JPS6192289A - 切削ブランク - Google Patents

切削ブランク

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JPS6192289A
JPS6192289A JP60219268A JP21926885A JPS6192289A JP S6192289 A JPS6192289 A JP S6192289A JP 60219268 A JP60219268 A JP 60219268A JP 21926885 A JP21926885 A JP 21926885A JP S6192289 A JPS6192289 A JP S6192289A
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JP
Japan
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cutting
blank
grooves
diamond
groove
Prior art date
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Application number
JP60219268A
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English (en)
Inventor
マーロン　デイー．デニス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUTORAATA BITSUTO CORP
Original Assignee
SUTORAATA BITSUTO CORP
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/5676—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a cutting face with different segments, e.g. mosaic-type inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

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〕 本発明は岩盤、セメント、充填物質その他を含む地下成
形物を穿削するために回転ドリルビットに装着されてい
る形式の切削要素に関する。
〔従来の技術〕
地下成形物に対する回転穿削作業は標準的には回転ドリ
ルビットを用いて施工され、該穿削ビットはその成形物
中を回転作用と同時に併進運動をも伴なう。穿削作用は
ドリルビット上に取付けた切削要素により施行され、そ
してその切屑は穿削用環流流体によりドリル孔の上方へ
、排出される。
通常の切削要素は超硬合金のスタッド上に取付けた切削
ブランクを具備する。このブランクは炭化物層の基体上
に配置したダイヤモンド板材が用いられる。このブラン
クはスタッドの傾斜表面上に鑞付は接着により取り付け
ることができ、この場合スタッドに対し一体的に固定化
される、例えばドリルピットの凹所内に圧入嵌合により
固定化する。この方式の切削要素は例えば米国特許第４
０７３３５４号或は同特許第４０９８３６３号又は同特
許第４１５６３２９号に開示されている。この方式の切
削要素を使用するときに、切削作用は前記ブランクの周
辺端縁部分により起され、該端縁部分は切削される成形
物と接触するように送シ込みがかけられる。比較的軟質
の成形物に対しては効果的であるが、このような工具は
比較的硬質の成形物例えば岩石のようなものに対しては
比較的ダイヤモンド層の大部分がその成形物に接触する
ため余り効果的に作用しない。また大部分の切削作用部
分は甚だしい摩擦熱発生のために切削要素の劣化を促進
する。
切削要素の形状は米国特許第４２５５１６５号において
提案される。これは掻き爪に似た切削作用がダイヤモン
ド材料の指状先端部により達成されるもので炭素とダイ
ヤモンドのサンドウィッチ構成体と高温高圧技術により
製作される。しかしながらこのような工具を実現する試
みがなされるとき困難な問題に相遇する。炭化物層間に
ダイヤモンド層のサンドウィッチ層状化作用に関連して
起シ勝ちな主要な問題は、このダイヤモンドを通して固
形化され九炭化物からコバルトの一掃（これは高温度に
よるコバルトの溶融作用により生ずる）という問題が起
シ、このとき不純物は追い出されて過剰コバルトを以っ
てダイヤモンド層の内部区域に集積されるということで
ある。このような態様で集積する不純物と過剰コバルト
はダイヤモンド層を分離せしめ易くする傾向となりこの
ため脆弱な性質のよくない焼結区域を発生し、特に切削
作動中に亀裂を生じ易くする。そのようなとき爪形によ
る切削作用を発揮ししかも耐用性がありしかも確実な強
化構造をもつ切削要素の提供が望まれる。
更にまたダイヤモンド円板が基体面上に接着された通常
の場合よりも一層強固に基体面上にそのダイヤモンド層
が接着されている切削要素を提供することが望まれてい
る。
〔発明の解決しようとする問題点〕
それ故、本発明の目的は爪状又は指状の切削作用を発揮
し、なおかつ高度に耐用性があシそして確実な強化構造
を有する切削要素を提供することにある。
もう一つの目的は高温度又は低温度条件下で製作するこ
とのできるような切削要素を提供することである。
更に付加的な目的は高温度条件下で製作されたときにコ
バルトの一掃作用が少くとも大部分の不純物と過剰コバ
ルトがダイヤモンド層の内部から追い出されるようにし
た切削要素を製作するととである。
もう一つの付加的目的はダイヤモンドの切削帯片がその
３つの側縁に溢って確実に結合強化されている如き切削
要素を提供することである。
更に他の目的は使用中摩耗量を極小眼に留めることので
きる切削要素を提供することである。
更にもう一つの目的は、切削要素中のダイヤモンド量を
著しく少量ですますことにより製作価格を低廉化する切
削要素を提供することである。前述した目的およびその
他の目的は別記の請求の範囲に述べた特徴的性質を本発
明に付与することにより得られる。
本発明は添付図面を参照する以下の記載において詳細に
説明されるが、これら添付図面は数Ｓ類の実施例を例示
しているにすぎない。これらの実施例は本発明を単に略
図的に示しただけのもので　−あり、種々な変形例は請
求範囲の記載内で実施可能であることは了解されよう。
以下余白 〔実施例〕 第１図にドリルビットｌＯが描かれており、本発明に係
る切削要素１２は普通の手法例えば圧入嵌合方式により
取付けられる。切削要素１２は固形化したタングステン
炭化物の如き硬質物質により成形されたスタッド１４か
ら成る。このスタッド１４は傾斜した表面部分２０を有
し、この表面部分２０に円筒形状の切削要素ブランク１
６が取付けられる。この切削要素ブランク１６（第４図
）は固形化されたタングステン炭化物の如き硬化物質に
より成形された基体１８から成り、その底面は普通の手
法によりスタッド１４０表面部分２０に鑞付けすること
ができる。基体１８の上表面２１上にはダイヤモンドに
よる切削作用部が配列形成されており、これら配列は狭
くて浅い溝２４内に位置決めされた狭くて細長いダイヤ
モンド材質からなる帯片２２の形態をとりて形成されて
いる。このダイヤモンド材質は好ましくは熱的に安定性
のある多角型結晶体のものがよく、この形式のものは周
知の技術により該溝部内部に焼結又は鑞付けされるか又
は熱的に安定な多角型結晶体のダイヤモンドが慣用の一
体は又は迅速圧入技術により該溝部内部に固定化したも
のである。
興味をひく事項として、ダイヤモンド層を炭化物基体に
接着せしめる方法に関する議論に対し米国特許第３７４
５６２３号に注意が寄せられている。
この開示内容は杢明細書にも参照して述べる。
前記溝部２４は好ましくは基体の上表面中に直接に切込
みを入れることより形成される。又別法として該溝部２
４は基体１８の製造中に定位置に型込め成形することに
より可能となる。該溝部２４の幅と深さは変化させるこ
とができるが、その深さは２．０箇から３．５　ｗｍの
範囲であり、その幅寸法は０．５　ｗａから４．Ｏｍの
範囲が望ましい。
各溝部２４はその断面図に描かれているように帯片２２
の大部分を取巻く一方において、帯片の外側切削表面１
２が基体１８の切削作用面２１の近くに露出し得るよう
に取囲まれている。第５図において溝部２４は相対向す
る両側面部分２４Ｓと底面部分２４Ｂを包含するように
示され、この場合溝部２４は該帯片２２の三つの側面を
包囲しその残余部分３２を外方に向って露出している。
溝部２４はその断面形状を任意に定めることができ、例
えば該溝部２４の下部はアンダカットを施こすことがで
き、例えば第６図には鳩尾状のアンダカット２６が形成
される。これにより溝部内部におけるダイヤモンド帯片
２２の固定化が増強される。゛ 切削作動中に切削要素ブランク１６の周部縁辺３０の周
辺部分２８は切削作用をなし、このためこの周辺部分２
８の炭化物材質は第３図の破断線のように急速に摩滅し
、該ダイヤモンド帯片２２の刃先又は外端が露出して熊
手又は掻き爪形状となって成形物中に切り込まれる。こ
のような切削態様は特に硬い成形物に対して効果的であ
る。というのはこのときの切削作用力はダイヤモンド帯
片に集中してしまい、帯片間に位置した成形物は該帯片
が成形物を通って引掻いてゆくので破砕されるからでち
る。切削効率は成形物中から砕片を除去するので、ダイ
ヤモンド帯片に必要とするエネルギが比較的低くなシ高
い効率となる。ダイヤモンド帯片２２の成形は公知の如
伺なる現用技術によっても達成できるので、切削要素の
製作は容易である。更にダイヤモンド帯片２２は極めて
耐久性が高く、焼結操作の如き高温度技術により型込め
成形される場合でさえも著しく弱化した内部区域が全く
存在しないので耐用性がある。
即ち焼結成形工程において、コ／Ｓルトの一掃作用は少
くとも大部分の不純物と過剰コバルトが帯片の外部に露
出した表面３２に向って追い出されダイヤモンド層内部
から一掃される本発明の手法により達成できることが確
認された。即ち溶融したコバルトがダイヤモンド層を通
す溝部を取囲む境界部分から流出されるので、該コバル
トは不純物と過剰コノＺルトをダイヤモンド層の内部か
ら取除くように略開放した表面１２に向って効果的に集
積する。ダイヤモンド帯片２２の露出表面１２上に滞留
する余剰の不純物乃至は過剰コバルトは切削作動中に容
易に切り落されるか又は摩滅し去ってしまう。不純物お
′よび過剰コバルトのこのような一掃作用は実質的によ
り一層効率が良く、更にダイヤモンド層が向き合ってい
る２つの両側面からコバルトの流れが生ずるような場合
におけるよりも効果的であり、これはたとえ残余２つの
両側面が露出されていても効果がある。後者の場合にお
いて著しい不純物乃至は過剰コバルト量がダイヤモンド
層の内方に集積する。
溝部２４内におけるダイヤモンド帯片２２の固着化は該
ダイヤモンド内に問題を残す内部応力を生ずることなく
達成できる。即ち例えばダイヤモンドと炭化物のように
２種の相異なる物質層間の一体化接着操作において物質
の種々な特性例えば熱膨張係数とか弾は率のような性質
は２層間の接着部分をしばしば破壊し易くする内部応力
（蓄積エネルギ）の発生をもたらすことになる。□本発
明においては狭くて、薄いダイヤモンドのみが採用され
ているからダイヤモ／Ｐと炭化物間の全接触面積は例え
ばよシ大きい通常の円板形ダイヤモンド層に較べ比較的
に小さい。それ故、ダイヤモンド材質を浪費する潜在性
は少なく、更に既述したダイヤモンドは三つの側面、即
ち溝部の両側面部分と底面部分にＧ−ｚて保持されてい
るから、それによりダイヤモシドの最高の結合強化作用
は切削が進むにつれて発揮される。
切削中にダイヤモンド帯片２２が摩擦により擦シ減りた
とき、該工具ブランクは基本１８とスタ、ド１４間の接
着剤を剥ぎとることにより割出し変改が行なわれこのと
きブランクは１８０度回転させられる。□その後、再度
備付けが施されたとき、ブランク１６は新しい切削刃縁
部分がその形成体に対して現われ、ダイヤモンド帯片端
部は新開される。もしこのような操作が続行されるとき
は、ダイヤモンド帯片を第７図に示したようにその中間
位置で途切れるように形成することもできる。
これは通常該切削ブランクがそのダイヤモンド帯片がそ
の範囲まで摩耗しない前に割出し変改を行っているから
である。
炭化物は硬い成形物の中で急速に摩滅しダイヤモンド帯
片は急速にその作動効果を発揮するから、ダイヤモンド
帯片２２は当初ブランク１６の周縁の凡ゆる方向に向っ
て延在させる必要はない。もし望むならブランク１６の
周部縁辺は第４図の符号４６に示すような傾斜面に形成
することもできる。またダイヤモンド帯片２２は本発明
の範囲内において種々の大きさや方向的配置や形状をと
ることができる。
例えば第８図において、帯片２２Ａは一つの山形を形成
るように相互に結合される。またその帯片は第３図の方
向において視たとき直線状であることは必要でなく、湾
曲状のものでも可能である。
更に帯片２２の端側部は第９図に示すように曲線状帯体
４１によって互に結合することもできる。
この場合上記曲線状帯体４１は、軟質成形物体に、おい
て切削作用をする比較的長い範囲に亘る切削刃縁辺を形
成する。しかしこれは硬質の成形物中゛においで摩滅し
てゆき残部の帯片２２０部分が露出するようＫなる。第
１０図に示したように複数個の帯片２２Ｂがそれらの両
端部を曲線状帯片部分２２Ｃにより相互に相連結して１
個のジグザグ模様の形状体に成形することもできる。
本発明によれば、ブランク１６に使用されたダイヤモン
ド材質の全体量はダイヤモンド円板が採用されている標
準的切削要素に比較して特に少量である。結果へして該
切削要素を極めて経済的に製作することができる。
本発明により形成された切削ブランクは耐久性の大なる
ダイヤモンド帯片により指先状の切削作用を呈する。該
ダイヤモンド帯片は適宜の製造技術により成形可能であ
り、かつ希望する熱的に安定可能な或は不安定な多角型
結晶体のダイヤモンドで成形することもできる。焼結成
形で定位置に固定化されたときでさえ、不純物と過剰コ
バルトはダイヤモンド帯片の内部から一掃されるから該
ダイヤモンドは耐久性がある。−帯片は最大の補強作用
をもつものとして三方の側面が支持されて　、・いる。
切削作動中、切削作用をなす指先部分は比　、・較的大
きい切屑を発生し、そして該指先部分が成形物中を引き
掻いてゆきながら成形物破面にその残余部分を残すよう
になるから、必要とするエネルギは最小限に極限される
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る切削要素を示し、長手方向の一部
の側部正面図、 第２図は本発明に係る切削要素の側部正面図、第３図は
本発明に係る切削要素ブランクの一形式に係わる頂部平
面図、 第４図は第３図に示したブランクの側部正面図で、ブラ
ンク周部縁辺の傾斜部分を付加的に示す。 第５図は第６図の切削ブランクの一部を破断した拡大側
部正面図で、ダイヤモンド帯片の一端部分を示す。 第６図は第５図と同様な帯片で、変形形状のダイヤモン
ド帯片を示し、 第７図、第８図、第９図、第１０図は４個の変形構成例
の頂面平面をそれぞれ示し、いずれも本発明に係る切削
用円板に関する。　　　　〜１０・・・ドリルビット、
１２・・・切削要素、１４・・・スタッド、１６・・・
円筒形切削ブランク、１８・・・基体、２０・・・傾、
斜面、２１・・・上表面、２２・・・ダイヤモンド帯片
、２４・・・溝部、２６・・・鳩尾形アンダカット、３
０・・・周部縁辺、３２・・・露出表面、４１・・・曲
線状帯片。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、硬質物質から作られかつ切削表面（２１）を形成し
    た基体（１８）を具備する切削ブランクは、前記切削表
    面（２１）に１個の浅い溝部（２４）が形成され、該浅
    い溝部はその内部に対向する側面部分（２４Ｓ）と底面
    部分（２４Ｂ）を含んで形成され、１個のダイヤモンド
    材が前記浅い溝部内に配置されかつ溝部の両側面部分と
    底面部分に接着されて切削表面（３２）が前記基体の切
    削表面（２１）上に露出されていることを特徴とする切
    削ブランク。 ２、前記浅い溝部は多数の溝部（２４）により形成され
    、ダイヤモンド材の帯片（２２）が前記溝部の各々に配
    置されている特許請求の範囲第１項記載の切削ブランク
    。 ３、前記複数個の帯片（２２）は基体の周部縁辺（３０
    ）に向って延在し、好ましくは周部縁辺に向って種々の
    形で延在している特許請求の範囲第２項記載の切削ブラ
    ンク。 ４、前記複数個の帯片（２２）は好ましくはその最端部
    分において相互に連結されている特許請求の範囲第２項
    又は第３項記載の切削ブランク。 ５、前記複数個の溝部（２４）はそれぞれ２．０ｍｍか
    ら３．５ｍｍまでの範囲寸法の深さをもつ特許請求の範
    囲第２項又は第３項又は第４項記載の切削ブランク。 ６、前記複数個の溝部（２４）は０．５ｍｍから４．０
    ｍｍの範囲にある幅寸法を具備する特許請求の範囲第１
    項から第５項までのいずれかに記載の切削ブランク。 ７、前記基体（１８）は一体成形の構造体であり、好ま
    しくは固化した炭化物により成形されている特許請求の
    範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の切削ブラ
    ンク。 ８、前記ダイヤモンド材は前記溝部（２４）内に焼結成
    形されるか又は溝部（２４）内に鑞付けされている特許
    請求の範囲第１項から第７項までのいずれかに記載の切
    削ブランク。 ９、地下成形物を穿削する切削要素は外部表面（２０）
    をもつスタッド（１４）と、前記外部表面に取付けた切
    削ブランク（１６）と、硬質物質で成形された基体（１
    ６）と、切削表面（２１）を含んで構成されたものであ
    って、前記切削要素は多数の浅い溝部（２４）が前記切
    削表面（２１）内に形成され、これらの各溝部は相対面
    する側面部分（２４Ｓ）と底面部分（２４Ｂ）を有し、
    更にダイヤモンド材質の帯片（２２）が前記溝部（２４
    ）の各々内に配置してその側面部分と底面部分に接着さ
    れ、前記基体の切削表面（２１）上に切削表面（３２）
    が露出されていることを特徴とする切削要素。 １０、切削表面を有するビット本体（１０）と、該切削
    表面に取付けた複数個の切削要素（１２）と、外部表面
    （２０）をもつスタッドと、硬質物質から成る基体（１
    ８）並びに切削表面（２１）とを含む前記外部表面に取
    付けた切削ブランク（１６）とを具備して構成されたド
    リルビットであって、該ビットは複数個の浅い溝部（２
    ４）が前記切削表面（２１）内に形成され、これら溝部
    の各々は相対面する側面部分（２４Ｓ）と底面部分（２
    ４Ｂ）とを有し、更にダイヤモンド材質の帯片（２２）
    は前記溝部（２４）の各内部に配置されて前記両側面部
    分と底面部分に接着され、かつその切削表面（３２）が
    前記基体の切削表面（２１）に露出されていることを特
    徴とするドリルビット。
JP60219268A 1984-10-04 1985-10-03 切削ブランク Pending JPS6192289A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/657,535 US4592433A (en) 1984-10-04 1984-10-04 Cutting blank with diamond strips in grooves
US657535 1984-10-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6192289A true JPS6192289A (ja) 1986-05-10

Family

ID=24637588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60219268A Pending JPS6192289A (ja) 1984-10-04 1985-10-03 切削ブランク

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4592433A (ja)
EP (1) EP0177466B1 (ja)
JP (1) JPS6192289A (ja)
DE (1) DE3570261D1 (ja)
NO (1) NO170993C (ja)

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