CN104625168A - 钻孔工具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实用性优异的钻孔工具及其制造方法，其中，即使在高温的工艺过程中包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜，柄主体也不容易生锈。钻孔工具构成为包括刃部(1)和柄部(4)，该刃部(1)在工具主体的外周上设置有螺旋状的切屑排出槽(2)，该柄部(4)在基端侧具有直径比刃部(1)的直径大的柄主体(3)，刃部(1)由超硬合金形成，柄主体(3)由不锈钢形成，在柄主体(3)的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部(6)，该柄锥部(6)的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，其中，至少在刃部(1)的外周面(12)和柄锥部(6)的由所述不锈钢形成的部位，包覆有硬质覆膜，在柄主体(3)的外周面没有包覆硬质覆膜。

Description

钻孔工具及其制造方法

技术领域

本发明涉及钻孔工具及其制造方法。

背景技术

近年来，印刷布线板(以下，称作PCB。)逐渐小型化、薄型化和轻量化，并为了提高可靠性而逐渐高耐热化和高刚性化。因此，玻璃纤维布和绝缘部的树脂结构变得难切削，相应地，在PCB的钻孔加工中使用的钻头(下面，称为PCB钻头。)变得容易磨损，从而与磨损相伴的孔位置精度的变差成为问题。

因此，提出有各种各样的钻头，例如在专利文献1中公开那样的、包覆有用于提高耐磨损性的硬质覆膜的钻头，虽实现了上述孔位置精度的改善，但期望进一步的改善。

专利文献1：日本特开2012-11489号公报

近年，在PCB钻头中，由超硬合金部件构成刃部、且由廉价的不锈钢部件构成柄主体的所谓的组合类型的钻头正在成为主流。在此，由于在钻孔时柄主体被夹紧，因此需要一定程度的硬度以免损耗，多使用能够进行淬火处理的马氏体系的不锈钢。

进行了该淬火处理的马氏体系不锈钢存在在高温/高湿的环境下生锈的情况，如果柄主体在生锈的状态下被夹紧，则在钻孔时刃部会振动，从而引起钻头的折损或孔位置精度的恶化。

另外，已知，如果对淬火处理后的马氏体系不锈钢施加高温的热循环(加热和冷却)，则容易生锈。

另一方面，如果在刃部包覆硬质覆膜，则耐磨损性提高，孔位置精度的恶化得到抑制，但是，对于该硬质覆膜，如果成膜过程的温度过低，则覆膜特性降低，因此，一般在高温的工艺过程中包覆覆膜。

因此，通常，在硬质覆膜的成膜过程中对柄主体施加几百℃的热循环，对于组合类型的硬质覆膜包覆钻头，存在柄主体容易生锈的问题。

本发明者等为了解决上述问题，对淬火处理后的马氏体系不锈钢的锈和硬质覆膜进行了研究，结果发现，通过悉心钻研覆膜的配置和加工方法，能够解决上述课题。

发明内容

本发明是基于本发明者等的上述见解而完成的，其目的在于提供一种实用性优异的钻孔工具及其制造方法，其中，即使在高温的工艺过程中包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜，柄主体也不容易生锈。

参照附图对本发明的主旨进行说明。

涉及一种钻孔工具，所述钻孔工具构成为至少包括刃部1和柄部4，该刃部1在工具主体的外周设置有一个或多个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽2，该柄部4在基端侧具有直径比所述刃部1的直径大的柄主体3，所述刃部1由含有碳化钨和钴的超硬合金形成，所述柄主体3由不锈钢形成，在所述柄主体3的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部6，该柄锥部6的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，所述钻孔工具的特征在于，至少在由所述超硬合金形成的刃部1的外周面12和所述柄锥部6的由所述不锈钢形成的部位，包覆有硬质覆膜，所述柄主体3的外周面没有包覆硬质覆膜。

另外，在技术方案1记载的钻孔工具中，其特征在于，所述柄主体3的硬度以洛氏C标尺表示在35HRC以上。

另外，在技术方案1记载的钻孔工具中，其特征在于，所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

另外，在技术方案2记载的钻孔工具中，其特征在于，所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

另外，在技术方案1～4中的任一项记载的钻孔工具中，其特征在于，在工具末端面9、10和切屑排出槽2的内表面上没有包覆硬质覆膜。

另外，涉及一种钻孔工具的制造方法，所述钻孔工具构成为至少包括刃部1和柄部4，该刃部1在工具主体的外周上设置有一个或多个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽2，该柄部4在基端侧具有直径比所述刃部1的直径大的柄主体3，所述刃部1由含有碳化钨和钴的超硬合金形成，所述柄主体3由不锈钢形成，在所述柄主体3的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部6，该柄锥部6的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，所述钻孔工具的制造方法的特征在于，在工具主体上形成工具末端面9、10和切屑排出槽2之前，至少在由所述超硬合金形成的刃部1的外周面12和所述柄锥部6的由所述不锈钢形成的部位包覆硬质覆膜，在包覆了该硬质覆膜之后，对所述柄主体3的外周面进行磨削，成为在该柄主体3的外周面没有包覆硬质覆膜的状态。

另外，在技术方案6记载的钻孔工具的制造方法中，其特征在于，所述柄主体的硬度以洛氏C标尺表示在35HRC以上，所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

由于本发明如上述这样构成，因此成为了实用性优异的钻孔工具及其制造方法，即使在高温的工艺过程中包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜，柄主体也不容易生锈。

附图说明

图1是本实施例的概要说明侧视图。

图2是本实施例的刃部的放大概要说明图。

图3是另一例子的刃部的放大概要说明图。

图4的(A)～(C)是示出实验结果的照片。

图5的(A)～(C)是示出实验结果的照片及其示意图。

标号说明

1：刃部；

2：切屑排出槽；

3：柄主体；

4：柄部；

6：柄锥部；

9：第一后刀面(工具末端面)；

10：第二后刀面(工具末端面)；

12：外周面。

具体实施方式

基于附图示出本发明的作用，对本发明的优选的实施方式简单进行说明。

在柄锥部6的由不锈钢形成的部位上包覆有硬质覆膜，由此可以抑制该不锈钢部分生锈。另外，对柄主体3的外周面进行磨削而形成为没有包覆硬质覆膜的状态，由此可以抑制柄主体3生锈。

实施例

基于附图对本发明的具体实施例进行说明。

本实施例为一种钻孔工具，所述钻孔工具构成为至少包括刃部1和柄部4，该刃部1在工具主体的外周上设置有一个或多个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽2，该柄部4在基端侧具有直径比所述刃部1的直径大的柄主体3，所述刃部1由含有碳化钨和钴的超硬合金形成，所述柄主体3由不锈钢形成，在所述柄主体3的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部6，该柄锥部6的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，其中，至少在由所述超硬合金形成的刃部1的外周面12和所述柄锥部6由所述不锈钢形成的部位，包覆有硬质覆膜，所述柄主体3的外周面没有包覆硬质覆膜。

在本实施例中，作为柄主体3，采用了硬度以洛氏C标尺表示在35HRC以上的材料。这是因为，对于钻头来说，由于在钻孔时柄主体3被夹紧，因此需要一定程度的硬度，以便不会因夹紧而损耗，希望以洛氏C标尺表示在35HRC以上。

另外，由于超硬合金的价格较高，因此，通过将超硬合金控制在需要的最小限度的量来构成PCB钻头，由此降低钻头的成本，这是组合类型钻头的目标。因此，至少使柄主体3为不锈钢，将超硬合金与不锈钢的接合位置设置在尽可能接近刃部1的位置，这在成本方面是有利的。因此，优选的是，在刃部1和柄主体3之间设置的连结部件5中的、至少柄锥部6的柄主体附近部位由不锈钢形成。另一方面，如果超硬合金与不锈钢的接合面积过小，则接合强度变小，因此，需要一定程度的接合面积。

本实施例中，刃部1与柄主体3之间的连结部件5由下述部分构成：与柄主体3的末端连续设置的柄锥部6；与该柄锥部6的末端连续设置的中间圆柱部7；以及与该中间圆柱部7的末端连续设置的第2锥部8。刃部1的基端连续设置于该第2锥部8的末端(参照图1)。并且，超硬合金与不锈钢的接合位置(边界A)被配置在中间圆柱部7的中途。另外，超硬合金与不锈钢的接合位置也可以被配置在与柄主体3连续设置的柄锥部6的中途。

另外，所包覆的硬质覆膜至少含有Al(铝)和Cr(铬)作为金属成分，且至少含有N(氮)作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

至少含有Al和Cr作为金属成分且至少含有N作为非金属成分的硬质覆膜一般作为用于切削钢铁材料的工具用覆膜，但对于PCB的钻孔也有效。通过包覆这样的硬质覆膜，能够抑制钻孔时的工具母材的磨损，但由于覆膜自身随着加工而磨损，因此需要具有适当的厚度，1μm以上是优选的。另一方面，如果过厚，则覆膜的内部应力变大，覆膜容易剥离，因此5μm以下是优选的。

另外，本发明者等对包覆的位置进行了各种变更来制作硬质覆膜包覆PCB钻头，并进行了对PCB的钻孔实验，其结果是发现，包覆在刃部外周面上的硬质覆膜对于硬质覆膜包覆PCB钻头的耐磨损性来说具有支配性的影响。

如图2所示，本实施例是所谓的平直型的2刃2槽钻头。

具体来说，是将刃部1的末端部的外径设为D1(工具外径D1)、且形成为从末端侧朝向基端侧逐渐缩径的倒锥形状的，被称作所谓的平直型的钻头。图中，标号12是刃部1的外周面。在该工具主体(刃部1)的外周设置有2个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽2。

另外，在所述切屑排出槽2的前刀面与设在工具末端的第一后刀面9之间的交叉棱线部形成有切削刃11。在所述第一后刀面9的工具旋转方向后方侧连续设置有第二后刀面10，由所述第一后刀面9和所述第二后刀面10形成了工具末端面9、10。

可以在工具末端面9、10和切屑排出槽2的内表面包覆硬质覆膜，但是，在这种情况下，需要在形成切屑排出槽2之后包覆硬质覆膜，然后切削柄主体3的外周面，从而刃部1的中心轴线与柄主体3的中心轴线有可能产生偏差。如果刃部1的中心轴线与柄主体3的中心轴线产生偏差，则在钻孔时刃部1振动，从而导致折损或孔位置精度的恶化。

因此，在本实施例中，在形成工具末端面9、10和切屑排出槽2之前，从工具末端至柄锥部6包覆硬质覆膜，然后，对柄主体3的外周面进行磨削，然后形成工具末端面9、10和切屑排出槽2。在这种情况下，成为下述这样的钻头：在刃部1的外周面12包覆有硬质覆膜，但是在工具末端面9和切屑排出槽2的内表面上没有包覆硬质覆膜。另外，在由不锈钢形成柄锥部6的一部分的情况下，只要仅在刃部1和柄锥部6的该不锈钢部分包覆硬质覆膜即可。

以上，为了简便地记载本发明的说明，以上述的钻头形状进行了说明，但钻头的形状并不限定于上述的形状。

例如，如在图3中图示本发明的另一个例子这样，也可以是下述这样的钻头：是底切(under-cut)类型的2刃2槽钻头，并且为了降低切削阻力，通过在钻头末端侧的规定的区域形成铲齿面而设置有间隙。

具体来说，该另一个例子是下述这样的所谓的底切类型的钻头：将刃部1的末端部的外径设为D1(工具外径D1)，将该刃部1的基端侧的外径设为比工具外径D1小一阶的底切直径D2。在该工具主体(刃部1)的外周上设有2个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽2，在该切屑排出槽2的工具旋转方向前方侧且比刃部1的外周面12低一阶的位置，设有从工具末端朝向基端侧的螺旋状的铲齿面13，从而形成有间隙。

另外，在所述切屑排出槽2的前刀面与设在工具末端的第一后刀面9之间的交叉棱线部形成有切削刃11。在所述第一后刀面9的工具旋转方向后方侧连续设置有第二后刀面10，由所述第一后刀面9和所述第二后刀面10形成了工具末端面9、10。

在该另一个例子中，在形成工具末端面9、10、切屑排出槽2和铲齿面13之前，从工具末端至柄锥部6包覆硬质覆膜，然后，对柄主体3的外周面进行磨削，然后形成工具末端面9、10、切屑排出槽2和铲齿面13。在这种情况下，成为下述这样的钻头：在刃部1的外周面12包覆有硬质覆膜，但是在工具末端面9、10、切屑排出槽2的内表面和铲齿面13没有包覆硬质覆膜。

利用以上的结构，能够实现下述这样的硬质覆膜包覆钻头：即使在高温的工艺过程中包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜，柄主体3也不容易生锈，其理由如下。

即，本发明者等在具有由淬火处理后的马氏体系不锈钢构成的柄主体3和柄锥部6的组合类型的钻头上包覆硬质覆膜，并对在不锈钢的部件上产生的锈进行了各种研究，结果是发现：在包覆有硬质覆膜的部分不容易生锈的现象；以及如果在硬质覆膜包覆工序完成后对表面进行磨削则该磨削面不容易生锈的现象。这些现象的机械原理有待于今后的研究成果，但是，前者可以认为是硬质覆膜防止了氧的侵入而使得不锈钢不容易生锈，另外，后者可以认为是由于将在包覆过程中变质的不锈钢的表面除去而不容易生锈。

本发明者等利用该现象，通过在柄锥部6包覆硬质覆膜，且在包覆工序后对柄主体3的外周面进行磨削(结果是，柄主体3成为没有包覆硬质覆膜的部件)，由此，成功地兼顾了在刃部1上包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜和使柄主体3不容易生锈这两种情况。并且，柄锥部6虽然不是在钻孔时被夹紧的部件，但是，一旦生锈，该生锈的部分会扩展，从而在相邻的柄主体3也容易生锈。因此，需要使柄锥部6也不容易生锈。

由于本实施例如上述这样构成，因此，通过在由不锈钢形成的柄锥部6上包覆硬质覆膜，由此能够抑制该不锈钢部分生锈。另外，通过对柄主体3的外周面进行研磨而成为没有形成硬质覆膜的状态，由此，将在硬质覆膜的包覆工序中变质的柄主体3的表面除去，抑制了因该包覆工序导致的柄主体3的生锈。

因此，在本实施例中，即使在高温的工艺过程中包覆具有高覆膜特性的硬质覆膜，柄主体也不容易生锈。

对用于证明本实施例的效果的实验例进行说明。

在柄径为3.175mm、钻头全长为38.1mm、刃部直径为0.3mm、切屑排出槽长度为5.5mm的组合类型钻头(柄主体和柄主体附近的柄锥部由不锈钢构成的、上述本实施例的结构的超硬合金制钻头)上包覆(成膜时的温度：500℃)AlCrN覆膜作为硬质覆膜，在温度为40℃、湿度为95％的环境实验室中放置48小时，对柄主体及其附近部的生锈情况进行了调查。在图4中示出了其实验结果。

图4的照片是对从第2锥部至柄主体的中途为止的部分进行拍摄所得到的照片。

并且，为了对后述的生锈位置和硬质覆膜包覆部的位置容易理解，图5是在图4的照片的右侧旁边排列有各照片的示意图而成的。

在图4的照片中拍摄了2处锥部，但右侧的锥部是柄锥部。柄锥部的右侧是柄主体，柄锥部的左侧成为连接柄主体和刃部的中间圆柱部。第2锥部处于中间圆柱部的左侧，刃部被配置于第2锥部的左侧。

图4的(C)是本实施例，通过电弧离子电镀法在柄锥的整个面和柄锥左侧的部件上包覆AlCrN覆膜，在柄主体上没有包覆硬质覆膜。图4的(A)和(B)是比较例，(A)是没有包覆硬质覆膜的钻头，(B)是通过电弧离子电镀法从工具末端侧至柄锥部的中途(不是柄锥部整个面)包覆有AlCrN覆膜(不锈钢部分露出一部分)的钻头。

根据图4的实验结果认识到，(C)的钻头虽然包覆着硬质覆膜，但是与(A)的钻头相同，没有生锈。另一方面，认识到，(B)的钻头从柄锥至柄主体生了锈。并且，在(B)中，在柄锥的硬质覆膜包覆部的一部分和中间圆柱部的硬质覆膜包覆部的一部分也生了锈。这可以认为是，首先，在没有包覆硬质覆膜的柄锥部分生锈，该锈扩展至了柄锥的硬质覆膜包覆部和中间圆柱部的硬质覆膜包覆部。

根据以上的实验结果能够确认：根据本实施例的结构，即使包覆硬质覆膜，柄主体也不容易生锈。

Claims (7)

1.一种钻孔工具，所述钻孔工具构成为至少包括刃部和柄部，该刃部在工具主体的外周上设置有一个或多个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽，该柄部在基端侧具有直径比所述刃部的直径大的柄主体，所述刃部由含有碳化钨和钴的超硬合金形成，所述柄主体由不锈钢形成，在所述柄主体的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部，该柄锥部的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，

所述钻孔工具的特征在于，

至少在由所述超硬合金形成的刃部的外周面和所述柄锥部的由所述不锈钢形成的部位，包覆有硬质覆膜，所述柄主体的外周面没有包覆硬质覆膜。

2.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，

所述柄主体的硬度以洛氏C标尺表示在35HRC以上。

3.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，

所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

4.根据权利要求2所述的钻孔工具，其特征在于，

所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的钻孔工具，其特征在于，

在工具末端面和切屑排出槽的内表面上没有包覆硬质覆膜。

6.一种钻孔工具的制造方法，所述钻孔工具构成为至少包括刃部和柄部，该刃部在工具主体的外周上设置有一个或多个从工具末端朝向基端侧的螺旋状的切屑排出槽，该柄部在基端侧具有直径比所述刃部的直径大的柄主体，所述刃部由含有碳化钨和钴的超硬合金形成，所述柄主体由不锈钢形成，在所述柄主体的末端侧形成有越是靠近末端侧越细的柄锥部，该柄锥部的至少柄主体附近部位由不锈钢形成，

所述钻孔工具的制造方法的特征在于，

在工具主体上形成工具末端面和切屑排出槽之前，至少在由所述超硬合金形成的刃部的外周面和所述柄锥部的由所述不锈钢形成的部位包覆硬质覆膜，在包覆了该硬质覆膜之后，对所述柄主体的外周面进行磨削，成为在该柄主体的外周面没有包覆硬质覆膜的状态。

7.根据权利要求6所述的钻孔工具的制造方法，其特征在于，

所述柄主体的硬度以洛氏C标尺表示在35HRC以上，所述硬质覆膜至少含有Al和Cr作为金属成分，且至少含有N作为非金属成分，该硬质覆膜的膜厚在1μm以上且5μm以下。