JP3735555B2

JP3735555B2 - Cutting tool and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3735555B2
Application number: JP2001322150A
Authority: JP
Inventors: 歩鳥本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003127002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切削加工に使用するスローアウェイチップ等の切削工具およびその製造方法に関するものであり、特に切刃の摩耗を検知するセンサラインを設けた損耗センサ付き切削工具およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、切削工具の熱的、機械的、電気的変化を利用して切削工具の寿命を検知する方法が検討されている。例えば、特開平９−３８８４６号公報では、母材の表面に櫛型の導電帯（薄膜回路）を形成した切削工具を作製し、この切削工具で被削剤を切削しながら導電帯（薄膜回路）の電気抵抗値を測定することにより、工具寿命を判定する方法が開示されている。
【０００３】
また、本出願人は、例えば、特開２００１−１２１３１０号等にて、母材表面にセンサラインを具備するセンサ回路を形成したスローアウェイチップを提案し、これによって切削しながらチップの寿命をセンシングすることが可能であることを開示した。
【０００４】
さらに、かかるセンサ回路を母材表面に形成する方法としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等公知の薄膜形成法にて、センサ回路形状のマスクパターンを用いてセンサ回路を直接被着形成する方法や、母材表面の全面に一応に導電層を形成した後、レーザー加工を用いて不要な部分を除去することによってセンサ回路を形成する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセンサ回路の形成方法のうち、マスクパターンを用いて直接センサ回路を形成する方法では、回路パターンのエッジをシャープにすることができずに大きなすその（ダレ）が生じるためにセンサラインの寸法ばらつきが大きく、センシングのばらつきが大きくなるとともに、微細な回路を形成することができず回路設計が制限されてしまうという問題があった。
【０００６】
一方、全面に形成した導電層に対してレーザー加工によってセンサ回路を形成する方法では、回路が複雑になるにつれてレーザー加工に要する時間が長くなるとともに、レーザー照射時に母材の向きを変えたり、レーザーの照射源を多方向にしなければならず、工程上複雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、正確な工具寿命の検知が可能なセンサ回路を有する切削工具とその製造方法において、センシング精度が高く、かつ設計の自由度が高いセンサ回路を容易に形成できる切削工具とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の切削工具は、略平板状を呈する母材の主面と側面との交差稜部分を切刃とし、前記側面の前記切刃近傍に導電帯からなるセンサラインを設けるとともに、前記主面および前記側面に前記センサラインを含むセンサ回路を形成した切削工具において、前記センサ回路の表面側の幅をｗ₁とし、裏部側の幅をｗ₂としたとき、前記母材の側面のセンサ回路のｗ₁／ｗ₂の比が、前記母材の主面のセンサ回路のｗ₁／ｗ₂の比より大きいことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記母材の主面が多角形形状であり、複数の前記側面に逃げ面が形成されるとともに、前記主面と隣接する２つの前記逃げ面とが交差する各コーナー部それぞれに前記センサラインを形成すること、前記センサ回路の前記母材の交差稜部分にわたる領域を前記切刃の高さよりも低くすることが望ましい。
【００１０】
本発明の切削工具の製造方法は、略平板状を呈する母材の主面と側面との交差稜部分を切刃とし、前記側面の前記切刃近傍に導電帯からなるセンサラインを設けるとともに、前記主面および前記側面に前記センサラインを含むセンサ回路を形成する切削工具の製造方法において、前記主面のセンサ回路をマスクを用いた薄膜形成法にて形成するとともに、前記側面のセンサ回路を、前記側面に導電性膜を形成した後レーザー加工法で形成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の具体的な実施形態を説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、この発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップの一実施形態を手前上方から見た斜視図であり、図１（ｂ）は手前下方から見た斜視図である。
【００１３】
図１によれば、スローアウェイチップ１は、略平板状（図１では略直方体形状）を呈する母材２の一方の主面にすくい面３、他方の主面に着座面４を、側面に逃げ面５を形成し、すくい面３と逃げ面５との交差稜部分に切刃９が形成されている。なお、図１によれば、切刃９は主面（すくい面３）と隣接する２つの側面（逃げ面５）とが交差するコーナー部７となる。
【００１４】
また、本発明によれば、逃げ面５の切刃９近傍に所定幅、望ましくは、切刃９から内側に０．１〜５ｍｍ、特に０．５〜２ｍｍの幅で、かつ切刃９に沿って平行に配設された導電帯からなるセンサライン１０が設けられており、センサライン１０の形成位置と幅によって、工具寿命（摩耗量）のセンシングの度合いを規定することができる。
【００１５】
例えば、センサライン１０の内側端部の位置を切刃９の寿命基準量（逃げ面５の摩耗限界）、例えば０．０５〜０．７ｍｍに一致させておき、切刃９にて切削加工を行うことにより、切刃９の近傍に形成されたセンサライン１０の少なくとも一部が摩耗により断線した時点で、センサライン間が絶縁され、後述するセンサライン１０を含むセンサ回路１２の両端に配設される一対の接続領域間の抵抗値を測定することによって、切刃９の寿命を検知することができる。
【００１６】
なお、本発明によれば、センシングは必ずしもセンサライン１０が断線した時点に限定されるものではなく、センサ回路１２の抵抗値が既定値を超えた時点を検知するものであってもよい。
【００１７】
本発明によれば、母材２の主面（すくい面３および着座面４）のセンサ回路１２（１３、１４、１７）はマスクを用いた薄膜形成法にて形成されるとともに、側面（逃げ面５）のセンサ回路１２（１０、１５、１６）はレーザー加工法により形成されることが大きな特徴であり、これによって、センシング精度のよいセンサ回路１２を容易に、かつ短時間で形成できる。なお、上記２種のセンサ回路１２の形成方法については、回路パターン間の母材２の表面状態や回路パターン側面の状態を観察することによって識別することが可能である。
【００１８】
ここで、本発明によれば、側面（逃げ面）５のセンサ回路１２（１０、１５、１６）のライン精度を主面（すくい面３および着座面４）のセンサ回路１２（１３、１４、１７）のライン精度よりも高くできる傾向にあり、センシング精度を向上できるとともに、面積の狭い逃げ面（側面）８に対しても高密度なセンサ回路１２（１０、１５、１６）を形成することができ、回路設計の自由度が向上する。なお、本発明におけるライン精度とは、図２のセンサ回路（配線）の概念図に示すような断面観察において、センサ回路（導電帯）表面（上面）の幅ｗ₁と、母材２との接着面（底面）の幅ｗ₂との比ｗ₁／ｗ₂の意であり、ライン精度が高いとは、前記ｗ₁／ｗ₂の比が１に近いことを意味する。つまり、本発明では、センサ回路１２の表面側の幅をｗ₁とし、裏部側の幅をｗ₂としたとき、母材２の側面のセンサ回路１２（１０、１５、１６）のｗ₁／ｗ₂の比が、母材２の主面のセンサ回路１２（１３、１４、１７）のｗ₁／ｗ₂の比より大きいことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明によれば、センサライン１０を、母材２の側面（逃げ面）５の、側面（逃げ面）５が２つの主面（すくい面３及び着座面４）とそれぞれ交差する側の両端、および側面（逃げ面）５が隣り合う２つの側面（逃げ面）５とそれぞれ交差する側の両端の少なくとも一方に形成すること、特に、全てのコーナー部７を切刃９として使用することができるように、各コーナー部７それぞれにセンサライン１０を形成することが望ましい。
【００２０】
また、本発明によれば、センサ回路１２は特に限定されるものではないが、各コーナー部７を切刃９として使用でき、かつセンサ回路１２両端の接続領域１３、１４とチップホルダに配設されたプローブとの電気的接続信頼性を高める点で、例えば、図１に示すような回路（接続領域１３（着座面４）−第１の側面ライン１５（逃げ面５）−センサライン１０（逃げ面５）−すくい面ライン１７（すくい面３）−第２の側面ライン１６（逃げ面５）−接続領域１４（着座面４））や、図３に示す他の回路（接続領域１４ｂ（着座面４）−第１の側面ライン１５（逃げ面５）−センサライン１０（逃げ面５）−折り返しライン１９（逃げ面５）−第２の側面ライン１６（逃げ面５）−接続領域１４ａ（着座面４））であることが望ましい。
【００２１】
図３に示す接続領域１４ａ、１４ｂもセンサ回路１２の一部である。つまり、母材２の側面のセンサライン１０と側面ライン１５、１６はレーザー加工法で形成され、母材２の主面の接続領域１４ａ、１４ｂは、マスクを用いた薄膜形成法で形成される。
【００２２】
さらに、スローアウェイチップ１の取り扱い等により、特に損傷しやすいライン部分を保護して、損傷を防止するために、センサ回路１２の母材２の主面（すくい面３および／または着座面４）と側面（逃げ面５）との交差稜部分に存在する領域を切刃９の高さよりも低くすること、換言すればこれらの部分に切り欠きを設けることが望ましい。なお、切り欠きの形状としては、Ｒ形状、Ｃ面状、多段階に窪ませた形状でもよい。
【００２３】
また、本発明によれば、スローアウェイチップ１の形状としては、図１に示すようにすくい面３および着座面４が正方形に限定されるものではなく、図４に示すように、主面（すくい面３および着座面４）が（ａ）円形、（ｂ）正三角形、（ｃ）菱形等の形状、あるいは楕円形、上記以外の正多角形、平行四辺形等が適応可能であり、また、スローアウェイチップ１の断面形状は（ａ）〜（ｃ）に示すような長方形でいわゆるネガタイプと呼ばれる両面に切刃を備えたチップに限定されるものではなく、（ｄ）のように台形形状で、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ものであってもよい。
【００２４】
（取り付け例）
さらに、図１によれば、母材２の中央には、母材２を貫通するクランプ孔１８が形成されており、図１のスローアウェイチップ１をチップホルダ２０に取り付けた図５の一例に示すように、スローアウェイチップ１は、クランプ孔１８にクランプねじ２４が螺合されるか、もしくは、金具（図示せず）にてすくい面３側から押さえられることによりチップホルダ２０等に装着される。
【００２５】
また、図５によれば、チップホルダ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４がチップ座２２に、またチップ１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８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に螺合されることによりスローアウェイチップ１はチップホルダ２０に装着される。
【００２６】
さらに、チップ座２２には、装着されたスローアウェイチップ１のセンサ回路１２の両端に配設された一対の接続領域１３、１４に対向する位置に、例えば、上方へ弾力付勢され、チップ座２２から数ｍｍ突出した一対の外部端子２６、２７が突設されている。
【００２７】
そして、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４によって外部端子２６、２７は押し下げられ、外部端子２６、２７の上端はチップ座２２と面一となる。このとき外部端子２６、２７の上端はスローアウェイチップ１の着座面４に設けられた一対の接続端子１４ａ、１４ｂとそれぞれ電気的に接触した状態となる。
【００２８】
また、図５によれば、外部端子２６、２７には、細線で示すように、チップホルダ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に接続されており、これによりポケット２１に装着されたスローアウェイチップ１の切刃９（切削に使用するコーナー部８）に設けられたセンサライン１０の抵抗値を測定することができる。
【００２９】
なお、図５の装着状態では、例えば、スローアウェイチップ１のコーナー部７ａの切刃９が切削に用いられる。そして、コーナー部７ａの切刃９が摩耗した場合には、クランプねじ２４や押さえ金具を緩めて、すくい面３の中央を中心にしてスローアウェイチップ１を９０°回転させて、コーナー部７ａと隣接する別のコーナー部７ｂを切刃９として切削に使用できる。このようにスローアウェイチップ１を９０°ずつ回転させて、チップ１の一方の主面側の４つのコーナー部を順次切削に使用することができる。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れば、他方の主面の４つのコーナー部を順に切削に使用することができ、合計８つのコーナー部７を使用することができる。なお、他方の主面のコーナー部７を使用する場合は、すくい面と着座面が逆転して機能する。
【００３０】
（材質）
スローアウェイチップ１の母材としては、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／ｃｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ／ＰｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＤｉａｍｏｎｄ）等が好適に使用できる。
【００３１】
一方、センサ回路１２を形成する導電帯は、スローアウェイチップ１の母材２に対する接合力が強いこと、被削材と反応せず、センサライン１０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１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が発生しにくいこと、耐酸化性に優れ、酸化物生成によるセンサライン１０の電気抵抗値の変化がなく、スローアウェイチップ１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、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、Ｃｒ₃Ｃ₂、Ｍｏ₂Ｃ、ＷＣ、Ｗ₂Ｃ、ＴｉＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、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の群から選ばれる少なくとも１種、特にＴｉＮ、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ、（Ｔｉ、Ａｌ）ＣＮの群から選ばれる少なくとも１種、さらにはＴｉＮが好適である。
【００３２】
なお、母材２とセンサ回路１２との間にはＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる公知のコーティング膜を被着形成することもできるが、センサ回路１２の配線間が絶縁されるように構成する必要がある。
【００３３】
（作製方法）
また、本発明においてセンサ回路１２を形成するには、例えば、所定のセラミック粉末等を成形、焼成することによって作製した母材２に対して、母材２の主面にセンサ回路１２のパターンと逆のマスクパターンを形成した状態で、母材２の表面の全面に、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、めっき法等の公知の薄膜形成法によって、所定厚み、特に母材２との密着性および所定の抵抗値に制御する点で０．０５〜２０μｍの導電性膜を被着形成する。このとき、母材２の主面側はセンサ回路１２のパターンが導電性膜で形成された状態となり、母材２の側面側は全面が導電性膜で被覆された状態となる。
【００３４】
その後、全面に導電性膜が形成された側面５に対し、レーザーを用いてセンサ回路１２以外の導電性膜部分を除去することにより所望のセンサ回路１２を形成することができる。また、レーザー加工に際しては、両主面の中心部を挟んだ状態で、この中心部を中心として回転させることによって、レーザー照射源の位置を固定したまま各逃げ面５に順次センサ回路１２のパターンを形成することが可能であることから、レーザー光源１箇所を固定した状態でセンサ回路の位置精度をより向上させることができる。
【００３５】
レーザー加工には、例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ₂レーザを用い、特に、波長が１．０６μｍのＹＡＧレーザを用いる場合、５〜５０ｋＨｚ、９．０〜２５．０Ａの出力で幅３０〜６０μｍ、描画スピード５０〜３００ｍｍ／ｓで照射走査することが、微細で精度のよいラインを形成できるとともに、多種にわたる母材や被膜に対応できる点で望ましい。
【００３６】
さらに、センサ回路１２は、母材２がアルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、ｃＢＮ等の絶縁体である場合には、その表面に直接形成可能であるが、母材２が超硬合金やサーメット等の導電体である場合は、母材２の表面にアルミナや母材の表面を酸化して形成した酸化層等の絶縁体からなる中間層を形成することが望ましい。なお、中間層は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の公知の薄膜形成法を用いて、絶縁性を確保するとともに、中間層の剥離を防止するために１〜１０μｍの厚みに形成されることが望ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の切削工具によれば、母材の側面のセンサ回路の側壁を母材主面側のセンサ回路の側壁より急峻に形成することから、側面はレーザ加工法で形成できるとともに、主面は薄膜形成法で形成でき、面積の狭い母材の側面でも、センシング精度のよいセンサ回路を高密度に形成できるとともに、面積の広い母材の主面には、より容易かつ高速にセンサ回路を形成できる。
【００３８】
また、本発明の切削工具の製造方法によれば、寸法精度および配線パターンの高密度化が要求されるセンサラインを含む逃げ面（側面）のセンサ回路をレーザー加工によって形成するとともに、母材の主面に形成されるセンサ回路をマスクを用いた薄膜形成法にて形成することにより、レーザー加工が側面のみであることから、レーザー光源１箇所を固定した状態でチップの主面中心を軸にチップを回転させるだけでセンサ回路を形成することができ、センシング精度のよいセンサ回路を容易に、かつ短時間で形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップの一例についての（ａ）手前上方から見た斜視図、（ｂ）手前下方から見た斜視図である。
【図２】図１のスローアウェイチップについてのセンサ回路の断面を示す概念図である。
【図３】本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップの他の一例についての（ａ）手前上方から見た斜視図、（ｂ）手前下方から見た斜視図である。
【図４】本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップ形状の他の例である。
【図５】本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップをチップホルダに取り付ける一例を説明するための分解斜視図である。
【符号の説明】
１：スローアウェイチップ
２：母材
３：すくい面
４：着座面
５：逃げ面
７：コーナー部
９：切刃
１０：センサライン
１２：センサ回路
１４：接続領域
１５：第１の側面ライン
１６：第２の側面ライン
１７：すくい面ライン
１８：クランプ孔
１９：折り返しライン
２０：チップホルダ
２１：ポケット
２２：チップ座
２３：拘束面
２４：クランプねじ
２５：ねじ孔
２６：外部端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cutting tool such as a throw-away tip used for cutting and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a cutting tool with a wear sensor provided with a sensor line for detecting wear of a cutting blade and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, methods for detecting the life of a cutting tool by utilizing thermal, mechanical, and electrical changes of the cutting tool have been studied. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-38846, a cutting tool in which a comb-shaped conductive band (thin film circuit) is formed on the surface of a base material is produced, and the conductive band (thin film circuit is cut while cutting the work material with this cutting tool. A method for determining the tool life by measuring the electrical resistance value of
[0003]
In addition, the present applicant has proposed a throw-away tip in which a sensor circuit having a sensor line is formed on the surface of a base material, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-121310, and thereby sensing the life of the tip while cutting. Disclosed that it is possible.
[0004]
Further, as a method of forming such a sensor circuit on the surface of the base material, a method of directly depositing and forming the sensor circuit using a mask pattern of the sensor circuit shape by a known thin film forming method such as a CVD method or a PVD method, A method of forming a sensor circuit by forming a conductive layer on the entire surface of a base material and then removing unnecessary portions using laser processing is known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, among the conventional methods for forming a sensor circuit, in the method of directly forming a sensor circuit using a mask pattern, the edge of the circuit pattern cannot be sharpened and a large sag occurs. There is a problem that the dimensional variation of the sensor line is large, the variation of sensing becomes large, and a fine circuit cannot be formed, and the circuit design is limited.
[0006]
On the other hand, in the method of forming a sensor circuit by laser processing on a conductive layer formed on the entire surface, the time required for laser processing becomes longer as the circuit becomes more complicated, and the orientation of the base material is changed during laser irradiation, However, there is a problem that the irradiation source must be multi-directional and complicated in the process.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a cutting tool having a sensor circuit capable of accurately detecting the tool life and a manufacturing method thereof, a sensor having high sensing accuracy and high design freedom. It is an object of the present invention to provide a cutting tool capable of easily forming a circuit and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the cutting tool of the present invention is a sensor comprising a conductive band in the vicinity of the cutting edge on the side surface , with the crossing edge portion of the main surface and side surface of the base material having a substantially flat plate shape as the cutting edge. provided with a line, in a cutting tool to form a sensor circuit including the sensor lines to said main surface and said side surfaces, when the width of the surface side of the sensor circuit and w _1, the width of the back side was set to w ₂ The ratio of w ₁ / w ₂ of the sensor circuit on the side surface of the base material is larger than the ratio of w ₁ / w ₂ of the sensor circuit on the main surface of the base material.
[0009]
Further, the main surface of the base material is Ri polygonal der, together with the surface relief into a plurality of said sides are made form each respective corners and two of the clearance surface adjacent to the main surface intersecting It is desirable to form the sensor line and to make a region over the crossing edge portion of the base material of the sensor circuit lower than the height of the cutting edge.
[0010]
The manufacturing method of the cutting tool of the present invention has an intersection ridge portion between the main surface and the side surface of the base material having a substantially flat plate shape as a cutting edge, and provides a sensor line made of a conductive band in the vicinity of the cutting edge on the side surface. the method of manufacturing a cutting tool for forming a sensor circuit including the sensor lines to said main surface and said side surfaces, to form a sensor circuit of the main surface by a thin film forming method using a mask, the sensor circuit of the side The conductive film is formed on the side surface and then formed by a laser processing method.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1A is a perspective view of an embodiment of a throw-away tip which is a preferred example of the cutting tool of the present invention, as seen from the front upper side, and FIG. 1B is a perspective view seen from the front lower side. .
[0013]
According to FIG. 1, the throw-away tip 1 has a rake face 3 on one principal surface of a base material 2 having a substantially flat plate shape (substantially rectangular parallelepiped shape in FIG. 1), a seating surface 4 on the other principal surface, and a side surface. A flank 5 is formed, and a cutting edge 9 is formed at the intersection ridge between the rake face 3 and the flank 5. In addition, according to FIG. 1, the cutting edge 9 becomes the corner part 7 where the main surface (rake face 3) and two adjacent side faces (flank 5) intersect.
[0014]
Further, according to the present invention, a predetermined width in the vicinity of the cutting edge 9 of the flank 5, preferably 0.1 to 5 mm, particularly 0.5 to 2 mm inward from the cutting edge 9, and the cutting edge 9 is formed. A sensor line 10 made of conductive bands arranged in parallel is provided, and the degree of sensing of the tool life (amount of wear) can be defined by the formation position and width of the sensor line 10.
[0015]
For example, the position of the inner end of the sensor line 10 is matched with the life reference amount of the cutting edge 9 (the wear limit of the flank 5), for example, 0.05 to 0.7 mm, and cutting is performed with the cutting edge 9. By doing so, when at least a part of the sensor line 10 formed in the vicinity of the cutting edge 9 is disconnected due to wear, the sensor lines are insulated and disposed at both ends of the sensor circuit 12 including the sensor line 10 described later. By measuring the resistance value between a pair of connected regions, the life of the cutting edge 9 can be detected.
[0016]
According to the present invention, sensing is not necessarily limited to the time when the sensor line 10 is disconnected, but may be a time when the resistance value of the sensor circuit 12 exceeds a predetermined value.
[0017]
According to the present invention, the sensor circuit 12 (13, 14, 17) on the main surface (the rake surface 3 and the seating surface 4) of the base material 2 is formed by a thin film forming method using a mask, and the side surface (escape). The main feature of the sensor circuit 12 (10, 15, 16) on the surface 5) is that it is formed by a laser processing method, whereby the sensor circuit 12 with good sensing accuracy can be formed easily and in a short time. In addition, about the formation method of said 2 types of sensor circuits 12, it is possible to identify by observing the surface state of the base material 2 between circuit patterns, and the state of the circuit pattern side surface.
[0018]
Here, according to the present invention, the line accuracy of the sensor circuit 12 (10, 15, 16) on the side surface (flank) 5 is set to the sensor circuit 12 (13, 14,. 17) There is a tendency to be higher than the line accuracy of 17), the sensing accuracy can be improved, and a high-density sensor circuit 12 (10, 15, 16) is formed even on the flank (side surface) 8 having a small area. This increases the degree of freedom in circuit design. The line accuracy in the present invention refers to the width w ₁ of the surface (upper surface) of the sensor circuit (conductive band) and the base material 2 in the cross-sectional observation as shown in the conceptual diagram of the sensor circuit (wiring) in FIG. a meaning of the ratio w ₁ / w ₂ of the width w ₂ of the adhesive surface (bottom surface), and has a high line accuracy, the ratio of the w ₁ / w ₂ means that close to 1. That is, in the present invention, when the width on the front side of the sensor circuit 12 is w ₁ and the width on the back side is w ₂ , w ₁ of the sensor circuit 12 (10, 15, 16) on the side surface of the base material 2 is set. the ratio of / w _2, characterized in that the greater than the ratio of w ₁ / w ₂ of the sensor circuit 12 of the main surface of the base material 2 (13, 14, 17).
[0019]
Furthermore, according to the present invention, the side where the sensor line 10, the side surface of the base material 2 (flank) 5, intersect respectively with the side surface (flank) 5 are two main surfaces (rake face 3 and the seating surface 4) Are formed at at least one of both ends of the side and the side surfaces (flank surfaces) 5 that intersect each of the two adjacent side surfaces (flank surfaces) 5, and in particular, all the corner portions 7 are used as the cutting blades 9. It is desirable to form the sensor line 10 in each corner portion 7 so that it is possible.
[0020]
Further, according to the present invention, the sensor circuit 12 is not particularly limited, but each corner portion 7 can be used as the cutting edge 9 and is disposed in the connection regions 13 and 14 at both ends of the sensor circuit 12 and the chip holder. For example, a circuit (connection region 13 (sitting surface 4) -first side line 15 (flank 5) -sensor line 10 ( Flank 5) -rake face line 17 (rake face 3) -second side face line 16 (flank face 5) -connection region 14 (seat surface 4)) and other circuits (connection region 14b ( Seating surface 4) -first side line 15 (flank 5) -sensor line 10 (flank 5) -folding line 19 (flank 5) -second side line 16 (flank 5) -connection region 14a (Sitting surface 4)) is desirable.
[0021]
Connection regions 14 a and 14 b shown in FIG. 3 are also part of the sensor circuit 12. That is, the sensor line 10 and the side lines 15 and 16 on the side surface of the base material 2 are formed by a laser processing method, and the connection regions 14a and 14b on the main surface of the base material 2 are formed by a thin film formation method using a mask. .
[0022]
Furthermore, in order to protect the line portion that is particularly easily damaged by handling the throw-away tip 1 and to prevent the damage, the main surface (the rake surface 3 and / or the seating surface 4) of the base material 2 of the sensor circuit 12 is used. It is desirable to make the region existing at the intersection ridge between the flank and the side surface (flank 5) lower than the height of the cutting edge 9, in other words, to provide a notch in these portions. In addition, as a shape of a notch, R shape, C surface shape, and the shape dented in multiple steps may be sufficient.
[0023]
According to the present invention, the shape of the throw-away tip 1 is not limited to the rake face 3 and the seating face 4 being square as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The rake face 3 and the seating face 4) can be applied to (a) a circle, (b) a regular triangle, (c) a rhombus, or an ellipse, a regular polygon other than the above, a parallelogram, etc. The cross-sectional shape of the throw-away tip 1 is not limited to a rectangular shape as shown in (a) to (c) and a so-called negative type with a cutting edge on both sides, but a trapezoidal shape as shown in (d). Thus, only one side called a so-called positive type may be used for cutting.
[0024]
(Installation example)
Further, according to FIG. 1, a clamp hole 18 penetrating the base material 2 is formed in the center of the base material 2, and the throw-away tip 1 of FIG. 1 is attached to the tip holder 20 as an example of FIG. 5. As shown, the throw-away tip 1 is attached to the tip holder 20 or the like by a clamp screw 24 being screwed into the clamp hole 18 or being pressed from the rake face 3 side by a metal fitting (not shown). The
[0025]
Further, according to FIG. 5, a tip mounting pocket 21 is formed at the tip of the tip holder 20. The bottom surface of the pocket 21 is a chip seat 22. Further, the side surface of the pocket 21 is in contact with the side surface of the chip and serves as a restraining surface 23 for restraining the chip. The throw-away tip 1 is stored in the pocket 21, the seating surface 4 is brought into contact with the tip seat 22, and the side surface of the tip 1 is brought into contact with the restraining surface 23. Then, the clamp screw 24 is inserted into the clamp hole 8 of the throw-away tip 1 from above, and the tip thereof is screwed into the screw hole 25 formed at the center of the tip seat 22, whereby the throw-away tip 1 is inserted into the tip holder 20. It is attached to.
[0026]
Further, the tip seat 22 is elastically biased upward, for example, at positions facing the pair of connection regions 13 and 14 disposed at both ends of the sensor circuit 12 of the attached throw-away tip 1, A pair of external terminals 26, 27 projecting several millimeters from 22 are provided.
[0027]
When the throw-away tip 1 is mounted in the pocket 21, the external terminals 26 and 27 are pushed down by the seating surface 4 of the throw-away tip 1, and the upper ends of the external terminals 26 and 27 are flush with the tip seat 22. At this time, the upper ends of the external terminals 26 and 27 are in electrical contact with the pair of connection terminals 14 a and 14 b provided on the seating surface 4 of the throw-away tip 1.
[0028]
Further, according to FIG. 5, the external terminals 26 and 27 are connected to lead wires 28 laid in the chip holder 20 as shown by thin lines, and the lead wires 28 have resistance values such as ohmmeters. Connected to the detection circuit 29, the resistance value of the sensor line 10 provided on the cutting edge 9 (corner portion 8 used for cutting) of the throw-away tip 1 mounted in the pocket 21 can be measured. .
[0029]
In the mounted state of FIG. 5, for example, the cutting edge 9 of the corner portion 7a of the throw-away tip 1 is used for cutting. When the cutting edge 9 of the corner portion 7a is worn, the clamp screw 24 and the holding fitting are loosened, the throwaway tip 1 is rotated by 90 ° around the center of the rake face 3, and the corner portion 7a Another adjacent corner portion 7b can be used as a cutting edge 9 for cutting. Thus, the throw-away tip 1 can be rotated by 90 °, and the four corners on one main surface side of the tip 1 can be sequentially used for cutting. Furthermore, if the throw-away tip 1 is turned upside down and mounted on a holder or the like, the four corner portions of the other main surface can be used in order for cutting, and a total of eight corner portions 7 can be used. . When the corner portion 7 of the other main surface is used, the rake surface and the seating surface function in reverse.
[0030]
(Material)
As a base material of the throw-away tip 1, an alumina sintered body, a silicon nitride sintered body, a cermet, a cemented carbide, a cubic boron nitride sintered body (CBN / cubic Boron Nitride), a diamond sintered body ( PCD / Polycrystalline Diamond) or the like can be preferably used.
[0031]
On the other hand, the conductive band forming the sensor circuit 12 has a strong bonding force with respect to the base material 2 of the throw-away tip 1, does not react with the work material, and the electric resistance value of the sensor line 10 always shows a predetermined value. The degree of wear of the away tip 1 and the presence / absence of chipping can be accurately detected, the reaction product is less likely to be generated on the processed surface of the work material, the oxidation resistance is excellent, and the sensor line 10 due to oxide generation There is no change in the electrical resistance value, and it is possible to accurately detect the degree of wear of the throw-away tip 1 and the presence or absence of defects, etc., Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W 4a, 5a, 6a group metals, iron group metals such as Co, Ni, Fe, etc., or metal materials such as Al, TiC, VC, NbC, TaC, Cr ₃ C ₂ , Mo ₂ C, WC, W ₂ C , Ti , VN, NbN, TaN, CrN, TiCN, VCN, NbCN, TaCN, CrCN, etc., at least one selected from the group of carbides, nitrides, carbonitrides, (Ti, Al) N of 4a, 5a, 6a group metals Preferred are at least one selected from the group of species, particularly TiN, (Ti, Al) N, (Ti, Al) CN, and further TiN.
[0032]
A known coating film made of TiC, TiN, TiCN, Al ₂ O ₃ or the like can be formed between the base material 2 and the sensor circuit 12, but the wiring of the sensor circuit 12 is insulated. Need to be configured.
[0033]
(Production method)
Further, in order to form the sensor circuit 12 in the present invention, for example, a pattern of the sensor circuit 12 is formed on the main surface of the base material 2 with respect to the base material 2 produced by molding and firing predetermined ceramic powder or the like. With the reverse mask pattern formed, the entire surface of the base material 2 is formed on the entire surface by a known thin film formation method such as a CVD method, ion plating, sputtering, vapor deposition, or other known thin film formation methods such as plating, and particularly a mother layer. A conductive film having a thickness of 0.05 to 20 μm is formed by adhesion in terms of adhesion to the material 2 and a predetermined resistance value. At this time, the main surface side of the base material 2 becomes a state in which the pattern of the sensor circuit 12 is formed of a conductive film, the side surface side of the base material 2 is in a state of the entire surface is coated with a conductive film.
[0034]
Thereafter, the desired sensor circuit 12 can be formed by removing the conductive film portion other than the sensor circuit 12 by using a laser on the side surface 5 on which the conductive film is formed on the entire surface. In the laser processing, the pattern of the sensor circuit 12 is sequentially formed on each flank 5 while fixing the position of the laser irradiation source by rotating the center portion between the two main surfaces with the center portion interposed therebetween. Therefore, the position accuracy of the sensor circuit can be further improved with one laser light source fixed.
[0035]
For the laser processing, for example, a YAG laser or a CO ₂ laser is used. Particularly, when a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm is used, a width of 30 to 60 μm is drawn at an output of 5 to 50 kHz and 9.0 to 25.0 A. Irradiation scanning at a speed of 50 to 300 mm / s is desirable in that it can form a fine and accurate line and can cope with a wide variety of base materials and coatings.
[0036]
Further, when the base material 2 is an insulator such as an alumina sintered body, a silicon nitride sintered body, or cBN, the sensor circuit 12 can be directly formed on the surface thereof. In the case of a conductor such as a hard alloy or cermet, it is desirable to form an intermediate layer made of an insulator such as alumina or an oxide layer formed by oxidizing the surface of the base material on the surface of the base material 2. The intermediate layer is preferably formed to a thickness of 1 to 10 μm using a known thin film forming method such as a PVD method or a CVD method in order to ensure insulation and prevent peeling of the intermediate layer. .
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the cutting tool of the present invention, the side walls of the sensor circuit side of the base material from that from sharply formed side walls of the sensor circuit of the base material main surface side, the side surface in the laser processing method together can form the main surface can be formed by a thin film forming method, even in the side surface of the narrow base material in area, with a good sensor circuit of the sensing accuracy can be formed at high density, the main surface of the wide base material in area, easier In addition, the sensor circuit can be formed at high speed.
[0038]
Further, according to the method for manufacturing a cutting tool of the present invention, a flank (side) sensor circuit including a sensor line that requires dimensional accuracy and high density wiring pattern is formed by laser processing, and By forming the sensor circuit formed on the main surface by a thin film forming method using a mask, laser processing is only on the side surface, so that the center of the main surface of the chip is the axis with one laser light source fixed. A sensor circuit can be formed only by rotating the chip, and a sensor circuit with good sensing accuracy can be formed easily and in a short time.
[Brief description of the drawings]
1A is a perspective view of an example of a throw-away tip that is a preferred example of a cutting tool of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view viewed from the front upper side, and FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross section of a sensor circuit for the throw-away chip of FIG.
3A is a perspective view of another example of a throw-away tip that is a preferred example of the cutting tool according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is another example of a throw-away tip shape which is a preferred example of the cutting tool of the present invention.
FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining an example of attaching a throw-away tip, which is a preferred example of the cutting tool of the present invention, to the tip holder.
[Explanation of symbols]
1: Throw-away tip 2: Base material 3: Rake face 4: Seating face 5: Relief face 7: Corner part 9: Cutting edge 10: Sensor line 12: Sensor circuit 14: Connection area 15: First side face line 16: Second side line 17: Rake face line 18: Clamp hole 19: Folding line 20: Tip holder 21: Pocket 22: Tip seat 23: Restraint surface 24: Clamp screw 25: Screw hole 26: External terminal

Claims

With the intersection ridge portion between the main surface and the side surface of the base material having a substantially flat plate with cutting edge, a sensor line the formed of a conductive band cutting edge vicinity of the side surface, said sensor line to said main surface and said side surfaces In the cutting tool in which the sensor circuit including the width of the sensor circuit is w ₁ and the width of the back side is w ₂ , w ₁ / w ₂ of the sensor circuit on the side surface of the base material. The cutting tool is characterized in that the ratio of is larger than the ratio of w ₁ / w ₂ of the sensor circuit on the main surface of the base material.

The sensor line, the side of the base material, provided said side two of said main surface and the side of both ends intersect respectively, and at least one of both ends of the side intersects respectively two sides adjacent the side The cutting tool according to claim 1.

Ri major surface polygonal der of the base material, together with the surface relief into a plurality of said sides are made form the sensor to each of the corner portions of two of said relief surface adjacent to the main surface intersecting The cutting tool according to claim 1, wherein a line is provided.

Cutting tool according to any one of claims 1 to 3 region spanning intersection ridge portion of the base material, characterized in that lower than the height of the cutting edge of the sensor circuit.

With the intersection ridge portion between the main surface and the side surface of the base material having a substantially flat plate with cutting edge, a sensor line the formed of a conductive band cutting edge vicinity of the side surface, said sensor line to said main surface and said side surfaces In the manufacturing method of the cutting tool for forming the sensor circuit including the sensor circuit, the sensor circuit on the main surface is formed by a thin film forming method using a mask, and the sensor circuit on the side surface is formed with a conductive film on the side surface. A method for manufacturing a cutting tool, which is formed by a post- laser processing method.