KR20130088781A

KR20130088781A - 절삭 가공 온도의 측정 방법

Info

Publication number: KR20130088781A
Application number: KR1020130009244A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 후쿠타
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-08-08
Also published as: US20130195143A1; CN103223625B; US9518871B2; CN103223625A; TWI560022B; KR101436234B1; TW201345651A

Abstract

본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하는 방법이며, 상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과, 상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 온도의 측정 방법이다.

Description

절삭 가공 온도의 측정 방법{MEASUREMENT METHOD OF CUTTING MACHINE TEMPERATURE}

본 발명은, 절삭 가공시의 공구의 온도를 측정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 절삭 가공시의 공구의 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 절삭 가공시의 공구의 온도를 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 가공시에는, (1) 피삭재의 용단 변형, (2) 경사면 위에서의 마찰, (3) 여유면에서의 마찰 등에 의해 열이 발생한다. 이 열은, 공구나 피삭재의 온도를 상승시킨다. 그 결과, 공구의 열적 마모가 발생하거나, 피삭재의 마무리면 품위에 악영향이 발생하거나 한다.

그러나 한편, 피삭재가 온도 상승하는 것에는, 절삭 저항이 저하된다고 하는 이점이나, 구성인선(Built-upedge)이 저감된다고 하는 이점도 있다.

따라서, 절삭 가공시의 공구의 온도를 파악하는 것은, 절삭 가공을 최적으로 행하기 위해 중요하다.

특히, 최근에 있어서는, 초정밀 절삭 가공의 분야에 있어서, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되고 있다. 단결정 다이아몬드 공구는, 600℃ 정도의 내열성밖에 없으므로, 절삭 온도에 대해서, 보다 한층 관리가 필요하다.

또한, 우레탄 등의 융점이 낮은 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우, 절삭 온도를 상응한 저온(100 내지 200℃)으로 억제할 필요가 있다. 한편, 절삭 온도를 억제하기 위해 절삭 속도를 지나치게 억제하면, 응착이나 구성인선을 발생해 버린다고 하는 문제가 있다.

따라서, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우나 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우에, 절삭 가공시의 공구의 온도를 파악하는 것은, 절삭 가공 조건의 최적화를 행하기 위해 보다 한층 중요하다.

절삭 가공시의 공구의 온도를 파악하기 위해, 종전은, (1) 복사 온도계를 사용하는 방법, (2) 공구와 피삭재를 열전대로서 이용하는 방법이 이용되어 있다. 예를 들어, (2)의 방법을 채용한 절삭 시험기가, 일본 특허 출원 공개 제2006-102864호 공보에 기재되어 있다.

(2)의 방법에 의한 온도 측정의 원리를, 도 6에 도시한다. 공구(52)와 피삭재(53)가 열전대를 형성함으로써, 절삭 가공시의 공구(52)의 온도를 측정할 수 있다. 구체적으로는, 절삭 가공 장치(50)에 있어서, 피삭재(53)는 척(51), 수은층(54) 및 리드선(61)을 통해서 전압 측정부(65)에 접속되어 있고, 한편, 공구(52)도 리드선(62)을 통해서 전압 측정부(65)에 접속되어 있고, 양자간의 열기전력이 측정되도록 되어 있다.

그러나, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우에는, 당해 공구가 절연체이기 때문에, 상기 (2)의 방법을 채용할 수 없다. 마찬가지로, 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 당해 피삭재가 절연체이므로, 역시 상기 (2)의 방법을 채용할 수 없다. 한편, 상기 (1)의 방법은, 온도 측정 정밀도의 점에서 충분하지 않다.

본 발명은, 이상의 지식에 기초하여 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우나 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우라도, 절삭 가공시의 공구의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우나 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우라도, 절삭 가공시의 공구의 온도를 고정밀도로 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우나 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우라도, 절삭 가공시의 공구의 온도를 고정밀도로 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따르면, 공구 자체가 도전성을 갖지 않는 경우에 있어서, 당해 공구를 고정하는 은납이 도전성을 갖는 것을 이용하고, 당해 은납과 도전성을 갖는 섕크 사이에서 발생하는 열기전력을 측정함으로써, 절삭 가공 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 단결정 다이아몬드 공구와 같은 절연체 공구가 사용되는 경우라도, 절삭 가공시의 공구의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은, 피삭재가 도전성일 필요도 없으므로, 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우에도 유효하다.

혹은, 본 발명은, 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하는 방법이며, 상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 온도의 측정 방법이다.

본 발명에 따르면, 공구 자체가 도전성을 갖지 않는 경우에 있어서, 당해 공구를 고정하는 은납이 도전성을 갖는 것을 이용하고, 당해 은납에 발생하는 열기전력을 측정함으로써, 절삭 가공 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 단결정 다이아몬드 공구와 같은 절연체 공구가 사용되는 경우라도, 절삭 가공시의 공구의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은, 피삭재가 도전성일 필요도 없으므로, 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우에도 유효하다.

이상의 발명에 있어서, 측정된 열기전력에 기초하여 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 절삭 가공 온도의 파악이 용이하다. 예를 들어 다른 온도 측정 실험 등에 의해서 환산식을 확립해 두고, 당해 환산식을 적용함으로써, 측정된 열기전력(전압값)을 절삭 가공 온도로 변환할 수 있다.

본 발명은, 공구로서 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우에, 특히 유효하다. 왜냐하면, 단결정 다이아몬드 공구는, 열전도율이 매우 높기 때문에, 당해 단결정 다이아몬드 공구를 고정하는 은납 부분의 온도를, 당해 단결정 다이아몬드 공구의 온도로서 동시 가능하기 때문이다.

또한, 섕크는, 통상은 초경재로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 SK재로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은, 이상과 같은 측정 방법을 즉시 실시할 수 있도록 구성된 절삭 가공 장치이다. 즉, 본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된 도전성을 갖지 않는 공구와, 상기 섕크에 접속된 제1 리드선과, 상기 은납에 접속된 제2 리드선과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선에 접속되고 양자간에 발생하는 열기전력을 측정하는 전압 측정부를 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치이다. 혹은, 본 발명은, 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구와, 상기 은납에 각각 접속된 제1 리드선 및 제2 리드선과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선에 접속되고, 양자간에 발생하는 열기전력을 측정하는 전압 측정부를 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치이다.

이 경우, 측정된 열기전력에 기초하여 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 온도 산출부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며, 상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과, 상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절삭 속도를 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 조건의 최적화 방법이다.

그리고, 측정(산출)된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에 절삭 속도를 저하시킴으로써, 효율적으로 절삭 가공 조건의 최적화를 도모할 수 있다. 이에 의해, 내열 온도를 초과함으로써 발생할 수 있는 공구 파손이나, 저융점의 피삭재가 용융되는 것 등이, 효과적으로 방지된다.

이에 의해, 저부하 절삭을 위한 종래의 공구인선 형상과 같이, +의 경사각을 설정하거나, 여유각을 표준보다도 크게 설정하거나 할 필요가 없다. 따라서, 칩핑 등의 돌발적 손상의 가능성을 현저하게 저감할 수 있다.

혹은, 본 발명은, 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며, 상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절삭 속도를 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 조건의 최적화 방법이다.

본 발명에 있어서, 측정된 열기전력에 기초하여 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정에서는, 예를 들어 다른 온도 측정 실험 등에 의해서 환산식을 확립해 두고, 당해 환산식을 적용함으로써, 측정된 열기전력(전압값)을 절삭 가공 온도로 변환할 수 있다.

또한, 절삭 가공 온도의 상한값뿐만 아니라, 절삭 가공 온도의 하한값도 이용해서 절삭 가공 조건의 최적화를 도모하는 것이 유효하다. 즉, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 하한값보다도 낮은 경우에 절삭 속도를 상승시키는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 절삭 속도가 적절하게 상승되므로, 응착의 방지나, 가공 능률 향상의 점에서, 바람직하다.

혹은, 본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며, 상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과, 상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절입량을 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 조건의 최적화 방법이다.

그리고, 측정(산출)된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에 절입량을 저하시킴으로써, 효율적으로 절삭 가공 조건의 최적화를 도모할 수 있다. 이에 의해, 내열 온도를 초과함으로써 발생할 수 있는 공구 파손이나, 저융점의 피삭재가 용융되는 것 등이, 효과적으로 방지된다.

혹은, 본 발명은, 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며, 상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절입량을 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 조건의 최적화 방법이다.

또한, 절삭 가공 온도의 상한값뿐만 아니라, 절삭 가공 온도의 하한값도 이용해서 절삭 가공 조건의 최적화를 도모하는 것이 유효하다. 즉, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 하한값보다도 낮은 경우에 절입량을 상승시키는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 절입량이 적절하게 상승되므로, 응착의 방지나, 가공 능률 향상의 점에서, 바람직하다.

혹은, 본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법이며, 상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과, 상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 판정 방법이다.

그리고, 측정(산출)된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정함으로써, 효율적으로 절삭 가공 장치의 공구 교환을 촉진할 수 있다. 이것은, 공구 마모가 진행됨에 따라서 동일한 절삭 가공 조건이라도 절삭 가공 온도가 약간 상승해 간다고 하는, 본건 발명자에 의한 새로운 지식에 기초하고 있다. 또한, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 도래는, 측정된 절삭 가공 온도의 절대값에 기초하여 판정되는 것 외에, 측정된 절삭 가공 온도의 변화(상승률 등)에 기초하여 판정되어도 좋다.

또한, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정에 있어서 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정된 경우에, 알람을 발하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.

혹은, 본 발명은, 섕크와, 상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법이며, 상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과, 상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 판정 방법이다.

이상의 각 발명은, 도전성을 갖지 않는 공구로서 단결정 다이아몬드 공구가 사용되는 경우에, 특히 유효하다. 왜냐하면, 단결정 다이아몬드 공구는, 열전도율이 매우 높기 때문에, 당해 단결정 다이아몬드 공구를 고정하는 은납 부분의 온도를, 당해 단결정 다이아몬드 공구의 온도로서 동시 가능하기 때문이다.

또한, 도전성을 갖는 섕크는, 통상은 초경재로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 SK재로 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 절삭 가공 장치의 개략도이다.
도 2는 절삭 가공 시간의 경과에 따른 열기전력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 6가지의 절삭 가공 조건에서 우레탄을 절삭 가공하였을 때의, 시간의 경과에 따른 열기전력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 누적 가공 시간의 경과에 따른 열기전력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태의 절삭 가공 장치의 개략도이다.
도 6은 종래의 공구 온도 측정의 원리도이다.

이하에, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 절삭 가공 장치의 개략도이다. 본 실시 형태의 절삭 가공 장치(10)는, 도전성을 갖는 섕크(11)와, 도전성을 갖지 않는 공구(12)를 구비하고 있다. 섕크(11)와 공구(12)는, 은납(15)에 의해 고정되어 있다. 또한, 섕크(11)에는 제1 리드선(21)이 접속되어 있고, 은납(15)에는 제2 리드선(22)이 접속되어 있다. 제1 리드선(21)과 제2 리드선(22)은, 양자간에 발생하는 열기전력을 측정하기 위한 전압 측정부(25)에 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 절삭 가공 장치(10)는, 측정된 열기전력에 기초하여 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 연산부(온도 산출부)(28)와, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여 절삭 가공 조건을 변경하는 절삭 가공 조건 제어부(30)를 더 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 도전성을 갖지 않는 공구(12)로서 단결정 다이아몬드 공구가 사용되고 있다. 단결정 다이아몬드 공구(12)는, 열전도율이 매우 높기 때문에, 당해 단결정 다이아몬드 공구(12)를 고정하는 은납(15)의 온도를, 당해 단결정 다이아몬드 공구(12)의 온도로서 동시 가능하다. 또한, 도전성을 갖는 섕크(11)는, SK재로 형성되어 있다.

본 실시 형태에 의해서 행해지는 절삭 가공 온도의 측정, 즉, 열기전력의 측정은, 절삭 가공 중에 있어서 계속적으로 행해져도 좋고, 적절한 샘플링 간격을 두고 간헐적으로 행해져도 좋다. 계속적으로 측정이 행해진 경우의 측정 결과의 일례가, 도 2에 도시되어 있다.

도 2는, 선단 반경이 0.5R인 단결정 다이아몬드 공구를 사용하여, 무산소동을 피삭재로서, 4가지의 다른 절삭 가공 조건(예를 들어 4가지의 다른 절삭 속도) 하에서 절삭 가공이 행해졌을 때 열기전력의 측정 결과를 나타내고 있다. 각 절삭 가공 조건에 있어서의 절삭 가공 온도는, 별도의 온도 측정 실험 등에 의해서 얻어졌던 환산식[예를 들어, 측정 전압값×833(℃/㎷)]을 적용함으로써, 각각, 25℃, 17℃, 15℃, 8℃로서 파악할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 단결정 다이아몬드 공구(12) 자체는 도전성을 갖지 않지만, 당해 단결정 다이아몬드 공구(12)를 고정하는 은납(15)이 도전성을 가지므로, 당해 은납(15)과 도전성을 갖는 섕크(11) 사이에서 발생하는 열기전력을 측정함으로써, 절삭 가공 온도를 측정할 수 있다. 이에 의해, 절삭 가공시의 공구(12)의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는, 피삭재가 도전성일 필요도 없으므로, 수지 등의 피삭재에 절삭 가공을 실시하는 경우에도 유효하다. 예를 들어, 도 3에, 우레탄을 6가지의 절삭 가공 조건(여기서는, 6가지의 다른 절삭 속도)에서 절삭 가공하였을 때 시간의 경과에 따른 열기전력의 측정 결과를 나타내는 그래프를 도시한다. 여기서, 6가지의 절삭 속도의 상호의 비는, 1:0.89:0.78:0.67:0.56:0.44이며, 각 절삭 가공 조건에 있어서의 절삭 가공 온도는, 별도의 온도 측정 실험 등에 의해서 얻어졌던 환산식[예를 들어, 측정 전압값×670(℃/㎷)]을 적용함으로써, 각각, 240℃, 240℃, 220℃, 180℃, 160℃, 150℃로서 파악할 수 있었다.

우레탄은, 융점이 200℃이므로, 그 절삭 가공 온도는 200℃ 이하일 필요가 있다. 즉, 절삭 조건 (1) 내지 (3)은 채용할 수 없는 것을 알 수 있다. 한편, 절삭 조건 (6)보다도 절삭 속도를 더 저감시킨 경우, 날 끝에 응착이 발생하여, 가공면 품위가 현저하게 손상되는 것이 확인되었다. 이상으로부터, 절삭 조건 (4) 내지 (6)의 절삭 속도 범위가 선택 가능한 것을 알 수 있다.

이상의 결과에 기초하여, 본 실시 형태의 절삭 가공 조건 제어부(30)는, 우레탄을 절삭 가공하는 경우에 있어서는, 150℃ 내지 200℃를 적합한 절삭 가공 온도로서 기억해 두고, 적절하게 측정(산출)되는 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 200℃보다도 높은 경우에는 절삭 속도를 저하시키는 한편, 당해 절삭 가공 온도가 150℃보다도 낮은 경우에는 절삭 속도를 상승시키도록 되어 있다.

이와 같이 절삭 가공 조건(절삭 속도)이 제어됨으로써, 200℃라고 하는 저융점의 우레탄이 용융되어 버리는 것이 효과적으로 방지되는 한편, 응착이 발생한다고 하는 것도 효과적으로 방지된다.

이에 의해, 저부하 절삭을 위한 종래의 공구인선 형상과 같이, +의 경사각을 설정하거나, 여유각을 표준보다도 크게 설정하거나 할 필요가 없다. 따라서, 칩핑 등의 돌발적 손상의 가능성을 현저하게 저감할 수 있다. 실제로, 본 실시 형태에 있어서는, 표준적인 공구 형상(경사각 0도, 여유각 5 내지 7도)이 채용될 수 있다.

절삭 가공 조건으로서는, 절삭 속도 대신에, 절입량(절취 두께)을 제어 대상으로 해도 좋다. 예를 들어, 6가지의 절입량의 상호의 비를, 1:0.89:0.78:0.67:0.56:0.44로 하면, 대략, 도 3의 6가지의 온도 측정 결과에 일치하는 그래프가 얻어진다.

그 경우도 역시, 우레탄의 절삭 가공 온도는 200℃ 이하일 필요가 있기 때문에, 절삭 조건 (1) 내지 (3)은 채용 가능하지 않은 것을 알 수 있다. 한편, 절삭 조건 (6)보다도 더 절입량을 저감시키면, 역시 날 끝에 응착이 발생하고, 가공면 품위가 현저하게 손상되는 것이 예측된다. 즉, 절삭 조건 (4) 내지 (6)의 절입량 범위가 선택 가능한 것을 알 수 있다.

이상의 결과에 기초하여, 본 실시 형태의 절삭 가공 조건 제어부(30)는, 우레탄을 절삭 가공하는 경우에 있어서는, 150℃ 내지 200℃를 적합한 절삭 가공 온도로서 기억해 두고, 적절하게 측정(산출)되는 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 200℃보다도 높은 경우에는 절입량을 저하시키는 한편, 당해 절삭 가공 온도가 150℃보다도 낮은 경우에는 절입량을 상승시키도록 되어 있어도 좋다.

이와 같이 절삭 가공 조건(절입량)이 제어됨으로써, 200℃라고 하는 저융점의 우레탄이 용융되어 버리는 것이 효과적으로 방지되는 한편, 응착이 발생한다고 하는 것도 효과적으로 방지된다.

이 경우도, 저부하 절삭을 위한 종래의 공구인선 형상과 같이, +의 경사각을 설정하거나, 여유각을 표준보다도 크게 설정하거나 할 필요가 없다. 따라서, 칩핑 등의 돌발적 손상의 가능성을 현저하게 저감할 수 있다. 실제로, 본 실시 형태에 있어서는, 표준적인 공구 형상(경사각 0도, 여유각 5 내지 7도)이 채용될 수 있다.

다음에, 도 4는, 누적 가공 시간의 경과에 따른 열기전력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 본건 발명자에 의한 새로운 지식에 따르면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 공구 마모가 진행됨에 따라서 동일한 절삭 가공 조건이라도 절삭 가공 온도가 약간 상승해 간다. 이 현상을 이용해서 고정밀도로 절삭 가공 온도를 측정함으로써, 공구 마모의 진행 상황을 파악할 수 있다.

구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 연산부(온도 산출부)(28)에 공구 교환 시기 판정부(32)가 접속되고, 당해 공구 교환 시기 판정부(32)가, 연산부(온도 산출부)(28)에 의해 측정(산출)된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하도록 되어 있다.

공구 교환 시기 판정부(32)에 의한 판정은, 연산부(온도 산출부)(28)에 의해서 측정된 절삭 가공 온도의 절대값에 기초하여 이루어지는 것 외에, 절삭 가공 온도의 변화(상승률 등)에 기초하여 이루어져도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 공구 교환 시기 판정부(32)에 알람부(33)가 접속되어 있고, 당해 알람부(33)가, 공구 교환 시기 판정부(32)가 공구 교환 시기의 도래를 판정한 경우에 알람을 발하도록 되어 있다.

이상과 같은 본 실시 형태에 따르면, 고정밀도로 측정(산출)된 절삭 가공 온도에 기초하여, 효율적으로 적절하게 절삭 가공 장치의 공구 교환을 촉진할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 실제로 행해지는 절삭 가공 조건 하에서 절삭 가공 온도가 측정되기 때문에, 가공의 종류마다(선삭 가공, 밀링 가공, 드릴 가공 등), 나아가서는 공구 형상마다(R 형상, 각 형상, 절단 등의 선형 형상 등), 고정밀도인 절삭 가공 온도의 측정이 가능하다.

또한, 이상에 설명한 실시 형태에서는, 절삭 가공 장치(10)로서, 미리 제1 리드선(21), 제2 리드선(22), 전압 측정부(25), 연산부(28), 절삭 가공 조건 제어부(30), 공구 교환 시기 판정부(32) 및 알람부(33)가 설치되어 있었지만, 본 발명은 그와 같은 형태로 한정되지 않는다. 본 발명은, 도전성을 갖는 섕크와, 당해 섕크에 은납에 의해서 고정된 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 기존의 절삭 가공 장치에 대하여 유효하다. 그 경우, 섕크와 은납에 열전대를 형성시키기 위해, 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과, 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과, 제1 리드선과 제2 리드선을 열기전력 측정을 위한 전압 측정 장치에 접속하는 공정이 필요해진다.

계속해서, 도 5를 사용하여, 본 발명의 다른 실시 형태의 절삭 가공 장치에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 발명의 다른 실시 형태의 절삭 가공 장치의 개략도이다. 본 실시 형태의 절삭 가공 장치(10')에서는, 제1 리드선(21')과 제2 리드선(22')이, 이종의 금속 재료로 이루어지는 열전대를 구성하고, 은납(15')에 각각 접속되어 있다.

여기서, 제1 리드선(21')과 제2 리드선(22')을 은납(15')에 확실하게 접속하기 위해, 공구 길이 방향의 은납(15')의 폭[섕크(11')와 공구(12) 사이의 절결부의 폭]은, 0.5㎜ 이상으로 되어 있다(도 1의 실시 형태의 경우에는, 0.1㎜ 정도이어도 좋음).

본 실시 형태의 그밖의 구성은, 도 1에 도시한 실시 형태와 마찬가지이다. 도 5에 있어서, 도 1에 도시한 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 형태에 의해서도, 도 1의 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시 형태는, 섕크가 도전성을 갖지 않는 경우에 있어서도 유효하다.

10, 10' : 절삭 가공 장치
11, 11' : 섕크
12 : 공구
15, 15' : 은납
21, 21' : 제1 리드선
22, 22' : 제2 리드선
25 : 전압 측정부
28 : 연산부
30 : 절삭 가공 조건 제어부
32 : 공구 교환 시기 판정부
33 : 알람부
50 : 절삭 가공 장치
51 : 척
52 : 공구(도전성을 가짐)
53 : 피삭재(도전성을 가짐)
54 : 수은층
61, 62 : 리드선
65 : 전압 측정부

Claims

도전성을 갖는 섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하는 방법이며,
상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과,
상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 온도의 측정 방법.
섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하는 방법이며,
상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 온도의 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 온도의 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성을 갖지 않는 공구는, 단결정 다이아몬드 공구인 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 온도의 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섕크는, 초경재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 온도의 측정 방법.
도전성을 갖는 섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구와,
상기 섕크에 접속된 제1 리드선과,
상기 은납에 접속된 제2 리드선과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선에 접속되고, 양자간에 발생하는 열기전력을 측정하는 전압 측정부를 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치.
섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구와,
상기 은납에 각각 접속된 제1 리드선 및 제2 리드선과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선에 접속되고, 양자간에 발생하는 열기전력을 측정하는 전압 측정부를 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 온도 산출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 도전성을 갖지 않는 공구는, 단결정 다이아몬드 공구인 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 섕크는, 초경재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치.
도전성을 갖는 섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며,
상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과,
상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절삭 속도를 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며,
상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절삭 속도를 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 하한값보다도 낮은 경우에는, 절삭 속도를 상승시키는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
도전성을 갖는 섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며,
상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과,
상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절입량을 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 조건을 최적화하는 방법이며,
상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에는, 절입량을 저하시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 하한값보다도 낮은 경우에는, 절입량을 상승시키는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 조건의 최적화 방법.
도전성을 갖는 섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법이며,
상기 섕크에 제1 리드선을 접속하는 공정과,
상기 은납에 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 판정 방법.
섕크와,
상기 섕크에 은납에 의해서 고정된, 도전성을 갖지 않는 공구를 구비한 절삭 가공 장치에 의한 절삭 가공 온도를 측정하여, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기를 판정하는 방법이며,
상기 은납에 각각 제1 리드선과 제2 리드선을 접속하는 공정과,
상기 제1 리드선과 상기 제2 리드선 사이에 발생하는 열기전력을 측정하는 공정과,
측정된 열기전력에 기초하여, 대응하는 절삭 가공 온도를 산출하는 공정과,
산출된 절삭 가공 온도에 기초하여, 당해 절삭 가공 온도가 소정의 상한값보다도 높은 경우에, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 판정 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정하는 공정에 있어서 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기가 도래하고 있다고 판정된 경우에, 알람을 발하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 가공 장치의 공구 교환 시기의 판정 방법.