JPH06170612A - 差し込み工具 - Google Patents

差し込み工具

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JPH06170612A
JPH06170612A JP5195646A JP19564693A JPH06170612A JP H06170612 A JPH06170612 A JP H06170612A JP 5195646 A JP5195646 A JP 5195646A JP 19564693 A JP19564693 A JP 19564693A JP H06170612 A JPH06170612 A JP H06170612A
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JP
Japan
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carbide alloy
tool according
compact
insertion tool
cemented carbide
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Application number
JP5195646A
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English (en)
Inventor
Andrew I G Lloyd
イアン ギフォード ロイド アンドリュー
Klaus Tank
タンク クラウス
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De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Original Assignee
De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
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Publication date
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/5676—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a cutting face with different segments, e.g. mosaic-type inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B23B27/145—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness characterised by having a special shape
    • B23B27/146—Means to improve the adhesion between the substrate and the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B24D99/005—Segments of abrasive wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
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    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B2226/12—Boron nitride
    • B23B2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/31—Diamond
    • B23B2226/315—Diamond polycrystalline [PCD]

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研摩成形体が焼結炭化物合金基体に結合され
て支持されるようにするための差し込み工具を提供す
る。 【構成】 差し込み工具は加工表面と、界面に沿って焼
結炭化物合金基体に結合される反対側の表面とを有する
研摩成形体を含む。少なくとも１つの焼結炭化物合金突
起が成形体／基体の界面から成形体層を通して加工表面
まで延在し、加工表面において調和表面を与える。炭化
物合金の調和表面の総面積は成形体の加工表面より小さ
い。焼結炭化物合金突起は１つ以上の孤立面の形態とさ
れるか、別個の複数の研摩成形体領域すなわち部分を取
囲む骨組の形態とされ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は差し込み工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】研摩成形体は切断、フライス加工、研
削、ドリル加工およびその他の研摩作業に広く使用され
ている。研摩成形体は或る量のダイヤモンドまたは立方
晶系窒化硼素粒がコヒーレントな多結晶の硬い集塊（ｃ
ｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ）となるように結合されて構成
される。研摩成形体の研摩粒の含有量は高く、直接的な
粒対粒接合が多く存在する。研摩成形体は、ダイヤモン
ドまたは立方晶系窒化硼素とされる研摩粒が結晶学的に
安定する高温且つ高圧条件のもとで作られる。研摩成形
体は壊れる傾向があり、使用においてはしばしば焼結炭
化物合金基体に結合されて支持される。このような支持
された研摩成形体は複合研摩成形体としてこの技術分野
で周知である。複合研摩成形体は研摩工具の加工表面に
それなりに使用され得る。
【０００３】複合ダイヤモンド研摩成形体は一般にダイ
ヤモンド粒層を焼結炭化物合金体部上に置いて未結合組
立体を形成し、次にこの未結合組立体に対してダイヤモ
ンドが結晶学的に安定する高温且つ高圧の条件を加えて
製造される。成形体の製造時に炭化物合金基体からコバ
ルトがダイヤモンド部分に浸潤する。このようにするこ
とで、成形体／基体の界面領域では炭化物合金はコバル
トが枯渇して基体に応力を発生させる。これらの応力が
使用時に複合成形体の破損を引き起こす。
【０００４】米国特許第４，５９２，４３３号は、焼結
炭化物合金で形成された基体で構成され、切断表面を有
する切断ブランクを記載している。複数の浅い溝が切断
表面に形成され、ダイヤモンド成形体のストリップがこ
れらの溝の中に配置されている。ストリップは各種パタ
ーンに配列し得る。使用において、炭化物合金材料が摩
滅してダイヤモンドストリップを露出し、これらのダイ
ヤモンドストリップがレーキや爪のような方法で別の基
体を切断する。切断面では比較的柔らかい炭化物合金材
料が優位を占めており、硬いダイヤモンドチップは使用
中に露出されることができる。
【０００５】米国特許第５，１５４，２４５号は、複数
の多結晶ダイヤモンド体部を含む焼結炭化物合金ロック
ビットボタンを開示しており、各々の多結晶ダイヤモン
ド体部は焼結炭化物合金によって完全に取囲まれてい
る。従って焼結炭化物合金の加工表面には複数の多結晶
ダイヤモンドの孤立面部が形成される。
【０００６】米国特許第４，９９７，０４９号は、傾斜
側面を形成され且つ内部に研摩成形体の配置される穴を
有する焼結炭化物合金差し込み工具を開示している。１
つの実施例ではこの穴は一方の炭化物合金端面に位置さ
れた環状間隙とされる。
【０００７】
【発明が達成しようとする課題】本発明の目的は、研摩
成形体が焼結炭化物合金基体に結合されて支持されるよ
うにするための差し込み工具を提供することである。
【０００８】
【課題を達成する手段】本発明によれば差し込み工具
は、加工表面および反対側表面を有し、反対側表面が界
面に沿って焼結炭化物合金基体に結合された研摩成形体
層特にダイヤモンド研摩成形体層と、該成形体層を通し
て成形体／基体の界面から加工表面まで延在し、加工表
面と一致する調和表面を与える少なくとも１つの焼結炭
化物合金突起とを含んで構成され、該炭化物合金突起の
調和表面の総面積が成形体の加工表面の総面積未満とさ
れる。
【０００９】
【実施例】成形体層の加工表面は差し込み工具が使用さ
れるべき工具によって大体指示される何れかの所望形状
を有し得る。加工表面は平坦とされるか弯曲され得る。
加工表面が平坦である場合は切断縁が形成される。切断
縁は連続縁とされるか、焼結炭化物合金により１箇所以
上で断絶され得る。加工表面が弯曲された場合は、その
表面またはその表面の少なくとも一部が切断表面を形成
する。弯曲表面の一例は半球形面である。
【００１０】炭化物合金の調和表面の総面積は、一般に
成形体の加工表面よりかなり小さい、例えば２０％未満
とされる。
【００１１】成形体の加工表面における炭化物合金の１
つまたは複数の表面は、成形体の加工表面と連続した形
状を形成するという点で調和表面とされる。即ちここで
「調和表面」とは、成形体の加工表面と連続した形状を
形成している焼結炭化物合金の表面である。
【００１２】本発明の１つの形態では、成形体加工表面
内での各々の炭化物合金調和表面はは実際に孤立面を形
成する。従って本発明のこの形態では炭化物合金調和表
面は別個の隔てられた部分を形成する。
【００１３】本発明の他の形態では、炭化物合金表面は
成形体加工表面を取囲む骨組を形成する。この骨組は数
多くの異なる形態の何れか１つとされ得るのであり、こ
れらの形態の１つは中心点から外方へ半径方向に伸びる
車輪のスポークの形態を本質的に採る。本発明のこの形
態では、成形体加工表面は複数の別個の領域すなわち部
分から作り上げられる。
【００１４】焼結炭化物合金の１つまたは複数の突起は
基体に結合され、あるいは基体と一体部分を形成し得
る。
【００１５】焼結炭化物合金突起および基体は同一の焼
結炭化物合金で作られるか、異なる焼結炭化物合金で作
られる。焼結単グレイン寸法点炭化物合金、焼結タンタ
ル炭化物合金、焼結チタン炭化物合金、焼結モリブデン
炭化物合金およびそれらの混合物のようなこの技術分野
で周知の何れの炭化物合金も使用し得る。この技術分野
で周知のように、焼結窒化物合金は結合材相を含み、こ
の相は３〜１５重量％の範囲で与えられる。この結合材
は典型的には、コバルト、ニッケルまたは鉄またはそれ
らの合金のような遷移金属である。
【００１６】焼結炭化物合金突起は小量すなわち１０体
積％未満のダイヤモンドまたは立方晶系窒化硼素粒を含
有する。
【００１７】研摩成形体はこの技術分野でどれも周知で
あるが、一般に立方晶系窒化硼素またはダイヤモンド成
形体とされる。研摩成形体はダイヤモンド成形体である
のが好ましい。ダイヤモンド成形体は少なくとも７０体
積％のダイヤモンド含有量を有し、これらは事実上多結
晶である。これらは典型的にはニッケル、コバルトまた
は鉄であるダイヤモンド結晶を含有する第２相を含む。
【００１８】本発明の実施例がここで図１および図２を
参照して説明される。これらの図を参照すれば、差し込
み工具は研摩成形体１０を含み、研摩成形体１０は平坦
表面１２および１４を反対両側に有する。表面１２は差
し込み工具の加工表面を形成し、表面１４は焼結炭化物
合金基体１６に結合される。この焼結炭化物合金基体は
この技術分野で周知である。焼結炭化物合金基体１６は
突起１８を有し、突起１８は面１４から成形体１０を通
してその加工表面１２まで延在している。突起１８は成
形体の加工表面１２に炭化物合金の孤立面２０を形成す
る。炭化物合金の孤立面２０は成形体の加工表面１２と
同一平面内に位置される。研摩成形体の周縁２２は切断
縁を形成し、これは研摩成形体で全て構成される。
【００１９】突起１８は差し込み工具の製造時に炭化物
合金基体に発生する応力を減少させて、使用時の差し込
み工具の破損を低減する。
【００２０】図１および図２の差し込み工具は図３およ
び図４に示された未結合組立体から製造される。これら
の図を参照すれば、この組立体は上面３４に形成された
穴３２を有する焼結炭化物合金体部３０を含む。炭化物
合金粒の結合部分３６が穴３２の中央に置かれる。ダイ
ヤモンド粒の結合部分３８は炭化物合金部分３６のまわ
りで穴３２の中に置かれる。これらの部分３６，３８
は、粒が適当な有機結合材の中に均一に分散されて典型
的に構成される。
【００２１】未結合組立体は有機結合材のほとんど全て
を揮発させるために加熱される。或る量の結合材は部分
３６，３８の内部に残って結合状態を保持する。その
後、未結合組立体は反応カプセル中に置かれ、このカプ
セルは高温／高圧装置の反応領域中に置かれる。反応カ
プセル中の内容物はダイヤモンド合成条件、例えば１４
００〜１６００℃の範囲の温度および５〜６×１０6 ｋ
Ｐａ（５０〜６０キロバール）の範囲の圧力を作用さ
れ、この状態が１０〜１５分間維持される。炭化物合金
体部３０からコバルトのような結合材がダイヤモンド部
分および炭化物合金部分の両方に浸潤する。ダイヤモン
ド成形体（図１および図２で１０）はダイヤモンド部分
３８から作られ、焼結炭化物合金差し込み工具すなわち
突起（図１および図２で２０）は炭化物合金部分３６か
ら作られる。ダイヤモンド成形体および焼結炭化物合金
突起の両方とも炭化物合金基体３０に対し、また互いに
対してしっかりと結合される。
【００２２】図１で示された形式の差し込み工具を製造
するには、基体３０の側面は研削または他の手段によっ
て図４に点線で示す位置まで除去される。
【００２３】本発明の第２の実施例が図５および図６を
参照してここで説明される。これらの図を参照すれば、
全体的に真円形の円筒とされた細長い焼結炭化物合金基
体５０を含む差し込み工具が示されている。この基体５
０は、工具の加工表面に取付けられるようになされた一
端５２と、反対側の加工端５４とを有する。基体の加工
端５４は半球形である。研摩成形体層５６は加工端５４
に備えられる。この研摩成形体層は、研摩成形体層を通
して延在する６個の等しく隔てられた焼結炭化物合金突
起５８を有する。
【００２４】突起５８は成形体層５６を通して延在し、
層５６の半球形面の位置で終端している。図５にはっき
りと見られるように、突起５８の頂面６２は成形体加工
表面６０に焼結炭化物合金の複数の孤立面を形成する。
【００２５】更に、表面６２は成形体の加工表面６０の
半球形面に順応している。
【００２６】使用において、差し込み工具の一端５２は
ドリルビットのような工具の加工表面に取付けられる。
半球形面６０は差し込み工具の切断表面または研摩表面
を形成する。成形体５６は焼結炭化物合金突起５８より
も硬く、焼結炭化物合金突起５８はより速く摩滅する傾
向を示す。この摩滅が表面６０に鋭い切断縁を生み、差
し込み工具の切断作用を改善する。更に、突起５８は炭
化物合金基体５０における応力発生を低減する。
【００２７】突起５８の側面は互いに向けてまたは互い
から離れる方向へ傾斜され、あるいはこれらの側面は互
いに平行とされる。
【００２８】図５および図６の差し込み工具は一般に米
国特許第５，０３０，２５０号に記載の方法を用いて製
造し得る。この方法では、基体は所望の突起を形成させ
る端面を有して適当に形状を付与される。成形体を作る
のに必要とされるスラリー形または同様形の構成要素
は、基体を容器内部へ挿入することで隣接突起間で圧縮
すなわち圧搾される。
【００２９】本発明の第３の実施例がここで添付図面の
図７および図８を参照して説明される。これらの図を参
照すれば、差し込み工具は平坦な底面７２を有する焼結
炭化物合金基体７０を含む。上面７４から上方へ骨組形
式の突起が突出しており、この突起は中央円形領域７８
から外方へ半径方向に延在する車輪のスポーク７６の形
態をしている。この骨組形式の突起は基体７０と一体形
成されている。
【００３０】隣接スポーク７６の間には研摩成形体間層
もしくは領域８０が位置されている。各領域８０は底部
８２、頂部平坦面８４および頂面とテーブルとを結ぶ側
面８６を有している。底部および側面は焼結炭化物合金
基体７０、スポーク７６および中央領域７８にそれぞれ
しっかりと結合されている。炭化物合金突起の中央領域
７８内には更に研摩成形体層すなわち領域８８が配置さ
れ、炭化物合金基体および中央領域にしっかりと結合さ
れている。成形体領域８８は頂部平坦面８４を形成す
る。各種の研摩成形体領域８０，８８は一緒になって差
し込み工具のための研摩成形体層を形成する。
【００３１】研摩成形体領域８０，８８の頂面８４は同
一平面内に位置し、一緒になって加工表面を形成する。
更にスポーク７６および中央領域７８の上面９０は研摩
成形体領域８０，８８の上面８４と同一平面内に位置す
る。研摩成形体領域８０の周縁９２は差し込み工具のた
めの切断縁を形成する。この切断縁は炭化物合金スポー
クの上面９０の縁により隔てられる。
【００３２】図７および図８の差し込み工具は図１およ
び図２の実施例の差し込み工具を製造するために説明し
た方法と本質的に同じ方法で作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の差し込み工具の実施例の平面図。
【図２】図１の線２−２に沿う断面図。
【図３】図１の差し込み工具を製造するのに用いられる
未結合組立体の平面図。
【図４】図３の線４−４に沿う断面図。
【図５】本発明の差し込み工具の第２の実施例の平面
図。
【図６】図５の線６−６に沿う断面図。
【図７】本発明の差し込み工具の第３の実施例の平面
図。
【図８】図７の線８−８に沿う断面図。
【符号の説明】
１０ 研摩成形体 １２，１４ 表面 １６ 焼結炭化物合金基体 １８ 突起 ２０ 孤立面 ２２ 周縁 ３０ 焼結炭化物合金体部 ３２ 穴 ３６ 焼結合金部分 ３８ 結合部分 ５０ 焼結炭化物合金基体 ５４ 加工端 ５６ 研摩成形体 ５８ 焼結炭化物合金突起 ６０ 球面
フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー イアン ギフォード ロイ ド 南アフリカ国トランスバール，ヨハネスブ ルグ，パークハースト，フィフティーンス ストリート 52 (72)発明者 クラウス タンク 南アフリカ国トランスバール，ヨハネスブ ルグ，エセックスウオルド，ウオーブルト ン アベニュー ９

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工表面および反対側表面を有し、反対
    側表面が界面に沿って焼結炭化物合金基体に結合された
    研摩成形体層と、該成形体層を通して成形体／基体の界
    面から加工表面まで延在し、加工表面と一致する調和表
    面を与える少なくとも１つの焼結炭化物合金突起とを含
    んで構成され、該炭化物合金突起の調和表面の総面積が
    成形体の加工表面の総面積未満である差し込み工具。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の差し込み工具であっ
    て、炭化物合金突起の調和表面の総面積が成形体の加工
    表面の総面積未満である差し込み工具。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の差し込
    み工具であって、炭化物合金突起の調和表面の総面積が
    成形体の加工表面の総面積の２０％未満である差し込み
    工具。
  4. 【請求項４】 前掲請求項の何れか１項に記載の差し込
    み工具であって、炭化物合金突起の調和表面の各々が成
    形体の加工表面に孤立面を形成している差し込み工具。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項３までの何れか１項
    に記載の差し込み工具であって、炭化物合金突起の調和
    表面が成形体の加工表面を取囲む骨組を形成している差
    し込み工具。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の差し込み工具であっ
    て、前記骨組が中心点から外方へ放射方向に伸びる車輪
    のスポークの形状をしている差し込み工具。
  7. 【請求項７】 前掲請求項の何れか１項に記載の差し込
    み工具であって、成形体の加工表面が平坦であり、切断
    縁を形成している差し込み工具。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の差し込み工具であっ
    て、切断縁が連続している差し込み工具。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の差し込み工具であっ
    て、切断縁が焼結炭化物合金によって１箇所以上で断絶
    されている差し込み工具。
  10. 【請求項１０】 請求項１から請求項６までの何れか１
    項に記載の差し込み工具であって、加工表面が弯曲して
    おり、その表面の少なくとも一部が切断表面を形成して
    いる差し込み工具。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の差し込み工具であ
    って、弯曲表面が半球形面である差し込み工具。
  12. 【請求項１２】 前掲請求項の何れか１項に記載の差し
    込み工具であって、研摩成形体がダイヤモンド成形体で
    ある差し込み工具。
JP5195646A 1992-08-06 1993-08-06 差し込み工具 Pending JPH06170612A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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ZA925899 1992-08-06
ZA92/5899 1992-08-06

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JP5195646A Pending JPH06170612A (ja) 1992-08-06 1993-08-06 差し込み工具

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US (1) US5370717A (ja)
EP (2) EP0699817B1 (ja)
JP (1) JPH06170612A (ja)
KR (1) KR940003675A (ja)
AT (2) ATE139604T1 (ja)
AU (2) AU668964B2 (ja)
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