JP2001121310A - Throwaway tip with wear sensor - Google Patents

Throwaway tip with wear sensor

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JP2001121310A
JP2001121310A JP30762399A JP30762399A JP2001121310A JP 2001121310 A JP2001121310 A JP 2001121310A JP 30762399 A JP30762399 A JP 30762399A JP 30762399 A JP30762399 A JP 30762399A JP 2001121310 A JP2001121310 A JP 2001121310A
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JP
Japan
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base material
wear
tip
sensor line
throw
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JP30762399A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Kataoka
英明 片岡
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To arrange a sensor line of a conductive film on a throwaway tip and connect the sensor line to an external detector circuit or the like without trouble. SOLUTION: A throwaway tip 1 has a pair of contact regions 13 and 14 on a seating surface 6 that is placed into contact with a tip seat on a holder when the tip 1 is mounted on it. The contact regions 13 and 14 are connected to opposite ends of a sensor line 12 via respective connecting lines 15 and 16. When the throwaway tip 1 is mounted on the holder, the seating surface 6 is not exposed out or is protected from direct contact with cutting fluid and chips. The arrangement of both contact regions 13 and 14 on the seating surface 6 of the throwaway tip 1 allows appreciable connection of the sensor line 12 to an external detector circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、切削加工に使用
するスローアウェイチップに関するものである。
The present invention relates to a throw-away insert used for cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホルダ等に装着され、切削刃として機能
するスローアウェイチップが公知である。スローアウェ
イチップは、刃先が摩耗したときに再研磨せずに取り換
える使い捨てのチップである。スローアウェイチップ
は、通常は、四角形や三角形を基本とする略平板状の母
材の各コーナ部分に切刃稜が形成されている。そしてい
ずれかのコーナ部分の切刃稜が摩耗すると、他のコーナ
部分の切刃稜を使用する。そしてすべてのコーナ部分の
切刃稜が摩耗したときに取り換えられる。
2. Description of the Related Art A throw-away tip mounted on a holder or the like and functioning as a cutting blade is known. A throw-away tip is a disposable tip that is replaced without re-polishing when the cutting edge is worn. In general, the indexable insert has a cutting edge formed at each corner of a substantially flat base material based on a square or a triangle. When the cutting edge of one of the corners is worn, the cutting edge of the other corner is used. It is replaced when the cutting edges at all corners are worn.

【0003】ところで、スローアウェイチップの切刃稜
がどの程度摩耗したかを調べることは、容易なことでは
ない。特に、切削加工中に、切削加工を中断することな
く、切刃稜の摩耗量を検出することは作業環境上大変難
しい。従来の切刃稜の摩耗量検知方法としては、(1)
切削加工を中断し、スローアウェイチップをホルダ等か
ら取り外し、工具顕微鏡等で切刃稜を観察するというや
り方、(2)切刃稜の摩耗に付随して起こる現象、たと
えば切削力の低下や振動の増加、異音の発生等を、工作
機械上の加工部近傍に設置したセンサで検出し、その検
出信号に基づいて切刃稜の摩耗量を推定するやり方、等
があった。
It is not easy to find out how much the cutting edge of the indexable insert has worn. In particular, it is very difficult in the working environment to detect the wear amount of the cutting edge without interrupting the cutting during the cutting. Conventional methods for detecting the amount of wear on the cutting edge include (1)
A method in which cutting is interrupted, the indexable insert is removed from the holder or the like, and the cutting edge is observed with a tool microscope or the like. (2) A phenomenon accompanying the wear of the cutting edge, such as a decrease in cutting force or vibration. There is a method of detecting an increase in noise, generation of abnormal noise, and the like by a sensor installed near a processing portion on a machine tool, and estimating a wear amount of a cutting edge based on a detection signal.

【0004】しかしながら、上記(1)のやり方は、切
削加工を中断して行わなければならず、しかも切刃稜の
摩耗量を定量的に検出できず、精度が良くないという課
題があった。また、上記(2)のやり方は、複雑な検出
装置を必要とし、しかも、摩耗量の検出感度が悪く、信
頼性に欠けるという課題があった。
[0004] However, the method (1) has a problem in that the cutting must be interrupted and the wear of the cutting edge cannot be quantitatively detected, resulting in poor accuracy. In addition, the method (2) requires a complicated detection device, and has a problem that the detection sensitivity of the wear amount is poor and the reliability is low.

【0005】これら課題を解決する提案が、実開平3−
120323号公報に記載されている。この公報には、
スローアウェイチップの逃げ面に、切刃稜に沿って導電
膜でセンサラインを設けることが開示されている。セン
サラインの幅は、摩耗許容幅に対応させることも開示さ
れている。従って、この公報に開示のスローアウェイチ
ップによれば、切刃稜の摩耗に伴いセンサラインも摩耗
し、センサラインが途切れたときに切刃稜が寿命に達し
たと判別することができる。
A proposal for solving these problems is disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-open No.
No. 120323. In this publication,
It is disclosed that a sensor line is formed of a conductive film on a flank of a throw-away tip along a cutting edge. It is also disclosed that the width of the sensor line corresponds to the allowable wear width. Therefore, according to the throw-away tip disclosed in this publication, the sensor line is worn with the wear of the cutting edge, and it is possible to determine that the life of the cutting edge has reached when the sensor line is interrupted.

【0006】また、特開平9−38846号公報には、
スローアウェイチップではない通常の切削工具におい
て、その逃げ面に薄膜回路を設け、逃げ面の摩耗に伴っ
て薄膜回路が摩耗することに伴い電気抵抗が変化するこ
とを検知して、切削工具の寿命を自動的に判定する方法
が提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-38846 discloses that
For ordinary cutting tools that are not throw-away inserts, a thin-film circuit is provided on the flank of the cutting tool, and when the electrical resistance changes as the thin-film circuit wears due to wear of the flank, the life of the cutting tool is detected. Has been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】逃げ面に切刃稜に沿っ
て導電性膜のセンサラインを形成し、そのラインの抵抗
値の変化を検出するというやり方は、切刃稜の摩耗を検
知するやり方として好ましい。ところが、このやり方を
スローアウェイチップに採用しようとした場合、切刃稜
に沿ってセンサラインを設けても、そのセンサラインを
外部の検知回路等に接続するのが実際上困難であるとい
う課題に遭遇する。
A method of forming a sensor line of a conductive film on a flank along a cutting edge and detecting a change in resistance value of the line detects the wear of the cutting edge. Preferred as a method. However, when this method is used for a throw-away insert, there is a problem that even if a sensor line is provided along the cutting edge, it is practically difficult to connect the sensor line to an external detection circuit or the like. Encounter.

【0008】より具体的に説明すると、スローアウェイ
チップは前述したように使い捨てのチップであり、その
大きさは1cm3 にも満たない小さなものである。当該
チップは、切削液(水や油)および切り屑に晒されなが
ら切削加工を行う。このような環境下で、小さなスロー
アウェイチップに形成されたセンサラインを外部の検知
回路等に支障なく接続するという技術は実現されていな
かった。
More specifically, the throw-away tip is a disposable tip as described above, and its size is less than 1 cm 3 . The chip performs cutting while being exposed to a cutting fluid (water or oil) and chips. Under such an environment, a technique of connecting a sensor line formed on a small throw-away chip to an external detection circuit or the like without hindrance has not been realized.

【0009】本願は、かかる課題を解決し、実用的な実
装を行うことのできる損耗センサ付きスローアウェイチ
ップを提供するものである。本願発明の主たる目的は、
ホルダ等に装着された際に、スローアウェイチップに形
成されたセンサラインと外部回路との電気的接続が確実
に行え、しかも切削加工に支障なく接続を達成すること
のできる損耗センサ付きスローアウェイチップを提供す
ることである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to provide a throw-away chip with a wear sensor capable of performing practical mounting. The main purpose of the present invention is
When mounted on a holder, etc., the sensor line formed on the throw-away tip can be securely connected to the external circuit, and the throw-away tip with a wear sensor that can achieve the connection without interrupting the cutting process It is to provide.

【0010】この出願の他の目的は、スローアウェイチ
ップに備えられたセンサラインと外部回路との接続部分
を保護することのできるスローアウェイチップを提供す
ることである。
Another object of the present application is to provide a throw-away chip capable of protecting a connection between a sensor line provided in the throw-away chip and an external circuit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
1記載の発明は、略平板状の母材を有し、母材の一方表
面にすくい面、すくい面と背中合わせの他方表面に着座
面、およびすくい面と着座面とに交差する側面に逃げ面
が形成されていて、すくい面と逃げ面との交差稜によっ
て切刃稜が形成されているスローアウェイチップにおい
て、前記逃げ面には、切刃稜に沿って延びる導電性膜の
センサラインが、母材に対して電気的に絶縁状態で設け
られ、前記着座面には、所定の回路と電気的に接続可能
な対をなす2つの接触領域が、母材に対して電気的に絶
縁状態で設けられ、前記2つの接触領域とセンサライン
の一端および他端とをそれぞれ接続する2本の接続ライ
ンが、母材表面に、母材に対して電気的に絶縁状態で設
けられていることを特徴とする、損耗センサ付きスロー
アウェイチップである。
The invention according to claim 1 has a substantially flat base material, a rake face on one surface of the base material, and a seating surface on the other surface of the rake face and back to back. A flank is formed on a side surface intersecting the rake face and the seating face, and the throwaway tip in which a cutting edge is formed by an intersection ridge of the rake face and the flank, A sensor line of a conductive film extending along the cutting edge is provided in an electrically insulated state with respect to the base material, and the seating surface has two pairs of pairs electrically connectable to a predetermined circuit. A contact region is provided in an electrically insulated state with respect to the base material, and two connection lines for connecting the two contact regions and one end and the other end of the sensor line, respectively, are provided on the base material surface. Must be electrically insulated from Wherein a throw-away tipped wear sensor.

【0012】請求項2記載の発明は、前記センサライン
の切刃稜から遠い側の側辺は、切刃稜から逃げ面の摩耗
に関連する所定距離離れて切刃稜と平行に延びているこ
とを特徴とする、請求項1記載のセンサ付き損耗スロー
アウェイチップである。請求項3記載の発明は、前記所
定距離は、逃げ面の摩耗による寿命に等しくされている
ことを特徴とする、請求項2記載の損耗センサ付きスロ
ーアウェイチップである。
According to a second aspect of the present invention, the side of the sensor line remote from the cutting edge extends parallel to the cutting edge at a predetermined distance from the cutting edge which is related to wear of the flank. The wearable throwaway tip with a sensor according to claim 1, characterized in that: The invention according to claim 3 is the indexable insert with a wear sensor according to claim 2, wherein the predetermined distance is made equal to a life due to wear of the flank.

【0013】請求項4記載の発明は、前記母材は、絶縁
物で形成されており、母材のほぼ表面全体は導電性膜で
覆われていて、前記センサライン、接続ラインおよび接
触領域は、表面の導電性膜が電気的に切り離されること
によって形成されていることを特徴とする、請求項1な
いし3のいずれかに記載の損耗センサ付きスローアウェ
イチップである。
According to a fourth aspect of the present invention, the base material is formed of an insulating material, and substantially the entire surface of the base material is covered with a conductive film, and the sensor lines, the connection lines, and the contact areas are formed. 4. The throw-away chip with a wear sensor according to claim 1, wherein the conductive film on the surface is formed by being electrically separated.

【0014】請求項5記載の発明は、前記母材は、導電
物で形成されており、母材のほぼ表面全体は非導電性膜
で覆われ、さらにその上に導電性膜が形成されていて、
前記センサライン、接続ラインおよび接触領域は、表面
の導電性膜が電気的に切り離されることによって形成さ
れていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれ
かに記載の損耗センサ付きスローアウェイチップであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the base material is formed of a conductive material, substantially the entire surface of the base material is covered with a non-conductive film, and a conductive film is further formed thereon. hand,
4. The throwaway with a wear sensor according to claim 1, wherein the sensor line, the connection line, and the contact area are formed by electrically separating a conductive film on a surface. 5. Chip.

【0015】請求項6記載の発明は、前記センサライ
ン、接続ラインおよび接触領域を母材表面の導電性膜か
ら電気的に切り離す加工は、レーザ加工により行われて
いることを特徴とする請求項4または5記載の損耗セン
サ付きスローアウェイチップである。請求項1の構成に
よれば、スローアウェイチップに設けられたセンサライ
ンは、当該スローアウェイチップが所定のホルダに装着
された際、ホルダのチップ座に設けられたプローブと接
続させることができる。プローブは、ホルダ内部を経由
して外部検出回路や判別回路と接続されている。
According to a sixth aspect of the present invention, the processing for electrically separating the sensor line, the connection line, and the contact area from the conductive film on the surface of the base material is performed by laser processing. It is a throw away tip with a wear sensor of 4 or 5. According to the configuration of the first aspect, the sensor line provided on the throw-away tip can be connected to the probe provided on the tip seat of the holder when the throw-away tip is mounted on the predetermined holder. The probe is connected to an external detection circuit and a discrimination circuit via the inside of the holder.

【0016】ホルダのチップ座は、スローアウェイチッ
プの着座面が当接または密接される領域である。チップ
座に当接されたスローアウェイチップの着座面は、外部
に露出しておらず、切削液(水や油)や切り屑が直接当
たることがない。従って、スローアウェイチップの着座
面に外部回路と電気的に接続可能な接触領域を設ける
と、接触領域とチップ座に備えられたプローブ先端との
接触状態を、切削液や切り屑から保護することができ
る。
The tip seat of the holder is an area where the seating surface of the throw-away tip is in contact or close contact. The seating surface of the throw-away tip, which is in contact with the tip seat, is not exposed to the outside, so that the cutting fluid (water or oil) or chips does not directly hit. Therefore, if a contact area that can be electrically connected to an external circuit is provided on the seating surface of the throw-away tip, the contact state between the contact area and the tip of the probe provided on the tip seat can be protected from cutting fluid and chips. Can be.

【0017】また、スローアウェイチップの接触領域と
電気的に接続されるプローブ等をチップ座に設けると、
それらをホルダ内部に配置することができる。従って、
ホルダに設けられた電気的接続部もホルダから露出して
おらず、切り屑や切削液により影響を受けることがな
い。よってスローアウェイチップのセンサラインを外部
回路と良好に接続するための実装構造を実現することが
できる。そしてその結果、センサラインを利用してスロ
ーアウェイチップの寿命等を正確に検知することができ
る。
When a probe or the like electrically connected to the contact area of the throw-away tip is provided on the tip seat,
They can be placed inside the holder. Therefore,
The electrical connection provided on the holder is also not exposed from the holder, and is not affected by chips or cutting fluid. Therefore, it is possible to realize a mounting structure for satisfactorily connecting the sensor line of the throw-away chip to an external circuit. As a result, it is possible to accurately detect the life of the throw-away tip using the sensor line.

【0018】特に、請求項2のようにセンサラインを構
成すれば、切刃稜の摩耗とセンサラインの導通の途切れ
とが関連づけられているから、センサラインの導通が途
切れたとき、切刃稜が所定の摩耗状態になったと判別す
ることができる。また、請求項3では、センサラインの
導通が途切れたとき、切刃稜が寿命に達したと判定する
ことができる。
In particular, if the sensor line is constructed as in claim 2, the wear of the cutting edge and the interruption of the conduction of the sensor line are associated with each other. Can be determined to be in a predetermined wear state. In the third aspect, when the conduction of the sensor line is interrupted, it can be determined that the cutting edge ridge has reached the end of its life.

【0019】センサライン、接触領域および接続ライン
を、母材に対して電気的に絶縁状態で設けるやり方は、
母材が絶縁物の場合は、請求項4記載のように形成すれ
ばよい。また、母材が導電物の場合は、請求項5記載の
ように母材表面を一旦非導電性膜で覆った後、その上に
導電膜を形成するというやり方を用いればよい。
The method of providing the sensor line, the contact area and the connection line in an electrically insulated state with respect to the base material is as follows.
When the base material is an insulator, it may be formed as described in claim 4. When the base material is a conductive material, a method may be used in which the surface of the base material is once covered with a non-conductive film, and then a conductive film is formed thereon.

【0020】センサライン、接続ラインおよび接触領域
の形成は、請求項6記載のように、レーザ加工を用いる
のが好ましい。なぜなら、レーザ加工によれば、加工精
度が良く、かつ回路変更の自由度が高いからである。こ
の発明によれば、スローアウェイチップに形成されたセ
ンサラインと外部回路との電気的接続が確実に行え、し
かも切削加工に支障のない接続を行うことのできる、実
用的な実装が可能な損耗付きスローアウェイチップを得
ることができる。
Preferably, the sensor line, the connection line and the contact area are formed by laser processing. This is because, according to the laser processing, the processing accuracy is high and the degree of freedom of circuit change is high. According to the present invention, the electrical connection between the sensor line formed on the throw-away tip and the external circuit can be reliably performed, and the connection can be performed without hindering the cutting process. You can get a throwaway tip with.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の具体的な実施形態について説明をする。図1A
は、この発明の一実施形態にかかるスローアウェイチッ
プ1を手前上方から見た斜視図であり、図1Bはそのス
ローアウェイチップ1を手前下方から見た斜視図であ
る。スローアウェイチップ1は、略平板状(略直方体
状)の母材2を有する。母材2は、本来上下の区別はさ
れないが、説明の便宜上、一方を上面、他方を下面とし
て以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A
FIG. 1B is a perspective view of the throw-away tip 1 according to an embodiment of the present invention as viewed from the upper front side, and FIG. 1B is a perspective view of the throw-away tip 1 viewed from the lower front side. The indexable insert 1 has a substantially flat (substantially rectangular parallelepiped) base material 2. The base material 2 is not originally distinguished between upper and lower, but for convenience of explanation, one will be described as an upper surface and the other as a lower surface.

【0022】母材2の上面にはすくい面5が形成され、
母材2の下面は着座面6とされている。また、母材2の
4つの側面には、それぞれ逃げ面8が形成されている。
そしてすくい面5と各逃げ面8との交差稜によって切刃
稜9が形成されている。さらに、すくい面5および隣接
する2つの逃げ面8の交差部分は切削に使用可能なコー
ナ部10を形成している。
A rake face 5 is formed on the upper surface of the base material 2,
The lower surface of the base material 2 is a seating surface 6. The flank 8 is formed on each of the four side surfaces of the base material 2.
A cutting edge 9 is formed by the intersection of the rake face 5 and each flank 8. Furthermore, the intersection of the rake face 5 and the two adjacent flank faces 8 forms a corner portion 10 usable for cutting.

【0023】母材2の中央には、上面から下面に貫通す
るクランプ孔11が形成されている。スローアウェイチ
ップ1は所定のホルダ等のチップポケットに位置決めさ
れ、クランプ孔11にクランプねじが螺合されることに
よりそのホルダ等に装着される。装着状態では、たとえ
ば図1Aの手前上側のコーナ部10が切削に用いられ
る。また、クランプねじを緩めて、クランプ孔11を中
心にスローアウェイチップ1を90°回転させると、別
のコーナ部10を切削に使用できる。このようにスロー
アウェイチップ1を90°ずつ回転させることにより、
その上面側の4つのコーナ部10を順次切削に使用する
ことができる。
In the center of the base material 2, a clamp hole 11 is formed which penetrates from the upper surface to the lower surface. The indexable insert 1 is positioned in a chip pocket of a predetermined holder or the like, and is mounted on the holder or the like by screwing a clamp screw into the clamp hole 11. In the mounted state, for example, the upper corner portion 10 in FIG. 1A is used for cutting. When the clamp screw is loosened and the throw-away tip 1 is rotated by 90 ° about the clamp hole 11, another corner portion 10 can be used for cutting. By rotating the throw away tip 1 by 90 ° in this manner,
The four corner portions 10 on the upper surface side can be sequentially used for cutting.

【0024】さらに、スローアウェイチップ1の上下を
反転させてホルダ等に装着することにより、図1A,1
Bにおいて下面側の4つのコーナ部を順に切削に使用す
ることができる。下面側コーナ部が使用される場合は、
上面が着座面とされ、下面がすくい面として機能する。
このようにスローアウェイチップ1は、直方体状の母材
2の8つのコーナ部分10がそれぞれ切削に使用可能で
ある。
Further, by mounting the throw-away tip 1 upside down on a holder or the like, as shown in FIGS.
In B, the four corner portions on the lower surface side can be sequentially used for cutting. If the bottom corner is used,
The upper surface serves as a seating surface, and the lower surface functions as a rake surface.
As described above, in the indexable insert 1, the eight corner portions 10 of the rectangular parallelepiped base material 2 can be used for cutting, respectively.

【0025】このため、8つのコーナ部10には、それ
ぞれ、切刃稜9に沿って延びる導電性膜のセンサライン
12が設けられている。センサライン12は、逃げ面8
に設けられている。具体的には、コーナ部10を形成す
る隣接する2つの逃げ面8上に、コーナ部10を取り巻
くように切刃稜9に沿って延びている。センサライン1
2は、その上辺が切刃稜9に接しており、切刃稜9に沿
って延びる幅Wの導電性膜のラインである。センサライ
ン12は、母材2に対して電気的に絶縁状態で設けられ
ている。
For this purpose, each of the eight corner portions 10 is provided with a sensor line 12 of a conductive film extending along the cutting edge 9. The sensor line 12 has a flank 8
It is provided in. Specifically, it extends along the cutting edge 9 on two adjacent flank surfaces 8 forming the corner portion 10 so as to surround the corner portion 10. Sensor line 1
Reference numeral 2 denotes a line of a conductive film having a width W extending along the cutting edge 9 with its upper side being in contact with the cutting edge 9. The sensor line 12 is provided in an electrically insulated state with respect to the base material 2.

【0026】センサライン12の幅Wは、コーナ部10
の寿命基準量(逃げ面8の摩耗限界)に一致されてい
る。通常、この種のスローアウェイチップ1のコーナ部
10の寿命基準量は、0.05〜0.7mmの範囲内で
あるから、センサライン12の幅Wも、かかる寿命基準
量と等しい値にされている。たとえば、スローアウェイ
チップ1の逃げ面8の摩耗が0.2mmで寿命となる場
合には、センサライン12の幅Wも0.2mmとして作
成される。コーナ部10によって切削加工が行われる
と、加工時間の増加とともに切刃稜9および逃げ面8の
摩耗が進行する。逃げ面8の摩耗が進行すると、それに
応じてセンサライン12も摩耗する。そして逃げ面8の
摩耗幅が寿命基準量以上に達すると、この寿命基準量に
一致された幅Wを有するセンサライン12は摩耗により
断線する。センサライン12の両端の抵抗値は、後述す
るように外部回路により測定されているから、センサラ
イン12の抵抗値が無限大になった時点をもって、コー
ナ部10の切刃稜9が寿命に達したと判定することがで
きる。
The width W of the sensor line 12 is
(The wear limit of the flank 8). Normally, the reference life of the corner portion 10 of this type of throw-away tip 1 is in the range of 0.05 to 0.7 mm, so that the width W of the sensor line 12 is also set to a value equal to the life reference. ing. For example, if the wear of the flank 8 of the throw-away tip 1 is 0.2 mm and the life is reached, the width W of the sensor line 12 is also set to 0.2 mm. When cutting is performed by the corner portion 10, wear of the cutting edge 9 and the flank 8 progresses as the processing time increases. As the wear of the flank 8 progresses, the sensor line 12 also wears accordingly. When the wear width of the flank 8 reaches or exceeds the life reference amount, the sensor line 12 having the width W that matches the life reference amount is disconnected due to wear. Since the resistance value at both ends of the sensor line 12 is measured by an external circuit as described later, when the resistance value of the sensor line 12 becomes infinite, the cutting edge 9 of the corner 10 reaches the end of its life. It can be determined that it has been done.

【0027】図1Bに示すように、着座面6には対をな
す2つの接触領域13,14が設けられている。2つの
接触領域13,14は、導電性膜により形成されてお
り、母材2に対して絶縁状態で設けられている。接触領
域13,14は、たとえばホルダの外部に備えられる抵
抗値の検知回路と電気的に接続可能な領域である。後述
するようにスローアウェイチップ1がホルダに装着され
たとき、ホルダのチップ座に設けられた検知回路のプロ
ーブが、この接触領域13,14に電気的に接続され
る。接触領域13,14は、検知回路のプローブ等が接
触し易いよう、できる限り大きな領域とするのが好まし
い。
As shown in FIG. 1B, the seating surface 6 is provided with two paired contact areas 13 and 14. The two contact regions 13 and 14 are formed of a conductive film, and are provided in an insulated state with respect to the base material 2. The contact regions 13 and 14 are regions that can be electrically connected to a resistance detection circuit provided outside the holder, for example. As will be described later, when the throw-away tip 1 is mounted on the holder, a probe of a detection circuit provided on the tip seat of the holder is electrically connected to the contact areas 13 and 14. It is preferable that the contact regions 13 and 14 are as large as possible so that a probe or the like of the detection circuit can be easily contacted.

【0028】母材2の逃げ面8から着座面6にわたっ
て、導電性膜により、母材2と絶縁状態で、接続ライン
15,16が設けられている。接続ライン15は、セン
サライン12の一端121と一方の接触領域13とを電
気的に接続するものであり、接続ライン16は、センサ
ライン12の他端122と他方の接触領域14とを電気
的に接続するものである。接続ライン15,16は、セ
ンサライン12の幅Wに比べて十分に太いラインとさ
れ、接続ライン15,16の電気抵抗値が、センサライ
ン12の電気抵抗値に比べて十分大きくされている。よ
って、センサラインの電気抵抗値の変化の検出には、接
続ライン15,16は影響を及ぼさない。
From the flank 8 of the base material 2 to the seating surface 6, connection lines 15 and 16 are provided in a state of being insulated from the base material 2 by a conductive film. The connection line 15 electrically connects one end 121 of the sensor line 12 to one contact region 13, and the connection line 16 electrically connects the other end 122 of the sensor line 12 to the other contact region 14. Is to be connected to. The connection lines 15 and 16 are lines that are sufficiently thicker than the width W of the sensor line 12, and the electric resistance of the connection lines 15 and 16 is sufficiently larger than the electric resistance of the sensor line 12. Therefore, the connection lines 15 and 16 do not affect the detection of the change in the electric resistance value of the sensor line.

【0029】センサライン12の他端122に接続され
た接続ライン16は、その一部に折り返しライン17を
有している。折り返しライン17は、折り返し部18で
センサライン12の他端122とつながっている。折り
返しライン17は、センサライン12と所定間隔D隔て
て、センサライン12と平行に延びている。接続ライン
16の一部を折り返しライン17とすることにより、接
続ライン15と接続ライン16とを、所定の間隔で平行
に逃げ面8上に設けることができ、接続ライン15,1
6を面積効率良く配置できるという利点がある。
The connection line 16 connected to the other end 122 of the sensor line 12 has a return line 17 at a part thereof. The return line 17 is connected to the other end 122 of the sensor line 12 at a return portion 18. The return line 17 extends parallel to the sensor line 12 at a predetermined distance D from the sensor line 12. By forming a part of the connection line 16 as the return line 17, the connection line 15 and the connection line 16 can be provided on the flank 8 in parallel at a predetermined interval.
6 has the advantage that it can be arranged with good area efficiency.

【0030】センサライン12と折り返しライン17と
の間隔Dは、0.05mm以上の幅にされている。好ま
しくは、幅Dは許容される範囲内で広い方が良い。とい
うのは、コーナ部10で切削を行う際、そこに含まれる
切刃稜9により被加工物が削られる。削られた切り屑は
すくい面5から逃げ面8方向へと、たとえばカールしな
がら発生する。発生した切り屑はセンサライン12と折
り返しライン17との間に付着して、両ライン間を電気
的に短絡し得る可能性がある。
The distance D between the sensor line 12 and the return line 17 has a width of 0.05 mm or more. Preferably, the width D is wider within an allowable range. That is, when cutting is performed in the corner portion 10, the workpiece is cut by the cutting edge 9 included therein. The shaved chips are generated from the rake face 5 in the direction of the flank 8, for example, while curling. The generated swarf may adhere between the sensor line 12 and the turn-back line 17 and cause an electrical short circuit between the two lines.

【0031】そこで、センサライン12と折り返しライ
ン17の間隔Dを広くしておくことによって、両ライン
15,16の間が切り屑等の付着によって電気的に短絡
することを防止することができる。逃げ面8に形成され
た2本の接続ライン15,16は、センサライン12に
対して(換言すれば切刃稜9に対して)、直交方向では
なく、所定の傾斜角度で交差する方向に延びる、傾斜ラ
インとされている。この理由は、下面である着座面6に
設けられた接触領域13,14の配置位置と、上面に設
けられた接触領域13,14の配置位置とを全く同じ配
置にするためである。
Therefore, by making the distance D between the sensor line 12 and the return line 17 wide, it is possible to prevent an electrical short circuit between the two lines 15 and 16 due to the attachment of chips or the like. The two connection lines 15 and 16 formed on the flank 8 are not perpendicular to the sensor line 12 (in other words, relative to the cutting edge 9) but intersect at a predetermined inclination angle. It is an extended, inclined line. The reason is that the arrangement positions of the contact regions 13 and 14 provided on the seating surface 6 which is the lower surface and the arrangement positions of the contact regions 13 and 14 provided on the upper surface are exactly the same.

【0032】より具体的に説明すると、図1Aの上面側
に位置する4つのコーナ部10は、スローアウェイチッ
プ1を90°ずつ回転させることにより、順次切削に使
用することができる。スローアウェイチップ1を90°
ずつ回転させると、図1Bに示す4対の接触領域13,
14も、順に90°ずつ回転する。そして切削に使用さ
れるコーナ部10のセンサライン12に接続された接触
領域13,14が、外部回路のプローブに接続される。
このため、着座面6に設けられた4対の接触領域13,
14は、着座面6の中心に対して90°の回転対象の位
置関係になっている。
More specifically, the four corner portions 10 located on the upper surface side in FIG. 1A can be sequentially used for cutting by rotating the indexable insert 1 by 90 °. 90 ° throw-away tip 1
1B, four pairs of contact areas 13, shown in FIG.
14 also rotates by 90 ° in order. Then, the contact areas 13 and 14 connected to the sensor line 12 of the corner portion 10 used for cutting are connected to a probe of an external circuit.
For this reason, four pairs of contact areas 13 provided on the seating surface 6,
Reference numeral 14 denotes a positional relationship of a rotation target of 90 ° with respect to the center of the seating surface 6.

【0033】また、スローアウェイチップ1は上下逆に
して使用することができるから、図1Aに示す上面に設
けられた4対の接触領域13,14も、上面の中心に対
して90°の回転対象の位置関係になっている。このよ
うに上面に設けられた接触領域13,14と、下面に設
けられた接触領域13,14とを全く同じ配置にするた
めに、接続ライン15,16を逃げ面8に斜めに設ける
必要がある。
Further, since the throw-away tip 1 can be used upside down, the four pairs of contact regions 13 and 14 provided on the upper surface shown in FIG. 1A are also rotated by 90 ° with respect to the center of the upper surface. The target has a positional relationship. In order to make the contact regions 13 and 14 provided on the upper surface and the contact regions 13 and 14 provided on the lower surface exactly the same as described above, the connection lines 15 and 16 need to be provided obliquely on the flank 8. is there.

【0034】なお、いわゆるポジタイプと呼ばれる片面
(たとえば上面)のコーナ部だけを切削に使用するスロ
ーアウェイチップの場合等は、接続ライン15,16を
逃げ面8に斜めに設けなくてもよいこともある。図2
は、スローアウェイチップ1の着座面6に設けられた4
対の接触領域13,14の変形例を示す平面図である。
着座面6には4対の接触領域13,14が設けられてい
て、それぞれ、対応するコーナ部が切削に使用される際
に外部回路のプローブに接触される。
Incidentally, in the case of a so-called positive type in which only a single-sided (for example, upper surface) corner portion is used for cutting, etc., the connection lines 15 and 16 may not be obliquely provided on the flank 8. is there. FIG.
Are provided on the seating surface 6 of the throw-away tip 1.
It is a top view which shows the modification of a contact area 13 and 14 of a pair.
The seating surface 6 is provided with four pairs of contact areas 13 and 14, each of which comes into contact with a probe of an external circuit when the corresponding corner is used for cutting.

【0035】ところで、接触領域13,14が外部回路
と接続されてセンサライン12の電気抵抗値が測定され
る際には、一方の接触領域13には外部回路から所定の
電圧が印加され、他方の接触領域14は外部回路のアー
ス電位に接続される。つまり、いずれの対の接触領域1
3,14が使用される場合であっても、一方の接触領域
はアース電位に接続されるわけである。従って、たとえ
ば接触領域14をアース電位として用いることにし、4
対の接触領域の各一方の接触領域14を電気的に共通に
接続した構成にしてもよい。かかる構成例が、図2に示
されている。
When the contact areas 13 and 14 are connected to an external circuit and the electric resistance of the sensor line 12 is measured, a predetermined voltage is applied to one of the contact areas 13 from the external circuit, and the other is applied. Are connected to the ground potential of the external circuit. That is, any pair of contact areas 1
Even if 3, 14 are used, one contact area is connected to ground potential. Therefore, for example, the contact region 14 is used as the ground potential,
A configuration in which one contact region 14 of each pair of contact regions is electrically connected in common may be employed. Such a configuration example is shown in FIG.

【0036】このような接続領域の形状は、着座面6全
体に導電性膜が形成されていて、その膜をレーザで加工
して接触領域13,14や接続ライン15,16等を形
成する際に、レーザ加工時間を短縮できるという利点が
ある。レーザ加工により除去すべき導電性膜の面積が少
なくてすむからである。図3は、センサラインの他の実
施形態を示す斜視図である。図1で説明したセンサライ
ン12は、その上辺が切刃稜9に接しており、コーナ部
10を取り囲むように、幅Wで切刃稜9に平行に延びて
いた。これに対し、図3のセンサライン123は、幅が
X(W>X)で、センサライン12よりも幅の細いライ
ンになっている。センサライン123も、センサライン
12と同様、導電性膜で、母材2に絶縁状態で形成され
ている。このセンサライン123は、その下辺、すなわ
ち切刃稜9から遠い側の側辺124が、切刃稜9から距
離Wになるように、切刃稜9に平行に延びている。
The shape of the connection region is such that a conductive film is formed on the entire seating surface 6, and the film is processed by laser to form the contact regions 13, 14 and the connection lines 15, 16 and the like. Another advantage is that the laser processing time can be reduced. This is because the area of the conductive film to be removed by laser processing can be small. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the sensor line. The sensor line 12 described with reference to FIG. 1 has its upper side in contact with the cutting edge ridge 9, and extends parallel to the cutting edge ridge 9 with a width W so as to surround the corner portion 10. On the other hand, the sensor line 123 in FIG. 3 has a width X (W> X) and is a line narrower than the sensor line 12. The sensor line 123 is also formed of a conductive film and is insulated from the base material 2 similarly to the sensor line 12. The sensor line 123 extends parallel to the cutting edge 9 so that a lower side thereof, that is, a side 124 farther from the cutting edge 9 is at a distance W from the cutting edge 9.

【0037】この距離Wは、図1で説明したセンサライ
ン12の幅Wと同様、逃げ面8の寿命基準量に一致され
ている。従って、切刃稜9の使用時間の増加に伴い、逃
げ面8の摩耗が切刃稜9側から進行し、やがては摩耗が
センサライン123およびその下辺124まで達する。
するとセンサライン123が断線状態となる。このよう
にセンサライン123は、切刃稜9から遠い側の側辺
(下辺)124が切刃稜9から所定距離W離れた構成で
あってもよい。
This distance W, like the width W of the sensor line 12 described with reference to FIG. Accordingly, as the operating time of the cutting edge 9 increases, the flank 8 wears from the cutting edge 9 side, and eventually reaches the sensor line 123 and the lower side 124 thereof.
Then, the sensor line 123 is disconnected. As described above, the sensor line 123 may be configured such that the side (lower side) 124 on the side far from the cutting edge 9 is separated from the cutting edge 9 by a predetermined distance W.

【0038】図4は、センサラインのさらに他の実施形
態を示す斜視図である。図4に示すセンサライン125
は、平行に延びる複数本、たとえば3本のライン12
6,127,128によって構成されている。そして切
刃稜9から一番離れたライン128の下辺までの距離が
Wとされている。このWは、図1で説明したセンサライ
ン12の幅Wと等しい値である。
FIG. 4 is a perspective view showing still another embodiment of the sensor line. The sensor line 125 shown in FIG.
Is a plurality of, for example, three lines 12 extending in parallel.
6, 127, 128. The distance from the cutting edge 9 to the lower side of the line 128 farthest away is W. This W is a value equal to the width W of the sensor line 12 described in FIG.

【0039】このようにセンサライン125を平行に延
びる複数本のライン126,127,128で構成する
と、逃げ面8の摩耗の進行具合に応じて、切刃稜9から
近いセンサラインから順次摩耗による断線が生じる。よ
って、切削に使用しているコーナ部10の切刃稜9がど
の程度摩耗したかを、段階的に検出することが可能にな
る。
When the sensor line 125 is constituted by a plurality of lines 126, 127, 128 extending in parallel in this manner, the wear is caused by the wear from the sensor line closer to the cutting edge 9 in accordance with the progress of wear of the flank surface 8. Disconnection occurs. Therefore, it is possible to detect stepwise how much the cutting edge 9 of the corner portion 10 used for cutting has worn.

【0040】図1、図3および図4では、切刃稜9から
センサラインの下辺までの距離Wが、いずれも、コーナ
部10の寿命基準量(逃げ面8の摩耗限界)に一致され
ている場合を説明した。しかし、この寸法Wは、逃げ面
8の摩耗限界とせず、逃げ面8の摩耗に関連する寸法で
あってもよい。たとえば、予備切削(粗削り)や標準切
削の場合には、逃げ面8の摩耗限界が比較的大きいが、
仕上げ切削では、逃げ面8がある程度摩耗したときに、
スローアウェイチップを交換する必要がある。このよう
な状況に則して、上記寸法Wを、スローアウェイチップ
としては使用できるが、仕上げ切削には使用できない程
度の摩耗を検知できる寸法としてもよい。
In FIGS. 1, 3 and 4, the distance W from the cutting edge 9 to the lower side of the sensor line is equal to the life reference amount of the corner portion 10 (the wear limit of the flank 8). Has been described. However, the dimension W may not be a wear limit of the flank 8 but may be a dimension related to the wear of the flank 8. For example, in the case of preliminary cutting (rough cutting) or standard cutting, the wear limit of the flank 8 is relatively large.
In finish cutting, when the flank 8 wears to some extent,
Need to replace the indexable insert. In accordance with such a situation, the dimension W may be used as a throw-away tip, but may be a dimension that can detect wear to such an extent that it cannot be used for finish cutting.

【0041】図5は、図1A,1Bに示すスローアウェ
イチップ1を、ホルダに装着する様子を示す図解的な斜
視図である。ホルダ20の先端にはチップ装着用のポケ
ット21が形成されている。ポケット21の底面はチッ
プ座22となっている。またポケット21の側面はチッ
プの側面に当接し、チップを拘束するための拘束面23
となっている。スローアウェイチップ1はこのポケット
21に納められ、着座面6がチップ座22に当接され
る。またその側面が拘束面23に当接される。そして上
方からクランプねじ24がスローアウェイチップ1のク
ランプ孔11に差し込まれて、その先端がチップ座22
の中央に形成されたねじ孔25に螺合される。これによ
りスローアウェイチップ1はホルダ20に装着される。
FIG. 5 is an illustrative perspective view showing the manner in which the indexable insert 1 shown in FIGS. 1A and 1B is mounted on a holder. A tip mounting pocket 21 is formed at the tip of the holder 20. The bottom surface of the pocket 21 is a chip seat 22. The side surface of the pocket 21 abuts against the side surface of the chip, and a restraining surface 23 for restraining the chip.
It has become. The indexable tip 1 is accommodated in the pocket 21, and the seating surface 6 is in contact with the tip seat 22. In addition, the side surface is in contact with the constraint surface 23. Then, a clamp screw 24 is inserted into the clamp hole 11 of the throw-away tip 1 from above, and the tip thereof is inserted into the tip seat 22.
Is screwed into a screw hole 25 formed at the center of the screw. Thereby, the indexable tip 1 is mounted on the holder 20.

【0042】チップ座22には、装着されたスローアウ
ェイチップ1の切削に使用するコーナ部10に設けられ
たセンサライン12と接続された接触領域13,14に
対向する位置に、一対のプローブ26,27が突設され
ている。プローブ26,27は上方へ弾力付勢されてい
て、チップ座22からたとえば数mm突出している。ス
ローアウェイチップ1がポケット21に装着されると、
スローアウェイチップ1の着座面6によってプローブ2
6,27は押し下げられ、その上端はチップ座22と面
一となる。このときプローブ26,27の上端はスロー
アウェイチップ1の着座面6に設けられた接触領域1
3,14とそれぞれ電気的に接触した状態となる。
The tip seat 22 has a pair of probes 26 at positions facing the contact areas 13 and 14 connected to the sensor line 12 provided in the corner portion 10 used for cutting the mounted throw-away tip 1. , 27 are projected. The probes 26 and 27 are elastically urged upward and project from the tip seat 22 by, for example, several mm. When the throw away tip 1 is attached to the pocket 21,
The probe 2 is moved by the seating surface 6 of the indexable tip 1.
6 and 27 are pushed down, and the upper ends thereof are flush with the chip seat 22. At this time, the upper ends of the probes 26 and 27 are in contact with the contact area 1 provided on the seating surface 6 of the throw-away tip 1.
3 and 14 are in electrical contact with each other.

【0043】プローブ26,27には、一点鎖線で示す
ように、ホルダ20内に敷設されたリード線28がつな
がれていて、このリード線28はオーム計等の抵抗値の
検知回路29に接続されている。よって、検知回路29
により、ポケット21に装着されたスローアウェイチッ
プ1の切削に使用するコーナ部10に設けられたセンサ
ライン12の抵抗値を測定することができる。
As shown by a dashed line, a lead 28 laid in the holder 20 is connected to the probes 26 and 27, and the lead 28 is connected to a resistance detection circuit 29 such as an ohmmeter. ing. Therefore, the detection circuit 29
Thereby, the resistance value of the sensor line 12 provided in the corner portion 10 used for cutting the throw-away tip 1 mounted in the pocket 21 can be measured.

【0044】スローアウェイチップ1がポケット21に
装着された状態では、スローアウェイチップ1の着座面
6は、そのほぼ全面がチップ座22に密着している。こ
のため、切削時に、ホルダ20の先端部に対して切削液
(水や油)がかけられたり、スローアウェイチップ1で
削られた切り屑がスローアウェイチップ1の周囲に飛散
しても、それら切削液や切り屑は密着したチップ座22
と着座面6との間に進入することがない。つまりスロー
アウェイチップ1の着座面6およびチップ座22は切削
液や切り屑から保護された状態である。よって、チップ
座22に設けられたプローブ26,27と着座面6に設
けられた接触領域13,14とは、切削中も、良好に電
気的接続が維持された状態となる。
When the throw-away tip 1 is mounted in the pocket 21, almost the entire surface of the seating surface 6 of the throw-away tip 1 is in close contact with the tip seat 22. For this reason, even if a cutting fluid (water or oil) is applied to the tip of the holder 20 during cutting, or the chips shaved by the throw-away tip 1 scatter around the throw-away tip 1, Cutting fluid and chips are kept in close contact with the tip seat 22
And the seating surface 6 does not enter. That is, the seating surface 6 and the tip seat 22 of the throw-away tip 1 are protected from cutting fluid and chips. Therefore, the probes 26 and 27 provided on the tip seat 22 and the contact areas 13 and 14 provided on the seating surface 6 maintain a good electrical connection even during cutting.

【0045】さらに、プローブ26,26およびそれに
接続されたリード線28をホルダ20内に設けることが
できる。図5に示すホルダ20は、一例を示しただけで
あり、この実施形態にかかるスローアウェイチップ1が
装着可能なホルダとしては、たとえば本願出願人の先願
(特願平11−277548号)を用いてもよい。
Further, the probes 26, 26 and the lead wires 28 connected thereto can be provided in the holder 20. The holder 20 shown in FIG. 5 is merely an example, and as a holder to which the throw-away tip 1 according to this embodiment can be mounted, for example, a prior application (Japanese Patent Application No. 11-277548) of the present applicant is used. May be used.

【0046】図6A,B,C,D,Eに、この発明を適
用可能なスローアウェイチップの各種形状の例を、それ
ぞれ、平面図および正面図(正面側の側面図)により示
す。図6Aは図1で説明した形状であり、母材の平面形
状が略正方形のスローアウェイチップを示している。図
6Bは、母材の平面形状が正三角形のスローアウェイチ
ップであり、このチップは上面および下面各3つのコー
ナ部分を切削に使用できる。つまり合計6つのコーナ部
があり、それぞれにセンサラインが設けられ、着座面に
は各センサラインに対応した接触領域が設けられてい
る。
FIGS. 6A, 6B, 6C, 6D, and 6E show examples of various shapes of a throw-away tip to which the present invention can be applied, respectively, by a plan view and a front view (front side view). FIG. 6A shows a throw-away tip having the shape described in FIG. 1 and having a substantially square planar shape of the base material. FIG. 6B is a throwaway insert having a base material having a regular triangular planar shape, and this insert can be used for cutting at three corners on each of an upper surface and a lower surface. That is, there are a total of six corners, each provided with a sensor line, and the seating surface provided with a contact area corresponding to each sensor line.

【0047】図6Cは母材の平面形状が菱形のチップを
示す。図6Cに示すスローアウェイチップでは、対角方
向に位置する鋭角のコーナ部4つが切削に使用される。
図6Dは、図6Bと同様、平面形状が正三角形の母材で
構成されたスローアウェイチップである。図6Dのスロ
ーアウェイチップは、図4で説明したのと同様、センサ
ラインが複数のセンサラインを有するものである。
FIG. 6C shows a chip whose base material has a rhombic planar shape. In the indexable insert shown in FIG. 6C, four acute corners located in diagonal directions are used for cutting.
FIG. 6D is a throw-away chip formed of a base material having a regular triangular shape as in FIG. 6B. The throw-away tip of FIG. 6D has a plurality of sensor lines as in the case of FIG.

【0048】図6Eは、図6A〜Dとは異なり、いわゆ
るポジタイプと呼ばれる片面だけが切削に使用されるス
ローアウェイチップである。このチップは、上面がすく
い面、下面が着座面となっていて、それを上下逆にして
使うことはできない。上面の3つのコーナ部が切削に利
用される。このため3つのコーナ部には、それぞれセン
サラインが設けられている。また下面の着座面には接触
領域が設けられ、側面の逃げ面には接続ラインが設けら
れている。
6E is different from FIGS. 6A to 6D in that a so-called positive type is a throw-away insert in which only one side is used for cutting. This chip has a rake surface on the upper surface and a seating surface on the lower surface, and cannot be used upside down. The three corners on the upper surface are used for cutting. Therefore, sensor lines are provided at the three corners. A contact area is provided on the seating surface on the lower surface, and a connection line is provided on the flank on the side surface.

【0049】以上説明した形状の他、たとえば平面形状
が丸形や楕円形のスローアウェイチップ等にもこの発明
を適用することが可能である。次に、この発明にかかる
スローアウェイチップの母材ならびにセンサライン、接
触領域および接続ライン等の材質や製造方法につき説明
をする。 (1)母材の種類 スローアウェイチップ母材の材料としては、アルミナ質
焼結体、窒化珪素質焼結体、サーメット、超硬合金、立
方晶窒化ホウ素質焼結体(cBN/cubic Boron Nitride)、
ダイヤモンド焼結体(PCD/Polycrystalline Diamond) 等
が使用できる。
In addition to the shapes described above, the present invention can be applied to, for example, a throw-away tip having a round or elliptical planar shape. Next, the base material of the throw-away tip according to the present invention and the materials and manufacturing method of the sensor line, the contact area, the connection line, and the like will be described. (1) Type of base material The material of the indexable insert base material is alumina sintered body, silicon nitride based sintered body, cermet, cemented carbide, cubic boron nitride based sintered body (cBN / cubic Boron Nitride). ),
A diamond sintered body (PCD / Polycrystalline Diamond) or the like can be used.

【0050】(2)母材組成および製法 以下、この発明に好適に使用できる母材組成およびその
製造方法について説明する。 アルミナ質焼結体 アルミナ質焼結体としては、ZrO2 を2ないし30重
量%、Fe,Ni,Coの酸化物のうち少なくとも1種
を0.01ないし5重量%、残部がAl2 3および不
可避不純物からなるアルミナ質焼結体が使用できる。A
2 3 −ZrO2 系に第3成分としてFe, Ni, C
oの酸化物のうち少なくとも1種を特定の範囲で含有さ
せ、これを熱間静水圧焼成によって高緻密化することに
より、破壊靭性を顕著に向上させることができる。
(2) Base Material Composition and Manufacturing Method Hereinafter, a base material composition suitably used in the present invention and a manufacturing method thereof will be described. Alumina-based sintered body As the alumina-based sintered body, 2 to 30% by weight of ZrO 2 , 0.01 to 5% by weight of at least one of oxides of Fe, Ni, and Co, and the remainder being Al 2 O 3 And an alumina-based sintered body composed of unavoidable impurities can be used. A
Fe as a third component to l 2 O 3 -ZrO 2 system, Ni, C
By containing at least one of the oxides of o in a specific range and densifying it by hot isostatic firing, the fracture toughness can be significantly improved.

【0051】このアルミナ質焼結体の製造方法は、Zr
2 を10ないし20重量%、Fe,Ni,Coの酸化
物のうち少なくとも1種を0.2ないし2重量%、残部
がAl2 3 と不可避不純物からなる混合粉末を成形し
た後、該成形体を1400〜1500℃で焼成し、さら
に1300〜1500℃の温度で熱間静水圧焼成して強
度110kg/mm2 以上の焼結体となる。
The method for producing this alumina-based sintered body is as follows.
After forming a mixed powder comprising 10 to 20% by weight of O 2 , 0.2 to 2% by weight of at least one of oxides of Fe, Ni and Co and the balance being Al 2 O 3 and unavoidable impurities, The molded body is fired at 1400 to 1500 ° C and further hot isostatically fired at a temperature of 1300 to 1500 ° C to obtain a sintered body having a strength of 110 kg / mm 2 or more.

【0052】第3成分としてのCo, Ni, Feの酸化
物の少なくとも1種を0.2ないし2重量%の割合で含
有させる。含有量が0.2重量%を下回ると破壊靭性の
向上が得られず、2重量%を超えると抗折強度が低下す
る。また、焼結体中のZrO2 の量は、10ないし20
重量%、特に15ないし20重量%の割合で含有される
ことが望ましい。ZrO2 の量が10重量%を下回ると
ZrO2 添加によるクラック先端のエネルギ吸収が少な
く、靭性の改善が少ない。一方、20重量%を超える
と、焼結体中のZrO2 結晶相のうち単斜晶ZrO
2 (m−ZrO2 )の量が多くなり、クラック先端での
エネルギ吸収に関与するZrO2 が実質的に減少し、破
壊靭性が低下する。
As the third component, at least one of oxides of Co, Ni and Fe is contained at a ratio of 0.2 to 2% by weight. When the content is less than 0.2% by weight, improvement in fracture toughness cannot be obtained, and when it exceeds 2% by weight, the transverse rupture strength decreases. The amount of ZrO 2 in the sintered body is 10 to 20.
% By weight, especially 15 to 20% by weight. If the amount of ZrO 2 is below 10 wt% ZrO 2 less energy absorption of the crack tip by the addition, little improvement in toughness. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, monoclinic ZrO 2 of the ZrO 2 crystal phase in the sintered body
The amount of 2 (m-ZrO 2 ) increases, and the amount of ZrO 2 involved in energy absorption at the crack tip substantially decreases, and the fracture toughness decreases.

【0053】さらにまた、焼結体中のZrO2 結晶相
は、ZrO2 全量のうち、単斜晶ZrO2 (m−ZrO
2 )が50%以下、特に30%以下であることが好まし
い。50%を超えると破壊靭性が著しく低下する。その
他の結晶相は、正方晶ZrO2(t−ZrO2 )あるい
は立方晶ZrO2 (c−ZrO2 )であって、これらを
50%以上含有することによって、t−ZrO2 →m−
ZrO2 あるいはc−ZrO2 →t−ZrO2 →m−Z
rO2 の相転移により、クラック先端のエネルギが有効
的に吸収される。
Furthermore, the ZrO 2 crystal phase in the sintered body is monoclinic ZrO 2 (m-ZrO 2) of the total amount of ZrO 2.
2 ) is preferably 50% or less, particularly preferably 30% or less. If it exceeds 50%, the fracture toughness is significantly reduced. The other crystal phase is tetragonal ZrO 2 (t-ZrO 2 ) or cubic ZrO 2 (c-ZrO 2 ). By containing 50% or more of these, t-ZrO 2 → m-
ZrO 2 or c-ZrO 2 → t-ZrO 2 → mZ
Due to the rO 2 phase transition, the energy at the crack tip is effectively absorbed.

【0054】アルミナ質焼結体中における各結晶の粒径
はAl2 3 結晶が1μm以下、ZrO2 結晶が1μm
以下、特に0.5 μm以下が良く、これらの数値より大き
くなるといずれも抗折強度が低下する。このアルミナ質
焼結体の製造方法としては、平均粒子径1μm以下のA
2 3 に対して、ZrO2 を10ないし20重量%、
Co、Ni、Feの酸化物もしくは焼成により酸化物に
変わり得る化合物の酸化物換算で0.2 ないし2重量%の
割合で秤量混合し、これらを分散剤および蒸留水等の媒
質とともに混合粉砕する。粉砕後、公知の成形手段で成
形した後、焼成する。
The particle size of each crystal in the alumina sintered body
Is AlTwoOThreeCrystals of 1 μm or less, ZrOTwo1 μm crystal
Or less, especially 0.5 μm or less, which is larger than these values
In any case, the bending strength decreases. This alumina
As a method of manufacturing a sintered body, A having an average particle diameter of 1 μm or less is used.
lTwoO ThreeAgainst ZrOTwo10 to 20% by weight,
Co, Ni, Fe oxides or oxides by firing
0.2 to 2% by weight of oxides of variable compounds
Weighed and mixed in proportions, and mix
Mix and crush with the quality. After crushing, it is
After shaping, bake.

【0055】焼成方法としては、まず、大気中で常圧焼
成、ホットプレスによって1400〜1500 ℃で焼成
した後、さらに1300〜1500 ℃で熱間静水圧焼成
する。 窒化珪素質焼結体 窒化珪素質焼結体としては、窒化珪素を85〜96モル
%、周期律表第3a族元素を酸化物換算で1〜5モル
%、不純物的酸素をSiO2 換算で3〜10モル%の割
合で含有し、アルミニウム化合物の含有量が酸化物(A
2 3 )換算で1重量%以下のものである。ここで、
不純物的酸素とは、焼結体中の全酸素量から周期律表第
3a族元素酸化物として混入する酸素を差し引いた残り
の酸素であり、そのほとんどは窒化珪素原料粉末中の不
純物酸素や添加した酸化珪素中の酸素である。
The firing method is as follows: first, firing at atmospheric pressure in the air, firing at 1400-1500 ° C. by hot pressing, and then hot isostatic firing at 1300-1500 ° C. Silicon nitride based sintered body As the silicon nitride based sintered body, silicon nitride is 85 to 96 mol%, Group 3a element of the periodic table is 1 to 5 mol% in terms of oxide, and impurity oxygen is in terms of SiO 2 . 3 to 10 mol%, and the content of aluminum compound is oxide (A
1% by weight or less in terms of l 2 O 3 ). here,
The impurity oxygen is the remaining oxygen obtained by subtracting the oxygen mixed as the Group 3a element oxide of the periodic table from the total oxygen content in the sintered body, and most of the oxygen is the impurity oxygen in the silicon nitride raw material powder or the added oxygen. Oxygen in the silicon oxide.

【0056】窒化珪素が85モル%より少なくあるいは
周期律表第3a族元素の酸化物換算量が5モル%より多
いと、焼結体の硬度が低下する。窒化珪素が96モル%
より多くまた周期律表第3a族元素の酸化物換算量が1
モル%より少ないと、緻密体が得られず焼結体の強度が
低下する。一方、不純物的酸素の酸化珪素(SiO2
換算量が10モル%より多いと、靭性が低下して耐欠損
性が低下する。また、不純物酸素量が3モル%より少な
いと、緻密体が得られず、焼結体の強度が低下する。そ
して、アルミニウム化合物の量が1重量%より多いと、
鋳鉄に対する耐反応性が劣化し高速即切削時の耐摩耗性
が劣化する。
If the amount of silicon nitride is less than 85 mol% or the amount of the oxide of the Group 3a element of the periodic table in terms of oxide is more than 5 mol%, the hardness of the sintered body is reduced. 96 mol% silicon nitride
The amount of the oxide of the Group 3a element in the periodic table is 1
If the amount is less than mol%, a dense body cannot be obtained and the strength of the sintered body decreases. On the other hand, silicon oxide of impurity oxygen (SiO 2 )
If the conversion amount is more than 10 mol%, the toughness is reduced and the fracture resistance is reduced. If the amount of impurity oxygen is less than 3 mol%, a dense body cannot be obtained, and the strength of the sintered body decreases. And when the amount of the aluminum compound is more than 1% by weight,
The reaction resistance to cast iron deteriorates, and the wear resistance during high-speed immediate cutting deteriorates.

【0057】望ましい焼結体組成としては、窒化珪素が
88〜95モル%、周期律表第3a族元素が酸化物換算
で2〜5モル%、不純物的酸素が酸化珪素に換算して2
〜8モル%の割合で含有するのがよい。また、アルミニ
ウム化合物は酸化物換算量で0.5重量%以下、特に
0.3重量%以下であることが望ましい。なお、周期律
表第3a族元素としては、Y,Sc,Yb,Er,D
y,Ho,Lu等が挙げられ、これらの中でもEr,Y
b,Luがよい。
Desirable compositions of the sintered body are as follows: 88 to 95 mol% of silicon nitride, 2 to 5 mol% of Group 3a element of the periodic table in terms of oxide, and 2 to 5 mol% of impurity oxygen in terms of silicon oxide.
The content is preferably in a ratio of 88 mol%. The amount of the aluminum compound is preferably 0.5% by weight or less, particularly preferably 0.3% by weight or less in terms of oxide. In addition, as elements of Group 3a of the periodic table, Y, Sc, Yb, Er, D
y, Ho, Lu and the like. Among them, Er, Y
b and Lu are good.

【0058】また、窒化珪素質焼結体は、組織上、窒化
珪素結晶相と、周期律表第3a族元素、珪素、窒素、酸
素を含む粒界相により構成されている。このとき、窒化
珪素結晶相の格子定数がa軸で7.606オングストロ
ーム以下、特に7.602オングストローム以下、c軸
で2.910オングストローム以下、特に2.908オ
ングストローム以下であることが重要である。これは、
a軸が7.606オングストローム、c軸が2.910
オングストロームよりそれぞれ大きいと、窒化珪素のイ
オン結合性が増して窒化珪素の結合力が低下し、切削中
に被削材と容易に反応し、いわゆる拡散摩耗が大きくな
って耐摩耗性が劣化するからである。なお、窒化珪素結
晶相は、β型の針状結晶として存在し、その短径が0.
1〜3μmで、平均アスペクト比(長径/短径)は2〜
10の粒子である。
The silicon nitride-based sintered body is composed of a silicon nitride crystal phase and a grain boundary phase containing a Group 3a element of the periodic table, silicon, nitrogen, and oxygen. At this time, it is important that the lattice constant of the silicon nitride crystal phase is 7.606 angstroms or less on the a-axis, particularly 7.602 angstroms or less, and 2.910 angstroms or less on the c-axis, particularly 2.908 angstroms or less. this is,
7.606 angstroms for a-axis, 2.910 for c-axis
If each is greater than Angstroms, the ionic bond of silicon nitride increases and the bond strength of silicon nitride decreases, reacting easily with the work material during cutting, so-called diffusion wear increases and wear resistance deteriorates. It is. The silicon nitride crystal phase exists as a β-type needle-like crystal and has a minor axis of 0.1.
The average aspect ratio (major axis / minor axis) is 2 to 3 μm.
10 particles.

【0059】また、粒界相は、非晶質である場合もある
が、望ましくは、結晶化しているのがよい。結晶相とし
ては、アパタイト、YAM、ワラストナイト、ダイシリ
ケート、モノシリケートがよい。また窒化珪素質焼結体
には、W,Mo,Ti,Ta,Nb,Vなどの周期律表
第4a、5a、6a族元素金属や、それらの炭化物、窒
化物、珪化物を適量添加したり、またはSiCなどは、
分散粒子やウィスカ−として焼結体に適量添加し、複合
材料として特性の改善を行うことも可能である。
The grain boundary phase may be amorphous, but is preferably crystallized. As the crystal phase, apatite, YAM, wollastonite, disilicate and monosilicate are preferred. Further, to the silicon nitride sintered body, an appropriate amount of a metal of Group 4a, 5a or 6a of the Periodic Table such as W, Mo, Ti, Ta, Nb or V, or a carbide, nitride or silicide thereof is added. Or SiC etc.
It is also possible to add an appropriate amount of dispersed particles or whiskers to the sintered body to improve the characteristics as a composite material.

【0060】窒化珪素質焼結体の製造方法としては、ま
ず、原料粉末として窒化珪素粉末を主成分として用い
る。窒化珪素粉末はそれ自体α−Si3 4 、β−Si
3 4のいずれでも用いることができる。それらの粒径
は0.4〜1.2μmが好ましい。次に、添加成分とし
て、周期律表第3a族元素酸化物、酸化珪素粉末を用
い、これらを適量秤量し、ボールミル等により混合粉砕
する。これらは、焼結前の成形体において、周期律表第
3a族元素酸化物が1〜5モル%、酸化珪素が3〜10
モル%の割合となるように混合し、アルミニウム化合物
は実質的には添加せず、不純物として成形体中に混入し
ても酸化物換算で1重量%以下となるように制御する。
なお、酸化珪素は、窒化珪素粉末中の不純物酸素を酸化
珪素換算した量が含まれる。従って、混合粉砕中のボー
ルミル等からのアルミニウム成分の混入や酸化による酸
素分も考慮して出発組成を決定する。
As a method for producing a silicon nitride sintered body, first, a silicon nitride powder is used as a main component as a raw material powder. Silicon nitride powder is itself α-Si 3 N 4 , β-Si
It can be used in any of the 3 N 4. Their particle size is preferably from 0.4 to 1.2 μm. Next, an oxide of a Group 3a element of the periodic table and a silicon oxide powder are used as additional components, and these are appropriately weighed and mixed and pulverized by a ball mill or the like. These include, in a compact before sintering, 1 to 5 mol% of a Group 3a element oxide of the periodic table and 3 to 10 mol of silicon oxide.
The aluminum compound is mixed so as to have a mole% ratio, and the aluminum compound is not substantially added. Even if the aluminum compound is mixed into the compact as an impurity, it is controlled to be 1% by weight or less in terms of oxide.
Note that silicon oxide includes an amount obtained by converting impurity oxygen in silicon nitride powder into silicon oxide. Therefore, the starting composition is determined in consideration of mixing of the aluminum component from the ball mill or the like during mixing and pulverization and oxygen content due to oxidation.

【0061】成形体は、混合粉末を、例えば、プレス成
形、鋳込み成形、押出し成形、射出成形、冷間静水圧成
形などによりスローアウェイチップ母材に成形すること
により得られる。この得られた成形体を、例えば、ホッ
トプレス方法、常圧焼成、窒素ガス圧力焼成法により焼
成し、さらには、これらの焼成後に2000気圧もの高
圧下で焼成する熱間静水圧焼成法(HIP)を施した
り、成形体をガラス浴中に浸漬したり、ガラスシールを
表面に形成して上記HIP処理を行い緻密化を図る。こ
の時の焼成温度は、高温すぎると主相である窒化珪素結
晶中へのアルミニウムの固溶が促進されたり、粒成長し
強度が低下し、また製造装置上も高価となるため、16
50〜2000℃、特に1700〜1950℃の窒素ガ
ス含有非酸化性雰囲気で焼成するのがよい。
The molded body can be obtained by molding the mixed powder into a throw-away chip base material by, for example, press molding, casting, extrusion molding, injection molding, cold isostatic pressing, or the like. The obtained molded body is fired by, for example, a hot pressing method, a normal pressure firing method, or a nitrogen gas pressure firing method. ), Immersing the molded body in a glass bath, forming a glass seal on the surface, and performing the above-described HIP treatment to achieve densification. If the firing temperature at this time is too high, the solid solution of aluminum in the silicon nitride crystal, which is the main phase, is promoted, or the grains grow and the strength decreases, and the production equipment becomes expensive.
The firing is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen gas at 50 to 2000 ° C, particularly 1700 to 1950 ° C.

【0062】サーメット サーメットとしては、Tiを炭化物、窒化物あるいは炭
窒化物換算で50ないし80重量%、周期律表第6a族
元素を炭化物換算で10ないし40重量%の割合で含有
するとともに(窒素/炭素+窒素)で表される原子比が
0.4ないし0.6の範囲内にある硬質相成分70ない
し90重量%と、鉄族金属から成る結合相成分10ない
し30重量%とから成る成形体を真空炉内に設置後、昇
温し、鉄族金属による液相出現温度以上で1ないし30
torrの圧力の窒素ガスを導入し、焼結最高温度到達
後、該窒素ガス圧力を減圧して焼成することにより、焼
肌面の最大表面粗さが3.5 μm以下、有孔度がA−1以
下で、且つ表面から1000μmまでの表層部に内部よ
りも高靭性、高硬度の改質部が存在するTiCN基サー
メットを得ることができる。
Cermet The cermet contains 50 to 80% by weight of Ti, in terms of carbide, nitride or carbonitride, and 10 to 40% by weight, in terms of carbide, of a Group 6a element of the periodic table. (Hard carbon phase component having an atomic ratio of 0.4 to 0.6 in the range of 0.4 to 0.6) and 10 to 30 weight% of a binder phase component composed of an iron group metal. After the compact was placed in a vacuum furnace, the temperature was raised, and the temperature was raised to 1 to 30 at or above the liquid phase appearance temperature of the iron group metal.
A nitrogen gas at a pressure of Torr was introduced, and after reaching the maximum sintering temperature, the nitrogen gas pressure was reduced and sintering was performed. It is possible to obtain a TiCN-based cermet having a modified portion having higher toughness and higher hardness than the inside in the surface layer portion up to 1000 μm from the surface below.

【0063】TiCN基サーメットは、硬質相成分とし
て、Tiを炭化物、窒化物あるいは炭窒化物換算で50
ないし80重量%、特に55ないし65重量%と、W,
Mo等の周期率表第6a族元素を炭化物換算で10ない
し40重量%、特に15ないし30重量%とを含有させ
る。このとき硬質相成分において、Tiの量が50重量
%を下回ると耐摩耗性が低下し、80重量%を越えると
焼結性が低下し好ましくない。また、第6a族元素は、
粒成長抑制、結合相との濡れ性を向上させる効果を有す
るが、10重量%を下回ると上記効果が得られず、硬質
相が粗大化し、硬度、強度が低下する。また、40重量
%を越えるとη相等の不健全相が生じると共に焼結が困
難となる。
The TiCN-based cermet contains 50% of Ti as a hard phase component in terms of carbide, nitride or carbonitride.
To 80% by weight, especially 55 to 65% by weight,
An element of Group 6a in the periodic table such as Mo is contained in an amount of 10 to 40% by weight, particularly 15 to 30% by weight in terms of carbide. At this time, if the amount of Ti in the hard phase component is less than 50% by weight, the abrasion resistance decreases, and if it exceeds 80% by weight, the sinterability decreases, which is not preferable. The group 6a element is
It has the effect of suppressing grain growth and improving the wettability with the binder phase. However, if it is less than 10% by weight, the above effects cannot be obtained, the hard phase becomes coarse, and the hardness and strength decrease. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, an unhealthy phase such as an η phase is generated and sintering becomes difficult.

【0064】また、硬質相成分としては上記の外、耐ク
レータ摩耗性向上を目的としてTa,Nbを、さらに耐
塑性変形性向上を目的としてZr,V,Hf等を窒化
物、炭化物、炭窒化物として5ないし40重量%の割合
で含めることも可能である。しかし、40重量%を越え
ると耐摩耗性劣化、ポア、ボイドの発生が著しく増加す
る傾向にあり好ましくない。
In addition to the above, Ta and Nb are used as hard phase components for the purpose of improving crater wear resistance, and Zr, V and Hf are used for the purpose of improving plastic deformation resistance. It is also possible to include 5 to 40% by weight as a material. However, if it exceeds 40% by weight, deterioration of wear resistance and generation of pores and voids tend to increase remarkably, which is not preferable.

【0065】一方、結合相はFe,CO,Ni等の鉄族
金属を主体として成るもので、一部、硬質相形成成分が
含まれる場合もある。焼結体全体としての硬質相成分は
70ないし90重量%、結合相成分は10ないし30重
量%の割合からなる。本発明の母材として用いるサーメ
ットの大きな特徴は、硬質相成分中において(窒素/炭
素+窒素)で表わされる原子比が0.4ないし0.6、
特に0.4ないし0.5の範囲に設定される点にある。
この原子比が0.4を下回ると靭性、耐摩耗性の向上が
望めない。一方、0.6を越えると焼結体中にポア、ボ
イドが発生し、スローアウェイチップとしての信頼性が
低下する。
On the other hand, the binder phase is mainly composed of an iron group metal such as Fe, CO, and Ni, and may partially include a hard phase forming component. The hard phase component as a whole of the sintered body is 70 to 90% by weight, and the binder phase component is 10 to 30% by weight. A major feature of the cermet used as the base material of the present invention is that the atomic ratio represented by (nitrogen / carbon + nitrogen) in the hard phase component is 0.4 to 0.6,
In particular, it is set in the range of 0.4 to 0.5.
If this atomic ratio is less than 0.4, improvement in toughness and wear resistance cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 0.6, pores and voids are generated in the sintered body, and the reliability as a throw-away chip is reduced.

【0066】また、このサーメットの特徴は、窒素量が
前述したように多量であるにもかかわらず、内部にポ
ア、ボイドが実質的に存在せず、焼結体の焼肌面が非常
になめらかでその最大表面粗さが3.5μm以下であ
り、靭性、耐摩耗性、耐熱性の向上効果を長期にわたり
維持することができ、スローアウェイチップとして長寿
命化、高信頼性を図ることが可能となることである。し
かも焼結後の焼結体に対し研摩工程等を行うことなく、
製品化することも可能となる。
The feature of this cermet is that despite the large amount of nitrogen as described above, pores and voids do not substantially exist inside, and the burnt surface of the sintered body is very smooth. The maximum surface roughness is 3.5μm or less, and the effect of improving toughness, abrasion resistance and heat resistance can be maintained for a long period of time. As a throw-away tip, long life and high reliability can be achieved. It is to become. Moreover, without performing a polishing step or the like on the sintered body after sintering,
It can be commercialized.

【0067】TiCN基サーメットの製造方法として
は、組成としてTiを炭化物、窒化物あるいは炭窒化物
換算で50ないし80重量%、周期律表第6a族元素を
炭化物換算で10ないし40重量%の割合で含有すると
ともに、(窒素/炭素+窒素)で表わされる原子比が
0.4ないし0.6の範囲内にある硬質相成分70ない
し90重量%と、結合相10ないし30重量%とからな
る成形体を作成する。
The production method of the TiCN-based cermet is such that Ti is 50 to 80% by weight in terms of carbide, nitride or carbonitride, and 10 to 40% by weight of Group 6a element in the periodic table in terms of carbide. And 70 to 90% by weight of a hard phase component having an atomic ratio of (nitrogen / carbon + nitrogen) in the range of 0.4 to 0.6, and 10 to 30% by weight of a binder phase. Create a compact.

【0068】具体的には、原料粉末としてTiC,Ti
N,TiCN等を、また第6a族系としてはWC,Mo
2C,MoC等を、あるいはこれらの複合炭化物、複合
炭窒化物を用い、上記の組成となるように調合した後、
公知の成形手段、例えばプレス成形、押出し成形、鋳込
み成形、射出成形、冷間静水圧成形等で成形する。この
時、前述したように、TA,Nb,Zr,V,Hf等の
炭化物、窒化物、炭窒化物等を組合わせて用いることも
当然可能である。なお、Ti系としてはTiCを用いる
と焼結性が低下し、部分的粒成長を起こす場合があるた
め、Ti(CN)あるいはTi(CN)とTiNとの組
合せがより好ましい。
Specifically, TiC, Ti
N, TiCN, etc .;
After blending 2C, MoC, etc., or their composite carbides and composite carbonitrides, to obtain the above composition,
Molding is performed by known molding means, for example, press molding, extrusion molding, casting molding, injection molding, cold isostatic molding, or the like. At this time, as described above, it is of course possible to use a combination of carbides, nitrides, carbonitrides, and the like such as TA, Nb, Zr, V, and Hf. When TiC is used as the Ti-based material, sinterability is reduced, and partial grain growth may occur. Therefore, Ti (CN) or a combination of Ti (CN) and TiN is more preferable.

【0069】得られた成形体は真空炉内に設定し、焼成
に移される。具体的には、0.5Torr以下の真空炉
内で加熱し、所定の時期に1ないし30Torrの圧力
の窒素ガスを導入する。この窒素ガスの導入によって成
形体中に含まれるTiN等の窒化物の熱分解を抑制し、
熱分解に伴うポア、ボイドの発生を防止するものであ
る。焼成に際しては、この窒素ガス導入時期が特に重要
となる。この理由は、通常昇温過程において鉄族金属の
液相出現温度付近で緻密化が始まるが、この液相出現温
度以上、特に対理論密度比が初期の成形体よりも5%以
上緻密化した段階で導入させる。5%以上緻密化した段
階では、成形体の表面には液相により被膜が形成され
る。この被膜形成後に窒素ガスを導入することにより、
成形体中に存在する空隙に窒素ガスが残留し、結果的に
ポア、ボイドが形成されるのを防止するためである。
The obtained compact is set in a vacuum furnace and transferred to firing. Specifically, heating is performed in a vacuum furnace of 0.5 Torr or less, and nitrogen gas at a pressure of 1 to 30 Torr is introduced at a predetermined time. The introduction of the nitrogen gas suppresses the thermal decomposition of nitrides such as TiN contained in the compact,
This is to prevent the generation of pores and voids due to thermal decomposition. In firing, the timing of introducing the nitrogen gas is particularly important. The reason for this is that the densification usually starts around the liquid phase appearance temperature of the iron group metal in the temperature rising process, and the densification is higher than this liquid phase appearance temperature, especially 5% or more than the theoretical density ratio of the initial compact. Introduce at the stage. At the stage of densification of 5% or more, a film is formed on the surface of the molded body by a liquid phase. By introducing nitrogen gas after this film formation,
This is for preventing the nitrogen gas from remaining in the voids existing in the molded body, resulting in the formation of pores and voids.

【0070】しかし、窒素ガス導入の時期が対理論密度
比90%を越えた付近では、実質上、窒化物の分解抑制
効果は得られず、焼結体表面に荒れが生じ易くなるた
め、90%以下の密度の段階で導入することが望まし
い。窒素ガスは炉内の温度が焼結最高温度に達した後
は、該窒素ガスの圧力を先に設定した圧力よりも減圧
し、真空に戻すか、徐々に圧力を降下させながら焼成す
る。なぜなら、焼結最高温度到達後にさらに圧力を上げ
ると、焼結体表面部に粗粒で金属をほとんど含有しな
い、脆い窒化層が生成され、焼肌面の荒れを生じるとと
もに、表面部の靭性を著しく低下させてしまうからであ
る。
However, when the nitrogen gas introduction timing exceeds the theoretical density ratio of about 90%, the effect of suppressing the decomposition of nitride is not substantially obtained, and the surface of the sintered body is easily roughened. % Is desirably introduced at the stage of the density. After the temperature in the furnace reaches the maximum sintering temperature, the nitrogen gas is baked while reducing the pressure of the nitrogen gas from the previously set pressure and returning to a vacuum or gradually decreasing the pressure. This is because if the pressure is further increased after reaching the maximum sintering temperature, a brittle nitride layer is formed on the surface of the sintered body that is coarse and contains almost no metal, causing a roughened surface of the burnt surface and reducing the toughness of the surface. This is because it significantly lowers.

【0071】なお、窒素ガス圧力を1ないし30Tor
rに限定した理由は、1Torr未満では窒化物に対す
る分解抑制効果が得られず、30Torrを超えると焼
結性が低下するとともに遊離炭素が析出することもあ
り、焼結体の靭性が低下するからである。このような製
造方法によって、焼結体中のポア、ボイドを実質的に皆
無にするとともに、表面状態をなめらかなものにするこ
とができる。さらにこの製造方法によれば、前述したよ
うに焼結体の表面層に高硬度、高靭性の改質部が形成さ
れるという特異的性質をもつ。
The nitrogen gas pressure is set to 1 to 30 Torr.
The reason for limiting to r is that when less than 1 Torr, the effect of suppressing decomposition of nitrides cannot be obtained, and when it exceeds 30 Torr, sinterability is reduced and free carbon may be precipitated, and the toughness of the sintered body is reduced. It is. By such a manufacturing method, pores and voids in the sintered body can be substantially eliminated, and the surface state can be made smooth. Further, according to this manufacturing method, as described above, it has a unique property that a modified portion having high hardness and high toughness is formed on the surface layer of the sintered body.

【0072】また、サーメットによって種々の形状のス
ローアウェイチップ母材を形成できるが、その形状の複
雑化に伴って、焼結時の収縮速度を制御することが望ま
しい。この理由は、成形体の収縮曲線に差異があるた
め、成形体の形状の複雑化に伴い、最終焼結体の表面に
微細なポアやクラックが生じる恐れがあるからである。
このような現象を防止するためには、焼結時の収縮速度
を緩やかにすることが必要である。そのため、窒素ガス
を導入するに際し、予め、He,Ar等の不活性ガスを
導入することによって、焼結性を阻害することなく、窒
化物の分解を抑制し、収縮をなだらかに進行させること
ができる。この不活性ガスは、窒素ガス導入温度よりお
よそ50〜200 ℃低い温度で導入する。その圧力は、
1気圧以下であることが望ましい。
In addition, a base material having various shapes can be formed by the cermet, but it is desirable to control a shrinkage speed during sintering as the shape becomes complicated. The reason for this is that, due to the difference in the shrinkage curves of the compacts, fine pores and cracks may be generated on the surface of the final sintered body as the shape of the compacts becomes complicated.
In order to prevent such a phenomenon, it is necessary to slow down the shrinkage speed during sintering. Therefore, by introducing an inert gas such as He or Ar beforehand when introducing the nitrogen gas, it is possible to suppress the decomposition of the nitride and to make the contraction proceed smoothly without impairing the sintering property. it can. This inert gas is introduced at a temperature approximately 50 to 200 DEG C. lower than the nitrogen gas introduction temperature. The pressure is
It is desirable that the pressure be 1 atm or less.

【0073】超硬合金 超硬合金は、硬質相と結合相で構成されている。硬質相
は、炭化タングステン、または炭化タングステンの5〜
15重量%を周期律表第4a,5a,6a族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物で置換したものからなる。炭化タ
ングステン以外の成分が配合される場合、硬質相は、W
C相と複合炭化物固溶体相あるいは複合炭窒化固溶体相
からなる。また結合相は、Co等の鉄族金属を主成分と
するもので、Coは全量中に5〜15重量%の割合で含
有される。
Cemented Carbide Cemented carbide is composed of a hard phase and a binder phase. The hard phase is tungsten carbide or tungsten carbide 5 to 5.
15% by weight is replaced with a carbide, nitride or carbonitride of a Group 4a, 5a or 6a metal of the periodic table. When components other than tungsten carbide are blended, the hard phase is W
It comprises a C phase and a composite carbide solid solution phase or a composite carbonitriding solid solution phase. The binder phase is mainly composed of an iron group metal such as Co, and Co is contained in a total amount of 5 to 15% by weight.

【0074】好適に使用される超硬合金は、上記の硬質
相、結合相以外にコバルトタングステン炭化物からなる
相を存在させるのがよい。このコバルトタングステン炭
化物としては、Co3 3 C,Co6 6 C,Co2
4 C,Co3 9 4 の化合物が知られている。これら
のコバルトタングステン炭化物のX線回折曲線における
最大ピークは、Co3 3 Cでは(333)と(51
1)の合成ピーク、Co 6 6 Cでは(333)と(5
11)の合成ピーク、Co2 4 Cでは(333)と
(511)の合成ピーク、Co3 9 4 では(30
1)であるが、これらのコバルトタングステン炭化物の
ピークの内、最も強度の大きいピーク高さをI1、炭化
タングステンの最大ピークであるWCの(001)のピ
ーク高さをI2とした時、I1 /I2 で表されるピーク
強度比が0より大きく、0.15以下、望ましくは0.
01〜0.10であることが重要である。ピーク強度比
を上記の範囲に設定したのは、この強度比が0であると
合金中にコバルトタングステン炭化物の析出がなく、母
材の耐摩耗性が低下するためであり、0.15を越える
と過剰のコバルトタングステン炭化物の析出のため、合
金強度が低下するためである。
The cemented carbide preferably used is the above-mentioned hard metal.
Composed of cobalt tungsten carbide in addition to phase and binder phase
Preferably, a phase is present. This cobalt tungsten charcoal
As a compound, CoThreeWThreeC, Co6W6C, CoTwoW
FourC, CoThreeW9CFourAre known. these
In the X-ray diffraction curve of cobalt tungsten carbide
The largest peak is CoThreeWThreeIn C, (333) and (51)
Synthetic peak of 1), Co 6W6In C, (333) and (5
11) Synthetic peak, CoTwoWFourIn C, (333)
Synthesized peak of (511), CoThreeW9CFourThen (30
1) but these cobalt tungsten carbides
Of the peaks, the peak height with the highest intensity is I1,
The (001) peak of WC, which is the maximum peak of tungsten
When the peak height is I2, the peak represented by I1 / I2
The intensity ratio is greater than 0 and less than or equal to 0.15, preferably 0.1.
It is important that it is between 01 and 0.10. Peak intensity ratio
Is set in the above range when the intensity ratio is 0.
No precipitation of cobalt tungsten carbide in the alloy
This is because the wear resistance of the material is reduced, and exceeds 0.15.
And excessive cobalt tungsten carbide precipitates,
This is because gold strength is reduced.

【0075】なお、上記コバルトタングステン炭化物相
は、合金中に平均粒径が5μm以下、特に3μm以下の
相として存在することが望ましい。これは、平均粒径が
5μmを越えると、コバルトタングステン炭化物が本来
脆性であるために、合金全体の強度が低下するためであ
る。最適には平均粒径2μm以下である。また、コバル
トタングステン炭化物相の生成に伴い、結合相であるC
o中にWが固溶するためにCoの格子定数が変動する
が、超硬合金のCoの格子定数は3.55〜3.58の
範囲にあることが望ましい。
The cobalt tungsten carbide phase desirably exists in the alloy as a phase having an average particle size of 5 μm or less, particularly 3 μm or less. This is because, when the average particle size exceeds 5 μm, the strength of the entire alloy is reduced because cobalt tungsten carbide is inherently brittle. Optimally, the average particle size is 2 μm or less. Further, with the formation of the cobalt tungsten carbide phase, the binder phase C
Although the lattice constant of Co fluctuates due to the solid solution of W in o, the lattice constant of Co in the cemented carbide is desirably in the range of 3.55 to 3.58.

【0076】超硬合金を製造するに当たっては、原料粉
末としてWC粉末、周期律表第4a,5a,6a族金属
の炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれた1種または2
種以上の粉末、およびCo粉末を前述した量だけ秤量
後、混合粉砕し、プレス成形などの公知の成形方法によ
り成形後、焼成する。焼成は、真空度10-1〜10-3
orrの真空中で1623〜1773Kの温度範囲で1
0分〜2時間行う。なお、コバルトタングステン炭化物
の析出は、1次原料の炭素量中および炭素粉末の添加量
を含めた総炭素量、炭化タングステンの一部を置換する
周期律表第4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物の添加量で制御することができる。例えば、使
用する原料の炭素量が化学量論組成よりも低い場合に析
出し易い。
In producing the cemented carbide, one or two or more selected from WC powder, carbides, nitrides and carbonitrides of metals of Groups 4a, 5a and 6a of the periodic table are used as raw material powders.
The above-mentioned kinds of powder and Co powder are weighed in the amounts described above, mixed and pulverized, molded by a known molding method such as press molding, and then fired. The firing is performed at a degree of vacuum of 10 -1 to 10 -3 T
1 in a temperature range of 1623 to 1773 K in a vacuum of orr
Perform for 0 minutes to 2 hours. In addition, the precipitation of cobalt tungsten carbide is performed based on the total amount of carbon including the amount of carbon in the primary raw material and the amount of carbon powder added, and carbides of metals belonging to Groups 4a, 5a, and 6a of the Periodic Table that substitute a part of tungsten carbide. , Nitride,
It can be controlled by the amount of carbonitride added. For example, when the carbon content of the raw material used is lower than the stoichiometric composition, the carbon tends to precipitate.

【0077】超硬合金としてコバルトタングステン炭化
物を非常に微量な量で析出させることにより、特にステ
ンレスを切削した時に優れた切削性能を得ることができ
る。これは、コバルトタングステン炭化物自身が高硬度
であるために、耐摩耗性に優れ、さらにコバルトタング
ステン炭化物の生成に伴い結合相に固溶する炭素量が低
下しW固溶量が増大するため結合相が固溶強化される。
さらに、生成するコバルトタングステン炭化物の熱膨張
係数が合金の大部分を占めるWC相のそれとは異なるた
めに、残留圧縮応力が生じて耐欠損性も向上するからで
ある。
By precipitating a very small amount of cobalt tungsten carbide as a cemented carbide, excellent cutting performance can be obtained especially when cutting stainless steel. This is because the cobalt tungsten carbide itself has high hardness and thus has excellent wear resistance. Further, the amount of carbon dissolved in the binder phase decreases and the amount of W solid solution increases with the formation of the cobalt tungsten carbide. Is strengthened by solid solution.
Further, since the coefficient of thermal expansion of the formed cobalt tungsten carbide is different from that of the WC phase which occupies most of the alloy, a residual compressive stress is generated and the fracture resistance is also improved.

【0078】(3)センサライン等の導電性膜について スローアウェイチップの母材の逃げ面に形成されるセン
サラインは、それ自体が所定の電気抵抗値を有する。こ
の電気抵抗値の変化をオーム計で測定することによっ
て、スローアウェイチップの摩耗度合い、欠損の発生の
有無が検出できる。
(3) Conductive Film of Sensor Line and the Like The sensor line formed on the flank of the base material of the throw-away tip itself has a predetermined electric resistance value. By measuring the change in the electric resistance value with an ohmmeter, it is possible to detect the degree of wear of the throw-away tip and the presence or absence of a defect.

【0079】センサラインは、Ti,Zr,V,Nb,
Ta,Cr,Mo,W等の4a、5a、6a族金属、C
o,Ni,Fe等の鉄族金属、あるいはAlなどの金属
材料やTiC,VC,NbC,TaC,Cr3 2 ,M
2 C,WC,W2 C,TiN,VN,NbN,Ta
N,CrN,TiCN,VCN,NbCN,TaCN,
CrCN等の4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物、(Ti,Al)N等で形成される。
The sensor lines are Ti, Zr, V, Nb,
Group 4a, 5a, 6a metals such as Ta, Cr, Mo, W, C
o, a metal material such as Ni, Fe, or a metal material such as Al, TiC, VC, NbC, TaC, Cr 3 C 2 , M
o 2 C, WC, W 2 C, TiN, VN, NbN, Ta
N, CrN, TiCN, VCN, NbCN, TaCN,
It is formed of carbides, nitrides, carbonitrides, (Ti, Al) N, etc. of metals belonging to groups 4a, 5a and 6a such as CrCN.

【0080】この中でも、TiNはスローアウェイチッ
プの母材に対する接合力が強いこと、被削材と反応性せ
ず、センサラインの電気抵抗値が常に所定値を示し、ス
ローアウェイチップの摩耗度合い、欠損の発生の有無を
正確に検出することができること、被削材の加工表面に
反応生成物による傷が形成されるのを有効に防止できる
こと、耐酸化性に優れ、酸化物生成によるセンサライン
の電気抵抗値の変化がなく、スローアウェイチップの摩
耗度合い、欠損の発生の有無を正確に検出することがで
きること、等の理由から好適に使用し得る。
Among them, TiN has a strong bonding force to the base material of the throw-away tip, does not react with the work material, the electrical resistance value of the sensor line always shows a predetermined value, the degree of wear of the throw-away tip, It can accurately detect the presence or absence of defects, can effectively prevent the formation of scratches due to reaction products on the work surface of the work material, has excellent oxidation resistance, It can be suitably used for the reason that there is no change in the electric resistance value and the degree of wear of the throw-away tip and the presence / absence of occurrence of chipping can be accurately detected.

【0081】センサラインは、次のように作られる。ま
ず、CVD法やイオンプレーティング、スパッタリン
グ、蒸着等のPVD法、めっき法等を採用することによ
ってスローアウェイチップの母材の逃げ面に所定厚みに
導電性膜が被着される。その後、レーザ加工やエッチン
グによって、導電性膜が所定パターンに加工される。セ
ンサラインの具体的な形成方法は、次の通りである。
The sensor line is made as follows. First, a conductive film is deposited to a predetermined thickness on the flank of the base material of the throw-away chip by employing a PVD method such as a CVD method, ion plating, sputtering, or vapor deposition, or a plating method. Thereafter, the conductive film is processed into a predetermined pattern by laser processing or etching. A specific method for forming the sensor line is as follows.

【0082】例えば、センサラインがTiNから成り、
CVD法を採用することによって形成される場合には、
スローアウェイチップの母材を、温度が900℃〜10
50℃、圧力が10〜100kPaに設定されている耐
熱合金製反応容器内に配置する。次に、前記反応容器内
にTiCl4 を1〜5ml/min、H2 を20〜30
1/min、N2 を10〜201/minを20分間流
入させ、TiNとHClの反応生成物を形成するととも
に、該TiNをスローアウェイチップの母材表面に被着
させる。
For example, the sensor line is made of TiN,
When formed by employing the CVD method,
The temperature of the base material of the indexable insert is 900 ° C to 10 ° C.
It is placed in a heat-resistant alloy reaction vessel set at 50 ° C. and a pressure of 10 to 100 kPa. Next, 1 to 5 ml / min of TiCl 4 and 20 to 30 H 2 were introduced into the reaction vessel.
1 / min, the the N 2 10~201 / min was flowed for 20 minutes, to form a reaction product of TiN and HCl, depositing the TiN on the base metal surface of the indexable insert.

【0083】また、PVD法の一つであるイオンプレー
ティングによって(Ti,Al)Nまたは(Ti,A
l)CNからなるセンサラインを形成する場合には、例
えば、アークイオンプレーティング装置内に、スローア
ウェイチップの母材とカソード電極(蒸発源)としての
Ti−Al合金を設置する。次に、装置内を1×10-5
torrの真空に保持しながら500℃に加熱した後、
Arガスを装置内に導入して1×10-3torrのAr
雰囲気となる。しかる後、この状態で母材に−800V
のバイアス電圧を印加して、母材表面をArガスボンバ
ート洗浄する。そして、最後に装置内に反応ガスとして
窒素ガス、または窒素ガスとメタンガスを導入して5×
10-3torrの反応雰囲気とするとともに、母材に印
加するバイアス電圧を−200Vに下げて、前記カソー
ド電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、
カソード電極から放出されたTi−Al合金を反応雰囲
気で反応させて(Ti,Al)Nまたは(Ti,Al)
CNとなし、母材表面に被着させる。
Further, (Ti, Al) N or (Ti, A) is formed by ion plating which is one of the PVD methods.
1) When forming a sensor line composed of CN, for example, a base material of a throw-away tip and a Ti-Al alloy as a cathode electrode (evaporation source) are placed in an arc ion plating apparatus. Next, the inside of the apparatus is 1 × 10 −5.
After heating to 500 ° C. while maintaining the torr vacuum,
Ar gas was introduced into the apparatus and 1 × 10 −3 torr of Ar was introduced.
Atmosphere. Then, in this state, the base metal is -800 V
Is applied, and the surface of the base material is cleaned by Ar gas bombardment. Finally, nitrogen gas or nitrogen gas and methane gas are introduced into the apparatus as a reaction gas, and 5 ×
A reaction atmosphere of 10 −3 torr and a bias voltage applied to the base material were reduced to −200 V to generate an arc discharge between the cathode electrode and the anode electrode.
The Ti-Al alloy released from the cathode electrode is reacted in a reaction atmosphere to produce (Ti, Al) N or (Ti, Al)
It is made to be CN, and is adhered to the base material surface.

【0084】スローアウェイチップの母材表面に被着さ
れたTiNや(Ti,Al)N、(Ti,Al)CN等
の導電性膜は、レーザ加工やエッチング等によって、セ
ンサライン、接触領域、接続ライン等の所定パターンに
加工される。例えば、レーザ加工により所定パターンに
加工する場合には、母材表面に被着されたTiN等に対
し、波長が1.06μmのYAGレーザを35kHz,
10Aの出力で幅50μm,描画スピード100〜30
0mm/sで照射走査することによって、あるいはCO
2 レーザを20Wの出力で照射面積径0.3mm、描画
スピード0.3m/minで照射走査することによって
行われる。
The conductive film such as TiN, (Ti, Al) N, (Ti, Al) CN adhered to the surface of the base material of the throw-away chip is subjected to laser processing, etching or the like to form a sensor line, a contact area, It is processed into a predetermined pattern such as a connection line. For example, when processing into a predetermined pattern by laser processing, a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm is applied to TiN or the like deposited on the surface of the base material at 35 kHz and 35 kHz.
50A width at 10A output, drawing speed 100-30
By scanning at 0 mm / s or CO2
(2) Irradiation scanning is performed by using a laser at an output of 20 W at an irradiation area diameter of 0.3 mm and a drawing speed of 0.3 m / min.

【0085】導電性膜は、その厚みが0.05μm未満
の薄いものでは、母材表面への接合が弱くなるとともに
センサラインの電気抵抗値が高くなり、スローアウェイ
チップの摩耗度合いや欠損を正確に検出するのが困難と
なってしまう危険性がある。また20μmを超える導電
性膜を形成しようとすると、形成時に導電性膜の内部に
大きな応力が発生内在し、該内在応力によって、導電性
膜の母材表面への接合が弱いものとなってしまう危険性
がある。従って、導電性膜は、その厚みを0.05〜2
0μmの範囲とすることが好ましく、最適には0.1〜
5μmの範囲とするのが良い。
If the conductive film has a thickness of less than 0.05 μm, the bonding to the base material surface is weakened and the electric resistance of the sensor line is increased. There is a danger that detection will be difficult. Further, when an attempt is made to form a conductive film exceeding 20 μm, a large stress is generated inside the conductive film at the time of formation, and the intrinsic stress weakens the bonding of the conductive film to the base material surface. There is a risk. Therefore, the conductive film has a thickness of 0.05 to 2
It is preferably in the range of 0 μm, and most preferably 0.1 to
It is good to set it in the range of 5 μm.

【0086】センサライン等は、スローアウェイチップ
の母材がアルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、cBN
等の絶縁物で形成されている場合には、その表面に直接
形成される。また、母材が超硬合金やサーメット等の導
電物で形成されている場合は、アルミナ等の絶縁物から
なる中間層を間に挟んで形成される。前記アルミナ等の
絶縁物からなる中間層は、センサライン等を電気的に独
立させる作用をなす。中間層は、CVD法等の方法を採
用することによって、母材表面とセンサライン等(導電
性膜)との間に所定の厚みに形成される。
For the sensor line and the like, the base material of the throw-away tip is an alumina sintered body, a silicon nitride sintered body, cBN
When it is formed of an insulating material such as the above, it is formed directly on the surface thereof. When the base material is formed of a conductive material such as a cemented carbide or a cermet, the base material is formed with an intermediate layer made of an insulating material such as alumina interposed therebetween. The intermediate layer made of an insulator such as alumina serves to electrically isolate the sensor lines and the like. The intermediate layer is formed to a predetermined thickness between the base material surface and the sensor line or the like (conductive film) by employing a method such as a CVD method.

【0087】中間層の具体的な形成方法は、中間層がア
ルミナからなる場合、スローアウェイチップの母材を、
温度が約1050℃、圧力が6.5kPaに設定されて
いる耐熱合金製反応容器内に配置する。次に、反応容器
内にH2 を40〜501/min、CO2 を1〜31/
min、AlCl3 を0.5〜21/minを2時間流
入させ、Al2 3 を生成するとともに、それを母材表
面に被着させることによって行われる。
The specific method of forming the intermediate layer is as follows. When the intermediate layer is made of alumina, the base material of the throw-away chip is
It is placed in a heat-resistant alloy reaction vessel set at a temperature of about 1050 ° C. and a pressure of 6.5 kPa. Next, 40 to 501 / min of H 2 and 1 to 31 / min of CO 2 were introduced into the reaction vessel.
min, and the AlCl 3 0.5~21 / min was flowed for 2 hours, to generate a Al 2 O 3, it is performed by depositing on the surface of the base material.

【0088】また中間層は、その厚みが1μm未満で
は、母材とセンサライン等との間に電気的な短絡が発生
して、センサラインによりスローアウェイチップの摩耗
度合いや欠損の検出を正確に行うことができなくなる危
険性がある。また10μmを超える中間層を形成しよう
とすると、形成の際に中間層内部に応力が発生内在し、
該内在した応力によって中間層の母材に対する接合強度
が弱いものとなり、小さな外力印加によっても中間層が
母材表面より容易に剥離してしまう危険性がある。従っ
て、中間層は、その厚みを1μmないし10μmの範囲
としておくことが好ましい。
If the thickness of the intermediate layer is less than 1 μm, an electrical short circuit occurs between the base material and the sensor line and the like, and the sensor line accurately detects the degree of wear and loss of the throw-away tip. There is a risk of not being able to do so. When an intermediate layer having a thickness of more than 10 μm is to be formed, stress is generated inside the intermediate layer during the formation,
Due to the inherent stress, the bonding strength of the intermediate layer to the base material is weakened, and there is a risk that the intermediate layer is easily separated from the base material surface even when a small external force is applied. Therefore, it is preferable that the thickness of the intermediate layer be in the range of 1 μm to 10 μm.

【0089】次に、この発明の損耗センサ付きスローア
ウェイチップを用いた摩耗検知の実施例を説明する。 実施例1 スローアウェイチップの母材材質としてアルミナ質焼結
体を使用し、図1に示すようなセンサーラインの配置形
状をTiNからなる導電性膜にて形成した。このとき、
センサラインの膜厚を0.3μm、幅を0.186μm
とした。この損耗センサ付きスローアウェイチップを図
5に示すホルダーに装着し、SCM435(クロムモリ
ブデン鋼)からなる丸棒状の被削材を、NC旋盤にて下
記加工条件で連続切削加工し、センサラインの抵抗値を
測定した。その結果を図7のグラフに示す。
Next, an embodiment of wear detection using the indexable insert with a wear sensor according to the present invention will be described. Example 1 An alumina sintered body was used as a base material of the throw-away tip, and the arrangement of sensor lines as shown in FIG. 1 was formed of a conductive film made of TiN. At this time,
Sensor line thickness 0.3 μm, width 0.186 μm
And The indexable insert with the wear sensor is mounted on the holder shown in FIG. 5, and a round bar-shaped workpiece made of SCM435 (chromium molybdenum steel) is continuously cut by an NC lathe under the following processing conditions, and the resistance of the sensor line is reduced. The value was measured. The results are shown in the graph of FIG.

【0090】加工条件: 切削速度 V=200m/min 切り込み d=2mm 送り f=0.2mm/rev 湿式加工 被削材 SCM435(クロムモリブデン鋼):丸棒 図7のグラフ中、ギザギザ状の折れ線は計測された抵抗
値の変化を示しており、縦軸が抵抗値の大きさを、横軸
が時間の経過を示している。このグラフでは、加工開始
より16.6分後に大きく抵抗値が跳ね上がっているこ
とがわかる。参考までに加工開始11分と18分の切刃
の損傷状況(摩耗幅)を計測し、直線的な折れ線として
示した。この折れ線が、切削境界部分の摩耗幅の経時変
化を示している。
Processing conditions: Cutting speed V = 200 m / min Depth of cut d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet processing Work material SCM435 (chromium molybdenum steel): round bar In the graph of FIG. The change in the measured resistance value is shown, the vertical axis shows the magnitude of the resistance value, and the horizontal axis shows the passage of time. In this graph, it can be seen that the resistance value jumps greatly 16.6 minutes after the start of processing. For reference, the damage state (wear width) of the cutting blade was measured 11 minutes and 18 minutes after the start of processing, and the result was shown as a linear broken line. This broken line indicates the change over time in the wear width at the cutting boundary.

【0091】この計測から、加工開始より抵抗値が大き
く跳ね上がった16.6分後にセンサ膜幅(0.186
μm)まで摩耗が進み、この時点で摩耗が使用限界摩耗
幅に達したことが明確に検知できた。 実施例2 実施例1で用いたのと同じスローアウェイチップを、図
5に示すホルダーに装着し、SCM435(クロムモリ
ブデン鋼)からなる4本溝入り丸棒状の被削材を、NC
旋盤にて前記下記加工条件で断続切削加工し、センサラ
インの抵抗値を測定した。その結果を図8のグラフに示
す。
From this measurement, 16.6 minutes after the resistance value jumped significantly from the start of processing, the sensor film width (0.186)
μm). At this point, it was clearly detected that the wear reached the use limit wear width. Example 2 The same throw-away insert as used in Example 1 was mounted on the holder shown in FIG. 5, and a four-grooved round bar-shaped workpiece made of SCM435 (chromium molybdenum steel) was used for NC.
Intermittent cutting was performed on the lathe under the above-mentioned processing conditions, and the resistance value of the sensor line was measured. The results are shown in the graph of FIG.

【0092】加工条件: 切削速度 V=200m/min 切り込み d=2mm 送り f=0.2mm/rev 湿式加工 被削材 SCM435(クロムモリブデン鋼):4本溝
入り丸棒 結果は、40数秒の時点で抵抗値が無限大に跳ね上がっ
た。加工を中止し、スローアウェイチップの切刃を確認
したところ、切刃稜欠損が発生していた。この実験か
ら、切刃稜欠損により使用不能状態となった場合には、
センサラインも断線し、結果として計測している抵抗値
の異常から、スローアウェイチップの切刃稜欠損が明確
に検知できた。
Machining conditions: Cutting speed V = 200 m / min Depth of cut d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet machining Work material SCM435 (chromium molybdenum steel): round bar with four grooves The result is 40 seconds or more The resistance jumped to infinity. Processing was stopped and the cutting edge of the indexable insert was confirmed. From this experiment, if the cutting edge became unusable due to the lack of the cutting edge,
The sensor line was also disconnected, and as a result, the defect of the cutting edge ridge of the indexable insert was clearly detected from the abnormality of the measured resistance value.

【0093】実施例3 スローアウェイチップの母材材質として窒化珪素質焼結
体を使用し、図4に示す並列3ラインの配置形状をTi
Nからなる導電性膜にて形成した。このとき、センサラ
インの膜厚を0.3μm、各センサラインの幅を0.1
46mmとした。また、隣接する一対のセンサラインの
間隔は0.01mmである。この損耗センサ付きスロー
アウェイチップを図5に示すホルダーに装着し、FC2
50(ねずみ鋳鉄)からなる丸棒状の被削材を、NC旋
盤にて下記加工条件で連続切削加工し、センサラインの
抵抗値を測定した。その結果を図9のグラフに示す。 加工条件: 切削速度 V=200m/min 切り込み d=2mm 送り f=0.2mm/rev 湿式加工 被削材 FC250(ねずみ鋳鉄):丸棒
Example 3 A silicon nitride sintered body was used as a base material of a throw-away tip, and the arrangement of three parallel lines shown in FIG.
It was formed of a conductive film made of N. At this time, the thickness of the sensor line was 0.3 μm, and the width of each sensor line was 0.1
46 mm. The distance between a pair of adjacent sensor lines is 0.01 mm. This indexable insert with wear sensor is mounted on the holder shown in FIG.
A round bar-shaped workpiece made of 50 (grey cast iron) was continuously cut by an NC lathe under the following processing conditions, and the resistance value of the sensor line was measured. The results are shown in the graph of FIG. Processing conditions: Cutting speed V = 200 m / min Depth of cut d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet processing Work material FC250 (grey cast iron): round bar

【0094】計測した抵抗値は、加工時間の経過と共に
階段状に変化し、最終的に無限大まで上昇した。このこ
とから、チップの摩耗の進行に伴って各センサラインに
断線が生じ、抵抗値が段階的に上昇する。そして3本目
のセンサラインが断線した時点(約10分)で抵抗値が
無限大まで跳ね上がり、センサライン全体が摩耗し、ス
ローアウェイチップの切刃が使用限界摩耗幅まで至った
ことが検出できた。以上、この発明の実施形態につき具
体的に、かつ詳細に説明したが、この発明は、かかる実
施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内
において種々の変更が可能である。
The measured resistance value changed stepwise with the elapse of the processing time, and finally rose to infinity. For this reason, disconnection occurs in each sensor line as the wear of the chip progresses, and the resistance value increases stepwise. When the third sensor line was disconnected (about 10 minutes), the resistance value jumped to infinity, the entire sensor line was worn, and it was possible to detect that the cutting edge of the throw-away tip had reached the limit use wear width. . Although the embodiments of the present invention have been described specifically and in detail, the present invention is not limited to the embodiments, and various changes can be made within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Aはこの発明の一実施形態にかかるスローアウ
ェイチップを手前上方から見た斜視図であり、Bはその
スローアウェイチップを手前下方から見た斜視図であ
る。
FIG. 1A is a perspective view of a throw-away tip according to an embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 1B is a perspective view of the throw-away tip as viewed from below.

【図2】スローアウェイチップの着座面に設けられた4
対の接触領域の変形例を示す平面図である。
FIG. 2 is a view showing a structure of a throw-away tip provided on a seating surface of the tip.
It is a top view which shows the modification of a contact area of a pair.

【図3】センサラインの他の実施形態を示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the sensor line.

【図4】センサラインのさらに他の実施形態を示す斜視
図である。
FIG. 4 is a perspective view showing still another embodiment of the sensor line.

【図5】この発明の一実施形態にかかるスローアウェイ
チップを、ホルダに装着する様子を示す図解的な斜視図
である。
FIG. 5 is an illustrative perspective view showing a manner in which the indexable insert according to the embodiment of the present invention is mounted on a holder.

【図6】A〜Eは、それぞれ、この発明を適用可能なス
ローアウェイチップの各種形状の例を示す平面図および
正面図である。
FIGS. 6A to 6E are a plan view and a front view, respectively, showing examples of various shapes of a throwaway tip to which the present invention can be applied.

【図7 】実施例1の試験結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing test results of Example 1.

【図8】実施例2の試験結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing test results of Example 2.

【図9】実施例3の試験結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing test results of Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スローアウェイチップ 2 母材 5 すくい面 6 着座面 8 逃げ面 9 切刃稜 10 コーナ部 12,123,125 センサライン 13,14 接触領域 15,16 接続ライン 17 折り返しライン 18 折り返し部 REFERENCE SIGNS LIST 1 throw-away tip 2 base material 5 rake face 6 seating face 8 flank 9 cutting edge 10 corner 12, 123, 125 sensor line 13, 14 contact area 15, 16 connection line 17 fold line 18 fold

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年12月3日(1999.12.
3)
[Submission date] December 3, 1999 (1999.12.
3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図9】 FIG. 9

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】略平板状の母材を有し、母材の一方表面に
すくい面、すくい面と背中合わせの他方表面に着座面、
およびすくい面と着座面とに交差する側面に逃げ面が形
成されていて、すくい面と逃げ面との交差稜によって切
刃稜が形成されているスローアウェイチップにおいて、 前記逃げ面には、切刃稜に沿って延びる導電性膜のセン
サラインが、母材に対して電気的に絶縁状態で設けら
れ、 前記着座面には、所定の回路と電気的に接続可能な対を
なす2つの接触領域が、母材に対して電気的に絶縁状態
で設けられ、 前記2つの接触領域とセンサラインの一端および他端と
をそれぞれ接続する2本の接続ラインが、母材表面に、
母材に対して電気的に絶縁状態で設けられていることを
特徴とする、損耗センサ付きスローアウェイチップ。
1. A base material having a substantially flat shape, a rake face on one surface of the base material, and a seating surface on the other surface of the rake face and back to back.
And a flank formed on a side surface intersecting the rake face and the seating face, wherein the flank has a cutting edge formed by a crossing edge of the rake face and the flank. A sensor line of a conductive film extending along the blade ridge is provided in an electrically insulated state with respect to the base material, and the seating surface has a pair of contacts that can be electrically connected to a predetermined circuit. A region is provided in an electrically insulated state with respect to the base material. Two connection lines respectively connecting the two contact regions and one end and the other end of the sensor line are formed on the base material surface
A throw-away tip with a wear sensor, which is provided in an electrically insulated state with respect to a base material.
【請求項2】前記センサラインの切刃稜から遠い側の側
辺は、切刃稜から逃げ面の摩耗に関連する所定距離離れ
て切刃稜と平行に延びていることを特徴とする、請求項
1記載の損耗センサ付きスローアウェイチップ。
2. A side edge of the sensor line remote from the cutting edge ridge extends parallel to the cutting edge ridge at a predetermined distance from the cutting edge ridge related to wear of a flank. The indexable insert with a wear sensor according to claim 1.
【請求項3】前記所定距離は、逃げ面の摩耗による寿命
に等しくされていることを特徴とする、請求項2記載の
損耗センサ付きスローアウェイチップ。
3. The indexable insert with a wear sensor according to claim 2, wherein the predetermined distance is equal to a life due to wear of the flank.
【請求項4】前記母材は、絶縁物で形成されており、 母材のほぼ表面全体は導電性膜で覆われていて、 前記センサライン、接続ラインおよび接触領域は、表面
の導電性膜が電気的に切り離されることによって形成さ
れていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれ
かに記載の損耗センサ付きスローアウェイチップ。
4. The base material is formed of an insulator, and substantially the entire surface of the base material is covered with a conductive film, and the sensor lines, the connection lines, and the contact areas are formed of a conductive film on the surface. 4. The indexable tip with a wear sensor according to claim 1, wherein the tip is formed by electrically separating the tip.
【請求項5】前記母材は、導電物で形成されており、 母材のほぼ表面全体は非導電性膜で覆われ、さらにその
上に導電性膜が形成されていて、 前記センサライン、接続ラインおよび接触領域は、表面
の導電性膜が電気的に切り離されることによって形成さ
れていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれ
かに記載の損耗センサ付きスローアウェイチップ。
5. The base material is formed of a conductive material, substantially the entire surface of the base material is covered with a non-conductive film, and a conductive film is further formed thereon. 4. The throw-away tip with a wear sensor according to claim 1, wherein the connection line and the contact area are formed by electrically separating a conductive film on a surface.
【請求項6】前記センサライン、接続ラインおよび接触
領域を母材表面の導電性膜から電気的に切り離す加工
は、レーザ加工により行われていることを特徴とする請
求項4または5記載の損耗センサ付きスローアウェイチ
ップ。
6. The wear according to claim 4, wherein the processing for electrically separating the sensor line, the connection line, and the contact area from the conductive film on the surface of the base material is performed by laser processing. Indexable tip with sensor.
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