JPS6234710A - 超硬ドリル - Google Patents

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］ この発明は、高速、高送り穴明は加工を行うことができ
る超硬ドリルに関する。

［従来の技術とその問題点コ 一般に、超硬ドリルにおいては、切刃を高速度鋼より硬
度が高い超硬合金によって構成しているから、高速度鋼
製ドリルに比して高速切削を行うことができ、したがっ
て穴明は加工の能率を向上させることができるという利
点が得られる。

しかしながら、送り速度については向上させろことがで
きなかった。これは、超硬合金が硬い半面脆いため、ド
リル先端の軸線近傍部分がそこに作用するスラスト荷重
によって圧壊するおそれがあるからであり、高送りしよ
うとするとそれに伴ってスラスト荷重が増大し、より一
層圧壊の危険性が増大することになる。したがって、従
来の超硬ドリルにおいては、穴明は加工の能率向上を図
るにも一定の限度があり、また寿命の点でも充分に満足
し得るものとはいい難かった。

なお、軸線近傍部分の圧壊の危険性を軽減するために、
より靭性に富む超硬合金を用いることが考えられるが、
靭性に富む超硬合金は硬度が低いため、切削速度の低下
を余儀なくされ、したがって根本的解決策とはいえなか
った。

［発明の目的］ この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、高速
切削を行うことができるのは勿論のこと、高送り切削を
行うことができ、したがって穴明は加工の能率を大幅に
向上させることができる超硬ドリルを提供することを目
的とする。

［発明の構成］ この発明は、上記の目的を達成するために、超硬合金に
よって構成された部分を、２つの切屑排出ｉｌｌから離
れてそれらの間に位置し、がっドリルの軸線を含む中心
部と、この中心部の外側に設けられた筒状をなす外周部
とから構成し、中心部を外周部より靭性か高い超硬合金
によって構成する一方、外周部を中心部より硬度が高い
超硬合金によって構成し、さらに少なくとも切屑排出溝
と前記中心部との間における外周部の先端部にシンニン
グを施すようにした乙のである。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について第１図ないし第７図を
参照して説明する。

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すしので
、これらの図に示すように、この発明は超硬合金製のド
リル本体を２層構造とした点に特徴がある。すなわち、
ドリル本体ｌはその軸線〇を含む中心部１ａと、この中
心部１ａの外側に設けられた筒状をなす外周部１ｂとか
ら構成されている。中心部１ａは、外周部１ｂを構成す
る超硬合金より靭性が高い超硬合金によって構成され、
他方外周部１ｂは中心部１ａを構成する超硬合金より硬
度が高い超硬合金によって構成されている。中心部１ａ
、外周部１ｂを構成する超硬合金としては、炭化タング
ステン（Ｗ　Ｃ）または炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分
超硬合金を用いるのが望ましい。なお、ドリルの外径を
Ｄとしたとき、中心部１ａの直径ｄとしては、Ｄ／１５
≦ｄ≦　Ｄ１５とするのが望ましい。

また、上記中心部１ａの軸線に対する位置関係としては
、上記実施例のように、中心部１ａの中心線ｌを軸線０
と一致させてもよく、第４図および第５図に示すように
、中心線１を軸線０からずらし、中心部ｌａを偏心させ
て形成してもよい。

ただし、その偏心重は、中心部１ａがドリルの軸線を含
む範囲のものとし、しかも中心部１ａは後述する切屑排
出溝２．２から離してお（ようにする。

また、中心部１ａの断面形状としては、上記実施例のよ
うに、円形としてもよいが、第６図および第７図に示す
ように、楕円形としてもよく、その他正三角形、正四角
形等の正多角形あるいは他の形状としてもよい。

そして、上記のように形成されたドリル本体ｌには、従
来のドリルと同様に、外周に切屑排出溝２．２が形成さ
れ、各切屑排出溝２．２の回転方向を向く壁面と先端逃
げ而３とのなす稜に切刃４゜４がそれぞれ形成されてい
る。これら切刃４．４間には、チゼル部５が形成されて
いる。このチゼル部５は、シンニング６が施されること
により、中心部１ａにのみ形成されている。このシンニ
ング６を施した理由は次のとおりである。

すなわち、一般のドリルにおいて過大なスラスト荷重が
作用し、圧壊の危険性があるのはチゼル部である。した
がって、チゼル部の圧壊を単に防止するのであれば、中
心部の直径をチゼル部（シンニングがほどこされない状
態におけるチゼル部）の長さと同等もしくはそれより若
干大きくするのがよい。ところが、このようにすると、
必然的に外周部が筒状になり得なくなってしまい、外周
部は中心部を挾んで存する２つの部分に分割されること
になる。このため、ねじりモーメントに対する外周部の
強度が低下し、穴明は加工時の切削荷重によって外周部
が折損するおそがある。また、外周部が２つの部分に分
割される場合には、それらを中心部に強固に接合するた
めに金属的に接合するが、中心部の直径が小さく接合面
積が狭いため、中心部と外周部とが接合部から剥離する
おそれらある。なお、中心部の直径を大きくして、接合
面積を広くすれば剥離を防止することができるが、その
ようにすると、チゼル部以外の切刃の部分までもが軟質
の超硬合金によって構成されることになるため、切削速
度を速めることができなくなってしまう。

この点、この発明の超硬ドリルにおいては、外周部１ｂ
を筒状にして全体を一体に形成して０るから、外周部１
ｂの強度を向上させることができる。しかも、外周部１
ｂを筒状に形成すると、外周部１ｂにおける中心部１ａ
と切屑排出溝２との間の部分にチゼル部か形成され、そ
こが圧壊するおそれがあるが、このドリルにおいては、
外周部１ｂの中心部１ａと切屑排出溝２との間の部分に
シンニング６を施しているから、そこに過大なスラスト
荷重が作用することがなく、したがって圧壊を防止する
ことができる。

なお、この場合にはドリル本体ｌ全体を超硬合金によっ
て構成しているが、その先端部のみを超硬合金によって
構成してもよい。例えば、ドリル本体を刃部とンヤンク
部とからなし、刃部を上記のような２層構造とする一方
、シャンク部を鋼製とし、このンヤンク部に刃部をろう
付は固定するようにしてもよい。

上記のように構成されたＭ３便ドリルによって穴明は加
工を行った場合には、ドリル本体１の中心部１ａを外周
部１ｂより靭性の高い超硬合金によって構成しているか
ら、軸線Ｏ近傍部分の圧壊を防止することができる。し
たがって、高送り穴明は加工を行うことができる。一方
、外周部１ｂを中心部１ａより硬度が高い超硬合金によ
って構成しているから、切削速度を高めることができる
。このように、高速、高送り穴明は加工を行うことがで
きるから、穴明は加工の能率を大幅に向上させることが
できる。また、軸線０近傍部分の圧壊を防止することが
できるから、ドリルの寿命を向上させることができる。

また、この発明の超硬ドリルにおいては、超硬合金から
なる部分を筒状体１１と棒状体１２とから構成している
から、その超硬合金からなる部分の折損を防止すること
ができる。

すなわち、超硬合金からなる部分を２層構造とするので
あれば、筒状体１２に代えて、筒状体１２と同一直径を
有し、かつ先端面に再研削長さより若干長い挿入孔を有
する外周部構成体を成形し、この外周部成形体に棒状体
を挿入することが考えられる。ところがこのようにする
と、外周部構成体の肉厚が挿入孔の底部において大きく
変化するため、その底部を境にして先端側と後端側とで
収縮率に差異が生じ、このため挿入孔の底部に対応する
部分に焼結割れが発生するおそれがあり、このようにし
て製造したドリルは穴明は加工中にその焼結割れの部分
から折損するおそれがある。しかも、外周部構成体の挿
入孔に対応する部分には、肉厚の変化に起因する応力集
中が作用し、このためドリル折損の危険性がより一層増
大する。

この点、この発明の超硬ドリルにおいては、外周部構成
体として筒状体１１を用いているから、肉厚の変化がな
く、したがって焼結時の割れ、あるいは応力の集中を防
止することができる。したがって、ドリル折損の危険性
を大幅に低減することができる。

次に、高速度鋼製ドリル、従来の超硬ドリルおよびこの
発明に係る超硬ドリルによる穴明は加工を行った際の実
験データを示すことにより、上記の効果を明らかにする
。なお、実験において、ドリルの直径その他の諸元を王
者共同−にしたのは勿論である。また、被削材は鋳鉄で
あり、穴の直径８　ｍｍ、穴明は深さ３０ｍｍである。

実験データは次のとおりである。

上表から明らかなように、この発明の超硬ドリルによれ
ば、高速度鋼製ドリルおよび従来の超硬ドリルのいずれ
より穴明は加工の能率を向上させることができ、しかも
、従来の超硬ドリルが高速度鋼製ドリルに比して短寿命
であったのに対し、高速度鋼製ドリルよりも長寿命とす
ることができた。

次に、上記構成の超硬ドリルを製造するのに好適な製造
方法を３例紹介する。

［第１の製造方法コ この製造方法においては、第８図に示すように、超硬合
金の圧粉体からなる筒状体ＩＩをまず製造する。この場
合、予め柱状体を圧縮成形し、その柱状体の中心部を繰
り抜いて筒状体１１となしてもよく、圧縮成形によって
筒状体１１そのらのを得るようにしてもよい。

次に、筒状体１１内に棒状体１２を挿入する。

この棒状体１２は筒状体１１を構成する超硬合金より靭
性が高くかつ焼結時の収縮率が小さい超硬合金を圧縮成
形してなるものである。なお、その外径については、焼
結後における筒状体１１と棒状体Ｉ２との収縮量の差を
考慮して決定されるが、一般的には筒状体１１の内径よ
り０．ＯＩ〜０，５ｍｍ程度小さくしておくのがよい。

その後、筒状体１１内に棒状体１２を組み込んだ状態で
、それらを焼結する。すると、筒状体１１が棒状体１２
より大きく収縮するので、それらが一体化される。

次いで、第９図に示すように、焼結体に切屑排出ｉｈＴ
　＋　３、切刃１４等の形状加工を施す。この形状加工
については、焼結ずろ前に行い、その後焼結するように
してもよい。

なお、上記の場合には、筒状体１１を単なる円筒状にし
ているが、たとえば切屑排出溝１３が形成される部分に
予め凹溝を成形しておいてらよい。

［第２の製造方法］ この第２の製造方法は、棒状体を予め焼結しておく点が
上記第１の製造方法と異なり、その他の工程は第１の製
造方法と同様である。したがって、この場合には、棒状
体を構成する超硬合金と筒状体を構成する超硬合金との
収縮率の差を考慮する必要がない。

［第３の製造方法］ この第３の製造方法は、中心部に外周部を構成する超硬
合金より靭性が高く、かつ焼結時の収縮率が小さい超硬
合金を配し、これら中心部と外周部とを同時に圧縮成形
して棒状の圧粉体を製造し、その後この圧粉体を焼結し
、次いで形状加工を行うものである。なお、形状加工工
程と焼結工程とを前後逆にしてもよいことは勿論である
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の超硬ドリルによれば、
ドリル本体を、棒状をなす中心部と筒状をなす外周部と
からなる２層構造とし、中心部を外周部より靭性が高い
超硬合金によって構成する一方、外周部を中心部より硬
度が高い超硬合金によって構成しているから、高速、高
送り穴明は加工を行うことができ、したがって穴明は加
工の能率を大幅に向上させることができ、しかも寿命を
向上させることができる。また、超硬合金からなる部分
の折損事故の発生を防止することができる等の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明に係る超硬ドリルの一実
施例を示し、第１図はその正面図、第２図は一部省略側
面図、第３図は第１図の■−■線矢視断面図、第４図お
よび第５図はこの発明に係る超硬ドリルの他の実施例を
示し、第４図はその正面図、第５図は一部省略側面図、
第６図および第７図はこの発明に係る超硬ドリルのさら
に他の実施例を示し、第６図はその正面図、第７図は一
部省略側面図、第８図および第９図はこの発明に係る超
硬ドリルの製造方法の一例を説明するための図であって
、第８図は組み立て工程を示す斜視図、第９図は形状加
工後の超硬ドリルを示す一部省略側面図である。 ｌ・・・・・ドリル本体、１ａ・・・・・・中心部、Ｉ
ｂ・・・・外周部、１１・・・筒状体、１２・・・・・
棒状体、Ｏ・・・・軸線、ｌ・・・・・・中心線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドリル本体の少なくとも先端部が超硬合金によっ
   て構成され、そのドリル本体の外周部に２つの切屑排出
   溝が形成されてなる超硬ドリルにおいて、前記超硬合金
   によって構成された部分は、前記２つの切屑排出溝から
   離れてそれらの間に位置し、かつドリルの軸線を含む中
   心部と、この中心部の外側設けられた筒状をなす外周部
   とからなり、前記中心部は前記外周部より靭性が高い超
   硬合金によって構成され、前記外周部は前記中心部より
   硬度が高い超硬合金によって構成され、さらに少なくと
   も前記切屑排出溝と前記中心部との間における前記外周
   部の先端部にシンニングが施されていることを特徴とす
   る超硬ドリル。
2. （２）前記中心部および前記外周部はそれぞれ炭化タン
   グステンまたは炭化チタンを主成分とする超硬合金によ
   って構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の超硬ドリル。
3. （３）前記中心部は、その中心線が前記ドリルの軸線か
   らずらされていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の超硬ドリル。
4. （４）前記中心部は、その断面形状が円形または楕円形
   または正多角形とされていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の超硬ドリ
   ル。