JPH06206111A - ドリルビット - Google Patents

ドリルビット

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JPH06206111A
JPH06206111A JP5293675A JP29367593A JPH06206111A JP H06206111 A JPH06206111 A JP H06206111A JP 5293675 A JP5293675 A JP 5293675A JP 29367593 A JP29367593 A JP 29367593A JP H06206111 A JPH06206111 A JP H06206111A
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JP
Japan
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drill bit
diamond
bit according
working end
insert
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Application number
JP5293675A
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English (en)
Inventor
Mohammad Najafi-Sani
ナジャフィ − サニ モハマッド
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.)
De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Original Assignee
De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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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
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B10/58—Chisel-type inserts
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はドリルビットを提供すること
である。 【構成】 本発明によるドリルビットば、スロット１
２，２２，４０を形成された作動端１０，２４，３８お
よびこのスロット内に配置されて作動端に結合された裏
当てのないダイヤモンド差込み工具１４，２０，３０を
含んで構成され、このダイヤモンド差込み工具がビット
の切削縁または切削尖端１６，２６，４２を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドリルビットに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドリルビットは切削尖端としてダイヤモ
ンドまたはダイヤモンド材料を使用するものが知られて
いる。このようなドリルビットの一例は、ドリルビット
の作動端のスロット内に配置した燒結炭化物合金の差込
み工具を使用しており、この差込み工具は多結晶ダイヤ
モンドの切削縁を有する。
【０００３】ＣＶＤダイヤモンドは化学的気相成長法に
よって製造されたダイヤモンドである。ダイヤモンドの
化学的気相成長法は十分に確立されており、特許および
その他の文献で広く記載されている。概略的に云えばこ
の方法は、水素または酸素ガスと炭化水素のような適当
なガス炭素化合物との混合物を準備すること、水素また
は酸素を水素原子または酸素原子に解離し、ガスを活性
炭素イオン、原子またはＣＨ基に解離するためにこのガ
スに対する十分なエネルギーの供給すること、およびダ
イヤモンドを形成するためにこれらの核を基体上に蒸着
させることを伴う。ガスの解離は高温フィラメントまた
はマイクロ波またはＲＦエネルギーを使用して行える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した形式のドリルビットを提供することである。
【０００５】
【課題を達成するための手段】本発明によれば、ドリル
ビットはスロットを形成された作動端およびこのスロッ
ト内に配置されて作動端に結合された裏当てのないダイ
ヤモンド差込み工具を含んで構成され、このダイヤモン
ド差込み工具がビットの切削縁または切削尖端を与え
る。
【０００６】
【実施例】このドリルビットはマクロドリルビットまた
はマイクロドリルビットの何れとすることもできる。マ
イクロドリルビットは５ｍｍより小さい直径を有する。
これらのドリルの例はツイストドリルおよびガンドリル
である。
【０００７】ダイヤモンド差込み工具は一般にダイヤモ
ンド層で構成される。このダイヤモンドは単結晶ダイヤ
モンドまたは多結晶ダイヤモンドとされ得る。多結晶ダ
イヤモンドの好ましい例はダイヤモンド成形体およびＣ
ＶＤダイヤモンドである。
【０００８】ＣＶＤダイヤモンド層はこの技術分野で知
られている何れかのＣＶＤ方法により製造でき、また多
結晶または単結晶とされ得る。
【０００９】ダイヤモンド差込み工具がダイヤモンド成
形体であるときは、多結晶となる。ダイヤモンド成形体
はこの技術分野で周知であり、ダイヤモンド合成状態の
下で製造される多結晶ダイヤモンドで構成される。この
ダイヤモンド成形体はダイヤモンド触媒／溶剤を含有す
るマトリックスを含むことができ、その場合には成形体
は一般に約７００゜Ｃより高い温度で感熱性となる。ダ
イヤモンド成形体はまた７００゜Ｃより高い温度で熱的
に安定なものともなり得る。
【００１０】ダイヤモンド層の厚さは典型的には、５ｍ
ｍより小さい直径のドリルビットのための１５０〜５０
０ミクロン、好ましくは約３００ミクロンから、１２ｍ
ｍまでの直径の大きなドリルビットのための１．５ｍｍ
までの範囲であることが好ましい。
【００１１】差込み工具は何れかの適当な形状を有し得
る。例えば、真っ直ぐな底部、この底部から延在する真
っ直ぐな両側部、およびこれらの両側部を結合する屋根
形の頂部を有し得る。また、側面が更に他の形状とされ
得てドリルビットの溝に合致れるシェブロン形状を有す
ることもできる。
【００１２】ダイヤモンド差込み工具はドリルビットの
作動端に強固に結合されることが重要である。ダイヤモ
ンド差込み工具は、一般に金属で作られるドリルビット
に直接に結合される。適当な金属の例は焼き入れ鋼およ
びカーバイドである。
【００１３】ドリルビットの作動端に対するダイヤモン
ド差込み工具の結合はろう付けによって行われることが
好ましい。使用されるろう材の性質およびろう付け温度
はダイヤモンド差込み工具の性質によって決まる。ダイ
ヤモンド差込み工具がＣＶＤダイヤモンドまたは熱的に
安定したダイヤモンド成形体であるとき、高温ろう付け
材および１１００゜Ｃまでのろう付け温度が使用でき
る。感熱性なダイヤモンド成形体では、９５０゜Ｃまで
のろう付け温度が使用できる。このような成形体がろう
付け温度にさらされる時間は黒鉛化することを避けるた
めに最小限に保持されねばならず、５秒間より短いこと
が好ましい。
【００１４】ドリルビットの作動端に対する差込み工具
のろう付けは、活性ろう付け合金を使用して作動端に差
込み工具をろう付けすることで最も良好に達成できる。
適当なろう付け合金の例は銀／銅基合金であって少量の
チタンやジルコニウムのような活性金属を含有する合金
材である。活性金属は全ての残存する表面酸化物を除去
するのでフラックスは必要ない。しかしながら、ろう付
け面積部分を高温ろう付け温度で更に酸化しないように
保護するためにアルゴンガスが使用され得る。好ましい
ろう付け合金の例は２０〜４０％の銅、６０〜８０％の
銀、および少量の典型的には１０％未満のチタンやジル
コニウムのような活性金属を含有するものであり、全て
のパーセント値は重量パーセントである。２種の特に好
適なろう付け合金は表１に記載のものである。
【表１】 銀（重量％） 銅（重量％） チタン（重量％） ６８．８ ２６．７ ４．５ ７５ ２０ ５
【００１５】この範囲のろう付け合金のろう付け温度は
８５０〜９５０゜Ｃの範囲である。
【００１６】本発明のドリルビットは木、非鉄材料、プ
リント回路基盤等のように各種材料をドリル加工するこ
とに使用され得る。
【００１７】本発明の実施例が添付図面を参照してここ
で説明される。図１を先ず参照すれば、ドリルビットの
溝付き作動端１０はスロットすなわち溝１２が形成され
ている。切削尖端１６を有するダイヤモンド層４がこの
スロットの中に差込まれて、上述した種類のろう付け合
金を使用して作動端に直接にろう付けされる。
【００１８】図２は本発明の第２実施例を示している。
この実施例では、ダイヤモンド差込み工具２０はシェブ
ロン形状を有し、ドリルビットの作動端２４に形成され
ているスロット２２内に直接にろう付けされている。こ
のダイヤモンド差込み工具は切削尖端２６を与えてい
る。
【００１９】図３および図４は本発明の第３実施例を示
している。この実施例では、ダイヤモンド差込み工具３
０はシェブロン形状を有しているが、その反対両面３
２、３４は差込み工具３０がドリルビットのスロット４
０内に直接にろう付けされるときにこれらの面がドリル
ビットの作動端３８のフルート３６に合致するように角
度を与えられ、すなわちカットバックされている（図４
参照）。ダイヤモンド差込み工具は切削尖端４２を与え
ている。注目すべきことは、硬いダイヤ差込み工具３０
を成形することは全く必要でないことである。ダイヤモ
ンドまたはダイヤモンド材料の切削縁を使用した従来技
術のドリルビットでは、かなりの量のダイヤモンドがフ
ルート面積部分の中に必要とされていた。ダイヤモンド
差込み工具３０は切削尖端４２を与えている。
【００２０】図１に示され、ＣＶＤダイヤモンド層１４
をダイヤモンド差込み工具として使用した種類のドリル
ビットが製造された。このダイヤモンド差込み工具は上
述のように銀／銅／チタン（６８．８／２６．７／４．
５）ろう付け合金を使用してドリルビットの作動端にろ
う付けされた。８５０〜９５０゜Ｃのろう付け温度が使
用され、この温度は５秒間保持された。ダイヤモンド差
込み工具はカーバイドで作られたドリルビットに直接に
強固に結合された。
【００２１】ろう付け強度、差込み工具の靭性およびド
リルビットの他の磨耗特性を評価するために一連のテス
トが行われた。ドリルビットは２つの材料に穴を開ける
ことに使用された。一方の材料はシファー（シリコン微
粉充填エポキシ樹脂で、高研磨性の試験材料である）
で、他方の材料は２０容積％のシリコンを含有するシリ
コン／アルミニウム合金であった。ドリル加工に使用さ
れた状態および得られた結果はそれぞれ表２および表３
に示されている。
【００２２】
【表２】 シファー試験 速度（ｒｐｍ） 送り速度（ｍｍ／分） 深さ（ｍｍ） 穴数（個） 状態ドリル１ ４２００ ６００ １０ ５００ 乾燥ドリル２ ４２００ ６００ １０ ５００ 乾燥
【００２３】
【表３】 （２０％ＳｉＡｌ） 速度（ｒｐｍ） 送り速度（ｍｍ／分） 深さ（ｍｍ） 穴数（個） 状態ドリル１ ４２００ ２００ １０ ５００ 湿潤ドリル２ ４２００ ２００ １０ ５００ 湿潤
【００２４】ドリル加工は各々のケースで５００個の穴
が開けられた後停止され、ドリルビットが試験された。
ビットまたはダイヤモンド差込み工具に損傷の目視兆候
は全くなかった。
【００２５】比較として、標準的なカーバイド製ドリル
が同じ試験を受けた。このドリルビットは厳しい磨滅が
生じる前に５個の穴しか開けることができなかった。シ
リコン／アルミニウム合金の場合は、カーバイドドリル
はかなりの損傷がドリルビットに観察れる前に７０個の
穴を開けることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の作動端の分解図。
【図２】本発明の第２実施例の作動端の分解図。
【図３】本発明の第３実施例の作動端の斜視図。
【図４】図３の作動端の分解図。
【符号の説明】
１０ 作動端 １２ スロットすなわち溝 １４ ダイヤモンド層 １６ 切削尖端 ２０ ダイヤモンド差込み工具 ２２ スロット ２４ 作動端 ２６ 切削尖端 ３０ ダイヤモンド差込み工具 ３２，３４ 面 ３６ 溝 ３８ 作動端 ４０ スロット ４２ 切削尖端

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スロットを形成された作動端およびこの
    スロット内に配置されて作動端に結合された裏当てのな
    いダイヤモンド差込み工具を含んで構成され、このダイ
    ヤモンド差込み工具がビットの切削縁または切削尖端を
    与えているドリルビット。
  2. 【請求項２】 請求項１によるドリルビットであって、
    ダイヤモンド差込み工具がダイヤモンド層で構成されて
    いるドリルビット。
  3. 【請求項３】 請求項２によるドリルビットであって、
    ドリルビットが５ｍｍより小さい直径を有し、ダイヤモ
    ンド層の厚さが１５０〜５００ミクロンの範囲であるド
    リルビット。
  4. 【請求項４】 請求項２によるドリルビットであって、
    ドリルビットの直径が１２ｍｍまでであり、ダイヤモン
    ド層の厚さが１．５ｍｍまでであるドリルビット。
  5. 【請求項５】 前掲請求項の何れか１項によるドリルビ
    ットであって、ダイヤモンドがＣＶＤダイヤモンドおよ
    びダイヤモンド成形体から選択されたドリルビット。
  6. 【請求項６】 前掲請求項の何れか１項によるドリルビ
    ットであって、ダイヤモンド差込み工具がシェブロン形
    状を有するドリルビット。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項５までの何れか１項
    によるドリルビットであって、差込み工具が真っ直ぐな
    底部、この底部から延在する真っ直ぐな両側部、および
    これらの両側部を結合する屋根形の頂部を有するドリル
    ビット。
  8. 【請求項８】 前掲請求項の何れか１項によるドリルビ
    ットであって、ダイヤモンド差込み工具がろう付け合金
    を使用して作動端にろう付けされたドリルビット。
  9. 【請求項９】 請求項８によるドリルビットであって、
    ろう付け合金が銀／銅基合金であり、少量の活性金属を
    含有したドリルビット。
  10. 【請求項１０】 請求項９によるドリルビットであっ
    て、ろう付け合金が２０〜４０％の銅、６０〜８０％の
    銀、および少量の活性金属を含有したものであり、全て
    の％値は重量パーセントであるドリルビット。
  11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０によるドリ
    ルビットであって、活性金属が１０重量％未満の量で存
    在するドリルビット。
  12. 【請求項１２】 請求項９から請求項１１までの何れか
    １項によるドリルビットであって、活性金属がチタンお
    よびジルコニウムであるドリルビット。
JP5293675A 1992-11-24 1993-11-24 ドリルビット Pending JPH06206111A (ja)

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GB92246271 1992-11-24

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