JP2000107986A - 切削工具寿命の自動検知方法 - Google Patents
切削工具寿命の自動検知方法Info
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- JP2000107986A JP2000107986A JP10293099A JP29309998A JP2000107986A JP 2000107986 A JP2000107986 A JP 2000107986A JP 10293099 A JP10293099 A JP 10293099A JP 29309998 A JP29309998 A JP 29309998A JP 2000107986 A JP2000107986 A JP 2000107986A
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 チップの摩耗及びチッピングを検出し、全自
動的に工具寿命を検知するばかりでなく、それに付随し
て、工具寿命の予知をも可能にした工具寿命の自動検知
方法を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電体薄膜２を、切削工具におけるチップ１上に被
設する。この薄膜２は、チップの摩耗限界に端縁を配し
て、そのチップ上おける刃部１ｂから離れる側に被設す
る。この薄膜２において、切削中に起こる上記チップの
圧電体薄膜２に達するチッピング及び／又は摩耗によ
り、上記圧電体薄膜２に電気信号を発生させ、その電気
信号に基づいて工具寿命を検知する。
動的に工具寿命を検知するばかりでなく、それに付随し
て、工具寿命の予知をも可能にした工具寿命の自動検知
方法を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電体薄膜２を、切削工具におけるチップ１上に被
設する。この薄膜２は、チップの摩耗限界に端縁を配し
て、そのチップ上おける刃部１ｂから離れる側に被設す
る。この薄膜２において、切削中に起こる上記チップの
圧電体薄膜２に達するチッピング及び／又は摩耗によ
り、上記圧電体薄膜２に電気信号を発生させ、その電気
信号に基づいて工具寿命を検知する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具のチッピ
ング及び／又は摩耗量の自動検知に基づき、工具寿命の
無人自動検知を行う方法に関するものである。自動検知
の対象となる切削工具としては、高速度鋼工具、超硬工
具、セラミックス工具など、広い範囲の各種切削工具に
適用することができる。
ング及び／又は摩耗量の自動検知に基づき、工具寿命の
無人自動検知を行う方法に関するものである。自動検知
の対象となる切削工具としては、高速度鋼工具、超硬工
具、セラミックス工具など、広い範囲の各種切削工具に
適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、切削工具は、工具の摩耗が一定の
判定基準に達した時をもって工具寿命としている。一般
的に、工具寿命試験では、高速度鋼工具、超硬工具、セ
ラミックス工具といった切削工具は、逃げ面摩耗が均一
なときには、逃げ面平均摩耗幅が０．３ｍｍ、不均一な
摩耗の時には、最大摩耗幅が０．６ｍｍに達したときが
工具寿命と決められている。一方、現場では、作業効率
のために通常一つ一つの工具の摩耗量を測定して工具を
交換することはほとんど行われておらず、一般的には切
削した製品の個数、切削時間、あるいは、製品の精度が
検査規格に不合格になる以前のある時点をもって、工具
交換時期あるいは工具寿命とするのが普通である。この
ように、通常は工具寿命の判定が不確実なために、工具
の効率的使用ができないばかりでなく、不良製品を出す
原因となっている。また、切削工具は過酷な条件下で使
用されることがあるため、予期せぬチッピングが起きる
こともある。
判定基準に達した時をもって工具寿命としている。一般
的に、工具寿命試験では、高速度鋼工具、超硬工具、セ
ラミックス工具といった切削工具は、逃げ面摩耗が均一
なときには、逃げ面平均摩耗幅が０．３ｍｍ、不均一な
摩耗の時には、最大摩耗幅が０．６ｍｍに達したときが
工具寿命と決められている。一方、現場では、作業効率
のために通常一つ一つの工具の摩耗量を測定して工具を
交換することはほとんど行われておらず、一般的には切
削した製品の個数、切削時間、あるいは、製品の精度が
検査規格に不合格になる以前のある時点をもって、工具
交換時期あるいは工具寿命とするのが普通である。この
ように、通常は工具寿命の判定が不確実なために、工具
の効率的使用ができないばかりでなく、不良製品を出す
原因となっている。また、切削工具は過酷な条件下で使
用されることがあるため、予期せぬチッピングが起きる
こともある。
【０００３】工具寿命の原因は、上述した工具の摩耗や
チッピングであり、もし無人に工具のチッピング及び摩
耗のその場計測ができれば、工業上の利益が大きいと考
えられる。このような問題に対処し、本発明者らは、特
開平９−３８８４６号公報において、切削工具の逃げ面
またはすくい面に、電気導通性を有する材料で細い薄膜
回路を設け、その電気抵抗の増大を計測することにより
工具寿命を自動検知する方法について提案している。し
かしながら、この既提案の方法は、薄膜回路に常に通電
しておく必要があるという点で不利なものである。
チッピングであり、もし無人に工具のチッピング及び摩
耗のその場計測ができれば、工業上の利益が大きいと考
えられる。このような問題に対処し、本発明者らは、特
開平９−３８８４６号公報において、切削工具の逃げ面
またはすくい面に、電気導通性を有する材料で細い薄膜
回路を設け、その電気抵抗の増大を計測することにより
工具寿命を自動検知する方法について提案している。し
かしながら、この既提案の方法は、薄膜回路に常に通電
しておく必要があるという点で不利なものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状を踏まえてなされたものであり、その発明の技術的
課題は、既提案の方法のように常に通電しておかなくて
も、全自動的に工具寿命を検知することができ、また、
工具の材質にかかわらず対応できる自動検知方法を提供
することにある。また、本発明の他の技術的課題は、工
具寿命自体を検知するばかりでなく、それに付随して、
工具寿命の予知をも可能にした工具寿命の自動検知方法
を提供することにある。
現状を踏まえてなされたものであり、その発明の技術的
課題は、既提案の方法のように常に通電しておかなくて
も、全自動的に工具寿命を検知することができ、また、
工具の材質にかかわらず対応できる自動検知方法を提供
することにある。また、本発明の他の技術的課題は、工
具寿命自体を検知するばかりでなく、それに付随して、
工具寿命の予知をも可能にした工具寿命の自動検知方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明に係る工具寿命自動検知方法は、機械エネル
ギーを電気エネルギーに変換する圧電体薄膜を、切削工
具におけるチップ上の摩耗限界に端縁を配して、そのチ
ップ上における刃部から離れる側に被設し、切削中に起
こる上記チップの圧電体薄膜に達するチッピング及び／
又は摩耗により、上記圧電体薄膜に電気信号を発生さ
せ、その電気信号に基づいて工具寿命を検知することを
特徴とするものである。さらに、本発明は、上記工具寿
命自体の検知に加えて、切削中におけるチップの摩耗が
圧電体薄膜に近づいたときに発生する微小な電気信号に
より、工具寿命を予知できるようにした点にも特徴を有
している。
めの本発明に係る工具寿命自動検知方法は、機械エネル
ギーを電気エネルギーに変換する圧電体薄膜を、切削工
具におけるチップ上の摩耗限界に端縁を配して、そのチ
ップ上における刃部から離れる側に被設し、切削中に起
こる上記チップの圧電体薄膜に達するチッピング及び／
又は摩耗により、上記圧電体薄膜に電気信号を発生さ
せ、その電気信号に基づいて工具寿命を検知することを
特徴とするものである。さらに、本発明は、上記工具寿
命自体の検知に加えて、切削中におけるチップの摩耗が
圧電体薄膜に近づいたときに発生する微小な電気信号に
より、工具寿命を予知できるようにした点にも特徴を有
している。
【０００６】本発明において用いるチップ上の圧電体薄
膜は、圧電性のある酸化物、窒化物又は硫化物により形
成することができ、具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ，Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＺｎＯ又はＡｌＮ
のいずれかにより形成するのがより好ましい。また、本
発明においては、圧電体薄膜の外側に、耐摩耗性のコー
ティング層を被着したチップを用いることができる。
膜は、圧電性のある酸化物、窒化物又は硫化物により形
成することができ、具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ，Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＺｎＯ又はＡｌＮ
のいずれかにより形成するのがより好ましい。また、本
発明においては、圧電体薄膜の外側に、耐摩耗性のコー
ティング層を被着したチップを用いることができる。
【０００７】このような本発明の方法によれば、切削工
具の切り刃が研削中に摩耗し、それが圧電体薄膜近くま
で進むと、該圧電体薄膜に微小な電圧が発生し始め、ワ
ークが圧電体薄膜に直接接触すると、圧電体薄膜の一部
もしくは全部が破壊するので、大きな電圧が発生する。
圧電体薄膜の端縁は摩耗限界に位置しているので、上記
微小な電圧により工具寿命を予知でき、その後の大きな
電圧の検出により工具寿命を知ることができる。また、
チッピングによる急激な応力の変化も、圧電体薄膜によ
って電気信号に変換されるので、チッピングの発生も直
ちに検知することができる。チップ上に耐摩耗性のコー
ティング層を設けた場合には、それが保護膜となって切
り屑が圧電体薄膜に作用することにより誤動作するのを
抑止し、しかも、上記工具摩耗予知のための微小電圧の
発生が明確化される。
具の切り刃が研削中に摩耗し、それが圧電体薄膜近くま
で進むと、該圧電体薄膜に微小な電圧が発生し始め、ワ
ークが圧電体薄膜に直接接触すると、圧電体薄膜の一部
もしくは全部が破壊するので、大きな電圧が発生する。
圧電体薄膜の端縁は摩耗限界に位置しているので、上記
微小な電圧により工具寿命を予知でき、その後の大きな
電圧の検出により工具寿命を知ることができる。また、
チッピングによる急激な応力の変化も、圧電体薄膜によ
って電気信号に変換されるので、チッピングの発生も直
ちに検知することができる。チップ上に耐摩耗性のコー
ティング層を設けた場合には、それが保護膜となって切
り屑が圧電体薄膜に作用することにより誤動作するのを
抑止し、しかも、上記工具摩耗予知のための微小電圧の
発生が明確化される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る切削工具寿命の自動
検知方法は、基本的には、切削工具において切削をあず
かる部分（刃部）の逃げ面（前逃げ面、横逃げ面）ある
いはすくい面に、機械エネルギーを電気エネルギーに変
換する圧電体薄膜を被着し、切削中に起こる上記チップ
の圧電体薄膜に達するチッピング又は摩耗によりその薄
膜から発生する電気信号を計測し、その電気信号に基づ
いて工具寿命を判定しようとするものである。
検知方法は、基本的には、切削工具において切削をあず
かる部分（刃部）の逃げ面（前逃げ面、横逃げ面）ある
いはすくい面に、機械エネルギーを電気エネルギーに変
換する圧電体薄膜を被着し、切削中に起こる上記チップ
の圧電体薄膜に達するチッピング又は摩耗によりその薄
膜から発生する電気信号を計測し、その電気信号に基づ
いて工具寿命を判定しようとするものである。
【０００９】そのため、上記圧電体薄膜は、切削工具に
おけるチップ上の逃げ面あるいはすくい面の摩耗限界に
その端縁を配して、チップ上における刃部から離れる側
に被設される。圧電体薄膜の端縁の位置は、必要な寿命
の判定基準に基づいて設定され、工具寿命に至る摩耗の
進展をも計測する場合には、複数段に設定することもで
き、摩耗限界のみにすれば、工具寿命の自己判断を行う
ことができる。
おけるチップ上の逃げ面あるいはすくい面の摩耗限界に
その端縁を配して、チップ上における刃部から離れる側
に被設される。圧電体薄膜の端縁の位置は、必要な寿命
の判定基準に基づいて設定され、工具寿命に至る摩耗の
進展をも計測する場合には、複数段に設定することもで
き、摩耗限界のみにすれば、工具寿命の自己判断を行う
ことができる。
【００１０】本発明において用いるチップ上の圧電体薄
膜は、圧電性のある酸化物、窒化物又は硫化物により形
成することができ、具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ，Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＺｎＯ又はＡｌＮ
などにより形成することができる。この圧電体薄膜の作
製には、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法あるいはメッ
キ法などを用いることができる。
膜は、圧電性のある酸化物、窒化物又は硫化物により形
成することができ、具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ，Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＺｎＯ又はＡｌＮ
などにより形成することができる。この圧電体薄膜の作
製には、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法あるいはメッ
キ法などを用いることができる。
【００１１】上記圧電体薄膜には、チッピング又は摩耗
によりその薄膜から発生する電気信号を導出するための
電極を設ける必要がある。この電極の設置位置として
は、圧電体薄膜上で切り屑等に邪魔されない位置が適し
ている。その電極の材料としては、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ）などが好適に用いられる。これらの材料
は、導電体であると同時にワークに対する耐摩耗性に優
れているために有利なものである。工具寿命の検出に際
し、これらの電極が圧電体薄膜から出力される電圧を検
出するための検出装置に接続されるのは勿論である。
によりその薄膜から発生する電気信号を導出するための
電極を設ける必要がある。この電極の設置位置として
は、圧電体薄膜上で切り屑等に邪魔されない位置が適し
ている。その電極の材料としては、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ）などが好適に用いられる。これらの材料
は、導電体であると同時にワークに対する耐摩耗性に優
れているために有利なものである。工具寿命の検出に際
し、これらの電極が圧電体薄膜から出力される電圧を検
出するための検出装置に接続されるのは勿論である。
【００１２】また、本発明においては、圧電体薄膜の外
側に、耐摩耗性のコーティング層を被着したチップを用
いることができる。この耐摩耗性コーティング層として
は、一般的に切削工具のコーティング層として利用され
ている導電性セラミックスを利用することによって、従
来の技術をすべて活用できる。その上、工具をコーティ
ングするプロセスの一環として取り込むことが可能であ
る。
側に、耐摩耗性のコーティング層を被着したチップを用
いることができる。この耐摩耗性コーティング層として
は、一般的に切削工具のコーティング層として利用され
ている導電性セラミックスを利用することによって、従
来の技術をすべて活用できる。その上、工具をコーティ
ングするプロセスの一環として取り込むことが可能であ
る。
【００１３】図１には、チップ１のすくい面１ａ上にお
いて、圧電体薄膜２を、摩耗限界にその端縁を配して、
チップ上における刃部１ｂから離れる側に被設し、且つ
その上に正電極３を付設した切削工具の構造例を示し、
図２には、チップ１１の逃げ面１１ａ上において、圧電
体薄膜１２を、摩耗限界にその端縁を配して、チップ上
おける刃部１１ｂから離れる側に被設し、且つその上に
正電極１３を付設した切削工具の構造例を示している。
また、図３には、チップ２１の逃げ面２１ａ上におい
て、圧電体薄膜２２を、摩耗限界にその端縁を配して、
チップ上おける刃部２１ｂから離れる側に被設し、且つ
その上に正電極２３を付設したうえで、それらにコーテ
ィング層２４を被設した切削工具の構造例を示し、図４
には、絶縁性の切削用チップ３１のすくい面３１ａ上に
正電極３３を付設し、その上に、摩耗限界に端縁を配し
た圧電体薄膜３２を、チップ上における刃部３１ｂから
離れる側に被設し、且つそれらに耐摩耗性絶縁コーティ
ング層３４を被設した切削工具の構造例を示している。
いて、圧電体薄膜２を、摩耗限界にその端縁を配して、
チップ上における刃部１ｂから離れる側に被設し、且つ
その上に正電極３を付設した切削工具の構造例を示し、
図２には、チップ１１の逃げ面１１ａ上において、圧電
体薄膜１２を、摩耗限界にその端縁を配して、チップ上
おける刃部１１ｂから離れる側に被設し、且つその上に
正電極１３を付設した切削工具の構造例を示している。
また、図３には、チップ２１の逃げ面２１ａ上におい
て、圧電体薄膜２２を、摩耗限界にその端縁を配して、
チップ上おける刃部２１ｂから離れる側に被設し、且つ
その上に正電極２３を付設したうえで、それらにコーテ
ィング層２４を被設した切削工具の構造例を示し、図４
には、絶縁性の切削用チップ３１のすくい面３１ａ上に
正電極３３を付設し、その上に、摩耗限界に端縁を配し
た圧電体薄膜３２を、チップ上における刃部３１ｂから
離れる側に被設し、且つそれらに耐摩耗性絶縁コーティ
ング層３４を被設した切削工具の構造例を示している。
【００１４】上記のように構成された切削工具は、その
刃部１ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂが切削中に摩耗し、
それが圧電体薄膜２，１２，２２，３２の近くまで進む
と、該圧電体薄膜に微小な電圧が発生し始め、ワークが
圧電体薄膜に直接接触すると、圧電体薄膜の一部もしく
は全部が破壊するので、大きな電圧が発生する。これら
の電圧は、正電極３，１３，２３，３３に接続した検出
装置において検出することができる。そして、上記薄膜
の端縁は摩耗限界に位置させているので、上記微小な電
圧により工具寿命を予知でき、その後の大きな電圧の検
出により工具寿命を知ることができる。なお、圧電体薄
膜は、その全部又は一部が他の原因で破壊しないように
する必要があり、切り屑等によって圧電体薄膜が破壊す
る可能性がある場合には、必要に応じて保護膜等を設け
ればよい。
刃部１ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂが切削中に摩耗し、
それが圧電体薄膜２，１２，２２，３２の近くまで進む
と、該圧電体薄膜に微小な電圧が発生し始め、ワークが
圧電体薄膜に直接接触すると、圧電体薄膜の一部もしく
は全部が破壊するので、大きな電圧が発生する。これら
の電圧は、正電極３，１３，２３，３３に接続した検出
装置において検出することができる。そして、上記薄膜
の端縁は摩耗限界に位置させているので、上記微小な電
圧により工具寿命を予知でき、その後の大きな電圧の検
出により工具寿命を知ることができる。なお、圧電体薄
膜は、その全部又は一部が他の原因で破壊しないように
する必要があり、切り屑等によって圧電体薄膜が破壊す
る可能性がある場合には、必要に応じて保護膜等を設け
ればよい。
【００１５】また、チッピングにより圧電体薄膜２，１
２，２２，３２に作用する急激な応力の変化も、その圧
電体薄膜によって電気信号に変換されるので、チッピン
グの発生も直ちに検知することができる。さらに、チッ
プ上に耐摩耗性のコーティング層２４，３４を設けた場
合には、それが保護膜となって、切り屑が圧電体薄膜に
作用することにより誤動作するのを抑止し、しかも、上
記工具摩耗予知のための微小電圧の発生が明確化され
る。なお、切削工具のコーティング層は、通常、切削用
チップよりはるかに耐摩耗性に優れた材質を用いるの
で、コーティング層が摩耗してしまうと、急速にチップ
の摩耗が進行する。従って、コーティング層が欠けた
り、摩耗したりしてしまった時には急速に工具寿命に達
し、圧電体薄膜において発生する電圧によってそれが検
知される。
２，２２，３２に作用する急激な応力の変化も、その圧
電体薄膜によって電気信号に変換されるので、チッピン
グの発生も直ちに検知することができる。さらに、チッ
プ上に耐摩耗性のコーティング層２４，３４を設けた場
合には、それが保護膜となって、切り屑が圧電体薄膜に
作用することにより誤動作するのを抑止し、しかも、上
記工具摩耗予知のための微小電圧の発生が明確化され
る。なお、切削工具のコーティング層は、通常、切削用
チップよりはるかに耐摩耗性に優れた材質を用いるの
で、コーティング層が摩耗してしまうと、急速にチップ
の摩耗が進行する。従って、コーティング層が欠けた
り、摩耗したりしてしまった時には急速に工具寿命に達
し、圧電体薄膜において発生する電圧によってそれが検
知される。
【００１６】なお、本発明を適用する切削工具は、切削
にあずかる切れ刃部分が一つしかない切削工具でもよい
し、スローアウエイ方式のチップでもよい。
にあずかる切れ刃部分が一つしかない切削工具でもよい
し、スローアウエイ方式のチップでもよい。
【００１７】
【実施例】［実施例１］切削用チップ上に、図１に示す
ような態様で、厚さ約１μｍのニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）の薄膜をスパッタリング法により作製した。
図５に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜によるチッピング検知結果を
示す。同図から分かるように、ＬｉＮｂＯ3 薄膜を被設
した切削用チップでは、チッピングが起きた場合に電圧
が発生し、それを明確に検知することができた。また、
図６にＬｉＮｂＯ3 薄膜による摩耗量の検知結果を示
す。切削用チップの摩耗が進み、摩耗がＬｉＮｂＯ3 薄
膜部分に達した場合に、図示の電気信号を得ることがで
きた。この結果、圧電体薄膜を摩耗到達の位置を検知し
たい場所に被設することにより、摩耗量も同時に検知で
きることを確認した。なお、他の圧電体薄膜を用いた場
合についても実質的に同様な結果を得ることができた。
ような態様で、厚さ約１μｍのニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）の薄膜をスパッタリング法により作製した。
図５に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜によるチッピング検知結果を
示す。同図から分かるように、ＬｉＮｂＯ3 薄膜を被設
した切削用チップでは、チッピングが起きた場合に電圧
が発生し、それを明確に検知することができた。また、
図６にＬｉＮｂＯ3 薄膜による摩耗量の検知結果を示
す。切削用チップの摩耗が進み、摩耗がＬｉＮｂＯ3 薄
膜部分に達した場合に、図示の電気信号を得ることがで
きた。この結果、圧電体薄膜を摩耗到達の位置を検知し
たい場所に被設することにより、摩耗量も同時に検知で
きることを確認した。なお、他の圧電体薄膜を用いた場
合についても実質的に同様な結果を得ることができた。
【００１８】［実施例２］絶縁性の切削用チップ（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）上に、図４に示すように、ＴｉＮからなる正電
極を設け、その上に厚さ１μｍの窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）の配向性薄膜をスパッタリング法により作製し、
それらにＡｌ2 Ｏ3 からなる絶縁コーティング層を被覆
した。この切削用チップを用いた切削において摩耗が進
み、その摩耗が薄膜近くに達すると、図７に示すように
±２０ｍＶの電圧が薄膜に発生し、摩耗が薄膜に到達し
た瞬間に、±２００ｍＶ程度の電圧が発生することを確
認し、摩耗による工具寿命予知が可能なことが判明し
た。なお、図６の場合には、ＬｉＮｂＯ3 薄膜上のコー
ティング層が薄かったために、摩耗が薄膜に到達する以
前の電圧が、ノイズなのか、寿命前兆波なのかが判別で
きなかった。工具のコーティング層の厚みが１μｍ以上
あれば、摩耗による工具寿命予知は十分に可能である。
3 Ｎ4 ）上に、図４に示すように、ＴｉＮからなる正電
極を設け、その上に厚さ１μｍの窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）の配向性薄膜をスパッタリング法により作製し、
それらにＡｌ2 Ｏ3 からなる絶縁コーティング層を被覆
した。この切削用チップを用いた切削において摩耗が進
み、その摩耗が薄膜近くに達すると、図７に示すように
±２０ｍＶの電圧が薄膜に発生し、摩耗が薄膜に到達し
た瞬間に、±２００ｍＶ程度の電圧が発生することを確
認し、摩耗による工具寿命予知が可能なことが判明し
た。なお、図６の場合には、ＬｉＮｂＯ3 薄膜上のコー
ティング層が薄かったために、摩耗が薄膜に到達する以
前の電圧が、ノイズなのか、寿命前兆波なのかが判別で
きなかった。工具のコーティング層の厚みが１μｍ以上
あれば、摩耗による工具寿命予知は十分に可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の方法によれば、
切削工具のチッピング及び摩耗による寿命を、圧電体薄
膜による電気信号の測定により、簡単かつ全自動的に検
知することができ、特に既提案の方法のように常に通電
しておかなくてもその検知を行うことができ、このよう
な検知により、工具の効果的使用及び不良製品の減少を
達成できる。また、本発明の方法によれば、工具寿命自
体を検知するばかりでなく、それに付随して、工具寿命
の予知をも行うことが可能になる。
切削工具のチッピング及び摩耗による寿命を、圧電体薄
膜による電気信号の測定により、簡単かつ全自動的に検
知することができ、特に既提案の方法のように常に通電
しておかなくてもその検知を行うことができ、このよう
な検知により、工具の効果的使用及び不良製品の減少を
達成できる。また、本発明の方法によれば、工具寿命自
体を検知するばかりでなく、それに付随して、工具寿命
の予知をも行うことが可能になる。
【図１】圧電体薄膜をすくい面上に設けた切削用チップ
の構造を示す斜視図である。
の構造を示す斜視図である。
【図２】圧電体薄膜を逃げ面上に設けた切削用チップの
構造を示す斜視図である。
構造を示す斜視図である。
【図３】圧電体薄膜を逃げ面上に設け、さらにその上に
コーティング層を設けた切削用チップの構造を示す断面
図である。
コーティング層を設けた切削用チップの構造を示す断面
図である。
【図４】圧電体薄膜をすくい面上に設け、さらにその上
にコーティング層を設けた切削用チップの構造を示す断
面図である。
にコーティング層を設けた切削用チップの構造を示す断
面図である。
【図５】図１に示す態様でＬｉＮｂＯ3 薄膜を設けた切
削用チップによるチッピング検知結果を示す線図であ
る。
削用チップによるチッピング検知結果を示す線図であ
る。
【図６】同切削用チップによる摩耗量検知結果を示す線
図である。
図である。
【図７】図４に示す態様でＡｌＮ薄膜を設けた切削用チ
ップによる寿命前兆波の検知結果を示す線図である。
ップによる寿命前兆波の検知結果を示す線図である。
１，１１，２１，３１ チップ １ａ，３１ａ すくい面 １１ａ，２１ａ １ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ 刃部 ２，１２，２２，３２ 圧電体薄膜 ３，１３，２３，３３ 正電極 ２４，３４ コーティング層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月９日（１９９９．８．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 一郎 佐賀県佐賀市鍋島町大字八戸溝114 佐賀 工業技術センター内 (72)発明者 徐 超男 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 工 業技術院九州工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 3C029 DD01 3C046 BB01 FF07
Claims (4)
- 【請求項１】機械エネルギーを電気エネルギーに変換す
る圧電体薄膜を、切削工具におけるチップ上の摩耗限界
に端縁を配して、そのチップ上における刃部から離れる
側に被設し、切削中に起こる上記チップの圧電体薄膜に
達するチッピング及び／又は摩耗により、上記圧電体薄
膜に電気信号を発生させ、その電気信号に基づいて工具
寿命を検知することを特徴とする切削工具寿命の自動検
知方法。 - 【請求項２】圧電体薄膜の材料が、ＬｉＮｂＯ3 ，Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ，ＬｉＴａＯ3，ＺｎＯ又はＡｌＮ
のいずれかである請求項１に記載の切削工具寿命の自動
検知方法。 - 【請求項３】圧電体薄膜の外側に、耐摩耗性のコーティ
ング層を被着したチップを用いることを特徴とする請求
項１又は２に記載の切削工具寿命の自動検知方法。 - 【請求項４】切削中におけるチップの摩耗が圧電体薄膜
に近づいたときに発生する微小な電気信号により、工具
寿命を予知すること特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載の切削工具寿命の自動検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293099A JP2000107986A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 切削工具寿命の自動検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293099A JP2000107986A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 切削工具寿命の自動検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000107986A true JP2000107986A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=17790419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10293099A Pending JP2000107986A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 切削工具寿命の自動検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000107986A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113043073A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-29 | 曲阜师范大学 | 一种刀具磨损及寿命预测方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63139641A (ja) * | 1986-11-22 | 1988-06-11 | フリード・クルツプ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 切削加工用工具の刃物破損及び眼界摩耗の早期検出装置 |
| JPH02503171A (ja) * | 1987-04-06 | 1990-10-04 | リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミネソタ | 一体型のセンサを有するインテリジェントインサート |
| JPH0938846A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 切削工具の摩耗量検知による工具寿命の自己診断方法 |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP10293099A patent/JP2000107986A/ja active Pending
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