JP2920334B2 - ドリル製造用ブランク材とドリルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ねじれ刃を有するド
リルを製造するためのブランク材（ドリル製造用のブラ
ンク材）及び、このブランク材から製造したドリルに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より切削性能の向上や工具寿命の延
長という要請に応えるため、切部に硬度が非常に高く且
つ耐磨耗性に優れた多結晶ダイヤモンド焼結体（ＰＣ
Ｄ）又は立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）の焼結体を用
いたものが開発されている。この種の切削工具として
は、例えば、図１２及び図１３に示すように、薄板チッ
プ状に形成された焼結体から切刃体８０を形成し、この
切刃体８０を母材８の外周コーナ部にろう付け８１した
ものがあるが、このものでは、切刃体８０の母材８への
張り付け面積が小さいことから、ろう付けによる接着
力の不足や切削によって発生する熱により、短期間で
母材８から切刃体８０が外れてしまうという問題が発生
していた。

【０００３】上記問題を解決した切削工具としては、図
１５に示すようなブランク材や、図１６に示すようなブ
ランク材を使用したものがある。前者のものは、図１５
に示すように、超硬合金の母材８２の先端部分のみ超高
圧焼結体８３を焼結固着したもので、図１４に示すよう
に超高圧焼結体８３部分に先端部８４が形成されるもの
である。ところが、この工具では、超高圧焼結体８３よ
り成る刃部が先端のみに有するものであることから、上
記問題は解決できるものの切削性能が特別に優れたとい
うほどのものではなかった。

【０００４】後者のものは、図１６に示すように、超硬
合金の母材８２に形成したねじれ溝に超高圧焼結体８３
を充填・埋設すると共に両者を一体的に焼結固着したも
のであり、ドリルの製造工程において前記超高圧焼結体
８３にねじれ刃を形成するようにしている。ところが、
このブランク材をドリルに使用する場合には、超高圧焼
結体８３を有する先端部をドリル先端形状に削り落とす
必要があることから、加工が非常に困難であり、更に
は、両端を支持した状態での機械加工ができないので高
精度のドリルを製造することが困難であった。

【０００５】尚、先端部の機械加工を容易ならしめるた
めに上記した後者のブランク材のねじれ溝を一端から他
端にいたるまでの途中で止めたものとすることが考えら
れるが、実際に加工をしてみれば判ることであるが前記
機械加工は容易なものとはならない。即ち、前記ねじれ
溝の加工はある程度の直径（例えば直径１５０ｍｍ）を
有した円盤状の砥石を使用して行うが、砥石で加工した
場合にはねじれ溝の先端部側端部が一定の深さとならず
（端部になるほど溝が浅くなる）、その結果、超高圧焼
結体８３の前記先端部側端部は薄くなってしまう。した
がって、この薄い超高圧焼結体８３部分はねじれ刃を形
成することができないため、ドリルの先端部を形成する
ためのものとなり、結局は先端部を形成するための機械
加工が困難なものとなってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、高精度であり且つ耐磨耗性の優れたドリルが容易に
且つ安価に製造できるドリル製造用ブランク材を提供す
ることを課題とし、更には、安価で且つ耐磨耗性に優れ
た高性能なドリルの製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】．この発明のドリル製造
用のブランク材は、円柱状の母材焼結体の外周面に形成
されたねじれ溝に、多結晶ダイヤモンド又は立方晶窒化
硼素より成る超高圧焼結体が充填・埋設され且つ前記超
高圧焼結体と母材焼結体とが焼結固着されている第１ブ
ランク材と、一端面が前記第１ブランク材の端面とほぼ
同一形状の母材焼結体で構成されている第２ブランク材
とを具備し、前記第１ブランク材と第２ブランク材の上
記端面相互が超高圧・高温度で焼結固着されたものであ
って、第２ブランク材はドリル先端部を製作するための
部分であり、第１ブランク材は前記超高圧焼結体に倣っ
てねじれ刃を製作するための部分であるものとしてい
る。．この発明のドリルの製造方法は、請求項１記載
のドリル製造用のブランク材にシャンク材を固着し、第
２ブランク材にセンター部を加工形成した後、前記第１
ブランク材の超高圧焼結体にねじれ刃を形成すると共に
第２ブランク材側に先端部を形成するものとしている。

【０００８】．尚、に記載した第２ブランク材が
短円柱状に形成されたものとすることが望ましい。

【０００９】

【作用】この発明は次のように作用する。ブランク材の
うち高価な材料は超高圧焼結体を構成する多結晶ダイヤ
モンド又は立方晶窒化硼素であるが、従来の技術の欄に
記載した後者のものと比較して、その部分を研磨等の加
工によって削除する量が少なくなる。何故ならば、この
ブランク材では必要な部分以外には高価な材料を使用し
ていないからである。したがって、ブランク材自体の製
造ついてコストダウンが図れる。 また、ブランク材のう
ち特に硬質な材料は多結晶ダイヤモンド又は立方晶窒化
硼素が構成する超高圧焼結体であるが、第１ブランク部
材からドリル先端部を製作し、第２ブランク材は前記超
高圧焼結体に倣ってねじれ刃を製作するものとしている
から、従来の技術の欄に記載した後者のものと比較し
て、ドリル先端部における硬質部分の加工がなくなり、
全体として加工が容易となる。したがって、このブラン
ク材を利用してドリルを製作すると、コストダウンが図
れる。また、この発明のブランク材を使用してドリルを
製造すると、ねじれ刃は多結晶ダイヤモンド又は立方晶
窒化硼素より成る超高圧焼結体により構成され、このね
じれ刃を構成する超高圧焼結体は母材焼結体に超高圧・
超高温で焼結固着されているから、切削熱によるねじれ
刃の外れがなく、更に、ねじれ刃が磨耗しにくいものと
なる。即ち、工具として非常に寿命の長いものとなる。

【００１０】特に、ドリル性能で最も重要である外周コ
ーナ部を、超高圧焼結体により構成させたときには、工
具寿命は更に長いものとなる。他方、この発明のドリル
製造用のブランク材から上記したドリルを形成すると、
上述した作用を有するものとなり、更に、第１ブランク
材が超硬合金により構成されていることからこの第１ブ
ランク材に機械取付け用のセンター部を形成することが
容易となり、その結果、高性能なドリルが経済的に製造
できるという作用を有する。

【００１１】そして、第１ブランク材の両端部に第２ブ
ランク材を焼結固着して成るドリル製造用のブランク材
を使用した場合、これを二分割したものにシャンク材を
固着するようにすれば、一つのブランク材から高性能な
二個のドリルを製造することができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の構成を実施例として示した
図面に従って説明する。この実施例のドリルは、図１に
示すように、刃部Ｈとこれの一端に接合せしめられたシ
ャンク部Ｓとから構成されている。刃部Ｈは、図１及び
図２に示すように、二本のねじれ溝１５と二つのランド
１４とが交互に配設される構成としてあり、図１に示す
ように各ランド１４の一端縁に形成された螺旋状のねじ
れ刃１０と、このねじれ刃１０の先端と連続する直線状
の先端部２０とを有するものとしてある。そして、刃部
Ｈの母材を超硬合金により構成すると共に上記したねじ
れ刃１０の先端側部分（一定範囲）を超硬合金よりも硬
度が高く耐磨耗性に優れた、高硬度・耐磨耗性の焼結体
（この明細書では超高圧焼結体１２という）により構成
させている。尚、前記超高圧焼結体１２としては、超硬
合金よりも硬度が高く耐磨耗に優れた焼結体であれば、
公知の任意のものを使用できるが、特にＰＣＤやＣＮＢ
の粉末を高温・超高圧下で焼結させてなるものを採用す
ることが望ましい。

【００１３】シャンク部Ｓは、超硬合金により構成され
ており、図１に示すように、上記刃部Ａとほぼ同径の円
柱状に設定してある。尚、この実施例ではシャンク部Ｓ
を超硬合金により構成するが、一定の剛性を有する材
料、例えば鋼製等としてもよい。この実施例のドリルは
上記のように構成されているが、刃部Ｈの先端部分（一
定範囲を有する）を構成するブランク材Ｂは第１ブラン
ク材１と第２ブランク材２とから構成されている。ここ
で、前記ブランク材Ｂの製造方法について、図面に基づ
いて説明する。第１工程 先ず、超硬合金の母材焼結体の外周面に二本のねじれ溝
１１を形成し、図３に示すようなブランク材１’を構成
させる。尚、前記ねじれ溝１１は、図１に示すねじれ刃
１０が形成される箇所に対応させて設定されている。

【００１４】尚、第２ブランク材２としては、前記第１
ブランク材１と同径であり且つドリルの先端部より少し
長い円柱状に形成されている。第２工程 次に、図３に示したブランク材１’と第２ブランク材２
とを図４の如く接触（相互管にコバルト粉を介在）させ
ると共にブランク材１’のねじれ溝１１に超高圧焼結体
１２となる原料粉末に適当な焼結助材を混合したものを
充填し、全体形状がほぼ完全な円柱状となるようにす
る。第３工程 続いて、第２工程で製造したものをカプセル（容器）Ｋ
にいれて、図５に示す加熱・加圧装置９に入れ、圧力約
４５，０００気圧以上、温度約１，３００〜１，６００
℃の条件で３分以上保持する。すると、ブランク材１’
と第２ブランク材２相互が焼結固着されると共に前記ブ
ランク材１’のねじれ溝１１に充填されていた原料粉末
が焼結され、ねじれ溝１１内に超高圧焼結体１２が形成
される。即ち、ブランク材１’と先端側ブランク材２と
超高圧焼結体１２とが焼結固着せしめられ、図６に示す
ようなブランク材Ｂが完成する。

【００１５】尚、図５に示す加熱・加圧装置９は、Ｘ、
Ｙ、Ｚの三軸線上から加圧できる（六方向から加圧でき
る）構造を有しており、立体的形状の焼結体の製造が可
能なものである。次に、上記第１〜第３の工程により製
造されたブランク材Ｂを利用してドリルの製造方法を説
明する。第１工程 先ず、上記の如く製造されたブランク材Ｂにおける先端
側ブランク材２を、超高圧焼結体１２の端部に至るま
で、ダイヤモンド砥石によって研削加工し、図７に示す
ような凸状のセンター部１９を形成させる。そして、こ
れの他端にシャンク材Ｓ’をろう付けし、図８に示すよ
うなドリルの半完成品Ｐを製造する。尚、この実施例で
はセンター部１９を凸状とするが、必要に応じた形状と
することができる。第２工程 次に、上記したドリルの半完成品Ｐにおける第１ブラン
ク材１部分の外周面に、図１及び図２に示す如くねじれ
溝１５とねじれ刃１０を加工する。

【００１６】先ず、半完成品Ｐを工具研削盤等に装着
し、ダイヤモンド砥石により、ブランク材Ｂ部分の外周
面に、各超高圧焼結体１２に仕上げ用の取り代が残るよ
うに二本のねじれ溝１５及びランド１４を研削加工す
る。第３工程 そして、第２工程で加工したねじれ溝１５及びランド１
４を、放電加工、電解研磨加工等によって超高圧焼結体
１２に対して精密且つ高精度に仕上げ加工を行い、ねじ
れ刃１０及び先端部２０を形成させると、図１及び図２
に示すドリルが完成することとなる。尚、この実施例で
は、ねじれ刃１０と先端部２０との接続部分が超高圧焼
結体のエンド部となるように機械加工してある。

【００１７】この実施例のドリルは、上記のようにして
構成されているから、作用・効果の欄にも記載されてい
るように耐磨耗性に優れ高性能なものとなる。他方、上
記実施例のドリルは、上記したドリル製造用のブランク
材Ｂにかえて、図９に示すブランク材Baを採用すること
ができる。このブランク材Baは、同図に示すように、第
１ブランク材1aを、上記実施例の第１ブランク材の二倍
の長さに設定されていると共に、前記第１ブランク材1a
の両端面にそれぞれ第２ブランク材２を超高圧・高温度
で焼結固着して構成してあり、上記実施例のブランク製
造のための第１〜第３工程をほぼ同様に施せば図１０→
図１１→図９の順序で製造することができる。

【００１８】そして、前記ブランク材Baから上記実施例
のドリル（図１及び図２参照）を製造する場合には、こ
れを図１１に示す二点鎖線の位置で分割したものに、上
記実施例のドリルを製造するための第１〜第３工程を施
せばよく、この場合、一つのブランク材から高性能な二
個のドリルを製造することができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明は上記のような構成であるか
ら、次の効果を奏する。作用の欄に記載した内容から、
高精度であり且つ耐磨耗性の優れたドリルが容易に且つ
安価に製造できるドリル製造用ブランク材を提供でき、
更には、安価で且つ耐磨耗性に優れた高性能なドリルの
製造方法を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のドリルの側面図。

【図２】前記ドリルの刃先部の詳細図。

【図３】第１ブランク材と、第２ブランク材の母材を示
した図。

【図４】第１ブランク材と第２ブランク材とを当接させ
た状態を示す図。

【図５】前記ドリルの製造に使用する加熱・加圧装置の
概念説明図。

【図６】この発明の実施例のドリルを製造するためのブ
ランク材を示す図。

【図７】前記ブランク材を機械加工して機械加工用のセ
ンター部を形成させたものを示した図。

【図８】図７に示した機械加工済みのブランク材にシャ
ンク材を固着したものを示した図。

【図９】この発明の実施例のドリルを製造するための他
の構成のブランク材を示す図。

【図１０】前記ブランク材における第１ブランク材と、
第２ブランク材の母材を示した図。

【図１１】前記ブランク材における、第１ブランク材と
第２ブランク材とを当接させた状態を示す図。

【図１２】従来の技術の欄において示したドリルの側面
図。

【図１３】図１２に示したドリルの刃先部の詳細図。

【図１４】従来の技術の欄において示したドリルの要部
説明図。

【図１５】図１４のドリルの先端部用のブランク材を示
した図。

【図１６】従来の技術の欄において示したエンドミル用
のブランク材にシャンクを固着したものの図。

【符号の説明】

Ｂ ブランク材 Ba ブランク材 １ 第１ブランク材 ２ 第２ブランク材 １０ ねじれ刃 １１ ねじれ溝 １２ 超高圧焼結体 ２０ 先端部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状の母材焼結体の外周面に形成され
   たねじれ溝に、多結晶ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素
   より成る超高圧焼結体が充填・埋設され且つ前記超高圧
   焼結体と母材焼結体とが焼結固着されている第１ブラン
   ク材と、一端面が前記第１ブランク材の端面とほぼ同一
   形状の母材焼結体で構成されている第２ブランク材とを
   具備し、前記第１ブランク材と第２ブランク材の上記端
   面相互が超高圧・高温度で焼結固着されたものであっ
   て、第２ブランク材はドリル先端部を製作するための部
   分であり、第１ブランク材は前記超高圧焼結体に倣って
   ねじれ刃を製作するための部分であることを特徴とする
   ドリル製造用のブランク材。
2. 【請求項２】 第２ブランク材が、短円柱状に形成され
   たものであることを特徴とする請求項１記載のドリル製
   造用のブランク材。
3. 【請求項３】 母材焼結体が、超硬合金であることを特
   徴とする請求項１又は２記載のドリル製造用のブランク
   材。
4. 【請求項４】 請求項１記載のドリル製造用のブランク
   材にシャンク材を固着し、第２ブランク材にセンター部
   を加工形成した後、前記第１ブランク材の超高圧焼結体
   にねじれ刃を形成すると共に第２ブランク材側に先端部
   を形成することを特徴とするドリルの製造方法。