JP3187387B2

JP3187387B2 - 回転式転削工具

Info

Publication number: JP3187387B2
Application number: JP15154999A
Authority: JP
Inventors: 和男森; リアボフ・オレグ; 栄男永戸
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP2000343382A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンドミルやドリ
ル、リーマなど、少なくとも１個以上の切刃堤を備えた
切刃領域と工作機械の刃物台に固定される固定領域とか
らなり、軸線回りに回転して上記切刃堤に備える切刃縁
で切削加工を行う回転式転削工具に関するものであり、
特に、前記切刃堤の摩耗量や小クラックの発生の有無な
らびにその他の部分での小クラックの発生の有無を電気
的に検知する機能を付与した回転式転削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンドミルやドリル、リーマなど
切刃領域に切削堤を有する回転式転削工具は、切刃堤の
摩耗（逃げ面摩耗）の大きさや、小クラックの有無によ
り工具寿命の判定を行ってきた。

【０００３】そのため一般的には、これら回転式転削工
具を装着した工作機械を非作動状態とし、回転式転削工
具を取り外して工具顕微鏡などで逃げ面摩耗量を測定し
たり、小クラックの有無を観察することにより、工具の
使用限界を超えての使用を避け、突発的な欠損を予防し
ようとしていた。

【０００４】一方、工作機械の作動中に前記逃げ面摩耗
の状態や小クラック発生の有無を検知する方法として、
これら逃げ面摩耗などの進行に付随して起こる他の現象
（切削力や振動の変化など）を工作機械中に設置したセ
ンサで検出し、これにより逃げ面摩耗量や小クラックの
発生の有無を検知せんとする方法があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術のうち回転式転削工具を取り外して工具顕微鏡
などで逃げ面摩耗量を測定したり、小クラックの有無を
観察する方法は、測定・観察作業のために工作機械を非
作動状態とせねばならず、また測定にも時間がかかるの
で、加工能率の妨げとなってきた。更に、長時間の連続
切削においては急激に逃げ面摩耗量が増大することがあ
り、そのような場合、前記測定・観察を行う間もなく使
用限界を超えてしまうことになる。その結果、ついには
突発的に欠損して被削材に多大な損傷を与えるととも
に、加工を中止して工具の取り替えを余儀なくされてい
た。

【０００６】次に、前記逃げ面摩耗などの進行に付随し
て起こる他の現象（切削力や振動の変化など）を工作機
械中に設置したセンサで検出する方法では検出信号が微
弱であったり、ノイズの混入があったり、検出信号とノ
イズとの区別ができなかったりして、十分な感度や信頼
性が得られなかいという不具合があった。

【０００７】そこで本発明は、上記従来の問題を解決す
ることを目的とし、加工中でも逃げ面摩耗量や小クラッ
クの有無を検知することができ、しかも、十分な感度や
信頼性を有するセンサ機能を付与した回転式転削工具を
提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる従来技術の課題を
解決するため、請求項１に係る回転式転削工具は、切削
縁と逃げ面を有する切刃堤を周面に備えた切刃領域と工
作機械の刃物台に固定される固定領域とからなり、軸線
回りに回転して前記切削縁で切削加工を行なう回転式転
削工具において、前記逃げ面に前記固定領域から延びる
所定幅の導電膜を前記切削縁の略全長に沿って被着形成
したことを特徴とする。また、請求項２に係る回転式転
削工具は、切削縁と逃げ面を有する複数の切刃堤を周面
に備えると共に、この複数の切刃堤間に刃溝を備えた切
刃領域と、工作機械の刃物台に固定される固定領域とか
らなり、軸線回りに回転し前記切削縁で切削加工を行な
う回転式転削工具において、前記固定領域から前記逃げ
面、前記切刃領域先端部、および前記刃溝を経由して前
記固定領域に戻る所定幅の導電膜を被着形成したことを
特徴とする。

【０００９】このような回転式転削工具において、上記
導電膜を逃げ面摩耗量や小クラックの有無を検知するた
めのセンサとして用いる。すなわち、かかる導電膜の一
対の端部間にオーム計を接続し、加工中でも電気抵抗を
測定しておけば、工具周面の摩耗が進行して導電膜の幅
が徐々に狭くなっていくに応じて前記電気抵抗が増加
し、更に摩耗が進行して導電膜が断線状態になったり、
或いは、小クラックの発生により導電膜が断線状態にな
ると、前記電気抵抗は無限大になる。いま、使用限界を
示す基準摩耗幅まで摩耗が進行した時の電気抵抗を測定
しておき、少なくとも、この値に電気抵抗が増加した時
点、或いは、上記基準摩耗幅で断線するように導電膜を
形成した場合には電気抵抗が無限大となった時点で加工
を停止するように工作機械を設定しておく。なお、小ク
ラックによる断線時にも電気抵抗が無限大となるので、
上記の設定により加工を停止させることができる。これ
らいずれの時でも回転式転削工具は使用限界に達してお
り、したがって、前記回転式転削工具を新しいものに取
り換える。

【００１０】このように、本発明の回転式転削工具によ
れば、使用限界の基準となる摩耗幅や小クラックの発生
を前記導電膜の摩耗や断線による電気抵抗の変化に対応
させて検知し、使用限界を示す所定の電気抵抗値で工作
機械の作動を停止するようにしておくことにより、使用
限界を超えて回転式転削工具を使用しないように予防で
きる。

【００１１】なお、上記導電膜を回転式転削工具の切刃
領域に備えた切刃堤に導出すると、切刃堤の逃げ面摩耗
量、及び小クラックの発生の有無を前記電気抵抗値によ
り検知することができる。

【００１２】また、上記導電膜を前記切刃堤に沿った刃
溝内に導出すると、刃溝表面はほとんど摩耗しないが、
導電膜形成箇所に発生する小クラックの存在を前記電気
抵抗値により検知することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１４】図１は本実施形態のエンドミルタイプの回
転式転削工具１を示す。この回転式転削工具１は、超硬
合金やサーメット等の導電性の材料あるいはセラミック
スのような非導電性材料からなり、その形状は通常のエ
ンドミルと同様で、少なくとも１個以上の切刃堤４を備
えた切刃領域１１と工作機械の刃物台（不図示）に固定
される固定領域１２とからなり、軸線回りに回転して上
記切刃堤４に備える切刃縁２で切削加工を行うようにな
っている。

【００１５】また上記回転式転削工具１は、図２及び図
３に示すように、周面１３に前記固定領域１２から上記
切刃領域１１へ導出する線状の導電膜６を被着形成して
いる。該導電膜６は回転式転削工具１の固定領域１２か
ら切刃領域１１に備える切刃堤４の切削縁２ａに沿って
延設し、図２に示すように回転式転削工具１の底面１４
で、切刃堤４に沿った刃溝３内に導出され、再度、固定
領域１２まで延設する。

【００１６】この導電膜６は、回転式転削工具１がセラ
ミックスのような非導電性材料よりなる場合は直に周面
１３に形成するが、超硬、サーメットのような導電性の
材料からなる場合、図４に示すように一旦周面１３に非
導電性材料からなる非導電膜１０を形成してからその上
に導電膜６を被着する。更に、図４に示すように回転式
転削工具１の導電膜６の導電膜端８を除いた部分を非導
電性薄膜１０で被覆するようにしても良い。このような
実施形態によれば、導電膜６の外表面をさらに非導電性
薄膜１０で覆っているので、切削加工中に工作物の微小
振動により工作物が導電膜６を短絡させたり、あるいは
切削油剤が使用される場合は切削油剤によつて導電膜６
を短絡するようなことがなく、後述する導電膜６から検
出される電気抵抗値について、その検知が不安定になる
という不具合が排除される利点がある。

【００１７】上記導電性材料としては、Ｔｉ等の４ａ、
５ａ、６ａ族金属、Ｎｉ等の鉄族金属、アルミニウム等
を用いることができる。他方、前記非導電性材料として
は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア等の酸化
物や窒化アルミ、窒化硼素、窒化ケイ素、炭化硼素、炭
化ケイ素、絶縁性のガラス材料などを用いることができ
る。

【００１８】前記導電膜６の具体的な作製方法として、
マスク材を導電膜６の形状に加工した後、該マスク材を
回転式転削工具１に被覆した状態で、Ｔｉのような導電
性材料を蒸着あるいはスバッタリング等の方法で作製す
る。また、前記非導電膜１０の形成にも蒸着、スパッタ
リング等の薄膜形成技術を用いることができる。

【００１９】これら非導電性薄膜１０、導電膜６の膜厚
としては０．１μm 以上、好ましくは０．５μm 以上で
あることが付着強度の点から望ましい。

【００２０】このような回転式転削工具１において、上
記導電膜６を逃げ面摩耗量や小クラックの有無を検知す
るためのセンサとして用いる。

【００２１】すなわち、かかる導電膜６の一対の端部
（導電膜端８、８）とオーム計９を適宜電線や接触子を
介して接続し、加工中でも電気抵抗を測定しておけば、
周面１３の摩耗が進行して導電膜６の幅が徐々に狭くな
っていくに応じて前記電気抵抗が増加するのが検知さ
れ、更に、摩耗が進行して導電膜６が断線状態になった
り、或いは、小クラックの発生により導電膜６が断線状
態になると、前記電気抵抗は無限大となるのが検知され
る。

【００２２】いま、前記切刃堤４に沿った部分の導電膜
６について、予め使用限界を示す基準摩耗幅まで摩耗が
進行した時の電気抵抗を測定しておき、少なくとも、こ
の抵抗値まで電気抵抗が上昇した時点で加工を停止する
ように工作機械を設定しておく。この場合、電気抵抗の
上昇により加工が停止した時点で、回転式転削工具１は
使用限界に達しており、したがって、前記回転式転削工
具を新しいものに取り換える。

【００２３】或いは、前記基準摩耗幅で断線するように
導電膜６の幅を基準摩耗幅と一致せしめる。後者の場
合、使用限界点で導電膜６が断線し、その結果、電気抵
抗が無限大となるので、無限大となった時に加工を停止
するように工作機械を設定しておけば良い。

【００２４】例えば、逃げ面摩耗幅０．２ｍｍが使用限
界を示す基準摩耗幅である時に、前記基準摩耗幅で断線
するようにするには、導電膜６の幅ｗ（図３参照）を
０．２ｍｍとすれば良い。このようにして、使用限界点
で導電膜６が断線し、その結果、無限大で加工を停止す
るように設定すれば、非常に明確に使用限界であること
を検知できる。

【００２５】なお、上記導電膜６の幅ｗが小さ過ぎると
回転式転削工具１の使用限界よりも遥か前に使用限界と
認知されることになり、十分継続的な使用が可能なもの
を廃棄してしまう恐れがあり、他方、大き過ぎると使用
限界を超えて使うこととなり、突発的に欠損してしまう
恐れがある。したがって、前記導電膜６の幅ｗは０．１
〜０．３ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

【００２６】因みに、前記切刃堤４に沿った部分の導電
膜６は、小クラックにより断線した場合にも全く同様に
加工を停止させる。小クラックの発生は必ずや欠損を引
き起こすので、この発生の時点をもって回転式転削工具
１の使用限界とすることができる。

【００２７】また、前記導電膜６の刃溝３内に配置した
部分は、刃溝３内では逃げ面摩耗がないのでこれを検知
することもないが、小クラックが切刃堤４ではなく刃溝
３内で発生した場合にこれを検知することができる。刃
溝３内で発生する小クラックも必ずや欠損を引き起こす
ので、この発生の時点をもって回転式転削工具１の使用
限界とすることができる。

【００２８】このように回転式転削工具１は、周面１３
上に設けた前記センサとしての導電膜６を利用して使用
限界の基準となる摩耗幅や小クラックの発生を前記導電
膜の摩耗や断線による電気抵抗の変化に対応させて検知
し、使用限界を示す所定の電気抵抗値で工作機械の作動
を停止するようにしておくことにより、使用限界を超え
て回転式転削工具を使用しないように予防できる。

【００２９】しかも、前記センサとしての導電膜６を切
刃堤４と刃溝３の両方に設けたことにより、切刃堤４で
の逃げ面摩耗、及び小クラックの発生による使用限界を
前記電気抵抗値により検知することができるばかりでな
く、刃溝３での小クラックの発生による使用限界も検知
することができる。

【００３０】なお、本発明は導電膜６を切刃堤４と刃溝
３の両方に設けたものに限定されるものではなく、例え
ば、導電膜６を切刃堤４に設けて刃溝３に設けてないも
の、或いは反対に、導電膜６を刃溝３に設けて切刃堤４
に設けてないものであっても良い。

【００３１】次に、図５乃至図９でもって本発明の別実
施形態を例示する。

【００３２】図５及び図６に示すのは、前記導電膜６に
特徴を有する実施形態であり、図５は、切刃縁２から間
隔おいて線状の導電膜６を形成し、この切刃縁２から離
れた方の端までの幅を前記使用限界を示す基準摩耗幅と
一致せしめた前記幅ｗ（図３参照）に設定したものであ
る。

【００３３】また図６は、導電膜６として複数個の細線
７を１００μm 幅の間隔で形成したものである。これら
細線７は両端側で結束して並列結合とされ、一対の導電
膜端８、８（図１参照）に連なる。導電膜６は、切刃縁
２から最も離れた細線７の外縁までの幅を前記使用限界
を示す基準摩耗幅と一致せしめた前記幅ｗ（図３参照）
に設定したものである。

【００３４】これらいずれの実施形態においても、使用
限界点で導電膜６が断線し、その結果、導電膜６の電気
抵抗が無限大となる。すなわち、電気抵抗が無限大とな
る時が使用限界点を示す。したがって、電気抵抗が無限
大となった時に加工を停止するように工作機械を設定し
ておけば、使用限界点で回転式転削工具１を新しいもの
に取り換えることができる。

【００３５】図７は、図６の実施形態の回転式転削工具
１による実施例を示すグラフであり、縦軸がresitence
電気抵抗値（Ω）、横軸がcutting time 切削時間
（分）を示し、１５秒ごとの電気抵抗値の値を丸印でプ
ロットしてある。切削条件は、被削材＝ＳＣＭ材種、回
転速度＝２００回／分、切り込み量ｄ＝０．５ｍｍ、送
り量ｆ＝０．１５ｍｍ／回転であった。同図グラフに示
すように、第１番目の細線が切断すると電気抵抗は急激
に増加する。そして、電気抵抗の変化は摩耗により切断
した細線の本数に応じて大きくなり、最も外側の４本目
が断線すると無限大に急変したことが判る。

【００３６】この実施形態の利点として、各細線７の断
線時の電気抵抗値の急変を明確に検知することができる
ので、いずれの細線７の断線時をも使用限界とすること
ができる。すなわち４点から任意の点を使用限界として
選択することができる。これは、ある回転式転削工具１
が被削材の種類により異なる使用限界を有する時に有効
である。すなわち、各材種に応じた使用限界を示す摩耗
基準幅のところに各細線７を設定し、使用材種に対応し
た各使用限界で加工を停止するように工作機械を設定し
てておけば良い。

【００３７】次に、図８及び図９は他のタイプの回転式
転削工具２０、３０による別実施形態を示し、図８はド
リルタイプの回転式転削工具２０、図９はリーマタイプ
の回転式転削工具３０を示す。

【００３８】これら回転式転削工具２０、３０は少なく
とも１個以上の切刃堤４と備えた切刃領域１１と工作機
械の刃物台（不図示）に固定される固定領域１２とから
なり、軸線回りに回転して上記切刃堤４に備える切刃縁
２で切削加工を行うようになっており、さらに周面１３
に前記固定領域１２から上記切刃領域１１へ導出する線
状の導電膜６を被着形成している。該導電膜６は回転式
転削工具１の固定領域１２から前記切刃堤４に沿った刃
溝３内でＵ字状に延設する。

【００３９】以上本発明の実施形態を例示したが、本発
明はこれら実施形態に限定されるものでなく発明の目的
を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは
言うまでも無い。

【００４０】

【発明の効果】叙上のように、請求項１に係る回転式転
削工具によれば、切刃堤の逃げ面に工作機械の刃物台に
固定される固定領域から延びる所定幅の導電膜を切刃堤
の切削縁の略全長に沿って被着形成し、この導電膜の摩
耗や断線による電気抵抗の変化を検知するセンサとして
利用できるようにしたことから、加工中でも、回転式転
削工具の使用限界を、精度よく、確実に検知することが
できる。

【００４１】そして、工作機械がこの使用限界を検知し
た時に、作動を停止するようにすれば、適切な時に回転
式転削工具を取り替えることができる。すなわち、使用
限界を越して欠損の危険の大きな状態での使用や、使用
可能であるのに早期に取り替えて破棄するような不経済
なことも防止できる。

【００４２】また、請求項２に係る回転式転削工具によ
れば、工作機械の刃物台に固定される固定領域から、切
刃領域の切刃堤に形成された逃げ面、切刃領域先端部、
および切刃堤間の刃溝を経由して固定領域に戻る所定幅
の導電膜を被着形成したことから、小クラックが切刃堤
ではなく刃溝内で発生した場合でもこれを検知すること
ができる。特に、長尺な切刃堤を有する回転式転削工具
では、刃溝内に小クラックが発生することも多く、刃溝
内で発生する小クラックも欠損を引き起こすが、このよ
うな欠損も事前に検知して回転式転削工具の使用限界を
知ることができる。つまり、所定幅の導電膜を切刃領域
先端部を経由して切削縁の逃げ面と刃溝に形成すると、
切刃堤での摩耗や小クラックの発生による使用限界を検
知できるばかりでなく、刃溝での小クラックの発生によ
る使用限界も同時に検知することができる。以上のよう
に、きわめて効率的、経済的に優れた回転式転削工具の
管理が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の回転式転削工具の側面図であ
る。

【図２】図１の回転式転削工具の底面図である。

【図３】図１の領域Ｘの拡大図である。

【図４】回転式転削工具の表面形態例を示す概略断面図
である。

【図５】図１の領域Ｘの拡大図であり、別実施形態を示
す。

【図６】図１の領域Ｘの拡大図であり、別実施形態を示
す。

【図７】図５の回転式転削工具について、切削時間とオ
ーム計９で測定した電気抵抗との値をプロットしたグラ
フである。

【図８】本発明別実施形態の回転工具してのドリルの側
面図である。

【図９】本発明別実施形態の回転工具してのリーマの側
面図である。

【符号の説明】

１（エンドミルタイプの）回転式転削工具２切刃縁３刃溝４切刃堤６導電膜７細線８導電膜端９オーム計１０非導電膜１１切刃領域１２固定領域１３周面１４底面２０（ドリルタイプの）回転式転削工具３０（リーマタイプの）回転式転削工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−225719（ＪＰ，Ａ) 特開平９−38846（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−34079（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−6380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 17/09 B23B 49/00 B23C 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】切削縁と逃げ面を有する切刃堤を周面に
備えた切刃領域と工作機械の刃物台に固定される固定領
域とからなり、軸線回りに回転して前記切削縁で切削加
工を行なう回転式転削工具において、前記逃げ面に前記
固定領域から延びる所定幅の導電膜を前記切削縁の略全
長に沿って被着形成したことを特徴とする回転式転削工
具。
【請求項２】切削縁と逃げ面を有する複数の切刃堤を
周面に備えると共に、この複数の切刃堤間に刃溝を備え
た切刃領域と、工作機械の刃物台に固定される固定領域
とからなり、軸線回りに回転し前記切削縁で切削加工を
行なう回転式転削工具において、前記固定領域から前記
逃げ面、前記切刃領域先端部、および前記刃溝を経由し
て前記固定領域に戻る所定幅の導電膜を被着形成したこ
とを特徴とする回転式転削工具。
【請求項３】前記導電膜を非導電膜を介して被着形成
してなる請求項１または請求項２に記載の回転式転削工
具。
【請求項４】前記導電膜を、更に、非導電膜で被覆し
たことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の回転
式転削工具。