JP2001162413A - センサ付きスローアウェイチップ用ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】損耗センサ付きスローアウェイチップを良好に
保持することのできるホルダが望まれていた。 【解決手段】ホルダ１の先端のチップ取付部４にポケッ
ト５を形成する。ポケット５の底面６には、一対のプロ
ーブ挿入孔１９が形成されている。プローブ挿入孔１９
は、チップ取り付け部４の前面２０Ａ寄りに形成されて
いる。そしてこのプローブ挿入孔１９に、プローブ固定
具２４で固定されたプローブ２１が取り付けられてい
る。 【効果】プローブ２１に切削加工中の応力がかかりにく
く、かつプローブ２１がスローアウェイチップ２の損耗
センサと良好に電気的に接続可能なホルダとすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、損耗センサ付き
スローアウェイチップを保持するためのホルダに関す
る。特に、スローアウェイチップの損耗センサと電気的
に接続可能なプローブを有するホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、切削工具の切刃稜部分の摩耗
量を検知することによって、工具寿命を自動的に判定す
ることが提案されている。たとえば、実開平３−１２０
３２３号公報には、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。

【０００３】また、特開平９−３８８４６号公報には、
スローアウェイチップで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。

【０００４】

【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は好ましい。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。

【０００５】より具体的に説明すると、スローアウェイ
チップは使い捨てのチップであり、その大きさは１ｃｍ
³ 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）および切り屑にさら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い。

【０００６】また、スローアウェイチップのホルダに、
スローアウェイチップのセンサラインから信号を取り出
すリード線を設けるにしても、リード線が加工中の切り
屑と接触しないように、かつ、リード線が断線しないよ
うに設けなければならず、かかるホルダは実用化されて
いない。この発明は、上記課題を解決し、損耗センサ付
きスローアウェイチップを良好に保持することのできる
ホルダを提供することを目的とする。

【０００７】

【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、刃物台に取り付けられるシャンクおよ
びシャンクの先端に備えられたチップ取付部を有するホ
ルダであって、チップ取付部には、センサ付きスローア
ウェイチップを固定保持するためのポケットが形成さ
れ、このポケットは、チップ取付部に対して、上面、ス
ローアウェイチップの前逃げ面に連なる前面およびスロ
ーアウェイチップの横逃げ面に連なる一方側面が開放
し、その底面は、スローアウェイチップの下面が載置さ
れる着座面、その後面および他方側面は、それぞれ、ス
ローアウェイチップの側面が当接される拘束面となって
おり、前記チップ取付部には、着座面に開口する一対の
プローブ挿入孔が、その前面寄りに形成されており、前
記一対のプローブ挿入孔に、先端がセンサ付きスローア
ウェイチップのセンサに接触される一対のプローブが設
けられていることを特徴とする、センサ付きスローアウ
ェイチップ用ホルダである。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記プローブの後
端には、ホルダに形成された溝内に配線されたリード線
が接続されていることを特徴とする、請求項１記載のセ
ンサ付きスローアウェイチップ用ホルダである。請求項
３記載の発明は、前記チップ取付部には、取り外し可能
なカバーが備えられ、カバーを取り外すと、プローブと
リード線との接続部が露出することを特徴とする、請求
項２記載のセンサ付きスローアウェイチップ用ホルダで
ある。

【０００９】請求項４記載の発明は、前記ポケットに
は、着座面とチップとの間に配置されるシートが備えら
れていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれ
かに記載のセンサ付きスローアウェイチップ用ホルダで
ある。請求項５記載の発明は、前記一対のプローブを固
定するために、絶縁材で形成され、シートに嵌合された
プローブ固定具が設けられていることを特徴とする、請
求項４記載のセンサ付きスローアウェイチップ用ホルダ
である。

【００１０】請求項１の構成では、一対のプローブ挿入
孔は、チップ取付部の前面寄りに形成されている。プロ
ーブ挿入孔をチップ取付部の前面寄りに形成すると、切
削加工中にスローアウェイチップが割れたりしても、プ
ローブにまで被害が及ぶことが少ないという効果があ
る。というのは、ホルダに取り付けられたスローアウェ
イチップは、その頂部および横逃げ面が使用されて切削
加工が行われる。このため、スローアウェイチップの横
逃げ面に主として応力がかかる。スローアウェイチップ
を保持するホルダのチップ取付部においても、スローア
ウェイチップの横逃げ面に連なる一方側面側に最も応力
が集中する。このため、プローブ挿入孔をチップ取付部
の一方側面寄りに形成した場合、そこに集中する応力に
より、スローアウェイチップが破損した場合等に、プロ
ーブ挿入孔内のプローブにも影響が及ぶことが多い。

【００１１】これに対し、請求項１の構成のように、プ
ローブ挿入孔をチップ取付部の前面寄りに形成すれば、
プローブ挿入孔に応力がかかりにくい。従ってスローア
ウェイチップが割れた場合等でも、プローブまでが壊れ
ることが少ない。請求項２の構成では、リード線はホル
ダに形成された溝内に配線されているから、リード線は
ホルダから露出しておらず、リード線が切り屑の排出方
向を変えたり、排出を妨げる等、切り屑の排出性に悪影
響を与えることがない。

【００１２】請求項３の構成では、カバーを取り外すこ
とにより、プローブとリード線との接続部が露出するの
で、プローブとリード線との接続を行いやすい。また、
プローブやリード線に対するメンテナンスが容易になる
といった効果がある。カバーは、チップ取付部に対して
たとえばボルト等で固定されており、切削加工中にがた
ついたり外れたりすることのないようにされている。

【００１３】請求項４の構成では、切削加工中にスロー
アウェイチップに大きな欠損が生じても、その欠損が生
じた際の衝撃や、欠損が生じた影響がチップ取付部まで
及ばない。なぜなら、スローアウェイチップに生じた欠
損は、シートで防護されるからである。シートの材質
は、主として超硬合金が用いられる。シートを超硬合金
で形成すると、切削加工の応力や振動によってシートが
変形せず、シートの変形に起因するスローアウェイチッ
プのがたつきが生じないからである。

【００１４】請求項５の構成では、シートに嵌合された
プローブ固定具で一対のプローブが固定されるから、プ
ローブの固定が容易で、しかも互いに、かつ、チップ取
付部に対して絶縁状態で固定することができる。さら
に、シートに嵌合されたプローブ固定具が、ホルダ着座
面に形成されたプローブ挿入孔と係合することにより、
ホルダの着座面に対してシートを正しい位置に容易に載
置することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の一実施形態について具体的に説明をする。図１
は、この発明の一実施形態にかかるスローアウェイチッ
プ用のホルダ１を示す。図２は、図１に示すホルダ１の
分解斜視図である。図１および図２を参照して、このホ
ルダ１は、スローアウェイチップ２を保持するためのも
のである。ホルダ１は図示しない刃物台に取り付けられ
るシャンク３と、シャンク３の先端にシャンク３と一体
形成されたチップ取付部４とを有する。シャンク３は図
１，２において右方向に長手に延びているが、ここでは
説明の便宜上後方部が省略されている。

【００１６】ホルダ１は合金鋼により形成され、その材
種としてクロム・モリブデン鋼、ニッケル・クロム鋼、
ニッケル・クロム・モリブデン鋼等の合金鋼や、鉄に
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，ＰおよびＳの５元素が入った炭素合金
鋼をベースに、クロム、タングステン、マンガン、モリ
ブデン、バナジウム等を添加した合金鋼等で構成するこ
とができる。

【００１７】チップ取付部４には、ポケット５が形成さ
れている。ポケット５は、チップ取付部４に対して、上
面、前面および一方側面（図において手前側側面）が開
放した凹欠部である。ポケット５の底面６はスローアウ
ェイチップ２がシート４２を介して載置される着座面と
なっている。また、ポケット５の後面７および他方側面
（図において奥側側面）８は、それぞれ、スローアウェ
イチップ２の側面が当接する拘束面となっている。

【００１８】ポケット５には、さらに、その底面６にレ
バー溝９が形成されている。この溝９には側面形状がＬ
字状のレバー１０が収容される。レバー１０は、上方へ
延びる円筒状の作用部１１と、作用部１１の下方から横
方向に延びた力点部１２とを有し、作用部１１と力点部
１２との境界が支点部１３となっている。チップ取付部
４には、ポケット５に隣接して、より具体的には後面７
と側面８との交差部に隣接してクランプ孔１４が形成さ
れている。クランプ孔１４はチップ取付部４を上面から
下面に貫通する孔で、孔の上方内周面にねじが切られて
いる。また、その途中部はレバー溝９と連通している。
クランプ孔１４には、下方からクランプボルト１５がね
じ込まれる。クランプボルト１５は、周面にねじが切ら
れたねじ胴１６と、ねじの切られていない柱胴１７とを
有し、ねじ胴１６と柱胴１７とは小径胴１８で上下につ
ながっている。

【００１９】クランプ孔１４にクランプボルト１５がね
じ込まれた状態で、レバー溝９へレバー１０が納められ
ると、その力点部１２はクランプ孔１４内の小径胴１８
により生じる空隙に嵌まる。そしてクランプボルト１５
をねじ螺合によって上下動させれば、小径胴部１８に係
合したレバー１０の力点部１２が上下動される。これに
より、レバー１０は支点部１３を中心に揺動し、レバー
１０の作用部１１が、側面５および後面７との間でスロ
ーアウェイチップ２を挟み込むように固定する状態と、
スローアウェイチップ２を取り換え可能な状態とに変位
する。

【００２０】チップ取付部４には、さらに、底面６に開
口する一対のプローブ挿入孔１９が形成されている。プ
ローブ挿入孔１９は、チップ取付部４の前面４０Ａ寄り
に形成されている。そしてプローブ挿入孔１９内には、
一対のプローブ４１が収容されている。ポケット５に
は、また、シート４２が備えられている。シート４２
は、スローアウェイチップ２に大きな欠損が生じた際
に、その欠損がホルダ１まで及ばないようにするための
防護用部材である。シート４２は、前述したように、超
硬合金でつくられている。シート４２は、スローアウェ
イチップ２の平面形状とほぼ等しく、その平面形状が略
正方形状をしており、中央部にレバー１０の作用部１１
が突出可能な孔４３が形成されている。シート４２に
は、また、プローブ固定具４４が嵌合可能になってい
る。そのために嵌合凹部４５が形成されている。

【００２１】プローブ固定具４４は、たとえば耐熱・絶
縁性の樹脂で形成されていて、嵌合凹部４５に嵌合した
とき、その下方部はシート４２から下方へ突出する。プ
ローブ固定具４４に下方から一対のプローブ４１が嵌め
込まれることによって、プローブ４１は固定される。か
くして、プローブ固定具４４を嵌合し、このプローブ固
定具４４にプローブ４１を固定したシート４２は、シー
ト４２の下方側へ突出したプローブ固定具４４を底面６
に形成したプローブ挿入孔１９と嵌合させることで、ホ
ルダ１の取付部４の適切な位置に保持させることができ
る。

【００２２】チップ取付部４には、さらに、その前面４
０Ａの下方側が、一部分割されて取り外し可能なカバー
４６となっている。カバー４６は、チップ取付部４に対
してたとえばボルト４７によって固定されている。カバ
ー４６内には凹欠部４８が形成されている。凹欠部４８
は、プローブ固定具４４の下方部およびプローブ４１の
下方部を収納するための空間である。カバー４６をチッ
プ取付部４から取り外した状態では、プローブ挿入孔１
９の下方からプローブ４１の下端部が突出している。一
方、ホルダ１の下面側にはリード線用の溝または孔４９
が形成されていて、この溝または孔４９にリード線が配
線されている。それゆえ溝または孔４９の先端部からリ
ード線が引き出され、そのリード線をプローブ４１の下
端部に電気的に接続する場合、カバー４６を取り外すこ
とによってその作業が容易に行えるという利点がある。

【００２３】カバー４６をボルト４７でチップ取付部４
に固定することにより、プローブ４１とリード線との接
続部は完全に隠され、切削作業に何ら支障はない。図３
は、プローブ固定具４４の拡大斜視図であり、図４は、
プローブ固定具４４の縦断面図およびこのプローブ固定
具４４に嵌合されるプローブ４１が例示されている。

【００２４】図３および図４に示すように、プローブ固
定具４４には、一対のプローブ４１を一定の間隔で保持
するための２つのプローブ挿入孔５０が形成されてい
る。プローブ挿入孔５０は、下方がプローブ４１を挿入
しやすいようにテーパ状に広がっている。プローブ挿入
孔５０の内径は、プローブ４１の最も太い外径と一致さ
れており、プローブ挿入孔５０にプローブ４１を緩くか
しめるように挿入して固定することができる。

【００２５】プローブ固定具４４にプローブ４１が挿入
された状態では、プローブ４１はシート４２およびチッ
プ取付部４に対して絶縁状態で取り付けられる。図１を
再び参照して、プローブ４１の先端は、シート４２から
上方へわずかに突出している。プローブ４１の先端は、
プローブ４１に内蔵されたばね等で上方へ弾力付勢され
ている。このため、シート４２の上にスローアウェイチ
ップ２が載置されると、スローアウェイチップ２の下面
に設けられたセンサ接触部にプローブ４１の先端が弾力
的に接触する。これによりスローアウェイチップ２の損
耗センサの抵抗を、プローブ４１およびプローブ４１に
接続されたリード線５１により外部の抵抗測定器５２へ
と取り出すことができる。

【００２６】ところで、上述した実施例では、スローア
ウェイチップ２に対して、被削物（切削加工される金属
ワーク）が側面４０Ｂの方向より回転しながら切削され
ると共に、ホルダ１を前面４０Ａ方向へ送っていくこと
で切削加工が行われる。この場合、スローアウェイチッ
プ２の、図１において左手前側に位置するノーズ部２０
０および横逃げ面２０１の上端縁に形成された切刃２０
２が主として切削加工に使用される。このため、切削に
直接寄与している切刃２０２や切削加工時生じる切りく
ずが衝突する切刃２０２に隣接したスローアウェイチッ
プ２のすくい面２０３に主として応力が生じ、高温が発
生する。同様に、ホルダ１の取付部４においても、スロ
ーアウェイチップ２のすくい面２０３の下方に位置する
側面４０Ｂ側に応力が集中する。スローアウェイチップ
２に発生した応力により、切刃２０２と共にすくい面２
０３が摩耗していくが、ときとして欠損が生じたり、欠
損に伴ってスローアウェイチップ２が破損してしまうこ
とがある。このため、プローブ挿入孔１９をスローアウ
ェイチップ２と同様に応力が集中している底面６の側面
４０Ｂ側に形成した場合には、上述したスローアウェイ
チップ２の破損に伴って、スローアウェイチップ２の下
面に接触しているプローブ４１にも影響が出る恐れが十
分に考えられる。

【００２７】そこでこの実施例では、プローブ挿入孔１
９が、スローアウェイチップ２の前逃げ面２０４に連な
るチップ取付部４の前面４０Ａ寄りに形成されている。
このようにチップ取付部４の前面４０Ａ寄りにプローブ
挿入孔１９が形成されていると、プローブ挿入孔１９に
応力がかかりにくい。従って、スローアウェイチップ２
が割れた場合でも、プローブ挿入孔１９内のプローブ４
１までが壊れる等のおそれが少ない。これがこの実施形
態の特徴である。

【００２８】この実施形態の特徴をより一般的に説明す
れば、スローアウェイチップを固定保持するためのホル
ダにおいて、スローアウェイチップが取り付けられた場
合に、スローアウェイチップの切削加工に使用される逃
げ面に連なる面とは異なる位置に、プローブ挿入孔を形
成したことが特徴である。換言すれば、ホルダにおける
切削加工時の応力のかかりにくい位置に、プローブ挿入
孔を形成したことがこの発明の特徴の１つである。

【００２９】図５および図６は、スローアウェイチップ
２を示し、図中、２０は窒化珪素系セラミックの母材、
２１は母材２２に被着形成した導電膜回路からなる損耗
センサ、２２は損耗センサ２１の端部、２３はスローア
ウェイチップ２の上面、２４は下面、２５は逃げ面、２
６，２７は切刃稜である。なお、このスローアウェイチ
ップ２は上下両面（２３，２４）の切刃稜２６，２７を
使用可能なネガタイプのものであり、上下は本来区別さ
れない、８コーナ、８箇所のノーズ部２８を使用可能な
ものであるが、便宜上、一方を上面２３、他方を下面２
４とする。

【００３０】図６は、１つの上記損耗センサ２１のパタ
ーンをわかりやすく示した説明図であり、スローアウェ
イチップ２の内部を透視することにより上記パターンを
立体的に示している。同図に示すように、たとえば下面
２４に一対の端部２２を有する損耗センサ２１は、端部
２２から逃げ面２５に導出するとともに、逃げ面２５を
縦断して上面２３と逃げ面２５との境界をなす切刃稜２
６まで達し、そこから、この切刃稜２６に沿って延びて
いる。

【００３１】実際のスローアウェイチップ２は、下面２
４に端部２２，２２を備えた損耗センサ２１が４つあ
り、それらが、上面２３の４つのノーズ部２８で切刃稜
２６まで到達している。他方、上面２３も下面２４と同
一構成となっており、この上面２３に端部２４，２４を
備えた損耗センサ２１が４個あり、それらが、下面２３
の４個のノーズ部２８で切刃稜２７まで到達している。

【００３２】このように構成されるスローアウェイチッ
プ２をホルダ１に装着し、図６に示す使用中の切刃稜２
６に対して形成された損耗センサ２１の端部２２とプロ
ーブ４１の先端とを圧接される。これにより、導電膜回
路２１がプローブ４１を介して抵抗計に接続する。そし
て、スローアウェイチップ２が切削加工中に摩耗し、損
耗センサ２１の使用中の切刃稜２６に沿った部分で遂に
摩耗が損耗センサ２１の幅部まで進むと、損耗センサ２
１が断線状態となり、電気抵抗が無限大となる。損耗セ
ンサ２１の切刃稜２６に沿った部分の幅は、使用限界摩
耗幅とほぼ一致させてあり、従って、使用限界摩耗幅ま
で摩耗が進行したりあるいは欠損に至った瞬間に損耗セ
ンサ２１の電気抵抗が無限大となる。この時点で、切削
加工を停止することができるように抵抗計と図示しない
工作機械を接続・設定しておくことで、使用限界を超え
て切刃稜２６の使用やあるいは欠損したままでの使用を
防止することができる。

【００３３】導電膜回路２１とプローブ４１との接触部
分は、上述のように外部に露出しておらず、またリード
線も外部に露出していないので、切り屑の排出性が阻害
されることはない。なお、損耗センサ２１の端部２２と
プローブ４１とを圧接させる理由は以下の通りである。
すなわち、損耗センサ２１とプローブ４１の接触が弱い
と、切削加工中の振動による影響で瞬間的に両者が離れ
ることがあり、それにより誤検出をされることを防止す
るためである。

【００３４】以上説明した実施形態では、Ｌ字状のレバ
ー１０を用いた例を示したが、Ｌ字状レバー１０に代え
てクランパやクランプボルトでスローアウェイチップ２
をホルダに固定するものであってもよい。この発明は以
上説明した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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるスローアウェイ
チップ用のホルダを示す図である。

【図２】図１に示すホルダの分解斜視図である。

【図３】プローブ固定具の拡大斜視図である。

【図４】プローブ固定具の縦断面図およびこのプローブ
固定具に嵌合されるプローブの一例を示す図である。

【図５】この発明の一実施形態にかかるホルダにより保
持されるスローアウェイチップの側面図および平面図で
ある。

【図６】スローアウェイチップの損耗センサのパターン
を説明するためのスローアウェイチップの図解的な斜視
図である。

【符号の説明】 １ ホルダ ２ スローアウェイチップ ３ シャンク ４ チップ取付部 ５ ポケット ６ 底面（着座面） ７ 後面（拘束面） ８ 側面（拘束面） １９ プローブ挿入孔 ４０Ａ チップ取付部４の前面 ４１ プローブ ４２ シート ４４ プローブ固定具 ２０２ 切刃 ２０３ すくい面 ２０４ 前逃げ面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刃物台に取り付けられるシャンクおよびシ
   ャンクの先端に備えられたチップ取付部を有するホルダ
   であって、 チップ取付部には、センサ付きスローアウェイチップを
   固定保持するためのポケットが形成され、 このポケットは、チップ取付部に対して、上面、スロー
   アウェイチップの前逃げ面に連なる前面およびスローア
   ウェイチップの横逃げ面に連なる一方側面が開放し、そ
   の底面は、スローアウェイチップの下面が載置される着
   座面、その後面および他方側面は、それぞれ、スローア
   ウェイチップの側面が当接される拘束面となっており、 前記チップ取付部には、着座面に開口する一対のプロー
   ブ挿入孔が、その前面寄りに形成されており、 前記一対のプローブ挿入孔に、先端がセンサ付きスロー
   アウェイチップのセンサに接触される一対のプローブが
   設けられていることを特徴とする、センサ付きスローア
   ウェイチップ用ホルダ。
2. 【請求項２】前記プローブの後端には、ホルダに形成さ
   れた溝内に配線されたリード線が接続されていることを
   特徴とする、請求項１記載のセンサ付きスローアウェイ
   チップ用ホルダ。
3. 【請求項３】前記チップ取付部には、取り外し可能なカ
   バーが備えられ、カバーを取り外すと、プローブとリー
   ド線との接続部が露出することを特徴とする、請求項２
   記載のセンサ付きスローアウェイチップ用ホルダ。
4. 【請求項４】前記ポケットには、着座面とチップとの間
   に配置されるシートが備えら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センサ付きス
   ローアウェイチップ用ホルダ。
5. 【請求項５】前記一対のプローブを固定するために、絶
   縁材で形成され、シートに嵌合されたプローブ固定具が
   設けられていることを特徴とする、請求項４記載のセン
   サ付きスローアウェイチップ用ホルダ。