JPH01199769A - 差込み工具及びその製造方法 - Google Patents

差込み工具及びその製造方法

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JPH01199769A
JPH01199769A JP63256903A JP25690388A JPH01199769A JP H01199769 A JPH01199769 A JP H01199769A JP 63256903 A JP63256903 A JP 63256903A JP 25690388 A JP25690388 A JP 25690388A JP H01199769 A JPH01199769 A JP H01199769A
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compact
recesses
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abrasive
abrasive compact
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JP63256903A
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Henry B Dyer
ヘンリィ　ブルック　ダイヤー
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De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
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De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
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Publication date
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    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明はＴｉＪｉＦＪ製品に関するものである。
研摩成形体は切削、フライス削り、研削、穴あ（）及び
他の研摩作業において広く用いられている。
研摩成形体は多結晶のダイヤモンド又は立方晶系窒化硼
素粒を密着した硬い集成体に結合したものからなってい
る。研！？成形体の研摩粒含有量は高くかなりの借の粒
が粒と粒の直接結合を行なっている。研摩成形体は高温
高圧状態で作られており、この状態で研摩粒はそれがダ
イヤモンドであれ、立方晶系窒化硼素であれ、結晶学的
に安定となっている。
研摩成形体は脆化する傾向にあり、使用時において、そ
れらは焼結炭化物基体に結合させることで支持されるこ
とが多い。そのような支持された研Ｉ９成形体は業界に
おいては複合研摩成形体として知られている。この複合
ｉＩＩ摩成形成形体摩Ｔ貝の作業表面において用いるこ
とが出来る。別法として、特に穴あけ及び採鉱作業にお
いては、前記複合研摩成形体を細長い焼結炭化物ビンに
結合し、いわゆる植込み刃として知られている細長い焼
結炭化物ビンを製造するのが有用なることが判明してい
る。こ植込み刃はドリルビット又は採訪、ピックの作業
面に装着される。
最近市場には［つめＪカッタとして知られている複合ダ
イヤモンド研摩成形体が出ている。この「つめ」カッタ
は焼結炭化物基体上にお番）るダイヤモンド成形体層に
加えてこの成形体層のすぐ後背部において基体内に形成
され、ダイヤモンド成形体物質を含有する一連の割溝を
備えている。使用中には成形体の摩耗が発生するが、こ
の摩耗がいったん前記割溝領域に到達したならば、割溝
構造の厚、薄交互の成形体リッジが発生し、より長くよ
り効果的な研摩作用が実現する。
米国特許第４．６２９．３７３Ｎは諸表面の少なくとも
一つの表面の少なくとも一部分上に高められた表面の凸
凹を備え、当該表面をして金属のような他の材質に慣用
の装着手法を用いて結合させ易くしたダイヤモンド研摩
成形体を説明している。このダイヤモンド研摩成形体は
炭化物又は金属裏打ち無しで用いられている。
欧州特許第０１７７４６６号はドリルビットのための切
削要素にして、焼結炭化物のような硬質材料のボディを
有し、前記炭化物が前記ボディの切削面内に形成された
溝内に配置したダイヤモンド物質、例えばダイヤモンド
成形体のストリップを備えている切削要素について記述
している。
（発明の要約） 本発明によれば、差込み工具が提供されており、同工具
は相対する側の各々に主平坦表面を備えた研摩成形体に
して、一方の主表面の周縁の少なくとも一部は差込み工
具のための切削エツジを提供しているｒ１９成形体と、
他方の主表面に結合された焼結炭化物支持体と、複数個
の隔置された凹所にして、成形体／炭化物界面から前記
焼結炭化物支持体内へと延び、研摩成形体を含むととも
に一連の列をなして配列されており、更に各凹所は隣接
列内の最も近い凹所とは互い違いに配列され、研摩成形
体物質を含んでいる凹所とを有している。
更に本発明によれば、前述のような差込み工具の製造方
法が提供されており、該方法は相対する側の各々上に一
つの主平坦表面を備えた焼結炭化物を提供する段階にし
て、前記−つの−Ｆ平坦表面は複数個の隔置された凹所
を内部に形成している段階と、一層の成形体形成物質を
前記凹所を有する主表面上に堆積して、同物質が各凹所
を充填して、前記表面上に一層が形成されるようにする
ことで未接合組立体を形成する段階と、前記未接合組立
体をして前記研摩成形体形成物質からなる研摩成形体を
製造するのに適した高温、高圧状態にさらす段階どを右
している。
（実施例） 前記凹所は種々の形状を取ることが出来る。例えば凹所
は円形、四角形、長方形又は三角形の平面形状をなすこ
とが出来る。使用時において成形体エツジの摩ｊＬが発
生し、この摩耗が成形体／炭化物の界面に到達したなら
ば、成形体で充満された凹所は焼結炭化物より６摩耗の
速度が遅くなり、かくて凹所は切削リッジ又は突起とし
て作用する効宋がある。
前記凹所は各個独立したものであり、１〜８１ａ２のオ
ーダの横断面積を備えているのが好ましい。各凹所は！
ｌｔ！型的にはその最近接隣りと１〜３ｍのオーダの距
離離れて配設される。前記凹所は焼結炭化物支持体内に
延びているが、−殻内には支持体奥深く迄は延びていな
い。典型的には前記凹所４よ成形体／炭化物界面から１
〜３馴の深さにおいて焼結炭化物支持体内に延びている
。
各凹所は研摩成形体物質を含んでいる。この研摩成形体
物質は焼結体炭化物支持体を覆う研摩成形体の層と一体
のものである。ＴＡ摩成形体は又焼結炭化物支持体にも
結合される。幾つかの又は全ての凹所は成形体に加えて
比較的大きな超硬質研！？粒を含むことが出来る。この
研摩粒は典型的にはダイヤモンド又は立方晶系窒化硼素
であり、研摩成形体を作るのに用いられる粒よりも著し
く大きいものである。典型的には前記大きな粒は０．５
１Ｍ又はそれ以上のオーダである。１１４記超硬質研摩
粒は、用いるとすれば、研摩成形体を製造するのに用い
られるのと同一のタイプのものであるのが好ましい。
ここで用いられている成形体形成物質なる用語は温度及
び圧力に関する成形体形成条件にさらされた時研摩成形
体を製造することの出来る物質のことを意味している。
ダイヤモンドの場合には前記物質はダイヤモンド粒のみ
又は適当な第２相をｉｌ１合したものとすることが出来
る。前記第２相は、用いるとすれば、必然的にダイヤモ
ンド触媒からなるかそれを含むものとなる。同様にして
立方晶系窒化硼素成形体の場合には、前記物質は立方晶
系窒化ＶＡ素のみ又は適当な第２相を混合したものとす
ることが出来る。１１η記第２相は立方晶系窒化硼素触
媒からなるかこれを含むことが出来る。研摩成形体及び
これらを作るのに用いられている物質は周知であり、特
許文献においてて広（説明されてきた。
重置焼結炭化物支持体は円板の形態を取ることが出来る
。別法として、前記焼結炭化物支持体は円板にしてその
一つの主平坦表面内に主凹所又は空洞が形成されるよう
なものとすることが出来る。
前記空洞のベース表面内には各個独立した隔置凹所が形
成される。
、前記焼結炭化物は当業界で既知の任意のものとするこ
とが出来るが、好ましくは焼結タングステン炭化物であ
る。
前記研摩成形体形成物質からなる研摩成形体を製造する
のに必要な温度及び圧力の条件は当業界周知である。典
型的には、これらの条件は５０〜７０キロバールのＩｔ
！Ｊｌの圧力及び同時に１０〜３０分作用させる１４５
０〜１６００℃の温度を含んでいる。
付図を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第１図から第３図は第１の実施例を例示している。
これらの図を参照すると、平面で眺めて円形の空洞１２
を一つの主平坦表面１４内に形成した焼結炭化物ボディ
１０が示されている。１特記空洞のベース表面１６は内
部に形成された複数個の小さな隔置凹所１８を備えてい
る。これらの凹所は第２図により例示されたように各個
独立しており、平面図が長方形をしており、ベース表面
１６全体を覆っている。
ベース表面１６の上には微細なダイヤモンド粒即ら１０
０μｍ寸法迄のダイヤモンド粒からなるマス２０が設け
られている。これらの微細なダイヤモンド粒は各凹所１
８のみならず空洞１２をも充満している。
充満された円板１０はカブヒル内に入れられ、同カプセ
ルは通常の高温度／ａ圧力装置の反応領域内に配置され
る。カプセルの中味は５５キロバールの圧力と１５００
℃の温度に同時にざらされ、これらの状態が１５分間維
持される。その結果ダイヤモンド１ｍ２０が得られ、炭
化物ベース１０に結合されたダイヤモンド成形体が形成
される。各凹所１８はまた層２０と一体をなし炭化物ボ
ディ１０に接合されたダイヤモンド成形体で充満された
。
製品が反応カプセルから取出され、第１図の破線で例示
するように円板の側面が除去された。側面部の除去の後
、得られた製品は第３図に例示するような差込み工具と
なった。この差込み工具はダイヤモンド研摩成形体層２
２が焼結炭化物支持体層２４に結合されたものからなっ
ている。成形体ｆｆ１２２の周縁２６は工具の切削エツ
ジを提供している。第３図及び第２図かられかるように
、前記凹所１８は列をなして配設されており、各凹所は
隣接列内の最も近い凹所と食い違って並べられている。
各凹所は炭化物／成形体界面２８から炭化物支持体２４
内へと延びている。各凹所はダイヤモンド成形体物質３
０で充満されており、同物質は成形体層２２と一体をな
すとともに炭化物支持体２４に結合されている。
第３図の差込み工具は典型的には焼結炭化物ピンに接合
されて埋込みカッタ３２を形成する。そのような埋込み
カッタ及びその使用時における摩耗パターンが第４図及
び第５図に例示されている。
これらの図を参照すると、焼結炭化物支持体２４に接合
されたダイヤモンド研摩成形体層２２を右する第３図の
差込み工具が炭化物支持体２４を介して細長い焼結炭化
物ビン３４に接合されている。
成形体層２２の頂部エツジ３６は埋込みカッタのための
切削エツジを提供している。
使用時において、前記埋込みカッタは既知の態様により
、切削エツジ３６が露出し、穴あけすべき表面と接触出
来るようにしてドリルビット内に芸名される。穴あけに
おいて生ずる過酷な状態のもとて切削エツジの摩耗が生
じ、第５図において幾分誇張して示すような摩耗面３８
が誘起される。
摩耗平面３８は図示のように成形体層２２を横切り、炭
化物支持体２４の一部分４０を横切って延びている。摩
耗が進行するにつれて、凹所１８内の成形体物質が露出
される。この成形体物質は領ｈ１４２内の炭化物よりも
ずっとゆっくり摩耗する結果、同領域内には近接する成
形体物質領域４４間で浅い空洞を有する凹所が発生する
。これらの領域４４はそれらの直背部における炭化物と
ともに切削作用を高める延長切削リッジ又は突起４５を
形成する。更に摩耗が進行するにつれて前記切削エツジ
３６（実質的には平面状となっている）及び平面３８は
下方に移動して（破線で示される）次の列の成形体物質
領１ａ４６が露出される。これらの領域４６は各個独立
しており、従ってこれらの領ｂ１４４内の欠け、クラッ
ク、はがれ等は摩耗状態において連続的に進行すること
はない。更には、前記領域４６はちょうど消耗し尽した
領１４４４とは異なる平面内で作用し、更に切削作用を
高める。
次に本発明の第２の実施例を第６図から第８図を参照し
て説明する。焼結炭化物のボディ５０は一つの主平坦表
面５４内に形成された平面図で眺めて円形の空洞５２を
備えている。前記空洞のベース表面５６は内部に形成さ
れた複数個の小さな隔置凹所５８を備えている。これら
の凹所の各々内には比較的大きなダイヤモンド粒６０が
配置されている。凹所５８は全てベース表面５６の周縁
６２の内側に配置されて、同表面を完全に覆っている。
各凹所５８の寸法はその内部に配置されるダイヤモンド
粒６０をかなりゆるいはめ合いて収納出来るようなもの
とされている。
ベース表面５６の頂部には微細ダイヤモンド粒ずなわち
寸法が５０〜１００μｍのオーダのダイヤモンド粒から
なる層６４が設けられている。これらの微細なダイヤモ
ンド粒の幾つかは凹所５８内に落下し、内部に位置する
より大きなダイヤモンド粒を取囲む。
充満させた円板５０はカプセル内に貿かれ、慣用の高温
度／高圧力装置の反応領域内に配置される。カプセルの
中味は５５キロバールの圧力にさらされるとともに、同
時に１５００℃の温度にざらされ、これらの状態が１５
分間保持される。その結果ダイヤモンドＦｆＩ６４は炭
化物ボディに接合されたダイヤモンド成形体を形成する
。各凹所５８はダイヤモンド成形体によって取囲まれた
大きなダイヤモンド粒を含んでいた。凹所内のダイヤモ
ンド成形体は層６４と一体化されており、前記大きなダ
イヤモンド粒並びに炭化物ボディに接合されていた。
製品は反応カプセルから取出され、第１図の破線で示さ
れるように円板の側面部が除去された。
側面部を除去した後、（９られた製品は第８図に示すよ
うな差込み工具であった。第８図及び第７図かられかる
ように差込み工具は焼結炭化物支持体７２に接合された
ダイヤモンド成形体層７０を有している。凹所７４の各
々は大きなダイヤモンド粒とダイヤモンド成形体物質を
含んでいる。前記凹所は列をなして配列されており、各
凹所は隣接する例内の最も近い隣りの凹所と食い違って
配列されている。この差込み工具は第４図及び第５図を
参照して前述したのと同様にして用いられる。
本発明の差込み工具の前述の「つめ」カッタタイプの差
込み工具にくらべて更に幾つかの利点がある。凹所を食
い違いに配列したことにより研摩成形体の基体に対する
結合力が改良されており、複合成形体をｌＩＩ長いビン
にろう付けする際の熱の分布がより対称的となる。差込
み工具はより耐衝撃性が増大し、製造中の変形はより一
様になるので工具の内蔵する非対称応力はより少なくな
る。
前記凹所は製品のバルク内に含まれるので周縁とはつな
がっておらず、それだけ製造も容易となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の差込み工具を製造する一つの実施例の
側断面図、 第２図は第１図の線、２−２に沿って眺めた図、第３図
は本方法によって１！ｌ造された差込み工具の一部切取
って示せる斜視図、 第４図は細長いビンに接合されて叩込みカッタを形成し
た第３図の差込み工具を例示する図、第５図は第４図の
埋込みカッタにしてそれが穴あけ又は類似の作業に用い
られた後の同カッタを例示する図、 第６図は本発明の差込み工具を製Ｔｉづる方法の第２実
施例の側断面図、 第７図は第６図の線７−７に沿って眺めた図、第８図は
第６図及び第７図の方法によって製造された差込み工具
の斜視図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）相対する側の各々上において主平坦表面を備えた
    研摩成形体にして、前記主平坦表面の一方の周縁の少な
    くとも一部は差込み工具の切削エッジを提供している研
    摩成形体と、他方の主平坦表面に接合された焼結炭化物
    支持体と、複数個の各個独立した隔置凹所にして成形体
    ／炭化物界面から焼結炭化物支持体内に延びるとともに
    、列をなして配設されており、各凹所は隣接する列内の
    最も近い凹所と互い違いに配列され、研摩成形体物質を
    含んでいる凹所とを有している差込み工具。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の差込み工具におい
    て、前記凹所の少なくとも幾つかは又一つの比較的大き
    な超硬質研摩粒を含んでいることを特徴とする差込み工
    具。
  3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の差込み工具におい
    て、前記比較的大きな超硬質研摩粒は少なくとも０．５
    ｍｍの寸法を備えていることを特徴とする差込み工具。
  4. （４）特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の差込み
    工具において、前記比較的大きな超硬質研摩粒は研摩成
    形体を製造するのに用いられるのと同一物質であること
    を特徴とする差込み工具。
  5. （５）特許請求の範囲第１項から第４項迄のいずれか１
    つの項に記載の差込み工具において、前記研摩成形体が
    ダイヤモンド研摩成形体であることを特徴とする差込み
    工具。
  6. （６）特許請求の範囲第１項から第５項迄のいずれか１
    つの項に記載の差込み工具の製造方法であつて、相対す
    る側の各々上に１つの主平坦表面を備えた焼結炭化物支
    持体にして前記１つの主平坦表面は複数個の各個独立し
    た隔置凹所を内部に形成している支持体を提供する段階
    と、一層の成形体形成物質を前記凹所を備えた平坦表面
    上に堆積させ、前記物質が各凹所を充満し、前記表面上
    に一層を形成するようにして未接合組立体を形成する段
    階と、該未接合組立体をして前記研摩成形体形成物質か
    らなる研摩成形体を製造するのに適した高温、高圧にさ
    らす段階とを有する差込み工具の製造方法。
  7. （７）特許請求の範囲第６項に記載の製造方法において
    、研摩成形体を製造するのに用いられる圧力、温度の条
    件は５０〜７０キロバールの範囲内の圧力と、１４５０
    〜１６００℃の範囲内の温度であり、これらの条件は１
    ０〜３０分間保持されることを特徴とする差込み工具の
    製造方法。
JP63256903A 1987-10-12 1988-10-12 差込み工具及びその製造方法 Pending JPH01199769A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA877645 1987-10-12
ZA87/7645 1987-10-12
ZA88899 1988-02-09
ZA88/0889 1988-02-09

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DE (1) DE3883477T2 (ja)
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