JPH0295506A - 超硬ドリルおよびその製造方法 - Google Patents
超硬ドリルおよびその製造方法Info
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- JPH0295506A JPH0295506A JP24178488A JP24178488A JPH0295506A JP H0295506 A JPH0295506 A JP H0295506A JP 24178488 A JP24178488 A JP 24178488A JP 24178488 A JP24178488 A JP 24178488A JP H0295506 A JPH0295506 A JP H0295506A
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- Drilling Tools (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、高速、高送り切削加工に適した超硬ドリル
およびその製造方法の改良に関するものである。
およびその製造方法の改良に関するものである。
[従来の技術]
本出願人は先に、ドリルの外周側と内周側において異な
る材質とした超硬ドリルを提案した(特願昭61−16
9407号)。この提案に係る超硬ドリルは、ドリルの
内周側を外周側よりも靭性の高い超硬合金で構成するこ
とにより、切削速度が速い外周側での耐摩耗性を向上さ
せ、スラスト荷重が大きいために欠損し易いチゼル付近
の機械的強度を高め、これによって、高速、高送り切削
を可能としたものである。
る材質とした超硬ドリルを提案した(特願昭61−16
9407号)。この提案に係る超硬ドリルは、ドリルの
内周側を外周側よりも靭性の高い超硬合金で構成するこ
とにより、切削速度が速い外周側での耐摩耗性を向上さ
せ、スラスト荷重が大きいために欠損し易いチゼル付近
の機械的強度を高め、これによって、高速、高送り切削
を可能としたものである。
ところで、このような超硬ドリルは、本出願人が先に提
案した特公昭61−57123に開示された方法の一例
によって製造される。
案した特公昭61−57123に開示された方法の一例
によって製造される。
すなわち、超硬合金の圧粉体である筒状体に、この筒状
体を構成する超硬合金より靭性が高い超硬合金を圧縮成
形後焼結してなる棒状体を挿入してこれらを組み立て、
その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加工と
焼結とを行って製造する。
体を構成する超硬合金より靭性が高い超硬合金を圧縮成
形後焼結してなる棒状体を挿入してこれらを組み立て、
その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加工と
焼結とを行って製造する。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上記超硬ドリルでは、内周部と外周部と
を構成する超硬合金がその結合相であるCoの拡散現象
に伴って拡散し、各々の特性が互いに相殺されて均一と
なってしまい、特に、小径ドリルでは内外周で異なる組
成とした効果が充分に発揮されないという欠点があった
。
を構成する超硬合金がその結合相であるCoの拡散現象
に伴って拡散し、各々の特性が互いに相殺されて均一と
なってしまい、特に、小径ドリルでは内外周で異なる組
成とした効果が充分に発揮されないという欠点があった
。
たとえば、ドリル直径が15mm以下の場合に中心部の
直径は1mm〜3mmとされるが、1260°C〜13
80°Cで焼結を行うと中心部の外周面から中心側へ0
.2mm〜Q、5mmの範囲が拡散の影響を受け、この
ため、高靭性を保つことができな(なってしまうのであ
る。
直径は1mm〜3mmとされるが、1260°C〜13
80°Cで焼結を行うと中心部の外周面から中心側へ0
.2mm〜Q、5mmの範囲が拡散の影響を受け、この
ため、高靭性を保つことができな(なってしまうのであ
る。
なお、上記欠点を解消するものとして、例えば、特開昭
63−137105号公報に示されるように、中心部と
外周部との間にぬれ性の劣る拡散防止層を設けて3層構
造とし、一体内に焼結する製造方法が提案されているが
、それでも拡散層の厚さは数100μに達し、いずれに
しても小径ドリルに対応し得ないのが現状である。
63−137105号公報に示されるように、中心部と
外周部との間にぬれ性の劣る拡散防止層を設けて3層構
造とし、一体内に焼結する製造方法が提案されているが
、それでも拡散層の厚さは数100μに達し、いずれに
しても小径ドリルに対応し得ないのが現状である。
[発明の目的]
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、中心部
と外周部との間の拡散現象を最小限に押さえることがで
き、小径ドリルであっても外周側での高硬度、内周側で
の高靭性を得ることができる超硬ドリルおよびその製造
方法を提供することを目的とする。
と外周部との間の拡散現象を最小限に押さえることがで
き、小径ドリルであっても外周側での高硬度、内周側で
の高靭性を得ることができる超硬ドリルおよびその製造
方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明の超硬ドリルは、中心部および外周部をWCま
たはTiCを主成分とする超硬合金により構成し、上記
拡散防止層をTiC,T1CN。
たはTiCを主成分とする超硬合金により構成し、上記
拡散防止層をTiC,T1CN。
ZrCのうちから選択される一または二以上のセラミッ
クスにより構成したものである。
クスにより構成したものである。
また、この発明の超硬ドリルの製造方法は、超硬合金製
の圧粉体である筒状体の内部に、この筒状体を構成する
超硬合金よりも靭性の高い超硬合金を圧縮成形後に焼結
しその焼結体表面にTiC1TiCN、ZrCのうちか
ら選択される一または二以上のセラミックスを5μ〜2
5μの厚さで被覆した棒状体を挿入してこれらを組み立
て、その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加
工と焼結とのいずれか一方を行い、次いで他方を行うこ
とを特徴としている。
の圧粉体である筒状体の内部に、この筒状体を構成する
超硬合金よりも靭性の高い超硬合金を圧縮成形後に焼結
しその焼結体表面にTiC1TiCN、ZrCのうちか
ら選択される一または二以上のセラミックスを5μ〜2
5μの厚さで被覆した棒状体を挿入してこれらを組み立
て、その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加
工と焼結とのいずれか一方を行い、次いで他方を行うこ
とを特徴としている。
[作用]
拡散防止層を構成するTiC,T1CN、ZrCはいず
れも極めて融点が高く、焼結温度では固相状態が維持さ
れる。このため、上記超硬ドリルの製造方法では、焼結
温度において液相のCOと固相の上記セラミックスが接
するためその際の原子拡散は僅かであり、拡散による組
成の均一化をほぼ完全に防止することができる。
れも極めて融点が高く、焼結温度では固相状態が維持さ
れる。このため、上記超硬ドリルの製造方法では、焼結
温度において液相のCOと固相の上記セラミックスが接
するためその際の原子拡散は僅かであり、拡散による組
成の均一化をほぼ完全に防止することができる。
また、本発明の超硬ドリルでは、拡散防止層としてTi
C%TiCN5ZrCのう。ち一または二以上のセラミ
ックスにより構成しているから、超硬ドリルの先端逃げ
面の早期摩耗を防止することができる。すなわち、超硬
ドリルを3層構造に構成すると、その先端逃げ面にそれ
らの接合部が現れ、その部分に局所摩耗が生じ易くなる
。しかし、上記セラミックスは硬度および靭性が高く、
高硬度の外周部と高靭性の中心部との中間的な機械的特
性を有する。このため、拡散防止層は中心部および外周
部とともに一様に摩耗し、局所摩耗が防止さ打る。
C%TiCN5ZrCのう。ち一または二以上のセラミ
ックスにより構成しているから、超硬ドリルの先端逃げ
面の早期摩耗を防止することができる。すなわち、超硬
ドリルを3層構造に構成すると、その先端逃げ面にそれ
らの接合部が現れ、その部分に局所摩耗が生じ易くなる
。しかし、上記セラミックスは硬度および靭性が高く、
高硬度の外周部と高靭性の中心部との中間的な機械的特
性を有する。このため、拡散防止層は中心部および外周
部とともに一様に摩耗し、局所摩耗が防止さ打る。
[第1実施例]
以下、本発明の一実施例について第1図および第2図を
参照しながら説明する。第2図は実施例の超硬ドリルを
示す側面図である。
参照しながら説明する。第2図は実施例の超硬ドリルを
示す側面図である。
この図において符号1はドリル本体である。ドリル本体
lは、その軸線0を含む中心部2と、この中心部2より
も外周側に設けられた外周部3と、この外周部3と中心
部2との中間に設けられた拡散防止層4とから構成され
ている。ここで、中心部2および外周部3は、WCまた
はTiCを主成分とする超硬合金により構成され、外周
部3は中心部2よりも硬度の高い材質とされている。
lは、その軸線0を含む中心部2と、この中心部2より
も外周側に設けられた外周部3と、この外周部3と中心
部2との中間に設けられた拡散防止層4とから構成され
ている。ここで、中心部2および外周部3は、WCまた
はTiCを主成分とする超硬合金により構成され、外周
部3は中心部2よりも硬度の高い材質とされている。
また、拡散防止層4は、TiC5TiCNSZrCのう
ちいずれかのセラミックスにより構成されている。なお
、拡散防止層4は単一のセラミックスにより一層に構成
しても同種類または異種類のセラミックスにより多層に
構成しても良いが、その厚さは5μm〜25μmである
ことが望ましい。拡散防止層4の厚さが5μmを下回る
と、中心部2と外周部3との間の拡散を有効に防止する
ことができなくなる。一方、拡散防止層4は化学的蒸着
法等により形成されるため、その厚さをあまりに厚くす
ると機械的特性の低下を来し、本発明者等の実験により
25μmが限界であることが確認されているからである
。さらに、ドリル本体lの外周には2つのねじれ溝5が
形成され、ねじれ溝5の回転方向を向く壁面の先端稜線
部には切刃6が形成されている。
ちいずれかのセラミックスにより構成されている。なお
、拡散防止層4は単一のセラミックスにより一層に構成
しても同種類または異種類のセラミックスにより多層に
構成しても良いが、その厚さは5μm〜25μmである
ことが望ましい。拡散防止層4の厚さが5μmを下回る
と、中心部2と外周部3との間の拡散を有効に防止する
ことができなくなる。一方、拡散防止層4は化学的蒸着
法等により形成されるため、その厚さをあまりに厚くす
ると機械的特性の低下を来し、本発明者等の実験により
25μmが限界であることが確認されているからである
。さらに、ドリル本体lの外周には2つのねじれ溝5が
形成され、ねじれ溝5の回転方向を向く壁面の先端稜線
部には切刃6が形成されている。
このような超硬ドリルにおいては、拡散防止層4をTi
C,TiCN5ZrCという高硬度、高靭性なセラミッ
クスにより構成しているから、拡散防止層4は高硬度の
外周部3と高靭性の中心部2との中間的な機械的特性を
有する。このため、拡散防止層4は中心部2および外周
部3とともに一様に摩耗し、ドリル本体lの先端逃げ面
の局所摩耗が防止される。
C,TiCN5ZrCという高硬度、高靭性なセラミッ
クスにより構成しているから、拡散防止層4は高硬度の
外周部3と高靭性の中心部2との中間的な機械的特性を
有する。このため、拡散防止層4は中心部2および外周
部3とともに一様に摩耗し、ドリル本体lの先端逃げ面
の局所摩耗が防止される。
次に、上記超硬ドリルの製造方法の好適な例について第
1図を参照しながら説明する。
1図を参照しながら説明する。
まず、中心部2となる靭性の高い超硬合金(WC−Co
−N i −Cr)を圧縮成形して棒状とし、1280
°Cで10分間焼結して直径1.7mm長さ50mmの
棒状体10を成形した。次に、焼結体10の表面に化学
的蒸着法によりTiCを6μの厚さでkmし、拡散防止
層11を形成した。なお、化学的蒸着法の外に物理的蒸
着法やプラズマ化学蒸着法も適宜選定して良い。次に、
超硬合金(wc−co)の円筒体12を外径18mm、
内径2.1mm、長さ80mmに圧縮成形し、この円筒
体12の内部に上記棒状体10を挿入し、1350°C
で25分間焼結した。こうして製造された焼結体を切断
してその円筒体12の内壁面と棒状体10の外壁面にお
ける拡散層の厚みを調べた。
−N i −Cr)を圧縮成形して棒状とし、1280
°Cで10分間焼結して直径1.7mm長さ50mmの
棒状体10を成形した。次に、焼結体10の表面に化学
的蒸着法によりTiCを6μの厚さでkmし、拡散防止
層11を形成した。なお、化学的蒸着法の外に物理的蒸
着法やプラズマ化学蒸着法も適宜選定して良い。次に、
超硬合金(wc−co)の円筒体12を外径18mm、
内径2.1mm、長さ80mmに圧縮成形し、この円筒
体12の内部に上記棒状体10を挿入し、1350°C
で25分間焼結した。こうして製造された焼結体を切断
してその円筒体12の内壁面と棒状体10の外壁面にお
ける拡散層の厚みを調べた。
その結果を第1表に示す。なお、比較のために、本出願
人が先に提案した製造方法によるものも併記する。また
、そのようにして製造した焼結体に形状加工を施し、第
1図に示すような超硬ドリルを製造した。そして、その
超硬ドリルにより穴明は加工を行った結果を従来ドリル
による穴明は加工結果とともに第2表に示す。
人が先に提案した製造方法によるものも併記する。また
、そのようにして製造した焼結体に形状加工を施し、第
1図に示すような超硬ドリルを製造した。そして、その
超硬ドリルにより穴明は加工を行った結果を従来ドリル
による穴明は加工結果とともに第2表に示す。
以下、余白
第1表
単位=μm
第2表
第1表から、本発明の超硬ドリルの製造方法では、拡散
層の厚さが極めて薄くなることが判る。
層の厚さが極めて薄くなることが判る。
これは、二度目の焼結の際に棒状体lOと円筒体12と
の間に固相の拡散防止層11が存在するためであり、特
開昭63−137105号公報に開示された製造方法と
比べても格段の違いがあることが判る。このため、本発
明の製造方法により得られる超硬ドリルでは、小径ドリ
ルであっても中心部2の靭性が高く、外周部3の硬度が
高いため、第2表から判るように、高速、高送り切削で
あってもドリル寿命を大幅に延ばすことができるのであ
る。
の間に固相の拡散防止層11が存在するためであり、特
開昭63−137105号公報に開示された製造方法と
比べても格段の違いがあることが判る。このため、本発
明の製造方法により得られる超硬ドリルでは、小径ドリ
ルであっても中心部2の靭性が高く、外周部3の硬度が
高いため、第2表から判るように、高速、高送り切削で
あってもドリル寿命を大幅に延ばすことができるのであ
る。
[第2実施例]
次に、本発明の超硬ドリルの製造方法の他の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
まず、中心部2となる靭性の高い超硬合金(WC−Cr
5wt%−Cr5wt%、WC粒径0゜5〜6μm)を
圧縮成形して棒状とし、1300°Cで15分間焼結し
て直径1.7mm長さ50mmの棒状体10を成形した
。次に、棒状体10の表面に化学的蒸着法によりTiC
を8μの厚さで被覆し、拡散防止層11を形成した。ま
た、別の棒状体10に化学的蒸着法によりT1CNを1
0μmの厚さで被覆したもの、ZrCを3μm被覆した
ものを製造した。次に、超硬合金(WC−C0)の円筒
体12を外径13mm、内径2.1mm1長さ3Qmm
に圧縮成形し、この円筒体12の内部に上記棒状体10
を挿入し、1350°Cで30分間焼結した。こうして
製造された3種類の焼結体を切断してその円筒体12の
内壁面と棒状体10の外壁面における拡散層の厚みを調
べた。
5wt%−Cr5wt%、WC粒径0゜5〜6μm)を
圧縮成形して棒状とし、1300°Cで15分間焼結し
て直径1.7mm長さ50mmの棒状体10を成形した
。次に、棒状体10の表面に化学的蒸着法によりTiC
を8μの厚さで被覆し、拡散防止層11を形成した。ま
た、別の棒状体10に化学的蒸着法によりT1CNを1
0μmの厚さで被覆したもの、ZrCを3μm被覆した
ものを製造した。次に、超硬合金(WC−C0)の円筒
体12を外径13mm、内径2.1mm1長さ3Qmm
に圧縮成形し、この円筒体12の内部に上記棒状体10
を挿入し、1350°Cで30分間焼結した。こうして
製造された3種類の焼結体を切断してその円筒体12の
内壁面と棒状体10の外壁面における拡散層の厚みを調
べた。
その結果を第3表に示す。また、そのようにして製造し
た3種類の焼結体に形状加工を施し、第1図に示すよう
な超硬ドリルを製造し、その超硬ドリルにより穴明は加
工を行った結果を第4表に示す。
た3種類の焼結体に形状加工を施し、第1図に示すよう
な超硬ドリルを製造し、その超硬ドリルにより穴明は加
工を行った結果を第4表に示す。
第3表
単位:μm
第4表
第3表および第4表から判るように、第2実施例におい
ても第1実施例とほぼ同様の効果を得ることができた。
ても第1実施例とほぼ同様の効果を得ることができた。
また、第2実施例により、拡散防止層がZrCであれば
、その厚さが5μmを下回っても拡散を防止し得ること
が確認された。
、その厚さが5μmを下回っても拡散を防止し得ること
が確認された。
[発明の効果]
以上説明したようにこの発明の超硬ドリルにおいては、
中心部および外周部をWCまたはTiCを主成分とする
超硬合金により構成し、上記拡散防止層をTiC,Ti
CN5ZrCのうちから選択される一または二以上のセ
ラミックスにより構成したものであるから、拡散防止層
4高硬度の外周部と高靭性の中心部との中間的な機械的
特性を有する。このため、拡散防止層は中心部および外
周部とともに一様に摩耗し、ドリル本体の先端逃げ面の
局所摩耗が防止される。
中心部および外周部をWCまたはTiCを主成分とする
超硬合金により構成し、上記拡散防止層をTiC,Ti
CN5ZrCのうちから選択される一または二以上のセ
ラミックスにより構成したものであるから、拡散防止層
4高硬度の外周部と高靭性の中心部との中間的な機械的
特性を有する。このため、拡散防止層は中心部および外
周部とともに一様に摩耗し、ドリル本体の先端逃げ面の
局所摩耗が防止される。
また、この発明の超硬ドリルの製造方法は、超硬合金製
の圧粉体である筒状体の内部に、この筒状体を構成する
超硬合金よりも靭性の高い超硬合金を圧縮成形後に焼結
しその焼結体表面にTiC1TiCN、ZrCのうちか
ら選択される一または二以上のセラミックスを5μ〜2
5μの厚さで被覆した棒状体を挿入してこれらを組み立
て、その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加
工と焼結とのいずれか一方を行い、次いで他方を行うか
ら、二度目の焼結の際に棒状体と円筒体との間に固相の
拡散防止層が存在し、棒状体と筒状体との間の拡散を最
小限とすることができ、よって、小径ドリルであっても
中心部の靭性を高(、外周部の硬度を高(することがで
き、高速、高送り切削であってもドリル寿命を大幅に延
ばすことができるという効果が得られる。
の圧粉体である筒状体の内部に、この筒状体を構成する
超硬合金よりも靭性の高い超硬合金を圧縮成形後に焼結
しその焼結体表面にTiC1TiCN、ZrCのうちか
ら選択される一または二以上のセラミックスを5μ〜2
5μの厚さで被覆した棒状体を挿入してこれらを組み立
て、その後組み立てられた筒状体および棒状体の形状加
工と焼結とのいずれか一方を行い、次いで他方を行うか
ら、二度目の焼結の際に棒状体と円筒体との間に固相の
拡散防止層が存在し、棒状体と筒状体との間の拡散を最
小限とすることができ、よって、小径ドリルであっても
中心部の靭性を高(、外周部の硬度を高(することがで
き、高速、高送り切削であってもドリル寿命を大幅に延
ばすことができるという効果が得られる。
第1図および第2図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は超硬ドリルの製造方法を説明するための斜視図
、第2図は超硬ドリルを示す側面図である。 1・・・・・・ドリル本体、2・・・・・・中心部、3
・・・・・・外周部、4・・・・・拡散防止層、10・
・・・・・棒状体、11・・・・・・拡散防止層、12
・・・・・・筒状体、O・・・・・・軸線。
第1図は超硬ドリルの製造方法を説明するための斜視図
、第2図は超硬ドリルを示す側面図である。 1・・・・・・ドリル本体、2・・・・・・中心部、3
・・・・・・外周部、4・・・・・拡散防止層、10・
・・・・・棒状体、11・・・・・・拡散防止層、12
・・・・・・筒状体、O・・・・・・軸線。
Claims (3)
- (1)軸線回りに回転させられるドリル本体の少なくと
も先端部が超硬合金により構成され、上記ドリル本体の
先端部は、上記軸線を含む中心部と、この中心部よりも
外周側に設けられ、中心部よりも硬度の高い材質で構成
された外周部と、この外周部と上記中心部との中間に設
けられた拡散防止層とからなる超硬ドリルにおいて、上
記中心部および外周部をWCまたはTiCを主成分とす
る超硬合金により構成し、上記拡散防止層をTiC、T
iCN、ZrCのうちから選択される一または二以上の
セラミックスにより構成したことを特徴とする超硬ドリ
ル。 - (2)前記拡散防止層の厚さを5μ〜25μとしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超硬ドリル
。 - (3)超硬合金製の圧粉体である筒状体の内部に、この
筒状体を構成する超硬合金よりも靭性の高い超硬合金を
圧縮成形後に焼結しその焼結体表面にTiC、TiCN
、ZrCのうちから選択される一または二以上のセラミ
ックスを5μ〜25μの厚さで被覆した棒状体を挿入し
てこれらを組み立て、その後組み立てられた筒状体およ
び棒状体の形状加工と焼結とのいずれか一方を行い、次
いで他方を行うことを特徴とする超硬ドリルの製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24178488A JPH0295506A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 超硬ドリルおよびその製造方法 |
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JP24178488A JPH0295506A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 超硬ドリルおよびその製造方法 |
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JPH0295506A true JPH0295506A (ja) | 1990-04-06 |
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ID=17079468
Family Applications (1)
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JP (1) | JPH0295506A (ja) |
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1988
- 1988-09-27 JP JP24178488A patent/JPH0295506A/ja active Pending
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