JPS6364595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボーリング用の回転作孔ビツトであ
つて、作孔シヤフト又はそれに類似した回転駆動
装置と連結するためのねじ山ピンを有している鋼
製連結部材から成つており、該鋼製連結部材の頭
部が切削部材を備えており、該切削部材は上記頭
部のベース範囲から該頭部の、内側へ引つ込まさ
れた中央範囲内にまで延びていて、列状又は条材
状の群で当該回転作孔ビツトの外周にわたつて突
出するようにまとめられていてかつマトリツクス
結合材で保持されている形式のものに関する。

この形式の公知の回転作孔ビツトでは、鋼製連
結部材上に施されているマトリツクス結合材で天
然ダイヤモンドか合成ダイヤモンドか又は多結晶
構造ダイヤモンドの切削部材が保持されている。
たいてい銅合金を有しているタングステン炭化物
が前記マトリツクス結合材の結合剤として使用さ
れている。このような材料の耐腐食性および耐摩
耗性は高いのではあるが、その超硬質合金分のた
めに極めて高価になつている。

それにもかかわらず、製造過程中に発生する熱
応力を吸収するためにはひび割れを防止するよう
に層の厚さが比較的大きいことが必要とされ、従
つて公知の回転作孔ビツトの欠点として高価で乏
しいマトリツクス材料の所要量が大きいことを挙
げることができる 本発明の課題は、当該回転作孔ビツトの機械的
な特性を落とすことなしに高価な材料の比率を減
少させることができるように前記マトリツクス結
合材を配置することである。

この課題は冒頭で述べた形式の回転作孔ビツト
において、前記の切削部材又は切削被覆を有し突
出している条材状又は列状の群の範囲上に削減さ
れてマトリツクス結合材が配置されており、該マ
トリツクス結合材が層として成形されており、し
かもこの層と前記鋼製連結部材との間のスペース
が例えば鋼の充填材で充填されていることによつ
て解決されている。

前記のマトリツクス結合材を有している刃のウ
エブ状又はリブ状の構成によつて結果的に、熱応
力は周方向において部分的にしか発生しなくな
る。それゆえ熱応力の負担の増加は決して生じる
ことがなくしかも心配された層のひび割れは避け
られるようになる。刃の前述の構成において、コ
ア範囲内の複合物が充填材に取換えられている
と、マトリツクス結合材の層の厚さ自体を削減す
ることができる。従つてマトリツクス材料の節減
が２通りの観点で生じている。

充填材としては例えば鋼が適しており、この鋼
によつてマトリツクス結合材製の層と鋼製連結部
材との間の中間室が充填されかつ該充填材は次い
で焼結法によつて結合される。

このような中間層の特別な利点は、昇温過程の
際に黒鉛鋳型に対して膨張する鋼製連結部材に対
する緩衝作用が生じることである。

前記マトリツクス結合材は、当該回転作孔ビツ
トの使用状態で累層に基いて均等な摩耗が予期さ
れると表面に対する接線方向でもかつそれに対し
て直交する方向でも均等な厚さの層として提供さ
れていてもよく、あるいは、ボーリング作業中に
当該回転作孔ビツトの種々異なつた部位で発生す
る摩耗力および腐食力の程度によつて設計されて
いてもよい。その上に、種々異なつた耐摩耗性材
料が予期される摩耗力を考慮して選択されていて
もよい。

上述のすべての実施態様では、前もつて成形さ
れた耐摩耗性の保持体が前記のマトリツクス結合
材もしくは充填材内に挿入させられ、該保持体上
には、当該ビツト本体の製造過程の後でダイヤモ
ンド層切削部材（例えば焼結多結晶構造ダイヤモ
ンド）を鑞付することができる。

同様に、人造又は天然のダイヤモンドをマトリ
ツクス層の表面に配置することもでき、あるいは
小粒のダイヤモンドをマトリツクス結合材内に直
接混ぜることができる。なおその上に上述の切削
材料を組み合わせることが可能である。

繰り粉を導出しかつ刃を冷却するために通常使
用され中央の孔への通路を有しているノズルもし
くは流出溝はマトリツクス材料内に挿入させられ
るかあるいは、マトリツクス材および場合によつ
ては充填材から成形してもよい。

前記ノズルの特別な実施態様では一定の横断面
を有している通路がビツト表面から外向きに案内
されていてかつ有利には0.5と0.1との間の範囲内
の、長さに対する直径の比を有している。

刃の一定の比例状態で結合のために使用可能な
鋼製連結部材表面が拡大されねばならない場合に
は、刃の範囲内で条材が連結部材に溶接されるか
あるいは鋼製部材の加工の際にウエブが突起とし
て切欠かれてもよい。

このような条材は、刃の高さに対する刃の幅の
比が１であるかあるいは１よりも小さくなつてい
ると必要になる。ビツト幾何学又はボーリング状
態に基いて必要となる、リブの間のベース材料の
摩耗保護は、鋼製連結部材に溶接するか、火炎噴
射するか、プラズマ噴射することによつて適した
材料の補強部でベース材料を被覆することによつ
て得ることができる。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。第
１図では回転作孔ビツトが図示されており、該回
転作孔ビツトは鋼製連結部材７とウエブ状の３つ
の刃とを有しており、これらの刃はそれぞれ該回
転作孔ビツトの外側半径から中心に向けて延びて
いる。これらの刃は多結晶構造焼結ダイヤモンド
を備え前もつて成形された切削部材としてのカツ
タチツプを有しており、該カツタチツプはウエブ
内に部分的に挿入された保持体に固定されていて
かつ全体として符号１で図示されている。

当該回転作孔ビツトに洗浄液体を供給するため
には、鋼製連結部材７の内部に中央孔および通路
が洗浄のために設けられており、これらの通路は
ノズル５に開口している。

ノズル５を含めた刃はボーリング作業中には著
しい摩耗力にさらされるのでマトリツクス結合材
３製の耐摩耗性で耐腐食性の表面を有している。
残りの鋼製連結部材７は保護されていないかある
いは該連結部材上に適した材料が溶接か、火炎噴
射又はプラズマ噴射されることによる補強部６を
備えている。

ウエブの構造を明らかに示すために、第４図お
よび第５図で第１図の構成によるウエブの横断面
図を示してある。鋼製連結部材７上には、全体と
して符号１で図示されている切削部材を有してい
るウエブが配置されている。このウエブは、上で
述べたように耐摩耗性の材料、例えば炭化物の添
加によつて耐摩耗性および耐腐食性が極めて著し
くなつている外層マトリツクス結合材３から成つ
ている。それに対して内側のコア４は、結合剤が
添加されるかあるいは添加されない焼結プロセス
によつて結合されている鋼から成つている。

前記のマトリツクス結合材３もしくはスチール
コア４は切削部材１のための取付保持部としての
その主たる任務以外に、洗浄液体を通すノズル５
を保護するためにも役だつ。残りの鋼製連結部材
７は補強部６を備えられていてもよく、該補強部
６は既に上で述べたように該連結部材上に適した
材料が溶接されるか、火炎噴射又はプラズマ噴射
されることによつて構成されていてもよい。

第４図のウエブに対して第５図で示したウエブ
はウエブの高さが大きいことで違つている。この
ようなウエブは鋼製連結部材７に結合するために
使用可能な表面を拡大するために条材８を有して
おり、該条材８は例えば鋼製連結部材７に溶接さ
れているかあるいは加工の際に突起として切欠か
れている。

第２図で示した第２のビツトおよびそれに相応
した第６図、第７図ならびに第８図の横断面図で
は、スチールコア４を有し部分的に施されたマト
リツクス結合材が別のビツト形状を生ぜしめるた
めにも適していることを示す例が挙げられてい
る。第１図、第４図および第５図との関連で述べ
た切削部材１を維持しておきながら、ノズルの代
わりに外側で開いた流出溝９が設けられており、
該流出溝９はマトリツクス結合材３に成形されて
おり、かつ該流出溝９内には、当該回転作孔ビツ
トの内部の中央孔と接続されている通路が開口し
ている。この流出溝９の外側の耐摩耗性の層は外
形輪郭に続いて溝の内側にも引き延ばされてお
り、従つて流出溝を含めたウエブの全個所におい
て耐摩耗性の材料から成るほぼ同じ厚さの層を見
い出すことができる。第７図では、ウエブの高さ
が比較的大きい状態で第５図の構成に関して述べ
た任務と同じ任務を果たす条材８が設けられてい
る。

第８図では高さにおいて低いウエブの構成が図
示されており、この場合マトリツクス結合材３お
よびスチールコア４を受容するために鋼製連結部
材７に切欠きが設けられている。

第３図で示した第３の作孔ビツトでは、前もつ
て製作され正確に位置決めされた切削部材の代わ
りに、例えばマトリツクス結合材に結合された天
然ダイヤモンドを有している切削材料製の層がリ
ブの接線方向の外面として成形されていてかつ切
削被覆２を形成している。このような切削被覆２
はタイヤのトレツドパターンのように流出溝９に
より中断されていてかつ該切削被覆２にわたつて
流出溝９が延びており、該流出溝９内には、第２
の回転作孔ビツト（第２図）で述べたように中央
の孔と接続された通路が開口している。

第９図および第１０図の横断面図で示した構造
は、再びマトリツクス結合材３およびスチールコ
ア４の配置形式に関しては前述の実施態様に相応
している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による回転作孔ビツトの複数の実
施例を示したものであつて、第１図は第１の回転
作孔ビツトの斜視図、第２図は第２の回転作孔ビ
ツトの斜視図、第３図は第３の回転作孔ビツトの
斜視図、第４図および第５図は第１図による回転
作孔ビツトの異なつた実施態様の部分的横断面
図、第６図、第７図および第８図は第２図による
回転作孔ビツトの種々異なつた実施態様の部分的
断面図、第９図および第１０図は第３図による回
転作孔ビツトの異なつた実施態様の部分的横断面
図である。 １……切削部材、２……切削被覆、３……マト
リツクス結合材、４……充填材、５……ノズル、
６……補強部、７……鋼製連結部材、８……条
材、９……流出溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボーリング用の回転作孔ビツトであつて、作
   孔シヤフト又はそれに類似した回転駆動装置と連
   結するためのねじ山ピンを有している鋼製連結部
   材から成つており、この鋼製連結部材の頭部が切
   削部材又は切削被覆を備えており、該切削部材又
   は切削被覆は上記頭部のベース範囲から該頭部の
   中央範囲内にまで延びていて、列状又は条材状の
   群で当該回転作孔ビツトの外周にわたつて突出す
   るようにまとめられていてかつマトリツクス結合
   材で保持されている形式のものにおいて、上記の
   切削部材１又は切削被覆２を有し突出している条
   材状又は列状の群の範囲上に制限されてマトリツ
   クス結合材３が配置されており、該マトリツクス
   結合材３が層として構成されており、しかもこの
   層と上記鋼製連結部材７との間の中間室が焼結鋼
   の充填材４で充填されていることを特徴とする、
   ボーリング用の回転作孔ビツト。 ２ 前記マトリツクス結合材３の層の厚さが、ボ
   ーリング作業中に当該回転作孔ビツトの種々異な
   つた部位で発生する摩耗力および腐食力の程度に
   よつて設計されている特許請求の範囲第１項記載
   の回転作孔ビツト。 ３ 前記の鋼製の連結部材７内の中央の孔と接続
   されノズル５内に開口している通路が洗浄液体の
   ために設けられており、しかも該ノズル５は当該
   回転作孔ビツトの回転方向で切削部材１の前に配
   置されていてかつマトリツクス結合材３によつて
   保護されている特許請求の範囲第１項記載の回転
   作孔ビツト。 ４ 前記ノズル５が完全にマトリツクス結合材か
   ら成形されている特許請求の範囲第３項記載の回
   転作孔ビツト。 ５ 前記のノズル５が通路から成形されていてか
   つその長さにわたつて一定の横断面を有している
   特許請求の範囲第３項記載の回転作孔ビツト。 ６ 前記の鋼製の連結部材７内の中央の孔といつ
   しよに単数又は複数の通路が洗浄液体のために設
   けられており、該通路は外側で開いた流出構内に
   開口しており、該流出構９がマトリツクス結合材
   ３および充填材４内に埋込まれており、しかもマ
   トリツクス結合材の層が該流出構９の外形輪郭に
   従つて延びている特許請求の範囲第１項記載の回
   転作孔ビツト。 ７ 前記切削部材１が多結晶構造焼結ダイヤモン
   ドを有している切削被覆又は混ぜられた切削部材
   から形成されており、これらの切削部材がそれ自
   体保持体上に固定されている特許請求の範囲第１
   項記載の回転作孔ビツト。 ８ 前記の切削被覆２が、マトリツクス結合材３
   内に混ぜられているかあるいは該マトリツクス結
   合材の表面に固定されている天然ダイヤモンドか
   合成ダイヤモンドかあるいはそれらの両種のダイ
   ヤモンドの組み合わせから成つている特許請求の
   範囲第１項記載の回転作孔ビツト。 ９ 前記の保持体上に固定され多結晶構造焼結ダ
   イヤモンドを有している切削被覆又は混ぜられた
   切削材料から成つている切削部材１もかつまた、
   マトリツクス結合材３内に混ぜられているかある
   いは該マトリツクス結合材の表面に固定されてい
   る天然ダイヤモンドか合成ダイヤモンドかあるい
   はそれらの両種のダイヤモンドの組み合わせの切
   削部材又は切削被覆も設けられている特許請求の
   範囲第１項記載の回転作孔ビツト。 １０ 前記の鋼製連結部材７と充填材４との間の
   結合のために有効な表面を拡大するために条材８
   が該連結部材上に装着されているかあるいは該連
   結部材の製作の際に切欠きが設けられている特許
   請求の範囲第１項記載の回転作孔ビツト。 １１ 前記の突出している条材状又は列状の群の
   間に耐摩耗性で耐腐食性の材料から成る補強部６
   が施されている特許請求の範囲第１項記載の回転
   作孔ビツト。 １２ 溶接、火炎噴射又はプラズマ噴射によつて
   成形することができるような硬質被覆から前記補
   強部が形成されている特許請求の範囲第１１項記
   載の回転作孔ビツト。