(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被切削部材を切削する多角形板状をなす刃部（１０）を備え、
前記刃部（１０）のうちの一方の板面（１０ａ）の一角部が刃先（１１）とされており、
前記刃部（１０）には、前記刃先（１１）近傍の温度を検出する測温部（２０）が設けられ、
前記刃部（１０）が固定されて支持される支持部（３０）を備える切削工具において、
前記測温部（２０）は、前記刃部（１０）における板厚方向に沿って延びる側面（１０ｃ）のうち前記刃先（１１）寄りの部位に配置されており、
前記刃部（１０）には、前記刃先（１１）を露出させつつ前記測温部（２０）とは離れて対向した状態で前記測温部（２０）を覆うことにより、切削時に前記刃先（１１）によって前記被切削部材から発生する切り屑から前記測温部（２０）を保護するカバー部材（５０）が取り付けられており、
前記カバー部材（５０）は、前記刃部（１０）の前記一方の板面（１０ａ）に接して前記一方の板面（１０ａ）に固定された第１の板部（５１）と、この第１の板部（５１）から前記測温部（２０）が配置されている前記側面（１０ｃ）に沿って曲げられて前記測温部（２０）を被覆する第２の板部（５２）とを備えるものであり、
前記刃部（１０）は、その板厚方向に貫通する穴（１２）を有しており、この穴（１２）に挿入されたボルト（４０）によって前記刃部（１０）は前記支持部（３０）にねじ止めされており、
前記ボルト（４０）は、前記カバー部材（５０）の前記第１の板部（５１）を貫通して前記第１の板部（５１）を前記刃部（１０）の前記一方の板面（１０ａ）にねじ止めしていることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被切削部材を切削する刃部と、刃部の刃先近傍に設けられ刃先近傍の温度を検出する測温部とを備える切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の切削工具としては、多角形板状をなし一方の板面の一つの角部を刃先とする刃部と、刃部に設けられ刃先近傍の温度を検出する測温部と、この刃部が固定されて支持される支持部とを備えるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような切削工具は、たとえば被切削部材を回転させて切削する、いわゆる旋削などの加工に用いられる。そして、切削時に刃先の温度を高応答性をもって計測することが可能であるため、加工状態の微小変化を感度良く検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２１３７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、測温部は一般にサーミスタや熱電対よりなるが、刃部の刃先にて被切削部材を切削するとき、切り屑が測温部に接触して、測温部に衝撃を加えることがある。そうすると、測温部の長期的な信頼性を確保することが困難になる。
【０００６】
また、これに対して、たとえば測温部をＴｉＮ（窒化チタン）などの薄膜でコーティングすることが考えられる。しかし、この場合、ＴｉＮという異種金属で測温部をコーティングすることになるため、その異種金属の温度が外乱となって、測温部で検出される温度が、刃部の母材金属の温度を正確に反映しづらいものとなる。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、刃部に測温部を設けて刃先温度を測定可能とした切削工具において、切削時における切り屑の測温部への接触を適切に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、従来の上記特許文献１の切削工具について鋭意検討を行った。上記特許文献１では、刃部の板面であるすくい面に測温部を設けていた。そして、本発明者は、高速度撮影による切削状態の観察を行ったところ、切り屑は、刃部のうち主として上記すくい面に直接接触しやすく、当該すくい面に比べて、刃部の板厚方向に沿って延びる側面（いわゆる横逃げ面）の方が接触しにくいことを確認した。そこで、この刃部の側面に測温部を設けることにした。
【０００９】
さらに検討を進めたところ、本発明者の上記切削状態の観察によれば、切り屑が被切削部材から切れずに延びる場合には、その切り屑は刃部の側面にまで延びて当該側面に接触することが発生することを確認した。そこで、この側面に設けた測温部を保護するカバー部材を設けることに着目した。本発明は、このような検討の結果、創出されたものである。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明では、被切削部材を切削する多角形板状をなす刃部（１０）を備え、刃部（１０）のうちの一方の板面（１０ａ）の一角部が刃先（１１）とされており、刃部（１０）には、刃先（１１）近傍の温度を検出する測温部（２０）が設けられ、刃部（１０）が固定されて支持される支持部（３０）を備える切削工具において、測温部（２０）は、刃部（１０）における板厚方向に沿って延びる側面（１０ｃ）のうち刃先（１１）寄りの部位に配置されており、刃部（１０）には、刃先（１１）を露出させつつ測温部（２０）とは離れて対向した状態で測温部（２０）を覆うことにより、切削時に刃先（１１）によって被切削部材から発生する切り屑から測温部（２０）を保護するカバー部材（５０）が取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
それによれば、刃部（１０）の側面（１０ｃ）に測温部（２０）を設けているので、刃部（１０）の一方の板面（１０ａ）に測温部（２０）を設ける場合に比べて、被切削部材の切削時に発生する切り屑が測温部（２０）に接触しにくい。また、切り屑が刃部（１０）の側面（１０ｃ）に向かってきた場合でも、測温部（２０）はカバー部材（５０）で保護されているので、切り屑は測温部（２０）に当たらず測温部（２０）がダメージを受けるのを防止できる。
【００１２】
また、カバー部材（５０）は、測温部（２０）とは隙間を介して離れた状態とされているので、カバー部材（５０）の温度が測温部（２０）の検出温度に影響することは、極力回避され、刃先（１１）近傍の温度を正確に検出することができる。よって、本発明によれば、切削時における切り屑の測温部（２０）への接触を適切に防止することができる。
【００１３】
ここで、カバー部材（５０）は、刃部（１０）の一方の板面（１０ａ）に接して一方の板面（１０ａ）に固定された第１の板部（５１）と、この第１の板部（５１）から測温部（２０）が配置されている側面（１０ｃ）に沿って曲げられて測温部（２０）を被覆する第２の板部（５２）とを備えるものにできる。
【００１４】
さらに、請求項１に記載の発明では、刃部（１０）は、その板厚方向に貫通する穴（１２）を有しており、この穴（１２）に挿入されたボルト（４０）によって刃部（１０）は支持部（３０）にねじ止めされており、ボルト（４０）は、カバー部材（５０）の第１の板部（５１）を貫通して第１の板部（５１）を刃部（１０）の一方の板面（１０ａ）にねじ止めしていることを特徴とする。
【００１５】
それによれば、カバー部材（５０）の刃部（１０）への取り付けと、刃部（１０）の支持部（３０）への固定とを、ボルト（４０）のねじ止めにより一括して簡単に行える。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る切削工具の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１中の刃部において測温部が設けられている側面の概略構成を示す平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図４】サーミスタの平面形状の一例を示す図である。
【図５】実施形態の切削工具を用いた切削時の状態を切り屑とともに示す概略斜視図である。
【図６】実施形態の効果を具体的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る切削工具の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１中の刃部１０において測温部２１が設けられている側面１０ｃの概略構成を示す平面図である。図３は、図２中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。なお、図１、図３においては、測温部２０の形状を表すために、測温部２０を被覆する保護膜１４は省略してある。
【００２０】
本実施形態の切削工具は、大きくは、被切削部材Ｋを切削する刃部１０と、刃部１０に設けられ刃先１１近傍の温度を検出する測温部２０と、刃部１０が固定されて支持される支持部３０と、を備えて構成されている。
【００２１】
刃部１０は、サーメット等の導電性金属を母材としたものであり、多角形板状をなすものである。ここでは、刃部１０は表裏の両板面１０ａ、１０ｂが三角形である三角形板状をなしており、当該両板面１０ａ、１０ｂの一方を支持部３０に接した状態で、刃部１０は支持部３０に支持されている。
【００２２】
ここでは、刃部１０は、刃部１０を板厚方向に貫通する穴１２（図３参照）を有しており、この穴１２に挿入されたボルト４０によって刃部１０は支持部３０にねじ止めされている。この支持部３０は、たとえば鉄系金属等よりなるもので、刃部１０を固定・支持するとともに、刃部１０が被切削部材Ｋに当たるように、刃部１０を所定位置に移動させるものである。
【００２３】
具体的には、鉄系金属等などよりなるボルト４０は、刃部１０の当該貫通穴１２を貫通し、支持部３０側に突出したボルト４０の先端部が、支持部３０に設けられた図示しないネジ穴にネジ止めされることにより、ボルト４０とともに刃部１０は支持部３０に固定されるようになっている。また、このボルト４０により、刃部１０は、支持部３０に対して取り付け・取り外しが可能とされている。
【００２４】
そして、この刃部１０のうちの一方の板面１０ａ、具体的には支持部３０に支持される側の板面１０ｂ（図３参照）とは反対側の板面１０ａの一つの角部が刃先１１とされている。ここで、当該一方の板面１０ａのうち刃先１１およびその近傍部が、いわゆる、すくい面として構成されている。
【００２５】
そして、この刃先１１が被切削部材Ｋに直接接触することで、被切削部材Ｋが切削される。なお、実際には、刃先１１は若干、Ｒ形状とされている。ここで、被切削部材Ｋは、たとえば金属製棒状のものであり、切削時には図１中の矢印に示されるように、その軸方向に回転する。
【００２６】
そして、ここでは、この回転する被切削部材Ｋの周面に刃部１０の刃先１１を当てることにより、被切削部材Ｋは、その径が細くなるように切削されて加工されるようになっている。具体的には、図１において、被切削部材Ｋのうち刃先１１よりも左側が径が太くなっており、右側が切削されて径が細くなっている。
【００２７】
また、刃先１１近傍の温度を検出する測温部２０は、刃部１０のうち刃先１１近傍の部位に設けられているが、この測温部２０は、刃先１１には接触せず離れて配置されている。ここでは、測温部２０は、刃部１０における板厚方向に沿って延びる側面１０ｃのうち刃先１１寄りの部位に配置されている。なお、この側面１０ｃは、この種の切削工具において横逃げ面と呼ばれている面である。
【００２８】
図２には、刃部１０の側面１０ｃのうち刃先１１として用いられる部位は、切り込み量の領域として示してある。そして、当該側面１０ｃには、この切り込み量の領域を避けて絶縁層１３が形成されている。この絶縁層１３は電気絶縁性材料よりなるもので、たとえば厚さ１０μｍ程度のＳｉＯ２などよりなり、スパッタや蒸着などにより成膜される。
【００２９】
なお、図２では、この切り込み量の領域は、刃先１１となる角部（図２中の左側）からこれとは反対側（図２中の右側）の角部まで幅を持つものとされているが、これは、絶縁層１３のパターニング成膜を容易にするためである。可能ならば、刃先１１となる角部近傍のみを避けて、絶縁層１３を形成したものであってもかまわない。
【００３０】
そして、図２、図３に示されるように、測温部２０は、この絶縁層１３の上に形成され、測温部２０と刃部１０とは絶縁層１３によって電気的に絶縁されている。本実施形態では、測温部２０は、サーミスタ２１と、このサーミスタ２１の両端に接続された電極２２、２３よりなる。
【００３１】
これらサーミスタ２１および電極２２、２３は、同種の薄膜金属（ここではＰｔ）からなるもので、上記特許文献１などと同様、スパッタやフォトリソグラフ法などのパターニング成膜技術を用いて形成されたものである。つまり、本実施形態の測温部２０は、複数種の金属ではなく、単種金属よりなる薄膜より構成されたものである。
【００３２】
ここで、図４は、サーミスタ２１の平面形状の一例を示す図である。サーミスタ２１は、刃先１１近傍の温度を感知する部位であり、測温部２０のうち最も刃先１１に近い部位に配置されている。図４に示されるように、サーミスタ２１は、複数回折り返された線によって全体として正方形状をなすように構成されたものであり、たとえば０．５ｍｍ角以下の正方形とされている。
【００３３】
そして、各電極２２、２３はそれぞれ、サーミスタ２１の各端部に一体に接続されており、温度変化に伴うサーミスタ２１の抵抗値変化を電気的に取りだすものとして構成されている。これら電極２２、２３は、刃部１０および支持部３０に設けられた図示しない配線によって、パソコンなどにより構成される図示しない処理回路に電気的に接続されている。
【００３４】
また、図１、図２では図示を省略しているが、図３に示されるように、刃部１０の側面１０ｃにおいては、絶縁層１３の上に測温部２０を被覆するように、保護膜１４が形成されている。この保護膜１４は、絶縁層１３と略同一の平面形状を有するもので、保護膜１４と絶縁層１３とにより測温部２０が挟まれた状態とされている。
【００３５】
つまり、本切削工具においては、刃部１０のうち支持部３０に支持される側とは反対側の板面１０ａの一角部である刃先１１は、絶縁層１３、保護膜１４のいずれにも被覆されておらず、また異種金属等によるコーティングもされておらず、サーメット等の母材が露出した刃先１１として構成されている。
【００３６】
ここで、保護膜１４は電気絶縁性材料よりなるもので、たとえば厚さ２μｍ程度のＳｉＯ２などよりなり、スパッタや蒸着などにより成膜される。この保護膜１４により、測温部２０は、切削時における切削水などから保護されるため、測温部２０の電気的な短絡等が防止されるようになっている。
【００３７】
そして、図１、図２に示されるように、本実施形態の切削工具においては、さらに、刃部１０とは別体であって測温部２０を被覆して保護するカバー部材５０が、刃部１０に取り付けられている。このカバー部材５０は、刃先１１を露出させつつ測温部２０とは離れて対向した状態で測温部２０を覆うものであり、鉄系金属などよりなる。
【００３８】
具体的には、本実施形態のカバー部材５０は、刃部１０の上記すくい面側となる一方の板面１０ａに接して当該一方の板面１０ａに固定された第１の板部５１と、第１の板部５１から測温部２０が配置されている刃部１０の側面１０ｃに沿って曲げられて測温部２０を被覆する第２の板部５２とを備えるものである。なお、刃部１０の一方の板面１０ａのうち上記すくい面は、第１の板部５１より露出している。
【００３９】
つまり、このカバー部材５０は、刃部１０における一方の板面１０ａと側面１０ｃとの間の角部にて折り曲げられたＬ字状の板材とされている。そして、第２の板部５２は、測温部２０とは空間を持って離れた状態で測温部２０を覆っている。このことは、第２の板部５２は、測温部２０を被覆している上記保護膜１４（図３参照）とも隙間を介して離れているということである。
【００４０】
ここで、上述したが、刃部１０は、その板厚方向に貫通する穴１２（図３参照）に挿入されたボルト４０によって支持部３０にねじ止めされているが、このボルト４０によって、カバー部材４０は刃部１０にネジ止めされ、固定されている。
【００４１】
具体的には、カバー部材５０の第１の板部５１には、ボルト４０が貫通する図示しない穴が設けられている。そして、ボルト４０は、カバー部材５０の第１の板部５１を貫通して第１の板部５１を刃部１０の一方の板面１０ａにねじ止めしている。
【００４２】
このようなボルト４０を用いた固定構成によれば、第２の板部５２で測温部２０を覆いつつ第１の板部５１を一方の板面１０ａに接触させるように、カバー部材５０を刃部１０に搭載するとともに、これらカバー部材５０および刃部１０を支持部３０に搭載した後、ボルト４０によって、これら３個の部材１０、３０、５０を一括してネジ止めしてやることで、図１に示される切削工具ができあがる。
【００４３】
かかる切削工具を用いた切削について、図５を参照して述べる。図５は、本実施形態の切削工具を用いた切削時の状態を切り屑Ｃとともに示す概略斜視図である。
【００４４】
図５中の矢印に示されるように、軸方向に回転する棒状の被切削部材Ｋに対して、その周面に刃部１０の刃先１１を当てることにより、被切削部材Ｋは、その径が細くなるように切削されて加工されるようになっている。
【００４５】
このとき、当該加工と同時に、測温部２０からの電気信号が上記図示しない処理回路に送られることにより、刃先１１近傍の温度が高応答で検出される。そして、この検出信号の変化によって、加工状態の変化をモニターすることが可能となり、たとえば刃先１１の劣化や被切削部材Ｋの加工異常などを検出できる。
【００４６】
ここで、本発明者の高速度撮影による切削状態の観察によれば、切削時に発生するほとんどの切り屑は、刃先１１から上記すくい面としての一方の板面１０ａ上に飛び散るように発生するのが通常である。しかし、図５に示されるように、切り屑Ｃが被切削部材Ｋから切れずに延びる場合には、その切り屑Ｃは、被切削部材Ｋの回転方向に沿ってらせん状に巻きながら、刃部１０の側面１０ｃにまで成長することが確認された。
【００４７】
このような切削状態に対して、本実施形態では、刃部１０の側面１０ｃに測温部２０を設けているので、刃部１０の一方の板面１０ａに測温部２０を設ける場合に比べて、被切削部材Ｋの切削時に発生する切り屑が測温部２０に接触しにくい。
【００４８】
また、図５に示されるように、切り屑Ｃが刃部１０の側面１０ｃに向かってきた場合でも、測温部２０はカバー部材５０で保護されているので、切り屑Ｃは測温部２０に当たらない。そのため、本実施形態によれば、切り屑Ｃによる測温部２０の損傷を回避でき、測温部２０の信頼性の向上が可能となる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、カバー部材５０は、測温部２０とは隙間を介して離れた状態とされているので、カバー部材５０の温度が測温部２０の検出温度に影響することは、極力回避され、刃先１１近傍の温度を正確に検出することができる。このように、本実施形態によれば、切削時における切り屑の測温部２０への接触を適切に防止することができる。
【００５０】
ここで、図６は、本実施形態の効果を具体的に示す概念図であり、横軸に切削速度、縦軸に切り込み量を表している。図６の縦横両軸内において右上に行くほど、すなわち、切削時において、加工条件である切り込み量および切削速度がそれぞれ大きくなるほど、切り屑は多く且つ大きくなる傾向にある。ここで、本発明者が必要と考えている通常加工条件は、図６中の一点鎖線で囲まれた範囲である。
【００５１】
この通常加工条件に対して、従来のカバー部材を持たないものでは、切り込み量および切削速度が小さいうちは、図６中の「カバー無し測温可能範囲」に示されるように、測温が可能であるが、切り込み量および切削速度が大きくなると、切り屑による測温部２０の損傷が大きくなり、測温が不可能となる。
【００５２】
それに対して、本実施形態では、カバー部材５０により測温部２０を切り屑から被覆・保護しているので、図６中の「カバー付測温可能範囲」に示されるように、従来よりも測温可能範囲が広くなり、通常加工条件の全域にて測温可能とされる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、カバー部材５０を、切削に必要とされる刃先１１に直接接触しないような配置としているため、カバー部材５０の設置による切れ味への影響もない。また、刃部１０の側面１０ｃにおける上記絶縁膜１３を、刃先１１となる領域を避けて配置しているため、これも切れ味に影響することがない。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、切削加工時の測温応答性、本来の切れ味を維持したまま、測温部２０の信頼性を向上することができる。そして、より厳しい加工条件においても、測温可能な切削工具を実現できる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、刃部１０を支持部３０にねじ止めするボルト４０によって、カバー部材５０を刃部１０にねじ止めするようにしているので、カバー部材５０の刃部１０への取り付けと、刃部１０の支持部３０への固定とを、ボルト４０のねじ止めにより一括して簡単に行える。
【００５６】
（他の実施形態）
なお、測温部２０の全体がカバー部材５０によって被覆されたものであることが好ましいが、切り屑の接触を防止できる範囲で、測温部２０の一部、たとえば刃先１１寄りの一部がカバー部材５０からはみ出していてもよい。
【００５７】
また、刃部１０は、上記した三角形板状のものに限定されるものではなく、支持部３０に支持される側の板面の一角部が刃先とされるものであれば、たとえば、正方形、長方形、菱形など、あるいは、５以上の多角形板状のものであってもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、カバー部材５０は、第１の板部５１が刃部１０の一方の板面１０ａに接して第２の板部５２が刃部１０の側面１０ｃに位置する測温部２０を被覆するようにＬ字状に折り曲げられた板材とした。その他、カバー部材５０としては、第１の板部５１が、刃部１０における上記一方の板面１０ａとは反対側の他方の板面１０ｂ（図２参照）、すなわち、刃先１１となる板面とは反対側の他方の板面１０ｂに接し、この他方の板面１０ｂに位置する第１の板部５１から第２の板部５２が折り曲げられＬ字状にされたものとしてもよい。
【００５９】
また、カバー部材５０は、上記したＬ字に折り曲げられた板材に限定されるものではなく、刃先１１を露出させつつ測温部２０とは離れて対向した状態で測温部２０を覆うように刃部１０に取り付けられるものであれば、種々の形状が可能である。
【００６０】
また、カバー部材５０の刃部１０への固定方法としては、上記ボルト４０によるネジ止め以外にも、たとえば接着やかしめなどであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０    刃部
１０ａ  刃部の一方の板面
１０ｃ  刃部の側面
１１    刃先
２０    測温部
３０    支持部
４０    ボルト
５０    カバー部材
５１    カバー部材の第１の板部
５２    カバー部材の第２の板部
【図１】
0005500054.tif 000002
【図２】
0005500054.tif 000003
【図３】
0005500054.tif 000004
【図４】
0005500054.tif 000005
【図５】
0005500054.tif 000006
【図６】
0005500054.tif 000007