工具摩耗量検出センサー内蔵型スローアウェイ工具の試作開発

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61850026
• Research Institution: Tomakomai National College of Technology
• Principal Investigator: 青山 英樹 苫小牧工高専, その他, 助手 (40149894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅野 克彦 東芝タンガロイ(株), 工具技術部, 部長 ; 斎藤 勝政 北海道大学, 工学部・精密工学科, 教授 (40001169) ; 岸浪 建史 北海道大学, 工学部・精密工学科, 助教授(現教授) (30001796)
• Keywords: 逃げ面摩耗 / インプロセス検出 / 摩耗量検出センサー / 抵抗体センサー / フレキシブル生産システム(FMS) / ファクトリーオートメーション(FA)

Research Abstract

逃げ面摩耗量を直接検出するセンサーを内蔵したスローアウェイ工具を試作開発するため、以下の五項目にしたがって研究を遂行し成果を得た。
1.抵抗薄膜回路網の設計(岸浪,青山担当)
切刃全域における逃げ面摩耗および欠損を検出するため、センサー形状は切刃に平行に帯状とした。したがって、逃げ面摩耗とともにセンサー部が細くなり回路抵抗値が増加することを利用し、逃げ面摩耗幅を検出する。また、回路を設計するうえで必要となる回路抵抗値の簡易な計算方法を確立した。
2.抵抗薄膜回路網の形成方法の確立(斎藤,青山担当)
スローアウェイチップの全面にPVDによりTi金属を厚さ2μm蒸着する。次に、回路を形成すべきところにフォトレジスト膜を形成する。レジスト膜の熱処理を行った後、240℃のリン酸液により50秒エッチング処理を行う。
3.抵抗薄膜回路の形成(浅野,青山担当)
スローアウェイチップはアルミナチップと超硬チップを採用したが、超硬チップに対しては絶縁膜を形成しなければならないため、アルミナ膜とシリコン窒化膜により試みたが、完全な絶縁膜の形成はなされていない。しかしながら、アルミナチップに対しては上記2に述べた方法により抵抗薄膜回路を形成することができた。回路検査は画像入力装置(購入備品)により行う。
4.工具ホルダーの設計・試作(青山,浅野担当)
抵抗値を検出するための電極を内蔵した工具ホルダーを設計し、試作を終えた。また、電極も切削中の振動に影響を受けないパーツが選定されている。
5.基礎実験(青山担当)
摩耗実験により、逃げ面摩耗幅と回路抵抗値の関係を得た。回路抵抗値は定電流回路(購入備品)により電圧に変換されA/Dコンバータ(購入備品)を介してパソコンへ入力される。

Research Products

• [Publications] 青山英樹,岸浪建史,斎藤勝政,他: 昭和61年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 621-622 (1986)
• [Publications] Hideki AOYAMA,Takeshi KISHINAMI,Katsumasa SAITO: Bulletin of the Japan Society of Precision Engineering. (6 (1987)
• [Publications] Hideki AOYAMA,Takeshi KISHINAMI,Katsumasa SAITO: 6th International Conference on Production Engineering. (6 (1987)