JPS6195808A - 穴あけ工具 - Google Patents

穴あけ工具

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JPS6195808A
JPS6195808A JP21809084A JP21809084A JPS6195808A JP S6195808 A JPS6195808 A JP S6195808A JP 21809084 A JP21809084 A JP 21809084A JP 21809084 A JP21809084 A JP 21809084A JP S6195808 A JPS6195808 A JP S6195808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
hard sintered
drilling tool
drill
hard
Prior art date
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Pending
Application number
JP21809084A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Tomita
富田 邦洋
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPS6195808A publication Critical patent/JPS6195808A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/02Twist drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/31Diamond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2240/00Details of connections of tools or workpieces
    • B23B2240/08Brazed connections
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/50Drilling tools comprising cutting inserts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Powder Metallurgy (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、複合硬質焼結体のチップを切れ刃としてろう
付け等により付着した付刃ドリルに関し、より詳細には
繊維強化プラスチック(以下FRPと記す)、炭素繊維
強化プラスチック(以下CFRPと記す)やアルミニウ
ム合金、セラミック高硬度材等の難削材の穴あけ工具に
関する。
従来技術とその問題点 従来、高速度鋼及び超硬合金等から成るツイストドリル
が知られている。これらのツイストドリルで例えばFR
PやCFRPの穴あけ加工を実施すると、その難削性の
ために刃先摩耗の進行が早く、切れ味の低下に伴い貫通
穴であれば穴の抜けた際に繊維のいわゆるムシレが発生
し、穴の品質を大きく低下させ、そのために工具寿命は
非常に短い。また、近年その用途が増加しているシリコ
ンを15%以上含むアルミニウム合金の穴あけ加工に於
いても従来の超硬合金や高速度鋼のドリルでは耐摩耗性
に乏しく工具寿命は非常に短い。一方、焼入れされた鋼
やセラミック等の高硬度材への穴あけ加工は従来のツイ
ストドリルでは不可能で、もっばら電着ドリル等を使用
しミ低い加工効率で穴加工を行うのが常である。
一方、実公昭53−19512号公報に複合硬質焼結体
をろう付けして切れ刃として使用する付刃ドリルが開示
されている。 この実用新案公告公報に記載のドリルは
板状ダイヤモンド−炭素焼結体を超硬質金属層で挾んだ
3層からなる切刃をドリル先端にろう付けして構成され
ている。すなわち、炭素から合成ダイヤモンドを製造す
る過程でできるダイヤモンド−炭素焼結体が硬度および
耐衝撃に優れていることに着目して、これを更に超硬質
金属で挟持して剛性を補強してドリル先端部のチップと
して用いている。
発明の解決すべき問題点 しかしながら、上記した実用新案登録出願公告公報に記
載の付刃ドリルには次のような欠点がある。
まず、ダイヤモンド−炭素焼結体は硬度が高いものの、
FRPSCFRPや、セラミック高硬度材等の難削材の
穴あゆ加工には剛性およし耐摩耗性が十分でない。
更に、切刃の部分のみがダイヤモンド−炭素焼結体を露
出させているにすぎず、すくい面に相当する部分は超硬
質金属で構成されているため、その部分の耐摩耗性が十
分でなく、また切れ味も悪いため、上記の如き難削性の
材料の孔あけ加工の際にムシレ等の問題が発生し易い。
また、切刃およびすくい面の構造が孔あけ機構に対応し
た形状でなく、ダイヤモンド焼結体の特性が十分に発揮
されるものではない。
すなわち、上記の実用新案登録出願公告公報に記載の付
刃ドリルは震動ドリルとしては一定の性能を発揮するも
のの、FRP、CFRPやセラミツク、シリコン含有量
の高いアルミニウム合金等の高硬度且つ難削性の材料の
穴あけには好適に使用出来ないものである。
従って、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を
解決し、FRP、CFRPやセラミック、シリコン含有
量の高いアルミニウム合金等の高硬度且つ難削性の材料
の穴あけに好適に使用され、高性能且つ長寿命の孔あけ
ドリルを提供することにある。
問題を解決するための手段 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、FRP’P
CFRP、シリコン含有量の高いアルミニウム合金の穴
あけ加工にふいて長寿命の穴あけ工具を提供し、又焼入
れ鋼やセラミック等の高硬度材料の高能率の穴あけ加工
を可能にする穴あけ工具を提供するものである。
本発明に従い、板状硬質焼結体の両面に板状の金属もし
くは焼結炭化物を有する3層からなるサンドイッチ状の
複合硬質焼結体を、捩れもしくは真直な溝を有する超硬
合金もしくは高速度鋼等からなるドリルの先端に軸中心
に平行に設けられた溝に、複合硬質焼結体の硬質焼結体
層とその上下面に位置する金属もしくは焼結炭化物との
界面が、該ドリルの中心軸に平行になる様にろう付け等
の方法で固着し、ドリルのすくい面に相当する平面の複
合硬質焼結体の表面層である金属もしくは焼結炭化物の
層を除去し、硬質焼結体ですくい面及び切刃リップ並び
に外周刃を形成した穴あけ工具であって、該穴あけ工具
の半径方向のすくい角α及び軸方向のすくい角θが共に
正の角度をなすよう硬質焼結体のすくい面が形成されて
いることを特徴とする穴あけ工具が提供される。
本発明の好ましい態様に従うと、半径方向のすくい角α
は+3°〜+15°の範囲であって、軸方向のすくい角
θは+5°〜+30°の範囲である。
更に本発明の1態様に従うと、上記複合硬質焼結体の中
間層である硬質焼結体はダイヤモンドを主成分とするダ
イヤモンド焼結体であり、好ましくは、70%以上のダ
イヤモンド粉末を含み、残部がCoまたはNiの如き鉄
族金属の結合材である。
本発明の別の1態様に従うと、上記複合硬質焼結体の中
間層である硬質焼結体は、高圧相型窒化硼素を主成分と
する高圧相型窒化硼素焼結体であり、好ましくは50%
以上の高圧相窒化硼素粉末を含み、残部がCOまたはN
iの如き鉄族金属の結合材である。
更に本発明の別の1態様に従うと、上記複合硬質焼結体
の中間層である硬質焼結体は、50%以上の高圧相窒化
硼素粉末を含み、残部が4a、 5a、 6a族元素の
炭化物、窒化物、炭窒化物及びアルミニウムおよび/ま
たはシリコンの結合材である。
本発明で使用される硬質焼結体の成分をなすダイヤモン
ド粉末は平均粒度が30μm以下、高圧相窒化硼素粉末
は平均粒度が10μm以下であることが好ましい。
ここで、高圧相窒化硼素とは、立方晶型(cubics
tructure)の窒化硼素およびウルツ鉱型(wu
rtz−ite 5tructure)の窒化硼素を含
む。
発明の作用 上記した如く本発明の穴あけ工具は、添付の第1図およ
び第2図にその概略を示す如く、ドリル1の先端の軸方
向の溝に板状硬質焼結体の両面に板状の金属もしくは焼
結炭化物を有する3層からなるサンドイッチ状の複合硬
質焼結体2を固着した付刃ドリルにおいて、 ■ドリルのすくい面3に相当する平面の複合硬質焼結体
の表面層である焼結炭化物もしくは金属を除去し、硬質
焼結体ですくい面及び切刃リップ並びに外周刃を形成し
ている、 ■穴あけ工具の半径方向のすくい角α及び軸方向のすく
い角が共に正の角度をなすよう硬質焼結体のすくい面θ
が形成されている、 を特徴とするものである。
まず、■の特徴を説明すると、第1図に示す如く、ドリ
ルの先端に固着される複合硬質焼結体2は将棋の駒の形
状を全体としてなし、その両側に逃げ面が点対象となる
ように取りつけられている。
更に、本発明により、表面層である焼結炭化物もしくは
金属を除去し、硬質焼結体ですくい面及び切刃リップ並
びに外周刃を形成することによって、硬質焼結体の切刃
による切削の向上のみならず、すくい面も硬質焼結体で
構成されるので切粉の流れによる摩耗も低減され、高性
能且つ長寿命のドリルが得られる。
■の特徴として、すくい面を上記の如く形成することに
よって、切削性が後述するように大幅に向上する。半径
方向のすくい角αは+3°〜+15゜の範囲であって、
軸方向のすくい角θは+5°〜+30°の範囲が好まし
く、すくい角が小さすぎると切削性が低下し、他方大き
すぎると、切削性が向上するが、切削トルクが大きくな
り、また切刃曜 の強度が低下し、切刃が欠損し易くなるからである。
更に、本発明の硬質焼結体は、ダイヤモンド粉末または
高圧相型窒化硼素粉末をCoまたはNiの如き鉄族金属
の結合材で焼結、すなわち、ホットプレスしたものであ
り、特にダイヤモンド粉末の場合は平均粒度30μm以
下、高圧相型窒化硼素粉末の場合は平均粒度10μm以
下の粉末を用いて焼結した硬質焼結体で形成された切刃
およびすくい面の硬度、耐摩耗性、耐衝撃性はドリルチ
ップとしては極めて優れている。
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明するが、これ
らの実施例は本発明の単なる例示であって本発明の技術
的範囲を何等制限するものではない。
実施例 第3図、第4図、第5図は、それぞれ本発明の1実施例
に従う穴あけ工具の先端部の側面の拡大詳細図、正面の
拡大詳細図および上側面の拡大詳細図である。
図示の如く、本発明に従い、ドリル1の先端の中心に軸
方向の溝を設け、複合硬質焼結体2をろう付け等の適宜
の手段で固着する。
複合硬質焼結体2は、第1図および第5図に示す如く、
将棋の駒の形状を全体としてなす板状体であり、中央の
硬質焼結体4と両側の金属または焼結炭化物の板状体5
および5”からなる。
硬質焼結体4は、ダイヤモンドまたは高圧相型窒化硼素
を主成分とし、好ましくはCOまたはNiのごとき鉄族
金属を結合材とする焼結体であり、例えば粒径3μmの
ダイヤモンド粉末90容積%をCOを結合材として焼結
したものであり、他方、板状体5および5°としては、
例えば肛−12%Coを好適にもちいることができる。
第4図に示す如(、複合硬質焼結体2はその先端部で両
側に主逃げ面6および6°がドリルの軸を中心として点
対称となるように取りつけられる。
更に、本発明に従い、複合硬質焼結体2のすくい面、切
刃リップおよび外周囲刃に相当する部分の板状体5およ
び5°を除去して、これらの部分をすべて硬質焼結体4
で構成して切削性のみならず耐摩耗性を改善している。
更に、本発明に従い、第5図に示すように、すくい面3
を加工してドリル半径方向のすくい角αおよび軸方向の
すくい角θを正の角度となるように形成する。すなわち
、図示の実施例では、第5図に示すように、硬質焼結体
4が露出したすくい面3の、将棋の駒の肩部7に相当す
る部分の内側を凹曲面をなす如く研削する。
このように硬質焼結体4のすくい面3を形成することに
よって、切削性が向上するとともに、切屑の流れがスム
ースとなりすくい面での摩耗状態が大巾に改善されるこ
とが実験的にわかった。
すなわち、本発明者は、超硬合金から成るツイストドリ
ル本体1の先端の溝にサンドイッチ状の複合硬質焼結体
2をろう付けで固着し、ドリルのすくい面に位置する金
属板状体5および5゛を除去し、第3図乃至第5図に示
す如くすくい面を放電加工により形成した。このとき、
硬質焼結体4は粒径3μmのダイヤモンド粉末90容積
%をCoを結合材として焼結したものであり、他方、板
状体5右よび5′としては、WC−12%Coをもちい
、すくい角α、θはそれぞれ+10°、+25°とした
。この穴あけ工具でFRPやCFRPの穴あけ加工を行
うと、ムシレのない高品質の穴を長時間加工することが
でき、その工具寿命は従来の超硬ドリルに比ベ約20倍
に向上した。
ついで、硬質焼結体4を粒径3μmの立方晶型窒化硼素
粉末を85容積%と、残余がT+No、a2粉末とAI
粉末を重量比で80:20で混合したものを結合材とし
て用いて焼結したものを使用し、WC−12%COの金
属板状体5および5゛を用いて、すくい角α、θをそれ
ぞれ+30°、+18°としてツイストドリルを作製し
た。この穴あけ工具により焼入れされた高硬度の鋼の穴
あけ加工を行ったところ、従来の3倍乃至5倍の高能率
で穴加工を行うことができ、葦だ工具寿命も従来の電着
ドリルに比べて向上した。
朋 以上詳細に説明したように本発明の付刃ドリルはその材
質のみならず切刃、すくい面の形状を改善したものであ
り、難削材であるFRPやCFRP1シリコンを15%
以上含むアルミニウム合金あるいはセラミックや高硬度
に焼入れされた鋼等の穴あけ加工を効率良く行うことが
でき、また工具幹命も従来の高速度鋼や超硬合金のツイ
ストドリルに比べ大巾に向上している。
なお、上記の実施例ではおもにツイストドリルで本発明
を説明したものであるが、本発明はツイストドリルのみ
ならず真直な溝を有するドリルにも適用可能であること
はいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の1実施例のツイストド
リルのそれぞれ上方向および側方向からの概略図である
。 第3図、第4図および第5図は、それぞれ本発明の1実
施例に従う穴あけ工具の先端部の側面の拡大詳細図、正
面の拡大詳細図゛および上側面の拡大詳細図である。 (主な参照番号) 1・・・ドリル本体、2・・・複合硬質焼結体、3・・
・すくい面、4・・・硬質焼結体、5.5°・・・金属
板状体、6・・・主逃げ面、8・・・すくい面を凹曲面
に加工した部分、α・・・ドリル半径方向のすくい角、

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)板状硬質焼結体の両面に板状の金属もしくは焼結
    炭化物を有する3層からなるサンドイッチ状の複合硬質
    焼結体を、捩れもしくは真直な溝を有する超硬合金もし
    くは高速度鋼等からなるドリルの先端に軸中心に平行に
    設けられた溝に、複合硬質焼結体の硬質焼結体層とその
    上下面に位置する金属もしくは焼結炭化物との界面が、
    該ドリルの中心軸に平行になるようにろう付け等の方法
    で固着し、ドリルのすくい面に相当する平面の複合硬質
    焼結体の表面層である金属もしくは焼結炭化物の層を除
    去し、硬質焼結体ですくい面及び切刃リップ並びに外周
    刃を形成した穴あけ工具であって、該穴あけ工具の半径
    方向のすくい角及び軸方向のすくい角が共に正の角度を
    なすよう硬質焼結体のすくい面が形成されていることを
    特徴とする穴あけ工具。
  2. (2)上記複合硬質焼結体の中間層である硬質焼結体が
    ダイヤモンドを主成分とするダイヤモンド焼結体である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の穴あけ工
    具。
  3. (3)上記複合硬質焼結体の中間層である硬質焼結体が
    、70%以上のダイヤモンド粉末を含み、残部が鉄族金
    属の結合材であることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の穴あけ工具。
  4. (4)上記結合材がCoまたはNiであることを特徴と
    する特許請求の範囲第3項記載の穴あけ工具。
  5. (5)上記ダイヤモンド粉末が平均粒度30μm以下で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第4項
    のいずれかに記載の穴あけ工具。
  6. (6)上記複合硬質焼結体の中間層である硬質焼結体が
    、高圧相型窒化硼素を主成分とする高圧相型窒化硼素焼
    結体であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の穴あけ工具。
  7. (7)上記複合硬質焼結体の中間層である硬質焼結体が
    、50%以上の高圧相窒化硼素粉末を含み、残部が鉄族
    金属の結合材であることを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の穴あけ工具。
  8. (8)上記結合材がCoまたはNiであることを特徴と
    する特許請求の範囲第7項記載の穴あけ工具。
  9. (9)上記複合硬質焼結体の中間層である硬質焼結体が
    、50%以上の高圧相窒化硼素粉末を含み、残部が4a
    、5a、6a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物及びア
    ルミニウムおよび/またはシリコンの結合材であること
    を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の穴あけ工具。
  10. (10)上記高圧相窒化硼素粉末が平均粒度10μm以
    下であることを特徴とする特許請求の範囲第6項乃至第
    9項のいずれかに記載の穴あけ工具。
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