JP3357324B2

JP3357324B2 - 損耗センサ付きスローアウェイチップ

Info

Publication number: JP3357324B2
Application number: JP30762199A
Authority: JP
Inventors: 英明片岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2002-12-16
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: JP2001121308A

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、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
けられていて、２本の接続ラインの一方には、前記セン
サラインと所定間隔隔てて、センサラインと平行に延び
る折り返しラインが含ま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。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記接続ライン
は、前記センサラインの幅に比べて大きな幅を有してい
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である。請求項３記載の発明は、前
記母材は複数の側面を有し、各側面に逃げ面が形成され
ていて、すくい面および隣接する２つの逃げ面の交差部
によって切削に使用可能なコーナ部が形成され、前記セ
ンサラインは、コーナ部を取り巻くように切刃稜に沿っ
て延びており、前記折り返しラインも、コーナ部を取り
巻くように、センサラインに平行に延びていることを特
徴とする、請求項１または２記載の損耗センサ付きスロ
ーアウェイチップである。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記２本の接続ラ
インは、折り返しラインを除いて、前記センサラインと
所定の傾斜角を有するように逃げ面上に平行に延びてい
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。請求
項５記載の発明は、前記コーナ部は複数個備えられ、複
数個のコーナ部に対してそれぞれセンサラインが設けら
れ、かつ、各センサラインに接続された接続ラインおよ
び接触領域が設けられていて、各センサライン、接続ラ
インおよび接触領域を含む導電路は、等しいパターン模
様になっていることを特徴とする、請求項３または４記
載の損耗センサ付きスローアウェイチップである。

【００１４】請求項１の構成では、センサラインと平行
に延びる折り返しラインを設けることにより、一対の接
触領域、２本の接続ラインおよびセンサラインという電
気的導通路で囲まれる領域の面積を小さくすることがで
きる。それゆえ母材表面、特にその側面であるすくい面
の面積が狭くても、前記電気的導通路を良好に形成する
ことができる。

【００１５】特に、請求項５記載のように切削に使用可
能なコーナ部が複数個備えられ、各コーナ部にセンサラ
インを設けるような場合に、そのセンサラインに接続さ
れる接続ラインを小さなスペース内に配置することがで
きる。請求項２の構成では、センサラインに比べて幅の
広い接続ラインは、その電気抵抗値がセンサラインに比
べて小さい。よって、センサラインの電気抵抗値の変化
の検出の際に、接続ラインの電気抵抗値が小さいから、
接続ラインの電気抵抗値がセンサラインの抵抗値変化に
影響を及ぼすことがない。この結果、良好に、センサラ
インの電気抵抗値の変化を検知できる。

【００１６】請求項３記載の構成では、コーナ部を取り
巻くように設けられたセンサラインに対して、折り返し
ラインもセンサラインと平行にコーナ部を取り巻いてい
る。従ってセンサラインの一端とセンサラインの他端に
つながって折り返された折り返しラインの端部は、コー
ナ部に対して一方の逃げ面上に寄せることができる。よ
って、センサラインおよび折り返しラインに接続される
２本の接続ラインを同一の逃げ面上に一定の間隔で平行
に設けることができる。また、その配置面積が少なくて
すみ、１つの逃げ面に複数のセンサラインのための接続
ラインを配置することが可能である。

【００１７】さらに、接続ラインは、請求項４のよう
に、平行に、センサラインと所定の傾斜角を有するよう
に設けると、逃げ面上に複数のセンサラインのための接
続ラインを設けやすいという利点がある。請求項５のよ
うに、各センサライン、接続ラインおよび接触領域を含
む導電路を、すべて等しいパターン模様にすることで、
パターン加工が容易になり、製造コストの低減が図れる
という利点がある。

【００１８】この発明によれば、損耗センサ付きスロー
アウェイチップにおいて、その実装および製造がし易い
ものを提供することができる。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】（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Ａｌ₂Ｏ₃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
ｌ₂Ｏ₃−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。

【００４９】このアルミナ質焼結体の製造方法は、Ｚｒ
Ｏ₂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Ａｌ₂Ｏ₃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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】アルミナ質焼結体中における各結晶の粒径
はＡｌ₂Ｏ₃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
ｌ₂Ｏ 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。

【００５３】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
ｌ₂Ｏ₃）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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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−Ｓｉ₃Ｎ₄、β−Ｓｉ
₃Ｎ₄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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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、Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃ，Ｃｏ₆Ｗ₆Ｃ，Ｃｏ₂Ｗ
₄Ｃ，Ｃｏ₃Ｗ₉Ｃ₄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、Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃでは（３３３）と（５１
１）の合成ピーク、Ｃｏ ₆Ｗ₆Ｃでは（３３３）と（５
１１）の合成ピーク、Ｃｏ₂Ｗ₄Ｃでは（３３３）と
（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ₃Ｗ₉Ｃ₄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。

【００７３】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。

【００７４】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^-3Ｔ
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。

【００７５】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。

【００７６】（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。

【００７７】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，Ｃｒ₃Ｃ₂，Ｍ
ｏ₂Ｃ，ＷＣ，Ｗ₂Ｃ，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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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、Ａｌ₂Ｏ₃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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【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）：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。

【００９１】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。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

【００９２】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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】センサラインの他の実施形態を示す斜視図であ
る。

【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。

【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。

【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。

【図7 】実施例１の試験結果を示すグラフである。

【図８】実施例２の試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−88552（ＪＰ，Ａ) 特開平９−38846（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−6380（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−34079（ＪＰ，Ａ) 特開2000−135605（ＪＰ，Ａ) 特開2000−94273（ＪＰ，Ａ) 特開2001−96443（ＪＰ，Ａ) 特開2001−121310（ＪＰ，Ａ) 特開2001−121309（ＪＰ，Ａ) 特表平３−503862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 27/00 B23Q 17/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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て、２本
の接続ラインの一方には、前記センサラインと所定間隔
隔てて、センサラインと平行に延びる折り返しラインが
含ま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。
【請求項２】前記接続ラインは、前記センサラインの幅
に比べて大きな幅を有し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。
【請求項３】前記母材は複数の側面を有し、各側面に逃
げ面が形成されていて、すくい面および隣接する２つの逃げ面の交差部によって
切削に使用可能なコーナ部が形成され、前記センサラインは、コーナ部を取り巻くように切刃稜
に沿って延びており、前記折り返しラインも、コーナ部
を取り巻くように、センサラインに平行に延びているこ
とを特徴とする、請求項１または２記載の損耗センサ付
きスローアウェイチップ。
【請求項４】前記２本の接続ラインは、折り返しライン
を除いて、前記センサラインと所定の傾斜角を有するよ
うに逃げ面上に平行に延び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。
【請求項５】前記コーナ部は複数個備えられ、複数個のコーナ部に対してそれぞれセンサラインが設け
られ、かつ、各センサラインに接続された接続ラインお
よび接触領域が設けられていて、各センサライン、接続ラインおよび接触領域を含む導電
路は、等しいパターン模様になっていることを特徴とす
る、請求項３または４記載の損耗センサ付きスローアウ
ェイチップ。