JP2008272892A - 超硬合金製コーティングドリル - Google Patents

Abstract

【課題】再研削再コーティング回数を多く取ることができ、かつ最初にコーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定し刃溝の残余の超硬合金製素地も含めみがきを施した超硬合金製コーティングドリルに比べて、切屑の排出をよくした超硬合金製コ−ティングドリルを提供。
【解決手段】最初に刃先先端部 2から刃溝10の切上がり部 9までコ−ティング範囲 6の刃部全体のにわたり、周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝10のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングでは刃先先端部 2から２〜９mmの範囲にのみ硬質膜を部分コーティングするようにしかつコ−ティング範囲 3の部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去した。
【選択図】図１

Description

本発明は超硬合金製コーティングドリル、特に再研削再コーティング回数を多く取ることができ、かつ切屑のの排出をよくした超硬合金製コーティングドリルに関する。

従来の超硬合金製コーティングドリルは再研削すると、高速高能率穴あけを行うため再研削後の再コーティングが不可欠であった。特許文献２に示すような従来の超硬合金製コ−ティングドリルは再研削するとき、高速高能率穴あけを行うため再研削後の再コーティングが不可欠であったが、再研削によりドリル刃先逃げ面のコーティングは除去されているが、刃部全体にコーティングが被覆されているので、溝内部や外周マージン部などにはコーティング被膜が残っており、再コーティングの際には被膜の上から重ねてコーティング被覆をすることになる。この重ねコーティングは通常５回程度が限界であり、これ以上回数を増やすとコーティング密着力が低下しコーティング膜の剥離を起こしてしまう。このことから超硬合金製コーティングドリルの再研削再コーティングは５回程度が限度となりこれが寿命となった。特許文献１では、コーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定したことにより、例えば２〜３mmといった再研削量で再研削すると、ドリル先端部から２〜５mmのコーティング層は２〜３mmといった再研削量分が順次除去され、再コーティングするときコーティング層の重ね被覆回数を抑制し、コーティング膜の重ね剥離を防止して、再研削再コーティング回数を多く取ることが可能な超硬合金製コーティングドリルを提案した。
特開２００５−０５２９５３号公報 請求項１ 特開平０３−０５５１０４号公報

超硬合金製コーティングドリルでは、微量の霧状切削油を噴射して切削する、いわゆるミスト加工ドリル、又はＭＱＬ（Ｍinimum Ｑuantity Ｌubrication）加工ドリルとして使用されるが、このとき切屑の排出はエアー圧のみで行われるので、切屑がコーティングによる凹凸にひっかかるだけで切屑詰まりを起こし、折損に至るので、通常、コーティングによる凹凸をみがきによって除去して使用していた。特許文献１では、コーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定したことにより、再コーティングするときコーティング層の重ね被覆回数を抑制し、コーティング膜の重ね剥離を防止して、再研削再コーティング回数を多く取ることが可能な超硬合金製コーティングドリルとなったが、最初にドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定したので、コーティングによる凹凸をみがきによって除去するとき、刃溝の残余の超硬合金製素地にもみがき処理が施された。しかしながら、被切削材によっては、かかる刃溝の残余の超硬合金製素地部分は、コーティングした後で凹凸をみがきによって除去した刃溝面に比べて、切屑の排出が悪いことがあった。

本発明の課題は、再研削再コーティング回数を多く取ることができ、かつ最初にコーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定し刃溝の残余の超硬合金製素地も含めみがきを施した超硬合金製コーティングドリルに比べて、切屑の排出をよくした超硬合金製コ−ティングドリルを提供することである。

このため本発明は、最初に刃先先端部から刃溝の切上がり部まで刃部全体にわたり周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングでは刃先先端部から２〜９mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングするようにし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去したことを特徴とする超硬合金製コーティングドリルを提供することによって上記した従来製品の課題を解決した。

かかる構成により、本発明では、最初に刃先先端部から刃溝の切上がり部まで刃部全体にわたり周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングでは刃先先端部から２〜９mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去したので、再研削再コーティング回数を多く取ることができ、先端部から２〜９mmと短い範囲の部分コーティングによる凹凸をみがき処理は刃溝全体のコーティングによる凹凸をみがくことに比べて工数が少なく、かつ最初に刃溝全体にわたりコーティングを施し、コーティングによる凹凸をみがきによって除去した後の刃溝面は、最初にコーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定し刃溝の残余の超硬合金製素地も含めみがきを施した超硬合金製コーティングドリルに比べて切屑の排出をよくした超硬合金製コ−ティングドリルを提供するものとなった。

好ましくは、前記コーティング又は部分コーティングの硬質膜の膜厚は0.5 〜5 μｍである。膜厚が0.5 μｍ未満ではコーティングの効果が薄く、5 μｍを越えるとコーティング層が剥離し易くなるからである。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図１を参照して説明する。図１（ａ）は本発明を実施するための最良の形態の一例である超硬合金製コ−ティングドリル１の側面図、超硬合金製コーティングドリル１は、外径6mm 、溝長150mm 、全長200mm で、最初に刃先先端２から150mm のコーティング範囲に窒化チタンアルミ系硬質膜を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ被覆（以下コーティング）処理したものであり、６は150mm のコーティング範囲、４はコーティング範囲外の部分、５はシャンクである。（ｂ）は（ａ）の超硬合金製コーティングドリルのコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の一回目の再研削後のコーティングでは刃先先端２から３mmの範囲３にのみ前記硬質膜を部分コーティングするようにし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去した側面図を示す。図１の窒化チタンアルミ系硬質膜をコーティング処理したものに代わり、周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍコーティングしたものでもよい。図２は図１（ａ）の超硬合金製コーティングドリルを、一回目、二回目の再研削後のコーティングで刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとしたときの部分コーティング重ね回数の模式図を示す。図３は図１の窒化チタンアルミ系硬質膜を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ刃部全体にコーティングし、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した新品（図１（ａ））と、その後の１回目〜７回目の再研削後のコーティングで刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとしコーティングしかつコ−ティング範囲 3の部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去した超硬合金製コーティングドリルφ6 （１回目図１（ｂ））と、従来品の刃部全体を同様なコーティングをし刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した超硬合金製コーティングドリルとの比較テスト結果を示す。

図１に示すように、本発明の実施形態の超硬合金製コ−ティングドリル１は、最初に刃先先端２から刃溝10の切上がり部 9まで150mm のコーティング範囲 6に刃部全体にわたり、周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝10のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングではコ−ティング範囲 3の刃先先端部から２〜９mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングするようにし、かつコ−ティング範囲 3の部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去したものである。

図２（ａ）は図１の超硬合金製コーティングドリルを、最初に刃先先端２から150mm のコーティング範囲6'にコーティングしたもので、その後に、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の（ｂ）の１回目、（ｃ）の２回目の再研削後のコーティングでは刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとしたときの部分コーティング重ね回数の模式図を示す。（ｂ）の１回目の再研削では、内再研削量１mm１回分が除去され、再研削後の再コーティングは３mm分８が２層、残部6'が１層となり、（ｃ）の２回目の再研削では、新品時の内再研削量１mm２回分計２mmが除去され、再研削後の再コーティングは２mm分が３層、１mm分8'が２層、残部6'が１層となる。再研削後の再コーティング回数は重ね回数が３回以内となりコーティング層の剥離を防止し寿命が長くなる。（ｄ）はコーティングの１層、２層、３層重ね回数の説明図である。

図３は、図１の超硬合金製コーティングドリルを、最初に刃先先端２から 150mmのコーティング範囲に窒化チタンアルミ系硬質膜を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍコーティングし、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した新品（図１（ａ））と、その後の１回目〜７回目の再研削後のコーティングでは刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとした超硬合金製コーティングドリルφ6 （１回目図１（ｂ））と、従来品の、刃部全体を同様なコーティングをし刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した超硬合金製コーティングドリルとの比較テストを行った。被削材S50C(200HB) を切削速度 80m/min、送り速度 764mm/min、穴深さ 120mm、ミスト油剤使用で穴あけテストを行い、コーナ摩耗量が 0.2mmになったところで、再研削再コーティングを繰り返し、その穴あけ個数の調査を行った比較テスト結果を示す。これから判るように、従来品は再研削再コーティングを６回繰り返したときにコーティング剥離を起こし折損したのに対し、本発明品は８回の再研削再コーティングを繰り返しにおいても寿命の劣化は少なかった。

〔本発明の実施形態の効果〕
以上述べたように、本発明の最良の実施形態においては、最初に刃先先端部から刃溝の切上がり部まで刃部全体にわたり周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングでは刃先先端部から２〜９mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去したので、再研削再コーティング回数を多く取ることができ、先端部から２〜９mmと短い範囲の部分コーティングによる凹凸をみがき処理は刃溝全体のコーティングによる凹凸をみがくことに比べて工数が少なく、かつ最初に刃溝全体にわたりコーティングを施し、コーティングによる凹凸をみがきによって除去した後の刃溝面は、最初にコーティング範囲をドリル先端部から２〜５mmと短い範囲に限定し刃溝の残余の超硬合金製素地も含めみがきを施した超硬合金製コーティングドリルに比べて切屑の排出をよくした超硬合金製コ−ティングドリルを提供するものとなった。

好ましくは、前記コーティング又は部分コーティングの硬質膜の膜厚は0.5 〜5 μｍである。膜厚が0.5 μｍ未満ではコーティングの効果が薄く、5 μｍを越えるとコーティング層が剥離し易くなるからである。

（ａ）は本発明を実施するための最良の形態の一例である超硬合金製コ−ティングドリル１の側面図、超硬合金製コーティングドリル１は、外径6mm 、溝長150mm 、全長200mm で、最初に刃先先端２から150mm のコーティング範囲に窒化チタンアルミ系硬質膜を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ被覆（以下コーティング）処理したものであり、６は150mm のコーティング範囲、４はコーティング範囲外の部分、５はシャンクである。（ｂ）は（ａ）の超硬合金製コーティングドリルのコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の一回目の再研削後のコーティングでは刃先先端２から３mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングするようにし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去した側面図を示す。 図１（ａ）の超硬合金製コーティングドリルを、一回目、二回目の再研削後のコーティングで刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとしたときの部分コーティング重ね回数の模式図を示す。 図１の窒化チタンアルミ系硬質膜を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ刃部全体にコーティングし、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した新品（図１（ａ））と、その後の１回目〜７回目の再研削後のコーティングで刃先先端部に、それぞれコーティング範囲３mm、再研削量１mmとしコーティングしかつコ−ティング範囲 3の部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去した超硬合金製コーティングドリルφ6 （１回目図１（ｂ））と、従来品の刃部全体を同様なコーティングをし刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去した超硬合金製コーティングドリルとの比較テスト結果を示す。

符号の説明

１：超硬合金製コーティングドリル、２：刃先先端、３：部分コーティング範囲、
6 ：新品コーティング範囲、9 ：切上がり部、10：刃溝

Claims (2)

1. 最初に刃先先端部から刃溝の切上がり部まで刃部全体にわたり周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上被覆（以下コーティング）し、刃溝のコーティングによる凹凸をみがきによって除去し、その後の再研削後のコーティングでは刃先先端部から２〜９mmの範囲にのみ前記硬質膜を部分コーティングするようにし、かつ部分コーティングによる凹凸をみがきによって除去したことを特徴とする超硬合金製コーティングドリル。
2. 前記コーティング又は部分コーティングの硬質膜の膜厚は0.5 〜5 μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超硬合金製コーティングドリル。

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