JP4683167B2 - ドリル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイシリコン、アルミ合金、金属マトリックス複合材（ＭＭＣ）、難削材等の孔加工をするためのドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイシリコン、アルミ合金、金属マトリックス複合材、難削材等の孔加工では刃部の磨耗が激しいことから、近年では先端切刃をダイヤモンド（ＰＣＤ）や立方晶窒化硼素（ＰＣＢＮ）で構成させたドリルが出現している。
【０００３】
この種のドリルは、超硬合金製のドリル母材に成形された先端溝内に、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素の焼結体に超硬合金基板を裏打ちして成るチップを嵌入し、これら相互をロー付けして形成してある。ここで、上記のようなチップ８としては、例えば特開平５−１７７４５５号公報に開示されたものがあり、図９に示すように、五角形の超硬合金基板81の一辺に０．７ｍｍ程度のＰＣＤやＰＣＢＮから成る焼結体（以下超高圧高硬度焼結体82という）を形成して成る半体80を二枚背中合わせにして構成してある。このチップ８は図10に示すようにランドにおける工具回転方向前縁側に超高圧高硬度焼成体82を位置させる態様で先端溝Ｍ内に嵌入後ロー付され、その後超高圧高硬度焼成体82に先端刃を形成される。
【０００４】
しかしながら、上記ドリルでは、超高圧高硬度焼成体82，82相互のロー付け部分（図９の符号ａ部）、及び超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81相互のロー付け部分（図９、図10の符号ｂ部）は実質的に固着状態となっておらず、隙間ができた状態になっている。したがって、切削中において前記隙間に切粉が侵入して切削面を傷付けやすくなると共に、先端刃を形成した超高圧高硬度焼成体82が欠損しやすいものとなる。また、超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81との熱膨張率が大きく相違することから、切削中に超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81との界面に大きなストレスが発生し、使用中に超高圧高硬度焼成体82がドリル母材Ｄから外れることがあった。
【０００５】
他方、特開平５−１７７４２３号公報に開示されたチップ９は、図11に示すように一枚の板状の超硬合金基板91の両側面に超高圧高硬度焼成体92を設けて構成してある。しかしながら、チップ９はその構成上コスト高になり、このチップ９を使用したドリルは高価になってしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、▲１▼安価で、▲２▼切削面に傷が付きにくく、▲３▼先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体が欠損しにくく且つドリル母材から外れにくいドリルを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１記載の発明）この発明のドリルは、超硬合金製のドリル母材の先端部からボディにかけてドリル軸線方向に形成した溝に、ドリル先端角及びコーナー部と適合する角を有する超高圧高硬度焼結体とこの超高圧高硬度焼結体とが上下に一体焼結固着された超硬合金基板から成る一枚の五角形状のチップを嵌め込み、前記ドリル母材とチップとをチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着してあり、前記チップを構成する超高圧高硬度焼結体の工具回転方向前縁側に先端刃を形成してあり、前記チップは、上部の超高圧高硬度焼結体とその下縁に一体焼結固着された下部の超硬合金基板から成る焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成される。
（請求項２記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１記載の発明に関し、チップは、円板状の超高圧高硬度焼結体とこれの底面側に一体焼結固着された同径円板状の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体と超硬合金基板との一体焼結の境界縁が縦型五角形状内を略水平に分断するように形成してあり、このうち境界縁上部の超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成される。
（請求項３記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１又は２記載の発明に関し、チップは、３〜６ｍｍ厚の超高圧高硬度焼結体とこれに一体焼結固着された８〜１２ｍｍ厚の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、厚さ方向に放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定幅の複数枚の縦型長方形状薄板に切断し、この切断により形成された長方形状薄板を放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定分断幅を開けた複数個所にて下端から上部の超高圧高硬度焼結体の部分に到る途中高さまで略垂直に分断すると共に、上部の超高圧高硬度焼結体の部分のうち、その分断線上端の途中高さから両側方へ向かう略倒立三角形状部分のみを連続切除し、前記分断幅の略中央が頂部となるように山型に傾斜切断することで五角形状に形成してある。
（請求項４記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、超高圧高硬度焼結体は、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化硼素粒子を４０体積％以上含んだ焼結体である。
【０００８】
なお、上記した発明のドリルの作用・効果については以下の発明の実施の形態の欄で説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施形態として示した図面に従って説明する。
（実施形態１）
この実施形態のドリルは、図１や図２に示すように、超硬合金製のドリル母材１の先端部からボディにかけて形成した溝10に、超高圧高硬度焼結体21と超硬合金基板20とを一体焼結固着して成るチップ２を嵌め込み、前記ドリル母材１とチップ２とをチタンを含む活性銀ろう材により固着して構成してある。そして、前記チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21の工具回転方向前縁側に図１や図２に示すように先端刃21ａを形成してある。なお、図１や図２中符号11はねじれ溝であり、符号12はランドである。
【００１０】
ここで、チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21は、図１に示すように、ドリルの先端角及びコーナー部と適合する角を有した五角形状としてあり、超硬合金基板20は長方形状としてある。
【００１１】
また、超高圧高硬度焼結体21は、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化硼素粒子を４０体積％以上含んだ焼結体である
ここで、上記実施形態のドリルは、以下のような工程を経て製造される。
〔チップ２を製作する工程とドリル母材１を加工する工程〕
４ｍｍ厚の超高圧高硬度焼結体31と１０ｍｍ厚の超硬合金基板30とが一体焼結固着され且つ直径が８０ｍｍのディスク状の焼結体３から、チップ２を製作する。なお、この焼結体３は比較的低価格で入手できる。
【００１２】
先ず、焼結体３を、図３に示すように、厚さ方向に放電ワイヤ（ＥＭＤ）又はＹＡＧ（Y3Al5O12）レーザーで切断し、同図及び図４に示すように、超高圧高硬度焼結体41と超硬合金基板40から成る長方形状薄板４を製作する。続いて、上記長方形状薄板４を図５に示す太線に従って放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで五角形状に切断し、図６に示したチップ２を完成させる。
【００１３】
他方、図７に示す超硬合金製のドリル母材１の先端部からボディにかけて放電ワイヤにより図８に示す如くドリル軸線方向に延びる溝10を形成する。
〔チップ２をドリル母材１に固着する工程〕
チップ２を溝10に嵌め込み、前記ドリル母材１とチップ２とをチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着する。
〔先端刃を加工する工程〕
図１に示すように、チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21の工具回転方向前縁側に先端刃を形成する。これによりドリルは完成する。
【００１４】
この実施形態のドリルは上記のような構成であるから、以下の▲１▼▲２▼に示すような作用・効果を奏する。
▲１▼ ドリル母材１とチップ２とはチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着（界面ではチタンを含む活性銀ろう材が拡散している）されているから、ドリル母材１とチップ２との間にはロー付けのような隙間は生じていない。したがって、切削中においてドリル母材１とチップ２との間に切粉が侵入して切削面が傷付けられるようなことはないと共に、先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体21は欠損しにくく且つドリル母材１から外れにくいものとなる。
▲２▼ チップ２は、比較的低価格で入手できる焼結体３から比較的容易に製作することができるから、他の工程を考えても、▲１▼の特徴を持つドリルを安価に提供できる。
（他の実施形態）
上記実施形態のドリルにかえて、チップ２を、ドリル先端角及びコーナー部と適合する角を有し且つ超高圧高硬度焼結体21のみで構成された五角形状のものとすることができる。
【００１５】
また、チップ２の製作に使用するディスク状の焼結体３としては、超高圧高硬度焼結体31の厚みが３〜６ｍｍ、超硬合金基板30の厚みが８〜１２ｍｍの範囲であればよい。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は上記のような構成であるから次の効果を有する。
【００１７】
発明の実施の形態の欄から明らかなように、▲１▼安価で、▲２▼切削面に傷が付きにくく、▲３▼先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体が欠損しにくく且つドリル母材から外れにくいドリルを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のドリルにおける先端部の斜視図。
【図２】前記ドリルの先端面の正面図。
【図３】前記ドリルを構成するチップを製作するための焼結体の斜視図。
【図４】前記焼結体から製作された長方形状薄板の斜視図。
【図５】前記長方形状薄板からチップを製作するときの切断ラインを示した正面図。
【図６】前記チップの斜視図。
【図７】前記ドリルを構成するドリル母材の斜視図。
【図８】前記ドリル母材にチップを嵌め込むための溝を形成した状態を示す斜視図。
【図９】先行技術のチップの斜視図。
【図１０】図９に示したチップをドリル母材の溝内にロー付けした状態を示す正面図。
【図１１】他の先行技術のチップの斜視図。
【符号の説明】
１ ドリル母材
２ チップ
３ 焼結体
10 溝
20 超硬合金基板
21 超高圧高硬度焼結体
21ａ 先端刃
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイシリコン、アルミ合金、金属マトリックス複合材（ＭＭＣ）、難削材等の孔加工をするためのドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイシリコン、アルミ合金、金属マトリックス複合材、難削材等の孔加工では刃部の磨耗が激しいことから、近年では先端切刃をダイヤモンド（ＰＣＤ）や立方晶窒化硼素（ＰＣＢＮ）で構成させたドリルが出現している。
【０００３】
この種のドリルは、超硬合金製のドリル母材に成形された先端溝内に、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素の焼結体に超硬合金基板を裏打ちして成るチップを嵌入し、これら相互をロー付けして形成してある。ここで、上記のようなチップ８としては、例えば特開平５−１７７４５５号公報に開示されたものがあり、図９に示すように、五角形の超硬合金基板81の一辺に０．７ｍｍ程度のＰＣＤやＰＣＢＮから成る焼結体（以下超高圧高硬度焼結体82という）を形成して成る半体80を二枚背中合わせにして構成してある。このチップ８は図10に示すようにランドにおける工具回転方向前縁側に超高圧高硬度焼成体82を位置させる態様で先端溝Ｍ内に嵌入後ロー付され、その後超高圧高硬度焼成体82に先端刃を形成される。
【０００４】
しかしながら、上記ドリルでは、超高圧高硬度焼成体82，82相互のロー付け部分（図９の符号ａ部）、及び超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81相互のロー付け部分（図９、図10の符号ｂ部）は実質的に固着状態となっておらず、隙間ができた状態になっている。したがって、切削中において前記隙間に切粉が侵入して切削面を傷付けやすくなると共に、先端刃を形成した超高圧高硬度焼成体82が欠損しやすいものとなる。また、超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81との熱膨張率が大きく相違することから、切削中に超高圧高硬度焼成体82と超硬合金基板81との界面に大きなストレスが発生し、使用中に超高圧高硬度焼成体82がドリル母材Ｄから外れることがあった。
【０００５】
他方、特開平５−１７７４２３号公報に開示されたチップ９は、図11に示すように一枚の板状の超硬合金基板91の両側面に超高圧高硬度焼成体92を設けて構成してある。しかしながら、チップ９はその構成上コスト高になり、このチップ９を使用したドリルは高価になってしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、▲１▼安価で、▲２▼切削面に傷が付きにくく、▲３▼先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体が欠損しにくく且つドリル母材から外れにくいドリルを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（請求項１記載の発明）この発明のドリルは、超硬合金製のドリル母材の先端部からボディにかけてドリル軸線方向に形成した溝に、ドリル先端角及びコーナー部と適合する角を有する超高圧高硬度焼結体とこの超高圧高硬度焼結体とが上下に一体焼結固着された超硬合金基板から成る一枚の五角形状のチップを嵌め込み、前記ドリル母材とチップとをチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着してあり、前記チップを構成する超高圧高硬度焼結体の工具回転方向前縁側に先端刃を形成してあり、前記チップは、上部の超高圧高硬度焼結体とその下縁に一体焼結固着された下部の超硬合金基板から成る焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成される。
（請求項２記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１記載の発明に関し、チップは、円板状の超高圧高硬度焼結体とこれの底面側に一体焼結固着された同径円板状の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体と超硬合金基板との一体焼結の境界縁が縦型五角形状内を略水平に分断するように形成してあり、このうち境界縁上部の超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成される。
（請求項３記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１又は２記載の発明に関し、チップは、３〜６ｍｍ厚の超高圧高硬度焼結体とこれに一体焼結固着された８〜１２ｍｍ厚の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、厚さ方向に放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定幅の複数枚の縦型長方形状薄板に切断し、この切断により形成された長方形状薄板を放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定分断幅を開けた複数個所にて下端から上部の超高圧高硬度焼結体の部分に到る途中高さまで略垂直に分断すると共に、上部の超高圧高硬度焼結体の部分のうち、その分断線上端の途中高さから両側方へ向かう略倒立三角形状部分のみを連続切除し、前記分断幅の略中央が頂部となるように山型に傾斜切断することで五角形状に形成してある。
（請求項４記載の発明）この発明のドリルは、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、超高圧高硬度焼結体は、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化硼素粒子を４０体積％以上含んだ焼結体である。
【０００８】
なお、上記した発明のドリルの作用・効果については以下の発明の実施の形態の欄で説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施形態として示した図面に従って説明する。
（実施形態１）
この実施形態のドリルは、図１や図２に示すように、超硬合金製のドリル母材１の先端部からボディにかけて形成した溝10に、超高圧高硬度焼結体21と超硬合金基板20とを一体焼結固着して成るチップ２を嵌め込み、前記ドリル母材１とチップ２とをチタンを含む活性銀ろう材により固着して構成してある。そして、前記チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21の工具回転方向前縁側に図１や図２に示すように先端刃21ａを形成してある。なお、図１や図２中符号11はねじれ溝であり、符号12はランドである。
【００１０】
ここで、チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21は、図１に示すように、ドリルの先端角及びコーナー部と適合する角を有した五角形状としてあり、超硬合金基板20は長方形状としてある。
【００１１】
また、超高圧高硬度焼結体21は、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化硼素粒子を４０体積％以上含んだ焼結体である
ここで、上記実施形態のドリルは、以下のような工程を経て製造される。
〔チップ２を製作する工程とドリル母材１を加工する工程〕
４ｍｍ厚の超高圧高硬度焼結体31と１０ｍｍ厚の超硬合金基板30とが一体焼結固着され且つ直径が８０ｍｍのディスク状の焼結体３から、チップ２を製作する。なお、この焼結体３は比較的低価格で入手できる。
【００１２】
先ず、焼結体３を、図３に示すように、厚さ方向に放電ワイヤ（ＥＭＤ）又はＹＡＧ（Y3Al5O12）レーザーで切断し、同図及び図４に示すように、超高圧高硬度焼結体41と超硬合金基板40から成る長方形状薄板４を製作する。続いて、上記長方形状薄板４を図５に示す太線に従って放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで五角形状に切断し、図６に示したチップ２を完成させる。
【００１３】
他方、図７に示す超硬合金製のドリル母材１の先端部からボディにかけて放電ワイヤにより図８に示す如くドリル軸線方向に延びる溝10を形成する。
〔チップ２をドリル母材１に固着する工程〕
チップ２を溝10に嵌め込み、前記ドリル母材１とチップ２とをチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着する。
〔先端刃を加工する工程〕
図１に示すように、チップ２を構成する超高圧高硬度焼結体21の工具回転方向前縁側に先端刃を形成する。これによりドリルは完成する。
【００１４】
この実施形態のドリルは上記のような構成であるから、以下の▲１▼▲２▼に示すような作用・効果を奏する。
▲１▼ ドリル母材１とチップ２とはチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着（界面ではチタンを含む活性銀ろう材が拡散している）されているから、ドリル母材１とチップ２との間にはロー付けのような隙間は生じていない。したがって、切削中においてドリル母材１とチップ２との間に切粉が侵入して切削面が傷付けられるようなことはないと共に、先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体21は欠損しにくく且つドリル母材１から外れにくいものとなる。
▲２▼ チップ２は、比較的低価格で入手できる焼結体３から比較的容易に製作することができるから、他の工程を考えても、▲１▼の特徴を持つドリルを安価に提供できる。
（他の実施形態）
上記実施形態のドリルにかえて、チップ２を、ドリル先端角及びコーナー部と適合する角を有し且つ超高圧高硬度焼結体21のみで構成された五角形状のものとすることができる。
【００１５】
また、チップ２の製作に使用するディスク状の焼結体３としては、超高圧高硬度焼結体31の厚みが３〜６ｍｍ、超硬合金基板30の厚みが８〜１２ｍｍの範囲であればよい。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は上記のような構成であるから次の効果を有する。
【００１７】
発明の実施の形態の欄から明らかなように、▲１▼安価で、▲２▼切削面に傷が付きにくく、▲３▼先端刃が形成された超高圧高硬度焼結体が欠損しにくく且つドリル母材から外れにくいドリルを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のドリルにおける先端部の斜視図。
【図２】前記ドリルの先端面の正面図。
【図３】前記ドリルを構成するチップを製作するための焼結体の斜視図。
【図４】前記焼結体から製作された長方形状薄板の斜視図。
【図５】前記長方形状薄板からチップを製作するときの切断ラインを示した正面図。
【図６】前記チップの斜視図。
【図７】前記ドリルを構成するドリル母材の斜視図。
【図８】前記ドリル母材にチップを嵌め込むための溝を形成した状態を示す斜視図。
【図９】先行技術のチップの斜視図。
【図１０】図９に示したチップをドリル母材の溝内にロー付けした状態を示す正面図。
【図１１】他の先行技術のチップの斜視図。
【符号の説明】
１ ドリル母材
２ チップ
３ 焼結体
10 溝
20 超硬合金基板
21 超高圧高硬度焼結体
21ａ 先端刃
Claims (4)
- 超硬合金製のドリル母材の先端部からボディにかけてドリル軸線方向に形成した溝に、ドリル先端角及びコーナー部と適合する角を有する超高圧高硬度焼結体とこの超高圧高硬度焼結体とが上下に一体焼結固着された超硬合金基板から成る一枚の五角形状のチップを嵌め込み、前記ドリル母材とチップとをチタンを含む活性銀ろう材を用いて固着してあり、前記チップを構成する超高圧高硬度焼結体の工具回転方向前縁側に先端刃を形成してあり、前記チップは、上部の超高圧高硬度焼結体とその下縁に一体焼結固着された下部の超硬合金基板から成る焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成されることを特徴とするドリル。
- チップは、円板状の超高圧高硬度焼結体とこれの底面側に一体焼結固着された同径円板状の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、縦型五角形状の薄板に切断することで、超高圧高硬度焼結体と超硬合金基板との一体焼結の境界縁が縦型五角形状内を略水平に分断するように形成してあり、このうち境界縁上部の超高圧高硬度焼結体部が、前記縦型五角形状のうち、２つの傾斜した上辺を有する三角形状を含む領域で構成される請求項１記載のドリル。
- チップは、３〜６ｍｍ厚の超高圧高硬度焼結体とこれに一体焼結固着された８〜１２ｍｍ厚の超硬合金基板から成るディスク状の焼結体を、厚さ方向に放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定幅の複数枚の縦型長方形状薄板に切断し、この切断により形成された長方形状薄板を放電ワイヤ又はＹＡＧレーザーで一定分断幅を開けた複数個所にて下端から上部の超高圧高硬度焼結体の部分に到る途中高さまで略垂直に分断すると共に、上部の超高圧高硬度焼結体の部分のうち、その分断線上端の途中高さから両側方へ向かう略倒立三角形状部分のみを連続切除し、前記分断幅の略中央が頂部となるように山型に傾斜切断することで五角形状に形成してある請求項１又は２記載のドリル。
- 超高圧高硬度焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を４０体積％以上含んだ焼結体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のドリル。
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Citations (2)
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| JPH06206111A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-07-26 | De Beers Ind Diamond Div Ltd | ドリルビット |
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