JPS5943246B2 - 表面被覆超硬合金製ミニチユアドリル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超硬合金製ミニチュアドリルのドリル本体
全面あるいは逃げ面を除いたドリル本体全面を耐摩耗性
にすぐれた硬質被覆層で被覆することによって使用寿命
の著しい延命化をはかった表面被覆超硬合金製ミニチュ
アドリルに関するものである。

従来、一般に、プリント基板や、鋼および鋳鉄鋳物等の
金属材料に、直径２ｍｗ以下の小径穴を形成するに際し
ては、切削工具としてミニチュアドリルが用いられる。

直径２龍以下の小径穴を形成するときは、ドリルの強度
、精度、加工条件な普通の穴あけと同じに考えることが
できないので、このような小径穴形成用のドリルをミニ
チュアドリルと称しているが、このミニチュアドリルに
は、シャンクがドリル本体と同一径のストレートシャン
クドリルと、第１図に示したようなシャンク部Ａの径が
ドリル本体Ｂと異なる段付きドリルとがあり、さらに、
そのドリル本体Ｂの形状によって、第２図に側面図で示
したようなストレートタイプと、第３図にやはり側面図
で示したようなアンダーカットタイプとに種別されてい
る。

ストレートシャンクミニチュアドリルは安価であるが、
小さい径のものではチャッキングが困難で精度も悪（な
るのに対して、段付き形のミニチュアドリルは強度も高
く、取付精度も高いので種々の対象物に対して広く用い
られるようになってきた。

なお、第１図ａは、段付きドリルの側面図であり、第１
図すはその刃先部からみたドリル本体の正面図である。

これら、従来のいずれのミニチュアドリルも、そのドリ
ル本体要部を第４図に正面図で示したように、頂部のチ
ゼルエツジ部１をはさんで、フルート部２が形成され、
このフルート部２に続（それぞれ片側対称位置のエツジ
には切刃３が設けられ、この切刃３と稜線との間に一番
逃げ面４が、そしてこの一番逃げ面４に続いて稜線を越
えた位置に二番逃げ面５が形成されており、また両側側
面が所定のマージン幅をもったマージン部６と、これに
続くリリーフ部７とから構成された構造をもつものであ
り、通常の粉末冶金法により製造される超硬合金製のも
のである。

一方、近年、このようなミニチュアドリルによる加工を
要する被削対象物として、耐熱性、耐湿性を考慮してガ
ラス布と、エポキシ、トリアジン、およびレジン等の樹
脂等を幾層にも積層し多層化の方向にあるプリント基板
や、ステンレス鋼等の難削材が急増してきており、前述
のような従来のミニチュアドリルでは摩耗が激しく、ま
た、切粉等切削屑の溶着のために、その使用寿命はどう
しても短かくならざるを得ないものである。

そして、このようなミニチュアドリルの寿命判定は、ド
リル本体のチゼルエツジ部摩耗および逃げ面摩耗による
スラストの増大、チゼルエツジ部摩耗およびマージン部
摩耗による穴の精度の悪化、切刃外端部摩耗による動力
の増大、切刃外端部摩耗およびマージン部摩耗による穴
あけ音の増大、一定摩耗量値、そしてフルート部等への
切削屑の溶着によるスラストの増大やドリルの欠損等を
もって行なわれるものである。

したがって、ミニチュアドリルの使用寿命を延ばすため
には、上記ドリル本体各部の摩耗を抑え、そして切削屑
がドリル本体各部に溶着するのを防止するような手段を
講する必要があるが、未だ有効な具体的手段が見出され
ていないのが現状である。

この発明は、上述のような観点から、穴精度や切粉処理
に大きく影響し、ドリルの寿命に大きなかかわりを有す
る個所であるマージン部、フルート部、およびリリーフ
部、あるいは逃げ面を含むドリル本体全面か、または比
較的ドリルの寿命に対する影響が少なく、しかもわずか
の研磨によって回復が可能である逃げ面（一番逃げ面お
よび二番逃げ面を含む）を除（ドリル本体全面に、すぐ
れた耐摩耗性を付与するとともに、切削屑が溶着しない
特性を付与することにより使用寿命の延命化を可能とし
たミニチュアドリルを提供するもので、超硬合金製ミニ
チュアドリルの少なくともドリル本体全面あるいは逃げ
面を除いたドリル本体全面を、周期律表の４ａ、５ａ、
および６ａ族の金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸
化物、および炭酸窒化物、並びに酸化アルミニウム、さ
らにこれらの２種以上の固溶体からなる群から選んだ１
種の単層または２種以上の多重層からなる層厚０．５〜
２０μｍの硬質被覆層で被覆することによってドリル本
体各部における耐摩耗性の向上ならびに切削屑に対する
耐溶着性の向上をはかり、長時間にわたって良好な穴加
工精度を保つとともに、特にフルート部から切粉がスム
ーズに排出処理され、よって使用寿命の著しい延命化を
可能とした表面被覆超硬合金製ミニチュアドリルに特徴
を有するものである。

なお、この発明のミニチュアドリルにおいて、そのシャ
ンク部を上記被覆層で被覆することによる穴形成加工性
能への格別な直接的影響はないが、ミニチュアドリルの
被覆処理上、シャンク部にも被覆が施こされるにまかせ
ておいた方が有利な場合もある。

したがって、この発明のミニチュアドリルは、そのシャ
ンク部が前述の被覆層で被覆されていてもよいし、また
、シャンク部がそのような被覆層によって被覆されてい
なくてもこの発明から逸脱するものではない。

また、この発明のミニチュアドリルにおいて、硬質被覆
層の層厚を０．５〜２０μｍと限定したのは、その層厚
が０．５μｍ未満では、所望の耐摩耗性向上効果および
耐溶着性向上効果を確保することができず、一方、２０
μｍを越えた層厚にしても耐摩耗性および耐溶着性がそ
れほど向上せず、逆にドリル本体の靭性が低下するよう
になるという理由からである。

この発明のミニチュアドリルにおける硬質被覆層は、通
常の化学蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタリ
ング法などの表面被覆処理法によって形成することがで
きる。

そして、ドリル本体の逃げ面が被覆されないようにする
ためには、上記の方法で被覆層を形成するに際して、そ
の逃げ面に密着させて、被覆処理温度で変形しないグラ
ファイト、酸化物、超硬質合金、窒化物系セラミックス
、あるいは金属などよりなる材料で製造された保護板を
設置するか、あるいは、全面が被覆層で被覆されたドリ
ル本体の逃げ面のみを研磨して、その部分の被覆層を取
り除くようにすればよい。

ついで、この発明のミニチュアドリルを実施例により比
較例と対比しながら説明する。

実施例 まず、ＩＳＯ使用分類Ｐ３０超硬合金製にして第１図お
よび第２図、そしてその要部正面図を第４図に示す形状
のミニチュアドリル（以下比較ミニチュアドリルという
）を用意した。

一方、上記比較ミニチュアドリルのシャンク部およびド
リル本体を含む全面に、通常の化学蒸着法を用い、表面
被覆処理炉中で、反応温度１０００℃にて、ＴｉＣｌ４
： ３容量％、Ｎ２ ：３７容量％、Ｎ２ ：６０容量
％の組成をもった混合ガスを導入しながら、３時間の被
覆処理を行ない、層厚が５．０μｍのＴｉＮ層を形成す
ることによって、その要部側面図を第５図ａに、そして
要部正面図を第５図すに示したように、ミニチュアドリ
ル全面を硬質被覆層８で被覆した本発明ミニチュアドリ
ルを製造した。

つぎに、この被覆処理によって得られた本発明ミニチュ
アドリルと上記比較ミニチュアドリルについて、 被削材ニガラスエポキシ樹脂、厚さ１．６ｍｍ（Ｇ１０
相当）の３枚重ね、 切削速度：２２０ｍ／ｍ帆 送り： ０．０５１１！７１１／ ｒｅｖ ０、加工穴
径＝１．０朋φ、 加工穴深さ＝４．８朋、 切削油剤：なし、 の条件で切削試験を行ない、寿命に至るまでの穴加工数
を測定したところ、本発明ミニチュアドリルは４８００
０（１６０００シヨツト）穴加工後切削抵抗の増加によ
り寿命に至ったのに対し、比較ミニチュアドリルは３０
０００（１００００シヨツト）穴加工径寸法不良および
切削抵抗の増加により寿命に至った。

そして、寿命に至った比較ミニチュアドリルのフルート
部を観察すると、切粉の溶着が多量にみられた。

つぎに、上記使用後の本発明ミニチュアドリルの逃げ面
４，５を適当な再研磨代にて再研磨加工したところ、要
部側面図を第６図ａに、要部正面図を第６図すに示した
ように逃げ面４，５が超硬合金むき出しの状態となって
いた。

この再研磨ミニチュアドリルを上記の条件で切削試験し
たところ、４５０００（１５０００シヨツト）穴加工後
、切削抵抗の増大により寿命に至ったが、こΩ結果から
も、少なくとも逃げ面以外の全面に硬質被覆層が存在し
ていれば著しく長い切削寿命を確保できることが明らか
である。

上述のように、この発明のミニチュアドリルは、少なく
ともドリル本体全面あるいは逃げ面以外のドリル本体全
面が硬質被覆層で被覆されたものからなっているので、
すぐれた耐摩耗性と耐溶着性を有しており、したがって
その使用に際しては加工穴精度の良い作業を行なうこと
ができ、またスミアの発生がなく、ドリル破損の事故も
解消され、きわめて長いドリル寿命が確保できるなどき
わめて有用な特性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はミニチュアドリルの概略図を示し、同図ａはそ
の側面図、同図すはその正面図、第２図はストレートタ
イプのミニチュアドリルの主要部の側面図、第３図はア
ンダーカットタイプのミニチュアドリルの主要部の側面
図、第４図はミニチュアドリルの主要部の正面図、第５
図は全面に被覆層を有する本発明ミニチュアドリルの主
要部を示し、同図ａはその側面図、同図すはその正面図
、第６図は逃げ面を除いた全面に被覆層を有する本発明
ミニチュアドリルの別の実施例を示し、同図ａはその要
部側面図、同図すはその要部正面図である。 図面において、１・・・・・・チゼルエツジ部、２・由
°°フルート部、３・・・・・・切刃、４・・・・・・
一番逃げ面、５・・・・・・二番逃げ面、６・・・・・
・マージン部、７・・・・・・リリーフ部、８・・・・
・・硬質被覆層、Ａ・・・・・・シャンク部、Ｂ・・・
・・・ドリル本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超硬合金製ミニチュアドリルの少なくともドリル本
   体全面あるいは逃げ面を除いたドリル本体全面を、周期
   律表の４ａ、５ａ、および６ａ族の金属の炭化物、窒化
   物、炭窒化物、炭酸化物、および炭酸窒化物、並びに酸
   化アルミニウム、さらにこれらの２種以上の固溶体から
   なる群から選んだ１種の単層または２種以上の多重層か
   らなる層厚０．５〜２０μｍの硬質被覆層で被覆したこ
   とを特徴とする表面被覆超硬合金製ミニチュアドリル。