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JP2007196360A - Cutting tool with life sensor circuit - Google Patents

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JP2007196360A
JP2007196360A JP2006050982A JP2006050982A JP2007196360A JP 2007196360 A JP2007196360 A JP 2007196360A JP 2006050982 A JP2006050982 A JP 2006050982A JP 2006050982 A JP2006050982 A JP 2006050982A JP 2007196360 A JP2007196360 A JP 2007196360A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
sensor circuit
hard carbon
layer
cutting tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006050982A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Matsuzawa
正人 松澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

【課題】 アルミニウム等の非鉄金属の切削加工に使用する信頼性の高い寿命センサ回路付き切削工具を提供する。
【解決手段】 導電性母材3の表面に少なくとも1層の絶縁性被覆層2を有し、その上に導電性硬質層4を用いた回路を形成してなる寿命センサ回路付き切削工具1であって、絶縁性被覆層2のうち少なくとも1層は硬質炭素膜であるとともに、硬質炭素膜のラマンスペクトルについてDバンドにおける面積強度をI、Gバンドにおける面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4以下とする。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting tool with a reliable life sensor circuit used for cutting non-ferrous metals such as aluminum.
A cutting tool with a life sensor circuit having at least one insulating coating layer 2 on the surface of a conductive base material 3 and forming a circuit using the conductive hard layer 4 thereon. there are, together with at least one layer of the insulating covering layer 2 is a hard carbon film, the integrated intensity I D of D band Raman spectrum of the hard carbon film, the area intensity of G-band to the case of the I G, The area intensity ratio R = ( ID / IG ) is set to 1.4 or less.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、溶着性の高い被削材の切削加工に使用する寿命センサ回路付き切削工具に関する。   The present invention relates to a cutting tool with a life sensor circuit used for cutting a work material having high weldability.

切削加工における工具寿命の判定は、切削工具の逃げ面摩耗の大きさを判定基準とするのが一般的である。しかし、切削加工中に工具摩耗を直接観察することは、作業環境上大変難しい。そのため、従来では、切削工程の途中で加工を中断し、工具顕微鏡などによる摩耗状態の目視での確認作業が比較的容易な確認手段であることから、切削加工の現場において広く行われている。しかしながら、このような確認手段は、加工を中断する上に工具を一度機械から外さなければならず、作業効率が著しく低下するとともに刃先位置精度も低下してしまう。そこで、切削加工中にインプロセスで速やかに逃げ面摩耗量を推定することができれば、高能率加工および高精度加工を維持する上で大変有効である。実際に、切削加工中にインプロセスで摩耗量を確認したい場合には、工具摩耗に付随して起こる切削力や振動の変化など他の現象を工作機械上の加工点付近に設置したセンサで検出し、検出信号に何らかの信号変換処理を行うことで摩耗量を推定するという手法が既に開示されている。中でも、被削材がアルミニウムなどの非鉄金属である切削加工においては、工具への溶着の程度が大きいため、摩耗判定が難しく、インプロセス測定は非常に理想的な方法である。   In general, the tool life in cutting is determined based on the magnitude of flank wear of the cutting tool. However, directly observing tool wear during cutting is very difficult in the working environment. For this reason, conventionally, machining is interrupted in the middle of the cutting process, and visual confirmation of the wear state using a tool microscope or the like is a relatively easy confirmation means. However, such a confirmation means has to remove the tool from the machine once to interrupt the machining, and the working efficiency is remarkably lowered and the blade edge position accuracy is also lowered. Therefore, if the flank wear amount can be promptly estimated in-process during cutting, it is very effective in maintaining high-efficiency machining and high-precision machining. In fact, when you want to check the amount of wear in-process during cutting, other phenomena such as cutting force and vibration changes accompanying tool wear are detected by a sensor installed near the machining point on the machine tool. A method of estimating the wear amount by performing some signal conversion processing on the detection signal has already been disclosed. Among them, in the cutting work in which the work material is a non-ferrous metal such as aluminum, the degree of welding to the tool is large, so that wear determination is difficult, and in-process measurement is a very ideal method.

しかしながら、インプロセス測定では損耗の定量的な値を求めることが困難であることに加えて、十分な感度や信頼性が得られないという問題があった。   However, in-process measurement has a problem that it is difficult to obtain a quantitative value of wear, and sufficient sensitivity and reliability cannot be obtained.

これに対し、切削工具の切刃縁部分の摩耗量を直接的に検知することによって、工具寿命を自動的に判定する方法が提案されている。特許文献1で開示されている技術は、そのような切削工具の摩耗量検知による工具寿命の自己診断方法に関するもので、導電性母材からなる切削工具に応用する方法として、導電性母材とは酸化アルミニウム膜で絶縁した状態で切刃近傍に埋設された導体路に電流を流しておき、その導体路が切削工程中に摩耗によって断線中断する際の信号をトリガとし限界摩耗を検出するものである。   On the other hand, a method has been proposed in which the tool life is automatically determined by directly detecting the wear amount of the cutting edge portion of the cutting tool. The technique disclosed in Patent Document 1 relates to a self-diagnosis method for tool life by detecting the amount of wear of such a cutting tool. As a method applied to a cutting tool made of a conductive base material, a conductive base material and In this case, a current is passed through a conductor track embedded in the vicinity of the cutting edge in a state insulated with an aluminum oxide film, and the limit wear is detected using a signal when the conductor track is interrupted due to wear during the cutting process as a trigger. It is.

また、特許文献2では、導電性母材の上に絶縁性の酸化アルミニウム膜をコーティングした切削工具を利用して、被削材と切削工具との間に電圧をかけておき、酸化アルミニウム膜が摩耗して導電性母材が露出したとき、すなわち寿命の直前に電流が流れるというような構成の工具寿命の検知方法が提案されている。これらの方法は、いずれも絶縁層の絶縁状態が非常に重要である。
特開昭62−88552号公報 特開昭59−81043号公報
In Patent Document 2, a cutting tool in which an insulating aluminum oxide film is coated on a conductive base material is used, a voltage is applied between the work material and the cutting tool, and the aluminum oxide film is formed. There has been proposed a tool life detection method in which a current flows when the conductive base material is exposed due to wear, that is, immediately before the service life. In any of these methods, the insulating state of the insulating layer is very important.
JP-A-62-88552 JP 59-81043 A

しかしながら、上記特許文献1で開示された絶縁層(非導電層と記載)はCVD法またはPVD法で作製できると記載されているものの、超硬母材やサーメット母材のような熱膨張係数が異なる母材にCVD法で酸化アルミニウム層を成膜する場合は、成膜後に酸化アルミニウム膜中に母材まで通じるオープンなクラックが発生しやすく、絶縁層の上に導電センサ膜を作製した場合、そのクラックを通じて導電母材と導電センサ膜が短絡してしまうという問題点があった。また、PVD法では、酸化アルミニウム絶縁膜中にオープンなピンホールなどの欠陥ができてしまいやすく、そのピンホールを通じて導電母材と導電センサ膜が短絡してしまうという問題点があった。また、母材の状態により絶縁層中に導電性の未反応物が残ってしまうという問題もあった。これらの問題により、安定してセンサ機能を発揮できる回路を作製することは非常に困難であった。   However, although it is described that the insulating layer (described as a non-conductive layer) disclosed in Patent Document 1 can be manufactured by a CVD method or a PVD method, it has a thermal expansion coefficient such as that of a carbide substrate or a cermet substrate. When an aluminum oxide layer is formed on a different base material by a CVD method, an open crack leading to the base material is likely to occur in the aluminum oxide film after the film formation, and when a conductive sensor film is formed on the insulating layer, There is a problem that the conductive base material and the conductive sensor film are short-circuited through the crack. Further, the PVD method has a problem that defects such as open pinholes are easily formed in the aluminum oxide insulating film, and the conductive base material and the conductive sensor film are short-circuited through the pinholes. There is also a problem that conductive unreacted substances remain in the insulating layer depending on the state of the base material. Due to these problems, it has been very difficult to produce a circuit that can stably exhibit the sensor function.

また、特許文献2には、絶縁性の酸化アルミニウム膜を得るためには、酸化アルミニウム膜中に存在するごく小さなキレツやカケによる短絡の影響を排除するために、少なくとも厚さが10μm〜100μmの酸化アルミニウム膜を製膜することが必要であることが述べられている。   Further, in Patent Document 2, in order to obtain an insulating aluminum oxide film, at least a thickness of 10 μm to 100 μm is used in order to eliminate the influence of a short circuit caused by a very small chip or chip existing in the aluminum oxide film. It is stated that it is necessary to form an aluminum oxide film.

このことから、従来技術では、基板まで到達するクラックやピンホール、導電性粒子等の短絡要因となる欠陥が多数存在するため、摩耗量を検知するための寿命判定用切削工具としては使用できないという問題があった。また、絶縁層に存在するクラックやカケの影響をなくすための方法として膜厚を厚くすることも試みられているが必要以上に絶縁層を厚くしなければならず、切削性能の低下をまねき近年の厳しい切削条件では膜厚を厚くすることによる耐欠損性が低下するという問題も生じてしまう。   For this reason, in the prior art, there are many defects that cause short circuits such as cracks, pinholes, and conductive particles that reach the substrate, so it cannot be used as a life-determination cutting tool for detecting the amount of wear. There was a problem. In addition, attempts have been made to increase the film thickness as a method for eliminating the effects of cracks and chips existing in the insulating layer, but the insulating layer has to be made thicker than necessary, leading to a reduction in cutting performance in recent years. Under severe cutting conditions, there is a problem that the chipping resistance is reduced by increasing the film thickness.

また、アルミニウム等の非鉄金属の切削加工に最適なコーティング膜としては、耐溶着性が高い硬質炭素皮膜がしばしば適用される。硬質炭素皮膜も絶縁性が高いものの、組成や製法により性能が大きく変化し、上記と同様にクラックやカケ等の問題が発生する可能性もある。また残留応力が極めて高いため、耐剥離性が低く、一般的に薄膜仕様とされるが、早期に摩滅し十分な効果を得ることができない。以上のようなことから、アルミニウム等の非鉄金属加工用の寿命センサ回路付き切削工具としては未だ実用化がなされていない。   In addition, a hard carbon film having high welding resistance is often applied as a coating film that is optimal for cutting of non-ferrous metals such as aluminum. Although the hard carbon film is also highly insulating, its performance varies greatly depending on the composition and manufacturing method, and problems such as cracks and chipping may occur as described above. In addition, since the residual stress is extremely high, the peel resistance is low, and generally a thin film specification is used, but it is worn out at an early stage and a sufficient effect cannot be obtained. From the above, it has not been put into practical use as a cutting tool with a life sensor circuit for processing non-ferrous metals such as aluminum.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、アルミニウム等の非鉄金属の切削加工に使用する信頼性の高い寿命センサ回路付き切削工具を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a cutting tool with a life sensor circuit with high reliability used for cutting non-ferrous metals such as aluminum.

前記課題を解決するため、本発明の寿命センサ回路付き切削工具は、導電性母材の表面に少なくとも1層の絶縁性被覆層を有し、その上に導電性硬質層を用いた回路を形成してなる寿命センサ回路付き切削工具であって、前記絶縁性被覆層のうち少なくとも1層は硬質炭素膜であるとともに、該硬質炭素膜のラマンスペクトルについてDバンドにおける面積強度をI、Gバンドにおける面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4以下であることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the cutting tool with a life sensor circuit according to the present invention has at least one insulating coating layer on the surface of the conductive base material, and a circuit using the conductive hard layer is formed thereon. A cutting tool with a life sensor circuit, wherein at least one of the insulating coating layers is a hard carbon film, and the Raman spectrum of the hard carbon film has an area intensity in the D band of I D and G band. When the area intensity at IG is I G , the area intensity ratio R = (I D / I G ) is 1.4 or less.

かかる構成により、アルミニウム等の非鉄金属を加工する場合においても、硬質炭素膜を絶縁性被覆層とすることにより、耐溶着性に優れた寿命センサ回路付き切削工具とすることができる。また、前記硬質炭素膜のラマンスペクトルについてDバンドおよびGバンドにおける面積強度比R=(I/I)が1.4以下であれば、高い絶縁性を有するダイヤモンド結合(sp3結合)比率が高くなって硬質炭素膜がより緻密な構造となるので、膜中の欠陥が少なく信頼性の高い寿命センサ回路付き切削工具を得ることができる。 With this configuration, even when processing a non-ferrous metal such as aluminum, the cutting tool with a life sensor circuit having excellent welding resistance can be obtained by using a hard carbon film as an insulating coating layer. If the area intensity ratio R = (I D / I G ) in the D band and the G band of the Raman spectrum of the hard carbon film is 1.4 or less, the diamond bond (sp3 bond) ratio having high insulation is high. Since it becomes higher and the hard carbon film has a denser structure, a highly reliable cutting tool with a life sensor circuit with few defects in the film can be obtained.

また、前記硬質炭素膜の膜厚を0.05〜0.1μmとすることが、硬質炭素膜の絶縁性を低下させることなく、また膜剥離が生じることのない、安定した硬質炭素膜を得ることができるため望ましい。   In addition, when the film thickness of the hard carbon film is 0.05 to 0.1 μm, a stable hard carbon film that does not cause film peeling does not occur without reducing the insulating property of the hard carbon film. It is desirable because it can.

さらに、前記絶縁性被覆層が、前記硬質炭素膜を2層以上積層した多層構造となっていることが、単層の絶縁層中で仮にオープンな欠陥が生じた場合であっても、2層以上の絶縁層を積層させることで、欠陥による短絡を防ぎ、高い絶縁性を確保することができるため望ましい。   Furthermore, the insulating coating layer has a multilayer structure in which two or more layers of the hard carbon film are laminated, even if an open defect occurs in a single insulating layer. By laminating the above insulating layers, it is desirable because a short circuit due to defects can be prevented and high insulation can be ensured.

また、積層した前記硬質炭素膜のうち、内層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDL/IGL)が、前記内層側の硬質炭素膜の直上にある外層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDH/IGH)より大きい構成とすることにより、外層側では硬度が高く、内層側は靭性が高いという、切削工具として求められる耐摩耗性と耐欠損性を兼ね備えることができるため望ましい。 Of the laminated hard carbon films, the area intensity ratio R L = (I DL / I GL ) for the Raman spectrum of the hard carbon film on the inner layer side is directly above the hard carbon film on the inner layer side. By making the structure larger than the area intensity ratio R H = (I DH / I GH ) for the Raman spectrum of the hard carbon film, it is required as a cutting tool that the outer layer side has high hardness and the inner layer side has high toughness. This is desirable because it can have both wear resistance and fracture resistance.

さらに、前記面積強度比Rと前記面積強度比Rとの差が0.1以上であることが、耐摩耗性能と耐欠損性能をより高めることができるという点で望ましい。 Furthermore, it is desirable that the difference between the area intensity ratio RL and the area intensity ratio RH is 0.1 or more in that the wear resistance performance and the fracture resistance performance can be further improved.

また、前記絶縁性被覆層の総膜厚が、0.2〜1.0μmであることが、絶縁性と耐剥離性とを最適な状態で両立させることができる点で望ましい。   Moreover, it is desirable that the total film thickness of the insulating coating layer is 0.2 to 1.0 μm in that both insulation and peel resistance can be achieved in an optimum state.

さらに、前記導電性硬質層からなる寿命センサ回路の上に、硬質炭素被覆層からなるセンサ回路保護膜を設けることが、アルミニウム等の非鉄金属を加工した際の寿命センサ回路への溶着を防止できるとともに、寿命センサ回路付き切削工具としての寿命を延命することができるため望ましい。   Furthermore, providing a sensor circuit protective film made of a hard carbon coating layer on the life sensor circuit made of the conductive hard layer can prevent welding to a life sensor circuit when a non-ferrous metal such as aluminum is processed. At the same time, it is desirable because the life as a cutting tool with a life sensor circuit can be extended.

本発明の寿命センサ回路付き切削工具によれば、アルミニウム等の非鉄金属を加工する場合においても、硬質炭素膜を絶縁性被覆層とすることにより、耐溶着性に優れるとともに、前記硬質炭素膜のラマンスペクトルについてDバンドおよびGバンドにおける面積強度比R=(I/I)を1.4以下とすることで、高い絶縁性を有するダイヤモンド結合(sp3結合)比率が高まり硬質炭素膜がより緻密な構造となるので、膜中の欠陥が少なく信頼性の高い寿命センサ回路付き切削工具を得ることができる。 According to the cutting tool with a life sensor circuit of the present invention, even when processing a non-ferrous metal such as aluminum, by using a hard carbon film as an insulating coating layer, it has excellent welding resistance, and For the Raman spectrum, by setting the area intensity ratio R = (I D / I G ) in the D band and G band to 1.4 or less, the diamond bond (sp3 bond) ratio having high insulation is increased, and the hard carbon film is more Since it has a dense structure, a highly reliable cutting tool with a life sensor circuit can be obtained with few defects in the film.

本発明の寿命センサ回路付き切削工具の実施の形態の一例について、図を用いて詳細に説明する。図2乃至図3は本発明の実施形態を示しており、図2は第一の実施形態によるスローアウェイチップ型寿命センサ回路付き切削工具1(以下、単に工具と略すことがある。)の要部拡大断面図、図3は第二の実施形態による工具の要部拡大断面図、図4は図2の工具の電気絶縁性を調査する方法を示す概略図である。   An example of an embodiment of a cutting tool with a life sensor circuit of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 2 to 3 show an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the essentials of the cutting tool 1 with a throw-away tip type life sensor circuit (hereinafter sometimes simply referred to as a tool) according to the first embodiment. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the tool according to the second embodiment, and FIG. 4 is a schematic view showing a method for investigating the electrical insulation of the tool of FIG.

図2に示すように、本発明の第一の実施形態の工具1は、導電性母材3の表面に1層の絶縁性被覆層2を具備し、その上に寿命センサ回路として使用する導電性硬質層4を具備している。   As shown in FIG. 2, the tool 1 of the first embodiment of the present invention includes a conductive insulating material layer 2 on the surface of a conductive base material 3, and a conductive material used as a life sensor circuit thereon. The hard layer 4 is provided.

ここで導電性母材3としては、超硬合金を使用している。一般的に超硬合金は、硬質相と結合相とで構成されており、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4、5、6族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物で置換したものなどからなり、結合相は、Co等の鉄族金属を主成分とするもので、例えば全量中に5〜15重量%の割合で含有される。ちなみにアルミニウム等の非鉄金属の切削加工に用いる場合の導電性母材としては、K種超硬合金を用いることが耐溶着性の観点から望ましく、本発明の実施形態でもK種超硬合金を用いている。   Here, a cemented carbide is used as the conductive base material 3. In general, a cemented carbide is composed of a hard phase and a binder phase, and the hard phase is tungsten carbide or a carbide of metals in groups 4, 5, and 6 of the periodic table containing 5 to 15% by weight of tungsten carbide. The binder phase is mainly composed of an iron group metal such as Co, and is contained in a total amount of 5 to 15% by weight, for example. Incidentally, it is desirable to use a K-type cemented carbide as a conductive base material in the case of cutting a non-ferrous metal such as aluminum from the viewpoint of welding resistance, and the embodiment of the present invention also uses a K-type cemented carbide. ing.

また、導電性母材3として超硬合金のほかに、酸化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、サーメット、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)、また前記母材にPVD法およびまたはCVD法により4,5,6族金属から選ばれる一種乃至二種以上の炭化物,窒化物,炭窒化物,酸化物のいずれかひとつの硬質膜をコーティングしたコーティング工具等が使用できる。   In addition to the cemented carbide, the conductive base material 3 includes an aluminum oxide sintered body, a silicon nitride sintered body, a cermet, a cubic boron nitride sintered body (CBN / cubic Boron Nitride), and a diamond sintered body. Body (PCD / Polycrystalline Diamond), and any one of one, two or more carbides, nitrides, carbonitrides and oxides selected from Group 4, 5, 6 metals by PVD method and / or CVD method for the base material A coating tool coated with one hard film can be used.

酸化アルミニウム質焼結体としては、TiCを2〜40重量%、Fe、Ni、Coの酸化物のうち少なくとも1種を0.01〜5重量%、残部がAlおよび不可避不純物からなる酸化アルミニウム質焼結体などが使用できる。 The aluminum oxide sintered body is composed of 2 to 40% by weight of TiC, 0.01 to 5% by weight of at least one of oxides of Fe, Ni and Co, and the balance being Al 2 O 3 and inevitable impurities. An aluminum oxide sintered body can be used.

窒化珪素質焼結体としては、AlをAl換算で1.5〜10mol%、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物を30〜80mol%、残部が窒化珪素と希土類酸化物を窒化珪素に対して10mol%以下、不純物的酸素をSiO換算で10mol%以下の割合からなる窒化珪素質焼結体などが使用できる。 As a silicon nitride sintered body, Al is 1.5 to 10 mol% in terms of Al 2 O 3 , Ti carbide, nitride, carbonitride is 30 to 80 mol%, and the remainder is nitrided with silicon nitride and rare earth oxide. A silicon nitride sintered body having a ratio of 10 mol% or less with respect to silicon and 10 mol% or less of impurity oxygen in terms of SiO 2 can be used.

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50〜80重量%、周期律表第6族元素を炭化物換算で10〜40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0.4〜0.6の範囲内にある硬質相成分70〜90重量%と、鉄族金属から成る結合相成分10〜30重量%とから成るTiCN基サーメットなどがある。   As the cermet, Ti is contained in a proportion of 50 to 80% by weight in terms of carbide, nitride or carbonitride, and a Group 6 element in the periodic table is contained in a proportion of 10 to 40% by weight in terms of carbide (nitrogen / carbon + nitrogen). ) TiCN group cermet comprising 70 to 90% by weight of a hard phase component having an atomic ratio in the range of 0.4 to 0.6 and 10 to 30% by weight of a binder phase component comprising an iron group metal. There is.

コーティング膜としては、膜厚が0.05〜0.1μmの硬質炭素皮膜を主構成皮膜とし、多層膜とする場合、それ以外では、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物を0.1〜0.2μm、Alの酸化物を0.1〜0.2μm、TiAlの窒化物を0.1〜0.2μmなどがあり、それら硬質膜の1種類または2種以上を前記超硬合金、サーメット、セラミックなどの母材にコーティングしたものである。   As the coating film, a hard carbon film having a film thickness of 0.05 to 0.1 μm is used as a main component film, and a multilayer film is used. Otherwise, Ti carbide, nitride, carbonitride is 0.1 to 0.1%. 0.2 μm, Al oxide 0.1-0.2 μm, TiAl nitride 0.1-0.2 μm, etc. One or more of these hard films can be made of the above-mentioned cemented carbide, cermet It is coated on a base material such as ceramic.

また、導電性母材3と寿命センサ回路膜4とを絶縁する絶縁性被覆膜2として、本発明の主要構成皮膜である硬質炭素膜は、PCVD法、イオンプレーティング、スパッタリング、蒸着等のPVD法などによって成膜される。絶縁層を多層膜化とする場合、硬質炭素皮膜同士の重ね合わせでも、硬質炭素皮膜とそれ以外の絶縁皮膜との重ね合わせでも構わない。これら絶縁膜の材質は窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化珪素、酸化チタン等の絶縁性の物質でも構わない。しかしながら、耐溶着性が要求されるアルミニウム等の非鉄金属の加工においては、1層もしくは2層以上の硬質炭素膜のみとすることがより望ましい。硬質炭素膜のみとすることで高い耐溶着性が期待される。さらに、製膜の際にイオン注入を併用することにより、表面層の残留応力を緩和した状態で厚膜化することが可能である。   Further, as the insulating coating film 2 that insulates the conductive base material 3 and the life sensor circuit film 4, the hard carbon film that is the main constituent film of the present invention is formed by PCVD, ion plating, sputtering, vapor deposition, or the like. A film is formed by a PVD method or the like. When the insulating layer is formed into a multilayer film, the hard carbon films may be overlapped with each other, or the hard carbon film may be overlapped with another insulating film. These insulating films may be made of an insulating material such as aluminum nitride, silicon nitride, silicon oxide, or titanium oxide. However, in the processing of non-ferrous metals such as aluminum, which requires welding resistance, it is more desirable to use only one or more hard carbon films. By using only a hard carbon film, high welding resistance is expected. Further, by using ion implantation in combination with the film formation, it is possible to increase the film thickness in a state where the residual stress of the surface layer is relaxed.

なお、硬質炭素膜としては、ダイヤモンド膜や非晶質のダイヤモンド状炭素(DLC)膜が好適であるが、切削工具表面に製膜した際の潤滑性や、製膜コスト、製膜の容易性の観点から、本発明の実施形態としては、ダイヤモンド状炭素(DLC)膜を使用している。   As the hard carbon film, a diamond film or an amorphous diamond-like carbon (DLC) film is suitable. However, lubricity, film forming cost, and film forming ease when formed on the surface of the cutting tool. From this point of view, a diamond-like carbon (DLC) film is used as an embodiment of the present invention.

ここで本発明では、硬質炭素膜(DLC)のラマン分光分析におけるラマンスペクトルについて、Dバンド(1390cm−1付近)における面積強度をI、Gバンド(1540cm−1付近)における面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4以下であることを特徴としている。 Here in the present invention, the Raman spectrum in Raman spectroscopy of the hard carbon film (DLC), D-band (1390 cm -1 vicinity) the integrated intensity of I D, the area intensity of G-band (1540 cm around -1) I G In this case, the area intensity ratio R = (I D / I G ) is 1.4 or less.

硬質炭素皮膜の中でも、sp3構造(ダイヤモンド構造)とsp2構造(グラファイト構造)から形成されているダイヤモンド状炭素(DLC)の場合、Gバンド(1540cm−1付近)に主ピークをもち、Dバンド(1390cm−1付近)にショルダーバンドを有する非対称なラマンスペクトルが観測される。これらのラマンスペクトルはいずれもsp2構造のカーボンによるラマンスペクトルであるが、これらのラマンスペクトルの相対強度は、硬質炭素膜のsp3結合比率に密接な関係があり、両ピークの面積強度比R=(I/I)が1.4のときにsp3比率が70%程度であり、それ以下になるとsp3比率が増加する。硬質炭素膜の絶縁性はダイヤモンド結合であるsp3結合の比率によって大きく変動し、高い絶縁性を有するダイヤモンド結合(sp3結合)比率が70%より大きくなると、硬質炭素膜がより緻密な構造となるので、図2に示すように、硬質炭素膜中のクラックやピンホール、あるいは導電性粒子等の欠陥5が少なく信頼性の高い寿命センサ回路付き切削工具を得ることができる。逆にsp3結合比率が70%より小さくなると絶縁性が低下してしまい、寿命センサ回路付き工具としての機能を十分に果たすことができなくなる。 Among the hard carbon films, in the case of diamond-like carbon (DLC) formed from sp3 structure (diamond structure) and sp2 structure (graphite structure), the G band (near 1540 cm −1 ) has a main peak, and D band ( An asymmetric Raman spectrum having a shoulder band in the vicinity of 1390 cm −1 is observed. Each of these Raman spectra is a Raman spectrum of carbon having an sp2 structure. However, the relative intensity of these Raman spectra is closely related to the sp3 bond ratio of the hard carbon film, and the area intensity ratio of both peaks R = ( When I D / I G ) is 1.4, the sp3 ratio is about 70%, and when it is less than that, the sp3 ratio increases. The insulating property of the hard carbon film varies greatly depending on the ratio of sp3 bonds, which are diamond bonds. If the ratio of diamond bonds having high insulating properties (sp3 bonds) exceeds 70%, the hard carbon film has a denser structure. As shown in FIG. 2, a highly reliable cutting tool with a life sensor circuit with few defects 5 such as cracks, pinholes, or conductive particles in the hard carbon film can be obtained. On the other hand, if the sp3 bond ratio is less than 70%, the insulation is lowered, and the function as a tool with a life sensor circuit cannot be sufficiently achieved.

すなわち、面積強度比Rが1.4を超えると、絶縁性被覆層に欠陥を含み、その中に導電性の異物が混入して絶縁性が失われ、電気抵抗値が減少してしまう。   That is, when the area intensity ratio R exceeds 1.4, the insulating coating layer includes defects, and conductive foreign matters are mixed therein, so that the insulation is lost and the electric resistance value is reduced.

図1に示すように、従来の寿命センサ付き切削工具21における絶縁性被覆膜22は、膜中にオープンなクラック、すなわち膜の表裏面に端を有するクラックやピンホール、導電性の粒子等の欠陥25、または剥離等が存在する場合があり、絶縁性被覆膜22の上に導電性のセンサ回路膜24を作製する際に、導電性物質がその欠陥等に侵入し、結果的に導電性母材23と導電センサ膜24とが短絡してしまう。そのためセンサ回路が正常に機能できずセンサ工具として信頼できるものではなかった。それに対して、本発明のような硬質炭素膜、特にダイヤモンド状炭素(DLC)膜を絶縁性被覆層として用いると、sp3構造の割合が多く、極めて緻密な構造をとるので、膜中に欠陥等の少ない、絶縁性の高いセンサ工具が得られる。   As shown in FIG. 1, the insulating coating film 22 in the conventional cutting tool 21 with a life sensor has an open crack in the film, that is, a crack or pinhole having ends on the front and back surfaces of the film, conductive particles, and the like. When the conductive sensor circuit film 24 is formed on the insulating coating film 22, the conductive material penetrates into the defect or the like, and as a result The conductive base material 23 and the conductive sensor film 24 are short-circuited. For this reason, the sensor circuit cannot function normally and is not reliable as a sensor tool. On the other hand, when a hard carbon film such as the present invention, particularly a diamond-like carbon (DLC) film, is used as an insulating coating layer, the proportion of sp3 structure is large and an extremely dense structure is formed. It is possible to obtain a sensor tool with less insulation and high insulation.

ここで、前記ラマン分光分析は、分子や結晶を構成する原子の振動エネルギー準位差から分子構造を推定する分析方法である。より詳しくは、基底状態の試料に可視光線を照射し、中間遷移状態を経由して励起状態に戻ってくる際のエネルギー差をラマン光として観察する分析方法である。   Here, the Raman spectroscopic analysis is an analysis method for estimating a molecular structure from a vibration energy level difference of atoms constituting molecules and crystals. More specifically, this is an analysis method in which a sample in a ground state is irradiated with visible light and an energy difference when returning to an excited state via an intermediate transition state is observed as Raman light.

次に、絶縁性被覆層2として硬質炭素膜(DLC)を製膜した上に、寿命センサ回路として使用する導電性硬質層を製膜する。この導電性硬質層は、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工具表面のほぼ全面に所定厚みに製膜することが出来る。その後、レーザー加工によって、工具表面のほぼ全面に製膜された導電性硬質膜を寿命センサ回路としての所定パターンに加工する。詳細には、刃先のすくい面および逃げ面に刃先稜線と平行になるようにセンサパターンを形成する。センサパターンの幅は一般的には0.01mm〜0.5mmでよいが、寿命設定により任意の幅を持たせるとよい。これにより導電母材と導電センサ膜の電気絶縁性の良いセンサ工具を作製することができる。また膜厚については、膜が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回路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可能性がある。また20μmを超える導電性膜を形成しようとすると、形成時に導電性膜に大きな残留応力が発生し、該残留応力によって、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可能性がある。   Next, after forming a hard carbon film (DLC) as the insulating coating layer 2, a conductive hard layer used as a life sensor circuit is formed. This conductive hard layer can be formed with a predetermined thickness on almost the entire tool surface by employing a CVD method, a PVD method such as ion plating, sputtering, vapor deposition, or a plating method. Thereafter, the conductive hard film formed on almost the entire surface of the tool is processed into a predetermined pattern as a life sensor circuit by laser processing. Specifically, the sensor pattern is formed on the rake face and the flank face of the blade edge so as to be parallel to the edge line of the blade edge. In general, the width of the sensor pattern may be 0.01 mm to 0.5 mm, but an arbitrary width may be given depending on the lifetime setting. Thereby, a sensor tool having good electrical insulation between the conductive base material and the conductive sensor film can be produced. As for the film thickness, when the film is thinner than 0.05 μm, the bonding to the surface of the base material is weakened and the electric resistance value of the sensor circuit is increased, so that the wear degree and chipping of the throw-away tip are accurately detected. May become difficult. If a conductive film exceeding 20 μm is formed, a large residual stress is generated in the conductive film during the formation, and the residual stress may weaken the bonding of the conductive film to the base material surface. There is.

ここで導電性硬質膜は、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W等の4、5、6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、Cr、MoC、WC、WC、TiN、VN、NbN、TaN、CrN、TiCN、VCN、NbCN、TaCN、CrCN等の4、5、6族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、(Ti、Al)N等で形成される。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、被削材と反応せず、センサの電気抵抗値が常に所定値を示し、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回路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。 Here, the conductive hard film is a metal material such as Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, etc., Group 4, 5, 6 metal, Co, Ni, Fe, etc., or Al. 4, 5, 6 such as TiC, VC, NbC, TaC, Cr 3 C 2 , Mo 2 C, WC, W 2 C, TiN, VN, NbN, TaN, CrN, TiCN, VCN, NbCN, TaCN, CrCN, etc. It is formed of a group metal carbide, nitride, carbonitride, (Ti, Al) N or the like. 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 always shows a predetermined value, so that the work surface of the work material is damaged by a reaction product. Can be effectively prevented from forming, has excellent oxidation resistance, does not change the electrical resistance of the sensor circuit due to oxide formation, and accurately detects the wear degree of the throw-away tip and the presence or absence of defects It can be suitably used for the reason that it can be performed.

また、絶縁性被覆層は、硬質炭素膜を2層以上積層した多層構造とすることで、より高い絶縁性を達成することが可能となる。sp3比率が高い硬質炭素膜では極めて緻密な構造となり、クラックやピンホール等の欠陥が極めて小さく、また膜の表裏面に端を有するようなオープンなクラック等も極めて少ないので、単層で高い絶縁性が得られるものの、より高い絶縁性とより高い信頼性が要求される寿命センサ回路付き切削工具における絶縁膜においては、多層構造とすることが望ましい。単層の絶縁層中で、仮に前述したようなオープンな欠陥が存在した場合であっても、最終工程の寿命センサ回路としての導電性硬質膜作製時に欠陥中に導電性物質の一部が侵入することを防ぎ、導電性母材と導電性回路との間で短絡しなくなり、寿命センサ回路付き切削工具としてより高い性能を得ることができる。概念図を図3に示す。1層目絶縁層12a製膜時に仮にオープンな欠陥が存在する場合であっても、当該欠陥15aは、2層目絶縁層12bにより埋めるまたは覆うことができる。また2層目絶縁層12b製膜時に仮にオープンな欠陥が存在する場合であっても、その欠陥15bには、導電センサ膜作製時に短絡要因成分が浸入するが、1層目絶縁層12aにより、導電性母材13と導電センサ膜14との短絡を阻止できる。すなわち、少なくとも1層以上の硬質炭素膜を含み、このように2層以上の多層膜とすることにより、より高い絶縁性及び耐溶着性をもつアルミニウム等の非鉄加工用寿命センサ回路付き切削工具を得ることができる。   Further, the insulating coating layer can achieve higher insulating properties by forming a multilayer structure in which two or more hard carbon films are laminated. A hard carbon film with a high sp3 ratio has a very dense structure, defects such as cracks and pinholes are extremely small, and there are very few open cracks with edges on the front and back surfaces of the film, so a single layer with high insulation However, it is desirable that the insulating film in the cutting tool with a life sensor circuit that requires higher insulation and higher reliability has a multilayer structure. Even if an open defect as described above exists in a single insulating layer, a part of the conductive material penetrates into the defect during the production of the conductive hard film as the life sensor circuit in the final process. This prevents a short circuit between the conductive base material and the conductive circuit, and a higher performance can be obtained as a cutting tool with a life sensor circuit. A conceptual diagram is shown in FIG. Even if there is an open defect at the time of forming the first insulating layer 12a, the defect 15a can be filled or covered with the second insulating layer 12b. Even if there is an open defect during the formation of the second insulating layer 12b, a short-circuiting factor component penetrates into the defect 15b during the production of the conductive sensor film, but the first insulating layer 12a A short circuit between the conductive base material 13 and the conductive sensor film 14 can be prevented. That is, a cutting tool with a life sensor circuit for non-ferrous processing such as aluminum having higher insulation and welding resistance by including at least one layer of hard carbon film and thus forming a multilayer film of two or more layers. Obtainable.

また、複数層の絶縁性被覆層の総厚みは、0.2μm以上1.0μm以下とすることが望ましい。絶縁性被覆層厚みが0.2μm未満では絶縁性が極端に低下する恐れがあるためである。また、厚膜にすると切削性能(特に耐欠損性)に悪影響を及ぼすものと予測されるため、絶縁性被覆層厚みは1.0μm以下、より好ましくは0.5μm以下がよい。さらに絶縁性被覆層を3層、4層と層数を増やす場合は、トータルの絶縁性被覆層の厚みに注意する必要がある。特に硬質炭素膜では残留応力が高いために耐剥離性の低下が懸念される。   The total thickness of the plurality of insulating coating layers is preferably 0.2 μm or more and 1.0 μm or less. This is because if the insulating coating layer thickness is less than 0.2 μm, the insulating property may be extremely lowered. Further, since it is predicted that a thick film will adversely affect cutting performance (particularly chipping resistance), the thickness of the insulating coating layer is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. Further, when the number of insulating coating layers is increased to three or four layers, it is necessary to pay attention to the total thickness of the insulating coating layers. In particular, since the residual stress is high in a hard carbon film, there is a concern that the peel resistance may be lowered.

また、皮膜の付着力を向上させるために金属元素を含有させ内部応力を緩和する方法が知られているが、仮に1層目にこのような金属含有付着力強化層が配置された場合においても、2層目によって非導電性を維持することができる。   Moreover, in order to improve the adhesion of the film, a method of reducing the internal stress by containing a metal element is known, but even when such a metal-containing adhesion-enhancing layer is disposed as the first layer, Non-conductivity can be maintained by the second layer.

また、積層した硬質炭素膜のうち、内層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDL/IGL)が、前記内層側の硬質炭素膜の直上にある外層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDH/IGH)より大きい構成とすることにより、絶縁膜全体の絶縁性を損ねることなく、残留応力を低下させ耐剥離性の低下を防ぐことができる。特に、硬質炭素膜ではsp3比率が高くなるほど絶縁性が増すものの、残留応力も増加するために、耐剥離性の低下に十分注意しなければならない。したがって、sp3比率が低く、付着力の高い硬質炭素皮膜を内層として、その上に外層としてsp3比率が高く絶縁性の極めて高い硬質炭素膜を作成することが、より望ましい絶縁膜構成である。また、外層側では硬度が高く、内層側は靭性が高いという、切削工具として求められる耐摩耗性と耐欠損性の両性能をも兼ね備えることができる。 Of the laminated hard carbon films, the area intensity ratio R L = (I DL / I GL ) for the Raman spectrum of the hard carbon film on the inner layer side is the outer layer side directly above the hard carbon film on the inner layer side. By making the structure larger than the area intensity ratio R H = (I DH / I GH ) for the Raman spectrum of the hard carbon film, the residual stress is lowered and the peeling resistance is lowered without impairing the insulating properties of the whole insulating film. Can be prevented. In particular, in the case of a hard carbon film, although the insulation property increases as the sp3 ratio increases, the residual stress also increases, so that sufficient attention must be paid to the decrease in peel resistance. Therefore, it is a more desirable insulating film configuration to form a hard carbon film having a low sp3 ratio and a high adhesion as an inner layer, and forming a hard carbon film having a high sp3 ratio and an extremely insulating property as an outer layer thereon. Moreover, it can have both the wear resistance and the fracture resistance required for a cutting tool, ie, the outer layer has high hardness and the inner layer has high toughness.

以上、本発明の実施形態としてスローアウェイチップ型工具を用いて説明したが、もちろん他の工具、例えばドリル等への応用も可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the throw away tip type tool was demonstrated as embodiment of this invention, it cannot be overemphasized that application to another tool, for example, a drill etc. is also possible.

(製造方法)
次に、硬質炭素膜としてのDLCの詳細な製造方法について説明する。
(Production method)
Next, the detailed manufacturing method of DLC as a hard carbon film is demonstrated.

まず、導電性母材として、例えば炭化タングステン基超硬合金を用いるときは、結合相としてコバルト、硬質層として炭化タングステン、その他成分として4,5および6族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物からなる粉末を混合粉砕し、プレス成形、押し出し成形等の周知の成形技術にて成形体を作製し、該成形体を真空雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気で1300〜1500度の焼成温度にて焼成する。   First, for example, when a tungsten carbide base cemented carbide is used as the conductive base material, cobalt is used as the binder phase, tungsten carbide is used as the hard layer, and carbides, nitrides, and carbonitrides of Group 4, 5 and 6 metals as other components. Then, the oxide powder is mixed and pulverized, and a molded body is produced by a known molding technique such as press molding and extrusion molding. The molded body is heated to 1300 to 1500 ° C. in an inert atmosphere such as a vacuum atmosphere or a nitrogen atmosphere. Firing at the firing temperature.

焼成にて作製した焼結体表面に機械加工を施して導電性母材を作製する。   The surface of the sintered body produced by firing is machined to produce a conductive base material.

また、その表面に、所望によりPVDやCVD等の周知の成膜技術にて硬質被覆層を成膜してもよい。   Moreover, you may form a hard coating layer on the surface by well-known film-forming techniques, such as PVD and CVD, if desired.

ここで、上記のようにして作製した導電性母材の表面に、硬質炭素皮膜からなる絶縁性硬質膜を成膜する。   Here, an insulating hard film made of a hard carbon film is formed on the surface of the conductive base material produced as described above.

本発明によれば、導電性母材を成膜するには、物理蒸着法や、プラズマCVD法等にて成膜可能であるが、本発明によれば、スパッタリング法にて成膜することが、より絶縁性の高い絶縁性硬質膜を得ることができる。   According to the present invention, the conductive base material can be formed by physical vapor deposition, plasma CVD, or the like, but according to the present invention, the film can be formed by sputtering. Thus, an insulating hard film having higher insulating properties can be obtained.

硬質炭素皮膜の原料としては、Cガス、固体カーボンを用いる。 C 2 H 2 gas and solid carbon are used as raw materials for the hard carbon film.

チャンバー内温度を100〜300℃に設定し、Cガスの流量を15〜50ml/min、固体カーボンを1〜10kwにてスパッタリング、さらに10〜50kVのバイアス電圧を基体に付与することにより成膜できる。面積強度比R=(IDH/IGH)、つまりsp3比は、Cガス流量と固体カーボンのスパッタ率の比、また、バイアス電圧、基体温度によって制御が可能である。つまり、Cガス流量を減少させ、固体カーボンのスパッタ率を高めることにより、硬質炭素皮膜中の水素量が減少し、高硬度膜、つまりsp3比が高く面積強度比R=(IDH/IGH)が低い皮膜が得られる。しかるに複層膜とする場合、下層膜成膜時はガス流量を増加させ固体カーボンスパッタ率を低下、上層成膜時はガス流量を減少させ固体カーボンスパッタ率を増加させることにより成膜可能である。 By setting the temperature in the chamber to 100 to 300 ° C., sputtering the C 2 H 2 gas at a flow rate of 15 to 50 ml / min, solid carbon at 1 to 10 kw, and applying a bias voltage of 10 to 50 kV to the substrate. A film can be formed. The area intensity ratio R H = (I DH / I GH ), that is, the sp3 ratio can be controlled by the ratio of the C 2 H 2 gas flow rate to the solid carbon sputtering rate, the bias voltage, and the substrate temperature. That is, by decreasing the C 2 H 2 gas flow rate and increasing the sputtering rate of the solid carbon, the amount of hydrogen in the hard carbon film is reduced, and the high hardness film, that is, the sp3 ratio is high and the area intensity ratio R H = (I A film having a low DH / IGH ) is obtained. However, in the case of a multi-layer film, it can be formed by increasing the gas flow rate to lower the solid carbon sputtering rate when forming the lower layer film and decreasing the gas flow rate to increase the solid carbon sputtering rate when forming the upper layer film. .

なお、バイアス電圧、温度の制御によっても面積強度比を変化させることができ、スパッタリング法以外の製法においてもセンサ回路の絶縁膜としての硬質炭素皮膜の作製が可能である。   The area intensity ratio can also be changed by controlling the bias voltage and temperature, and a hard carbon film as an insulating film of the sensor circuit can be produced even in a manufacturing method other than sputtering.

絶縁性硬質層を成膜した後に、導電性の硬質膜をPVDやCVD等の周知の成膜技術にて成膜し、レーザー加工や、研磨加工等の加工にてセンサ回路パターンを形成する。   After forming the insulating hard layer, a conductive hard film is formed by a well-known film forming technique such as PVD or CVD, and a sensor circuit pattern is formed by laser processing or polishing processing.

その後、所望により、センサ回路パターンが切り屑によって損傷し、センサの誤作動を起こすことを防ぐために、PVDやCVD等の周知の成膜技術によって硬質被覆層を保護膜として成膜してもよい。   Thereafter, if desired, in order to prevent the sensor circuit pattern from being damaged by chips and causing malfunction of the sensor, a hard coating layer may be formed as a protective film by a known film formation technique such as PVD or CVD. .

(実施例1)
本発明の実施例として、以下のサンプル1を5個作製した。導電性母材としてK種超硬合金母材を用いた。導電性母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、1層目にスパッタリングにて0.1μmの硬質炭素(DLC)膜を作製した。該硬質炭素(DLC)膜におけるArレーザー(出力:2W、波長:514.5および488.0nm)を用いたラマン分光分析におけるラマンスペクトルについて、Dバンド(1390cm−1付近)における面積強度をI、Gバンド(1540cm−1付近)における面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4、すなわちsp3比率が約70%となるように、炉内温度130度、Cガスの流量を20ml/min、固体カーボンを5.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した。
Example 1
As examples of the present invention, the following five samples 1 were produced. A K-type cemented carbide base material was used as the conductive base material. As an insulating film that insulates the conductive base material from the conductive sensor film, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.1 μm was formed as the first layer by sputtering. For the Raman spectrum in the Raman spectroscopic analysis using Ar laser (output: 2 W, wavelength: 514.5 and 488.0 nm) in the hard carbon (DLC) film, the area intensity in the D band (near 1390 cm −1 ) is expressed as I D the area intensity of G-band (1540 cm around -1) when the I G, relative intensity R = (I D / I G ) is 1.4, i.e. as sp3 ratio of about 70%, the furnace A film was formed under conditions of an internal temperature of 130 ° C., a flow rate of C 2 H 2 gas of 20 ml / min, solid carbon of 5.5 kw, and a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

その後、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   Thereafter, TiN was formed by PVD as a conductive sensor film, and a sensor circuit pattern was produced by laser processing.

比較用サンプルとして、以下のサンプル2を5個作製した。導電性母材としてはK種超硬合金を用いた。導電性母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、スパッタリングにて膜厚0.1μm、ラマンスペクトルの面積強度比1.6(sp3比率は約60%)の硬質炭素(DLC)膜を炉内温度130度、Cガスの流量を60ml/min、固体カーボンを7.0kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した作製した。スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。 Five samples 2 below were produced as comparative samples. As the conductive base material, K-type cemented carbide was used. As an insulating film that insulates the conductive base material from the conductive sensor film, a hard carbon (DLC) film having a film thickness of 0.1 μm and a Raman spectrum area intensity ratio of 1.6 (sp3 ratio is approximately 60%) is formed by sputtering. A film was formed by sputtering at an internal temperature of 130 ° C., a C 2 H 2 gas flow rate of 60 ml / min, solid carbon at 7.0 kw, and a bias voltage of 30 kV. The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

そして、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   And TiN was formed into a film by PVD as a conductive sensor film, and the sensor circuit pattern was produced by laser processing.

これらサンプル1と2について、導電性母材と導電センサ膜との電気絶縁性を市販のテスターを用いておこなった。電気絶縁性の調査方法を示す概略図を図4に、電気抵抗値の測定結果を表1にそれぞれ示す。

Figure 2007196360
For these samples 1 and 2, electrical insulation between the conductive base material and the conductive sensor film was performed using a commercially available tester. FIG. 4 is a schematic diagram showing a method for investigating electrical insulation, and Table 1 shows measurement results of electrical resistance values.
Figure 2007196360

比較例であるサンプル2においては絶縁膜を構成する硬質炭素(DLC)膜のラマンピークの面積強度比が1.4以上、つまりsp3比率が低いため、電気抵抗値が低い結果となった。   In the sample 2 as a comparative example, the area intensity ratio of the Raman peak of the hard carbon (DLC) film constituting the insulating film is 1.4 or more, that is, the sp3 ratio is low, and thus the electric resistance value is low.

これに対して本発明の実施例であるサンプル1は、5つとも優れた電気絶縁性を示した。   On the other hand, Sample 1 which is an example of the present invention showed excellent electrical insulation properties.

さらに、実際の切削加工において寿命判定が可能かどうか、以下の切削条件にて実装試験を行った。詳細には、上述したサンプル1およびサンプル2について、逃げ面で切刃より0.2mmの位置に寿命判定センサ回路パターンを作製しておき、そこへ電流信号を流した状態で下記条件にて切削加工を行い、逃げ面摩耗が0.2mmに達して寿命判定センサ回路パターンが断線した際に生じる急激な電気抵抗値の変化を感知して、加工をストップさせるというものである。結果は合わせて表1に示した。   Furthermore, a mounting test was performed under the following cutting conditions to determine whether the life could be determined in actual cutting. Specifically, for sample 1 and sample 2 described above, a life determination sensor circuit pattern is prepared at a position of 0.2 mm from the cutting edge on the flank, and cutting is performed under the following conditions with a current signal flowing therethrough. Processing is performed, and a sudden change in electrical resistance value that occurs when the flank wear reaches 0.2 mm and the life determination sensor circuit pattern is disconnected is detected to stop the processing. The results are shown in Table 1.

(切削条件)
被削材 :A6061 円柱材
工具形状:CNMM120408
切削速度:200m/分
送り速度:0.2mm/rev
切り込み:1.0mm
表1に示すように、本発明の実施品であるサンプル1は5つとも全て、逃げ面摩耗が0.2mmに達した段階で回路パターンが断線し、その際に生じる電気抵抗値の変化を感知することができた。しかしながら、比較品のサンプル2では、絶縁性被覆層の絶縁が不十分であるために、逃げ面摩耗が0.2mmに達して寿命判定センサ回路パターンが断線しても電気抵抗値の変化を感知することができなかった。
(Cutting conditions)
Work material: A6061 Cylindrical tool shape: CNMM120408
Cutting speed: 200 m / min Feed speed: 0.2 mm / rev
Cutting depth: 1.0mm
As shown in Table 1, all the five samples 1 which are the products of the present invention were disconnected when the flank wear reached 0.2 mm, and the change in the electric resistance value generated at that time was observed. I was able to detect it. However, in sample 2 of the comparative product, insulation of the insulating coating layer is insufficient, so that even if the flank wear reaches 0.2 mm and the life determination sensor circuit pattern is disconnected, a change in the electrical resistance value is detected. I couldn't.

(実施例2)
本発明の実施例として以下のサンプル3を5個作製した。導電用母材としてK種超硬合金母材を用いた。導電母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、1層目にスパッタリングにて0.1μmの硬質炭素(DLC)膜を作製した。該硬質炭素(DLC)膜における実施例1と同様にして行ったラマン分光分析におけるラマンスペクトルについて、Dバンド(1390cm−1付近)における面積強度をI、Gバンド(1540cm−1付近)における面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4(sp3比率は約70%)になるように炉内温度130度、Cガスの流量を20ml/min、固体カーボンを5.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧で成膜した。
(Example 2)
As an example of the present invention, the following five samples 3 were produced. As the conductive base material, a K-type cemented carbide base material was used. As an insulating film that insulates the conductive base material and the conductive sensor film, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.1 μm was formed as the first layer by sputtering. About the Raman spectrum in the Raman spectroscopic analysis performed in the same manner as in Example 1 on the hard carbon (DLC) film, the area intensity in the D band (near 1390 cm −1 ) is represented by I D and the area in the G band (near 1540 cm −1 ). the strength when the I G, relative intensity R = (I D / I G ) is 1.4 (sp3 ratio is about 70%) furnace temperature of 130 ° so that the flow rate of C 2 H 2 gas Was 20 ml / min, solid carbon was sputtered at 5.5 kw, and a film was formed at a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

次に2層目にスパッタリングにて0.2μmの硬質炭素(DLC)膜を作製した。絶縁性を高めるため、該硬質炭素(DLC)膜におけるsp3比率を高く、つまりラマンスペクトルの面積強度比が1.25(sp3比率は80%)になるように炉内温度130度、Cガスの流量を35ml/min、固体カーボンを8.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧で成膜した。 Next, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.2 μm was formed by sputtering as the second layer. In order to enhance insulation, the sp3 ratio in the hard carbon (DLC) film is increased, that is, the furnace temperature is 130 ° C. and the C 2 H is set so that the area intensity ratio of the Raman spectrum is 1.25 (sp3 ratio is 80%). Sputtering was performed at a flow rate of 2 gases at 35 ml / min, solid carbon at 8.5 kw, and a film was formed at a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

その後、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   Thereafter, TiN was formed by PVD as a conductive sensor film, and a sensor circuit pattern was produced by laser processing.

比較用サンプルとして以下のサンプル4を5個作製した。導電用母材としてK種超硬合金母材を用いた。導電母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、スパッタリングにて膜厚0.1μm、ラマンスペクトルの面積強度比1.25(sp3比率80%)の硬質炭素(DLC)膜を作製した。スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   Five samples 4 below were prepared as comparative samples. As the conductive base material, a K-type cemented carbide base material was used. As an insulating film that insulates the conductive base material from the conductive sensor film, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.1 μm and a Raman spectrum area intensity ratio of 1.25 (sp3 ratio of 80%) was formed by sputtering. The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

次に2層目にスパッタリングにて膜厚0.1μm、1層目と同様にラマンスペクトルの面積強度比1.6(sp3比率80%)の硬質炭素(DLC)膜を炉内温度130度、Cガスの流量を60ml/min、固体カーボンを7.0kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した作製した。 Next, a hard carbon (DLC) film having an area intensity ratio of 1.6 (sp3 ratio of 80%) in the Raman spectrum is applied to the second layer by sputtering as in the case of the first layer. Sputtering was performed at a flow rate of C 2 H 2 gas of 60 ml / min, solid carbon at 7.0 kw, and a film was formed under a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

その後、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   Thereafter, TiN was formed by PVD as a conductive sensor film, and a sensor circuit pattern was produced by laser processing.

そして、これらサンプル3と4について、実施例1と同様に、作製したセンサ回路の電気抵抗値を市販のテスターにて測定した。電気抵抗値の測定結果を表2に示す。

Figure 2007196360
And about these samples 3 and 4, similarly to Example 1, the electrical resistance value of the produced sensor circuit was measured with the commercially available tester. Table 2 shows the measurement results of the electrical resistance value.
Figure 2007196360

比較用サンプル4においては、硬質炭素(DLC)膜のラマンピーク強度比が低く、つまりsp3比率が高く、高い絶縁性が期待されるものの、残留応力が高いために一部剥離やき裂の発生によって通電が生じてしまっている。   In the sample 4 for comparison, the Raman peak intensity ratio of the hard carbon (DLC) film is low, that is, the sp3 ratio is high, and high insulation is expected. However, due to the high residual stress, some peeling or cracking occurs. Energization has occurred.

一方、本発明品であるサンプル3においては高いsp3比率且つ高い絶縁性を有する2層目の残留応力を、sp3比率の低い1層目が補う構造となっている。   On the other hand, the sample 3 which is the product of the present invention has a structure in which the first layer having a low sp3 ratio compensates for the residual stress of the second layer having a high sp3 ratio and high insulation.

また1層目は2層目よりも残留応力が低いため母材に対する付着力が高く、2層目は1層目が同じ硬質炭素皮膜であるため1層目に対する付着力は比較的高くなる。   Further, the first layer has a lower residual stress than the second layer, and therefore has a high adhesion to the base material, and the second layer has a relatively high adhesion to the first layer because the first layer is the same hard carbon film.

その結果として、全体的に付着力が高く且つ絶縁性の高いセンサ工具が得られている。   As a result, a sensor tool with high adhesion and high insulation is obtained as a whole.

さらに、実施例1と同じ条件で、実際の切削加工での実装確認を行った。結果は合わせて表2に示した。   Furthermore, the mounting confirmation by actual cutting was performed on the same conditions as Example 1. FIG. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、本発明の実施品であるサンプル3は5つとも全て、逃げ面摩耗が0.2mmに達した段階でセンサ回路パターンが断線し、その際に生じる電気抵抗値の変化を感知することができた。しかしながら、比較品のサンプル4では、絶縁性被覆層の絶縁が不十分であるために、逃げ面摩耗が0.2mmに達しても電気抵抗値の変化を感知することができなかった。   As shown in Table 2, the sensor circuit pattern was disconnected at the stage where the flank wear reached 0.2 mm in all five samples 3 which were the products of the present invention, and the change in the electric resistance value generated at that time Was able to be detected. However, in the sample 4 as a comparative product, since the insulation of the insulating coating layer was insufficient, even if the flank wear reached 0.2 mm, a change in the electric resistance value could not be detected.

(実施例3)
本発明実施例として以下のサンプル5を5個作製した。導電用母材としてK種超硬合金母材を用いた。導電性母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、1層目にスパッタリングにて0.05μmの硬質炭素(DLC)膜を作製した。
(Example 3)
Five samples 5 below were produced as examples of the present invention. As the conductive base material, a K-type cemented carbide base material was used. As an insulating film that insulates the conductive base material from the conductive sensor film, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.05 μm was formed by sputtering as the first layer.

該硬質炭素(DLC)膜における実施例1と同様にして行ったラマン分光分析でのラマンスペクトルについて、Dバンド(1390cm−1付近)における面積強度をI、Gバンド(1540cm−1付近)における面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.25(sp3比率は70%)になるように炉内温度130度、Cガスの流量を35ml/min、固体カーボンを8.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した。 About the Raman spectrum in the Raman spectroscopic analysis performed in the same manner as in Example 1 on the hard carbon (DLC) film, the area intensity in the D band (near 1390 cm −1 ) is I D and in the G band (near 1540 cm −1 ). the integrated intensity when the I G, relative intensity R = (I D / I G ) is 1.25 (sp3 ratio 70%) furnace temperature of 130 ° so that the flow rate of C 2 H 2 gas Was 35 ml / min, solid carbon was sputtered at 8.5 kw, and a film was formed under a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。次に2層目にスパッタリングにて0.3μmの硬質炭素(DLC)膜を作製した。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes. Next, a hard carbon (DLC) film having a thickness of 0.3 μm was formed by sputtering as the second layer.

絶縁性を高めるため、該硬質炭素(DLC)膜におけるsp3比率を高く、つまりラマンスペクトルの面積強度比が1.25(sp3比率は80%)になるように炉内温度130度、Cガスの流量を35ml/min、固体カーボンを8.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧で成膜した。 In order to enhance insulation, the sp3 ratio in the hard carbon (DLC) film is increased, that is, the furnace temperature is 130 ° C. and the C 2 H is set so that the area intensity ratio of the Raman spectrum is 1.25 (sp3 ratio is 80%). Sputtering was performed at a flow rate of 2 gases at 35 ml / min, solid carbon at 8.5 kw, and a film was formed at a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

その後、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   Thereafter, TiN was formed by PVD as a conductive sensor film, and a sensor circuit pattern was produced by laser processing.

比較用サンプルとして以下のサンプル6を5個作製した。導電用性母材としてK種超硬合金母材を用いた。   Five samples 6 below were produced as comparative samples. A K-type cemented carbide base material was used as the conductive base material.

導電母材と導電センサ膜を絶縁する絶縁膜として、スパッタリングにて膜厚0.05μm、ラマンスペクトルの面積強度比が1.6sp3比率70%の硬質炭素膜を炉内温度130度、Cガスの流量を60ml/min、固体カーボンを7.5kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した。スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。 The conductive base material and the conductive sensor film as an insulating film for insulating thickness by sputtering 0.05 .mu.m, relative intensity of Raman spectrum 1.6sp3 ratio 70% of the hard carbon film temperature in the furnace 130 degrees, C 2 H Sputtering was performed at a flow rate of 2 gases at 60 ml / min, solid carbon at 7.5 kw, and a film was formed under a bias voltage of 30 kV. The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

次に2層目にスパッタリングにて膜厚0.05μm、を高く、つまりラマンピークの面積強度比1.25(sp3比率80%)の硬質炭素膜を炉内温度130度、Cガスの流量を20ml/min、固体カーボンを7.0kwにてスパッタリング、さらに30kVのバイアス電圧の条件で成膜した作製した。 Next, a hard carbon film having a high film thickness of 0.05 μm by sputtering, that is, a Raman peak area intensity ratio of 1.25 (sp3 ratio of 80%), is heated to 130 ° C., C 2 H 2 gas. Was produced by sputtering at a flow rate of 20 ml / min, solid carbon at 7.0 kw, and a bias voltage of 30 kV.

スパッタ装置は高周波スパッタ装置を用いAr雰囲気にて、プレスパッタリングを3分、母材のエッチングを12分、ターゲットのプレスパッタを15分、成膜を60分おこなった。   The sputtering apparatus was a high frequency sputtering apparatus, and pre-sputtering was performed for 3 minutes, the base material was etched for 12 minutes, the target was pre-sputtered for 15 minutes, and the film was formed for 60 minutes.

そして、導電センサ膜としてPVDによりTiNを成膜し、レーザー加工にてセンサ回路パターンを作製した。   And TiN was formed into a film by PVD as a conductive sensor film, and the sensor circuit pattern was produced by laser processing.

そして、これらサンプル5と6について、実施例1および2と同様に、作製した回路の電気抵抗値を市販のテスターにて測定した。電気抵抗結果を表3に示す。

Figure 2007196360
And about these samples 5 and 6, similarly to Example 1 and 2, the electrical resistance value of the produced circuit was measured with the commercially available tester. The electrical resistance results are shown in Table 3.
Figure 2007196360

比較用サンプルにおいては、硬質炭素(DLC)膜のsp3比率が高く、高い絶縁性が期待されるものの、総膜厚が0.1μmと非常に薄いため通電が起こり、短絡が発生してしまうった。特に、成膜ムラ等が存在する場合は、該箇所において極めて低い電気抵抗値となってしまい、信頼性の低い絶縁膜となってしまう。逆に総膜厚が2.0μm以上となった場合、残留応力が極めて高くなり、クラックや剥離が生じることにより電気抵抗が大きく低下している可能性が高い。   In the comparative sample, the sp3 ratio of the hard carbon (DLC) film is high and high insulation is expected. However, since the total film thickness is as thin as 0.1 μm, energization occurs and a short circuit occurs. It was. In particular, when there is film formation unevenness or the like, an extremely low electric resistance value is obtained at the location, and the insulating film has low reliability. On the other hand, when the total film thickness is 2.0 μm or more, the residual stress becomes extremely high, and it is highly possible that the electrical resistance is greatly reduced due to the occurrence of cracks and peeling.

さらに、実施例1および2と同じ条件で、実際の切削加工での実装確認を行った。結果は合わせて表3に示した。   Furthermore, the mounting confirmation by actual cutting was performed on the same conditions as Example 1 and 2. FIG. The results are shown in Table 3.

表3に示すように、本発明の実施品であるサンプル5は5つとも全て、逃げ面摩耗が0.2mmに達した段階で回路パターンが断線し、その際に生じる電気抵抗値の変化を感知することができた。しかしながら、比較品のサンプル6では、絶縁性被覆層の絶縁が不十分であるために、逃げ面摩耗が0.2mmに達しても電気抵抗値の変化を感知することができなかった。   As shown in Table 3, all the five samples 5 which are the products of the present invention were disconnected when the flank wear reached 0.2 mm, and the change in the electric resistance value generated at that time was observed. I was able to detect it. However, in the sample 6 of the comparative product, since the insulation of the insulating coating layer was insufficient, even if the flank wear reached 0.2 mm, a change in the electric resistance value could not be detected.

従来技術に係る寿命センサ回路付き切削工具の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the cutting tool with a lifetime sensor circuit which concerns on a prior art. 本発明の第一の実施形態による寿命センサ回路付き切削工具の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the cutting tool with a lifetime sensor circuit by 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態による寿命センサ回路付き切削工具の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the cutting tool with a lifetime sensor circuit by 2nd embodiment of this invention. 図2の寿命センサ回路付き切削工具において電気絶縁性を調査する方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of investigating electrical insulation in the cutting tool with a lifetime sensor circuit of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:寿命センサ回路付き切削工具
2:絶縁性被覆層
3:導電性母材
4:導電性硬質層(寿命センサ回路)
5:クラックやピンホール、導電性の粒子等の欠陥
9:テスター
11:寿命センサ回路付き切削工具
12a:1層目絶縁性被覆層
12b:2層目絶縁性被覆層
13:導電性母材
14:導電性硬質層(寿命センサ回路)
15:クラックやピンホール、導電性の粒子等の欠陥
21:寿命センサ回路付き切削工具
22:絶縁性被覆層
23:導電性母材
24:導電性硬質層(寿命センサ回路)
25:クラックやピンホール、導電性の粒子等の欠陥
1: Cutting tool with life sensor circuit 2: Insulating coating layer 3: Conductive base material 4: Conductive hard layer (life sensor circuit)
5: Defects such as cracks, pinholes, conductive particles 9: Tester 11: Cutting tool with life sensor circuit 12a: First layer insulating coating layer 12b: Second layer insulating coating layer 13: Conductive base material 14 : Conductive hard layer (life sensor circuit)
15: Defects such as cracks, pinholes, conductive particles 21: Cutting tool with life sensor circuit 22: Insulating coating layer 23: Conductive base material 24: Conductive hard layer (life sensor circuit)
25: Defects such as cracks, pinholes, and conductive particles

Claims (7)

導電性母材の表面に少なくとも1層の絶縁性被覆層を有し、その上に導電性硬質層を用いた回路を形成してなる寿命センサ回路付き切削工具であって、前記絶縁性被覆層のうち少なくとも1層は硬質炭素膜であるとともに、該硬質炭素膜のラマンスペクトルについてDバンドにおける面積強度をI、Gバンドにおける面積強度をIとした場合に、面積強度比R=(I/I)が1.4以下であることを特徴とする寿命センサ回路付き切削工具。 A cutting tool with a life sensor circuit, comprising a circuit using at least one insulating coating layer on a surface of a conductive base material and a conductive hard layer formed thereon, wherein the insulating coating layer with at least one layer of a hard carbon film, the Raman spectra for the integrated intensity of the D band I D of the hard carbon film, the area intensity of G-band to the case of the I G, relative intensity R = (I A cutting tool with a life sensor circuit, wherein D / I G ) is 1.4 or less. 前記硬質炭素膜の膜厚が、0.05〜0.1μmであることを特徴とする請求項1記載の寿命センサ回路付き切削工具。 The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 1, wherein the hard carbon film has a thickness of 0.05 to 0.1 μm. 前記絶縁性被覆層が、前記硬質炭素膜を2層以上積層した多層構造となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の寿命センサ回路付き切削工具。 The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 1 or 2, wherein the insulating coating layer has a multilayer structure in which two or more hard carbon films are laminated. 積層した前記硬質炭素膜のうち、内層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDL/IGL)が、前記内層側の硬質炭素膜の直上にある外層側の硬質炭素膜のラマンスペクトルについての面積強度比R=(IDH/IGH)より大きいことを特徴とする請求項3に記載の寿命センサ回路付き切削工具。 Of the laminated hard carbon films, the area intensity ratio R L = (I DL / I GL ) for the Raman spectrum of the hard carbon film on the inner layer side is hard on the outer layer side immediately above the hard carbon film on the inner layer side. 4. The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 3, wherein the area intensity ratio R H = (I DH / I GH ) for the Raman spectrum of the carbon film is larger. 前記面積強度比Rと前記面積強度比Rとの差が0.1以上であることを特徴とする請求項4に記載の寿命センサ回路付き切削工具。 The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 4, wherein a difference between the area intensity ratio RL and the area intensity ratio RH is 0.1 or more. 前記絶縁性被覆層の総膜厚が、0.2〜1.0μmであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の寿命センサ回路付き切削工具。 6. The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 3, wherein a total film thickness of the insulating coating layer is 0.2 to 1.0 [mu] m. 前記導電性硬質層からなる寿命センサ回路の上に、硬質炭素被覆層からなるセンサ回路保護膜を設けたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の寿命センサ回路付き切削工具。 7. The cutting tool with a life sensor circuit according to claim 1, wherein a sensor circuit protective film made of a hard carbon coating layer is provided on the life sensor circuit made of the conductive hard layer.
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