JPH02298406A - Sintered hard alloy drill - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、主として鋼の穿孔加工に供される耐磨耗制や
靭性に優れた高品質なドリルの構造に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a high-quality drill with excellent wear resistance and toughness, which is mainly used for drilling steel.
［従来の技術とその課題］
ドリルは、調料なとの穿孔加工に用いられる切削工具で
あり、その−例としてツイストトリルの構造か第１図に
示されている。ツイストトリルは、穿孔加工に供される
切刃部１と、切削に関与せずに、主として切屑の排出と
、ボール盤などの切削機械のチャック部などに装着する
ための働きをもつシャンク部２とを有している。[Prior art and its problems] A drill is a cutting tool used for drilling holes in materials, and an example of the drill is shown in FIG. 1 as a twist drill structure. The twist trill consists of a cutting blade part 1 used for drilling, and a shank part 2 that does not participate in cutting but mainly functions to discharge chips and to attach to the chuck part of a cutting machine such as a drilling machine. have.
使用状態において、ドリルの切刃部およびシャンク部は
、各々異なった負荷状態で使用される。In use, the cutting edge and shank of the drill are subjected to different loads.
したがって、ドリルの各部に要求される特性は異なる。Therefore, the characteristics required for each part of the drill are different.
たとえば、切刃部の刃先部では耐磨耗性や耐溶着性など
が要求され、シャンク部では工具としての強度を保持す
るための靭性が要求される。For example, the cutting edge of the cutting edge requires abrasion resistance and welding resistance, and the shank requires toughness to maintain the strength of the tool.
また、切刃部の刃先部についても、その中心部と外周部
とでは切削速度が大きく異なるため、要求される特性も
異なる。このような複雑な要求に応えるように、従来か
らドリルの材料として種々のものが開発されてきた。Further, since the cutting speed of the cutting edge portion of the cutting edge portion is greatly different between the center portion and the outer peripheral portion, the characteristics required are also different. In order to meet such complex requirements, various materials for drills have been developed.
従来より、一般的なドリルの材質は、高速度鋼および超
硬合金である。高速度鋼は、靭性に富むが耐磨耗性が低
く、高速切削に不適である。一方、超硬合金は、耐磨耗
性や精度特性に優れる反面、脆い性質を有し、たとえば
、剛性の低い工作機械に使用すると折損する場合があっ
た。Traditionally, common drill materials have been high speed steel and cemented carbide. High-speed steel has high toughness but low wear resistance, making it unsuitable for high-speed cutting. On the other hand, although cemented carbide has excellent wear resistance and precision characteristics, it has brittle properties, and may break when used in, for example, machine tools with low rigidity.
これらの改良として、高速度鋼の切刃部に硬質のＴｉＮ
をコーティングする構造、あるいは切刃′部を超硬合金
にし、ろう付けする構造などが考えられた。しかし、切
刃部にコーティングを施したものは、通當使用されるよ
うにドリルの再研削を実施すると、少なくとも前退面側
のコーティング層が除去されてしまい、コーティングの
効果の大半が失われてしまう欠点を有していた。また、
切刃部に超硬合金をろう付けする構造は、ろうｆ・１け
自体が本質的に熱的強度や機械的強度に劣るものである
ので、難削祠や深孔加工には適用てきないという欠点を
有していた。As an improvement to these, hard TiN was added to the cutting edge of high-speed steel.
A structure in which the cutting edge was coated with a carbide, or a structure in which the base of the cutting edge was made of cemented carbide and brazed to it were considered. However, when a drill with a coating applied to its cutting edge is re-grinded for regular use, at least the coating layer on the front and retreat side is removed, and most of the coating's effectiveness is lost. It had the disadvantage of being Also,
The structure in which cemented carbide is brazed to the cutting edge cannot be applied to difficult-to-cut or deep hole machining because the solder f-1 itself is inherently inferior in thermal and mechanical strength. It had the following drawback.
さらに近年では、耐磨耗性および靭性の向上などを意図
して、異なる材質の超硬会合同士（Ｐ２ＯとＤ３０）を
ろう付けした構造（実開昭５８−１４３１１５号）ある
いは冶金学的に一体化接合した構造（実公昭６’２−４
６４８９号）、さらに、ドリルの中心部と外周部との要
求される特性の違いに着目し、その中心部と外周部との
超硬合金の材質を違えた二重構造に成形したもの（特開
昭６２−２１８０１０号）、あるいはこの二重構造を射
出成形で形成する方法（特開昭６３−３８５０１号、３
８５０２号）等が提案された。また、ドリルの耐溶着性
の向上のために、ドリルの材質をサーメットで構成した
構造（特開昭６２−２９２３０７号）などがある。これ
らの従来の例において、ドリルのシ、ヤンク部の靭性を
向上させる目的で超硬合金の粗粒化や高結合相化を行な
ったものは、逆に材料の強度を低下させたり、あるいは
弾性変化歪を低下させ、被削材のぶれやマシンの不安定
な回転などにより、孔あけ加工中に折損してしまうとい
う問題を生じた。Furthermore, in recent years, with the intention of improving wear resistance and toughness, structures in which cemented carbide aggregates of different materials (P2O and D30) are brazed together (Utility Model Application No. 58-143115) or metallurgically integrated (Jikko Sho 6'2-4)
6489), and focused on the difference in required characteristics between the center and outer periphery of the drill, and developed a double-structured drill in which the center and outer periphery are made of different cemented carbide materials. JP-A No. 62-218010), or a method of forming this double structure by injection molding (JP-A No. 63-38501, 3).
No. 8502) etc. were proposed. Furthermore, in order to improve the welding resistance of the drill, there is a structure in which the drill is made of cermet (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-292307). In these conventional examples, the coarse grains and high bonding phase of the cemented carbide were used to improve the toughness of the drill bits and yanks, but this resulted in a decrease in the strength of the material or an increase in elasticity. This resulted in problems such as the change in strain being reduced, and breakage during drilling due to vibration of the workpiece or unstable rotation of the machine.
このように、従来からドリルの複雑な要求に対して個々
の観点からの改良がなされている。しかし、従来のこれ
らの構造は、いずれもドリルの全ての特性上の要求を完
全に満たすものではなかった。As described above, improvements have been made from individual viewpoints to meet the complex requirements of drills. However, none of these conventional structures completely satisfies all the characteristics requirements of a drill.
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであ
り、ドリルの切刃部において優れた耐摩純性、耐溶着性
を有し、かつシャンク部は必要十分な特性を併せ持つＷ
Ｃ超硬合金で構成される焼結硬質合金製ドリルを提供す
ることを目的とする。The present invention was made in view of the above-mentioned situation, and the present invention has been made by using W, which has excellent abrasion resistance and welding resistance in the cutting edge of the drill, and has the necessary and sufficient characteristics in the shank part.
The object of the present invention is to provide a sintered hard metal drill made of C cemented carbide.
［発明の概要］
本発明者たちは、ドリルに要求される特性のうち、特に
耐磨耗性および耐溶着性の向上を意図した。発明者たち
は、チタン（Ｔｉ）を主成分とした窒素含有サーメット
の利用が必須であると考えた。そこで、種々のサーメッ
トの組成成分に対しパラメトリックな実験を行ない、多
くの有効な知見を得た。また、本発明者たちは、ドリル
のシャンク部に要求される靭性および強度を満足させる
ためには、ＷＣ系超硬合金の利用が好ましいとの知見も
得た。本発明は、これらの知見に基づいてなされたもの
であり、ドリルの切刃部に対して耐磨耗性、耐溶着性の
優れたサーメッ！・を使用し、シャンク部に対しては靭
性に優れたＷＣ系超硬合金を使用している。切刃部とシ
ャンク部とは、一体に接合される。以下に、このドリル
の特性について説明する。[Summary of the Invention] Among the properties required of a drill, the present inventors particularly intended to improve wear resistance and welding resistance. The inventors believed that it was essential to use a nitrogen-containing cermet containing titanium (Ti) as a main component. Therefore, we conducted parametric experiments on various cermet compositions and obtained many useful findings. The present inventors also found that it is preferable to use a WC-based cemented carbide in order to satisfy the toughness and strength required for the shank portion of a drill. The present invention has been made based on these findings, and uses a cermet material with excellent abrasion resistance and welding resistance for the cutting edge of a drill.・The shank part is made of WC-based cemented carbide, which has excellent toughness. The cutting edge portion and the shank portion are integrally joined. The characteristics of this drill will be explained below.
（１）切刃部
■ サーメットの硬質分散相の成分
ａ、 硬質分散相は、チタン（Ｔｉ）と、チタンを除く
周期律表第１Ｖａ、Ｖａ、ＶＩａ族金属のうち１種類も
しくは２種類以上の金属との炭化物、窒化物、複炭窒化
物から構成され、かっこの硬質分散相に含まれる金属原
子中のチタン量が原子比で０．５〜０．９５の範囲にあ
る。０．５未満ではサーメットの耐磨耗性および耐溶着
性が不足する。また、０．９５を越えると、サーメット
の焼結性が劣化する。(1) Cutting edge ■ Component a of the hard dispersed phase of the cermet: The hard dispersed phase is composed of titanium (Ti) and one or more of the metals in group 1 Va, Va, and VIa of the periodic table excluding titanium. It is composed of carbides, nitrides, and double carbonitrides with metal, and the amount of titanium in the metal atoms contained in the hard dispersed phase of the parentheses is in the range of 0.5 to 0.95 in terms of atomic ratio. If it is less than 0.5, the abrasion resistance and welding resistance of the cermet will be insufficient. Moreover, when it exceeds 0.95, the sinterability of the cermet deteriorates.
ｂ、 硬質分散相に含まれる非金属原子中の窒素の割合
か、原子比で０．１〜０，７の範囲にある。０．１未満
では、窒素がサーメットの焼結時の硬質分散相の粒成長
を抑制するという効果が生じなくなる。また、０．７を
越えると、サーメットの焼結性が劣化する。b. The proportion of nitrogen in the nonmetallic atoms contained in the hard dispersed phase is in the range of 0.1 to 0.7 in terms of atomic ratio. If it is less than 0.1, nitrogen will not have the effect of suppressing the grain growth of the hard dispersed phase during sintering of the cermet. Moreover, when it exceeds 0.7, the sinterability of the cermet deteriorates.
ｃ９ 硬質分散相は、粒径が０，２〜０．６μｍの微
粒硬質相と粒径が１〜３μｍの粗粒硬質相との混合体か
らなり、粗粒硬質相に対する微粒硬質相の体積比率が０
． ３〜３の範囲にある。すなわち、０，３未満では、
サーメットの靭性か劣化し、ドリル刃先部にチッピング
か生じる。また、３０を越えると、ドリルの刃先に熱亀
裂か発生し問題となる。c9 The hard dispersed phase consists of a mixture of a fine hard phase with a particle size of 0.2 to 0.6 μm and a coarse hard phase with a particle size of 1 to 3 μm, and the volume ratio of the fine hard phase to the coarse hard phase is 0
．． It is in the range of 3-3. That is, below 0.3,
The toughness of the cermet deteriorates and chipping occurs on the drill cutting edge. Moreover, if it exceeds 30, thermal cracks will occur on the cutting edge of the drill, causing a problem.
■ サーメットに占める結合金属相の量サーメット中に
占める結合金属相の量は５重皿％〜３０重量％の範囲に
ある。すなわち、５重量％未満では、サーメットの靭性
が不足し、ドリルの刃先にチッピングが生じる。また、
３０重量％を越えると、耐磨耗性が不足し、刃先の逃面
やマージン部に大きな磨耗か生しる。(2) Amount of binding metal phase in the cermet The amount of the binding metal phase in the cermet ranges from 5% to 30% by weight. That is, if it is less than 5% by weight, the toughness of the cermet will be insufficient and chipping will occur on the cutting edge of the drill. Also,
If it exceeds 30% by weight, wear resistance will be insufficient and large wear will occur on the flanks and margins of the cutting edge.
（２）シャンク部
■ ドリルのシャンク部には、ＷＣ系超硬合金を用いる
。すなわち、たとえば高速度鋼などでは熱膨張係数が大
きいため、切刃部のサーメットとの熱膨張差に起因した
切刃部の切刃部が発生しやすい。また、高速度鋼のヤン
グ率はＷＣ系合金の約１／３であり、切削時の耐振性が
悪いため、切刃部の磨耗、欠損も助長することになる。(2) Shank part■ The shank part of the drill is made of WC cemented carbide. That is, for example, high-speed steel has a large coefficient of thermal expansion, so that a cutting edge tends to occur in the cutting edge due to a difference in thermal expansion between the cutting edge and the cermet. In addition, the Young's modulus of high-speed steel is about 1/3 of that of WC alloys, and its vibration resistance during cutting is poor, which promotes wear and chipping of the cutting edge.
［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。[Example code] Examples of the present invention will be described below.
本発明における焼結硬質合金製ドリルは、切刃部にサー
メッ！・合金を用い、シャンク部にＷＣ超硬合金を用い
、粉体の成型プレス時に接合し、焼結して形成されてい
る。第１表には、性能試験に供された本発明の焼結硬質
合金製ドリルおよび比較のために用いられたドリルのサ
ーメット合金部の組成および粒度分布などを示している
。第１表において、比較品の合金り、Ｅは主に硬質分散
相に含まれる非金属原子の割合に着目して用いられたも
のである。また、比較品の合金Ｆは硬質分散相の粒度分
布に着目して用いられたものである。The sintered hard alloy drill of the present invention has a cermeted cutting edge!・It is formed by using an alloy, and using WC cemented carbide for the shank part, joining and sintering during powder molding press. Table 1 shows the composition and particle size distribution of the cermet alloy part of the sintered hard alloy drill of the present invention that was subjected to the performance test and the drill used for comparison. In Table 1, the comparative alloy E was used mainly focusing on the proportion of nonmetallic atoms contained in the hard dispersed phase. Alloy F, which is a comparative product, was used with attention paid to the particle size distribution of the hard dispersed phase.
さらに、比較品の合金Ｇ、Ｈはサーメットに占める結合
金属相の割合に着目して用いられたものである。Furthermore, comparative alloys G and H were used with attention paid to the proportion of the bonding metal phase in the cermet.
（以下余白）
ドリルの性能評価テストは、第１表に示した合金Ａ−Ｈ
の材料を用いて直径１０ｍｍのドリルを作製し、第２表
に示される条件下で行なわれた。(Left below) The drill performance evaluation test was conducted using alloys A-H shown in Table 1.
A drill with a diameter of 10 mm was made using the following materials, and the test was conducted under the conditions shown in Table 2.
この性能評価テストは、主に耐磨耗性評価テストおよび
対熱亀裂性テストの２つで構成される。This performance evaluation test mainly consists of two parts: an abrasion resistance evaluation test and a thermal crack resistance test.
上記のドリル性能評価テストの結果を第３表に示す。第
３表を参照して、まず、合金Ａ−Ｃと合金り、Ｅとの比
較において、合金りおよび合金Ｅは特にシャンク強度に
劣り、テスト■の試験中に突然折損を生じた。Table 3 shows the results of the above drill performance evaluation test. Referring to Table 3, first, in comparison with Alloys A-C, Alloy E, and Alloy E, Alloy E and Alloy E were particularly inferior in shank strength, and suddenly broke during the test (2).
合金Ａ〜Ｃと合金Ｆとの比較において、合金Ｆは、耐熱
亀裂性が乏しいことが判明した。In comparing Alloys A to C and Alloy F, Alloy F was found to have poor thermal cracking resistance.
合金Ａ−Ｃと合金ＧＳＨとの比較において、合金Ｇは耐
熱亀裂性が劣り、かつ非常に寿命が短いことが判明した
。また、合金Ｈにおいても耐磨耗性が劣ることが判明し
た。In comparing Alloy A-C and Alloy GSH, Alloy G was found to have poor heat cracking resistance and a very short lifespan. It was also found that Alloy H also had poor wear resistance.
比較のために、現在使用されているコーティングハイス
あるいはコーティング超硬ドリルなども併せて本性能試
験が行なわれた。これらのドリルと合金Ａ−Ｃのドリル
との比較において、いずれのテストにおいても本発明品
のドリルの性能が優れることが明らかである。For comparison, this performance test was also conducted with currently used coated HSS and coated carbide drills. In comparing these drills with the alloy A-C drill, it is clear that the drill of the present invention has superior performance in all tests.
また、本発明品の合金Ａ−Ｃと、たとえば合金Ａの単材
料からなるドリルおよびＷＣ超硬合金の単材料からなる
ドリルについても性能評価テストを行った。その結果、
本発明品の合金Ａと単材料の合金Ａとの比較において、
本発明の合金Ａでは強度に特徴的な向上がみられる。ま
た、本発明品の合金ＡとＷＣ超硬合金との比較において
、本発明の合金Ａは耐磨耗性および強度ともに優れるこ
とが明らかである。Further, performance evaluation tests were also performed on alloys A-C of the present invention, drills made of a single material of alloy A, and drills made of a single material of WC cemented carbide. the result,
In comparing alloy A of the present invention and alloy A of a single material,
Alloy A of the present invention shows a characteristic improvement in strength. Further, in comparing Alloy A of the present invention with WC cemented carbide, it is clear that Alloy A of the present invention is superior in both wear resistance and strength.
［発明の効果］
以上のように、本発明においてはドリルの刃先部に耐磨
耗性、耐溶着性あるいは耐熱亀裂性に優れるサーメット
を用い、さらにこのサーメットの硬質分散相の粒度を微
粒子群と粗粒子群との所定の混合体により構成させ、さ
らにドリルのシャンク部に靭性に富むＷＣ超硬合金を用
い、これらの両者を一体接合させることによりドリルを
成形しており、これによって突発的な折損などが生じる
ことのない信頼性の高い長寿命、高品質な焼結硬質合金
製ドリルを実現することができる。[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, a cermet with excellent abrasion resistance, welding resistance, or heat cracking resistance is used at the cutting edge of a drill, and the particle size of the hard dispersed phase of this cermet is adjusted to a fine particle group. The drill is made of a predetermined mixture of coarse particles, and the shank part of the drill is made of WC cemented carbide, which has high toughness.The drill is formed by integrally joining these two parts. It is possible to realize a highly reliable, long-life, high-quality sintered hard alloy drill that does not break or break.
第１図は、一般的なツイストドリルの構造図である。第
２図は、サーメットの硬質分散相の粒度分布を示す硬質
分散相粒度分布図である。
図において、１はドリルの切刃部、２はドリルのシャン
ク部を示す。FIG. 1 is a structural diagram of a general twist drill. FIG. 2 is a hard dispersed phase particle size distribution diagram showing the particle size distribution of the hard dispersed phase of cermet. In the figure, 1 indicates the cutting edge portion of the drill, and 2 indicates the shank portion of the drill.
Claims (1)
の所定の取付位置に取付けられるシャンク部とを備えた
焼結硬質合金製ドリルにおいて、前記切刃部は、 チタンと、チタンを除く周期律表第IVａ、Ｖａ、VIａ族
金属のうち１種類または２種類以上の炭化物、窒化物、
複炭窒化物のいずれかを主要成分とする硬質分散相と、
ニッケルとコバルトとを主成分とする結合金属相とから
なるサーメットで構成され、 前記硬質分散相は、チタンを含む金属原子群と窒素を含
む非金属原子群とを含み、 前記金属原子群中の前記チタンの量は、原子比で０．５
以上０．９５以下であり、 前記非金属原子群中の前記窒素の量は、原子比で０．１
以上０．７以下であり、 前記硬質分散相は、平均粒径が０．２μｍ以上０．６μ
ｍ以下の微粒子群と、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下
の粗粒子群とを備え、 前記粗粒子群に対する前記微粒子群の体積比は、０．３
以上３以下であり、 前記結合金属相は、前記サーメット中に占める割合が５
重量％以上３０重量％以下であり、前記シャンク部は、
前記切刃部と一体に接合されており、かつコバルトを含
有するＷＣ超硬合金で構成されていることを特徴とする
、焼結硬質合金製ドリル。[Scope of Claims] A sintered hard alloy drill comprising a cutting edge for cutting a workpiece and a shank, a part of which is attached to a predetermined attachment position of a cutting machine, wherein the cutting edge is The part contains titanium and one or more carbides and nitrides of metals from Groups IVa, Va, and VIa of the periodic table excluding titanium.
a hard dispersed phase containing one of double carbonitrides as a main component;
The hard dispersed phase includes a metal atomic group containing titanium and a non-metallic atomic group containing nitrogen; The amount of titanium is 0.5 in atomic ratio.
or more and 0.95 or less, and the amount of nitrogen in the nonmetallic atomic group is 0.1 in atomic ratio.
and 0.7 or less, and the hard dispersed phase has an average particle size of 0.2 μm or more and 0.6 μm.
m or less, and a coarse particle group having an average particle size of 1 μm or more and 3 μm or less, and the volume ratio of the fine particle group to the coarse particle group is 0.3.
or more and 3 or less, and the proportion of the bonded metal phase in the cermet is 5 or less.
% by weight or more and 30% by weight or less, and the shank portion is
A drill made of a sintered hard alloy, which is integrally joined to the cutting edge and is made of a WC cemented carbide containing cobalt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043494A JPH02298406A (en) | 1989-02-23 | 1990-02-23 | Sintered hard alloy drill |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-44716 | 1989-02-23 | ||
| JP4471689 | 1989-02-23 | ||
| JP2043494A JPH02298406A (en) | 1989-02-23 | 1990-02-23 | Sintered hard alloy drill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298406A true JPH02298406A (en) | 1990-12-10 |
Family
ID=26383277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2043494A Pending JPH02298406A (en) | 1989-02-23 | 1990-02-23 | Sintered hard alloy drill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298406A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100297452B1 (en) * | 1994-11-22 | 2001-10-24 | 시모무라 구니 | Drills for hard materials and drilling methods using these drills |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP2043494A patent/JPH02298406A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100297452B1 (en) * | 1994-11-22 | 2001-10-24 | 시모무라 구니 | Drills for hard materials and drilling methods using these drills |
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