JPS60246985A - ドリルビツト - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は硬度の高い岩石を高能率で掘削することができ
る長寿命の焼結ダイヤモンドピットに関する。

（０）背景技術 焼結ダイヤモンドは微細なダイヤモンド粒子を結合させ
たもので、耐摩耗性や耐へき間外に優れているため、ド
リルビットの刃先材として使用されている。このドリル
ビットに使用されている焼結ダイヤモンドは第１図に示
した如（、超硬合金の円板に焼結ダイヤモンドが接合さ
れたもので、これを鑞付等の手法によりビットボディー
に固定して使用する。このビットは中硬質前以下の硬度
の岩石掘削では能率は窩いが硬度が高い岩石掘削では焼
結ダイヤモ／ドが欠損して掘削能率は低く寿命は短く、
硬質岩を高能率で掘削可能なドリルビットがないのが現
状である。

（ハ）発明の開示 そこで本発明者等は、硬質岩を高能率で掘削可能なドリ
ルビットについて研究を重ねた。その結果第２図に示す
如く中央部及び外周部に傾斜を有したピット／ヤノクに
柱状形状を存する焼結ダイヤモ／ドを植え込んだビット
が高能率で硬質岩を１１ｉ１ｉ削することが可能である
ことが判明した。中央部に傾斜をつけることにより、掘
進速度が上昇する理由としては次の如く考えられる。ド
リルビットで岩石をｌｌ１ｉＩ削したとき、中央部の周
速が遅いため、岩石の加工能率が低く、また焼結ダイヤ
モンドに負荷される応力が高くなり掘進速度が低くなる
と考えられる。中央部に傾斜をつけることにより中央部
の岩石が凸状に削られ、ビット荷重で破壊しやすくなる
ため掘進率が上昇するものとｉｌｌ定される。特に硬質
岩の場合この現象は顕著である。

この傾斜角αは２０°〜７０°が最適である。傾斜角α
が７０°を越えると凸状になった岩石が破壊されにくく
なるため掘進速度の」１昇は期待できない。また傾斜角
αが２０°未満であると、中央部に岩石が埋もれた状態
となるため、この部分が掘削されにくくなり掘進速度は
低下する。

外周部に傾斜角をつけた効果は次の如くである。

外周部は周速が早く、焼結ダイヤモンドの岩石切削量が
多くなり摩耗が著しい。外周部に傾斜をつけることによ
り、焼結ダイヤモンド単位長当りの切削量を低下させ、
摩耗を軽減し長寿命化させることができる。また、掘削
孔が曲がることを防止するこきが可能である。

外周部の傾斜角βは１５°〜７５°が良い。傾斜角βが
７５°を越えると上２の効果はな（、βが１５°未満で
はピットン十ンクが長くなりすぎ、実用的でない。外周
部の傾斜は岩質にあわせて２段以」二に分割することが
できる。

中心軸近傍は、第２図に示した如く水平部があっても良
い。この水平部の長さｄはビット径の１／４以下が良い
。水平部の長さｄがビット径の１７４を越えると中心部
の岩石が破壊されにくくなり掘削速度は低下する。

使用する焼結ダイヤモンドは、掘削時に摩耗していくた
め、常に一定の掘進速度を得るには、柱状形状にする必
要がある。また焼結ダイヤモンドを硬質岩１１ｊｉ削に
用いる場合、焼結ダイヤモンド刃先に、ｆｈ熱応力負荷
されるため、欠損する可能性かあるが、この現象は焼結
ダイヤモンドをＷＣまたは（ＭｏＷ）Ｃを鉄族金属で補
強した複合焼結ダイヤモンドを用いることにより防止で
きる。

特にこの複合焼結ダイヤモンドの焼結ダイヤモ／ド部が
、掘削方向に露出していれば焼結ダイヤモンドが掘削に
寄与し、サーメットは焼結ダイヤモンドの補強材゛とし
て、作用するため焼結ダイヤモンドが欠損することなく
高能率で硬質法を掘削することが可能である。また焼結
ダイヤモンドの一部がサーメットと接していないため、
焼結ダイヤモンドの外周部が超硬合金で包囲されたもの
より熱応力が低く加熱時の微亀裂の発生はなく、これを
刃先祠として用いたビットは硬質岩を１ｌｉｉｉ削して
も欠損することはない。本発明のドリルビットは焼結ダ
イヤモンドが摩滅するまで掘進速度を低下させることな
（使用できるので非常に寿命は長い。また焼結ダイヤモ
ンドの露出部の断面形状を円弧状にすることにより焼結
ダイヤモンドの欠損を抑制できる。

複合焼結ダイヤモンドのピントボディーより露出する部
分は掘進時に最も耐衝撃性を要求される部分であり、そ
の部分に各種の丸みを持たせておいても本発明の効果を
得ることができる。第３図に本願の１例を示す。即ち本
願で言う円柱形状の複合焼結ダイヤモンドにおいてはそ
の端部に丸みを持たせたり、また半球状に加工しても何
ら問題なく本願の効果を一層大ならしめるものである。

以下実施例により詳細に説明する。

（ニ）本発明を実施するための最良の形態実施例１ 第４図の複合焼結ダイヤモンドを試作した。外径は３，
５開高さ５虹である。この焼結ダイヤモンドを表１の形
状のビットボディにロウ付けしドリルビットを作製して
圧縮強度１７００ｋｇ／ｃｍ’　、ショアー硬度９０〜
１００の花崗岩を毎分２００回転で掘削した。

比較のため、ビットＮα３と同形状の天然ダイヤモンド
ビットも試作し、同条件で掘削した掘削結果も表１のＮ
［Ｌ　６に示す。本発明のドリルビットは天然ダイヤモ
ンドビットよりも掘進速度が早く、寿命も長いことがわ
かった。

表　１ 実施例２ 第２図に示す形状の外径６０吐のドリルビットボディを
作製した。

このビットボディの中央部の傾斜角α、外周部の傾斜角
β及び中心水平部の直径ｄはそれぞれ４５’　、　３０
°、８ｍｍである。

このピッドボディに第５図ａ）〜ｅ）までの形状を存す
る複合焼結ダイヤモンドをロウ付けしてドリルビットを
試作し圧縮強度１５００ｋｇ／ｃ♂、ノヨアー硬度８５
〜１００の花崗岩及び圧縮強度１２００ｋｇ／ｃｍ”、
／ヨアー硬度７５〜８５の安山岩を毎分３００回転で掘
削した。この比較のため、第１図の形状の市販の焼結ダ
イヤモンドを使用した同形状のドリルビットも試作しテ
ストした。結果を表２に示す。

表　２

【図面の簡単な説明】

第１図は超硬合金円板に焼結ダイヤモンドが接複合焼結
ダイヤモンドの例である。 ■、焼結ダイヤモンド２．超硬合金台金３、ビットボデ
ィ　４．柱状焼結ダイヤモンド５、水孔　６．超硬合金 第４図 第５図 ユ）ｌ）） ｃ）　ｔｌ）　ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）中央部及び外周部に傾斜を存しており、中央部の
   傾斜角が中心軸に対して、２０°〜７０°であり、外周
   部の傾斜角が１５°〜７５°であるビットシャンクに柱
   状形状を有する焼結ダイヤモンドを植え込んだことを特
   徴とするドリルビット。 （２）外周部の傾斜が２段以上あり、その中心軸に対す
   る傾斜角が外周になるほど小さいことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のドリルビット（３）焼結ダ
   イヤモンドの外周部にＷＣまたは（Ｍｏ・Ｗ）Ｃを鉄族
   金属で結合したサーメットが接合したノド。 （４）焼結ダイヤモンドの外周部にＷＣまたは（Ｍｏ・
   Ｗ）Ｃを鉄族金属で結合したサーメットが接合した部分
   と焼結ダイヤモンドが露出した部分を存するット。 （５）複合焼結ダイヤモンドの形状が円柱であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（３）項または第（４）項
   記載のドリルビット。 （６ン複合焼結ダイヤモンドの形状が柱状でその横断面
   形状が縦方向に一定であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（３）項または第（４）項または第６）項記載の
   ドリルビット。