JPS63134129A

JPS63134129A - 超硬工具の製法

Info

Publication number: JPS63134129A
Application number: JP28105086A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kobayashi; 義信小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1988-06-06

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〕本発明は超硬工具の製法に係わり、更に詳しくはドリル
、エンドミル、リーマ、ねじ切りタップの如き転削超硬
工具の製法に関する。

〔従来の技術〕

周知の通り、ドリル、エンドミル、リーマ等の工具は、
個々に使用目的に応じて異なった刃を有するけれども、
それら全体に共通していることは、全長の一側に筒状の
シャンク（円筒状のストレートシャンク、あるいはテー
パーシャンク）を有し、他側に刃が形成されている。上
記一側のシャンクは、これらの工具を機械のホルダー又
はチャックにクランプせしめられる部分であり、この為
に、このシャンクの仕上面粗度や所定の硬さが要求され
る他に、刃の部分との一体不可分性が要求される。そこ
で従来のこれらドリル、エンドミル、リーマ等の転削工
具の製法は、先ず超硬質材料の棒状体を加工し、これを
所要の単位長さに切断した後、その全長の一部分にダイ
ヤモンド工具を用いて刃を加工し、残った他部分をシャ
ンクとするものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術によれに、シャンク部分が刃形部分と一体
的に連らなっており、部ち、一体もので形成されている
為に高い寿命のドリル、エンドミル、リーマ等転削工具
が製せられるけれども、刃付加工の為にダイヤモンド工
具を用いなければならない点や、刃付加工が高精度加工
、複雑加工である為に、その製造コストが高く、業界内
に於ける市場供給価格低減化の要望になかなか答えられ
ないのが実情であった。

そこで本発明の目的とする所は、従来のダイヤモンド工
具による刃付加工法を採ることなく、より安価に市場供
給できる粉末押出成型法による刃の形成方法を採用し、
全体としてより安価にドリル、エンドミル、リーマを加
工できる製法を提供するにあり、特に、単に粉末押出成
型法によると、その加工技術上、一端から他端迄の全周
面に刃形が１ヒむを得ず゛形成されてしまい、その結果
全つくシャンク部分を有さないことになるので、単にシ
ャンクをその後端にロウ付接続するが如き安易な方法で
はなく、刃形が形成された一部分の周りを被覆するよう
にして、そこにストレート状、テーパー状のシャンク部
分を形成する方法を採用することによって、シャンク部
分の芯が刃部外と一体的なるシャンク部分を有し、その
結果、強度的にも勝れた工具の製法を提供するにある。

〔問題点を解決する為の手段９作用〕北記目的を達成する為に、本発明は次の技術的手段を有
する。

即ち、本発明は次の工程より成る。

■先ず、超硬質材料粉末゛及び必要な助剤を原料として
粉末押出成型法によりいったん一端から他端迄の周面に
刃形が形成された一次素材を形成する。より具体的に説
明すると、上記に於いて用いることのできる超硬質材料
粉末としては、常法通り、超硬合金粉末（ＷＣ−Ｃｏ系
、ＷＣ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴａＣ−Ｔｉｃ−Ｃｏ系、ＷＣ
，−ＴａＣ−Ｔｉｃ−Ｎｉ系等）、いわゆるサーメット
粉末（セラミックスとしてｒｖ、ｖ、ｖｒ金金属酸化物
、炭化物、けい化物、はう化物、窒化物などの粉末を用
い、これに金属としてコバルト、ニッケル、鉄などの粉
末を入れて混合し、真空中その他適当な保護ガス中で焼
結した粒子）、あるいは５ｉＣ−Ｎｉ　、５ｉＮ−Ｎ等
のセラミック系超硬質材料粉末を用いることができる。

そしてこれらの原料粉末に必要な助剤を混合し、これら
粉末を粉末押出成型機により押出し、即ち、加工すべき
ドリル、エンドミル、リーマ、あるいはねじ切りタップ
の刃形の形状をした金型から加圧して押出し、一端から
他端迄その周面に連続してスパイラル状に刃形が加圧成
形された一次素材を得る。

■次いで一端から他端迄、その周面にドリルならドリル
、リーマならリーマ、あるいはエンドミルならエンドミ
ルあるいはねじ切りタップならねじ切りタップの刃形が
スパイラル状に形成された一次素材の、本来シャンクと
なるべき部分となる一側に、超硬質材料、金属より成る
筒状部分を形成し、この筒状部分をシャンクとするもの
である。

より具体的に説明すると、１つには、上記一次素材を成
型後、これをいったん焼結し、単位長さに切断する。こ
の単位焼結素材の全長の部分の一側の刃形部分の周りに
、一次素材と同材質の超硬合金粉末、セラミックス粉末
、あるいはサーメット粉末、場合によっては鉄系金属粉
末（例えば中空鋼鋼材５ＫＣ２４，５ＫＣ３，５ＫＣＩ
Ｉ、５ＫＣ３１）の層を形成し、この状態で任意の焼結
炉中で再焼結して、この部分にストレート、あるいはテ
ーパー状のシャンクを形成するものである。この場合、
一側の刃形部分全部を覆うようにしてもよいし、刃と刃
の間の溝部分のみを覆い、一側刃形部分の刃の端面と溝
の中に埋められた粉末層とによりシャンクを形成しても
よい、上記再焼結法に於いて、用いることのできる粉末
は、一次素材の融点以下の焼結温度の粉末である。

２つ目には、上記一次素材を成型後、同じくこれをいっ
たん焼結し、単位長さに切断する。そして同じくこの単
位焼結素材の全長の部分の一側の刃形部分の周りに、鉄
系金属等の溶融を流し込み、固化させて、この部分にス
トレート、あるいはテーパー状のシャンクを形成する。

この場合も同じように、一側の刃形部分全部を覆うよう
にしてもよいし、刃と刃の間の溝部分のみに溶湯を流し
込み、一側刃形部分の刃の端面と溝の中に埋められた溶
湯の固化層によりシャンクとしてもよい。

３つ目には、同様に成型した一次素材を焼結して、単位
長さに切断する。そしてこの単位焼結素材の全長の部分
の一側の刃形部分の周りに、鉄系金属等より成る円筒状
スリーブを外挿し、而る後に、円筒状スリーブの内周面
を溶かし、一側刃形部分に一体融着せしめ、該部分にシ
ャンクを形成する。更には、成型した一次素材を未焼結
の段階で、これを単位長さに分断し、その単位長さの全
長の内、一側刃形部分の周りに、超硬合金粉末。

サーメット粉末、セラミックス粉末、鉄系金属粉末等の
粉末層を形成し、この状態で全体を焼結して、一側に筒
状のシャンクを形成すると同時に、全体をドリル、エン
ドミル、リーマ状に形成する。この場合も、一側の刃形
部分全部を覆うようにして、一側にシャンクを形成して
もよいし、一側の刃形部分の刃と刃の間の溝中にのみ粉
末層を充てんし、この状態で同時焼結することにより、
溝に埋め込んだ粉末層と、刃形部分の双方によりシャン
クを形成してもよい、而して、この同時焼結法の場合、
一次素材と、シャンクとなるべき粉末とを同時焼結する
ので、一次素材及びシャンクとなるべき粉末を選ぶに当
って、双方の焼結温度が同じであるものを選ぶ。

又、上記単位長さのスパイラル状の一次素材を成形後、
この未焼結の段階でシャンクを形成すべき一側の刃形部
分と刃形部分の間の溝中に、粉末材料により別成型した
棒状の未焼結・一次素材（横断面が溝の横断面と同じ）
を順次、巻回して充てんし、この状態でこれら全体を焼
結温度で同時焼結しシャンクを形成する方法を採ること
もできる、この場合には、スパイラル状の一次素材と棒
状体の焼結温度を同じくすることが望ましいと共に、焼
結後の収縮の度合も同じにすることが望ましいので、２
つの材質が同材質及び同−粉末加圧成型条件によって製
せられたことが望ましい、勿論、全つく同一である必要
はないが、多少相違してもコバルトの配合を種々変える
ことにより両者を一体化する為のなじみ性を出すことが
できる。

而もこの場合には、棒状体をセラミックス粉末、サーメ
ット粉末により成型することができるので、シャンク部
分の硬さを十分出すことができる。

更には、上記一次素材を成型後、これを焼結し、且つ所
要の単位長さに切断した後、この単位焼結一次素材の一
側の刃形部分と刃形部分の間の溝中に、鉄系金属でこの
溝形状に即した形に別成型した埋め込部材を埋め込み、
ロウ付してシャンクを形成するようにしてもよい、上記
に於ける溝形状に即した形の埋め込部材は、連続したス
パイラル状のものでもよいし、単位各に分割されたもの
でもよい。

■」−記のようにして、単位長さに切断された一次素材
の一側にシャンクを形成した後、必要な研削、研摩を行
う、即ち、刃形部分の切刃の研削。

研摩、シャンクと切刃の境界部分に於ける切削ぐずの逃
げ溝等の加工、あるいはドリルの場合、先端遥げ面の加
工、リーマの場合、先端喰いつき面の加工を行う、これ
らにより、粉末押出成型法を用いた。シャンク付ドリル
、エンドミル、リーマが加工される。

〔実施例〕

次に添付図面に従い本発明の好適な実施例を詳述する。

実施例１会・・第１図（Ａ）〜第１図（Ｇ）参照。

本例はドリルを例にとり、而もいったん単位素材を焼結
した後に、再焼結してシャンクを製する場合の例である
。

ドリルの刃形が形成される金型形状を有する金型をセッ
トした粉末押出成型機によりドリルの刃形が一端から他
端迄の周面にスパイラル状に形成された一次素材１を製
する。（第１図Ａ）ここで使用できる粉末材料は上述し
た通り、超硬合金粉末、サーメット粉末、セラミックス
粉末等の超硬質材料粉末であり、これに必要な助剤が含
まれる０次いで、これを、これら粉末材料の焼結温度で
焼結し、焼結素材２を得る。（第１図Ｂ）次いで、加工すべきドリルの全長（刃の部分とシャンク
の部分の合計）に合う単位長さくＬ）各に切断して単位
焼結体３を得る。（第１図Ｃ）勿論、焼結前に切断して
から、焼結してもよい。

次いで全長しの内、シャンクとすべき部分、矢示Ｓの部
分に、粉末４を被覆する。即ち、一次素材と略同材質の
超硬合金粉末、セラミックス粉末、サーメット粉末、中
空鋼鋼材等の鉄系金属粉末である。この第１図（Ｄ）の
例では、刃形部分５と５の間の溝６中にのみ粉末４を充
てんした場合の例である。充てん度合は刃形部分５の端
面と面一となる程度に埋める。（第１図Ｄ）この後、こ
れを再焼結すれば第１図ＣＢ）のように一側にシャンク
７が形成される。以後、刃形部分５の研削、研摩、又は
ドリルの逃げ面８あるいは切粉排出溝９部分等の研削、
研摩加工をすればドリルが製作される。

Ｌ記に於いて再焼結の時に、この再焼結温度が、一次素
材の融点以上であると不具合があるので、使用される粉
末は、その焼結温度が一次素材の融点以下であることが
条件となる。

第１図（Ｆ）の例は、一側Ｓの部分の刃形５の周りに、
刃形５部分会部を覆うように粉末層４を形成し、この状
態で再焼結する。すると第１図（Ｇ）のように、刃形部
分全体を覆うシャンク７が一体形成される。

実施例２・・・第２図（Ａ）〜第２図（Ｆ）参照。

本例はエンドミルを例にとり、面もいったん単位素材を
焼結した後に、溶湯を用いてシャンクを製する場合の例
である。

第２図（Ａ）は、単位長しに切断された焼結一次素材１
１を示している。この図に於いて符号１２は刃形を示し
ている。この後、シャンクとすべき部分、矢示Ｓの部分
に、第２図（Ｂ）及び第２図（Ｃ）に示すように、その
周り全部に鉄系金属等の溶湯１３を流し込む、勿論、適
当な型を用いて実施する。以後冷却固化させ、この固化
面の面粗度を整える加工とか、固形部分１２を研削、研
摩するとか、刃の先端を加工するとかの二次加工を施し
て、第２図（Ｄ）のように一側にシャンク１４が形成さ
れたエンドミルを製する。

第２図（Ｅ）の場合は、固形部分！２と１２の間の溝１
５中のみに溶湯１３を流し込み、第２図（Ｆ）のように
シャンク１４を形成した例である。

実施例３・・・第３図（Ａ）（Ｂ）参照。

この例はリーマを例にとり、而もいったん単位素材を焼
結した後、予め別に製した鉄系金属のスリーブを用いて
シャンクを形成する例を示したものである。

第３図（Ａ）に於ける符号３１はいったん焼結し、必要
な長さに切断した焼結単位素材を示し、符号３２は成型
且つ焼結された刃形を示している。

この状態に於いて一側の矢示Ｓ部分に符号３３のスリー
ブを外挿する。このスリーブの内径は、焼結単位素材３
１の外径にスリーブを過不足なく外挿できる範囲に定め
られる。この後、この両者を、融着する０例えに、高周
波エネルギー等の適宜な手段を用いればよい。

第３図（Ｂ）は、上記のようにしてシャンク３４を形成
し、且つ第１．第２の実施例と同様に必要な二次加工を
施して得たシャンク付リーマの一例を示したものである
。

実施例４・・・第４図（Ａ）〜第４図ＣＤ）参照。

本例はドリルを例にとり、且つ同時焼結によってシャン
クを形成する場合の例である。実施例１と同様に、粉末
押出成型機により一端から他端上、全周面に刃形４１が
形成された一次素材を成型し、これを必要な長さに切断
し、単位長さの一次素材４２を製する。（第４図Ａ）この後、一側の矢示Ｓ部分にシャンクを形成する為の粉
末層４３を被覆する。（第４図Ｂ）そして、これら全体
を焼結して第４図Ｃのように一側にシャンク４４が形成
されたドリルを得る一勿論必要な二次加工を加える。且
つ、この同時焼結の場合には、一次素材４２とシャンク
素材とを同時焼結するので、２つの材料が同じ焼結温度
である材料を選択する。

第４図（Ｄ）は、一側Ｓの部分の刃形の周り全部を覆う
ようにしたもので、このようにすることもできる。

而して以上の実施例に於いては、切刃が比較的ねじられ
たものを示したが、比較的直線状のものでも加工できる
ことは勿論である。

実施例５・−拳第５図（Ａ）（Ｂ）参照。

本例はドリルの例を示し、いったんスパイラル状未焼結
一次素材を成型後、シャンクを形成するにあたり、別加
工した棒状の未焼結一次素材を用いるようにした例であ
る。

即ち、第５図（Ａ）に於いて、符号５１は未焼結一次素
材の単位長さのスパイラル状体を示し、符号５２は刃形
を示し、符号５３は刃と刃の間の溝を示している。そし
て、符号５４は、上記刃と刃の間の溝５３と略同−の横
断面を有する。棒状の別加工した未焼結一次素材を示し
ている。

この棒状の未焼結一次素材５４は、例えば粘土状の柔ら
かさであるから、これをシャンクを形成すべき部分Ｓの
溝５３中に順次巻回して埋めていくものである。この後
、全体を同時焼結すれに、第５図（Ｂ）に示すようにシ
ャンク５５が形成される。

この例の場合、ドリル全体の粉末の材質、従ってその焼
結温度及び成型加圧条件等と、別加工する棒状体５４の
粉末の材質、従ってその焼結温度、及び成型加圧条件等
を等しくすることが望ましい、こうすることによって同
時焼結の時に焼結し易いのみならず、焼結時の収１１度
合も同じになるので製品の均質性が保障される。

〔発明の効果〕

゛以上詳述した如くこの発明によれに、粉末押出成型法
を用いてシャンクを一体的に有するドリル、エンドミル
、リーマ等の工具を製することができる、それ故に生産
能率も良く、且つ低コストにて市場供給できる。加えて
、シャンク部分は、単に刃形部分の後端にロウ付けなど
によって連らなっているものではなく、形成されたシャ
ンクの軸芯には、刃形部分の本体が一貫して通されてい
るので、シャンクの強度が高く、耐久性を有すると共に
、装置のホルダーによるクランプ性も良好とすることが
できる等実用上各種の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第一の実施例
を示し、第１図（Ａ）は一次素材の図、第１図（Ｂ）は
焼結一次素材の図、第１図（Ｃ）は単位長さに切断した
焼結一次素材の図、第１図（Ｄ）は一側部分に粉末層を
被覆した図、第１図（Ｅ）は再焼結してシャンクを形成
した図、第１図（Ｆ）は一側部分の周り全部を覆うよう
にして粉末層を被覆した図、第１図（Ｇ）は再焼結して
シャンクを形成した図、次いで第２図（Ａ）〜（Ｆ）は
第二の実施例を示し、第２図（Ａ）は焼結した屯位一次
素材の図、第２図（Ｂ）は一側部分の周りを覆うように
して溶湯を流し込む所を示した図、第２図（Ｃ）は第２
図（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第２図（Ｄ）はシャ
ンクを形成した所を示す図、第２図（Ｅ）は一側部分の
刃形と刃形の間に溶湯を流し込む所を示した図、第２図
（Ｆ）はシャンクを形成した所を示す図、第３図（Ａ）
（Ｂ）は第三の実施例を示し、第３図（Ａ）は焼結単位
素材の一側にスリーブを外挿した所の図、第３図（Ｂ）
はシャンクを形成した図、第４図（Ａ）〜（Ｄ）は第四
の実施例を示し、第４図（Ａ）は成型一次素材（未焼結
）の図、第４図（Ｂ）は一側に粉末層を被覆した図、第
４図（Ｃ）は同時焼結によってシャンクを形成した図、
第４図（Ｄ）は一側の全面を覆ってシャンクを形成した
図、第５図（Ａ）。（Ｂ）は第５の実施例を示し、第５図（Ａ）は別成型し
た棒状の一次素材を、スパイラル状の一次素材の一側の
溝中に巻き回す所を示した図、第５図は（Ｂ）はシャン
クが形成された所を示す図であり、図中１は成型一次素
材、２は焼結一次素材、　　３．１１．３１は単位長焼
結一次素材、４．４３は粉末層、５　、１２，３２，４
１．５２は刃形、８．１５．５３は刃形と刃形の間の溝
、７　、１４．３４．４４．５５はシャンク、３３はス
リーブ、４２．５１は単位長成型一次素材（未焼結）、
１３は溶湯、５４は未焼結棒状一次素材である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シャンク部分の先に刃を形成して成るドリル、エ
ンドミル、リーマ、ねじ切りタップ等の超硬工具の製法
に於いて；超硬質材料粉末及び必要な助剤を原料として粉末押出成
型法によりいったん一端から他端迄の周面に刃形が形成
された一次素材を成形し、この一次素材の一側の刃形部
分を覆うようにして、該部分に超硬質材料、金属より成
るストレート状、テーパー状等の筒状部分を形成し、こ
の筒状部分をシャンクとし、以後必要な研削、研摩加工
を施したことを特徴とする超硬工具の製法。
（２）上記一次素材を成形後、これを焼結し、且つ所要
の単位長さに切断した後、この単位焼結一次素材の一側
の刃形部分の周りに、上記一次素材と略同材質の超硬合
金粉末、セラミックス粉末、サーメット粉末、鉄系金属
粉末等の粉末層を形成し、この状態で再焼結して一側に
筒状のシャンクを形成し、以後必要な研削、研摩を施し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超硬工
具の製法。
（３）上記一次素材を成形後、これを焼結し、且つ所要
の単位長さに切断した後に、この単位焼結一次素材の一
側の刃形部分の周りに金属の溶湯を流し込み、固化させ
て、一側に筒状のシャンクを形成し、以後必要な研削、
研摩を施したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超硬工具の製法。
（４）上記一次素材を成形後、これを焼結し、且つ所要
の単位長さに切断した後に、この単位焼結一次素材の一
側の刃形部分の周りに金属スリーブを被覆し、この後こ
の金属スリーブの内面を一側刃形部分に融着せしめて、
一側に筒状のシャンクを形成し、以後必要な研削、研摩
を施したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
超硬工具の製法。
（５）上記一次素材を成形後、この末焼結の段階で、一
側の刃形部分の周りに、超硬合金粉末、サーメット粉末
、セラミックス粉末、鉄系金属粉末等の粉末層を形成し
、この状態で全体を焼結して、一側に筒状のシャンクを
形成すると同時に全体をドリル、エンドミル、リーマ状
に形成し、以後必要な研削、研摩をすることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超硬工具の製法。
（６）上記一次素材を成形後、この未焼結の段階で、一
側の刃形部分と刃形部分の間の溝中に、粉末材料により
別成型した棒状の未焼結一次素材を順次巻回して充てん
し、この状態でこれら全体を焼結温度で焼結しシャンク
を形成するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超硬工具の製法。
（７）上記一次素材を成型後、これを焼結し、且つ所要
の単位長さに切断した後、この単位焼結一次素材の一側
の刃形部分と刃形部分の間の溝中に、鉄系金属でこの溝
形状に即した形に別成型した埋め込部材を埋め込み、ロ
ウ付してシャンクを形成するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超硬工具の製法。