JP4002407B2

JP4002407B2 - Cutting tools

Info

Publication number: JP4002407B2
Application number: JP2001162940A
Authority: JP
Inventors: 歩鳥本; 英明片岡; 剛深野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: JP2002355701A

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、該切削工具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、特願２０００−３２９６２５号にて、図５に示すような、逃げ面８の切刃９近傍にセンサライン１２を切刃に沿って平行に形成し、このセンサライン１２の両端と着座面に形成した一対の接続領域とを逃げ面を引き回して形成した接続ライン（側面ライン）にて接続することによってセンサ回路を形成した切削工具が、より簡単な回路パターンラインで精度よく切刃の摩耗を検知できることを提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願２０００−３２９６２５号の切削工具では、鋼旋削加工等の多量に切り屑が発生する切削加工において、該多量の切り屑が逃げ面８に激しく衝突するため、その衝撃で逃げ面８に形成した接続ライン（側面ライン）１５、１６が損傷し、場合によっては断線に至ってしまう恐れがあり、正確な工具寿命の検知ができない場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、切削加工時の切屑によっても、正確な工具寿命の検知が可能な切削工具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題に対し、センサ回路の引き回しについて検討した結果、センサラインの両端と一対の接続領域との間を接続する２つの接続ラインの一方を逃げ面に、他方をすくい面等の接続領域形成面以外の主面に形成することによって、特に切り屑の影響を受けやすい領域に接続ラインを形成せずに、単純なセンサ回路を形成でき、切り屑の影響をほとんど受けることなく正確に工具寿命の検知ができることを知見した。
【０００７】
すなわち、本発明の切削工具は、略平板状を呈する母材の一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成し、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜部分を切刃とするとともに、前記逃げ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た切削工具において、前記他方の主面に外部回路と電気的に接続可能な導電層からなる一対の接続領域を設け、一方の前記接続領域と前記センサラインを電気的に接続するとともに、該センサラインと他方の前記接続領域とを前記一方の主面に形成した導電層からなる主面導体層を介して電気的に接続することを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、前記一方の接続領域と前記センサラインとの間を前記母材の側面に形成した導電帯からなる第１の側面ラインを介して接続するとともに、前記主面導体層と前記他方の接続領域との間を前記母材の側面に形成した導電帯からなる第２の側面ラインを介して接続することが望ましい。
【０００９】
また、前記一対の接続領域を隣接して形成したこと、前記センサラインを前記母材の側面の両端近傍に形成することが望ましい。
【００１０】
さらに、前記母材の主面が多角形形状からなり、前記逃げ面が複数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が望ましい。
【００１１】
さらにまた、前記母材の主面と側面との交差稜部分に存在する前記一方の接続領域と前記第１の側面ラインとの間、前記センサラインと前記主面導電層の間、前記主面導体層と前記第２の側面ラインとの間、および前記第２の側面ラインと前記他方の接続領域との間の高さを他の交差稜部分の高さよりも低くすることが望ましい。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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５、他方の主面に着座面６を、側面に逃げ面８を形成し、すくい面５と逃げ面８との交差稜部分を切刃９が形成されている。
【００１５】
また、図１によれば、逃げ面８の切刃９近傍に所定幅を有する導電帯からなるセンサライン１２が設けられている。
【００１６】
図１によれば、センサライン１２は逃げ面８の端部、すなわち切刃９よりも０．５〜２ｍｍ内側に、かつ切刃９に沿って平行に形成され、センサライン１２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。例えば、センサライン１２の内側端部の位置を該切刃９の寿命基準量（逃げ面８の摩耗限界）、例えば０．０５〜０．７ｍｍに一致させておき、該切刃９にて切削加工を行うことにより、該切刃９の近傍に形成されたセンサライン１２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１２の両端と接続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。
【００１７】
本発明によれば、例えば着座面６（一方の主面）に外部回路（図示せず）と電気的に接続可能な導電層からなる一対の接続領域１３、１４を設け、第１の接続領域１３とセンサライン１２を電気的に接続するとともに、センサライン１２と第２の接続領域１４とを例えばすくい面５（他方の主面）に形成した導電層からなる主面導体層１７を介して電気的に接続したセンサ回路１０を形成することが大きな特徴であり、これによって、後述するノーズＲ部等の逃げ面８の切り屑が衝突しやすい部分に接続ライン（第２の接続ライン１６）を形成せずに、単純なセンサ回路１０を形成することができることから、切り屑による影響によらず、正確な工具寿命の検知が可能となる。
【００１８】
また、本発明によれば、切り屑の影響を極力避けるために、主面導体層１７は、主面（図１ではすくい面５）の中央よりにわたって形成されることが望ましい。
【００１９】
また、図１によれば、一対の接続領域１３、１４を着座面６に形成し、かつ主面導体層１７をすくい面５に形成しており、これによって、センサ回路１０を着座面６と接する後述のチップホルダ２０に形成した一対の外部回路２６、２７に容易に接続できる。
【００２０】
さらに、図１によれば、一方の接続領域１３とセンサライン１２との間は母材２の側面（逃げ面８）に形成した導電帯からなる第１の側面ライン１７を介して接続され、主面導体層１７と第２の接続領域１４との間は母材２の逃げ面８（側面）に形成した導電帯からなる第２の側面ライン１６を介して接続されている。そして、図１によれば、センサ回路１０は、第１の接続領域１３−第１の側面ライン１７−センサライン１２−主面導体層１７−第２の側面ライン１６−第２の接続領域１４と経由される。なお、センサ回路１０は母材２に対して絶縁状態で設けられ、センサ回路１０はそれ自体が所定の電気抵抗値を有するように構成される。
【００２１】
また、図１によれば、一対の接続領域（第１の接続領域１３と第２の接続領域１４）を隣接して形成しており、これによって、該一対の接続領域と接続される外部端子（不図示）の位置決めが容易にできる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、特にスローアウェイチップ等の着脱ができる切削工具において、センサライン１２を母材２の逃げ面８（側面）の両端近傍に１つづつ、すなわち２つ形成して、逃げ面８の両端が切刃９として使用できることが望ましい。
【００２３】
つまり、図１のように、母材２の主面が多角形形状（図１では四角形）からなり、逃げ面８が複数（図１では４つ）形成されるとともに、主面２と隣接する２つの逃げ面８、８とが交差するコーナー部１９それぞれ（図１では８つ）にセンサライン１２を形成することが望ましく、これによって、後述するように、８つのコーナー部１９を用いて切削加工をすることができる。
【００２４】
なお、図１によれば、逃げ面８に形成された第１の側面ライン１５および第２の側面ライン１６は、センサ回路１０の第１および第２の接続領域１３、１４の配置位置と、該センサ回路１０の第１および第２の接続領域１３、１４の反対面に第１および第２の接続領域１３’、１４’を有するセンサ回路１０’の配置位を全く同じ配置にして、ともに後述する図３のチップホルダ２０の外部端子２６、２７に接続できるように、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、所定の傾斜角度を有するように配設されている。
【００２５】
また、本発明によれば、図２に示すように、母材２の主面（すくい面５と着座面６）と側面（逃げ面８）との交差稜部分に存在する第１の接続領域１３と第１の側面ライン１７との間、センサライン１２と主面導電層１７の間、主面導体層１７と第２の側面ライン１６との間、および第２の側面ライン１６と第２の接続領域１４との間の高さを他の交差稜部分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よって、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、損傷を防止することができる。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。
【００２６】
なお、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５および着座面６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５および着座面６）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あってもよい。
【００２７】
（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１１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３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１１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５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。
【００２８】
また、図３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６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。
【００２９】
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の切削に使用するコーナー部に設けられたセンサライン１２と接続された一方の接続端子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。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６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６に設けられた一対の接続端子１３、１４とそれぞれ電気的に接触した状態となる。
【００３０】
また、図３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１２の抵抗値を測定することができる。
【００３１】
なお、図３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１９の切刃９が切削に用いられる。そして、コーナー部１９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５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１９と隣接する別のコーナー部１９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１９を使用することができる。なお、他方の主面のコーナー部を使用する場合は、すくい面と着座面が逆転して機能する。
【００３２】
（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。
【００３３】
方、センサライン１２、接続ライン（一対の接続端子１３、１４、第１および第２の接続ライン１５、１６、主面導体層１７）等のセンサ回路１０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１２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１２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。
【００３４】
（作製方法）
また、センサ回路１０を形成するには、例えば、所定のセラミック粉末を成形、焼成することによって作製した母材２の表面のほぼ全面に、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した後、レーザ加工、マスクを用いたブラスト加工、ドリルを用いた切削加工等によって、所定パターンのセンサ回路１０に加工する。
【００３５】
加工によりセンサ回路１０を形成する方法としては、母材２表面に被着形成された導電性薄膜に対し、ＹＡＧレーザやＣＯ₂レーザを照射走査するようなレーザ加工が、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。例えば、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望ましい。
【００３６】
さらに、センサ回路１０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】
【実施例】
超硬合金からなる母材の表面にＣＶＤ法にて絶縁体からなる膜厚５μｍの中間層を形成し、スパッタリング法にて膜厚０．５μｍのＴｉＮ薄膜を形成した。そして、レーザー加工により、図１および図５の回路パターンのセンサ回路を有するスローアウェイチップをそれぞれ作製した。
【００３８】
得られたチップに対して、下記の条件で切削試験を行った。
被削材：ＦＣ２５０
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ
切込み量：０．５ｍｍ
送り量０．３５ｍｍ／ｒｅｖ
その他：湿式切削
上記切削試験の結果、従来の図５のセンサ回路を有する切削工具では、実施した４コーナー全てにおいて４０〜７０分後に検知回路２９がセンサ回路断線と判断し作動したが、センサ回路を確認したところセンサライン１２は断線しておらず、折り返しライン部分が切屑によって損傷して断線していた。
【００３９】
これに対して、図１に示すセンサ回路を有する切削工具では、２５コーナーについて切削試験を行ったところいずれも３００分前後で検知回路２９がセンサ回路断線と判断し作動し、センサ回路を確認したところセンサライン１２はコーナー部（ノーズＲ部）にて断線していることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、センサラインの両端と一対の接続領域との間を接続する２つの接続ラインの一方を逃げ面に、他方をすくい面等の接続領域形成面以外の主面に形成することによって、特に切り屑の影響を受けやすい領域に接続ラインを形成せずに、単純なセンサ回路を形成でき、切り屑の影響をほとんど受けることなく正確に工具寿命の検知ができる。
【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切刃近傍の拡大図である。
【図３】図１のスローアウェイチップを、チップホルダに装着した例について説明するための斜視図である。
【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の形状を説明するための図（平面図および断面図）である。
【図５】従来の切削工具を示す図である。
【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
１０：センサ回路
１１：クランプ孔
１２：センサライン
１３：第１の接続領域
１４：第２の接続領域
１５：第１の側面ライン
１６：第２の側面ライン
１７：主面導体層
１９：コーナー部
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 more particularly to a cutting tool with a wear sensor provided with a sensor line for detecting wear of a cutting edge.
[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 manufactured, and the electric resistance of the conductive band (thin film circuit) is cut while cutting the cutting tool. A method for determining tool life by measuring values is disclosed.
[0003]
Further, for example, in Japanese Patent Application No. 2000-329625, the present applicant forms a sensor line 12 in the vicinity of the cutting edge 9 of the flank 8 as shown in FIG. A cutting tool in which a sensor circuit is formed by connecting both ends of the line 12 and a pair of connection regions formed on the seating surface with a connection line (side surface line) formed by drawing the flank is a simpler circuit pattern line. It was proposed that wear of the cutting edge can be detected with high accuracy.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cutting tool of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2000-329625, in a cutting process in which a large amount of chips are generated, such as steel turning, the large amount of chips violently collides with the flank 8, so the flank is affected by the impact. The connection lines (side surface lines) 15 and 16 formed in FIG. 8 may be damaged, possibly resulting in disconnection, and accurate tool life may not be detected.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cutting tool capable of accurately detecting the tool life even by chips during cutting.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of examining the routing of the sensor circuit, the inventors of the present invention have studied one of the two connection lines connecting the both ends of the sensor line and the pair of connection areas as a flank and the other as a rake face. By forming it on the main surface other than the connection area forming surface, etc., a simple sensor circuit can be formed without forming a connection line in an area that is particularly susceptible to chips, and it is almost affected by chips. It was found that the tool life can be detected accurately.
[0007]
That is, the cutting tool of the present invention forms a rake face on one main surface of the base material having a substantially flat plate shape, a seating surface on the other main surface, and a flank surface on the side surface, the rake surface and the flank surface In the cutting tool in which a crossing ridge portion is a cutting edge and a sensor line made of a conductive band is provided in the vicinity of the cutting edge of the flank, a conductive layer electrically connectable to an external circuit on the other main surface A pair of connection regions, and electrically connecting one of the connection regions and the sensor line, and comprising a main conductive layer formed of the conductive layer in which the sensor line and the other connection region are formed on the one main surface. It is electrically connected through a surface conductor layer.
[0008]
Here, the one connection region and the sensor line are connected via a first side surface line formed of a conductive band formed on a side surface of the base material, and the main surface conductor layer and the other connection are connected. It is desirable to connect between the regions via a second side surface line made of a conductive band formed on the side surface of the base material.
[0009]
It is desirable that the pair of connection regions be formed adjacent to each other, and that the sensor line be formed near both ends of the side surface of the base material.
[0010]
Further, the main surface of the base material is formed in a polygonal shape, and a plurality of the flank surfaces are formed, and the sensor lines are formed in each corner portion where the two main flank surfaces intersect with the main surface. It is desirable to do.
[0011]
Still further, between the one connection region and the first side line existing at the intersection ridge portion between the main surface and the side surface of the base material, between the sensor line and the main surface conductive layer, and the main surface. It is desirable that the height between the conductor layer and the second side line and between the second side line and the other connection region be lower than the height of the other intersecting ridge portion.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
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. .
[0014]
According to FIG. 1, the throw-away tip 1 includes a scooping surface 5 on one main surface of a base material 2 having a substantially flat plate shape (substantially rectangular parallelepiped shape in FIG. 1), a seating surface 6 on the other main surface, and a side surface. A flank 8 is formed, and a cutting edge 9 is formed at the intersection ridge between the rake face 5 and the flank 8.
[0015]
Further, according to FIG. 1, a sensor line 12 made of a conductive band having a predetermined width is provided in the vicinity of the cutting edge 9 of the flank 8.
[0016]
According to FIG. 1, the sensor line 12 is formed 0.5 to 2 mm inward from the end of the flank 8, that is, in parallel with the cutting edge 9, The degree of sensing of the tool life (amount of wear) can be defined by the width. For example, the position of the inner end of the sensor line 12 is matched with the life reference amount of the cutting edge 9 (the wear limit of the flank 8), for example, 0.05 to 0.7 mm, and cutting is performed with the cutting edge 9 By performing the processing, when at least a part of the sensor line 12 formed in the vicinity of the cutting edge 9 is disconnected due to wear, the pair of sensor lines is insulated and connected to both ends of the sensor line 12 described later. By measuring the resistance value between the connection regions, the life of the cutting edge 9 can be detected.
[0017]
According to the present invention, for example, a pair of connection regions 13 and 14 made of a conductive layer electrically connectable to an external circuit (not shown) are provided on the seating surface 6 (one main surface), and the first connection region 13 and the sensor line 12 are electrically connected, and the sensor line 12 and the second connection region 14 are connected to each other via a main surface conductor layer 17 made of a conductive layer formed on the rake face 5 (the other main surface), for example. It is a great feature that the sensor circuit 10 that is electrically connected is formed. As a result, a connection line (second connection line 16) is formed at a portion where the chips of the flank 8 such as a nose R portion described later easily collide. Since the simple sensor circuit 10 can be formed without forming the tool, the tool life can be accurately detected regardless of the influence of the chips.
[0018]
Further, according to the present invention, in order to avoid the influence of chips as much as possible, the main surface conductor layer 17 is desirably formed from the center of the main surface (the rake surface 5 in FIG. 1).
[0019]
Further, according to FIG. 1, the pair of connection regions 13 and 14 are formed on the seating surface 6, and the main surface conductor layer 17 is formed on the rake surface 5, whereby the sensor circuit 10 is connected to the seating surface 6. It can be easily connected to a pair of external circuits 26 and 27 formed on a chip holder 20 to be described later.
[0020]
Furthermore, according to FIG. 1, one connection region 13 and the sensor line 12 are connected via a first side line 17 made of a conductive band formed on the side surface (flank 8) of the base material 2, The main surface conductor layer 17 and the second connection region 14 are connected via a second side surface line 16 made of a conductive band formed on the flank 8 (side surface) of the base material 2. Then, according to FIG. 1, the sensor circuit 10 includes a first connection region 13-a first side surface line 17-a sensor line 12-a main surface conductor layer 17-a second side surface line 16-a second connection region 14. Via. The sensor circuit 10 is provided in an insulated state with respect to the base material 2, and the sensor circuit 10 is configured to have a predetermined electric resistance value.
[0021]
Further, according to FIG. 1, a pair of connection regions (a first connection region 13 and a second connection region 14) are formed adjacent to each other, and thereby external terminals connected to the pair of connection regions. Positioning (not shown) can be easily performed.
[0022]
Furthermore, according to the present invention, particularly in a cutting tool that can be attached and detached such as a throw-away tip, one sensor line 12 is formed in the vicinity of both ends of the flank 8 (side surface) of the base material 2, that is, two are formed. It is desirable that both ends of the flank 8 can be used as the cutting edge 9.
[0023]
That is, as shown in FIG. 1, the main surface of the base material 2 has a polygonal shape (quadrangle in FIG. 1), and a plurality of flank surfaces 8 (four in FIG. 1) are formed and adjacent to the main surface 2. It is desirable to form the sensor line 12 at each of the corner portions 19 (eight in FIG. 1) where the two flank surfaces 8 and 8 intersect, and thus, as will be described later, the eight corner portions 19 are used for cutting. Can be processed.
[0024]
In addition, according to FIG. 1, the 1st side surface line 15 and the 2nd side surface line 16 which were formed in the flank 8 are the arrangement position of the 1st and 2nd connection area | regions 13 and 14 of the sensor circuit 10, and The sensor circuit 10 ′ having the first and second connection regions 13 ′ and 14 ′ on the opposite surfaces of the first and second connection regions 13 and 14 of the sensor circuit 10 are arranged in exactly the same position, The sensor line 12 (in other words, with respect to the cutting edge ridge 9) has a predetermined inclination angle instead of an orthogonal direction so that it can be connected to external terminals 26 and 27 of the chip holder 20 of FIG. It is arranged like this.
[0025]
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 2, the first connection region existing at the intersection ridge portion between the main surface (rake surface 5 and seating surface 6) and the side surface (flank 8) of the base material 2. 13 and the first side line 17, between the sensor line 12 and the main surface conductive layer 17, between the main surface conductor layer 17 and the second side line 16, and between the second side line 16 and the second side line 16. The height of the connection area 14 is made lower than the height of the other intersecting ridges, in other words, by providing notches in these parts, the throw away tip 1 is particularly damaged. The easy line portion can be protected to prevent damage. In addition, as a shape of a notch, R shape, C surface shape, and the shape dented in multiple steps may be sufficient.
[0026]
According to the present invention, the shape of the throw-away tip 1 is not limited to the rake face 5 and the seating face 6 being square as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. The rake face 5 and the seating face 6) can be applied to (a) a circle, (b) an equilateral triangle, (c) a rhombus, or an oval, 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.
[0027]
(Installation example)
Further, according to FIG. 1, a clamp hole 11 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. 3. 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 11 or being pressed from the rake face 5 side by a metal fitting (not shown). The
[0028]
Further, according to FIG. 3, 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 6 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 11 of the throw-away tip 1 from above, and the tip thereof is screwed into the screw hole 25 formed in the center of the tip seat 22, whereby the throw-away tip 1 is inserted into the tip holder 20. It is attached to.
[0029]
Further, the tip seat 22 has a position facing one of the connection terminals 13 and 14 connected to the sensor line 12 provided at the corner portion used for cutting the throw-away tip 1 mounted, for example, upward. A pair of external terminals 26, 27 that are elastically biased and protrude from the chip seat 22 by several mm are provided. 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 6 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 13 and 14 provided on the seating surface 6 of the throw-away tip 1.
[0030]
Further, according to FIG. 3, 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 12 provided on the cutting edge 9 (corner portion 8 used for cutting) of the throw-away tip 1 attached to the pocket 21 can be measured. .
[0031]
In the mounted state of FIG. 3, for example, the cutting edge 9 of the corner portion 19 of the throw-away tip 1 is used for cutting. When the cutting edge 9 of the corner portion 19 is worn, the clamp screw 24 and the holding fitting are loosened, and the throwaway tip 1 is rotated by 90 ° around the center of the rake face 5, Another adjacent corner portion 19 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 19 can be used. . In addition, when using the corner part of the other main surface, a rake surface and a seating surface function in reverse.
[0032]
(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.
[0033]
On the other hand, the conductive band forming the sensor circuit 10 such as the sensor line 12, the connection line (the pair of connection terminals 13, 14, the first and second connection lines 15, 16 and the main conductor layer 17) is a throw-away chip. 1 has a strong bonding force to the base material 2, does not react with the work material, the electric resistance value of the sensor line 12 always shows a predetermined value, and accurately determines the degree of wear of the throw-away tip 1 and the presence or absence of a defect It can be detected, reaction products are less likely to be generated on the work surface of the work material, oxidation resistance is excellent, there is no change in the electric resistance value of the sensor line 12 due to oxide generation, and wear of the throw-away tip 1 For reasons such as the ability to accurately detect the degree, the presence or absence of defects, 4a, 5a, 6a group metals such as Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Co, Ni, Fe Iron group metal or metal material or TiC, such Al, for, VC, NbC, TaC, Cr 3 C 2, Mo 2 C, WC, W 2 C, TiN, VN, NbN, TaN, CrN, TiCN, VCN, NbCN At least one selected from the group consisting of carbides, nitrides, carbonitrides, (Ti, Al) N of 4a, 5a, 6a metals such as TaCN, CrCN, etc., in particular TiN, (Ti, Al) N, (Ti , Al) At least one selected from the group of CN, and further TiN are preferred.
[0034]
(Production method)
In order to form the sensor circuit 10, for example, a PVD method such as a CVD method, an ion plating method, a sputtering method, and a vapor deposition method is provided on almost the entire surface of the base material 2 produced by molding and firing a predetermined ceramic powder. After depositing and forming a conductive film of 0.05 to 20 μm by a known thin film forming method such as a plating method, in order to control to a predetermined thickness, in particular, adhesion to the base material 2 and a predetermined resistance value, laser The sensor circuit 10 having a predetermined pattern is processed by processing, blast processing using a mask, cutting processing using a drill, or the like.
[0035]
As a method of forming the sensor circuit 10 by processing, laser processing such as irradiation scanning with a YAG laser or a CO ₂ laser on a conductive thin film deposited on the surface of the base material 2 is a fine and accurate line. This is desirable in that it can be formed and can be applied to a wide variety of base materials and coatings. For example, when a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm is used, it is desirable to perform irradiation scanning at a width of 30 to 60 μm and a drawing speed of 50 to 300 mm / s at an output of 5 to 50 kHz, 9.0 to 25.0 A.
[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 10 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 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]
【Example】
An intermediate layer made of an insulator having a thickness of 5 μm was formed on the surface of the base material made of cemented carbide by a CVD method, and a TiN thin film having a thickness of 0.5 μm was formed by a sputtering method. And the throw-away chip | tip which has a sensor circuit of the circuit pattern of FIG. 1 and FIG. 5 was each produced by laser processing.
[0038]
A cutting test was performed on the obtained chips under the following conditions.
Work material: FC250
Cutting speed: 240 m / min
Cutting depth: 0.5mm
Feed amount 0.35mm / rev
Other: Wet cutting As a result of the above cutting test, in the conventional cutting tool having the sensor circuit of FIG. 5, the detection circuit 29 was operated after 40 to 70 minutes after all the four corners performed, and the sensor circuit was activated. As a result, the sensor line 12 was not disconnected, and the folded line portion was damaged by chips and disconnected.
[0039]
On the other hand, in the cutting tool having the sensor circuit shown in FIG. 1, when the cutting test was performed for 25 corners, the detection circuit 29 judged that the sensor circuit was disconnected in about 300 minutes, and the sensor circuit was confirmed. However, it was confirmed that the sensor line 12 was disconnected at the corner (nose R portion).
[0040]
【The invention's effect】
As described in detail above, one of the two connection lines connecting the both ends of the sensor line and the pair of connection regions is formed as a relief surface, and the other is formed on a main surface other than the connection region forming surface such as a rake surface. Thus, a simple sensor circuit can be formed without forming a connection line in a region that is particularly susceptible to chips, and the tool life can be accurately detected with little influence from chips.
[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 an enlarged view of the vicinity of the cutting edge of the throw-away tip of FIG.
3 is a perspective view for explaining an example in which the throw-away tip in FIG. 1 is mounted on a tip holder. FIG.
FIG. 4 is a diagram (a plan view and a cross-sectional view) for explaining the shape of a throw-away tip that is a preferred example of the cutting tool of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a conventional cutting tool.
[Explanation of symbols]
1: Throw away tip 2: Base material 5: Rake face 6: Seating face 8: Relief face 9: Cutting edge 10: Sensor circuit 11: Clamp hole 12: Sensor line 13: 1st connection area 14: 2nd connection Region 15: First side line 16: Second side line 17: Main surface conductor layer 19: Corner portion 20: Tip holder 21: Pocket 22: Tip seat 23: Restraint surface 24: Clamp screw 25: Screw hole 26: External terminal

Claims

A rake face is formed on one main surface of the base material having a substantially flat plate shape, a seating surface is formed on the other main surface, and a flank surface is formed on the side surface. And a cutting tool provided with a sensor line made of a conductive band in the vicinity of the cutting edge of the flank, provided with a pair of connection regions made of a conductive layer electrically connectable to an external circuit on the other main surface. The one connection region and the sensor line are electrically connected, and the sensor line and the other connection region are electrically connected via a main surface conductor layer formed of a conductive layer formed on the one main surface. Cutting tool characterized by being connected to.

The first connection region and the sensor line are connected via a first side line formed of a conductive band formed on a side surface of the base material, and the main surface conductor layer and the other connection region are connected to each other. The cutting tool according to claim 1, wherein the gap is connected via a second side surface line made of a conductive band formed on a side surface of the base material.

The cutting tool according to claim 1, wherein the pair of connection regions are formed adjacent to each other.

The cutting tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor line is formed in the vicinity of both ends of the side surface of the base material.

The main surface of the base material has a polygonal shape, a plurality of flank surfaces are formed, and the sensor lines are formed at each corner portion where the flank surfaces adjacent to the main surface intersect. The cutting tool according to any one of claims 1 to 4, wherein:

Between the one connection region and the first side surface line present at the intersection ridge portion between the main surface and the side surface of the base material, between the sensor line and the main surface conductive layer, and the main surface conductor layer The height between the second side surface line and between the second side surface line and the other connection region is lower than the height of other intersecting ridge portions. The cutting tool according to any one of 5.