JPS5943247B2

JPS5943247B2 - 表面被覆超硬合金製ミニチユアドリル

Info

Publication number: JPS5943247B2
Application number: JP7993979A
Authority: JP
Inventors: 秀夫根岸; 敬一石井
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1984-10-20
Also published as: JPS563118A

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
におけるマージン部とフルート部の各表面を耐摩耗性に
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２ｉｍ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２ｕ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くな
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に続く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＜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。

本発明者等は、上述のような観点から、使用寿命の著し
く延命化されたミニチュアドリルを製造すべ（種々検討
した結果、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硬質被覆層が、超硬合金製ミニチ
ュアドリルとの組み合せにおいて、その耐摩耗性や耐溶
着性を著しく高めてミニチュアドリルの寿命を延命化し
得ること、その際の上記硬質被覆層の厚さが０．５〜２
０μｍの範囲のときにその効果が最もすぐれていること
、そして前記硬質被覆層を、ミニチュアドリルでの作業
の際の穴精度や切粉処理に最も影響する個所である該ミ
ニチュアドリルのドリル本体におけるマージン部および
フルート部にのみ設けることによっても、前記硬質被覆
層をミニチュアドリル本体全面に設けた場合に比較して
ほとんどその寿命延命の効果に遜色がないことなどの知
見を得るに至ったのである。

したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、超硬合金製ミニチュアドリルのドリル本体にお
けるマージン部とフルート部の各表面を、周期律表の４
ａ、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
らなる層厚０．５〜２０μｍの硬質被覆層で被覆するこ
とによって、切削速度が速く、被剛材とのバニシング作
用による摩耗が著しく、この摩耗のために加工寸法精度
が劣化したり、切削抵抗が増加する原因となるドリル本
体周辺部にあるマージン部を保護し、フルート部に切粉
が溶着して切粉のスムーズな排出処理が妨げられないよ
うにし、もって長時間にわたって良好な穴加工精度を保
つとともに、使用寿命の著しい延命化を可能としたミニ
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、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、マージン部とフルート部だけに硬質被覆層を形
成する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、マージン部とフルート部以外の部分に密
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ればよ
い。

また、ドリル本体の全面に被覆を施こした後、マージン
部とフルート部を除いた他の部分の被覆層を、なんらか
の手段で除去してもその効果に変りはないし、また被覆
処理の隙にマージン部とフルート部以外の部分にも被覆
がなされた場合に、そのままで使用してもその効果に悪
影響がおよぼされるものではない。

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１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ドリル本体における
マージン部とフルート部表面に、その部分以外をステン
レス鋼板で覆った状態で、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、ＴｉＣ１
：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
ルのドリル本体におけるマージン部６およびフルート部
２０表面部を硬質被覆層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、切削速度二２２０ｍ７ｍ１ｎ。

送り：０．０５ｍｒｒｔ／ｒｅｖ、、加工穴
径：ＬＯｍｍφ、加工穴深さ：４．［關、切削油剤：なし、の条件で切削試験を行い、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４５０００
（１５０００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３００
００（１００００シヨツト）穴加工後寸法不良および切
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。

この結果からも、マージン部とフルート部に硬質被覆層
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。

実施例２実施例１で用いたと同じ比較ミニチュアドリルを真空容
器内に装入し、これの温度を４００℃に加熱保持し、Ａ
ｒとＮ２の混合ガスを導入しながら、雰囲気圧力を２
Ｘ１０−３ｔｏｒｒとし、ターゲットであるＴｉ板に
３に■の電圧を真空容器壁に対して相対的に負となるよ
うに印加し、２時間保持の条件によるスパッタリング法
により前記比較ミニチュアドリルのマージン部とフルー
ト部表面に、層厚が２μｍのＴｉＮ層を形成することに
よって本発明ミニチュアドリルを製造した。

なお、このときマージン部とフルート部表面以外はグラ
ファイトの保護層で覆っておいた。

つぎに、この被覆処理によって得られた本発明ミニチュ
アドリルと上記実施例１におけるものと同じ比較ミニチ
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：１６０ｍ／ｍＶＬ、送り：０．０５朋／ｒｅｖ０、加工穴径：１．Ｏｍｍφ、加工穴深さ：４．８ｍｍ、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４５００
０（１５０００シヨツト）穴加工後マージン部の摩耗で
寿命に至ったが、フルート部への切削屑の溶着はほとん
どおこらず、欠損は皆無であった。

これに対して比較ミニチュアドリルにおいては、大部分
のものがマージン部の摩耗により３００００（１０００
０シヨツト）穴加工で寿命に至り、残りのものはフルー
ト部への切削屑の溶着が原因で欠損が生じ、より短寿命
であった。

上述のように、この発明のミニチュアドリルは、マージ
ン部とフルート部の表面が硬質被覆層で被覆されたもの
からなっているので、マージン部はすぐれた耐摩耗性を
、フルート部はすぐれた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
図はマージン部とフルート部の表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である。図面において、Ａ・・・・・・シャンク部、Ｂ・・・・
・・ドリル本体、１・・・・・・チゼルエツジ部、２・
・・・・・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。

Claims

【特許請求の範囲】

１超硬合金製ミニチュアドリルのドリル本体における
マージン部とフルート部の各表面を、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。