JP7026597B2 - Drilling bit - Google Patents

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Description

本発明は、ビット本体の先端部外周にゲージ面が形成されるとともに、このゲージ面の内周にはフェイス面が形成され、これらゲージ面およびフェイス面に、母材の先端面に母材よりも高硬度の硬質層が設けられたゲージチップおよびフェイスチップがそれぞれ配設されて、鉱山用掘削や建設用掘削、地熱掘削、O&G掘削等に用いられる掘削ビットに関するものである。 In the present invention, a gauge surface is formed on the outer periphery of the tip of the bit body, and a face surface is formed on the inner circumference of the gauge surface. Also, a gauge tip and a face tip provided with a high-hardness hard layer are respectively arranged, and the present invention relates to a drilling bit used for mining drilling, construction drilling, geothermal drilling, O & G drilling, and the like.

このような掘削ビットとしては、ビット本体の先端部外周に外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜するゲージ面が形成されるとともに、このゲージ面の内周にはビット本体の先端側を向くフェイス面が形成され、これらゲージ面およびフェイス面に、超硬合金よりなるゲージチップおよびフェイスチップが、それぞれ先端部を突出させて後端部がビット本体に埋め込まれることにより配設され、ビット本体をその軸線回りに回転させつつ軸線方向先端側に打撃力を与えて掘削を行うものが知られている。 As such an excavation bit, a gauge surface is formed on the outer periphery of the tip of the bit body so as to be inclined toward the rear end side toward the outer peripheral side, and the tip side of the bit body is formed on the inner circumference of the gauge surface. A facing face surface is formed, and a gauge tip and a face tip made of cemented carbide are arranged on the gauge surface and the face surface by projecting the tip portion and embedding the rear end portion in the bit body. It is known that excavation is performed by applying a striking force to the tip side in the axial direction while rotating the main body around the axis.

例えば、特許文献1には、ゲージ面の直径が165mmのビット本体に直径14mmのボタンチップを配設することが記載されている。また、特許文献2には、直径48mmの掘削孔を形成するビット本体に直径10mmのゲージチップを配設することが記載されている。さらに、特許文献3には、ゲージ面の直径が45mmのビット本体に直径10mmのゲージチップを配設することが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes that a button tip having a diameter of 14 mm is arranged on a bit body having a gauge surface having a diameter of 165 mm. Further, Patent Document 2 describes that a gauge tip having a diameter of 10 mm is arranged in a bit body forming a drilling hole having a diameter of 48 mm. Further, Patent Document 3 describes that a gauge tip having a diameter of 10 mm is arranged on a bit body having a gauge surface having a diameter of 45 mm.

ところが、このような超硬合金よりなるゲージチップやフェイスチップを有する掘削ビットにより、150MPa以上のUCS(一軸圧縮強度)を有する超硬岩を掘削しようとすると、超硬合金の硬度はHv1400~Hv1500程度であるので、早期にゲージチップやフェイスチップが摩耗してしまって掘削が不可能となる。 However, when an attempt is made to excavate a cemented carbide having a UCS (uniaxial compressive strength) of 150 MPa or more with an excavation bit having a gauge tip or a face tip made of such a cemented carbide, the hardness of the cemented carbide is Hv1400 to Hv1500. Therefore, the gauge tip and face tip are worn out at an early stage, making excavation impossible.

そこで、例えば特許文献4、5には、このような超硬合金よりなる母材を備えたゲージチップやフェイスチップのゲージ面やフェイス面から突出する先端部の表面に、この超硬合金よりなる母材よりも高硬度の多結晶ダイヤモンド焼結体よりなる硬質層を備えたものが記載されている。 Therefore, for example, in Patent Documents 4 and 5, for example, a gauge chip provided with a base material made of such a cemented carbide or a face chip has a cemented carbide on the surface of the gauge surface or the tip portion protruding from the face surface. The one provided with a hard layer made of a polycrystalline diamond sintered body having a hardness higher than that of the base material is described.

米国特許第4743515号明細書U.S. Pat. No. 4,743,515 米国特許出願公開第2013/0180785号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2013/018785 米国特許出願公開第2012/0325558号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2012/0325558 米国特許出願公開第2001/0047890号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2001/0047890 米国特許出願公開第2010/0025114号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/0025114

ところで、特許文献1~3に記載されたような超硬合金よりなるゲージチップやフェイスチップが配設された掘削ビットでは、これらゲージチップやフェイスチップ自体が徐々に摩耗することにより、掘削の際に岩盤から掘削ビットが受ける反射応力が消費されるため、ビット本体が受ける反射応力は低く、ゲージチップやフェイスチップに摩耗以外の損傷が生じることは少ない。 By the way, in an excavation bit in which a gauge tip or a face tip made of a super hard alloy as described in Patent Documents 1 to 3 is arranged, the gauge tip or the face tip itself is gradually worn, and thus during excavation. Since the reflected stress received by the excavation bit from the bedrock is consumed, the reflected stress received by the bit body is low, and damage other than wear is unlikely to occur on the gauge tip and face tip.

しかしながら、特許文献4、5に記載されたような超硬合金よりなる母材の先端部の表面に、超硬合金よりも高硬度の硬質層が設けられたゲージチップやフェイスチップが配設された掘削ビットでは、この硬質層によってゲージチップやフェイスチップがほとんど摩耗しないので、超硬岩を掘削する際には打撃力の反力としてゲージチップやフェイスチップが受ける反射応力が硬質層を通して大きく母材に伝播して集中してしまう。 However, a gauge tip or face tip provided with a hard layer having a hardness higher than that of the cemented carbide is disposed on the surface of the tip portion of the base material made of the cemented carbide as described in Patent Documents 4 and 5. In the drilling bit, the gauge tip and face tip are hardly worn by this hard layer, so when drilling carbide, the reflected stress received by the gauge tip and face tip as a reaction force of the striking force is large through the hard layer. It propagates to the material and concentrates.

このため、ゲージチップやフェイスチップの母材の疲労が大きくなって、ビット本体に埋め込まれた母材の後端部が剪断されてしまい、硬質層が設けられた先端部が脱落して掘削が不可能となるおそれがある。そして、特にこのような反射応力の集中による母材の後端部の剪断は、円柱状の母材の後端部の中心線であるゲージチップ中心線が、ビット本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように配設されたゲージチップにおいて、掘削ビットが岩盤を打撃する際の反力がゲージチップ中心線に対して斜めに作用するため、発生し易い。 For this reason, the fatigue of the base metal of the gauge tip and face tip becomes large, the rear end portion of the base metal embedded in the bit body is sheared, and the tip portion provided with the hard layer falls off for excavation. It may be impossible. In particular, shearing of the rear end portion of the base metal due to such concentration of reflected stress is performed as the gauge tip center line, which is the center line of the rear end portion of the columnar base metal, moves toward the tip end side of the bit body. In the gauge tip arranged so as to face the side, the reaction force when the excavation bit hits the bedrock acts diagonally with respect to the center line of the gauge tip, so that it is likely to occur.

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにゲージチップの母材の先端部の表面に、このゲージチップの母材よりも高硬度のゲージチップ硬質層が備えられた掘削ビットにおいて、超硬岩を掘削する場合でも、特にこのゲージチップへの反射応力の集中による母材の剪断を防止することが可能な掘削ビットを提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and as described above, a gauge tip hard layer having a hardness higher than that of the gauge tip base material is provided on the surface of the tip portion of the gauge tip base material. The purpose of the excavation bit is to provide an excavation bit capable of preventing the shearing of the base metal due to the concentration of the reflected stress on the gauge tip, even when excavating cemented carbide.

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるとともに上記軸線方向先端側に打撃力を受けるビット本体の先端部外周に、上記ビット本体の外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する円錐台面状のゲージ面が形成されるとともに、このゲージ面の内周には上記軸線方向先端側を向く円形のフェイス面が形成され、これらゲージ面とフェイス面には、それぞれゲージチップとフェイスチップが配設されており、上記ゲージチップは、上記ビット本体に埋め込まれる円柱状の後端部と、この後端部から先端側に向かうに従い漸次縮径して上記ゲージ面から突出する先端部とを有するゲージチップ母材を備えるとともに、このゲージチップ母材の上記先端部の表面には該ゲージチップ母材よりも高硬度のゲージチップ硬質層を備え、上記円柱状の後端部の中心線であるゲージチップ中心線が上記ビット本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように配設されていて、上記ゲージチップの後端部の半径R(mm)の2乗R(mm)と、上記ビット本体の上記ゲージ面の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)が18~25の範囲内であることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, the present invention has the above-mentioned bit body on the outer periphery of the tip portion of the bit body which is rotated around the axis and receives a striking force toward the tip side in the axial direction. A conical pedestal-shaped gauge surface that inclines toward the rear end side toward the outer peripheral side is formed, and a circular face surface facing the tip side in the axial direction is formed on the inner circumference of this gauge surface. A gauge tip and a face tip are arranged on the surface and the face surface, respectively, and the gauge tip has a cylindrical rear end portion embedded in the bit body and gradually increases from the rear end portion toward the tip side. A gauge tip base material having a reduced diameter and a tip portion protruding from the gauge surface is provided, and a gauge chip hard layer having a hardness higher than that of the gauge tip base material is provided on the surface of the tip portion of the gauge tip base material. The gauge chip center line, which is the center line of the columnar rear end portion, is arranged so as to face the outer peripheral side toward the tip end side of the bit body, and the radius of the rear end portion of the gauge chip. The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the square R 2 (mm 2 ) of R (mm) to the diameter D (inch) of the gauge surface of the bit body is in the range of 18 to 25. It is characterized by that.

このように構成された掘削ビットにおいて、上記比R/D(mm/inch)の分子であるゲージチップの後端部の半径R(mm)の2乗R(mm)は、ゲージチップの後端部のゲージチップ中心線に垂直な断面積の大きさの指標となり、分母であるビット本体のゲージ面の直径(外径)D(inch)はビット本体の先端面の大きさの指標となる。すなわち、比R/D(mm/inch)は、ビット本体の先端面において1つのゲージチップの後端部の面積がどのくらいの割合を占めているかの指標となる。 In the excavation bit configured in this way, the square R 2 (mm 2 ) of the radius R (mm) of the rear end of the gauge chip, which is a molecule of the ratio R 2 / D (mm 2 / inch), is a gauge. Gauge at the rear end of the chip It is an index of the size of the cross-sectional area perpendicular to the center line of the chip, and the diameter (outer diameter) D (inch) of the gauge surface of the bit body, which is the denominator, is the size of the tip surface of the bit body. It becomes an index. That is, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is an index of how much the area of the rear end portion of one gauge tip occupies on the front end surface of the bit body.

ここで、特許文献1~3に記載された掘削ビットにおける比R/D(mm/inch)は14以下である。これに対して、本発明の掘削ビットでは、比R/D(mm/inch)が18~25の範囲内であって大きく、従って個々のゲージチップの後端部は、より大きな断面積でビット本体に埋め込まれて配設される。 Here, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) in the excavation bit described in Patent Documents 1 to 3 is 14 or less. On the other hand, in the drilling bit of the present invention, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is large in the range of 18 to 25, and therefore the rear end of each gauge tip has a larger cross-sectional area. It is embedded in the bit body and arranged.

このため、このゲージチップが、ゲージ面から突出するゲージチップ母材の先端部の表面に、このゲージチップ母材よりも高硬度のゲージチップ硬質層を備えたものであり、しかもゲージチップ中心線がビット本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように配設されたものであっても、掘削の際に作用する反射応力を分散させることが可能となって、ゲージチップ母材の後端部の剪断を防止することができる。 Therefore, this gauge tip is provided with a gauge tip hard layer having a hardness higher than that of this gauge tip base material on the surface of the tip portion of the gauge tip base material protruding from the gauge surface, and the gauge tip center line. Even if the insert is arranged so as to move toward the outer peripheral side toward the tip side of the bit body, it is possible to disperse the reflected stress acting during excavation, and the rear end of the gauge tip base material can be dispersed. It is possible to prevent shearing of the portion.

ここで、上記比R/D(mm/inch)が18を下回るほど小さいと、このように反射応力を分散させてゲージチップ母材の後端部の剪断を防止することができなくなるおそれがある。一方、この比R/D(mm/inch)が25を上回るほど大きいと、ゲージチップ母材の後端部の断面積が大きくなりすぎてビット本体のゲージ面に配設可能なゲージチップの数が少なくなり、必要な掘削効率を確保することができなくなるおそれがある。 Here, if the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is so small that it is less than 18, there is a possibility that the reflected stress cannot be dispersed in this way to prevent shearing of the rear end portion of the gauge tip base material. There is. On the other hand, when this ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is so large that it exceeds 25, the cross-sectional area of the rear end portion of the gauge tip base material becomes too large and the gauge tip can be arranged on the gauge surface of the bit body. There is a risk that the required drilling efficiency will not be ensured due to the reduced number of chips.

また、上記ゲージチップ硬質層の硬度は、上記ゲージチップ母材の硬度の2倍以上であることが望ましく、さらにHv2800以上であることが望ましい。ゲージチップ硬質層の硬度がゲージチップ母材の硬度の2倍よりも低かったり、Hv2800未満であったりすると、超硬岩を掘削する際にゲージチップ硬質層がゲージチップ母材とともに徐々に摩耗することになり、反射応力の集中による剪断は生じることがなくなるが、摩耗によってゲージチップの寿命が早期に潰えてしまうおそれがある。 Further, the hardness of the gauge tip hard layer is preferably twice or more the hardness of the gauge tip base material, and more preferably Hv2800 or more. If the hardness of the gauge chip hard layer is lower than twice the hardness of the gauge chip base material or less than Hv2800, the gauge chip hard layer gradually wears together with the gauge chip base material when excavating super hard rock. As a result, shearing due to the concentration of reflected stress does not occur, but there is a risk that the life of the gauge tip will be shortened due to wear.

さらに、上記ゲージチップ母材の硬度はHv1400~Hv1500の範囲内であることが望ましい。このゲージチップ母材の硬度がHv1400を下回るほど低いと、ゲージチップの先端部の表面にゲージチップ硬質層を設けても、このゲージチップ硬質層を確実に支持することができずに、超硬岩の掘削の際にゲージチップ硬質層ごとゲージチップの先端部が潰れてしまうおそれがある。一方、ゲージチップ母材の硬度がHv1500を上回るほど高いと、超硬岩の掘削の際に反射応力を十分に分散させることができなくなるおそれがある。 Further, it is desirable that the hardness of the gauge tip base material is in the range of Hv1400 to Hv1500. If the hardness of the gauge tip base material is low enough to be lower than Hv1400, even if the gauge tip hard layer is provided on the surface of the tip of the gauge tip, the gauge tip hard layer cannot be reliably supported and is carbide. When excavating rocks, the tip of the gauge tip may be crushed together with the hard layer of the gauge tip. On the other hand, if the hardness of the gauge tip base material is so high that it exceeds Hv1500, the reflected stress may not be sufficiently dispersed when excavating the cemented carbide.

なお、このようなゲージチップ母材の硬度、および上述したようなゲージチップ硬質層の硬度と、ゲージチップ母材とゲージチップ硬質層との関係を満たす材質としては、ゲージチップ母材は超硬合金であることが望ましく、またゲージチップ硬質層は多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)または多結晶cBN(立方晶窒化ホウ素)焼結体(PcBN)であるのが望ましい。 As a material that satisfies the relationship between the hardness of the gauge chip base material and the hardness of the gauge chip hard layer as described above and the gauge chip base material and the gauge chip hard layer, the gauge chip base material is super hard. It is preferably an alloy, and the gauge chip hard layer is preferably a polycrystalline diamond sintered body (PDC) or a polycrystalline cBN (cubic boron nitride) sintered body (PcBN).

さらにまた、上記ゲージチップ母材の後端部の半径R(mm)は、6~10(mm)の範囲内であることが望ましい。このゲージチップ母材の後端部の半径R(mm)が6(mm)を下回ると、超硬岩等の岩盤を打撃する先端部の大きさも小さくなり、掘削効率が損なわれるおそれがある。一方、ゲージチップ母材の後端部の半径R(mm)が10(mm)を上回ると、ゲージ面の直径D(inch)が大きなビット本体にしかゲージチップを配設することができなり、一定の大きさのビット本体では配設可能なゲージチップの数が制限されて、やはり掘削効率が損なわれるおそれがある。 Furthermore, it is desirable that the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip base material is within the range of 6 to 10 (mm). If the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip base material is less than 6 (mm), the size of the tip portion that hits the bedrock such as cemented carbide becomes small, and the excavation efficiency may be impaired. On the other hand, if the radius R (mm) of the rear end of the gauge tip base material exceeds 10 (mm), the gauge tip can be arranged only on the bit body having a large gauge surface diameter D (inch). With a bit body of a certain size, the number of gauge chips that can be arranged is limited, and the excavation efficiency may be impaired.

以上説明したように、本発明によれば、超硬岩を掘削する場合にゲージチップに作用する反射応力を分散させることができ、反射応力の集中による母材の剪断を防いで、長期に亙って安定した掘削を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, the reflected stress acting on the gauge tip when excavating cemented carbide can be dispersed, the shearing of the base metal due to the concentration of the reflected stress can be prevented, and the long-term effect can be achieved. Therefore, stable excavation can be performed.

本発明の第1の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す実施形態の正面図である。It is a front view of the embodiment shown in FIG. 図2におけるZOZ断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ZOZ in FIG. 本発明の第2の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows the 2nd Embodiment of this invention. 図4に示す実施形態の正面図である。It is a front view of the embodiment shown in FIG. 図4に示す実施形態の背面図である。It is a rear view of the embodiment shown in FIG. 図5におけるYOY断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line YOY in FIG. 図5におけるZOZ断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line ZOZ in FIG. 本発明の第3の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows the 3rd Embodiment of this invention. 図9に示す実施形態の正面図である。It is a front view of the embodiment shown in FIG. 図9に示す実施形態の背面図である。It is a rear view of the embodiment shown in FIG. 図10におけるZOZ断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line ZOZ in FIG.

図1~図3は本発明の第1の実施形態を示すものであり、図4~図8は本発明の第2の実施形態を示すものであり、図9~図12は本発明の第3の実施形態を示すものであり、互いに共通する部分には同一の符号を配してある。これら第1~第3の実施形態におけるビット本体1は、鋼材等の金属材料によって軸線Oを中心とする有底円筒状に形成されている。 1 to 3 show the first embodiment of the present invention, FIGS. 4 to 8 show the second embodiment of the present invention, and FIGS. 9 to 12 show the first embodiment of the present invention. 3 shows the embodiment, and the same reference numerals are given to the parts common to each other. The bit body 1 in the first to third embodiments is formed of a metal material such as a steel material into a bottomed cylindrical shape centered on the axis O.

ここで、これら第1~第3の実施形態では、ビット本体1の有底部側が先端側(図1、図3、図4、図7、図8、図9、図12において右側)とされるとともに、円筒部側が後端側(図1、図3、図4、図7、図8、図9、図12において左側)とされ、有底部が先端部とされるとともに円筒部は後端部とされる。また、軸線Oに対する径方向において軸線Oから離れる方向を外周側とし、軸線Oに近づく方向を内周側とする。 Here, in these first to third embodiments, the bottomed portion side of the bit body 1 is the tip end side (right side in FIGS. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 12). The cylindrical part is the rear end side (left side in FIGS. 1, 3, 4, 7, 8, 9, and 12), the bottomed portion is the tip portion, and the cylindrical portion is the rear end portion. It is said that. Further, the direction away from the axis O in the radial direction with respect to the axis O is the outer peripheral side, and the direction closer to the axis O is the inner peripheral side.

これら第1~第3の実施形態におけるビット本体1の後端部の内周部には、軸線O回り捩れる雌ネジ部1Aが形成されている。このような掘削ビットは、この雌ネジ部1Aに図示されない掘削ロッドの先端部の雄ネジ部がねじ込まれることにより、この掘削ロッドを介して軸線O回りに一定の方向に回転されつつ軸線O方向先端側に打撃力を受け、ビット本体1の先端部に配設されるゲージチップ2とフェイスチップ3によって、例えば150MPa以上のUCSを有する超硬岩等の岩盤を破砕して掘削を行う。 A female screw portion 1A that twists around the axis O is formed on the inner peripheral portion of the rear end portion of the bit body 1 in the first to third embodiments. Such an excavation bit is rotated in a certain direction around the axis O via the excavation rod by screwing a male thread portion at the tip of the excavation rod (not shown) into the female thread portion 1A in the axis O direction. A striking force is applied to the tip side, and a rock mass such as cemented carbide having a UCS of 150 MPa or more is crushed and excavated by a gauge tip 2 and a face tip 3 arranged at the tip of the bit body 1.

また、第1~第3の実施形態において、ビット本体1の先端部の外径は後端部の外径より大きくされている。この先端部の外周面は、軸線Oに沿った断面において後端部から先端側に向かうに従い、凹曲線を描きつつ外周側に延びた後、この凹曲線に鈍角に交差する直線を描いて外周側に延びている。 Further, in the first to third embodiments, the outer diameter of the tip portion of the bit body 1 is made larger than the outer diameter of the rear end portion. The outer peripheral surface of the tip portion extends toward the outer peripheral side while drawing a concave curve in a cross section along the axis O from the rear end portion toward the tip side, and then draws a straight line intersecting the concave curve at an obtuse angle to the outer circumference. It extends to the side.

さらに、ビット本体1の先端面には、外周部に外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する円錐台面状のゲージ面4が形成されるとともに、このゲージ面4の内周には軸線O方向先端側を向く円形のフェイス面5が形成されている。フェイス面5は、軸線Oに垂直な平面状に形成されている。また、軸線Oに沿った断面においてゲージ面4がフェイス面5に対してなす傾斜角であるゲージ角θ(°)は、本実施形態では25(°)とされている。そして、ゲージチップ2はゲージ面4に埋め込まれて配設されるとともに、フェイスチップ3はフェイス面5に埋め込まれて配設される。 Further, on the front end surface of the bit body 1, a conical countertop-shaped gauge surface 4 is formed on the outer peripheral portion, which is inclined toward the rear end side toward the outer peripheral side, and an axis line is formed on the inner circumference of the gauge surface 4. A circular face surface 5 facing the tip end side in the O direction is formed. The face surface 5 is formed in a plane shape perpendicular to the axis O. Further, the gauge angle θ (°), which is the inclination angle formed by the gauge surface 4 with respect to the face surface 5 in the cross section along the axis O, is 25 (°) in the present embodiment. The gauge chip 2 is embedded in the gauge surface 4 and arranged, and the face chip 3 is embedded in the face surface 5 and arranged.

これら第1~第3の実施形態のうち、第1の実施形態では、ゲージ面4の直径(外径)Dが1.75(inch)、すなわち約45(mm)とされている。また、この第1の実施形態では、ビット本体1の後端部の外周面は、先端部から後端側に向かうに従い、一定の外径で延びた後に僅かに縮径するテーパ状に形成され、さらに再び一定の外径で延びてビット本体1の後端面に達している。 Of these first to third embodiments, in the first embodiment, the diameter (outer diameter) D of the gauge surface 4 is 1.75 (inch), that is, about 45 (mm). Further, in the first embodiment, the outer peripheral surface of the rear end portion of the bit body 1 is formed in a tapered shape that extends from the tip end portion toward the rear end portion and then slightly shrinks in diameter after extending at a constant outer diameter. Further, it extends again with a constant outer diameter and reaches the rear end surface of the bit body 1.

さらに、この第1の実施形態では、ビット本体1の先端部外周に、周方向の幅が広い2つの第1の繰り粉溝6Aが軸線Oを間にして周方向に互いに反対側に、軸線O方向に延びるように形成されている。また、これら2つの第1の繰り粉溝6Aの間には、第1の繰り粉溝6Aよりも周方向の幅と溝深さが小さな2つの第2の繰り粉溝6Bが、軸線O方向に延びるように形成されている。 Further, in this first embodiment, two first dusting grooves 6A having a wide circumferential width are located on the outer periphery of the tip end portion of the bit body 1 so as to be opposite to each other in the circumferential direction with the axis O in between. It is formed so as to extend in the O direction. Further, between these two first dusting grooves 6A, two second dusting grooves 6B having a width and a groove depth in the circumferential direction smaller than those of the first powdering groove 6A are located in the axis O direction. It is formed to extend to.

これら2つずつの第1、第2の繰り粉溝6A、6Bは、本実施形態では軸線O方向先端側から見て図2に示すように、第1、第2の繰り粉溝6A、6Bそれぞれの幅方向の中心を結ぶ直線同士が軸線Oにおいて直交するように配置されている。また、第1、第2の繰り粉溝6A、6Bは、先端側ではビット本体1の先端部の上記ゲージ面4に開口するとともに、後端側では先端部の後端側の軸線Oに沿った断面が凹曲線を描く部分に開口する貫通溝とされている。 In this embodiment, the two first and second dusting grooves 6A and 6B are the first and second dusting grooves 6A and 6B as shown in FIG. 2 when viewed from the tip side in the O direction of the axis. The straight lines connecting the centers in the width directions are arranged so as to be orthogonal to each other on the axis O. Further, the first and second dusting grooves 6A and 6B are opened on the gauge surface 4 of the tip end portion of the bit body 1 on the tip end side, and along the axis O on the rear end side of the tip end portion on the rear end side. It is a through groove that opens in the part where the cross section draws a concave curve.

このうち、第1の繰り粉溝6Aは、軸線O方向先端側からみて図2に示すように、周方向の両端部から中央部に向かうに従いビット本体1の内周側に凹曲面状に僅かに凹んだ後に、凸曲面状をなして外周側に膨らむように形成され、ただし周方向の中央部の最も膨らんだ部分でもゲージ面4の直径よりは内周側に位置するように形成されている。また、この第1の繰り粉溝6Aは、軸線Oに沿った断面においては図3に示すように、ビット本体1の後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜している。 Of these, the first dusting groove 6A has a slightly concave curved surface on the inner peripheral side of the bit body 1 from both ends in the circumferential direction toward the center as shown in FIG. 2 when viewed from the tip side in the O direction of the axis. After being dented, it is formed to form a convex curved surface and bulge toward the outer peripheral side, but even the most bulging portion in the central part in the circumferential direction is formed so as to be located on the inner peripheral side of the diameter of the gauge surface 4. There is. Further, as shown in FIG. 3, the first dusting groove 6A is inclined toward the outer peripheral side toward the rear end side of the bit body 1 in the cross section along the axis O.

一方、第2の繰り粉溝6Bは、軸線O方向先端側からみて図2に示すように、凹円弧等の凹曲線状の底面を有し、ゲージ面4における開口部の軸線Oからの距離は、第1の繰り粉溝6Aのゲージ面4における開口部の軸線Oからの距離よりも大きい。また、この第2の繰り粉溝6Bの溝底は、図3に示すように軸線Oに沿った断面において、軸線Oに略平行に延びるように形成され、ビット本体1の先端部の外周面からの溝深さは、後端側に向かうに従い小さくなる。 On the other hand, the second dusting groove 6B has a concave curved bottom surface such as a concave arc as shown in FIG. 2 when viewed from the tip side in the O direction of the axis, and the distance of the opening in the gauge surface 4 from the axis O. Is larger than the distance from the axis O of the opening in the gauge surface 4 of the first dusting groove 6A. Further, the groove bottom of the second dusting groove 6B is formed so as to extend substantially parallel to the axis O in the cross section along the axis O as shown in FIG. 3, and the outer peripheral surface of the tip end portion of the bit body 1 is formed. The groove depth from is reduced toward the rear end side.

さらにまた、ビット本体1には、後端部の内周部の後端側を向く底面から軸線Oに沿って先端側に向けてブロー孔7が形成されている。このブロー孔7は、図3に示すようにビット本体1の先端部で小径の2つの第1の分岐孔7Aに分岐して先端側に向かうに従い外周側に延び、図2に示すように軸線O方向先端側から見て、フェイス面5の外周側で第2の繰り粉溝6Bそれぞれの幅方向の中心を結ぶ直線上に周方向に等間隔に開口している。さらに、ブロー孔7は、この第1の分岐孔7Aとビット本体1の内周部の上記底面との間でも図3に示すように小径の2つの第2の分岐孔7Bに分岐して先端側に向かうに従い外周側に延び、第2の繰り粉溝6Bの溝底に開口している。 Furthermore, the bit body 1 is formed with a blow hole 7 from the bottom surface of the inner peripheral portion of the rear end portion facing the rear end side toward the front end side along the axis O. As shown in FIG. 3, the blow hole 7 branches into two small-diameter first branch holes 7A at the tip of the bit body 1 and extends toward the outer peripheral side toward the tip side, and the axis line as shown in FIG. When viewed from the tip end side in the O direction, the second powder grooves 6B are opened at equal intervals in the circumferential direction on a straight line connecting the centers in the width direction on the outer peripheral side of the face surface 5. Further, the blow hole 7 is branched into two small-diameter second branch holes 7B even between the first branch hole 7A and the bottom surface of the inner peripheral portion of the bit body 1 as shown in FIG. It extends toward the outer peripheral side toward the side and opens to the groove bottom of the second dusting groove 6B.

本実施形態では、上記ゲージチップ2およびフェイスチップ3はボタンチップとされている。すなわち、これらのゲージチップ2およびフェイスチップ3は、その後端部が、それぞれゲージチップ中心線C2およびフェイスチップ中心線C3を中心とした円柱状に形成されるとともに、先端部は、後端部がなす円柱の半径と等しい半径を有して後端部から先端側に向かうに従い漸次縮径する凸半球状に形成されている。 In the present embodiment, the gauge tip 2 and the face tip 3 are button tips. That is, the rear ends of the gauge tip 2 and the face tip 3 are formed in a columnar shape centered on the gauge tip center line C2 and the face tip center line C3, respectively, and the tip portion has the rear end portion. It has a radius equal to the radius of the cylinder to be formed, and is formed into a convex hemisphere that gradually shrinks in diameter from the rear end toward the tip.

ゲージチップ2は、ゲージ面4において周方向に隣接する第1、第2の繰り粉溝6A、6Bの間に形成された断面円形の孔部に後端部が圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等によって上述のようにビット本体1に埋め込まれ、先端部をゲージ面4から突出させている。従って、本実施形態では4つのゲージチップ2が配設され、これらのゲージチップ2同士は互いに同形同大である。 The gauge tip 2 has a rear end portion press-fitted, shrink-fitted, chill-fitted, etc. into a hole having a circular cross section formed between the first and second dusting grooves 6A and 6B adjacent to each other in the circumferential direction on the gauge surface 4. As described above, it is embedded in the bit body 1 and the tip portion is projected from the gauge surface 4. Therefore, in the present embodiment, four gauge chips 2 are arranged, and these gauge chips 2 have the same shape and the same size as each other.

また、これらのゲージチップ2のゲージチップ中心線C2は、ビット本体1の先端側に向かうに従い外周側に向かうように配設されており、本実施形態では、軸線Oに沿った断面において図3に示すようにゲージ面4に垂直とされている。これら4つのゲージチップ2がビット本体1の軸線O回りになす回転軌跡は一致している。 Further, the gauge tip center line C2 of these gauge tips 2 is arranged so as to be directed toward the outer peripheral side toward the tip end side of the bit body 1, and in the present embodiment, the cross section along the axis O is shown in FIG. As shown in, it is perpendicular to the gauge surface 4. The rotation loci formed by these four gauge chips 2 around the axis O of the bit body 1 are the same.

さらに、本実施形態では、フェイスチップ3は、図2に示すように軸線O方向先端側から見て、フェイス面5において2つの第2の繰り粉溝6Bの幅方向の中心を結ぶ直線上に形成された断面円形の孔部に後端部が圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等によってビット本体1に埋め込まれて固定され、先端部をフェイス面5から突出させている。従って、本実施形態では2つのフェイスチップ3が周方向に等間隔に配設され、これらのフェイスチップ3同士は互いに同形同大である。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the face tip 3 is on a straight line connecting the centers of the two second dusting grooves 6B in the width direction on the face surface 5 when viewed from the tip side in the O direction of the axis line. The rear end portion is embedded and fixed in the bit body 1 by press fitting, shrink fitting, cold fitting or the like in the formed hole portion having a circular cross section, and the tip portion is projected from the face surface 5. Therefore, in the present embodiment, the two face chips 3 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and these face chips 3 have the same shape and the same size as each other.

また、これらのフェイスチップ3のフェイスチップ中心線C3は、ビット本体1の軸線O方向に延びるように配設されており、本実施形態では軸線Oに平行とされて、フェイス面5には垂直とされている。2つのフェイスチップ3同士がビット本体1の軸線O回りになす回転軌跡も一致している。なお、ゲージチップ2は、図2に示すように軸線O方向先端側から見て、ビット本体1の外周側の縁部がゲージ面4の外周縁から僅かにはみ出るように配設されている。 Further, the face chip center line C3 of these face chips 3 is arranged so as to extend in the axis O direction of the bit body 1, is parallel to the axis O in the present embodiment, and is perpendicular to the face surface 5. It is said that. The rotation loci formed by the two face chips 3 around the axis O of the bit body 1 also match. As shown in FIG. 2, the gauge tip 2 is arranged so that the edge portion on the outer peripheral side of the bit body 1 slightly protrudes from the outer peripheral edge of the gauge surface 4 when viewed from the tip end side in the O direction of the axis.

さらに、これらゲージチップ2およびフェイスチップ3は、上記先端部と後端部とが一体に形成されたゲージチップ母材2Aおよびフェイスチップ母材3Aと、このゲージチップ母材2Aおよびフェイスチップ母材3Aの先端部の表面に設けられたゲージチップ母材2Aおよびフェイスチップ母材3Aよりも高硬度のゲージチップ硬質層2Bおよびフェイスチップ硬質層3Bとを備えている。ゲージチップ2およびフェイスチップ3の先端部がなす凸半球の半径は、このゲージチップ硬質層2Bおよびフェイスチップ硬質層3Bの表面の半径である。 Further, these gauge tip 2 and face tip 3 include a gauge tip base material 2A and a face tip base material 3A in which the tip portion and the rear end portion are integrally formed, and the gauge tip base material 2A and the face tip base material. It includes a gauge tip base material 2A provided on the surface of the tip portion of 3A, a gauge tip hard layer 2B and a face tip hard layer 3B having a hardness higher than that of the face tip base material 3A. The radius of the convex hemisphere formed by the tips of the gauge tip 2 and the face tip 3 is the radius of the surface of the gauge tip hard layer 2B and the face tip hard layer 3B.

ここで、ゲージチップ母材2Aおよびフェイスチップ母材3Aは、硬度がHv1400~Hv1500の範囲内の金属材料であり、本実施形態ではWC基の超硬合金である。これに対して、ゲージチップ硬質層2Bおよびフェイスチップ硬質層3Bは、ゲージチップ母材2Aおよびフェイスチップ母材3Aの2倍以上の硬度であって、Hv2800以上であり、本実施形態では多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)または多結晶cBN(立方晶窒化ホウ素)焼結体(PcBN)である。 Here, the gauge tip base material 2A and the face tip base material 3A are metal materials having a hardness in the range of Hv1400 to Hv1500, and are WC-based cemented carbides in the present embodiment. On the other hand, the gauge tip hard layer 2B and the face tip hard layer 3B have a hardness more than twice that of the gauge tip base material 2A and the face tip base material 3A, and are Hv2800 or more, and are polycrystalline in the present embodiment. It is a diamond sintered body (PDC) or a polycrystalline cBN (cubic boron nitride) sintered body (PcBN).

そして、これらゲージチップ2およびフェイスチップ3のうち、ゲージチップ2は、その後端部の半径(ゲージチップ母材2Aの後端部の半径)R(mm)の2乗R(mm)と、ビット本体1のゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)が18~25の範囲内となるように設定されている。具体的に、本実施形態では上述のようにゲージ面4の直径Dが1.75(inch)とされているのに対し、ゲージチップ2の後端部の直径は13(mm)とされ、従って半径R(mm)は6.5(mm)とされて半径R(mm)の2乗Rは42.25(mm)とされ、この半径R(mm)の2乗R(mm)とゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)は24.1(mm/inch)とされている。 Of these gauge chips 2 and face chips 3, the gauge chip 2 has a radius of the rear end (radius of the rear end of the gauge chip base material 2A) R (mm) squared R 2 (mm 2 ). The ratio R2 / D (mm 2 / inch) of the gauge surface 4 of the bit body 1 to the diameter D (inch) is set to be within the range of 18 to 25. Specifically, in the present embodiment, the radius D of the gauge surface 4 is 1.75 (inch) as described above, whereas the diameter of the rear end portion of the gauge tip 2 is 13 (mm). Therefore, the radius R (mm) is 6.5 (mm), the square R 2 of the radius R (mm) is 42.25 (mm 2 ), and the square R 2 (mm) of this radius R (mm). The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of 2 ) to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 is 24.1 (mm 2 / inch).

なお、この第1の実施形態では、フェイスチップ3の後端部の半径および先端部がなす凸半球の半径は、ゲージチップ2の後端部の半径R(mm)および先端部がなす凸半球がなす半径R(mm)よりも小さい。 In this first embodiment, the radius of the rear end portion of the face tip 3 and the radius of the convex hemisphere formed by the tip portion are the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip 2 and the convex hemisphere formed by the tip portion. It is smaller than the radius R (mm) formed by the eggplant.

次に、図4~図8に示す第2の実施形態では、ゲージ面4の直径Dは3.5(inch)で約89(mm)とされているのに対し、ゲージチップ2の後端部の直径は16(mm)とされて半径R(mm)は8(mm)とされ、従って半径R(mm)の2乗Rは64.0(mm)とされて、この半径R(mm)の2乗R(mm)とゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)は18.29(mm/inch)とされている。また、軸線Oに沿った断面においてゲージ面4がフェイス面5に対してなす傾斜角であるゲージ角θ(°)は、本実施形態では30(°)とされている。 Next, in the second embodiment shown in FIGS. 4 to 8, the diameter D of the gauge surface 4 is 3.5 (inch) and is about 89 (mm), whereas the rear end of the gauge tip 2 is set. The diameter of the part is 16 (mm) and the radius R (mm) is 8 (mm), so the square R 2 of the radius R (mm) is 64.0 (mm 2 ), and this radius R The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the square R 2 (mm 2 ) of (mm) to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 is 18.29 (mm 2 / inch). Further, the gauge angle θ (°), which is the inclination angle formed by the gauge surface 4 with respect to the face surface 5 in the cross section along the axis O, is 30 (°) in the present embodiment.

なお、この第2の実施形態では、ビット本体1の後端部の後端側部分の外径が、後端部の先端側部分よりも一段大きくされている。ただし、この後端部の後端側部分の外径は、先端部の外径であるゲージ面4の直径D(inch)よりは小さい。また、この後端部の後端側部分の外周には、ビット本体1の軸線O方向後端側から見て図6に示すように、凹円弧等の凹曲線の底面を有する第3の繰り粉溝6Cが複数(本実施形態では8つ)周方向に等間隔に形成されている。 In this second embodiment, the outer diameter of the rear end side portion of the rear end portion of the bit body 1 is one step larger than that of the front end side portion of the rear end portion. However, the outer diameter of the rear end side portion of this rear end portion is smaller than the diameter D (inch) of the gauge surface 4 which is the outer diameter of the tip portion. Further, as shown in FIG. 6 when viewed from the rear end side in the axis O direction of the bit body 1, the outer periphery of the rear end side portion of the rear end portion has a third reel having a bottom surface of a concave curve such as a concave arc. A plurality of powder grooves 6C (8 in this embodiment) are formed at equal intervals in the circumferential direction.

一方、ビット本体1の先端部の外周には、周方向の幅が広い2つの第1の繰り粉溝6Aが軸線Oを間にして周方向に互いに反対側に、軸線O方向に延びるように形成されているとともに、これら2つの第1の繰り粉溝6Aの間には、第1の繰り粉溝6Aよりも周方向の幅と溝深さが小さな3つずつの第2の繰り粉溝6Bが、第1の繰り粉溝6Aと併せて周方向に等間隔に、軸線O方向に延びるように形成されている。合計8つのこれら第1、第2の繰り粉溝6A、6Bの周方向の位置は、図4に示すように第3の繰り粉溝6Cの周方向の位置と一致させられている。 On the other hand, on the outer periphery of the tip portion of the bit body 1, two first dusting grooves 6A having a wide circumferential direction extend in the circumferential direction opposite to each other in the axial direction O with the axis O in between. Along with being formed, between these two first powder grooves 6A, three second powder grooves having a width and a groove depth in the circumferential direction smaller than those of the first powder groove 6A are formed. The 6B is formed so as to extend in the axial direction O at equal intervals in the circumferential direction together with the first dusting groove 6A. A total of eight positions of the first and second dusting grooves 6A and 6B in the circumferential direction are aligned with the positions of the third dusting groove 6C in the circumferential direction as shown in FIG.

なお、この第2の実施形態における第2の繰り粉溝6Bは、軸線O方向先端側から見て図5に示すようにV字状であり、軸線Oに沿った断面においては図7に示すように、第1の繰り粉溝6Aと同様にビット本体1の後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜している。そして、ゲージチップ2は、ゲージ面4において、これら第1、第2の繰り粉溝6A、6Bの間に周方向に等間隔に配設されており、従って本実施形態では合計8つのゲージチップ2が配設される。 The second dusting groove 6B in the second embodiment is V-shaped as shown in FIG. 5 when viewed from the tip side in the O-direction of the axis, and is shown in FIG. 7 in the cross section along the axis O. As described above, similarly to the first dusting groove 6A, the bit is inclined toward the outer peripheral side toward the rear end side of the bit body 1. The gauge tips 2 are arranged on the gauge surface 4 between the first and second dusting grooves 6A and 6B at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, in the present embodiment, a total of eight gauge tips are arranged. 2 is arranged.

また、ビット本体1の後端部の内周部の後端側を向く底面からは、図5および図8に示すように4つのブロー孔7がビット本体1の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びて、フェイス面5に周方向に等間隔に開口している。そして、これらのブロー孔7のフェイス面5における開口部の間にはフェイスチップ3がそれぞれ配設されており、従って本実施形態では4つのフェイスチップ3が周方向には等間隔に配設される。 Further, from the bottom surface of the rear end portion of the bit body 1 facing the rear end side, as shown in FIGS. 5 and 8, four blow holes 7 move toward the outer peripheral side toward the tip end side of the bit body 1. It extends toward the face surface 5 and opens at equal intervals in the circumferential direction. The face chips 3 are arranged between the openings in the face surface 5 of the blow holes 7, and therefore, in the present embodiment, the four face chips 3 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. To.

これら4つのフェイスチップ3のうち、2つのフェイスチップ(図5において上下に配設されたフェイスチップ)3は、軸線O方向先端側から見て図5に示すように、2つの第1の繰り粉溝6Aの内周側でフェイス面5の外周縁寄りに配設されている。また、残りの2つのフェイスチップ3のうち1つ(図5において左側に配設されたフェイスチップ3)は、2つの第1の繰り粉溝6Aの間に形成される3つずつの2群の第2の繰り粉溝6Bのうち、一方の群の3つの第2の繰り粉溝6Bの周方向において中央の第2の繰り粉溝6Bの内周側で、上記2つのフェイスチップ3よりも内周側に配設されている。 Of these four face chips 3, two face chips (face chips arranged vertically in FIG. 5) 3 have two first reels as shown in FIG. 5 when viewed from the tip side in the O direction of the axis. It is arranged near the outer peripheral edge of the face surface 5 on the inner peripheral side of the powder groove 6A. Further, one of the remaining two face tips 3 (the face tip 3 arranged on the left side in FIG. 5) is two groups of three formed between the two first dusting grooves 6A. On the inner peripheral side of the central second powder groove 6B in the circumferential direction of the three second powder grooves 6B of one group among the second powder grooves 6B of the above, from the above two face tips 3. Is also arranged on the inner peripheral side.

さらに、残りの2つのフェイスチップ3のうち他の1つ(図5において右側に配設されたフェイスチップ3)は、他方の群の3つの第2の繰り粉溝6Bの周方向において中央の第2の繰り粉溝6Bの内周側で、上記残りの2つのフェイスチップ3のうち1つよりもさらに内周側に配設されていて、これら4つのフェイスチップ3の軸線O回りの回転軌跡が重なり合うようにされている。なお、この第2の実施形態と、次述する第3の実施形態では、フェイスチップ3はゲージチップ2と同形同大である。 Further, the other one of the remaining two face tips 3 (the face tip 3 arranged on the right side in FIG. 5) is central in the circumferential direction of the three second powder grooves 6B of the other group. It is arranged on the inner peripheral side of the second dusting groove 6B and further on the inner peripheral side than one of the remaining two face chips 3, and the rotation of these four face chips 3 around the axis O. The trajectories are designed to overlap. In this second embodiment and the third embodiment described below, the face tip 3 has the same shape and size as the gauge tip 2.

さらにまた、図9~図12に示す第3の実施形態では、ゲージ面4の直径Dは4(inch)で約102(mm)とされているのに対し、ゲージチップ2の後端部の直径は18(mm)とされて半径R(mm)は9(mm)とされ、従って半径R(mm)の2乗Rは81(mm)とされて、この半径R(mm)の2乗R(mm)とゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)は20.25(mm/inch)とされている。 Furthermore, in the third embodiment shown in FIGS. 9 to 12, the diameter D of the gauge surface 4 is 4 (inch), which is about 102 (mm), whereas the rear end portion of the gauge tip 2 is located. The diameter is 18 (mm) and the radius R (mm) is 9 (mm), so the square R 2 of the radius R (mm) is 81 (mm 2 ) of this radius R (mm). The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the square R 2 (mm 2 ) to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 is 20.25 (mm 2 / inch).

なお、この第3の実施形態においても、第2の実施形態と同様にビット本体1の後端部の後端側部分の外径は、ゲージ面4の直径D(inch)よりは小さい範囲で、ビット本体1の後端部の先端側部分よりも一段大きくされ、その外周部には8つの第3の繰り粉溝6Cが周方向に等間隔に形成されている。また、軸線Oに沿った断面においてゲージ面4がフェイス面5に対してなす傾斜角であるゲージ角θ(°)は、本実施形態では35(°)とされている。 Also in this third embodiment, the outer diameter of the rear end side portion of the rear end portion of the bit body 1 is in a range smaller than the diameter D (inch) of the gauge surface 4 as in the second embodiment. The bit is made one step larger than the tip end side portion of the rear end portion of the bit body 1, and eight third dusting grooves 6C are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion thereof. Further, the gauge angle θ (°), which is the inclination angle formed by the gauge surface 4 with respect to the face surface 5 in the cross section along the axis O, is 35 (°) in the present embodiment.

一方、この第3の実施形態では、ビット本体1の先端部外周には、軸線O方向先端側から見て図10に示すようにV字状をなす幅と溝深さが同じ4つの第2の繰り粉溝6Bが周方向に等間隔に形成されており、これらの第2の繰り粉溝6Bの周方向の位置は、周方向に1つおきの第3の繰り粉溝6Cの位置と一致させられている。そして、第3の実施形態においてゲージチップ2は、周方向に隣接する第2の繰り粉溝6B同士の間に2つずつ配設されている。 On the other hand, in this third embodiment, on the outer periphery of the tip portion of the bit body 1, four second portions having the same V-shaped width and groove depth as shown in FIG. 10 when viewed from the tip side in the O direction of the axis. The dusting grooves 6B are formed at equal intervals in the circumferential direction, and the positions of these second dusting grooves 6B in the circumferential direction are the positions of every other third dusting groove 6C in the circumferential direction. It is matched. Then, in the third embodiment, two gauge tips 2 are arranged between the second dusting grooves 6B adjacent to each other in the circumferential direction.

また、この第3の実施形態では、ビット本体1の後端部の内周部の後端側を向く底面から3つのブロー孔7がビット本体1の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びてフェイス面5に開口している。これら3つのブロー孔7のうち2つのブロー孔(図10において上下に開口するブロー孔)7は、ビット本体1の周方向において軸線Oを挟んで互いに反対側に位置する上記2つずつのゲージチップ2の間に開口するとともに、残りの1つのブロー孔(図10において左側に開口するブロー孔)7は、ビット本体1の周方向において上記2つのブロー孔7の中央で、これら2つのブロー孔7よりも内周側に開口している。 Further, in the third embodiment, the three blow holes 7 are directed toward the outer peripheral side as the three blow holes 7 are directed toward the tip end side of the bit body 1 from the bottom surface facing the rear end side of the inner peripheral portion of the rear end portion of the bit body 1. It extends and opens to the face surface 5. Of these three blow holes 7, two blow holes (blow holes that open vertically in FIG. 10) 7 are two gauges located on opposite sides of the axis O in the circumferential direction of the bit body 1. The remaining one blow hole (blow hole opened on the left side in FIG. 10) 7 which is opened between the chips 2 is the center of the two blow holes 7 in the circumferential direction of the bit body 1, and these two blows are made. It is open on the inner peripheral side of the hole 7.

さらに、この第3の実施形態においては、フェイス面5に5つのフェイスチップ3が配設されている。このうち、4つのフェイスチップ3は、軸線O方向先端側から見て図10に示すように、ビット本体1の周方向において上記4つの第2の繰り粉溝6Bの内周側でフェイス面5の外周縁寄りに等間隔に配設されている。一方、残りの1つにフェイスチップ3は、フェイス面5において上記残りの1つのブロー孔7の開口部とは軸線Oを挟んで反対側で上記4つのフェイスチップ3よりも内周側に、これら4つのフェイスチップ3と軸線O回りの回転軌跡が重なり合うように配設されている。 Further, in this third embodiment, five face chips 3 are arranged on the face surface 5. Of these, the four face tips 3 have face surfaces 5 on the inner peripheral side of the four second powder grooves 6B in the circumferential direction of the bit body 1 as shown in FIG. 10 when viewed from the tip side in the O direction of the axis. It is arranged at equal intervals near the outer peripheral edge of the. On the other hand, on the remaining one, the face tip 3 is on the opposite side of the face surface 5 from the opening of the remaining one blow hole 7 with the axis O interposed therebetween, and on the inner peripheral side of the four face chips 3 above. These four face chips 3 and the rotation loci around the axis O are arranged so as to overlap each other.

このような第1~第3の実施形態の掘削ビットは、上述のようにビット本体の後端部内周の雌ネジ部1Aに掘削ロッドの雄ネジ部がねじ込まれ、この掘削ロッドを介して軸線O回りに回転されつつ軸線O方向先端側に打撃力が与えられて、ゲージチップ2とフェイスチップ3により超硬岩等の岩盤を破砕して掘削を行う。この掘削の際には、上記掘削ロッドを介してブロー孔7から圧縮空気等の流体が噴出され、掘削によって生成された繰り粉を繰り粉溝6A~6Cからビット本体1の後端側に排出する。 In the excavation bit of the first to third embodiments as described above, the male threaded portion of the excavation rod is screwed into the female threaded portion 1A on the inner circumference of the rear end portion of the bit body as described above, and the axis line is passed through the excavation rod. While being rotated around O, a striking force is applied to the tip side in the O direction of the axis, and the gauge tip 2 and the face tip 3 crush rocks such as cemented carbide to perform excavation. During this excavation, a fluid such as compressed air is ejected from the blow hole 7 through the excavation rod, and the powder generated by the excavation is discharged from the powder grooves 6A to 6C to the rear end side of the bit body 1. do.

そして、上記構成の掘削ビットにおいては、ゲージチップ2の後端部の半径R(mm)の2乗R(mm)と、ビット本体1のゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)が18~25の範囲内とされていて、特許文献1~3に記載された従来の掘削ビットに対して大きく設定されている。この比R/D(mm/inch)は、上述のようにビット本体1の先端面において1つのゲージチップ2の後端部の面積がどのくらいの割合を占めているかの指標となるものであり、上記構成の掘削ビットでは、個々のゲージチップ2の後端部が、より大きな断面積でビット本体1に埋め込まれて配設されていることになる。 In the excavation bit having the above configuration, the ratio of the square R 2 (mm 2 ) of the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip 2 to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 of the bit body 1. R 2 / D (mm 2 / inch) is set in the range of 18 to 25, which is set larger than that of the conventional drilling bits described in Patent Documents 1 to 3. This ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is an index of how much the area of the rear end portion of one gauge tip 2 occupies on the tip surface of the bit body 1 as described above. In the excavation bit having the above configuration, the rear end portion of each gauge tip 2 is embedded and arranged in the bit body 1 with a larger cross-sectional area.

従って、上記ゲージチップ2のビット本体1のゲージ面4から突出するゲージチップ母材2Aの先端部の表面に、このゲージチップ母材2Aよりも高硬度のゲージチップ硬質層2Bが備えられたものであっても、掘削の際の打撃力の反力としてゲージチップ2に作用する反射応力を、断面積の大きなゲージチップ母材2Aの後端部で拡散させることができる。 Therefore, the gauge tip hard layer 2B having a hardness higher than that of the gauge tip base material 2A is provided on the surface of the tip portion of the gauge tip base material 2A protruding from the gauge surface 4 of the bit body 1 of the gauge tip 2. Even so, the reflected stress acting on the gauge tip 2 as a reaction force of the striking force during excavation can be diffused at the rear end portion of the gauge tip base material 2A having a large cross-sectional area.

このため、ゲージチップ中心線C2がビット本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜していて、このゲージチップ中心線C2に対して斜めに上記反力が作用するゲージチップ2であっても、反射応力の集中によってゲージチップ母材2Aの後端部の剪断を防止することができ、掘削を行うゲージチップ2の先端部が脱落するのを防ぐことができる。 Therefore, the gauge tip center line C2 is inclined toward the outer peripheral side toward the tip end side of the bit body, and the reaction force acts diagonally on the gauge tip center line C2. However, it is possible to prevent shearing of the rear end portion of the gauge tip base material 2A due to the concentration of reflected stress, and it is possible to prevent the tip end portion of the gauge tip 2 to be excavated from falling off.

ここで、上記比R/D(mm/inch)が18を下回るほど小さいと、上述のように反射応力を分散させることによってゲージチップ母材2Aの後端部の剪断を確実に防止することができなくなるおそれがある。また、この比R/D(mm/inch)が25を上回るほど大きいと、ゲージチップ母材2Aの後端部の断面積が大きくなりすぎてしまい、この後端部を埋め込むことによってビット本体1のゲージ面4に配設されるゲージチップ2の数が少なくなって掘削速度が低下し、必要な掘削効率を確保することができなくなるおそれがある。 Here, when the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is small enough to be less than 18, shearing of the rear end portion of the gauge tip base material 2A is surely prevented by dispersing the reflected stress as described above. It may not be possible. Further, if this ratio R 2 / D (mm 2 / inch) is large enough to exceed 25, the cross-sectional area of the rear end portion of the gauge tip base material 2A becomes too large, and by embedding this rear end portion, the bit The number of gauge chips 2 arranged on the gauge surface 4 of the main body 1 is reduced, the excavation speed is lowered, and the required excavation efficiency may not be ensured.

また、上記第1~第3の実施形態では、ゲージチップ2の先端部表面のゲージチップ硬質層2Bが多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)または多結晶cBN(立方晶窒化ホウ素)焼結体(PcBN)であって、その硬度がHv2800以上とされ、超硬合金よりなるゲージチップ母材2Aの硬度の2倍以上とされている。このため、150MPa以上のUCSを有する超硬岩等の岩盤の掘削においても、ゲージチップ2の寿命を維持して長期に亙って安定した掘削を行うことが可能となる。 Further, in the first to third embodiments, the gauge tip hard layer 2B on the surface of the tip of the gauge tip 2 is a polycrystalline diamond sintered body (PDC) or a polycrystalline cBN (cubic boron nitride) sintered body ( PcBN), the hardness of which is Hv2800 or more, which is twice or more the hardness of the gauge chip base material 2A made of cemented carbide. Therefore, even in the excavation of rocks such as cemented carbide having a UCS of 150 MPa or more, it is possible to maintain the life of the gauge tip 2 and perform stable excavation over a long period of time.

すなわち、このゲージチップ硬質層2Bの硬度がゲージチップ母材2Aの硬度の2倍よりも低かったり、Hv2800未満であったりすると、上述のような超硬岩を掘削する際にゲージチップ硬質層2Bがゲージチップ母材2Aとともに徐々に摩耗することになり、反射応力の集中による剪断は生じることがなくなるが、摩耗によってゲージチップ2およびビット本体1が早期に寿命を迎えてしまうおそれがある。 That is, if the hardness of the gauge tip hard layer 2B is lower than twice the hardness of the gauge tip base material 2A or less than Hv2800, the gauge tip hard layer 2B is used when excavating the superhard rock as described above. Will gradually wear together with the gauge tip base material 2A, and shearing due to the concentration of reflected stress will not occur, but the wear may cause the gauge tip 2 and the bit body 1 to reach their end of life at an early stage.

さらに、上記第1~第3の実施形態では、ゲージチップ2のゲージチップ母材2Aの硬度がHv1400~Hv1500の範囲内とされており、これによって超硬岩の掘削の際に、確実に反射応力を分散させてゲージチップ2の後端部の剪断を防ぎつつ、ゲージチップ2の先端部が潰れてしまうような事態が生じるのを防ぐことができる。 Further, in the first to third embodiments, the hardness of the gauge tip base material 2A of the gauge tip 2 is set to be in the range of Hv1400 to Hv1500, which ensures reliable reflection during excavation of cemented carbide. While the stress is dispersed to prevent the rear end of the gauge tip 2 from being sheared, it is possible to prevent the tip of the gauge tip 2 from being crushed.

すなわち、このゲージチップ母材2Aの硬度がHv1400を下回るほど低いと、先端部の表面に高硬度のゲージチップ硬質層2Bを設けても、超硬岩の掘削の際にゲージチップ硬質層2Bを支持することができなくなってゲージチップ硬質層2Bごとゲージチップ2の先端部が潰れてしまうおそれがある。その一方で、ゲージチップ母材2Aの硬度がHv1500を上回るほど高いと、反射応力を十分に分散させることができなくなるおそれがある。 That is, when the hardness of the gauge tip base material 2A is so low that it is lower than Hv1400, even if a high hardness gauge tip hard layer 2B is provided on the surface of the tip portion, the gauge tip hard layer 2B is used when excavating cemented carbide. The tip of the gauge tip 2 may be crushed together with the gauge tip hard layer 2B because it cannot be supported. On the other hand, if the hardness of the gauge tip base material 2A is so high that it exceeds Hv1500, the reflected stress may not be sufficiently dispersed.

さらにまた、上記第1~第3の実施形態では、ゲージチップ2の後端部(ゲージチップ母材2Aの後端部)の半径R(mm)が、6~10(mm)の範囲内でとされており、確実に掘削効率を維持することが可能となる。すなわち、このゲージチップ母材2Aの後端部の半径R(mm)が6(mm)を下回ると、超硬岩等の岩盤を打撃するゲージチップ2の先端部の大きさも小さくなり、掘削効率が損なわれるおそれがある。 Furthermore, in the first to third embodiments, the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip 2 (rear end portion of the gauge tip base material 2A) is within the range of 6 to 10 (mm). It is said that it is possible to reliably maintain the excavation efficiency. That is, when the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip base material 2A is less than 6 (mm), the size of the tip portion of the gauge tip 2 that hits the bedrock such as cemented carbide becomes smaller, and the excavation efficiency becomes smaller. May be damaged.

また、ゲージチップ母材2Aの後端部の半径R(mm)が10(mm)を上回ると、ゲージ面4の直径D(inch)が大きなビット本体1にしかゲージチップ2を配設することができなくなって、一定の大きさのビット本体1に配設可能なゲージチップ2の数が制限され、やはり掘削効率の低下を招くおそれがある。 Further, when the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip base material 2A exceeds 10 (mm), the gauge tip 2 is arranged only on the bit body 1 having a large diameter D (inch) of the gauge surface 4. The number of gauge chips 2 that can be arranged on the bit body 1 of a certain size is limited, which may lead to a decrease in excavation efficiency.

なお、図示は略するが、ビット本体1のゲージ面4の直径Dが2.5(inch)で約64(mm)とされている掘削ビットでは、ゲージチップ2の後端部の直径は14(mm)とされて半径R(mm)は7(mm)とされ、従って半径R(mm)の2乗Rは49(mm)とされて、この半径R(mm)の2乗R(mm)とゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)は19.6(mm/inch)とされていてもよい。 Although not shown, in the excavation bit where the diameter D of the gauge surface 4 of the bit body 1 is 2.5 (inch) and is about 64 (mm), the diameter of the rear end portion of the gauge tip 2 is 14. (Mm) and the radius R (mm) is 7 (mm), so the square R 2 of the radius R (mm) is 49 (mm 2 ) and the square R of this radius R (mm). The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of 2 (mm 2 ) to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 may be 19.6 (mm 2 / inch).

また、同じく図示は略するが、ビット本体1のゲージ面4の直径Dが3.0(inch)で約76(mm)とされている掘削ビットでは、ゲージチップ2の後端部の直径は16(mm)とされて半径R(mm)は8(mm)とされ、従って半径R(mm)の2乗Rは64(mm)とされて、この半径R(mm)の2乗R(mm)とゲージ面4の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)は21.3(mm/inch)とされていてもよい。 Also, although not shown in the figure, in the excavation bit where the diameter D of the gauge surface 4 of the bit body 1 is 3.0 (inch) and is about 76 (mm), the diameter of the rear end portion of the gauge tip 2 is 16 (mm) and the radius R (mm) is 8 (mm), so the square R 2 of the radius R (mm) is 64 (mm 2 ) and the square of this radius R (mm). The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of R 2 (mm 2 ) to the diameter D (inch) of the gauge surface 4 may be 21.3 (mm 2 / inch).

また、上記第1~第3の実施形態では、ゲージチップ2およびフェイスチップ3が、先端部が凸半球状に形成されたボタンチップとされているが、先端部が先端側に向かうに漸次従い縮径する砲弾形状に形成されたゲージチップやフェイスチップが配設された掘削ビットに本発明を適用することも可能である。同様に、先端部が先端側に向かうに従い漸次縮径する円錐状に形成され、ただしその突端は凸球面状に丸められたゲージチップやフェイスチップが配設された掘削ビットに本発明を適用することも可能である。 Further, in the first to third embodiments, the gauge tip 2 and the face tip 3 are button tips having a convex hemispherical tip, but the tip gradually follows the tip side. It is also possible to apply the present invention to an excavation bit in which a gauge tip or a face tip formed in a reduced diameter cannonball shape is arranged. Similarly, the present invention is applied to an excavation bit in which a tip portion is formed in a conical shape that gradually shrinks in diameter toward the tip side, but the tip thereof is arranged with a gauge tip or a face tip rounded into a convex spherical shape. It is also possible.

以下、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例では、上述した第1の実施形態に基づく多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層2Bを備えた掘削ビットを製造し、この掘削ビットによって180MPa~199MPaのUCSを有する銅鉱山の超硬岩の掘削を行って、掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これを実施例1とする。従って、この実施例の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は24.1(mm/inch)である。なお、掘削条件は、ビット本体1の回転数が250(rpm)、打撃力は18(kW)、打撃数は68(Hz)であった。 Hereinafter, the effects of the present invention will be described with reference to examples of the present invention. In this embodiment, an excavation bit having a gauge tip hard layer 2B made of a polycrystalline diamond sintered body (PDC) based on the first embodiment described above is manufactured, and the excavation bit has a UCS of 180 MPa to 199 MPa. The carbide rocks of the copper mine were excavated, the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured, and the cause of the end of its life was investigated. This is referred to as Example 1. Therefore, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bit of this embodiment is 24.1 (mm 2 / inch). The excavation conditions were that the rotation speed of the bit body 1 was 250 (rpm), the striking force was 18 (kW), and the striking number was 68 (Hz).

また、この実施例1に対する比較例として、ゲージチップ全体が超硬合金によって形成されて後端部の直径が9(mm)であること以外は実施例1と同様の構成である掘削ビットと、超硬合金よりなるゲージチップ母材の先端部の表面に多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層を備えて、ただしゲージチップ母材の後端部の直径は9(mm)である掘削ビットを製造し、実施例1と同様の掘削条件で掘削を行って、掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これらを順に比較例1、2とする。従って、比較例1、2の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は11.5(mm/inch)である。 Further, as a comparative example with respect to Example 1, an excavation bit having the same configuration as that of Example 1 except that the entire gauge tip is formed of cemented carbide and the diameter of the rear end portion is 9 (mm). A gauge chip hard layer made of polycrystalline diamond sintered body (PDC) is provided on the surface of the tip of the gauge chip base material made of cemented carbide, but the diameter of the rear end part of the gauge tip base material is 9 (mm). The excavation bit was manufactured and excavated under the same excavation conditions as in Example 1, the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured, and the cause of the end of the life was investigated. These are referred to as Comparative Examples 1 and 2 in order. Therefore, the ratio R2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bits of Comparative Examples 1 and 2 is 11.5 (mm 2 / inch).

その結果、比較例1の掘削長は12(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップの正常摩耗であった。また、比較例2の掘削長は37(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップ母材の後端部の剪断であった。これらに対して、実施例1の掘削長は160(m)で、比較例1の十数倍、比較例2と比べても4倍以上長寿命であった。なお、実施例1の寿命の原因は、ゲージチップ2の正常摩耗と一部欠損であった。 As a result, the excavation length of Comparative Example 1 was 12 (m), and the cause of the life of the excavation bit was normal wear of the gauge tip. Further, the excavation length of Comparative Example 2 was 37 (m), and the cause of the life of the excavation bit was the shearing of the rear end portion of the gauge tip base material. On the other hand, the excavation length of Example 1 was 160 (m), which was more than ten times longer than that of Comparative Example 1 and four times or more longer than that of Comparative Example 2. The cause of the life of Example 1 was normal wear of the gauge tip 2 and partial loss.

次に、上述した第2の実施形態に基づく多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層2Bを備えた掘削ビットを製造し、この掘削ビットによって162MPa~222MPaのUCSを有する銀鉱山の超硬岩の掘削を行い、実施例1と同じく掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これを実施例2とする。従って、この実施例2の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は18.29(mm/inch)である。なお、掘削条件は、ビット本体1の回転数が140(rpm)、打撃力は25(kW)、打撃数は55(Hz)であった。 Next, an excavation bit having a gauge tip hard layer 2B made of a polycrystalline diamond sintered body (PDC) based on the above-mentioned second embodiment is manufactured, and the excavation bit is used to manufacture a silver mine having a UCS of 162 MPa to 222 MPa. The cemented carbide was excavated, and the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured as in Example 1, and the cause of the end of its life was investigated. This is referred to as Example 2. Therefore, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bit of the second embodiment is 18.29 (mm 2 / inch). The excavation conditions were that the rotation speed of the bit body 1 was 140 (rpm), the striking force was 25 (kW), and the striking number was 55 (Hz).

また、この実施例2に対する比較例として、ゲージチップ全体が超硬合金によって形成されて後端部の直径が13(mm)であること以外は実施例2と同様の構成である掘削ビットと、超硬合金よりなるゲージチップ母材の先端部の表面に多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層を備えて、ただしゲージチップ母材の後端部の直径は同じく13(mm)である掘削ビットを製造し、実施例2と同様の掘削条件で掘削を行って、掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これらを順に比較例3、4とする。従って、比較例3、4の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は12.09(mm/inch)である。 Further, as a comparative example with respect to Example 2, an excavation bit having the same configuration as that of Example 2 except that the entire gauge tip is formed of cemented carbide and the diameter of the rear end portion is 13 (mm). A gauge chip hard layer made of polycrystalline diamond sintered body (PDC) is provided on the surface of the tip of the gauge chip base material made of cemented carbide, but the diameter of the rear end part of the gauge tip base material is also 13 (mm). ) Was manufactured, and excavation was performed under the same excavation conditions as in Example 2, the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured, and the cause of the end of its life was investigated. These are referred to as Comparative Examples 3 and 4 in order. Therefore, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bits of Comparative Examples 3 and 4 is 12.09 (mm 2 / inch).

その結果、比較例3の掘削長は32(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップの正常摩耗であった。また、比較例4の掘削長は170(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップ母材の後端部の剪断であった。これらに対して、実施例2の掘削ビットの掘削長は300(m)で、比較例3の十倍近く、比較例4と比べても2倍近く長寿命であった。なお、実施例2の寿命の原因は、ゲージチップ2の正常摩耗と一部欠損であった。 As a result, the excavation length of Comparative Example 3 was 32 (m), and the cause of the life of the excavation bit was normal wear of the gauge tip. Further, the excavation length of Comparative Example 4 was 170 (m), and the cause of the life of the excavation bit was the shearing of the rear end portion of the gauge tip base material. On the other hand, the excavation length of the excavation bit of Example 2 was 300 (m), which was nearly ten times longer than that of Comparative Example 3 and nearly twice as long as that of Comparative Example 4. The cause of the life of Example 2 was normal wear of the gauge tip 2 and partial loss.

さらに、上述した第3の実施形態に基づく多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層2Bを備えた掘削ビットを製造し、この掘削ビットによって185MPa~190MPaのUCSを有する金鉱山の超硬岩の掘削を行って、実施例1、2と同じく掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これを実施例3とする。従って、この実施例3の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は20.25(mm/inch)である。なお、掘削条件は、ビット本体1の回転数が95(rpm)、打撃力は40(kW)、打撃数は62(Hz)であった。 Further, an excavation bit having a gauge tip hard layer 2B made of a polycrystalline diamond sintered body (PDC) based on the above-mentioned third embodiment is manufactured, and the excavation bit is used to produce a gold mine having a UCS of 185 MPa to 190 MPa. The excavation of the polycrystalline rock was performed, the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured as in Examples 1 and 2, and the cause of the end of the life was investigated. This is referred to as Example 3. Therefore, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bit of the third embodiment is 20.25 (mm 2 / inch). The excavation conditions were that the rotation speed of the bit body 1 was 95 (rpm), the striking force was 40 (kW), and the striking number was 62 (Hz).

また、この実施例3に対する比較例として、ゲージチップ全体が超硬合金によって形成されて後端部の直径が13(mm)であること以外は実施例3と同様の構成である掘削ビットと、超硬合金よりなるゲージチップ母材の先端部の表面に多結晶ダイヤモンド焼結体(PDC)よりなるゲージチップ硬質層を備えて、ただしゲージチップ母材の後端部の直径は16(mm)である掘削ビットを製造し、これらの掘削ビットによって実施例3と同じ掘削条件で掘削を行い、掘削ビットが寿命に達するまでの掘削長を測定するとともに、寿命に達した原因を調べた。これらを順に比較例5、6とする。従って、比較例5の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は10.6(mm/inch)であり、比較例6の掘削ビットの上記比R/D(mm/inch)は16(mm/inch)である。 Further, as a comparative example with respect to Example 3, an excavation bit having the same configuration as that of Example 3 except that the entire gauge tip is formed of cemented carbide and the diameter of the rear end portion is 13 (mm). A gauge chip hard layer made of polycrystalline diamond sintered body (PDC) is provided on the surface of the tip of the gauge chip base material made of cemented carbide, but the diameter of the rear end part of the gauge tip base material is 16 (mm). The excavation bit was manufactured, and excavation was performed with these excavation bits under the same excavation conditions as in Example 3, the excavation length until the excavation bit reached the end of its life was measured, and the cause of the end of the life was investigated. These are referred to as Comparative Examples 5 and 6 in order. Therefore, the ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the excavation bit of Comparative Example 5 is 10.6 (mm 2 / inch), and the ratio R 2 / D (mm 2 ) of the excavation bit of Comparative Example 6 is. / Inch) is 16 (mm 2 / inch).

その結果、比較例5の掘削長は25(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップの正常摩耗であった。また、比較例6の掘削長は68(m)であって、掘削ビットの寿命の原因はゲージチップ母材の後端部の剪断であった。これらに対して、実施例3の掘削ビットの掘削長は240(m)で、比較例5の十倍近く、比較例6と比べても4倍近く長寿命であった。なお、実施例3の寿命の原因は、ゲージチップ2の正常摩耗と一部欠損であった。 As a result, the excavation length of Comparative Example 5 was 25 (m), and the cause of the life of the excavation bit was normal wear of the gauge tip. Further, the excavation length of Comparative Example 6 was 68 (m), and the cause of the life of the excavation bit was the shearing of the rear end portion of the gauge tip base material. On the other hand, the excavation length of the excavation bit of Example 3 was 240 (m), which was nearly ten times longer than that of Comparative Example 5 and nearly four times longer than that of Comparative Example 6. The cause of the life of Example 3 was normal wear of the gauge tip 2 and partial loss.

1 ビット本体
2 ゲージチップ
2A ゲージチップ母材
2B ゲージチップ硬質層
3 フェイスチップ
3A フェイスチップ母材
3B フェイスチップ硬質層
4 ゲージ面
5 フェイス面
6A~6C 繰り粉溝
7 ブロー孔
7A、7B 分岐孔
C2 ゲージチップ中心線
C3 フェイスチップ中心線
R ゲージチップ2の後端部の半径
D ゲージ面の直径
O ビット本体1の軸線
θ ゲージ角
1 Bit body 2 Gauge tip 2A Gauge tip base material 2B Gauge tip hard layer 3 Face tip 3A Face tip base material 3B Face tip hard layer 4 Gauge surface 5 Face surface 6A-6C Flour groove 7 Blow hole 7A, 7B Branch hole C2 Gauge tip center line C3 Face tip center line R Radius of the rear end of gauge tip 2 D Gauge surface diameter O Axis of bit body 1 θ Gauge angle

Claims (5)

軸線回りに回転されるとともに上記軸線方向先端側に打撃力を受けるビット本体の先端部外周に、上記ビット本体の外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する円錐台面状のゲージ面が形成されるとともに、このゲージ面の内周には上記軸線方向先端側を向く円形のフェイス面が形成され、これらゲージ面とフェイス面には、それぞれゲージチップとフェイスチップが配設されており、
上記ゲージチップは、上記ビット本体に埋め込まれる円柱状の後端部と、この後端部から先端側に向かうに従い漸次縮径して上記ゲージ面から突出する先端部とを有するゲージチップ母材を備えるとともに、このゲージチップ母材の上記先端部の表面には該ゲージチップ母材よりも高硬度のゲージチップ硬質層を備え、上記円柱状の後端部の中心線であるゲージチップ中心線が上記ビット本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように配設されていて、
上記ゲージチップの後端部の半径R(mm)の2乗R(mm)と、上記ビット本体の上記ゲージ面の直径D(inch)との比R/D(mm/inch)が18~25の範囲内であることを特徴とする掘削ビット。
A conical pedestal-shaped gauge surface is formed on the outer periphery of the tip of the bit body, which is rotated around the axis and receives a striking force toward the tip side in the axial direction, and is inclined toward the rear end side toward the outer periphery side of the bit body. At the same time, a circular face surface facing the tip side in the axial direction is formed on the inner circumference of the gauge surface, and a gauge tip and a face tip are arranged on each of the gauge surface and the face surface, respectively.
The gauge tip is a gauge tip base material having a columnar rear end portion embedded in the bit body and a tip portion whose diameter is gradually reduced toward the tip side from the rear end portion and protrudes from the gauge surface. In addition, a gauge tip hard layer having a hardness higher than that of the gauge tip base material is provided on the surface of the tip portion of the gauge tip base material, and the gauge tip center line which is the center line of the columnar rear end portion is provided. It is arranged so as to go toward the outer peripheral side toward the tip side of the bit body.
The ratio R 2 / D (mm 2 / inch) of the square R 2 (mm 2 ) of the radius R (mm) of the rear end of the gauge tip to the diameter D (inch) of the gauge surface of the bit body. Excavation bit characterized by being in the range of 18-25.
上記ゲージチップ硬質層の硬度が上記ゲージチップ母材の硬度の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の掘削ビット。 The excavation bit according to claim 1, wherein the hardness of the gauge tip hard layer is at least twice the hardness of the gauge tip base material. 上記ゲージチップ硬質層の硬度がHv2800以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の掘削ビット。 The excavation bit according to claim 1 or 2, wherein the hardness of the gauge tip hard layer is Hv2800 or more. 上記ゲージチップ母材の硬度がHv1400~Hv1500の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の掘削ビット。 The excavation bit according to any one of claims 1 to 3, wherein the hardness of the gauge tip base material is in the range of Hv1400 to Hv1500. 上記ゲージチップ母材の後端部の半径R(mm)が、6~10(mm)の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の掘削ビット。 The excavation according to any one of claims 1 to 4, wherein the radius R (mm) of the rear end portion of the gauge tip base material is within the range of 6 to 10 (mm). bit.
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