JPH02125086A - ドリルビット - Google Patents

ドリルビット

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JPH02125086A
JPH02125086A JP1192810A JP19281089A JPH02125086A JP H02125086 A JPH02125086 A JP H02125086A JP 1192810 A JP1192810 A JP 1192810A JP 19281089 A JP19281089 A JP 19281089A JP H02125086 A JPH02125086 A JP H02125086A
Authority
JP
Japan
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insert
support plate
drill bit
bit according
slot
Prior art date
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Pending
Application number
JP1192810A
Other languages
English (en)
Inventor
Lars-Gunnar Lundell
ラルス‐グンナー　ルンデル
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.)
Sandvik AB
Original Assignee
Sandvik AB
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Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik AB filed Critical Sandvik AB
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Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E21B10/58—Chisel-type inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Peptides Or Proteins (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〕 本発明はドリルビット、好ましくはスチール製ビット本
体がその前部に幾条かの溝（スロット）を有し、そのス
ロットに強靭な硬質金属のインサートが半田付けされて
おり、インサートとスロットの横側面との間の半田接合
部に支持板が少くとも部分的に充足されている、斯かる
衝撃式ビットに関する。
〔従来の技術〕
硬質金属インサートを具備した市販のドリルビットでは
、インサートとスチール材との間で半田付は時に内部応
力が発生し、この応力が衝撃ドリル工作時のインパクト
で解放され、それによって早期疲労の原因となり得る。
その第１の理由は硬質金属とスチール間で線形膨張係数
に相違があることである。ドリルビットの深刻な摩耗の
原因となる削岩で一層硬質のセメンテッドカーバイドグ
レードを用いることが望ましいが、この種のグレード品
は上述の半田付時の応力により過剰にもろい（脆性）と
いう理由からこれまでこの要望には応じられないもので
あった。−段と硬質なセメンテッドカーバイドグレード
を使用すれば、これによって再研磨の頻度を低減し得る
という利点もあり得ると期待される。
殊に長時間工作作業の場合に、再研磨のためにドリルを
取り外しする事態に帰因する穿孔ドリル工作の支障をき
たさずにその工作を完遂出来ることが望まれる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上述の問題を解消することにある。
〔発明の構成、作用効果〕
本発明によれば、衝撃ドリル工作に第１に適しているが
、回転ドリル工作とクラッシュ工作にも有用である改良
ドリルビットが提供される。この本発明ドリルビットは
支持板がインサートより肉厚が実質的に小さく、しかも
セメンテッドカーバイド製インサートの線形膨張係数と
殆んど同じ値であるが、スチール並びに半田のそれより
は小さい値の斯かる線形膨張係数を有する材料のセメン
テッドカーバイド製或いは金属合金製であることに特徴
がある。このような構成により、傾斜面の一段と迅速な
摩耗が実現される、即ち深刻な摩耗をもたらす削岩作業
における工具寿命が改良され、他方で再研磨頻度が低減
される。
本発明の好ましい実施例では、インサートはチゼルの形
状であり、正規ノーズポイント角９５゜〜１２５°にお
いて幅／長比がＢ／Ｌ≧０．１８、好ましくはＢ／Ｌ≧
０．２５となる。
既述のように、インサートはセメンテッドカーバイド即
ち１種または複種のタングステンカーバイド（ＷＣ）及
び／或いは他の硬質物質及びバインダ金属、通常コバル
）　（Ｃｏ）から成る焼結材料から成るべきものである
。このセメンテッドカーバイドの組成は好ましくは４〜
８％コバルトと１〜６−のグレンサイズの残部ＷＣを含
む。
〔実施例〕
第１図において、本発明に係わるドリルチップはスチー
ル製のビット本体１０を含んで成り、この本体の工作用
前端が平坦なストレート底を有する中央スロット１１を
具備しており、このスロットには平坦面のストレート基
部を有するセメンテッドカーバイドのインサート１２が
配置される。インサート１２とスロワ）１１の側面との
間の半田接合部が１〜４市の均一肉厚の側板（プレート
）１３で充足されている。このプレートはインサート１
２よりも強靭な、セメンテッドカーバイドカ゛６成り、
この材料は好ましくは８〜２５重量％（ｗ、　ｔ、％）
のコバルトと残部タングステンカーバイドを含んで成り
、スチールよりも著しく小さな線形膨張係数を有してい
る。インサートはスロット１１の中に半田付けされる。
この半田金属は好ましくは青銅や銀合金である。勿論、
その他の半田合金も使用出来る。
図示のインサート１２はチゼル形である、即ちビット本
体ＩＯから延長しているインサート端部１４の円錐ノー
ズポイント角αが９５゜〜１２５°の範囲の値にある。
支持板１３に隣接配置のインサート表面部分１５は角度
βのノーズポイントを有しており、この角度βはαより
小さく、好ましくは７０゜〜８０゜の角度である。イン
サート１２とスロット１１の側面との間に配位する支持
板１３は均一の肉厚を有しているが、この肉厚はインサ
ート１２の肉厚より小さい。
第１図に示す実施例では、側板１３と同じ肉厚の底板１
６を更に具備しており、これによってインサート基部と
スロワ）１１の底との間の支持板として機能させる。底
板１６は、その各端部において、斜面１７を有しており
、スロット１１の底とそれに隣接したスロット側面との
間の遷移域も同様に斜面状に形成されている。支持板１
３の上部は中心軸１９に対し角度α／２で傾斜した斜面
１８を有しているが、インサートに最も接近した配位の
支持板の端面２０は中心軸１９に対し直角に配向してい
る。
第２図に示す実施例では、支持板１３の下端面１７は角
度αで傾斜しており、その角度は４０゜〜５０゜であっ
て、インサート底面２２と側面２３との間の遷移域を提
供しているインサートの斜面２１と同じ傾斜角度である
。側板１３の上端面２０は本例では中心軸１９に対し直
角に配向している、即ちインサート底面２２に平行且つ
平坦である。スロット１１の底部は面１７．２１及び２
２と対応した形状になっている。
本例では、側板１３は市販品のＩＮＶＡＲタイプのＦｅ
　−Ｎｉ合金製であり、その線形膨張係数は５００℃よ
り低温域でスチールや半田合金より著しく小さい値であ
る。これとは別に、Ｆｅ−Ｎｉ　−Ｃｏ合金等の他の類
似合金が使用可能である。
第３図に示す実施例では、インサートの基部は半円柱形
であり支持板１３は均一肉厚の連続した支持板の半円筒
形状であってインサートの側面と底面に沿って配置され
ている。
第４図に示す実施例では、インサート１２の基部とイン
サート底を支持する支持板１６が第１図例のであること
である。側支持板１３の下端面はインサートの底面２２
に平行且つ平坦であり、底支持板１６に当接するように
しであるが、上端面１８は斜面になっている。この第４
図例ではインサート側面に隣接したインサート基部１５
は凸状に丸く角取りされていて、側支持板１３に隣接し
たインサート表面部の１部分が支持板１３の上端面１８
の傾斜角度に対応する角度で以って傾斜している。これ
は半田接合部とインサートの貧コバルト面とが岩石に向
って与える衝撃の反動インパクトを蒙る危険度を軽減せ
し給る。この形式のインサート１２は、またドリル切削
屑の除去のための条件を改良する。第４図例では、底支
持板１４がインサート１２の金属材料に比較して強靭な
金属材料で製作されており、この金属材料としては８〜
２５ｗ、　ｔ０％のコバルトと残部のタングステンカー
バイド（ＷＣ）のものが好ましい。他方、側支持板１３
はスチールや半田材料よりも著しく小さい線形膨張係数
を有する金属合金で製作されている。側板１３はｌｌｌ
１ｆｆｌより小さい肉厚が適しており、底板１７の肉厚
は１〜４＋ｎｍが好ましい。
インサート材料としては好ましくは、４〜８％のコバル
トと残部ＷＣのセメンテッドカーバイドであって、１〜
６−のグレンサイズを有するものを選択するのが重要で
ある。インサート１２の寸法も非常に重要である。−船
釣には、インサート幅Ｂがインサート長しの０．１８倍
より小さく、且つノーズポイントの挟角αが９５〜１２
５°であるものが好ましい。従って幅／長比がＢ／Ｌ〉
０．１８、好ましくはＢ／Ｌ−０，２５である。その主
たる狙いはインサート、特にその貧コバルト部分がドリ
ル作業中に岩石と直接に接触しないようにすることにあ
る。
更に側板１３の材料選択が重要である。また場合によっ
ては底支持板１６の材料選択も重要になる。
これら両支持板１３．１６はセメンテッドカーバイドや
金属合金から成り、５００℃より低い温度域でその線形
膨張係数がスチールや半田合金よりも著しく小さいもの
であるべきである。これらの支持板を均一肉厚にするこ
とにより、これらの製作と半田付けが単純化される。そ
れは均一肉厚のインサートが平坦且つ平行な側面を有す
るスロットに通常の方法で半田付は出来るからである。
更に、これは工具寿命の全期間に亘ってインサート幅を
一定に維持することを可能にし、従って岩石と半田接合
部との直接の接触及び貧コバルト面の出現が回避される
。セメンテッドカーバイド板の肉厚は１〜４丁にし、支
持面１３・１６に適したこれらカーバイドグレードは８
〜２５ｗ、ｔ１％のコバルトと残部ＷＣｏものにするの
が好ましい。ＩＮＶＡＲ等の金属合金製の支持板１３は
ｌ　ｍｍより小なる肉厚にするのが好ましい。
具体例として下記のドリルチップを挙げ得る。
チゼル型のセメンテッドカーバイド製インサートを具備
した直径３３ｍｍのスチール製ビット本体を有するドリ
ルビットを製作した。インサート材料は６％のコバルト
と残ＷＣから成るものであった。
インサートのノーズポイント挟角αは１１０°であり、
インサート幅は１０ｍｍであった。この幅は７　ｍｍよ
り大で、好ましくは９．５　ｍｍより大きくする。
ドリルビットが回転対称形のインサート（ボタン）を具
備する場合には、前述のものと同じやり方で、即ち半田
材料とインサートの貧コバルト面が岩石（ロック）から
の衝撃による反動インパクトを直接受けないようにイン
サートを設計する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わる第１例のドリルビットの軸方向
断面を示す断面説明図、第２図は本発明に係る第２例の
第１図に対応したドリルビットの断面説明図、第３図は
本発明に係わる第３例のドリルビットの第１図に対応し
たドリルビットの断面説明図、第４図は本発明に係わる
第４例の第１図に対応したドリルビットの断面説明図、
及び第５図は第１図のチゼル形インサートの斜視説明図
である。 図において、 １０・・・ドリルビット本体、１１・・・スロット＜溝
）、１２・・・インサート、　　　１３・・・側板（側
支持板）、１６・・・底板 （底支持板） １７・・・斜面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、スチール製のビット本体を含んでなり、その前面工
    作要部に１または複数のスロット（１１）が配設されて
    いて、強靭なセメンテッドカーバイド製のインサートを
    半田付けによってスロット（１１）に固定するに当りイ
    ンサート（１２）とスロット（１１）の側面との間の半
    田付け個所が少くとも部分的に支持板（１３）によって
    充足された状態下に当該インサート（１２）がスロット
    （１１）に半田付け固定されている斯かる型式のドリル
    ビットにおいて、支持板（１３）がインサート（１２）
    より実質的に肉薄の均一な、肉厚を有しており、しかも
    ５００℃より低い温度域でインサート（１２）と概略同
    じではあるがスチールや半田合金より実質的に小さい値
    の線形膨張係数を有するセメンテッドカーバイド或いは
    金属合金で製作されて成ることを特徴とするドリルビッ
    ト。 ２、インサートが９５゜〜１２５゜の挟角度のノーズポ
    イントを有するチゼル形のものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載のドリルビット。 ３、インサートの幅／長比（Ｂ／Ｌ）がＢ／Ｌ≧０．１
    ８であることを特徴とする特許請求の範囲第１項と第２
    項のいづれか１項に記載のドリルビット。 ４、インサートの幅／長比がＢ／Ｌ≧０．２５であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいづ
    れか１項に記載のドリルビット。 ５、インサートの基部が半円柱形であり、且つ均一の肉
    厚の一連体であるが部分的に半円筒形になっている斯か
    る形状の支持板（１３）がインサート（１１）の側面と
    底部に沿って挿置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項乃至第４項のいづれか１項に記載のドリル
    ビット。 ６、インサート（１２）の基部と支持板（１３）の基部
    が底面と側面の遷移域に斜面（１７）と（２１）を夫々
    有し、スロット（１１）の底面がこの斜面に対応した形
    状を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    乃至第４項のいづれか１項に記載のドリルビット。 ７、支持板（１３）がインサート（１２）の対立する両
    側面に当接配置される側支持板（１３）と底支持板（１
    ６）とを含んで成り、底支持板（１６）がスロット（１
    １）の斜面に対応する斜面（１７）を有し、しかも側支
    持板（１３）の底面とインサートの底面が平坦で且つ中
    心軸から直角な方向に平行なる面であって共に底支持板
    （１６）に当接支持されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項乃至第４項のいづれか１項に記載のドリルビ
    ット。 ８、側支持板（１３）がＦｅ−Ｎｉ或いはＦｅ−Ｎｉ−
    Ｃｏ形の金属合金製であり、インサート（１２）が４〜
    ８ｗ．ｔ．％のＣｏと残部ＷＣのセメンテッドカーバイ
    ド製であり、底支持板（１６）がインサート（１２）よ
    りもＣｏ含有量が多い８〜２５ｗ．ｔ．％の範囲のＣｏ
    と残部ＷＣから成るセメンテッドカーバイド製であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のドリルビ
    ット。 ９、側支持板（１３）の肉厚が１ｍｍより小さく、且つ
    底支持板（１６）の肉厚が１〜４ｍｍであることを特徴
    とする特許請求の範囲第８項に記載のドリルビット。 １０、インサート（１２）の中央ノース部分が側支持板
    （１３）に隣接したインサート表面部分（１５）のノー
    ズポイント角（β）より大なるノーズポイント角（α）
    を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
    至第９項のいづれか１項に記載のドリルビット。 １１、インサート（１２）に隣接配位する支持板（１３
    ）の端部（１８）が平坦で且つインサート（１２）の底
    面（２２）に平行であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項乃至第１０項のいづれか１項に記載のドリルビ
    ット。 １２、側支持板（１３）に隣接配位するインサート（１
    ２）の表面部分（１５）が滑かな凹曲面形状であり、当
    該表面部分（１５）における側支持板（１３）に最寄り
    の部分が支持板（１３）の上端斜面の傾斜角度に相当す
    る傾斜角度で以って傾斜するように形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいづ
    れか１項に記載のドリルビット。
JP1192810A 1988-07-28 1989-07-27 ドリルビット Pending JPH02125086A (ja)

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SE8802749-5 1988-07-28
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