JPH0635603B2 - ドリル,エンドミル等転削工具や製法 - Google Patents
ドリル,エンドミル等転削工具や製法Info
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- JPH0635603B2 JPH0635603B2 JP63141981A JP14198188A JPH0635603B2 JP H0635603 B2 JPH0635603 B2 JP H0635603B2 JP 63141981 A JP63141981 A JP 63141981A JP 14198188 A JP14198188 A JP 14198188A JP H0635603 B2 JPH0635603 B2 JP H0635603B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超硬工具の製法に係わり、更に詳しくはドリ
ル、エンドミル、リーマ、ねじ切りタップの如き転削超
硬工具の製法に関し、特に粉末押出成形法を用いて製す
る超硬工具の製法に於いて、そのシャンク部分の形成に
特徴を有する超硬工具の製法に関する。
ル、エンドミル、リーマ、ねじ切りタップの如き転削超
硬工具の製法に関し、特に粉末押出成形法を用いて製す
る超硬工具の製法に於いて、そのシャンク部分の形成に
特徴を有する超硬工具の製法に関する。
[従来の技術] 周知の通り、ドリル、エンドミル、リーマ等の工具は、
個々に使用目的に応じて異なった刃を有するけれども、
それら全体に共通していることは、全長の一側に筒状の
シャンク(円筒状のストレートシャンク、あるいはテー
パーシャンク)を有し、他側に刃が形成されている。上
記一側のシャンクは、これらの工具を機械のホルダー又
はチャックにクランプせしめられる部分であり、この為
に、このシャンクの仕上面粗度や所定の硬さが要求され
る他に、刃の部分との一体不可分性が要求される。そこ
で従来のこれらドリル、エンドミル、リーマ等の転削工
具の製法は、先ず超硬質材料の棒状体を加工し、これを
所要の単位長さに切断した後、その全長の一部分にダイ
ヤモンド工具を用いて刃を加工し、残った他部分をシャ
ンクとするものであった。
個々に使用目的に応じて異なった刃を有するけれども、
それら全体に共通していることは、全長の一側に筒状の
シャンク(円筒状のストレートシャンク、あるいはテー
パーシャンク)を有し、他側に刃が形成されている。上
記一側のシャンクは、これらの工具を機械のホルダー又
はチャックにクランプせしめられる部分であり、この為
に、このシャンクの仕上面粗度や所定の硬さが要求され
る他に、刃の部分との一体不可分性が要求される。そこ
で従来のこれらドリル、エンドミル、リーマ等の転削工
具の製法は、先ず超硬質材料の棒状体を加工し、これを
所要の単位長さに切断した後、その全長の一部分にダイ
ヤモンド工具を用いて刃を加工し、残った他部分をシャ
ンクとするものであった。
上記の技術によれば、シャンク部分が刃形部分と一体的
に連なっており、即ち、一体のもので形成されている為
に高い寿命のドリル、エンドミル、リーマ等転削工具が
製せられるけれども、刃付加工の為にダイヤモンド工具
を用いなければならない点や、刃付加工が高精度加工、
複雑加工である為に、その製造コストが高く、業界内に
於ける市場供給価格低減化の要望になかなか答えられな
いのが実情であった。そこで上記不具合を解決する為
に、本出願人は先に超硬質合金粉末に必要な助剤を配合
し、これを原料として粉末押出成型法によりいったん一
端から他端との周面にスパイラル刃形が形成された成型
素材を成型し、次いでこれを焼結して転削工具本体を
得、このあと上記スパイラル状焼結転削工具本体の一部
分に次の如き種々の方法によってシャンクを形成する技
術を提案した。即ち、鉄系金属の筒部材を上記焼結転削
工具本体の一部分に嵌挿且つロー付けしてシャンクを形
成したり、又、上記焼結転削工具本体の一部分のスパイ
ラル溝中に溶融金属を流し込み冷却固化させてシャンク
を形成したり、あるいは上記焼結転削工具本体の一部分
のスパイラル溝を埋めるようにして鉄系金属粉末をその
回りに充填し且つ成型し、次いで焼結してシャンクとし
たりする技術である。
に連なっており、即ち、一体のもので形成されている為
に高い寿命のドリル、エンドミル、リーマ等転削工具が
製せられるけれども、刃付加工の為にダイヤモンド工具
を用いなければならない点や、刃付加工が高精度加工、
複雑加工である為に、その製造コストが高く、業界内に
於ける市場供給価格低減化の要望になかなか答えられな
いのが実情であった。そこで上記不具合を解決する為
に、本出願人は先に超硬質合金粉末に必要な助剤を配合
し、これを原料として粉末押出成型法によりいったん一
端から他端との周面にスパイラル刃形が形成された成型
素材を成型し、次いでこれを焼結して転削工具本体を
得、このあと上記スパイラル状焼結転削工具本体の一部
分に次の如き種々の方法によってシャンクを形成する技
術を提案した。即ち、鉄系金属の筒部材を上記焼結転削
工具本体の一部分に嵌挿且つロー付けしてシャンクを形
成したり、又、上記焼結転削工具本体の一部分のスパイ
ラル溝中に溶融金属を流し込み冷却固化させてシャンク
を形成したり、あるいは上記焼結転削工具本体の一部分
のスパイラル溝を埋めるようにして鉄系金属粉末をその
回りに充填し且つ成型し、次いで焼結してシャンクとし
たりする技術である。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術によれば、一応ドリル、エンドミル等転削
工具を容易に加工できるものであるが、本出願人が更に
研究し、検討を重ねた結果、次の不具合があることが見
出された。
工具を容易に加工できるものであるが、本出願人が更に
研究し、検討を重ねた結果、次の不具合があることが見
出された。
即ち、上記焼結転削工具本体と、シャンクとなるべき鉄
系金属パイプ、又は溶融鉄系金属、あるいは鉄系金属粉
末の熱膨張、冷却収縮特性に著しい相違がある。例え
ば、焼結超硬合金より成る転削工具本体の熱膨張、冷却
収縮特性を1とすると、鉄系金属のそれは略2.2であ
る。このように著しい相違があるにもかかわらず、上記
シャンクを形成する為に従来は焼結操作等に於いて特に
工夫をこらす事なく、単に加熱、冷却しているのみなの
で、冷却時に転削工具本体側と、シャンクの鉄系金属側
の間に著しい収縮歪が生ずる。現実的には、シャンクの
鉄系金属側の引っ張り力が焼結転削工具本体に作用し、
焼結転削工具本体にクラック、亀裂が生ずるものであ
る。この為、生産性は著しく良好なるものの、現実には
転削使用に耐え得るようにするには、この点の解決を要
する所であった。
系金属パイプ、又は溶融鉄系金属、あるいは鉄系金属粉
末の熱膨張、冷却収縮特性に著しい相違がある。例え
ば、焼結超硬合金より成る転削工具本体の熱膨張、冷却
収縮特性を1とすると、鉄系金属のそれは略2.2であ
る。このように著しい相違があるにもかかわらず、上記
シャンクを形成する為に従来は焼結操作等に於いて特に
工夫をこらす事なく、単に加熱、冷却しているのみなの
で、冷却時に転削工具本体側と、シャンクの鉄系金属側
の間に著しい収縮歪が生ずる。現実的には、シャンクの
鉄系金属側の引っ張り力が焼結転削工具本体に作用し、
焼結転削工具本体にクラック、亀裂が生ずるものであ
る。この為、生産性は著しく良好なるものの、現実には
転削使用に耐え得るようにするには、この点の解決を要
する所であった。
[目的] 従って本発明の目的とする所は、生産性が良好であっ
て、より低コストにて、ドリル,エンドミル等の転削工
具を市場供給できる製法を提供するのは勿論のこと、シ
ャンクを一体に形成した時に転削工具本体側に決して亀
裂が入らず、もろさがでない転削工具の製法を提供する
にあり、加えて強度的にも優れた転削工具の製法を提供
するにある。
て、より低コストにて、ドリル,エンドミル等の転削工
具を市場供給できる製法を提供するのは勿論のこと、シ
ャンクを一体に形成した時に転削工具本体側に決して亀
裂が入らず、もろさがでない転削工具の製法を提供する
にあり、加えて強度的にも優れた転削工具の製法を提供
するにある。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する為に本発明は次の技術的手段を有す
る。即ち、実施例に対応する添付図面中の符号を用いて
説明すると、本発明は、超硬質金属材料粉粒子を粉末押
出成型法によりスパイラル状にて押出してスパイラル状
の成型素材を形成し、この成型素材を焼結してスパイラ
ル状の焼結転削工具本体を得る製法に於いて; 上記スパイラル状焼結転削工具本体の一部分の周りに、
スパイラル溝を埋めるようにして鉄系金属粉粒子層を形
成し、次いでスパイラル状転削工具本体の一部分を中心
にして、その周りに一体的にシャンクが形成されるよう
に上記鉄系金属粉粒子層を加熱、且つ冷却固化し、而も
シャンクを形成する鉄系金属粉粒子の層を真密度100
%にすることなく、上記シャンクを形成する鉄系金属粉
粒子層中に空孔が残るように固化し、上記加熱冷却固化
時、上記焼結転削工具本体とシャンクの材質の差異によ
って生ずる熱膨張、冷却収縮の特性の差から生ずる収縮
歪を上記空孔によって吸収、減衰するようにした事を特
徴とするドリル、エンドミル等転削工具の製法である。
る。即ち、実施例に対応する添付図面中の符号を用いて
説明すると、本発明は、超硬質金属材料粉粒子を粉末押
出成型法によりスパイラル状にて押出してスパイラル状
の成型素材を形成し、この成型素材を焼結してスパイラ
ル状の焼結転削工具本体を得る製法に於いて; 上記スパイラル状焼結転削工具本体の一部分の周りに、
スパイラル溝を埋めるようにして鉄系金属粉粒子層を形
成し、次いでスパイラル状転削工具本体の一部分を中心
にして、その周りに一体的にシャンクが形成されるよう
に上記鉄系金属粉粒子層を加熱、且つ冷却固化し、而も
シャンクを形成する鉄系金属粉粒子の層を真密度100
%にすることなく、上記シャンクを形成する鉄系金属粉
粒子層中に空孔が残るように固化し、上記加熱冷却固化
時、上記焼結転削工具本体とシャンクの材質の差異によ
って生ずる熱膨張、冷却収縮の特性の差から生ずる収縮
歪を上記空孔によって吸収、減衰するようにした事を特
徴とするドリル、エンドミル等転削工具の製法である。
上記に於いて、スパイラル状焼結転削工具本体5の一部
分の周りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系金
属粉粒子6の層を形成する工程は、焼結転削工具本体5
の一部分の周りに鉄系金属粉粒子6を充填し、次いでこ
の鉄系金属粉粒子6の層をその外周から加圧して成型シ
ャンク層15を形成することにより実施し、且つ上記ス
パイラル状転削工具本体5の一部分を中にしてその周り
に一体的にシャンク18が形成されるように上記鉄系金
属粉粒子6の層を加熱且つ冷却固化する工程は焼結によ
り実施し、もって焼結時、転削工具本体5とシャンク1
8の熱膨張、冷却収縮特性の差から生ずる収縮歪を吸
収、減衰できる空孔20を残した焼結シャンク18を形
成するようにすることが望ましい。
分の周りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系金
属粉粒子6の層を形成する工程は、焼結転削工具本体5
の一部分の周りに鉄系金属粉粒子6を充填し、次いでこ
の鉄系金属粉粒子6の層をその外周から加圧して成型シ
ャンク層15を形成することにより実施し、且つ上記ス
パイラル状転削工具本体5の一部分を中にしてその周り
に一体的にシャンク18が形成されるように上記鉄系金
属粉粒子6の層を加熱且つ冷却固化する工程は焼結によ
り実施し、もって焼結時、転削工具本体5とシャンク1
8の熱膨張、冷却収縮特性の差から生ずる収縮歪を吸
収、減衰できる空孔20を残した焼結シャンク18を形
成するようにすることが望ましい。
又、上記スパイラル状焼結転削工具本体5の一部分の周
りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系金属粉粒
子6の層を形成する工程は、上記転削工具本体5とは別
に、この転削工具本体5を通すことのできる大きさの挿
通孔が形成された鉄系金属のパイプを用意し、このパイ
プに上記転削工具本体の一部を通し、この通された転削
工具本体の部分に於けるスパイラル溝及び転削工具本体
の周面と上記パイプ内周面の間に鉄系金属粒子を充填
し、且つ上記充填鉄系金属粉粒子の層中にロウ材を毛細
管作用により吸収せしめることにより実施し、更に上記
鉄系金属粉粒子層を加熱、冷却固化する工程は、上記ロ
ウ材の溶融温度で上記鉄系金属パイプ及びそこに通され
た転削工具本体の部分を加熱し、ロウ材を溶融固化しロ
ー付け固着することにより実施し、もって、ロー付固着
時、転削工具本体とシャンクの熱膨張、冷却収縮特性の
差から生ずる収縮歪を、吸収、減衰できる空孔を残した
ロー付シャンク層を形成するようにしてもよい。
りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系金属粉粒
子6の層を形成する工程は、上記転削工具本体5とは別
に、この転削工具本体5を通すことのできる大きさの挿
通孔が形成された鉄系金属のパイプを用意し、このパイ
プに上記転削工具本体の一部を通し、この通された転削
工具本体の部分に於けるスパイラル溝及び転削工具本体
の周面と上記パイプ内周面の間に鉄系金属粒子を充填
し、且つ上記充填鉄系金属粉粒子の層中にロウ材を毛細
管作用により吸収せしめることにより実施し、更に上記
鉄系金属粉粒子層を加熱、冷却固化する工程は、上記ロ
ウ材の溶融温度で上記鉄系金属パイプ及びそこに通され
た転削工具本体の部分を加熱し、ロウ材を溶融固化しロ
ー付け固着することにより実施し、もって、ロー付固着
時、転削工具本体とシャンクの熱膨張、冷却収縮特性の
差から生ずる収縮歪を、吸収、減衰できる空孔を残した
ロー付シャンク層を形成するようにしてもよい。
[作用] 上記構成に基くと、焼結した転削工具本体5の一部に対
し鉄系金属のシャンクを一体的に形成する時、即ち焼結
又は加熱ロー付一体化する時、焼結転削工具本体5とシ
ャンクの熱膨張、冷却収縮特性は自ずと異なり、冷却収
縮時、収縮歪が生ずるが、即ち鉄系金属より成るシャン
ク側から焼結転削工具本体側に引っ張り力が作用するけ
れども、鉄系金属とシャンク層の中には、上記収縮歪を
吸収、減衰するに最適な空孔率の空孔20が残されて形
成されているので、上記収縮歪が上記空孔群によって吸
収、減衰される。従って焼結転削工具本体側に亀裂が生
ずることはない。故に、もろさもなく、転削工具として
十分耐える。而も、シャンクの中心には焼結転削工具の
一部が軸芯として位置しているので、十分な強度が発揮
される。
し鉄系金属のシャンクを一体的に形成する時、即ち焼結
又は加熱ロー付一体化する時、焼結転削工具本体5とシ
ャンクの熱膨張、冷却収縮特性は自ずと異なり、冷却収
縮時、収縮歪が生ずるが、即ち鉄系金属より成るシャン
ク側から焼結転削工具本体側に引っ張り力が作用するけ
れども、鉄系金属とシャンク層の中には、上記収縮歪を
吸収、減衰するに最適な空孔率の空孔20が残されて形
成されているので、上記収縮歪が上記空孔群によって吸
収、減衰される。従って焼結転削工具本体側に亀裂が生
ずることはない。故に、もろさもなく、転削工具として
十分耐える。而も、シャンクの中心には焼結転削工具の
一部が軸芯として位置しているので、十分な強度が発揮
される。
[実施例] 次に添付図面に従い本発明の好適な実施例を詳述する。
始めに添付図面第1図〜第10図に従い第一の実施例を
詳述する。
詳述する。
先ず、超硬質合金材料粉末1の粒度を調節し且つ必要な
助剤を配合し、これを原料として粉末押出成型機に於け
るスパイラル押出金型に通す。即ち、粉末押出成型法に
よるスパイラル状の押出2を実行する。この結果、スパ
イラル状の成型素材3が加工される。この場合、スパイ
ラルの刃と刃の間隔、即ちピッチや刃又は溝のねじれ形
状等は用途の要求に応じて適宜な形とする。次いで、こ
れの上記超硬質合金材料の焼結温度で焼結4し、スパイ
ラル状の焼結転削工具本体5とする。勿論、予め一連の
長い焼結体5′を得たあと、これを単位長さLに切断し
て焼結転削工具本体5とする等の工夫が必要である。而
して、上記超硬質金属材料粉末としては常法通り、WC
−Co系,WC−Ni系,WC−TaC−Tic−Co
系,WC−TaC−TiC−Ni系等、又はいわゆるサ
ーメット粉末(セラミックスとしてIV,V,VI金属の
酸化物,炭化物,けい化物,ほう化物,窒化物などの粉
末を用い、これに金属としてコバルト、ニッケル、鉄な
どの粉末を入れて混合し、真空中その他適当な保護ガス
中で焼結した粒子)等を用いることができる。
助剤を配合し、これを原料として粉末押出成型機に於け
るスパイラル押出金型に通す。即ち、粉末押出成型法に
よるスパイラル状の押出2を実行する。この結果、スパ
イラル状の成型素材3が加工される。この場合、スパイ
ラルの刃と刃の間隔、即ちピッチや刃又は溝のねじれ形
状等は用途の要求に応じて適宜な形とする。次いで、こ
れの上記超硬質合金材料の焼結温度で焼結4し、スパイ
ラル状の焼結転削工具本体5とする。勿論、予め一連の
長い焼結体5′を得たあと、これを単位長さLに切断し
て焼結転削工具本体5とする等の工夫が必要である。而
して、上記超硬質金属材料粉末としては常法通り、WC
−Co系,WC−Ni系,WC−TaC−Tic−Co
系,WC−TaC−TiC−Ni系等、又はいわゆるサ
ーメット粉末(セラミックスとしてIV,V,VI金属の
酸化物,炭化物,けい化物,ほう化物,窒化物などの粉
末を用い、これに金属としてコバルト、ニッケル、鉄な
どの粉末を入れて混合し、真空中その他適当な保護ガス
中で焼結した粒子)等を用いることができる。
次いでこの単位長さLの焼結転削工具5の内、シャンク
とすべき一部分の周りに鉄系金属粉粒子6を充填する。
即ち図の例では、先ずこのシャンクとすべき一部分に加
圧用ゴム筒7を装填する。而るのちに粒度調節又は粒度
選定8した鉄系金属粉粒子6をシャンクとすべき一部分
に於けるスパイラル溝9及びそのスパイラル溝9と刃1
0の周りでわって加圧用ゴム筒内周面11の間12に充
填13する。この後治具14をセットする。次いで上記
加圧用ゴス7を成型圧力にて加圧Pする。これにより転
削工具本体5の一部に成型シャンク層15が形成され
る。この後この成型シャンク層15を焼結16して、且
つ必要な仕上17を成して焼結シャンク18付き転削工
具19とするものである。
とすべき一部分の周りに鉄系金属粉粒子6を充填する。
即ち図の例では、先ずこのシャンクとすべき一部分に加
圧用ゴム筒7を装填する。而るのちに粒度調節又は粒度
選定8した鉄系金属粉粒子6をシャンクとすべき一部分
に於けるスパイラル溝9及びそのスパイラル溝9と刃1
0の周りでわって加圧用ゴム筒内周面11の間12に充
填13する。この後治具14をセットする。次いで上記
加圧用ゴス7を成型圧力にて加圧Pする。これにより転
削工具本体5の一部に成型シャンク層15が形成され
る。この後この成型シャンク層15を焼結16して、且
つ必要な仕上17を成して焼結シャンク18付き転削工
具19とするものである。
さて本発明はこのようなスパイラル押出成型法によって
転削工具本体を形成する工具と焼結によってシャンクを
一体形成する工程を用いた転削工具の製法に於いて次の
特徴を有する。即ち焼結シャンク18の鉄系金属粉粒子
6の層中に空孔20を残すものである。即ち真密度10
0%とすることをさけるものである。而も、上記転削工
具本体5と成型鉄系金属粉粒子の層15を焼結する時
に、両者の材質の差異に基く熱膨張,冷却収縮特性の差
に伴う収縮歪を吸収、減衰することが可能な程度の空孔
率の空孔20を残すものである。上記に言う収縮歪を吸
収、減衰することが可能な程度の空孔率を確保する上で
の加工上の工夫要因は、鉄系金属粉粒子の粒度分布と、
成型圧力と、焼結温度である。即ち粒度分布を選択する
ことによって望ましい適宜な空孔率を確保できるし、加
圧圧力を上げれば上げる程、空孔率は小さくなる。又、
焼結温度を上げれば上げる程、空孔率は小さくなる。故
に上記の成型、焼結の各段階に於いて、これらを工夫し
て適当な空孔率を確保するものである。この場合、上記
の収縮歪を吸収、減衰できる適当な空孔率を如何に定め
るかは当初試験的に決定し、而る後に予め計算、設計し
た諸元に基づいて実行することが望ましく、本出願人は
先ずある一定の組成、配合の超硬質金属材料粉末を原料
として一定の成型圧力、一定の焼結温度等で資料の焼結
体を加工し、これに一定の粒度分布の鉄系金属粉粒子を
一定の成型圧力で充填成型し、次いで一定の焼結温度で
両者を焼結一体化し、それを任意の所で切断して、試料
焼結体側のクラックの発生をつぶさに検証し、試料焼結
体側に何等クラックがない時に於ける、上記試料鉄系金
属側の層の空孔率を捉え、その最適空孔率を確保する上
での鉄系金属粉粒子の粒度分布と成型圧力と焼結温度を
認識し、この認識条件と同一条件で焼結転削工具本体及
び成型シャンク層を形成し、且つ両者を焼結してこの発
明の転削工具を加工する方法を試みた所、品質的にもバ
ラつきのない、即ち折損等のない良好な転削工具を能率
よく製造することができた。従って焼結後に於ける鉄系
金属粉粒子層のシャンクの本発明にいう最適空孔率を一
定の定量で示すことは難しいが、例えば真密度92%〜
95%程度望ましくは93%とする例を上げることがで
きる。このように、スパイラル状焼結転削工具本体5の
一部に一体的に形成された焼結シャンク18の鉄系金属
粉粒子の層中には、焼結時の収縮歪を吸収、又は減衰で
きる程度の空孔率が残されているから、上述した焼結段
階に於いて、成型鉄系金属粉粒子15の層が、転削工具
本体5に比して大きく熱膨張し、冷却収縮しても、その
収縮の差を上記空孔20が吸収し且つ減衰するので、転
削工具本体5側にクラックが入るおそれはない。故に折
損することがなく、ドリル,エンドミルとして十分使用
に耐え得る。而も上述したように、転削工具本体5はス
パイラル状押出成型法で加工するものであるから、加工
効率がよく低コストにて市場供給できる。加えて、シャ
ンク18の中心には焼結転削工具本体5が中芯として入
っているので十分な強度を有する。
転削工具本体を形成する工具と焼結によってシャンクを
一体形成する工程を用いた転削工具の製法に於いて次の
特徴を有する。即ち焼結シャンク18の鉄系金属粉粒子
6の層中に空孔20を残すものである。即ち真密度10
0%とすることをさけるものである。而も、上記転削工
具本体5と成型鉄系金属粉粒子の層15を焼結する時
に、両者の材質の差異に基く熱膨張,冷却収縮特性の差
に伴う収縮歪を吸収、減衰することが可能な程度の空孔
率の空孔20を残すものである。上記に言う収縮歪を吸
収、減衰することが可能な程度の空孔率を確保する上で
の加工上の工夫要因は、鉄系金属粉粒子の粒度分布と、
成型圧力と、焼結温度である。即ち粒度分布を選択する
ことによって望ましい適宜な空孔率を確保できるし、加
圧圧力を上げれば上げる程、空孔率は小さくなる。又、
焼結温度を上げれば上げる程、空孔率は小さくなる。故
に上記の成型、焼結の各段階に於いて、これらを工夫し
て適当な空孔率を確保するものである。この場合、上記
の収縮歪を吸収、減衰できる適当な空孔率を如何に定め
るかは当初試験的に決定し、而る後に予め計算、設計し
た諸元に基づいて実行することが望ましく、本出願人は
先ずある一定の組成、配合の超硬質金属材料粉末を原料
として一定の成型圧力、一定の焼結温度等で資料の焼結
体を加工し、これに一定の粒度分布の鉄系金属粉粒子を
一定の成型圧力で充填成型し、次いで一定の焼結温度で
両者を焼結一体化し、それを任意の所で切断して、試料
焼結体側のクラックの発生をつぶさに検証し、試料焼結
体側に何等クラックがない時に於ける、上記試料鉄系金
属側の層の空孔率を捉え、その最適空孔率を確保する上
での鉄系金属粉粒子の粒度分布と成型圧力と焼結温度を
認識し、この認識条件と同一条件で焼結転削工具本体及
び成型シャンク層を形成し、且つ両者を焼結してこの発
明の転削工具を加工する方法を試みた所、品質的にもバ
ラつきのない、即ち折損等のない良好な転削工具を能率
よく製造することができた。従って焼結後に於ける鉄系
金属粉粒子層のシャンクの本発明にいう最適空孔率を一
定の定量で示すことは難しいが、例えば真密度92%〜
95%程度望ましくは93%とする例を上げることがで
きる。このように、スパイラル状焼結転削工具本体5の
一部に一体的に形成された焼結シャンク18の鉄系金属
粉粒子の層中には、焼結時の収縮歪を吸収、又は減衰で
きる程度の空孔率が残されているから、上述した焼結段
階に於いて、成型鉄系金属粉粒子15の層が、転削工具
本体5に比して大きく熱膨張し、冷却収縮しても、その
収縮の差を上記空孔20が吸収し且つ減衰するので、転
削工具本体5側にクラックが入るおそれはない。故に折
損することがなく、ドリル,エンドミルとして十分使用
に耐え得る。而も上述したように、転削工具本体5はス
パイラル状押出成型法で加工するものであるから、加工
効率がよく低コストにて市場供給できる。加えて、シャ
ンク18の中心には焼結転削工具本体5が中芯として入
っているので十分な強度を有する。
以下に具体的な実施例を示す。
例1 WC92重量%,Co8重量%の配合の超硬質合金粉末
をスパイラル状に押出成型し、次いでこれを焼結してド
リル本体を加工した。
をスパイラル状に押出成型し、次いでこれを焼結してド
リル本体を加工した。
このドリル本体の一部分にゴム筒を挿着し、ドリル本体
のスパイラル溝と、その周りに鉄粉を充填した。鉄粉の
粒度分布は100メッシュ以下80%,30メッシュか
ら100メッシュの間のもの20%であった。これを2
t/cm2で加圧した。即ちゴム筒の周りから静水圧をかけ
加圧した。この後1280℃で焼結しシャンクを一体的
に形成した。このようにしたドリルの、シャンク部分を
切断して観察した所、シャンク部分のドリル本体中には
何等クラックが入っていなかった。且つこの切断箇所の
空孔即ち真密度を調査した所、真密度で93%であっ
た。
のスパイラル溝と、その周りに鉄粉を充填した。鉄粉の
粒度分布は100メッシュ以下80%,30メッシュか
ら100メッシュの間のもの20%であった。これを2
t/cm2で加圧した。即ちゴム筒の周りから静水圧をかけ
加圧した。この後1280℃で焼結しシャンクを一体的
に形成した。このようにしたドリルの、シャンク部分を
切断して観察した所、シャンク部分のドリル本体中には
何等クラックが入っていなかった。且つこの切断箇所の
空孔即ち真密度を調査した所、真密度で93%であっ
た。
このように空孔が存することによって焼結時の収縮歪が
吸収、減衰されたと考えられる。
吸収、減衰されたと考えられる。
例2 上記例1と同一条件なるも、成型加圧力を2.3t/cm2
で実施し、真密度93.2%のものを得た。この例の場
合も例1と同様ドリル本体にクラックの発生がない良好
な結果を得た。
で実施し、真密度93.2%のものを得た。この例の場
合も例1と同様ドリル本体にクラックの発生がない良好
な結果を得た。
例3 上記例2と同一条件なるも、焼結温度を1310℃で実
施し、真密度96%のものを得た。この例の場合には、
ドリル本体に少々ではあるがクラックの発生がみられ
た。従って収縮歪の吸収、減衰を可能にする空孔の度合
が不足し、ドリル本体側にシャンク側の引っ張り力が作
用し、クラックの発生が生じたものと思われる。従って
焼結温度を下げるか、加圧力を下げるか、粒度分布を異
ならしめる必要があると考えられる。
施し、真密度96%のものを得た。この例の場合には、
ドリル本体に少々ではあるがクラックの発生がみられ
た。従って収縮歪の吸収、減衰を可能にする空孔の度合
が不足し、ドリル本体側にシャンク側の引っ張り力が作
用し、クラックの発生が生じたものと思われる。従って
焼結温度を下げるか、加圧力を下げるか、粒度分布を異
ならしめる必要があると考えられる。
例4 上記例1と同一条件なるも、成型加圧力を1.9t/cm2
で実施し、真密度91%のものを得た。例1と同様、ド
リル本体にクラックの発生がなかった。然しながら、例
え芯としてドリル本体があっても強度不足を招くおそれ
があるので、もう少し真密度を上げることが望ましいと
考えられる。
で実施し、真密度91%のものを得た。例1と同様、ド
リル本体にクラックの発生がなかった。然しながら、例
え芯としてドリル本体があっても強度不足を招くおそれ
があるので、もう少し真密度を上げることが望ましいと
考えられる。
而して上記の例では、ゴム筒7に挿入された転削工具本
体5の一部の周りに鉄系金属粉末を充填するに際してス
パイラル溝9のみならず、スパイラル刃10をも埋める
ようにして充填し、成型鉄系金属粉粒子層15を形成し
たが、加圧方法を特別に工夫することによってスパイラ
ル溝9のみを埋めた成型層としてもよいものである。
体5の一部の周りに鉄系金属粉末を充填するに際してス
パイラル溝9のみならず、スパイラル刃10をも埋める
ようにして充填し、成型鉄系金属粉粒子層15を形成し
たが、加圧方法を特別に工夫することによってスパイラ
ル溝9のみを埋めた成型層としてもよいものである。
更に上記成型鉄系金属粉粒子層中に銀ロウ材等のロウ材
を毛細管作用により吸収せしめて焼結してもよいもので
ある。この場合にはこのロウ材が結合剤として機能す
る。更に第10図に示す如く、転削工具本体5をスパイ
ラル状に成型する段階で予め冷却媒体液通路21a,2
1bを形成し且つ焼結してから、シャンク18を一体焼
結してもよい。この方法はスパイラル状の押出金型内に
所定の間隔を於いて2本のピンを立て、超硬質合金材料
粉末を上記押出金型にてスパイラル状に順次押出してい
けば自然とスパイラル状の冷却媒体通路21a,21b
が形成されるものである。
を毛細管作用により吸収せしめて焼結してもよいもので
ある。この場合にはこのロウ材が結合剤として機能す
る。更に第10図に示す如く、転削工具本体5をスパイ
ラル状に成型する段階で予め冷却媒体液通路21a,2
1bを形成し且つ焼結してから、シャンク18を一体焼
結してもよい。この方法はスパイラル状の押出金型内に
所定の間隔を於いて2本のピンを立て、超硬質合金材料
粉末を上記押出金型にてスパイラル状に順次押出してい
けば自然とスパイラル状の冷却媒体通路21a,21b
が形成されるものである。
次に添付図面第11図〜第14図に従い本発明の他の実
施例を詳述する。
施例を詳述する。
先ずWC−Co系超硬合金の粉末1の粒度を調節し且つ
必要な助剤を配合し、これを粉末押出成型機に於けるス
パイラル状の押出金型に通し、即ち成型2し、スパイラ
ル状の成型素材3を加工する。この場合、冷却媒体通路
21a,21bも同じようにスパイラル状に加工させる
ように成型する。この方法はスパイラル状の押出金型内
に所定の間隔を置いて、2本のピンを立て、粉末を上記
押出金型にてスパイラル状に順次押出していけば自然と
スパイラル状の冷却媒体通路21a,21bが形成され
る。
必要な助剤を配合し、これを粉末押出成型機に於けるス
パイラル状の押出金型に通し、即ち成型2し、スパイラ
ル状の成型素材3を加工する。この場合、冷却媒体通路
21a,21bも同じようにスパイラル状に加工させる
ように成型する。この方法はスパイラル状の押出金型内
に所定の間隔を置いて、2本のピンを立て、粉末を上記
押出金型にてスパイラル状に順次押出していけば自然と
スパイラル状の冷却媒体通路21a,21bが形成され
る。
次いで、これを上記超硬質合金の焼結温度で焼結4し、
焼結素材を加工する。
焼結素材を加工する。
この後刃先体22を形成する等必要な仕上加工をする。
これによってドリル,エンドミル等の転削工具本体5を
得る。他方、鉄系金属より成るパイプ23を予め加工し
ておく。この場合、パイプ23にスパイラル状転削工具
本体5の直径Aの一部を過不足なく挿通できる直径Bの
挿通孔24を形成しておく。そして、転削工具本体5の
一部をこの挿通孔24に通す。この後、この一部分のス
パイラル溝9及びこの一部分と挿通孔24の内周面25
の間に金属粉又は金属粒子6を充填する。この後、転削
工具本体5とパイプ23を互いにロウ付固着する為に、
上記金属粉又は金属粒子6の層及び上記一部分と挿通孔
24の内周面25の間中にロウ材Mを毛細管作用により
浸透させる。この場合、ロウ材Mとしては、その溶融温
度が次のように設定されているものを選択する。即ち、
このロウ材を毛細管作用により浸透させた後、この部分
を加熱してロウ材を溶融するものであるが、その溶融温
度に於いて、上記充填金属粒又は金属粉6が完全に液相
となって空孔、即ち粉末や粒子間隙がなくなってしまう
ことのないように定める。逆に言えば、ロウ材を溶融す
るも、充填粉又は充填粒6の層中には空孔が残る程度の
加熱温度で加熱するものである。具体的には、充填粉又
は粒の融点以下のロウ材を用いて転削工具本体5とパイ
プ23をロウ付する。こうすることによって、スパイラ
ル状の押出成型されたドリルやエンドミル等転削工具本
体5とパイプ23とが一体的にロウ付融着される転削工
具19を得るが、とりわけ次の作用,効果を生ずる。
これによってドリル,エンドミル等の転削工具本体5を
得る。他方、鉄系金属より成るパイプ23を予め加工し
ておく。この場合、パイプ23にスパイラル状転削工具
本体5の直径Aの一部を過不足なく挿通できる直径Bの
挿通孔24を形成しておく。そして、転削工具本体5の
一部をこの挿通孔24に通す。この後、この一部分のス
パイラル溝9及びこの一部分と挿通孔24の内周面25
の間に金属粉又は金属粒子6を充填する。この後、転削
工具本体5とパイプ23を互いにロウ付固着する為に、
上記金属粉又は金属粒子6の層及び上記一部分と挿通孔
24の内周面25の間中にロウ材Mを毛細管作用により
浸透させる。この場合、ロウ材Mとしては、その溶融温
度が次のように設定されているものを選択する。即ち、
このロウ材を毛細管作用により浸透させた後、この部分
を加熱してロウ材を溶融するものであるが、その溶融温
度に於いて、上記充填金属粒又は金属粉6が完全に液相
となって空孔、即ち粉末や粒子間隙がなくなってしまう
ことのないように定める。逆に言えば、ロウ材を溶融す
るも、充填粉又は充填粒6の層中には空孔が残る程度の
加熱温度で加熱するものである。具体的には、充填粉又
は粒の融点以下のロウ材を用いて転削工具本体5とパイ
プ23をロウ付する。こうすることによって、スパイラ
ル状の押出成型されたドリルやエンドミル等転削工具本
体5とパイプ23とが一体的にロウ付融着される転削工
具19を得るが、とりわけ次の作用,効果を生ずる。
即ち、転削工具本体5とパイプ23の材質は自ずと異な
る。これが為にロウ付時の加熱によって本体5とパイプ
23及び充填鉄系金属粉粒子6の熱膨張度合及び冷却収
縮度合が異なるので、ロウ付部分とその付近に歪が生ず
るようになるけれども、この例の場合、上記充填金属粉
又は金属粒6の層中に空孔20が残存しているので、こ
の収縮度合の差をこの空孔20が吸収することとなるか
ら歪の発生が可及的に防止されるものである。而して、
この例に於いては転削工具本体5をパイプ23の挿通孔
24に通し、その尾端26とパイプ23の尾端27とを
略一致させ、略媒体通路21a,21bをパイプ23の
尾端27と同一位置に開口させる例を示したが、第15
図に示す如くパイプ23の尾端27をより下方延長さ
せ、中に冷却媒体通路28を形成し、この冷却媒体通路
28に対して上記の冷却媒体通路21a,21bを開口
させてもよいものである。
る。これが為にロウ付時の加熱によって本体5とパイプ
23及び充填鉄系金属粉粒子6の熱膨張度合及び冷却収
縮度合が異なるので、ロウ付部分とその付近に歪が生ず
るようになるけれども、この例の場合、上記充填金属粉
又は金属粒6の層中に空孔20が残存しているので、こ
の収縮度合の差をこの空孔20が吸収することとなるか
ら歪の発生が可及的に防止されるものである。而して、
この例に於いては転削工具本体5をパイプ23の挿通孔
24に通し、その尾端26とパイプ23の尾端27とを
略一致させ、略媒体通路21a,21bをパイプ23の
尾端27と同一位置に開口させる例を示したが、第15
図に示す如くパイプ23の尾端27をより下方延長さ
せ、中に冷却媒体通路28を形成し、この冷却媒体通路
28に対して上記の冷却媒体通路21a,21bを開口
させてもよいものである。
[発明の効果] 以上詳述した如くこの発明によれば、スパイラル状の転
削工具本体を、粉末押出法を用いて成型し且つ焼結する
ことにより加工するので加工能率がよく市場に可及的低
価格で供給できるのは勿論のこと、上記焼結転削工具本
体の一部分に鉄系金属より成るシャンクを加熱,冷却固
化によって一体化する時は、即ち鉄系金属粉粒子の成型
層を焼結したり、あるいは鉄系金属パイプ及びその中の
鉄系金属粉粒子をロウ付一体融着化する時は、それら鉄
系金属粉粒子の層中に空孔を残し、焼結転削工具本体の
熱膨張収縮冷却特性と、シャンクとなるべき鉄系金属粒
粒子の熱膨張、収縮冷却特性が異なっていることから生
ずる収縮歪を上記の空孔によって効果的に吸収、減衰す
るようにしたので、焼結転削工具本体中にクラック,亀
裂がまったく生じない。故に折損等のない品質良好なド
リル,エンドミル等の転削工具を加工できる。加えて、
シャンクの中心には転削工具が位置しているから、強度
も十分に備えているものである。
削工具本体を、粉末押出法を用いて成型し且つ焼結する
ことにより加工するので加工能率がよく市場に可及的低
価格で供給できるのは勿論のこと、上記焼結転削工具本
体の一部分に鉄系金属より成るシャンクを加熱,冷却固
化によって一体化する時は、即ち鉄系金属粉粒子の成型
層を焼結したり、あるいは鉄系金属パイプ及びその中の
鉄系金属粉粒子をロウ付一体融着化する時は、それら鉄
系金属粉粒子の層中に空孔を残し、焼結転削工具本体の
熱膨張収縮冷却特性と、シャンクとなるべき鉄系金属粒
粒子の熱膨張、収縮冷却特性が異なっていることから生
ずる収縮歪を上記の空孔によって効果的に吸収、減衰す
るようにしたので、焼結転削工具本体中にクラック,亀
裂がまったく生じない。故に折損等のない品質良好なド
リル,エンドミル等の転削工具を加工できる。加えて、
シャンクの中心には転削工具が位置しているから、強度
も十分に備えているものである。
添付図面は本発明の実施例を示し、第1図〜第10図は
成型した鉄系金属粉粒子の層を焼結してシャンクとする
場合の例を示し、第1図は製法工程図、第2図は成型素
材の図、第3図は焼結素材の図、第4図は焼結転削工具
の図、第5図はシャンクとなるべき鉄系金属粉粒子の成
型工程説明図、第6図は成型鉄系金属粉粒子の層を示し
た図、第7図は焼結したシャンクを備えた転削工具の
図、第8図は第7図のシャンク部分を断面にて示した
図、第9図は焼結鉄系金属粉粒子のシャンク層中の空孔
を示す図、第10図は冷却媒体液通路を併せて形成した
例図、次いで第11図〜第15図は鉄系金属パイプの内
部に鉄系金属粉粒子を充填し、毛細管作用により吸入せ
しめたロウ材の温度で溶融してロウ付一体融着化してシ
ャンクとする場合の例を示し、第11図は製法工程図、
第12図は成型素材の図、第13図は焼結転削工具本体
の図、第14図は転削工具本体の一部に鉄系金属パイプ
を通し、且つ鉄系金属粉粒子を充填しロー付一体した所
を示す図、第15図はシャンクを構成する鉄系金属パイ
プの下端を転削工具本体の下端より突出させた例の図で
あり、図中5はスパイラル状転削工具本体、6は鉄系金
属粉粒子、20は空孔である。
成型した鉄系金属粉粒子の層を焼結してシャンクとする
場合の例を示し、第1図は製法工程図、第2図は成型素
材の図、第3図は焼結素材の図、第4図は焼結転削工具
の図、第5図はシャンクとなるべき鉄系金属粉粒子の成
型工程説明図、第6図は成型鉄系金属粉粒子の層を示し
た図、第7図は焼結したシャンクを備えた転削工具の
図、第8図は第7図のシャンク部分を断面にて示した
図、第9図は焼結鉄系金属粉粒子のシャンク層中の空孔
を示す図、第10図は冷却媒体液通路を併せて形成した
例図、次いで第11図〜第15図は鉄系金属パイプの内
部に鉄系金属粉粒子を充填し、毛細管作用により吸入せ
しめたロウ材の温度で溶融してロウ付一体融着化してシ
ャンクとする場合の例を示し、第11図は製法工程図、
第12図は成型素材の図、第13図は焼結転削工具本体
の図、第14図は転削工具本体の一部に鉄系金属パイプ
を通し、且つ鉄系金属粉粒子を充填しロー付一体した所
を示す図、第15図はシャンクを構成する鉄系金属パイ
プの下端を転削工具本体の下端より突出させた例の図で
あり、図中5はスパイラル状転削工具本体、6は鉄系金
属粉粒子、20は空孔である。
Claims (9)
- 【請求項1】超硬質金属材料粉粒子を粉末押出成型法に
よりスパイラル状に押出してスパイラル状の成型素材を
形成し、この成型素材を焼結してスパイラル状の焼結転
削工具本体を得る製法に於いて; 上記スパイラル状焼結転削工具本体の一部分の周りに、
スパイラル溝を埋めるようにして鉄系金属粉粒子層を形
成し、次いでスパイラル状転削工具本体の一部分を中心
にして、その周りに一体的にシャンクが形成されるよう
に上記鉄系金属粉粒子層を加熱、且つ冷却固化し、而も
シャンクを形成する鉄系金属粉粒子の層を真密度100
%にすることなく、上記シャンクを形成する鉄系金属粉
粒子層中に空孔が残るように固化し、上記加熱冷却固化
時、上記焼結転削工具本体とシャンクの材質の差異によ
って生ずる熱膨張、冷却収縮の特性の差から生ずる収縮
歪を上記空孔によって吸収、減衰するようにした事を特
徴とするドリル,エンドミル等転削工具の製法。 - 【請求項2】上記スパイラル状焼結転削工具本体5の一
部分の周りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系
金属粉粒子層を形成する工程は、焼結転削工具本体5の
一部分の周りに鉄系金属粉粒子6を充填し、次いでこの
鉄系金属粉粒子6の層をその外周から加圧して成型シャ
ンク層15を形成することにより実施し、且つ上記スパ
イラル状転削工具本体5の一部分を中心にしてその周り
に一体的にシャンク18が形成されるように上記鉄系金
属粉粒子層を加熱且つ冷却固化する工程は焼結により実
施し、もって焼結時、転削工具本体5とシャンク18の
熱膨張、冷却収縮特性の差から生ずる収縮歪を吸収、減
衰できる空孔20を残した焼結シャンク層を形成するよ
うにした事を特徴とする請求項第1項記載のドリル,エ
ンドミル等転削工具の製法。 - 【請求項3】上記鉄系金属粉粒子6を、スパイラル状転
削工具本体5の一部分のスパイラル溝9に埋め且つその
一部分のスパイラル刃10が外部に露出することなくそ
れらの周りにも被覆して、上記成型シャンク層を成型す
る事を特徴とする請求項第2項記載のドリル,エンドミ
ル等転削工具の製法。 - 【請求項4】上記鉄系金属粉粒子6を、スパイラル状転
削工具本体5の一部分のスパイラル溝9にのみ埋めて上
記成型シャンク層15を成型する事を特徴とする請求項
第2項記載のドリル,エンドミル等転削工具の製法。 - 【請求項5】上記スパイラル状転削工具本体5の一部分
の周りに充填した鉄系金属粉粒子6を加圧して成型シャ
ンク層15を形成する加圧方法は、先ず転削工具本体5
の一部の周りに加圧用ゴム筒7を挿着し、この加圧用ゴ
ム筒7内面11と転削工具本体5の周りの間に鉄系金属
粉粒子12を充填し、次いで加圧用ゴム筒7の周りから
液圧等の加圧媒体の圧力をかけてシャンク層を成型する
ことを特徴とする請求項第2項記載のドリル、エンドミ
ル等転削工具の製法。 - 【請求項6】上記鉄系金属粉粒子6より成る成型シャン
ク層15に、毛細管作用によりロウ材を浸透せしめ、而
る後に焼結することを特徴とする請求項第2項記載のド
リル、エンドミル等転削工具の製法。 - 【請求項7】上記転削工具本体5を粉末押出成型法によ
りスパイラル状に成型する時に、この転削工具本体中に
冷却媒体通路21a,21bをスパイラル状に形成して
成る事を特徴とする請求項第2項、第3項、第4項、第
5項、又は第6項記載のドリル,エンドミル等転削工具
の製法。 - 【請求項8】上記スパイラル状焼結転削工具本体5の一
部分の周りに、スパイラル溝9を埋めるようにして鉄系
金属粉粒子6の層を形成する工程は、上記転削工具本体
5とは別に、この転削工具本体5を通すことのできる大
きさの挿通孔24が形成された鉄系金属のパイプ23を
用意し、このパイプ23に上記転削工具本体5の一部を
通し、この通された転削工具本体5の部分に於けるスパ
イラル溝9及び転削工具本体の周面と上記パイプ23の
内周面の間に鉄系金属粉粒子6を充填し、且つ上記充填
鉄系金属粉粒子6の層中にロウ材Mを毛細管作用により
吸収せしめることにより実施し、更に上記鉄系金属粉粒
子6の層を加熱、冷却固化する工程は、上記ロウ材Mの
溶融温度で上記鉄系金属パイプ23及びそこに通された
転削工具本体5の部分を加熱し、ロウ材Mを溶融固化し
ロー付け固着することにより実施し、もって、ロー付固
着時、転削工具本体5とシャンクの熱膨張、冷却収縮特
性の差から生ずる収縮歪を、吸収、減衰できる空孔20
を残したロー付シャンク層を形成するようにした事を特
徴とする請求項第1項記載のドリル、エンドミル等転削
工具の製法。 - 【請求項9】上記転削工具本体5を粉末押出成型法によ
りスパイラル状に成型する時に、この転削工具本体5中
に冷却媒体通路21a,21bをスパイラル状に形成
し、このスパイラル状の冷却媒体通路21a,21bの
流入端末を閉塞しないようにして、上記シャンクを転削
工具本体にロウ付固着して成る事を特徴とする請求項第
8項記載のドリル、エンドミル等転削工具の製法。
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