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【技術分類】

１－１　外径旋削バイト

【技術の名称】

１－１－４　温度センサを利用した工具摩耗・損傷のセンシング（工具－被削材熱電対法）（６－１－２、９－２－１o）

【技術内容】

本技術は、工具摩耗の進行や損傷の発生によって切削温度が変化する現象を利用した温度センサによるセンシング技術の一つである工具－被削材熱電対法に関するものである。

工具－被削材熱電対法の構成を図１に示す。運動部分からの電流の取り出し方法は、図のようにスリップリングを用いる以外に被削材と同じ 材質の電極ブラシを被削材に直接押し付けたり、水銀そうを用いる方法もある。熱電対の性質として、回路に発生する起電力は両接点の温度で決まり、回路中に 第３の金属を用いてもその影響を受けないので、高温接点である被削材と工具以外の接点温度が一定（室温）ならば高温接点の温度は室温との温度差に基づく工 具―被削材の熱起電力の大きさから求められる。しかし切削温度の上昇に伴う伝熱現象のため、工具と導線との接点Bや被削材と導線との接点Cを室温に保つこ とは困難となる。接点Bの補正方法としてはこの部分温度を切削温度の測定と同時に測定したり、工具に正負の熱起電力を持つ２種の金属線（たとえば超硬合金 鋼に対しては銅線とコンスタン線）をロー付け後、室温にした他端に可変抵抗を接続し、抵抗値を調整することで熱起電力を検出する方法がある。また接点Cに 対しては、導線を被削材と同材質（たとえば切屑）とする方法がある。

【図】

図１　工具－被削材熱電対法

出典：「温度センサを利用した工具磨耗・損傷のセンシング」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、斎藤博著、工業調査会発行、114頁　図１　工具－被削材熱電対法

【応用分野】

切削異常の検知

【出典／参考資料】

「温度センサを利用した工具磨耗・損傷のセンシング」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、斎藤博著、工業調査会発行、113頁～121頁

【技術分類】

１－１　外径旋削バイト

【技術の名称】

１－１－４　温度センサを利用した工具摩耗・損傷のセンシング（微小熱電対法）（６－１－２、９－２－１p）

【技術内容】

本技術は、工具摩耗の進行や損傷の発生によって切削温度が変化する現象を利用した温度センサによるセンシング技術の一つである微小熱電対法に関するものである。

微小熱電対法は、２本の異種金属細線の先端を放電溶接などで接合した熱電対を工具や被削材にあけた細孔に絶縁して埋め込み、工具刃先付 近の局部的な温度を測定する方法である。金属細線の材料はJISなどで定められている規格品を用いる。切削温度の測定用にはクロメル（Ni89％、 Cr9.8％、そのほか）・アルメル（Ni94％、Al2％、Mn2.5％、そのほか）熱電対（JIS-K形）を使用する例が多い。クロメル・アルメル熱 電対は空気中で1,000℃付近まで使用でき世界各国で広く利用されており、基準熱起電力は各国共通となっている。

図１は研削温度を測定した例で、砥石と被削材の接触点直下の被削材内に熱電対が埋め込んである。使用した熱電対は線径0.09mmのクロメル・アルメル熱電対である。

図２は工具すくい面の温度を求めるために工具に２個の盲穴（φ0.55mm）を放電加工した超硬チップの例で、この場合も先端を放電溶 接した線径0.1mmのクロメル・アルメル被覆熱電対を使用している。なお、すくい面温度を求める方法は、物体内の２点の温度を既知として境界の温度熱流 速を求める非定常熱伝導の逆問題に関する数値解法を用いている。

【図】

図１　微小熱電対法による研削温度の測定

出典：「温度センサを利用した工具磨耗・損傷のセンシング」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、斎藤博著、工業調査会発行、115頁　図４　微小熱電対法による研削温度の測定

図２　工具すくい面温度測定用超硬チップ

出典：「温度センサを利用した工具磨耗・損傷のセンシング」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、斎藤博著、工業調査会発行、115頁　図５　工具すくい面温度測定用超硬チップ

【応用分野】

切削異常の検知

【出典／参考資料】

「温度センサを利用した工具磨耗・損傷のセンシング」、「機械と工具　33巻　３号」、（1989年３月）、斎藤博著、工業調査会発行、113頁～121頁

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