JPS61242954A - セラミツクドリル - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、高精度、高品質の穴が得られる穴あ（プ加
工用ドリルの改良に関するものである。

〈従来の技術〉 従来からドリルの材質としては、炭素工具鋼、合金工具
鋼、高速度工具鋼、超硬合金と、その寿命および寸法精
度の向上から高硬度、高剛性材質　　　゛へと変遷して
きている。

現在、さらに高い穴あけ精度、穴あけ能率および品質の
向上をはかるため、ドリルの回転数を上げたり、送り量
を増すことが必要なために高温での安定した硬度剛性を
有している材質の要求が高まっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、従来の鋼や超硬合金製のドリルでは、耐
熱性にも限界があり、自から穴精度や品質、能率向上に
は限度があった。

即ち、刃物の回転数、送りをあげることは、刃物の温度
より硬度、剛性を劣化せしめ、却って、穴精度や品質、
能率に悪影響をおよぼすのが現状でおる。

このため、ドリル材質の高温における刃立性、剛性、硬
度、耐摩耗など総合的にすぐれた材質が強く望まれてい
る。

上記のような観点から、種々のセラミックやサーメット
など硬質材料の検討が種々行なわれている。

しかしながら、その機械的強度の不足をはじめ、耐摩耗
性が超硬合金に比べて劣ること、ざらには研削性が悪い
ため、研削加工に際し、刃先にチッピングが発生すると
いった問題がある。

特に研削性が悪く、または強度が不足しているために刃
先部分にチッピングが発生することは、切れ味の低下、
穴あけ精度の低下といった問題につながる重要なことで
あり、これらの材料での実用化は達成されていなかった
。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、上記の点に鑑みてドリル材質を種々検討
した結果、正方晶ジルコニアを主成分とするセラミック
がすぐれた性能を発揮することを見出し、この発明に至
ったものである。

即ち、この発明は周期律表第ｍａ族元索の酸化物、酸化
マグネシウム、酸化カルシウムより選ばれた１種または
２種以上の材料を固溶した正方品ジルコニアの５０重量
％を主成分とし、残部がｌｉａ族元素の酸化物、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウムより選ばれた１種または２
種以上を固溶した立方晶ジルコニアまたは単斜晶ジルコ
ニアあるいは周期律表ＩＶａ、Ｖａ、Ｖｌａ族元素の炭
化物、窒化物、酸化物、硼化物、またはこれら固溶体の
うち１種または２種以上からなるセラミックをドリル材
質として使用することを特徴とするものである。

く作用〉 この発明において、主成分である正方品ジルコニアの量
を５０重量％以上とするのは、５０重量％以下では焼結
体とした時に強度の点で難点があり、研削加工中にチッ
ピングが発生し、実用に耐えないためである。

また、生方晶７．ｒ　０２以外の成分としては、単斜晶
Ｚｒ　０２、立方晶”ｌｒ　０２、周期律表第１Ｖａ、
Ｖａ、Ｖｌａ族元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物
またはこれらの固溶体からなる場合がより好ましい結果
を示した。

ざらに焼結体粒度としては、微細であるほど良好な結果
が得られるが、平均粒径がおよそ２μｍ以下であれば実
用に耐える鋭利な刃先を形成しうろことが認められた。

図面は刃先部１にこの発明になるセラミックを使用した
ドリルの一例を示す説明図であり、２は胴部である。

このように正方晶１ｒｏ２を主成分とするセラミックが
すぐれた性能を発揮する理由としては、使用条件を大幅
にアップしても硬度、剛性の低下がなく、靭性も高いた
め、研削加工中に刃先チッピングが生じにくいことが挙
げられる。

勿論、被研削性が良好であり、２μｍ以下の微粒焼結体
であることも大ぎな要因である。

また、軟質金属結合相を含まないため、耐摩耗性も超硬
合金に比べてすぐれており、この結果、これまでのべて
きたような穴あけ精度、品質、能率の向上が図れるばか
りでなく、ドリル寿命の向上によるドリルコストの低減
にも大きな効果を示すことがわかった。

なお、この発明になる穴あけ工具は、一般的な製造法に
よってＭ造可能であり、例えば原料粉末の混合後、金型
でプレスし、大気中あるいは真空中、ガス雰囲気中で焼
結すればよい。

ざらに、ドリルの刃先の信頼性向上のために、１２００
℃以上の熱間静水圧プレスによって処理することも極め
て有効な方法である。また、このほかにホットプレス法
によっても信頼性の高い焼結体を得ることができる。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例によって説明する。

実施例１ Ｙ２Ｏ２を５重量％含有するＺｒ　０２粉末をボールミ
ルにて粉砕、混合後乾燥し、プレス成形した後、真空中
１５００’Ｃ１６０分の焼結を行なった。

その後１５００’Ｃ，６０分、Ａｒガス圧１０００ＫＩ
／　ｃｍの条件で熱間静水圧プレスを行なった。

得られた焼結体は４，４ｒｎＩｎφＸ４０ｍ長のセラミ
ックソリッドドリルで比重６．１０、平均粒度０．８μ
で刃先を含めた外周部分を研削加工した。

１ｑられたドリルにて穴あけ加工を実施し、性能を超硬
合金、鋼と比較した。

穴あけ条件は被加工物としてスレート板の建材を用い、
切削速度　　６０ｍ／ｍｉｎ 送り　　　　　０．５ｍｍ／ｒｅＶ で行なった。

穴あけ性能は第１表の通りである。

第１表 実施例２ Ｍｇ０粉末３重ω％、ＴｊＣ１０重量％、残部が単斜晶
’ｌｒ　０２からなる混合粉末をボールミルにて作成し
、実施例１と同様の条件で焼結体を得た。

得られた焼結体は平均粒度０．８μ、密度５．９５（理
論密度比９９％）であった。

焼結体の組成は、正方晶Ｚｙ０２５０重量％、単斜晶Ｚ
ｒ０２１０重量％、立方晶Ｚｒ０２３０重量％、Ｔ；Ｎ
１０重量％であった。

この焼結体をマイクロドリルに仕上げた。

そしてプリント基板の穴あけ加工に用いたところ、超硬
合金の２倍以上の寿命が得られた。

比較例 組成が０９９．８重量％Ｍ２Ｏ３−０，２重量％ＭｇＯ
１■８５重量％５ｉ３Ｎ４−１０重量％Ｙ２Ｏ３−５重
量％Ｍ２Ｏ３、 ■９８重量％ｓａｃ　　１重量％Ｂ− １重四％Ｃ ■７０重量％／Ｖ２Ｏ３２９，８重量％ＴｉＣ−０，２
重量％−０ の各微密質の焼結体を形成し、実施例１と同様にしてド
リルに仕上げ、本発明のドリルと性能の比較をしようと
したが、刃こぼれが著しく、ドリルとしての使用に耐え
られなかった。

〈発明の効果〉 上記のように、この発明のセラミックドリルは剛性、硬
度、耐摩耗性などにすぐれており、スローアウェイタイ
プのエンドミル、ソリッドドリル、マイクロドリルなど
すべての穴あけ加工用工具として使用することができる
のである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明になるセラミックドリルの一例を示す説
明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）穴あけ加工用工具において、該工具の先端あるい
   は前部が生方晶ジルコニアを５０重量％以上含有するセ
   ラミックからなることを特徴とするセラミックドリル。
2. （２）セラミックが周期率表第IIIａ族元素の酸化物、
   酸化マグネシウム、酸化カルシウムより選ばれた１種ま
   たは２種以上の材料を固溶した正方晶ジルコニアの５０
   重量％を主成分とし、残部がIIIａ族酸化物、酸化マグ
   ネシウム、酸化カルシウムから選ばれた１種または２種
   以上を固溶した立方晶ジルコニアまたは単斜晶ジルコニ
   アあるいは周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族元素の炭化物、
   窒化物、酸化物、硼化物、またはこれらの固溶体のうち
   １種または２種以上からなり、焼結体の平均粒径が０．
   ２μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のセラミックドリル。