JPH0119519B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0119519B2 JPH0119519B2 JP59103489A JP10348984A JPH0119519B2 JP H0119519 B2 JPH0119519 B2 JP H0119519B2 JP 59103489 A JP59103489 A JP 59103489A JP 10348984 A JP10348984 A JP 10348984A JP H0119519 B2 JPH0119519 B2 JP H0119519B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered diamond
- drill bit
- outer periphery
- bit
- diamond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 18
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 11
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Description
(イ) 技術分野
本発明は硬度の高い岩石を高能率で掘削するこ
とができる長寿命の焼結ダイヤモンドビツトに関
する。 (ロ) 背景技術 焼結ダイヤモンドは微細なダイヤモンド粒子を
結合させたもので、耐摩耗性や耐へき開性に優れ
ているため、ドリルビツトの刃先材として使用さ
れている。このドリルビツトに使用されている焼
結ダイヤモンドは第１図に示した如く、超硬合金
の円板に焼結ダイヤモンドが接合されたもので、
これを鑞付等の手法によりビツトボデイーに固定
して使用する。このビツトは中硬質岩以下の硬度
の岩石掘削では能率は高いが硬度が高い岩石掘削
では焼結ダイヤモンドが欠損して掘削能率は低く
寿命は短く、硬質岩を高能率で掘削可能なドリル
ビツトがないのが現状である。 (ハ) 発明の開示 そこで本発明者等は、硬質岩を高能率で掘削可
能なドリルビツトについて研究を重ねた。ドリル
ビツト切刃部の中央部にすり鉢状の凹部を有し、
外周部は先細りの形状を有するドリルビツトにお
いて、第２図に示す如く中央部及び外周部に傾斜
を有したビツトシヤンクに柱状形状を有する焼結
ダイヤモンドを植え込んだビツトが高能率で硬質
岩を掘削することが可能であることを判明した。
中央部に傾斜をつけることにより、掘削速度が上
昇する理由としては次の如く考えられる。ドリル
ビツトで岩石を掘削したとき、中央部の周速が遅
いため、岩石の加工能率が低く、また焼結ダイヤ
モンドに負荷される応力が高くなり掘進速度が低
くなると考えられる。中央部に傾斜をつけること
により中央部の岩石が凸状に削られ、ビツト荷重
で破壊しやすくなるため掘進率が上昇するものと
推定される。特に硬質岩の場合この現象は顕著で
ある。この傾斜角αは20゜〜70゜が最適である。傾
斜角αが70゜を越えると凸状になつた岩石が破壊
されにくくなるため掘進速度の上昇は期待できな
い。また傾斜角αが20゜未満であると、中央部に
岩石が埋もれた状態となるため、この部分が掘削
されにくくなり掘進速度は低下する。 外周部に傾斜角をつけた効果は次の如くであ
る。 外周部は周速が早く、焼結ダイヤモンドの岩石
切削量が多くなり摩耗が著しい。外周部に傾斜を
つけることにより、焼結ダイヤモンド単位長当り
の切削量を低下させ、摩耗を軽減し長寿命化させ
ることができる。また、掘削孔が曲がることを防
止することが可能である。 外周部の傾斜角βは15゜〜75゜が良い。傾斜角β
が75゜を越えると上記の効果はなく、βが15゜未満
ではビツトシヤンクが長くなりすぎ、実用的でな
い。外周部の傾斜は岩質にあわせて２段以上に分
割することができる。 中心軸近傍は、第２図に示した如く水平部があ
つても良い。この水平部の長さｄはビツト径の1/
４以下が良い。水平部の長さｄがビツト径の1/4を
越えると中央部の岩石が破壊されにくくなり掘削
速度は低下する。 使用する焼結ダイヤモンドは、掘削時に摩耗し
ていくため、常に一定の掘進速度を得るには、柱
状形状にする必要がある。また焼結ダイヤモンド
を硬質岩掘削に用いる場合、焼結ダイヤモンド刃
先に高応力が負荷されるため、欠損する可能性が
あるが、この現象は焼結ダイヤモンドをWCまた
は（MoW）Ｃを鉄族金属で補強した複合焼結ダ
イヤモンドを用いることにより防止できる。 特にこの複合焼結ダイヤモンドの焼結ダイヤモ
ンド部が、掘削方向に露出していれば焼結ダイヤ
モンドが掘削に寄与し、サーメツトは焼結ダイヤ
モンドの補強材として、作用するため焼結ダイヤ
モンドが欠損することなく高能率で硬質法を掘削
することが可能である。また焼結ダイヤモンドの
一部がサーメツトと接していないため、焼結ダイ
ヤモンドの外周部が超硬合金で包囲されたものよ
り熱応力が低く加熱時の微亀裂の発生はなく、こ
れを刃先材として用いたビツトは硬質岩を掘削し
ても欠損することはない。本発明のドリルビツト
は焼結ダイヤモンドが摩滅するまで掘進速度を低
下させることなく使用できるので非常に寿命は長
い。また焼結ダイヤモンドの露出部の断面形状を
円弧状にすることにより焼結ダイヤモンドの欠損
を抑制できる。 複合焼結ダイヤモンドのビツトボデイーより露
出する部分は掘進時に最も耐衝撃性を要求される
部分であり、その部分に各種の丸みを持たせてお
いても本発明の効果を得ることができる。第３図
に本願の１例を示す。即ち本願で言う円柱形状の
複合焼結ダイヤモンドにおいてはその端部に丸み
を持たせたり、また半球状に加工しても何ら問題
なく本願の効果を一層大ならしめるものである。 以下実施例により詳細に説明する。 (ニ) 本発明を実施するための最良の形態 実施例 １ 第４図の複合焼結ダイヤモンドを試作した。外
径は3.5mm高さ５mmである。この焼結ダイヤモン
ドを表１の形状のビツトボデイにロウ付けしドリ
ルビツトを作製して圧縮強度1700Kg／cm2、シヨア
ー硬度90〜100の花崗岩を毎分200回転で掘削し
た。比較のため、ビツトNo.３と同形状の天然ダイ
ヤモンドビツトも試作し、同条件で掘削した掘削
結果も表１のNo.６に示す。本発明のドリルビツト
は天然ダイヤモンドビツトよりも掘進速度が早
く、寿命も長いことがわかつた。
とができる長寿命の焼結ダイヤモンドビツトに関
する。 (ロ) 背景技術 焼結ダイヤモンドは微細なダイヤモンド粒子を
結合させたもので、耐摩耗性や耐へき開性に優れ
ているため、ドリルビツトの刃先材として使用さ
れている。このドリルビツトに使用されている焼
結ダイヤモンドは第１図に示した如く、超硬合金
の円板に焼結ダイヤモンドが接合されたもので、
これを鑞付等の手法によりビツトボデイーに固定
して使用する。このビツトは中硬質岩以下の硬度
の岩石掘削では能率は高いが硬度が高い岩石掘削
では焼結ダイヤモンドが欠損して掘削能率は低く
寿命は短く、硬質岩を高能率で掘削可能なドリル
ビツトがないのが現状である。 (ハ) 発明の開示 そこで本発明者等は、硬質岩を高能率で掘削可
能なドリルビツトについて研究を重ねた。ドリル
ビツト切刃部の中央部にすり鉢状の凹部を有し、
外周部は先細りの形状を有するドリルビツトにお
いて、第２図に示す如く中央部及び外周部に傾斜
を有したビツトシヤンクに柱状形状を有する焼結
ダイヤモンドを植え込んだビツトが高能率で硬質
岩を掘削することが可能であることを判明した。
中央部に傾斜をつけることにより、掘削速度が上
昇する理由としては次の如く考えられる。ドリル
ビツトで岩石を掘削したとき、中央部の周速が遅
いため、岩石の加工能率が低く、また焼結ダイヤ
モンドに負荷される応力が高くなり掘進速度が低
くなると考えられる。中央部に傾斜をつけること
により中央部の岩石が凸状に削られ、ビツト荷重
で破壊しやすくなるため掘進率が上昇するものと
推定される。特に硬質岩の場合この現象は顕著で
ある。この傾斜角αは20゜〜70゜が最適である。傾
斜角αが70゜を越えると凸状になつた岩石が破壊
されにくくなるため掘進速度の上昇は期待できな
い。また傾斜角αが20゜未満であると、中央部に
岩石が埋もれた状態となるため、この部分が掘削
されにくくなり掘進速度は低下する。 外周部に傾斜角をつけた効果は次の如くであ
る。 外周部は周速が早く、焼結ダイヤモンドの岩石
切削量が多くなり摩耗が著しい。外周部に傾斜を
つけることにより、焼結ダイヤモンド単位長当り
の切削量を低下させ、摩耗を軽減し長寿命化させ
ることができる。また、掘削孔が曲がることを防
止することが可能である。 外周部の傾斜角βは15゜〜75゜が良い。傾斜角β
が75゜を越えると上記の効果はなく、βが15゜未満
ではビツトシヤンクが長くなりすぎ、実用的でな
い。外周部の傾斜は岩質にあわせて２段以上に分
割することができる。 中心軸近傍は、第２図に示した如く水平部があ
つても良い。この水平部の長さｄはビツト径の1/
４以下が良い。水平部の長さｄがビツト径の1/4を
越えると中央部の岩石が破壊されにくくなり掘削
速度は低下する。 使用する焼結ダイヤモンドは、掘削時に摩耗し
ていくため、常に一定の掘進速度を得るには、柱
状形状にする必要がある。また焼結ダイヤモンド
を硬質岩掘削に用いる場合、焼結ダイヤモンド刃
先に高応力が負荷されるため、欠損する可能性が
あるが、この現象は焼結ダイヤモンドをWCまた
は（MoW）Ｃを鉄族金属で補強した複合焼結ダ
イヤモンドを用いることにより防止できる。 特にこの複合焼結ダイヤモンドの焼結ダイヤモ
ンド部が、掘削方向に露出していれば焼結ダイヤ
モンドが掘削に寄与し、サーメツトは焼結ダイヤ
モンドの補強材として、作用するため焼結ダイヤ
モンドが欠損することなく高能率で硬質法を掘削
することが可能である。また焼結ダイヤモンドの
一部がサーメツトと接していないため、焼結ダイ
ヤモンドの外周部が超硬合金で包囲されたものよ
り熱応力が低く加熱時の微亀裂の発生はなく、こ
れを刃先材として用いたビツトは硬質岩を掘削し
ても欠損することはない。本発明のドリルビツト
は焼結ダイヤモンドが摩滅するまで掘進速度を低
下させることなく使用できるので非常に寿命は長
い。また焼結ダイヤモンドの露出部の断面形状を
円弧状にすることにより焼結ダイヤモンドの欠損
を抑制できる。 複合焼結ダイヤモンドのビツトボデイーより露
出する部分は掘進時に最も耐衝撃性を要求される
部分であり、その部分に各種の丸みを持たせてお
いても本発明の効果を得ることができる。第３図
に本願の１例を示す。即ち本願で言う円柱形状の
複合焼結ダイヤモンドにおいてはその端部に丸み
を持たせたり、また半球状に加工しても何ら問題
なく本願の効果を一層大ならしめるものである。 以下実施例により詳細に説明する。 (ニ) 本発明を実施するための最良の形態 実施例 １ 第４図の複合焼結ダイヤモンドを試作した。外
径は3.5mm高さ５mmである。この焼結ダイヤモン
ドを表１の形状のビツトボデイにロウ付けしドリ
ルビツトを作製して圧縮強度1700Kg／cm2、シヨア
ー硬度90〜100の花崗岩を毎分200回転で掘削し
た。比較のため、ビツトNo.３と同形状の天然ダイ
ヤモンドビツトも試作し、同条件で掘削した掘削
結果も表１のNo.６に示す。本発明のドリルビツト
は天然ダイヤモンドビツトよりも掘進速度が早
く、寿命も長いことがわかつた。
【表】
【表】
実施例 ２
第２図に示す形状の外径60mmのドリルビツトボ
デイを作製した。 このビツトボデイの中央部の傾斜角α、外周部
の傾斜角β及び中心水平部の直径ｄはそれぞれ
45゜、30゜、８mmである。 このビツトボデイに第５図ａ〜ｅまでの形状を
有する複合焼結ダイヤモンドをロウ付けしてドリ
ルビツトを試作し圧縮強度1500Kg／cm2、シヨアー
硬度85〜100の花崗岩及び圧縮強度1200Kg／cm2、
シヨアー硬度75〜85の安山岩を毎分300回転で掘
削した。この比較のため、第１図の形状の市販の
焼結ダイヤモンドを使用した同形状のドリルビツ
トも試作しテストした。結果を表２に示す。
デイを作製した。 このビツトボデイの中央部の傾斜角α、外周部
の傾斜角β及び中心水平部の直径ｄはそれぞれ
45゜、30゜、８mmである。 このビツトボデイに第５図ａ〜ｅまでの形状を
有する複合焼結ダイヤモンドをロウ付けしてドリ
ルビツトを試作し圧縮強度1500Kg／cm2、シヨアー
硬度85〜100の花崗岩及び圧縮強度1200Kg／cm2、
シヨアー硬度75〜85の安山岩を毎分300回転で掘
削した。この比較のため、第１図の形状の市販の
焼結ダイヤモンドを使用した同形状のドリルビツ
トも試作しテストした。結果を表２に示す。
第１図は超硬合金円板に焼結ダイヤモンドが接
合されたブランク、第２図は本発明のドリルビツ
ト、第３図、第４図、第５図ａ〜ｅは本発明に使
用する複合焼結ダイヤモンドの例である。 １…焼結ダイヤモンド、２…超硬合金台金、３
…ビツトボデイ、４…柱状焼結ダイヤモンド、５
…水孔、６…超硬合金。
合されたブランク、第２図は本発明のドリルビツ
ト、第３図、第４図、第５図ａ〜ｅは本発明に使
用する複合焼結ダイヤモンドの例である。 １…焼結ダイヤモンド、２…超硬合金台金、３
…ビツトボデイ、４…柱状焼結ダイヤモンド、５
…水孔、６…超硬合金。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ドリルビツト切刃部の中央部にすり鉢状の凹
部を有し、外周部は先細りの形状を有するドリル
ビツトであつて、中央部の傾斜角が中心軸に対し
て、20゜〜70゜であり、外周部の傾斜角が15゜〜75゜
であるビツトシヤンクに柱状形状で、かつその横
断面形状が縦方向に一定である焼結ダイヤモンド
を植え込んだことを特徴とするドリルビツト。 ２ 外周部の傾斜が２段以上であり、その中心軸
に対する傾斜角が外周になるほど小さいことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のドリルビツ
ト。 ３ 焼結ダイヤモンドの外周部にWCまたは
（Mo・Ｗ）Ｃを鉄族金属で結合したサーメツト
が接合した複合焼結ダイヤモンドを用いることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載のドリルビツト。 ４ 焼結ダイヤモンドの外周部にWCまたは
（Mo・Ｗ）Ｃを鉄族金属で結合したサーメツト
が接合した部分と焼結ダイヤモンドが露出した部
分を有する複合焼結ダイヤモンドを用いることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載のドリルビツト。 ５ 複合焼結ダイヤモンドの形状が円柱であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項または第４
項記載のドリルビツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348984A JPS60246985A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | ドリルビツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348984A JPS60246985A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | ドリルビツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246985A JPS60246985A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0119519B2 true JPH0119519B2 (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=14355413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10348984A Granted JPS60246985A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | ドリルビツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246985A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4858940B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-01-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 掘削用ビット及び切刃チップ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS539205A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-27 | Christensen Inc | Ground boring drill bit |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP10348984A patent/JPS60246985A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS539205A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-27 | Christensen Inc | Ground boring drill bit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60246985A (ja) | 1985-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5979577A (en) | Stabilizing drill bit with improved cutting elements | |
| JP5042428B2 (ja) | 切削工具及びその使用方法 | |
| US4673044A (en) | Earth boring bit for soft to hard formations | |
| EP1543217B1 (en) | Rotary cutting bit with material-deflecting ledge | |
| CA2505828C (en) | Modified cutters | |
| US6003623A (en) | Cutters and bits for terrestrial boring | |
| US7757785B2 (en) | Modified cutters and a method of drilling with modified cutters | |
| EP0687797A1 (en) | Improvements in or relating to elements faced with superhard material | |
| US4787464A (en) | Variable rake mine tool insert and method of use | |
| US20080156545A1 (en) | Method, System, and Apparatus of Cutting Earthen Formations and the like | |
| JPH10507238A (ja) | ロックドリルビット | |
| US6105693A (en) | Partially enhanced percussive drill bit | |
| CN208122768U (zh) | 一种大口径钻进施工用金刚石钻头 | |
| CA1218353A (en) | Tooth design to avoid shearing stresses | |
| JPH0119519B2 (ja) | ||
| CN211173946U (zh) | 一种油气井钻探用pdc钻齿及使用该钻齿的钻头 | |
| AU715044B2 (en) | Borers | |
| JPS59224795A (ja) | 複合焼結ダイヤモンド及びドリルビツト | |
| US5769175A (en) | Cutter assemblies for rotary drill bits | |
| CN214944236U (zh) | 一种内嵌式锋利截齿 | |
| JPH031134Y2 (ja) | ||
| CN217997757U (zh) | 一种圆锥形硬质合金刀头 | |
| CN212454259U (zh) | 米字棱锥型复合片六刀翼钻头 | |
| CN108086914A (zh) | 一种变径钻具 | |
| WO1999028589A1 (en) | Continuous self-sharpening cutting assembly for use with drilling systems |