JP3267828B2 - 耐チッピング性が優れた超硬製ドリル - Google Patents
耐チッピング性が優れた超硬製ドリルInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品、機械部品又
は金型等に使用される樹脂製品又は金属製品に対する小
径の穴開け加工に好適の耐チッピング性が優れた超硬製
ドリルに関する。
は金型等に使用される樹脂製品又は金属製品に対する小
径の穴開け加工に好適の耐チッピング性が優れた超硬製
ドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金を使用するミニチュアドリルの
ような小径ドリルにおいて、ドリルの寿命を左右するの
は耐チッピング性である。この耐チッピング性を向上さ
せるために、主として材質面におけるその組織、硬さ及
び靱性等について改良が行われている。例えば、Ｃｏ量
の最適化、ＷＣの微粒化又はＴａＣ若しくはＣｒ3Ｃ2等
の微量炭化物の添加等により、材質面における機械的性
質の向上が図られている。
ような小径ドリルにおいて、ドリルの寿命を左右するの
は耐チッピング性である。この耐チッピング性を向上さ
せるために、主として材質面におけるその組織、硬さ及
び靱性等について改良が行われている。例えば、Ｃｏ量
の最適化、ＷＣの微粒化又はＴａＣ若しくはＣｒ3Ｃ2等
の微量炭化物の添加等により、材質面における機械的性
質の向上が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、ＷＣを微粒化することは、一般に耐摩耗性及び抗折
強度を向上させることはできるが、逆に靱性が低下して
しまう等、必要とされる種々の特性には相反するものが
多く、定量的な材質上の設計指針を明確化することは困
難である。
ば、ＷＣを微粒化することは、一般に耐摩耗性及び抗折
強度を向上させることはできるが、逆に靱性が低下して
しまう等、必要とされる種々の特性には相反するものが
多く、定量的な材質上の設計指針を明確化することは困
難である。
【０００４】また、超硬合金をドリル等の工具として使
用する場合において、上述のように材質を向上させるこ
とは、必ずしも工具の寿命の向上には直接結びつかない
ことが、経験上知られている。それにまた、工具の寿命
を支配している材質のパラメータが的確には把握されて
いない。
用する場合において、上述のように材質を向上させるこ
とは、必ずしも工具の寿命の向上には直接結びつかない
ことが、経験上知られている。それにまた、工具の寿命
を支配している材質のパラメータが的確には把握されて
いない。
【０００５】更に、超硬製ドリルは、従来から広く使用
されている高速度鋼と材質が異なるだけではなく、寸法
の点においてもミニチュアドリルと同様に、一般のドリ
ルに比べて極めて小さいものであることが要求される。
このため、従来の中径又は太径ドリルの設計方法を基に
した工具の形状では、超硬合金の特性を十分に活用した
工具を設計することができない。
されている高速度鋼と材質が異なるだけではなく、寸法
の点においてもミニチュアドリルと同様に、一般のドリ
ルに比べて極めて小さいものであることが要求される。
このため、従来の中径又は太径ドリルの設計方法を基に
した工具の形状では、超硬合金の特性を十分に活用した
工具を設計することができない。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、超硬製ドリルとしての材質及び形状の特性
を明確にして、使用時におけるチッピング量を抑制でき
ると共に、ドリルの寿命を向上させることができる耐チ
ッピング性が優れた超硬製ドリルを提供することを目的
とする。
のであって、超硬製ドリルとしての材質及び形状の特性
を明確にして、使用時におけるチッピング量を抑制でき
ると共に、ドリルの寿命を向上させることができる耐チ
ッピング性が優れた超硬製ドリルを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐チッピン
グ性が優れた超硬製ドリルは、Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの
炭化物又は炭窒化物からなる群から選択された１種又は
２種以上の物質を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏ
を４．０乃至１０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不
可避的不純物であって、その抗磁力が４３０乃至５８０
（Ｏｅ）である超硬合金を素材とすることを特徴とす
る。なお、この超硬合金は組織中のＣｏプール量が体積
率で０．０２％以下であることが好ましい。また、ねじ
れ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係において、０．
８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°を満足することが
好ましく、更に前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２
１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足することが好まし
い。更にまた、ドリルの直径が３ｍｍ以下であることが
好ましい。
グ性が優れた超硬製ドリルは、Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの
炭化物又は炭窒化物からなる群から選択された１種又は
２種以上の物質を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏ
を４．０乃至１０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不
可避的不純物であって、その抗磁力が４３０乃至５８０
（Ｏｅ）である超硬合金を素材とすることを特徴とす
る。なお、この超硬合金は組織中のＣｏプール量が体積
率で０．０２％以下であることが好ましい。また、ねじ
れ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係において、０．
８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°を満足することが
好ましく、更に前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２
１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足することが好まし
い。更にまた、ドリルの直径が３ｍｍ以下であることが
好ましい。
【０００８】
【作用】本願発明者等は、合金の成分がＷＣ、ＴａＣ、
Ｃｒ3Ｃ2、ＶＣ及びＣｏからなり、また抗磁力Ｈcの値
を系統的に変化させた合金を素材として製作した各超硬
製ドリルについて、次のような試験を行った。
Ｃｒ3Ｃ2、ＶＣ及びＣｏからなり、また抗磁力Ｈcの値
を系統的に変化させた合金を素材として製作した各超硬
製ドリルについて、次のような試験を行った。
【０００９】即ち、プリント基板用に使用される樹脂系
材料を初めとして、金型として使用される炭素鋼又は合
金鋼等の種々の金属材料を対象として、前記超硬製ドリ
ルにより数千回〜１万回の穴開け試験を行った。そし
て、穴開けを一回行う毎に高分解能電子顕微鏡を使用し
て、刃先の損傷状況について丹念に観察を繰り返した。
その結果、ドリルは以下のような損傷過程を経てチッピ
ングに至ることを知見した。
材料を初めとして、金型として使用される炭素鋼又は合
金鋼等の種々の金属材料を対象として、前記超硬製ドリ
ルにより数千回〜１万回の穴開け試験を行った。そし
て、穴開けを一回行う毎に高分解能電子顕微鏡を使用し
て、刃先の損傷状況について丹念に観察を繰り返した。
その結果、ドリルは以下のような損傷過程を経てチッピ
ングに至ることを知見した。
【００１０】先ず、第１に切削開始直後において、すく
い面側に、幅が材料中の炭化物寸法の数倍程度である初
期摩耗が生じる。なお、以下、この初期摩耗の幅をＤと
する。
い面側に、幅が材料中の炭化物寸法の数倍程度である初
期摩耗が生じる。なお、以下、この初期摩耗の幅をＤと
する。
【００１１】第２に、特に材質の組織が不均一である部
分、例えば炭化物が不均一分布している部分又は粗大Ｃ
ｏプール（Ｃｏ相）の部分において局所的に大きな摩耗
が生じる。なお、以下、局所的摩耗の幅をａ0とする。
分、例えば炭化物が不均一分布している部分又は粗大Ｃ
ｏプール（Ｃｏ相）の部分において局所的に大きな摩耗
が生じる。なお、以下、局所的摩耗の幅をａ0とする。
【００１２】第３に、穴開け回数が増加すると共に、炭
化物が欠落してしまい、摩耗幅が漸増する。これによ
り、刃先に作用する切削抵抗値の変動幅が増大するた
め、上述の局所的に摩耗する部分に亀裂が発生し、この
亀裂は疲労により次第に進展する。なお、以下、穴開け
回数をＮ、切削抵抗値の変動幅をΔＴとする。
化物が欠落してしまい、摩耗幅が漸増する。これによ
り、刃先に作用する切削抵抗値の変動幅が増大するた
め、上述の局所的に摩耗する部分に亀裂が発生し、この
亀裂は疲労により次第に進展する。なお、以下、穴開け
回数をＮ、切削抵抗値の変動幅をΔＴとする。
【００１３】第４に、進展中の亀裂長さと切削抵抗の変
動幅ΔＴとにより決定される応力拡大係数Ｋが材料固有
の疲労破壊靱性Ｋfcに到達すると、マクロ的なチッピン
グが発生する。
動幅ΔＴとにより決定される応力拡大係数Ｋが材料固有
の疲労破壊靱性Ｋfcに到達すると、マクロ的なチッピン
グが発生する。
【００１４】以上のことから、ドリルによる穴開けが可
能な穴開け回数、即ちドリル寿命Ｎは、以下の要因によ
り支配されていることを知見した。即ち、ドリル寿命
は、炭化物の寸法に関係する初期摩耗幅Ｄ、炭化物
の不均一又はＣｏプールに起因する局部摩擦幅ａ0、
疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ、疲労破壊靱性Ｋfc、
切削抵抗の変動幅ΔＴにより支配されている。従って、
超硬製ドリルの寿命を向上させるには、Ｄ及びａ0を低
減し、ｄａ／ｄＮ及びＫfcを向上させ、ΔＴを低減する
ことが効果的である。
能な穴開け回数、即ちドリル寿命Ｎは、以下の要因によ
り支配されていることを知見した。即ち、ドリル寿命
は、炭化物の寸法に関係する初期摩耗幅Ｄ、炭化物
の不均一又はＣｏプールに起因する局部摩擦幅ａ0、
疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ、疲労破壊靱性Ｋfc、
切削抵抗の変動幅ΔＴにより支配されている。従って、
超硬製ドリルの寿命を向上させるには、Ｄ及びａ0を低
減し、ｄａ／ｄＮ及びＫfcを向上させ、ΔＴを低減する
ことが効果的である。
【００１５】しかしながら、本願発明者等は種々の超硬
合金について実験を重ねた結果、上記、及びのド
リル寿命の要因については合金の組織、炭化物の粒度、
炭化物の分散状態及びＣｏ量等が複雑に関与しているた
め、例えば炭化物の粒度の縮小又は炭化物量の増加のみ
ではドリル寿命を改善できないことも知見した。このよ
うなことから、ドリル寿命を向上させる素材の要素を総
合的に反映するパラメータが必要であり、本願発明者等
はそのパラメータとして抗磁力Ｈcが最も適切であるこ
とを見い出した。
合金について実験を重ねた結果、上記、及びのド
リル寿命の要因については合金の組織、炭化物の粒度、
炭化物の分散状態及びＣｏ量等が複雑に関与しているた
め、例えば炭化物の粒度の縮小又は炭化物量の増加のみ
ではドリル寿命を改善できないことも知見した。このよ
うなことから、ドリル寿命を向上させる素材の要素を総
合的に反映するパラメータが必要であり、本願発明者等
はそのパラメータとして抗磁力Ｈcが最も適切であるこ
とを見い出した。
【００１６】図１は横軸に抗磁力Ｈcをとり、縦軸にド
リルが穴開けの使用に耐え得る穴開け回数をとって、抗
磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。ま
た、この図１のデータを取得するために使用されたドリ
ルの素材の成分組成は、ＴａＣを０．０５重量％、Ｃｒ
3Ｃ2を１．２重量％、Ｃｏを８．０重量％含有し、残部
がＷＣ及び不可避的不純物のものである。この図１に示
すように、抗磁力を４３０乃至５８０（Ｏｅ）に最適化
することにより、ドリル寿命を大幅に向上させることが
可能となることがわかる。
リルが穴開けの使用に耐え得る穴開け回数をとって、抗
磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。ま
た、この図１のデータを取得するために使用されたドリ
ルの素材の成分組成は、ＴａＣを０．０５重量％、Ｃｒ
3Ｃ2を１．２重量％、Ｃｏを８．０重量％含有し、残部
がＷＣ及び不可避的不純物のものである。この図１に示
すように、抗磁力を４３０乃至５８０（Ｏｅ）に最適化
することにより、ドリル寿命を大幅に向上させることが
可能となることがわかる。
【００１７】また、図２は横軸にＣｏプール量（体積
％）をとり、縦軸に穴開け回数をとって、Ｃｏプール量
とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。この図２
に示すように、局所摩耗の原因となるＣｏプール量を
０．０２％以下に制限することにより、さらに安定した
ドリル寿命が得られることもわかった。なお、この図２
のデータを取得するために使用されたドリルの素材の成
分組成は、図１のグラフ図のデータ取得のために使用さ
れたドリルと同様のものである。
％）をとり、縦軸に穴開け回数をとって、Ｃｏプール量
とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。この図２
に示すように、局所摩耗の原因となるＣｏプール量を
０．０２％以下に制限することにより、さらに安定した
ドリル寿命が得られることもわかった。なお、この図２
のデータを取得するために使用されたドリルの素材の成
分組成は、図１のグラフ図のデータ取得のために使用さ
れたドリルと同様のものである。
【００１８】次に、これらのデータを基に、以下、本発
明に係る超硬製ドリルの素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏ
プール量並びにねじれ角及びドリル径の限定理由につい
て説明する。
明に係る超硬製ドリルの素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏ
プール量並びにねじれ角及びドリル径の限定理由につい
て説明する。
【００１９】Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）及びＶ
（バナジウム）の炭化物又は炭窒化物：１種又は２種以
上、且つ、総量が０．２乃至３．０重量％ ドリルとしての基本的な硬度は、後述するＷＣを添加す
ることにより確保することができるが、ＷＣのみでは、
焼結中のＷＣ結晶粒を成長させるために必要な抗磁力を
得ることができない。このため、Ｃｒ、Ｔａ及びＶの炭
化物又は炭窒化物を添加することにより、ＷＣ結晶粒の
成長を抑制して、ＷＣ結晶粒の成長に必要な抗磁力を低
減することができると共に、抗磁力を向上させることが
できる。このように抗磁力を向上させるためには、前記
炭化物又は炭窒化物を総量で０．２重量％以上添加する
必要があり、一方３．０重量％を超えて添加すると、疲
労破壊靱性Ｋfcが低下してしまうと共に、疲労亀裂進展
抵抗ｄａ／ｄＮの特性が劣化してしまう。従って、超硬
合金の素材にＣｒ、Ｔａ及びＶの炭化物又は炭窒化物を
１種又は２種以上添加し、その含有量は０．２乃至３．
０重量％とする。
（バナジウム）の炭化物又は炭窒化物：１種又は２種以
上、且つ、総量が０．２乃至３．０重量％ ドリルとしての基本的な硬度は、後述するＷＣを添加す
ることにより確保することができるが、ＷＣのみでは、
焼結中のＷＣ結晶粒を成長させるために必要な抗磁力を
得ることができない。このため、Ｃｒ、Ｔａ及びＶの炭
化物又は炭窒化物を添加することにより、ＷＣ結晶粒の
成長を抑制して、ＷＣ結晶粒の成長に必要な抗磁力を低
減することができると共に、抗磁力を向上させることが
できる。このように抗磁力を向上させるためには、前記
炭化物又は炭窒化物を総量で０．２重量％以上添加する
必要があり、一方３．０重量％を超えて添加すると、疲
労破壊靱性Ｋfcが低下してしまうと共に、疲労亀裂進展
抵抗ｄａ／ｄＮの特性が劣化してしまう。従って、超硬
合金の素材にＣｒ、Ｔａ及びＶの炭化物又は炭窒化物を
１種又は２種以上添加し、その含有量は０．２乃至３．
０重量％とする。
【００２０】Ｃｏ（コバルト）：４．０乃至１０．０重
量％ Ｃｏは超硬製ドリルの疲労破壊靱性Ｋfcを向上させる元
素である。Ｃｏの添加量を４．０重量％未満とすると、
そのドリルの疲労破壊靱性を向上させることができず、
一方Ｃｏの添加量が１０．０重量％を超えると、必要な
抗磁力を確保することができない。また、ドリルの硬さ
が不十分なものとなり、更にＣｏプール量が増加してし
まう。従って、Ｃｏの添加量は４．０乃至１０．０重量
％とする。
量％ Ｃｏは超硬製ドリルの疲労破壊靱性Ｋfcを向上させる元
素である。Ｃｏの添加量を４．０重量％未満とすると、
そのドリルの疲労破壊靱性を向上させることができず、
一方Ｃｏの添加量が１０．０重量％を超えると、必要な
抗磁力を確保することができない。また、ドリルの硬さ
が不十分なものとなり、更にＣｏプール量が増加してし
まう。従って、Ｃｏの添加量は４．０乃至１０．０重量
％とする。
【００２１】ＷＣ（タングステンカーバイド）：残部 ＷＣはドリルの摩耗幅Ｄ及び切削抵抗の変動幅ΔＴが増
大することを抑制すると共に、必要な抗磁力を得ること
ができる化合物である。従って、このような効果を最大
限発揮するため、残部をできる限りＷＣとする。
大することを抑制すると共に、必要な抗磁力を得ること
ができる化合物である。従って、このような効果を最大
限発揮するため、残部をできる限りＷＣとする。
【００２２】次に抗磁力及びＣｏプール量の限定理由に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２３】抗磁力Ｈｃ：４３０乃至５８０（Ｏｅ） 図１は上述したように、抗磁力とドリル寿命との関係を
示すグラフ図であり、この図１に示すように、抗磁力Ｈ
ｃが５４０（Ｏｅ）以下の範囲では、抗磁力Ｈｃの増加
に伴い、ドリル寿命が単調に向上する。このようにドリ
ル寿命が向上するのは、炭化物の微細化により初期摩耗
幅Ｄを低減したり、また炭化物及びＣｏの二相組織の均
質化、又は炭化物の均一分散による局部摩擦幅ａ０を低
減したり、更に疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ特性を向上
したりすることが総合的に寄与するためである。これら
の複合的効果が有効に作用するためには、図１に示すよ
うに、抗磁力Ｈｃが４３０（Ｏｅ）以上であることが必
要である。一方、抗磁力Ｈｃが５８０（Ｏｅ）より大き
くなると、初期摩耗幅Ｄ及び局部摩擦幅ａ０が低減され
ることによるドリル寿命を向上させる効果よりも、疲労
破壊靭性Ｋｆｃが低下することによるマイナス効果の方
が大きくなり、ドリル寿命が低下してしまう。従って、
超硬製ドリルの超硬合金素材の抗磁力は４３０乃至５８
０（Ｏｅ）とする。また、図１に示すように、ドリル寿
命を向上させるためのより一層好ましい抗磁力は、４９
０乃至５５０（Ｏｅ）である。
示すグラフ図であり、この図１に示すように、抗磁力Ｈ
ｃが５４０（Ｏｅ）以下の範囲では、抗磁力Ｈｃの増加
に伴い、ドリル寿命が単調に向上する。このようにドリ
ル寿命が向上するのは、炭化物の微細化により初期摩耗
幅Ｄを低減したり、また炭化物及びＣｏの二相組織の均
質化、又は炭化物の均一分散による局部摩擦幅ａ０を低
減したり、更に疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ特性を向上
したりすることが総合的に寄与するためである。これら
の複合的効果が有効に作用するためには、図１に示すよ
うに、抗磁力Ｈｃが４３０（Ｏｅ）以上であることが必
要である。一方、抗磁力Ｈｃが５８０（Ｏｅ）より大き
くなると、初期摩耗幅Ｄ及び局部摩擦幅ａ０が低減され
ることによるドリル寿命を向上させる効果よりも、疲労
破壊靭性Ｋｆｃが低下することによるマイナス効果の方
が大きくなり、ドリル寿命が低下してしまう。従って、
超硬製ドリルの超硬合金素材の抗磁力は４３０乃至５８
０（Ｏｅ）とする。また、図１に示すように、ドリル寿
命を向上させるためのより一層好ましい抗磁力は、４９
０乃至５５０（Ｏｅ）である。
【００２４】Ｃｏプール量：体積率０．０２％以下 Ｃｏプールの体積率は、例えばＡＳＴＭ Ａ０２に規定
する方法により、顕微鏡観察することによって計測する
ことができる。図２はＣｏプール量とドリル寿命との関
係を示すグラフ図である。この図２に示すように、Ｃｏ
プール量が多いほどドリル寿命の上限値と下限値の差が
大きく、またドリル寿命が短くなってしまう。従って、
Ｃｏプール量を体積率０．０２％以下とすることによ
り、ドリル寿命の大きなばらつきを防止すると共に、ド
リル寿命を向上させることができる。
する方法により、顕微鏡観察することによって計測する
ことができる。図２はＣｏプール量とドリル寿命との関
係を示すグラフ図である。この図２に示すように、Ｃｏ
プール量が多いほどドリル寿命の上限値と下限値の差が
大きく、またドリル寿命が短くなってしまう。従って、
Ｃｏプール量を体積率０．０２％以下とすることによ
り、ドリル寿命の大きなばらつきを防止すると共に、ド
リル寿命を向上させることができる。
【００２５】次にねじれ角及びドリル径の限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２６】ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関
係：０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９° 疲労亀裂進展速度はその原動力となる切削抵抗の変動幅
ΔＴのべき乗に比例するため、ΔＴを低減させること
は、ドリル寿命の向上に極めて大きな影響を与える。こ
のΔＴの大きさはＷＣ量等の材料の組成によっても変動
するが、それ以上にドリルの形状によってその値は大き
く左右される。特にΔＴは、ドリルのねじれ角δによっ
て変化するため、ドリル径に応じたねじれ角の最適化を
試みた。
係：０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９° 疲労亀裂進展速度はその原動力となる切削抵抗の変動幅
ΔＴのべき乗に比例するため、ΔＴを低減させること
は、ドリル寿命の向上に極めて大きな影響を与える。こ
のΔＴの大きさはＷＣ量等の材料の組成によっても変動
するが、それ以上にドリルの形状によってその値は大き
く左右される。特にΔＴは、ドリルのねじれ角δによっ
て変化するため、ドリル径に応じたねじれ角の最適化を
試みた。
【００２７】先ず、直径が１乃至１２ｍｍである各超硬
合金の中実棒に種々のねじれ角を施しドリルを製作し
た。次に、各ドリルにより穴開け加工を行い、その時の
切削抵抗を動力計により計測した。なお、ドリルの素材
の成分組成はＴａＣ：０．０５重量％、Ｃｒ3Ｃ2：１．
２重量％及びＣｏ：８重量％を含有し、残部がＷＣであ
るものを使用した。
合金の中実棒に種々のねじれ角を施しドリルを製作し
た。次に、各ドリルにより穴開け加工を行い、その時の
切削抵抗を動力計により計測した。なお、ドリルの素材
の成分組成はＴａＣ：０．０５重量％、Ｃｒ3Ｃ2：１．
２重量％及びＣｏ：８重量％を含有し、残部がＷＣであ
るものを使用した。
【００２８】分析結果の一部を図３に示す。図３は、横
軸にねじれ角をとり、縦軸に切削抵抗をとって、ドリル
の直径毎のねじれ角と切削抵抗との関係を示すグラフ図
である。図３の上部グラフ図には直径７ｍｍ及び１１ｍ
ｍのドリルについて、図３の下部グラフ図には直径３．
２ｍｍのドリルについて、ねじれ角と切削抵抗との関係
を示す。
軸にねじれ角をとり、縦軸に切削抵抗をとって、ドリル
の直径毎のねじれ角と切削抵抗との関係を示すグラフ図
である。図３の上部グラフ図には直径７ｍｍ及び１１ｍ
ｍのドリルについて、図３の下部グラフ図には直径３．
２ｍｍのドリルについて、ねじれ角と切削抵抗との関係
を示す。
【００２９】この図３に示すように、これらのグラフ図
で示すドリルと同様に、直径が１乃至１２ｍｍであるド
リルは、いずれも切削抵抗が最小となるねじれ角を有す
る。図４は、最適ねじれ角も含み、切削抵抗が小さくな
る場合のドリル径とねじれ角との関係を示すグラフ図で
ある。この図４は横軸にドリル径をとり、縦軸にねじれ
角をとって、図３に示すようなグラフ図において、ねじ
れ角が良好な範囲における最小値及び最大値並びに最適
値についてプロットしており、それらの点を直線で結ん
だものである。図４に示すように、点を結んだ直線は一
本の直線により表すことができる。
で示すドリルと同様に、直径が１乃至１２ｍｍであるド
リルは、いずれも切削抵抗が最小となるねじれ角を有す
る。図４は、最適ねじれ角も含み、切削抵抗が小さくな
る場合のドリル径とねじれ角との関係を示すグラフ図で
ある。この図４は横軸にドリル径をとり、縦軸にねじれ
角をとって、図３に示すようなグラフ図において、ねじ
れ角が良好な範囲における最小値及び最大値並びに最適
値についてプロットしており、それらの点を直線で結ん
だものである。図４に示すように、点を結んだ直線は一
本の直線により表すことができる。
【００３０】従って、ドリルの直径とねじれ角との関係
は１次関数として表すことができ、図４に示すように、
切削が良好となるねじれ角δはドリル径ｄとの関係にお
いて、直線δ＝０．８ｄ＋１９及びδ＝０．８ｄ＋２９
の間であればよい。即ち、ねじれ角δが、０．８ｄ＋１
９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°の関係を満すと良好な切削
が可能となる。また、ねじれ角δが、０．８ｄ＋２１°
≦δ≦０．８ｄ＋２３°の関係を満すことにより最適な
切削を行うことができる。
は１次関数として表すことができ、図４に示すように、
切削が良好となるねじれ角δはドリル径ｄとの関係にお
いて、直線δ＝０．８ｄ＋１９及びδ＝０．８ｄ＋２９
の間であればよい。即ち、ねじれ角δが、０．８ｄ＋１
９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°の関係を満すと良好な切削
が可能となる。また、ねじれ角δが、０．８ｄ＋２１°
≦δ≦０．８ｄ＋２３°の関係を満すことにより最適な
切削を行うことができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、合金素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏプール量並びに
ドリルの直径及びねじれ角が異なる１０種類のドリルを
製作した。なお、合金素材の組成については、下記表１
に示すＡ、Ｂ及びＣの３種類であり、素材Ａは本発明の
特許請求の範囲内の組成であるが、素材Ｂ及びＣは本発
明の特許請求の範囲外の組成である。
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、合金素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏプール量並びに
ドリルの直径及びねじれ角が異なる１０種類のドリルを
製作した。なお、合金素材の組成については、下記表１
に示すＡ、Ｂ及びＣの３種類であり、素材Ａは本発明の
特許請求の範囲内の組成であるが、素材Ｂ及びＣは本発
明の特許請求の範囲外の組成である。
【００３２】
【表１】
【００３３】上記の素材によって製作した各ドリルを使
用してガラス・エポキシ系プリント基板の穴開け試験を
行った。穴開けは前記基板に対して３０００回穴を開
け、その後に刃先のチッピング量により性能評価を行っ
た。つまり、チッピング量の少ないドリルが長寿命のド
リルであるといえる。その結果を下記表２に示す。
用してガラス・エポキシ系プリント基板の穴開け試験を
行った。穴開けは前記基板に対して３０００回穴を開
け、その後に刃先のチッピング量により性能評価を行っ
た。つまり、チッピング量の少ないドリルが長寿命のド
リルであるといえる。その結果を下記表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】上記表２に示すようにＮｏ１、２、３、
４、５、９及び１０のドリルが本発明の特許請求の範囲
に属する。
４、５、９及び１０のドリルが本発明の特許請求の範囲
に属する。
【００３６】実施例Ｎｏ１と比較例Ｎｏ６とを比較する
と、いずれも素材Ａにより製造されたドリルであり、抗
磁力以外の他の要素は全く同一である。しかし、抗磁力
が特許請求の範囲内である実施例Ｎｏ１のドリルは、そ
の範囲外である比較例Ｎｏ６のドリルに比べて性能が優
れたものとなった。従って、抗磁力以外の他の要素が同
一である場合は、抗磁力が特許請求の範囲内であるドリ
ルの方が性能が優れているといえる。また、実施例Ｎｏ
１及び２の比較から、抗磁力が最適な範囲であれば、よ
り優れた性能を有するといえる。
と、いずれも素材Ａにより製造されたドリルであり、抗
磁力以外の他の要素は全く同一である。しかし、抗磁力
が特許請求の範囲内である実施例Ｎｏ１のドリルは、そ
の範囲外である比較例Ｎｏ６のドリルに比べて性能が優
れたものとなった。従って、抗磁力以外の他の要素が同
一である場合は、抗磁力が特許請求の範囲内であるドリ
ルの方が性能が優れているといえる。また、実施例Ｎｏ
１及び２の比較から、抗磁力が最適な範囲であれば、よ
り優れた性能を有するといえる。
【００３７】実施例Ｎｏ２と比較例Ｎｏ７とを比較する
と、組成以外の他の要素については全て同一のドリルで
あるが、チッピング量は実施例Ｎｏ２のドリルの方が優
れている。従って、特許請求の範囲内である素材Ａは、
特許請求の範囲外である素材Ｂに比べて優れているとい
える。
と、組成以外の他の要素については全て同一のドリルで
あるが、チッピング量は実施例Ｎｏ２のドリルの方が優
れている。従って、特許請求の範囲内である素材Ａは、
特許請求の範囲外である素材Ｂに比べて優れているとい
える。
【００３８】また、実施例Ｎｏ１と比較例Ｎｏ８とを比
較すると、この場合も組成以外の他の要素については全
て同一のドリルであり、比較例Ｎｏ８の素材Ｃに含有さ
れたＣｏの量は特許請求の範囲内ではあるが、素材Ｃは
Ｃｒ、Ｔａ及びＶの炭化物等を含んでいない。このた
め、それらを含む実施例Ｎｏ１の素材Ａに比べて性能が
劣ってしまった。従って、組成以外の他の要素が同一で
あるドリルについては、素材Ａによるドリルが最も優れ
ているといえる。
較すると、この場合も組成以外の他の要素については全
て同一のドリルであり、比較例Ｎｏ８の素材Ｃに含有さ
れたＣｏの量は特許請求の範囲内ではあるが、素材Ｃは
Ｃｒ、Ｔａ及びＶの炭化物等を含んでいない。このた
め、それらを含む実施例Ｎｏ１の素材Ａに比べて性能が
劣ってしまった。従って、組成以外の他の要素が同一で
あるドリルについては、素材Ａによるドリルが最も優れ
ているといえる。
【００３９】実施例Ｎｏ１と実施例Ｎｏ３とを比較する
と、実施例Ｎｏ３のドリルのＣｏプール量が、より好ま
しい量であるため、そのような値ではない実施例Ｎｏ１
のドリルに比べて実施例Ｎｏ３のドリルの方が高い性能
を示した。従って、Ｃｏプール量を適切な値とすること
により、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを
製造することができる。
と、実施例Ｎｏ３のドリルのＣｏプール量が、より好ま
しい量であるため、そのような値ではない実施例Ｎｏ１
のドリルに比べて実施例Ｎｏ３のドリルの方が高い性能
を示した。従って、Ｃｏプール量を適切な値とすること
により、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを
製造することができる。
【００４０】実施例Ｎｏ１と実施例Ｎｏ４とを比較する
と、実施例Ｎｏ４のドリルのねじれ角が、より好ましい
範囲内の値であるため、実施例Ｎｏ４のドリルはその範
囲外である実施例Ｎｏ１のドリルに比べて高い性能を示
した。従って、ドリルのねじれ角を適切な値とすること
により、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを
得ることができる。
と、実施例Ｎｏ４のドリルのねじれ角が、より好ましい
範囲内の値であるため、実施例Ｎｏ４のドリルはその範
囲外である実施例Ｎｏ１のドリルに比べて高い性能を示
した。従って、ドリルのねじれ角を適切な値とすること
により、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを
得ることができる。
【００４１】また、実施例Ｎｏ１、３、４及び５を比較
すると、本発明の特許請求の範囲を全て満たす実施例Ｎ
ｏ５のドリルが最も優れた性能を有するものとなった。
すると、本発明の特許請求の範囲を全て満たす実施例Ｎ
ｏ５のドリルが最も優れた性能を有するものとなった。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドリルの素材が所定の成分組成を有し、抗磁力、ねじれ
角及びドリル径を所定値とすることにより、その使用時
におけるチッピング量を抑制することができると共に、
ドリルの寿命を向上させることができる。また、ミニチ
ュアドリルのような極めて小さなドリルを製造すること
ができ、更にドリルを長期に亘って使用することができ
るため、ドリルの使用コストを低減することができる。
ドリルの素材が所定の成分組成を有し、抗磁力、ねじれ
角及びドリル径を所定値とすることにより、その使用時
におけるチッピング量を抑制することができると共に、
ドリルの寿命を向上させることができる。また、ミニチ
ュアドリルのような極めて小さなドリルを製造すること
ができ、更にドリルを長期に亘って使用することができ
るため、ドリルの使用コストを低減することができる。
【図１】抗磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図２】Ｃｏプール量とドリル寿命との関係を示すグラ
フ図である。
フ図である。
【図３】切削抵抗とドリルのねじれ角との関係を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図４】切削抵抗が小さくなるドリル径とねじれ角との
関係を示すグラフ図である。
関係を示すグラフ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本西 英 兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番 １ 株式会社神戸製鋼所明石工場内 (72)発明者 石井 勝 兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番 １ 株式会社神戸製鋼所明石工場内 (72)発明者 福永 稔 兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番 １ 株式会社神戸製鋼所明石工場内 (72)発明者 江上 明 兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番 １ 株式会社神戸製鋼所明石工場内 (72)発明者 得年 雅也 兵庫県明石市魚住町金ケ崎西大池179番 １ 株式会社神戸製鋼所明石工場内 (56)参考文献 特開 平５−117799（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−33183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−195951（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−197180（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310333（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−160132（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−98385（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−92210（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−31012（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−27621（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−50374（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−15135（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 51/00 C22C 29/08
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの炭化物又は炭窒
化物からなる群から選択された１種又は２種以上の物質
を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏを４．０乃至１
０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物で
あって、その抗磁力が４３０乃至５８０（Ｏｅ）である
超硬合金を素材とすることを特徴とする耐チッピング性
が優れた超硬製ドリル。 - 【請求項２】 前記超硬合金は組織中のＣｏプール量が
体積率で０．０２％以下であることを特徴とする請求項
１に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。 - 【請求項３】 ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との
関係において、０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９
°を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の
耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。 - 【請求項４】 前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２
１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足することを特徴とす
る請求項３に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリ
ル。 - 【請求項５】 直径ｄが３ｍｍ以下であることを特徴と
する請求項３又は４に記載の耐チッピング性が優れた超
硬製ドリル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04963395A JP3267828B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐チッピング性が優れた超硬製ドリル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04963395A JP3267828B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐チッピング性が優れた超硬製ドリル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243820A JPH08243820A (ja) | 1996-09-24 |
| JP3267828B2 true JP3267828B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=12836629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04963395A Expired - Lifetime JP3267828B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐チッピング性が優れた超硬製ドリル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3267828B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5170836B2 (ja) * | 2008-07-03 | 2013-03-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐折損性に優れた超硬合金製ミニチュアドリル |
| JP5651053B2 (ja) * | 2011-03-16 | 2015-01-07 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 刃先交換型切削チップおよびそれを用いた切削加工方法、ならびに刃先交換型切削チップの製造方法 |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP04963395A patent/JP3267828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08243820A (ja) | 1996-09-24 |
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