JPH02503770A - 切削加工するための工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 切削加工す′るための工具 本発明は、切削加工するために役立ちかつ摩耗する切削要素と、この切削要素を 支持する切削要素支持体とによって形成された切削加工するための工具に関する 。

このような工具は公知である。この工具は例えばスティック砥石である。このス ティック砥石の場合、切削ライニング（切削要素）が接着層によって鋼製基部（ 切削要素支持体）に設けられている。しかし、これと同様に形成された研削砥石 も対象となる。

全自動加工の一連の装置において、多くは多スピンドル型機械の場合に、摩耗の 監視は運転の安全性と製作の質にとって非常に重要である。工具の摩耗は、加工 された工作物の数（耐用量）に大きく依存する。他の影響因子は例えば、送り、 工作物の硬さあるいは工具の不均質性である。経済的な製作のためには、正しい 時間での工具の交換が非常に重要である。工具を早く交換してはいけない、すな わち、切削媒体容積（切削要素、すなわち切削ライニングの容積）が利用し尽さ れていないときに、交換してはいけない。更に、工具の交換は遅すぎてもいけな い、なぜなら、これはもはや質的に価値のない工具による製作を意味し、不良品 を生じるからである。

切削要素の摩耗の監視は従来は例えば、簡単な場合には、次のようにして達成さ れる。すなわち、その都度の加工のために、最短の耐用時間（工作物の加工の時 間）または耐用量（加工された工作物の数）を検出し、操作人がこの値を標準値 として、適当な間隔をおいて行われる工作機械の検査の基礎とすることによって 達成される。この検査自体は工具を観察することによって行われる。

他の例では、電子機械式または電子油圧式の工具送りの際に、送り量が監視され る。しかしこれは、例えばスティック砥石の切削ライニングの摩耗の間接的なチ ェックだけを意味する。送りが所定の数のパルスによってステップ状に行われる 場合には、予想される磨滅に対応して、予備調節可能な数の加工サイクルの後で 、同様に予備ｔＪ！４Ｗｉ可能な数の付加的な送りパルスを予め定めることがで きる。しかし、このような装置も実際の摩耗監視を行わず、もっばら摩耗の補償 だけを行う、補償のために必要な付加的なパルスの合計と、経験的に設定される 、スティック砥石の切削ライニングの利用可能な高さとの比較とによって初めて 、スティック砥石の交換が必要であるかどうかという、機械制御に利用可能な情 報が生じる。新式の機械制御の場合には、切削ライニングの利用可能な高さ、各 補償工程のステップの数、およびホーニング工具の円錐角度が制御装置に入力さ れる。補装置を加算することにより、摩耗限界に達したときに、機械が停止する 。スティック砥石の摩耗状態はディスプレーの棒グラフで示される。警告限界が プログラミング可能である場合には、操作人は工具の交換のために正しい時期に 機械の制御を要求する。しかしながら、この工具摩耗監視装置は、ステップモー タによって送りが行われる場合だけしか使用できない。油圧式の送りの場合には 、この間接的な摩耗監視装置は使用不可能である。更に、この間接的な監視は、 高さの製作誤差を考慮しなければならないという欠点がある。このような高さは 事情によっては、数十個までの工作物の耐用量に相当する。従って、間接的な摩 耗監視は、切削ライニングのできるだけ経済的な利用を保証しない。

そこで、本発明の課題は、切削ライニングが擦り減って工具の交換が必要である ときに、工具の摩耗状態を直接的に検出、すなわち確認することができる、冒頭 に述べた種類の工具と、それに適した測定装置を提供することである。その隙、 “切削要素”は切削加工のために使用可能である工具の部分、例えばダイヤモン ド粒を有するバインダーによって形成されたスティック砥石の切削ライニングで あると理解される。この部分はいかなる場合でも、切削加工を受は持つ工具の部 分（要素）であり、その摩耗の後、工具を交換すべきである。測定は工具で直接 行うべきである。すなわち、摩耗状態を事実として確認すべきであり、摩耗と経 験的に関連する間接的なパラメータ（例えば送り量のようなパラメータ）から推 察すべきではない。測定は更に、切削ライニングの製作誤差と無関係でなければ ならない、すなわち、切削ライニングの高さに製作誤差があっても、測定は正確 でなければならない、測定工程は、工具が洗浄媒体およびまたは冷却媒体（例え ばホーニングオイル）で濡れているときにも機能すべきである。

装置は更に簡単であるべきである。それによって、既存の機械に後付けできるよ うにすべきである。摩耗監視は適当なインターフェースによって機械制御装置に 接続可能であるべきであり、それによって自動的な工具交換あるいは操作人への 報告が可能である。

この課題は本発明に従って、切削要素と切削要素支持体との間に、特殊波長の電 磁ビームを選択吸収およびまたは選択検出する、層としての物質が、他の材料か らなる層に埋込まれているかあるいは切削要素に接続して不連続の要素として設 けられた指標支持体のコーティングとして設けられていることによって解決され る。本発明の好ましい実施形は請求の範囲の従属項に記載しである。

“切削要素”、例えばスティック砥石の場合には切削ライニングが摩耗するや否 や、その下に設けられた選択吸収およびまたは選択検出物質が露出する。

選択吸収または選択検出の前記の特性は、本発明のよる測定装置によって測定さ れる。この測定から、操作人に情報を与えるかまたは自動的な工具交換を開始す る信号が導き出される。それによって、冒頭で述べたような、摩耗監視のすべて のエラーや不充分な点が除去される。

以下、添付の図に基づいて、本発明の実施例とその好ましい発展実施形を説明す る。

第１図は工具の実施例の横断面図、 第２図は測定装置の実施例を示す図、 第３図はホーニング工具に対する第３図の測定装置の配置を示す図、 第４図は工具の第２の実施例の横断面図、第５図は第４図の工具を製作するため のスタンプの横断面図、 第６図は本発明による工具の他の実施例の製作の一つのステップを示す図、 第７図は工具の他の実施例の横断面を示す図、第８図は第７図の工具の平面図で ある。

スティック砥石（第１図）は、切削ライニング２、接着Ｎ３および鋼製基部４に よって形成されている。

鋼製基部の厚さは通常的１〜３ｆｉで、接着層の厚さは通常０．１〜０．２−で ある。接着層はバインダーと、いろいろな非鉄重金属（例えば銅、亜鉛、錫）か らなっている、切削ライニングは埋込まれたダイヤモンド粒を有するバインダー からなっている。このダイヤモンド粒は直径が７〜４００　μｍで、集積度が１ 〜２００カラツト／ｄである。このようなスティック砥石は７００〜１０００° Ｃの温度で焼結される。

第１図の実施例では、接着Ｎ３に蛍光色素が、色素１部に対して結合粉末２部の 比で埋込まれている。

この蛍光色素は粉末粒子５の形で示しである。高い温度に耐え無毒である蛍光色 素は、化粧品産業や印刷工業で知られている。蛍光色素はいわゆる蛍光団によっ て得られる。

第２図はスティック砥石１の摩耗を測定するための測定装置を示している。蛍光 色素を含む接着層４が露出するほどに、切削ライニング２が擦り減ると、この蛍 光色素を確認することができる。

そのために、当該の工作機械（ホーニング盤、研削盤）には、測定装置ｌＯが設 けられている。この測定装置はビームを放出する送光装置を備えている。

この送光装置はビーム源１１、フィルタ１２、および放出されたビームを束ねる レンズ装置１３からなっている０束ねられたビームはスティック砥石１に当たる 、すなわち切削ライニング２が摩耗した後、蛍光物質５を含む接着層３に当たる 、更に、レンズ装置１４、フィルタ１５および適当なフォトダイオード１６から なる受光装置が設けられている。このフォトダイオード１６は検出器、すなわち 当たるビームによって電気信号が決定される部品である。送光装置と受光装置は 、ビームが送光装置によって励起されるときに、物質５から放出されるビームが 受光装置によって受けられるように形成されている。

図ではそれぞれフィルタ１２または１５がそれぞれ１個だけ示しである。これは 図を見易くするためである。特殊スペクトルの個々の波長を検出するために、そ の都度適合した複数のフィルタ１２または１５を、所属のレンズと共に設けるこ とができる。

フィルタ１２は、ビーム源１１からのビームのうち、特殊波長分布（スペクトル ）を残し、工具工の表面に達するように定められている。このビームは励起ビー ムと呼ばれ、例えば２５４ナノメータと３６６ナノメータの波長を有する。粉末 粒子５の形をして接着層３内に挿入された蛍光物質にビームが当たるときに、ビ ームは放出ビームを生じる。この放出ビームは例えば波長が４９０ナノメータ、 ５３０ナノメータ、６１０ナノメータの、異なる特殊波長分布（スペクトル）を 有する。

所定のスペクトルの励起ビームは、ビーム源１１自体が適当な選択スペクトルを 放出することにより発生させることが可能であり（例えば低圧水銀ビーム放射器 ）、また、他の例では第２図に示すように、ビーム源と、励起ビームによって励 起すべき表面との間に、透過性を適当に選択適合したフィルタ１２を設けること によって発注させることが可能である。

これと同様に、フィルタ１５は、適当な放出スペクトルのビームだけを透過させ るように調整されている。それによって、接着層３内の蛍光色素の蛍光によって 発生するビームだけがフォトダイオード１６に達し、そこで対応する電気的信号 を生じる。この装置はその他の何らからのビーム（他のビーム源の散光、不所望 な反射光等）を怒じない。

図示の送光／受光装置と平行に、フォトダイオード２１の形をした他の受光器が 設けられている。この受光器はビーム源１１から放射されるビームを直接受入れ る。両フォトダイオード装置１６．２１の信号は一つの比率計２２に達する。こ の比率計は両信号の比率を出力する。それによって、比率計２２から出力されか つ導体２３に沿って導かれる最終的な信号に対する、照度の変化（例えば図示し ていない電力供給の変化によって生じる）の影響がな（なる、比率計２２の出力 部の信号は評価およびまたは記録するためのパーソナルコンピュータＰＣに達す る。他の導体２４．２４’、２４’を経て、例えば信号“警戒警報”、“交換に 早すぎる時点”、“交換に遅すぎる時点”が得られる。

第３図はホーニング工具３０の近くに測定装置１０を配置した状態を示している 。ホーニング工具の外周に沿って、複数のステインク砥石１が配置されている。

第１図において、粉末粒子５の形をした蛍光色素は接着層３に混合されている。

この接着層は切削ライニング２が摩耗するや否や露出する。第４圀はスティック 砥石の他の構造を示している。この場合、鋼製基部４に取付ける前に、接着層３ は溝４０を備えている。この溝は、切削ライニング２の表面に達するような深さ に切削されているか、あるいは切削ライニングと境界を接し、切削ライニング２ の摩耗の後、溝が外側に露出するような深さに切削されている。溝自体は例えば 、０．３　Ｘｏ、３　ｍｍの横断面積を有する。この溝には、銅！４１が指標支 持体として挿入されている。この指標支持体は、指標として、蛍光色素からなる コーティング４２を有している。

コーティングは約０．１鵬の厚さとすることができる。

先ず、接着層３と切削ライニング２からなる成形部分４３が製作される（第６図 参照）、そして、第５図に横断面を示すスタンプ４４によって、成形部分に溝４ ０が打刻される。その後、この溝に銅線４１が装着される。続いて、鋼製基部４ が圧着され、ステイック砥石１全体が焼結される。この構造は、第１図のものと 比べて、接着層の横断面が弱体化しないという利点がある。

第７図と第８図では、ステイック砥石１全体を製作した後で、溝の底が切削ライ ニング２内に達するように、すなわちこの切削ライニングで終わるように、かつ 切削ライニング２が摩耗した際に溝５０がこの側から露出するように、鋼製基部 ４の側から工具に溝５０が加工される（例えば放電加工によって）、そして、溝 に蛍光色素５が挿入される。そして、溝ははんだによって閉鎖される。その際、 色素が焼結の温度と圧力にさらされないという利点がある。なぜなら、焼結の後 で、色素が挿入されるからである。溝の代わりに、孔を加工してもよい、同様に 、切削ライニングまで達する凹部でもよい。

切削要素の摩耗後、物質が露出することが重要である。この物質の露出は選択的 に確認可能である。

これは選択検出されるビームの測定によってだけでなく、選択吸収の測定によっ ても達成可能である。

測定装置ｆｌｏは一般的に、選択吸収物質およびまたは選択検出物質を送光／受 光装置によって工具に組み入れた測光装置である０図示の蛍光測定方法の代わり に、赤外線または紫外線の吸収を測定することができる。散光の影響または外光 の影響をなくすために、すべてのビームが可視光線でないと非常に有利である。

このすべての方法において、摩耗した工具（スティック砥石、研削砥石）を自己 検知するために適した、確実に機能する測定装置を得ることができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）（訂正）平成　２年　１月３０ 日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．切削加工するために役立ちかつ摩耗する切削要素（２）と、この切削要素を 支持する切削要素支持体（４）とによって形成された切削加工するための工具に おいて、切削要素（２）と切削要素支持体（４）との間に、特殊波長の電磁ビー ムを選択吸収およびまたは選択検出する、層としての物質（５）が、他の材料（ ４）からなる層に埋込まれているかあるいは切削要素（２）に接続して不連続の 要素として設けられた指標支持体（４１）のコーティング（４２）として設けら れていることを特徴とする工具。
2. ２．物質（５）で被覆した指標支持体（４２）が凹部（４０，５０）内に設けら れ、この凹部が切削要素（２）を切削要素担体（４）に連結する接着層（３）お よびまたは切削要素支持体内に、切削要素に接するように設けられ、切削要素（ ２）の磨滅時に物質（５）が露出することを特徴とする、請求の範囲第１項記載 の工具。
3. ３．指標担体が特に非鉄重金属からなる線材（４２）であることを特赦とする、 請求の範囲第２項記載の工具。
4. ４．溝（５０）が閉鎖されていることを特徴とする、請求の範囲第２項記載の工 具。
5. ５．工具がそれ自体公知のステイック砥石によって形成され、このスティック砥 石の場合、切削要素が切削ライニング（２）であり、この切削ライニングが接着 層（３）によって、切削要素支持体を形成する鋼製基部（４）に取付けられてい ることを特徴とする、請求の範囲第１項または請求の範囲第２項から第４項まで のいずれか一つに記載の工具。
6. ６．選択検出およびまたは選択吸収する物質が蛍光物質（５）であり、この蛍光 物質が所定の第１の波長分布で励起する際に、第２の所定の波長分布を有するビ ームを放出することを特徴とする、請求の範囲第１項または請求の範囲第２項か ら第５項までのいずれか一つに記載の工具。
7. ７．選択吸収または選択検出する物質が紫外線を吸収する物質であることを特徴 とする、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記載の工具。
8. ８．選択吸収または選択検出する物質が赤外線を選択吸収する物質であることを 特徴とする、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記載の工具。
9. ９．請求の範囲第１項または請求の範囲第２項から第８項までのいずれか一つに 記載の工具の摩耗を測定するための測定装置において、選択光線を放出する送光 装置（１１，１２，１３）が切削要素（２）の方へ向けて配置され、更に、選択 光線を受ける受光装置（１４，１５，１６）が工具の方へ向けて配置され、受光 装置が送光装置から工具（１）に放射され工具から反射した光線を受け、この光 線から指示信号（Ｓｌ、Ｓ２，Ｓ３）を導き出すことを特徴とする測定装置。
10. １０．電気信号が差動増幅器（２２）に達し、送光装置（１１）から他の受光装 置（２１）によって直接導き出される信号が同様に差動増幅器（２２）に達し、 差動増幅器の出力信号が評価ユニット（ＰＣ）内の評価の基礎となることを特徴 とする、請求の範囲第９項記載の測定装置。