JP3453537B2 - Indexable insert with wear sensor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、切削加工に使用
するスローアウェイチップに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a throw-away tip used for cutting.
【0002】[0002]
【従来の技術】ホルダ等に装着され、切削刃として機能
するスローアウェイチップが公知である。スローアウェ
イチップは、刃先が摩耗したときに再研磨せずに取り換
える使い捨てのチップである。スローアウェイチップ
は、通常は、四角形や三角形を基本とする略平板状の母
材の各コーナ部分に切刃稜が形成されている。そしてい
ずれかのコーナ部分の切刃稜が摩耗すると、他のコーナ
部分の切刃稜を使用する。そしてすべてのコーナ部分の
切刃稜が摩耗したときに取り換えられる。2. Description of the Related Art A throw-away tip mounted on a holder or the like and functioning as a cutting blade is known. The throw-away tip is a disposable tip that is replaced without regrinding when the cutting edge becomes worn. In the throw-away tip, a cutting edge is usually formed at each corner portion of a substantially flat plate-shaped base material which is basically a square or a triangle. When the cutting edge of any corner portion is worn, the cutting edge of another corner portion is used. Then, when the cutting edges of all corners are worn, they are replaced.
【0003】ところで、スローアウェイチップの切刃稜
がどの程度摩耗したかを調べることは、容易なことでは
ない。特に、切削加工中に、切削加工を中断することな
く、切刃稜の摩耗量を検出することは作業環境上大変難
しい。従来の切刃稜の摩耗量検知方法としては、(1)
切削加工を中断し、スローアウェイチップをホルダ等か
ら取り外し、工具顕微鏡等で切刃稜を観察するというや
り方、(2)切刃稜の摩耗に付随して起こる現象、たと
えば切削力の低下や振動の増加、異音の発生等を、工作
機械上の加工部近傍に設置したセンサで検出し、その検
出信号に基づいて切刃稜の摩耗量を推定するやり方、等
があった。By the way, it is not easy to check how much the cutting edge of the throw-away tip has worn. In particular, it is very difficult in working environment to detect the wear amount of the cutting edge during cutting, without interrupting the cutting. The conventional methods for detecting the amount of wear of the cutting edge are (1)
A method of interrupting the cutting process, removing the throw-away tip from the holder, etc., and observing the cutting edge with a tool microscope, etc. (2) Phenomena that accompany wear of the cutting edge, such as a reduction in cutting force or vibration There is a method in which a sensor installed in the vicinity of the processing portion on the machine tool detects the increase of the noise, the generation of abnormal noise, and the like, and estimates the wear amount of the cutting edge based on the detection signal.
【0004】しかしながら、上記(1)のやり方は、切
削加工を中断して行わなければならず、しかも切刃稜の
摩耗量を定量的に検出できず、精度が良くないという課
題があった。また、上記(2)のやり方は、複雑な検出
装置を必要とし、しかも、摩耗量の検出感度が悪く、信
頼性に欠けるという課題があった。これら課題を解決す
る提案が、実開平3−120323号公報に記載されて
いる。この公報には、スローアウェイチップの逃げ面
に、切刃稜に沿って導電膜でセンサラインを設けること
が開示されている。センサラインの幅は、摩耗許容幅に
対応させることも開示されている。従って、この公報に
開示のスローアウェイチップによれば、切刃稜の摩耗に
伴いセンサラインも摩耗し、センサラインが途切れたと
きに切刃稜が寿命に達したと判別することができる。However, the method (1) has a problem that the cutting process must be interrupted and the wear amount of the cutting edge cannot be quantitatively detected, resulting in poor accuracy. Further, the method (2) requires a complicated detection device, and has a problem that the detection sensitivity of the wear amount is poor and the reliability is poor. A proposal for solving these problems is described in Japanese Utility Model Publication No. 3-120323. This publication discloses that a sensor line is provided on the flank of the throw-away tip with a conductive film along the cutting edge. It is also disclosed that the width of the sensor line corresponds to the allowable wear width. Therefore, according to the throw-away tip disclosed in this publication, the sensor line is worn along with the wear of the cutting edge, and when the sensor line is interrupted, it can be determined that the cutting edge has reached the end of its life.
【0005】また、特開平9−38846号公報には、
スローアウェイチップではない通常の切削工具におい
て、その逃げ面に薄膜回路を設け、逃げ面の摩耗に伴っ
て薄膜回路が摩耗することに伴い電気抵抗が変化するこ
とを検知して、切削工具の寿命を自動的に判定する方法
が提案されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 9-38846 discloses that
In a normal cutting tool that is not a throw-away tip, a thin-film circuit is provided on the flank surface, and it is detected that the electrical resistance changes as the thin-film circuit wears as the flank surface wears, and the life of the cutting tool A method for automatically determining is proposed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】逃げ面に切刃稜に沿っ
て導電性膜のセンサラインを形成し、そのラインの抵抗
値の変化を検出するというやり方は、切刃稜の摩耗を検
知するやり方として好ましい。ところが、このやり方を
スローアウェイチップに採用しようとした場合、切刃稜
に沿ってセンサラインを設けても、そのセンサラインを
外部の検知回路等に接続するのが実際上困難であるとい
う課題に遭遇する。The method of forming the sensor line of the conductive film along the cutting edge on the flank and detecting the change in the resistance value of the line detects the wear of the cutting edge. It is preferable as a method. However, when trying to adopt this method for the throw-away tip, even if the sensor line is provided along the cutting edge, it is actually difficult to connect the sensor line to an external detection circuit or the like. Encounter.
【0007】より具体的に説明すると、スローアウェイ
チップは前述したように使い捨てのチップであり、その
大きさは1cm3 にも満たない小さなものである。当該
チップは、切削液(水や油)および切り屑に晒されなが
ら切削加工を行う。このような環境下で、小さなスロー
アウェイチップに形成されたセンサラインを外部の検知
回路等に支障なく接続するという技術は実現されていな
かった。本願は、かかる課題を解決し、実用的な実装を
行うことのできる損耗センサ付きスローアウェイチップ
を提供するものである。More specifically, the throw-away tip is a disposable tip as described above, and its size is smaller than 1 cm 3 . The chip is subjected to cutting while being exposed to cutting fluid (water or oil) and chips. Under such an environment, a technique of connecting a sensor line formed on a small throw-away chip to an external detection circuit without trouble has not been realized. The present application provides a throw-away chip with a wear sensor that can solve such problems and can be mounted practically.
【0008】本願発明の主たる目的は、ホルダ等に装着
された際に、スローアウェイチップに形成されたセンサ
ラインと外部回路との電気的接続が確実に行え、しかも
切削加工に支障なく接続を達成することのできる損耗セ
ンサ付きスローアウェイチップを提供することである。
この出願の他の目的は、スローアウェイチップに備えら
れたセンサラインと外部回路との接続部分を保護するこ
とのできるスローアウェイチップを提供することであ
る。The main object of the present invention is that when mounted on a holder or the like, the sensor line formed on the throw-away tip and the external circuit can be reliably electrically connected, and the connection can be achieved without any hindrance to the cutting process. It is an object of the present invention to provide a throw-away tip with a wear sensor that can be used.
Another object of this application is to provide a throw-away chip capable of protecting a connection portion between a sensor line provided in the throw-away chip and an external circuit.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
1記載の発明は、略平板状の母材を有し、母材の一方表
面にすくい面、すくい面と背中合わせの他方表面に着座
面、およびすくい面と着座面とに交差する複数の側面に
それぞれ逃げ面が形成され、すくい面と各逃げ面との交
差稜によって切刃稜が形成され、すくい面および隣接す
る2つの逃げ面の交差部によって切削に使用可能なコー
ナ部が形成されているスローアウェイチップにおいて、
前記コーナ部はN個(Nは2以上の自然数)形成されて
いて、N個のコーナ部には、それぞれ、コーナ部を取り
巻くように切刃稜に沿って延びる導電性膜のセンサライ
ンが、母材に対して電気的に絶縁状態で設けられ、前記
着座面には、所定の回路と電気的に接続可能な対をなす
2つの接触領域が、母材に対して電気的に絶縁状態でN
対形成されていて、前記スローアウェイチップは、一方
表面がすくい面として機能するときは他方表面が着座面
となり、他方表面がすくい面として機能するときは一方
表面が着座面となる両面使用のできるチップであり、前
記コーナ部は、一方表面側および他方表面側に、それぞ
れ、N個形成されていて、前記接触領域も、一方表面お
よび他方表面に、それぞれ、N対設けられていて、前記
N対の接触領域と、N個のコーナ部のセンサラインの両
端とをそれぞれ接続するためのN対の接続ラインが、母
材表面に、母材に対して電気的に絶縁状態で設けられて
いて、対をなす2本の接続ラインの一方には、前記セン
サラインと所定間隔隔てて、センサラインと平行に延び
る折り返しラインが含まれていることを特徴とする、損
耗センサ付きスローアウェイチップである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a base material having a substantially flat plate shape, and one surface of the base material is a rake surface, and the other surface of the rake surface and the back surface is a seating surface. , And flanks are formed on a plurality of side surfaces that intersect the rake face and the seating face, respectively, and a cutting edge is formed by the crossing ridge between the rake face and each flank, and the rake face and two adjacent flank faces are formed. In the throw-away insert where the corner that can be used for cutting is formed by the intersection,
The number of the corner portions is N (N is a natural number of 2 or more), and each of the N corner portions has a sensor line of a conductive film extending along the cutting edge so as to surround the corner portion. The seating surface is provided with two contact regions that are electrically insulated from the base material and that form a pair that can be electrically connected to a predetermined circuit. N
Paired , the throw-away tip is
When the surface functions as a rake surface, the other surface is the seating surface
And when the surface functions as a rake surface,
It is a chip that can be used on both sides and has a seating surface.
The corners are on the one surface side and the other surface side, respectively.
N contact holes are formed on the one surface.
And N pairs are provided on the other surface, and N pairs of connection lines for connecting the N pairs of contact areas and both ends of the sensor lines of the N corners are formed on the surface of the base material. , Which is provided in an electrically insulated state with respect to the base material and has one of the two connecting lines forming a pair,
Extends parallel to the sensor line with a predetermined distance from the saline
Characterized that you have include folding line that is a throw-away tipped wear sensor.
【0010】[0010]
【0011】請求項2記載の発明は、前記N対の接触領
域の各一方は、それぞれ、電気的に独立に設けられ、前
記N対の接触領域の各他方は、N個が電気的に接続され
た状態で設けられていることを特徴とする、請求項1記
載の損耗センサ付きスローアウェイチップである。請求
項3記載の発明は、前記スローアウェイチップの一方表
面に設けられたN対の接触領域と、他方表面に設けられ
たN対の接触領域とは、全く同一の配置形状になってい
ることを特徴とする、請求項1または2記載の損耗セン
サ付きスローアウェイチップである。According to a second aspect of the present invention, each one of the N pairs of contact regions is provided independently electrically, and N of each of the N pairs of contact regions are electrically connected. The throw-away tip with a wear sensor according to claim 1, wherein the throw-away tip is provided in a state where it is provided. According to a third aspect of the present invention, the N pairs of contact areas provided on one surface of the throw-away tip and the N pairs of contact areas provided on the other surface have exactly the same arrangement shape. The throw-away tip with wear sensor according to claim 1 or 2 , characterized in that.
【0012】請求項4記載の発明は、前記接続ライン
は、逃げ面および着座面に延びていて、逃げ面の接続ラ
インはセンサラインに対して所定の傾斜角度をもって接
続されていることを特徴とする、請求項1ないし3のい
ずれかに記載の損耗センサ付きスローアウェイチップで
ある。請求項5記載の発明は、前記接続ラインは、逃げ
面の中心に対して回転対称の位置関係で形成されている
ことを特徴とする、請求項4記載の損耗センサ付きスロ
ーアウェイチップである。According to a fourth aspect of the present invention, the connecting line extends to the flank and the seating surface, and the connecting line of the flank is connected to the sensor line at a predetermined inclination angle. The throw-away tip with wear sensor according to any one of claims 1 to 3 . The invention according to claim 5 is the throw-away tip with wear sensor according to claim 4 , characterized in that the connection line is formed in a rotationally symmetrical positional relationship with respect to the center of the flank.
【0013】請求項1記載のスローアウェイチップは、
切削に使用可能なコーナ部が少なくとも片面にN個あ
る。そしてN個のコーナ部には、それぞれ、切刃稜の損
耗を検知するためのセンサラインが設けられている。ま
た、センサラインに対応して、着座面にはN対の接触領
域が設けられている。これにより、いずれのコーナ部を
切削に使用する場合でも、そのコーナ部のセンサライン
に対応した一対の接触領域を、ホルダ等に備えられたプ
ローブ等に電気的に接続できる。The throw-away tip according to claim 1 is
There are N corners that can be used for cutting on at least one side. Each of the N corner portions is provided with a sensor line for detecting wear of the cutting edge. Further, N pairs of contact areas are provided on the seating surface corresponding to the sensor lines. Thus, when any of the corners is used for cutting, the pair of contact regions corresponding to the sensor lines of the corners can be electrically connected to the probe or the like provided in the holder or the like.
【0014】従って、どのコーナ部を使用する場合であ
っても、コーナ部の切刃稜の損耗を正確に検知すること
ができる。また、スローアウェイチップが両面使用ので
きるチップであり、切削に使用可能なコーナ部の数が増
加するとともに、いずれのコーナ部を使用する場合も、
切刃稜の損耗を良好に検知することができる。Therefore, no matter which corner portion is used, it is possible to accurately detect the wear of the cutting edge of the corner portion. In addition , the throw-away tip is a tip that can be used on both sides, increasing the number of corners that can be used for cutting, and when using either corner ,
The wear of the cutting edge ridge can be satisfactorily detected.
【0015】請求項2の構成は、N対の接触領域の各一
方の接触領域を電気的に共通接続した構成になってい
る。対をなす2つの接触領域は、その一方は検知回路等
から所定の電圧が印加される領域であるのに対し、他方
はアース電位に接続される領域である。従って、対をな
す接触領域の一方の接触領域は、電気的に接続された共
通のアース領域とすることができる。このような接触領
域の形成は、接触領域の配置パターンの簡易化につなが
り、その加工がし易いという利点がある。According to a second aspect of the present invention, each one of the N pairs of contact regions is electrically connected in common. One of the two contact regions forming a pair is a region to which a predetermined voltage is applied from a detection circuit or the like, while the other is a region connected to the ground potential. Therefore, one contact area of the pair of contact areas can be a common ground area that is electrically connected. The formation of such a contact area leads to simplification of the arrangement pattern of the contact area and has an advantage that the processing is easy.
【0016】請求項3記載のように、一方表面のN対の
接触領域と、他方表面のN対の接触領域とが全く同一の
配置形状であることにより、どちらの表面をすくい面と
して使用する場合であっても、着座面として機能する面
の接触領域が、良好に検知回路等のプローブ等に接触可
能である。スローアウェイチップが両面使用できるチッ
プの場合、その両面に各N対の接触領域が設けられてい
る。そして逃げ面にはセンサラインと接触領域とを接続
する接続ラインを設けなければならない。逃げ面の面積
は限られているから、逃げ面に一方表面側の接触領域に
接続される接続ラインと、他方表面側の接触領域に接続
される接続ラインとを配置しようとした場合、接続ライ
ンをセンサラインに対して傾斜方向に設けるのが、接続
ラインの配置構成上好ましい。従って請求項4記載の構
成によれば、センサラインおよび接続ラインをコンパク
トに逃げ面に配置することができる。As described in claim 3 , since the N pairs of contact areas on one surface and the N pairs of contact areas on the other surface have exactly the same arrangement shape, either surface is used as a rake face. Even in such a case, the contact area of the surface functioning as the seating surface can satisfactorily contact the probe such as the detection circuit. When the throw-away tip is a tip that can be used on both sides, N pairs of contact areas are provided on both sides. A connection line connecting the sensor line and the contact area must be provided on the flank. Since the area of the flank is limited, if you try to arrange a connection line connected to the contact area on the one surface side and a connection line connected to the contact area on the other surface side on the flank, the connection line Is preferably provided in the direction of inclination with respect to the sensor line in view of the arrangement configuration of the connection line. Therefore, according to the structure of claim 4 , the sensor line and the connection line can be compactly arranged on the flank.
【0017】請求項5の構成では、接続ラインを逃げ面
の中心に回転対称の位置関係としたので、より一層コン
パクトなライン配置を達成することができる。この発明
によれば、切削に使用可能な複数個のコーナ部を有する
スローアウェイチップにおいて、いずれのコーナ部を切
削に使用する場合にも、そのコーナ部の切刃稜の損耗が
良好に検知できるスローアウェイチップとすることがで
きる。According to the fifth aspect of the invention, since the connection line has a rotationally symmetric positional relationship with respect to the center of the flank, a more compact line arrangement can be achieved. According to the present invention, in the throw-away tip having a plurality of corner portions that can be used for cutting, even when any of the corner portions is used for cutting, wear of the cutting edge of the corner portion can be favorably detected. It can be a throw-away tip.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の具体的な実施形態について説明をする。図1A
は、この発明の一実施形態にかかるスローアウェイチッ
プ1を手前上方から見た斜視図であり、図1Bはそのス
ローアウェイチップ1を手前下方から見た斜視図であ
る。スローアウェイチップ1は、略平板状(略直方体
状)の母材2を有する。母材2は、本来上下の区別はさ
れないが、説明の便宜上、一方を上面、他方を下面とし
て以下に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1A
[Fig. 1] is a perspective view of a throw-away tip 1 according to an embodiment of the present invention seen from the front upper side, and Fig. 1B is a perspective view of the throw-away tip 1 seen from the front lower side. The throw-away tip 1 has a base material 2 having a substantially flat plate shape (a substantially rectangular parallelepiped shape). Although the upper and lower sides of the base material 2 are originally not distinguished from each other, for convenience of explanation, one side is described as an upper surface and the other side is described as a lower surface.
【0019】母材2の上面にはすくい面5が形成され、
母材2の下面は着座面6とされている。また、母材2の
4つの側面には、それぞれ逃げ面8が形成されている。
そしてすくい面5と各逃げ面8との交差稜によって切刃
稜9が形成されている。さらに、すくい面5および隣接
する2つの逃げ面8の交差部分は切削に使用可能なコー
ナ部10を形成している。母材2の中央には、上面から
下面に貫通するクランプ孔11が形成されている。スロ
ーアウェイチップ1は所定のホルダ等のチップポケット
に位置決めされ、クランプ孔11にクランプねじが螺合
されることによりそのホルダ等に装着される。装着状態
では、たとえば図1Aの手前上側のコーナ部10が切削
に用いられる。また、クランプねじを緩めて、クランプ
孔11を中心にスローアウェイチップ1を90°回転さ
せると、別のコーナ部10を切削に使用できる。このよ
うにスローアウェイチップ1を90°ずつ回転させるこ
とにより、その上面側の4つのコーナ部10を順次切削
に使用することができる。A rake face 5 is formed on the upper surface of the base material 2,
The lower surface of the base material 2 is a seating surface 6. A flank 8 is formed on each of the four side surfaces of the base material 2.
A cutting edge 9 is formed by a ridge intersecting the rake face 5 and each flank 8. Furthermore, the intersection of the rake face 5 and the two adjacent flank faces 8 forms a corner 10 which can be used for cutting. A clamp hole 11 is formed at the center of the base material 2 so as to penetrate from the upper surface to the lower surface. The throw-away tip 1 is positioned in a tip pocket of a predetermined holder or the like, and a clamp screw is screwed into the clamp hole 11 to be attached to the holder or the like. In the mounted state, for example, the front upper corner portion 10 of FIG. 1A is used for cutting. Further, by loosening the clamp screw and rotating the throw-away tip 1 by 90 ° around the clamp hole 11, another corner portion 10 can be used for cutting. In this way, by rotating the throw-away tip 1 by 90 °, the four corner portions 10 on the upper surface side can be sequentially used for cutting.
【0020】さらに、スローアウェイチップ1の上下を
反転させてホルダ等に装着することにより、図1A,1
Bにおいて下面側の4つのコーナ部を順に切削に使用す
ることができる。下面側コーナ部が使用される場合は、
上面が着座面とされ、下面がすくい面として機能する。
このようにスローアウェイチップ1は、直方体状の母材
2の8つのコーナ部分10がそれぞれ切削に使用可能で
ある。このため、8つのコーナ部10には、それぞれ、
切刃稜9に沿って延びる導電性膜のセンサライン12が
設けられている。Further, by flipping the throw-away tip 1 upside down and mounting it on a holder or the like, as shown in FIG.
In B, the four corner portions on the lower surface side can be sequentially used for cutting. If the lower corner is used,
The upper surface serves as a seating surface and the lower surface functions as a rake surface.
As described above, in the throw-away tip 1, each of the eight corner portions 10 of the rectangular parallelepiped base material 2 can be used for cutting. Therefore, each of the eight corners 10 has
A sensor line 12 of a conductive film extending along the cutting edge 9 is provided.
【0021】センサライン12は、逃げ面8に設けられ
ている。具体的には、コーナ部10を形成する隣接する
2つの逃げ面8上に、コーナ部10を取り巻くように切
刃稜9に沿って延びている。センサライン12は、その
上辺が切刃稜9に接しており、切刃稜9に沿って延びる
幅Wの導電性膜のラインである。センサライン12は、
母材2に対して電気的に絶縁状態で設けられている。セ
ンサライン12の幅Wは、コーナ部10の寿命基準量
(逃げ面8の摩耗限界)に一致されている。通常、この
種のスローアウェイチップ1のコーナ部10の寿命基準
量は、0.05〜0.7mmの範囲内であるから、セン
サライン12の幅Wも、かかる寿命基準量と等しい値に
されている。The sensor line 12 is provided on the flank 8. Specifically, it extends along the cutting edge 9 so as to surround the corner portion 10 on two adjacent flanks 8 forming the corner portion 10. The sensor line 12 is a line of a conductive film having an upper side in contact with the cutting edge 9 and extending along the cutting edge 9 and having a width W. The sensor line 12 is
It is provided in an electrically insulated state with respect to the base material 2. The width W of the sensor line 12 matches the life reference amount of the corner portion 10 (wear limit of the flank 8). Normally, the life reference amount of the corner portion 10 of the throw-away tip 1 of this type is in the range of 0.05 to 0.7 mm, so the width W of the sensor line 12 is also set to a value equal to the life reference amount. ing.
【0022】たとえば、スローアウェイチップ1の逃げ
面8の摩耗が0.2mmで寿命となる場合には、センサ
ライン12の幅Wも0.2mmとして作成される。コー
ナ部10によって切削加工が行われると、加工時間の増
加とともに切刃稜9および逃げ面8の摩耗が進行する。
逃げ面8の摩耗が進行すると、それに応じてセンサライ
ン12も摩耗する。そして逃げ面8の摩耗幅が寿命基準
量以上に達すると、この寿命基準量に一致された幅Wを
有するセンサライン12は摩耗により断線する。センサ
ライン12の両端の抵抗値は、後述するように外部回路
により測定されているから、センサライン12の抵抗値
が無限大になった時点をもって、コーナ部10の切刃稜
9が寿命に達したと判定することができる。For example, when the wear of the flank 8 of the throw-away tip 1 is 0.2 mm and the life is reached, the width W of the sensor line 12 is also set to 0.2 mm. When cutting is performed by the corner portion 10, the wear of the cutting edge 9 and the flank 8 progresses as the working time increases.
As the wear of the flank 8 progresses, the sensor line 12 also wears accordingly. When the wear width of the flank 8 reaches the life reference amount or more, the sensor line 12 having the width W matched with the life reference amount is broken due to wear. Since the resistance values at both ends of the sensor line 12 are measured by an external circuit as described later, when the resistance value of the sensor line 12 becomes infinite, the cutting edge ridge 9 of the corner portion 10 reaches the end of its life. It can be determined that it did.
【0023】図1Bに示すように、着座面6には対をな
す2つの接触領域13,14が設けられている。2つの
接触領域13,14は、導電性膜により形成されてお
り、母材2に対して絶縁状態で設けられている。接触領
域13,14は、たとえばホルダの外部に備えられる抵
抗値の検知回路と電気的に接続可能な領域である。後述
するようにスローアウェイチップ1がホルダに装着され
たとき、ホルダのチップ座に設けられた検知回路のプロ
ーブが、この接触領域13,14に電気的に接続され
る。接触領域13,14は、検知回路のプローブ等が接
触し易いよう、できる限り大きな領域とするのが好まし
い。As shown in FIG. 1B, the seating surface 6 is provided with two paired contact areas 13 and 14. The two contact regions 13 and 14 are formed of a conductive film and are provided in an insulating state with respect to the base material 2. The contact regions 13 and 14 are regions that can be electrically connected to, for example, a resistance value detection circuit provided outside the holder. As will be described later, when the throw-away tip 1 is attached to the holder, the probe of the detection circuit provided on the tip seat of the holder is electrically connected to the contact areas 13 and 14. The contact areas 13 and 14 are preferably as large as possible so that the probe of the detection circuit or the like can easily contact.
【0024】母材2の逃げ面8から着座面6にわたっ
て、導電性膜により、母材2と絶縁状態で、接続ライン
15,16が設けられている。接続ライン15は、セン
サライン12の一端121と一方の接触領域13とを電
気的に接続するものであり、接続ライン16は、センサ
ライン12の他端122と他方の接触領域14とを電気
的に接続するものである。接続ライン15,16は、セ
ンサライン12の幅Wに比べて十分に太いラインとさ
れ、接続ライン15,16の電気抵抗値が、センサライ
ン12の電気抵抗値に比べて十分大きくされている。よ
って、センサラインの電気抵抗値の変化の検出には、接
続ライン15,16は影響を及ぼさない。Connection lines 15 and 16 are provided from the flank surface 8 to the seating surface 6 of the base material 2 in an insulated state from the base material 2 by a conductive film. The connection line 15 electrically connects one end 121 of the sensor line 12 and one contact region 13, and the connection line 16 electrically connects the other end 122 of the sensor line 12 and the other contact region 14. To connect to. The connection lines 15 and 16 are made thicker than the width W of the sensor line 12, and the electric resistance value of the connection lines 15 and 16 is made sufficiently larger than the electric resistance value of the sensor line 12. Therefore, the connection lines 15 and 16 do not affect the detection of the change in the electric resistance value of the sensor line.
【0025】センサライン12の他端122に接続され
た接続ライン16は、その一部に折り返しライン17を
有している。折り返しライン17は、折り返し部18で
センサライン12の他端122とつながっている。折り
返しライン17は、センサライン12と所定間隔D隔て
て、センサライン12と平行に延びている。接続ライン
16の一部を折り返しライン17とすることにより、接
続ライン15と接続ライン16とを、所定の間隔で平行
に逃げ面8上に設けることができ、接続ライン15,1
6を面積効率良く配置できるという利点がある。The connection line 16 connected to the other end 122 of the sensor line 12 has a folded line 17 in a part thereof. The folding line 17 is connected to the other end 122 of the sensor line 12 at the folding portion 18. The folding line 17 extends in parallel with the sensor line 12 at a predetermined distance D from the sensor line 12. By forming a part of the connection line 16 into the folded line 17, the connection line 15 and the connection line 16 can be provided on the flank 8 in parallel at a predetermined interval.
There is an advantage that 6 can be arranged in area efficiency.
【0026】センサライン12と折り返しライン17と
の間隔Dは、0.05mm以上の幅にされている。好ま
しくは、幅Dは許容される範囲内で広い方が良い。とい
うのは、コーナ部10で切削を行う際、そこに含まれる
切刃稜9により被加工物が削られる。削られた切り屑は
すくい面5から逃げ面8方向へと、たとえばカールしな
がら発生する。発生した切り屑はセンサライン12と折
り返しライン17との間に付着して、両ライン間を電気
的に短絡し得る可能性がある。The distance D between the sensor line 12 and the folding line 17 is set to a width of 0.05 mm or more. Preferably, the width D should be as wide as possible. The reason is that, when cutting is performed at the corner portion 10, the work piece is cut by the cutting edge 9 included therein. The shavings are generated from the rake face 5 toward the flank face 8 while curling, for example. The generated chips may adhere between the sensor line 12 and the folding line 17 and may electrically short the both lines.
【0027】そこで、センサライン12と折り返しライ
ン17の間隔Dを広くしておくことによって、両ライン
15,16の間が切り屑等の付着によって電気的に短絡
することを防止することができる。逃げ面8に形成され
た2本の接続ライン15,16は、センサライン12に
対して(換言すれば切刃稜9に対して)、直交方向では
なく、所定の傾斜角度で交差する方向に延びる、傾斜ラ
インとされている。この理由は、下面である着座面6に
設けられた接触領域13,14の配置位置と、上面に設
けられた接触領域13,14の配置位置とを全く同じ配
置にするためである。Therefore, by widening the distance D between the sensor line 12 and the turn-back line 17, it is possible to prevent an electrical short circuit between the lines 15 and 16 due to adhesion of chips or the like. The two connection lines 15 and 16 formed on the flank 8 are not orthogonal to the sensor line 12 (in other words, to the cutting edge 9) but in a direction intersecting at a predetermined inclination angle. It is an inclined line that extends. The reason for this is that the arrangement positions of the contact regions 13 and 14 provided on the seating surface 6, which is the lower surface, and the arrangement positions of the contact regions 13 and 14 provided on the upper surface are exactly the same.
【0028】より具体的に説明すると、図1Aの上面側
に位置する4つのコーナ部10は、スローアウェイチッ
プ1を90°ずつ回転させることにより、順次切削に使
用することができる。スローアウェイチップ1を90°
ずつ回転させると、図1Bに示す4対の接触領域13,
14も、順に90°ずつ回転する。そして切削に使用さ
れるコーナ部10のセンサライン12に接続された接触
領域13,14が、外部回路のプローブに接続される。
このため、着座面6に設けられた4対の接触領域13,
14は、着座面6の中心に対して90°の回転対象の位
置関係になっている。More specifically, the four corner portions 10 located on the upper surface side of FIG. 1A can be sequentially used for cutting by rotating the throw-away tip 1 by 90 °. Throw-away tip 1 90 °
Each of which rotates four pairs of contact areas 13 shown in FIG. 1B.
14 also rotates 90 ° in sequence. The contact regions 13 and 14 connected to the sensor line 12 of the corner portion 10 used for cutting are connected to the probe of the external circuit.
Therefore, the four pairs of contact areas 13 provided on the seating surface 6,
14 is in a positional relationship of being rotated by 90 ° with respect to the center of the seating surface 6.
【0029】また、スローアウェイチップ1は上下逆に
して使用することができるから、図1Aに示す上面に設
けられた4対の接触領域13,14も、上面の中心に対
して90°の回転対象の位置関係になっている。このよ
うに上面に設けられた接触領域13,14と、下面に設
けられた接触領域13,14とを全く同じ配置にするた
めに、接続ライン15,16を逃げ面8に斜めに設ける
必要がある。なお、いわゆるポジタイプと呼ばれる片面
(たとえば上面)のコーナ部だけを切削に使用するスロ
ーアウェイチップの場合等は、接続ライン15,16を
逃げ面8に斜めに設けなくてもよいこともある。Further, since the throw-away tip 1 can be used upside down, the four pairs of contact regions 13 and 14 provided on the upper surface shown in FIG. 1A also rotate 90 ° with respect to the center of the upper surface. It is in the target positional relationship. Thus, in order to make the contact areas 13 and 14 provided on the upper surface and the contact areas 13 and 14 provided on the lower surface exactly the same, it is necessary to obliquely provide the connection lines 15 and 16 on the flank 8. is there. Incidentally, in the case of a throw-away tip in which only one side (for example, an upper surface) corner portion called a so-called positive type is used for cutting, the connecting lines 15 and 16 may not be provided obliquely on the flank 8.
【0030】図2は、スローアウェイチップ1の着座面
6に設けられた4対の接触領域13,14の変形例を示
す平面図である。着座面6には4対の接触領域13,1
4が設けられていて、それぞれ、対応するコーナ部が切
削に使用される際に外部回路のプローブに接触される。
ところで、接触領域13,14が外部回路と接続されて
センサライン12の電気抵抗値が測定される際には、一
方の接触領域13には外部回路から所定の電圧が印加さ
れ、他方の接触領域14は外部回路のアース電位に接続
される。つまり、いずれの対の接触領域13,14が使
用される場合であっても、一方の接触領域はアース電位
に接続されるわけである。従って、たとえば接触領域1
4をアース電位として用いることにし、4対の接触領域
の各一方の接触領域14を電気的に共通に接続した構成
にしてもよい。かかる構成例が、図2に示されている。FIG. 2 is a plan view showing a modified example of the four pairs of contact regions 13 and 14 provided on the seating surface 6 of the throw-away tip 1. The seating surface 6 has four pairs of contact areas 13, 1
4 are provided, each of which contacts a probe of an external circuit when the corresponding corner portion is used for cutting.
By the way, when the contact regions 13 and 14 are connected to an external circuit and the electric resistance value of the sensor line 12 is measured, a predetermined voltage is applied to the one contact region 13 from the external circuit and the other contact region 13 is applied. 14 is connected to the ground potential of an external circuit. In other words, whichever contact area 13, 14 is used, one contact area is connected to ground potential. Thus, for example, contact area 1
4 may be used as the ground potential, and one contact area 14 of each of the four pairs of contact areas may be electrically connected in common. An example of such a configuration is shown in FIG.
【0031】このような接続領域の形状は、着座面6全
体に導電性膜が形成されていて、その膜をレーザで加工
して接触領域13,14や接続ライン15,16等を形
成する際に、レーザ加工時間を短縮できるという利点が
ある。レーザ加工により除去すべき導電性膜の面積が少
なくてすむからである。図3は、センサラインの他の実
施形態を示す斜視図である。図1で説明したセンサライ
ン12は、その上辺が切刃稜9に接しており、コーナ部
10を取り囲むように、幅Wで切刃稜9に平行に延びて
いた。これに対し、図3のセンサライン123は、幅が
X(W>X)で、センサライン12よりも幅の細いライ
ンになっている。センサライン123も、センサライン
12と同様、導電性膜で、母材2に絶縁状態で形成され
ている。このセンサライン123は、その下辺、すなわ
ち切刃稜9から遠い側の側辺124が、切刃稜9から距
離Wになるように、切刃稜9に平行に延びている。Such a shape of the connecting region is such that a conductive film is formed on the entire seating surface 6 and the film is processed by laser to form the contact regions 13 and 14 and the connecting lines 15 and 16. Moreover, there is an advantage that the laser processing time can be shortened. This is because the area of the conductive film to be removed by laser processing can be small. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the sensor line. The sensor line 12 described in FIG. 1 had its upper side in contact with the cutting edge 9 and extended in parallel with the cutting edge 9 with a width W so as to surround the corner 10. On the other hand, the sensor line 123 in FIG. 3 has a width of X (W> X) and is a line narrower than the sensor line 12. Like the sensor line 12, the sensor line 123 is also a conductive film and is formed in the base material 2 in an insulated state. The sensor line 123 extends parallel to the cutting edge 9 such that the lower side thereof, that is, the side 124 on the side farther from the cutting edge 9, has a distance W from the cutting edge 9.
【0032】この距離Wは、図1で説明したセンサライ
ン12の幅Wと同様、逃げ面8の寿命基準量に一致され
ている。従って、切刃稜9の使用時間の増加に伴い、逃
げ面8の摩耗が切刃稜9側から進行し、やがては摩耗が
センサライン123およびその下辺124まで達する。
するとセンサライン123が断線状態となる。このよう
にセンサライン123は、切刃稜9から遠い側の側辺
(下辺)124が切刃稜9から所定距離W離れた構成で
あってもよい。This distance W, like the width W of the sensor line 12 described in FIG. 1, is matched with the life reference amount of the flank 8. Therefore, as the use time of the cutting edge 9 increases, the wear of the flank 8 progresses from the cutting edge 9 side, and eventually the wear reaches the sensor line 123 and its lower side 124.
Then, the sensor line 123 is disconnected. As described above, the sensor line 123 may have a configuration in which the side (lower side) 124 on the side far from the cutting edge 9 is separated from the cutting edge 9 by a predetermined distance W.
【0033】図4は、センサラインのさらに他の実施形
態を示す斜視図である。図4に示すセンサライン125
は、平行に延びる複数本、たとえば3本のライン12
6,127,128によって構成されている。そして切
刃稜9から一番離れたライン128の下辺までの距離が
Wとされている。このWは、図1で説明したセンサライ
ン12の幅Wと等しい値である。このようにセンサライ
ン125を平行に延びる複数本のライン126,12
7,128で構成すると、逃げ面8の摩耗の進行具合に
応じて、切刃稜9から近いセンサラインから順次摩耗に
よる断線が生じる。よって、切削に使用しているコーナ
部10の切刃稜9がどの程度摩耗したかを、段階的に検
出することが可能になる。FIG. 4 is a perspective view showing still another embodiment of the sensor line. The sensor line 125 shown in FIG.
Is a plurality of, for example, three lines 12 extending in parallel.
6, 127, 128. The distance from the cutting edge 9 to the lower side of the line 128 that is farthest away is W. This W is a value equal to the width W of the sensor line 12 described in FIG. In this way, the plurality of lines 126, 12 extending in parallel with the sensor line 125
With the configuration of 7, 128, disconnection due to wear occurs sequentially from the sensor line near the cutting edge 9 depending on the progress of wear of the flank 8. Therefore, it is possible to detect stepwise how much the cutting edge 9 of the corner portion 10 used for cutting is worn.
【0034】図1、図3および図4では、切刃稜9から
センサラインの下辺までの距離Wが、いずれも、コーナ
部10の寿命基準量(逃げ面8の摩耗限界)に一致され
ている場合を説明した。しかし、この寸法Wは、逃げ面
8の摩耗限界とせず、逃げ面8の摩耗に関連する寸法で
あってもよい。たとえば、予備切削(粗削り)や標準切
削の場合には、逃げ面8の摩耗限界が比較的大きいが、
仕上げ切削では、逃げ面8がある程度摩耗したときに、
スローアウェイチップを交換する必要がある。このよう
な状況に則して、上記寸法Wを、スローアウェイチップ
としては使用できるが、仕上げ切削には使用できない程
度の摩耗を検知できる寸法としてもよい。In FIGS. 1, 3 and 4, the distance W from the cutting edge 9 to the lower side of the sensor line is matched with the life reference amount of the corner 10 (wear limit of the flank 8). I explained the case. However, this dimension W may be a dimension related to the wear of the flank 8 instead of the wear limit of the flank 8. For example, in the case of preliminary cutting (rough cutting) or standard cutting, the wear limit of the flank 8 is relatively large,
In finish cutting, when the flank 8 is worn to some extent,
The throw-away tip needs to be replaced. In accordance with such a situation, the above dimension W may be a dimension that can be used as a throw-away tip but that can detect wear that cannot be used for finish cutting.
【0035】図5は、図1A,1Bに示すスローアウェ
イチップ1を、ホルダに装着する様子を示す図解的な斜
視図である。ホルダ20の先端にはチップ装着用のポケ
ット21が形成されている。ポケット21の底面はチッ
プ座22となっている。またポケット21の側面はチッ
プの側面に当接し、チップを拘束するための拘束面23
となっている。スローアウェイチップ1はこのポケット
21に納められ、着座面6がチップ座22に当接され
る。またその側面が拘束面23に当接される。そして上
方からクランプねじ24がスローアウェイチップ1のク
ランプ孔11に差し込まれて、その先端がチップ座22
の中央に形成されたねじ孔25に螺合される。これによ
りスローアウェイチップ1はホルダ20に装着される。FIG. 5 is a schematic perspective view showing how the throw-away tip 1 shown in FIGS. 1A and 1B is attached to a holder. A pocket 21 for mounting a chip is formed at the tip of the holder 20. The bottom surface of the pocket 21 is a chip seat 22. The side surface of the pocket 21 abuts the side surface of the chip, and the constraining surface 23 for constraining the chip.
Has become. The throw-away tip 1 is stored in this pocket 21, and the seating surface 6 is brought into contact with the tip seat 22. Further, the side surface thereof is brought into contact with the restraining surface 23. Then, the clamp screw 24 is inserted into the clamp hole 11 of the throw-away tip 1 from above, and the tip of the clamp screw 24 is inserted into the tip seat 22.
Is screwed into a screw hole 25 formed in the center of the. As a result, the throw-away tip 1 is attached to the holder 20.
【0036】チップ座22には、装着されたスローアウ
ェイチップ1の切削に使用するコーナ部10に設けられ
たセンサライン12と接続された接触領域13,14に
対向する位置に、一対のプローブ26,27が突設され
ている。プローブ26,27は上方へ弾力付勢されてい
て、チップ座22からたとえば数mm突出している。ス
ローアウェイチップ1がポケット21に装着されると、
スローアウェイチップ1の着座面6によってプローブ2
6,27は押し下げられ、その上端はチップ座22と面
一となる。このときプローブ26,27の上端はスロー
アウェイチップ1の着座面6に設けられた接触領域1
3,14とそれぞれ電気的に接触した状態となる。In the tip seat 22, a pair of probes 26 are provided at positions facing the contact areas 13 and 14 connected to the sensor line 12 provided in the corner portion 10 used for cutting the attached throw-away tip 1. , 27 are projected. The probes 26 and 27 are elastically biased upward and protrude from the tip seat 22 by, for example, several mm. When the throw-away tip 1 is mounted in the pocket 21,
The probe 2 is attached by the seating surface 6 of the throw-away tip 1.
6, 27 are pushed down, and their upper ends are flush with the tip seat 22. At this time, the upper ends of the probes 26 and 27 are contact areas 1 provided on the seating surface 6 of the throw-away tip 1.
3 and 14 are in electrical contact with each other.
【0037】プローブ26,27には、一点鎖線で示す
ように、ホルダ20内に敷設されたリード線28がつな
がれていて、このリード線28はオーム計等の抵抗値の
検知回路29に接続されている。よって、検知回路29
により、ポケット21に装着されたスローアウェイチッ
プ1の切削に使用するコーナ部10に設けられたセンサ
ライン12の抵抗値を測定することができる。As shown by the alternate long and short dash line, the probes 26 and 27 are connected with a lead wire 28 laid inside the holder 20, and the lead wire 28 is connected to a resistance value detecting circuit 29 such as an ohmmeter. ing. Therefore, the detection circuit 29
Thereby, the resistance value of the sensor line 12 provided in the corner portion 10 used for cutting the throw-away tip 1 mounted in the pocket 21 can be measured.
【0038】スローアウェイチップ1がポケット21に
装着された状態では、スローアウェイチップ1の着座面
6は、そのほぼ全面がチップ座22に密着している。こ
のため、切削時に、ホルダ20の先端部に対して切削液
(水や油)がかけられたり、スローアウェイチップ1で
削られた切り屑がスローアウェイチップ1の周囲に飛散
しても、それら切削液や切り屑は密着したチップ座22
と着座面6との間に進入することがない。つまりスロー
アウェイチップ1の着座面6およびチップ座22は切削
液や切り屑から保護された状態である。よって、チップ
座22に設けられたプローブ26,27と着座面6に設
けられた接触領域13,14とは、切削中も、良好に電
気的接続が維持された状態となる。When the throw-away tip 1 is mounted in the pocket 21, almost the entire seating surface 6 of the throw-away tip 1 is in close contact with the tip seat 22. Therefore, even if cutting fluid (water or oil) is applied to the tip of the holder 20 during cutting, or chips scraped by the throw-away tip 1 scatter around the throw-away tip 1, Chip seat 22 where cutting fluid and chips are in close contact
And the seating surface 6 do not enter. That is, the seating surface 6 and the tip seat 22 of the throw-away tip 1 are protected from cutting fluid and chips. Therefore, the probes 26 and 27 provided on the tip seat 22 and the contact regions 13 and 14 provided on the seating surface 6 are in a state where good electrical connection is maintained during cutting.
【0039】さらに、プローブ26,26およびそれに
接続されたリード線28をホルダ20内に設けることが
できる。図5に示すホルダ20は、一例を示しただけで
あり、この実施形態にかかるスローアウェイチップ1が
装着可能なホルダとしては、たとえば本願出願人の先願
(特願平11−277548号)を用いてもよい。図6
A,B,C,D,Eに、この発明を適用可能なスローア
ウェイチップの各種形状の例を、それぞれ、平面図およ
び正面図(正面側の側面図)により示す。Furthermore, the probes 26, 26 and the lead wires 28 connected to them can be provided in the holder 20. The holder 20 shown in FIG. 5 is only an example, and as a holder to which the throw-away tip 1 according to this embodiment can be attached, for example, the prior application of the applicant of the present application (Japanese Patent Application No. 11-277548) is used. You may use. Figure 6
Examples of various shapes of the throw-away tip to which the present invention can be applied are shown in A, B, C, D, and E by a plan view and a front view (side view on the front side), respectively.
【0040】図6Aは図1で説明した形状であり、母材
の平面形状が略正方形のスローアウェイチップを示して
いる。図6Bは、母材の平面形状が正三角形のスローア
ウェイチップであり、このチップは上面および下面各3
つのコーナ部分を切削に使用できる。つまり合計6つの
コーナ部があり、それぞれにセンサラインが設けられ、
着座面には各センサラインに対応した接触領域が設けら
れている。FIG. 6A shows a throw-away tip having the shape described in FIG. 1 in which the base material has a substantially square planar shape. FIG. 6B is a throw-away tip in which the base material has an equilateral triangular planar shape, and the tip has three upper and lower surfaces.
Two corners can be used for cutting. In other words, there are a total of 6 corners, each with a sensor line,
A contact area corresponding to each sensor line is provided on the seating surface.
【0041】図6Cは母材の平面形状が菱形のチップを
示す。図6Cに示すスローアウェイチップでは、対角方
向に位置する鋭角のコーナ部4つが切削に使用される。
図6Dは、図6Bと同様、平面形状が正三角形の母材で
構成されたスローアウェイチップである。図6Dのスロ
ーアウェイチップは、図4で説明したのと同様、センサ
ラインが複数のセンサラインを有するものである。図6
Eは、図6A〜Dとは異なり、いわゆるポジタイプと呼
ばれる片面だけが切削に使用されるスローアウェイチッ
プである。このチップは、上面がすくい面、下面が着座
面となっていて、それを上下逆にして使うことはできな
い。上面の3つのコーナ部が切削に利用される。このた
め3つのコーナ部には、それぞれセンサラインが設けら
れている。また下面の着座面には接触領域が設けられ、
側面の逃げ面には接続ラインが設けられている。FIG. 6C shows a chip in which the planar shape of the base material is a rhombus. In the throw-away tip shown in FIG. 6C, four corner portions having diagonal corners and having acute angles are used for cutting.
Similar to FIG. 6B, FIG. 6D is a throw-away tip formed of a base material having an equilateral triangle in plan view. In the throw-away tip of FIG. 6D, the sensor line has a plurality of sensor lines, as described in FIG. Figure 6
Unlike FIG. 6A to FIG. 6E, E is a throw-away tip, which is so-called positive type and whose one side is used for cutting. This chip has a rake surface on the top and a seating surface on the bottom, and it cannot be used upside down. Three corners on the top surface are used for cutting. Therefore, sensor lines are provided in the three corners, respectively. In addition, a contact area is provided on the lower seating surface,
A connection line is provided on the flank of the side surface.
【0042】以上説明した形状の他、たとえば平面形状
が丸形や楕円形のスローアウェイチップ等にもこの発明
を適用することが可能である。次に、この発明にかかる
スローアウェイチップの母材ならびにセンサライン、接
触領域および接続ライン等の材質や製造方法につき説明
をする。
(1)母材の種類
スローアウェイチップ母材の材料としては、アルミナ質
焼結体、窒化珪素質焼結体、サーメット、超硬合金、立
方晶窒化ホウ素質焼結体(cBN/cubic Boron Nitride)、
ダイヤモンド焼結体(PCD/Polycrystalline Diamond) 等
が使用できる。In addition to the shapes described above, the present invention can be applied to, for example, a throw-away tip having a round or elliptical planar shape. Next, the base material of the throw-away tip according to the present invention, the material of the sensor line, the contact region, the connection line, and the like, and the manufacturing method will be described. (1) Type of base material As the material of the throw away tip base material, alumina sintered body, silicon nitride sintered body, cermet, cemented carbide, cubic boron nitride sintered body (cBN / cubic Boron Nitride) ),
A diamond sintered body (PCD / Polycrystalline Diamond) or the like can be used.
【0043】(2)母材組成および製法
以下、この発明に好適に使用できる母材組成およびその
製造方法について説明する。
アルミナ質焼結体
アルミナ質焼結体としては、ZrO2 を2ないし30重
量%、Fe,Ni,Coの酸化物のうち少なくとも1種
を0.01ないし5重量%、残部がAl2 O3および不
可避不純物からなるアルミナ質焼結体が使用できる。A
l2 O3 −ZrO2 系に第3成分としてFe, Ni, C
oの酸化物のうち少なくとも1種を特定の範囲で含有さ
せ、これを熱間静水圧焼成によって高緻密化することに
より、破壊靭性を顕著に向上させることができる。(2) Base Material Composition and Manufacturing Method The base material composition that can be preferably used in the present invention and the manufacturing method thereof will be described below. Alumina Sintered Body As the alumina sintered body, 2 to 30% by weight of ZrO 2 , 0.01 to 5% by weight of at least one of Fe, Ni and Co oxides, and the balance of Al 2 O 3 Also, an alumina-based sintered body composed of unavoidable impurities can be used. A
Fe, Ni, C as the third component in the l 2 O 3 -ZrO 2 system.
The fracture toughness can be remarkably improved by containing at least one kind of the oxide of o in a specific range and densifying it by hot isostatic firing.
【0044】このアルミナ質焼結体の製造方法は、Zr
O2 を10ないし20重量%、Fe,Ni,Coの酸化
物のうち少なくとも1種を0.2ないし2重量%、残部
がAl2 O3 と不可避不純物からなる混合粉末を成形し
た後、該成形体を1400〜1500℃で焼成し、さら
に1300〜1500℃の温度で熱間静水圧焼成して強
度110kg/mm2 以上の焼結体となる。第3成分と
してのCo, Ni, Feの酸化物の少なくとも1種を
0.2ないし2重量%の割合で含有させる。含有量が
0.2重量%を下回ると破壊靭性の向上が得られず、2
重量%を超えると抗折強度が低下する。The method for producing this alumina-based sintered body is based on Zr.
After forming a mixed powder containing 10 to 20% by weight of O 2 , 0.2 to 2% by weight of at least one of Fe, Ni and Co oxides, and the balance of Al 2 O 3 and unavoidable impurities, The molded body is fired at 1400 to 1500 ° C. and further hot isostatically fired at a temperature of 1300 to 1500 ° C. to obtain a sintered body having a strength of 110 kg / mm 2 or more. At least one oxide of Co, Ni, Fe as a third component is contained in a proportion of 0.2 to 2% by weight. If the content is less than 0.2% by weight, the fracture toughness cannot be improved and 2
If it exceeds 5% by weight, the flexural strength decreases.
【0045】また、焼結体中のZrO2 の量は、10な
いし20重量%、特に15ないし20重量%の割合で含
有されることが望ましい。ZrO2 の量が10重量%を
下回るとZrO2 添加によるクラック先端のエネルギ吸
収が少なく、靭性の改善が少ない。一方、20重量%を
超えると、焼結体中のZrO2 結晶相のうち単斜晶Zr
O2 (m−ZrO2 )の量が多くなり、クラック先端で
のエネルギ吸収に関与するZrO2 が実質的に減少し、
破壊靭性が低下する。The amount of ZrO 2 in the sintered body is preferably 10 to 20% by weight, more preferably 15 to 20% by weight. If the amount of ZrO 2 is below 10 wt% ZrO 2 less energy absorption of the crack tip by the addition, little improvement in toughness. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, monoclinic Zr in the ZrO 2 crystal phase in the sintered body is used.
The amount of O 2 (m-ZrO 2 ) increases, and the amount of ZrO 2 involved in energy absorption at the crack tip is substantially reduced,
Fracture toughness decreases.
【0046】さらにまた、焼結体中のZrO2 結晶相
は、ZrO2 全量のうち、単斜晶ZrO2 (m−ZrO
2 )が50%以下、特に30%以下であることが好まし
い。50%を超えると破壊靭性が著しく低下する。その
他の結晶相は、正方晶ZrO2(t−ZrO2 )あるい
は立方晶ZrO2 (c−ZrO2 )であって、これらを
50%以上含有することによって、t−ZrO2 →m−
ZrO2 あるいはc−ZrO2 →t−ZrO2 →m−Z
rO2 の相転移により、クラック先端のエネルギが有効
的に吸収される。Furthermore, the ZrO 2 crystal phase in the sintered body is a monoclinic ZrO 2 (m-ZrO 2) based on the total amount of ZrO 2.
2 ) is preferably 50% or less, particularly preferably 30% or less. If it exceeds 50%, the fracture toughness is significantly reduced. The other crystal phase is tetragonal ZrO 2 (t-ZrO 2 ) or cubic ZrO 2 (c-ZrO 2 ), and by containing 50% or more of these, t-ZrO 2 → m-
ZrO 2 or c-ZrO 2 → t-ZrO 2 → m-Z
The phase transition of rO 2 effectively absorbs the energy at the crack tip.
【0047】アルミナ質焼結体中における各結晶の粒径
はAl2 O3 結晶が1μm以下、ZrO2 結晶が1μm
以下、特に0.5 μm以下が良く、これらの数値より大き
くなるといずれも抗折強度が低下する。このアルミナ質
焼結体の製造方法としては、平均粒子径1μm以下のA
l2 O 3 に対して、ZrO2 を10ないし20重量%、
Co、Ni、Feの酸化物もしくは焼成により酸化物に
変わり得る化合物の酸化物換算で0.2 ないし2重量%の
割合で秤量混合し、これらを分散剤および蒸留水等の媒
質とともに混合粉砕する。粉砕後、公知の成形手段で成
形した後、焼成する。Particle size of each crystal in the alumina sintered body
Is Al2O3Crystals less than 1 μm, ZrO21 μm crystal
Below, especially 0.5 μm or less is good and larger than these values
In all cases, the bending strength decreases. This alumina
As a method for producing a sintered body, A having an average particle size of 1 μm or less is used.
l2O 3Against ZrO210 to 20% by weight,
Oxide of Co, Ni, Fe or oxide by firing
0.2 to 2% by weight in terms of oxides of variable compounds
Weigh and mix them in proportions, and add these to a medium such as a dispersant and distilled water.
Mix and grind with quality. After crushing, use known molding means
After shaping, bake.
【0048】焼成方法としては、まず、大気中で常圧焼
成、ホットプレスによって1400〜1500 ℃で焼成
した後、さらに1300〜1500 ℃で熱間静水圧焼成
する。
窒化珪素質焼結体
窒化珪素質焼結体としては、窒化珪素を85〜96モル
%、周期律表第3a族元素を酸化物換算で1〜5モル
%、不純物的酸素をSiO2 換算で3〜10モル%の割
合で含有し、アルミニウム化合物の含有量が酸化物(A
l2 O3 )換算で1重量%以下のものである。ここで、
不純物的酸素とは、焼結体中の全酸素量から周期律表第
3a族元素酸化物として混入する酸素を差し引いた残り
の酸素であり、そのほとんどは窒化珪素原料粉末中の不
純物酸素や添加した酸化珪素中の酸素である。As a firing method, first, atmospheric pressure firing is performed in the atmosphere, hot firing is performed at 1400 to 1500 ° C., and further hot isostatic firing is performed at 1300 to 1500 ° C. Silicon Nitride Sintered Body As the silicon nitride based sintered body, 85 to 96 mol% of silicon nitride, 1 to 5 mol% of Group 3a element of the periodic table in terms of oxide, and impurity oxygen in terms of SiO 2 are calculated. The content of the aluminum compound is 3 to 10 mol%, and the content of the aluminum compound is an oxide (A
1% by weight or less in terms of (l 2 O 3 ). here,
Impurity oxygen is residual oxygen obtained by subtracting oxygen mixed as an oxide of a Group 3a element of the periodic table from the total amount of oxygen in the sintered body, most of which is impurity oxygen in the silicon nitride raw material powder or added oxygen. It is oxygen in the formed silicon oxide.
【0049】窒化珪素が85モル%より少なくあるいは
周期律表第3a族元素の酸化物換算量が5モル%より多
いと、焼結体の硬度が低下する。窒化珪素が96モル%
より多くまた周期律表第3a族元素の酸化物換算量が1
モル%より少ないと、緻密体が得られず焼結体の強度が
低下する。一方、不純物的酸素の酸化珪素(SiO2)
換算量が10モル%より多いと、靭性が低下して耐欠損
性が低下する。また、不純物酸素量が3モル%より少な
いと、緻密体が得られず、焼結体の強度が低下する。そ
して、アルミニウム化合物の量が1重量%より多いと、
鋳鉄に対する耐反応性が劣化し高速即切削時の耐摩耗性
が劣化する。If the content of silicon nitride is less than 85 mol% or the amount of oxide of the Group 3a element of the periodic table is more than 5 mol%, the hardness of the sintered body is lowered. 96 mol% silicon nitride
More and the oxide equivalent of Group 3a element of the periodic table is 1
If it is less than mol%, a dense body cannot be obtained and the strength of the sintered body is lowered. On the other hand, silicon oxide (SiO 2 ) of impurity oxygen
If the converted amount is more than 10 mol%, the toughness is lowered and the fracture resistance is lowered. Further, if the amount of impurity oxygen is less than 3 mol%, a dense body cannot be obtained and the strength of the sintered body decreases. And when the amount of the aluminum compound is more than 1% by weight,
The resistance to cast iron deteriorates and the wear resistance during high-speed and immediate cutting deteriorates.
【0050】望ましい焼結体組成としては、窒化珪素が
88〜95モル%、周期律表第3a族元素が酸化物換算
で2〜5モル%、不純物的酸素が酸化珪素に換算して2
〜8モル%の割合で含有するのがよい。また、アルミニ
ウム化合物は酸化物換算量で0.5重量%以下、特に
0.3重量%以下であることが望ましい。なお、周期律
表第3a族元素としては、Y,Sc,Yb,Er,D
y,Ho,Lu等が挙げられ、これらの中でもEr,Y
b,Luがよい。The desirable composition of the sintered body is 88 to 95 mol% of silicon nitride, 2 to 5 mol% of an element of Group 3a of the periodic table in terms of oxide, and 2% of impurity oxygen in terms of silicon oxide.
It is preferable that the content is ˜8 mol%. Further, it is desirable that the amount of the aluminum compound is 0.5% by weight or less, particularly 0.3% by weight or less in terms of oxide. The elements of Group 3a of the periodic table are Y, Sc, Yb, Er, D.
y, Ho, Lu and the like, and among these, Er, Y
b and Lu are good.
【0051】また、窒化珪素質焼結体は、組織上、窒化
珪素結晶相と、周期律表第3a族元素、珪素、窒素、酸
素を含む粒界相により構成されている。このとき、窒化
珪素結晶相の格子定数がa軸で7.606オングストロ
ーム以下、特に7.602オングストローム以下、c軸
で2.910オングストローム以下、特に2.908オ
ングストローム以下であることが重要である。これは、
a軸が7.606オングストローム、c軸が2.910
オングストロームよりそれぞれ大きいと、窒化珪素のイ
オン結合性が増して窒化珪素の結合力が低下し、切削中
に被削材と容易に反応し、いわゆる拡散摩耗が大きくな
って耐摩耗性が劣化するからである。なお、窒化珪素結
晶相は、β型の針状結晶として存在し、その短径が0.
1〜3μmで、平均アスペクト比(長径/短径)は2〜
10の粒子である。The silicon nitride sintered body is composed of a silicon nitride crystal phase and a grain boundary phase containing a Group 3a element of the periodic table, silicon, nitrogen and oxygen in terms of structure. At this time, it is important that the lattice constant of the silicon nitride crystal phase is 7.606 angstroms or less on the a-axis, particularly 7.602 angstroms or less, and 2.910 angstroms or less on the c-axis, and particularly 2.908 angstroms or less. this is,
7.606 angstrom on a-axis and 2.910 on c-axis
If it is larger than angstrom, the ionic bondability of silicon nitride increases and the bonding force of silicon nitride decreases, and it easily reacts with the work material during cutting, so-called diffusion wear increases and wear resistance deteriorates. Is. The silicon nitride crystal phase exists as a β-type needle crystal and has a minor axis of 0.
1 to 3 μm, average aspect ratio (major axis / minor axis) is 2 to
10 particles.
【0052】また、粒界相は、非晶質である場合もある
が、望ましくは、結晶化しているのがよい。結晶相とし
ては、アパタイト、YAM、ワラストナイト、ダイシリ
ケート、モノシリケートがよい。また窒化珪素質焼結体
には、W,Mo,Ti,Ta,Nb,Vなどの周期律表
第4a、5a、6a族元素金属や、それらの炭化物、窒
化物、珪化物を適量添加したり、またはSiCなどは、
分散粒子やウィスカ−として焼結体に適量添加し、複合
材料として特性の改善を行うことも可能である。Although the grain boundary phase may be amorphous in some cases, it is preferably crystallized. The crystal phase is preferably apatite, YAM, wollastonite, disilicate or monosilicate. Further, to the silicon nitride sintered body, an appropriate amount of metal elements such as W, Mo, Ti, Ta, Nb, and V of the periodic table group 4a, 5a, and 6a and their carbides, nitrides, and silicides are added. Or, or SiC,
It is also possible to improve the characteristics as a composite material by adding an appropriate amount as dispersed particles or whiskers to the sintered body.
【0053】窒化珪素質焼結体の製造方法としては、ま
ず、原料粉末として窒化珪素粉末を主成分として用い
る。窒化珪素粉末はそれ自体α−Si3 N4 、β−Si
3 N4のいずれでも用いることができる。それらの粒径
は0.4〜1.2μmが好ましい。次に、添加成分とし
て、周期律表第3a族元素酸化物、酸化珪素粉末を用
い、これらを適量秤量し、ボールミル等により混合粉砕
する。これらは、焼結前の成形体において、周期律表第
3a族元素酸化物が1〜5モル%、酸化珪素が3〜10
モル%の割合となるように混合し、アルミニウム化合物
は実質的には添加せず、不純物として成形体中に混入し
ても酸化物換算で1重量%以下となるように制御する。
なお、酸化珪素は、窒化珪素粉末中の不純物酸素を酸化
珪素換算した量が含まれる。従って、混合粉砕中のボー
ルミル等からのアルミニウム成分の混入や酸化による酸
素分も考慮して出発組成を決定する。In the method of manufacturing the silicon nitride sintered material, first, silicon nitride powder is used as a main component as a raw material powder. The silicon nitride powder itself is α-Si 3 N 4 , β-Si.
Any of 3 N 4 can be used. The particle size thereof is preferably 0.4 to 1.2 μm. Next, as an additive component, an oxide of a group 3a element of the periodic table and a silicon oxide powder are used, and these are weighed in appropriate amounts and mixed and pulverized by a ball mill or the like. These are 1 to 5 mol% of the Group 3a element oxide of the periodic table and 3 to 10 of silicon oxide in the green body before sintering.
The mixture is mixed at a mol% ratio, the aluminum compound is not substantially added, and even if mixed in the molded body as an impurity, the amount is controlled to be 1% by weight or less in terms of oxide.
The silicon oxide includes the amount of impurity oxygen in the silicon nitride powder converted into silicon oxide. Therefore, the starting composition is determined in consideration of the mixing of the aluminum component from the ball mill during mixing and pulverization and the oxygen content due to oxidation.
【0054】成形体は、混合粉末を、例えば、プレス成
形、鋳込み成形、押出し成形、射出成形、冷間静水圧成
形などによりスローアウェイチップ母材に成形すること
により得られる。この得られた成形体を、例えば、ホッ
トプレス方法、常圧焼成、窒素ガス圧力焼成法により焼
成し、さらには、これらの焼成後に2000気圧もの高
圧下で焼成する熱間静水圧焼成法(HIP)を施した
り、成形体をガラス浴中に浸漬したり、ガラスシールを
表面に形成して上記HIP処理を行い緻密化を図る。こ
の時の焼成温度は、高温すぎると主相である窒化珪素結
晶中へのアルミニウムの固溶が促進されたり、粒成長し
強度が低下し、また製造装置上も高価となるため、16
50〜2000℃、特に1700〜1950℃の窒素ガ
ス含有非酸化性雰囲気で焼成するのがよい。The molded body can be obtained by molding the mixed powder into a throw-away chip base material by, for example, press molding, casting molding, extrusion molding, injection molding, cold isostatic molding or the like. The obtained molded body is fired by, for example, a hot pressing method, a normal pressure firing, a nitrogen gas pressure firing method, and further, a hot isostatic firing method (HIP) in which the firing is performed under a high pressure of 2000 atm. ) Is performed, the molded body is immersed in a glass bath, or a glass seal is formed on the surface, and the above HIP treatment is performed to achieve densification. If the firing temperature at this time is too high, solid solution of aluminum in the silicon nitride crystal which is the main phase is promoted, grain growth is caused and the strength is lowered, and the manufacturing apparatus becomes expensive.
Firing is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen gas at 50 to 2000 ° C., particularly 1700 to 1950 ° C.
【0055】サーメット
サーメットとしては、Tiを炭化物、窒化物あるいは炭
窒化物換算で50ないし80重量%、周期律表第6a族
元素を炭化物換算で10ないし40重量%の割合で含有
するとともに(窒素/炭素+窒素)で表される原子比が
0.4ないし0.6の範囲内にある硬質相成分70ない
し90重量%と、鉄族金属から成る結合相成分10ない
し30重量%とから成る成形体を真空炉内に設置後、昇
温し、鉄族金属による液相出現温度以上で1ないし30
torrの圧力の窒素ガスを導入し、焼結最高温度到達
後、該窒素ガス圧力を減圧して焼成することにより、焼
肌面の最大表面粗さが3.5 μm以下、有孔度がA−1以
下で、且つ表面から1000μmまでの表層部に内部よ
りも高靭性、高硬度の改質部が存在するTiCN基サー
メットを得ることができる。The cermet cermet contains Ti in an amount of 50 to 80% by weight in terms of carbide, nitride or carbonitride, and an element of Group 6a in the periodic table in an amount of 10 to 40% in terms of carbide (nitrogen). 70% to 90% by weight of a hard phase component having an atomic ratio represented by (/ carbon + nitrogen) in the range of 0.4 to 0.6 and 10% to 30% by weight of a binder phase component made of an iron group metal. After the compact is placed in a vacuum furnace, the temperature is raised to 1 to 30 at a temperature above the liquid phase appearance temperature of the iron group metal.
By introducing nitrogen gas at a pressure of torr and reaching the maximum sintering temperature, the pressure of the nitrogen gas is reduced and firing is performed, whereby the maximum surface roughness of the burnt surface is 3.5 μm or less and the porosity is A-1. It is possible to obtain a TiCN-based cermet in which a modified portion having a toughness and hardness higher than that of the inside is present in the surface layer portion from the surface to 1000 μm.
【0056】TiCN基サーメットは、硬質相成分とし
て、Tiを炭化物、窒化物あるいは炭窒化物換算で50
ないし80重量%、特に55ないし65重量%と、W,
Mo等の周期率表第6a族元素を炭化物換算で10ない
し40重量%、特に15ないし30重量%とを含有させ
る。このとき硬質相成分において、Tiの量が50重量
%を下回ると耐摩耗性が低下し、80重量%を越えると
焼結性が低下し好ましくない。また、第6a族元素は、
粒成長抑制、結合相との濡れ性を向上させる効果を有す
るが、10重量%を下回ると上記効果が得られず、硬質
相が粗大化し、硬度、強度が低下する。また、40重量
%を越えるとη相等の不健全相が生じると共に焼結が困
難となる。The TiCN-based cermet has a hard phase component of Ti of 50 in terms of carbide, nitride or carbonitride.
To 80% by weight, especially 55 to 65% by weight, W,
A Group 6a element of the periodic table such as Mo is contained in an amount of 10 to 40% by weight, particularly 15 to 30% by weight in terms of carbide. At this time, in the hard phase component, if the amount of Ti is less than 50% by weight, the wear resistance decreases, and if it exceeds 80% by weight, the sinterability decreases, which is not preferable. Further, the Group 6a element is
Although it has the effect of suppressing grain growth and improving the wettability with the binder phase, if it is less than 10% by weight, the above effect cannot be obtained, the hard phase becomes coarse, and the hardness and strength decrease. Further, if it exceeds 40% by weight, an unhealthy phase such as η phase is generated and sintering becomes difficult.
【0057】また、硬質相成分としては上記の外、耐ク
レータ摩耗性向上を目的としてTa,Nbを、さらに耐
塑性変形性向上を目的としてZr,V,Hf等を窒化
物、炭化物、炭窒化物として5ないし40重量%の割合
で含めることも可能である。しかし、40重量%を越え
ると耐摩耗性劣化、ポア、ボイドの発生が著しく増加す
る傾向にあり好ましくない。一方、結合相はFe,C
O,Ni等の鉄族金属を主体として成るもので、一部、
硬質相形成成分が含まれる場合もある。焼結体全体とし
ての硬質相成分は70ないし90重量%、結合相成分は
10ないし30重量%の割合からなる。In addition to the above, Ta and Nb are used as hard phase components for the purpose of improving crater wear resistance, and Zr, V, Hf, etc. are used as nitrides, carbides and carbonitrides for the purpose of improving plastic deformation resistance. It is also possible to include 5 to 40% by weight as a product. However, if it exceeds 40% by weight, deterioration of wear resistance and generation of pores and voids tend to remarkably increase, which is not preferable. On the other hand, the binder phase is Fe, C
Mainly composed of iron group metals such as O and Ni.
A hard phase forming component may also be included. The hard phase component as a whole of the sintered body is 70 to 90% by weight, and the binder phase component is 10 to 30% by weight.
【0058】本発明の母材として用いるサーメットの大
きな特徴は、硬質相成分中において(窒素/炭素+窒
素)で表わされる原子比が0.4ないし0.6、特に
0.4ないし0.5の範囲に設定される点にある。この
原子比が0.4を下回ると靭性、耐摩耗性の向上が望め
ない。一方、0.6を越えると焼結体中にポア、ボイド
が発生し、スローアウェイチップとしての信頼性が低下
する。また、このサーメットの特徴は、窒素量が前述し
たように多量であるにもかかわらず、内部にポア、ボイ
ドが実質的に存在せず、焼結体の焼肌面が非常になめら
かでその最大表面粗さが3.5μm以下であり、靭性、
耐摩耗性、耐熱性の向上効果を長期にわたり維持するこ
とができ、スローアウェイチップとして長寿命化、高信
頼性を図ることが可能となることである。しかも焼結後
の焼結体に対し研摩工程等を行うことなく、製品化する
ことも可能となる。The major feature of the cermet used as the base material of the present invention is that the atomic ratio represented by (nitrogen / carbon + nitrogen) in the hard phase component is 0.4 to 0.6, particularly 0.4 to 0.5. The point is set to the range of. If this atomic ratio is less than 0.4, improvement in toughness and wear resistance cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 0.6, pores and voids are generated in the sintered body, and the reliability as the throw-away tip is lowered. In addition, the characteristics of this cermet are that, despite the large amount of nitrogen as described above, there are virtually no pores and voids inside, and the sintered surface of the sintered body is extremely smooth and its maximum Surface roughness is 3.5 μm or less, toughness,
The effect of improving wear resistance and heat resistance can be maintained for a long period of time, and it becomes possible to achieve a long life and high reliability as a throw-away tip. In addition, it becomes possible to commercialize the sintered body after sintering without performing a polishing step or the like.
【0059】TiCN基サーメットの製造方法として
は、組成としてTiを炭化物、窒化物あるいは炭窒化物
換算で50ないし80重量%、周期律表第6a族元素を
炭化物換算で10ないし40重量%の割合で含有すると
ともに、(窒素/炭素+窒素)で表わされる原子比が
0.4ないし0.6の範囲内にある硬質相成分70ない
し90重量%と、結合相10ないし30重量%とからな
る成形体を作成する。具体的には、原料粉末としてTi
C,TiN,TiCN等を、また第6a族系としてはW
C,Mo2C,MoC等を、あるいはこれらの複合炭化
物、複合炭窒化物を用い、上記の組成となるように調合
した後、公知の成形手段、例えばプレス成形、押出し成
形、鋳込み成形、射出成形、冷間静水圧成形等で成形す
る。The TiCN-based cermet is produced by the following composition: Ti of 50 to 80% by weight in terms of carbide, nitride or carbonitride, and 10 to 40% by weight of element of Group 6a of the periodic table in terms of carbide. And a hard phase component having an atomic ratio represented by (nitrogen / carbon + nitrogen) in the range of 0.4 to 0.6 and having a binder phase of 10 to 30% by weight. Create a compact. Specifically, as the raw material powder, Ti
C, TiN, TiCN, etc., and W as a Group 6a system
C, Mo2C, MoC, etc., or a compound carbide or compound carbonitride of these is mixed to have the above composition, and then known molding means such as press molding, extrusion molding, cast molding, injection molding, Mold by cold isostatic pressing or the like.
【0060】この時、前述したように、TA,Nb,Z
r,V,Hf等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を組合わ
せて用いることも当然可能である。なお、Ti系として
はTiCを用いると焼結性が低下し、部分的粒成長を起
こす場合があるため、Ti(CN)あるいはTi(C
N)とTiNとの組合せがより好ましい。得られた成形
体は真空炉内に設定し、焼成に移される。具体的には、
0.5Torr以下の真空炉内で加熱し、所定の時期に
1ないし30Torrの圧力の窒素ガスを導入する。こ
の窒素ガスの導入によって成形体中に含まれるTiN等
の窒化物の熱分解を抑制し、熱分解に伴うポア、ボイド
の発生を防止するものである。焼成に際しては、この窒
素ガス導入時期が特に重要となる。この理由は、通常昇
温過程において鉄族金属の液相出現温度付近で緻密化が
始まるが、この液相出現温度以上、特に対理論密度比が
初期の成形体よりも5%以上緻密化した段階で導入させ
る。5%以上緻密化した段階では、成形体の表面には液
相により被膜が形成される。この被膜形成後に窒素ガス
を導入することにより、成形体中に存在する空隙に窒素
ガスが残留し、結果的にポア、ボイドが形成されるのを
防止するためである。At this time, as described above, TA, Nb, Z
It is of course possible to use a combination of carbides such as r, V, Hf, nitrides, carbonitrides and the like. Note that if TiC is used as the Ti-based material, the sinterability decreases, and partial grain growth may occur. Therefore, Ti (CN) or Ti (C
A combination of N) and TiN is more preferred. The obtained molded body is set in a vacuum furnace and transferred to firing. In particular,
It is heated in a vacuum furnace at 0.5 Torr or less, and nitrogen gas having a pressure of 1 to 30 Torr is introduced at a predetermined time. By introducing this nitrogen gas, thermal decomposition of nitride such as TiN contained in the molded body is suppressed, and generation of pores and voids due to thermal decomposition is prevented. This timing of introducing nitrogen gas is particularly important in the firing. The reason for this is that densification usually starts near the liquid phase appearance temperature of the iron group metal during the temperature rising process, but the densification is more than this liquid phase appearance temperature, especially 5% or more than the theoretical density ratio to the initial molded body. Introduce in stages. At the stage of densification of 5% or more, a film is formed on the surface of the molded body in the liquid phase. This is to prevent the nitrogen gas from remaining in the voids existing in the molded body by introducing the nitrogen gas after forming the coating film, resulting in the formation of pores and voids.
【0061】しかし、窒素ガス導入の時期が対理論密度
比90%を越えた付近では、実質上、窒化物の分解抑制
効果は得られず、焼結体表面に荒れが生じ易くなるた
め、90%以下の密度の段階で導入することが望まし
い。窒素ガスは炉内の温度が焼結最高温度に達した後
は、該窒素ガスの圧力を先に設定した圧力よりも減圧
し、真空に戻すか、徐々に圧力を降下させながら焼成す
る。なぜなら、焼結最高温度到達後にさらに圧力を上げ
ると、焼結体表面部に粗粒で金属をほとんど含有しな
い、脆い窒化層が生成され、焼肌面の荒れを生じるとと
もに、表面部の靭性を著しく低下させてしまうからであ
る。However, when the nitrogen gas introduction timing exceeds 90% of the theoretical density ratio, the effect of suppressing the decomposition of nitride is not substantially obtained, and the surface of the sintered body tends to be roughened. It is desirable to introduce at a density of less than or equal to%. After the temperature in the furnace reaches the maximum sintering temperature, the nitrogen gas is reduced in pressure to a pressure lower than the pressure set in advance and then returned to vacuum, or is fired while gradually lowering the pressure. This is because if the pressure is further increased after the maximum sintering temperature is reached, a brittle nitride layer that is coarse and contains almost no metal is generated on the surface of the sintered body, causing roughening of the burnt surface and increasing the toughness of the surface. This is because it will significantly decrease.
【0062】なお、窒素ガス圧力を1ないし30Tor
rに限定した理由は、1Torr未満では窒化物に対す
る分解抑制効果が得られず、30Torrを超えると焼
結性が低下するとともに遊離炭素が析出することもあ
り、焼結体の靭性が低下するからである。このような製
造方法によって、焼結体中のポア、ボイドを実質的に皆
無にするとともに、表面状態をなめらかなものにするこ
とができる。さらにこの製造方法によれば、前述したよ
うに焼結体の表面層に高硬度、高靭性の改質部が形成さ
れるという特異的性質をもつ。The nitrogen gas pressure is 1 to 30 Tor.
The reason for limiting to r is that if it is less than 1 Torr, the effect of suppressing decomposition of nitrides is not obtained, and if it exceeds 30 Torr, the sinterability is reduced and free carbon may be precipitated, which reduces the toughness of the sintered body. Is. By such a manufacturing method, it is possible to substantially eliminate pores and voids in the sintered body and to make the surface state smooth. Furthermore, according to this manufacturing method, as described above, it has a peculiar property that a modified portion having high hardness and high toughness is formed in the surface layer of the sintered body.
【0063】また、サーメットによって種々の形状のス
ローアウェイチップ母材を形成できるが、その形状の複
雑化に伴って、焼結時の収縮速度を制御することが望ま
しい。この理由は、成形体の収縮曲線に差異があるた
め、成形体の形状の複雑化に伴い、最終焼結体の表面に
微細なポアやクラックが生じる恐れがあるからである。
このような現象を防止するためには、焼結時の収縮速度
を緩やかにすることが必要である。そのため、窒素ガス
を導入するに際し、予め、He,Ar等の不活性ガスを
導入することによって、焼結性を阻害することなく、窒
化物の分解を抑制し、収縮をなだらかに進行させること
ができる。この不活性ガスは、窒素ガス導入温度よりお
よそ50〜200 ℃低い温度で導入する。その圧力は、
1気圧以下であることが望ましい。Further, the throw away tip base material of various shapes can be formed by cermet, but it is desirable to control the shrinkage rate during sintering as the shape becomes complicated. The reason for this is that there is a difference in the shrinkage curves of the compacts, so that as the shape of the compact becomes complicated, fine pores and cracks may occur on the surface of the final sintered body.
In order to prevent such a phenomenon, it is necessary to make the shrinkage rate during sintering slow. Therefore, when introducing the nitrogen gas, by introducing an inert gas such as He or Ar in advance, it is possible to suppress the decomposition of the nitride and smoothly promote the shrinkage without impairing the sinterability. it can. This inert gas is introduced at a temperature about 50 to 200 ° C. lower than the nitrogen gas introduction temperature. That pressure is
It is desirable that the pressure is 1 atm or less.
【0064】超硬合金
超硬合金は、硬質相と結合相で構成されている。硬質相
は、炭化タングステン、または炭化タングステンの5〜
15重量%を周期律表第4a,5a,6a族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物で置換したものからなる。炭化タ
ングステン以外の成分が配合される場合、硬質相は、W
C相と複合炭化物固溶体相あるいは複合炭窒化固溶体相
からなる。また結合相は、Co等の鉄族金属を主成分と
するもので、Coは全量中に5〜15重量%の割合で含
有される。Cemented Carbide Cemented Carbide is composed of a hard phase and a binding phase. The hard phase is tungsten carbide or 5 to 5 of tungsten carbide.
15% by weight is replaced with carbides, nitrides and carbonitrides of metals of Groups 4a, 5a and 6a of the Periodic Table. When components other than tungsten carbide are mixed, the hard phase is W
It is composed of a C phase and a composite carbide solid solution phase or a composite carbonitride solid solution phase. The binder phase has an iron group metal such as Co as a main component, and Co is contained in a total amount of 5 to 15% by weight.
【0065】好適に使用される超硬合金は、上記の硬質
相、結合相以外にコバルトタングステン炭化物からなる
相を存在させるのがよい。このコバルトタングステン炭
化物としては、Co3 W3 C,Co6 W6 C,Co2 W
4 C,Co3 W9 C4 の化合物が知られている。これら
のコバルトタングステン炭化物のX線回折曲線における
最大ピークは、Co3 W3 Cでは(333)と(51
1)の合成ピーク、Co 6 W6 Cでは(333)と(5
11)の合成ピーク、Co2 W4 Cでは(333)と
(511)の合成ピーク、Co3 W9 C4 では(30
1)であるが、これらのコバルトタングステン炭化物の
ピークの内、最も強度の大きいピーク高さをI1、炭化
タングステンの最大ピークであるWCの(001)のピ
ーク高さをI2とした時、I1 /I2 で表されるピーク
強度比が0より大きく、0.15以下、望ましくは0.
01〜0.10であることが重要である。ピーク強度比
を上記の範囲に設定したのは、この強度比が0であると
合金中にコバルトタングステン炭化物の析出がなく、母
材の耐摩耗性が低下するためであり、0.15を越える
と過剰のコバルトタングステン炭化物の析出のため、合
金強度が低下するためである。The cemented carbide preferably used is the above-mentioned hard alloy.
Consists of cobalt tungsten carbide in addition to phase and binder phase
It is good to have a phase. This cobalt tungsten charcoal
As the compound, Co3W3C, Co6W6C, Co2W
FourC, Co3W9CFourThe compound of is known. these
In the X-ray diffraction curve of cobalt tungsten carbide of
The maximum peak is Co3W3In C, (333) and (51
1) Synthetic peak, Co 6W6In C, (333) and (5
11) synthetic peak, Co2WFourIn C, (333)
Synthetic peak of (511), Co3W9CFourThen (30
1) but of these cobalt tungsten carbides
Of the peaks, the highest peak height is I1, carbonization
The maximum peak of tungsten is the (001) peak of WC.
Peak expressed by I1 / I2, where the peak height is I2
The intensity ratio is greater than 0 and 0.15 or less, preferably 0.
It is important that it is 01-0.10. Peak intensity ratio
Was set to the above range because the intensity ratio was 0.
No precipitation of cobalt tungsten carbide in the alloy
This is because the wear resistance of the material decreases and exceeds 0.15
And due to the precipitation of excess cobalt tungsten carbide,
This is because the gold strength is reduced.
【0066】なお、上記コバルトタングステン炭化物相
は、合金中に平均粒径が5μm以下、特に3μm以下の
相として存在することが望ましい。これは、平均粒径が
5μmを越えると、コバルトタングステン炭化物が本来
脆性であるために、合金全体の強度が低下するためであ
る。最適には平均粒径2μm以下である。また、コバル
トタングステン炭化物相の生成に伴い、結合相であるC
o中にWが固溶するためにCoの格子定数が変動する
が、超硬合金のCoの格子定数は3.55〜3.58の
範囲にあることが望ましい。It is desirable that the cobalt tungsten carbide phase exists in the alloy as a phase having an average particle size of 5 μm or less, particularly 3 μm or less. This is because when the average particle size exceeds 5 μm, the strength of the entire alloy is reduced because the cobalt tungsten carbide is inherently brittle. Optimally, the average particle size is 2 μm or less. In addition, with the formation of the cobalt tungsten carbide phase, the binder phase C
The lattice constant of Co varies due to the solid solution of W in o. However, the lattice constant of Co of the cemented carbide is preferably in the range of 3.55 to 3.58.
【0067】超硬合金を製造するに当たっては、原料粉
末としてWC粉末、周期律表第4a,5a,6a族金属
の炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれた1種または2
種以上の粉末、およびCo粉末を前述した量だけ秤量
後、混合粉砕し、プレス成形などの公知の成形方法によ
り成形後、焼成する。焼成は、真空度10-1〜10-3T
orrの真空中で1623〜1773Kの温度範囲で1
0分〜2時間行う。なお、コバルトタングステン炭化物
の析出は、1次原料の炭素量中および炭素粉末の添加量
を含めた総炭素量、炭化タングステンの一部を置換する
周期律表第4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物の添加量で制御することができる。例えば、使
用する原料の炭素量が化学量論組成よりも低い場合に析
出し易い。In producing a cemented carbide, one or two selected from WC powder as a raw material powder, carbides, nitrides and carbonitrides of metals of Groups 4a, 5a and 6a of the Periodic Table.
The above-mentioned powders and Co powders are weighed in the amounts described above, mixed and pulverized, molded by a known molding method such as press molding, and then baked. The degree of vacuum is 10 -1 to 10 -3 T
1 in the temperature range of 1623 to 1773K in a vacuum of orr
Perform from 0 minutes to 2 hours. It should be noted that the precipitation of cobalt tungsten carbide is the total carbon amount in the carbon amount of the primary raw material and the addition amount of the carbon powder, and the carbides of the metals of Groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table which partially replace the tungsten carbide. , Nitride,
It can be controlled by the amount of carbonitride added. For example, when the carbon content of the raw material used is lower than the stoichiometric composition, it is likely to precipitate.
【0068】超硬合金としてコバルトタングステン炭化
物を非常に微量な量で析出させることにより、特にステ
ンレスを切削した時に優れた切削性能を得ることができ
る。これは、コバルトタングステン炭化物自身が高硬度
であるために、耐摩耗性に優れ、さらにコバルトタング
ステン炭化物の生成に伴い結合相に固溶する炭素量が低
下しW固溶量が増大するため結合相が固溶強化される。
さらに、生成するコバルトタングステン炭化物の熱膨張
係数が合金の大部分を占めるWC相のそれとは異なるた
めに、残留圧縮応力が生じて耐欠損性も向上するからで
ある。By depositing cobalt tungsten carbide as a cemented carbide in a very small amount, excellent cutting performance can be obtained particularly when stainless steel is cut. This is because the cobalt-tungsten carbide itself has high hardness, so that it has excellent wear resistance, and further, the amount of carbon solid-dissolved in the binder phase decreases and the amount of W solid-solution increases and the binder phase increases as the cobalt-tungsten carbide is formed. Is solid solution strengthened.
Further, the thermal expansion coefficient of the cobalt tungsten carbide formed is different from that of the WC phase, which occupies most of the alloy, so that residual compressive stress occurs and the fracture resistance is also improved.
【0069】(3)センサライン等の導電性膜について
スローアウェイチップの母材の逃げ面に形成されるセン
サラインは、それ自体が所定の電気抵抗値を有する。こ
の電気抵抗値の変化をオーム計で測定することによっ
て、スローアウェイチップの摩耗度合い、欠損の発生の
有無が検出できる。センサラインは、Ti,Zr,V,
Nb,Ta,Cr,Mo,W等の4a、5a、6a族金
属、Co,Ni,Fe等の鉄族金属、あるいはAlなど
の金属材料やTiC,VC,NbC,TaC,Cr3 C
2 ,Mo2 C,WC,W2 C,TiN,VN,NbN,
TaN,CrN,TiCN,VCN,NbCN,TaC
N,CrCN等の4a、5a、6a族金属の炭化物、窒
化物、炭窒化物、(Ti,Al)N等で形成される。(3) Conductive film of sensor line, etc. The sensor line formed on the flank of the base material of the throw-away chip has a predetermined electric resistance value. By measuring the change in the electric resistance value with an ohmmeter, it is possible to detect the degree of wear of the throw-away tip and the presence or absence of a defect. The sensor lines are Ti, Zr, V,
Nb, Ta, Cr, Mo, W and other 4a, 5a and 6a group metals, Co, Ni, Fe and other iron group metals, Al and other metal materials, TiC, VC, NbC, TaC, Cr 3 C
2 , Mo 2 C, WC, W 2 C, TiN, VN, NbN,
TaN, CrN, TiCN, VCN, NbCN, TaC
It is formed of a carbide, nitride, carbonitride, (Ti, Al) N, or the like of a 4a, 5a, or 6a group metal such as N or CrCN.
【0070】この中でも、TiNはスローアウェイチッ
プの母材に対する接合力が強いこと、被削材と反応性せ
ず、センサラインの電気抵抗値が常に所定値を示し、ス
ローアウェイチップの摩耗度合い、欠損の発生の有無を
正確に検出することができること、被削材の加工表面に
反応生成物による傷が形成されるのを有効に防止できる
こと、耐酸化性に優れ、酸化物生成によるセンサライン
の電気抵抗値の変化がなく、スローアウェイチップの摩
耗度合い、欠損の発生の有無を正確に検出することがで
きること、等の理由から好適に使用し得る。Among these, TiN has a strong bonding force to the base material of the throw-away tip, does not react with the work material, and the electric resistance value of the sensor line always shows a predetermined value, and the wear degree of the throw-away tip, It is possible to accurately detect the presence or absence of defects, effectively prevent the formation of scratches due to reaction products on the machined surface of the work material, have excellent oxidation resistance, and use the sensor line due to oxide formation. It can be suitably used for the reasons that there is no change in the electric resistance value, the degree of wear of the throw-away tip, the presence or absence of a defect can be accurately detected, and the like.
【0071】センサラインは、次のように作られる。ま
ず、CVD法やイオンプレーティング、スパッタリン
グ、蒸着等のPVD法、めっき法等を採用することによ
ってスローアウェイチップの母材の逃げ面に所定厚みに
導電性膜が被着される。その後、レーザ加工やエッチン
グによって、導電性膜が所定パターンに加工される。セ
ンサラインの具体的な形成方法は、次の通りである。例
えば、センサラインがTiNから成り、CVD法を採用
することによって形成される場合には、スローアウェイ
チップの母材を、温度が900℃〜1050℃、圧力が
10〜100kPaに設定されている耐熱合金製反応容
器内に配置する。次に、前記反応容器内にTiCl4 を
1〜5ml/min、H2 を20〜301/min、N
2 を10〜201/minを20分間流入させ、TiN
とHClの反応生成物を形成するとともに、該TiNを
スローアウェイチップの母材表面に被着させる。The sensor line is created as follows. First, by adopting a CVD method, a PVD method such as ion plating, sputtering, or vapor deposition, a plating method, or the like, a conductive film is deposited to a predetermined thickness on the flank of the base material of the throw-away chip. After that, the conductive film is processed into a predetermined pattern by laser processing or etching. The specific method of forming the sensor line is as follows. For example, when the sensor line is made of TiN and is formed by adopting a CVD method, the base material of the throw-away chip is heat-resistant with the temperature set to 900 ° C. to 1050 ° C. and the pressure set to 10 to 100 kPa. Place in an alloy reaction vessel. Next, in the reaction vessel, TiCl 4 is added in an amount of 1 to 5 ml / min, H 2 is added in an amount of 20 to 301 / min, N 2
2 at 10 to 201 / min for 20 minutes to flow TiN
A reaction product of HCl with HCl is formed and the TiN is deposited on the surface of the base material of the throw-away tip.
【0072】また、PVD法の一つであるイオンプレー
ティングによって(Ti,Al)Nまたは(Ti,A
l)CNからなるセンサラインを形成する場合には、例
えば、アークイオンプレーティング装置内に、スローア
ウェイチップの母材とカソード電極(蒸発源)としての
Ti−Al合金を設置する。次に、装置内を1×10-5
torrの真空に保持しながら500℃に加熱した後、
Arガスを装置内に導入して1×10-3torrのAr
雰囲気となる。しかる後、この状態で母材に−800V
のバイアス電圧を印加して、母材表面をArガスボンバ
ート洗浄する。そして、最後に装置内に反応ガスとして
窒素ガス、または窒素ガスとメタンガスを導入して5×
10-3torrの反応雰囲気とするとともに、母材に印
加するバイアス電圧を−200Vに下げて、前記カソー
ド電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、
カソード電極から放出されたTi−Al合金を反応雰囲
気で反応させて(Ti,Al)Nまたは(Ti,Al)
CNとなし、母材表面に被着させる。Further, ion plating, which is one of the PVD methods, is used for (Ti, Al) N or (Ti, A).
l) When forming a sensor line made of CN, for example, a base material of a throw-away tip and a Ti—Al alloy as a cathode electrode (evaporation source) are installed in an arc ion plating apparatus. Next, 1 × 10 -5
After heating to 500 ° C while maintaining a vacuum of torr,
Ar gas of 1 × 10 −3 torr was introduced into the apparatus.
It becomes an atmosphere. Then, in this state, the base material is -800V.
Is applied to clean the surface of the base material by Ar gas bombarding. And finally, nitrogen gas or nitrogen gas and methane gas are introduced as a reaction gas into the apparatus, and 5 ×
While making the reaction atmosphere 10 −3 torr and lowering the bias voltage applied to the base material to −200 V, arc discharge is generated between the cathode electrode and the anode electrode,
By reacting the Ti-Al alloy discharged from the cathode electrode in a reaction atmosphere, (Ti, Al) N or (Ti, Al)
It is made CN and adhered to the surface of the base material.
【0073】スローアウェイチップの母材表面に被着さ
れたTiNや(Ti,Al)N、(Ti,Al)CN等
の導電性膜は、レーザ加工やエッチング等によって、セ
ンサライン、接触領域、接続ライン等の所定パターンに
加工される。例えば、レーザ加工により所定パターンに
加工する場合には、母材表面に被着されたTiN等に対
し、波長が1.06μmのYAGレーザを35kHz,
10Aの出力で幅50μm,描画スピード100〜30
0mm/sで照射走査することによって、あるいはCO
2 レーザを20Wの出力で照射面積径0.3mm、描画
スピード0.3m/minで照射走査することによって
行われる。The conductive film such as TiN, (Ti, Al) N, (Ti, Al) CN, etc., deposited on the surface of the base material of the throw-away tip, is processed by laser processing, etching, etc. It is processed into a predetermined pattern such as a connection line. For example, in the case of processing into a predetermined pattern by laser processing, a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm is used at 35 kHz for TiN or the like deposited on the surface of the base material
Output of 10A, width 50μm, drawing speed 100 ~ 30
By irradiation scanning at 0 mm / s, or CO
The irradiation is performed by irradiating and scanning two lasers with an output of 20 W at an irradiation area diameter of 0.3 mm and a drawing speed of 0.3 m / min.
【0074】導電性膜は、その厚みが0.05μm未満
の薄いものでは、母材表面への接合が弱くなるとともに
センサラインの電気抵抗値が高くなり、スローアウェイ
チップの摩耗度合いや欠損を正確に検出するのが困難と
なってしまう危険性がある。また20μmを超える導電
性膜を形成しようとすると、形成時に導電性膜の内部に
大きな応力が発生内在し、該内在応力によって、導電性
膜の母材表面への接合が弱いものとなってしまう危険性
がある。従って、導電性膜は、その厚みを0.05〜2
0μmの範囲とすることが好ましく、最適には0.1〜
5μmの範囲とするのが良い。When the thickness of the conductive film is less than 0.05 μm, the bonding to the surface of the base material becomes weak and the electric resistance value of the sensor line becomes high, so that the wear degree and the defect of the throw-away tip can be accurately measured. There is a risk that it will be difficult to detect. Further, if an attempt is made to form a conductive film having a thickness of more than 20 μm, a large stress is internally generated inside the conductive film during formation, and the internal stress weakens the bonding of the conductive film to the surface of the base material. There is a risk. Therefore, the conductive film has a thickness of 0.05 to 2
The range is preferably 0 μm, and optimally 0.1 to
It is preferable to set it in the range of 5 μm.
【0075】センサライン等は、スローアウェイチップ
の母材がアルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、cBN
等の絶縁物で形成されている場合には、その表面に直接
形成される。また、母材が超硬合金やサーメット等の導
電物で形成されている場合は、アルミナ等の絶縁物から
なる中間層を間に挟んで形成される。前記アルミナ等の
絶縁物からなる中間層は、センサライン等を電気的に独
立させる作用をなす。中間層は、CVD法等の方法を採
用することによって、母材表面とセンサライン等(導電
性膜)との間に所定の厚みに形成される。In the sensor line, etc., the base material of the throw-away tip is an alumina sintered body, a silicon nitride sintered body, cBN.
When it is formed of an insulating material such as, it is directly formed on the surface. When the base material is made of a conductive material such as cemented carbide or cermet, it is formed with an intermediate layer made of an insulating material such as alumina interposed therebetween. The intermediate layer made of an insulating material such as alumina serves to electrically separate the sensor lines and the like. The intermediate layer is formed with a predetermined thickness between the surface of the base material and the sensor line or the like (conductive film) by adopting a method such as the CVD method.
【0076】中間層の具体的な形成方法は、中間層がア
ルミナからなる場合、スローアウェイチップの母材を、
温度が約1050℃、圧力が6.5kPaに設定されて
いる耐熱合金製反応容器内に配置する。次に、反応容器
内にH2 を40〜501/min、CO2 を1〜31/
min、AlCl3 を0.5〜21/minを2時間流
入させ、Al2 O3 を生成するとともに、それを母材表
面に被着させることによって行われる。A specific method of forming the intermediate layer is as follows. When the intermediate layer is made of alumina, the base material of the throw-away tip is
It is placed in a heat-resistant alloy reaction container in which the temperature is set to about 1050 ° C. and the pressure is set to 6.5 kPa. Next, 40 to 501 / min of H 2 and 1/31/3 of CO 2 are placed in the reaction vessel.
min, and the AlCl 3 0.5~21 / min was flowed for 2 hours, to generate a Al 2 O 3, it is performed by depositing on the surface of the base material.
【0077】また中間層は、その厚みが1μm未満で
は、母材とセンサライン等との間に電気的な短絡が発生
して、センサラインによりスローアウェイチップの摩耗
度合いや欠損の検出を正確に行うことができなくなる危
険性がある。また10μmを超える中間層を形成しよう
とすると、形成の際に中間層内部に応力が発生内在し、
該内在した応力によって中間層の母材に対する接合強度
が弱いものとなり、小さな外力印加によっても中間層が
母材表面より容易に剥離してしまう危険性がある。従っ
て、中間層は、その厚みを1μmないし10μmの範囲
としておくことが好ましい。If the thickness of the intermediate layer is less than 1 μm, an electrical short circuit occurs between the base material and the sensor line, etc., and the sensor line can accurately detect the degree of wear and breakage of the throw-away tip. There is a risk of not being able to do it. When an intermediate layer having a thickness of more than 10 μm is formed, stress is internally generated inside the intermediate layer during formation,
Due to the inherent stress, the bonding strength of the intermediate layer to the base material becomes weak, and there is a risk that the intermediate layer is easily separated from the surface of the base material even when a small external force is applied. Therefore, the intermediate layer preferably has a thickness in the range of 1 μm to 10 μm.
【0078】次に、この発明の損耗センサ付きスローア
ウェイチップを用いた摩耗検知の実施例を説明する。
実施例1
スローアウェイチップの母材材質としてアルミナ質焼結
体を使用し、図1に示すようなセンサーラインの配置形
状をTiNからなる導電性膜にて形成した。このとき、
センサラインの膜厚を0.3μm、幅を0.186μm
とした。この損耗センサ付きスローアウェイチップを図
5に示すホルダーに装着し、SCM435(クロムモリ
ブデン鋼)からなる丸棒状の被削材を、NC旋盤にて下
記加工条件で連続切削加工し、センサラインの抵抗値を
測定した。その結果を図7のグラフに示す。Next, an embodiment of wear detection using the throw-away tip with a wear sensor of the present invention will be described. Example 1 An alumina sintered body was used as the base material of the throw-away tip, and the arrangement shape of the sensor lines as shown in FIG. 1 was formed of a conductive film made of TiN. At this time,
Sensor line film thickness 0.3μm, width 0.186μm
And This throw away tip with wear sensor is mounted on the holder shown in Fig. 5, and a round bar-shaped work material made of SCM435 (chromium molybdenum steel) is continuously cut under the following processing conditions with an NC lathe to measure the resistance of the sensor line. The value was measured. The result is shown in the graph of FIG.
【0079】加工条件:
切削速度 V=200m/min
切り込み d=2mm
送り f=0.2mm/rev
湿式加工
被削材 SCM435(クロムモリブデン鋼):丸棒
図7のグラフ中、ギザギザ状の折れ線は計測された抵抗
値の変化を示しており、縦軸が抵抗値の大きさを、横軸
が時間の経過を示している。このグラフでは、加工開始
より16.6分後に大きく抵抗値が跳ね上がっているこ
とがわかる。参考までに加工開始11分と18分の切刃
の損傷状況(摩耗幅)を計測し、直線的な折れ線として
示した。この折れ線が、切削境界部分の摩耗幅の経時変
化を示している。Processing conditions: Cutting speed V = 200 m / min Depth of cut d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet work material SCM435 (chromium molybdenum steel): round bar In the graph of FIG. The change in the measured resistance value is shown, the vertical axis shows the magnitude of the resistance value, and the horizontal axis shows the passage of time. In this graph, it can be seen that the resistance value greatly jumped 16.6 minutes after the start of processing. For reference, the damage condition (wear width) of the cutting edge 11 minutes and 18 minutes after the start of processing was measured and shown as a linear broken line. This broken line shows the change over time in the wear width of the cutting boundary portion.
【0080】この計測から、加工開始より抵抗値が大き
く跳ね上がった16.6分後にセンサ膜幅(0.186
μm)まで摩耗が進み、この時点で摩耗が使用限界摩耗
幅に達したことが明確に検知できた。
実施例2
実施例1で用いたのと同じスローアウェイチップを、図
5に示すホルダーに装着し、SCM435(クロムモリ
ブデン鋼)からなる4本溝入り丸棒状の被削材を、NC
旋盤にて前記下記加工条件で断続切削加工し、センサラ
インの抵抗値を測定した。その結果を図8のグラフに示
す。From this measurement, 16.6 minutes after the resistance value jumped greatly from the start of processing, the sensor film width (0.186
wear progressed up to μm), and at this point it could be clearly detected that the wear reached the limit wear width. Example 2 The same throw-away tip used in Example 1 was mounted on the holder shown in FIG. 5, and a four-grooved round bar-shaped work material made of SCM435 (chromium molybdenum steel) was NC.
Intermittent cutting was performed on a lathe under the following processing conditions, and the resistance value of the sensor line was measured. The result is shown in the graph of FIG.
【0081】加工条件:
切削速度 V=200m/min
切り込み d=2mm
送り f=0.2mm/rev
湿式加工
被削材 SCM435(クロムモリブデン鋼):4本溝
入り丸棒
結果は、40数秒の時点で抵抗値が無限大に跳ね上がっ
た。加工を中止し、スローアウェイチップの切刃を確認
したところ、切刃稜欠損が発生していた。この実験か
ら、切刃稜欠損により使用不能状態となった場合には、
センサラインも断線し、結果として計測している抵抗値
の異常から、スローアウェイチップの切刃稜欠損が明確
に検知できた。Machining conditions: Cutting speed V = 200 m / min Depth of cut d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet work material SCM435 (Chromium molybdenum steel): Round bar with 4 grooves Results at 40 or more seconds The resistance jumped to infinity. When the cutting was stopped and the cutting edge of the throw-away tip was confirmed, a cutting edge ridge defect was found. From this experiment, when it became unusable due to cutting edge deficiency,
The sensor line was also broken, and as a result, the cutting edge ridge defect of the throw-away tip could be clearly detected from the abnormal resistance value measured.
【0082】実施例3
スローアウェイチップの母材材質として窒化珪素質焼結
体を使用し、図4に示す並列3ラインの配置形状をTi
Nからなる導電性膜にて形成した。このとき、センサラ
インの膜厚を0.3μm、各センサラインの幅を0.1
46mmとした。また、隣接する一対のセンサラインの
間隔は0.01mmである。この損耗センサ付きスロー
アウェイチップを図5に示すホルダーに装着し、FC2
50(ねずみ鋳鉄)からなる丸棒状の被削材を、NC旋
盤にて下記加工条件で連続切削加工し、センサラインの
抵抗値を測定した。
加工条件:
切削速度 V=200m/min
切り込み d=2mm
送り f=0.2mm/rev
湿式加工
被削材 FC250(ねずみ鋳鉄):丸棒Example 3 A silicon nitride sintered material was used as the base material of the throw-away tip, and the arrangement shape of three parallel lines shown in FIG. 4 was changed to Ti.
It was formed of a conductive film made of N. At this time, the film thickness of the sensor line is 0.3 μm, and the width of each sensor line is 0.1 μm.
It was 46 mm. The distance between the pair of adjacent sensor lines is 0.01 mm. This throw away tip with wear sensor is attached to the holder shown in FIG.
A round bar-shaped workpiece made of 50 (gray cast iron) was continuously cut on an NC lathe under the following processing conditions, and the resistance value of the sensor line was measured . Processing conditions: Cutting speed V = 200 m / min Cutting depth d = 2 mm Feed f = 0.2 mm / rev Wet processing work material FC250 (gray cast iron): Round bar
【0083】計測した抵抗値は、加工時間の経過と共に
階段状に変化し、最終的に無限大まで上昇した。このこ
とから、チップの摩耗の進行に伴って各センサラインに
断線が生じ、抵抗値が段階的に上昇する。そして3本目
のセンサラインが断線した時点(約10分)で抵抗値が
無限大まで跳ね上がり、センサライン全体が摩耗し、ス
ローアウェイチップの切刃が使用限界摩耗幅まで至った
ことが検出できた。以上、この発明の実施形態につき具
体的に、かつ詳細に説明したが、この発明は、かかる実
施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内
において種々の変更が可能である。The measured resistance value changed stepwise as the machining time passed, and finally increased to infinity. From this, as the wear of the chip progresses, each sensor line is broken, and the resistance value increases stepwise. Then, when the third sensor line was broken (about 10 minutes), the resistance value jumped to infinity, the entire sensor line was worn, and it was detected that the cutting edge of the throw-away tip had reached the wear limit wear width. . Although the embodiments of the present invention have been described specifically and in detail above, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made within the scope of the claims.
【図1】Aはこの発明の一実施形態にかかるスローアウ
ェイチップを手前上方から見た斜視図であり、Bはその
スローアウェイチップを手前下方から見た斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view of a throw-away tip according to an embodiment of the present invention seen from the front upper side, and B is a perspective view of the throw-away tip seen from the front lower side.
【図2】スローアウェイチップの着座面に設けられた4
対の接触領域の変形例を示す平面図である。[Fig. 2] 4 provided on the seating surface of the throw-away tip
It is a top view which shows the modification of a pair contact area.
【図3】センサラインの他の実施形態を示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the sensor line.
【図4】センサラインのさらに他の実施形態を示す斜視
図である。FIG. 4 is a perspective view showing still another embodiment of a sensor line.
【図5】この発明の一実施形態にかかるスローアウェイ
チップを、ホルダに装着する様子を示す図解的な斜視図
である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing how the throw-away tip according to the embodiment of the present invention is attached to a holder.
【図6】A〜Eは、それぞれ、この発明を適用可能なス
ローアウェイチップの各種形状の例を示す平面図および
正面図である。6A to 6E are a plan view and a front view, respectively, showing examples of various shapes of a throw-away tip to which the present invention can be applied.
【図7 】実施例1の試験結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the test results of Example 1.
【図8】実施例2の試験結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the test results of Example 2.
1 スローアウェイチップ 2 母材 5 すくい面 6 着座面 8 逃げ面 9 切刃稜 10 コーナ部 12,123,125 センサライン 13,14 接触領域 15,16 接続ライン 17 折り返しライン 18 折り返し部 1 Throw-away tip 2 base material 5 rake face 6 Seating surface 8 flank 9 cutting edge 10 corners 12,123,125 sensor lines 13,14 contact area 15,16 connection line 17 Folded line 18 Folding part
Claims (5)
すくい面、すくい面と背中合わせの他方表面に着座面、
およびすくい面と着座面とに交差する複数の側面にそれ
ぞれ逃げ面が形成され、すくい面と各逃げ面との交差稜
によって切刃稜が形成され、すくい面および隣接する2
つの逃げ面の交差部によって切削に使用可能なコーナ部
が形成されているスローアウェイチップにおいて、 前記コーナ部はN個(Nは2以上の自然数)形成されて
いて、 N個のコーナ部には、それぞれ、コーナ部を取り巻くよ
うに切刃稜に沿って延びる導電性膜のセンサラインが、
母材に対して電気的に絶縁状態で設けられ、 前記着座面には、所定の回路と電気的に接続可能な対を
なす2つの接触領域が、母材に対して電気的に絶縁状態
でN対形成されていて、前記スローアウェイチップは、一方表面がすくい面とし
て機能するときは他方表面が着座面となり、他方表面が
すくい面として機能するときは一方表面が着座面となる
両面使用のできるチップであり、 前記コーナ部は、一方表面側および他方表面側に、それ
ぞれ、N個形成されていて、 前記接触領域も、一方表面および他方表面に、それぞ
れ、N対設けられていて、 前記N対の接触領域と、N個のコーナ部のセンサライン
の両端とをそれぞれ接続するためのN対の接続ライン
が、母材表面に、母材に対して電気的に絶縁状態で設け
られていて、対をなす2本の接続ラインの一方には、前
記センサラインと所定間隔隔てて、センサラインと平行
に延びる折り返しラインが含まれていることを特徴とす
る、損耗センサ付きスローアウェイチップ。1. A base material having a substantially flat plate shape, a rake surface on one surface of the base material, a seating surface on the other surface of the rake surface and the back to back,
And flanks are respectively formed on a plurality of side surfaces that intersect the rake surface and the seating surface, and a cutting edge is formed by a cross edge of the rake surface and each flank, and the rake surface and the adjacent 2
In a throw-away tip in which a corner portion that can be used for cutting is formed by an intersection of two flanks, the number of the corner portions is N (N is a natural number of 2 or more), and the N corner portions are formed. , Respectively, the sensor line of the conductive film extending along the cutting edge so as to surround the corner,
The seating surface is provided with two contact regions that are electrically insulated from the base material and that form a pair that can be electrically connected to a predetermined circuit. N pairs are formed, and the throw-away tip has a rake face on one side.
Functioning as a seat, the other surface becomes the seating surface and the other surface
One surface becomes the seating surface when it functions as a rake face
It is a chip that can be used on both sides, and the corner portion has one surface side and the other surface side.
Each of the N contact areas is formed on the one surface and the other surface.
It is, be provided N to a contact region of the N pairs of connecting lines N pairs for connecting the ends of the N corner portions of the sensor line, respectively, on the surface of the base material, to the base material Are electrically isolated from each other, and one of the two connecting lines forming a pair is
The sensor line is separated from the sensor line by a predetermined distance and is parallel to the sensor line.
Characterized that you have include folding line extending in the throw-away tip with wear sensors.
れ、電気的に独立に設けられ、 前記N対の接触領域の各他方は、N個が電気的に接続さ
れた状態で設けられていることを特徴とする、請求項1
記載の損耗センサ付きスローアウェイチップ。2. One of the N pairs of contact regions is electrically independent of each other, and the other of the N pairs of contact regions is provided with N electrically connected. wherein the is, claim 1
Serial mounting of the wear sensor with a throw-away tip.
けられたN対の接触領域と、他方表面に設けられたN対
の接触領域とは、全く同一の配置形状になっていること
を特徴とする、請求項1または2記載の損耗センサ付き
スローアウェイチップ。3. The N pairs of contact regions provided on one surface of the throw-away tip and the N pairs of contact regions provided on the other surface have exactly the same arrangement shape. The throw-away tip with a wear sensor according to claim 1 or 2 .
延びていて、逃げ面の接続ラインはセンサラインに対し
て所定の傾斜角度をもって接続されていることを特徴と
する、請求項1ないし3のいずれかに記載の損耗センサ
付きスローアウェイチップ。4. The connection line extends to the flank and the seating surface, and the connection line of the flank is connected to the sensor line at a predetermined inclination angle. The throw-away tip with a wear sensor according to any one of 3 above.
回転対称の位置関係で形成されていることを特徴とす
る、請求項4記載の損耗センサ付きスローアウェイチッ
プ。5. The throw-away tip with wear sensor according to claim 4 , wherein the connection line is formed in a rotationally symmetrical positional relationship with respect to the center of the flank.
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