KR102528631B1 - 굴삭 팁 및 굴삭 비트 - Google Patents

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에코 와르도요 아크마디
도시히코 마츠오
지히로 사쿠라자와
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미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 굴삭 팁에서는, 굴삭 팁의 팁 본체가, 원주상 또는 원판상을 이루는 후단부와, 후단부보다 외경이 작은 중간부와, 선단측을 향함에 따라 팁 중심선으로부터의 외경이 점차 작아지는 선단부를 갖고, 경질층이 팁 본체의 선단부 표면으로부터 중간부의 외주에 걸쳐 피복되어 있어, 중간부에 있어서의 경질층의 외경이 후단부의 외경과 동등하게 되어 있다.

Description

굴삭 팁 및 굴삭 비트{DRILL TIP AND DRILL BIT}
본 발명은, 굴삭 비트의 선단부에 장착되어 굴삭을 실시하는 굴삭 팁, 및 이와 같은 굴삭 팁이 선단부에 장착된 굴삭 비트에 관한 것이다.
본원은, 2015년 1월 14일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2015-005175호, 및 2016년 1월 13일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-004695호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
이와 같은 굴삭 팁으로는, 초경합금으로 이루어지는 팁 본체의 선단부에, 이 팁 본체보다 경질인 다결정 다이아몬드의 소결체로 이루어지는 경질층이 피복된 것이 알려져 있다. 여기서, 특허문헌 1 에는, 원주상 (圓柱狀) 의 후단부와 반구상을 이루고 선단측을 향함에 따라 외경이 작아지는 선단부를 갖는 팁 본체의 상기 선단부에, 이와 같은 경질층을 피복한 굴삭 팁, 및 이와 같은 굴삭 팁을, 팁 본체의 상기 후단부가 비트 본체 선단부에 형성된 장착공에 매몰되도록 하여 장착한 굴삭 비트가 제안되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는 이와 같은 다결정 다이아몬드 소결체의 제조 방법이 기재되어 있고, 또한 특허문헌 3, 4 에는 제조 장치가 기재되어 있다.
미국 특허 제5575342호 명세서 미국 특허 제3141746호 명세서 미국 특허 제3913280호 명세서 미국 특허 제3745623호 명세서
그런데, 이 특허문헌 1 에도 도시되어 있는 바와 같이, 상기 서술한 바와 같은 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층이 피복된 굴삭 팁에서는, 이 경질층의 두께가, 팁 본체의 후단부가 이루는 원주의 중심선 상에 위치하는 선단부의 돌출단 (端) 에서 두껍고, 이 돌출단으로부터 선단부의 외주측을 향함에 따라 얇아지는 것이, 이와 같은 굴삭 팁의 제법상 일반적이다. 그런데, 그 한편으로, 이와 같은 굴삭 팁을 굴삭 비트에 장착할 때에, 팁 본체의 후단부의 외경이 상기 장착공의 내경보다 크게 형성되어 있었던 경우에는, 이 후단부를 장착공에 매몰시키기 위해서 굴삭 팁의 외주를 연마하는 것도 일반적이다.
그러나, 그와 같이 연마한 굴삭 팁에서는, 팁 본체 선단부의 외주에 있어서 경질층의 두께가 얇은 부분까지 연마되어 경질층이 제거되어 버려, 초경합금으로 이루어지는 팁 본체의 표면이 드러나 버릴 우려가 있다. 그리고, 이와 같은 굴삭 팁을, 팁 본체 후단부가 장착공에 매몰되도록 굴삭 비트의 비트 본체에 장착하면, 경질층에 피복된 부분뿐만 아니라, 상기 서술한 바와 같이 팁 본체 표면이 드러난 선단부의 외주가 비트 본체의 선단면으로부터 노출된 상태가 되어 버린다.
따라서, 그러한 굴삭 팁을 장착한 굴삭 비트에 의해 굴삭을 실시하면, 굴삭시에 발생하는 파쇄 부스러기와의 접촉에 의해, 드러나서 비트 본체 선단면으로부터 노출된 팁 본체 선단부 외주의 표면이 경질층보다 먼저 마모되어 패어 버려, 경우에 따라서는 선단부의 내주측 표면에는 경질층이 남은 채로, 굴삭 팁의 선단부가 절손 (折損) 되어 버리는 결과가 된다. 이 때문에, 고경도이고 고가인 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층의 높은 내마모성을 충분히 발휘할 수 없는 채로, 굴삭 팁이 단시간에 수명에 이른다.
본 발명은, 이와 같은 배경하에 이루어진 것으로, 팁 본체 후단부의 외경이 장착공의 내경보다 크게 형성되어 있었던 경우에 굴삭 팁의 외주를 연마해도, 굴삭 비트의 선단면으로부터 노출되는 부분에 있어서 팁 본체의 표면이 드러나는 경우가 없고, 경질층이 갖는 높은 내마모성을 충분히 살린 장수명의 굴삭 팁을 제공함과 함께, 이와 같은 굴삭 팁을 장착한, 역시 수명이 길어서 효율적인 굴삭을 실시하는 것이 가능한 굴삭 비트를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하고, 이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 굴삭 팁은, 굴삭 비트의 선단부에 장착되어 굴삭을 실시하는 굴삭 팁으로서, 팁 본체와, 이 팁 본체를 피복하는 그 팁 본체보다 경질인 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층을 구비하고, 상기 팁 본체는, 팁 중심선을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루는 후단부와, 이 후단부에 대해 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 선단측에 위치하는 그 후단부보다 외경이 작은 중간부와, 이 중간부에 대해 더욱 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 선단측에 위치하여 선단측을 향함에 따라 상기 팁 중심선으로부터의 외경이 점차 작아지는 선단부를 갖고, 상기 경질층은, 상기 팁 본체의 상기 선단부 표면으로부터 상기 중간부의 외주에 걸쳐 피복되어 있어, 이 중간부에 있어서의 상기 경질층의 외경이 상기 팁 본체의 후단부의 외경과 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 굴삭 비트는, 이와 같은 굴삭 팁이 비트 본체의 선단부에 장착된 굴삭 비트로서, 상기 비트 본체의 선단부에는 장착공이 형성되어 있고, 상기 굴삭 팁은, 상기 팁 본체의 후단부와, 상기 중간부 중 상기 경질층에 의해 피복된 부분의 적어도 일부를 상기 장착공 내에 매몰시켜 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 굴삭 팁에 있어서는, 팁 본체의 원주상 또는 원판상의 후단부와 선단측을 향함에 따라 외경이 작아지는 선단부 사이에, 후단부보다는 외경이 작은 중간부가 구비되어 있고, 선단부는 이 중간부로부터 선단측을 향함에 따라 외경이 점차 작아진다. 그리고, 경질층은, 이 선단부로부터 중간부의 외주에 걸쳐 피복되어 있어, 이 중간부에 있어서의 경질층의 외경이 팁 본체의 후단부의 외경과 동등하게 되어 있으므로, 팁 본체 후단부의 외경이 장착공의 내경보다 큰 경우에 굴삭 팁의 외주를 연마하였을 때에도, 후단부와 중간부의 외경차 두께의 경질층이 중간부의 외주에 피복된 채로 남겨진다.
따라서, 본 발명의 굴삭 비트와 같이, 이와 같은 굴삭 팁을, 팁 본체의 후단부와, 상기 중간부 중 상기 경질층에 의해 피복된 부분의 적어도 일부를 장착공 내에 매몰시켜 장착함으로써, 경질층보다는 저경도의 팁 본체의 표면이 드러나 비트 본체의 선단면으로부터 노출되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 드러난 팁 본체 표면으로부터 파쇄 부스러기와의 접촉에 의해 마모가 진행되어 굴삭 팁의 선단부가 절손되는 것과 같은 사태를 방지할 수 있다. 이 때문에, 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층의 내마모성을 충분히 발휘하여 수명이 긴 굴삭 팁 및 굴삭 비트를 제공하여, 효율적인 굴삭을 실시하는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 중간부는, 후단부보다 외경이 작으면, 선단측을 향함에 따라 외경이 작아지는 예를 들어 원추대상의 것이거나, 또 선단부가 반구상인 경우에는 이 선단부에 매끄럽게 연속되는 외주면이 곡면상의 것이거나 해도 된다. 한편, 후단부와 마찬가지로 상기 팁 중심선을 중심으로 한 원주상 또는 원판상으로 함으로써, 경질층이 피복된 상태에 있어서의 경질층의 팁 중심선에 수직인 직경 방향의 층 두께를 그 팁 중심선 방향에 걸쳐 일정하게 할 수 있다. 이 때문에, 굴삭 비트에 있어서, 이 중간부 중 경질층에 의해 피복된 부분이 어디까지 장착공에 매몰되어 있어도, 비트 본체 선단면으로부터 노출된 부분의 굴삭 팁에 충분한 내마모성을 확보할 수 있다. 따라서, 상기 중간부는, 상기 후단부보다 외경이 작은 상기 팁 중심선을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중간부의 외주에 피복된 상기 경질층의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭은 1 ㎜ ∼ 5 ㎜ 의 범위 내로 되는 것이 바람직하다. 이 폭이 1 ㎜ 미만이면, 굴삭 팁이 장착공에 얕게 매몰되어 장착된 경우나 장착공의 개구부가 굴삭 중에 마모된 경우에 팁 본체의 표면이 드러나 버릴 우려가 있다. 그 한편으로, 이 경질층의 폭이 5 ㎜ 를 상회하면, 굴삭 팁의 외경이 장착공의 내경보다 컸던 경우, 소정의 외경으로 연마하는 데에 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 또한, 상기 중간부의 외주에 피복된 상기 경질층의 층 두께가 300 ㎛ ∼ 1200 ㎛ 의 범위 내로 되는 것이 바람직하다.
또, 상기 중간부에 피복된 상기 경질층 중 상기 장착공 내에 매몰된 부분의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭이 0.5 ㎜ ∼ 4.5 ㎜ 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 굴삭 비트에 있어서, 상기 중간부에 피복된 상기 경질층 중 상기 장착공 내에 매몰되어 있지 않은 부분의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭이 0.5 ㎜ ∼ 1.0 ㎜ 인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 굴삭 팁을 굴삭 비트의 선단면에 장착하였을 때, 굴삭 비트의 선단면으로부터 노출되는 부분에 있어서 저경도의 팁 본체의 표면이 드러나는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 내마모성이 높은 경질층에 의해 굴삭 팁 및 굴삭 비트의 수명을 연장시켜 효율적인 굴삭을 실시하는 것이 가능해진다.
도 1 은, 본 발명의 굴삭 팁의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다 (파선은, 팁 본체의 선단부와 중간부의 경계이다).
도 2 는, 도 1 에 나타내는 실시형태의 굴삭 팁을 선단부에 장착한 본 발명의 굴삭 비트의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 실시형태에 있어서 굴삭 팁이 장착된 부분을 나타내는 확대 단면도이다 (파선은, 팁 본체의 선단부와 중간부의 경계이다).
도 1 은 본 발명의 굴삭 팁 (1) 의 일 실시형태를 나타내는 단면도이고, 도 2 는 이 실시형태의 굴삭 팁 (1) 을 장착한 본 발명의 굴삭 비트의 일 실시형태를 나타내는 단면도이며, 도 3 은 이 실시형태의 굴삭 비트에 있어서 굴삭 팁 (1) 이 장착된 부분을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시형태의 굴삭 팁 (1) 은, 초경합금 등의 경질 재료로 이루어지는 팁 본체 (2) 와, 이 팁 본체 (2) 의 표면을 피복하는, 팁 본체 (2) 보다 경질인 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층 (3) 을 구비하고 있다.
팁 본체 (2) 는, 그 후단부 (도 1 및 도 3 에 있어서 하측 부분) (2A) 가 팁 중심선 (C) 을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루고 있음과 함께, 선단부 (도 1 및 도 3 에 있어서 상측 부분) (2B) 는, 본 실시형태에서는 후단부 (2A) 가 이루는 원주 또는 원판의 반경보다 약간 작은 반경으로 팁 중심선 (C) 상에 중심을 갖는 반구상을 이루고 있고, 선단측을 향함에 따라 팁 중심선 (C) 으로부터의 외경이 점차 작아지도록 형성되어 있다. 즉, 본 실시형태의 굴삭 팁 (1) 은 버튼 팁으로 되어 있다. 또한, 선단부 (2B) 의 팁 중심선 (C) 방향에 있어서의 후단의 반경은, 후단부 (2A) 의 반경보다, 후술하는 층 두께 (T) 이상 작은 값으로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 이들 후단부 (2A) 와 선단부 (2B) 사이에는, 후단부 (2A) 가 이루는 원주 또는 원판의 외경보다 약간 작은 외경의 중간부 (2C) 가 형성되어 있다. 팁 본체 (2) 는, 이들 후단부 (2A), 선단부 (2B), 및 중간부 (2C) 가 상기 서술한 초경합금과 같은 경질 재료에 의해 일체로 형성되어 있다. 또, 팁 본체 (2) 의 팁 중심선 (C) 에 수직인 단면은 후단부 (2A), 선단부 (2B), 및 중간부 (2C) 중 어느 것에 있어서도 팁 중심선 (C) 을 중심으로 하는 원형상으로 되어 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 중간부 (2C) 는 후단부 (2A) 와 동일하게 팁 중심선 (C) 을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루고 있고, 후단부 (2A) 와 동축에서 외경이 작아지도록 형성되어 있다. 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 의 경계 위치에 상당하는 후단부 (2A) 의 상단부에는, 팁 중심선 (C) 의 선단측 (도 1, 3 의 상측) 을 향하는 환상의 평면인 테이블면 (2D) 이 형성되어 있다. 이와 같은 테이블면 (2D) 을 형성함으로써, 중간부 (2C) 전체에 걸쳐 충분한 층 두께의 경질층 (3) 을 형성할 수 있다. 또한, 테이블면은 팁 중심선 (C) 에 수직인 면으로 할 필요는 없고, 예를 들어, 직경 방향에 대해 0 ∼ 45°(바람직하게는 0 ∼ 30°) 경사져 있어도 된다. 또, 테이블면 (2D) 과 중간부 (2C) 의 외주면이 곡면이나 경사면에 의해 접속되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 팁 본체 (2) 의 팁 중심선 (C) 을 지나는 단면에 있어서, 테이블면 (2D) 의 내주단과 중간부 (2C) 의 외주면의 후단이 직각으로 접속하고 있을 필요는 없고, 원호나 직선 등에 의해 접속되어 있어도 된다. 또한, 팁 본체 (2) 의 팁 중심선 (C) 을 지나는 단면에 있어서, 후단부 (2A) 의 외주면의 선단과 중간부의 외주면의 후단이 오목 곡선에 의해 접속되어 있어도 된다. 즉, 테이블면 (2D) 이 환상의 곡면이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 선단부 (2B) 가 이루는 반구의 반경은 중간부 (2C) 가 이루는 원주 또는 원판의 반경과 동등하게 되어 있어, 선단부 (2B) 의 표면이 이루는 반구면은 중간부 (2C) 의 외주면이 이루는 원통면에 매끄럽게 연결되도록 형성되어 있다.
이와 같은 팁 본체 (2) 의 표면에 피복되는 상기 경질층 (3) 은, 선단부 (2B) 로부터 중간부 (2C) 의 외주에 걸쳐, 선단부 (2B) 의 표면이 이루는 반구면과, 중간부 (2C) 의 외주면이 이루는 원통면만큼 피복되어 있고, 후단부 (2A) 의 외주면이나 팁 본체 (2) 의 후단면에는 피복되어 있지 않다. 본 실시형태에서는, 중간부 (2C) 의 외주면의 전체면에 걸쳐 경질층 (3) 이 피복되어 있다. 그리고, 이 경질층 (3) 은, 중간부 (2C) 의 외주면에 피복된 부분의 그 경질층 (3) 표면의 팁 중심선 (C) 으로부터의 반경이, 후단부 (2A) 의 외주면의 팁 중심선 (C) 으로부터의 반경과 동등하게 되어 있다. 즉, 중간부 (2C) 에 있어서의 경질층 (3) 의 외경이 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 의 외경과 동등하게 되어 있다.
또한, 경질층 (3) 은, 그 다이아몬드 소결체를 구성하는 다이아몬드 입자의 입경이나 입경마다의 함유량, 바인더 금속의 조성이나 함유량, 혹은 다이아몬드 입자 이외의 첨가 입자의 조성이나 함유량이 1 종으로 된 단층 (單層) 의 경질층이어도 되고, 또는 이들 요소가 상이한 도 1 및 도 3 에 나타낸 바와 같은 2 층의 경질층, 혹은 3 층 이상의 다층 구조의 경질층이어도 된다. 또한, 경질층 (3) 이 복수 층으로 구성되는 경우에는, 도 1, 3 에 나타내는 바와 같이, 선단부 (2B) 를 피복하는 최외층과 중간부를 피복하는 최외층이 하나의 층으로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경질층 (3) 이 팁 본체 (2) 에 피복된 굴삭 팁 (1) 의 소결은, 기본적으로 다이아몬드 안정 영역에서 실시되고, 특허문헌 2 에 기재된 바와 같은 공지된 소결 방법, 특허문헌 3, 4 에 기재된 장치에 의해 가능하다.
단, 경질층 (3) 에 의한 높은 내마모성과 다이아몬드 소결체의 응력 완화를 도모하기 위해서, 경질층 (3) 의 최외층은 그 내측에 인접하는 층보다 경도가 높고, 즉, 이 내측에 인접하는 층은 최외층보다 저경도인 것이 바람직하다. 또, 이와 같은 경질층 (3) 은, 상기 서술한 바와 같이 선단부 (2B) 의 팁 중심선 (C) 상의 돌출단에서 층 두께가 두껍고, 이 돌출단으로부터 선단부 (2B) 의 외주측을 향함에 따라 층 두께가 얇아진다.
이와 같은 굴삭 팁 (1) 이 선단부에 장착되는 굴삭 비트는, 강재 등에 의해 형성되어 도 2 에 나타내는 바와 같이 축선 (O) 을 중심으로 한 대략 유저 (有低) 원통상을 이루는 비트 본체 (11) 를 갖고, 그 유저부가 선단부 (도 2 에 있어서 상측 부분) 로 되어 굴삭 팁 (1) 이 장착된다.
또, 원통상의 후단부 (도 2 에 있어서 하측 부분) 의 내주에는 암나사부 (12) 가 형성되어 있다. 굴삭 장치에 연결된 굴삭 로드가 이 암나사부 (12) 에 비틀어 넣어져 축선 (O) 방향 선단측을 향한 타격력과 추력, 및 축선 (O) 회전의 회전력이 전달됨으로써, 굴삭 팁 (1) 에 의해 암반을 파쇄하여 굴삭공을 형성한다.
비트 본체 (11) 의 선단부는 후단부보다 약간 외경이 대직경으로 되어 있고, 이 선단부의 외주에는 축선 (O) 에 평행하게 연장되는 배출 홈 (13) 이 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 조 (條) 형성되어 있다. 상기 굴삭 팁 (1) 에 의해 암반이 파쇄되어 생성된 파쇄 부스러기는, 이 배출 홈 (13) 을 통하여 후단측으로 배출된다. 또, 유저로 된 비트 본체 (11) 의 암나사부 (12) 바닥면으로부터는 축선 (O) 을 따라 블로 구멍 (14) 이 형성되어 있다. 이 블로 구멍 (14) 은, 비트 본체 (11) 의 선단부에 있어서 비스듬하게 분기되어 비트 본체 (11) 의 선단면에 개구되고, 상기 굴삭 로드를 개재하여 공급되는 압축 공기와 같은 유체를 분출하여 파쇄 부스러기의 배출을 촉진한다.
또한, 비트 본체 (11) 의 선단면은, 내주측의 축선 (O) 에 수직인 축선 (O) 을 중심으로 한 원형의 페이스면 (15) 과, 이 페이스면 (15) 의 외주에 위치하고 외주측을 향함에 따라 후단측을 향하는 원추대면상의 게이지면 (16) 을 구비하고 있다. 블로 구멍 (14) 은 페이스면 (15) 에 개구됨과 함께, 배출 홈 (13) 의 선단은 게이지면 (16) 에 개구되어 있다. 그리고 또, 이들 페이스면 (15) 과 게이지면 (16) 에는, 각각 블로 구멍 (14) 과 배출 홈 (13) 의 개구부를 피하도록 하여, 단면 원형의 복수의 장착공 (17) 이 페이스면 (15) 과 게이지면 (16) 에 대해 수직으로 형성되어 있다.
그리고, 이와 같은 장착공 (17) 에, 상기 굴삭 팁 (1) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 와, 중간부 (2C) 중 경질층 (3) 에 의해 피복된 부분의 후단부 (2A) 측의 적어도 일부를 장착공 (17) 내에 매몰시킨 상태에서, 이것들이 압입이나 수축 끼워맞춤 등에 의해 억지 끼워맞춤되거나, 브레이징되거나 함으로써 굴삭 팁 (1) 이 장착공 (17) 에 고정된다. 즉 굴삭 팁 (1) 은 장착공 (17) 에 매설되어 장착된다.
따라서, 중간부 (2C) 의 선단부 (2B) 측의 나머지 부분과 선단부 (2B) 는, 비트 본체 (11) 의 선단면, 즉 상기 페이스면 (15) 과 게이지면 (16) 으로부터 각각 돌출되어 있고, 또한 상기 팁 중심선 (C) 은 페이스면 (15) 과 게이지면 (16) 에 수직으로 된다. 여기서, 도 3 에서는 중간부 (2C) 의 일부가 장착공 (17) 내에 매몰되어 있지만, 중간부 (2C) 전부를 매몰시켜도 된다.
이와 같이, 상기 구성의 굴삭 팁 (1) 및 그 굴삭 팁 (1) 을 선단부에 장착한 굴삭 비트에 있어서는, 굴삭 팁 (1) 의 팁 본체 (2) 의 대직경이 되는 후단부 (2A) 의 선단측에, 이 후단부 (2A) 보다 소직경인 중간부 (2C) 가 형성되고, 이 중간부 (2C) 의 더욱 선단측에, 팁 중심선 (C) 으로부터의 외경이 작아져 굴삭을 실시하는 선단부 (2B) 가 형성되어 있고, 이 선단부 (2B) 와 중간부 (2C) 의 표면에 경질층 (3) 이 피복되고, 중간부 (2C) 외주의 경질층 (3) 의 외경은 후단부 (2A) 와 동등하게 되어 있다.
이 때문에, 굴삭 팁 (1) 의 외경이 장착공 (17) 의 내경보다 컸던 경우에, 굴삭 팁 (1) 의 팁 본체 (2) 에 있어서의 후단부 (2A) 의 외주면과 중간부 (2C) 외주의 경질층 (3) 의 표면을 연마해도, 연마 마진이 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 의 외경차, 즉 중간부 (2C) 외주의 경질층 (3) 의 층 두께의 범위 내이면, 경질층 (3) 이 중간부 (2C) 의 외주에 남겨진다. 이것은, 소결한 굴삭 팁 (1) 의 외경이 그대로 장착공 (17) 내에 매몰 가능하여, 연마를 실시하지 않는 경우에도 동일하다.
따라서, 이렇게 하여 굴삭 팁 (1) 의 외주를 연마해도, 비트 본체 (11) 의 장착공 (17) 에 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 의 적어도 일부를 매몰시킨 상태에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이 굴삭 팁 (1) 은 경질층 (3) 에 의해 피복된 부분만큼이 비트 본체 (11) 의 선단면인 페이스면 (15) 이나 게이지면 (16) 으로부터 노출되고, 경질층 (3) 보다 저경도의 초경합금 등으로 이루어지는 팁 본체 (2) 의 표면이 드러나는 경우가 없다.
이 때문에, 굴삭 중의 파쇄 부스러기와의 직접적인 접촉에 의해 팁 본체 (2) 의 선단부 (2B) 의 후단측 부분이나 중간부 (2C) 의 선단측 부분이 마모되어 패이는 것을 막아, 굴삭 팁 (1) 이 경질층을 남긴 채로 절손되는 것과 같은 사태를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 구성의 굴삭 팁 (1) 및 굴삭 비트에 의하면, 경질층 (3) 의 내마모성을 충분히 발휘하여 장기의 굴삭이 가능해지고, 효율적이고 또한 경제적인 굴삭 작업을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 중간부 (2C) 에 피복된 경질층 (3) 중 장착공 (17) 내에 매몰된 부분의 팁 중심선 (C) 방향에 있어서의 폭 (S) 이 0.5 ㎜ ∼ 4.5 ㎜ 인 것이 바람직하다. 폭 (S) 을 0.5 ㎜ 이상으로 함으로써, 굴삭 중에 페이스면 (15) 또는 게이지면 (16) 의 장착공 (17) 의 개구부 주변이 굴삭 부스러기 등에 의해 마모되어, 굴삭 팁 (1) 의 매몰되어 있던 부분이 노출되어도, 경질층 (3) 이 노출되므로, 팁 본체 (2) 의 표면이 드러나는 경우가 없다. 그 때문에, 굴삭 팁 (1) 이 절손되는 것을 방지할 수 있으므로, 선단부 (2B) 를 피복하는 경질층 (3) 의 내마모성을 충분히 발휘하여 장기의 굴삭이 가능해진다. 한편, 폭 (S) 이 4.5 ㎜ 를 초과하면, 경질층 (3) 의 영역이 증가되어, 굴삭 팁 (1) 의 외주를 연마하는 경우에 많은 시간과 노력을 필요로 하므로 바람직하지 않다.
또, 중간부 (2C) 에 피복된 경질층 (3) 중, 장착공 (17) 내에 매몰되어 있지 않은 부분의 팁 중심선 방향에 있어서의 폭 (L) (당해 경질층 (3) 의 페이스면 (15) 및 게이지면 (16) 으로부터 선단부 (2B) 와 중간부 (2C) 의 경계까지의 돌출 길이) 은 0.5 ㎜ ∼ 1.0 ㎜ 인 것이 바람직하다. 폭 (L) 을 0.5 ㎜ 이상으로 함으로써, 굴삭 팁 (1) 은 경질층 (3) 에 의해 피복된 부분만큼이 비트 본체 (11) 의 선단면인 페이스면 (15) 이나 게이지면 (16) 으로부터 노출되고, 경질층 (3) 보다 저경도의 초경합금 등으로 이루어지는 팁 본체 (2) 의 표면이 드러나는 경우가 없다. 그 때문에, 굴삭 팁 (1) 이 절손되는 것을 방지할 수 있으므로, 선단부 (2B) 를 피복하는 경질층 (3) 의 내마모성을 충분히 발휘하여 장기의 굴삭이 가능해진다. 한편, 폭 (L) 이 1.0 ㎜ 를 초과하면, 경질층 (3) 의 영역이 증가되고, 굴삭 팁 (1) 의 외주를 연마하는 경우에 많은 시간과 노력을 필요로 하므로 바람직하지 않다.
또, 본 실시형태의 굴삭 팁 (1) 에서는, 팁 본체 (2) 의 중간부 (2C) 가, 후단부 (2A) 가 이루는 원주 또는 원판의 중심선인 팁 중심선 (C) 을 중심으로 한 원주상 또는 원판상으로 되어 있고, 이들 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 가 동축에서 팁 본체 (2) 의 선단측을 향하여 한층 축경 (縮徑) 되는 다단 원주상 혹은 다단 원판상을 이루고 있다. 이 때문에, 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 (3) 의 층 두께를 팁 중심선 (C) 방향으로 일정하게 할 수 있기 때문에, 굴삭 팁 (1) 이 장착공 (17) 내의 어느 위치까지 매몰되어 있어도, 팁 본체 (2) 의 중간부 (2C) 가 페이스면 (15) 이나 게이지면 (16) 으로부터 돌출되어 있는 부분에서는, 그 외주의 경질층 (3) 의 층 두께를 일정하게 할 수 있어, 이 부분에 있어서의 내마모성을 충분히 확보하는 것이 가능해진다.
단, 이와 같이 중간부 (2C) 를 원주상 또는 원판상으로 형성하지 않고, 예를 들어 선단측을 향함에 따라 외경이 점차 작아지는 팁 중심선 (C) 을 중심으로 한 원추대상으로 형성하거나, 혹은 마찬가지로 선단측을 향함에 따라 외경이 점차 작아진다고 해도 팁 중심선 (C) 을 따른 외주면의 단면이 볼록 곡선상이나 오목 곡선상을 이루는 것과 같은 형상이어도 된다. 이들의 경우에도, 경질층 (3) 의 층 두께는 선단측을 향함에 따라 두꺼워지므로, 팁 본체 (2) 의 중간부 (2C) 가 페이스면 (15) 이나 게이지면 (16) 으로부터 돌출되어 있는 부분에 있어서의 경질층 (3) 의 내마모성을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 이렇게 하여 중간부 (2C) 의 외주에 피복된 경질층 (3) 의 도 1 에 부호 W 로 나타내는 팁 중심선 (C) 방향에 있어서의 폭 (본 실시형태에서는, 도 1 및 도 3 에 파선으로 나타내는 선단부 (2B) 와 중간부 (2C) 의 경계와, 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 의 경계 사이의, 중간부 (2C) 의 팁 중심선 (C) 방향의 폭) 이 지나치게 작으면, 굴삭 팁 (1) 이 장착공 (17) 에 얕게 매몰되어 장착되거나, 혹은 비트 본체 (11) 에 있어서의 장착공 (17) 의 개구부 주변이 굴삭 중에 마모되거나 한 경우에, 팁 본체 (2) 의 표면이 드러나 버릴 우려가 있다 (상기 폭 (S) 을 충분히 확보하지 못할 우려가 있다). 그 한편으로, 이 경질층 (3) 의 폭 (W) 이 지나치게 크면, 굴삭 팁 (1) 의 외주를 연마하는 경우에 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 그 때문에, 이 폭 (W) 은 1 ㎜ ∼ 5 ㎜ 의 범위 내로 되는 것이 바람직하고, 2.0 ㎜ ∼ 4.0 ㎜ 의 범위 내로 되는 것이 보다 바람직하다.
또, 마찬가지로 도 1 에 부호 T 로 나타내는 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 (3) 의 층 두께는, 300 ㎛ ∼ 1200 ㎛ 의 범위 내로 되는 것이 바람직하고, 500 ㎛ ∼ 1000 ㎛ 의 범위 내로 되는 것이 보다 바람직하다. 이 층 두께 (T) 가 300 ㎛ 를 하회할 정도로 얇으면, 아무리 경질층 (3) 을 피복하고 있어도 굴삭 팁 (1) 에 충분한 수명을 부여하지 못하게 될 우려가 있다. 그 한편으로, 경질층 (3) 의 층 두께 (T) 가 1200 ㎛ 를 상회할 정도로 지나치게 두꺼우면, 장착공 (17) 내에 매몰되어 마모 방지나 굴삭에 기여하지 않는 부분에서 차지하는 경질층 (3) 의 체적이 커져, 비경제적이다. 또한, 중간부 (2C) 에 형성되는 경질층 (3) 전체에 있어서, 그 층 두께 (T) 가 상기의 바람직한 범위 내가 되는 것이 바람직하다.
여기서, 팁 중심선 (C) 방향에 있어서의 중간부 (2C) 와 후단부 (2A) 의 경계인 중간부 (2C) 의 후단의 위치, 및 중간부 (2C) 와 선단부 (2B) 의 경계인 중간부 (2C) 의 선단의 위치는, 다음과 같이 특정된다. 후단부 (2A) 의 하단면의 직경을 α 로 한 경우, α 의 93.3 ％ 보다 작은 직경을 갖는 부분의 최후단을 중간부 (2C) 와 후단부 (2A) 의 경계 (중간부 (2C) 의 후단) 로 한다. 그리고, 중간부 (2C) 의 후단의 직경을 β (β ≤ α × 0.933) 로 한 경우, 직경이 β 의 91.1 ％ 가 되는 부분을 중간부 (2C) 와 선단부 (2B) 의 경계 (중간부 (2C) 의 선단) 로 한다. 즉, 선단부 (2B) 의 후단의 직경 γ 는 γ ＝ β × 0.911 이 된다.
또, 팁 중심선 (C) 방향에 있어서의 팁 본체 (2) 의 전체 길이 (H) 에 대한 선단부 (2B) 의 선단으로부터 중간부 (2C) 의 후단까지의 길이 (h) 의 비 (h/H) 를 0.45 ∼ 0.80 으로 하는 것이 바람직하고, 0.50 ∼ 0.75 로 하는 것이 보다 바람직하다. h/H 를 이 범위로 설정함으로써, 상기 서술한 효과를 보다 확실하게 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 굴삭 팁 (1) 에서는, 상기 서술한 바와 같이 팁 본체 (2) 의 선단부 (2B) 가 반구상을 이루는 버튼 타입의 굴삭 팁에 본 발명을 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 팁 본체의 선단부가 포탄상을 이루는, 이른바 벌리스틱 타입의 굴삭 팁이나, 선단부의 후단측이 원추면상을 이루어 선단측을 향함에 따라 축경됨과 함께, 그 선단이 팁 본체의 원주상의 후단부보다 작은 반경의 구면상을 이루는, 이른바 스파이크 타입의 굴삭 팁에 본 발명을 적용할 수도 있다.
실시예
다음으로, 본 발명의 굴삭 팁 및 굴삭 비트에 있어서, 상기 서술한 실시형태에 있어서의 경질층 (3) 의 폭 (W) 의 상이에 따른 효과의 차이에 대해, 실시예를 들어 실증한다. 본 실시예에서는, 표 1 에 나타내는, 상기 실시형태에 있어서의 경질층 (3) 의 폭 (W) (중간부 (2C) 의 폭에 상당) 과, 경질층의 두께 (T) 와, 페이스면 (15) 및 게이지면 (16) 으로부터 선단부 (2B) 와 중간부 (2C) 의 경계까지의 돌출 길이 (중간부 (2C) 의 돌출 길이) (L) 를 구비하는 6 종의 굴삭 팁 (1) 을 제조하였다. 이 굴삭 팁 (1) 을, 비트 본체 (11) 의 선단부에 형성한 장착공 (17) 에 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 와 중간부 (2C) 를 매몰시켜 장착한 6 개의 굴삭 비트를 제조하였다. 이것들을 실시예 1 ∼ 6 으로 한다. 또, 이들 실시예 1 ∼ 6 에 대한 비교예로서, 폭 (W) 이 0 ㎜ 인 것, 즉 팁 본체가 후단부보다 소직경의 중간부를 구비하지 않고 후단부와 동 직경의 반경을 갖는 반구상의 선단부가 후단부의 선단측에 직접 형성된 것과, 상기 폭 (W) 이 0.5 ㎜ 인 것도 제조하였다. 이것들을 비교예 1, 2 로 한다. 또한, 실시예 1 과 동일한 굴삭 팁에 있어서, 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 (3) 의 두께 (T) 만을 변경한 2 종류의 굴삭 비트를 제조하였다. 이것들을 비교예 3, 4 로 한다. 또, 실시예 2 와 동일한 굴삭 팁에 있어서, 중간부 (2C) 의 돌출 길이 (L) 를 변경한 2 종류의 굴삭 비트를 제조하였다. 이것들을 비교예 5, 6 으로 한다.
또한, 이들 실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 6 의 굴삭 비트에 장착한 각 굴삭 팁은, 선단부 (2B) 에 피복된 경질층 (3) 의 외경이 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 가 이루는 원주 또는 원판의 외경과 동등한 직경의 반구상을 이루는 버튼 타입의 굴삭 팁이고, 이 직경은 11 ㎜ 였다. 팁 본체 (2) 의 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 (3) 의 두께 (T) 를, 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1, 2, 5, 6 에서는 400 ㎛, 실시예 4 에서는 350 ㎛, 실시예 5 에서는 1100 ㎛, 실시예 6 에서는 600 ㎛, 비교예 3 에서는 150 ㎛, 비교예 4 에서는 1500 ㎛ 로 하였다. 도 1 에 부호 P 로 나타내는 선단부 (2B) 의 돌출단에 있어서의 팁 중심선 (C) 방향의 두께를 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1, 2, 5, 6 에서는 1200 ㎛, 실시예 4 에서는 800 ㎛, 실시예 5 에서는 1150 ㎛, 실시예 6 에서는 1000 ㎛, 비교예 3 에서는 600 ㎛, 비교예 4 에서는 1800 ㎛ 로 하였다. 따라서, 각 실시예 및 비교예에 있어서, 팁 본체 (2) 의 후단부 (2A) 의 외경 (직경) 은 11 ㎜, 비교예 1 을 제외하고 중간부 (2C) 의 외경을 10.2 ㎜ (선단부 (2B) 를 구성하는 반구의 직경을 10.2 ㎜) 로 하였다. 또, 후단부 (2A) 의 팁 중심선 (C) 방향의 길이를 7.5 ㎜ 로 하였다.
또, 경질층 (3) 은 도 1 에 나타낸 바와 같이 2 층 구조로 하였다. 경질층 (3) 의 외층은 입경 2 ∼ 4 ㎛ 의 다이아몬드 입자를 30 vol％, 입경 20 ∼ 40 ㎛ 의 다이아몬드 입자를 70 vol％ 함유하고, 첨가물 입자는 함유하지 않고 Ni : 100 wt％ 의 금속 바인더 15 vol％ (입자를 포함한 층 전체에 대한 함유율) 에 의해 형성한 고경도층으로 하였다. 경질층 (3) 의 외층의 평균 층 두께는, 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1, 2, 5, 6 에서는 800 ㎛, 실시예 4 에서는 500 ㎛, 실시예 5 에서는 900 ㎛, 실시예 6 에서는 800 ㎛, 비교예 3 에서는 300 ㎛, 비교예 4 에서는 1600 ㎛ 로 하였다. 경질층 (3) 의 내층은 입경 4 ∼ 6 ㎛ 의 다이아몬드 입자를 60 vol％, 첨가물 입자로서 입경 0.5 ∼ 2 ㎛ 의 TaC 입자를 40 vol％ 함유하고 Co : 100 wt％ 의 금속 바인더 10 vol％ 에 의해 형성한 저경도층으로 하였다. 경질층 (3) 의 내층의 평균 층 두께는, 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1, 2, 5, 6 에서는 200 ㎛, 실시예 4 에서는 350 ㎛, 실시예 5 에서는 200 ㎛, 실시예 6 에서는 300 ㎛, 비교예 3, 4 에서는 120 ㎛ 로 하였다. 또한, 경질층 (3) 의 외층의 평균 층 두께는, 도 1 에 나타낸 바와 같이 팁 중심선 (C) 을 따른 단면에 있어서의 그 팁 중심선 (C) 방향의 층 두께와, 굴삭 팁의 선단부가 이루는 반구의 중심 (도 1 에 있어서의 중간부 (2C) 와 선단부 (2B) 의 경계를 나타내는 점선과 팁 중심선 (C) 의 교점) 을 지나 팁 중심선 (C) 에 대해 30°와 60°의 교차각으로 교차하는 2 개의 직선 상의 위치에 있어서의 층 두께의 평균치로 하였다. 또, 경질층 (3) 의 내층의 평균 층 두께는, 팁 중심선 방향의 층 두께와, 굴삭 팁의 선단부가 이루는 반구의 중심을 지나 팁 중심선 (C) 에 대해 30°와 60°의 교차각으로 교차하는 2 개의 직선 상의 위치에 있어서의 층 두께의 평균치로 하였다.
또한, 실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 6 의 굴삭 비트에 있어서는, 이와 같은 굴삭 팁을, 비트 직경 45 ㎜ 의 비트 본체 (11) 에 있어서의 페이스면 (15) 에 2 개, 게이지면 (16) 에 5 개의, 합쳐서 7 개 장착하였다. 또한, 도 3 에 부호 L 로 나타내는, 페이스면 (15) 및 게이지면 (16) 으로부터 팁 본체 (2) 의 선단부 (2B) 와 중간부 (2C) 의 경계까지의 돌출 길이를 실시예 1 ∼ 3, 5 및 비교예 2 ∼ 4 에서는 1 ㎜, 실시예 4 에서는 0.5 ㎜, 실시예 6 에서는 0.8 ㎜, 비교예 5 에서는 3 ㎜, 비교예 6 에서는 0 ㎜ 로 하였다. 비교예 1 에서는, 후단부 (2A) 와 선단부 (2B) 의 경계로부터 팁 중심선 (C) 방향으로 1 ㎜ 만큼 후단부 (2A) 가 노출되도록 (페이스면 (15) 및 게이지면 (16) 으로부터 후단부 (2A) 와 선단부 (2B) 의 경계까지의 거리가 1 ㎜ 가 되도록), 굴삭 팁을 비트 본체 (11) 에 장착하였다.
그리고, 이들 굴삭 비트에 의해, 중경암 (中硬岩) 으로 이루어지는 평균 1 축 압축 강도 150 ㎫ 의 구리 광산에 굴삭 길이 4 m 의 굴삭공을 굴삭하는 굴삭 작업을 실시하고, 굴삭 팁이 수명에 이를 때까지의 토탈 굴삭 거리 (m) 를 측정함과 함께 굴삭 종료시의 굴삭 팁과 비트의 손상 형태를 확인하였다. 또한, 굴삭 조건은, 굴삭 장치가 TAMROCK 사 제조 형번 H205D, 타격 압력은 160 bar (16 ㎫), 피드 (이송) 압력은 80 bar (8 ㎫), 회전 압력은 55 bar (5.5 ㎫), 블로 구멍으로부터는 물을 공급하고 그 수압은 18 bar (1.8 ㎫) 였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112017066769073-pct00001
이 결과로부터, 경질층 (3) 의 폭 (W) 이 짧거나 또는 0 인 비교예 1, 2 의 굴삭 팁을 장착한 굴삭 비트에서는, 굴삭 거리가 긴 비교예 2 에서도, 굴삭 팁의 밑동 (비트 본체의 표면으로부터 돌출된 부분의 비트 본체 표면측) 으로부터 마모가 생겨 팁 본체 (2) 가 패어 버려, 토탈 굴삭 거리가 400 m 에 못 미치고, 즉 100 구멍을 굴삭하지 못하고 수명에 이르러 버렸다. 경질층 (3) 의 두께 (T) 가 작은 비교예 3 의 굴삭 팁을 장착한 굴삭 비트에 있어서도, 굴삭 팁의 밑동으로부터 마모가 생겨, 실시예 1 ∼ 6 과 비교하여 토탈 굴삭 거리가 짧은 결과가 되었다. 경질층 (3) 의 두께 (T) 가 큰 비교예 4 에서는, 실시예 1 ∼ 6 과 비교하여 토탈 굴삭 거리가 짧은 결과가 되었다. 중간부 (2C) 의 돌출 길이 (L) 가 긴 비교예 5 에서는, 중간부 (2C) 의 비트 본체 (11) 에 매립된 부분의 길이 (도 3 의 S) 가 짧고, 굴삭 팁의 밑동에서 절손되었다. 또, 중간부 (2C) 의 돌출 길이 (L) 가 0 ㎜, 즉 선단부 (2B) 만이 페이스면 (15) 및 게이지면 (16) 으로부터 돌출된 비교예 6 에서는, 비트 본체 (11) 가 선행해서 마모되고, 비트 본체 (11) 로부터 굴삭 팁이 빠지는 결과가 되었다.
이에 반하여, 실시예 1 ∼ 6 의 굴삭 팁을 장착한 굴삭 비트에서는, 실시예 1 에서 일부의 굴삭 팁에 절손이 생기긴 했지만, 그 밖에는 정상 마모로 수명이 될 때까지 100 구멍 이상의 굴삭이 가능하였다. 실시예 2, 3 에서는, 경질층 (3) 의 두께 (T) 및 중간부 (2C) 의 돌출 길이 (L) 가 동일하여, 경질층 (3) 의 폭 (W) 이 작은 비교예 2 의 2 ∼ 3 배 이상의 수명 연장을 도모할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 굴삭 비트의 선단면으로부터 노출되는 부분에 있어서 저경도의 팁 본체의 표면이 드러나는 것을 방지할 수 있고,내마모성이 높은 경질층에 의해 굴삭 팁 및 굴삭 비트의 수명을 연장시켜 효율적인 굴삭을 실시하는 것이 가능해진다.
1 : 굴삭 팁
2 : 팁 본체
2A : 팁 본체 (2) 의 후단부
2B : 팁 본체 (2) 의 선단부
2C : 팁 본체 (2) 의 중간부
2D : 환상의 테이블면
3 : 경질층
11 : 비트 본체
15 : 비트 본체 (11) 의 페이스면 (선단면)
16 : 비트 본체 (11) 의 게이지면 (선단면)
17 : 장착공
C : 팁 중심선
O : 비트 본체 (11) 의 축선
W : 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 (3) 의 팁 중심선 (C) 방향의 폭
L : 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 중 장착공 (17) 내에 매몰되어 있지 않은 부분의 팁 중심선 (C) 방향의 폭
S : 중간부 (2C) 의 외주에 있어서의 경질층 중 장착공 (17) 내에 매몰된 부분의 팁 중심선 (C) 방향의 폭

Claims (7)

  1. 굴삭을 실시하는 굴삭 팁이 비트 본체의 선단부에 장착된 굴삭 비트로서,
    상기 굴삭 팁은 팁 본체와, 이 팁 본체를 피복하는 그 팁 본체보다 경질인 다이아몬드 소결체로 이루어지는 경질층을 구비하고,
    상기 팁 본체는, 팁 중심선을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루는 후단부와, 이 후단부에 대해 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 선단측에 위치하는 그 후단부보다 외경이 작은 상기 팁 중심선을 중심으로 한 원주상 또는 원판상을 이루고 있는 중간부와, 이 중간부에 대해 더욱 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 선단측에 위치하여 선단측을 향함에 따라 상기 팁 중심선으로부터의 외경이 점차 작아지는 선단부를 갖고,
    상기 경질층은, 상기 팁 본체의 상기 선단부 표면으로부터 상기 중간부의 외주에 걸쳐 피복되어 있어, 이 중간부에 있어서의 상기 경질층의 외경이 상기 팁 본체의 후단부의 외경과 동등하게 되어 있고,
    상기 경질층의 층 두께는 상기 선단부의 상기 팁 중심선 상의 돌출단에서 두껍고, 상기 돌출단으로부터 상기 선단부의 외주측을 향함에 따라 얇아지는 동시에, 상기 중간부의 외주에 있어서의 상기 경질층의 상기 팁 중심선에 수직인 방향의 층 두께가 상기 팁 중심선 방향으로 일정하고,
    상기 비트 본체의 선단부에는 장착공이 형성되어 있고,
    상기 굴삭 팁은, 상기 팁 본체의 후단부와, 상기 중간부 중 상기 경질층에 의해 피복된 부분의 적어도 일부를 상기 장착공 내에 매몰시켜 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 굴삭 비트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간부의 외주에 피복된 상기 경질층의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭이 1 ㎜ ∼ 5 ㎜ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 굴삭 비트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간부의 외주에 피복된 상기 경질층의 층 두께가 300 ㎛ ∼ 1200 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 굴삭 비트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간부에 피복된 상기 경질층 중 상기 장착공 내에 매몰된 부분의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭이 0.5 ㎜ ∼ 4.5 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 굴삭 비트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간부에 피복된 상기 경질층 중 상기 장착공 내에 매몰되어 있지 않은 부분의 상기 팁 중심선 방향에 있어서의 폭이 0.5 ㎜ ∼ 1.0 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 굴삭 비트.
  6. 삭제
  7. 삭제
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7026597B2 (ja) * 2018-09-06 2022-02-28 Ｍｍｃリョウテック株式会社 掘削ビット
WO2020067450A1 (ja) 2018-09-28 2020-04-02 三菱マテリアル株式会社 掘削チップおよび掘削ビット
JP7294030B2 (ja) * 2018-09-28 2023-06-20 三菱マテリアル株式会社 掘削チップおよび掘削ビット

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349173A (ja) * 2001-03-23 2002-12-04 Japan National Oil Corp 石油掘削用トリコンビットのインサートチップおよびその製造方法ならびに石油掘削用トリコンビット
US20060191723A1 (en) 2005-02-23 2006-08-31 Keshavan Madapusi K Thermally stable polycrystalline diamond materials, cutting elements incorporating the same and bits incorporating such cutting elements
US20120012401A1 (en) * 2010-03-02 2012-01-19 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compact including a substrate having a raised interfacial surface bonded to a polycrystalline diamond table, and applications therefor
JP2012506508A (ja) 2008-10-21 2012-03-15 エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド 衝撃式工具用のインサート、インサートの製造方法、インサートを有する工具
JP2013513031A (ja) 2009-12-07 2013-04-18 エレメント シックス リミテッド 多結晶ダイヤモンド構造体

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3141746A (en) 1960-10-03 1964-07-21 Gen Electric Diamond compact abrasive
US3913280A (en) 1971-01-29 1975-10-21 Megadiamond Corp Polycrystalline diamond composites
US3745623A (en) 1971-12-27 1973-07-17 Gen Electric Diamond tools for machining
US4499795A (en) 1983-09-23 1985-02-19 Strata Bit Corporation Method of drill bit manufacture
DE3344688A1 (de) 1983-12-10 1985-06-20 Siku GmbH Metall- und Kunststoffwarenfabrik, Rickenbach Werkzeug
AU577958B2 (en) * 1985-08-22 1988-10-06 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Abrasive compact
JPH0446183U (ko) * 1990-08-22 1992-04-20
US6050354A (en) * 1992-01-31 2000-04-18 Baker Hughes Incorporated Rolling cutter bit with shear cutting gage
US6332503B1 (en) * 1992-01-31 2001-12-25 Baker Hughes Incorporated Fixed cutter bit with chisel or vertical cutting elements
ZA93584B (en) * 1992-05-27 1993-09-01 De Beers Ind Diamond Abrasive tools.
US5379854A (en) * 1993-08-17 1995-01-10 Dennis Tool Company Cutting element for drill bits
US5370195A (en) * 1993-09-20 1994-12-06 Smith International, Inc. Drill bit inserts enhanced with polycrystalline diamond
US5575342A (en) * 1995-05-26 1996-11-19 Sandvik Ab Percussion drill bit, an insert for use therein and a method of drilling a bore
US6315065B1 (en) * 1999-04-16 2001-11-13 Smith International, Inc. Drill bit inserts with interruption in gradient of properties
US6003623A (en) * 1998-04-24 1999-12-21 Dresser Industries, Inc. Cutters and bits for terrestrial boring
US6527069B1 (en) * 1998-06-25 2003-03-04 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutter having optimized table thickness and arcuate table-to-substrate interfaces
CN1117168C (zh) 1999-04-05 2003-08-06 三菱综合材料株式会社 金属陶瓷的切削镶嵌刀片
EP1116858B1 (en) * 2000-01-13 2005-02-16 Camco International (UK) Limited Insert
US20020084112A1 (en) * 2001-01-04 2002-07-04 Hall David R. Fracture resistant domed insert
EP1266980B1 (en) 2001-06-11 2005-11-02 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated carbide alloy tool
US7681669B2 (en) * 2005-01-17 2010-03-23 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond insert, drill bit including same, and method of operation
EP2510180B1 (en) * 2009-12-08 2018-05-09 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond cutting element structure
US9097075B2 (en) * 2010-11-03 2015-08-04 Diamond Innovations, Inc. Cutting element structure with sloped superabrasive layer
US10099347B2 (en) * 2011-03-04 2018-10-16 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline tables, polycrystalline elements, and related methods
US8882869B2 (en) 2011-03-04 2014-11-11 Baker Hughes Incorporated Methods of forming polycrystalline elements and structures formed by such methods
US9279291B2 (en) 2011-12-30 2016-03-08 Smith International, Inc. Diamond enhanced drilling insert with high impact resistance
JP2014196616A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 三菱マテリアル株式会社 掘削ビット
US10287825B2 (en) * 2014-03-11 2019-05-14 Smith International, Inc. Cutting elements having non-planar surfaces and downhole cutting tools using such cutting elements
CN107923226B (zh) * 2015-07-22 2020-06-30 史密斯国际有限公司 具有抗冲击金刚石体的切割元件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349173A (ja) * 2001-03-23 2002-12-04 Japan National Oil Corp 石油掘削用トリコンビットのインサートチップおよびその製造方法ならびに石油掘削用トリコンビット
US20030051924A1 (en) 2001-03-23 2003-03-20 Keiichi Tsuda Insert chip of oil-drilling tricone bit, manufacturing method thereof and oil-drilling tricone bit
US20060191723A1 (en) 2005-02-23 2006-08-31 Keshavan Madapusi K Thermally stable polycrystalline diamond materials, cutting elements incorporating the same and bits incorporating such cutting elements
JP2012506508A (ja) 2008-10-21 2012-03-15 エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド 衝撃式工具用のインサート、インサートの製造方法、インサートを有する工具
JP2013513031A (ja) 2009-12-07 2013-04-18 エレメント シックス リミテッド 多結晶ダイヤモンド構造体
US20120012401A1 (en) * 2010-03-02 2012-01-19 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compact including a substrate having a raised interfacial surface bonded to a polycrystalline diamond table, and applications therefor

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