅が長いレーザ(第2のレーザ)ほど表面の金属成分を選択的に溶融・固化させやすいため、光沢度が高まり、明るい白色化ができる。本実施形態において、第1のレーザとしては、フェムト秒レーザが好適に用いられる。また、本実施形態において、第1のレーザよりパルス幅の長い第2のレーザとしては、ナノ秒レーザが好適に用いられる。言い換えると、本実施形態において、フェムト秒レーザによるレーザ光は、基体素材の表面に濃い黒色面を生じることができ、ナノ秒レーザによるレーザ光は、基体素材の表面を溶融させやすいため、基体素材の表面に明るい白色面を生じさせることができる。 The present inventors have found the following findings. That is, the shorter the pulse width of the laser (first laser), the darker the blackening can be, and the longer the pulse width of the laser (second laser), the more likely it is to selectively melt and solidify the metal components on the surface. Increases and bright whitening is possible. In this embodiment, a femtosecond laser is preferably used as the first laser. In this embodiment, a nanosecond laser is preferably used as the second laser having a longer pulse width than the first laser. In other words, in this embodiment, the laser light from the femtosecond laser can produce a dark black surface on the surface of the base material, and the laser light from the nanosecond laser easily melts the surface of the base material. can produce a bright white surface on the surface of
したがって、切削インサートの製造方法は、以下の、第1のレーザ光照射工程と、第2のレーザ光照射工程と、を有する。第1のレーザ光照射工程は、主面10にフェムト秒レーザ(第1のレーザ)によるレーザ光を照射することで、インサート1の基体素材の表面を黒色化して要素パターン30aを形成する工程である。第2のレーザ光照射工程は、主面10にナノ秒レーザ(第1のレーザよりパルス幅の長いレーザ)によるレーザ光を照射することで、インサート1の基体素材の表面のブランクパターン30bを白色化させる工程である。これにより、識別コード30の読み取り容易性を高めることができる。このように、レーザ光の出力を変化させることで黒色化および白色化することができるインサート1の素材基体としては、超硬合金およびサーメットが例示される。すなわち、要素パターン30aを黒色化させブランクパターン30bを白色化させる場合、インサート1の基体素材は、超硬合金又はサーメットであることが好ましい。
Therefore, the manufacturing method of the cutting insert has the following first laser beam irradiation step and second laser beam irradiation step. The first laser light irradiation step is a step of irradiating the
なお、ナノ秒レーザによるレーザ光の照射によって白色化させた基体素材に、さらにフェムト秒レーザによるレーザ光を照射した場合であっても、白色の領域を黒色化させることができる。したがって、識別コード30が設けられる領域を含む広い領域を、ナノ秒レーザによるレーザ光の照射によって白色化させた後に、当該領域に対しフェムト秒レーザのレーザ光を照射させて黒色の要素パターン30aを形成してもよい。
一方で、フェムト秒レーザによるレーザ光の照射によって黒色化させた素材表面の領域に、ナノ秒レーザによるレーザ光を照射しても、黒色の領域に変化はない。したがって、フェムト秒レーザのレーザ光を照射させて黒色の要素パターン30aを形成したのちに、複数の要素パターン30aを含む広い領域を、ナノ秒レーザによるレーザ光の照射によって白色化させてもよい。
It should be noted that even when a substrate material that has been whitened by irradiating laser light from a nanosecond laser is further irradiated with laser light from a femtosecond laser, the white region can be blackened. Therefore, after whitening a wide area including the area where the
On the other hand, even if a region of the material surface that has been blackened by laser light irradiation from a femtosecond laser is irradiated with laser light from a nanosecond laser, the black region does not change. Therefore, after forming
レーザ刻印により形成された識別コード30は、切削時に切屑が接触したり切削オイル又はクーラントが噴射されたりしても除去され難い。このため、識別コード30をレーザ刻印により形成することで、インサート1を長時間使用しても識別コード30の読み取り性が低下することを抑制できる。また、識別コード30をレーザ刻印によって形成することで、多様な識別コード30を高速で形成することができる。
The
要素パターン30aのレーザ刻印による形成工程では、レーザ光のON/OFF制御を行いながら、レーザ光を仮想円VCに沿って円形に走査させることが好ましい。要素パターン30aの周方向に沿う輪郭は、円弧状である。このため、レーザ光を直線状に走査させると、要素パターン30aの円弧状の輪郭を形成させることが困難となる。レーザ光を円形に走査させることで、要素パターン30aの輪郭を滑らかにすることができ、識別コード30の読み取り容易性を高めることができる。加えて、レーザ光を円弧状に走査させることで、レーザ光のパスを短くすることができ、直線状に走査させる場合と比較して、加工時間を短縮することができる。
In the process of forming the
なお、識別コード30の形成は、レーザ刻印以外の方法で行ってもよい。例えば、識別コード30は、インクのプリント、薬品による腐食、電蝕および打刻マーキングなどの方法で形成されていてもよい。
なお、インサート1使用中の消えにくさ、コントラストの高めやすさ、輪郭の明瞭性、対称面に曲面がある場合の刻印の容易性、工程のタクトタイムの短さなどから、上述の識別コード30の形成方法のうち、本実施形態の用途ではレーザ刻印が最も優れる。
Note that the
The
本実施形態によれば、識別コード30は、取付孔15の開口の周囲に配列される。このため、識別コード30が、取付孔15の開口の周囲に周方向に沿って延びるため、取付孔15にクランプネジ4を挿入した状態においても、識別コード30がクランプネジ4の頭部で隠れることを抑制できる。
According to this embodiment, the
識別コード30は、テーパ面16より径方向外側に位置する。識別コード30がテーパ面16に設けられると、読み取り装置による識別コード30の読み取りが困難となる。本実施形態によれば、識別コード30を主面10の読み取りやすい領域に設けることができる。
The
主面10の4つの角部10aのうち、3つの角部10aの径方向内側には、それぞれ識別マーク(第1の識別マーク41、第2の識別マーク42および第3の識別マーク43)が設けられる。すなわち、切刃11が設けられた主面10には、複数の角部10aの内側にそれぞれ識別マーク41、42、43が設けられる。識別コード30は、識別コード30とともにレーザ刻印によって形成される。
Identification marks (a
第1の識別マーク41、第2の識別マーク42および第3の識別マーク43は、識別コード30の径方向外側に位置する。第1の識別マーク41、第2の識別マーク42および第3の識別マーク43は、それぞれ異なる形状である。すなわち、複数の識別マーク41、42、43は、互いに区別される。より具体的には、第1の識別マーク41は平面視三角形状であり、第2の識別マーク42は平面視円形であり、第3の識別マーク43は第1の識別マーク41より大きい平面視三角形状である。4つの角部10aは、第1~第3の識別マーク41、42、43の外側の角部10aと、識別マークが設けられない角部10aと、で互いに識別される。
The
なお、本実施形態では、4つの角部10aのうち、3つの角部10aに識別マーク41、42、43が設けられる場合について説明した。しかしながら、切刃11が設けられた主面10には、当該主面10の複数の角部10aのうち少なくとも1つの角部10aの内側に位置し、角部10aを他の角部10aと識別する識別マークが設けられていればよい。少なくとも1つの角部10aの内側に識別マークが設けられていれば、当該識別マークから周方向に沿って順番に角部10aを識別することができる。
In this embodiment, the case where the identification marks 41, 42, and 43 are provided at the three
本実施形態によれば、角部10aの内側に識別マーク41、42、43が設けられることで、複数の角部10aのうちどの角部10aのコーナ刃11aが切削に用いられているかを容易に判別判定することができる。
According to the present embodiment, since the identification marks 41, 42, and 43 are provided inside the
また、複数の識別マーク41、42、43のうち少なくとも一つの識別マーク41は、識別コード30の読み取り時の基準点とされる。識別コード30がバーコードである場合に、識別コード30は、読み取り開始位置が指定されることが好ましい。一般的なバーコードは、一方向に二値のパターンであるため、バーコードの端部を読み取り開始位置として認識させることができる。しかしながら、本実施形態の識別コード30は、仮想円に沿う全周に亘って設けられるため、端部を読み取り開始域とし難い。本実施形態によれば、識別マーク41を識別コード30の読み取り時の周方向の位置の基準とすることができる。
At least one
本実施形態の識別マーク41、42、43は、それぞれ識別コード30の要素パターン30aと外形形状が異なる。より具体的には、識別マーク41、42、43の外形が三角形状又は円形状であるのに対し、要素パターン30aは略矩形状である。このため、読み取り装置が、識別コード30の要素パターン30aと識別マーク41、42、43とを読み違うことを抑制できる。
The identification marks 41, 42, and 43 of the present embodiment differ in shape from the
(切刃状態管理システム)
次に本実施形態のインサート1の切刃11の状態を管理する切刃状態管理システムSについて説明する。
図1に示すように、切刃状態管理システムSは、撮像装置Cと解析部Aとを有する。
(Cutting edge condition management system)
Next, a cutting edge state management system S for managing the state of the
As shown in FIG. 1, the cutting edge condition management system S has an imaging device C and an analysis section A. As shown in FIG.
撮像装置Cは、例えばCCDイメージセンサー(Charge Coupled Device image sensor)を備えたカメラ(いわゆるCCDカメラ)である。撮像装置Cは、インサート1の主面10と対向して配置される。
The imaging device C is, for example, a camera (so-called CCD camera) equipped with a CCD image sensor (Charge Coupled Device image sensor). The imaging device C is arranged facing the
本実施形態において、撮像装置Cは、インサート1の識別コード30と、切刃11の切刃近傍のすくい面および逃げ面の少なくとも一方と、を同時に撮像する。このため、撮像装置Cの光軸は、主面10の法線方向に対して傾斜する。なお、撮像装置Cは必ずしも1台のカメラから構成されていなくてもよい。例えば、撮像装置Cは、インサート1の主面10の法線方向から識別コードを撮像するカメラと、インサート1の主面10の接線に近い方向から逃げ面を撮像するカメラと、の計2台(複数台)のカメラを有していてもよい。
In this embodiment, the imaging device C simultaneously images the
本実施形態の撮像装置Cは、工具本体3に取り付けられたインサート1の識別コード30および切刃11を撮像する。
The imaging device C of this embodiment images the
解析部Aは、例えばコンピュータである。解析部Aは、識別コード30に付与された識別情報からインサート1の特性を割り出すデータベースを有することが好ましい。また、解析部Aは、ネットワークを介して外部サーバに格納されたデータベースに接続されていてもよい。解析部Aは、撮像装置Cに接続される。解析部Aは、撮像装置Cで撮像された撮像画像を受信する。解析部Aは、撮像装置Cにより撮像された撮像画像を解析する。
The analysis unit A is, for example, a computer. The analysis section A preferably has a database for determining the characteristics of the
解析部Aは、撮像画像を解析して撮像画像中の識別コード30からインサート1の個体情報を得る。また、解析部Aは、撮像画像を解析して撮像画像中のインサート1からインサート1の損傷状態の情報を得る。解析部Aは、撮像画像中の識別コード30から得られるインサート1の個体情報と、撮像画像中のインサート1からから得られるインサート1の損傷状態の情報と、を互いに関連付ける。
The analysis unit A analyzes the captured image and obtains the individual information of the
インサート1の損傷の種類で最も典型的なものは、切刃11の逃げ面摩耗である。逃げ面摩耗が発生すると、インサート1の切刃11の先端位置が後退する(工具の外径寸法が減少する)ため、逃げ面摩耗量に応じて加工品(最終製品)の寸法誤差が大きくなる。そして、この寸法誤差がユーザーの許容値を超えた場合を基準として工具寿命に達したかを判定される。そのため、インサート1の損傷状態として重要な情報の1つは、切刃11の逃げ面摩耗量の情報である。インサート1の切刃11は、切削加工を行うことで摩耗する。工具寿命を迎えた切刃11の逃げ面摩耗量は、例えば中仕上げ用のインサートの切刃11で、数十μm~数百μm程度と小さい。そのため、切刃11の逃げ面摩耗量を撮像装置Cで、工具使用前の切刃の先端位置との差分として直接測定することは困難である。
The most typical type of damage to the
本発明者らは、切刃11の逃げ面摩耗量が大きくなるに従い、インサート1の逃げ面29およびすくい面19(図2参照)に形成される摩耗痕が大きくなる点に着目した。上記で述べたように逃げ面摩耗量が重要であるが、一般に、逃げ面摩耗の増加にしたがってすくい面摩耗も増加するため、すくい面摩耗量も工具寿命を判断する上での指標になる場合が多い。なお、ここで述べる摩耗痕とは、被削材が接触することで変色した領域のことを指す。なお、見た目の変色領域には、摩耗によるもののほか、切削中の熱による変質なども含まれる。しかし、通常それらの色合いは異なるため、機械学習を用いることで高い精度で判別することが可能となる。摩耗痕の大きさは、中仕上げ用のインサートであっても工具寿命に達する際には一辺が数mm程度と大きいため、撮像装置Cを用いて、容易に測定することができる。切刃11の摩耗量と逃げ面29およびすくい面19の摩耗痕の大きさとの相関係数は、インサート1の特性により変化する。より具体的には、相関係数は、インサート1の材料、ホーニング形状、逃げ面29の逃げ角およびすくい面19のすくい角などにより決まる。
The present inventors have noted that as the flank wear amount of the
本実施形態によれば、解析部Aは、インサート1の主面10に設けられた識別コード30からインサート1の個体情報を取得できる。インサート1の個体情報には、相関係数を決めるインサート1の特性の情報が含まれる。解析部Aは、逃げ面29およびすくい面19の摩耗痕の大きさ(撮像画像中のインサート1からから得られるインサート1の損傷状態)と、インサート1の個体情報と、を関連付けることで、切刃11の逃げ面摩耗量を推定することができる。切刃状態管理システムSは、推定された切刃11の逃げ面摩耗量が、工具寿命に相当する閾値を超えたと判断した場合に、切刃11の交換をユーザーに促すアラートを発する。
According to this embodiment, the analysis unit A can acquire the individual information of the
本実施形態の切刃状態管理システムにおいて、撮像装置Cは、インサート1の主面10の識別コード30と、切刃11近傍のすくい面19および逃げ面29の何れか一方と、を同時に撮像する。すなわち、撮像装置Cが、すくい面19又は逃げ面29の摩耗痕の大きさの少なくとも一方と、識別コード30と、を同時に撮像する。このため、解析部Aが摩耗痕の大きさから逃げ面摩耗量を即座に推定できる。
In the cutting edge state management system of this embodiment, the imaging device C simultaneously images the
また、切刃状態管理システムSは、切刃11の逃げ面摩耗量の推定以外にも、切削に使用するインサート1および切削条件の選定に用いることができる。解析部Aは、撮像画像中のインサート1からから得られるインサート1の損傷状態の情報として、例えばインサート1のチッピングおよび欠損などの異常を検出できる。インサート1に上述のような異常が生じる原因は、インサート1の靭性が不足しているか、又は切削負荷が高すぎることが考えられる。また、他の損傷状態の例として、インサート1の熱亀裂やフレーキング、被削材の溶着など多数のものがあり、それらの原因も通常は、インサート1の種類、もしくは切削条件が適切でないことによる。解析部Aは、撮像画像中のインサート1からから得られる発生した異常の情報(インサート1の損傷状態の情報)と、インサート1の個体情報と、を関連付けることで、発生した異常の原因を分析する。また、切刃状態管理システムSは、解析部Aにおける異常の原因の分析結果を基に、異常を改善するためのインサート1および切削条件の選定をユーザーへ提案する。
In addition to estimating the flank wear amount of the
工具本体3に取り付けられているインサート1の個体情報は切削の管理において有益な情報である。従来、インサート1の個体情報を管理する場合、システムに手入力することが一般的であったが、入力の手間が発生すること、人為的な入力ミスなどが発生する虞があるなどの問題があった。加えて、インサート1の取り付けは、ユーザーの手作業でなされるため、複数の切刃11を有するインサート1において同じ切刃11を誤って複数回使用してしまうことや、未使用の切刃を有するインサート1を誤って廃棄してしまうロスが発生しうる。
Individual information of the
本実施形態の切刃状態管理システムSによれば、撮像装置Cがインサート1を撮像し、解析部Aがインサート1の撮像画像を解析することで、解析部Aは、インサート1の個体情報を容易に取得することができる。このため、インサート1の個体情報を手入力する手間や入力ミスをなくすことが出来る。また、撮像時に、インサート1の識別マーク41を読み取ることで使用している切刃11が分かるため、複数の切刃11を有するインサート1において、個別の切刃11の使用履歴を管理することができる。
According to the cutting edge condition management system S of the present embodiment, the imaging device C captures an image of the
インサート1は、同一の工具型番であっても、個体ごとの形状や品質のわずかなばらつきが存在するため、同一条件で切削を行っても工具寿命に達するまでの時間にばらつきが発生する。このため、インサート1は、寿命に達すると考えられる切削累計時間に対して、一定のマージンをもって交換されることが一般的である。例えば、一般的なインサートは、寿命の平均値の80%程度の時間で交換される。このため、交換頻度が増すことによる手間の発生や、寿命まで使用しないことによるインサート1のロスが発生するなどの問題があった。
Even if the
本実施形態において、解析部Aは、人工知能(artificial intelligence、AI)を有する。解析部Aの人工知能は、工具寿命時、および、工具寿命に達するまでの各段階における切刃11の損傷画像のパターンを学習する。その結果により、解析部Aの人工知能は、現在の切刃11の損傷状態の画像から、工具寿命に達するまでの残り使用時間を予測する。また、切刃状態管理システムSは、ユーザーインターフェースのパネルに、全工具寿命に対する現在の切刃の使用時間を%表示させてもよい。さらに、切刃状態管理システムSは、工具本体3に取り付けられたインサート1の個体情報を基に、寿命に達したインサートのみを交換することが可能となりロスを減らすことが出来る。
In this embodiment, the analysis unit A has artificial intelligence (AI). The artificial intelligence of the analysis part A learns patterns of damage images of the
また、本実施形態の切刃状態管理システムSによれば、インサート1の識別コード30によりインサート1のトレーサビリティが得られるため、インサート1の生産工程において発生した細かなパラメータの変動(例えばCVDコーティング炉内におけるそのインサートの設置位置の情報から推定されるコーティングの膜厚など)や、型番に載らないマイナーバージョンアップも情報として保持出来る。このため、その情報を用いることで、より精度の高い寿命予測が可能となる。また、本実施形態の切刃状態管理システムSによれば、データベースにより全製品が管理されるため、模倣品の対策にもなる。
In addition, according to the cutting edge state management system S of the present embodiment, the traceability of the
本実施形態では、撮像装置Cが切削装置内の上述した位置に固定されたものとしての例を説明したが、本発明の構成は必ずしもそれに限定しない。例えば、切削完了後に工具本体3から取り外したインサート1を、切削装置外部の独立した撮像装置Cにて、識別コード30および切刃の損傷状態を撮像しても良い。その場合、インサート1の使用中における切刃の損傷状態をリアルタイムで取得することは出来ないが、使用後の切刃の摩耗量から加工品(最終製品)の寸法をチェックすることや、インサートの種類変更や切削条件の最適化のための指標は上記と同様に手に入れることが出来る。
In the present embodiment, an example in which the imaging device C is fixed at the above-described position within the cutting device has been described, but the configuration of the present invention is not necessarily limited to this. For example, the
(変形例1)
図4に、変形例1のインサート101の平面図を示す。以下、図4を基に、変形例1のインサート101について説明する。本変形例のインサート101は、上述の実施形態と比較して、識別コード130および識別マーク141、142、143の構成が異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
(Modification 1)
FIG. 4 shows a plan view of the
In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the component of the same aspect as the above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate|omitted.
本変形例のインサート101の主面10には、識別コード130および識別マーク(第1の識別マーク141、第2の識別マーク142および第3の識別マーク143)が設けられる。本変形例の識別コード130は、円形に配置されたバーコードである。識別コード130は、仮想円に沿って二値のパターンが配列される1段のバーコードである。
An
本変形例に示すように、識別コード130は、周方向に沿って配列されるものであれば、周方向に沿って並ぶ複数のバーを有するバーコードであってもよい。本変形例の識別コード130にバーコードを用いることで、光源からの光をバーが並ぶ方向に沿って走査させて、反射光を受信して読み取りを行う光学式バーコードリーダを用いることができる。この場合、光学式バーコードリーダは、光源からの光を周方向に沿って走査させる。
なお、本変形例の識別コード130は、上述の実施形態の識別コード30と比較して情報量が少ない。また、本変形例の識別コード130は、太いバーと細いバーを読み取る必要性があるため、二次元バーコードの識別技術が高まった現状では、上述の実施形態の識別コード30と比較して、読み取り容易性が必ずしも高くない。
As shown in this modified example, the
Note that the
本変形例の第1の識別マーク141、第2の識別マーク142および第3の識別マーク143は、識別コード130の径方向外側に位置する。第1の識別マーク141は平面視円形である。第2の識別マーク142は平面視円形の刻印が2つ並ぶマークである。第3の識別マーク143は平面視円形の刻印が3つ並ぶマークである。
The
(変形例2)
図5に、変形例2のインサート201および当該インサート201を有する転削工具(工具)202並びに切削インサートの切刃211の状態を管理する切刃状態管理システムSの正面図を示す。以下、図5を基に、変形例2のインサート201について説明する。本変形例のインサート201は、上述の実施形態と比較して、転削工具用のインサートである点が主に異なる。
(Modification 2)
FIG. 5 shows a front view of an
本変形例の転削工具202は、正面フライスカッタである。転削工具202は、インサート201の切刃211により金属材料等からなる被削材にフライス加工を施す。転削工具202は、工作機械の主軸部に取り付けられる。転削工具202は、その工具軸Oを工作機械の回転軸と一致するように工作機械の主軸部に固定され、工作機械によって工具軸Oを中心として回転させられる。
The
転削工具202は、複数のインサート201と、複数のインサート201を保持する工具本体203と、インサート201を工具本体203に固定するクランプネジ4と、を有する。
The
工具本体203は、工具軸Oに沿って延びる棒体である。工具本体203の先端外周部には、複数のインサート取付座203aが設けられる。インサート取付座203aは、工具軸O周りに略等間隔に設けられている。工具本体203は、インサート取付座203aにおいて、インサート201を保持する。
The
本変形例の転削工具202を用いた転削方法では、工具本体203を工具軸O周りに回転させてインサート201を被削材に接触させて被削材を加工する。
In the milling method using the
本変形例のインサート201は、主面210を有する。主面210は、工具本体203に取り付けられた状態で回転方向前方側を向く。主面210には、識別コード230が設けられる。
The
本変形例では、転削工具202として正面フライスカッタおよびを例示した。しかしながら、転削工具は、工具本体が回転して被削材を加工するものであればよく、例えばインサート着脱式エンドミルであってもよい。
In this modified example, the
上述の実施形態と同様に、本変形例の切刃状態管理システムSは、撮像装置Cと解析部Aとを有する。本変形例のインサート201は、転削工具202に使用される。本実施形態において、撮像装置Cは、斜め下方からインサート201の主面210の識別コード230を撮像する。このように斜め下方から撮像することで、1台のカメラで刃先近傍のすくい面と逃げ面を同時に撮像することが出来るという利点があり、刃先近傍のすくい面と逃げ面の両方が記録された画像が得られるため、それらの摩耗の大きさと逃げ面摩耗量との相関係数を得るための機械学習を効率的に進めることが出来る。その場合、好ましくは、インサート201の主面210の法線に対し、斜め45°から撮像するのが良い。
The cutting edge condition management system S of this modified example has an imaging device C and an analysis unit A, as in the above-described embodiment. The
また、工具本体203に、例えば10個以上の多数のインサート201が取り付けられる場合には、インサート201に対し転削工具202の回転方向前方に位置するチップポケットが狭くなるため、撮像装置Cが識別コード230の全体を撮影できない場合がある。このような場合に備えて、インサート201の識別コード230は、一部のみを撮像して、個体の識別情報を読み取ることができる構成とすることが好ましい。より具体的には、識別コード230は、周方向に沿って繰り返し識別情報を載せた構成を有することが好ましい。
In addition, when a large number of
以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の実施形態および変形例のインサートには、取付孔が形成される。しかしながら、識別コードは、取付孔が形成されないインサートに設けられていてもよい。
The embodiments of the present invention have been described above, but each configuration and combination thereof in the embodiments are examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configuration can be made without departing from the scope of the present invention. is possible. Moreover, the present invention is not limited by the embodiments.
For example, mounting holes are formed in the inserts of the embodiments and variations described above. However, the identification code may be provided on inserts without mounting holes.
1,101,201…切削インサート(インサート)、2…旋削工具(工具)、3,203…工具本体、10,210…主面、10a…角部、11,211…切刃、15…取付孔、16…テーパ面、20…側面、30,130,230…識別コード、41,42,43,141,142,143…識別マーク、202…転削工具(工具)、A…解析部、C…撮像装置、S…切刃状態管理システム、VC…仮想円
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,201... Cutting insert (insert), 2... Turning tool (tool), 3,203... Tool body, 10,210... Main surface, 10a... Corner part, 11,211... Cutting edge, 15... Mounting hole , 16... Tapered
Claims (8)
厚さ方向を向く一対の主面と、
一対の前記主面同士を繋ぐ側面と、
一対の前記主面のうち少なくとも一方の前記主面と前記側面との交差稜線に設けられた切刃と、を備え、
前記切刃が設けられた前記主面には、当該切削インサートを識別する識別コードが設けられ、
前記識別コードは、前記主面の面内に想定される仮想円に沿って配列され、
前記識別コードは、前記仮想円の径方向に多段に二値のパターンが配列された二次元バーコードであり、
前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され、
前記要素パターンの周方向に沿う輪郭は、前記仮想円に沿う円弧状である、
切削インサート。 A cutting insert attached to a tool body, comprising:
a pair of main surfaces facing the thickness direction;
a side surface connecting the pair of main surfaces;
a cutting edge provided at an intersection ridgeline between at least one of the pair of main surfaces and the side surface,
An identification code for identifying the cutting insert is provided on the main surface on which the cutting edge is provided,
The identification code is arranged along a virtual circle assumed in the plane of the main surface ,
The identification code is a two-dimensional barcode in which a binary pattern is arranged in multiple stages in the radial direction of the virtual circle,
The binary pattern of the identification code is composed of an element pattern given to the main surface and a blank pattern,
A contour along the circumferential direction of the element pattern is arc-shaped along the virtual circle,
cutting insert.
請求項2に記載の切削インサート。 The blank pattern is the surface of a titanium nitride coating provided on the main surface,
The cutting insert according to claim 2 .
前記仮想円の中心は、前記取付孔の中心と一致し、
前記識別コードは、前記取付孔の開口の周囲に配列される、請求項1~3の何れか一項に記載の切削インサート。 Circular mounting holes are provided in a plan view that penetrate in the thickness direction and open to the pair of main surfaces,
the center of the virtual circle coincides with the center of the mounting hole,
The cutting insert according to any one of claims 1 to 3 , wherein the identification code is arranged around the opening of the mounting hole.
前記切刃が設けられた前記主面には、当該主面の複数の角部のうち少なくとも1つの前記角部の内側に位置し当該角部を他の前記角部と識別する識別マークが設けられる、請求項1~4の何れか一項に記載の切削インサート。 The main surface on which the cutting edge is provided has a polygonal shape in plan view,
The main surface provided with the cutting edge is provided with an identification mark located inside at least one of the plurality of corners of the main surface and identifying the corner from the other corners. The cutting insert according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cutting insert is
撮像装置と、
解析部と、を有し、
前記切削インサートは、
厚さ方向を向く一対の主面と、
一対の前記主面同士を繋ぐ側面と、
一対の前記主面のうち少なくとも一方の前記主面と前記側面との交差稜線に設けられた切刃と、を備え、
前記切刃が設けられた前記主面には、当該切削インサートを識別する識別コードが設けられ、
前記識別コードは、前記主面の面内に想定される仮想円に沿って配列され、
前記撮像装置は、前記切削インサートの前記識別コードおよび前記切刃を撮像し、
前記解析部は、前記撮像装置により撮像された撮像画像を解析し、前記撮像画像中の前記識別コードから得られる前記切削インサートの個体情報と、前記撮像画像中の前記切削インサートからから得られる前記切削インサートの損傷状態の情報と、を互いに関連付け、
前記撮像装置は、前記切削インサートの前記主面の前記識別コードと、前記切刃近傍のすくい面および逃げ面の少なくとも一方と、を同時に撮像する、
切刃状態管理システム。 A cutting edge state management system for managing the state of the cutting edge of a cutting insert attached to a tool body ,
an imaging device;
and an analysis unit,
The cutting insert is
a pair of main surfaces facing the thickness direction;
a side surface connecting the pair of main surfaces;
a cutting edge provided at an intersection ridgeline between at least one of the pair of main surfaces and the side surface,
An identification code for identifying the cutting insert is provided on the main surface on which the cutting edge is provided,
The identification code is arranged along a virtual circle assumed in the plane of the main surface,
The imaging device images the identification code and the cutting edge of the cutting insert,
The analysis unit analyzes the captured image captured by the imaging device, and the individual information of the cutting insert obtained from the identification code in the captured image and the cutting insert obtained from the cutting insert in the captured image. correlating the cutting insert damage state information with each other ,
The imaging device simultaneously images the identification code of the main surface of the cutting insert and at least one of a rake face and a flank face near the cutting edge,
Cutting edge condition management system.
前記識別コードは、前記切削インサートの主面の面内に想定される仮想円に沿って配列される二値のパターンからなるバーコードであり、
前記切削インサートの基体素材は、超硬合金又はサーメットであり、
前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され、
前記主面に第1のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面を黒色化して前記要素パターンを形成する第1のレーザ光照射工程と、
前記主面に前記第1のレーザよりパルス幅の長い第2のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面のブランクパターンを白色化させる第2のレーザ光照射工程と、を有し、
前記第2のレーザ光照射工程において、前記識別コードが設けられる領域の全体を白色化した後に、前記第1のレーザ光照射工程を行う、
切削インサートの製造方法。 A method for manufacturing a cutting insert having an identification code on its surface,
The identification code is a barcode consisting of a binary pattern arranged along a virtual circle assumed in the plane of the main surface of the cutting insert,
The base material of the cutting insert is cemented carbide or cermet,
The binary pattern of the identification code is composed of an element pattern given to the main surface and a blank pattern,
a first laser light irradiation step of irradiating the main surface with laser light from a first laser to blacken the surface of the base material of the cutting insert to form the element pattern;
a second laser light irradiation step of whitening a blank pattern on the surface of the base material of the cutting insert by irradiating the main surface with laser light from a second laser having a longer pulse width than that of the first laser; , has
In the second laser light irradiation step, the first laser light irradiation step is performed after the entire region in which the identification code is provided is whitened.
A manufacturing method for cutting inserts.
前記識別コードは、前記切削インサートの主面の面内に想定される仮想円に沿って配列される二値のパターンからなるバーコードであり、
前記切削インサートの基体素材は、超硬合金又はサーメットであり、
前記識別コードの二値のパターンは、前記主面に付与された要素パターンと、ブランクパターンと、から構成され、
前記主面に第1のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面を黒色化して前記要素パターンを形成する第1のレーザ光照射工程と、
前記主面に前記第1のレーザよりパルス幅の長い第2のレーザによるレーザ光を照射することで、前記切削インサートの基体素材の表面のブランクパターンを白色化させる第2のレーザ光照射工程と、を有し、
前記第1のレーザは、フェムト秒レーザであり、
前記第2のレーザは、ナノ秒レーザである、
切削インサートの製造方法。 A method for manufacturing a cutting insert having an identification code on its surface,
The identification code is a barcode consisting of a binary pattern arranged along a virtual circle assumed in the plane of the main surface of the cutting insert,
The base material of the cutting insert is cemented carbide or cermet,
The binary pattern of the identification code is composed of an element pattern given to the main surface and a blank pattern,
a first laser light irradiation step of irradiating the main surface with laser light from a first laser to blacken the surface of the base material of the cutting insert to form the element pattern;
a second laser light irradiation step of whitening a blank pattern on the surface of the base material of the cutting insert by irradiating the main surface with laser light from a second laser having a longer pulse width than that of the first laser; , has
the first laser is a femtosecond laser;
wherein the second laser is a nanosecond laser;
A manufacturing method for cutting inserts.
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