JPH10507238A - ロックドリルビット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はロックドリルビット用の切削インサートとこの種の切削インサートを含むロックドリルビットに関する。これはセメンテッドカーバイド切削インサートの摩耗抵抗を高める目的を有している。インサートは概して円筒形のシャンク部と凸状に形成された外位部を具備するように成形される。発明の１例では、インサートのセメンテッドカーバイドは多数の領域を含み、隣り合う２つの領域間の境界が断側面視と断頂面視の両方において非対称の経路を描く。別の例のインサートは更に、最も多量に摩耗を蒙るインサート部分の体積を増大させている。

Description

【発明の詳細な説明】 ロックドリルビット 本発明は用途としては衝撃式ロック穿削（ドリリング）のために好ましい、セ メンテッドカーバイド体のインサート及びロックドリルビットに関する。 US-A-4,598,779には、複数個のチゼル形式切削インサートを具備しているロッ クドリルビットが示されている。各インサートは切刃に比較的鋭い形態で接続し ている案内面を露呈している。比較的鋭い形態の接続は格別に硬いセメンテッド カーバイドを用いる場合に不利である。即ち、長期操業で幾つもの真っ直ぐな穴 工作を達成することが出来ないようなフレーキングが過酷なロック穿削の際に、 接続箇所の張力により発生する。更に、既知インサートの形状は最大摩耗体積に とっては最適ではあり得ない。US-A-4,607,712は複数の切刃を有するロックドリ ルビットを開示している。各インサートの作業部は半球基本形を有し、この作業 部には余分の量のセメンテッドカーバイドが付加されている。しかし、この先行 技術のインサートは穴壁に対する十分な支持を受けていないので、真っ直ぐな穴 工作を達成することが出来ない。更に、作業部の要素間の接続は比較的鋭い形態 になっているので、硬質セメンテッドカーバイドにとって不利な張力を生み出す 。それに加えて、半球の基本形態がセメンテッドカーバイドを比較的少容量しか 保持しない。ロック穿削目的で用いるセメンテッドカーバイドは、概してＷＣ（ しばしばアルファ相と称される）及び少量の固溶体状態のＷとＣ（ベータ相）を 伴うコバルトから成るバインダ相を含む。自由炭素或いはイータ相、一般式M₆C （Co₃W₃C）、Ｍ₁₂C（Co₆W₆C）で表される低カーボン相或 いはカッパー相M₄Cは一般に存在しない。しかしながら、EP-B2-0182759には正規 アルファ＋ベータ相組織に埋まった微細な均等分布イータ相のコアと、アルファ ＋ベータ相のみの包囲面領域を有するセメンテッドカーバイド体が開示されてい る。追加の条件は、コア近傍の包囲面領域の内位部分におけるバインダ相含有量 がバインダ相の名目的含有量より大きいことである。更に、包囲面領域の最外位 部分のバインダ相は名目的含有量より小さく、イータ相の存在しない領域に配位 する最大値までコアに向かってその方向に進むにつれて増大する。こゝで並びに これ以後において、名目的的バインダ相含有量はバインダ相の計量値を意味する 。 US-A-5,286,549には、セメンテッドカーバイド体として、ＷＣ（アルファ相） とＣｏ，Ｆｅ及びＮｉの少なくとも１つに基づくバインダ相を含んで成り、且つ 名目的量よりも少量のバインダ相含有量を外位領域部分が有する包囲面領域によ って取り囲まれているイータ相含有セメンテッドカーバイドのコアを含んで成り 、当該外位領域部分のバインダ相含有量が実質的に一定である斯ゝるセメンテッ ドカーバイド体が開示されている。本発明によって製造されたセメンテッドカー バイド体はその外位領域における平均硬度が相対的に高いが故に、高摩耗抵抗を 有する。その他の関係文献にはUS-A-5,279,901とEA-A-92850260.8がある。EP-B2 --0 182 759に類似の組織を有するセメンテッドカーバイド体は、US-A-5,235,87 9に開示のようにパンチング或いはニッブリング工具材としても或いはEA-A-9385 0023.8に開示のロール材としても有用である。更に、US-A-5,074,623に開示の材 料も使用することが出来る。 後者の７つの目的（本記述に引用によって組み込まれる）は高硬度によって引 き起こされる外位領域における高摩耗抵抗を、異なる領域の異なるバインダ含有 量によって引き起こされる圧縮プレスト レスと併せて達成することにある。摩耗の際に進展する摩耗フラットが名目的量 よりも高いバインダ含有量を有しているならば、摩耗抵抗は相対的に低い硬度の せいで急速に減少する。これは不利益をもたらす、特にインサート付きビットで ロック穿削するときに不利であった。 発明の目的と要旨 本発明の目的は先行技術の問題を回避或いは解消することにある。本発明の１ つの目的はセメンテッドカーバイド体として、好ましくはロック穿削と鉱物穿削 のための工具において用いる斯ゝるセメンテッドカーバイド体の摩耗抵抗を、先 行技術に従って製造されるセメンテッドカーバイドの特別要望に合ったセメンテ ッドカーバイド体の設計の採用により、高めることにある。セメンテッドカーバ イド体の摩耗抵抗は摩耗に晒された面域のセメンテッドカーバイド体の体積を増 大させることによって高めることが出来る。摩耗抵抗の紛れもない上昇、増大に 達するために、摩耗に晒された外位領域の体積を確実に増大させる必要がある。 驚くべきことに、低バインダ含有量の外位領域、イータ層含有コア及び外位領域 とコアの間に介在するバインダ含有量（低硬度／低摩耗抵抗）の領域を有する高 セメンテッドカーバイド体の摩耗抵抗を、摩耗の起きる外位面域の体積を増大す ることによって高め得ることが判明した。摩耗抵抗の紛れもない増大は、工具操 作時に摩耗に晒される外位領域の体積を増大させたときに、少なくとも５０％、 多分に１００％或いはそれ以上も達成され得る。衝撃式ドリルビットにおけるイ ンサートの摩耗の大半は穴壁と接触する面域とロックを破壊するインサート頂部 とにおいて生じる。名目的的バインダ含有量より低いバインダ含有量を有するイ ンサートの摩耗抵抗を高めるためには、外位領域の体 積を壁との接触領域並びに頂部において増大させなければならない。先行技術工 具は通常は軸対称頂部設計（図１２の左部）に係るインサートを有している。摩 耗に晒される外位領域を増やすと、これはしばしば結果的に非軸対称頂部をもた らす。ロック物性と穿削条件に依存した摩耗の性質により、摩耗は壁と接触する 面域並びにロックの破壊される頂位面域に明白に、即ち顕著、に出現する。この 事実を尊重すれば、インサートにおける大いに摩耗される大半の外位領域の体積 を増大させることが肝要である。 最適構造は早々と崩れることがないので、相対的に長い寿命と高い侵徹度（ペ ネトレーション）が達成される。本発明の重要な利点はドリルビットの材料を用 いるときの相対的に高い精度である。外位領域の高摩耗抵抗と摩耗に晒される面 域の摩耗抵抗材料の拡大体積との両者が穿孔の直径公差を格段に向上させる。 本発明の目的は添付の請求の範囲の特徴事項を付与されたインサートとドリル ビットによって実現される。 図面の簡単な説明 図１−５は壁に近い面域にインサートの摩耗が集中する条件下で穿削に適した インサートを示す。図１は本発明に係るインサートを側面図で示す。図２はこの インサートを別の側面図で示す。図３はこのインサートを頂面図で示す。図４は 図２における矢印Ｂに従って見たインサートを示している。図５は線Ｃにおいて 見られるインサートの拡大断面を示している。 図６−１０はインサート摩耗が壁近傍の面域と頂位面域とに分布している条件 下で穿削するのに適しているインサートを示している。図６は本発明に係るイン サートを側面図で示す。図７はこのインサートを別の側面図で示す。図８はこの インサートを頂面図で示す 。図９はこのインサートを図７における矢印Ｂに従って見たインサートを示して いる。図１０は線Ｃ′において見られるインサートの拡大断面を示している。 図１１は本発明に係るドリルビットを斜視図で示す。 図１２は弾道形インサートと本発明に係るインサートを具備した説明用に描か れたドリルビットの穿孔内における部分断面説明図である。 図１３−１８は２個の切削インサートの中心軸線を通る断面図である。 本発明の好適態様の詳細な説明 図１は本発明に係るインサートの好適例の拡大側面図でだる。このインサート は４〜２０ｍｍ、好ましくは７〜１８ｍｍの範囲、の直径Ｄを有する概して円筒 形のシャンク部２０を有する。インサート１４の取付け端部２１はドリルヘッド 前面にある穴に入れるようにするために、好ましくは円錐台形を有している（図 １１参照）。好ましくは、当該穴は前面並びにジャケット面の両方に出現してい る。図には、インサートの長手中心軸線Ａと直角になる２本の法線Ｎ₁とＮ₂が示 される。ラインＹは作業部２２の基線として規定されている。このラインは明確 な線であっても、滑らかな線であっても良い。 インサート１４の作業部２２は７個の実質的に周方向と軸方向に凸状になって いる部分として当該部分が滑らかに接続し合っている斯ゝる凹状部分の群に分割 されている。ここでは「滑らか」や「滑らかに」の表現で以て、側面視において は中心軸線Ａに対して直角になっている２本の接線であって、その各々が前記接 続箇所の近傍の両側に配位している斯ゝる両接線が１３５〜１８０°、好ましく は１６０〜１７５°（図５）の範囲にある角度γを成すものと意味付けている。 第１部分２３は概して弾道形（バリスティック）を描き、法線Ｎ１の両側で概し て対称的に延在している。第１部分は対称的に配位した半径領域線２４，２５に おいて夫々周方向の終端になっている。特定のアキシャル断面（軸方向に向いた 断面、或いは軸を横断する断面）Ｃにおける第１部分の半径はＲ１で指定されて いる。弾道形の数学的構造は以下の通りである： 第１部分２３の基準面Ｘは図２の基線Ｙの下方に配位している。第１部分２３ の凸状湾曲はシャンク部２０の包絡面の近傍にある中心Ｚを基点にした半径Ｒで 描かれるものである。中心Ｚは好ましくは包絡面の外側の距離１に且つ軸方向最 前点から下の距離ｈに配位する。距離ｈは距離１の４〜８倍の値であるが、半径 Ｒよりも小さい。基準面Ｘと半径Ｒは１０°と７５°の間の角度εを成す。 頂面視において、半径領域線２４，２５の夫々と法線Ｎ１は４５°〜８５°の 範囲の角度αを成す。半径方向最外位の弾道形凸湾曲がシャンク部２０の包絡面 に接続していることは理解される。 半径領域線２４，２５は第１部分２３と第２部分２６，２７の間の滑らかな遷 移個所を夫々表している。第２部分２６，２７は第１部分との接合個所近辺を除 き、弾道基本形（図１，２，４の破線で示す）の概して外側に配位している。第 ２部分の半径Ｒ２は断面Ｃにおいて第１部分の半径Ｒ１より大きい。第２部分は 中心軸線Ａの前方向に先細っている。第２部分２６，２７は第１部分２３の方へ 先細って、鋭角βを成している。 第２部分２６，２７は更に第３部分２８，２９に夫々接続している。両第３部 分はインサートの前部において軸線Ａから半径方向に離れた個所で併合している 。第３部分は主として円周方向にロックを工作するクレスト状強力刃である。第 ３部分の断面Ｃとの交点に おける接線はシャンク部の包絡面と第１，２部分の対応する接線よりも大きい内 角φ１を成す。内角φ１の大きさが材料の摩耗量を全体的弾道形の形態と比べ増 加させ、従ってインサートの摩耗抵抗を増大させる。第３部分は断面Ｃ（図５参 照）において第１部分のＲ１と第２部分の半径Ｒ２より小さい半径Ｒ３によって 規定される。第３部分の幅は実質的に一定である。 第３部分は第４部分３０として、穿孔の壁と概して合致し且つ概して面一に配 位するように企図された斯ゝる第４部分と滑らかに接続している。第４部分は断 面Ｃにおいて上記半径Ｒ１，Ｒ３の各々より格段に大きい半径Ｒ４を有している 。断面Ｃ−Ｃにおける第４部分の中央接線はシャンク部２０の包絡面と内角φを 成す。内角φは他の部分の各々の対応角よりも小さい。 第１部分に接続した基線Ｙの第１部は中心軸線Ａに対して実質的に直角に延在 している。第２部分２４，２５に接続した基線Ｙの第２部は第１部に対して鋭角 δで以て少なくとも部分的に前方へ立ち上がる。第３部分２８，２９に接続した 基線Ｙの第３部は基線全体の軸方向の最前方点を表し、そして半径Ｒ６によって 概して規定されている。第３部分は凸状である。第４部分３０に接続した基線Ｙ の第４部は半径Ｒ６より大きい半径Ｒ５によって概して規定されている。第４部 分３０は凹状であって、その最後方点は第１部に対しその軸前方に配位している 。 第５部分３１は部分２３，２４，２５，２６，２７が併合している丸い頂端部 ３１である。第４部分３０は頂端部３１に対しその軸後方で終端になっている。 第３部分２８，２９の軸方向の最前方局部は頂端部と接続してるが、概して頂端 部の１局部ではない。 基線Ｙにおいて上記半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は頂面視投影図では等しい、 即ちＤ／２に等しい。 特定の採鉱条件の下では、ドリルインサートは１方の側が他方よりも摩耗され るので、この種の条件で使用するためのインサート、即ち法線Ｎ１に関して非対 称的に配位する材料塊を備えたインサートが開発された。即ち、材料塊は法線Ｎ １の風上側に配位され、風下側には増大した逃げ面が配位している。図６は本発 明に係るインサートの好適例の拡大側面図である。このインサートは４〜２０mm 、好ましくは７〜１８mmの範囲の直径Ｄを有している概して円筒形のシャンク部 ２０′を有している。インサート１４′の取付け端部２１′はドリルヘッドの前 面にある穴（図示省略）に入れるように企図された好ましくは円錐台形を有して いる。好ましくは、穴は当該前面並びにジャケット面の両方に出現している。図 には、インサートの縦中心軸線と直交する法線Ｎ１、Ｎ２とが示される。線Ｙ′ は作業部２２′基線として規定される。 インサート１４′の作業部２２′は第１部分２３′と第２部分２６′，２７′ の遷移線を表している。第２部分２６′は滑らかに接続した３つの局部から成る 。第２部分２６′の第１局部２６′Ａと第２部分２７′は第１部分と接続した個 所近辺を除き概して弾道基本形（図６，７，１０の破線で描かれた）の外側に配 位し、且つ断面Ｃ′において概して互いに直角になっている。第１局部２６′Ａ と第２部分２７′の断面Ｃ′における半径は第１部分の半径Ｒ′１より大きく、 且つ上記半径Ｒ２と同じ大きさである。第１局部２６′Ａと第２部分２７′は実 質的に中心軸線Ａの軸前方向に先細っており、且つ両者は断面Ｃ′において概し て直角な角度β′を成している。第２部分２６′の第２局部２６′Ｂは弾道基本 形の半径方向の外側（半径外側）に配位している。断面Ｃ′における第２局部の 半径Ｒ′２Ｂは第１部分の半径Ｒ′１より大きいが、半径Ｒ２より小さい。第２ 局部は実質的に中心軸線Ａの前方向に先細っている。 第２部分２６′の第３局部２６′Ｃはこれもインサートの法線Ｎ１の風上側Ｗ における弾道基本形の半径外側に配位している。断面Ｃ′における第３局部の半 径Ｒ′２Ｃは第１部分の半径Ｒ′１より大きい。第３局部は実質的に中心軸線Ａ の前方向に先細っている。風上側Ｗはロック材の工作の際に最も摩耗するインサ ート局部である。 第３局部２６′Ｃと第２部分２７′は更に、第３部分２８′，２９′に夫々接 続している。両第３部分はインサート１４′の前部において軸線Ａから半径方向 に離れた個所で併合している。１方の第３部分２９′は他方の第３部分２８′よ り格段と、少なくとも２倍は、大きい。第３部分２８′の断面Ｃ′との接点にお ける接線はシャンク部の包絡面に対し、第１部分２３′と第３部分２９′の対応 する接線より大きな内角φ′１を成す。この角度φ′１は全体的弾道形態と比べ 材料摩耗量を更に増大させるので、これはインサートの摩耗抵抗を高める。風下 側に形成される第３部分２９′は断面Ｃ′（図１０参照）における第１部分の半 径Ｒ′１と第２部分の半径Ｒ′２のいずれよりも小さい半径Ｒ′３によって規定 されている。第３部分２８′の幅は実質的に一定であるが、他方の第３部分２９ ′は軸前方向に著しく先細っている。第３部分２９′は強力なクレスト状切刃（ うね立ち刃）を規定している。 両第３部分２８′，２９′は、穿孔（穴）の壁と概して一致し且つこの壁と概 して面一に配位するように企図された第４部分３０′に滑らかに接続している。 この第４部分は壁で滑動するように設けた案内面を規定している。第４部分は断 面Ｃ′において、上記半径Ｒ′１と半径Ｒ′３のいずれよりも格段に大きい半径 Ｒ′４を有している。断面Ｃ′における第４部分３０′の中央接線はシャンク部 ２０の包絡面に対し内角φ′を成す。この角度φ′はその他の部分 ２３′〜２７′の各々の対応する角度よりも小さい。 第１部分２３′に接続した基線Ｙ′の第１局部は中心軸線Ａに対し実質的に直 角に延在している。部分２６′，２７′に接続した第２局部は第１局部に対して 鋭角度δ′で少なくとも部分的に立ち上がる。第３局部２６′Ｃと第３部分２９ ′に接続した基線Ｙ′の第３局部は基線全体の軸方向の最前方点を表す。第３部 分２９′と接続する基線の両第３局部の１方は側面視において凸状であるのに対 し、第３局部２６′Ｃに接続する当該基線の両第３局部における他方は概して真 直ぐである。第４部分３０′に接続した基線Ｙ′の第４局部は半径Ｒ′１と略同 じ半径Ｒ′５によって概して規定されている（側面視で）。この第４局部は凹状 であって、その最後方点が第１局部に対し軸前方に配位している。 第５部分３１′は部分２３′，２６′Ａ，２６′Ｂ，２７′が併合している丸 い頂端部である。第４部分３０′はこの頂端部に対し軸後方で終端になっている 。第３部分２８，２９の軸方向の最前方部は頂端部に接続しているが、頂端部の 主たる１部分ではない。 基線Ｙ′における上記半径Ｒ′１，Ｒ′２Ｂ，Ｒ′２Ｃ，Ｒ′３，Ｒ′４が頂 面視投影図において、等しい、即ちＤ／２に等しいことに留意すべきである。 図１１の斜視図に示す例では、衝撃式（インパクト・タイプ）の改良ドリルビ ットは全体的に１０で指定されており、これはドリルヘッド１１、シャフト１２ 、複数の固定された炭化物インサート１４或いは１４′を具備した前面１３を含 む前端部を有している。ドリルビット１０のジャケット面１６は円筒形或いは円 錐台形を有し、図１１ではドリルヘッドにおいて規定されている。このジャケッ ト面はドリルビット本体のスチール部分の最大直径で規定されている。インサー ト１４，１４′は、半径方向最外位面３０，３０′が ドリルビットのジャケット面と実質的に合致するようにドリルビット本体に設け た穴に挿入される。本文中の用語「実質的に」はドリルビットのジャケット面１ ６に対して−２〜＋２mm、好ましくは−０．２〜＋０．２mmの半径方向バラツキ を包含していると理解されるものである。インサート１４，１４′はスチール体 が過剰に摩耗されないように配置されるので、穿孔１５の直径は穿削作業の期間 に実質的に一定に保たれる。前面１３は適時の形状、例えば半球形の数多くの相 対的に中央に配位したインサート（図示省略）として、ドリルビットの中心線Ｃ Ｌに近いロック材を破砕する斯ゝるインサートを有している。図１２には、左に 穿孔技術方策が、そして右に本発明に係るインサートが部分断面視で示されてい る。弾道形作業部を備えたインサートは対応する半球形作業部のものよりも５０ ％大きい。インサート１４，１４′の体積は弾道形のものよりも少なくとも５０ ％は大きく、それと同等の寿命を有している。図１２では、ジャケット面１６の 仮想延長線は２種のインサートの体積の違いを図示説明するために破線で引かれ ている。 ロック穿削の際に高まる高引張応力を取り扱うために、上述の７件の特許文献 に開示の特別タイプのセメンテッドカーバイドを用いるのが好ましい。それ故、 これらの刊行物は引用することによって本明細書に含められている。 図１３〜１８を参照していえば、セメンテッドカーバイド切削インサート１４ ，１４′は数多くの領域Ｈ，Ｉ，Ｋを含む。隣接領域の夫々の境界５０，５１， ５０′，５１′は少なくとも１断側面において中心軸線Ａに関して非対称である 経路を描く。断頂面における経路は中心軸線に対して直角少なくとも１つの軸線 Ｎ２に関して非対称である。インサートはイータ（η）相含有セメンテッドカー バイドのコアＨを有している。コアＨは非イータ相含有セメンテッ ドカーバイドの中間層によって囲まれる。表面層Ｋは低コバルト含有、非イータ 相含有セメンテッドカーバイドから成る。表面層の層厚は中間層の層厚の０．８ 〜４、好ましくは１〜３倍である。経路５０，５１と経路５０′，５１′は夫々 等距離である。 コアと富コバルト中間層の両者は表面層と比べ高熱膨張度を有する。これは表 面層が高圧縮応力を蒙ることを意味する。熱膨張度の相違が大きくなれば、即ち 表面層と切削インサートの残部の間のコバルト含有量の相違が大きくなると、そ れだけ表面層の圧縮応力は高まる。表面層のバインダ含有量は切削インサートの １４，１４′のための名目的バインダ含有量の０．１〜０．９、好ましくは０． ２〜０．７倍である。中間層１６のバインダ含有量は切削インサートの１４，１ ４′のための名目的バインダ含有量の１．２〜３、好ましくは１．４〜２．５倍 である。 インサート１４，１４′はＥＰ−Ａ−０１８２７５９に開示されているセメン テッドカーバイドで製造されている。これには、セメンテッドカーバイド体とし て微細なη相が正常α相＋β相組織Ｉに均等に埋没分散されて成るコアとα相＋ β相のみの包囲面領域Ｋとを具備した斯ゝるセメンテッドカーバイド体が開示さ れている。追加の条件はコア近傍に配位する表面領域の内位部分におけるバイン ダ相含有量がバインダ相の名目的含有量より高いことである。更には、表面領域 の最外位部分におけるバインダ相含有量は名目的含有量より低いが、η相の無い 領域、即ち非η相含有領域、に配位する最大値までコアに向かう方へ進につれて 増大する。 インサート１４，１４′はＵＳ−Ａ−5 286 549に開示した通りのセメンテッ ドカーバイドで製造することも出来る。これは、セメンテッドカーバイド体とし てＷＣ（α相）とＣｏ，Ｆｅ，及びＮｉの少なくとも１種に基づくバインダ相を 含んで成り、且つ表面領域 としてバインダ相含有量が実質的に一定であるが、名目的値よりも低い表面領域 の外位部分を有する斯ゝる表面領域によって囲まれたη相含有セメンテッドカー バイドのコアを含んで成る。 上述の事項から、切削インサートの名目的コバルト含有量が大きくなれば、そ れだけ表面層の圧縮応力が大きくなることが理解できる。 例１ ４５ｍm ドリフター穿削ビットを用いた試験をノルウエイ(Turneling)で実施 した。ビットは直径１０ｍの５個の周辺位インサートと直径８mmの２個の前位イ ンサートを有していた。 バリアント１：球面形頂部を有するインサートを備えた従来のビットであった 。インサートは従来のセメンテッドカーバイド製であった（６重量％のＣｏ、硬 度１４６０ＨＶ３）。 バリアント２：球面形頂部を有するインサートを備えた従来のビットであった 。インサートは低コバルト含有量（３重量％のＣｏ、硬度１６２０ＨＶ３）を有 する外領域、高コバルト含有量（１１量％のＣｏ、硬度１２４０ＨＶ３）を有す る中間領域、及びコア（６重量％のＣｏと幾分かのη相を含有、硬度１５５０Ｈ Ｖ３）を具備した形態で製造された。 バリアント３：本発明に係るインサートであって、バリアント２と同じＣｏ分 布と物性を有するビット（図１〜４）であった。 試験データ 穿削リグ： Atlas Copco Promec TH 5065 送り圧： １１０バール 衝撃圧： ２１５バール 回転： １２０rpm 穴深さ： ４．３mm 水洗浄： １１バール ロック： 片麻岩 ビット数： バリアント当たり６個 試験結果 全ビットは再研磨せずに、且つユーザの要望に応じて穿削に供した。 バリアント３は、寿命が優れている他に、高直径摩耗抵抗の故に格段に低い穴 径バラツキを示した。バリアント３の高侵入速度は穿削経済にとって重要である 。 例２ 試験の目的は鋭利に再削りすることなく６０ｍ深さの穴の完成を可能にするこ とにある。現今の標準ビットは僅かに２４ｍの掘削をしただけで鋭利に削ること が、低い穿削速度で且つボタン、ビットの破損の危険があるが故に必要である。 穿削を続けるためにロッド を引き出し、ビット交換するダウン時間は略１時間である。鉱山における各シフ ト当たりの有効作業時間は僅かに６時間に過ぎないので、１段と良好なビットの 要望が非常に高い。 試験データ ドリルリグ： ＸＬ５，５ハンマー空気圧２５バール、マインエ アとブースタ・コンプレッサ２８０バール ロック： 非常な硬性と摩耗性、約８０％シリカ、約８％黄 鉄鉱 穿穴径： 直径１１５mm、穴深さ６５ｍ 回転速度： ４０rpm ビット数： バリアント当たり４個 ビット： 直径１１５ｍ、２洗浄孔、８周辺位インサート（ １６mm径）、６前位インサート（１４mm） バリアント： Ａ： 球面形頂部を備えたインサートであって、全て従 来のセメンテッドカーバイド製のものである。 Ｂ： 弾道形インサートであって、全て低Ｃｏ含有量（ ３重量％Ｃｏ，硬度１６５ＨＶ３）の外領域、高 Ｃｏ含有量（１０．５重量％Ｃｏ，硬度１２６０ ＨＶ３）の中間領域、及び６重量％Ｃｏ含有コア （硬度１５７ＨＶ３）を備えた構造のものに製造 されている。 Ｃ： 前部が球面形のインサートであって、本発明に係 る周辺位インサート図６〜９）を具備している。 全てのインサートはバリアントＢに記述された通 りのセメンテッドカーバイド製である。 試験結果： 全てのビットは再研磨せずに試験した。 バリアントＢはバリアントＡよりも格段と良好に機能したが、それでも十分で はない。バリアントＣの場合だけ、完全な穴を穿設することが可能であった。 η相含有セメンテッドカーバイドのコアが強靱で、硬く、且つ摩耗抵抗性のあ ることは指摘されるべきである。コアＨは高コバルト含有量を有し且つη相の存 在しない中間層と高圧縮応力を蒙るη相の存在しない表面層との組合せで以て、 硬質ストーンを穿削するための具体的には本発明に係る切削インサートに関連し た上述の要件を満たす切削インサート１４，１４′、即ち高摩耗抵抗を有するイ ンサートを提供することが出来る。コアＨは４〜９％の範囲の、好ましくは約６ ％のバインダ相含有量を有し、中間層Ｉは９．５〜２０％の範囲の、好ましくは 約１０〜１１％のバインダ相含有量を有し、そして表面相Ｋは０．５〜３．９％ の範囲の、好ましくは約３％のバインダ相含有量を有している。 これに関連して、上述の発明が好適例に限定されるものではなく、添付の請求 の範囲内で自在に変更可能であることは指摘されるべきである。例えば、穿削対 象のロックが極端に硬質（例えば、砕かれた磁鉄鉱＋珪岩の層状ロック）である ときは、頂端部と基線Ｙ， Ｙ′の間の高さ寸法を低減し、それによって作業部２２，２２′の平均厚を増や し、結果として摩耗抵抗を高めることが必要である。この種の変形態様は弾道形 表面２３，２３′が概して球面形を呈するようにする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年５月１０日 【補正内容】 請求の範囲 １．中心軸線（Ａ）を有し且つ半径（Ｄ／２）を有する概して円筒形の取付け 部（２０；２０′）、及びロックドリルビット（１０）の前端（１３）に配設さ れた外位部（２２；２２′）として、これが該取付け部からインサート前方端に 向かう方向へ延在している比較的平坦な面（３０；３０′）を含む斯ゝる外位部 を有する衝撃式穿削に好適なセメンテッドカーバイドの切削インサートにおいて 、 該セメンテッドカーバイドが数多くの領域（Ｈ，Ｉ，Ｋ）として、その１つの 領域が切削インサートのコア（Ｈ）を完全に囲む表面領域（Ｋ）である斯ゝる数 多くの領域を含み、そして２つの隣接領域の境界（５０，５１；５０′，５１′ ）が少なくとも１つの断側面視で該中心軸線（Ａ）に関して非対称である経路を 描き、そして当該経路が１断側面視で該中心軸線（Ａ）に対して直角な少なくと も１つの軸線（Ｎ２）に関して非対称であることを特徴とする切削インサート。 ２．該外位部（１４，１４′）が凸状湾曲基本形、好ましくは弾道基本形、と してその半径方向外側にその主要部分が突出している斯ゝる凸状湾曲基本形を有 していること、及び該比較的平坦面が該外位部の他の要素（２８，２９；２８′ ，２９′）に滑らかに接続していることを特徴とする請求項１に係る切削インサ ート。 ３．該外位部（１４，１４′）が弾道基本形を有していること、及び該比較的 平坦面（３０；３０′）の半径（Ｒ４；Ｒ′４）が該取付け部（２０；２０′） の該半径（Ｄ／２）より大きく、そして該比較的平坦面（３０；３０′）が少な くとも１つのクレスト状切刃（２８，２９；２８′）に周方向で接続しているこ とを特徴とす る請求項１或いは２に係る切削インサート。 ４．該取付け部（２０；２０′）と該外位部（１４，１４′）の接続個所が該 比較的平坦面（３０；３０′）において側面視で凹状の基線（Ｙ；Ｙ′）を形成 し、それによって軸方向の最後方点を規定しており、そして当該最後方点が該凸 状湾曲基本形において該基線に対しそれから軸方向前方に配位していることを特 徴とする請求項１，２或いは３に係る切削インサート。 ５．該コア（Ｈ）が正α＋β相組織に均等埋没分布した微細η相のものであり 、そして該包囲表面領域（Ｋ）がα＋β相のみを有し、そして該コアの近傍に配 位した該表面領域の内位部分（Ｉ）におけるバインダ相含有量が名目的バインダ 相含有量よりも多く、そして該表面領域の最外位部分のバインダ相含有量が名目 的バインダ相含有量よりも少なく且つη相の存在しない領域に配位する最大値ま で該コアへ向かう方向に進むにつれて増大していることを特徴とする先行請求項 のいづれか１項に係る切削インサート。 ６．インサートはＷＣ（α相）とＣｏ，Ｆｅ及びＮｉの少なくとも１種に基づ いたバインダ相とを含んで成り、そして該表面領域（Ｉ）によって囲まれたη相 含有セメンテッドカーバイドの該コア（Ｈ）を含んで成り、表面領域（Ｋ）の外 位部分は実質的に一定であって且つ名目的含有量より少ないバインダ相含有量を 有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る切削インサート 。 ７．シャフト（１２）；当該シャフトの前方端に配位し且つ第１縦軸線（ＣＬ ）を規定しているボーリングヘッド（１１）として前面（１３）を含む概して前 方へ向いた前端を含んで成る斯ゝるボーリングヘッド；概して縦方向へ延在し且 つ該ボーリングヘッドの外周を規定するジャケット面（１６）；及び該前端に形 成された複数 の穴であって、その各々は概して円筒基本形を有し且つセメンテッドカーバイド の切削インサート（１４，１４′）として各々が中心軸線（Ａ）を有する円筒形 取付け部分（２０，２０′）と該穴から延在する外位部分（２２，２２′）とを 有する斯ゝる切削インサートを収容する斯ゝる複数の穴を含んで成る衝撃式のロ ックドリルビットにおいて、 該セメンテッドカーバイドが数多くの領域（Ｈ，Ｉ，Ｋ）として、その１つの 領域が切削インサートのコア（Ｈ）を完全に囲む表面領域（Ｋ）である斯ゝる数 多くの領域を含み、そして２つの隣接領域の境界（５０，５１；５０′，５１′ ）が少なくとも１つの断側面視で該中心軸線（Ａ）に関して非対称である経路を 描き、そして当該経路が１断側面視で該中心軸線（Ａ）に対して直角な少なくと も１つの軸線（Ｎ２）に関して非対称であることを特徴とする切削インサート。 ８．該外位部（１４，１４′）が凸状湾曲基本形、好ましくは弾道基本形、と してその半径方向外側にその主要部分が突出している斯ゝる凸状湾曲基本形を有 していること、及び該比較的平坦面が該外位部の他の要素（２８，２９；２８′ ，２９′）に滑らかに接続していることを特徴とする請求項７に係るロックドリ ルビット。 ９．該外位部（１４，１４′）が弾道基本形を有していること、及び該比較的 平坦面（３０；３０′）の半径（Ｒ４；Ｒ′４）が該取付け部（２０；２０′） の該半径（Ｄ／２）より大きく、そして該比較的平坦面（３０；３０′）が少な くとも１つのクレスト状切刃（２８，２９；２８′）に周方向で接続しているこ とを特徴とする請求項７或いは８に係るロックドリルビット。 10．コア（Ｈ）が正α＋β相組織に均等埋没分布した微細η相のものであり、 そして該包囲表面領域（Ｋ）がα＋β相のみを有し、 そして該コアの近傍に配位した該表面領域の内位部分（Ｉ）におけるバインダ相 含有量が名目的バインダ相含有量よりも多く、そして該表面領域の最外位部分の バインダ相含有量が名目的バインダ相含有量よりも少なく且つη相の存在しない 領域に配位する最大値まで該コアへ向う方向に進むにつれて増大していることを 特徴とする請求項７〜９のいづれか１項に係るロックドリルビット。 11．インサートはＷＣ（α相）とＣｏ，Ｆｅ及びＮｉの少なくとも１種に基づ いたバインダ相とを含んで成り、且つ表面領域（Ｉ）によって囲まれたη相含有 セメンテッドカーバイドのコア（Ｈ）を含んで成り、表面領域の外位部分（Ｋ） が実質的に一定であって且つ名目的含有量より少ないバインダ相含有量を有して いることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に係るロックドリルビット。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中心軸線（Ａ）を有し且つ半径（Ｄ／２）を有する概して円筒形の取付け 部（２０；２０′）、及びロックドリルビット（１０）の前端（１３）に配設さ れた外位部（２２；２２′）として、これが該取付け部からインサート前方端に 向かう方向へ延在している比較的平坦な面（３０；３０′）を含む斯ゝる外位部 を有する衝撃式穿削に好適なセメンテッドカーバイドの切削インサートにおいて 、 該セメンテッドカーバイドが数多くの領域（Ｈ，Ｉ，Ｋ）を含み、そして２つ の隣接領域の境界（５０，５１；５０′，５１′）が少なくとも１つの断側面視 で該中心軸線（Ａ）に関して非対称である経路を描き、そして当該経路が１断側 面視で該中心軸線（Ａ）に対して直角な少なくとも１つの軸線（Ｎ２）に関して 非対称であることを特徴とする切削インサート。 ２．該外位部（１４，１４′）が凸状湾曲基本形、好ましくは弾道基本形、と してその半径方向外側にその主要部分が突出している斯ゝる凸状湾曲基本形を有 していること、及び該比較的平坦面が該外位部の他の要素（２８，２９；２８′ ，２９′）に滑らかに接続していることを特徴とする請求項１に係る切削インサ ート。 ３．該外位部（１４，１４′）が弾道基本形を有していること、及び該比較的 平坦面（３０；３０′）の半径（Ｒ４；Ｒ′４）が該取付け部（２０；２０′） の該半径（Ｄ／２）より大きく、そして該比較的平坦面（３０；３０′）が少な くとも１つのクレスト状切刃（２８，２９；２８′）に周方向で接続しているこ とを特徴とする請求項１或いは２に係る切削インサート。 ４．該取付け部（２０；２０′）と該外位部（１４，１４′）の 接続個所が該比較的平坦面（３０；３０′）において側面視で凹状の基線（Ｙ； Ｙ′）を形成し、それによって軸方向の最後方点を規定しており、そして当該最 後方点が該凸状湾曲基本形において該基線に対しそれから軸方向前方に配位して いることを特徴とする請求項１，２或いは３に係る切削インサート。 ５．インサートが正α＋β相組織に均等埋没分布した微細η相のコアとα＋β 相だけの包囲表面領域（Ｋ）とを有し、当該コアの近傍に配位した該表面領域の 内位部分（Ｉ）におけるバインダ相含有量が名目的バインダ相含有量よりも多く 、そして該表面領域の最外位部分のバインダ相含有量が名目的バインダ相含有量 よりも少なく且つη相の存在しない領域に配位する最大値まで該コアへ向かう方 向に進むにつれて増大していることを特徴とする先行請求項のいづれか１項に係 る切削インサート。 ６．インサートはＷＣ（α相）とＣｏ，Ｆｅ及びＮｉの少なくとも１種に基づ いたバインダ相とを含んで成り、そして表面領域（Ｉ）によって囲まれたη相含 有セメンテッドカーバイドのコア（Ｈ）を含んで成り、表面領域（Ｋ）の外位部 分が実質的に一定であって且つ名目的含有量より少ないバインダ相含有量を有し ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る切削インサート。 ７．シャフト（１２）；当該シャフトの前方端に配位し且つ第１縦軸線（ＣＬ ）を規定しているボーリングヘッド（１１）として前面（１３）を含む概して前 方へ向いた前端を含んで成る斯ゝるボーリングヘッド；概して縦方向へ延在し且 つ該ボーリングヘッドの外周を規定するジャケット面（１６）；及び該前端に形 成された複数の穴であって、その各々は概して円筒基本形を有し且つセメンテッ ドカーバイドの切削インサート（１４，１４′）として各々が中心軸線（Ａ）を 有する円筒形取付け部分（２０，２０′）と該穴から 延在する外位部分（２２，２２′）とを有する斯ゝる切削インサートを収容する 斯ゝる複数の穴を含んで成る衝撃式のロックドリルビットにおいて、 該セメンテッドカーバイドが数多くの領域（Ｈ，Ｉ，Ｋ）として、隣接する２ つの領域の境界（５０，５１；５０，５１′）が断側面視で該中心軸線（Ａ）に 関して非対称の経路を描く斯ゝる数多くの領域を含み、そして当該経路が断頂面 視で該中心軸線（Ａ）に対して直角な少なくとも１つの軸線（Ｎ２）に関して非 対称であることを特徴とする衝撃式のロックドリルビット。 ８．該外位部（１４，１４′）が凸状湾曲基本形、好ましくは弾道基本形、と してその半径方向外側にその主要部分が突出している斯ゝる凸状湾曲基本形を有 していること、及び該比較的平坦面が該外位部の他の要素（２８，２９；２８′ ，２９′）に滑らかに接続していることを特徴とする請求項７に係るロックドリ ルビット。 ９．該外位部（１４，１４′）が弾道基本形を有していること、及び該比較的 平坦面（３０；３０′）の半径（Ｒ４；Ｒ′４）が該取付け部（２０；２０′） の該半径（Ｒ／２）より大きく、そして該比較的平坦面（３０；３０′）が少な くとも１つのクレスト状切刃（２８，２９；２８′）に周方向で接続しているこ とを特徴とする請求項７或いは８に係るロックドリルビット。 10．インサートが正α＋β相組織に均等埋没分布した微細η相のコアとα＋β 相だけの包囲表面領域（Ｋ）とを有し、当該コアの近傍に配位した該表面領域の 内位部分（１）におけるバインダ相含有量が名目的バインダ相含有量よりも多く 、そして該表面領域の最外位部分のバインダ相含有量が名目的バインダ相含有量 よりも少なく且つη相の存在しない領域に配位する最大値まで該コアへ向かう方 向に進むにつれて増大していることを特徴とする請求項７〜９のい づれか１項に係るロックドリルビット。 11．インサートはＷＣ（α相）とＣｏ，Ｆｅ及びＮｉの少なくとも１種に基づ いたバインダ相とを含んで成り、そして表面領域（Ｉ）によって囲まれたη相含 有セメンテッドカーバイドのコア（Ｈ）を含んで成り、表面領域の外位部分（Ｋ ）が実質的に一定であって且つ名目的含有量より少ないバインダ相含有量を有し ていることを特徴とする請求項７〜９のいづれか１項に係るロックドリルビット 。