WO2024024549A1 - 切削工具、及び切削加工物の製造方法 - Google Patents

切削工具、及び切削加工物の製造方法 Download PDF

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WO2024024549A1
WO2024024549A1 PCT/JP2023/026100 JP2023026100W WO2024024549A1 WO 2024024549 A1 WO2024024549 A1 WO 2024024549A1 JP 2023026100 W JP2023026100 W JP 2023026100W WO 2024024549 A1 WO2024024549 A1 WO 2024024549A1
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WO
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sensor
holder
cutting tool
unit base
recess
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/026100
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English (en)
French (fr)
Inventor
重孝 橋本
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool

Definitions

  • the present disclosure relates to a cutting tool used for cutting a workpiece, and a method for manufacturing a cut workpiece.
  • the cutting tool described in Patent Document 1 is known as a cutting tool used in cutting a workpiece for manufacturing a cut workpiece.
  • the cutting tool described in Patent Document 1 includes a sensor section for detecting a physical quantity (referred to as physical information in Patent Document 1) of a cutting insert (referred to as a cutting blade in Patent Document 1). Wear and tear of the cutting insert, temperature, pressure, and vibration are exemplified as the physical quantities, and a cutting tool equipped with a temperature sensor is disclosed as an example.
  • a cutting tool includes a holder, a cutting insert, and a sensor unit.
  • the holder has a rod shape extending from the tip toward the rear end, and has a tip surface located on the tip side, an upper surface extending from the tip surface toward the rear end, and a lower surface located on the opposite side of the upper surface. , a first side surface located between the upper surface and the lower surface and extending from the distal end surface toward the rear end; a second side surface located on the opposite side of the first side surface; It has an open pocket.
  • the cutting insert is located in the pocket and has a cutting edge.
  • the sensor unit includes a unit base, a first sensor, and a second sensor.
  • the unit base is located from the lower surface to the second side surface, has a first recessed portion opening toward the lower surface, and a second recessed portion opening toward the second side surface, and has an L-shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the holder. It is shaped like this.
  • the first sensor is located in the first recess, contacts the lower surface, and detects a physical quantity of the holder (cutting tool).
  • the second sensor is located in the second recess, contacts the second side surface, and detects a physical quantity of the holder (cutting tool) in a detection direction perpendicular to the detection direction of the first sensor.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a cutting tool according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the cutting tool shown in FIG. 1 viewed from another angle.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the cutting tool shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic view of the cutting tool shown in FIG. 1 viewed from the tip side.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the cutting tool shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic enlarged view of another side of the cutting tool shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 5.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view of a cutting tool according to another embodiment of the present disclosure.
  • 11 is a schematic side view of the cutting tool shown in FIG. 10.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view of a cutting tool according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic view of the cutting tool shown in FIG. 12 viewed from the tip side.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a cut workpiece according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a cut workpiece according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a cut workpiece according to an embodiment of the present disclosure.
  • the sensor part In order to avoid the sensor part from falling off, it is also possible to incorporate the sensor part into the holder of the cutting tool.
  • the sensor section is a temperature sensor, since the sensor section is small, there is little possibility that the strength of the holder will be significantly reduced.
  • the sensor section is a pressure sensor or a vibration sensor, the strength (rigidity) of the holder decreases due to the built-in sensor section, which cannot be ignored.
  • cutting inserts according to embodiments of the present disclosure may include any components not shown in the referenced figures.
  • the dimensions of the components in each figure do not faithfully represent the actual dimensions of the components and the dimensional ratios of each member.
  • the X direction refers to the front-rear direction, and one side in the X direction is the front side or forward direction, and the other side in the X direction is the rear side or backward direction.
  • the Y direction refers to the left-right direction, and one side in the Y direction is the left side or left direction, and the other side in the Y direction is the right side or right direction.
  • the Z direction refers to an up-down direction, and one side in the Z direction is the upper side or upper direction, and the other side in the Z direction is the lower side or downward direction.
  • the XY direction refers to the two directions, the X direction and the Y direction
  • the XZ direction refers to the two directions, the X direction and the Z direction
  • the YZ direction refers to the two directions, the Y direction and the Z direction.
  • the XYZ directions refer to three directions: the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • FF indicates the front direction
  • FR indicates the rear direction
  • L indicates the left direction
  • R indicates the right direction
  • U indicates the upward direction
  • D indicates the downward direction.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a cutting tool 10 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the cutting tool shown in FIG. 1 viewed from another angle.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the cutting tool 10 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the cutting tool 10 shown in FIG. 1 viewed from the tip side.
  • FIG. 5 is a schematic side view of the cutting tool 10 shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is an enlarged side view of the vicinity of the sensor unit when viewed from the opposite side to FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 5.
  • the cutting tool 10 is a tool used for cutting a workpiece W (see FIG. 10). Cutting of the work material W includes outer diameter processing, inner diameter processing, grooving, parting, and the like.
  • the cutting tool 10 also includes a holder 14 mounted on a tool post 12 of a lathe, a cutting insert 16 held in the holder 14, a clamp 18 that fixes the cutting insert 16 to the holder 14, and a clamp 18 that is attached to the holder.
  • a clamp screw 20 for attachment to 14 may also be provided.
  • the holder 14 may have a rod shape extending along the X direction from the front end 14a toward the rear end 14b.
  • the longitudinal direction of the holder 14 may be the X direction.
  • the holder 14 may have a square columnar main body 14m located closer to the rear end 14b than the clamp 18.
  • the holder 14 may have a distal end surface 22 located on the distal end 14a side and a rear end surface 24 located on the opposite side of the distal end surface 22.
  • the holder 14 may have an upper surface 26 extending in the X direction from the distal end surface 22 to the rear end surface 24 toward the rear end 14b.
  • Holder 14 may have a lower surface 28 located on the opposite side of upper surface 26, and lower surface 28 may extend in the X direction from distal end surface 22 toward rear end surface 24 to rear end surface 24.
  • the holder 14 may have a first side surface 30 located between the upper surface 26 and the lower surface 28, and the first side surface 30 extends in the X direction from the distal end surface 22 toward the rear end surface 24b. You can.
  • the first side 30 of the holder 14 may connect to the top surface 26 and the bottom surface 28. In the main body portion 14m of the holder 14, the first side surface 30 may be perpendicular to the lower surface 28 and the upper surface 26.
  • the holder 14 may have a second side surface 32 located on the opposite side of the first side surface 30, and the second side surface 32 extends in the X direction from the distal end surface 22 toward the rear end surface 24b. Good too.
  • the second side 32 of the holder 14 may connect to the top surface 26 and the bottom surface 28. In the main body portion 14m of the holder 14, the second side surface 32 may be perpendicular to the lower surface 28 and the upper surface 26.
  • the front end surface 22, rear end surface 24, upper surface 26, lower surface 28, first side surface 30, and second side surface 32 of the holder 14 may constitute the outer surface of the holder 14.
  • the holder 14 may have a pocket 34 for holding the cutting insert 16 on the side of the tip 14a. Pocket 34 may be open to distal surface 22 , top surface 26 , and first side surface 30 .
  • the lower surface 28 of the main body portion 14m of the holder 14 is supported by the mounting surface 12a of the tool rest 12 (see FIG. 8).
  • the second side surface 32 of the main body portion 14m of the holder 14 is supported by the inner wall surface 12b of the tool rest 12 (see FIG. 8).
  • the upper surface 26 of the main body 14m of the holder 14 is pressed by the fixing screw 12c (see FIG. 8) of the tool post 12.
  • Examples of the material of the holder 14 include metals such as stainless steel, carbon steel, cast iron, and aluminum alloy.
  • the length of the holder 14 may be set to, for example, 100 mm to 400 mm.
  • the cutting insert 16 may be located in a pocket 34 of the holder 14.
  • the cutting insert 16 may be a replaceable insert called a throw-away insert.
  • the cutting insert 16 may have a square plate shape, or may have a triangular plate shape, a pentagonal plate shape, or the like other than the square plate shape.
  • the cutting insert 16 has a first insert surface 36, a second insert surface 38 located on the opposite side of the first insert surface 36, and a plurality of insert side surfaces located between the first insert surface 36 and the second insert surface 38. 40.
  • the cutting insert 16 may have a cutting edge 42 at the intersection of the first insert surface 36 and the insert side surface 40.
  • the first insert surface 36 may function as a rake surface for shedding chips.
  • the insert side surface 40 may function as a relief surface.
  • the cutting insert 16 may have a through hole 44 that opens to the first insert surface 36 and the second insert surface 38.
  • the cutting insert 16 is attached to the pocket 34 by tightening the clamp screw 20 with the tip of the clamp 18 locked in the through hole 44 .
  • Examples of the material of the cutting insert 16 include cemented carbide or cermet.
  • Examples of the composition of the cemented carbide include WC-Co, WC-TiC-Co, and WC-TiC-TaC-Co.
  • WC-Co is produced by adding cobalt (Co) powder to tungsten carbide (WC) and sintering it.
  • WC-TiC-Co is WC-Co with titanium carbide (TiC) added.
  • WC-TiC-TaC-Co is WC-TiC-Co with tantalum carbide (TaC) added.
  • cermet is a sintered composite material in which a metal is combined with a ceramic component.
  • examples of cermets include those whose main component is a titanium compound such as titanium carbide (TiC) and titanium nitride (TiN).
  • the surface of the cutting insert 16 may be coated with a film using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the material of the coating include titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), and alumina (Al 2 O 3 ).
  • the cutting tool 10 may include a sensor unit 46 for detecting physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 (cutting tool 10).
  • the sensor unit 46 may include a unit base 48 located from the lower surface 28 of the main body 14m of the holder 14 to the second side surface 32.
  • the unit base 48 may be attached to the main body portion 14m of the holder 14 with an adhesive.
  • the unit base 48 may be attached to the main body 14m of the holder 14 by the magnetic force of a built-in magnet. Further, the unit base 48 may be attached to the main body portion 14m of the holder 14 with a fixing member such as a screw. Examples of the material for the unit base 48 include synthetic resin and metal.
  • the unit base 48 may be L-shaped in a cross section perpendicular to the X direction, which is the longitudinal direction of the holder 14.
  • the sensor unit 46 may have an L-shape in a cross section perpendicular to the X direction.
  • the unit base 48 may have a first portion 48 a located on the lower surface 28 of the holder 14 and a second portion 48 b located on the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the distance in the X direction from the unit base 48 to the distal end surface 22 of the holder 14 may be shorter than the distance in the X direction from the unit base 48 to the rear end surface 24 of the holder 14.
  • the entire first portion 48a of the unit base 48 may be located closer to the second side surface 32 of the holder 14 than the first side surface 30.
  • the entire second portion 48b of the unit base 48 may be located closer to the lower surface 28 of the holder 14 than to the upper surface 26.
  • the first portion 48a of the unit base 48 may have a first recess 50 that opens toward the lower surface 28 of the holder 14.
  • the first recess 50 of the unit base 48 may be a bottomed hole (depression) or a penetrating hole.
  • the second portion 48b of the unit base 48 may have a second recess 52 that opens toward the second side surface 32 of the holder 14.
  • the second recess 52 of the unit base 48 may be a bottomed hole or a penetrating hole.
  • the unit base 48 may further include another recess.
  • the first portion 48a of the unit base 48 may further include a recess that opens toward the lower surface 28 of the holder 14, separate from the second recess 52.
  • the second portion 48b of the unit base 48 may have a third recess 54 that opens toward the second side surface 32 of the holder 14.
  • the third recess 54 of the unit base 48 may be a bottomed hole or a penetrating hole.
  • the first recess 50, the second recess 52, and the third recess 54 in the unit base 48 may be independent from each other or may be continuous.
  • the first recess 50 of the unit base 48 may be independent from the second recess 52 and the third recess 54, and the third recess 54 of the unit base 48 may be continuous with the second recess 52.
  • the sensor unit 46 may include a first sensor 56 located within the first recess 50 of the unit base 48.
  • the first sensor 56 may be fixed within the first recess 50 of the unit base 48 with an adhesive or the like.
  • the first sensor 56 may detect one or more of physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14.
  • the detection direction of the first sensor 56 may be the Y direction.
  • the first sensor 56 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the Y direction.
  • the first sensor 56 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the feeding component force.
  • the first sensor 56 may abut the lower surface 28 of the holder 14 . When the first sensor 56 is in contact with the lower surface 28 of the holder 14, the accuracy regarding detection of the above-mentioned physical quantity is improved.
  • the sensor unit 46 may include a second sensor 58 located within the second recess 52 of the unit base 48.
  • the second sensor 58 may be fixed within the second recess 52 of the unit base 48 with an adhesive or the like.
  • the position of the second sensor 58 in the X direction may be the same as the position of the first sensor 56 in the X direction. In other words, the position of the center of the second sensor 58 in the X direction may be within a range of ⁇ 1 mm with respect to the position of the center of the first sensor 56 in the X direction.
  • the second sensor 58 may abut the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the second sensor 58 may abut the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the second sensor 58 may come into contact with the second side surface 32 of the holder 14.
  • the second sensor 58 may detect one or more of physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14.
  • the second sensor 58 may detect the same physical quantity as the first sensor 56.
  • the detection direction of the second sensor 58 may be the X direction orthogonal to the detection direction of the first sensor 56.
  • the second sensor 58 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the X direction.
  • the second sensor 58 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the thrust force.
  • the cutting tool 10 of the present disclosure does not have a configuration in which sensors such as the first sensor 56 and the second sensor 58 are embedded in the holder 14, but has a configuration in which a sensor unit 46 separate from the holder 14 has the sensors. There is. Therefore, there is no need to perform complicated processing to embed the sensor inside the holder 14, and the existing holder 14 can be easily utilized.
  • the sensor unit 46 may include a third sensor 60 located within the third recess 54 of the unit base 48.
  • the third sensor 60 may be fixed within the third recess 54 of the unit base 48 with an adhesive or the like.
  • the third sensor 60 may be in contact with the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the position of the third sensor 60 in the X direction may be the same as the position of the second sensor 58 in the X direction. In other words, the position of the center of the third sensor 60 in the X direction may be within a range of ⁇ 1 mm with respect to the position of the center of the second sensor 58 in the X direction.
  • the third sensor 60 may detect one or more of physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14.
  • the third sensor 60 may detect the same physical quantity as the first sensor 56 and the second sensor 58.
  • the detection direction of the third sensor 60 may be the Z direction orthogonal to the detection directions of the first sensor 56 and the second sensor 58.
  • the third sensor 60 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the Z direction.
  • the third sensor 60 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the principal component force.
  • the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the XYZ directions.
  • the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the cutting load in three directions (principal force, back force, and feed force).
  • the positions of the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 in the X direction may be the same.
  • the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 may be capacitance detection type sensors or piezoresistive type sensors.
  • the sensors may be MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
  • the detection direction of the first sensor 56 may be changed from the Y direction to the XY direction.
  • the first sensor 56 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the XY directions.
  • the first sensor 56 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the feed component force and the main component force. In these cases, either the second sensor 58 or the third sensor 60 may be omitted from the components of the sensor unit 46.
  • the detection direction of the second sensor 58 may be changed from the X direction to the XZ direction.
  • the second sensor 58 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the XZ directions.
  • the second sensor 58 may detect acceleration of the holder 14 corresponding to the thrust force and the principal force.
  • the third sensor 60 may be omitted from the components of the sensor unit 46.
  • the detection direction of the third sensor 60 may be changed from the Z direction to the XZ direction.
  • the third sensor 60 may detect physical quantities such as acceleration, vibration, distortion, or internal stress of the holder 14 in the XZ directions.
  • the third sensor 60 may detect the acceleration of the holder 14 corresponding to the principal force and the thrust force.
  • the second sensor 58 may be omitted from the components of the sensor unit 46.
  • the cutting tool 10 includes wiring electrically connected to a first sensor 56, a second sensor 58, and a third sensor 60.
  • a member 62 may also be provided.
  • the wiring member 62 may extend in the X direction from the first sensor 56 etc. side toward the rear end 14b of the holder 14.
  • the holder 14 may have a groove 64 extending in the X direction from the first sensor 56 etc. side toward the rear end 14b of the holder 14.
  • the groove 64 of the holder 14 may be open to the second side surface 32.
  • the groove 64 of the holder 14 may be open to the lower surface 28.
  • the groove 64 of the holder 14 may be open to the lower surface 28 and the second side surface 32.
  • the wiring member 62 may be located within the groove 64 of the holder 14.
  • the groove 64 of the holder 14 may accommodate the wiring member 62.
  • the wiring member 62 may include a wiring conductor 66 electrically connected to the first sensor 56 , the second sensor 58 , and the third sensor 60 .
  • the wiring conductor 66 may extend in the X direction from the first sensor 56 etc. side toward the rear end 14b of the holder 14.
  • the wiring member 62 may include a cylindrical holding member 68 that holds the wiring conductor 66.
  • the retaining member 68 may be located within the groove 64 of the holder 14. In other words, the groove 64 of the holder 14 may accommodate the holding member 68.
  • the material of the holding member 68 may be the same as that of the holder 14.
  • the wiring member 62 may be electrically connected to an information processing device installed outside the machine tool or the like.
  • the information processing device may be configured by a computer, and may include a memory that stores various control programs and the like, and a CPU (Central Processing Unit) that interprets and executes the control programs.
  • CPU Central Processing Unit
  • the information processing device exhibits various functions by executing the control program by the CPU.
  • the information processing device may adjust the moving speed of the cutting tool 10 based on the physical quantities of the holder 14 detected by the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60.
  • the information processing device may adjust the rotational speed of the workpiece W based on the physical quantities of the holder 14 detected by the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60.
  • At least two of the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 measure acceleration, vibration, distortion, internal stress, etc. of the holder 14 in the XYZ directions. Physical quantities can be detected. At least two of the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 measure the acceleration, etc. of the holder 14 corresponding to the cutting loads in three directions (main force, back force, and feed force). can be detected. Therefore, according to the example embodiment of the present disclosure, high detection accuracy of the sensor unit 46 can be ensured.
  • the detection accuracy of the sensor unit 46 can be improved.
  • the position of the third sensor 60 in the X direction is the same as the position of the second sensor 58 in the X direction, the detection accuracy of the sensor unit 46 can be further improved.
  • the holder 14 When the distance in the X direction from the unit base 48 to the front end surface 22 of the holder 14 is shorter than the distance in the X direction from the unit base 48 to the rear end surface 24 of the holder 14, the holder 14 has a large change in physical quantity such as acceleration.
  • the sensor unit 46 is located closer to the distal end surface 22 of the sensor unit 46 . Therefore, according to the example of the embodiment of the present disclosure, since it is close to the cutting point, it becomes possible to capture minute physical quantity changes, and the detection accuracy of the sensor unit 46 can be improved.
  • the unit base 48 is located from the lower surface 28 of the main body portion 14m of the holder 14 to the second side surface 32, which is a perpendicular region on the outer surface of the holder 14.
  • the unit base 48 has an L-shape in a cross section perpendicular to the X direction, which is the longitudinal direction of the holder 14 . Therefore, the unit base 48 can be attached to the outer surface of the holder 14 without performing any processing such as gouging the holder 14. Thereby, according to the example of the embodiment of the present disclosure, the durability (rigidity) of the holder 14 can be increased.
  • the unit base 48 is L-shaped in the cross section perpendicular to the X direction, compared to the case where a cubic-shaped unit base is attached to the outer surface of the holder 14, , the amount of protrusion of the sensor unit 46 relative to the outer surface of the holder 14 can be reduced.
  • the sensor unit 46 is less susceptible to the effects of chips, increasing the durability of the sensor unit 46, and making it easier to attach the cutting tool 10 to the tool post 12. .
  • the unit base 48 is attached to the holder 14 from two directions, the lower surface 28 and the second side surface 32 of the holder 14, the unit base 48 is unlikely to fall off from the holder 14. Furthermore, not only is it difficult for the unit base 48 to fall off from the holder 14, but also it is difficult for the unit base 48 to be misaligned with respect to the holder 14.
  • the sensor unit 46 When the entire first portion 48a of the unit base 48 is located closer to the second side surface 32 than the first side surface 30 of the holder 14, the sensor unit 46 extends from the first side surface 30 of the holder 14 in the Y direction. None stands out. Therefore, according to the example of the embodiment of the present disclosure, the sensor unit 46 becomes less susceptible to the influence of chips, and the durability of the sensor unit 46 can be improved.
  • the sensor unit 46 may not protrude from the upper surface 26 of the holder 14 in the Z direction. do not have. Therefore, according to the example of the embodiment of the present disclosure, the sensor unit 46 becomes less susceptible to the influence of chips, and the durability of the sensor unit 46 can be improved.
  • the detection directions of the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 are one or two of the XYZ directions.
  • the first sensor 56, the second sensor 58, and the third sensor 60 are uniaxial sensors or biaxial sensors. Therefore, the size of each sensor can be made smaller and the sensor unit 46 can be made more compact than when using a three-axis sensor whose detection directions are in the X, Y, and Z directions.
  • the unit base 48 is located from the lower surface 28 of the main body 14m of the holder 14 to the second side surface 32, but it may be configured as follows.
  • the unit base 48 may be located from the lower surface 28 of the holder 14 to the distal end surface 22.
  • the unit base 48 may have a first portion 48a located on the lower surface 28 of the holder 14 and a second portion 48b located on the distal end surface 22 of the holder 14.
  • the first portion 48a of the unit base 48 may have a first recess that opens toward the lower surface 28 of the holder 14.
  • the second portion 48b of the unit base 48 may have a second recess that opens toward the distal end surface 22 of the holder 14.
  • the second portion of the unit base 48 may have a third recess that opens toward the distal end surface 22 of the holder 14 .
  • the first sensor located within the first recess of the unit base 48 may abut the lower surface 28 of the holder 14 .
  • the second sensor located in the second recess of the unit base 48 may be in contact with the distal end surface 22 of the holder 14 .
  • the third sensor located within the third recess of the unit base 48 may be in contact with the distal end surface 22 of the holder 14 .
  • the unit base 48 may be located from the distal end surface 22 of the holder 14 to the second side surface 32.
  • the unit base 48 may have a first portion 48 a located on the distal end surface 22 of the holder 14 and a second portion 48 b located on the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the first portion 48a of the unit base 48 may have a first recess that opens toward the distal end surface 22 of the holder 14.
  • the second portion 48b of the unit base 48 may have a second recess that opens toward the second side surface 32 of the holder 14.
  • the second portion of the unit base 48 may have a third recess that opens toward the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the first sensor located within the first recess of the unit base 48 may be in contact with the distal end surface 22 of the holder 14 .
  • the second sensor located within the second recess of the unit base 48 may abut the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the third sensor located within the third recess of the unit base 48 may abut the second side surface 32 of the holder 14 .
  • the sensor unit 46 is located close to the cutting edge 42 of the cutting insert 16, and the physical quantity of the holder 14 (cutting tool 10) can be detected with high accuracy.
  • the cutting tool 10 of the example shown in FIGS. 1 to 9 can be positioned further away from the processing surface of the workpiece W compared to the cutting tool 10 of the example shown in FIGS. 10 to 13. Therefore, there is little possibility that the sensor unit 46 will come into contact with the machined surface of the workpiece W.
  • FIGS. 14 to 16 are schematic diagrams illustrating a method for manufacturing a cut workpiece according to an embodiment of the present disclosure.
  • the method for manufacturing a cut workpiece according to the embodiment of the present disclosure is a method for manufacturing a cut workpiece M, which is a cut workpiece W that has been subjected to cutting processing. , a first step, a second step, and a third step.
  • the first step is a step of rotating the workpiece W around its axis S.
  • the second step is a step of bringing the cutting insert 16 of the cutting tool 10 into contact with the rotating workpiece W to cut the workpiece W.
  • the third step is a step of separating the cutting tool 10 from the cut workpiece W.
  • the material of the work material W include stainless steel, carbon steel, alloy steel, cast iron, and non-ferrous metals.
  • the cutting tool 10 is attached to the tool rest 12, and the workpiece W is attached to the chuck of the lathe.
  • the chuck is rotated to rotate the workpiece W around its axis S (first step).
  • the cutting tool 10 is moved in the direction of arrow D1 to bring it closer to the workpiece W, and the cutting insert 16 is brought into contact with the rotating workpiece W.
  • the material W is cut (second step). Thereby, the machined surface Wf can be formed on the workpiece W.
  • the cutting tool 10 is moved in the direction of arrow D2 to separate the cutting tool 10 from the workpiece W (third step). Thereby, cutting of the work material W is completed, and a cut workpiece M, which is the cut material W that has been cut, can be manufactured. Since the cutting tool 10 has excellent cutting ability for the reasons mentioned above, it is possible to manufacture a cut workpiece M with excellent processing accuracy.
  • the cutting insert 16 may be brought into contact with different parts of the workpiece W repeatedly while the workpiece W is being rotated.
  • the cutting tool 10 is brought close to the workpiece W, but since it is sufficient that the cutting tool 10 and the workpiece W are relatively close to each other, the workpiece W is brought close to the cutting tool 10. Good too.
  • the same procedure is performed.
  • the cutting tool has a bar shape extending from the tip toward the rear end, and has a tip surface located on the side of the tip, and a tip surface extending from the tip surface toward the rear end. an upper surface, a lower surface located on the opposite side of the upper surface, a first side surface located between the upper surface and the lower surface and extending from the tip surface toward the rear end, and a side opposite to the first side surface.
  • a holder having a second side surface located at the bottom surface, a pocket opening at the distal end surface, the top surface, and the first side surface; a cutting insert located in the pocket and having a cutting edge;
  • the holder has a first recess that is located across two side surfaces and opens toward the lower surface, and a second recess that opens toward the second side surface, and is L-shaped in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the holder.
  • the sensor unit includes a second sensor that detects a physical quantity of the holder in a detection direction perpendicular to a detection direction of the first sensor.
  • the unit base has a third recess that opens toward the second side surface, the sensor unit is located in the third recess, and the second
  • the holder may further include a third sensor that comes into contact with a side surface and detects a physical quantity of the holder in a detection direction perpendicular to the detection directions of the first sensor and the second sensor.
  • the position of the third sensor in the longitudinal direction may be the same as the position of the second sensor in the longitudinal direction.
  • the holder further has a rear end surface located on the opposite side of the tip surface, and the holder further has a rear end surface located on the opposite side of the tip surface, and the longitudinal direction from the unit base to the tip surface.
  • the distance in the direction may be shorter than the distance in the longitudinal direction from the unit base to the rear end surface.
  • the unit base has a first part located on the lower surface and a second part located on the second side surface, The entire first portion may be located closer to the second side than the first side.
  • the unit base has a first part located on the lower surface and a second part located on the second side surface, The entire second portion may be located closer to the lower surface than the upper surface.
  • a method for manufacturing a cut workpiece includes a step of rotating a workpiece, and bringing the cutting tool according to any one of (1) to (6) into contact with the rotating workpiece.
  • the method includes a step of cutting a material, and a step of separating the cutting tool from the cut material.
  • Cutting tool 12 Turret 12a Mounting surface 12b Inner wall surface 12c Fixing screw 14 Holder 14a Tip 14b Rear end 14m Main body 16 Cutting insert 18 Clamp 20 Clamp screw 22 Tip surface 24 Rear end surface 26 Top surface 28 Bottom surface 30 First side surface 32 No. 2 sides 34 pocket 36 first insert surface 38 second insert surface 40 insert side 42 cutting edge 44 through hole 46 sensor unit 48 unit base 48a first part 48b second part 50 first recess 52 second recess 54 third recess 56 First sensor 58 Second sensor 60 Third sensor 62 Wiring member 64 Groove 66 Wiring conductor

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Abstract

センサユニットの高い検出精度を確保しつつ、ホルダの耐久性を高めること。ユニットベースは、下面から第2側面にかけて、ユニットベースが位置し、ユニットベースは、ホルダの長手方向に直交する断面においてL字状になっている。ユニットベースの第1凹部内に位置する第1センサは、下面に当接する。ユニットベースの第2凹部内に位置する第2センサは、第2側面に当接する。

Description

切削工具、及び切削加工物の製造方法
 本開示は、被削材の切削加工に用いられる切削工具、及び切削加工物の製造方法に関する。
 切削加工物を製造するための被削材の切削加工において用いられる切削工具として、例えば、特許文献1に記載の切削工具が知られている。特許文献1に記載の切削工具は、切削インサート(特許文献1では切削刃と称される)の物理量(特許文献1では物理情報と称される)を検出するためのセンサ部を備えている。この物理量として、切削インサートの損耗、温度、圧力、振動が例示されており、温度センサを備えた切削工具が実施例として開示されている。
日本国公開特許公報「特開2012-020359号公報」
 本開示に係る切削工具は、ホルダと、切削インサートと、センサユニットと、を備える。ホルダは、先端から後端に向かって延びた棒形状であって、先端の側に位置する先端面と、先端面から後端に向かって延びた上面と、上面の反対側に位置する下面と、上面と下面との間に位置しかつ先端面から後端に向かって延びた第1側面と、第1側面の反対側に位置する第2側面と、先端面、上面、及び第1側面に開口するポケットと、を有する。切削インサートは、ポケットに位置し、切刃を有する。センサユニットは、ユニットベースと、第1センサと、第2センサと、を有する。ユニットベースは、下面から第2側面にかけて位置し、下面に向かって開口する第1凹部、及び第2側面に向かって開口する第2凹部を有し、ホルダの長手方向に直交する断面においてL字状になっている。第1センサは、第1凹部内に位置し、下面に当接し、ホルダ(切削工具)の物理量を検出する。第2センサは、第2凹部内に位置し、第2側面に当接し、第1センサの検出方向に直交する検出方向におけるホルダ(切削工具)の物理量を検出する。
本開示の実施形態に係る切削工具の模式的な斜視図である。 図1に示す切削工具を別の角度から見た模式的な斜視図である。 図1に示す切削工具の模式的な平面図である。 図1に示す切削工具を先端側から見た模式的な図である。 図1に示す切削工具の模式的な側面図である。 図5に示す切削工具における別の側面を拡大した模式的な図である。 図5におけるVII-VII線に沿った断面図である。 図5におけるVIII-VIII線に沿った断面図である。 図5におけるIX-IX線に沿った断面図である。 本開示の他の実施形態に係る切削工具の模式的な斜視図である。 図10に示す切削工具の模式的な側面図である。 本開示の他の実施形態に係る切削工具の模式的な斜視図である。 図12に示す切削工具を先端側から見た模式的な図である。 本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法を説明する模式図である。 本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法を説明する模式図である。 本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法を説明する模式図である。
 特許文献1に記載の切削工具においては、センサ部が切削インサートの切刃近傍に取付けられているため、被削材の切削加工中に、センサ部が切削インサートから脱落するおそれがある。
 センサ部の脱落を回避するために、センサ部を切削工具のホルダに内蔵することも考えられる。センサ部が温度センサである場合には、センサ部が小型であるためホルダの強度が大きく低下するおそれは小さい。しかしながら、センサ部が圧力センサ又は振動センサである場合には、センサ部を内蔵することによるホルダの強度(剛性)低下が軽視できなくなる。
 特に、切削加工時には、切削工具に対して主分力、背分力、及び送り分力の3方向の切削負荷が加わる。センサ部の高い検出精度を確保するため、これら3つの切削負荷に対応する3方向の加速度等の物理量を検出する場合には、センサ部が3方向に対応する複数のセンサを有する必要がある。このようなセンサ部を内蔵するためのスペースをホルダに設けると、ホルダの加工が煩雑になると共に、ホルダの耐久性の低下を招くことが懸念される。
 本開示によれば、センサユニットの高い検出精度を確保しつつ、ホルダの耐久性を高めることができる。
 以下、本開示の実施形態に係る切削工具、及び切削加工物の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な構成要素のみを簡略化して示したものである。従って、本開示の実施形態に係る切削インサートは、参照する各図に示されていない任意の構成要素を備え得る。各図中の構成要素の寸法は、実際の構成要素の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
 また、本開示において、互いに直交する3方向で規定される直交座標系XYZに基づいて説明する。X方向とは、前後方向のことであり、X方向の一方側は、前側又は前方向であり、X方向の他方側は、後側又は後方向である。Y方向とは、左右方向のことであり、Y方向の一方側は、左側又は左方向であり、Y方向の他方側は、右側又は右方向である。Z方向とは、上下方向のことであり、Z方向の一方側は、上側又は上方向であり、Z方向の他方側は、下側又は下方向である。XY方向とは、X方向とY方向の2つの方向のこといい、XZ方向とは、X方向とZ方向の2つの方向のことをいい、YZ方向とは、Y方向とZ方向の2つの方向のことをいう。XYZ方向とは、X方向とY方向とZ方向の3つの方向のことをいう。
 図面中、「FF」は前方向、「FR」は後方向、「L」は左方向、「R」は右方向、「U」は上方向、「D」は下方向をそれぞれ指している。
 <切削工具>
 図1から図9を参照して、本開示の実施形態に係る切削工具10について説明する。図1は、本開示の実施形態に係る切削工具10の模式的な斜視図である。図2は、図1に示す切削工具を別の角度から見た模式的な斜視図である。図3は、図1に示す切削工具10の模式的な平面図である。図4は、図1に示す切削工具10を先端側から見た模式的な図である。図5は、図1に示す切削工具10の模式的な側面図である。図6は、図5とは反対側から見た場合におけるセンサユニット近傍を拡大した側面図である。図7は、図5におけるVII-VII線に沿った断面図である。図8は、図5におけるVIII-VIII線に沿った断面図である。図9は、図5におけるIX-IX線に沿った断面図である。
 図1から図3に示す例のように、本開示の実施形態に係る切削工具10は、被削材W(図10参照)の切削加工に用いられる工具である。被削材Wの切削加工には、外径加工、内径加工、溝入れ加工、及び突っ切り加工等が含まれる。また、切削工具10は、旋盤の刃物台12に装着されるホルダ14と、ホルダ14に保持される切削インサート16と、切削インサート16をホルダ14に対して固定するクランプ18と、クランプ18をホルダ14に取付けるためのクランプネジ20と、を備えてもよい。
 図1から図5に示す例のように、ホルダ14は、先端14aから後端14bに向かってX方向に沿って延びた棒形状であってもよい。ホルダ14の長手方向は、X方向であってもよい。ホルダ14は、クランプ18よりも後端14bの側に位置する四角柱状の本体部14mを有してもよい。
 図1から図5に示す例のように、ホルダ14は、先端14aの側に位置する先端面22と、先端面22の反対側に位置する後端面24と、を有してもよい。ホルダ14は、先端面22から後端14bに向かって後端面24までX方向に延びた上面26を有してもよい。ホルダ14は、上面26の反対側に位置する下面28を有してもよく、下面28は、先端面22から後端14bに向かって後端面24までX方向に延びてもよい。
 ホルダ14は、上面26と下面28との間に位置する第1側面30を有してもよく、第1側面30は、先端面22から後端14bに向かって後端面24までX方向に延びてもよい。ホルダ14の第1側面30は、上面26及び下面28に繋がってもよい。ホルダ14の本体部14mにおいて、第1側面30は、下面28及び上面26に対して直交してもよい。
 ホルダ14は、第1側面30の反対側に位置する第2側面32を有してもよく、第2側面32は、先端面22から後端14bに向かって後端面24までX方向に延びてもよい。ホルダ14の第2側面32は、上面26及び下面28に繋がってもよい。ホルダ14の本体部14mにおいて、第2側面32は、下面28及び上面26に対して直交してもよい。
 ホルダ14の先端面22、後端面24、上面26、下面28、第1側面30、及び第2側面32は、ホルダ14の外表面を構成してもよい。また、ホルダ14は、先端14aの側に、切削インサート16を保持するためのポケット34を有してもよい。ポケット34は、先端面22、上面26、及び第1側面30に開口してもよい。
 切削工具10を刃物台12に装着する際に、ホルダ14の本体部14mの下面28は、刃物台12の載置面12a(図8参照)に支持される。ホルダ14の本体部14mの第2側面32は、刃物台12の内壁面12b(図8参照)に支持される。ホルダ14の本体部14mの上面26は、刃物台12の固定ネジ12c(図8参照)によって押圧される。
 ホルダ14の材質としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、鋳鉄、アルミ合金等の金属等が挙げられる。ホルダ14の長さは、例えば、100mm~400mmに設定されてもよい。
 図1から図5に示す例のように、切削インサート16は、ホルダ14のポケット34に位置してもよい。切削インサート16は、スローアウェイインサートと呼ばれる交換式のインサートであってもよい。切削インサート16は、四角板形状を呈してもよく、四角板形状以外の三角板形状又は五角板形状等を呈してもよい。切削インサート16は、第1インサート面36と、第1インサート面36の反対側に位置する第2インサート面38と、第1インサート面36と第2インサート面38の間に位置する複数のインサート側面40と、を有してもよい。
 切削インサート16は、第1インサート面36とインサート側面40との交わりに切刃42を有してもよい。第1インサート面36は、切屑を流すためのすくい面としての機能を有してもよい。インサート側面40は、逃げ面としての機能を有してもよい。
 切削インサート16は、第1インサート面36及び第2インサート面38に開口する貫通穴44を有してもよい。クランプ18の先端部を貫通穴44に係止させた状態で、クランプネジ20を締め付けることで、切削インサート16はポケット34に取付けられる。
 切削インサート16の材質としては、例えば、超硬合金又はサーメット等が挙げられる。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が挙げられる。WC-Coは、炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)の粉末を加えて焼結して生成される。WC-TiC-Coは、WC-Coに炭化チタン(TiC)を添加したものである。WC-TiC-TaC-Coは、WC-TiC-Coに炭化タンタル(TaC)を添加したものである。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る。具体的には、サーメットとして、炭化チタン(TiC)、及び窒化チタン(TiN)等のチタン化合物を主成分としたものが挙げられる。
 切削インサート16の表面には、化学蒸着(CVD)法又は物理蒸着(PVD)法を用いて被膜がコーティングされていてもよい。被膜の材質としては、例えば、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、又はアルミナ(Al)等が挙げられる。
 図2から図7に示す例のように、切削工具10は、ホルダ14(切削工具10)の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出するためのセンサユニット46を備えてもよい。センサユニット46は、ホルダ14の本体部14mの下面28から第2側面32にかけて位置するユニットベース48を有してもよい。ユニットベース48は、接着剤によってホルダ14の本体部14mに取付けられてもよい。ユニットベース48は、内蔵した磁石の磁力によってホルダ14の本体部14mに取付けられてもよい。また、ユニットベース48は、ネジのような固定部材によってホルダ14の本体部14mに取付けられてもよい。ユニットベース48の材質としては、例えば、合成樹脂及び金属が挙げられる。
 図4及び図7に示す例のように、ユニットベース48は、ホルダ14の長手方向であるX方向に直交する断面においてL字状になっていてもよい。換言すれば、センサユニット46は、X方向に直交する断面においてL字状になっていてもよい。ユニットベース48は、ホルダ14の下面28に位置する第1部位48aと、ホルダ14の第2側面32に位置する第2部位48bと、を有してもよい。ユニットベース48からホルダ14の先端面22までのX方向の距離は、ユニットベース48からホルダ14の後端面24までのX方向の距離よりも短くてもよい。
 図4に示す例のように、ユニットベース48の第1部位48aの全体は、ホルダ14の第1側面30よりも第2側面32の近くに位置してもよい。ユニットベース48の第2部位48bの全体は、ホルダ14の上面26よりも下面28の近くに位置してもよい。
 図6及び図7に示す例のように、ユニットベース48の第1部位48aは、ホルダ14の下面28に向かって開口する第1凹部50を有してもよい。ユニットベース48の第1凹部50は、有底な穴(窪み)であってもよく、貫通した穴であってもよい。ユニットベース48の第1凹部50が有底な穴である場合には、第1センサ56などに対する防水性能が高められやすい。ユニットベース48の第2部位48bは、ホルダ14の第2側面32に向かって開口する第2凹部52を有してもよい。ユニットベース48の第2凹部52は、有底な穴であってもよく、貫通した穴であってもよい。
 ユニットベース48は、第1凹部50及び第2凹部52に加えて、別の凹部を更に有してもよい。例えば、ユニットベース48の第1部位48aが、第2凹部52とは別にホルダ14の下面28に向かって開口する凹部を更に有してもよい。また、図6及び図7に示す例のように、ユニットベース48の第2部位48bが、ホルダ14の第2側面32に向かって開口する第3凹部54を有してもよい。ユニットベース48の第3凹部54は、有底な穴であってもよく、貫通した穴であってもよい。ユニットベース48における第1凹部50、第2凹部52及び第3凹部54は、互いに独立していてもよく、また、連続していてもよい。例えば、ユニットベース48の第1凹部50が第2凹部52及び第3凹部54から独立し、ユニットベース48の第3凹部54が第2凹部52に連続してもよい。
 センサユニット46は、ユニットベース48の第1凹部50内に位置する第1センサ56を有してもよい。第1センサ56は、ユニットベース48の第1凹部50内に接着剤等によって固定されてもよい。第1センサ56は、ホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量のうちのいずれか1つ又は複数の物理量を検出してもよい。第1センサ56の検出方向は、Y方向であってもよい。換言すれば、第1センサ56は、Y方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第1センサ56は、送り分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。第1センサ56は、ホルダ14の下面28に当接してもよい。第1センサ56がホルダ14の下面28に当接している場合には、上記した物理量の検出に関する精度が向上する。
 センサユニット46は、ユニットベース48の第2凹部52内に位置する第2センサ58を有してもよい。第2センサ58は、ユニットベース48の第2凹部52内に接着剤等によって固定されてもよい。第2センサ58のX方向の位置は、第1センサ56のX方向の位置と同じであってもよい。換言すれば、第2センサ58の中心のX方向の位置は、第1センサ56の中心のX方向の位置に対して±1mm範囲内にあってもよい。第2センサ58は、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。第2センサ58は、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。第2センサ58がホルダ14の第2側面32に当接している場合には、上記した物理量の検出に関する精度が向上する。
 第2センサ58は、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。第2センサ58は、ホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量のうちのいずれか1つ又は複数の物理量を検出してもよい。第2センサ58は、第1センサ56と同じ物理量を検出してもよい。第2センサ58の検出方向は、第1センサ56の検出方向に直交するX方向であってもよい。換言すれば、第2センサ58は、X方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第2センサ58は、背分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。
 本開示の切削工具10は、第1センサ56及び第2センサ58のようなセンサがホルダ14に埋め込まれた構成ではなく、ホルダ14とは別体のセンサユニット46がセンサを有する構成となっている。そのため、ホルダ14の内部にセンサを埋め込むための複雑な加工を行う必要がなく、既存のホルダ14を活用しやすい。
 センサユニット46は、ユニットベース48の第3凹部54内に位置する第3センサ60を有してもよい。第3センサ60は、ユニットベース48の第3凹部54内に接着剤等によって固定されてもよい。第3センサ60は、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。第3センサ60のX方向の位置は、第2センサ58のX方向の位置と同じであってもよい。換言すれば、第3センサ60の中心のX方向の位置は、第2センサ58の中心のX方向の位置に対して±1mm範囲内にあってもよい。
 第3センサ60は、ホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量のうちのいずれか1つ又は複数の物理量を検出してもよい。第3センサ60は、第1センサ56及び第2センサ58と同じ物理量を検出してもよい。第3センサ60の検出方向は、第1センサ56及び第2センサ58の検出方向に直交するZ方向であってもよい。換言すれば、第3センサ60は、Z方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第3センサ60は、主分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。
 第1センサ56と第2センサ58と及び第3センサ60は、XYZ方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第1センサ56と第2センサ58と第3センサ60は、3方向の切削負荷(主分力、背分力、送り分力)に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。
 第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60のX方向の位置は、同じであってもよい。第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60は、静電容量検出方式のセンサ又はピエゾ抵抗方式のセンサであってもよい。第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60が静電容量検出方式のセンサである場合には、そのセンサは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)であってもよい。
 第1センサ56の検出方向をY方向からXY方向に変更してもよい。第1センサ56は、XY方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第1センサ56は、送り分力及び主分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。これらの場合には、センサユニット46の構成要素から第2センサ58又は第3センサ60のいずれかを省略してもよい。
 第2センサ58の検出方向をX方向からXZ方向に変更してもよい。第2センサ58は、XZ方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第2センサ58は、背分力及び主分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。この場合には、センサユニット46の構成要素から第3センサ60を省略してもよい。
 第3センサ60の検出方向をZ方向からXZ方向に変更してもよい。第3センサ60は、XZ方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出してもよい。第3センサ60は、主分力及び背分力に対応するホルダ14の加速度等を検出してもよい。この場合には、センサユニット46の構成要素から第2センサ58を省略してもよい。
 図2、図5、図6、図8、及び図9に示す例のように、切削工具10は、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60に電気的に接続された配線部材62を備えてもよい。配線部材62は、第1センサ56等側からホルダ14の後端14bに向かってX方向に延びてもよい。
 ホルダ14は、第1センサ56等側からホルダ14の後端14bに向かってX方向に延びた溝64を有してもよい。ホルダ14の溝64は、第2側面32に開口してもよい。ホルダ14の溝64は、下面28に開口してもよい。ホルダ14の溝64は、下面28及び第2側面32に開口してもよい。
 図6、図8、及び図9に示す例のように、配線部材62は、ホルダ14の溝64内に位置してよい。換言すれば、ホルダ14の溝64は、配線部材62を収容してもよい。配線部材62は、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60に電気的に接続された配線導体66を有してもよい。配線導体66は、第1センサ56等側からホルダ14の後端14bに向かってX方向に延びてもよい。配線部材62は、配線導体66を保持する筒形状の保持部材68を有してもよい。保持部材68は、ホルダ14の溝64内に位置してもよい。換言すれば、ホルダ14の溝64は、保持部材68を収容してもよい。保持部材68の材質は、ホルダ14と同じ材質であってもよい。
 配線部材62は、工作機械等の外部に設置された情報処理装置に電気的に接続されてもよい。情報処理装置は、コンピュータにより構成されてもよく、各種の制御プログラム等を記憶するメモリと、制御プログラムを解釈して実行するCPU(Central Processing Unit)と、を有してもよい。
 CPUによって制御プログラムが実行されることで、情報処理装置は、様々な機能を発揮する。1つの態様では、情報処理装置は、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60が検出したホルダ14の物理量に基づいて、切削工具10の移動速度を調整してもよい。1つの態様では、情報処理装置は、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60が検出したホルダ14の物理量に基づいて、被削材Wの回転速度を調整してもよい。
 本開示の実施形態の例によると、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60のうち少なくとも2つのセンサによって、XYZ方向におけるホルダ14の加速度、振動、歪み、又は内部応力等の物理量を検出することができる。第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60のうち少なくとも2つのセンサによって、3方向の切削負荷(主分力、背分力、送り分力)に対応するホルダ14の加速度等を検出することができる。そのため、本開示の実施形態の例によれば、センサユニット46の高い検出精度を確保することができる。
 第1センサ56と第2センサ58と及び第3センサ60がXYZ方向におけるホルダ14の加速度等の物理量を検出する場合には、センサユニット46の検出精度を高めることができる。特に、第3センサ60のX方向の位置が第2センサ58のX方向の位置と同じである場合には、センサユニット46の検出精度をより高めることができる。
 ユニットベース48からホルダ14の先端面22までのX方向の距離がユニットベース48からホルダ14の後端面24までのX方向の距離よりも短い場合には、加速度等の物理量の変化の大きいホルダ14の先端面22寄りにセンサユニット46が位置することになる。そのため、本開示の実施形態の例によれば、切削加工点に近くなるため、微小な物理量変化を捉えることが可能となり、センサユニット46の検出精度を高めることができる。
 本開示の実施形態の例によると、ユニットベース48は、ホルダ14の外表面における直交する領域である、ホルダ14の本体部14mの下面28から第2側面32にかけて位置している。ユニットベース48は、ホルダ14の長手方向であるX方向に直交する断面においてL字状になっている。そのため、ホルダ14に抉るような加工を施すことなく、ホルダ14の外表面にユニットベース48を取付けることができる。これにより、本開示の実施形態の例によれば、ホルダ14の耐久性(剛性)を高めることができる。
 また、本開示の実施形態の例によると、ユニットベース48がX方向に直交する断面においてL字状になっているため、立方体形状のユニットベースをホルダ14の外表面に取付ける場合に比較して、ホルダ14の外表面に対するセンサユニット46の突出量を小さくすることができる。これにより、本開示の実施形態の例によれば、センサユニット46が切屑の影響を受け難くなり、センサユニット46の耐久性を高めると共に、切削工具10の刃物台12への取付けが簡単になる。
 また、本開示の実施形態の例によると、ユニットベース48がホルダ14の下面28及び第2側面32の2方向からホルダ14に取付けられているため、ユニットベース48がホルダ14から脱落しにくい。また、ホルダ14からのユニットベース48の脱落だけでなく、ホルダ14に対するユニットベース48の位置ずれも生じにくい。
 ユニットベース48の第1部位48aの全体がホルダ14の第1側面30よりも第2側面32の近くに位置している場合には、センサユニット46がホルダ14の第1側面30からY方向に突出することがない。そのため、本開示の実施形態の例によれば、センサユニット46が切屑の影響をより受け難くなり、センサユニット46の耐久性を高めることができる。
 また、ユニットベース48の第2部位48bの全体がホルダ14の上面26よりも下面28の近くに位置している場合には、センサユニット46がホルダ14の上面26からZ方向に突出することがない。そのため、本開示の実施形態の例によれば、センサユニット46が切屑の影響をより受け難くなり、センサユニット46の耐久性を高めることができる。
 本開示の実施形態の例によると、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60の検出方向がXYZ方向のうち1方向又は2方向になっている。換言すれば、第1センサ56、第2センサ58、及び第3センサ60は、1軸センサ又は2軸センサになっている。そのため、検出方向がXYZ方向の3方向になっている3軸センサを用いる場合に比べて、1つあたりのセンサの大きさを小さくして、センサユニット46のコンパクト化を図ることができる。
 前述のように、ユニットベース48がホルダ14の本体部14mの下面28から第2側面32にかけて位置しているが、次のように構成してもよい。
 図10及び図11に示す例のように、ユニットベース48は、ホルダ14の下面28から先端面22にかけて位置してもよい。
 この場合には、ユニットベース48は、ホルダ14の下面28に位置する第1部位48aと、ホルダ14の先端面22に位置する第2部位48bと、を有してもよい。ユニットベース48の第1部位48aは、ホルダ14の下面28に向かって開口する第1凹部を有してもよい。ユニットベース48の第2部位48bは、ホルダ14の先端面22に向かって開口する第2凹部を有してもよい。ユニットベース48の第2部位は、ホルダ14の先端面22に向かって開口する第3凹部を有してもよい。ユニットベース48の第1凹部内に位置する第1センサは、ホルダ14の下面28に当接してもよい。ユニットベース48の第2凹部内に位置する第2センサは、ホルダ14の先端面22に当接してもよい。ユニットベース48の第3凹部内に位置する第3センサは、ホルダ14の先端面22に当接してもよい。
 また、図12及び図13に示す例のように、ユニットベース48は、ホルダ14の先端面22から第2側面32にかけて位置してもよい。
 この場合には、ユニットベース48は、ホルダ14の先端面22に位置する第1部位48aと、ホルダ14の第2側面32に位置する第2部位48bと、を有してもよい。ユニットベース48の第1部位48aは、ホルダ14の先端面22に向かって開口する第1凹部を有してもよい。ユニットベース48の第2部位48bは、ホルダ14の第2側面32に向かって開口する第2凹部を有してもよい。ユニットベース48の第2部位は、ホルダ14の第2側面32に向かって開口する第3凹部を有してもよい。ユニットベース48の第1凹部内に位置する第1センサは、ホルダ14の先端面22に当接してもよい。ユニットベース48の第2凹部内に位置する第2センサは、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。ユニットベース48の第3凹部内に位置する第3センサは、ホルダ14の第2側面32に当接してもよい。
 上記2つの場合には、センサユニット46が切削インサート16の切刃42に近くに位置することになり、ホルダ14(切削工具10)の物理量を高精度に検出することができる。一方、図1から図9に示す例の切削工具10は、図10から図13に示す例の切削工具10と比較して、被削材Wの加工面から離れて位置させることができる。そのため、センサユニット46が被削材Wの加工面に接触する恐れが小さい。
 <切削加工物の製造方法>
 本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法について図14から図16を参照して説明する。図14から図16は、本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法を説明する模式図である。
 図14から図16に示す例のように、本開示の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、切削加工済みの被削材Wである切削加工物Mを製造するための方法であって、第1工程と、第2工程と、第3工程とを備えている。第1工程とは、被削材Wをその軸心S周りに回転させる工程のことである。第2工程とは、回転している被削材Wに切削工具10の切削インサート16を接触させて、被削材Wを切削する工程のことである。第3工程とは、切削された被削材Wから切削工具10を離す工程のことである。被削材Wの材質としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、又は非鉄金属等が挙げられる。そして、実施形態に係る切削加工物の製造方法の具体的な内容は、次の通りである。
 まず、切削工具10を刃物台12に取付けると共に、被削材Wを旋盤のチャックに装着する。次に、図14に示す例のように、チャックを回転させて、被削材Wをその軸心S周りに回転させる(第1工程)。そして、図15に示す例のように、切削工具10を矢印D1方向へ移動させることにより、被削材Wに近づけて、回転している被削材Wに切削インサート16を接触させ、被削材Wを切削する(第2工程)。これにより、被削材Wに加工面Wfを形成することができる。
 その後、図16に示す例のように、切削工具10を矢印D2方向へ移動させることにより、切削工具10を被削材Wから離す(第3工程)。これにより、被削材Wの切削加工が終了し、切削加工済みの被削材Wである切削加工物Mを製造することができる。切削工具10が前述した理由から優れた切削能力を備えているので、加工精度に優れた切削加工物Mを製造することができる。
 切削加工を継続する場合には、被削材Wを回転させた状態で、被削材Wの異なる箇所への切削インサート16の接触を繰り返せばよい。本開示の実施形態では、切削工具10を被削材Wに近づけているが、切削工具10と被削材Wとが相対的に近づけばよいため、被削材Wを切削工具10に近づけてもよい。この点、切削工具10を被削材Wから離す場合も同じように行う。
 一実施形態において、(1)切削工具は、先端から後端に向かって延びた棒形状であって、前記先端の側に位置する先端面と、前記先端面から前記後端に向かって延びた上面と、前記上面の反対側に位置する下面と、前記上面と前記下面との間に位置し、前記先端面から前記後端に向かって延びた第1側面と、前記第1側面の反対側に位置する第2側面と、前記先端面、前記上面、及び前記第1側面に開口するポケットと、を有するホルダと、前記ポケットに位置し、切刃を有する切削インサートと、前記下面から前記第2側面にかけて位置し、前記下面に向かって開口する第1凹部、及び前記第2側面に向かって開口する第2凹部を有し、前記ホルダの長手方向に直交する断面においてL字状になっているユニットベースと、前記第1凹部内に位置し、前記下面に当接し、前記ホルダの物理量を検出する第1センサと、前記第2凹部内に位置し、前記第2側面に当接し、前記第1センサの検出方向に直交する検出方向における前記ホルダの物理量を検出する第2センサと、を有するセンサユニット、を備える。
 (2)前記(1)の切削工具において、前記ユニットベースは、前記第2側面に向かって開口する第3凹部を有し、前記センサユニットは、前記第3凹部内に位置し、前記第2側面に当接し、前記第1センサ及び前記第2センサの検出方向に直交する検出方向における前記ホルダの物理量を検出する第3センサを更に有してもよい。
 (3)前記(2)の切削工具において、前記第3センサの前記長手方向の位置は、前記第2センサの前記長手方向の位置と同じであってもよい。
 (4)前記(1)から(3)のいずれかの切削工具において、前記ホルダは、前記先端面の反対側に位置する後端面を更に有し、前記ユニットベースから前記先端面までの前記長手方向の距離は、前記ユニットベースから前記後端面までの前記長手方向の距離よりも短くてもよい。
 (5)前記(1)から(4)のいずれかの切削工具において、前記ユニットベースは、前記下面に位置する第1部位と、前記第2側面に位置する第2部位と、を有し、前記第1部位の全体は、前記第1側面よりも前記第2側面の近くに位置してもよい。
 (6)前記(1)から(5)のいずれかの切削工具において、前記ユニットベースは、前記下面に位置する第1部位と、前記第2側面に位置する第2部位と、を有し、前記第2部位の全体は、前記上面よりも前記下面の近くに位置してもよい。
 (7)切削加工物の製造方法は、被削材を回転させる工程と、回転している前記被削材に前記(1)から(6)のいずれかの切削工具を接触させ、前記被削材を切削する工程と、切削された前記被削材から前記切削工具を離す工程と、を備える。
 以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施形態に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は前述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
 10 切削工具
 12 刃物台
 12a 載置面
 12b 内壁面
 12c 固定ネジ
 14 ホルダ
 14a 先端
 14b 後端
 14m 本体部
 16 切削インサート
 18 クランプ
 20 クランプネジ
 22 先端面
 24 後端面
 26 上面
 28 下面
 30 第1側面
 32 第2側面
 34 ポケット
 36 第1インサート面
 38 第2インサート面
 40 インサート側面
 42 切刃
 44 貫通穴
 46 センサユニット
 48 ユニットベース
 48a 第1部位
 48b 第2部位
 50 第1凹部
 52 第2凹部
 54 第3凹部
 56 第1センサ
 58 第2センサ
 60 第3センサ
 62 配線部材
 64 溝
 66 配線導体

Claims (7)

  1.  先端から後端に向かって延びた棒形状であって、
      前記先端の側に位置する先端面と、
      前記先端面から前記後端に向かって延びた上面と、
      前記上面の反対側に位置する下面と、
      前記上面と前記下面との間に位置し、前記先端面から前記後端に向かって延びた第1側面と、
      前記第1側面の反対側に位置する第2側面と、
      前記先端面、前記上面、及び前記第1側面に開口するポケットと、
     を有するホルダと、
     前記ポケットに位置し、切刃を有する切削インサートと、
      前記下面から前記第2側面にかけて位置し、前記下面に向かって開口する第1凹部、及び前記第2側面に向かって開口する第2凹部を有し、前記ホルダの長手方向に直交する断面においてL字状になっているユニットベースと、
      前記第1凹部内に位置し、前記下面に当接し、前記ホルダの物理量を検出する第1センサと、
      前記第2凹部内に位置し、前記第2側面に当接し、前記第1センサの検出方向に直交する検出方向における前記ホルダの物理量を検出する第2センサと、
     を有するセンサユニット、を備える、切削工具。
  2.  前記ユニットベースは、前記第2側面に向かって開口する第3凹部を有し、
     前記センサユニットは、
      前記第3凹部内に位置し、前記第2側面に当接し、前記第1センサ及び前記第2センサの検出方向に直交する検出方向における前記ホルダの物理量を検出する第3センサを更に有する、請求項1に記載の切削工具。
  3.  前記第3センサの前記長手方向の位置は、前記第2センサの前記長手方向の位置と同じである、請求項2に記載の切削工具。
  4.  前記ホルダは、前記先端面の反対側に位置する後端面を更に有し、
     前記ユニットベースから前記先端面までの前記長手方向の距離は、前記ユニットベースから前記後端面までの前記長手方向の距離よりも短い、請求項1から3のいずれか1項に記載の切削工具。
  5.  前記ユニットベースは、前記下面に位置する第1部位と、前記第2側面に位置する第2部位と、を有し、
     前記第1部位の全体は、前記第1側面よりも前記第2側面の近くに位置する、請求項1から4のいずれか1項に記載の切削工具。
  6.  前記ユニットベースは、前記下面に位置する第1部位と、前記第2側面に位置する第2部位と、を有し、前記第2部位の全体は、前記上面よりも前記下面の近くに位置する、請求項1から5のいずれか1項に記載の切削工具。
  7.  被削材を回転させる工程と、
     回転している前記被削材に請求項1から6のいずれか1項に記載の切削工具を接触させ、前記被削材を切削する工程と、
     切削された前記被削材から前記切削工具を離す工程と、を備える、切削加工物の製造方法。
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