JP2003080413A - 高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル - Google Patents
高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアドリルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チ
ッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアド
リルを提供する。 【解決手段】 溝形成部とシャンク部からなり、少なく
とも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成分として、
質量％で、Ｃｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７
％、Ｖ ：０．１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相
形成成分としての炭化タングステンと不可避不純物から
なる組成を有する超硬合金で構成された基体の表面に、
人工ダイヤモンド層からなる硬質被覆層を０．５〜５０
μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬合金製ミニ
チュアドリルにおいて、前記溝形成部を、長さ方向にそ
って本体部、中間部、および先端切刃面部に区分すると
共に、前記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有量：１０〜
１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含有量：７〜
９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣｏ含有量：
４〜６％、としてなる。
ッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアド
リルを提供する。 【解決手段】 溝形成部とシャンク部からなり、少なく
とも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成分として、
質量％で、Ｃｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７
％、Ｖ ：０．１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相
形成成分としての炭化タングステンと不可避不純物から
なる組成を有する超硬合金で構成された基体の表面に、
人工ダイヤモンド層からなる硬質被覆層を０．５〜５０
μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬合金製ミニ
チュアドリルにおいて、前記溝形成部を、長さ方向にそ
って本体部、中間部、および先端切刃面部に区分すると
共に、前記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有量：１０〜
１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含有量：７〜
９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣｏ含有量：
４〜６％、としてなる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、溝形成部に長さ
方向にそって比重差を設けることにより、特に高速穴あ
け加工で、先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮
するようにした表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル
（以下、被覆ミニチュアドリルと云う）に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に、被覆ミニチュアドリルと
して、例えば図１（ａ）に概略拡大正面図で、同（ｂ）
に溝形成部の長さ方向中央部における中心線に対して直
角な方向の断面（直角断面）図で示される通り、先端面
を切刃面（以下、先端切刃面という）とし、かつ０．１
〜２ｍｍの外径を有する溝形成部と、シャンク部とから
なり、さらに少なくとも溝形成部、すなわち溝形成部の
み、または溝形成部とシャンク部が、結合相形成成分と
して４〜１３質量％の割合で含有するＣｏ中に、Ｃｒ：
０．１〜０．７質量％およびＶ：０．１〜０．５質量％
の割合で固溶含有したＣｒおよびＶ成分による粒成長抑
制作用で、硬質相形成成分としての炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）相の粒径を、平均粒径で、望まし
くは０．８μｍ以下とした微粒組織の超硬合金で構成さ
れた基体の表面に、人工ダイヤモンド層を０．５〜５０
μｍの平均層厚で形成してなる被覆ミニチュアドリルが
知られている。また、被覆ミニチュアドリルとして、シ
ャンク部を再利用する目的で合金鋼や炭素鋼などで形成
し、これに超硬合金の溝形成部を着脱自在に装着したも
のや、溝形成部とシャンク部を共に超硬合金で一体的に
形成したものなどが知られている。 【０００３】さらに、上記の被覆ミニチュアドリルが、
原料粉末として、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所
定の平均粒径を有するＷＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＶＣ粉
末、およびＣｏ粉末を用い、これら原料粉末を所定の配
合組成に配合し、湿式混合し、乾燥した後、押出しプレ
スにて所定の直径の長尺状成形体とし、この長尺状成形
体を、１．３〜１３．３Ｐａの真空雰囲気中、１３５０
〜１４８０℃の温度に昇温し、この昇温温度に１〜２時
間保持後、雰囲気を、例えばＡｒを導入して４．９〜１
４．７ＭＰａの加圧雰囲気とし、前記昇温温度および加
圧雰囲気の条件下に１５〜６０分間保持した後、少なく
とも１２００℃までを５０〜１００℃／ｍｉｎの冷却速
度で冷却することにより、上記の割合でＣｒ（Ｃｒ
3Ｃ2）およびＶ（ＶＣ）がＣｏ中に固溶してなる結合相
とＷＣ粒の硬質相で構成された超硬合金からなる所定の
直径の長尺状加圧焼結体を形成し、この加圧焼結体から
図１に示される形状に研削加工して、超硬合金基体を形
成し、ついで前記超硬合金基体の表面に、密着性向上の
ための各種の表面処理、例えばエッチングによる脱Ｃｏ
表面処理を施した状態で、例えば特開昭５８−９１１０
０号公報などに記載される熱電子放射法や、特開昭５８
−１１０４９４号公報などに記載されるマイクロ波法、
さらに特開昭５８−１３５１１７号公報などに記載され
る高周波プラズマ法などの気相合成法を用いて人工ダイ
ヤモンド層を形成することにより製造されることも知ら
れている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の穴あけ加
工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する
要求は強く、これに伴い、ボール盤などの高性能化と相
俟って、穴あけ加工は高速で行われる傾向にある。例え
ば半導体装置のプリント基板などの多層積層板では、こ
れを複数枚積み重ねた状態（加工抵抗の大きい状態）
で、高速で穴あけ加工が行われることになる。しかし、
上記の従来被覆ミニチュアドリルの場合、これを高速穴
あけ加工に用いると、ドリル自体に回転振動ぶれが発生
し易くなり、この結果特に先端切刃面は高ピッチの機械
的衝撃を受けるようになるため、先端切刃面にはチッピ
ング（微小欠け）が発生し、これが原因で、比較的短時
間で使用寿命に至るのが現状である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、特に高速穴あけ加工で、回転振
動ぶれの発生が抑制された被覆ミニチュアドリルを開発
すべく研究を行った結果、溝形成部とシャンク部からな
り、少なくとも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成
分として、質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｃ
ｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７％、Ｖ ：０．
１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相形成成分として
のＷＣと不可避不純物からなる組成を有する超硬合金の
基体の表面に、人工ダイヤモンド層からなる硬質被覆層
を０．５〜５０μｍの平均層厚で形成してなる上記の従
来被覆ミニチュアドリルにおいて、上記溝形成部を、長
さ方向にそって本体部、中間部、および先端切刃面部に
区分すると共に、上記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有
量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含
有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣ
ｏ含有量：４〜６％、とすると、上記溝形成部には長さ
方向にそって本体部から先端切刃面部に向って比重が高
くなる比重差、ちなみに前記本体部の比重は約１４．１
５、前記中間部の比重は約１４．５５、前記先端切刃面
部の比重は約１４．９５の比重差が生じるようになり、
このように前記溝形成部に長さ方向にそって相対的に本
体部が低く、先端切刃面部が高い比重差を有する被覆ミ
ニチュアドリルにおいては、高速穴あけ加工でも回転振
動ぶれの発生が著しく抑制され、これによって先端切刃
面の受ける高ピッチの機械的衝撃が著しく緩和されるよ
うになることから、前記先端切刃面のチッピング発生が
防止され、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するよ
うになる、という研究結果を得たのである。 【０００６】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、溝形成部とシャンク部からなり、
少なくとも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成分と
して、Ｃｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７％、Ｖ
：０．１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相形成成
分としてのＷＣと不可避不純物からなる組成を有する超
硬合金の基体の表面に、人工ダイヤモンド層からなる硬
質被覆層を０．５〜５０μｍの平均層厚で形成してなる
被覆ミニチュアドリルにおいて、上記溝形成部を、長さ
方向にそって本体部、中間部、および先端切刃面部に区
分すると共に、上記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有
量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含
有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣ
ｏ含有量：４〜６％、としてなる、高速穴あけ加工で先
端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆ミニ
チュアドリルに特徴を有するものである。 【０００７】以下に、この発明の被覆ミニチュアドリル
において、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （１） 超硬合金基体の組成 Ｃｏ成分には、焼結性を向上させ、焼結後は結合相を形
成して、超硬合金基体の強靭性を向上させる作用がある
が、その含有量が４％未満では所望の強度および靭性を
確保することができず、この結果特に当該含有量に相当
する含有量の先端切刃面部ではチッピングの発生が避け
られず、一方その含有量が１３％を超えると硬質被覆層
との密着性が急激に低下し、同様に当該含有量に相当す
る含有量の本体部の前記硬質被覆層に剥離が発生し易く
なることから、その含有量を４〜１３％と定めた。ま
た、ＣｒおよびＶ成分には、共に結合相を形成するＣｏ
中に固溶し、共存した状態で硬質相を形成するＷＣ粒の
成長を著しく抑制して、ＷＣ粒の粒径を平均粒径で、望
ましくは０．８μｍ以下とした微粒組織とする作用があ
るが、この作用はＣｒおよびＶ成分のいずれかの含有量
が０．１質量％未満であっても不充分となり、一方Ｃｒ
にあっては０．７％、Ｖにあっては０．５％を超える
と、これらの成分が炭化物として析出し、強度および靭
性を低下させるようになることから、その含有量を、Ｃ
ｒ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．１〜０．５％と定め
た。 【０００８】（２） 本体部、中間部、および先端切刃
面部のＣｏ含有量 上記の通り、この発明の被覆ミニチュアドリルにおいて
は、溝形成部を、長さ方向にそって本体部、中間部、お
よび先端切刃面部に区分すると共に、超硬合金基体にお
ける相対的に比重の高いＷＣと反対に比重の低いＣｏと
の相対含有量を調整して、前記先端切刃面部の比重が、
前記中間部および本体部に比して高く、また前記中間部
比重が本体部に比して高くした比重差を溝形成部に形成
し、この溝形成部における比重差分布によって高速穴あ
け加工でも回転振動ぶれが発生するのを防止するもので
あり、したがって、本体部、中間部、および先端切刃面
部のＣｏ含有量、すなわち、上記本体部の超硬合金基体
のＣｏ含有量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基
体のＣｏ含有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合
金基体のＣｏ含有量：４〜６％、は、高速穴あけ加工で
の回転振動ぶれ発生阻止の目的で行なった数多くの実験
結果に基づいて定めたものであり、各部のそれぞれのＣ
ｏ含有量が上記の範囲から上下のいずれに外れても長さ
方向の比重差バランスがくずれて、回転振動ぶれが発生
するようになるものである。 【０００９】（３）硬質被覆層 硬質被覆層を構成する人工ダイヤモンド層の平均層厚を
０．５〜５０μｍとしたのは、その層厚が０．５μｍで
は所望のすぐれた耐摩耗性を長期に亘って確保すること
ができず、一方その層厚が５０μｍを越えると、人工ダ
イヤモンド層自体ににチッピングが発生し易くなるとい
う理由によるものである。 【００１０】 【発明の実施の態様】つぎに、この発明の被覆ミニチュ
アドリルを実施例により具体的に説明する。原料粉末と
して、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所定の平均粒
径を有するＷＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＶＣ粉末、および
Ｃｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、シャンク部と溝
形成部の本体部（以下、単に本体部という）、同中間
部、および同先端切刃面部を形成する目的で、それぞれ
所定の配合組成に配合し、湿式混合し、乾燥した後、こ
れらの本体部形成用混合粉末、中間部形成用混合粉末、
および先端切刃面部形成用混合粉末を同時に、金型（下
型）の長尺状キャビティ内に長さ方向にそって装入し、
上型にてプレスして所定の直径の長尺状成形体とし、こ
の長尺状成形体を、１．３〜１３．３Ｐａの真空雰囲気
中、１３５０〜１４８０℃の温度に昇温し、この昇温温
度に１〜２時間保持後、雰囲気を、Ａｒを導入して４．
９〜１４．７ＭＰａの加圧雰囲気とし、前記昇温温度お
よび加圧雰囲気の条件下に１５〜６０分間保持した後、
１２００℃までを５０〜１００℃／ｍｉｎの冷却速度で
冷却して、所定の直径の長尺状加圧焼結体を形成し、こ
の加圧焼結体から図１に示される形状に研削加工するこ
とにより、溝形成部の本体部、中間部、および先端切刃
面部がそれぞれ表１に示されるＣｏ含有量、Ｃｒ含有
量、およびＶ含有量の結合相とＷＣ粒の硬質相からなる
超硬合金で構成され、かつ同じく表１に示される長さを
それぞれ有し、さらに溝形成部の外径（いずれも長さは
３８ｍｍ）を表１に示される寸法とした本発明超硬合金
基体Ａ〜Ｇをそれぞれを製造した。 【００１１】また、比較の目的で、超硬合金基体全体を
表１に示される通りの組成とする以外は、本発明超硬合
金基体Ａ〜Ｇのそれぞれの製造条件と同じ条件で従来超
硬合金基体ａ〜ｇそれぞれを製造した。 【００１２】ついで、上記の本発明超硬合金基体Ａ〜Ｇ
および従来超硬合金基体ａ〜ｇに、人工ダイヤモンド層
の密着性向上を図る目的で、エッチング処理を施して、
基体表面の結合相形成成分（Ｃｏなど）を除去した状態
で、これをマイクロ波プラズマ装置に装入し、 雰囲気圧力：３０ｔoｒｒ、 超硬基体表面温度：８００℃、 反応ガス組成：ＣＨ4／Ｈ2＝３／１００（容量比） 処理時間：２〜２５０時間の範囲内の所定時間、 の条件で表２に示される目標層厚の人工ダイヤモンド層
を形成することにより、本発明被覆ミニチュアドリル１
〜７よび従来被覆ミニチュアドリル１〜７をそれぞれ製
造した。 【００１３】なお、この結果得られた各種の被覆ミニチ
ュアドリルについて、これを構成する人工ダイヤモンド
層の層厚を、走査型電子顕微鏡を用いて測定したとこ
ろ、表２の目標層厚と実質的に同じ平均層厚（任意５ヶ
所測定の平均値）を示した。 【００１４】この結果得られた本発明被覆ミニチュアド
リル１〜７よび従来被覆ミニチュアドリル１〜７につい
て、ガラス層とエポキシ樹脂層の交互６層積層板からな
る厚さ：１．６ｍｍのプリント基板を４枚重ねたものに
表２に示される条件および試験本数：２０本にて高速穴
あけ加工試験を行い、ミニチュアドリルの溝形成部の先
端切刃面部の外径寸法に５％の摩耗が生じるまでの穴あ
け加工数を測定した。これらの測定結果を表２にそれぞ
れ平均値で示した。 【００１５】 【表１】【００１６】 【表２】【００１７】 【発明の効果】表１，２に示される結果から、溝形成部
の超硬合金基体を長さ方向に沿ってそれぞれ比重の異な
る本体部、中間部、および先端切刃面部に区分して比重
差バランスを付与してなる本発明被覆ミニチュアドリル
１〜７は、いずれも前記比重差バランスによってきわめ
て安定した回転モーメントが確保されることから、高速
穴あけ加工でも回転振動ぶれの発生が抑制され、先端切
刃面部におけるチッピング発生は防止され、すぐれた耐
摩耗性を発揮するのに対して、溝形成部の超硬合金基体
全体が同一組成の超硬合金で構成された従来被覆ミニチ
ュアドリル１〜７においては、いずれも高速穴あけ加工
では回転振動ぶれの発生が避けられず、この結果先端切
刃面にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間
で使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、
この発明の被覆ミニチュアドリルは、通常の条件での穴
あけ加工は勿論のこと、高速穴あけ加工でもすぐれた耐
摩耗性を長期に亘って発揮するものであるから、穴あけ
加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分
満足に対応することができるものである。
方向にそって比重差を設けることにより、特に高速穴あ
け加工で、先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮
するようにした表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル
（以下、被覆ミニチュアドリルと云う）に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に、被覆ミニチュアドリルと
して、例えば図１（ａ）に概略拡大正面図で、同（ｂ）
に溝形成部の長さ方向中央部における中心線に対して直
角な方向の断面（直角断面）図で示される通り、先端面
を切刃面（以下、先端切刃面という）とし、かつ０．１
〜２ｍｍの外径を有する溝形成部と、シャンク部とから
なり、さらに少なくとも溝形成部、すなわち溝形成部の
み、または溝形成部とシャンク部が、結合相形成成分と
して４〜１３質量％の割合で含有するＣｏ中に、Ｃｒ：
０．１〜０．７質量％およびＶ：０．１〜０．５質量％
の割合で固溶含有したＣｒおよびＶ成分による粒成長抑
制作用で、硬質相形成成分としての炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）相の粒径を、平均粒径で、望まし
くは０．８μｍ以下とした微粒組織の超硬合金で構成さ
れた基体の表面に、人工ダイヤモンド層を０．５〜５０
μｍの平均層厚で形成してなる被覆ミニチュアドリルが
知られている。また、被覆ミニチュアドリルとして、シ
ャンク部を再利用する目的で合金鋼や炭素鋼などで形成
し、これに超硬合金の溝形成部を着脱自在に装着したも
のや、溝形成部とシャンク部を共に超硬合金で一体的に
形成したものなどが知られている。 【０００３】さらに、上記の被覆ミニチュアドリルが、
原料粉末として、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所
定の平均粒径を有するＷＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＶＣ粉
末、およびＣｏ粉末を用い、これら原料粉末を所定の配
合組成に配合し、湿式混合し、乾燥した後、押出しプレ
スにて所定の直径の長尺状成形体とし、この長尺状成形
体を、１．３〜１３．３Ｐａの真空雰囲気中、１３５０
〜１４８０℃の温度に昇温し、この昇温温度に１〜２時
間保持後、雰囲気を、例えばＡｒを導入して４．９〜１
４．７ＭＰａの加圧雰囲気とし、前記昇温温度および加
圧雰囲気の条件下に１５〜６０分間保持した後、少なく
とも１２００℃までを５０〜１００℃／ｍｉｎの冷却速
度で冷却することにより、上記の割合でＣｒ（Ｃｒ
3Ｃ2）およびＶ（ＶＣ）がＣｏ中に固溶してなる結合相
とＷＣ粒の硬質相で構成された超硬合金からなる所定の
直径の長尺状加圧焼結体を形成し、この加圧焼結体から
図１に示される形状に研削加工して、超硬合金基体を形
成し、ついで前記超硬合金基体の表面に、密着性向上の
ための各種の表面処理、例えばエッチングによる脱Ｃｏ
表面処理を施した状態で、例えば特開昭５８−９１１０
０号公報などに記載される熱電子放射法や、特開昭５８
−１１０４９４号公報などに記載されるマイクロ波法、
さらに特開昭５８−１３５１１７号公報などに記載され
る高周波プラズマ法などの気相合成法を用いて人工ダイ
ヤモンド層を形成することにより製造されることも知ら
れている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の穴あけ加
工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する
要求は強く、これに伴い、ボール盤などの高性能化と相
俟って、穴あけ加工は高速で行われる傾向にある。例え
ば半導体装置のプリント基板などの多層積層板では、こ
れを複数枚積み重ねた状態（加工抵抗の大きい状態）
で、高速で穴あけ加工が行われることになる。しかし、
上記の従来被覆ミニチュアドリルの場合、これを高速穴
あけ加工に用いると、ドリル自体に回転振動ぶれが発生
し易くなり、この結果特に先端切刃面は高ピッチの機械
的衝撃を受けるようになるため、先端切刃面にはチッピ
ング（微小欠け）が発生し、これが原因で、比較的短時
間で使用寿命に至るのが現状である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、特に高速穴あけ加工で、回転振
動ぶれの発生が抑制された被覆ミニチュアドリルを開発
すべく研究を行った結果、溝形成部とシャンク部からな
り、少なくとも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成
分として、質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｃ
ｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７％、Ｖ ：０．
１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相形成成分として
のＷＣと不可避不純物からなる組成を有する超硬合金の
基体の表面に、人工ダイヤモンド層からなる硬質被覆層
を０．５〜５０μｍの平均層厚で形成してなる上記の従
来被覆ミニチュアドリルにおいて、上記溝形成部を、長
さ方向にそって本体部、中間部、および先端切刃面部に
区分すると共に、上記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有
量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含
有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣ
ｏ含有量：４〜６％、とすると、上記溝形成部には長さ
方向にそって本体部から先端切刃面部に向って比重が高
くなる比重差、ちなみに前記本体部の比重は約１４．１
５、前記中間部の比重は約１４．５５、前記先端切刃面
部の比重は約１４．９５の比重差が生じるようになり、
このように前記溝形成部に長さ方向にそって相対的に本
体部が低く、先端切刃面部が高い比重差を有する被覆ミ
ニチュアドリルにおいては、高速穴あけ加工でも回転振
動ぶれの発生が著しく抑制され、これによって先端切刃
面の受ける高ピッチの機械的衝撃が著しく緩和されるよ
うになることから、前記先端切刃面のチッピング発生が
防止され、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するよ
うになる、という研究結果を得たのである。 【０００６】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、溝形成部とシャンク部からなり、
少なくとも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成分と
して、Ｃｏ：４〜１３％、Ｃｒ：０．１〜０．７％、Ｖ
：０．１〜０．５％、を含有し、残りが硬質相形成成
分としてのＷＣと不可避不純物からなる組成を有する超
硬合金の基体の表面に、人工ダイヤモンド層からなる硬
質被覆層を０．５〜５０μｍの平均層厚で形成してなる
被覆ミニチュアドリルにおいて、上記溝形成部を、長さ
方向にそって本体部、中間部、および先端切刃面部に区
分すると共に、上記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有
量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含
有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣ
ｏ含有量：４〜６％、としてなる、高速穴あけ加工で先
端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆ミニ
チュアドリルに特徴を有するものである。 【０００７】以下に、この発明の被覆ミニチュアドリル
において、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （１） 超硬合金基体の組成 Ｃｏ成分には、焼結性を向上させ、焼結後は結合相を形
成して、超硬合金基体の強靭性を向上させる作用がある
が、その含有量が４％未満では所望の強度および靭性を
確保することができず、この結果特に当該含有量に相当
する含有量の先端切刃面部ではチッピングの発生が避け
られず、一方その含有量が１３％を超えると硬質被覆層
との密着性が急激に低下し、同様に当該含有量に相当す
る含有量の本体部の前記硬質被覆層に剥離が発生し易く
なることから、その含有量を４〜１３％と定めた。ま
た、ＣｒおよびＶ成分には、共に結合相を形成するＣｏ
中に固溶し、共存した状態で硬質相を形成するＷＣ粒の
成長を著しく抑制して、ＷＣ粒の粒径を平均粒径で、望
ましくは０．８μｍ以下とした微粒組織とする作用があ
るが、この作用はＣｒおよびＶ成分のいずれかの含有量
が０．１質量％未満であっても不充分となり、一方Ｃｒ
にあっては０．７％、Ｖにあっては０．５％を超える
と、これらの成分が炭化物として析出し、強度および靭
性を低下させるようになることから、その含有量を、Ｃ
ｒ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．１〜０．５％と定め
た。 【０００８】（２） 本体部、中間部、および先端切刃
面部のＣｏ含有量 上記の通り、この発明の被覆ミニチュアドリルにおいて
は、溝形成部を、長さ方向にそって本体部、中間部、お
よび先端切刃面部に区分すると共に、超硬合金基体にお
ける相対的に比重の高いＷＣと反対に比重の低いＣｏと
の相対含有量を調整して、前記先端切刃面部の比重が、
前記中間部および本体部に比して高く、また前記中間部
比重が本体部に比して高くした比重差を溝形成部に形成
し、この溝形成部における比重差分布によって高速穴あ
け加工でも回転振動ぶれが発生するのを防止するもので
あり、したがって、本体部、中間部、および先端切刃面
部のＣｏ含有量、すなわち、上記本体部の超硬合金基体
のＣｏ含有量：１０〜１３％、上記中間部の超硬合金基
体のＣｏ含有量：７〜９％、上記先端切刃面部の超硬合
金基体のＣｏ含有量：４〜６％、は、高速穴あけ加工で
の回転振動ぶれ発生阻止の目的で行なった数多くの実験
結果に基づいて定めたものであり、各部のそれぞれのＣ
ｏ含有量が上記の範囲から上下のいずれに外れても長さ
方向の比重差バランスがくずれて、回転振動ぶれが発生
するようになるものである。 【０００９】（３）硬質被覆層 硬質被覆層を構成する人工ダイヤモンド層の平均層厚を
０．５〜５０μｍとしたのは、その層厚が０．５μｍで
は所望のすぐれた耐摩耗性を長期に亘って確保すること
ができず、一方その層厚が５０μｍを越えると、人工ダ
イヤモンド層自体ににチッピングが発生し易くなるとい
う理由によるものである。 【００１０】 【発明の実施の態様】つぎに、この発明の被覆ミニチュ
アドリルを実施例により具体的に説明する。原料粉末と
して、いずれも０．１〜３μｍの範囲内の所定の平均粒
径を有するＷＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＶＣ粉末、および
Ｃｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、シャンク部と溝
形成部の本体部（以下、単に本体部という）、同中間
部、および同先端切刃面部を形成する目的で、それぞれ
所定の配合組成に配合し、湿式混合し、乾燥した後、こ
れらの本体部形成用混合粉末、中間部形成用混合粉末、
および先端切刃面部形成用混合粉末を同時に、金型（下
型）の長尺状キャビティ内に長さ方向にそって装入し、
上型にてプレスして所定の直径の長尺状成形体とし、こ
の長尺状成形体を、１．３〜１３．３Ｐａの真空雰囲気
中、１３５０〜１４８０℃の温度に昇温し、この昇温温
度に１〜２時間保持後、雰囲気を、Ａｒを導入して４．
９〜１４．７ＭＰａの加圧雰囲気とし、前記昇温温度お
よび加圧雰囲気の条件下に１５〜６０分間保持した後、
１２００℃までを５０〜１００℃／ｍｉｎの冷却速度で
冷却して、所定の直径の長尺状加圧焼結体を形成し、こ
の加圧焼結体から図１に示される形状に研削加工するこ
とにより、溝形成部の本体部、中間部、および先端切刃
面部がそれぞれ表１に示されるＣｏ含有量、Ｃｒ含有
量、およびＶ含有量の結合相とＷＣ粒の硬質相からなる
超硬合金で構成され、かつ同じく表１に示される長さを
それぞれ有し、さらに溝形成部の外径（いずれも長さは
３８ｍｍ）を表１に示される寸法とした本発明超硬合金
基体Ａ〜Ｇをそれぞれを製造した。 【００１１】また、比較の目的で、超硬合金基体全体を
表１に示される通りの組成とする以外は、本発明超硬合
金基体Ａ〜Ｇのそれぞれの製造条件と同じ条件で従来超
硬合金基体ａ〜ｇそれぞれを製造した。 【００１２】ついで、上記の本発明超硬合金基体Ａ〜Ｇ
および従来超硬合金基体ａ〜ｇに、人工ダイヤモンド層
の密着性向上を図る目的で、エッチング処理を施して、
基体表面の結合相形成成分（Ｃｏなど）を除去した状態
で、これをマイクロ波プラズマ装置に装入し、 雰囲気圧力：３０ｔoｒｒ、 超硬基体表面温度：８００℃、 反応ガス組成：ＣＨ4／Ｈ2＝３／１００（容量比） 処理時間：２〜２５０時間の範囲内の所定時間、 の条件で表２に示される目標層厚の人工ダイヤモンド層
を形成することにより、本発明被覆ミニチュアドリル１
〜７よび従来被覆ミニチュアドリル１〜７をそれぞれ製
造した。 【００１３】なお、この結果得られた各種の被覆ミニチ
ュアドリルについて、これを構成する人工ダイヤモンド
層の層厚を、走査型電子顕微鏡を用いて測定したとこ
ろ、表２の目標層厚と実質的に同じ平均層厚（任意５ヶ
所測定の平均値）を示した。 【００１４】この結果得られた本発明被覆ミニチュアド
リル１〜７よび従来被覆ミニチュアドリル１〜７につい
て、ガラス層とエポキシ樹脂層の交互６層積層板からな
る厚さ：１．６ｍｍのプリント基板を４枚重ねたものに
表２に示される条件および試験本数：２０本にて高速穴
あけ加工試験を行い、ミニチュアドリルの溝形成部の先
端切刃面部の外径寸法に５％の摩耗が生じるまでの穴あ
け加工数を測定した。これらの測定結果を表２にそれぞ
れ平均値で示した。 【００１５】 【表１】【００１６】 【表２】【００１７】 【発明の効果】表１，２に示される結果から、溝形成部
の超硬合金基体を長さ方向に沿ってそれぞれ比重の異な
る本体部、中間部、および先端切刃面部に区分して比重
差バランスを付与してなる本発明被覆ミニチュアドリル
１〜７は、いずれも前記比重差バランスによってきわめ
て安定した回転モーメントが確保されることから、高速
穴あけ加工でも回転振動ぶれの発生が抑制され、先端切
刃面部におけるチッピング発生は防止され、すぐれた耐
摩耗性を発揮するのに対して、溝形成部の超硬合金基体
全体が同一組成の超硬合金で構成された従来被覆ミニチ
ュアドリル１〜７においては、いずれも高速穴あけ加工
では回転振動ぶれの発生が避けられず、この結果先端切
刃面にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間
で使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、
この発明の被覆ミニチュアドリルは、通常の条件での穴
あけ加工は勿論のこと、高速穴あけ加工でもすぐれた耐
摩耗性を長期に亘って発揮するものであるから、穴あけ
加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分
満足に対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は被覆ミニチュアドリルを例示する概略
拡大正面図、（ｂ）は溝形成部の長さ方向中央部におけ
る中心線に対して直角な方向の断面（直角断面）図であ
る。
拡大正面図、（ｂ）は溝形成部の長さ方向中央部におけ
る中心線に対して直角な方向の断面（直角断面）図であ
る。
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フロントページの続き
(72)発明者 岡田 一樹
茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地
三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
(72)発明者 高橋 慧
茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地
三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Ｆターム(参考） 3C037 CC01 CC09
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 溝形成部とシャンク部からなり、少なく
とも前記溝形成部が、いずれも結合相形成成分として、
質量％で、 Ｃｏ：４〜１３％、 Ｃｒ：０．１〜０．７％、 Ｖ ：０．１〜０．５％、 を含有し、残りが硬質相形成成分としての炭化タングス
テンと不可避不純物からなる組成を有する超硬合金で構
成された基体の表面に、人工ダイヤモンド層からなる硬
質被覆層を０．５〜５０μｍの平均層厚で形成してなる
表面被覆超硬合金製ミニチュアドリルにおいて、 上記溝形成部を、長さ方向にそって本体部、中間部、お
よび先端切刃面部に区分すると共に、 上記本体部の超硬合金基体のＣｏ含有量：１０〜１３
％、 上記中間部の超硬合金基体のＣｏ含有量：７〜９％、 上記先端切刃面部の超硬合金基体のＣｏ含有量：４〜６
％、としたことを特徴とする高速穴あけ加工で先端切刃
面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合
金製ミニチュアドリル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001273525A JP2003080413A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001273525A JP2003080413A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003080413A true JP2003080413A (ja) | 2003-03-18 |
Family
ID=19098726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001273525A Withdrawn JP2003080413A (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | 高速穴あけ加工で先端切刃面がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003080413A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176817A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性に優れたダイヤモンド被覆超硬合金製ドリル |
| JP2014184551A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-10-02 | Mitsubishi Materials Corp | 刃先強度を向上させたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
| WO2015046573A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 京セラ株式会社 | 切削工具および切削加工物の製造方法 |
| TWI547332B (zh) * | 2013-07-22 | 2016-09-01 | 京陶股份有限公司 | 切削工具、切削工具之製造方法，以及使用切削工具來製造切削加工物之方法 |
-
2001
- 2001-09-10 JP JP2001273525A patent/JP2003080413A/ja not_active Withdrawn
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