JP2001527469A - Method for improving the wear resistance of abrasive tools - Google Patents

Method for improving the wear resistance of abrasive tools

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JP2001527469A
JP2001527469A JP50474399A JP50474399A JP2001527469A JP 2001527469 A JP2001527469 A JP 2001527469A JP 50474399 A JP50474399 A JP 50474399A JP 50474399 A JP50474399 A JP 50474399A JP 2001527469 A JP2001527469 A JP 2001527469A
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タンカラ，カニシュカ
カプーア，ラケシュ
イー． ジョンソン，ゲイリー
ディー． グリーガー，ロナルド
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Abstract

(57)【要約】 ドリルビット（１０）はプラスチック材料から形成された円筒形本体部分（２４）を備えている。本体部分は、金属材料から形成されかつそこに配置された切削要素（１６）の配列体を有する円筒形カッタ（１２）と同心端対端関係で固定される。本体部分とカッタは好適には管状であり、切削要素は環状配列体の形に配置されてコアまたはクラウンのドリル加工作用を促進する。 Abstract: A drill bit (10) has a cylindrical body portion (24) formed of a plastic material. The body portion is secured in a concentric end-to-end relationship with a cylindrical cutter (12) having an array of cutting elements (16) formed from a metallic material and disposed thereon. The body portion and the cutter are preferably tubular, and the cutting elements are arranged in an annular arrangement to facilitate the drilling action of the core or crown.

Description

【発明の詳細な説明】 研磨工具の耐摩耗性を改良する方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は切削工具に関し、特に、円形の穴またはボアを開けるようになってい る切削工具の形成にプラスチック材料を使用することに関する。 ２．背景情報 切削工具の本体を形成するために、一般には金属材料が使用される。例えば、 チューブと円盤をそれぞれ形成するのに通常、鋼が使用されてコアビットと円形 または円盤形鋸歯の本体の役目を果たす。研磨要素または切削用歯といった切削 要素は、鋼製コアとろう付け、レーザ溶接、機械的固定または一体成形される。 こうした鋼製コアは、広範な適用分野で十分に作動する。しかし、それには欠点 がないわけではない。具体的には、金属コアは比較的重いので、適用分野によっ てはこれらの切削工具は持ち運びにくく扱いが困難なものになる傾向がある。ま た、金属コアは不都合にも切断作用時振動し、騒音を発生する傾向がある。さら に、金属コアは比較的高価で、切断工具の費用全体のかなりの部分を占める。 こうした問題のいくつかが認識され、円盤形切削工具に関してそれらに取り組 む試みがなされてきている。例えば、米国特許第５，４０８，９８３号及び第５ ，４１１，０１０号はどちらも、円盤形本体部分に強化プラスチック複合材を利 用する円形鋸歯及び／または切削円盤を開示する。この構成は工具重量の低減と 騒音低減といった利点を提供する。 しかし、同様の材料の使用とそれに関連する利点は、円筒形コアビット形切削 工具には及んでいない。これはおそらく、コアビットと円形円盤切削工具及びそ れが使用される切削適用分野の間に大きな差異があるためである。実際、これら の２つの要素は、各々相互に移転できない固有のパラメータの組合せによって、 異なった切削レジームで作動することが、当業者には一般に知られている。この 点で、従来の円盤形切削工具に関連する切削率、材料及び切削速度に関する技術 、指針及び是認された慣行といったデータ及び方法論は、一般に円筒形コアビッ ト形切削工具には応用できない。 この差異の一例として、個々の切削チップまたは歯が各々ワークピースを介し 移動するときの周速が大きく異なっている。例えばコンクリートのような硬質材 料を切断するために一般に使用される従来のダイアモンド付刃円形（円盤形）鋸 歯の直径は、例えば通常約４インチ（１０２ｍｍ）から４８インチ（１２１９ｍ ｍ）の範囲である。こうした鋸歯について１分間当たりの回転数（ｒｐｍ）単位 の従来の推奨作動速度から、約４９メートル／秒（ｍ／ｓ）の好適周速が得られ る。 一方、同様の材料（コンクリート）の切削に一般に使用されるダイアモンドセ グメント付きコアビットの直径は約０．４インチから１０インチ（１０ｍｍから ２５０ｍｍ）であり、適用分野によっては３６インチ（９００ｍｍ）程度または それを越えることもある。ｒｐｍ単位の推奨作動速度から約２．５ｍ／ｓの推奨 周速が得られる。桁の違いを越える周速のこの大きな不一致は、これら２つの別 個の種類の切削工具の性質が相似でないことを示している。周速の同様の不一致 は、例えばアスファルト、石、鉄筋コンクリート、石灰岩、ケイ素石英、ガラス などを含む他の切削適用分野またはワークピース材料に関連する。 コアビット適用分野でプラスチック材料の使用を妨げるもう１つの要素は、研 削切屑との接触が長時間にわたるため、円形円盤形鋸歯と比較してビットの本体 が遭遇する比較的摩耗性のある環境にある。この点で、従来の円盤形鋸歯は回転 する毎に、個々の歯またはダイアモンドがワークピースに入り、ワークピースの 一部を除去して切り口切削した後に、ワークピースから出る。除去された材料は あらゆる切削油または冷却液と共に比較的研磨性の研削切屑を形成するが、これ は歯によって切り口を介し効果的に運ばれ、歯が切り口を出るときにそこから排 出される。この方法で、切屑は切屑が作られるのとほぼ同じ速さで切り口（と切 削工具との接触）から有効に除去される。すなわち、摩耗性研削切屑は、比較的 摩耗の影響を受けやすい円盤のプラスチック複合材本体部分ではなく、歯または 切削要素だけに接触する傾向がある。 これに反して、コアドリル加工適用分野の性質は、切削作用が完了するまで切 削用歯またはダイアモンドが切り口内に維持されることを必要とする。従って、 最も一般的な切削作用時、切屑は、他に占める場所がないので、切り口内に残る 傾向があり、そこで切削の進行につれて切削液によってチューブ内を上昇する。 すなわち、こうした適用分野では、切屑は切削作用に亙ってコアビットの本体に 接触し続ける。切り込みまたは切り口が深くなればなるほど、コア本体との接触 面積が大きくなる。この摩耗性切屑と切削工具との長時間の接触は、比較的軟質 で摩耗の影響を受けやすいプラスチック材料から形成された構成部品に対して比 較的攻撃的な作用条件を提示する。 従って、プラスチックコア本体によって形成されたコアドリルビットを使用し てコンクリート及び他の硬質材料を切削できるとは考えられない。こうした工具 が、少なくとも鋼製コアによって形成さ れた同等の工具と同じ長さの有効寿命を有するとはさらに考えられない。 発明の概要 本発明の一観点によれば、ワークピースに円形の穴を開けるようになっている 切削工具は、切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、該カッタ が切削端と結合端とを有し、前記切削工具が更に、非金属材料から形成された概 ね円筒形状の軸を具備し、該軸がカッタ係合端とドリル係合端とを有し、前記カ ッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっており、前記結合端が前 記カッタ係合端と概ね堅固に係合し、前記切削工具を同心軸線回りに回転させる ため、前記ドリル係合端がドリルと作動可能に係合するようになっている。 本発明の第２の観点では、ワークピースに円形の穴を開けるようになっている 切削工具のために非金属本体が提供される。前記切削工具が切削要素の配列体を 含む概ね円筒形状のカッタを有しており、該カッタが切削端と他端とを有してい る。前記非金属本体が、カッタ係合端とドリル係合端とを有する概ね円筒形状の 軸を備え、該軸が前記カッタと同心端対端係合するようになっており、前記カッ タ係合端が前記他端と概ね堅固に係合し、前記切削工具を同心軸線回りに回転さ せるため、前記ドリル係合端がドリルと作動可能に係合するようになっている。 本発明の第３の観点では、ワークピースに穴をドリル加工する方法は、（ａ） 切削工具を提供し、該切削工具が、ｉ）切削要素の配列体を含む概ね円筒形状の カッタを具備し、該カッタが切削端と結合端とを有し、前記切削工具が更に、ｉ ｉ）非金属材料から形成された概ね円筒形状の軸を具備し、該軸がカッタ係合端 とドリル係合 端とを有し、ｉｉｉ）前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するように なっており、前記結合端が前記カッタ係合端と概ね堅固に係合しており、（ｂ） 前記ドリル係合端をドリルに固定し、（ｃ）前記ドリルを作動せしめて前記切削 工具を同心軸線回りに回転させ、（ｄ）前記切削端を前記ワークピースと係合さ せる各段階を含む。 本発明のさらに別の態様では、ポリマ本体切削工具の耐摩耗性を改良する方法 は、（ａ）ポリマ本体上に配置された切削要素を有する切削工具を提供し、（ｂ ）前記ポリマ本体の表面に耐摩耗性粒子の層を適用する各段階を含む。 すなわち、本発明は切削工具の形成に非金属材料を利用して重量及び／または 費用の低減といった先行技術に対する利点を得るようにしている。 本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面と共に本発明の様々な態様の 以下の詳細な説明を読むことから容易に明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の非金属本体切削ビットの実施形態の断面立面分解概略図であ る。 図２は、切削ビットを従来のドリルモータに設置する手段の部分を含む、本発 明の非金属本体切削ビットの別の実施形態の断面立面部分分解概略図である。 図３は、図２の非金属本体切削ビットの一部の断面立面分解概略図である。 図４は、図３の非金属本体切削ビットの部分の平面図であり、部分を仮想線で 示す図である。 図５は、図１及び図２に示される種類の非金属本体切削ビットのカッタの実施 形態の斜視概略図である。 図６は、図１に示される種類の切削ビットの一部の、拡大して示す図１と同様 の断面概略図である。 図７は、本発明の別の実施形態の、図６と同様の図である。 図８は、本発明のまた別の実施形態の立面概略図である。 図９は、本発明の非金属本体切削ビットの更に別の実施形態の一部の斜視概略 図である。 図１０は、本発明の非金属本体切削ビットの代替実施形態の断面立面分解概略 図である。 図１１は、本発明の摩耗試験結果を表すグラフである。 図１２は、ビット直径の関数としてコアビットに作用するねじりモーメントと 最大表面応力を表すグラフである。 好適実施形態の詳細な説明 簡単に説明すると、図１に示されるように、本発明はワークピースに円形の穴 を開ける円筒形切削工具またはビット１０を備えている。ビット１０は、プラス チック材料から形成された円筒形本体２４を備えている。本体部分は、それ上に 配置された切削要素１６の配列体を含むと共に金属材料から形成された円筒形カ ッタ１２と同心端対端係合関係で固定される。好適実施形態では、ビット１０は コアビットを備えており、コアビットでは本体２４とカッタ１２は概ね管状であ り、コアまたはクラウンのドリル加工作用を促進するためにカッタはその上に環 状配列で配置された切削要素を含む。図７に示されるように、管状本体２２４の 壁厚さｃを切削要素１６の厚さに対して増大せしめ、それによりドリル加工時の 比較的軟質の本体の摩耗を補償するようにしてもよい。この方針に沿って、例え ば表面硬化プラスチック本体２２４または壁厚さｃに対し切削要素１６の厚さま たは半径寸法を増大するといった様々な技術が耐摩耗性を改良するのに利用され うる。 本開示で使用される場合、「切削ビット」または「ビット」という術語は切削 要素の配列体を含むと共に、回転してワークピースに円形の穴を開けるために利 用されるあらゆる円筒形切削工具を指し、例えば従来のコアビット、穴鋸または 冠鋸、及び中実コアドリルビットを含む。「コアビット」という術語は、例えば 従来の冠鋸または穴鋸だけでなく従来のコアドリルと共に一般に使用される切削 工具を含む、管状または中空構造のあらゆるドリルビットを指す。「軸線方向」 という術語は、ここで説明される要素と共に使用される場合、要素に対し図１に 示されるようなその回転中心または同心軸線ｆと概ね平行な方向を指す。同様に 、「横断方向」または「半径方向」という術語は、軸線方向に概ね直交する方向 を指す。 ここで図面を詳細に参照すると、図１に示されるように、本発明の１つの実施 形態には、一般に開放端コアビットと呼ばれる種類のコアビットとして形成され る切削ビット１０が含まれる。図示されるように、ビット１０には、概ね円筒形 構造のカッタ１２が含まれる。カッタは、その上に配置された従来の切削要素１ ６の配列体を含む環状切削端１４を有する。切削要素１６には、例えば図５に示 されるように、リング１２にろう付け、溶接または他の方法で固定された従来の 接着研磨セグメント１７といったあらゆる数の当該技術分野で周知の切削装置が 含まれうる。 この点について、図５を参照すると、個々のセグメント１７の数と、それらが 取り付けられるリングの周辺部周りのそれらの間隔は、リングの寸法、本体の寸 法及び切削適用分野によってある程度変化しうる。しかし、一般に、直径約５０ ｍｍから５００ｃｍのコア ドリルビットの場合、約２から数百個までのセグメント１７が使用される。直径 がより小さいかまたはより大きいドリルビットは、それぞれさらに少ないかまた はさらに多いセグメントを使用しうる。セグメント１７の研磨成分または砥粒は こうした適用分野で一般に使用されるものの何れか一つでよく、その粒度は切削 されるべき材料の硬度によって選択される。従って、砥粒は、酸化アルミニウム 、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステンや、ダイアモンドまたは立方晶窒 化ホウ素（ＣＢＮ）といった超研磨材や、アルミナ、シード添加または非シード 添加ゾルゲルアルミナ、または他の砥粒及び砥粒の組合せ体である。通常、超研 磨材が好適であるが、超研磨材成分はより安価な砥粒で希釈されうる。研磨材は 通常メタルボンドまたはマトリックス内に保持され、セグメントに組み込む前に ニッケルのような金属で砥粒を金属コーティングすることでボンドへの付着性が 向上されうる。金属マトリックスはコバルト、鉄、青銅、ニッケル合金、炭化タ ングステン、ホウ化クロムまたは他の金属及びそれらの合金及び混合物から形成 されうる。 したがって、セグメント１７は概ねあらゆる周知の組成を備えてよく、それに は例えばセグメントが円周に沿って離間された少なくとも２つの領域を備え、超 研磨材砥粒が超研磨材砥粒の高濃度領域と低濃度領域とに交互に分散されるよう に超研磨材砥粒を分散するものが含まれる。この種のセグメントは、参照するこ とによりその全体が本明細書と一体のものとされる米国特許第５，５１８，４４ ３号に開示されている。 セグメントは好適には、従来の溶接技術によってリング１２に固定される。図 ５に示されるように、従来のセグメント１７は一般に概ね細長いか、または一長 縁がリング１２に溶接された矩形立方体形状を有する。やはり図示されるように 、コアビット実施形態では 、長縁部を固定先のリング１２の環状縁部に一致可能にするために、セグメント １７は長さに沿って曲げられる。したがって、セグメントはその幅の量だけ軸線 方向にリングから突出する。セグメントの厚さまたは半径方向寸法ｃは一般的に は固定先のリング及び本体の厚さと同じかそれよりも大きい。 本発明と共に使用できるセグメントの一例には、砥粒が濃度７．５ｖｏｌ％（ 体積百分率）の３０／４０及び４０／５０メッシュのデビアスＳＤＡ８５＋ダイ アモンドの等分混合物である、７０／３０（パーセント）コバルト／青銅混合物 のボンドが含まれる。各セグメントは長さが４９．２ｍｍであり半径または切り 口寸法が３．２ｍｍである。 或いは、切削要素にはリング１２と一体的に形成された歯が含まれうるが、こ れにはその硬度または摩耗性能を向上する追加処理を伴っても伴わなくてもよい 。この点で、例えば切削要素１６には、本願出願人が譲受人である米国特許出願 第０８／６１６，５３８号に記載された方法で化学的に結合される単一層の砥粒 を有する一体式の歯が含まれうる。なお、この出願はその全体が本願と一体のも のとして参照される。この方法で形成された歯は、以下「輪郭ろう付け単一層研 磨工具」または代替的に「輪郭切削要素」と称する。 リング１２にはまた、環状軸係合端または結合端１８が含まれるが、これは、 図示されるように、好適には雌継手またはソケットとして形成される。係合端１ ８は概ね円筒形の非金属本体、軸またはチューブ２４のリング係合端２２を受容 可能に係合するようになっている。係合端２２は好適には図示されるような雄継 手またはプラグとして形成される。 端１８及び２２は、すべりや破損なしに、コアまたは穴ドリル加工適用分野で 一般的なねじり及び軸線方向負荷に耐えるのに十分な 構造的完全性を伴う同心端対端係合で、軸またはチューブ２４及びリング１２を 維持する寸法と形状である。さらに、端１８及び２２は好適には、以下論じられ るように、所定の結合剤または接着剤を使用して係合位置で互いに結合される。 非金属軸２４はリング係合端２２から所定の軸線方向距離だけ延び、従来の開 放端形コアビットの特徴的な形で開放した後方端２５で終了する。後方端２５は 、開放端形金属本体コアビットと共に一般的に使用される取付具（図示せず）を 受け入れてビット１０を従来のコアドリルのドリルモータまたは駆動装置（図示 せず）に固定するようになっている。 この点で、ドリル加工作用時、切削要素１６の配列が、以下に詳細に論じられ るように、内径ｄＩと外径ｄＯを有する概念的な円筒を形成するように、ビット １０は同心軸線または回転軸線ｆ回りに回転せしめられるようになっている。 図示されるような好適実施形態では、リング１２とチューブ２４はそれぞれ所 定の壁厚さｔ１及びｔ２を画定する内径及び外径を備えている。壁厚さｔ１及び ｔ２は、係合端１８及び２２以外は、チューブ及びカッタの長さまたは軸線方向 寸法に沿って概ね均一である。係合端１８及び２２はそれぞれリング１２とチュ ーブ２４の段付き直径部分として形成される。この点で、リングとチューブの係 合端部分は、それぞれ壁厚さｔ１及びｔ２よりもそれぞれ実質的に薄い所定の壁 厚さｔ３及びｔ４を備えている。 壁厚さｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４は、係合端１８及び２２の円筒形表面３４及 び３６が締まりばめからすべりばめまで動く方法で互いに相互係合するのを可能 にする一方で、好適にはこれら間に接着剤を塗布するのに十分な隙間を提供する ような所定の寸法である。 図示されるように、段２６及び２８と端面３０及び３２とは各々 、軸線方向に対し概ね直交して延びる。この方法で、係合された段と端面は、名 目上には切削作用時にその半径方向成分を伝えることなく、リング１２とチュー ブ２４の間でビットの軸線方向負荷を伝えるようになっている。接合している段 と端面が軸線方向に対して斜角に配置された場合、軸線方向負荷によって、リン グ係合端２２の近くでチューブ２４が不都合にも半径方向にたわむ傾向がありう る。 係合端１８及び２２が完全に接合したときに段２６及び２８と面３０及び３２ とがそれぞれ表面対表面係合でもって互いに結合されるように、表面３４と３６ は好適には概ね同一の軸線方向寸法を備えている。さらに、これらの軸線方向寸 法は、表面３４及び３６の間の十分な接触面積を提供し、それにより、壁厚さの 寸法ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４と組み合わせて、従来のコアドリル加工作用で一 般的な軸線方向負荷またはビット上重量（ＷＯＢ）負荷によりビット１０が曲が ったり歪んだりするのを実質的に防止するような所定の寸法である。このＷＯＢ レベルは通常約５０から５００ｋｇまでの範囲内である。 上記に関して、壁厚さはビット１０の平均直径が増大するにつれて増大する。 次の表Ｉは、様々な直径の鋼製本体コアビットについて商業的な慣例で使用され る代表的な壁厚さを提供する。同じ壁厚さが、好適にはそれぞれリング１２とポ リマチューブ２４の壁厚さｔ１及びｔ２について利用される。 非金属チューブ２４の壁厚さｔ４は好適には壁厚さｔ２の約２分の１から３分 の２である。リング１２の壁厚さｔ３は、上述されたように、その表面３４が表 面３６と摺動可能に係合できるような寸法である。 リング１２は好適には鋼のような従来の金属材料から形成され、機械加工、押 出し成形または鋳造といったあらゆる従来の方法によって形成されうる。１つの 好適実施形態では、リング１２は従来のコアビットを形成するために一般的に利 用される方法で形成され、チューブ係合端１８が機械加工されて壁厚さｔ３が提 供される。 非金属チューブ２４は、例えばプラスチック、プラスチック複合材、木材複合 材、セラミック、セラミック複合材及び混合物、金属粒子またはセラミック粒子 充填プラスチック、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリル酸ポリマ、ガラス繊維 強化プラスチック（ＧＦＲＰ）及びポリアミド（ナイロン）といった多様な材料 から形成されうる。本開示を通じて、「ガラス繊維強化プラスチック」または「 ＧＦＲＰ」という術語には、例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂を含むほぼ全て のプラスチックボンドまたはマトリックス材料が含まれると理解される。同様に 、「繊維強化プラスチック」という術語 には、例えば、炭素繊維、ガラス、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）及びそれら の混合物といったあらゆる適切な繊維で強化されたエポキシ樹脂を含むあらゆる ボンドまたはマトリックス材料が含まれると理解される。 一般に、チューブ２４の形成で使用される好適な非金属材料には、あらゆる熱 硬化性または熱可塑性ポリマ及びそれらの強化複合材が含まれる。次の表ＩＩは 、利用されうる多くの熱硬化性及び熱可塑性ポリマの一部を記載する。 いくつかの上記の材料から形成されるコアビット１０の例が試験され、以下よ り詳細に論じられるように、従来の金属コアビットと同等に機能することが判明 した。 チューブ２４は、例えば成形、機械加工または押出し成形といったあらゆる従 来の方法で形成されうる。例えば、チューブ２４は押出し成形された後、リング 係合端２２の機械加工を経て壁厚さｔ４を提供しうる。 リング１２をチューブ２４に結合するために、任意の数の接着剤が利用されう る。ＰＶＣから形成されたチューブ２４を利用する一例では、マサチューセッツ 州レキシントンのＶａｒｉａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から「Ｔｏ ｒｒ−ｓｅａｌ（商標）」の名称で市販されているエポキシ樹脂と硬化剤の混合 物が組み立ての前にチューブ係合端１８とリング係合端２２の接合表面に均一に 適用され、端部が接合係合状態で互いに接着された。この特定の樹脂の使用は成 功したが、金属リングをポリマチューブに接合するために多様な他の接着剤が使 用されうる。接着剤の選択は、接合される個々の材料に基づいてなされうる。金 属を様々なプラスチックに接合するのに概して適し、この点で利用されうる追加 の接着剤の例には、ウレタン、ネオプレン、ニトリル、ポリアミド、ポリエステ ル及びシアノアクリレート接着剤が含まれる。熱と圧力を使用して金属とプラス チックを接合する溶融貼り合わせ法を使用して金属リングをチューブに接合する こともある。他の接合方法には、機械的連結技術、チューブを本来の位置で金属 リングと共に射出成形すること、及び当業者にはなじみの深いそれらの方法の組 合せが含まれる。例えば、金属リングは図９に示されるのと同様の方法で鍵止め されることがある。この方法で、リングはプラスチック本体に配置された切り欠 きと連結されるか、またはプラスチック本体と一体成 形されうる。または、金属リングに穴を開けて金属リングをプラスチック本体と 一体成形することもある。 さらに、図９を参照すると、追加の実施形態において、本発明には、カッタ１ ２の金属リング部分を事実上除去し、その代わり全体が切削要素または研磨セグ メント４１７からなるカッタ４１２を利用する切削工具４１０が含まれる。図示 されるように、研磨要素４１７は一縁に沿って鍵止めされて図示されるようにプ ラスチック本体４２４と連結されかつ／または一体成形されるようになっている 一連の鍵部６０を提供する。この方法で、鍵部６０は効果的にカッタ４１２の結 合端４１８を備え、図示されるように本体４２４のカッタ係合端４２２と係合す るようになっている。 ここで図２から図４を参照すると、本発明の代替実施形態は、従来の閉鎖端形 コアビットとして形成されるプラスチック本体ビット１１０を備えている。図２ を参照すると、ビット１１０の形状は開放端形ビット１０のものとほぼ同様であ るが、後方端２５を後方端コネクタ３８で閉鎖することによって閉鎖端１２６が 提供されている。 後方端コネクタ３８には、後方端２５内に受け入れられるようになっている細 長い管状部分４０が含まれる。挿入保持フランジ４２が一端で半径方向内向きに 延び、軸線方向圧縮フランジ４４が他端から半径方向外側に延びる。フランジ４ ２はねじ付きインサート４８の前面４６と係合し、上記の軸線方向圧縮負荷を受 ける場合にこれら間の相対運動を防止する。フランジ４４は後方端２５の端面５ ０と係合して同様に相互間の軸線方向運動に抵抗するようになっている。 インサート４８は、閉鎖端形コアビットをコアドリル（図示せず）に固定する ために一般に利用される従来のアダプタ５２をねじ込 み式に受け入れるようになっている。 ここで図４を参照すると、インサート４８は、チューブ２４と同心的に表面対 表面係合するようになっている略円筒形の外面５４を備えている。しかし、内面 ５６は、非円形（図示されるように、一般には正方形）の横断面を備えており、 表面対表面係合でインサート４８を受け入れる寸法と形状である。当業者は、こ の非円形構造が有利にも、ドリル加工作用時にインサート４８とコネクタ３８の 間に働くねじり力による相互間のすべりに抵抗する役目を果たすことを認識する だろう。しかし、工具が望ましいドリル加工作用で有効であることを条件として 、円形構造が使用されることもある。 コネクタ３８は、好適にはチューブ２４と同じ材料から、同様の方法で形成さ れる。例えば、一試験では、コネクタ３８は中実ＰＶＣ原料から機械加工された 。コネクタは完全に接合係合した状態でチューブ２４に結合され、ここでフラン ジ４４は、上述のプラスチック対プラスチック結合に適した接着剤を利用して、 端面５０と係合される。 インサート４８はリング１２のために利用されたものと同様の方法と材料で形 成される。インサートは、リング１２のチューブ２４への接合について上述され た方法で、図２に示されるように所定位置に挿入され、コネクタ３８に固定され る。好適実施形態では、インサートは上述の接着剤を使用して所定位置に接着さ れる。 この構造は有利にも、ほとんどチューブ２４に半径方向の力を加えることなく 、従来のコアドリル加工作用に起因するねじり及び軸線方向力に抵抗するのに十 分な強度をもってビット１１０をアダプタ５２に固定する。この点で、従来の鋼 製本体コアビットは一般に、圧力はめあい継手によってモータドリルのアダプタ に固定され、これはチューブの内面に半径方向外向きの圧力を加える働きをする 。本発明は、軸線方向に対して斜めにではなく半径方向に延びるフランジ４２及 び４４の使用によって、有利にも、ほとんど半径方向負荷なしに軸線方向ＷＯＢ 負荷を伝達する。 適用分野と利用されるプラスチック材料によって、作用時、本発明のチューブ ２４はある程度摩耗して壁厚さが減ることがある。しかし、図６及び図７に示さ れるように、この現象は補償されてその潜在的に有害な影響は最小化されるか、 事実上除去されうる。図６を参照すると、ビット１０は切削要素１６を利用する が、これは、従来のコアビットで一般的な形で、初めはチューブ２４の壁厚さｂ よりも大きい半径方向寸法を有する。すなわち、同心軸線ｆ（図１）回りのビッ トの上記回転時に形成される概念的な円筒は、内径ｄＩ（図１）と外径ｄＯ（図 １）を有し、これらはチューブ壁の両側に隙間ｄ１（図６）を有効に提供する。 この隙間はチューブ２４と切り口の間の摩耗及び／または結合を低減して切削効 率を維持するの役立つ傾向にある。 従来の切削要素１６、特に従来の犠牲型切削セグメントとして形成されるもの は使用時、半径方向に摩耗する傾向があり、その際半径寸法ａが減少する。この 摩耗によって事実上隙間ｄ１が縮小する。すなわち、鋼製本体が使用される標準 コアビットでは、壁厚さｂはビットに十分な構造的完全性を提供可能な最小値と なるよう決定される。この最小壁厚さはセグメントの大きな摩耗の後でも十分な 隙間ｄ１を維持するように提供されてコアビットの有効寿命を効果的に延長する 。こうした最小厚さでチューブを形成することは、鋼が切削作用時大きく摩耗し ないので望ましい。 ここで図７を参照すると、本発明の追加実施形態には、比較的厚いプラスチッ クチューブ２２４を提供すること以外は、ビット１０及び１１０とほぼ同様であ るポリマ本体ビット２１０が含まれる。 図示されるように、チューブ２２４は、ドリル加工作用時の摩耗による縮小を補 償するように決定される所定の初期壁厚さｃを備えている。この方法で、図示さ れるように、壁厚さｃを初め、厚さｂ（図６）のような相当する鋼製本体の厚さ よりも大きいがセグメント幅ａよりも小さくして（すなわちｃ＜ａ）新しい（摩 耗していない）セグメント１６に対する十分な隙間ｄ２を提供するようにしうる 。セグメントのその後の摩耗にはチューブ２２４の摩耗が伴われてドリル加工作 用を通じ、十分な隙間ｄ２が効果的に維持される。これによって、チューブ壁の 摩耗率がセグメント厚さの摩耗率と等しいかまたはそれよりも大きいことを条件 として、半径方向寸法ａが減少する場合の結合の脅威がほとんどなしに、有利に もビット２１０の比較的長い有効寿命が提供される。別言すれば、ｄｃ／ｄｔが ポリマ壁の摩耗率であり、ｄａ／ｄｔがセグメント厚さの摩耗率である場合、ｄ ｃ／ｄｔはｄａ／ｄｔよりも大きいかまたは等しいものになるべきである。 ４種類のポリマ材料によって形成されたコアビットが、コンクリートブロック のコアのドリル加工によって試験された。試験は２０アンペアの定電流、６００ ｒｐｍの軸速度及び１ガロン／分（３．８リットル／分）の冷却液流速で行われ た。試験用に使用されたコンクリートブロックは次の混合比と構成で製作された 。 成分 重量％ セメント １７ 花崗岩骨材（平均寸法３／４インチ又は２ｃｍ） ４０ 砂 ３４ 水 ９ 成形されたブロックは長さ３６インチ（９１．４ｃｍ）、幅１８インチ（４５ ．７ｃｍ）及び高さ１２インチ（３０．５ｃｍ）であった。各ブロックは直径５ ／８インチ（１．６ｃｍ）の鉄筋（６０ｋｐｓｉ、４１ｋＮ／ｃｍ2鋼）と共に 成形された。ブロックは成形されて霧室内で２８日間硬化された。このコンクリ ートブロックの圧縮強度は７ｋｐｓｉ（４．８ｋＮ／ｃｍ2）である。 試験されたコアビットの形成に使用された４つのポリマ材料には、ＰＶＣ、ア クリル、ナイロン及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）が含まれる。ポ リマ本体ビットについて記録された壁厚さの減少が性能データと共に示される。 次の表ＩＩＩは、各ポリマ材料についてビットの性能を要約したものである。セ グメント摩耗性能、本体の壁厚さ摩耗、貫通速度（ＲＯＰ）、平均ビット上重量 （ＷＯＢ）及び最大ビット上重量が各例について示される。通常の金属本体コア ビットの対応する値も示される。 試験結果が示すところによれば、全てのポリマ本体ビットは、破損なく概ね許 容可能な範囲内の性能であった。さらに、ナイロン本体コアビットの場合、それ に取り付けられた切削要素またはセグメントは金属本体コアビットに取り付けら れるのと同じ種類のものであった。すなわち、この場合、これらのビットのセグ メント摩耗性能と貫通速度の直接比較によって、ナイロン本体コアビットの性能 が金属本体ビットのものに匹敵することが示される。他のコアビットは従来の切 削適用分野を代表する切削要素を利用したが、それらは金属本体に取り付けられ るものと同一ではなかった。すなわち、セグメント摩耗特性の直接比較は有用で ないことがある。 金属本体とポリマ本体を有する様々な４インチ（１０．２ｃｍ）径のコアビッ トが計量されてポリマ本体コアビットを使用する場合の重量の節減が判定された 。以下の表ＩＶは測定値を要約したものである。示されるように、ポリマ本体コ アビットは同等の鋼製本体ビットよりも５０パーセント以上軽量である。さらに 、ポリマ本体ビットの重量は、ポリマ本体ビットの金属部分の寸法をさらに減少 させることでさらに低減できることが期待される。 上述のように、本発明は、例えば上述の輪郭切削要素のような一体式の歯と共 に利用される。輪郭切削要素を伴う金属及びポリマ本体コアがシンダーブロック で試験された。シンダーブロックは上述のものと同様のコンクリートブロックで あるが、微細な（０．２５インチすなわち０．６４ｃｍ未満）骨材を有する。試 験は２０アンペアの一定モータ電流、６００ｒｐｍの軸速度及び１ガロン／分（ ３．８リットル／分）の冷却液（水）流速で行われた。ビット摩耗性能、貫通速 度（ＲＯＰ）、平均ビット上重量（ＷＯＢ）、最大ビット上重量及び金属及びポ リマのチューブ壁摩耗性能が記録された。以下の表Ｖはビットの性能を要約した ものである。 ナイロン本体輪郭切削要素ビットの寿命は鋼製本体ビットに匹敵する。ナイロ ンビットのＲＯＰは、鋼製本体輪郭切削要素ビットよりもわずかに良好と言えな いまでも同様である。データの示すところによれば、ナイロン本体コアビットの 性能は、金属本体輪郭切削要素ビットよりも良好とは言えないまでも匹敵するも のである。ビ ット上重量（ＷＯＢ）データの示すところによれば、ナイロン本体ビットは金属 本体ビットと同様の負荷を経験し、何ら障害を経験せずに良好に作動した。様々 なポリマチューブの先の試験の示唆するところによれば、多様なポリマチューブ は鋼製チューブと同じ機能を果たすことができる。すなわち、ナイロン以外のポ リマチューブも輪郭切削要素工具として上首尾に使用できることが予想される。 鋼製チューブ部分とポリマチューブ部分の摩耗が観察された。観察されたとこ ろによれば、ビットの寿命に亙り、ナイロンチューブ壁は合計０．０１３インチ （０．０３ｃｍ）摩耗し、鋼製チューブ壁は約０．００４インチ（０．０１ｃｍ ）摩耗した。ポリマチューブの摩耗の方が大きいが、ナイロンチューブはビット の寿命に亙ってドリル加工時の応力に耐える十分な壁厚さを有した。 次の表ＶＩに示されるように、ポリマ輪郭切削要素コアビットの重量は従来の 鋼製本体輪郭切削要素コアビットの重量よりも優れている。 上述の中空コア実施形態に加えて、本発明は従来の中実コアドリルビットを使 用して実行されうることが考察される。この点で、図８に注意が向けられるが、 ここでは本発明の追加実施形態がビット３１０として示される。ビット３１０は 、木、金属、プラスチック、コンクリートブロック、煉瓦等といった材料の穴ド リル加工作用で一般的に使用される種類の従来の中実コアドリルビットとして形 成される。図示されるように、ビット３１０はビット１０とほぼ同様であるが、 プラスチック軸３２４が概ね中実であり、切削要素３１６が従来の中実コアドリ ルビットと共通の種類の螺旋ねじを備えている点で異なっている。この点で、螺 旋ねじ付き切削要素３１６は、ビットにろう付けされる炭化タングステンのイン サート、鋼（高速ドリル加工作用で使用される）または例えばダイアモンド研磨 材を使用する上記の輪郭切削要素を備えうる。 上記で説明されかつこれまでの試験データで例示された本発明は、やはり上述 の先行技術の教示に照らして明白でなくかつ驚くべき結果を生じた。この点で、 上述されたように、プラスチック材料は特に摩耗の影響を受けやすい傾向がある 。コアまたは穴ドリル加工適用分野では、ビットの本体は切削作用全体を通じて 切り口または ボア内にある。これは歯が、歯の回転毎に一時的にのみ切り口内に配置される円 盤切削作用と対照的である。ドリル加工作用時、切り口との本体の接触がこのよ うに比較的増大することでプラスチック本体の摩耗と破損の可能性が増大すると 予想されるかもしれない。 しかし、示されたように、この影響はごくわずかであるか、または十分に補償さ れるかのどちらかである。 ポリマ本体切削ビットの成功を妨げるもう１つの問題は、研削切屑との接触が 長くなることによる摩耗である。やはり上述のように、円盤形歯はほとんど外周 だけが切屑に接触する。これに反して、コアまたは穴ドリル加工作用では、切屑 は切り口内に残る傾向があり、切削作用の継続時間を通じて円筒形本体の比較的 大きな部分と密接する。しかし、この因子は多くの適用分野で驚くほどわずかで あることが判明しており、また上述されたように補償することができる。 本発明の別の態様は上述された先行技術の円盤形歯と対照的な実現であり、本 発明は、プラスチック材料を繊維強化材で強化する必要なしに十分な構造的完全 性を達成する。実際、試験ドリル加工時にビットが詰まって動かなくなることで 誘発されるボール盤の最大トルクを受ける場合でさえ、ビット１０は曲がりやね じれによる破損なしに十分に機能した。こうした結果は、ドリル加工作用時コア ビットが受ける一定の応力を考慮すると驚くべきものであった。 上述したように、本発明のポリマチューブはコアビットが経験する通常の応力 に耐える。しかし、やはり論じられているように、ポリマチューブの壁は鋼製相 手部材よりも早く摩耗する傾向にありうる。特に、特に頑丈な非常に優れた品質 のセグメントが使用される場合、ポリマチューブはセグメントほど持ちこたえな い。ドリル加工時に発生する切屑はポリマチューブ壁を摩耗させる傾向があり、 壁厚さは徐々に、ポリマチューブがドリル加工用に使用できなくなるまで減少す る。 この問題に取り組むためにいくつかのアプローチがなされうる。１つのアプロ ーチは、上述されたように切削要素またはセグメント１６とチューブ２４、２２ ４の壁厚さを変更し、それによりチューブがセグメントよりも長持ちするように することである。もう１つのアプローチは、適当な表面処理により、またはさも なければ組成の変更によりポリマチューブの耐摩耗性を改良することである。 ポリマ材料の組成を変更する後者のアプローチは、ポリマチューブの寿命を大 きく改善して金属本体コアビットが経験する応力と攻撃的な環境に耐えることの できる軽量で安価な非金属コアビットを有効に提供する。有利にも、これによっ て、ポリマ本体ビットで、金属本体ビットに一般に使用されていた種類の従来の 切削要素またはセグメント１６の使用が可能になる。 ポリマチューブ２４のこうした変更の１つが、図１０に切削ビット１００とし て示される本発明の代替実施形態に組み込まれる。ビット１００には、チューブ ２４の内面及び外面６４及び６６上にそれぞれ配置された層６０及び６２が含ま れる。層６０及び６２には、ファインセラミックスまたは金属粒子／粉末、すな わちアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、炭化タングステン、窒化ホウ 素または金属（または合金）粉末といった耐摩耗性材料が含まれる。適切な金属 粒子の例には、Ｆｅ、ニッケル、Ｃｏ、鋼、青銅及びニッケル合金が含まれる。 適切なセラミックにはＳｉＣ、ＳｉＯ2、ＷＣ、Ａｌ2Ｏ3及びＣｏ−ＷＣが含ま れる。これらの材料、ガラス、石英または炭素のフィラメントまたは繊維が使用 されうる。本発明で使用するためにはほぼ１０から５００マイクロメートル（μ ｍ）の範囲内の平均粒子寸法（直径）を有する粒子が好適である が、ドリル加工の力に耐えるのに十分な機械的強度の結合作用によってチューブ 表面に付着可能であれば、どのような寸法の粒子またはフィラメントも使用可能 である。 炭化ケイ素、従来のアルミナ、アルミナ−ジルコニア（Ｎｏｒｚｏｎ（商標） ）またはＭＣＡ砥粒といった砥粒がこの目的のために好適である。ここで使用さ れる場合、「ＭＣＡ」という名称は、（微晶性アルミナ）を含むシード添加また は非シード添加ゾル−ゲルアルミナ砥粒を指す。 ＭＣＡ粒子は、ゲルを形成するために酸化アルミニウム一水化物のゾルを解膠 し、ゲルを焼結するために乾燥及び焼成し、その後焼結されたゲルを粉砕しかつ 選別しかつ寸法により分別してアルファアルミナ微結晶（例えば、少なくとも約 ９５％アルミナ）からなる単結晶粒子を形成する、各段階を含む方法によって形 成されうる。アルファアルミナ微結晶の他に、当初のゾルにはさらに、１５重量 ％までの尖晶石、ムライト、二酸化マンガン、チタニア、マグネシア、希土類金 属酸化物、ジルコニア粉末またはジルコニア前駆体（これはより多くの量、例え ば４０％以上加えることができる）、または他の親和性添加剤またはその前駆体 が含まれうる。こうした添加剤は、破壊靭性、硬度、破砕性、破壊力学または乾 燥特性といった特性を変更するために加えられることが多い。アルファアルミナ ゾルゲル粒子の多くの変態が報告されている。この種類の範囲内の粒子は全てこ こでの使用に適しており、ＭＣＡ粒子という術語は少なくとも９５％の理論密度 と５００グラムで少なくとも１８ＧＰａのビッカース硬度（５００グラム）を有 する少なくとも６０％のアルファアルミナを含むあらゆる粒子が含まれるものと して定義される。微結晶の寸法は通常、シード添加粒子の場合約０．２から約１ ．０マイクロメートル、非シード添加粒子の場合１．０マイクロメ ートルよりも大きく約５．０マイクロメートルまでの範囲である。 一旦ゲルが形成されれば、ゲルをプレス加工、成形または押出し成形といった あらゆる都合のよい方法で成形した後注意深く乾燥することで、望ましい形状の 割れのない本体を形成することができる。 成形後、乾燥したゲルを力焼して本質的に全ての揮発性成分を除去し、粒子の 様々な成分をセラミック（金属酸化物）に変えることができる。乾燥されたゲル は一般に、自由水と大部分の結合水が除去されるまで加熱される。その後、力焼 された材料は加熱によって焼結され、ほぼ全ての酸化アルミナ一水化物がアルフ ァアルミナ微結晶に変換されるまで適切な温度範囲に保持される。 上述したように、ゾル−ゲルアルミナはシード添加または非シード添加であり うる。シード添加ゾル−ゲルアルミナの場合、核生成サイトが酸化アルミニウム 一水化物分散内に意図的に導入されるか、または内部で生成される。分散内の核 生成サイトの存在によってアルファアルミナが形成される温度が低下し、非常に 微細な結晶構造が生じる。 適切なシードは当該技術分野で周知である。一般に、それらはアルファアルミ ナのものとできる限り近い結晶構造と格子構造を有する。 非シード添加ゾル−ゲルアルミナ研磨材も使用されうる。この研磨材は、シー ド粒子を導入する点以外は、上述したのと同じ工程で形成されうる。十分な希土 類金属酸化物またはその前駆体がゾルまたはゲルに追加されて焼成後少なくとも 約０．５重量％及び好適には約１から３０重量％の希土類酸化物が提供されうる 。 本発明で使用される適切なゾル−ゲルアルミナ砥粒及びフィラメントの例は、 本明細書と一体のものとして参照される米国特許第４ ，３１４，８２７号、第４，６２３，３６４号及び第５，１２９，９１９号に開 示されている。 各コーティング６０及び６２の個々の組成は互いに異なっていても、または有 利にも適用を単純化するため概ね同一であってもよい。代替実施形態では１つの チューブ表面だけがコーティングされる。例えば、保護コーティング６２が外面 ６６だけに提供されることがある。ドリル加工時通常チューブの内側に適用され る水流によって、内面の摩耗が大幅に低減される。実際、以下に説明されるいく つかの摩耗試験では、耐摩耗性コーティングは外面６６にだけ適用された。両面 がコーティングされる場合ポリマビットの寿命はもちろん長くなる。 １つの実施形態では、粒子の層が接着結合材料によって表面６４及び６６上に 維持されうる。例えば、セラミック／金属粉末がエポキシ接着剤と混合され、チ ューブの表面に適用されうる。硬化すると、接着剤はセラミック／金属粒子をチ ューブに結合して耐摩耗性層６０及び６２を形成する。この処理によって、チュ ーブの耐摩耗性と寿命が未コーティングポリマチューブに対して大きく増大する ことが示され、それによってチューブがセグメントの寿命をしのぎうることが示 されている。 接着剤の代替案として、耐摩耗性粉末を表面６４及び６６に埋め込んで層６０ 及び６２を形成することがある。埋め込みは、粒子を加熱した後適切な衝突速度 でチューブの表面に吹き付けることで行われる。衝突の際加熱された粒子はポリ マを軟化し、それ自体を表面に埋め込む。ポリマは、冷却すると、硬化して粒子 を把持する。粒子をポリマチューブ２４の表面に埋め込む同様の代替方法は、表 面６４及び６６を軟化する所定の温度までチューブを加熱した後セラミック／金 属粒子を所定の速度で表面に吹き付けることである。 粒子は表面に埋め込まれ、冷却の際、表面６４及び６６は粒子を把持して層６０ 及び６２を形成する。埋め込み工程とコーティングの品質を制御する主要なパラ メータには、（ａ）表面前処理−洗浄と脱脂、（ｂ）粒子寸法、（ｃ）粒子温度 、（ｄ）粒子速度及び（ｅ）ポリマ温度が含まれる。 ポリマ表面は、表面に粒子を埋め込む前に、油、グリースその他の表面汚染物 質を除去しなければならない。こうした表面汚染物質の存在は、ポリマ表面への 粒子の付着に悪影響を与えることがある。洗浄と脱脂は、拭き取る、こすり落と す、ワイヤブラシをかける、機械加工、グリットブラストまたは、溶剤洗浄法の ような化学的作用によって実行される。 粒子とポリマの温度及び吹き付け速度の選択は、粒子の比熱、ポリマの比熱、 ポリマのガラス転移温度または軟化温度及び、粒子の融点に基づいてあらかじめ 決定される。一般に、高温／軟質のポリマほど低い吹き付け速度を必要とし、低 温／硬質のポリマほど高い吹き付け速度を必要とする。 加熱された粒子を埋め込む場合、粒子温度は、衝突の際粒子がある量又は体積 のポリマ（通常粒子の量又は体積の１から１０倍）をそのガラス転移温度を越え る温度まで加熱できるように選択される。また、粒子温度は、衝突の際の粒子の 変形を避けるため、好適にはその融点の半分未満である。数学的に、これらの条 件は次のように表される。 ｍＣp,particle（Ｔparticle−Ｔambjent）＝ Ｖｄpolymer Ｃp,polymer（Ｔg−Ｔambient）＋ 熱損失Ｔparticle＜０．５Ｔm ここで、ｍは粒子の質量、Ｃpは比熱、Ｔは温度、Ｖは粒子を埋め込むために 加熱しなければならないポリマの体積、ｄpolymerはポリマの密度、Ｔgはポリマ のガラス転移温度及び、Ｔmは粒子の融点である。粒子の寸法（これは粒子の質 量を決定する、４πｒ3ｄparticle／３）と粒子温度の組合せがこれらの条件を 満足するよう選択される。実際には、ある粒子寸法に対して、粒子温度はＴg＜ Ｔparticle＜０．５Ｔmの範囲でありうる。ポリマチューブに使用可能なポリマ 材料と、粒子に使用可能な様々な金属、合金及びセラミックの範囲を考慮すると 、粒子の温度は１００℃から２０００℃、好適には１２０℃から１０００℃、特 に好適な実施形態では１５０℃から６００℃の範囲内である。 粒子寸法は、必要な粒子温度が実用的であるように選択される。粒子寸法は、 ドリル加工時に発生するスラリ内のコンクリート粒子の寸法によっても決定され る。セラミック／金属粒子の３分の２がポリマに埋め込まれてドリル加工作用時 に粒子が除去されないのが確保されるということが予想される。残りの３分の１ は表面から突出する。粒子寸法は、好適にはスラリ内のコンクリート粒子の寸法 の少なくとも約３倍である。これは、ポリマチューブ壁及びドリル加工されるコ ンクリートブロックの壁との同時接触を制限することでポリマの摩耗を低減する 傾向にある。上限として、粒子の突出はチューブ壁とコンクリート壁の間の（セ グメントによって提供される）隙間よりも大きくあってはならない。これらの因 子とドリル加工される材料の範囲を考慮すると、好適な粒子寸法は約１０から５ ００マイクロメートルの範囲内であると予想される。 粒子速度は、粒子の運動エネルギがポリマ表面を変形するために必要なエネル ギよりも大きくなるように選択されるべきである。従って、粒子速度はポリマの 種類とその降伏強度、粒子の質量及び粒 子の温度によって変化する。適切な粒子速度は数メートル／秒から数百メートル ／秒の範囲内であると予想される。 ポリマの開始温度は周囲温度であってもよく、またはポリマは埋め込み工程を 促進するためにわずかに加熱されてもよい。どちらの場合でも、以下に論じられ るように、チューブの歪みを避けるため、埋め込み工程時にポリマの温度がその ガラス転移温度を越えて上昇することは許されない。 粒子を加熱されたポリマ表面に埋め込む場合、粒子温度は周囲温度に維持され るか、またはポリマのガラス転移温度まで加熱されうる。粒子を加熱することに よって、ポリマが粒子の衝突の際冷却されず、ポリマの変形能力を制限しないこ とが保証される。作動温度Ｔは次の通りである。 Ｔambient＜Ｔ＜Ｔg,polymer 粒子寸法の考慮事項は、加熱された粒子を埋め込む際に使用するために上述さ れたものと同様である。 ポリマ表面が加熱されてより容易に変形するので、粒子速度が加熱された粒子 を埋め込む場合と同じ速さであるとは予想されない。粒子速度は数ｍ／ｓから数 ＋ｍ／ｓの範囲内であることが予想される。 ポリマ温度は、粒子の衝突による変形に適したものであるべきである。一般に 、表面温度を、ガラス転移温度に達することなくできるだけ高く維持することが 望ましい。ポリマをガラス転移温度まで加熱することはチューブを著しく歪め、 使用不能にすることがある。他方、温度が低すぎると粒子を埋め込む十分な局所 変形ができない。この工程の実際の作用温度は次の通りである。 ０．５Ｔg,polymer＜Ｔ＜Ｔg,polymer 当業者は、本発明の精神と範囲から離れることなく、あらゆる適切な方法を利 用して粒子をポリマ本体の表面に埋め込みうることを認識するだろう。例えば、 ポリマチューブの表面６４及び／または６６上にチューブ及び／または粒子をプ レス加工または成形しうる。適切な型の型表面を粒子でコーティングした後、チ ューブを型に挿入し加熱して粒子をチューブの表面に埋め込むことがある。さら に、同様の方法で、すなわち適切な型内に配置した後でポリマチューブを挿入す ることで切削要素１６をポリマチューブに適用することがある。この場合、単体 型が利用され、粒子の埋め込みと切削要素１６の取り付けを同時に行うことがあ る。このようにセラミック／金属層６０及び６２によって改質されたチューブの 表面６４及び６６は、改質されないポリマチューブに対して向上した耐摩耗性を 提供する。 ポリマチューブの表面に粒子を埋め込むさらに別の方法は、従来の溶射または プラズマ溶射技術を使用してポリマ表面に粒子を吹き付けることである。例えば 、周知の溶射技術の処理パラメータを変化させてポリマチューブ表面へのセラミ ック／金属粒子への適切な結合を可能にする一方で、チューブがコアドリル加工 作用で使用不能になる程度にまでチューブの構造的完全性が損なわれないのを確 保する。従来の溶射コーティングの例は、１９９４年にオハイオ州マテリアルズ パークのＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社によって出版された「ＡＳＭ表 面工学ハンドブック（ＡＳＭ ＨＡＮＤＢＯＯＫ ＯＦ ＳＵＲＦＡＣＥ ＥＮ ＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）」第５巻第４９７から５０９ページにあるＲｏｂｅｒｔ Ｃ．Ｔｕｃｋｅｒ，Ｊｒ．による「溶射コーティング（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒ ａｙ Ｃｏａｔｉｎｇ）」と題された章で論じられている。 多様な材料を金属、セラミック及びサーメット（金属とセラミックの複合材） コーティングで覆う様々な溶射及びプラズマ溶射技術が開発されている。これに は、粉末式溶射、溶線式溶射、溶棒式溶射、二線式アーク、非移行型プラズマ溶 射、高速度ガス式溶射、デトネーションガン及びスーパーＤガンが含まれる。ポ リマがガラス転移温度を越えて加熱され使用不能になることがなければ、こうし た技術の何れを使用してポリマを耐摩耗性コーティングで覆ってもよい。 上述された埋め込み技術と同様、ポリマの表面を脱脂及び洗浄してポリマへの 良好な結合を保証しなければならない。さらに、従来の粗面処理を使用して表面 へのコーティングの付着を改良することがある。粗面処理は、グリットブラスト または粗い筋目を切る処理またはそれら２つの組合せによってなされうる。コー ティング処理は好適には表面洗浄及び粗面処理の直後に実行される。 様々な溶射／プラズマ溶射技術の処理パラメータの範囲が次の表ＶＩＩに示さ れる。この表は様々な処理によって得られうる通常のコーティングに関する情報 を提供し、また基板温度と粒子速度の好適な範囲も含む。この表に示されるよう に、この処理のために利用される基板温度は様々なポリマに使用できる範囲内に ある。これらのパラメータは個々のポリマとコーティング材料について最適化さ れうる。 ポリマチューブの表面をコーティングすることの代替案として、チューブ自体 が、上述のものと同様の金属またはセラミック粒子、優秀な耐摩耗性を有するこ とが知られる炭素または黒鉛繊維、ケブラー（商標）、ガラス繊維、石英、ボロ ン、アルミナ、炭化ケイ素またはＰＡＮ繊維といったウィスカ、細断繊維または フィラメントを含む強化ポリマまたはポリマ複合材から形成されることがある。 以下のような配合の層６０及び６２でコーティング済みＰＶＣチューブ２４に よって摩耗試験が行われた。（ａ）「Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標） 」（ニュージャージー州デイトンのＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ社から市販され ているエポキシと８０重量％の鋼粉末の混合物）、（ｂ）「Ｅａｓｙ Ｅｐｏｘ ｙ（商標）」 の混合物（ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ社から市販されているエポキシと、マサ チューセッツ州ウスターのＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社から入手可能なシード添加ＭＣＡ砥粒）、（ｃ）Ｌｉｑｕｉ ｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）とＭＣＡ砥粒の混合物、及び（ｄ）Ｌｌｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）とＷＣ（炭化タングステン）の混合物。未コーティ ングチューブ２４も同様に摩耗試験された。摩耗試験は、上述のように形成され たコンクリートブロックに前もってドリル加工された穴内にチューブを下降させ ることからなった。チューブはドリル加工で通常使用される回転数で回転させら れた。チューブが回転する間、所定の量のスラリ（以前のドリル加工で発生した もの）が穴内に連続的に供給された。スラリは研磨材の役目を果たし、ポリマチ ューブを摩耗させる働きをした。試験は様々なチューブについて所定の時間だけ 行われ、壁厚さの減少が測定された。上記の配合（ｂ）から（ｄ）と未コーティ ングチューブの摩耗試験結果が表ＶＩＩＩに示される。 この表は、チューブの長さに沿った３つの位置で得られた壁厚さ測定値によっ て決定される５．５時間の平均チューブ摩耗を示している。 結果が示すところによれば、コーティングはプラスチックチュー ブ２４、２２４の耐摩耗性を改良する。試験された様々なコーティングのうち、 最上のコーティングはＭＣＡとＬｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）の混合 物である。上記の（ａ）の配合は、ＭＣＡなしのＬｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅ ｌ（商標）が配合（ｃ）で観察された改良された耐摩耗性提供するかを判定する 対照標準として行われた。コーティングは３０分以内の試験で数箇所において浸 食された。すなわち、Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）と共にＭＣＡが 存在することが配合（ｃ）において非常に重要であり、チューブ２４に改良され た耐摩耗性を提供することは明白であった。プラスチック鋼内の鉄粒子は微細す ぎる恐れがあるという仮説が立てられる。チューブ表面への粒子の埋め込みに関 して以下に論じられるように、より粗い粒子寸法を有するエポキシは望ましい耐 摩耗性を提供しうる。 結果が示すところによれば、Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）とＭＣ Ａ砥粒の混合物を含むコーティングが、形成され試験されたコーティングのうち で最上の耐摩耗性を提供した。同様に有利な結果が、上述されたもののようなこ の種類の他の材料によって達成されうることが予想される。粒子寸法に加えて、 個々の層６０及び６２によって提供される耐摩耗性を決定するもう１つの要因は 粒子の含有率である。接着剤内の粒子が少なくとも２０重量％、好適には５０重 量％を越えることが好適である。さらに別の考慮事項は、層６２及び／または６ ０によって覆われるチューブ表面積の割合である。表面の約２０％以上に亙って 粒子が埋め込まると良好な耐摩耗性が提供され、５０パーセントから１００パー セント表面を覆うことが好適である。 上記の試験結果に基づいて、コアビット１００は、Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔ ｅｅｌ（商標）と４０重量％のＭＣＡ砥粒から形成さ れた層６０及び６２を有するＰＶＣ本体２４から形成された。このビット１００ は、ビットが破損するまで、上述のように形成されたコンクリートブロックに非 常に多数の穴をドリル加工することで試験された。未コーティングＰＶＣチュー ブも比較のため試験された。チューブ壁の摩耗が、所定の間隔の穴開け回数毎に 測定された。それらの試験の結果が図１１に示されている。 図示されるように、結果が示すところによれば、層６０及び６２でコーティン グ済みチューブ２４は未コーティングチューブの約２倍の寿命を有する。コーテ ィング済みビットは未コーティングビットの約３．５倍の数の穴を開けた。しか し、コーティング済みビットと未コーティングビットの寿命の公平な比較を行う ため、チューブ壁の摩耗が等しいときに開けられた穴の数が図１１に示されてい る。ＰＶＣチューブの寿命は適当なコーティング厚さを選択することで調節され ることが明らかである。 こうした結果を提供するために使用された個々のパラメータが以下の例Ｉ及び ＩＩで説明されている。 広い範囲の寸法のポリマチューブの試験が成功だったことから明らかなように 、本発明のコアビット１００を形成するため広い範囲の直径のチューブ２４を利 用することができる。例えば、直径２インチから１２インチ（５ｃｍから３０． ５ｃｍ）の範囲で形成されたビットが試験され、ドリル加工応力に耐えるのに十 分な強度を有することが示された。直径８インチと１２インチの切削ビットの個 々のパラメータと試験結果が以下の例ＩＩＩ及びＩＶで説明されている。 ドリル加工時にコアビットが経験する応力の分析が図１２に示されている。（ チューブの軸線における）計算ねじりモーメントと（チューブの表面における） 最大応力がビット直径の関数として示さ れる。図示されるように、ねじりモーメントはビット寸法と共に増大し、ＰＶＣ チューブが経験する最大応力はビット直径が増大するにつれて減少する。すなわ ち、直径１２インチ（３０．５ｃｍ）を越えるコアビット１００はチューブ破損 の可能性を増大させることなく利用できる。 さらに試験結果が示すところによれば、本発明のポリマ本体ビット１００は乾 燥ドリル加工条件で有効に作動する。ＰＶＣ本体ビット１００が形成され、高温 接着剤が使用されてセグメントを有する鋼製部分がＰＶＣチューブに結合された 。ビットはシンダーブロックの乾燥ドリル加工に使用された。ドリル加工時、（ 湿式加工用の水を導入するのと同じ方法で）５０ｐｓｉの圧縮空気がコアビット に注入された。各々深さ約５インチ（１３ｃｍ）の合計１０箇所の穴がチューブ の破損なしにドリル加工された。湿式ドリル加工で見られるものと同様のチュー ブの摩耗が観察された。圧縮空気の使用によって、チューブが冷却され、切屑の 除去が促進されて摩擦熱を最小化することが明らかになった。 また、ポリマ本体２４、２２４の耐摩耗性は、本体の形成前に粒子を直接ポリ マに加えることで向上することが期待される。例えば、約２０から４０重量％の ＭＣＡ砥粒または他の耐摩耗性粒子がポリマに追加されうる。次いで、内部で比 較的均一に分散した粒子を有するポリマ本体を形成するためにこの混合物が利用 される。 さらに、ここで開示された本発明の例はコアビットに向けられているが、当業 者は、開示された技術が、本発明の精神及び範囲から離れることなく、円形鋸歯 ／切削円盤といった様々な切削具のポリマ本体で利用されることを認識するだろ う。 以下の例は本発明のいくつかの態様を実証することを意図するものである。こ れらの例は制限的なものとして解釈されるべきでない ことが理解されるだろう。例Ｉ 直径４インチ（１０ｃｍ）のチューブ本体２４がＰＶＣから形成された。金属 切削端１４が図１に示される方法でチューブの一端に接着された。１インチ×０ ．２７５インチ×０．１５０インチ（２．５ｃｍ×０．７ｃｍ×０．３８ｃｍ） の切削要素またはセグメント１６が１０ヶ、各ビットにろう付けされた。セグメ ントは濃度３０の３０／４０、ＳＤＡ８５＋ダイアモンドを有していた。チュー ブ２４の外面６６は、上述のように、４０重量％のＭＣＡ砥粒とＬｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）の均一な０．０１５インチ（０．０４ｃｍ）厚の層６ ２でコーティングされた。このコーティングのために使用されたＭＣＡ砥粒は２ ２０グリット（約５０から７０マイクロメートル）であった。ビットは上述の種 類の鉄筋コンクリートブロックで試験された。試験は２０アンペアの一定ドリル 電流と６００ｒｐｍの軸速度で行われた。３．７８５リットル／分（１ガロン／ 分）の水流速がドリル加工時に維持された。セグメントの摩耗とチューブの摩耗 が監視された。ビットは約０．０８５インチ（０．２ｃｍ）すなわち０．０７０ インチ（０．１７ｃｍ）のチューブ＋０．０１５インチ（０．０４ｃｍ）のコー ティングの初期壁厚さを有した。チューブの壁厚さが０．０５０インチ（０．１ ２ｃｍ）まで減少し破損するまでに、合計２８３箇所の穴（深さ各１１インチ（ ２８ｃｍ））がコーティング済みビットでドリル加工された。例ＩＩ（対照標準） 第２のビットは例Ｉで説明された方法で形成されたが、コーティ ングされなかった。試験は例Ｉで説明されたものと同一の方法で行われた。未コ ーティングビットの初期壁厚さは約０．０７０インチ（０．１８ｃｍ）であった 。壁が約０．０５０インチ（０．１２ｃｍ）まで減少し破損するまでに合計８６ 箇所の穴（深さ各１１インチ／２８ｃｍ）がこのビットでドリル加工された。例ＩＩＩ ８インチ（２０ｃｍ）コアビットが、０．１１５インチ（０．３ｃｍ）の壁厚 さ（鋼製本体コアビットと同様）を有するＰＶＣチューブ本体２４で形成された 。例Ｉと同様の方法でろう付けされた合計１６ヶのセグメントを含む鋼製切削端 １４がチューブ２４に結合された。使用されたセグメントは２．５４ｃｍ×０． ７０ｃｍ×０．４４ｃｍ（１インチ×０．２７５インチ×０．１７５インチ）、 濃度３０、３０／５０、ＳＤＡ１５０＋ダイアモンドグリットであったが、これ は従来の８インチ（２０ｃｍ）コアビットで使用される標準セグメントである。 ８インチ（２０ｃｍ）ＰＶＣビットの重量は３．９ｋｇ（８．６ポンド）であっ たが、これは同等である従来の鋼製ビットの重量が約９．１ｋｇ（２０ポンド） であるのに対して５０パーセント以上の重量の節約を示した。このビットは例Ｉ で使用された種類のコンクリートブロックで試験された。ドリル電流は２０から ２２Ａに維持された。ドリル加工は４００ｒｐｍの軸速度で行われた。合計で、 従来のシンダーブロックの１５箇所の穴と例Ｉで使用された種類のコンクリート ブロックの２０箇所の穴がドリル加工された。ビットは問題なく切削を行った。 ＰＶＣチューブはドリル加工の応力に耐えた。ビットは３４０ｋｇ（７５０ポン ド）の最大ビット上重量を経験し、比較的攻撃的な応力を受けたことを示した。例ＩＶ 直径１２インチ（３０．５ｃｍ）のコアビットが例ＩＩＩと同様の方法で形成 された。ビットは、０．１２０インチ（０．３ｃｍ）の壁厚さ（鋼製本体コアビ ットと同様）を有するＰＶＣチューブ２４によって形成された。鋼製切削端１４ がＰＶＣチューブに結合され、合計１８ヶのセグメントが鋼製端部にろう付けさ れた。使用されたセグメントは２．５ｃｍ×０．７ｃｍ×０．５ｃｍ（１インチ ×０．２７５インチ×０．２１０インチ）で、濃度３０、３０／５０、ＳＤＡ１ ００＋ダイアモンドグリットであった。１２インチ（３０．５ｃｍ）のＰＶＣビ ットの重量は５．９ｋｇ（１３．２ポンド）であったが、これは同等の鋼製本体 ビットの重量が約１７．２ｋｇ（３８ポンド）であるのに対して大きな重量の節 約を示した。ビットは例Ｉで使用された種類のコンクリートブロックで試験され た。ドリル加工は手動モードで行われた。ドリル電流は２０から２２アンペアに 維持された。ドリル加工は２００ｒｐｍの軸速度で行われた。合計でシンダーブ ロックの１５箇所の穴とコンクリートブロックの２０箇所の穴がドリル加工され た。ビットは問題なく切削を行い、ＰＶＣチューブはドリル加工の応力に耐えた 。ビットは３８１ｋｇ（８４０ポンド）の最大ビット上重量を経験し、かなり攻 撃的な応力を受けたことを示した。例Ｖ ４つの８インチ（２０ｃｍ）コアビットが０．１１５インチ（０．３ｃｍ）の 壁厚さを有するＰＶＣ本体によって形成された。粒子を約２００℃の温度に加熱 し、粒子を約１００メートル／秒の速度で各ポリマ本体２４の表面６６に吹き付 けることで、それぞれＭＣＡ砥粒、ＳｉＣ、ＷＣ及び溶融アルミナの１００マイ クロメートル 粒子の層が各チューブ２４の外面６２に埋め込まれた。次にチューブは、本体が 硬化して粒子を把持するように周囲温度まで冷却される。合計１６ヶのセグメン トを含む鋼製切削端１４が、例ＩＩＩの方法で各チューブに提供された。８イン チ（２０ｃｍ）のＰＶＣビットの重量は約３．６ｋｇ（８ポンド）であるが、こ れは同等である従来の鋼製ビットの重量が約９ｋｇ（２０ポンド）であるのに対 して５０パーセント以上の重量の節約を示す。これらのビットは同様の未コーテ ィングポリマ本体ビットに対して向上した耐摩耗性を提供し、例ＩＩＩで説明さ れたものと同様の条件でセグメント１６の寿命に見合った寿命を有するチューブ を提供する。例ＶＩ ８インチ（２０ｃｍ）のコアビットが、０．１１５インチ（０．３ｃｍ）の壁 厚さを有するＰＶＣチューブ本体２４によって形成される。チューブを約２００ ℃の温度に加熱し、粒子を約５０メートル／秒の速度でポリマ本体２４の表面に 吹き付けることで、１００マイクロメートルＭＣＡ砥粒の層がチューブ２４の外 面６２に埋め込まれる。次にチューブは、本体が硬化して粒子を把持するように 周囲温度まで冷却される。合計１６ヶのセグメントを含む鋼製切削端１４が例Ｉ ＩＩの方法で提供される。８インチ（２０ｃｍ）のＰＶＣビットの重量は約３． ６ｋｇ（８ポンド）であるが、これは同等である従来の鋼製ビットの重量が約９ ｋｇ（２０ポンド）であるのに対して５０パーセント以上の重量の節約を示す。 このビットは同様の未コーティングポリマ本体ビットに対して向上した耐摩耗性 を提供し、例ＩＩＩで説明されたものと同様の条件でセグメント１６の寿命に見 合った寿命を有するチューブを提供する。例ＶＩＩ ８インチ（２０ｃｍ）のコアビットが、０．１１５インチ（０．３ｃｍ）の壁 厚さを有するＰＶＣ本体２４によって形成される。１０マイクロメートルＭＣＡ 砥粒の層が溶射コーティングによってチューブ２４の外面６２に埋め込まれるが 、そこでは粒子が約８０メートル／秒の速度と約１５０℃の温度でポリマ本体２ ４の表面６６に吹き付けられる。次にチューブは、本体が硬化して粒子を把持す るように周囲温度まで冷却される。合計１６ヶのセグメントを含む鋼製切削端１ ４が例ＩＩＩの方法で提供される。８インチ（２０ｃｍ）のＰＶＣビットの重量 は約３．６ｋｇ（８ポンド）であるが、これは同等である従来の鋼製ビットの重 量が約９ｋｇ（２０ポンド）であるのに対して５０パーセント以上の重量の節約 を示す。平滑なコーティングが得られ、表面に埋め込まれた個々の粒子は観察さ れない。このビットは同様の未コーティングポリマ本体ビットに対して向上した 耐摩耗性を提供し、例ＩＩＩで説明されたものと同様の条件でセグメント１６の 寿命に見合った寿命を有するチューブを提供する。例ＶＩＩＩ 直径８インチ（２０ｃｍ）のコアビットが例ＩＩＩと同様の方法で形成される 。ビットは０．１２０インチ（０．３ｃｍ）の壁厚さ（鋼製本体コアビットと同 様）を有するＰＶＣチューブ２４によって形成される。鋼製切削端１４がＰＶＣ チューブに結合され、合計１６ヶのセグメントが鋼製端部にろう付けされる。使 用されるセグメントは１インチ×０．２７５インチ×０．１７５インチ（２．５ ｃｍ×０．７ｃｍ×０．４４ｃｍ）で、濃度３０、３０／５０、ＳＤＡ１５０＋ ダイアモンドグリットである。４０重量％のＷＣとＬ ｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｅｅｌ（商標）の層がポリマチューブの外面に適用され る。使用されるＷＣは２２０グリット（約５０から７０マイクロメートル）であ る。このビットの重量は３．９ｋｇ（８．６ポンド）であるが、これは同等の鋼 製本体ビットの重量が約９ｋｇ（２０ポンド）であるのに対して大きな重量の節 約を示す。ビットは例Ｉで使用された種類のコンクリートブロックで試験される 。ドリル電流は２０から２２アンペアに維持される。ドリル加工は２００ｒｐｍ の軸速度で行われる。ビットは未コーティングポリマ本体ビットの対照標準サン プルに対して向上した耐摩耗性を提供する。例ＩＸ 直径８インチ（２０ｃｍ）のコアビットが例ＩＩＩと同様の方法で形成される 。ビットには、ＰＶＣと約２０重量％のＳｉＣの混合物から成形されたポリママ トリックスチューブが含まれる。ポリママトリックスチューブは０．１２０イン チ（０．３ｃｍ）の壁厚さ（鋼製本体コアビットと同様）を有する。鋼製切削端 １４がＰＶＣチューブに結合され、合計１６ヶのセグメントが鋼製端部にろう付 けされる。使用されるセグメントは１インチ×０．２７５インチ×０．１７５イ ンチ（２．５ｃｍ×０．７ｃｍ×０．４４ｃｍ）で、濃度３０、３０／５０、Ｓ ＤＡ１５０＋ダイアモンドグリットである。使用されるＳｉＣは２２０グリット （約５０から７０マイクロメートル）である。このビットの重量は約３．６ｋｇ （８ポンド）であるが、これは同等の鋼製本体ビットの重量が約９ｋｇ（２０ポ ンド）であるのに対して大きな重量の節約を示す。ビットは例Ｉで使用された種 類のコンクリートブロックで試験される。ドリル電流は２０から２２アンペアに 維持される。ドリル加工は２００ｒｐｍ の軸速度で行われる。ビットは未コーティングポリマ本体ビットの対照標準サン プルに対して向上した耐摩耗性を提供する。 上記の説明は主として例示を目的とする。本発明はその例示実施形態に関連し て説明されたが、当業者は、その形式及び細部における上記及び他の様々な変更 、省略及び追加が本発明の精神及び範囲から離れることなくなされうることを理 解するだろう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Method for improving the wear resistance of abrasive tools Background of the Invention 1. Field of the invention   FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to cutting tools, and more particularly to drilling a circular hole or bore. The use of plastic materials in forming cutting tools. 2. Background information   Metallic materials are commonly used to form the body of the cutting tool. For example, Steel is usually used to form the tube and disc, respectively, and the core bit and the round Or it acts as the body of a disk-shaped saw tooth. Cutting such as abrasive elements or cutting teeth The element is brazed, laser welded, mechanically fixed or integrally molded with the steel core. Such steel cores work well in a wide range of applications. But it has disadvantages It is not without. Specifically, metal cores are relatively heavy, and These cutting tools tend to be difficult to carry and handle. Ma Also, the metal core undesirably vibrates during the cutting action and tends to generate noise. Further In addition, metal cores are relatively expensive and represent a significant portion of the overall cost of a cutting tool.   Some of these issues have been identified and addressed for disc-shaped cutting tools. Attempts have been made. For example, U.S. Patent Nos. 5,408,983 and 5 No. 411,010 both use a reinforced plastic composite for the disk-shaped body. A circular saw blade and / or cutting disk for use is disclosed. This configuration reduces tool weight and Provides benefits such as noise reduction.   However, the use of similar materials and the associated advantages is that cylindrical core bit shaped cutting It does not extend to tools. This is probably due to the core bit and the circular disc cutting tool and its This is because there are significant differences between the cutting applications in which they are used. In fact, these The two elements are, due to a unique combination of parameters that cannot be transferred to each other, It is generally known to those skilled in the art to operate with different cutting regimes. this In terms of cutting rate, material and cutting speed related to conventional disc-shaped cutting tools Data and methodologies, such as guidelines, approved practices, and G-shaped cutting tools cannot be applied.   One example of this difference is that individual cutting tips or teeth are each passed through the workpiece. The peripheral speed when moving is greatly different. Hard materials such as concrete Conventional diamond-edged circular (disk-shaped) saw commonly used to cut material For example, the diameter of the teeth is typically about 4 inches (102 mm) to 48 inches (1219 m). m). Number of revolutions per minute (rpm) for these saw teeth From the conventional recommended operating speed of about 49 m / s (m / s) You.   On the other hand, a diamond cell commonly used for cutting similar materials (concrete) Core bit with a diameter of about 0.4 inches to 10 inches (from 10 mm 250 mm), depending on the field of application, about 36 inches (900 mm) or Sometimes it goes beyond that. Approximately 2.5m / s recommended from the recommended operating speed in rpm. The peripheral speed is obtained. This large discrepancy in peripheral speed, which exceeds the order of magnitude, This shows that the properties of the cutting tools of different types are not similar. Similar mismatch in peripheral speed Is for example asphalt, stone, reinforced concrete, limestone, silicon quartz, glass Related to other cutting applications or workpiece materials, including and the like.   Another factor hindering the use of plastic materials in core bit applications is research Due to the prolonged contact with the shavings, the bit body is Are in a relatively abrasive environment that is encountered. At this point, the conventional disc-shaped sawtooth Each time an individual tooth or diamond enters the workpiece, After the part is removed and cut, it comes out of the workpiece. The removed material is Form relatively abrasive grinding chips with any cutting fluid or coolant, Is effectively carried by the teeth through the incision and is removed from the teeth as they exit the incision. Will be issued. In this way, chips are cut (and cut) at about the same speed as chips are made. (Contact with a cutting tool). In other words, abrasive grinding chips are relatively Not the plastic composite body of the disc, which is susceptible to wear, There is a tendency to contact only the cutting element.   In contrast, the nature of the core drilling application is that the cutting operation is Requires a sharpening tooth or diamond to be maintained in the cut. Therefore, During the most common cutting action, the chips remain in the cut, as they have nowhere else to occupy There is a tendency where the cutting fluid rises in the tube as the cutting progresses. That is, in these applications, the chips are deposited on the body of the core bit during the cutting operation. Keep in contact. The deeper the cut or cut, the more contact with the core body The area increases. Prolonged contact between this abrasive chip and the cutting tool is relatively soft Compared to components made of plastic materials that are Presents relatively aggressive working conditions.   Therefore, use a core drill bit formed by a plastic core body Is not considered to be able to cut concrete and other hard materials. Such tools But at least formed by a steel core It is further unlikely that they will have the same useful life as a comparable equivalent tool. Summary of the Invention   According to one aspect of the invention, a circular hole is drilled in the workpiece. The cutting tool comprises a generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, the cutter comprising: Has a cutting end and a mating end, wherein the cutting tool further comprises a non-metallic material. A cylindrical shaft having a cutter engagement end and a drill engagement end; And the shaft and the shaft are engaged with each other concentrically and end-to-end. The cutting tool is substantially firmly engaged with the cutter engaging end, and the cutting tool is rotated about a concentric axis. Thus, the drill engagement end is operably engaged with the drill.   According to a second aspect of the invention, a circular hole is drilled in the workpiece. A non-metallic body is provided for a cutting tool. The cutting tool forms an array of cutting elements. Including a generally cylindrical cutter, the cutter having a cutting end and another end. You. The non-metallic body has a generally cylindrical shape having a cutter engaging end and a drill engaging end. A shaft, the shaft being in concentric end-to-end engagement with the cutter; The engagement end is substantially firmly engaged with the other end, and the cutting tool is rotated about a concentric axis. The drill engagement end is operably engaged with the drill.   In a third aspect of the present invention, a method for drilling a hole in a workpiece comprises: (a) A cutting tool is provided, the cutting tool comprising: i) a generally cylindrical shape including an array of cutting elements; A cutter having a cutting end and a mating end, wherein the cutting tool further comprises: i. i) comprising a generally cylindrical shaft formed of a non-metallic material, the shaft having a cutter engaging end; And drill engagement Iii) such that the cutter and the shaft engage concentrically end-to-end with each other. (B) the coupling end is substantially firmly engaged with the cutter engagement end. Fixing the drill engagement end to the drill, and (c) operating the drill to cut the drill. Rotating the tool about a concentric axis, and (d) engaging the cutting end with the workpiece. Each stage.   In yet another aspect of the present invention, a method for improving the wear resistance of a polymer body cutting tool Provides (a) a cutting tool having a cutting element disposed on a polymer body; And b) applying a layer of abrasion resistant particles to the surface of the polymer body.   That is, the present invention utilizes a non-metallic material to form the cutting tool and / or weight and / or weight. It seeks to gain advantages over the prior art, such as lower costs.   The above and other features and advantages of the present invention, together with the accompanying drawings, illustrate various aspects of the present invention. It will be readily apparent from reading the following detailed description. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 is an exploded cross-sectional schematic view of an embodiment of a non-metallic body cutting bit of the present invention. You.   FIG. 2 shows the present invention including a part of a means for installing a cutting bit on a conventional drill motor. FIG. 9 is a cross-sectional elevation partial exploded schematic view of another embodiment of a light non-metallic body cutting bit.   FIG. 3 is an exploded schematic cross-sectional elevation view of a portion of the non-metallic body cutting bit of FIG.   FIG. 4 is a plan view of a portion of the non-metallic body cutting bit of FIG. FIG.   FIG. 5 shows a cutter implementation of a non-metallic body cutting bit of the type shown in FIGS. It is a perspective schematic diagram of a form.   FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 showing an enlarged view of a portion of a cutting bit of the type shown in FIG. FIG.   FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 of another embodiment of the present invention.   FIG. 8 is a schematic elevational view of yet another embodiment of the present invention.   FIG. 9 is a schematic perspective view of a portion of yet another embodiment of the non-metallic body cutting bit of the present invention. FIG.   FIG. 10 is a schematic cross-sectional elevational exploded view of an alternative embodiment of the non-metallic body cutting bit of the present invention. FIG.   FIG. 11 is a graph showing a wear test result of the present invention.   FIG. 12 shows the torsional moment acting on the core bit as a function of the bit diameter and It is a graph showing the maximum surface stress. Detailed Description of the Preferred Embodiment   Briefly, as shown in FIG. 1, the present invention provides a workpiece with a circular hole. And a cylindrical cutting tool or bit 10 for opening. Bit 10 is plus It has a cylindrical body 24 formed from a tic material. The body part is on it A cylindrical tube formed from a metallic material and including an array of disposed cutting elements 16. It is fixed in a concentric end-to-end engagement relationship with the cutter 12. In a preferred embodiment, bit 10 is A core bit is provided, in which the body 24 and the cutter 12 are generally tubular. The cutter is mounted on top of it to facilitate the drilling action of the core or crown. Cutting elements arranged in a zigzag array. As shown in FIG. The wall thickness c is increased with respect to the thickness of the cutting element 16 so that Wear of the relatively soft body may be compensated. According to this policy, The thickness of the cutting element 16 relative to the hardened plastic body 224 or the wall thickness c Or various techniques, such as increasing the radius dimension, are used to improve wear resistance. sell.   As used in this disclosure, the term "cutting bit" or "bit" Contains an array of elements and is useful for rotating and drilling circular holes in a workpiece. Refers to any cylindrical cutting tool used, such as a conventional core bit, hole saw or Includes crown saw and solid core drill bit. The term "core bit" Cutting commonly used with traditional crown saws or hole saws as well as traditional core drills Refers to any drill bit with a tubular or hollow structure, including tools. "Axial direction" Is used in conjunction with the elements described herein, when referring to FIG. Refers to a direction generally parallel to its center of rotation or concentric axis f as shown. Likewise The term "transverse" or "radial" refers to a direction generally perpendicular to the axial direction. Point to.   Turning now to the drawings in detail, as shown in FIG. The form is formed as a type of core bit commonly referred to as an open-ended core bit. Cutting bit 10 is included. As shown, the bit 10 has a generally cylindrical shape. A structured cutter 12 is included. The cutter has a conventional cutting element 1 disposed thereon. It has an annular cutting edge 14 comprising six arrays. For example, as shown in FIG. Conventional, brazed, welded or otherwise secured to the ring 12 Any number of cutting devices known in the art, such as bonded abrasive segments 17, May be included.   In this regard, referring to FIG. 5, the number of individual segments 17 and their Their spacing around the perimeter of the ring to be mounted depends on the dimensions of the ring, the dimensions of the body It may vary to some extent depending on the method and cutting application. However, in general, a diameter of about 50 mm to 500cm core In the case of a drill bit, about two to several hundred segments 17 are used. diameter Smaller or larger drill bits, respectively, May use more segments. The polishing component or abrasive of segment 17 is It can be any one of those commonly used in these applications, and its grain size is Selected by the hardness of the material to be done. Therefore, the abrasive grains are aluminum oxide , Silicon carbide, silicon nitride, tungsten carbide, diamond or cubic nitride Super-abrasives such as boron nitride (CBN), alumina, seeded or non-seed Additive sol-gel alumina, or other abrasives and combinations of abrasives. Usually super-lab Abrasives are preferred, but the superabrasive component can be diluted with less expensive abrasives. Abrasive material Usually held in a metal bond or matrix, before being incorporated into a segment By coating the abrasive with metal such as nickel, the adhesion to the bond is improved Could be improved. Metal matrix is cobalt, iron, bronze, nickel alloy, carbide Formed from tungsten, chromium boride or other metals and their alloys and mixtures Can be done.   Thus, segment 17 may comprise substantially any known composition, to which Comprises, for example, at least two regions in which the segments are circumferentially spaced, Abrasive grains are dispersed alternately in high-concentration areas and low-concentration areas of superabrasive grains And those which disperse superabrasive abrasive grains. This type of segment can be referenced U.S. Patent No. 5,518,44, incorporated herein by reference in its entirety. No. 3.   The segments are preferably secured to the ring 12 by conventional welding techniques. Figure As shown in FIG. 5, the conventional segment 17 is generally elongated or one-length. The rim has a rectangular cubic shape welded to the ring 12. Also as shown In the core bit embodiment, Segment to allow the long edge to coincide with the annular edge of the ring 12 to which it is fixed. 17 is bent along its length. Therefore, the segment is aligned with the axis by the amount of its width Project from the ring in the direction. The segment thickness or radial dimension c is generally Is greater than or equal to the thickness of the ring and body to which it is fixed.   One example of a segment that can be used with the present invention is one in which the abrasive has a concentration of 7.5 vol% ( 30/40 and 40/50 mesh De Beers SDA85 + die with volume percentage 70/30 (percent) cobalt / bronze mixture which is an equal mixture of almonds Bonds are included. Each segment is 49.2mm long and has a radius or cut The mouth size is 3.2 mm.   Alternatively, the cutting element may include teeth integrally formed with the ring 12, It may or may not be accompanied by additional treatments to improve its hardness or wear performance . In this regard, for example, cutting element 16 is described in US patent application Ser. Single layer abrasive grain chemically bonded in the manner described in 08 / 616,538 May be included. This application is incorporated in its entirety with this application. Referred to as The teeth formed by this method are referred to below as “Contour brazing A "polishing tool" or, alternatively, a "contour cutting element".   Ring 12 also includes an annular shaft engaging or coupling end 18, which includes As shown, it is preferably formed as a female joint or socket. Engagement end 1 8 receives a ring engaging end 22 of a generally cylindrical non-metallic body, shaft or tube 24 It is adapted to engage as much as possible. The engagement end 22 is preferably a male joint as shown. Formed as a hand or plug.   Ends 18 and 22 can be used in core or hole drilling applications without slippage or breakage. Sufficient to withstand general torsion and axial loads Concentric end-to-end engagement with structural integrity allows shaft or tube 24 and ring 12 to be Maintain dimensions and shapes. Further, ends 18 and 22 are preferably discussed below. As such, they are joined together in an engaged position using a predetermined binder or adhesive.   The non-metallic shaft 24 extends a predetermined axial distance from the ring engaging end 22 and is It terminates at the rearward end 25 which is open in the characteristic manner of an open ended core bit. The rear end 25 A fitting (not shown) commonly used with an open-ended metal body core bit The bit 10 is received and the drill motor or drive of a conventional core drill (shown) Without fixing it).   In this regard, during drilling operations, the arrangement of the cutting elements 16 is discussed in detail below. So as to form a conceptual cylinder having an inner diameter dI and an outer diameter dO. Numeral 10 is adapted to be rotated about a concentric axis or a rotation axis f.   In the preferred embodiment as shown, ring 12 and tube 24 are each It has an inner diameter and an outer diameter that define constant wall thicknesses t1 and t2. Wall thickness t1 and t2 is the length or axial direction of the tube and cutter except for the engagement ends 18 and 22 It is generally uniform along its dimensions. The engagement ends 18 and 22 are respectively connected to the ring 12 and the tube. It is formed as a stepped diameter portion of the sleeve 24. At this point, the ring and tube The mating end portions are each a predetermined wall which is substantially thinner than the wall thicknesses t1 and t2, respectively. It has thicknesses t3 and t4.   The wall thicknesses t1, t2, t3 and t4 correspond to the cylindrical surfaces 34 and 28 of the engagement ends 18 and 22. And 36 can interengage with each other in a way that moves from an interference fit to a slip fit While preferably providing sufficient clearance between them to apply the adhesive Such a predetermined dimension.   As shown, steps 26 and 28 and end faces 30 and 32 respectively , Extending substantially orthogonal to the axial direction. In this way, the steps and end faces engaged are named Above the ring 12 and the tube without transmitting its radial component during the cutting action The axial load of the bit is transmitted between the bushings 24. Joining stage If the end face is placed at an oblique angle with respect to the axial direction, the The tube 24 may undesirably tend to flex radially near the engagement end 22. You.   Steps 26 and 28 and surfaces 30 and 32 when engagement ends 18 and 22 are fully joined. Surfaces 34 and 36 such that the surfaces 34 and 36 are coupled to each other with a surface-to-surface engagement. Preferably have approximately the same axial dimensions. In addition, these axial dimensions The method provides a sufficient contact area between the surfaces 34 and 36, thereby reducing the wall thickness. In combination with the dimensions t1, t2, t3 and t4, the conventional core drilling operation Bit 10 bends due to general axial load or weight on bit (WOB) load It has a predetermined size to substantially prevent warping or distortion. This WOB Levels are usually in the range of about 50 to 500 kg.   With respect to the above, the wall thickness increases as the average diameter of the bit 10 increases. The following Table I is used in commercial practice for steel body core bits of various diameters. Provides a typical wall thickness. The same wall thickness is preferably used for each ring 12 and po It is used for the wall thicknesses t1 and t2 of the lima tube 24.  The wall thickness t4 of the non-metallic tube 24 is preferably about one-half to three minutes of the wall thickness t2. It is 2. The wall thickness t3 of the ring 12 is such that its surface 34 is Dimensions are such that they can slidably engage surface 36.   The ring 12 is preferably formed from a conventional metallic material such as steel, It can be formed by any conventional method such as extrusion or casting. One In a preferred embodiment, ring 12 is generally useful for forming a conventional core bit. The tube engaging end 18 is machined to provide a wall thickness t3. Provided.   The non-metallic tube 24 is made of, for example, plastic, plastic composite, wood composite. Materials, ceramics, ceramic composites and mixtures, metal particles or ceramic particles Filled plastic, polyvinyl chloride (PVC), acrylic acid polymer, glass fiber Various materials such as reinforced plastic (GFRP) and polyamide (nylon) Can be formed from Throughout this disclosure, "glass fiber reinforced plastic" or " The term "GFRP" includes almost all materials including glass fiber reinforced epoxy resin. Are understood to be included. Likewise , The term "fiber reinforced plastic" Include, for example, carbon fiber, glass, polyacrylonitrile (PAN) and Any suitable fiber-reinforced epoxy resin, such as a mixture of It is understood that a bond or matrix material is included.   Generally, suitable non-metallic materials used in forming the tube 24 include any heat Curable or thermoplastic polymers and their reinforced composites are included. Table II below Some of the many thermoset and thermoplastic polymers that can be utilized are described.  Examples of core bits 10 formed from some of the above materials have been tested and are described below. Proved to work as well as traditional metal core bits as discussed in more detail did.   Tube 24 may be made of any suitable material such as, for example, molding, machining or extrusion. It can be formed in a conventional manner. For example, the tube 24 is extruded and then The wall thickness t4 may be provided through machining of the engagement end 22.   Any number of adhesives may be utilized to join ring 12 to tube 24 You. In one example utilizing a tube 24 formed from PVC, Massachusetts Varian Vacuum Products, Inc. of Lexington, Oreg. Mixing of epoxy resin and hardener commercially available under the name "rr-seal (TM)" Before the assembly, the object should be evenly distributed on the joining surface of the tube engaging end 18 and the ring engaging end 22. The ends were glued together in a mating engagement. The use of this particular resin is Although successful, a variety of other adhesives have been used to join the metal ring to the polymer tube. Can be used. The choice of adhesive can be made based on the particular materials to be joined. Money Generally suitable for joining genera to various plastics, additional available in this regard Examples of adhesives include urethane, neoprene, nitrile, polyamide, polyester And cyanoacrylate adhesives. Metal and plus using heat and pressure Join metal ring to tube using melt lamination method to join tics Sometimes. Other joining methods include mechanical joining techniques, tubing in place with metal Injection molding with rings, and a set of those methods familiar to those skilled in the art. Matching is included. For example, a metal ring can be keyed in a manner similar to that shown in FIG. May be done. In this way, the ring is cut out with the notch placed in the plastic body Or integrated with the plastic body Can be shaped. Alternatively, make a hole in the metal ring and attach the metal ring to the plastic body. They may be integrally molded.   Still referring to FIG. 9, in an additional embodiment, the present invention provides The two metal ring parts are virtually removed, instead the whole is a cutting element or abrasive segment. A cutting tool 410 utilizing a cutter 412 composed of a material 417 is included. Illustrated As shown, the polishing element 417 is keyed along one edge and pushed as shown. It is adapted to be connected to and / or integrally formed with the plastic body 424 A series of keys 60 are provided. In this manner, the key 60 is effectively connected to the cutter 412. A mating end 418 is provided to engage the cutter engaging end 422 of the body 424 as shown. It has become so.   Referring now to FIGS. 2-4, an alternative embodiment of the present invention is a conventional closed-end configuration. It comprises a plastic body bit 110 formed as a core bit. FIG. Referring to FIG. 2, the shape of the bit 110 is almost the same as that of the open-ended bit 10. However, the closed end 126 is closed by closing the rear end 25 with the rear end connector 38. Provided.   The rear end connector 38 has a narrow end adapted to be received in the rear end 25. A long tubular portion 40 is included. Insertion and holding flange 42 is radially inward at one end An axial compression flange 44 extends radially outward from the other end. Flange 4 2 engages the front face 46 of the threaded insert 48 and receives the axial compression load described above. To prevent relative movement between them. The flange 44 is the end face 5 of the rear end 25. 0 to likewise resist axial movement between each other.   Insert 48 secures the closed-end core bit to a core drill (not shown). Conventional adapter 52 commonly used for screwing It is designed to be accepted in a ceremony.   Referring now to FIG. 4, insert 48 has a surface pair concentric with tube 24. It has a generally cylindrical outer surface 54 adapted for surface engagement. But inside 56 has a non-circular (typically square, as shown) cross-section; It is sized and shaped to accept the insert 48 in surface-to-surface engagement. Those skilled in the art The non-circular construction of the insert 48 and the connector 38 during the drilling operation is advantageously Recognize that they play a role in resisting mutual sliding due to torsional force acting between them right. However, provided that the tool is effective for the desired drilling action , A circular structure may be used.   The connector 38 is preferably formed from the same material as the tube 24 and in a similar manner. It is. For example, in one test, connector 38 was machined from solid PVC stock. . The connector is joined to tube 24 in a fully mating engagement where the flange is The di 44 utilizes an adhesive suitable for plastic to plastic bonding as described above, The end face 50 is engaged.   Insert 48 is formed in a manner and material similar to those utilized for ring 12. Is done. The insert is described above for joining ring 12 to tube 24. In this manner, it is inserted into place as shown in FIG. You. In a preferred embodiment, the insert is glued in place using the adhesive described above. It is.   This structure advantageously has little radial force on the tube 24. Are inadequate to resist torsion and axial forces caused by conventional core drilling operations. The bit 110 is fixed to the adapter 52 with sufficient strength. In this regard, conventional steel The body core bit is generally fitted with a press-fit fitting to the motor drill adapter , Which acts to apply radially outward pressure on the inner surface of the tube . The present invention relates to a flange 42 and a radially extending flange 42 which are not oblique to the axial direction. And the use of an axial WOB with little radial loading Transmit the load.   Depending on the field of application and the plastic material used, the tube according to the invention when working 24 may wear to some extent and reduce the wall thickness. However, as shown in FIGS. To compensate for this phenomenon and minimize its potentially harmful effects, It can be virtually eliminated. Referring to FIG. 6, bit 10 utilizes a cutting element 16. However, this is the general form of a conventional core bit, initially with a wall thickness b of the tube 24. Has a larger radial dimension. That is, the bit around the concentric axis f (FIG. 1) The conceptual cylinder formed at the time of the above rotation of the rotor has an inner diameter dI (FIG. 1), which effectively provide gaps d1 (FIG. 6) on both sides of the tube wall. This clearance reduces wear and / or bonding between the tube 24 and the cut and reduces cutting effectiveness. Tends to help maintain rates.   Conventional cutting element 16, especially formed as a conventional sacrificial cutting segment Has a tendency to wear in the radial direction during use, and the radial dimension a decreases. this The gap d1 is effectively reduced by the wear. That is, the standard in which the steel body is used For core bits, wall thickness b is the minimum value that can provide sufficient structural integrity for the bit. It is determined to be. This minimum wall thickness is sufficient even after heavy segment wear Provided to maintain the clearance d1, effectively extending the useful life of the core bit . Forming a tube with such a minimum thickness can result in significant wear of the steel during the cutting action. Not desirable.   Referring now to FIG. 7, an additional embodiment of the present invention includes a relatively thick plastic. Is substantially similar to bits 10 and 110 except that Polymer body bits 210 are included. As shown, tube 224 compensates for shrinkage due to wear during drilling operations. It has a predetermined initial wall thickness c which is determined to compensate. In this way, illustrated As well as the thickness of the corresponding steel body, such as wall thickness c, thickness b (FIG. 6) Larger than the segment width a (ie, c <a) (Not worn) to provide sufficient clearance d2 for segment 16 . Subsequent wear of the segment is accompanied by wear of the tube 224 and drilling Through use, a sufficient gap d2 is effectively maintained. This allows the tube wall Provided that the wear rate is equal to or greater than the wear rate of the segment thickness Advantageously, there is almost no threat of coupling when the radial dimension a is reduced Also, a relatively long useful life of the bit 210 is provided. In other words, dc / dt is D is the wear rate of the polymer wall, where da / dt is the wear rate of the segment thickness c / dt should be greater than or equal to da / dt.   Core bits made of four types of polymer materials are used as concrete blocks. Cores were tested by drilling. The test is a constant current of 20 amps, 600 at an axial speed of 1 rpm and a coolant flow rate of 1 gallon / min (3.8 l / min). Was. The concrete blocks used for the test were manufactured with the following mixing ratios and configurations .   Ingredient weight%   Cement 17   Granite aggregate (average size 3/4 inch or 2 cm) 40   Sand 34   Water 9   The molded block is 36 inches (91.4 cm) long and 18 inches (45 inches) wide. . 7 cm) and 12 inches (30.5 cm) high. Each block has a diameter of 5 / 8 inch (1.6 cm) rebar (60 kpsi, 41 kN / cm)TwoWith steel) Molded. The blocks were molded and cured in a fog chamber for 28 days. This concrete The compressive strength of the heat block is 7 kpsi (4.8 kN / cm).Two).   The four polymer materials used to form the tested core bits include PVC, Includes krill, nylon and glass fiber reinforced plastic (GFRP). Po The reduction in wall thickness recorded for the lima body bit is shown along with the performance data. Table III below summarizes the performance of the bits for each polymer material. C Wear performance, body wall thickness wear, penetration rate (ROP), average weight on bit (WOB) and maximum on-bit weight are shown for each example. Normal metal body core The corresponding value of the bit is also indicated.  Test results show that all polymer body bits are generally The performance was within an acceptable range. Furthermore, in the case of the nylon body core bit, it The cutting element or segment mounted on the metal body core bit It was of the same kind as That is, in this case, the segment of these bits Performance of nylon core bit Is shown to be comparable to that of a metal body bit. The other core bits are Utilizing cutting elements that represent cutting applications, they are mounted on a metal body. Was not the same as In other words, direct comparison of segment wear characteristics is useful. There may not be.   Various 4 inch (10.2 cm) diameter core bits with metal and polymer bodies Weight was measured and weight savings were determined when using polymer body core bits . Table IV below summarizes the measurements. As shown, the polymer body The abit is over 50 percent lighter than a comparable steel body bit. further The weight of the polymer body bit further reduces the size of the metal part of the polymer body bit It is expected that this can be further reduced.   As mentioned above, the present invention is compatible with integral teeth such as, for example, the contour cutting elements described above. Used for Metal and polymer body core with contour cutting element is a cinder block Tested. Cinder blocks are concrete blocks similar to those described above. However, it has fine (less than 0.25 inch or 0.64 cm) aggregate. Trial The experiment was performed at a constant motor current of 20 amps, a shaft speed of 600 rpm and 1 gallon / min ( (3.8 liters / min) coolant (water) flow rate. Bit wear performance, penetration speed Degree (ROP), Average Bit Weight (WOB), Maximum Bit Weight, Metal and Po The Lima tube wall wear performance was recorded. Table V below summarizes the performance of the bits Things.   The life of a nylon body contour cutting element bit is comparable to a steel body bit. Niro RIP is slightly better than steel body contour cutting element bits It is the same even now. According to the data, the nylon body core bit Performance is comparable, if not better, than metal body contour cutting element bits It is. Bi According to the WOB data, the nylon body bit is metal It experienced the same load as the body bit and worked well without experiencing any failures. various A previous study of simple polymer tubes suggests that a variety of polymer tubes Can perform the same function as a steel tube. In other words, other than nylon It is envisioned that lima tubes can also be successfully used as contour cutting element tools.   Wear of the steel tube portion and the polymer tube portion was observed. Observed place The nylon tube wall totals 0.013 inches over the life of the bit, according to (0.03 cm) worn and the steel tube wall is about 0.004 inches (0.01 cm) ) Worn. The wear of the polymer tube is greater, but the nylon tube is a bit It had sufficient wall thickness to withstand the stresses during drilling over its life.   As shown in Table VI below, the weight of the polymer contour cutting element core bit is Steel body contour cutting element is better than core bit weight.   In addition to the hollow core embodiment described above, the present invention uses a conventional solid core drill bit. It is contemplated that it can be implemented using At this point, attention is turned to FIG. Here, an additional embodiment of the present invention is shown as bit 310. Bit 310 is Holes in materials such as wood, metal, plastic, concrete blocks, bricks, etc. Shaped as a conventional solid core drill bit of the kind commonly used in rrilling operations Is done. As shown, bit 310 is substantially similar to bit 10, but The plastic shaft 324 is generally solid and the cutting element 316 is a conventional solid core drill. It differs in that it has the same kind of helical screw as rubit. In this regard, the screw The threaded cutting element 316 is made of tungsten carbide brazing to the bit. Sart, steel (used in high speed drilling operations) or eg diamond polishing It may comprise a contour cutting element as described above using a material.   The invention described above and exemplified in the previous test data is also described above. Yielded inconclusive and surprising results in light of the teachings of the prior art. In this regard, As mentioned above, plastic materials tend to be particularly susceptible to wear . In core or hole drilling applications, the body of the bit is Cut or In the bore. This is a circle in which the teeth are placed in the cut only temporarily with each rotation of the teeth In contrast to the board cutting action. When drilling, contact of the body with the cut The relatively large increase in the possibility of wear and breakage of the plastic body As might be expected. However, as shown, this effect is negligible or fully compensated. Is either.   Another problem that hinders the success of polymer body cutting bits is that contact with grinding chips Wear due to lengthening. As mentioned above, the disc-shaped teeth are almost outer Only contact the chips. In contrast, in core or hole drilling operations, chips Tends to remain in the cut, and the relative length of the cylindrical body throughout the duration of the cutting action Close to large parts. However, this factor is surprisingly small in many applications. It has been found and can be compensated as described above.   Another aspect of the present invention is a realization in contrast to the prior art disc-shaped teeth described above. The invention provides sufficient structural integrity without the need to reinforce plastic materials with fiber reinforcement. To achieve sex. In fact, the bit becomes stuck during test drilling The bit 10 can bend even when subjected to the maximum torque of the drilling machine induced It worked well without breakage. These results are due to the core during drilling. This was surprising considering the constant stresses experienced by the bit.   As mentioned above, the polymer tubes of the present invention are subject to the normal stress experienced by core bits. Endure. However, as also discussed, the wall of the polymer tube is made of steel It can tend to wear faster than hand members. Especially excellent quality, especially sturdy Polymer tubes are not as durable as segments No. Chips generated during drilling tend to wear the polymer tube wall, The wall thickness gradually decreases until the polymer tube becomes unusable for drilling You.   Several approaches can be taken to address this problem. One appro The cutting element or segment 16 and tubes 24, 22 as described above. Change the wall thickness of 4 so that the tube will last longer than the segment It is to be. Another approach is to use appropriate surface treatments or If not, the change in composition is to improve the wear resistance of the polymer tube.   The latter approach of changing the composition of the polymer material extends the life of the polymer tube. To improve the stress and aggressive environment experienced by metal body core bits Effectively provide a lightweight and inexpensive non-metal core bit that can be used. Advantageously, this allows And a polymer body bit, of the type commonly used for metal body bits The use of cutting elements or segments 16 is enabled.   One such modification of the polymer tube 24 is shown in FIG. Incorporated in alternative embodiments of the invention as shown. Bit 100 has a tube 24 includes layers 60 and 62 disposed on inner and outer surfaces 64 and 66, respectively. It is. Layers 60 and 62 include fine ceramic or metal particles / powder, sand That is, alumina, silicon carbide, silicon nitride, silica, tungsten carbide, and boron nitride Wear resistant materials such as elemental or metal (or alloy) powders are included. Suitable metal Examples of particles include Fe, nickel, Co, steel, bronze, and nickel alloys. Suitable ceramics include SiC, SiOTwo, WC, AlTwoOThreeAnd Co-WC It is. These materials, glass, quartz or carbon filaments or fibers used Can be done. For use in the present invention, approximately 10 to 500 micrometers (μ Particles having an average particle size (diameter) in the range of m) are preferred. Tubing with sufficient mechanical strength to withstand the forces of drilling Any size particles or filaments can be used as long as they can adhere to the surface It is.   Silicon carbide, conventional alumina, alumina-zirconia (Norzon ™) ) Or MCA abrasives are suitable for this purpose. Used here In some cases, the name “MCA” refers to the addition of a seed containing (microcrystalline alumina) or Refers to non-seeded sol-gel alumina abrasive grains.   MCA particles peptize the sol of aluminum oxide monohydrate to form a gel Drying and calcining to sinter the gel, then crushing the sintered gel and Sorted and sized to separate alpha alumina microcrystals (eg, at least about 95% alumina) to form single crystal particles comprising the steps of: Can be achieved. In addition to the alpha alumina microcrystals, the original sol has an additional 15 weight % Spinel, mullite, manganese dioxide, titania, magnesia, rare earth gold Oxides, zirconia powders or zirconia precursors (which may be in higher amounts, such as Or more than 40%) or other affinity additives or precursors thereof May be included. Such additives may include fracture toughness, hardness, friability, fracture mechanics or dryness. Often added to change properties such as drying properties. Alpha alumina Many transformations of sol-gel particles have been reported. All particles within this type range Suitable for use herein, the term MCA particles has a theoretical density of at least 95%. And Vickers hardness (500g) of at least 18GPa at 500g Including at least 60% alpha alumina particles Is defined as The size of the crystallites is typically from about 0.2 to about 1 for seeded particles. . 0 micrometer, 1.0 micrometer for unseeded particles And up to about 5.0 micrometers.   Once the gel is formed, the gel can be pressed, shaped or extruded After being formed in any convenient way and carefully dried, A crack-free body can be formed.   After molding, the dried gel is baked to remove essentially all volatile components and the particles Various components can be turned into ceramics (metal oxides). Dried gel Is generally heated until free water and most of the bound water are removed. Then rikaki The heated material is sintered by heating, and almost all alumina oxide monohydrate is It is kept in an appropriate temperature range until it is converted into alumina microcrystals.   As mentioned above, sol-gel alumina can be seeded or unseeded. sell. For seeded sol-gel alumina, the nucleation site is aluminum oxide Introduced or produced internally within the monohydrate dispersion. Nucleus in dispersion The temperature at which alpha alumina is formed is reduced by the presence of A fine crystal structure results.   Suitable seeds are well known in the art. Generally, they are alpha aluminum It has a crystal structure and a lattice structure as close as possible to those of Na.   Unseeded sol-gel alumina abrasives may also be used. This abrasive is Except for introducing the doped particles, it can be formed in the same process as described above. Enough rare earth At least after calcination is performed when a metal oxide or its precursor is added to the sol or gel. About 0.5% and preferably about 1 to 30% by weight of the rare earth oxide can be provided. .   Examples of suitable sol-gel alumina abrasive grains and filaments for use in the present invention include: U.S. Pat. No. 4, which is incorporated herein by reference. , 314,827, 4,623,364 and 5,129,919 It is shown.   The individual composition of each coating 60 and 62 may be different or For simplicity of application, they may be substantially the same. In an alternative embodiment, one Only the tube surface is coated. For example, if the protective coating 62 is 66 may be provided only. Usually applied inside the tube when drilling The flow of water greatly reduces inner surface wear. In fact, it will be explained below In some abrasion tests, the abrasion resistant coating was applied only to the outer surface 66. Both sides If coated, the life of the polymer bit will of course be extended.   In one embodiment, a layer of particles is provided on surfaces 64 and 66 by an adhesive bonding material. Can be maintained. For example, ceramic / metal powder is mixed with epoxy adhesive and It can be applied to the surface of a tube. When cured, the adhesive checks the ceramic / metal particles. And form the wear resistant layers 60 and 62. This process allows The wear resistance and life of the probe is greatly increased over uncoated polymer tubes That the tubing can outlive the life of the segment. Have been.   As an alternative to the adhesive, wear-resistant powder may be embedded in surfaces 64 and 66 to form layer 60 And 62 may be formed. Implanting the particles after heating the appropriate collision speed It is performed by spraying on the surface of the tube. The particles heated during the collision are poly Softens and embeds itself into the surface. As the polymer cools, it cures and forms particles. To grip. A similar alternative method of embedding particles into the surface of polymer tube 24 is described in Table 1. After heating the tube to a predetermined temperature to soften surfaces 64 and 66, the ceramic / gold This is to spray the genus particles on the surface at a predetermined speed. The particles are embedded in the surface and upon cooling, surfaces 64 and 66 grip the particles and And 62 are formed. Key parameters to control the filling process and coating quality The meter includes (a) surface pretreatment-cleaning and degreasing, (b) particle size, (c) particle temperature. , (D) particle velocity and (e) polymer temperature.   The polymer surface must be free of oil, grease and other surface contaminants before embedding particles on the surface. Quality must be removed. The presence of these surface contaminants is This can adversely affect particle adhesion. For cleaning and degreasing, wipe off, rub off Brushing, wire brushing, machining, grit blasting or solvent cleaning It is performed by such a chemical action.   The choice of particle and polymer temperature and spray rate depends on the specific heat of the particles, the specific heat of the polymer, Based on the glass transition or softening temperature of the polymer and the melting point of the particles, It is determined. Generally, higher temperature / softer polymers require lower spray rates and lower Warm / hard polymers require higher spray rates.   When embedding heated particles, the particle temperature is determined by the amount or volume Above its glass transition temperature (usually 1 to 10 times the amount or volume of particles) Is selected so that it can be heated to a certain temperature. In addition, the particle temperature is Preferably it is less than half its melting point to avoid deformation. Mathematically, these terms The case is expressed as follows.     mCp, particle(Tparticle-Tambjent) =     Vdpolymer  Cp, polymer(Tg-Tambient) +     Heat loss Tparticle<0.5Tm   Where m is the mass of the particle, CpIs specific heat, T is temperature, V is for embedding particles The volume of polymer that must be heated, dpolymerIs the density of the polymer, TgIs a polymer Glass transition temperature and TmIs the melting point of the particles. Particle size (this is the particle quality 4πr to determine the amountThreedparticle/ 3) and the combination of particle temperature satisfy these conditions. Selected to be satisfied. In practice, for a given particle size, the particle temperature is Tg< Tparticle<0.5TmRange. Polymers available for polymer tubes Considering the materials and the range of different metals, alloys and ceramics available for the particles The temperature of the particles is from 100 ° C to 2000 ° C, preferably from 120 ° C to 1000 ° C, In a preferred embodiment, the temperature is in the range of 150 ° C to 600 ° C.   Particle size is selected so that the required particle temperature is practical. The particle size is It is also determined by the size of the concrete particles in the slurry generated during drilling. You. Two-thirds of the ceramic / metal particles are embedded in the polymer during drilling It is expected that no particles will be removed in the meantime. The remaining third Project from the surface. The particle size is preferably the size of the concrete particles in the slurry At least about three times. This is because the polymer tube wall and the core to be drilled are Reducing polymer wear by limiting simultaneous contact with concrete block walls There is a tendency. As an upper limit, the protrusion of particles is limited between the tube wall and the concrete wall (the Must not be larger than the gap provided by the segment). These factors Considering the range of material to be drilled and drilled, a preferred particle size is about 10 to 5 Expected to be in the range of 00 micrometers.   Particle velocity is the energy required for the kinetic energy of the particles to deform the polymer surface. Should be chosen to be larger than gi. Therefore, the particle velocity is Type and its yield strength, particle mass and grain It depends on the child's temperature. Suitable particle velocities range from a few meters / second to hundreds of meters / Second.   The starting temperature of the polymer can be ambient or the polymer can It may be slightly heated to facilitate. In both cases, discussed below In order to avoid tube distortion, the temperature of the polymer is It is not allowed to rise above the glass transition temperature.   When embedding particles on a heated polymer surface, the particle temperature is maintained at ambient temperature. Or heated to the glass transition temperature of the polymer. Heating the particles Therefore, the polymer is not cooled during particle impact and does not limit the ability of the polymer to deform. Is guaranteed. The operating temperature T is as follows.   Tambient<T <Tg, polymer   Particle size considerations are described above for use in embedding heated particles. It is the same as the one that was received.   Particle speed is increased because the polymer surface is more easily deformed by heating It is not expected to be as fast as embedding. Particle velocities range from a few m / s to + M / s is expected.   The polymer temperature should be suitable for deformation due to particle impact. In general To maintain the surface temperature as high as possible without reaching the glass transition temperature desirable. Heating the polymer to the glass transition temperature significantly distorts the tube, May be unusable. On the other hand, if the temperature is too low enough local to embed the particles Cannot be deformed. The actual working temperature of this step is as follows.   0.5Tg, polymer<T <Tg, polymer   Those skilled in the art will use all appropriate methods without departing from the spirit and scope of the invention. Will recognize that the particles can be embedded in the surface of the polymer body. For example, Placing the tube and / or particles on the surface 64 and / or 66 of the polymer tube Processing or molding. After coating the appropriate mold surface with the particles, The tube may be inserted into a mold and heated to embed the particles into the surface of the tube. Further The polymer tube in the same way, i.e. after it has been placed in the appropriate mold. This may apply the cutting element 16 to a polymer tube. In this case, simple substance A mold is sometimes used to simultaneously embed the particles and attach the cutting element 16. You. The tube thus modified by the ceramic / metal layers 60 and 62 Surfaces 64 and 66 provide improved wear resistance to unmodified polymer tubes. provide.   Yet another method of embedding particles on the surface of a polymer tube is by conventional thermal spraying or The use of plasma spraying techniques to spray particles onto a polymer surface. For example , By changing the processing parameters of the well-known thermal spraying technique, Tubes are core drilled while allowing proper bonding to metal / metal particles Ensure that the structural integrity of the tubing is not compromised by the Keep. An example of a conventional spray coating is Materials, Ohio, 1994. "ASM Table published by ASM International of Park Surface Engineering Handbook (ASM HANDBOOK OF SURFACE EN GINEERING) ", Robert, Vol. 5, pages 497-509. C. Tucker, Jr. Thermal Spray Coating (Thermal Spr) ay Coating).   Various materials of metal, ceramic and cermet (metal and ceramic composite) Various spray and plasma spray techniques have been developed for coating. to this Are powder spray, wire spray, hot rod spray, two-wire arc, non-transfer plasma spray Firing, high velocity gas spraying, detonation guns and Super D guns. Po Unless the lima is heated above the glass transition temperature and becomes unusable, The polymer may be covered with a wear resistant coating using any of the techniques described above.   Similar to the embedding technology described above, the surface of the polymer is degreased and washed to Good bonding must be guaranteed. In addition, use conventional roughening May improve the adhesion of the coating to the coating. Grit blasting for rough surface treatment Alternatively, it may be performed by a rough cutting process or a combination of the two. Co The surface treatment is preferably performed immediately after the surface cleaning and roughening.   A range of processing parameters for various spray / plasma spray techniques is shown in Table VII below. It is. This table contains information on common coatings that can be obtained by various treatments And also includes suitable ranges for substrate temperature and particle velocity. As shown in this table In addition, the substrate temperature used for this process is within the range that can be used for various polymers. is there. These parameters are optimized for individual polymers and coating materials. Can be.  As an alternative to coating the surface of a polymer tube, the tube itself Have the same metal or ceramic particles as above, and have excellent wear resistance. Known carbon or graphite fibers, Kevlar ™, glass fibers, quartz, boro Whiskers, chopped fibers or It may be formed from a reinforced polymer or polymer composite containing filaments.   A PVC tube 24 coated with layers 60 and 62 of the following formulation: Therefore, a wear test was performed. (A) “Liquid Plasteel ™” (Commercially available from McMaster Carr of Dayton, NJ) Of epoxy powder and 80% by weight of steel powder), (b) "Easy Epox" y (trademark) " Of epoxy (available from McMaster Carr, Inc. Saint-Gobain Industrial, Worcester, CH Seeded MCA abrasive available from Ceramics), (c) Liqui d A mixture of Plasteel ™ and MCA abrasive, and (d) Llquid   A mixture of Plasteel ™ and WC (tungsten carbide). Not coated The wear tube 24 was similarly abraded. Wear test is formed as described above Lower the tube into the pre-drilled hole in the concrete block It came to be. The tube is rotated at the speed normally used for drilling. Was. While the tube is rotating, a certain amount of slurry (from previous drilling Was continuously fed into the holes. The slurry acts as an abrasive, Worked to wear the tube. Testing only for a certain time on various tubes A reduction in wall thickness was performed. The above formulas (b) to (d) and uncoated The results of the wear test of the bearing tube are shown in Table VIII.   This table is based on wall thickness measurements taken at three locations along the length of the tube. 5 shows an average tube wear of 5.5 hours, determined as follows.   The results show that the coating is The abrasion resistance of the valves 24, 224 is improved. Of the various coatings tested, The top coating is a mixture of MCA and Liquid Plasteel ™ Things. The formulation of the above (a) is a Liquid Plassee without MCA. 1 ™ provides the improved abrasion resistance observed with formulation (c) Performed as control. Coating is immersed in several places within 30 minutes test I was eaten. That is, MCA along with Liquid Plasteel ™ The presence is very important in formulation (c), It was obvious that it provided good wear resistance. Iron particles in plastic steel are fine It is hypothesized that there is a risk of breaking. For embedding particles on the tube surface As discussed below, epoxies having coarser particle sizes are desirable It can provide abrasion.   The results show that Liquid Plasteel ™ and MC A coating containing a mixture of A abrasives is one of the coatings formed and tested Provided the best wear resistance. Equally advantageous results have been found in such It is anticipated that this can be achieved by other types of materials. In addition to particle size, Another factor that determines the wear resistance provided by the individual layers 60 and 62 is The content of the particles. At least 20% by weight of particles in the adhesive, preferably 50 It is preferred that the amount exceeds%. Yet another consideration is that layers 62 and / or 6 0 is the percentage of tube surface area covered by 0. Over about 20% of the surface Embedded particles provide good abrasion resistance, from 50 percent to 100 percent It is preferred to cover the cent surface.   Based on the above test results, the core bit 100 is Liquid Plast formed from eel ™ and 40% by weight MCA abrasive Formed from the PVC body 24 with the layers 60 and 62 provided. This bit 100 Unblock the concrete block formed as described above until the bit breaks. Always tested by drilling a large number of holes. Uncoated PVC Chu Was also tested for comparison. The wear of the tube wall increases with the number of holes Measured. The results of those tests are shown in FIG.   As shown, the results show that coatings at layers 60 and 62 The finished tube 24 has about twice the life of the uncoated tube. Coat The coated bit was drilled about 3.5 times the number of uncoated bits. Only And make a fair comparison of the life of coated and uncoated bits Thus, the number of holes drilled when the tube wall wear is equal is shown in FIG. You. The life of PVC tubing can be adjusted by choosing an appropriate coating thickness It is clear that   The individual parameters used to provide such results are described below in Example I and Illustrated in II.   As evident from the successful testing of polymer tubes in a wide range of dimensions The use of a wide range of diameter tubes 24 to form the core bit 100 of the present invention. Can be used. For example, a diameter of 2 inches to 12 inches (5 cm to 30. Bits formed in the range of 5 cm) have been tested and are not adequate to withstand drilling stresses. It was shown to have moderate strength. 8 "and 12" diameter cutting bits Various parameters and test results are described in Examples III and IV below.   An analysis of the stress experienced by the core bit during drilling is shown in FIG. ( Calculated torsional moment (at tube axis) and (at tube surface) Maximum stress shown as a function of bit diameter It is. As shown, the torsional moment increases with the bit size, The maximum stress experienced by the tube decreases as the bit diameter increases. Sand If the core bit 100 exceeds 12 inches (30.5 cm) in diameter, the tube breaks. Available without increasing the likelihood of   Further test results show that the polymer body bit 100 of the present invention is dry. Works effectively in dry drilling conditions. When the PVC body bit 100 is formed, Adhesive was used to join segments of steel with segments to PVC tubing . The bit was used for dry drilling of the cinder block. When drilling, ( 50 psi of compressed air is applied to the core bit (in the same manner as water for wet processing is introduced). Was injected. A total of 10 holes with a depth of about 5 inches (13 cm) are tubes Drilled without breakage. Tues similar to those found in wet drilling Wear was observed. The use of compressed air cools the tubes, It has been found that removal is facilitated to minimize frictional heat.   Also, the wear resistance of the polymer bodies 24, 224 is such that the particles are directly polymerized prior to forming the bodies. It is expected that it will be improved by adding it to the system. For example, about 20 to 40% by weight MCA abrasive or other wear-resistant particles may be added to the polymer. Then the ratio inside Use of this mixture to form a polymer body with relatively uniformly dispersed particles Is done.   Further, while the examples of the invention disclosed herein are directed to core bits, Those skilled in the art will recognize that the disclosed technique may be used in a circular saw blade without departing from the spirit and scope of the invention. / You will recognize that it is used in the polymer body of various cutting tools such as cutting disks U.   The following examples are intended to demonstrate some aspects of the present invention. This These examples should not be construed as limiting It will be understood.Example I   A 4 inch (10 cm) diameter tube body 24 was formed from PVC. metal A cutting end 14 was glued to one end of the tube in the manner shown in FIG. 1 inch x 0 . 275 inch x 0.150 inch (2.5cm x 0.7cm x 0.38cm) Ten cutting elements or segments 16 were brazed to each bit. Segume The sample had a concentration of 30/40, SDA85 + diamond. Chu As described above, the outer surface 66 of the boss 24 is made of 40% by weight MCA abrasive and Liquid. Plastel ™ uniform 0.015 inch (0.04 cm) thick layer 6 2 coated. The MCA abrasive used for this coating was 2 It was 20 grit (about 50 to 70 micrometers). The bit is the seed Tested on a class of reinforced concrete blocks. The test is a 20 amp constant drill The current was performed at a shaft speed of 600 rpm. 3.785 l / min (1 gallon / Min) was maintained during drilling. Segment wear and tube wear Was monitored. The bit is about 0.085 inches (0.2 cm) or 0.070 Inch (0.17 cm) tube + 0.015 inch (0.04 cm) cord Had the initial wall thickness of the ting. Tube wall thickness 0.050 inch (0.1 2cm) and a total of 283 holes (11 inches deep) 28 cm)) was drilled with a coated bit.Example II (control)   The second bit was formed in the manner described in Example I, except that I wasn't. The test was performed in the same manner as described in Example I. Not yet The initial wall thickness of the coating bit was about 0.070 inches (0.18 cm) . A total of 86 before the wall is reduced to about 0.050 inches (0.12 cm) and breaks Holes (11 inch / 28 cm deep) were drilled with the bit.Example III   8 inch (20 cm) core bit with 0.115 inch (0.3 cm) wall thickness Formed of a PVC tube body 24 having a thickness (similar to a steel body core bit). . Steel cut end containing a total of 16 segments brazed in the same manner as in Example I 14 was connected to tube 24. The segment used was 2.54 cm × 0. 70cm x 0.44cm (1 inch x 0.275 inch x 0.175 inch), Concentration 30, 30/50, SDA150 + diamond grit Is a standard segment used in conventional 8 inch (20 cm) core bits. An 8 inch (20 cm) PVC bit weighs 3.9 kg (8.6 pounds). However, this is equivalent to a conventional steel bit weighing about 20 pounds. , Indicating a weight saving of more than 50 percent. This bit is Tested on concrete blocks of the type used in Drill current from 20 22A. Drilling was performed at an axial speed of 400 rpm. In total, 15 holes in a conventional cinder block and concrete of the type used in Example I Twenty holes in the block were drilled. The bit cut without any problems. The PVC tubing withstood the stress of drilling. Bit is 340kg (750 pon C) experienced weight over a bit, indicating that it was under relatively aggressive stress.Example IV   Core bit 12 inch (30.5 cm) in diameter formed in the same manner as in Example III Was done. The bit is a 0.120 inch (0.3 cm) wall thickness (steel body core (Similar to a tube). Steel cut end 14 Is connected to PVC tubing and a total of 18 segments are brazed to steel ends. Was. The segment used was 2.5 cm x 0.7 cm x 0.5 cm (1 inch X 0.275 inch x 0.210 inch) with a density of 30, 30/50, SDA1 00+ diamond grit. 12 inch (30.5cm) PVC The weight of the unit was 5.9 kg (13.2 lb), which was the equivalent steel body The weight of the bit is about 17.2 kg (38 pounds), while the heavy weight node Showed about. The bit was tested on a concrete block of the type used in Example I. Was. Drilling was performed in manual mode. Drill current from 20 to 22 amps Maintained. Drilling was performed at a shaft speed of 200 rpm. Cinderb in total 15 holes in the lock and 20 holes in the concrete block are drilled Was. Bits cut without problems, PVC tubing withstood drilling stress . The bit experienced a maximum bit weight of 381 kg (840 pounds) and was quite aggressive. Showed that it was subjected to devastating stress.Example V   Four 8 inch (20 cm) core bits have 0.115 inch (0.3 cm) It was formed by a PVC body having a wall thickness. Heat particles to about 200 ° C And spray the particles onto the surface 66 of each polymer body 24 at a speed of about 100 meters / second. Of 100% of MCA abrasive, SiC, WC and fused alumina, respectively. Chrome meter A layer of particles was embedded in the outer surface 62 of each tube 24. Next, the tube is It cools to ambient temperature to cure and grip the particles. 16 segments in total A steel cutting end 14 containing a metal was provided on each tube in the manner of Example III. 8 in The weight of a PVC bit (20 cm) is approximately 3.6 kg (8 lb). This is equivalent to a conventional steel bit weighing approximately 9 kg (20 lb). Showing a weight savings of more than 50 percent. These bits are similar to uncoated Providing improved abrasion resistance to the bearing polymer body bit and is described in Example III. Tube having a service life commensurate with the service life of segment 16 under the same conditions as I will provide a.Example VI   8 inch (20 cm) core bit with 0.115 inch (0.3 cm) wall It is formed by a PVC tube body 24 having a thickness. About 200 tubes ° C. to bring the particles to the surface of the polymer body 24 at a speed of about 50 meters / second. By spraying, a layer of 100 micrometer MCA abrasive grains Embedded in surface 62. The tube is then cured so that the body cures and grips the particles. Cool to ambient temperature. Example I is a steel cutting edge 14 containing a total of 16 segments. II. An 8 inch (20 cm) PVC bit weighs about 3. 6 kg (8 pounds), which is equivalent to a conventional steel bit weighing about 9 It shows a weight savings of more than 50 percent compared to 20 pounds. This bit has improved wear resistance over similar uncoated polymer body bits And the lifetime of segment 16 under conditions similar to those described in Example III. Provide a tube with a matched lifespan.Example VII   8 inch (20 cm) core bit with 0.115 inch (0.3 cm) wall It is formed by a PVC body 24 having a thickness. 10 micrometer MCA A layer of abrasive is embedded in the outer surface 62 of the tube 24 by spray coating. Where the particles are at a speed of about 80 meters / second and a temperature of about 150 ° C. 4 is sprayed on the surface 66. The tube then cures and grips the particles. Cooled to ambient temperature. Steel cutting edge 1 with a total of 16 segments 4 is provided in the manner of Example III. Weight of 8 inch (20cm) PVC bit Is approximately 3.6 kg (8 lb), which is the weight of an equivalent conventional steel bit. Weight savings of more than 50 percent compared to 20 pounds Is shown. A smooth coating is obtained and individual particles embedded in the surface are not observed. Not. This bit has improved over similar uncoated polymer body bits It provides abrasion resistance and is similar to that described in Example III under conditions similar to those of segment 16. A tube having a life corresponding to the life is provided.Example VIII   An 8 inch (20 cm) diameter core bit is formed in a manner similar to Example III. . The bit has a wall thickness of 0.120 inch (0.3 cm) (same as the steel body core bit) ) Is formed by the PVC tube 24. Steel cut end 14 is PVC Coupled to a tube, a total of 16 segments are brazed to the steel end. Use The segment used is 1 inch x 0.275 inch x 0.175 inch (2.5 cm × 0.7cm × 0.44cm), concentration 30, 30/50, SDA150 + Diamond grit. 40% by weight of WC and L A layer of liquid Plasteel ™ is applied to the outer surface of the polymer tube You. The WC used is 220 grit (about 50 to 70 micrometers) You. The weight of this bit is 3.9 kg (8.6 lb), which is equivalent to the equivalent steel The body weight is about 9 kg (20 lbs) compared to the heavy weight Show about. Bits are tested on concrete blocks of the type used in Example I . The drill current is maintained at 20 to 22 amps. Drill processing is 200rpm At an axial speed of Bits are uncoated polymer body bits. Provides improved abrasion resistance to pull.Example IX   An 8 inch (20 cm) diameter core bit is formed in a manner similar to Example III. . The bit includes a polymer molded from a mixture of PVC and about 20% by weight of SiC. Trix tube included. 0.120 inch polymer matrix tube H (0.3 cm) wall thickness (similar to a steel body core bit). Steel cutting edge 14 are connected to PVC tubing and a total of 16 segments are brazed to steel ends Be killed. The segments used are 1 inch x 0.275 inch x 0.175 inch Inch (2.5cm × 0.7cm × 0.44cm), concentration 30, 30/50, S DA150 + diamond grit. The used SiC is 220 grit (About 50 to 70 micrometers). The weight of this bit is about 3.6kg (8 pounds), which means that an equivalent steel body bit weighs about 9 kg (20 points). A large weight savings. Bit is the seed used in Example I Tested on a class of concrete blocks. Drill current from 20 to 22 amps Will be maintained. Drill processing is 200rpm At an axial speed of Bits are uncoated polymer body bits. Provides improved abrasion resistance to pull.   The above description is primarily for the purpose of illustration. The present invention is related to its illustrative embodiment. However, those skilled in the art will appreciate that these and various other changes in form and detail may be made. , Omissions and additions may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Will understand.

【手続補正書】 【提出日】平成１２年６月８日（２０００．６．８） 【補正内容】 請求の範囲 １．ワークピースに円形の穴を開けるようになっている切削工具において、 切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、該カッタが切削端と 結合端とを有し、前記切削工具が更に、 非金属材料から形成された概ね円筒形状の軸を具備し、該軸がカッタ係合端と ドリル係合端とを有し、 前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっており、前記結 合端が前記カッタ係合端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端がドリルと 作動可能に係合するようになっている 切削工具。 ２．ワークピースに円形の穴を開けるようになっている切削工具のための非金 属本体において、前記切削工具が切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタ を有しており、該カッタが切削端と他端とを有しており、前記非金属本体が、 カッタ係合端とドリル係合端とを有する概ね円筒形状の軸を備え、 該軸が前記カッタと同心端対端係合するようになっており、前記カッタ係合端 が前記他端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端がドリルと 作動可能に係合するようになっており、 前記カッタがさらに金属円筒を備え、前記切削要素の配列体がその外周回りに 配置される 非金属本体。 ３．切削工具を形成する方法において、 （ａ）切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタ部分を提供し、前記カッ タ部分がワークピースと係合するための切削端と、結合端とを有しており、 （ｂ）非金属複合材料から形成された概ね円筒形状の軸を提供し、前記軸がカ ッタ係合端と駆動装置係合端とを有しており、 （ｃ）前記結合端を前記カッタ係合端と互いに同心端対端係合するよう堅固に 係合させる 各段階を含み、 前記提供する段階（ｂ）がさらに、 （Ｉ）前記チューブをポリマから形成し、 （ＩＩ）耐摩耗性粒子の層をその表面に適用する 各段階を含む 方法。 ４．軽量切削工具において、 切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、前記カッタが切削端 と結合端とを有し、前記切削工具が更に、 非金属複合材料から形成される概ね円筒形状の軸を具備し、前記軸がカッタ係 合端とドリル係合端とを有し、 前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合し、前記結合端が前記カッタ係 合端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端が駆動装置 と作用可能に係合するようになっており、 前記軸が耐摩耗性材料を混合したポリマを含む強化ポリマから形成される軽量 切削工具。 ５．ワークピースを切削するようになっている軽量工具において、 切削要素の配列体を含むカッタ部分を具備し、前記カッタ部分が切削端と結合 端とを有し、前記工具が更に、 非金属複合材料から形成される本体を具備し、前記本体がカッタ係合部分と駆 動装置係合部分とを有し、 前記カッタ部分と前記本体とが互いに堅固に係合するようになっており、 前記カッタ部分を同心軸線回りに回転させるため、前記駆動装置係合部分が駆 動装置と作用可能に係合するようになっており、 前記カッタ部分が概ね円筒形状であり、前記本体が非金属複合材料から形成さ れる概ね円筒形状の軸であり、 前記カッタ部分と前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっており、前 記結合端が前記カッタ係合部分と概ね堅固に係合し、 前記カッタ部分を同心軸線回りに回転させるため、前記駆動装置係合部分がド リルと作用可能に係合するようになっているドリル係合端である 軽量工具。[Procedural amendment] [Date of submission] June 8, 2000 (2006.8.8) [Content of amendment] Claims 1. A cutting tool adapted to drill a circular hole in a workpiece, comprising a generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, the cutter having a cutting end and a mating end, wherein the cutting tool has Additionally, the apparatus comprises a generally cylindrical shaft formed of a non-metallic material, the shaft having a cutter engaging end and a drill engaging end, wherein the cutter and the shaft are concentrically and end-to-end engaged with each other. The coupling end is generally rigidly engaged with the cutter engagement end, and the drill engagement end is operably engaged with the drill for rotating the cutting tool about a concentric axis. Cutting tool that is turned. 2 . A non-metallic body for a cutting tool adapted to drill a circular hole in a workpiece, the cutting tool having a generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, wherein the cutter has a cutting edge. And the other end, wherein the non-metallic body comprises a generally cylindrical shaft having a cutter engaging end and a drill engaging end, the shaft being in concentric end-to-end engagement with the cutter. Wherein the cutter engaging end is substantially firmly engaged with the other end, and the drill engaging end is operably engaged with a drill for rotating the cutting tool about a concentric axis. A non-metallic body , wherein the cutter further comprises a metal cylinder, wherein the array of cutting elements is disposed about an outer periphery thereof . 3 . A method of forming a cutting tool, comprising: (a) providing a generally cylindrical cutter portion including an array of cutting elements, the cutter portion having a cutting end for engaging a workpiece, and a coupling end. (B) providing a generally cylindrical shaft formed from a non-metallic composite material, the shaft having a cutter engaging end and a drive engaging end; the saw including each step of firmly engaged to concentric end-to-end engagement with each other and the cutter engagement end, wherein the step of providing (b) is further formed from a polymer (I) is the tube, (II) A method comprising the steps of applying a layer of wear-resistant particles to its surface . 4 . A lightweight cutting tool, comprising a generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, the cutter having a cutting end and a mating end, wherein the cutting tool further comprises a non-cylindrical composite material. A shaft having a shape, wherein the shaft has a cutter engagement end and a drill engagement end, the cutter and the shaft engage concentrically and end-to-end with each other, and the coupling end is connected to the cutter engagement end. The drill engagement end is operably engaged with a drive for generally firmly engaging and rotating the cutting tool about a concentric axis , wherein the shaft comprises a wear resistant material. Lightweight cutting tools formed from reinforced polymers, including polymers . 5 . A lightweight tool adapted to cut a workpiece, comprising a cutter portion including an array of cutting elements, the cutter portion having a cutting end and a mating end, wherein the tool further comprises a non-metal composite material comprising a body formed from the body and a cutter engaging portion and the drive device engaging portion being adapted to the cutter portion and said body are firmly engaged with each other, said cutter portion Wherein the drive engaging portion is operably engaged with a drive for rotating the cutter portion about a concentric axis , the cutter portion is generally cylindrical in shape, and the body is formed from a non-metallic composite material. generally an axial cylindrical, said being adapted to the cutter portion and said shaft is concentric end-to-end engagement with one another, before Symbol coupling end engages a generally firmly engaged with said cutter engaging portion to be, Concentric with the cutter part For rotation about an axis, said drive engaging portion is a drill engagement end adapted to engage operatively with the drill lightweight tool.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＺ (72)発明者 ジョンソン，ゲイリー イー. アメリカ合衆国，カリフォルニア 92832, フラートン，ノース グランビュー アベ ニュ 832 (72)発明者 グリーガー，ロナルド ディー. アメリカ合衆国，マサチューセツ 01545, シュルースベリイ，キャメロット ドライ ブ ８────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), AU, BR, C A, CN, ID, JP, KR, MX, NZ (72) Inventors Johnson, Gary E.             United States of America, California 92832,             Fullerton, North Granview Ave             New 832 (72) Inventor Grieger, Ronald Dee.             United States of America, Massachusetts 01545,             Schluesberg, Camelot Dry             Step 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．ワークピースに円形の穴を開けるようになっている切削工具において、 切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、該カッタが切削端と 結合端とを有し、前記切削工具が更に、 非金属材料から形成された概ね円筒形状の軸を具備し、該軸がカッタ係合端と ドリル係合端とを有し、 前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっており、前記結 合端が前記カッタ係合端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端がドリルと 作動可能に係合するようになっている 切削工具。 ２．前記カッタがさらに金属円筒を備え、前記切削要素の配列体がその外周回 りに配置される請求項１に記載の切削工具。 ３．前記軸が概ね管状であり、前記カッタ係合端と前記ドリル係合端がどちら も環状である請求項１に記載の切削工具。 ４．前記カッタが概ね管状であり、前記切削端と前記結合端がどちらも環状で ある請求項１に記載の切削工具。 ５．前記切削要素の配列体が、前記環状切削端に沿って離間された複数のセグ メントを備える請求項４に記載の切削工具。 ６．前記切削要素の配列体が、前記環状切削端に沿って離間された複数の歯を 備える請求項４に記載の切削工具。 ７．前記軸が概ね中実である請求項１に記載の切削工具。 ８．前記カッタが概ね中実である請求項１に記載の切削工具。 ９．前記切削要素の配列体が複数の螺旋ねじを備える請求項１に記載の切削工 具。 １０．さらに、前記ドリル係合端に同心的かつ堅固に配置されるコネクタを備 え、前記コネクタが前記切削工具を前記ドリルに作用可能に固定するようになっ ている請求項１に記載の切削工具。 １１．前記コネクタが非金属材料から形成されると共に、さらに内部に同心的 かつ堅固に配置される金属インサートを備え、前記金属インサートが前記ドリル とねじで係合するようになっている請求項１０に記載の切削工具。 １２．前記コネクタが前記ドリル係合端に接着剤で固定される請求項１０に記 載の切削工具。 １３．前記軸が強化されないプラスチック材料から形成される請求項１に記載 の切削工具。 １４．前記軸が、ＰＶＣ、アクリル及びナイロンからなるグループから選択さ れるプラスチック材料から形成される請求項１に記載の切削工具。 １５．前記軸が繊維強化プラスチック材料から形成され、前記繊維が、炭素繊 維、ガラス、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維及びそれらの混合物からなる グループから選択される請求項１に記載の切削工具。 １６．前記カッタ係合端と前記結合端とが互いに、溶融貼り合わせ、機械的連 結、前記軸を本来の位置で前記カッタと共に成形すること、及びそれらの組合せ からなるグループから選択される方法で係合せしめられる請求項１に記載の切削 工具。 １７．前記カッタ係合端と前記結合端のうち一方が雄継手を備え、前記カッタ 係合端と前記結合端のうち他方が雌継手を備える請求項１に記載の切削工具。 １８．前記雄継手が前記雌継手に接着剤で固定される請求項１７に記載の切削 工具。 １９．前記接着剤が、エポキシ、ウレタン、ネオプレン、ニトリル、ポリアミ ド、ポリエステル及びシアノアクリレート接着剤からなるグループから選択され る請求項１８または請求項１２に記載の切削工具。 ２０．前記軸が周囲軸径を有し、 前記カッタが周囲カッタ径を有し、 前記切削工具の回転時、前記切削要素の配列体が、前記周囲軸径及び前記周囲 カッタ径よりも大きい概念的な外径を有する概念的な円筒を画定し、 前記穴の切削時、前記ワークピースと前記軸間及び前記ワークピースと前記カ ッタ間に半径方向隙間が提供される請求項１に記載の切削工具。 ２１．前記軸が所定の厚さの軸壁を有する管状であり、 前記カッタが所定の厚さのカッタ壁を有する管状であり、 前記軸壁の前記所定の厚さが前記カッタ壁の前記所定の厚さにほぼ等しい請求 項２０に記載の切削工具。 ２２．さらに、 前記周囲軸径が前記周囲カッタ径よりも大きく、 前記切削工具の作動時の摩耗による前記周囲軸径の減少が補償されるようにし た請求項２０に記載の切削工具。 ２３．前記軸が所定の厚さの軸壁を有する管状であり、 前記カッタが所定の厚さのカッタ壁を有する管状であり、 前記軸壁の前記所定の厚さが前記カッタ壁の前記所定の厚さよりも大きい請求 項２２に記載の切削工具。 ２４．前記概念的な円筒が概念的な内径を有し、 前記軸が内側軸径を有し、 前記カッタが内側カッタ径を有し、 前記内側カッタ径が前記内側軸径よりも大きく、前記内側軸径が前記概念的な 内径よりも大きく、 前記切削工具のコアドリル加工作用時の摩耗による前記内側軸径の増大が補償 されるように、前記概念的な内径と前記内側軸径間及び前記概念的な内径と前記 内側カッタ径間に隙間が提供される請求項２３に記載の切削工具。 ２５．ワークピースに円形の穴を開けるようになっている切削工具のための非 金属本体において、前記切削工具が切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッ タを有しており、該カッタが切削端と他端とを有しており、前記非金属本体が、 カッタ係合端とドリル係合端とを有する概ね円筒形状の軸を備え、 該軸が前記カッタと同心端対端係合するようになっており、前記カッタ係合端 が前記他端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端がドリルと 作動可能に係合するようになっている 非金属本体。 ２６．前記カッタがさらに金属円筒を備え、前記切削要素の配列体がその外周 回りに配置される請求項２５に記載の非金属本体。 ２７．前記軸が概ね管状であり、前記カッタ係合端と前記ドリル係合端がどち らも環状である請求項２５に記載の非金属本体。 ２８．前記カッタが概ね管状であり、前記切削端と前記他端がどちらも環状で ある請求項２５に記載の非金属本体。 ２９．さらに、前記ドリル係合端に同心的かつ堅固に配置されるコネクタを備 え、前記コネクタが前記切削工具を前記ドリルに作用可能に固定するようになっ ている請求項２５に記載の非金属本体。 ３０．前記コネクタが非金属材料から形成されると共に、さらに 前記ドリルとねじで係合するようになっている金属インサートを備える請求項２ ９に記載の非金属本体。 ３１．前記コネクタが前記ドリル係合端に接着剤で固定される請求項３０に記 載の非金属本体。 ３２．前記軸がＰＶＣ、アクリル及びナイロンからなるグループから選択され るプラスチック材料から形成される請求項２５に記載の非金属本体。 ３３．前記軸が繊維強化プラスチック材料から形成され、前記繊維が、炭素繊 維、ガラス、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維及びそれらの混合物からなる グループから選択される請求項２５に記載の非金属本体。 ３４．固定具が前記カッタの前記他端に配置され、前記カッタ係合端と前記固 定具とのうち一方が雄継手を備え、前記カッタ係合端と前記固定具の他方が雌継 手を備える請求項２５に記載の非金属本体。 ３５．前記雄継手が前記雌継手に接着剤で固定される請求項３４に記載の非金 属本体。 ３６．ワークピースに穴をドリル加工する方法において、 （ａ）切削工具を提供し、該切削工具が、 ｉ）切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、該カッタ が切削端と結合端とを有し、前記切削工具が更に、 ｉｉ）非金属材料から形成された概ね円筒形状の軸を具備し、該軸がカ ッタ係合端とドリル係合端とを有し、 ｉｉｉ）前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっ ており、前記結合端が前記カッタ係合端と概ね堅固に係合しており、 （ｂ）前記ドリル係合端をドリルに固定し、 （ｃ）前記ドリルを作動せしめて前記切削工具を同心軸線回りに回転させ、 （ｄ）前記切削端を前記ワークピースと係合させる 各段階を含む方法。 ３７．前記カッタがさらに金属円筒を備え、前記切削要素の配列体がその外周 回りに配置される請求項３６に記載の切削工具。 ３８．前記切削工具を提供する段階がさらに、前記軸をチューブとして形成す る段階を含み、前記カッタ係合端と前記ドリル係合端とがどちらも環状である請 求項３６に記載の方法。 ３９．前記切削工具を提供する段階がさらに、前記カッタをチューブとして形 成する段階を含み、前記切削端と前記結合端とがどちらも環状である請求項３８ に記載の方法。 ４０．さらに、前記ドリル係合端に同心的かつ堅固に配置されるコネクタを備 え、前記コネクタが前記切削工具をドリルに作用可能に固定するようになってい る請求項３６に記載の方法。 ４１．前記コネクタが非金属材料から形成されると共に、さらに前記ドリルと ねじで係合する金属インサートを備える請求項４０に記載の方法。 ４２．前記コネクタが前記ドリル係合端に接着剤で固定される請求項４１に記 載の方法。 ４３．前記軸が、ＰＶＣ、アクリル及びナイロンからなるグループから選択さ れるプラスチック材料から形成される請求項３６に記載の方法。 ４４．前記軸が繊維強化プラスチック材料から形成され、前記繊維が、炭素繊 維、ガラス、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維及びそれらの混合物からなる グループから選択される請求項３６に記載の方法。 ４５．前記カッタ係合端と前記結合端とのうち一方が雄継手を備え、前記カッ タ係合端と前記結合端とのうち他方が雌継手を備える請求項３６に記載の方法。 ４６．前記雄継手が前記雌継手に接着剤で固定される請求項４５に記載の方法 。 ４７．前記切削工具の回転時、前記切削要素の配列体が概念的な外径を有する 概念的な円筒を画定し、前記方法がさらに、 前記概念的な外径よりも小さい周囲軸径を有する前記軸を提供し、 前記概念的な外径よりも小さい周囲カッタ径を有する前記カッタを提供する 各段階を含み、前記穴の切削時、前記ワークピースと前記軸間、及び前記ワーク ピースと前記カッタ間に半径方向隙間が提供される請求項３６に記載の方法。 ４８．前記方法がさらに、 前記軸を、所定の厚さの軸壁を有するチューブとして形成し、 前記カッタを、所定の厚さのカッタ壁を有するチューブとして形成し、 前記軸壁の前記所定の厚さを、前記カッタ壁の前記所定の厚さとほぼ等しくな るように形成する 各段階を含む請求項４７に記載の方法。 ４９．前記方法がさらに、 前記周囲軸径を前記周囲カッタ径よりも大きくなるように形成する段階を含み 、 前記切削工具の作動時の摩耗による前記周囲軸径の減少が補償されるようにし た請求項４７に記載の方法。 ５０．前記方法がさらに、 前記軸を、所定の厚さの軸壁を有するチューブとして形成し、 前記カッタを、所定の厚さのカッタ壁を有するチューブとして形成し、 前記軸壁の前記所定の厚さを、前記カッタ壁の前記所定の厚さよりも大きくな るように形成する 各段階を含む請求項４９に記載の方法。 ５１．前記概念的な円筒が概念的な内径を有し、 前記軸が内側軸径を有し、 前記カッタが内側カッタ径を有し、 前記内側カッタ径が前記内側軸径よりも大きく、前記内側軸径が前記概念的な 内径よりも大きく、 前記切削工具のコアドリル作用時の摩耗による前記内側軸径の増大が補償され るように、前記概念的な内径と前記内側軸径間及び前記概念的な内径と前記内側 カッタ径間に隙間が提供される請求項５０に記載の方法。 ５２．前記カッタが前記切削要素の配列体からなり、前記切削要素の配列体の 前記結合端が前記軸の前記カッタ係合端に一体的に固定されるようになっている 請求項１に記載の切削工具。 ５３．ポリマ本体切削工具の耐摩耗性を改良する方法において、 （ａ）ポリマ本体上に配置された切削要素を有する切削工具を提供し、 （ｂ）前記ポリマ本体の表面に耐摩耗性粒子の層を適用する各段階を含む方法 。 ５４．前記耐摩耗性粒子が、セラミック、金属、金属合金及びサーメット並び にそれらの組合せからなるグループから選択される請求項５３に記載の方法。 ５５．前記耐摩耗性粒子が、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素 、シリカ、炭化タングステン、窒化ボロン、ゾル−ゲルアルミナ、アルミナ−ジ ルコニア、鉄、ニッケル、Ｃｏ、鋼、青銅、Ｃｏ−ＷＣ、及びそれらの組合せか らなるグループから選択される請求項５４に記載の方法。 ５６．前記適用する段階（ｂ）がさらに、 前記耐摩耗性層を前記ポリマ本体に接着剤で結合する段階を含む請求項５３に 記載の方法。 ５７．前記適用する段階（ｂ）がさらに、 前記粒子を前記ポリマ本体の前記表面に埋め込む段階を含む請求項54に記載の 方法。 ５８．前記埋め込む段階がさらに、 （ｉ）前記粒子を１００から２０００℃に加熱し、 （ｉｉ）前記加熱された粒子を１０から５００ｍ／秒の速度で前記ポリマ本体 の前記表面に吹き付け、前記加熱された粒子が前記ポリマを軟化して前記表面に 埋め込まれるようにする 各段階を含む請求項５７に記載の方法。 ５９．前記埋め込む段階がさらに、 （ｉ）前記ポリマ本体を１００から３００℃に加熱し、前記ポリマ本体の前記 表面が軟化されるようにし、 （ｉｉ）前記耐摩耗性粒子を１から１００ｍ／秒の速度で前記ポリマ本体の前 記表面に吹き付け、前記粒子が前記表面に埋め込まれるようにし、 （ｉｉｉ）前記ポリマ本体を冷却し、前記本体が硬化して前記粒子を把持する ようにする 各段階を含む請求項５７に記載の方法。 ６０．前記埋め込む段階がさらに、 （ｉ）前記粒子をプラズマ溶射によって前記ポリマ本体の前記表 面に適用し、前記粒子が前記表面に埋め込まれるようにし、 （ｉｉ）前記ポリマ本体を冷却し、前記本体が硬化して前記粒子を把持するよ うにし、それにより前記粒子が溶融して前記表面を均一な層でコーティングする ようにする 各段階を含む請求項５７に記載の方法。 ６１．前記耐摩耗性粒子の層が約０．１ｃｍまでの深さに適用される請求項５ ４に記載の方法。 ６２．前記ポリマ本体が壁厚さを有するチューブであり、前記耐摩耗性粒子の 層が前記壁厚さの約３０パーセントまでの深さに適用される請求項５４に記載の 方法。 ６３．切削工具を形成する方法において、 （ａ）切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタ部分を提供し、前記カッ タ部分がワークピースと係合するための切削端と、結合端とを有しており、 （ｂ）非金属複合材料から形成された概ね円筒形状の軸を提供し、前記軸がカ ッタ係合端と駆動装置係合端とを有しており、 （ｃ）前記結合端を前記カッタ係合端と互いに同心端対端係合するよう堅固に 係合させる 各段階を含む方法。 ６４．前記提供する段階（ｂ）がさらに、 （ｉ）前記チューブをポリマから形成し、 （ｉｉ）耐摩耗性粒子の層をその表面に適用する 各段階を含む請求項６３に記載の方法。 ６５．前記耐摩耗性粒子が、セラミック、金属、金属合金及びサーメット並び にそれらの組合せからなるグループから選択される請求項６４に記載の方法。 ６６．前記耐摩耗性粒子が、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリ コン、シリカ、炭化タングステン、窒化ボロン、ゾル−ゲルアルミナ、アルミナ −ジルコニア、鋼、鉄、ニッケル、コバルト、青銅及びＣｏ−ＷＣ及びそれらの 組合せからなるグループから選択される請求項６５に記載の方法。 ６７．前記提供する段階（ｂ）がさらに、耐摩耗性材料を混合したポリマを含 む強化ポリマから前記軸を形成する段階を含む請求項６３に記載の方法。 ６８．前記耐摩耗性材料が、金属粒子、セラミック粒子、ウィスカ、細断繊維 及びフィラメントからなるグループから選択される請求項６７に記載の方法。 ６９．軽量切削工具において、 切削要素の配列体を含む概ね円筒形状のカッタを具備し、前記カッタが切削端 と結合端とを有し、前記切削工具が更に、 非金属複合材料から形成される概ね円筒形状の軸を具備し、前記軸がカッタ係 合端とドリル係合端とを有し、 前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合し、前記結合端が前記カッタ係 合端と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記ドリル係合端が駆動装置 と作用可能に係合するようになっている 軽量切削工具。 ７０．前記軸が耐摩耗性材料を混合したポリマを含む強化ポリマから形成され る請求項６９に記載の工具。 ７１．前記耐摩耗性材料が、粒子、ウィスカ、細断繊維及びフィラメント及び それらの組合せの形態の金属及びセラミックからなるグループから選択される請 求項７０に記載の工具。 ７２．ワークピースを切削するようになっている軽量工具において、 切削要素の配列体を含むカッタ部分を具備し、前記カッタ部分が切削端と結合 端とを有し、前記工具が更に、 非金属複合材料から形成される本体を具備し、前記本体がカッタ係合部分と駆 動装置係合部分とを有し、 前記カッタ部分と前記本体とが互いに堅固に係合するようになっており、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記駆動装置係合部分が駆動 装置と作用可能に係合するようになっている 軽量工具。 ７３．前記カッタ部分が概ね円筒形状であり、前記本体が非金属複合材料から 形成される概ね円筒形状の軸であり、 前記カッタと前記軸とが互いに同心端対端係合するようになっており、前記結 合端が前記カッタ係合部分と概ね堅固に係合し、 前記切削工具を同心軸線回りに回転させるため、前記駆動装置係合部分がドリ ルと作用可能に係合するようになっているドリル係合端である請求項７２に記載 の工具。 ７４．さらに、前記ポリマ本体の表面に配置された耐摩耗性粒子の層を備える 請求項７２に記載の工具。 ７５．前記耐摩耗性粒子が、セラミック、金属及び金属合金、サーメット並び にそれらの組合せからなるグループから選択される請求項７４に記載の工具。 ７６．前記耐摩耗性粒子が、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、炭 化タングステン、窒化ボロン、ゾル−ゲルアルミナ、アルミナ−ジルコニア、鉄 、ニッケル、Ｃｏ、鋼、青銅、Ｃｏ−ＷＣ及びそれらの組合せからなるグループ から選択される請求項７５に記載の工具。 ７７．前記耐摩耗性層が前記ポリマ本体に接着剤で結合される請 求項７４に記載の工具。 ７８．前記粒子が前記ポリマ本体の前記表面に埋め込まれる請求項７４に記載 の工具。 ７９．前記粒子を１００から２０００℃に加熱し、 前記加熱された粒子を１０から５００メートル／秒の速度で前記ポリマ本体の 前記表面に吹き付け、前記加熱された粒子が前記ポリマを軟化して前記表面に埋 め込まれる ことにより前記粒子が埋め込まれるようにした請求項７８に記載の工具。 ８０．前記ポリマ本体を、前記ポリマ本体のガラス転移温度を越えることなく 前記ポリマ本体の前記表面を軟化するのに有効な温度まで加熱し、前記ポリマ本 体の前記表面が軟化し、 前記粒子を前記粒子の直径の５０％を越える深さまで埋め込むのに有効な速度 で、前記耐摩耗性粒子を前記ポリマ本体の前記表面に吹き付け、 前記ポリマ本体を冷却し、前記本体が硬化して前記粒子を把持するようにする ことにより前記粒子が埋め込まれるようにした請求項７８に記載の工具。 ８１．溶射し、前記粒子が前記表面にコーティングされるようにする ことにより前記粒子が前記ポリマ本体に適用されるようにした請求項７４に記載 の工具。 ８２．前記適用する段階（ｂ）がさらに、耐摩耗性粒子の層を前記ポリマ本体 の複数の表面に適用する段階を含む請求項５３に記載の方法。 ８３．前記粒子が、前記ポリマ本体のガラス転移温度と前記粒子の融点の約０ ．５の間の温度まで加熱される請求項７９に記載の工 具。 ８４．前記ポリマ本体が、前記ポリマ本体のガラス転移温度の０．５と１．０ 倍の範囲内の温度まで加熱されるようにした請求項８０に記載の工具。[Claims]   1. In a cutting tool that is designed to make a circular hole in the workpiece,   A generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, the cutter having a cutting end and And a cutting end, wherein the cutting tool further comprises:   A generally cylindrical shaft formed of a non-metallic material, the shaft having a cutter engagement end; A drill engagement end,   The cutter and the shaft are engaged with each other concentrically and end-to-end. The mating end is substantially firmly engaged with the cutter engaging end,   In order to rotate the cutting tool about a concentric axis, the drill engagement end is Operably engaged Cutting tools.   2. The cutter further includes a metal cylinder, and the array of the cutting elements has an outer periphery thereof. The cutting tool according to claim 1, wherein the cutting tool is arranged in a cutting tool.   3. The shaft is generally tubular, and the cutter engagement end or the drill engagement end is The cutting tool according to claim 1, wherein the cutting tool is also annular.   4. The cutter is generally tubular, and both the cutting end and the coupling end are annular. The cutting tool according to claim 1.   5. An array of cutting elements, wherein the plurality of segments are spaced along the annular cutting edge; The cutting tool according to claim 4, further comprising a ment.   6. The array of cutting elements forms a plurality of spaced teeth along the annular cutting edge. The cutting tool according to claim 4, comprising:   7. The cutting tool according to claim 1, wherein the axis is substantially solid.   8. The cutting tool according to claim 1, wherein the cutter is generally solid.   9. The cutter according to claim 1, wherein the array of cutting elements comprises a plurality of helical screws. Utensils.   10. Further, a connector is provided which is concentrically and firmly arranged at the drill engagement end. The connector operably secures the cutting tool to the drill. The cutting tool according to claim 1, wherein   11. The connector is formed from a non-metallic material and further concentric within And a rigidly arranged metal insert, wherein the metal insert is 11. The cutting tool according to claim 10, wherein the cutting tool is adapted to engage with a screw.   12. The connector of claim 10 wherein the connector is adhesively secured to the drill engagement end. On-board cutting tool.   13. The shaft of claim 1, wherein the shaft is formed from a non-reinforced plastic material. Cutting tools.   14． The shaft is selected from the group consisting of PVC, acrylic and nylon. The cutting tool according to claim 1, wherein the cutting tool is formed from a plastic material.   15. The shaft is formed from a fiber reinforced plastic material, and the fiber is a carbon fiber. Consists of fiber, glass, polyacrylonitrile (PAN) fiber and mixtures thereof The cutting tool according to claim 1, wherein the cutting tool is selected from a group.   16. The cutter engaging end and the coupling end are fused and bonded to each other to form a mechanical link. Closing the shaft with the cutter in situ, and combinations thereof 2. The cutting of claim 1 wherein the cutting is engaged in a manner selected from the group consisting of: tool.   17． One of the cutter engagement end and the coupling end includes a male joint, The cutting tool according to claim 1, wherein the other of the engagement end and the coupling end includes a female joint.   18. The cutting according to claim 17, wherein the male joint is fixed to the female joint with an adhesive. tool.   19. The adhesive is epoxy, urethane, neoprene, nitrile, polyamide , Polyester and cyanoacrylate adhesives The cutting tool according to claim 18 or 12, wherein:   20. The shaft has a peripheral shaft diameter,   The cutter has a peripheral cutter diameter,   When the cutting tool is rotated, the array of the cutting elements has Defining a conceptual cylinder having a conceptual outer diameter larger than the cutter diameter,   When cutting the hole, the gap between the workpiece and the shaft and between the workpiece and the The cutting tool according to claim 1, wherein a radial gap is provided between the cutters.   21. The shaft is tubular having a shaft wall having a predetermined thickness,   The cutter has a tubular shape having a cutter wall having a predetermined thickness,   The predetermined thickness of the shaft wall is substantially equal to the predetermined thickness of the cutter wall. Item 21. A cutting tool according to item 20.   22. further,   The peripheral shaft diameter is larger than the peripheral cutter diameter,   A reduction in the diameter of the peripheral shaft due to wear during operation of the cutting tool is compensated for. A cutting tool according to claim 20.   23. The shaft is tubular having a shaft wall having a predetermined thickness,   The cutter has a tubular shape having a cutter wall having a predetermined thickness,   The predetermined thickness of the shaft wall is larger than the predetermined thickness of the cutter wall. Item 23. The cutting tool according to item 22.   24. The conceptual cylinder has a conceptual inner diameter,   The shaft has an inner shaft diameter,   The cutter has an inner cutter diameter,   The inside cutter diameter is larger than the inside shaft diameter, and the inside shaft diameter is Larger than the inner diameter,   Compensation for increase in inner shaft diameter due to wear during core drilling operation of the cutting tool Between the conceptual inner diameter and the inner shaft diameter and the conceptual inner diameter and 24. The cutting tool according to claim 23, wherein a gap is provided between the inner cutter diameters.   25. For cutting tools adapted to drill circular holes in the workpiece In the metal body, the cutting tool has a generally cylindrical shape including an array of cutting elements. A non-metallic body, the cutter having a cutting end and the other end,   A shaft having a generally cylindrical shape having a cutter engaging end and a drill engaging end,   The shaft is adapted to engage the cutter concentrically and end-to-end; Is generally firmly engaged with the other end,   In order to rotate the cutting tool about a concentric axis, the drill engagement end is Operably engaged Non-metal body.   26. The cutter further comprises a metal cylinder, and the array of cutting elements has an outer periphery thereof. 26. The non-metallic body of claim 25 disposed around.   27. The shaft is generally tubular, and the cutter engagement end and the drill engagement end are either 26. The non-metallic body of claim 25, wherein the non-metallic bodies are also annular.   28. The cutter is generally tubular, and the cutting end and the other end are both annular. 26. The non-metallic body of claim 25.   29. Further, a connector is provided which is concentrically and firmly arranged at the drill engagement end. The connector operably secures the cutting tool to the drill. 26. The non-metallic body of claim 25, wherein   30. The connector is formed from a non-metallic material and further comprises 3. A metal insert adapted to threadably engage the drill. 10. The non-metallic body according to 9.   31. The connector of claim 30, wherein the connector is adhesively secured to the drill engagement end. The non-metallic body shown.   32. The shaft is selected from the group consisting of PVC, acrylic and nylon 26. The non-metallic body of claim 25 formed from a plastic material.   33. The shaft is formed from a fiber reinforced plastic material, and the fiber is a carbon fiber. Consists of fiber, glass, polyacrylonitrile (PAN) fiber and mixtures thereof 26. The non-metallic body of claim 25 selected from a group.   34. A fixture is located at the other end of the cutter, and the cutter engaging end is One of the fixtures has a male joint, and the other end of the cutter engagement end and the fixture has a female joint. 26. The non-metallic body of claim 25 comprising a hand.   35. 35. The non-gold according to claim 34, wherein the male joint is secured to the female joint with an adhesive. Genus body.   36. In the method of drilling a hole in a workpiece,   (A) providing a cutting tool, wherein the cutting tool comprises:         i) comprising a generally cylindrical cutter including an array of cutting elements; Has a cutting end and a coupling end, wherein the cutting tool further comprises:         ii) comprising a generally cylindrical shaft formed of a non-metallic material, wherein the shaft is A cutter engaging end and a drill engaging end,         iii) the cutter and the shaft engage with each other concentrically. The coupling end is substantially firmly engaged with the cutter engagement end,   (B) fixing the drill engagement end to a drill;   (C) operating the drill to rotate the cutting tool about a concentric axis;   (D) engaging the cutting end with the workpiece; A method that includes each step.   37. The cutter further comprises a metal cylinder, and the array of cutting elements has an outer periphery thereof. 37. The cutting tool according to claim 36, which is disposed around.   38. Providing the cutting tool further comprises forming the shaft as a tube. The cutter engagement end and the drill engagement end are both annular. The method of claim 36.   39. Providing the cutting tool further comprises forming the cutter as a tube. 39. The method of claim 38, wherein the cutting end and the coupling end are both annular. The method described in.   40. Further, a connector is provided which is concentrically and firmly arranged at the drill engagement end. The connector is adapted to operably secure the cutting tool to the drill. 37. The method according to claim 36.   41. The connector is formed from a non-metallic material and further includes the drill 41. The method of claim 40, comprising a metal insert that engages with a screw.   42. 42. The connector of claim 41, wherein the connector is secured to the drill engagement end with an adhesive. The method described.   43. The shaft is selected from the group consisting of PVC, acrylic and nylon. 37. The method according to claim 36, wherein the method is formed from a plastic material.   44. The shaft is formed from a fiber reinforced plastic material, and the fiber is a carbon fiber. Consists of fiber, glass, polyacrylonitrile (PAN) fiber and mixtures thereof 37. The method of claim 36, wherein the method is selected from a group.   45. One of the cutter engagement end and the coupling end has a male joint, 37. The method of claim 36, wherein the other of the mating end and the coupling end comprises a female joint.   46. 46. The method of claim 45, wherein the male joint is adhesively secured to the female joint. .   47. When the cutting tool rotates, the array of cutting elements has a conceptual outer diameter. Defining a conceptual cylinder, the method further comprising:   Providing said shaft having a peripheral shaft diameter smaller than said conceptual outer diameter;   Providing the cutter having a peripheral cutter diameter smaller than the conceptual outer diameter. Each step, when cutting the hole, between the workpiece and the shaft, and the workpiece 37. The method of claim 36, wherein a radial gap is provided between a piece and the cutter.   48. The method further comprises:   The shaft is formed as a tube having a shaft wall having a predetermined thickness,   The cutter is formed as a tube having a cutter wall having a predetermined thickness,   The predetermined thickness of the shaft wall is substantially equal to the predetermined thickness of the cutter wall. To form 48. The method of claim 47, comprising the steps.   49. The method further comprises:   Forming the peripheral shaft diameter to be larger than the peripheral cutter diameter. ,   A reduction in the diameter of the peripheral shaft due to wear during operation of the cutting tool is compensated for. 48. The method of claim 47.   50. The method further comprises:   The shaft is formed as a tube having a shaft wall having a predetermined thickness,   The cutter is formed as a tube having a cutter wall having a predetermined thickness,   The predetermined thickness of the shaft wall is larger than the predetermined thickness of the cutter wall. To form 50. The method of claim 49, comprising the steps.   51. The conceptual cylinder has a conceptual inner diameter,   The shaft has an inner shaft diameter,   The cutter has an inner cutter diameter,   The inside cutter diameter is larger than the inside shaft diameter, and the inside shaft diameter is Larger than the inner diameter,   An increase in the inner shaft diameter due to wear during core drilling of the cutting tool is compensated. As described above, between the conceptual inner diameter and the inner shaft diameter and between the conceptual inner diameter and the inner shaft diameter. 51. The method of claim 50, wherein a gap is provided between the cutter diameters.   52. The cutter comprises an array of the cutting elements, and the cutter includes an array of the cutting elements. The connecting end is integrally fixed to the cutter engaging end of the shaft. The cutting tool according to claim 1.   53. In a method for improving the wear resistance of a polymer body cutting tool,   (A) providing a cutting tool having a cutting element disposed on a polymer body;   (B) a method comprising applying a layer of wear-resistant particles to the surface of the polymer body. .   54. The wear-resistant particles may be composed of ceramics, metals, metal alloys and cermets. 54. The method of claim 53, wherein the method is selected from the group consisting of:   55. The wear-resistant particles are alumina, silicon carbide, silicon nitride , Silica, tungsten carbide, boron nitride, sol-gel alumina, alumina di Luconia, iron, nickel, Co, steel, bronze, Co-WC, and combinations thereof 55. The method of claim 54, wherein the method is selected from the group consisting of:   56. The applying step (b) further comprises:   54. The method of claim 53, including bonding the wear resistant layer to the polymer body with an adhesive. The described method.   57. The applying step (b) further comprises:   The method of claim 54, comprising embedding the particles in the surface of the polymer body. Method.   58. The embedding step further comprises:   (I) heating the particles to 100 to 2000 ° C;   (Ii) applying the heated particles to the polymer body at a speed of 10 to 500 m / sec. Spraying on the surface of the heated particles softens the polymer to the surface To be embedded 58. The method of claim 57, comprising the steps.   59. The embedding step further comprises:   (I) heating the polymer body to 100 to 300 ° C., So that the surface is softened,   (Ii) applying the abrasion resistant particles in front of the polymer body at a speed of 1 to 100 m / sec. Spraying on said surface so that said particles are embedded in said surface,   (Iii) cooling the polymer body and curing the body to grip the particles; To do 58. The method of claim 57, comprising the steps.   60. The embedding step further comprises:   (I) applying the particles to the surface of the polymer body by plasma spraying; Applying to a surface such that said particles are embedded in said surface;   (Ii) cooling the polymer body and allowing the body to cure and grip the particles; So that the particles melt and coat the surface with a uniform layer To do 58. The method of claim 57, comprising the steps.   61. 6. The method of claim 5, wherein the layer of wear resistant particles is applied to a depth of up to about 0.1 cm. 4. The method according to 4.   62. The polymer body is a tube having a wall thickness, and the abrasion-resistant particles 55. The method of claim 54, wherein a layer is applied to a depth of up to about 30 percent of the wall thickness. Method.   63. In the method of forming a cutting tool,   (A) providing a generally cylindrical cutter portion including an array of cutting elements; The cutting part has a cutting end for engaging with the workpiece, and a coupling end,   (B) providing a generally cylindrical shaft formed from a non-metallic composite material, wherein the shaft is A cutter engagement end and a drive device engagement end,   (C) The coupling end is firmly engaged with the cutter engagement end so as to be concentrically opposed to the other end. Engage A method that includes each step.   64. The providing step (b) further comprises:   (I) forming the tube from a polymer;   (Ii) applying a layer of abrasion resistant particles to its surface 64. The method of claim 63, comprising the steps.   65. The wear-resistant particles may be composed of ceramics, metals, metal alloys and cermets. 65. The method of claim 64, wherein the method is selected from the group consisting of:   66. The wear-resistant particles are made of alumina, silicon carbide, silicon nitride. Concrete, silica, tungsten carbide, boron nitride, sol-gel alumina, alumina -Zirconia, steel, iron, nickel, cobalt, bronze and Co-WC and their 66. The method of claim 65, wherein the method is selected from the group consisting of a combination.   67. The providing step (b) further includes a polymer mixed with an abrasion resistant material. 64. The method of claim 63, comprising forming the shaft from a reinforced polymer.   68. The wear-resistant material is made of metal particles, ceramic particles, whiskers, and chopped fibers. 68. The method of claim 67, wherein the method is selected from the group consisting of: and a filament.   69. For lightweight cutting tools,   A generally cylindrical cutter including an array of cutting elements, wherein the cutter has a cutting end. And a coupling end, wherein the cutting tool further comprises:   A substantially cylindrical shaft formed from a non-metallic composite material, wherein the shaft is A mating end and a drill engaging end,   The cutter and the shaft engage with each other concentrically and end-to-end, and the coupling end Generally firmly engaged with the mating end,   The drill engagement end is driven by a drive to rotate the cutting tool about a concentric axis. Operably engaged with Lightweight cutting tool.   70. The shaft is formed from a reinforced polymer including a polymer mixed with a wear resistant material. 70. The tool according to claim 69.   71. The wear-resistant material comprises particles, whiskers, chopped fibers and filaments and Contractors selected from the group consisting of metals and ceramics in their combined form The tool according to claim 70.   72. For lightweight tools designed to cut workpieces,   A cutter portion comprising an array of cutting elements, said cutter portion coupled to a cutting end. And the tool further comprises:   A body formed from a non-metallic composite material, the body driving the cutter engaging portion. A moving device engaging portion,   The cutter portion and the main body are firmly engaged with each other,   In order to rotate the cutting tool about a concentric axis, the driving device engaging portion is driven. Adapted to operatively engage the device Light tool.   73. The cutter portion is generally cylindrical and the body is made of a non-metallic composite material. A generally cylindrical shaft formed,   The cutter and the shaft are engaged with each other concentrically and end-to-end. The mating end is substantially firmly engaged with the cutter engaging portion,   In order to rotate the cutting tool about the concentric axis, the drive engaging portion is drilled. 73. A drill engagement end adapted to operably engage with a drill. Tools.   74. Further comprising a layer of abrasion resistant particles disposed on a surface of the polymer body. 73. The tool according to claim 72.   75. The wear-resistant particles are ceramic, metal and metal alloy, cermet and 75. The tool of claim 74, wherein the tool is selected from the group consisting of:   76. The wear-resistant particles are selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, silicon nitride, silica, and carbon. Tungsten nitride, boron nitride, sol-gel alumina, alumina-zirconia, iron , Nickel, Co, steel, bronze, Co-WC and combinations thereof 78. The tool according to claim 75, selected from:   77. The wear-resistant layer is bonded to the polymer body with an adhesive. 74. The tool according to claim 74.   78. 75. The particle of claim 74, wherein the particles are embedded in the surface of the polymer body. Tools.   79. Heating the particles to 100 to 2000 ° C.,   The heated particles at a speed of 10 to 500 meters / sec. Sprayed onto the surface, the heated particles soften the polymer and bury it on the surface Addicted 79. The tool of claim 78, wherein said particles are embedded.   80. The polymer body without exceeding the glass transition temperature of the polymer body Heating to a temperature effective to soften the surface of the polymer body; Said surface of the body softens,   A velocity effective to embed the particles to a depth greater than 50% of the diameter of the particles In, spraying the wear-resistant particles on the surface of the polymer body,   Cool the polymer body so that the body cures and grips the particles 79. The tool of claim 78, wherein said particles are embedded.   81. Spraying so that the particles are coated on the surface 75. The method of claim 74, wherein the particles are applied to the polymer body. Tools.   82. The applying step (b) further comprises applying a layer of wear-resistant particles to the polymer body. 54. The method of claim 53, comprising applying to a plurality of surfaces.   83. The particles have a glass transition temperature of about 0% of the glass transition temperature of the polymer body and the melting point of the particles. . 80. The process of claim 79, wherein the process is heated to a temperature between 5. Utensils.   84. The polymer body has a glass transition temperature of 0.5 and 1.0 of the polymer body. 81. The tool according to claim 80, wherein the tool is adapted to be heated to a temperature within a factor of two.
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