JPWO2020171157A1 - ホルダ、切削工具、切削加工物の製造方法及びデータの収集方法 - Google Patents
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Abstract
ホルダ(1)は、本体(5)、アンテナ部材(7)及びセンサ(9)を有する。本体(5)は、中心軸に沿って、第１端から第２端に向かって延びた棒形状である。また、本体(5)は、金属部材(11)及び第１樹脂部材(13)を有する。金属部材(11)は、切刃(29)を有するインサート(3)を取り付けることが可能なポケット(27)を有する。第１樹脂部材(13)は、金属部材(11)よりも第２端の近くに位置する。アンテナ部材(7)は、第１樹脂部材(13)に覆われる。センサ(9)は、アンテナ部材(7)よりもポケット(27)の近くに位置して、アンテナ部材(7)に有線接続され、且つ、本体(5)の状態を測定することが可能である。そして、この構成により配線の取り扱いが煩雑になるという課題を解決できる。
Description
本出願は、２０１９年２月２０日に出願された日本国特許出願２０１９−０２８７１１号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本開示は、一般的には、被削材の切削加工において切削加工の状態を測定することが可能なホルダに関する。より具体的には、測定した切削加工の状態を外部との間で通信可能なホルダに関する。
金属などの被削材を切削加工する際に用いられる切削工具として、例えば特開２０１２−２０３５９号公報（特許文献１）に記載の切削工具が知られる。特許文献１に記載された切削工具は、本体部、切削刃、センサ部、ケーブル部材及び通信部を備える。通信部がケーブル部材に着脱可能に接続されることによって、切削加工の状態を測定することが可能である。
特許文献１に記載の切削工具においては、通信部がケーブル部材を介して本体部に接続される。そのため、通信部に電力を供給するための電源配線と併せて配線の数が増加し、配線の取り扱いが煩雑になる。
本開示の限定されない態様に基づくホルダは、本体、アンテナ部材及びセンサを有する。本体は、中心軸に沿って、第１端から第２端に向かって延びた棒形状である。また、本体は、金属部材及び第１樹脂部材を有する。金属部材は、切刃を有するインサートを取り付けることが可能なポケットを有する。第１樹脂部材は、金属部材よりも第２端の近くに位置する。アンテナ部材は、第１樹脂部材に覆われる。センサは、アンテナ部材よりもポケットの近くに位置して、アンテナ部材に有線接続され、且つ、本体の状態を測定することが可能である。
以下、本開示の限定されない複数の実施形態のホルダ１を有する切削工具１０１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図では、説明の便宜上、各実施形態を説明する上で必要な主要部材のみが簡略化して示される。したがって、切削工具１０１は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
＜切削工具＞
切削工具１０１としては、例えば、旋削工具、転削工具及びドリルなどが挙げられ得る。旋削工具としては、外径加工用工具、内径加工用工具、溝入れ工具及び突っ切り工具などが挙げられ得る。転削工具としては、フライス工具及びエンドミルなどが挙げられ得る。
切削工具１０１としては、例えば、旋削工具、転削工具及びドリルなどが挙げられ得る。旋削工具としては、外径加工用工具、内径加工用工具、溝入れ工具及び突っ切り工具などが挙げられ得る。転削工具としては、フライス工具及びエンドミルなどが挙げられ得る。
限定されない実施形態の切削工具１０１は、ホルダ１及び切削インサート３（以下、単にインサート３とも言う。）を有してもよい。図１に示す限定されない一例における切削工具１０１は、旋削工具である。上記のように切削工具１０１が、転削工具又はドリルであっても何ら問題ない。
限定されない実施形態のホルダ１は、本体５、アンテナ部材７及びセンサ９を有してもよい。限定されない実施形態における本体５は、第１端１ａから第２端１ｂに向かって延びた棒形状であってもよい。一般的には、第１端１ａが先端であり、第２端１ｂが後端である。図１に示す限定されない一例のように、本体５は、四角柱形状であってもよい。第１端１ａから第２端１ｂに向かって延びた仮想直線を中心軸Ｏ１としたとき、本体５は、中心軸Ｏ１を有し、この中心軸Ｏ１に沿って延びているとも言える。
本体５は、複数の部材によって構成されてもよい。例えば、図１に示すように、第１端１ａの側に位置する金属部材１１と、金属部材１１よりも第２端の近くに位置する第１樹脂部材１３とを有してもよい。金属部材１１は、図１に示す限定されない一例のように第１端１ａを含んでもよい。また、第１樹脂部材１３は、図１に示す限定されない一例のように第２端１ｂを含んでもよい。
第１樹脂部材１３は、金属部材１１に接してもよい。また、第１樹脂部材１３及び金属部材１１の間に別の部材が位置することによって、第１樹脂部材１３が金属部材１１から離れてもよい。第１樹脂部材１３が金属部材１１に接する場合において、第１樹脂部材１３は金属部材１１に接合されてもよく、また、単に当接していてもよい。
本体５は、第１端面１５、第２端面１７、第１側面１９、第２側面２１、第３側面２３及び第４側面２５を有してもよい。第１端面１５は、第１端１ａに位置してもよい。第２端面１７は、第２端１ｂに位置してもよい。
第１側面１９、第２側面２１、第３側面２３及び第４側面２５は、それぞれ第１端１ａから第２端１ｂに向かって延びてもよい。第２側面２１は、第１側面１９の反対側に位置してもよい。第３側面２３及び第４側面２５は、それぞれ第１側面１９及び第２側面２１の間に位置してもよい。第４側面２５は、第３側面２３の反対側に位置してもよい。第３側面２３及び第４側面２５は、それぞれ第１側面１９及び第２側面２１に対して直交してもよい。
限定されない実施形態における金属部材１１は、ポケット２７を有してもよい。ポケット２７には、切刃２９を有するインサート３を取り付けることが可能である。ポケット２７は、第１端１ａの側に位置してもよい。図１に示す限定されない一例におけるポケット２７は、第１端面１５、第１側面１９及び第３側面２３に対して開口してもよい。
インサート３は切刃２９を有しており、切削加工時に被削材を切削する機能を有してもよい。図１に示す限定されない一例のように、インサート３は、四角板形状であって、第１面３１及び第２面３３を有してもよい。第１面３１は、切屑が流れる第１領域３１ａを有してもよい。第１領域３１ａは、一般的にすくい面と呼ばれる。
第２面３３は、第１面３１に隣接してもよい。第２面３３は、被削材の加工面と対向する第２領域３３ａを有してもよい。第２領域３３ａは、一般的に逃げ面と呼ばれる。切刃２９は、第１面３１及び第２面３３の交わりの少なくとも一部に位置してもよい。
インサート３の第１面３１は、図３に示す限定されない一例のように本体５の第３側面２３に対して概ね平行に位置してもよい。言い換えれば、第１面３１が、第１側面１９及び第２側面２１に対して概ね直交するように位置してもよい。この場合には、概ね第３側面２３に直交する方向に切削工具１０１に対して主分力が加わり易い。
なお、インサート３の形状は、上記の形態に限定されない。限定されない実施形態のインサート３は、第１面３１の形状が四角形である四角板形状であってもよい。しかしながら、第１面３１の形状は、例えば三角形、五角形又は六角形であってもよい。すなわち、インサート３は、例えば三角板形状、五角板形状又は六角板形状であってもよい。
インサート３の大きさは特に限定されない。例えば、第１面３１の一辺の長さは、３〜２０ｍｍ程度に設定されてもよい。また、第１面３１に直交する方向で示されるインサート３の高さは、５〜２０ｍｍ程度に設定されてもよい。
インサート３の材質としては、例えば、超硬合金及びサーメットなどが挙げられ得る。超硬合金の組成としては、例えば、ＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ及びＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏが挙げられ得る。ここで、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣは硬質粒子であり、Ｃｏは結合相であってもよい。
また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であってもよい。具体的には、サーメットとして、炭化チタン（ＴｉＣ）及び／又は窒化チタン（ＴｉＮ）を主成分としたチタン化合物が挙げられ得る。ただし、インサート３の材質が上記の組成に限定されないことは言うまでもない。
インサート３の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法、又は物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などが挙げられ得る。
本体５の大きさは特に限定されない。例えば、第１端１ａから第２端１ｂまでの長さは、５０〜２００ｍｍ程度に設定されてもよい。第１側面１９及び第２側面２１の間隔は、５〜３０ｍｍ程度に設定されてもよい。第３側面２３及び第４側面２５の間隔は、５〜３０ｍｍ程度に設定されてもよい。
アンテナ部材７は、第１樹脂部材１３に覆われてもよく、且つ、センサ９に接続されてもよい。センサ９で測定された本体５の情報がアンテナ部材７へと伝達され、アンテナ部材７において外部との間で無線通信され得る。
限定されない実施形態におけるアンテナ部材７は、ケーブル部材によって本体５に接続されているのではなく、本体５の内部に位置する。そのため、センサ９及びアンテナ部材７を接続するケーブル部材が不要であり、ホルダ１の取り扱いが容易である。
ここで、図２に示す限定されない一例のように、アンテナ部材７は、第１樹脂部材１３に覆われた状態で本体５の内部に位置する。第１樹脂部材１３は、第２端１ｂの近くに位置する。第２端１ｂは、ポケット２７が位置する第１端１ａの側とは反対側である。すなわち、第２端１ｂの近くに位置するアンテナ部材７は、第１端１ａの側に位置するポケット２７から大きく離れる。
切削加工物を製造するための被削材の切削加工時において、切刃２９で切屑が生じる。また、切刃２９に向かって冷却液（クーラント）が噴射される場合がある。しかしながら、アンテナ部材７がポケット２７から大きく離れている場合には、切屑の飛散及び冷却液の噴射による影響をアンテナ部材７が受けにくい。そのため、アンテナ部材７の耐久性が高い。
さらに、単にアンテナ部材７がポケット２７から大きく離れているだけでなく、アンテナ部材７が第１樹脂部材１３に覆われる場合には、第１樹脂部材１３がアンテナ部材７に対するカバーとして機能することが可能である。そのため、切屑の飛散及び冷却液の噴射による影響をアンテナ部材７が一層受けにくく、アンテナ部材７の耐久性がさらに高い。
また、切削加工時にホルダ１に対して第１端１ａの側から第２端１ｂの側に向かって切削負荷が加わる場合がある。例えば、図８に示すような切削工具１０１においては、第１端１ａの側から第２端１ｂの側に向かって背分力が加わる場合がある。このような場合において、アンテナ部材７ではなく第１樹脂部材１３によってホルダ１を支持することが可能である。そのため、ホルダ１の位置ずれが生じにくい。
図６に示す限定されない一例のように、アンテナ部材７は、一対の主面７ａを有する平板形状である。このようにアンテナ部材が平板形状である場合において、一対の主面７ａが、中心軸Ｏ１に平行であってもよい。アンテナ部材７が上記のように位置している場合には、金属部材１１などにおける無線通信の伝搬の損失が抑えられ易い。
例えば、アンテナ部材７からの無線信号に指向性がある場合には、アンテナ部材７からの無線信号が一対の主面に直交する方向に進行し易い。また、アンテナ部材７からの無線信号が全方位に特性を持つ場合にも、金属が周囲にない状態が確保され易いためアンテナ特性が向上する。
センサ９は、アンテナ部材７よりもポケット２７の近くに位置している。センサ９は、本体５の表面上に位置してもよく、また、本体５の内部に位置してもよい。図２に示す限定されない一例のように、本体５の第１側面１９が凹部３５を有し、この凹部３５内にセンサ９が位置している。具体的には、第１側面１９におけるポケット２７及び第２端面１７の間に凹部３５が位置している。
本体５が凹部３５を有し、この凹部３５内にセンサ９が位置している場合には、センサ９が本体５の内部に位置する場合と比較して、本体５へのセンサ９の取り付けが容易である。また、センサ９が単に本体５の表面に位置する場合と比較して、切屑の飛散及び冷却液の噴射による影響をセンサ９が受けにくい。
センサ９は、切削加工時における本体５の状態を測定することが可能な部材である。本体５の状態としては、例えば、温度、加速度、振動、ひずみ、内部応力及び損耗などの物理量が挙げられ得る。本体５の状態を測定するとは、本体５における上記に代表される物理量の少なくともいずれか１つの情報を測定することを意味する。また、測定の対象は、静的な状態での情報に限定されず、動的な状態での情報、すなわち、状態の変化であってもよい。
例えば、測定対象の情報を温度とする。また、切削加工前の本体５の温度が２０°であって、切削加工時に本体５の温度が８０°に上昇したとする。このとき、切削加工前の本体５の温度である２０°が、温度に関する静的な状態での情報である。また、２０°から８０°への本体５の温度の上昇が、温度に関する動的な状態での情報である。これらの情報のいずれか一方が測定されてもよく、また、両方が測定されてもよい。
例えば、ホルダ１がセンサ９として熱電対を有している場合には、本体５の温度を測定することが可能である。ホルダ１がピエゾ素子を用いた圧電センサを有している場合にも、加速度、振動、ひずみ及び内部応力などを測定することが可能である。また、ホルダ１がセンサ９として機能する配線回路を有してもよい。具体的には、本体５の損耗に伴って配線回路が損耗し、この回路の抵抗値が変化した場合に、この抵抗値の変化によって本体５の損耗状態を測定してもよい。
なお、センサ９で測定され得る本体５の状態は上記の物性値に限定されない。また、センサ９は上記の具体例に限定されず、上に例示した本体５の物性値を測定できるものであれば、特に記載していない他の素子を用いてもよい。例えば、カメラ及びマイクが挙げられ得る。
また、本体５の状態を測定することによって、例えばインサート３の切刃２９の状態を評価することが可能である。センサ９がアンテナ部材７よりもポケット２７の近くに位置している場合には、インサート３の状態が高い精度で評価され易い。特に、センサ９からポケット２７までの距離（第１距離Ｌ１）が、センサ９から第２端１ｂまでの距離（第２距離Ｌ２）よりも短い場合には、インサート３の状態がより高い精度で評価され易い。センサ９からポケット２７までの距離が相対的に短いことによって、ポケット２７に位置するインサート３の近くにセンサ９が位置することになるからである。
ホルダ１は、カバー部材６３を有してもよい。図８に示す限定されない一例のように、カバー部材６３が凹部３５の開口部に位置してもよい。カバー部材６３がセンサ９の上に位置する、と言い換えてもよい。このようなカバー部材６３をホルダ１が有する場合には、切削加工時にセンサ９が傷つきにくい。また、クーラントに対する防水性を有することができる。
センサ９は、アンテナ部材７に有線接続されている。具体的には、限定されない実施形態のホルダ１は、センサ９及びアンテナ部材７を有線接続する接続部３７を有している。接続部３７としては、例えば、導体を用いた配線及び回路が挙げられ得る。なお、センサ９からアンテナ部材７への情報の伝達は、上記に限定されず、例えば、光配線を用いて行われてもよい。
ポケット２７から第２端１ｂまでの距離を第３距離Ｌ３としたとき、第２距離Ｌ２は、第３距離Ｌ３より長くてもよく、また、第３距離Ｌ３より短くてもよい。第２距離Ｌ２が第３距離Ｌ３よりも短い、すなわち、センサ９がポケット２７よりも前記第２端１ｂの近くに位置する場合には、接続部３７が必要以上に長くなりにくい。そのため、接続部３７の劣化による耐久性の低下が避けられ易い。また、センサ９及びアンテナ部材７の接続状態が安定し易い。
センサ９及びアンテナ部材７は、直接に接続されていてもよいが、例えば第１制御部３９などを有するモジュール４１を介して有線接続されていてもよい。モジュール４１の構成の限定されない一例として、センサ９で測定された物理量に基づく第１信号４３を検出する検出部４５と、検出部４５で検出された第１信号４３を制御する第１制御部３９と、第１制御部３９によって制御された信号を第２信号４７としてアンテナ部材７へと出力する出力部４９とを有する構成が挙げられ得る。
アンテナ部材７と無線通信を行う外部の部材が無線通信部５１である場合においては、センサ９で測定された本体５の情報がアンテナ部材７から送信され、無線通信部５１が受信する。無線通信部５１が受信した本体５の情報は、評価部５３へ伝達される。評価部５３において本体５の状態が評価される。
評価結果に基づいて、例えば、送り量、切込み量、被削材の回転速度、及び、冷却液（クーラント）の噴射量などの加工条件が変更されてもよい。また、場合によっては切削加工が停止されてもよい。なお、実施形態の限定されない一例における切削工具１０１は旋削工具であるが、切削工具１０１が転削工具又はドリルである場合には、変更され得る加工条件として切削工具１０１の回転速度も挙げられ得る。
なお、上記における無線通信とは、アンテナ部材７から無線通信部５１への情報の送信に限定されず、無線通信部５１からアンテナ部材７への情報の送信を含む概念である。また、上記における無線通信とは、アンテナ部材７及び無線通信部５１の双方向での情報の送受信であってもよい。
金属部材１１の材質としては、例えば、鋼、鋳鉄などが挙げられ得る。金属部材１１の靭性を高める観点から、これらの材質の中で鋼が用いられてもよい。
金属部材１１及び第１樹脂部材１３が接する場合において、本体５は、金属部材１１及び第１樹脂部材１３で囲まれた空洞６１を有してもよい。そして、この空洞６１にアンテナ部材７が位置してもよい。上記した背分力のように、切削加工時にホルダ１に対して第１端１ａの側から第２端１ｂの側に向かって切削負荷が加わった場合において、アンテナ部材７へと伝わった切削負荷が上記の空洞６１で解放され易い。そのため、アンテナ部材７が、金属部材１１及び第１樹脂部材１３によって押しつぶされにくい。
また、アンテナ部材７は、金属部材１１に接していてもよく、また、金属部材１１から離れていてもよい。言い換えれば、金属部材１１及びアンテナ部材７の間に隙間があってもよい。この隙間で上記した背分力が解放され易い。そのため、アンテナ部材７が、金属部材１１及び第１樹脂部材１３によって押しつぶされにくい。
また、ホルダ１は、図２に示す限定されない一例のように第１樹脂部材１３に加えて、第２樹脂部材５５をさらに有してもよい。図２に示す限定されない一例のように第２樹脂部材５５は、金属部材１１及び第１樹脂部材１３の間に位置してもよい。また、図６に示す限定されない一例のように第２樹脂部材５５は、第２端１ｂの側から平面透視した場合に、アンテナ部材７を囲む環状であってもよい。
上記のような第２樹脂部材５５を有している場合には、アンテナ部材７及び第１樹脂部材１３の間に、例えば冷却液などが入り込みにくい。そのため、アンテナ部材７が劣化しにくく、また、アンテナ部材７における外部との間での無線通信への影響が小さい。
このとき、第１樹脂部材１３の硬度が第２樹脂部材５５の硬度より高くてもよい。第１樹脂部材１３の硬度が相対的に高い場合には、第１樹脂部材１３によってホルダ１を安定して支持し易い。また、第２樹脂部材５５の硬度が相対的に低い場合には、第１樹脂部材１３の形状を保ちつつ第２樹脂部材５５が弾性変形することによって、アンテナ部材７の気密性が高められる。第１樹脂部材１３及び第２樹脂部材５５の硬度は、例えばロックウェル硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４５：２０１６）を行うことで評価できる。
第１樹脂部材１３及び第２樹脂部材５５は特定の樹脂に限定されない。例えば、これらの樹脂部材の材質として、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂及びエポキシ樹脂から選ばれる１つを用いてもよい。
第１樹脂部材１３は金属部材１１に接着剤を用いて接合されてもよく、また、ネジ部材５７を用いて固定されてもよい。第１樹脂部材１３が接着剤を用いて金属部材１１に接合されている場合には、アンテナ部材７の気密性が高められ易い。
一方、第１樹脂部材１３がネジ部材５７を用いて金属部材１１に固定されている場合には、例えばアンテナ部材７が劣化した場合などにおいて、アンテナ部材７の交換が容易である。図６に示す限定されない一例のように、第１樹脂部材１３がネジ部材５７によって金属部材１１に固定されてもよい。
具体的には、第１樹脂部材１３は、中心軸Ｏ１に沿って第２端１ｂの側から第１端１ａに向かって延びた１又は複数の貫通孔５９を有してもよい。そして、ホルダ１が、貫通孔５９に挿入され、第１樹脂部材１３を金属部材１１に固定する１又は複数のネジ部材５７をさらに有してもよい。
ここで、１又は複数の貫通孔５９は、第２端１ｂの側から平面透視した場合に、第２樹脂部材５５より外周側に位置してもよい。ネジ止めする際に生じる押圧力が第１樹脂部材１３から第２樹脂部材５５へと伝わり易い一方で、アンテナ部材７へは伝わりにくい。そのため、アンテナ部材７の気密性が高められ易く、かつ、アンテナ部材７が押しつぶされにくい。
上記した通り、切削工具１０１におけるインサート３は切刃２９を有してもよい。ここで、図５に示す一例のように、第１端１ａの側から平面透視した場合に、アンテナ部材７は切刃２９から離れてもよい。切削加工時において、切刃２９で切削負荷が生じ、この切削負荷がホルダ１へと伝わる。ここで、第１端１ａの側から平面透視した場合にアンテナ部材７が切刃２９から離れている場合には、上記した背分力がアンテナ部材７へと伝わりにくい。そのため、アンテナ部材７の耐久性が高い。
例えば、第１端１ａの側から平面透視した場合に、切刃２９が本体５よりも第１方向（図５における左方向）に向かって突出し、且つ、アンテナ部材７が中心軸Ｏ１を基準として第１方向とは反対側（図５における右側）に偏って位置する場合には、アンテナ部材７の耐久性がさらに高い。
アンテナ部材７及びモジュール４１に対しては、外部の電源から電力が供給されてもよく、また、ホルダ１がバッテリーを有し、このバッテリーから電力が供給されてもよい。外部の電源からアンテナ部材７に電力が供給される場合には、ホルダ１にバッテリーを搭載するスペースを確保する必要がない。
また、バッテリーからアンテナ部材７及びモジュール４１に電力が供給される場合には、例えば、上記の電源及びアンテナ部材７を電気的に接続するケーブル部材を工作機械に設ける必要がない。そのため、既存の工作機械が用いられ易い。
＜切削加工物の製造方法＞
次に、限定されない実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。
次に、限定されない実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。
切削加工物２０１は、被削材２０３を切削加工することによって作製され得る。限定されない実施形態における切削加工物２０１の製造方法は、以下の工程を備えてもよい。すなわち、
（１）被削材２０３を回転させる工程と、
（２）回転している被削材２０３に上記の限定されない実施形態に代表される切削工具１０１を接触させる工程と、
（３）切削工具１０１を被削材２０３から離す工程と、
を備えている。
（１）被削材２０３を回転させる工程と、
（２）回転している被削材２０３に上記の限定されない実施形態に代表される切削工具１０１を接触させる工程と、
（３）切削工具１０１を被削材２０３から離す工程と、
を備えている。
より具体的には、まず、図１１に示すように、被削材２０３を軸Ｏ２の周りで回転させるとともに、被削材２０３に切削工具１０１を相対的に近付けてもよい。次に、図１２に示すように、切削工具１０１における切刃を被削材２０３に接触させて、被削材２０３を切削してもよい。そして、図１３に示すように、切削工具１０１を被削材２０３から相対的に遠ざけてもよい。
限定されない実施形態においては、軸Ｏ２を固定するとともに被削材２０３を回転させた状態で切削工具１０１をＹ１方向に移動させることによって被削材２０３に近づけてもよい。また、図１２においては、回転している被削材２０３にインサートにおける切刃を接触させることによって被削材２０３を切削してもよい。また、図１３においては、被削材２０３を回転させた状態で切削工具１０１をＹ２方向に移動させることによって遠ざけてもよい。
なお、限定されない実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、切削工具１０１を動かすことによって、切削工具１０１を被削材２０３に接触させる、あるいは、切削工具１０１を被削材２０３から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されない。
例えば、（１）の工程において、被削材２０３を切削工具１０１に近づけてもよい。同様に、（３）の工程において、被削材２０３を切削工具１０１から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、被削材２０３を回転させた状態を維持して、被削材２０３の異なる箇所にインサートにおける切刃を接触させる工程を繰り返してもよい。
なお、被削材２０３の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、又は非鉄金属などが挙げられ得る。
＜切削加工の制御方法＞
次に、限定されない実施形態の切削加工の制御方法について図面を用いて説明する。
次に、限定されない実施形態の切削加工の制御方法について図面を用いて説明する。
上記した（２）の工程において被削材２０３を切削することにより、本体５の状態が変化する。例えば、切削加工時に切削工具１０１に対して切削負荷が加わるため、本体５が振動し、また、本体５にひずみ及び内部応力が生じる。また、切削加工を行うことによって本体５の温度が上昇し、また、切刃が損耗することによって本体５の振動モードが変化する。
例えば、センサ９が熱電対である場合には、本体５の温度を測定できる。また、センサ９が圧電センサである場合には、本体５の振動、ひずみ及び内部応力を測定できる。このように、センサ９が本体５の状態を測定する測定手段を有している。
センサ９において測定された情報は、センサ９からアンテナ部材７へと伝達されてもよい。すなわち、センサ９は、図１４に示すように、測定された情報をアンテナ部材７へと伝達する第１伝達手段Ｃ１を有してもよい。センサ９から伝達された情報は、アンテナ部材７から外部へと送信されてもよい。すなわち、アンテナ部材７は、センサ９から伝達された情報を外部との間で無線通信する第２伝達手段Ｃ２を有してもよい。
アンテナ部材７から外部へと送信された情報は、例えば、上記した無線通信部５１において受信され、評価部５３へと伝達されてもよい。評価部５３へ伝達された情報が、予め測定された結果に基づく情報と比較され、本体５の状態が評価され得る。すなわち、評価部５３は、本体５の状態を評価する第１評価手段を有している。
上記により評価された本体５の状態が所定の条件を満たした場合に、送り量、被削材２０３の回転速度、及び、冷却液の噴射量などの加工条件が変更されてもよい。変更された加工条件が工作機械における第２制御部へ伝達されてもよい。すなわち、評価部５３が、第１評価手段によって評価された結果に基づいて加工条件を評価する第２評価手段と、第２評価手段によって評価された変更後の加工条件を無線通信部５１へと伝達する第３伝達手段Ｃ３と、を有してもよい。
無線通信部５１は、工作機械における第２制御部へと情報を伝達する第４伝達手段Ｃ４を有してもよい。この第４伝達手段Ｃ４によって、上記した変更後の加工条件が第２制御部へと伝達されてもよい。そして、図１５に示すように、変更後の加工条件によって切削加工が継続される、或いは、切削加工が停止されてもよい。以上のプロセスにより、適切な加工条件で切削加工を行うことができる。
また、評価部５３は、切削工具１０１が被削材２０３から離されたか否かを評価する第３評価手段を有してもよい。上記した（３）の工程において、切削工具１０１が被削材２０３から離される。そのため、本体５の振動、ひずみ及び／又は内部応力がほぼ０になり得る。
例えば、振動、ひずみ及び内部応力などに関する情報が一定時間、所定の強度を下回ったことによって、切削工具１０１が被削材２０３から離されたと評価されてもよい。
切削工具１０１が被削材２０３から離されたと第３評価手段によって評価部５３において評価された場合には、バッテリーの電力消費を抑えるため、アンテナ部材７及び外部の間での無線通信が一時的に停止されてもよい。例えば、無線通信部５１から第２制御部へと無線通信を一時的に停止する信号が送信されることによって、アンテナ部材７及び外部の間での無線通信が一時的に停止されてもよい。
また、上記の限定されない実施形態では、工作機械が、第１制御部３９及び第２制御部の２つの制御部を有する構成について例示した。しかしながら、工作機械が、第１制御部３９及び第２制御部の機能を有する１つの制御部のみを有する構成であっても何ら問題ない。
１０１・・・切削工具
１・・・ホルダ
１ａ・・第１端
１ｂ・・第２端
３・・・切削インサート（インサート）
５・・・本体
Ｏ１・・・中心軸
７・・・アンテナ部材
７ａ・・主面
９・・・センサ
１１・・・金属部材
１３・・・第１樹脂部材
１５・・・第１端面
１７・・・第２端面
１９・・・第１側面
２１・・・第２側面
２３・・・第３側面
２５・・・第４側面
２７・・・ポケット
２９・・・切刃
３１・・・第１面
３１ａ・・第１領域
３３・・・第２面
３３ａ・・第２領域
３５・・・凹部
Ｌ１・・・第１距離
Ｌ２・・・第２距離
Ｌ３・・・第３距離
３７・・・接続部
３９・・・第１制御部
４１・・・モジュール
４３・・・第１信号
４５・・・検出部
４７・・・第２信号
４９・・・出力部
５１・・・無線通信部
５３・・・評価部
５５・・・第２樹脂部材
５７・・・ネジ部材
５９・・・貫通孔
６１・・・空洞
６３・・・カバー部材
１０１・・・切削加工物
１０３・・・被削材
１・・・ホルダ
１ａ・・第１端
１ｂ・・第２端
３・・・切削インサート（インサート）
５・・・本体
Ｏ１・・・中心軸
７・・・アンテナ部材
７ａ・・主面
９・・・センサ
１１・・・金属部材
１３・・・第１樹脂部材
１５・・・第１端面
１７・・・第２端面
１９・・・第１側面
２１・・・第２側面
２３・・・第３側面
２５・・・第４側面
２７・・・ポケット
２９・・・切刃
３１・・・第１面
３１ａ・・第１領域
３３・・・第２面
３３ａ・・第２領域
３５・・・凹部
Ｌ１・・・第１距離
Ｌ２・・・第２距離
Ｌ３・・・第３距離
３７・・・接続部
３９・・・第１制御部
４１・・・モジュール
４３・・・第１信号
４５・・・検出部
４７・・・第２信号
４９・・・出力部
５１・・・無線通信部
５３・・・評価部
５５・・・第２樹脂部材
５７・・・ネジ部材
５９・・・貫通孔
６１・・・空洞
６３・・・カバー部材
１０１・・・切削加工物
１０３・・・被削材
Claims (13)
- 中心軸に沿って、第１端から第２端に向かって延びた棒形状であって、
切刃を有するインサートを取り付けることが可能なポケットを有する金属部材と、
前記金属部材よりも前記第２端の近くに位置する第１樹脂部材と、
を有する本体と、
前記第１樹脂部材に覆われたアンテナ部材と、
前記アンテナ部材よりも前記ポケットの近くに位置して、前記アンテナ部材に有線接続され、且つ、前記本体の状態を測定することが可能なセンサと、
を有するホルダ。 - 前記本体は、前記金属部材及び前記第１樹脂部材で囲まれた空洞を有し、
前記アンテナ部材は、前記空洞に位置している、請求項１に記載のホルダ。 - 前記アンテナ部材は、一対の主面を有する平板形状であって、
前記一対の主面が、前記中心軸に平行である、請求項１又は２に記載のホルダ。 - 前記金属部材は、前記アンテナ部材から離れている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のホルダ。
- 前記金属部材及び前記第１樹脂部材の間に位置して、前記第２端の側から平面透視した場合に、前記アンテナ部材を囲む環状の第２樹脂部材をさらに有している、請求項１〜４のいずれか１つに記載のホルダ。
- 前記第１樹脂部材の硬度が、前記第２樹脂部材の硬度よりも高い、請求項５に記載のホルダ。
- 前記第２端の側から平面透視した場合に、前記第１樹脂部材は、前記第２樹脂部材よりも外周側に位置しており、前記中心軸に沿って前記第２端の側から前記第１端に向かって延びた１又は複数の貫通孔を有し、
前記貫通孔に挿入され、前記第１樹脂部材を前記金属部材に固定する１又は複数のネジ部材をさらに有する、請求項５又は６に記載のホルダ。 - 前記本体は、前記ポケット及び前記端面の間に位置する凹部を有し、
前記センサは、前記凹部に位置している、請求項１〜７のいずれか１つに記載のホルダ。 - 請求項１〜８のいずれか１つに記載のホルダと、
前記ポケットに位置する前記インサートと、を有する切削工具。 - 前記第１端の側から平面透視した場合に、
前記アンテナ部材は、前記切刃から離れている、請求項９に記載の切削工具。 - 前記第１端の側から平面透視した場合に、
前記切刃は、前記本体よりも第１方向に向かって突出しており、
前記アンテナ部材は、前記中心軸を基準として前記第１方向とは反対側に偏って位置している、請求項１０に記載の切削工具。 - 被削材を回転させ、
回転している前記被削材に請求項９〜１１のいずれか１つに記載の切削工具を接触させ、
前記切削工具を前記被削材から離す、ことを備えた切削加工物の製造方法。 - 被削材を回転させ、
前記被削材に請求項９〜１１のいずれか１つに記載の切削工具を接触させ、
前記センサが前記本体の状態を測定し、
前記センサにおいて測定された情報を、前記アンテナ部材を介して外部との間で無線通信する、ことを備えたデータの収集方法。
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