JP3359894B2 - 損耗センサ付きスローアウェイチップ - Google Patents

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し、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、前記（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、前記（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。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。

【０００５】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。

【０００６】

【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。

【０００７】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。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。

【０００８】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。
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。

【０００９】

【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、すくい面と交差する側面に逃げ面および
被拘束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、前記被拘束面は、所定のホルダにこのス
ローアウェイチップを装着する際にホルダの拘束面に当
接されて固定される面であり、当該被拘束面には、外部
回路と電気的に接続可能な接触領域が、母材に対して電
気的に絶縁状態で設けられ、前記接触領域とセンサライ
ンの端部とを接続する接続部が、母材表面に、母材に対
して電気的に絶縁状態で設けられ、

【００１０】すくい面および隣接する２つの逃げ面の３
面の交差部によって切削に使用可能なノーズ部が形成さ
れ、前記センサラインは、このノーズ部を取り巻くよう
に切刃稜に沿って延びており、前記接触領域は対をなす
２つのものであって、前記接続部は、前記被拘束面の一
方の接触領域とセンサラインの一端部とを接続する逃げ
面に形成された接続ラインと、被拘束面の他方の接触領
域と前記センサラインの他端部とを接続するすくい面に
形成された接続領域とを含むことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項２記載の損耗センサ付きスローアウ
ェイチップは、請求項１において、前記母材は平面形状
が略正方形であり、前記被拘束面は各逃げ面と背中合わ
せの２つの側面であり、一方の接触領域は、一方の被拘
束面に設けられ、他方の接触領域は、他方の被拘束面に
設けられていることを特徴とするものである。請求項３
記載の損耗センサ付きスローアウェイチップは、請求項
１において、前記母材は平面形状が略正方形であり、前
記被拘束面は各逃げ面と背中合わせの２つの側面であ
り、２つの接触領域は、２つの被拘束面の一方の面に並
設されていることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の損耗センサ付きスローアウ
ェイチップは、請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記ノーズ部は、複数個備えられ、複数個のノーズ部に
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部および接触領域が設けられ
ていて、各センサライン、接続部および接続領域を含む
導電路は、等しいパターン模様になっていることを特徴
とするものである。請求項１記載の発明は、被拘束面の
前記性質に着目し、チップ装着時に拘束面により保護さ
れる被拘束面上に、センサラインを検知回路その他の回
路に接続するのに必要な接触領域を設けたものである。

【００１３】スローアウェイチップには、通常、当該ス
ローアウェイチップがホルダ等に装着された状態におい
て、スローアウェイチップががたついたり変位したりす
ることのないように、ホルダの拘束面で拘束される被拘
束面が備えられている。被拘束面は、ホルダの拘束面に
当接または密着される。このため、チップ装着状態で
は、被拘束面は外部に露出しておらず、拘束面によって
保護された面である。接触領域は、スローアウェイチッ
プがホルダ等に装着された状態で、上述のように外部に
露出しない保護された状態の被拘束面に設けられてい
る。それゆえ、ホルダの拘束面に接触領域と電気的に接
続可能なプローブ等を設ければ、接触領域とプローブと
は外部に露出しない状態で良好に接続される。

【００１４】従ってスローアウェイチップによって切削
を行っている間も、接触領域とプローブ等との接続が良
好に保たれ、センサラインの抵抗変化を常時正確に検知
することができる。また、接続部の一方をすくい面に設
けることにより、電気的導通路を良好に形成することが
できる。特に、請求項４記載のように切削に使用可能な
ノーズ部が複数備えられ、該ノーズ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
続部を、小さなスペース内に配置することができる。

【００１５】また、母材の平面形状が略正方形である場
合には、通常、逃げ面が隣接する２面に形成されてお
り、被拘束面がその背中合わせの２面に形成される。こ
のとき、請求項２記載のように、一方の接触領域を一方
の被拘束面に設け、他方の接触領域を他方の被拘束面に
設けることができる。さらに、この場合には、請求項３
記載のように、前記２つの接触領域を、前記２つの被拘
束面のうちの一方の面に並設してもよい。このときに
は、一対のプローブをホルダの拘束面の一方に形成する
ことができ、より簡単な構成で両者の電気的接続をとる
ことが可能である。

【００１６】請求項４のように、各センサライン、接続
部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。よって、この
発明によれば、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ことができ
る。

【００１７】

【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１は、
この発明の第１実施形態にかかるスローアウェイチップ
７１、およびスローアウェイチップ７１が装着されるホ
ルダ９２の斜視図である。図１においては、説明の便宜
上、スローアウェイチップ７１を拡大して示している。

【００１８】スローアウェイチップ７１は、略平板状の
母材７２を有する。母材７２の上面にはすくい面７５が
形成され、母材７２の下面は着座面７６とされている。
母材７２は、その平面形状が略矩形であって、図１に示
す手前側の側面が周面を含んでいる。この周面とすくい
面７５との交差稜によって、切刃稜７９が形成されてい
る。側面は逃げ面７８を形成している。また、スローア
ウェイチップ７１の互いに隣接する奥側側面８８および
後ろ側面８９は、被拘束面、すなわち、このスローアウ
ェイチップ７１がホルダ９２のチップポケット９３に装
着された際、チップポケット９３の拘束面に当接されて
固定される面である。スローアウェイチップ７１は、切
刃稜７９が１つだけ形成されたチップである。また、こ
のチップは、いわゆるポジタイプと呼ばれるものであ
り、上面の切刃稜のみが使用可能であり、上下逆に使用
しない。なお、母材７２の中央には、上面から下面に貫
通するクランプ孔８１が形成されている。

【００１９】切刃稜７９には、この切刃稜７９に沿って
延びる導電性膜のセンサライン８２が設けられている。
センサライン８２は、逃げ面７８に設けられている。セ
ンサライン８２は、その上辺が切刃稜７９に接してお
り、切刃稜７９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８２は、母材７２に対して電気的
に絶縁状態で設けられている。このスローアウェイチッ
プ７１には、切削に使用される切刃稜７９が一つしか形
成されていないので、センサライン８２も１本だけしか
設けられていない。

【００２０】センサライン８２の幅Ｗは、切刃稜７９の
寿命基準量（逃げ面７８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７１の切刃稜
７９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８２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７１の逃げ面７８の摩耗が０．２ｍｍで寿命とな
る場合には、センサライン８２の幅Ｗも０．２ｍｍとし
て作成される。切刃稜７９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７９および逃げ面７
８の摩耗が進行する。逃げ面７８の摩耗が進行すると、
それに応じてセンサライン８２も摩耗する。そして、逃
げ面７８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８２は
摩耗により断線する。センサライン８２の両端の抵抗値
は、後述するように検知回路９９により測定されている
から、センサライン８２の抵抗値が無限大になった時点
をもって、切刃稜７９が寿命に達したと判定することが
できる。

【００２１】一方、このスローアウェイチップ７１が装
着されるホルダ９２は、図示しない刃物台に取り付けら
れるシャンク９２Ａと、シャンク９２Ａの先端に形成さ
れたチップ取付部９２Ｂと有する。シャンク９２Ａは、
図１において、右方向に長手に延びているが、説明の便
宜上後方部が省略されている。チップ取付部９２Ｂに
は、チップ装着用のチップポケット９３が形成されてい
る。チップポケット９３は、チップ取付部９２Ｂに対し
て、上面、前面および一方側面（図１において手前側側
面）が開放した凹欠部である。ポケット９３の底面は、
チップ７１が載置されるチップ座９０となっている。ま
た、ポケット９０の後面および他方側の側面（図１にお
いて奥側側面）は、それぞれ、スローアウェイチップ１
の側面が当接する拘束面９４（後拘束面），９５（奥拘
束面）となっている。

【００２２】後拘束面９４および奥拘束面９５には、そ
れぞれ、所定位置にプローブ９６，９７が突設されてい
る。プローブ９６，９７は弾力付勢されていて、各拘束
面９４，９５からたとえば数ｍｍ突出している。プロー
ブ９６，９７には、一点鎖線で示すように、ホルダ９２
内に敷設されたリード線９８がつながれていて、このリ
ード線９８は、ホルダ９２の外部に備えられたオーム計
等の抵抗値の検知回路９９に接続される。

【００２３】ところで、母材７２の奥側側面８８および
後ろ側面８９には、それぞれ接触領域８３，８４が設け
られている。この２つの接触領域８３，８４は、対をな
すものである。接触領域８３，８４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。母材２の逃げ面７８には、導電性膜により、母材
２と絶縁状態で、接続部としての接続ライン８５，８６
が設けられている。接続ライン８５は、センサライン８
２の一端８２１と一方の接触領域８３とを電気的に接続
するものであり、接続ライン８６は、センサライン８２
の他端８２２と他方の接触領域８４とを電気的に接続す
るものである。これらの接続ライン８５、８６は、母材
７２の側面において、逃げ面８から奥側側面８８または
後ろ側面８９へとそれぞれ延びるものである。接続ライ
ン８５，８６は、センサライン８２の幅Ｗに比べて十分
に太いラインとされ、接続ライン８５，８６の電気抵抗
値が、センサライン８２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８２の電気抵抗値
の変化の検出には、接続ライン８５，８６は影響を及ぼ
さない。

【００２４】スローアウェイチップ７１はこのポケット
９３に納められ、上方から図示しないクランプねじがス
ローアウェイチップ７１のクランプ孔８１に差し込まれ
て、その先端がチップ座９０の中央に形成されたねじ孔
９１に螺合される。これにより、スローアウェイチップ
７１がホルダ９２に装着される。スローアウェイチップ
７１がポケット９３に装着されると、スローアウェイチ
ップ７１の後ろ側面８９によってプローブ９６が後方に
押されるとともに、奥側側面８８によってプローブ９７
も奥側に押され、プローブ９６，９７の先端はそれぞれ
後拘束面９４または奥拘束面９５と面一となる。このと
き、プローブ９６，９７の先端がスローアウェイチップ
７１の後ろ側面８９および奥側側面８８に設けられた接
触領域８４，８３とそれぞれ電気的に接触した状態とな
る。このため、接触領域８３，８４を、たとえばホルダ
９２の外部に備えられる抵抗値の検知回路９９と電気的
に接続することができる。この検知回路９９により、セ
ンサライン８２の抵抗値が測定される。

【００２５】スローアウェイチップ７１がポケット９３
に装着された状態では、スローアウェイチップ７１の被
拘束面である後ろ側面８９はそのほぼ全面が後拘束面９
４に密着しており、また、同じく被拘束面である奥側側
面８８はそのほぼ全面が奥拘束面９５に密着している。
このため、切削時に、ホルダ９２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７
１で削られた切り屑がスローアウェイチップ７１の周囲
に飛散しても、それら切削液や切り屑は密着した後ろ側
面８９と後拘束面９４との間、または奥側側面８８と奥
拘束面９５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７１の奥側側面８８および後ろ側面８
９ならびに後拘束面９４および奥拘束面９５は、切削液
や切り屑から保護された状態である。よって、後拘束面
９４および奥拘束面９５にそれぞれ設けられたプローブ
９６，９７と後ろ側面８９および奥側側面８８にそれぞ
れ設けられた接触領域８４，８３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。

【００２６】なお、図１の構成では、ホルダ９２の後拘
束面９４および奥拘束面９５に、それぞれプローブ９
６，９７を設け、これら２つの拘束面に拘束される２つ
の被拘束面、すなわち後ろ側面８９および奥側側面８８
のそれぞれに、接触領域８４、８３を設けた例を示し
た。しかし、接触領域８３，８４を、奥側側面８８また
は後ろ側面８９のいずれか一方面に並設し、その接触領
域８３，８４に対向する拘束面に一対のプローブ９６，
９７を設けることもできる。

【００２７】次に、切刃稜が複数形成されたスローアウ
ェイチップ１について説明する。図２Ａは、この発明の
第２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２Ｂは、そのスローアウェ
イチップ１を奥側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。このスローアウェイチップ１は上下面の切刃稜
を使用可能なネガタイプのものであり、その母材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。

【００２８】母材２の上面３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の平面形状は略正方形であって、その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。すなわち、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ノーズ部１０
を形成している。ホルダへの装着状態では、たとえば図
２Ａの右上側のノーズ部１０ａが切削に用いられる。ま
た、母材２の中央に形成されたクランプ孔１１を中心に
スローアウェイチップ１を９０°回転させると、別のノ
ーズ部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つのノーズ部１０を順次切削に使用すること
ができる。

【００２９】たとえば図２Ａの右上側のノーズ部１０ａ
を切削に使用するときには、図２Ａで表れる右側面、お
よび図２Ｂで表れる左側面が逃げ面８であり、図２Ａで
表れる左側面１８、および図２Ｂで表れる右側面１９
が、ホルダのチップポケットにチップ１を装着した際、
チップポケットの拘束面に当接されて固定される被拘束
面である。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２Ａ，２Ｂ
において下面側の４つのノーズ部１０を順に切削に使用
することができる。下面側のノーズ部１０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、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。

【００３０】このため、８つのノーズ部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の幅Ｗは、ノ
ーズ部１０の寿命基準量（逃げ面８の摩耗限界）に一致
されている。このスローアウェイチップ１の各側面にお
いては、上面側と下面側とが相互に絶縁状態にされた２
つの領域に分けられている。各領域には、対をなす２つ
の接触領域１３，１４が設けられている。たとえば図２
Ａの右上側のノーズ部１０ａを切削に使用するときに
は、前述のように側面１８,１９が被拘束面となるが、
これらの被拘束面のうち一方（この実施形態では、１
８）の上面側の領域に配置された一対の接触領域１３，
１４が、外部の抵抗検知回路と電気的に接続可能とされ
る。

【００３１】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。母材２においては、導電性膜により側面１８
から逃げ面８にわたって、母材２と絶縁状態で、接続部
としての接続ライン１５が設けられている。この接続ラ
イン１５は、使用するノーズ部１０ａに隣接するノーズ
部１０（図２Ａに示す手前側上部）を取り巻くように延
びている。接続ライン１５は、側面１８に配置されたセ
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る。具体的には、接触領域１
３に接続された接続ライン１５は、その一部に屈曲状ラ
イン１７を有していて、この屈曲状ライン１７がセンサ
ライン１２の一端１２１とつながっている。

【００３２】接続ライン１５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１２の電
気抵抗値の変化の検出には、接続ライン１５は影響を及
ぼさない。また、接続ライン１５の一部を屈曲状ライン
１７とすることにより、接続ライン１５をセンサライン
１２と、所定の間隔で平行に側面上に設けることがで
き、対をなす接触領域１３，１４を面積効率良く配置で
きるという利点がある。

【００３３】一方、センサライン１２の他端１２２は、
すくい面５に設けられた接続部としての接続領域２０に
つながっている。接続領域２０は、センサラインの他端
１２２と他方の接触領域１４とを電気的に接続するもの
であり、導電性膜により母材２と絶縁状態で設けられて
いる。この実施形態にかかるスローアウェイチップ１
は、たとえば図３に示すホルダ５２に装着され、これに
より、損耗検知を行うことができる。

【００３４】ホルダ５２は、図示しない刃物台に取り付
けられるシャンク５３と、シャンク５３の先端に形成さ
れたチップ取付部５４と有する。チップ取付部５４に
は、チップ装着用のチップポケット５５が形成されてい
る。チップポケット５５は、チップ取付部５４に対し
て、上面、前面および一方側面（図３において手前側側
面）が開放した凹欠部である。ポケット５５の底面は、
スローアウェイチップ１が平板状のシート５６を介して
載置されるチップ座となっている。また、ポケット５５
の後面および他方側の側面（図３において奥側側面）
は、それぞれ、スローアウェイチップ１の側面が当接す
る拘束面５８（後拘束面），５９（奥拘束面）となって
いる。

【００３５】奥拘束面５９には、一対のプローブ６０，
６１が並設されている。この一対のプローブ６０,６１
は、プローブ固定具６２により保持されており、互いに
一定の間隔で配置されている。一対のプローブ６０,６
１のうち、図３において左側に配置されるプローブ６０
の方がやや上方に配設される。プローブ６０，６１は弾
力付勢されていて、奥拘束面５９からたとえば数ｍｍ突
出している。そして、図１で示すホルダ９２と同じよう
に、プローブ６０，６１には、一点鎖線で示すように、
ホルダ５２内に敷設されたリード線がつながれていて、
このリード線は、ホルダ５２の外部に備えられたオーム
計等の抵抗値の検知回路２９に接続されている。

【００３６】チップ取付部５４には、後拘束面５８と奥
拘束面５９との交差部に隣接してクランプ孔６３が形成
されている。クランプ孔６３は、チップ取付部５４を上
面から下面まで貫通する孔で、孔６３の上方内周面にね
じが切られている。ポケット５５の図示しない底面に
は、その途中部がクランプ孔６３と連通した図示しない
レバー溝が形成されていて、この溝に、上方へ延びる円
筒状の作用部６４を有する側面形状がＬ字状のレバー６
５が収容されている。

【００３７】クランプ孔６３に嵌め入れたクランプねじ
６６のねじ込み量を調節することにより、レバー６５の
作用部６４が、後拘束面５８および奥拘束面５９でチッ
プ１を挟み込むように固定する状態と、チップ１を取換
え可能な状態とに変位する。したがって、レバー６５の
作用部６４に、チップ１をセットした後、クランプねじ
６６をねじ込むことにより、スローアウェイチップ１が
後拘束面５８および奥拘束面５９とによって拘束される
ようになる。

【００３８】このため、この第２実施形態においても、
スローアウェイチップ１がポケット５５に装着された状
態では、スローアウェイチップ１の被拘束面である側面
１８は、そのほぼ全面が奥拘束面５９に密着している。
このため、切削時に、ホルダ５２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側面１８と
奥拘束面５９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の側面１８およびポケット５５の奥
拘束面５９は、切削液や切り屑から保護された状態であ
る。よって、奥拘束面５９に設けられたプローブ６０，
６１と側面１８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。

【００３９】ところで、図２Ａの上面側に位置する４つ
のノーズ部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、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ノーズ部１０のセンサラ
イン１２に接続された接触領域１３，１４が、検知回路
２８のプローブ６０，６１に接続される。このため、各
側面の上面側に設けられた接触領域１３，１４は、それ
ぞれ同じ形状にされているとともに、上面に設けられた
接続領域２０は、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。

【００４０】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、各側面の下面側に設け
られた接触領域１３，１４は、それぞれ同じ形状にされ
ているとともに、下面に設けられた接続領域２０は、下
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。次に、接続領域２０の形状について説明する。接
触領域１３，１４が検知回路２９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には検知回路２９から所定の電圧が印加され、
他方の接触領域１４は検知回路２９のアース電位に接続
される。つまり、対をなす接続領域１３，１４のうちい
ずれ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、４側面の上面側に設けられる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
することができ、このスローアウェイチップ１では、こ
の構成を採用している。

【００４１】具体的には、接続領域２０は、すくい面５
のうち、ノーズ部１０の間近の部分とクランプ孔１１と
を避けたほぼ全域に形成されており、４対の接触領域の
各一方の接触領域１４および４つのセンサライン１２の
各他端１２２を、互いにつなぐ構成になっている。接続
領域２０をすくい面５に設けたのは、各側面に同じパタ
ーン形状の接触領域１３，１４が設けられるスローアウ
ェイチップ１では、この構成としないと、一の側面１８
に設けた接触領域１３，１４同士の電気的な接続を図る
ことができないからである。

【００４２】また、接続領域２０を、すくい面５のう
ち、ノーズ部１０の間近の部分を避けて形成したのは、
切削加工中にはすくい面５の使用しているノーズ部１０
の間近の部分に傷がつきやすく、ノーズ部１０の間近に
接続領域２０を設けるのは好ましくないからである。こ
のように、４対の接触領域の各一方の接触領域１４が電
気的に接続されているので、一の接触領域１３は、上面
側のすべての接触領域１４と電気的に接続されている。
このため、側面１８の接触領域１３と対応する接触領域
として、図２Ｂに示すようにもう一方の被拘束面である
側面１９の接触領域１４を選択することもできる。つま
り、ホルダの２つの拘束面の双方に、それぞれプローブ
を設けさえすれば、スローアウェイチップ１の導電膜の
パターン形状を変えなくても、隣接する２つの拘束面で
損耗検知を行うことが可能である。

【００４３】図４は、センサラインの他の実施形態を示
す斜視図である。図２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、ノーズ部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４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。

【００４４】この距離Ｗは、図２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。

【００４５】図５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５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２で説明したセンサライ
ン１２の幅Ｗと等しい値である。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１２６，１２
７，１２８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ノーズ
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。

【００４６】図１、図２、図４および図５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、
ノーズ部（切刃稜）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、前記寸法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。

【００４７】この発明は、図２で説明した形状（母材の
平面形状が略正方形）の他のスローアウェイチップにも
適用可能である。図６Ａ，６Ｂには、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斜視図によ
り示す。図６Ａ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
のノーズ部があり、それぞれにセンサラインが設けら
れ、逃げ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。たとえば、図６Ａにおいて右側に示すノ
ーズ部１０Ｂを切削に使用する場合に、用いられる切刃
稜および接触領域は、図中で９Ｂならびに１３Ｂおよび
１４Ｂと参照符号を付すものである。

【００４８】図６Ｂは、母材の平面形状が菱形のチップ
を示す。図６Ｂ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ノーズ部４つが切削に使用され
る。たとえば、図６Ｂにおいて上側に示すノーズ部１０
Ｃを切削に使用する場合に、用いられる切刃稜および接
触領域は、図中で９Ｃならびに１３Ｃおよび１４Ｃと参
照符号を付すものである。その他、図６Ａ，６Ｂと同様
の平面形状を有するスローアウェイチップが、図５で説
明したのと同様、複数のセンサラインを有していてもよ
い。

【００４９】また、図６Ａ，６Ｂと同様の平面形状を有
するスローアウェイチップがいわゆるポジタイプである
ときには、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。この場合
には、切削に利用される上面のノーズ部に、それぞれセ
ンサラインが設けられる。また、側面の逃げ面に接触領
域および接続ラインが設けられ、すくい面または着座面
のいずれか一方に導通領域が設けられる。

【００５０】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)
等が使用できる。

【００５１】（２）母材組成および製法 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 Ｏ₃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−ＺｒＯ ₂ 系に第３成分としてＦｅ, Ｎｉ, Ｃｏ
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。

【００５２】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Ａｌ₂ Ｏ₃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。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。

【００５３】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Ｚｒ
Ｏ₂ （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。

【００５４】さらにまた、焼結体中のＺｒＯ₂結晶相
は、ＺｒＯ₂全量のうち、単斜晶ＺｒＯ ₂（ｍ−Ｚｒ
Ｏ₂）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−ＺｒＯ ₂ →ｔ−ＺｒＯ₂ →ｍ−
ＺｒＯ₂ 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。

【００５５】アルミナ質焼結体中における各結晶の粒径
はＡｌ₂ Ｏ₃ 結晶が１μｍ以下、ＺｒＯ₂ 結晶が１μｍ
以下、特に０．５μｍ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
Ａｌ₂ Ｏ 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。

【００５６】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
ｌ₂ Ｏ₃）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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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 Ｎ₄ 、β−Ｓｉ
₃ Ｎ₄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。

【００６２】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
表面に形成して前記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。

【００６３】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３．５μｍ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。

【００６４】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％を下回ると前記効果が得られず、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。

【００６５】また、硬質相成分としては前記の外、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。一方、結合相はＦｅ，Ｃ
Ｏ，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。

【００６６】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。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。

【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。具体的には、原料粉末としてＴｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ等を、また第６ａ族系としてはＷ
Ｃ，Ｍｏ₂Ｃ，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、前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。

【００６８】この時、前述したように、ＴＡ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，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（Ｃ
Ｎ）とＴｉＮとの組合せがより好ましい。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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】好適に使用される超硬合金は、前記の硬質
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 Ｗ₃ Ｃ，Ｃｏ₆ Ｗ₆ Ｃ，Ｃｏ₂ Ｗ
₄ Ｃ，Ｃｏ₃ Ｗ₉ Ｃ₄ 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 Ｗ₃ Ｃでは（３３３）と（５１
１）の合成ピーク、Ｃｏ ₆ Ｗ₆ Ｃでは（３３３）と（５
１１）の合成ピーク、Ｃｏ₂ Ｗ₄ Ｃでは（３３３）と
（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ₃ Ｗ₉ Ｃ₄ 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
ピークのうち、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
度比を前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。

【００７４】なお、前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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】（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磨耗度合い、欠損の発生の
有無が検出できる。センサラインは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ等の４ａ、５ａ、６ａ族金
属、Ｃｏ，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 Ｃ
₂ ，Ｍｏ₂ Ｃ，ＷＣ，Ｗ₂ Ｃ，ＴｉＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，
ＴａＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣＮ，ＶＣＮ，ＮｂＣＮ，ＴａＣ
Ｎ，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磨耗度合い、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磨
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。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℃〜１０５０℃、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２０〜３０１／ｍｉｎ、Ｎ
₂ 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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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
チップの磨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２０μ+ｍ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〜
２０μｍ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。

【００８３】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。

【００８４】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 Ｏ₃ 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。

【００８５】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磨耗
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。

【００８６】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擦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−ジ
ルコニア系セラミックを使用し、図２に示すようなセン
サラインの配置形状をＴｉＮからなる導電性膜で形成し
た。このとき、センサラインの膜厚を０．３μｍ、幅を
０．２１３μｍにした。この損耗センサ付きスローアウ
ェイチップを図３に示すホルダに装着し、ＳＣＭ４３５
（クロムモリブデン鋼）からなる丸棒状の被削材を、Ｎ
Ｃ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。 加工条件： 切削速度 Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ｄ＝１ｍｍ 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１５５０秒（約２６分）経過後に、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
後に計測した切刃の損傷状況（磨耗幅）をプロット（□
印）し、直線的な折れ線として示した。この折れ線が、
切削境界部分の磨耗幅の経時変化を示している。

【００８７】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１５５０秒後に、センサラインの膜幅
（０．２１３μｍ）まで磨耗が進み、この時点で磨耗が
使用限界磨耗幅に達したことが明確に検知された。 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
３に示すホルダに装着し、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体を、ＮＣ旋
盤にて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 ＳＣＭ４３５（クロムモリブデン鋼）：４本溝
入り丸棒 結果は、２８４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
確に検知された。 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を使用
し、図５に示す並列３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、図中最上部のセン
サラインの上端縁を切刃稜より０．０５ｍｍ下方にずら
し、各センサラインの膜幅を０．０８０ｍｍとした。ま
た、隣接する一対のセンサラインの間隔は０．０５ｍｍ
とし、センサラインの膜厚は０．３μｍとしている。こ
の損耗センサ付きスローアウェイチップをホルダに装着
し、ＦＣ２５０（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
サラインから検出される抵抗値を測定した。その結果を
図９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 計測した抵抗値は、加工時間の経過とともに階段状に変
化し、最終的に無限大まで上昇した。具体的には、スロ
ーアウェイチップの切刃稜より磨耗が進行し、切刃稜か
ら絶縁部の幅０．０５ｍｍと第１のセンサラインの膜幅
０．０８ｍｍの合計幅（０．１３ｍｍ）が磨耗するまで
抵抗値はほぼ水平に推移し、第１のセンサラインの断線
とともに抵抗値が一段階上昇する。同様に、さらに０．
１３ｍｍ磨耗が進行し、第２のラインセンサが断線され
るまで、この上昇した抵抗値でほぼ推移する。そして、
第３のセンサラインが断線したとき、抵抗値は無限大ま
で上昇しているのがわかる。

【００８８】このことから、スローアウェイチップの磨
耗の進行にともなって、各ラインセンサに断線が生じて
抵抗値が段階的に上昇し、センサライン全体が磨耗し
て、３本目のラインセンサが断線した時点（４１０秒）
で抵抗値が無限大まで上昇することになる。これによ
り、スローアウェイチップの切刃が使用限界磨耗幅まで
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】この発明の第１実施形態にかかるスローアウェ
イチップ、およびスローアウェイチップが装着されるホ
ルダを示す斜視図である。

【図２】Ａはこの発明の第２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３】この発明の第２実施形態にかかるスローアウェ
イチップが装着可能なホルダの斜視図である。

【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】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６】Ａ，Ｂ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斜視図であ
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。

【図９】実施例３の試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１，７１ スローアウェイチップ ２，７２ 母材 ５，７５ すくい面 ６，７６ 着座面 ８，７８ 逃げ面 ９，７９ 切刃稜 １０ ノーズ部 １２，８２，１２３，１２５ センサライン １３，１４，８３，８４ 接触領域 １５，１６ 接続ライン（接続部） １８，１９ 側面（被拘束面） ８８ 奥側側面（被拘束面） ８９ 後ろ側面（被拘束面） ５８，９４ 後拘束面 ５９，９５ 奥拘束面 ２０ 接続領域（接続部）

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63−139641（ＪＰ，Ａ) 特開2000−94272（ＪＰ，Ａ) 特開2000−94273（ＪＰ，Ａ) 特開2001−157949（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−503862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 27/00 B23B 27/16 B23Q 17/09

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、すくい面と交差する側面に逃げ面および被拘
   束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、 前記被拘束面は、所定のホルダにこのスローアウェイチ
   ップを装着する際にホルダの拘束面に当接されて固定さ
   れる面であり、当該被拘束面には、外部回路と電気的に
   接続可能な接触領域が、母材に対して電気的に絶縁状態
   で設けられ、 前記接触領域とセンサラインの端部とを接続する接続部
   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、 すくい面および隣接する２つの逃げ面の３面の交差部に
   よって切削に使用可能なノーズ部が形成され、 前記センサラインは、このノーズ部を取り巻くように切
   刃稜に沿って延びており、 前記接触領域は対をなす２つのものであって、 前記接続部は、前記被拘束面の一方の接触領域とセンサ
   ラインの一端部とを接続する逃げ面に形成された接続ラ
   インと、被拘束面の他方の接触領域と前記センサライン
   の他端部とを接続するすくい面に形成された接続領域と
   を含む 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。
2. 【請求項２】前記母材は平面形状が略正方形であり、前
   記被拘束面は各逃げ面と背中合わせの２つの側面であ
   り、 一方の接触領域は、一方の被拘束面に設けられ、他方の
   接触領域は、他方の被拘束面に設けられていることを特
   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。
3. 【請求項３】前記母材は平面形状が略正方形であり、前
   記被拘束面は各逃げ面と背中合わせの２つの側面であ
   り、 ２つの接触領域は、２つの被拘束面の一方の面に並設さ
   れ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。
4. 【請求項４】前記ノーズ部は、複数個備えられ、 複数個のノーズ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部および
   接触領域が設けられていて、 各センサライン、接続部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。