JPH06206111A - ドリルビット - Google Patents
ドリルビットInfo
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- JPH06206111A JPH06206111A JP5293675A JP29367593A JPH06206111A JP H06206111 A JPH06206111 A JP H06206111A JP 5293675 A JP5293675 A JP 5293675A JP 29367593 A JP29367593 A JP 29367593A JP H06206111 A JPH06206111 A JP H06206111A
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Links
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Classifications
-
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23B51/00—Tools for drilling machines
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
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-
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-
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- B23B2228/04—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by chemical vapour deposition [CVD]
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- B23B2251/50—Drilling tools comprising cutting inserts
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T408/78—Tool of specific diverse material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的はドリルビットを提供すること
である。 【構成】 本発明によるドリルビットば、スロット1
2,22,40を形成された作動端10,24,38お
よびこのスロット内に配置されて作動端に結合された裏
当てのないダイヤモンド差込み工具14,20,30を
含んで構成され、このダイヤモンド差込み工具がビット
の切削縁または切削尖端16,26,42を与える。
である。 【構成】 本発明によるドリルビットば、スロット1
2,22,40を形成された作動端10,24,38お
よびこのスロット内に配置されて作動端に結合された裏
当てのないダイヤモンド差込み工具14,20,30を
含んで構成され、このダイヤモンド差込み工具がビット
の切削縁または切削尖端16,26,42を与える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はドリルビットに関する。
【0002】
【従来の技術】ドリルビットは切削尖端としてダイヤモ
ンドまたはダイヤモンド材料を使用するものが知られて
いる。このようなドリルビットの一例は、ドリルビット
の作動端のスロット内に配置した燒結炭化物合金の差込
み工具を使用しており、この差込み工具は多結晶ダイヤ
モンドの切削縁を有する。
ンドまたはダイヤモンド材料を使用するものが知られて
いる。このようなドリルビットの一例は、ドリルビット
の作動端のスロット内に配置した燒結炭化物合金の差込
み工具を使用しており、この差込み工具は多結晶ダイヤ
モンドの切削縁を有する。
【0003】CVDダイヤモンドは化学的気相成長法に
よって製造されたダイヤモンドである。ダイヤモンドの
化学的気相成長法は十分に確立されており、特許および
その他の文献で広く記載されている。概略的に云えばこ
の方法は、水素または酸素ガスと炭化水素のような適当
なガス炭素化合物との混合物を準備すること、水素また
は酸素を水素原子または酸素原子に解離し、ガスを活性
炭素イオン、原子またはCH基に解離するためにこのガ
スに対する十分なエネルギーの供給すること、およびダ
イヤモンドを形成するためにこれらの核を基体上に蒸着
させることを伴う。ガスの解離は高温フィラメントまた
はマイクロ波またはRFエネルギーを使用して行える。
よって製造されたダイヤモンドである。ダイヤモンドの
化学的気相成長法は十分に確立されており、特許および
その他の文献で広く記載されている。概略的に云えばこ
の方法は、水素または酸素ガスと炭化水素のような適当
なガス炭素化合物との混合物を準備すること、水素また
は酸素を水素原子または酸素原子に解離し、ガスを活性
炭素イオン、原子またはCH基に解離するためにこのガ
スに対する十分なエネルギーの供給すること、およびダ
イヤモンドを形成するためにこれらの核を基体上に蒸着
させることを伴う。ガスの解離は高温フィラメントまた
はマイクロ波またはRFエネルギーを使用して行える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した形式のドリルビットを提供することである。
した形式のドリルビットを提供することである。
【0005】
【課題を達成するための手段】本発明によれば、ドリル
ビットはスロットを形成された作動端およびこのスロッ
ト内に配置されて作動端に結合された裏当てのないダイ
ヤモンド差込み工具を含んで構成され、このダイヤモン
ド差込み工具がビットの切削縁または切削尖端を与え
る。
ビットはスロットを形成された作動端およびこのスロッ
ト内に配置されて作動端に結合された裏当てのないダイ
ヤモンド差込み工具を含んで構成され、このダイヤモン
ド差込み工具がビットの切削縁または切削尖端を与え
る。
【0006】
【実施例】このドリルビットはマクロドリルビットまた
はマイクロドリルビットの何れとすることもできる。マ
イクロドリルビットは5mmより小さい直径を有する。
これらのドリルの例はツイストドリルおよびガンドリル
である。
はマイクロドリルビットの何れとすることもできる。マ
イクロドリルビットは5mmより小さい直径を有する。
これらのドリルの例はツイストドリルおよびガンドリル
である。
【0007】ダイヤモンド差込み工具は一般にダイヤモ
ンド層で構成される。このダイヤモンドは単結晶ダイヤ
モンドまたは多結晶ダイヤモンドとされ得る。多結晶ダ
イヤモンドの好ましい例はダイヤモンド成形体およびC
VDダイヤモンドである。
ンド層で構成される。このダイヤモンドは単結晶ダイヤ
モンドまたは多結晶ダイヤモンドとされ得る。多結晶ダ
イヤモンドの好ましい例はダイヤモンド成形体およびC
VDダイヤモンドである。
【0008】CVDダイヤモンド層はこの技術分野で知
られている何れかのCVD方法により製造でき、また多
結晶または単結晶とされ得る。
られている何れかのCVD方法により製造でき、また多
結晶または単結晶とされ得る。
【0009】ダイヤモンド差込み工具がダイヤモンド成
形体であるときは、多結晶となる。ダイヤモンド成形体
はこの技術分野で周知であり、ダイヤモンド合成状態の
下で製造される多結晶ダイヤモンドで構成される。この
ダイヤモンド成形体はダイヤモンド触媒/溶剤を含有す
るマトリックスを含むことができ、その場合には成形体
は一般に約700゜Cより高い温度で感熱性となる。ダ
イヤモンド成形体はまた700゜Cより高い温度で熱的
に安定なものともなり得る。
形体であるときは、多結晶となる。ダイヤモンド成形体
はこの技術分野で周知であり、ダイヤモンド合成状態の
下で製造される多結晶ダイヤモンドで構成される。この
ダイヤモンド成形体はダイヤモンド触媒/溶剤を含有す
るマトリックスを含むことができ、その場合には成形体
は一般に約700゜Cより高い温度で感熱性となる。ダ
イヤモンド成形体はまた700゜Cより高い温度で熱的
に安定なものともなり得る。
【0010】ダイヤモンド層の厚さは典型的には、5m
mより小さい直径のドリルビットのための150〜50
0ミクロン、好ましくは約300ミクロンから、12m
mまでの直径の大きなドリルビットのための1.5mm
までの範囲であることが好ましい。
mより小さい直径のドリルビットのための150〜50
0ミクロン、好ましくは約300ミクロンから、12m
mまでの直径の大きなドリルビットのための1.5mm
までの範囲であることが好ましい。
【0011】差込み工具は何れかの適当な形状を有し得
る。例えば、真っ直ぐな底部、この底部から延在する真
っ直ぐな両側部、およびこれらの両側部を結合する屋根
形の頂部を有し得る。また、側面が更に他の形状とされ
得てドリルビットの溝に合致れるシェブロン形状を有す
ることもできる。
る。例えば、真っ直ぐな底部、この底部から延在する真
っ直ぐな両側部、およびこれらの両側部を結合する屋根
形の頂部を有し得る。また、側面が更に他の形状とされ
得てドリルビットの溝に合致れるシェブロン形状を有す
ることもできる。
【0012】ダイヤモンド差込み工具はドリルビットの
作動端に強固に結合されることが重要である。ダイヤモ
ンド差込み工具は、一般に金属で作られるドリルビット
に直接に結合される。適当な金属の例は焼き入れ鋼およ
びカーバイドである。
作動端に強固に結合されることが重要である。ダイヤモ
ンド差込み工具は、一般に金属で作られるドリルビット
に直接に結合される。適当な金属の例は焼き入れ鋼およ
びカーバイドである。
【0013】ドリルビットの作動端に対するダイヤモン
ド差込み工具の結合はろう付けによって行われることが
好ましい。使用されるろう材の性質およびろう付け温度
はダイヤモンド差込み工具の性質によって決まる。ダイ
ヤモンド差込み工具がCVDダイヤモンドまたは熱的に
安定したダイヤモンド成形体であるとき、高温ろう付け
材および1100゜Cまでのろう付け温度が使用でき
る。感熱性なダイヤモンド成形体では、950゜Cまで
のろう付け温度が使用できる。このような成形体がろう
付け温度にさらされる時間は黒鉛化することを避けるた
めに最小限に保持されねばならず、5秒間より短いこと
が好ましい。
ド差込み工具の結合はろう付けによって行われることが
好ましい。使用されるろう材の性質およびろう付け温度
はダイヤモンド差込み工具の性質によって決まる。ダイ
ヤモンド差込み工具がCVDダイヤモンドまたは熱的に
安定したダイヤモンド成形体であるとき、高温ろう付け
材および1100゜Cまでのろう付け温度が使用でき
る。感熱性なダイヤモンド成形体では、950゜Cまで
のろう付け温度が使用できる。このような成形体がろう
付け温度にさらされる時間は黒鉛化することを避けるた
めに最小限に保持されねばならず、5秒間より短いこと
が好ましい。
【0014】ドリルビットの作動端に対する差込み工具
のろう付けは、活性ろう付け合金を使用して作動端に差
込み工具をろう付けすることで最も良好に達成できる。
適当なろう付け合金の例は銀/銅基合金であって少量の
チタンやジルコニウムのような活性金属を含有する合金
材である。活性金属は全ての残存する表面酸化物を除去
するのでフラックスは必要ない。しかしながら、ろう付
け面積部分を高温ろう付け温度で更に酸化しないように
保護するためにアルゴンガスが使用され得る。好ましい
ろう付け合金の例は20〜40%の銅、60〜80%の
銀、および少量の典型的には10%未満のチタンやジル
コニウムのような活性金属を含有するものであり、全て
のパーセント値は重量パーセントである。2種の特に好
適なろう付け合金は表1に記載のものである。
のろう付けは、活性ろう付け合金を使用して作動端に差
込み工具をろう付けすることで最も良好に達成できる。
適当なろう付け合金の例は銀/銅基合金であって少量の
チタンやジルコニウムのような活性金属を含有する合金
材である。活性金属は全ての残存する表面酸化物を除去
するのでフラックスは必要ない。しかしながら、ろう付
け面積部分を高温ろう付け温度で更に酸化しないように
保護するためにアルゴンガスが使用され得る。好ましい
ろう付け合金の例は20〜40%の銅、60〜80%の
銀、および少量の典型的には10%未満のチタンやジル
コニウムのような活性金属を含有するものであり、全て
のパーセント値は重量パーセントである。2種の特に好
適なろう付け合金は表1に記載のものである。
【表1】 銀(重量%) 銅(重量%) チタン(重量%) 68.8 26.7 4.5 75 20 5
【0015】この範囲のろう付け合金のろう付け温度は
850〜950゜Cの範囲である。
850〜950゜Cの範囲である。
【0016】本発明のドリルビットは木、非鉄材料、プ
リント回路基盤等のように各種材料をドリル加工するこ
とに使用され得る。
リント回路基盤等のように各種材料をドリル加工するこ
とに使用され得る。
【0017】本発明の実施例が添付図面を参照してここ
で説明される。図1を先ず参照すれば、ドリルビットの
溝付き作動端10はスロットすなわち溝12が形成され
ている。切削尖端16を有するダイヤモンド層4がこの
スロットの中に差込まれて、上述した種類のろう付け合
金を使用して作動端に直接にろう付けされる。
で説明される。図1を先ず参照すれば、ドリルビットの
溝付き作動端10はスロットすなわち溝12が形成され
ている。切削尖端16を有するダイヤモンド層4がこの
スロットの中に差込まれて、上述した種類のろう付け合
金を使用して作動端に直接にろう付けされる。
【0018】図2は本発明の第2実施例を示している。
この実施例では、ダイヤモンド差込み工具20はシェブ
ロン形状を有し、ドリルビットの作動端24に形成され
ているスロット22内に直接にろう付けされている。こ
のダイヤモンド差込み工具は切削尖端26を与えてい
る。
この実施例では、ダイヤモンド差込み工具20はシェブ
ロン形状を有し、ドリルビットの作動端24に形成され
ているスロット22内に直接にろう付けされている。こ
のダイヤモンド差込み工具は切削尖端26を与えてい
る。
【0019】図3および図4は本発明の第3実施例を示
している。この実施例では、ダイヤモンド差込み工具3
0はシェブロン形状を有しているが、その反対両面3
2、34は差込み工具30がドリルビットのスロット4
0内に直接にろう付けされるときにこれらの面がドリル
ビットの作動端38のフルート36に合致するように角
度を与えられ、すなわちカットバックされている(図4
参照)。ダイヤモンド差込み工具は切削尖端42を与え
ている。注目すべきことは、硬いダイヤ差込み工具30
を成形することは全く必要でないことである。ダイヤモ
ンドまたはダイヤモンド材料の切削縁を使用した従来技
術のドリルビットでは、かなりの量のダイヤモンドがフ
ルート面積部分の中に必要とされていた。ダイヤモンド
差込み工具30は切削尖端42を与えている。
している。この実施例では、ダイヤモンド差込み工具3
0はシェブロン形状を有しているが、その反対両面3
2、34は差込み工具30がドリルビットのスロット4
0内に直接にろう付けされるときにこれらの面がドリル
ビットの作動端38のフルート36に合致するように角
度を与えられ、すなわちカットバックされている(図4
参照)。ダイヤモンド差込み工具は切削尖端42を与え
ている。注目すべきことは、硬いダイヤ差込み工具30
を成形することは全く必要でないことである。ダイヤモ
ンドまたはダイヤモンド材料の切削縁を使用した従来技
術のドリルビットでは、かなりの量のダイヤモンドがフ
ルート面積部分の中に必要とされていた。ダイヤモンド
差込み工具30は切削尖端42を与えている。
【0020】図1に示され、CVDダイヤモンド層14
をダイヤモンド差込み工具として使用した種類のドリル
ビットが製造された。このダイヤモンド差込み工具は上
述のように銀/銅/チタン(68.8/26.7/4.
5)ろう付け合金を使用してドリルビットの作動端にろ
う付けされた。850〜950゜Cのろう付け温度が使
用され、この温度は5秒間保持された。ダイヤモンド差
込み工具はカーバイドで作られたドリルビットに直接に
強固に結合された。
をダイヤモンド差込み工具として使用した種類のドリル
ビットが製造された。このダイヤモンド差込み工具は上
述のように銀/銅/チタン(68.8/26.7/4.
5)ろう付け合金を使用してドリルビットの作動端にろ
う付けされた。850〜950゜Cのろう付け温度が使
用され、この温度は5秒間保持された。ダイヤモンド差
込み工具はカーバイドで作られたドリルビットに直接に
強固に結合された。
【0021】ろう付け強度、差込み工具の靭性およびド
リルビットの他の磨耗特性を評価するために一連のテス
トが行われた。ドリルビットは2つの材料に穴を開ける
ことに使用された。一方の材料はシファー(シリコン微
粉充填エポキシ樹脂で、高研磨性の試験材料である)
で、他方の材料は20容積%のシリコンを含有するシリ
コン/アルミニウム合金であった。ドリル加工に使用さ
れた状態および得られた結果はそれぞれ表2および表3
に示されている。
リルビットの他の磨耗特性を評価するために一連のテス
トが行われた。ドリルビットは2つの材料に穴を開ける
ことに使用された。一方の材料はシファー(シリコン微
粉充填エポキシ樹脂で、高研磨性の試験材料である)
で、他方の材料は20容積%のシリコンを含有するシリ
コン/アルミニウム合金であった。ドリル加工に使用さ
れた状態および得られた結果はそれぞれ表2および表3
に示されている。
【0022】
【表2】 シファー試験 速度(rpm) 送り速度(mm/分) 深さ(mm) 穴数(個) 状態ドリル1 4200 600 10 500 乾燥ドリル2 4200 600 10 500 乾燥
【0023】
【表3】 (20%SiAl) 速度(rpm) 送り速度(mm/分) 深さ(mm) 穴数(個) 状態ドリル1 4200 200 10 500 湿潤ドリル2 4200 200 10 500 湿潤
【0024】ドリル加工は各々のケースで500個の穴
が開けられた後停止され、ドリルビットが試験された。
ビットまたはダイヤモンド差込み工具に損傷の目視兆候
は全くなかった。
が開けられた後停止され、ドリルビットが試験された。
ビットまたはダイヤモンド差込み工具に損傷の目視兆候
は全くなかった。
【0025】比較として、標準的なカーバイド製ドリル
が同じ試験を受けた。このドリルビットは厳しい磨滅が
生じる前に5個の穴しか開けることができなかった。シ
リコン/アルミニウム合金の場合は、カーバイドドリル
はかなりの損傷がドリルビットに観察れる前に70個の
穴を開けることができた。
が同じ試験を受けた。このドリルビットは厳しい磨滅が
生じる前に5個の穴しか開けることができなかった。シ
リコン/アルミニウム合金の場合は、カーバイドドリル
はかなりの損傷がドリルビットに観察れる前に70個の
穴を開けることができた。
【図1】本発明の第1実施例の作動端の分解図。
【図2】本発明の第2実施例の作動端の分解図。
【図3】本発明の第3実施例の作動端の斜視図。
【図4】図3の作動端の分解図。
10 作動端 12 スロットすなわち溝 14 ダイヤモンド層 16 切削尖端 20 ダイヤモンド差込み工具 22 スロット 24 作動端 26 切削尖端 30 ダイヤモンド差込み工具 32,34 面 36 溝 38 作動端 40 スロット 42 切削尖端
Claims (12)
- 【請求項1】 スロットを形成された作動端およびこの
スロット内に配置されて作動端に結合された裏当てのな
いダイヤモンド差込み工具を含んで構成され、このダイ
ヤモンド差込み工具がビットの切削縁または切削尖端を
与えているドリルビット。 - 【請求項2】 請求項1によるドリルビットであって、
ダイヤモンド差込み工具がダイヤモンド層で構成されて
いるドリルビット。 - 【請求項3】 請求項2によるドリルビットであって、
ドリルビットが5mmより小さい直径を有し、ダイヤモ
ンド層の厚さが150〜500ミクロンの範囲であるド
リルビット。 - 【請求項4】 請求項2によるドリルビットであって、
ドリルビットの直径が12mmまでであり、ダイヤモン
ド層の厚さが1.5mmまでであるドリルビット。 - 【請求項5】 前掲請求項の何れか1項によるドリルビ
ットであって、ダイヤモンドがCVDダイヤモンドおよ
びダイヤモンド成形体から選択されたドリルビット。 - 【請求項6】 前掲請求項の何れか1項によるドリルビ
ットであって、ダイヤモンド差込み工具がシェブロン形
状を有するドリルビット。 - 【請求項7】 請求項1から請求項5までの何れか1項
によるドリルビットであって、差込み工具が真っ直ぐな
底部、この底部から延在する真っ直ぐな両側部、および
これらの両側部を結合する屋根形の頂部を有するドリル
ビット。 - 【請求項8】 前掲請求項の何れか1項によるドリルビ
ットであって、ダイヤモンド差込み工具がろう付け合金
を使用して作動端にろう付けされたドリルビット。 - 【請求項9】 請求項8によるドリルビットであって、
ろう付け合金が銀/銅基合金であり、少量の活性金属を
含有したドリルビット。 - 【請求項10】 請求項9によるドリルビットであっ
て、ろう付け合金が20〜40%の銅、60〜80%の
銀、および少量の活性金属を含有したものであり、全て
の%値は重量パーセントであるドリルビット。 - 【請求項11】 請求項9または請求項10によるドリ
ルビットであって、活性金属が10重量%未満の量で存
在するドリルビット。 - 【請求項12】 請求項9から請求項11までの何れか
1項によるドリルビットであって、活性金属がチタンお
よびジルコニウムであるドリルビット。
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