KR20180016597A - 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트, 공구 홀더 및 이에 제공된 공구 - Google Patents

금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트, 공구 홀더 및 이에 제공된 공구 Download PDF

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바히드 칼호리
칼 비외르만데르
코뉘 룬드그렌
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트는 금속 가공물상에서 작동함으로써 유발되는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모를 검출하기 위한 센서 (2) 를 포함하고, 센서 (2) 는 적어도 2 개의 접촉 영역 (3 ~ 8) 을 포함하며, 이 접촉 영역을 통하여 센서 (2) 는 외부 측정 회로소자소자에 접속가능하다. 상기 센서 (2) 는 적어도 2 개의 리드들 (9 ~ 14) 을 포함하고, 각각의 상기 리드들은 적어도 2 개의 접촉 영역들 (3 ~ 8) 의 각각에 접속되며, 각각의 리드 (9 ~ 14) 는, 금속 가공물상의 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 미리 정해진 마모시에, 자유 단부들이 상기 금속 가공물에 의해 또는 상기 금속 가공물상의 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 칩에 의해 서로 접속되도록 위치된 각각의 자유 단부를 제공한다.

Description

금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트, 공구 홀더 및 이에 제공된 공구 {A CUTTING INSERT FOR CUTTING, MILLING OR DRILLING OF METAL, A TOOL HOLDER AND A TOOL PROVIDED THEREWITH}
본 발명은 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트에 관한 것으로서, 이 절삭 인서트는 금속 가공물상에서 작동함으로써 유발되는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모를 검출하기 위한 센서를 포함하고, 센서는 적어도 2 개의 접촉 영역들을 포함하며, 이 접촉 영역들을 통하여 센서는 외부 측정 회로소자 (measuring circuitry) 에 접속가능하다.
본원은 또한 본원에 따른 절삭 인서트를 유지하기 위한 공구 뿐만 아니라 본원에 따른 공구 홀더 및 본원에 따른 절삭 인서트를 포함하는 공구에 관한 것이다.
교환가능한 (exchangeable) 및/또는 날교환가능한 (indexable) 절삭 인서트들로 기계가공할 시,절삭 인서트가 작동중 절삭 구역에 너무 근접해지는 상태의 변화를 온라인으로 측정할 필요가 증가하고 있다. 절삭 인서트의 상태에 대한 이러한 온라인 측정에 기초하여, 작동 파라미터들의 변경, 절삭 인서트의 교환 또는 절삭 인서트의 홀더에서의 재위치에 관한 결정을 할 수 있다. 절삭 인서트의 상태에 대한 시간-요구 수동 검사를 방지할 수 있고, 그 결과 향상된 효율 및 보다 자동화된 작동이 얻어질 수 있다. 더욱이, 절삭 인서트의 상태의 정밀한 온라인 측정 및 그 결과로서 정확한 시간에 취해진 정확한 조치는, 과도하게 마모된 절삭 인서트의 사용 또는 너무 높은 온도로 인해, 가공물의 손상을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
EP 1186365 B1 및 EP 1095732 B1 에 개시된 선행 기술에는, 절삭 인서트의 마모의 온라인 측정을 위한 센서가 절삭 인서트 상에 제공된 전도층에 의해 형성된 전기 회로를 포함하는 절삭 인서트들이 개시되어 있고, 전기 회로는 적어도 2 개의 접촉 영역들을 포함하고, 이 접촉 영역들을 통하여 전기 회로는 외부 측정 회로소자에 접속가능하다. 절삭 인서트 홀더는, 절삭 인서트가 공구 홀더에 의해 작동 위치에 유지될 때 절삭 인서트의 접촉 영역들 각각에 전기적으로 접속되는 대응 전기 접촉부들을 제공한다. 공구 홀더의 접촉부들에 접속되어 절삭 인서트의 미리 정해진 마모에 의해 유발된 전기 회로의 저항 변화를 측정하기 위한 측정 회로소자가 제공된다. 측정 회로소자는 작동 중에 절삭 인서트 상에 제공된 전기 회로에 전류를 발생시키는 수단을 포함한다. 전기 회로의 리드 또는 센서 라인은 절삭 인서트의 절삭날에 근접한 절삭 인서트의 클리어런스면에 위치되고 절삭날을 따라서 연장된다. 전기 회로의 리드는, 절삭날의 미리 정해진 마모시, 리드가 가공물과 맞물리도록 위치되고, 상기 외부 측정 회로소자에 의해 측정된 바와 같이 전기 회로의 저항이 변할 것이다. 절삭 인서트의 미리 정해진 중요한 마모 정도에서, 리드가 절삭되어, 절삭 인서트가 교환되거나 홀더의 다른 위치에 제공되어야 함을 나타낸다. 따라서, 리드의 마모 및 마지막으로 이 리드의 절삭에 기초하여, 절삭 인서트의 마모가 어느 정도 진행되었는지를 검출하고, 이에 따라서 절삭 인서트의 교환과 같은 조치가 취해질 수 있다.
하지만, EP 1186365 B1 및 EP 1095732 B1 에 개시된 바와 같은 제안된 방안으로, 절삭 인서트의 마모가 특정 지점으로 진행되었다는 것을 나타내는 외부 회로소자에서 얻어진 신호는, 가공물과 절삭 인서트의 전기 회로의 리드간의 변동 맞물림으로 인해 항상 안정적일 수 없다.
US 4744241 에는 머신 공구의 절삭날의 마모 한계 또는 파단을 검출하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 절삭날을 형성하는 절삭 재료에 적어도 2 개의 전도체 경로들이 매립되고, 전도체 경로들 중 하나의 경로는 폐쇄 회로의 일부이고 전도체 경로들 중 다른 경로는 개방 회로의 일부이다. 폐쇄 회로의 전도체 경로가 차단되거나, 2 개의 전도체 경로들 사이에 전도성 접속을 형성함으로써 개방 회로의 전도체 경로가 폐쇄된다면 기계가공 공정을 중단시키는데 사용되는 신호가 생성된다. 폐쇄 회로의 전도체 경로는, 절삭 인서트의 미리 정해진 마모로 인해서 절삭 인서트의 제 2 절삭날의 영역에서 전파하는 균열에 의해 중단되도록, 절삭 인서트의 절삭날을 따라서 배열된다. 하지만, 절삭 공정에서, 가공물의 재료 또는 냉각제의 입자들에 의해 또는 도전성 절삭 물질의 입자들에 의해 균열에 걸쳐서 전도성 브리지가 형성될 수 있어서, 허용가능한 마모 한계에 도달했거나 절삭날에 단선 (break) 이 발생했다는 사실에도 불구하고, 머신을 차단하기 위한 신호는 차단된 폐쇄 회로로부터의 어떠한 신호에 의해 개시되지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위해, US 4744241 에서는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모 정도에 따라 폐쇄 회로의 전도체 경로와 병렬로 위치되고 그리고 그에 전기적으로 접속되도록 배열되는 개방 회로의 전술한 전도체 경로를 제공하는 것이 제안되어 있다. 이러한 상호 접속시, 기계가공 공정을 중단하기 위한 신호가 개시된다고 가정한다. 하지만, 폐쇄 회로의 전도체 경로가 균열에 의해 중단되도록 배열되고, 그 전도체 경로가 개방 회로의 전도체 경로에 접속되는 순간에 하나 이상의 이러한 균열에 의해 실제로 차단될 수 있기 때문에, 또한 이러한 기계가공 공정을 중단하기 위한 이러한 신호가 개시되지 않을 수 있다. 폐쇄 회로의 전도체 경로가 균열에 의해 중단될 수 있지만 균열 또는 균열들에 걸쳐 전도성 브리지의 전술한 형성을 통하여 일시적으로 폐쇄될 수 있기 때문에, 어떠한 회로로부터 수신된 신호는 분명하지 않는 위험을 가진다. 따라서, 절삭 인서트의 미리 정해진 마모가 발생했는지의 여부가 불명확할 수 있고, 미리 정해진 마모의 표시가 신뢰가능하지 않게 된다.
또한, 전술한 회로들로부터 수신된 신호들에 기초하여 절삭 인서트의 균열 또는 마모의 위치는 결정될 수 없다.
본 발명의 목적은 금속 가공물 상에 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 절삭 인서트의 미리 정해진 마모를 보다 정확하고 신뢰가능한 검출을 할 수 있게 하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본원의 목적은 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트에 의해 달성되고, 절삭 인서트는,
- 금속 가공물상에서 작동함으로써 유발되는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모를 검출하기 위한 센서를 포함하고,
- 센서는 적어도 2 개의 접촉 영역들을 포함하며, 이 접촉 영역들을 통하여 센서는 외부 측정 회로소자에 접속가능하며,
- 센서는 적어도 2 개의 접촉 영역들 각각에 접속되는 적어도 2 개의 리드들을 포함하고,
- 각각의 리드는 금속 가공물상의 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 미리 정해진 마모시에 자유 단부들이 금속 가공물에 의해 또는 금속 가공물상의 절삭 인서트의 작동으로 인한 칩에 의해 서로 접속되도록 위치된 각각의 자유 단부를 제공하는 것을 절삭 인서트의 특징으로 한다.
미리 정해진 조건이 충족될 때 자유 단부가 금속 가공물에 의해 또는 칩에 의해 전기적으로 상호 접속되도록 위치되는 각각의 자유 단부를 갖는 적어도 2 개의 리드를 구비한 개방 회로를 규정하는 센서를 제공함으로써, 절삭 인서트의 절삭날의 영역으로부터 전파되는 균열에 의해 이러한 리드 중 어떠한 것이 중단될 위험이 매우 적도록 리드들을 위치시킬 수 있다. 한편으로는, 자유 단부가 없는 폐쇄 회로는 일반적으로 절삭날에 평행한 부분을 항상 가질 것이고, 그에 따라서 전파 균열에 의한 중단을 받기 쉽고, 그럼으로써 이러한 측정을 신뢰할 수 없도록 한다.
일 실시형태에 따라서, 센서는 절삭 인서트의 날들 중 하나의 마모를 감지하는데 사용된다. 균열 형태의 마모가 절삭날로부터 전파되기 쉬운 절삭 인서트의 구역에서, 리드들의 자유 단부들은 절삭날에 대하여 각을 이루어, 가능하다면 심지어 일반적으로 수직하게 연장되며, 이 절삭날의 마모는 센서에 의해 측정된다. 즉, 상기 구역 또는 영역에서 리드들은 센서가 마모를 측정하도록 배열된 절삭날과 평행하지 않다. 상기 구역 또는 영역에서, 리드들은 직선으로 또는 곡선 형태로 연장될 수 있다. 리드들이 곡선으로 연장되면, 곡선의 각각의 지점의 접선은 각을 이루어 절삭날과 교차한다. 리드들의 자유 단부들은 절삭날과 교차하도록 연장될 수 있거나 절삭날로부터 미리 정해진 거리에서 종료될 수 있다.
자유 단부들은 금속 가공물에 의해 또는 칩에 의해 직접 접촉되어 전기적으로 상호 접속되는 절삭날까지 서로 거리를 두고 위치된다. 자유 단부들의 위치에 대한 정확한 지식에 기초하여, 이러한 자유 단부는 절삭 인서트상에서 미리 정해진 마모가 발생하는 곳에서 큰 정확도로 결정될 수 있다. 리드들의 자유 단부들은 그 상부에 제공된 보호층에 의해 덮여질 수 있거나 노출될 수 있다. 자유 단부들은, 리드를 덮는 층의 미리 정해진 마모시에만 금속 가공물 또는 칩에 의해 접촉될 수 있도록 보호층 아래의 이러한 깊이로 제공될 수 있다. 자유 단부들이 보호층으로 덮여 있지 않으면, 즉 절삭 인서트의 표면에 노출되면, 이 자유 단부는, 절삭 인서트의 미리 정해진 마모시에만 금속 가공물에 의해 또는 칩에 의해 접촉하게 되도록 절삭날로부터 거리를 두고 종료되어야 한다.
리드들은 절삭 인서트의 기재 또는 기초층 상에 얇은 층으로서 제공될 수 있거나 와이어 등과 같은 어떠한 다른 적합한 형태로 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 층은 표면의 상당한 부분을 덮는 층들에 한정되지 않고, 또한 작은 부분만을 덮을 수 있는 표면에 제공되는 좁은 스트라이프들, 스트링들 또는 작은 영역들의 형태의 층들을 포함한다.
일 실시형태에 따라서, 리드들의 자유 단부들은 미리 정해진 마모가 발생할 때 그 선단이 금속 가공물에 의해 또는 칩에 의해 접촉되고 상호 접속될 수 있도록 위치된다. 리드들은 절삭 인서트상의 예상되는 마모 진행 방향으로 연장될 수 있으며, 이러한 마모는 센서에 의해 측정된다. 따라서, 금속 가공물 또는 칩이 절삭 인서트를 계속해서 마모시킴에 따라, 자유 단부의 선단으로부터의 방향으로 리드들의 길이를 또한 계속해서 단축시켜, 마모가 진행됨에 따라 회로의 전기 저항을 점차적으로 감소시키도록 리드들이 위치된다. 상기 리드들을 포함하는 회로의 전기 저항의 변화는 전술한 외부 측정 회로소자에 의해 등록될 수 있고 그리고 절삭 인서트의 측정된 마모 진행 표시로서 사용될 수 있다. 즉, 리드들, 그 자유 단부들 및 선단들의 제안된 제공으로 미리 정해진 마모의 즉각적인 발생에 대한 인지가 가능할 뿐만 아니라 이러한 마모의 추가 진행에 대한 인지도 가능하다.
외부 측정 회로소자는 2 개의 규정된 상황, 예를 들어 적어도 2 개의 리드들의 자유 단부가 단락되는 제 1 상황 및 자유 단부들이 (가공물 또는 칩에 의해) 접속되는 제 2 상황을 등록하도록 배열될 수 있다. 이는, 리드들 중 하나를 통하여 전류를 보내고 그리고 전류가 연관된 다른 리드를 통하여 흐르는지 측정함으로써 실시될 수 있다. 전술한 바와 같이, 또한 리드들내의 전기 저항을 측정할 수 있다.
자유 단부들이 칩에 의해 상호 접속되도록 배열되는 일 실시형태에 따라서, 2 개의 인접한 연관된 리드들은 예상되는 가장 작은 칩 폭보다 작은 서로 거리를 두고 배열된다. 그로 인해, 절삭 인서트가 작은 절삭 깊이로 작동 될 때, 절삭 인서트의 센서가 또한 기능하는 것을 얻게 된다.
이러한 일 실시형태에 따라서, 절삭 인서트는 반경 r 을 가진 원의 세그먼트를 규정하는 노즈날 (nose edge) 에 의해 접속되는 2 개의 인접한 절삭날을 가지며, 적어도 리드들의 자유 단부들이 미리 정해진 마모가 발생하는 경우에 금속 가공물에 의해 또는 이 금속 가공물 상에서의 절삭 인서트의 작동으로 인한 칩에 의해 서로 접속되는 영역에서, 상기 적어도 2 개의 리드들의 인접한 자유 단부들 사이의 거리는 또한 노즈 반경으로서 규정된 반경 r 보다 작다. 절삭날들 중 하나는 센서와 관련된 절삭날이고, 절삭 인서트의 작동 중 이 절삭날이 사용됨에 따라 칩 또는 금속 가공물에 의해 상호 접속될 목적으로 이 절삭날 쪽으로 리드들의 자유 단부들이 배향되고, 그 결과 절삭 인서트상의 마모가 유발된다. 리드들은 대략 노즈 반경의 거리에 서로 배열된다. 이 2 개의 리드들은 노즈에 매우 근접한 절삭날쪽으로, 바람직하게는 노즈 반경에 해당하는 노즈로부터 최대 거리까지 연장되어야 한다. 이는 절삭 인서트들이 일반적으로 노즈 반경과 동일한 절삭으로 또는 노즈 반경보다 더 큰 깊이로 작동되기 때문에 유리하다. 따라서, 절삭 칩들의 폭은 모든 정상 작동 중에 2 개의 리드들 사이의 거리보다 더 크게 되는 것이 보장된다.
일 실시형태에 따라서, 상기 영역에서 상기 적어도 2 개의 리드들의 인접한 자유 단부들 사이의 거리는 1 mm 미만이다. 그로 인해, 또한 절삭 인서트가 매우 작은 절삭 깊이로 작동되면, 칩이 리드들을 상호 접속하기에 충분히 넓음을 보장한다.
일 실시형태에 따라서, 적어도 센서의 자유 단부들의 영역에서, 센서는 그 위에 전기 절연체를 형성하는 보호층에 의해 덮인다. 그럼으로써, 의도하지 않은 리드의 상호접속, 또는 예를 들어 칩의 의도하지 않은 변동 운동 위험 또는 냉각제에 의해 또는 도전성 절삭 물질의 입자들에 의해 상기 리드 사이에 브리지 형성으로 인해 유발된 폐쇄 회로의 전기 저항의 변화를 나타내는 변동 신호를 가질 위험이 방지될 것이다.
일 실시형태에 따라서, 적어도 하나의 리드들의 자유 단부의 선단으로부터 그리고 리드를 따라서 상기 리드에 접속된 접촉 영역 쪽으로 미리 정해진 거리로부터 연장되는 영역에서, 리드는 이 리드의 나머지 부분에서보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타낸다. 금속 가공물 또는 칩에 의해 유발된 마모가 진행됨에 따라, 리드의 자유 단부는 또한 마모된다. 절삭 인서트의 작동 중에, 리드의 자유 단부가 금속 가공물 또는 칩에 의해 마모됨에 따라, 회로의 저항이 감소된다. 이러한 전기 저항의 차이는 외부 측정 회로소자에 의해 측정된다. 따라서, 저항의 어떠한 변화는 리드들의 어떠한 감소된 길이 (마모) 에 대응하며, 이는 또한 절삭 인서트의 어떠한 마모에 대응한다. 자유 단부의 선단으로부터 접촉 영역쪽으로 연장되는 영역에서 리드들의 저항은 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내기 때문에, 전기 저항의 변화는 미리 정해진 마모 진행에 대해 비교적 크게 된다. 이에 따라서, 마모 진행의 보다 더 명확한 표시가 얻어진다. 이러한 더 높은 저항의 섹션으로 자유 단부들 각각 또는 일부를 배열하는 것이 가능하다.
유리하게는, 리드 또는 리드들은 의심되는 마모 영역의 길이에 대응하도록 단위 길이당 더 높은 저항을 가진 거리를 가진다. 이 거리는 허용가능한 마모 길이에 대응할 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 영역에서, 리드는 감소된 단면을 가진다.
일 실시형태에 따라서, 절삭 인서트는 리드의 나머지 부분보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 리드의 영역에서, 리드는 감소된 폭을 가진다. 리드들이 전도층으로서 제공되는 실시형태들에서, 리드들은 리드를 형성하는 전도층의 평면에서 감소된 폭을 가질 수 있다. 리드의 이러한 단면 감소는, 리드들의 상부에 보호 및 전기 절연 층을 적용하기 전에 또는 이러한 적용 후에, 층의 레이저 절삭에 의해 달성될 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 센서는 2 개 초과의 접촉 영역들 및 2 개 초과의 리드들을 포함하고, 각각의 리드는 각각의 연관된 접촉 영역에 접속되며, 상기 리드들 중 하나의 자유 단부는, 금속 가공물상의 절삭 인서트의 작동으로 인해 얻어지는 어떠한 미리 정해진 마모시에 금속 가공물 또는 그 칩에 의해 적어도 2 개의 다른 리드들 중 어떠한 리드에 접속되도록 위치된다. 각각의 자유 단부들의 위치에 대한 지식에 기초하여 그리고 금속 가공물에 의해 또는 그 칩에 의해 접촉되고 상호 접속되는 어느 자유 단부들에 기초로 하여, 절삭 인서트의 진행하는 마모에 대한 보다 정확한 그림은 얻을 수 있다. 외부 측정 회로소자는 어느 자유 단부들이 상호 접속되는지를 등록하도록 배열되어야 하고, 기계가공 작동은 이와 관련하여 제어되어야 한다.
일 실시형태에 따라서, 리드들 사이에는 중실 (solid) 의 전기 절연체가 제공된다. 그럼으로써, 리드들 사이에 의도하지 않은 전기 단락이 발생할 위험이 리드들 사이에 개방 공간이 있는 다른 구성에 비해서 감소된다. 중실의 전기 절연체는 또한 공기보다 더 양호한 절연체일 수 있고, 대안으로서 리드들 사이의 개방 공간을 차지하는 매체일 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 적어도 센서의 자유 단부들의 영역에서, 센서는 전기 절연체를 형성하는 보호층에 의해 덮이고, 중실의 절연체는 보호층의 일부이다. 이러한 경우에, 리드들은 절삭 인서트의 기재상에 제공된 도전층에 가해진 레이저 절삭 작동에 의해 형성될 수 있고, 보호층은 도전층, 즉 리드들에 연속적으로 가해져서, 레이저 절삭 작동으로 인해 리드들 사이에 형성된 갭 또는 개방 공간을 충전한다. 통상적으로 보호층은 물리적 기상 증착, PVD 또는 화학적 기상 증착, CVD 와 같은 증착 공정에 의해 적용된다.
일 실시형태에 따라서, 보호층은 본질적으로 알루미나로 구성된다. 알루미나는 물리적 특성으로 인해서 절삭 인서트의 외부층으로서 종종 선택되는 재료의 장점을 가진다. 이 보호층의 높은 전기 저항은 또한 리드들 사이의 중실의 절연체로서 이의 선택에 기여한다.
일 실시형태에 따라서, 리드들의 자유 단부들은 금속 가공물상에서의 절삭 인서트의 작동 중에 금속 가공물로부터 제거된 칩에 의해 유발되는 크레이터 마모 (crater wear) 를 받기 쉬운 영역에서 절삭 인서트의 경사면에 위치된다. 이러한 일 실시형태에 따라서, 적어도 2 개의 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들은 연관된 절삭날과 칩 브레이커 사이의 영역에 위치된다.
일 실시형태에 따라서, 리드들의 자유 단부들은 경사면과 절삭 인서트의 클리어런스면 사이의 교차에 의해 규정된 절삭날로부터 0.3 mm 이하에 위치된다. 이는, 정상 작동시 칩이 형성되어 절삭 인서트와 일정한 접촉을 하는 영역에 대응하기 때문에 유리하다. 클리어런스면에서의 대응 영역에서, 가공물은 절삭날이 마모됨에 따라 절삭 인서트와 접촉할 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 크레이터 마모를 받기 쉬운 영역에서, 리드들은 대응하는 크레이터 마모가 측정될 관련 절삭날쪽으로의 방향으로 각을 이루어 연장된다. 상기 영역에서, 리드들은 상기 절삭날에 대하여 45°~ 135°또는 65°~ 105°또는 85°~ 95°범위의 각을 이루어 연장된다. 리드들이 곡선이면, 상기 커브를 따라서 각각의 지점의 접선이 전술한 범위 내의 각을 이루어 절삭날과 교차한다. 따라서, 리드들은 예상되는 마모 전파의 방향으로 연장되고, 리드를 절삭하는 절삭날로부터 전파되는 균열의 위험이 작다.
일 실시형태에 따라서, 크레이터 마모를 받기 쉬운 영역에서, 리드들의 자유 단부들은 일반적으로 서로 동일한 거리로, 예를 들어 서로 평행하게 연장된다.
일 실시형태에 따라서, 접촉 영역들은 절삭 인서트의 클리어런스면상에 위치되고, 상기 클리어런스면은 경사면과 교차하는 면이다. 특히, 각각의 활성 절삭날에 대해 본원에 따른 센서를 포함하는 날교환가능한 절삭 인서트에 있어서, 이러한 구성이 바람직하다. 각각의 센서는, 홀더내의 절삭 인서트의 각각의 작동 위치에 대해서, 사용될 절삭날과 관련된 센서의 접촉 영역들이 홀더내의 대응하는 접촉부들에 접속되도록 별도의 클리어런스면에 배치된 접촉 영역들의 세트를 가질 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 절삭 인서트는 경사면 및 이 경사면과 교차하는 적어도 하나의 클리어런스면을 포함하고, 리드들의 자유 단부들은 절삭 인서트의 절삭날에 근접한 영역에서 클리어런스면상에 위치되며, 이 영역에서 절삭 인서트는 금속 가공물상에서의 절삭 인서트의 작동 중에 금속 가공물에 의해 유발되는 마모를 받기 쉽다. 일 실시형태에 따라서, 절삭 인서트가 금속 가공물에 의해 유발되는 마모를 받기 쉬운 영역에서, 리드들은 절삭 인서트의 가장 인접한 절삭날에 대해 각을 이루어 상기 절삭날 쪽으로의 방향으로 연장된다. 상기 영역에서, 리드들은 상기 절삭날에 대하여 45°~ 135°또는 65°~ 105°또는 85°~ 95°범위의 각을 이루어 연장된다. 리드들의 자유 단부들은 또한 상기 영역에서 서로 평행하게 연장될 수 있다. 또 다른 실시형태에 따라서, 리드들의 자유 단부들은 경사면과 절삭 인서트의 클리어런스면 사이의 교차에 의해 규정된 가장 인접한 절삭날로부터 0.3 mm 이하에 위치된다.
일 양태에 따라서, 본원은 전술 또는 후술한 바와 같이 절삭 인서트를 유지하기 위한 공구 홀더에 관한 것으로서, 공구 홀더는 절삭 인서트가 공구 홀더에 의해 작동 위치에 유지됨에 따라 절삭 인서트들의 접촉 영역들 각각에 전기적으로 접속된 전기 접촉부들을 제공하는 것을 특징으로 한다.
다른 양태에 따라서, 본원은 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 공구에 관한 것으로서, 전술 또는 후술되는 바와 같이 공구 홀더 및 전술 또는 후술되는 바와 같이 절삭 인서트를 포함하고, 공구는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모에 의해 유발된 전기 회로의 저항 변화를 측정하기 위한 측정 회로소자를 포함하고, 측정 회로소자는 공구 홀더의 접촉부들을 통하여 절삭 인서트의 센서에 접속된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 본원의 실시형태들에 대한 이하의 상세한 설명에서 제공될 것이다.
본원의 실시형태들은 첨부된 도면을 참조하여 이제 제시될 것이다.
도 1 은 본원에 따른 절삭 인서트의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 2 는 본원에 따른 절삭 인서트의 제 2 실시형태의 사시도이다.
도 3 은 본원에 따른 절삭 인서트의 제 3 실시형태의 사시도이다.
도 4 는 도 1 에 도시된 절삭 인서트의 경사면의 확대도이다.
도 5 는 도 4 에 도시된 경사면의 일부의 확대도이다.
도 6a 및 도 6b 는 본원에 따른 공구 홀더 및 본원에 따른 절삭 인서트를 구비한 본원에 따른 공구의 제 1 실시형태를 도시하는 상이한 각에서 본 사시도이다.
도 7a 및 도 7b 는 본원에 따른 공구 홀더 및 본원에 따른 절삭 인서트를 구비한 본원에 따른 공구의 제 2 실시형태를 도시하는 상이한 각에서 본 사시도이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c 는 일 실시형태에 따라서 본원에 따른 절삭 인서트의 일부의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b 는 다른 실시형태에 따라서 본원에 따른 절삭 인서트의 일부의 단면도이다.
도 1 은 금속을 절삭하기 위한 절삭 인서트 (1) 를 도시한다. 절삭 인서트 (1) 는 금속 가공물상에서 작동에 의해 유발되는 절삭 인서트 (1) 의 미리 정해진 마모를 검출하기 위한 센서 (2) 를 포함하고, 센서 (2) 는 절삭 인서트 (1) 의 일부를 형성하는 도전층의 부분들에 의해 형성된 개방 전기 회로를 포함한다. 도 1 에 도시되지 않았지만, 절삭 인서트에는 도전층의 상부에 보호 및 전기 절연성 층이 제공된다. 하지만, 센서 구성의 개시를 용이하게 하기 위해, 보호층은 도면에 도시되지 않았다.
센서 (2) 는 다수의 접촉 영역들 (3 ~ 8) 을 포함하고, 이 접촉 영역들을 통하여 전기 회로의 리드들 (9 ~ 14) 은 외부 측정 회로소자 (도 6 및 도 7 의 도면부호 15 로 나타냄) 에 접속가능하다. 접촉 영역들 (3 ~ 8) 은 노출되어 있고 어떠한 보호층에 의해 덮이지 않으며 그리하여 외부 측정 회로소자의 대응하는 접촉부들에 쉽게 접속가능하다. 접촉 영역들 (3 ~ 8) 및 리드들 (9 ~ 14) 은, 도 1 에 도시된 패턴과 같은 패턴이 얻어지도록, 통상적으로 레이저 절삭에 의해 도전층의 주변부들을 제거함으로써 형성된다.
전기 회로는 개방 회로이고, 각각의 리드들 (9 ~ 14) 은 접촉 영역들 (3 ~ 8) 각각과 상호 접속된다. 각각의 리드 (9 ~ 14) 는, 금속 가공물상의 절삭 인서트 (1) 의 작동에 의해 유발된 미리 정해진 마모시에, 리드들 (9 ~ 14) 의 적어도 일부의 자유 단부들 (16 ~ 21) 이 금속 가공물에 의해 또는 금속 가공물상의 절삭 인서트 (1) 의 작동으로 인한 칩에 의해 서로 전기적으로 상호 접속되도록 위치된 각각의 자유 단부 (16 ~ 21) 를 제공한다.
도 1 에 도시된 실시형태에서, 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들 (16 ~ 21) 은 절삭 인서트 (1) 의 경사면 (22) 상에 위치되고 절삭 인서트 (1) 의 절삭날 (23) 쪽으로 배향된다. 절삭날 (23) 은 절삭 인서트 (1) 의 경사면 (22) 과 클리어런스면 (24) 사이의 교차에 의해 규정된다. 자유 단부들 (16 ~ 21) 은 금속 가공물 상에서의 절삭 인서트 (1) 의 작동 중에 금속 가공물로부터 제거된 칩들에 의해 유발되는 크레이터 마모를 받기 쉬운 영역에 위치된다. 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들 (16 ~ 21) 은 통상적으로 경사면상의 칩 브레이커 (도시되지 않음) 와 절삭날 (23) 사이의 영역에서 절삭날 (23) 로부터 0.3 mm 이하에 위치된다. 이러한 영역에서 인접한 자유 단부들 (16 ~ 21) 사이의 최대 거리는 형성될 칩의 폭보다 작다. 따라서, 상기 영역내의 인접한 자유 단부들 (16 ~ 21) 사이의 최대 거리는 절삭날을 인접한 절삭날과 접속하는 노즈날의 노즈 반경보다 작다. 통상적으로, 상기 영역에서 인접한 자유 단부들 (16 ~ 21) 사이의 거리는 1 mm 보다 작다. 따라서, 가장 인접한 절삭날 (23) 에 의해 상기 자유 단부들 (16 ~ 21) 이 배향되는 쪽으로 절삭 인서트 (1) 의 작동시, 이러한 자유 단부들 (16 ~ 21) 의 적어도 일부는, 가공물로부터 제거된 칩에 의해 유발된 절삭 인서트 (1) 의 미리 정해진 마모시에, 절삭 인서트 (1) 에 의해 가공되는 가공물로부터 칩에 의해 상호 접속될 것이다. 리드들 (9 ~ 14) 이 도 7 에 도시된 바와 같이 외부 측정 회로소자에 접속되고 그리고 리드들 사이에 전위차가 존재한다면, 절삭 인서트 (1) 상의 미리 정해진 마모의 표시로서 전기적 상호 접속이 사용될 수 있고, 이를 기반으로 절삭 인서트의 교환과 같은 추가적인 조치가 취해질 수 있다.
도 4 에서 볼 수 있는 바와 같이, 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들 (16 ~ 21) 은 그 단부 영역에서 일반적으로 평행하다. 상기 단부 영역에서, 이러한 자유 단부들은 이들이 배향되는 쪽으로 가장 인접한 절삭날 (23) 에 대하여 각을 이루어 배향된다.
도 5 는 자유 단부들 (16 ~ 21) 의 단부 영역을 더 확대하여 도시한다. 자유 단부들 (16 ~ 21) 각각의 선단으로부터 그리고 리드들 (9 ~ 14) 각각을 따라서 각각의 접촉 영역들 (3 ~ 8) 쪽으로 미리 정해진 거리로부터 연장되는 영역에서, 리드는 이 리드의 나머지 부분들에서 보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타낸다. 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 영역에서, 각각의 리드 (9 ~ 14) 는 감소된 단면을 가진다. 리드의 나머지 부분들 보다 단위 길이당 더 높은 전기 저항을 나타내는 리드 (9 ~ 14) 의 영역에서, 리드 (9 ~ 14) 는 이러한 리드 (9 ~ 14) 를 형성하는 도전층의 평면에서 감소된 폭을 가져서, 전술한 더 높은 높은 전기 저항을 유발한다. 작동 중에 절삭 인서트의 마모가 계속되고 전술한 영역에서 전기적으로 상호 접속된 자유 단부들 (16 ~ 21) 이 마모됨에 따라, 센서 (2) 의 전기 저항의 변화는, 리드들 (9 ~ 14) 의 각각의 자유 단부 (9 ~ 14) 의 단위 길이당 더 높은 전기 저항을 제공하지 않는 경우보다 상대적으로 더 커질 것이다. 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 영역에서, 각각의 리드 (9 ~ 14) 는 5 ㎛ ~ 60 ㎛ 의 폭을 가진다. 상기 나머지 부분들에서, 리드의 폭은 100 ㎛ ~ 1 ㎜, 바람직하게는 100 ㎛ ~ 300 ㎛ 이다. 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 영역이 없다면, 리드 폭은 10 ㎛ ~ 1 ㎜, 바람직하게는 30 ㎛ ~ 300 ㎛ 의 범위에 있다.
각각의 리드 (9 ~ 14) 의 자유 단부 (16 ~ 21) 는 리드들 (9 ~ 14) 의 하나 초과의 다른 자유 단부 (16 ~ 21) 에 전기적으로 상호 접속될 수 있다. 이는, 센서 (2) 가 2 개 초과의 접촉 영역들 (3 ~ 8) 및 2 개 초과의 리드들 (9 ~ 14) 을 포함하고, 각각의 리드는 각각의 연관된 접촉 영역 (3 ~ 8) 에 접속되며, 상기 리드들 (9 ~ 14) 중 하나의 자유 단부 (16 ~ 21) 는, 금속 가공물상의 절삭 인서트 (1) 의 작동으로 인해 얻어지는 어떠한 미리 정해진 마모시에 금속 가공물 또는 그 칩에 의해 적어도 2 개의 다른 리드들 (9 ~ 14) 중 어떠한 리드에 접속되도록 위치된다. 따라서, 외부 측정 회로소자에 의해, 전기적으로 상호 접속되는 리드들 및 그로 인한 마모의 특성이 결정된다. 도 1 ~ 도 3 에 도시된 실시형태들에서, 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들 (16 ~ 21) 의 선단들은 가장 인접한 절삭날 (23) 로부터 동일한 거리에 있다. 2 개 초과의 리드들 (9 ~ 14) 이 있고 그리고 리드들 (9 ~ 14) 의 자유 단부들 (16 ~ 21) 의 선단들이 절삭날 (23) 로부터 상이한 거리에 위치되는 실시형태들도 상정가능하며, 그리하여 절삭 인서트 (1) 의 마모 정도를 추가로 검출할 수 있다.
절삭 인서트 (101) 의 접촉 영역들 (103 ~ 108) 이 클리어런스면 (124) 상에 위치되고 그에 따라서 리드들 (109 ~ 114) 이 도 1 에 도시된 실시형태와 비교하여 그 자유 단부들로부터 접촉 영역들 (103 ~ 108) 까지 상이하게 연장된다는 점에서, 도 2 는 도 1 에 도시된 바와 상이한 다른 실시형태를 도시한다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 접촉 영역들 (3 ~ 8) 은 경사면 (22) 상에 위치된다. 절삭 인서트 (101) 의 하나의 동일측상에, 이 경우에는 경사면 (122) 상에 2 개의 센서들 (102a, 102b) 이 제공된다는 점에서, 도 2 에 도시된 실시형태가 또한 도 1 에 도시된 실시형태와 상이하다.
상측을 아래로 회전시킴으로써 날교환가능한 절삭 인서트의 양측 경사면들상에 대응하는 센서들을 가진다는 점에서, 도 3 은 도 2 에 도시된 실시형태와 상이한 또 다른 실시형태를 도시한다. 양측 경사면상의 2 개의 센서들 중 하나의 접촉 영역들 (203 ~ 208) 은 도 3 에 도시된다.
본 발명은 센서들이 하나 이상의 클리어런스면상에 제공되고 센서들의 접촉 영역들이 클리어런스면 또는 경사면상에 위치되는 실시형태들을 또한 상정할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 실시형태들은 도면에 도시되지 않았지만, 리드들, 특히 이들의 자유 단부들의 구성 및 기능에 관해서는 경사면들에 센서들이 제공되는 실시형태들에 대한 전술한 원리를 따른다. 이러한 차이는, 리드들의 자유 단부들이 이로부터 제거된 칩에 의해서가 아니라 가공물에 의해서 유발된 마모를 받는 것으로 여겨지는 영역에 위치된다는 것이다. 상기 영역에서, 리드들의 자유 단부들은 가장 인접한 절삭날쪽으로 배향되고, 그 마모는 센서에 의해 나타낼 수 있다. 상기 영역에서, 자유 단부들은 일반적으로 서로 평행할 수 있고 그리고 상기 절삭날에 대하여 각을 이루어 연장될 수 있다. 경사면들 및 클리어면들상에 센서들이 제공되고 그리하여 가공물 및 칩에 의해 유발된 마모의 동시 검출을 가능하게 하는 실시형태들도 상정될 수 있다.
도 6a 및 도 6b 는 도 1 에 도시된 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 를 유지하기 위한 공구 홀더 (25) 를 포함하는 금속 절삭용 공구를 도시한다. 공구는 절삭 인서트 (1) 의 미리 정해진 마모에 의해 유발된 전술한 바와 같이 전기 회로의 저항 변화를 측정하기 위해 공구 홀더 (25) 에 접속된 측정 회로소자 (15) (명확성의 이유로 도 6b 에서만 도시함) 를 포함한다. 공구 홀더 (25) 는 절삭 인서트 (1) 가 공구 홀더 (25) 에 의해 유지됨에 따라 절삭 인서트 (1) 의 접촉 영역 (3 ~ 8) 각각에 전기적으로 접속되는 전기 접촉부들 (26 ~ 31) 을 가진다. 여기서, 전기 접촉부들 (26 ~ 31) 은 홀더상에 제공된 돌출부의 하부측에 노출되어, 홀더에 절삭 인서트가 부착되자마자 이 전기 접촉부들은 절삭 인서트의 접촉 영역들과 접촉하게 된다. 측정 회로소자 (15) 는 공구 홀더 (25) 의 접촉부들 (26 ~ 31) 을 통하여 절삭 인서트 (1) 의 전기 회로, 즉 센서 (2) 에 접속된다. 절삭 인서트 (1) 는 경사면 (22) 에 관통 구멍 (32) 을 가지고, 나사 (34) 에 의해 절삭 인서트 (1) 를 홀더 (25) 에 체결할 수 있는 홀더 (25) 에 나사 구멍 (33) 이 제공된다.
도 7a 및 도 7b 는 도 2 및 도 3 에 도시된 실시형태들에 따라서 절삭 인서트 (101, 201) 를 유지하기 위한 공구 홀더 (125) 를 포함하는 금속 절삭용 공구를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 공구는 도 2 를 참조하여 개시된 실시형태에 따른 절삭 인서트 (101) 를 포함한다. 공구 홀더 (125) 는 절삭 인서트 (101) 가 공구 홀더 (25) 에 의해 유지됨에 따라 절삭 인서트 (1) 의 접촉 영역들 (103 ~ 108) 각각에 전기적으로 접속되는 전기 접촉부들 (126 ~ 131) 을 가진다. 접촉부들 (126 ~ 131) 은 공구 홀더 (125) 상의 지지면상에 제공되고, 이 지지면에 대하여 절삭 인서트 (101) 가 홀더 (125) 에 부착될 때 절삭 인서트 (101) 의 클리어런스면이 지지된다.
대안으로서, 절삭 인서트 (101) 의 클리어런스면 (124) 상의 접촉 영역들의 상이한 위치설정으로, 공구 홀더 (125) 상의 접촉부들은 공구 홀더 (125) 상의 다른 지지면상에 제공될 수 있으며, 이에 접하여 절삭 인서트 (101) 의 다른 클리어런스면이 지지된다.
도 8a ~ 도 8 및 도 9a ~ 도 9b 는 본원에 따른 절삭 인서트의 코팅 구성의 제 1 및 제 2 실시형태들을 도시한다. 도 8a ~ 도 8c 및 도 9a ~ 도 9b 에 도시된 특정 실시형태들을 설명하기 전에, 이러한 코팅 구성의 일반적인 원리가 설명될 것이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트는 기재, 예를 들어 초경합금, 통상적으로 코발트 바인더를 가진 텅스텐 탄화물을 가지며, 그 위에 적어도 하나의 도전층이 적용되어, 이는 본원의 센서 또는 센서들을 형성할 것이다. 도전층은 접촉 영역 및 센서들의 리드들을 규정할 영역에만 적용될 수 있거나 보다 넓은 영역에 적용될 수 있고, 그리하여 접촉 영역들 및 리드들이 이 도전층으로부터 절삭되거나 에칭된다. 도전층은 반드시 기재에 직접 적용되는 것은 아니다. 도전층과 기재 사이에 하나 이상의 다른 층이 제공될 수 있다. 하지만, 도전층 아래에서 가장 근접한 층은 전기적으로 절연되어야 한다. 기재가 전기적으로 절연되면, 그에 따라서 도전층은 기재상에 직접 적용될 수 있다. 센서의 리드들의 자유 단부들을 규정하거나 규정할 도전층의 상부 또는 적어도 그 일부의 상부상에 전기 절연 보호층, 예를 들어 알루미나 층이 제공될 수 있다. 상기 센서를 규정할 전기 절연층으로부터 전기적으로 절연되는 한, 코팅내에 제공된 추가의 도전층들이 있을 수 있다.
센서는 하나의 도전층에 의해 규정되는 접촉 영역과 관련 리드 및 하나 초과의 도전층을 포함하는 코팅에서 다른 도전층에 의해 규정되는 접촉 영역과 관련 리드에 의해 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상이한 센서들은 기재 상에 코팅을 형성하는 한 세트의 층에서 상이한 레벨들에 제공되는 상이한 전도층에 의해 규정될 수 있다.
센서의 접촉 영역들 및 리드들은, 그 위에 보호층을 적용하기 전에 또는 그 위에 보호층을 적용한 후에 도전층으로부터 레이저에 의해 절삭될 수 있다. 접촉 영역들 및 리드들의 절삭이 보호층의 적용 전에 실시되면, 보호층은 또한 상기 접촉 영역들 및 리드들 주변에 형성된 공간들을 차지하도록 적용될 수 있고 그리고 적용되어야 하고, 그리하여 도전층의 주변 부분들로부터 및/또는 인접한 접촉 영역들 또는 리드들로부터 추가로 이들을 전기 절연시킨다. 보호층에 의해 덮인 접촉 영역들은 이들을 덮는 보호층을 그 뒤에 제거함으로써 노출되어야 한다.
이제 도 8a ~ 도 8c 를 참조한다. 제시된 코팅 구성은 전술한 절삭 인서트 (1, 101, 201) 의 어떠한 실시형태들에 사용될 수 있다. 절삭 인서트 (1, 101, 201) 의 기재를 도면부호 35 로 나타낸다. 기재 (35) 는 초경합금, 통상적으로 코발트 결합제를 가진 텅스텐 탄화물과 같은 목적에 적합한 어떠한 재료를 포함할 수 있다.
절삭 인서트들 (1, 101, 201) 의 센서 또는 센서들은, 기재 (35) 에 적용되고 그리고 절삭 인서트의 부분을 형성하는 기능성 내마모성 CVD 코팅의 성막에 의해 얻어지는 일반적인 코팅 구성에 기초로 하는 것이 제안되었다. 이에 따라서, 기재 (35) 상에는 통상적으로 Ti(C, N, O) 를 포함하는 내부층 (36) 이 제공된다. Zr(C, N) 또는 Hf(C, N) 에 기초한 것과 같은 다른 조성물도 상정가능하다. 내부층의 두께는 1 ㎛ ~ 15 ㎛ 의 범위이다.
내부층 (36) 의 상부에는 열차폐층 (thermal barrier layer; 37), 통상적으로 α-Al2O3, 가능하게는 κ-Al2O3 가 제공된다. 열차폐층 (37) 을 화학적 기상 증착에 의해 적용하는 것이 제안되었다. 열차폐층 (37) 의 두께는 1 ㎛ ~ 15 ㎛ 의 범위에 있다.
열차폐층 (37) 의 상부에는, 통상적으로 TiN 및/또는 TiC 와 같은 적절한 질화물 및/또는 탄화물을 포함하는 도전층 (38) 이 제공된다. 도전층 (38) 을 화학적 기상 증착에 의해 적용하는 것이 제안되었다. 도전층 (38) 의 두께는 0.1 ㎛ ~ 5 ㎛ 의 범위에 있다.
도전층 (38) 상부에 전기 절연 보호층 (41) 을 적용하기 전에, 도전층 (38) (도 8b) 으로부터 리드들 (39, 40) 및 접촉 영역들 (도 8 에서는 보이지 않음) 을 절삭하기 위해 레이저가 사용된다.
센서 또는 센서들의 리드들 (39, 40) 및 관련 접촉 영역들을 절삭한 후에, 전기 절연 보호층 (41) 은 센서들의 적어도 필수적인 부분들, 특히 절삭 인서트의 작동 중에 금속 가공물 또는 칩에 의해 상호 접속되도록 된 필수적인 부분들의 자유 단부들을 덮도록 적용된다. 화학적 기상 증착, CVD 에 의해 보호층 (41) 을 적용하는 것이 제안되며, 그럼으로써 보호층 (41) 은 센서 또는 센서들의 리드들 및 접촉 영역들을 포함하는 기초 도전층 (38) 을 완전히 덮는다. 보호층 (41) 은 또한 리드들, 접촉 영역들 및 도전층의 주변 부분들 사이의 공간을 채우며, 이 공간들은 리드들 및 접촉 영역들이 도전층으로부터 절삭됨으로써 형성되었다. 보호층 (41) 은 통상적으로 κ-Al2O3, 가능하게는 α-Al2O3 를 포함하고 0.5 ㎛ ~ 10 ㎛ 범위의 두께를 가진다. 다른 전기 절연 및 보호층도 물론 상정가능하다. 예를 들어, 보호층 (41) 은 ZrO2 를 포함할 수 있다.
도 9a 및 도 9b 는 코팅 구성 및 이러한 구성을 형성하는 방법의 대안적인 실시형태를 도시한다. 도 1 ~ 도 3 을 참조하여 전술한 어떠한 절삭 인서트들 (1, 101, 201) 일 수 있는 절삭 인서트는, 도 8a ~ 도 8b 를 참조하여 개시된 내부층 (36) 에 대응하는 내부층 (43) 이 적용된 기재 (42) 를 포함한다.
내부층 (43) 에는 도 8a ~ 도 8b 를 참조하여 개시된 열차폐층 (37) 에 대응하는 열차폐층 (44) 이 제공된다.
열차폐층 (44) 에는 도 8a ~ 도 8b 를 참조하여 개시된 도전층에 대응하는 도전층 (45) 이 제공된다.
도전층 (45) 에, 하지만 센서 또는 센서들의 리드들 및 접촉 영역들을 절삭하기 전에, 도 8a ~ 도 8c 를 참조하여 개시된 보호층 (38) 에 대응하는 보호층 (48) 이 제공된다. 보호층 (48) 의 적용 후에, 리드들 (46, 47) 및 접촉 영역들 (도 9a 및 도 9b 에는 보이지 않음) 이 레이저 절삭에 의해 도전층 (45) 으로부터 절삭된다. 이에 따라, 리드들, 접촉 영역들 및 주변의 도전층 (48) 사이에 개방 공간들이 남아있게 된다.

Claims (16)

  1. 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트로서,
    - 금속 가공물상에서 작동함으로써 유발되는 절삭 인서트의 미리 정해진 마모를 검출하기 위한 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 를 포함하고,
    - 상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 는 적어도 2 개의 접촉 영역들 (3 ~ 8, 103 ~ 108, 203 ~ 208) 을 포함하며, 상기 접촉 영역들을 통하여 상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 는 외부 측정 회로소자에 접속가능하며,
    - 상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 는 적어도 2 개의 접촉 영역들 (3 ~ 8, 103 ~ 108, 203 ~ 208) 각각에 접속되는 적어도 2 개의 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 을 포함하고,
    - 각각의 상기 리드 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 는, 금속 가공물상의 상기 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 상기 미리 정해진 마모시에, 자유 단부들이 상기 금속 가공물에 의해 또는 상기 금속 가공물상의 상기 절삭 인서트의 작동에 의해 유발된 칩에 의해 서로 접속되도록 위치된 각각의 자유 단부를 제공하는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트는 반경을 가진 원의 세그먼트를 규정하는 노즈날 (nose edge) 에 의해 접속되는 2 개의 인접한 절삭날을 가지며, 적어도 상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부들이 금속 가공물에 의해 또는 이 금속 가공물 상에서의 절삭 인서트의 작동으로 인한 칩에 의해 서로 접속되는 영역에서, 인접한 상기 자유 단부들 사이의 거리는 상기 반경보다 작은 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 의 자유 단부들의 영역에서, 상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 는 상기 센서 위에 전기 절연체를 형성하는 보호층에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부의 선단으로부터 그리고 상기 리드 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 를 따라서 상기 리드 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 에 접속된 접촉 영역 쪽으로 미리 정해진 거리로 연장되는 영역에서, 상기 리드 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 는 상기 리드의 나머지 부분들에서보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리드의 나머지 부분들보다 단위 길이당 더 높은 저항을 나타내는 영역에서, 상기 리드는 감소된 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 는 2 개 초과의 접촉 영역들 (3 ~ 8, 103 ~ 108, 203 ~ 208) 및 2 개 초과의 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 을 포함하고, 각각의 상기 리드는 각각의 연관된 상기 접촉 영역에 접속되며,
    상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 중 하나의 자유 단부는, 금속 가공물상의 상기 절삭 인서트의 작동으로 인해 얻어지는 어떠한 미리 정해진 마모시에, 금속 가공물 또는 그 칩에 의해 적어도 2 개의 다른 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 중 어떠한 리드에 접속되도록 위치되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 사이에는 중실 (solid) 의 전기 절연체가 제공되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부들은 금속 가공물상에서의 상기 절삭 인서트의 작동 중에 금속 가공물로부터 제거된 칩에 의해 유발되는 크레이터 마모 (crater wear) 를 받기 쉬운 영역에서 상기 절삭 인서트의 경사면에 위치되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부들은 상기 경사면과 상기 절삭 인서트의 클리어런스면 (clearance face) 사이의 교차에 의해 규정된 절삭날로부터 최대 0.3 mm 에 위치되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    크레이터 마모를 받기 쉬운 영역에서, 상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부는 상기 절삭 인서트의 인접한 절삭날에 대하여 각을 이루어 연장되며, 절삭날 마모는 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    크레이터 마모를 받기 쉬운 영역에서, 상기 리드들 (9 ~ 14, 109 ~ 114, 209 ~ 214) 의 자유 단부들은 일반적으로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역들은 상기 경사면과 교차하는 절삭 인서트의 클리어런스면에 위치되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트는 경사면 및 상기 경사면과 교차하는 적어도 하나의 클리어런스면을 포함하고, 상기 리드들의 자유 단부들은 상기 절삭 인서트의 절삭날에 근접한 영역에서 상기 클리어런스면에 위치되며, 상기 영역에서 상기 절삭 인서트는 금속 가공물상에서의 상기 절삭 인서트의 작동 중에 금속 가공물에 의해 유발되는 마모를 받기 쉬운 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 리드들의 자유 단부들은 상기 경사면과 상기 절삭 인서트의 클리어런스면 사이의 교차에 의해 규정된 절삭날로부터 0.3 mm 이하에 위치되는 것을 특징으로 하는, 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 절삭 인서트.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트를 유지하기 위한 공구 홀더로서,
    상기 공구 홀더는, 상기 절삭 인서트가 상기 공구 홀더에 의해 작동 위치에 유지됨에 따라, 상기 절삭 인서트들의 접촉 영역들 (3 ~ 8, 103 ~ 108, 203 ~ 208) 각각에 전기적으로 접속된 전기 접촉부들을 제공하는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트를 유지하기 위한 공구 홀더.
  16. 금속의 절삭, 밀링 또는 드릴링을 위한 공구로서,
    제 15 항에 따른 공구 홀더 및 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트를 포함하고,
    상기 공구는 상기 절삭 인서트의 미리 정해진 마모에 의해 유발된 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 의 저항 변화를 측정하기 위한 측정 회로소자를 포함하고,
    상기 측정 회로소자는 상기 공구 홀더의 접촉부들을 통하여 상기 절삭 인서트의 센서 (2, 102a, 102b, 202a, 202b) 에 접속되는 것을 특징으로 하는, 공구.
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