JPH0215324B2 - - Google Patents
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- JPH0215324B2 JPH0215324B2 JP12833285A JP12833285A JPH0215324B2 JP H0215324 B2 JPH0215324 B2 JP H0215324B2 JP 12833285 A JP12833285 A JP 12833285A JP 12833285 A JP12833285 A JP 12833285A JP H0215324 B2 JPH0215324 B2 JP H0215324B2
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- JP
- Japan
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- drill
- hard coating
- wear resistance
- coating layer
- toughness
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Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
開示技術は、機械部品等の金属製ワークに対す
る孔開けドリルの強度向上技術分野に属する。 ＜要旨の概要＞ シヤンク部に一体的に形成されているドリル本
体の超硬合金製の基体の表面に耐摩耗性を向上さ
せるために、周期律表の4a、5a、6a族の金属、
又は、Si、Alの炭化物、窒化物、酸化物、又は、
これらの固溶体のいづれかより成つて一層、或
は、二層以上の硬質被覆層膜を形成させた表面被
覆ドリルに関する発明であり、特に、切刃やチゼ
ルエツジ等の孔開け加工に直接切削作用を与える
ドリル先端部の上記硬質被覆層膜の厚みをマージ
ン部等の直接切削加工には与からないドリル側面
部の硬質被覆層膜よりも厚くさせてドリル先端部
には靭性と耐摩耗性を共に付与させた表面被覆ド
リルに係る発明である。 ＜従来技術＞ 周知の如く、機械部品等の金属製品の孔開け加
工にはドリルが広く用いられているが、被削材の
硬度が高くなることに対処してドリル本体を粉末
冶金法等による超硬合金製のドリルが用いられる
ようになつてきたが、用途に応じる被削材がステ
ンレス鋼等の高硬度の難削材になると、ドリルの
摩耗が激しくなるために、耐摩耗性を増加するべ
くドリル本体の超硬合金製の基体の表面に硬質被
覆層膜を表面被覆したドリルが開発採用されるよ
うになつてきた。 例えば、実願昭58−109353号に開示されている
ように、超硬合金製ドリル基体の表面にTiC、
TiCN、TiN、Al2O3等の硬質被覆層膜を表面被
覆して耐摩耗性を向上させるよう、更には、特公
昭59−43246号公報に示されている発明のように、
ミニチユアドリルの超硬合金製の基体表面に周期
律表の4a、5a、6a族の金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、及び、炭酸窒化物、並び
に、酸化アルミニウム、更には、これらの２種以
上の固溶体からなる少くとも一層の硬質被覆層膜
を表面被覆した耐摩耗性を向上させ、更に、耐溶
着性をも改善するようにしたドリルが開発されて
いる。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 而して、該種従来技術に基づく硬質被覆層膜を
表面被覆したドリルにおいては、被削材に対処し
てドリルの耐摩耗性を向上させることが出来、更
には、耐溶着性をも向上させることが出来るよう
にはされているが、ドリルの靭性という点におい
て新たな問題が生じてきた。 即ち、耐摩耗性を向上させるためのドリル本体
の基体が超硬合金製であるために、耐摩耗性と靭
性が相反する結果をもたらすようになつてきた。 例えば、刊行物の「粉体、および、粉末冶金」
第32巻第２号16頁から21頁にかけ超硬合金製基体
に対する硬質被覆層膜の表面被覆については耐摩
耗性と靭性が相反する記載があり、PVD法によ
る表面被覆はCVD法による表面被覆よりも靭性
の低下が少く、又、表面被覆の厚さが厚くなるの
に伴つて靭性は低下していくことが示されてい
る。 このような硬質被覆層膜の表面被覆の厚さの耐
摩耗性と靭性「抗折力」に与える影響はドリルに
おいても無視出来ないことが分つてきた。 したがつて、上述従来技術による硬質被覆層膜
表面被覆ドリルでは硬質被覆層膜の表面被覆を厚
くすると耐摩耗性は増加するが、その靭性は低下
してドリル折損が生じ易くなる欠点があり、逆に
これに対処して硬質被覆層膜の表面被覆厚さを薄
くすると、靭性は低下しないようにすることが出
来はするものの、逆に耐摩耗性は劣化して寿命が
短くなるという難点があつた。 したがつて、ドリル本体の超硬合金製基体表面
に一様な厚みの硬質被覆層膜を表面被覆するドリ
ルでは、両者が共にその本来的機能を発揮出来な
くなるという不利点があつた。 この発明の目的は上述従来技術に基づく硬質被
覆層膜を表面被覆したドリルの耐久性の問題点を
解決すべき技術的課題とし、ドリルの機能別にそ
の切削加工に与かる先端部に於いては耐摩耗性を
増強し、被削材との摩擦係数の少い側面部に於い
ては靭性を増加するようにし、ドリルの寿命を延
ばし耐久性を向上するようにして金属製品製造産
業における加工技術利用分野に益する優れた表面
被覆ドリルを提供せんとするものである。 ＜問題点を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は、前述問題点を解決するため
に、金属被削材に対してドリルにより孔開け加工
をするに、ドリル本体の超硬合金製の基体表面に
対し周期律表の4a、5a、6a族の金属、或は、Si、
Alの炭化物、窒化物、酸化物、或は、これらの
固溶体のいづれかによる一層、もしくは、二層以
上の硬質被覆層膜を表面被覆して耐摩耗性を向上
させるようにし、而して、被削材の孔開け加工に
直接与かり、切削屑の精製に与かる切刃やチゼル
エツジ等のドリルの先端部に於いては側面部より
硬質被覆層膜の表面被覆厚さを厚くして耐摩耗
性、耐溶着性を向上させ、一方、先端部ほど耐摩
耗性は要求されず、切削屑が生ぜず、被削材との
摩擦係数を小さくして切削抵抗を減少させるマー
ジン部等の側面部に於いては、先端部よりも硬質
被覆層膜の表面被覆厚さを薄くしてトルクが作用
しても靭性が向上するようにし、ドリル全体とし
ては機能部分別に耐摩耗性と靭性を選択的に向上
させるようにした技術的手段を講じたものであ
る。 而して、シヤンク部に一体形成されるドリル本
体の超硬合金製基体に対する上記周期律表の4a、
5a、6a族の金属、又は、Si、Alの炭化物、窒化
物、酸化物、或は、これらの固溶体のいづれかに
よる一層、もしくは、二層以上の硬質被覆層膜の
表面被覆についてはPVD法、CVD法、プラズマ
CVD法等いづれを用いても良く、例えばPVD法
を用いる場合にはつきまわり性が悪いので蒸発源
とドリル本体の相互のセツト位置関係を最適状態
に選択して表面被覆を行うことによつて硬質被覆
層膜の表面被覆厚さで先端部の厚みを側面部の厚
みよりも設定厚さ厚くすることが比較的容易に行
える。 又、CVD法、プラズマCVD法等を用いる場合
には、反応ガスの側面部への供給を適宜にコント
ロールする手段やドリル本体の側面部を適宜な間
隙を介させて円筒でカバーしてマスキングする等
により所定に先端部の硬質被覆層膜の表面被覆厚
みを側面部よりも厚くすることが可能である。 そして、硬質被覆層膜の表面被覆の先端部と側
面部との比は（先端部）／（側面部）＝1.1〜3.0
が望ましい。 蓋し、この場合、1.1以下の比率、及び、3.0以
上の比率では耐摩耗性と靭性の初期目的に沿う両
立が困難であることが実験的に得られているから
である。 又、硬質被覆層膜の表面被覆厚みは先端部で
1.0〜15μｍ、側面部では0.5〜10μｍが望ましく、
先端部に於いて1.0μｍ以下では切刃等の切削部で
の耐摩耗性が劣化し、15μｍ以上では先端部の靭
性が低下して欠け易くなる。 一方、側面部に於いては、0.5μｍ以下ではマー
ジン部等の被削材に対する切削抵抗を減少させる
効果が薄く、10μｍ以上では靭性は低下して折れ
易くなる。 したがつて、上記の範囲が最適であることが実
験的に得られたものである。 ＜実施例＞ 次に、この発明の実施例を従来態様の比較例と
併せて説明すれば以下の通りである。 シヤンク部に一体形成するドリル本体の基体を
ISOのP30グレードの超硬合金製の直径10mmのソ
リツドドリルとして、イオンプレーテイング法に
より基体と蒸発源の相対位置のセツトを種々変え
ることにより、次の表に示す様な硬質被覆層膜
分布のTiNの実施例と従来態様の比較例の表面
被覆ドリルを得た。
る孔開けドリルの強度向上技術分野に属する。 ＜要旨の概要＞ シヤンク部に一体的に形成されているドリル本
体の超硬合金製の基体の表面に耐摩耗性を向上さ
せるために、周期律表の4a、5a、6a族の金属、
又は、Si、Alの炭化物、窒化物、酸化物、又は、
これらの固溶体のいづれかより成つて一層、或
は、二層以上の硬質被覆層膜を形成させた表面被
覆ドリルに関する発明であり、特に、切刃やチゼ
ルエツジ等の孔開け加工に直接切削作用を与える
ドリル先端部の上記硬質被覆層膜の厚みをマージ
ン部等の直接切削加工には与からないドリル側面
部の硬質被覆層膜よりも厚くさせてドリル先端部
には靭性と耐摩耗性を共に付与させた表面被覆ド
リルに係る発明である。 ＜従来技術＞ 周知の如く、機械部品等の金属製品の孔開け加
工にはドリルが広く用いられているが、被削材の
硬度が高くなることに対処してドリル本体を粉末
冶金法等による超硬合金製のドリルが用いられる
ようになつてきたが、用途に応じる被削材がステ
ンレス鋼等の高硬度の難削材になると、ドリルの
摩耗が激しくなるために、耐摩耗性を増加するべ
くドリル本体の超硬合金製の基体の表面に硬質被
覆層膜を表面被覆したドリルが開発採用されるよ
うになつてきた。 例えば、実願昭58−109353号に開示されている
ように、超硬合金製ドリル基体の表面にTiC、
TiCN、TiN、Al2O3等の硬質被覆層膜を表面被
覆して耐摩耗性を向上させるよう、更には、特公
昭59−43246号公報に示されている発明のように、
ミニチユアドリルの超硬合金製の基体表面に周期
律表の4a、5a、6a族の金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、及び、炭酸窒化物、並び
に、酸化アルミニウム、更には、これらの２種以
上の固溶体からなる少くとも一層の硬質被覆層膜
を表面被覆した耐摩耗性を向上させ、更に、耐溶
着性をも改善するようにしたドリルが開発されて
いる。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 而して、該種従来技術に基づく硬質被覆層膜を
表面被覆したドリルにおいては、被削材に対処し
てドリルの耐摩耗性を向上させることが出来、更
には、耐溶着性をも向上させることが出来るよう
にはされているが、ドリルの靭性という点におい
て新たな問題が生じてきた。 即ち、耐摩耗性を向上させるためのドリル本体
の基体が超硬合金製であるために、耐摩耗性と靭
性が相反する結果をもたらすようになつてきた。 例えば、刊行物の「粉体、および、粉末冶金」
第32巻第２号16頁から21頁にかけ超硬合金製基体
に対する硬質被覆層膜の表面被覆については耐摩
耗性と靭性が相反する記載があり、PVD法によ
る表面被覆はCVD法による表面被覆よりも靭性
の低下が少く、又、表面被覆の厚さが厚くなるの
に伴つて靭性は低下していくことが示されてい
る。 このような硬質被覆層膜の表面被覆の厚さの耐
摩耗性と靭性「抗折力」に与える影響はドリルに
おいても無視出来ないことが分つてきた。 したがつて、上述従来技術による硬質被覆層膜
表面被覆ドリルでは硬質被覆層膜の表面被覆を厚
くすると耐摩耗性は増加するが、その靭性は低下
してドリル折損が生じ易くなる欠点があり、逆に
これに対処して硬質被覆層膜の表面被覆厚さを薄
くすると、靭性は低下しないようにすることが出
来はするものの、逆に耐摩耗性は劣化して寿命が
短くなるという難点があつた。 したがつて、ドリル本体の超硬合金製基体表面
に一様な厚みの硬質被覆層膜を表面被覆するドリ
ルでは、両者が共にその本来的機能を発揮出来な
くなるという不利点があつた。 この発明の目的は上述従来技術に基づく硬質被
覆層膜を表面被覆したドリルの耐久性の問題点を
解決すべき技術的課題とし、ドリルの機能別にそ
の切削加工に与かる先端部に於いては耐摩耗性を
増強し、被削材との摩擦係数の少い側面部に於い
ては靭性を増加するようにし、ドリルの寿命を延
ばし耐久性を向上するようにして金属製品製造産
業における加工技術利用分野に益する優れた表面
被覆ドリルを提供せんとするものである。 ＜問題点を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は、前述問題点を解決するため
に、金属被削材に対してドリルにより孔開け加工
をするに、ドリル本体の超硬合金製の基体表面に
対し周期律表の4a、5a、6a族の金属、或は、Si、
Alの炭化物、窒化物、酸化物、或は、これらの
固溶体のいづれかによる一層、もしくは、二層以
上の硬質被覆層膜を表面被覆して耐摩耗性を向上
させるようにし、而して、被削材の孔開け加工に
直接与かり、切削屑の精製に与かる切刃やチゼル
エツジ等のドリルの先端部に於いては側面部より
硬質被覆層膜の表面被覆厚さを厚くして耐摩耗
性、耐溶着性を向上させ、一方、先端部ほど耐摩
耗性は要求されず、切削屑が生ぜず、被削材との
摩擦係数を小さくして切削抵抗を減少させるマー
ジン部等の側面部に於いては、先端部よりも硬質
被覆層膜の表面被覆厚さを薄くしてトルクが作用
しても靭性が向上するようにし、ドリル全体とし
ては機能部分別に耐摩耗性と靭性を選択的に向上
させるようにした技術的手段を講じたものであ
る。 而して、シヤンク部に一体形成されるドリル本
体の超硬合金製基体に対する上記周期律表の4a、
5a、6a族の金属、又は、Si、Alの炭化物、窒化
物、酸化物、或は、これらの固溶体のいづれかに
よる一層、もしくは、二層以上の硬質被覆層膜の
表面被覆についてはPVD法、CVD法、プラズマ
CVD法等いづれを用いても良く、例えばPVD法
を用いる場合にはつきまわり性が悪いので蒸発源
とドリル本体の相互のセツト位置関係を最適状態
に選択して表面被覆を行うことによつて硬質被覆
層膜の表面被覆厚さで先端部の厚みを側面部の厚
みよりも設定厚さ厚くすることが比較的容易に行
える。 又、CVD法、プラズマCVD法等を用いる場合
には、反応ガスの側面部への供給を適宜にコント
ロールする手段やドリル本体の側面部を適宜な間
隙を介させて円筒でカバーしてマスキングする等
により所定に先端部の硬質被覆層膜の表面被覆厚
みを側面部よりも厚くすることが可能である。 そして、硬質被覆層膜の表面被覆の先端部と側
面部との比は（先端部）／（側面部）＝1.1〜3.0
が望ましい。 蓋し、この場合、1.1以下の比率、及び、3.0以
上の比率では耐摩耗性と靭性の初期目的に沿う両
立が困難であることが実験的に得られているから
である。 又、硬質被覆層膜の表面被覆厚みは先端部で
1.0〜15μｍ、側面部では0.5〜10μｍが望ましく、
先端部に於いて1.0μｍ以下では切刃等の切削部で
の耐摩耗性が劣化し、15μｍ以上では先端部の靭
性が低下して欠け易くなる。 一方、側面部に於いては、0.5μｍ以下ではマー
ジン部等の被削材に対する切削抵抗を減少させる
効果が薄く、10μｍ以上では靭性は低下して折れ
易くなる。 したがつて、上記の範囲が最適であることが実
験的に得られたものである。 ＜実施例＞ 次に、この発明の実施例を従来態様の比較例と
併せて説明すれば以下の通りである。 シヤンク部に一体形成するドリル本体の基体を
ISOのP30グレードの超硬合金製の直径10mmのソ
リツドドリルとして、イオンプレーテイング法に
より基体と蒸発源の相対位置のセツトを種々変え
ることにより、次の表に示す様な硬質被覆層膜
分布のTiNの実施例と従来態様の比較例の表面
被覆ドリルを得た。
【表】
抗大
そして、上記表のドリルを15馬力のマシニン
グセンターにセツトして被削材S50C（表面被覆
HB250）に対し、切削油として水溶性の切削油材
を用い、切削速度50ｍ／分、送り0.3mm／回転、
加工孔深さ30mmの穴加工を加工数864穴で行つた
結果の判定は、上記表の右側に示す通りであ
り、従来態様の比較例のドリルに比し、極めて著
しい効果が得られていることが分る。 尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、種々の態様が採用可
能である。 ＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、難削材等の被削材に
対する孔開け加工を行う硬質被覆層膜を表面被覆
したドリルにおいて、その超硬合金製基体表面に
周期律表の4a、5a、6a族の金属、又は、Si、Al
の炭化物、窒化物、酸化物と、もしくは、これら
の固溶体のいづれかを用いて一層、もしくは、二
層以上の硬質被覆層膜を表面被覆したことによ
り、難削材に対しても耐摩耗性が向上し、ドリル
の折損等が生ぜず、切粉等の切削屑の溶着性が防
止出来、その寿命が向上するという優れた効果が
奏される。 而して、基体表面に表面被覆する硬質被覆層膜
の厚みについてを切刃やジゼルエツジ等の直接切
削に与かる先端部の厚みを側面部のそれよりも厚
くしたことにより、切削部の耐摩耗性や耐溶着性
の耐久性を向上し、相対的に切削には与からず、
トルクが印加され、被削材との摩擦を軽減する側
面部の靭性を向上させるという両機能を選択的に
向上させることが出来、それによつてドリル全体
としての耐摩耗性と靭性を併せ兼備えて向上させ
ることが出来るという優れた効果が奏される。
そして、上記表のドリルを15馬力のマシニン
グセンターにセツトして被削材S50C（表面被覆
HB250）に対し、切削油として水溶性の切削油材
を用い、切削速度50ｍ／分、送り0.3mm／回転、
加工孔深さ30mmの穴加工を加工数864穴で行つた
結果の判定は、上記表の右側に示す通りであ
り、従来態様の比較例のドリルに比し、極めて著
しい効果が得られていることが分る。 尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、種々の態様が採用可
能である。 ＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、難削材等の被削材に
対する孔開け加工を行う硬質被覆層膜を表面被覆
したドリルにおいて、その超硬合金製基体表面に
周期律表の4a、5a、6a族の金属、又は、Si、Al
の炭化物、窒化物、酸化物と、もしくは、これら
の固溶体のいづれかを用いて一層、もしくは、二
層以上の硬質被覆層膜を表面被覆したことによ
り、難削材に対しても耐摩耗性が向上し、ドリル
の折損等が生ぜず、切粉等の切削屑の溶着性が防
止出来、その寿命が向上するという優れた効果が
奏される。 而して、基体表面に表面被覆する硬質被覆層膜
の厚みについてを切刃やジゼルエツジ等の直接切
削に与かる先端部の厚みを側面部のそれよりも厚
くしたことにより、切削部の耐摩耗性や耐溶着性
の耐久性を向上し、相対的に切削には与からず、
トルクが印加され、被削材との摩擦を軽減する側
面部の靭性を向上させるという両機能を選択的に
向上させることが出来、それによつてドリル全体
としての耐摩耗性と靭性を併せ兼備えて向上させ
ることが出来るという優れた効果が奏される。
Claims (1)
- １ ドリル本体の超硬合金製基体表面に周期律表
の4a、5a、6a族の金属またはSi、Alの炭化物、
窒化物、酸化物とこれらの固溶体のいづれかの少
くとも一層の硬質被覆層膜を形成した表面被覆ド
リルにおいて、ドリル先端部の硬質被覆層膜の厚
みをドリル側面部のそれよりも厚く形成したこと
を特徴とする表面被覆ドリル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12833285A JPS61288910A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 表面被覆ドリル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12833285A JPS61288910A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 表面被覆ドリル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288910A JPS61288910A (ja) | 1986-12-19 |
| JPH0215324B2 true JPH0215324B2 (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=14982171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12833285A Granted JPS61288910A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 表面被覆ドリル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288910A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2643496B2 (ja) * | 1989-11-28 | 1997-08-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 先端部表面硬質層被覆超硬合金製バックテーパー付きミニチュアドリル |
| JP2639141B2 (ja) * | 1989-11-28 | 1997-08-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面硬質層被覆超硬合金製ミニチュアドリルおよびその製造法 |
| JP2522768Y2 (ja) * | 1991-09-09 | 1997-01-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質層複合被覆ドリル |
| DE102006042226A1 (de) * | 2006-09-06 | 2008-03-27 | Günther & Co. GmbH | Beschichteter Spiralbohrer |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP12833285A patent/JPS61288910A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61288910A (ja) | 1986-12-19 |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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