钻头用坯件、钻头用坯件的制造方法、钻头以及钻头的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够使钎焊工序变得容易且能够高精度地钎焊的钻头用坯件、坯件的制造方法、钻头以及钻头的制造方法。通过对钻头用坯件(2)进行钎焊而形成钻头(1)，钻头用坯件(2)呈由超硬合金构成的圆柱长条状，在长度方向上，当将两端中的一端(A)的直径设为dA、将另一端(B)的直径设为dB、将中央部(C)处的最小直径设为dC时，dA、dB都在2mm以下，dA≥dB＞dC，并且长度相对于dA的比率为3以上，dB/dA＝0.96～1，并且dC/dA＝0.9～0.995，钻头用坯件(2)的钎焊容易，并且能够提高钎焊精度。
【专利说明】钻头用坯件、钻头用坯件的制造方法、钻头以及钻头的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在钻孔加工中使用的钻头用坯件、钻头用坯件的制造方法、钻头以及钻头的制造方法。
【背景技术】
[0002]在钻孔加工中使用的钻头已知有从前端的刀尖开始形成排屑槽的整体钻头，例如用作搭载电子元件的基板的钻孔加工用。由于伴随着电子元件的小型化而进行加工的孔径变小，也要求钻头的直径小。
[0003]制造所述钻头可采用如下所述的方法，例如，如专利文献I那样，将利用挤出成形而成形为纤维状的成形体切断为规定的长度并进行烧制来制作坯件，对该坯件实施台阶加工(段加工)、排屑槽等而完成钻头。另外，作为坯件的成形方法，还如专利文献2那样对压力成形法进行了研究。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003-277807号公报
[0007]专利文献2:日本特开2007-211259号公报发明概要
[0008]发明要解决的课题
[0009]然而，在专利文献I那样的挤出成形中，如上所述需要从纤维状的押出成形体切断为规定的长度，且该剖切面的形状被压变形，因此在切断之后，需要在烧制后从剖切面再次切断端部的规定长度。另外，在挤出成形中，由于在成形时需要大量地添加有机粘合剂成分，因此难以控制超硬合金烧结体中的碳量，容易在烧结体中产生空隙、残留碳等缺陷。
[0010]在专利文献2的方法中，需要利用细长的下冲头将加压后的细长形状的成形体挤出，但当成形体的直径变小为2_以下时，成形体的侧面与模具接触的面积大，因此施加给下冲头的负荷变大。另外，填充于模具的粉末填充部内的粉末的填充密度不均变大，在成形体的最下部，向模具附着的附着力局部变得过高。其结果是，存在如下所述的问题:当将成形体从模具内抽出时，下冲头承受不了负荷而容易破损。并且，因成形体密度的压力不均而导致坯件形状成为鼓状，烧制好的坯件的变形过大，坯件的端部有时出现崩刃或发生弯曲。
[0011]此外，在压力成形中，为了抑制成形体的破损，还考虑形成为锥形的成形体形状。然而，根据烧结体中的锥形尺寸，在将坯件钎焊于刀柄时，需要区别坯件的上冲头侧和下冲头侧并使朝向一致。其结果是，存在钎焊工序变得繁琐这样的不良状况；还存在刀柄与坯件的中心轴变得不平行而偏离、在钎焊后的刃磨加工时加工量增大这样的问题。
[0012]
【发明内容】
[0013]对此，本发明的目的在于，提供一种能够实现稳定的成形、能够容易且高精度地实现钎焊的钻头用坯件、坯件的制造方法、钻头以及钻头的制造方法。
[0014]解决方案
[0015]本发明的钻头用坯件由超硬合金构成，且呈圆柱长条状，在长度方向上，当将两端中的一端A的直径设为dA、将另一端B的直径设为dB、将中央部C处的最小直径设为d。、将长度方向的长度设为L时，dA、dB都为2mm以下，dA ^ dB > dc,并且长度相对于dA的比率为3 以上，dB/dA = 0.96 ?1，并且 dc/dA = 0.9 ?0.995。
[0016]另外，本发明的钻头用坯件的制造方法包括如下工序:调合包括WC粉末在内的原料粉末，制作平均粒径为100?150 μ m且粒度偏差为60?100 μ m的颗粒的工序；向压力成形模具的冲模的空隙部内填充所述颗粒，使上冲头从上方下降而对填充于所述冲模的空隙部内的颗粒进行加压，然后以使上冲头的位置向下方下降0.1mm?2mm的方式向上冲头施加追加负载，并且除去下冲头的负载而制作成形体的工序；烧制所述成形体的工序。
[0017]此外，本发明的钻头通过如下方式形成，S卩，将钻头用坯件钎焊于刀柄，并且对所述钻头用坯件实施刃磨加工。
[0018]另外，本发明的另一钻头具备加工部，该加工部包括刀尖和最大直径为2mm以下的排屑槽形成部，该加工部的刀尖处的WC粒子的平均粒径比所述加工部的中央部处的WC粒子的平均粒径大。
[0019]此外，本发明的钻头的制造方法包括如下工序:将钻头用坯件投入钎焊装置内的工序；使所述钻头用坯件在所述钎焊装置内排列的工序；使所述钻头用坯件与刀柄抵接而进行钎焊的工序；及对所述钻头用坯件实施刃磨加工的工序。
[0020]发明效果
[0021]在本发明的钻头用坯件中，由于一端A与另一端B之间的尺寸差小，因此无需在向钻头的刀柄钎焊钻头用坯件时将一端A与另一端B区别排列，从而向刀柄的钎焊容易，且钎焊精度也闻。因此，本发明的钻头的制造方法能够提闻工序的作业性。
[0022]另外，在本发明的钻头用坯件的制造方法中，能够通过将烧制之前的成形体调整为可实现难以产生崩刃等的稳定的成形的密度分布来制作，使烧制后的钻头用坯件成为规定的形状。
[0023]此外，在本发明的钻头中，由于刀尖处的超硬合金的WC粒子的平均粒径比加工部的中央部处的WC粒子的平均粒径大，因此加工部的刚性高，并且能够抑制刀尖处的破碎。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是关于本发明的钻头用坯件的一例的侧视图。
[0025]图2是用于说明关于成形本发明的钻头用坯件的方法的一例的模具结构的示意图。
[0026]图3是关于将图1的钻头用坯件钎焊于刀柄并进行了刃磨加工的钻头的一例的侧视图。
【具体实施方式】
[0027]基于图1的关于将本发明的钻头用坯件钎焊于刀柄后的钻头的一例的侧视图而进行说明。
[0028]在图1的钻头I中使用的钻头用坯件(以下，仅省略为坯件)2由超硬合金构成，呈圆柱长条状，且钎焊于刀柄3。在坯件2的长度方向上，当将两端中的一端A的直径设为dA、将另一端B的直径设为dB、将中央部C处的最小直径设为d。、将长度方向的长度设为L时，dA、dB都为2mm以下，dA彡dB > dc,并且长度L相对于dA的比率为3以上，dB/dA = 0.96?1，并且 dc/dA = 0.9 ?0.995。
[0029]在由该形状构成的坯件2中，由于坯件2的端部的直径比坯件2的中央部的直径大，因此钎焊面积大且钎焊强度高。另外，该dB/dA = 0.96?I的坯件2与dB/dA小于0.96的锥形相比，在向刀柄3钎焊的钎焊工序中，不需要使坯件2的朝向一致。因此，能够简化钎焊工序。此外，由于在坯件2与刀柄3的中心轴的偏差小的状态下进行钎焊，因此能够减小钎焊之后刃磨加工时的研削量。
[0030]需要说明的是，坯件2优选的尺寸是，dA、dB为0.3?1.7臟，长度L为3?20mm，dB/dA = 0.985 ?1，并且 dc/dA = 0.980 ?0.995。
[0031]另外，在本实施方式的坯件2中，一端A、另一端B侧处WC粒子的平均粒径比中央部C处的WC粒子的平均粒径大。由此，能够抑制加工坯件2而形成的钻头I的刀尖5在加工时的崩刃，并且排屑槽形成部6的刚性高，因此能够抑制钻头I的刀尖5在加工时的排屑槽形成部6的偏心，从而提高排屑槽形成部6的加工尺寸精度。
[0032](坯件的制造方法)
[0033]在此，对制作上述钻头用坯件的方法的一例进行说明。首先，调合用于制作形成坯件及钻头的超硬合金的WC粉末等原料粉末，并向该WC粉末等原料粉末添加粘合剂、溶剂而制作糊状物。对该糊状物进行造粒并使其成为颗粒，从而成为成形用粉末。
[0034]另一方面，准备压力成形模具(以下，仅省略为模具)，并向模具的冲模的空隙部内填充上述颗粒。然后，使上冲头从填充于冲模的空隙部内的颗粒的上方下降而进行加压，由此制作成形体。
[0035]在此，关于成形体的制作条件，将颗粒的平均粒径控制为100?150 μ m,并将颗粒的粒度偏差控制为60?100 μ m。颗粒的粒度偏差优选相对于平均粒径而控制在±30?50 μ m的范围内。控制颗粒的粒度偏差能够通过筛选分级等来进行调整。另外，在成形时在空隙部的规定的位置载置下冲头，从上方向由下冲头与空隙部所围起的凹部内填充颗粒，并使上冲头从上方下降，由此利用上下冲头来成形成形体。然后，以使上冲头的位置从该加压时的上冲头的保持位置向下方下降0.1mm?2mm的方式向上冲头施加追加负载，并且减小下冲头的负载。
[0036]根据该成形条件，能够改善成形体的压力不均,能够抑制抽出成形体时下冲头发生破损，并且能够将烧制成形体之后的坯件2的形状设为规定的形状。也就是说，通过成形体的密度成为在一端a及另一端b处高、在中央部c处低的状态，烧结后的烧结体的尺寸在一端a、另一端b处比在中央部c更收缩,使得dB/dA = 0.96?I,并且dc/dA = 0.9?0.995。
[0037]S卩，在利用压力成形来制作用于获得直径比2mm大的形状的烧结体的成形体时，可以在向模具填充粉末时将颗粒均匀地填充，但在利用压力成形来制作用于获得直径为2mm以下的烧结体的成形体时，在现有的方法中，在向模具填充粉末时，颗粒的填充变得不均匀。在本发明中，通过控制上述成形条件，能够制作成形体，并且能够获得规定形状的坯件。
[0038]需要说明的是，为了提高制造效率并避免上冲头倾斜下降，在模具中设有多组上冲头-空隙部-下冲头的组件，能够一次性地制作多个成形体。上冲头-空隙部-下冲头的组件数为例如4?144个。另外，模具的侧面形状也可以是直径从上冲头到下冲头为止相同的直线形状。或者也可以如下设置，即，由于在比起上冲头侧而更容易承受压力的下冲头侧处烧制时的收缩小，因此在加入相应的量而使烧制后的上冲头侧与下冲头侧的尺寸变得相同的范围内，如图2所示，在向冲模21的粉末填充部(空隙部)22填充颗粒25而在上冲头24与下冲头23之间对颗粒25进行加压并进行压力成形的模具20中，使下冲头23侧的直径Da比上冲头24侧的直径Db小。由此，能够将dB/dA比控制在规定范围内。
[0039]然后，成形体从模具取出，通过在真空中以1300?1500°C烧制而成为坯件2。此夕卜，根据期望，还能够在钻头I的表面成膜覆盖层(未图示)。
[0040]根据上述的本实施方式的坯件2的制造方法，坯件2通过压力成形而成形，与挤出成形相比，成形工序少且制造容易。另外，由于将坯件2的成形体烧制之后的坯件2的尺寸变化小，因此坯件2的尺寸精度高。因此，能够将坯件2形成为相对于钻头I的形状而切削量小的形状。此外，坯件2通过压力成形来形成，与挤出成形相比，由于能够在成形时减少添加的粘合剂的添加量，因此能够成为烧结体(坯件2)中的空隙、残留碳等缺陷难以存在的可靠性高的材料。另外，在该坯件2的制作工序中，由于能够调整成形体中的密度不均，因此能够实现难以产生崩刃等的稳定的成形。
[0041]另外,在dA为2_以下的还件2的制造中，通过压力成形来制作成形体，由此产生成形体的密度差。因此，与坯件2的中央部C相比，其端部(一端A、另一端B)更具有超硬合金的烧结发展的趋势。对此，在本实施方式中，在对成形时使用的颗粒的状态进行调整且利用上下冲头进行了加压之后，仅利用上冲头施加追加负载，由此能够抑制模具破损，并且能够调整坯件2的两端的成形体密度。其结果是，能够如上述那样调整构成烧制好的坯件2的超硬合金的WC粒子的平均粒径。
[0042](钻头的制造方法)
[0043]由上述工序获得的坯件2以数十个或者数百个的单位随机地投入到钎焊装置内。坯件2在钎焊装置内沿着长度方向排列，在自动地抵接于与另外准备的刀柄3连续的头部7的规定位置之后，利用激光等进行钎焊。然后，对钎焊后的坯件2实施刃磨加工。
[0044]此时，在图1中，虽然对一端A侧成为钻头I的刀尖5侧、另一端B侧成为钻头I的刀柄3侧的方式进行了记载，但本发明并不局限于上述方式，由于在钎焊时在排列机内随机地选择，因此有时也会使一端A成为钻头I的刀柄3侧、另一端B成为钻头I的刀尖5侧。
[0045](钻头)
[0046]通过上述坯件2的刃磨加工来制作钻头I。图3的钻头I的形状为，在一端A侧具备刀尖5，由刀尖5、与刀尖5连续的排屑槽形成部6、头部7来构成主体部8。刀尖5与排屑槽形成部6成为加工部。而且，与主体部8连续地具有刀柄3。在此，刀尖5是具有中心轴而一边旋转一边与被切削材料最先接触的部分，要求高耐破碎性与耐磨损性。排屑槽形成部6具有将因加工而产生的切屑向后方排出的功能，头部7是对钻头I的加工直径(排屑槽形成部6的直径)与刀柄3的直径进行调整的连结件。刀柄3是将钻头I固定于加工机的部分。
[0047]通过上述方法获得的钻头具备包括由超硬合金构成的刀尖5和排屑槽形成部6在内的加工部，该加工部的最大直径为2_以下。
[0048]另外，在使用了本实施方式的坯件2的钻头I中，钻头I的刀尖5处的WC粒子的平均粒径比加工部的中央部C处的WC粒子的平均粒径大。因此，排屑槽形成部6的刚性高，并且刀尖5处的破碎得以抑制。需要说明的是，在本发明中，一端A及另一端B定义为相对于坯件全长而至10%的长度为止。
[0049]另外，利用钢、合金钢或者不锈钢等廉价的材质来形成头部7与刀柄3，也可以采用将坯件2钎焊于头部7的前端的结构。如果是该结构，则还能够将钎焊于头部7的前端的坯件2的直径形成地比刀尖5侧大，并能够使钎焊面积变大来提高钎焊强度。需要说明的是，也可以由坯件从钻头的刀尖5形成至刀柄3。另外，钻头也可以是省略了头部7的形状。
[0050]实施例
[0051]相对于平均粒径为0.3 μ m的碳化鹤(WC)粉末，以金属钴(Co)粉末为6质量％、碳化铬(Cr3C2)粉末为0.6质量％、碳化钒(VC)粉末为0.3质量％的比例进行调合，添加粘合齐U、溶剂并进行混合，制作糊状物，并利用喷雾干燥机来制作表I所示的平均粒径的颗粒。
[0052]准备具备冲模的图2所示的模具，所述冲模具有四个空隙部，使用上述造粒粉末来进行压力成形，从而制作表I所示的直径(下冲头侧的直径为Da、上冲头侧的直径为Db)的成形体。需要说明的是，关于试料N0.6的成形体，变更为长度30mm的模具。另外，在表中，关于因加压后的追加负载而导致的上冲头的下降量，仅记作下降量。为了评价压力成形的稳定性，制作100个成形体，判断是否产生冲头的破损等不良状况。然后，将该成形体在真空中以1350°C进行烧制而成为坯件。
[0053]在获得的坯件的长度方向上，对于一端A、另一端B、中央部C的最小直径测定尺寸并将其记载于表2(dA、dB、dc)。需要说明的是，坯件的长度方向上的长度除试料N0.6以外都为8mm，在表I中还记载有长宽比(8/dA)。另外，使用扫描式电子显微镜(SEM)来以5000倍组织观察超硬合金，并利用LUZEXR解析法来计算一端A、另一端B、中央部C的WC粒子的平均粒径。表2示出其结果。需要说明的是，由于一端A与另一端B处的WC粒子的平均粒径相同，因此省略另一端侧B处的WC粒子的平均粒径的记载。
[0054]然后，使用该坯件来制作钻头，在下述条件下进行钻头加工测试。表2示出其结果O
[0055](钻头加工测试条件)
[0056]被切削材料:FR4.6层板、1.6mm厚、两块重叠
[0057]钻头形状:φΟ.Γητπη底切类型
[0058]转速:120krpm
[0059]进给速度:2.4m/min.
[0060]评价项目:能够进行钻孔加工的产品的个数(个)
[0061][表 I]
[0062] _成形条件__成形体
3iISs ? Da Ds D, 成形状态
— — O /D, _
I100__80__1.P1.301.301.D0可稳定成形
_2120__Ti__1.51.000.97PJ7可稳定成形
_3130__SO__1.01,501.50 1,00可稳定成形
_4180__m__HS2.462.35P.95可稳定成形
_5120__60__2.02.102.101.00可稳定成形
860 75 2.010.0010.001.00可稳定成形
__7200__80__1.01,301.2P0.92可稳定成形
860 TO 1.01.301.301.00下沖头存在破损
9100 120 1.01.001,001.00可稳定成形
_10120__80__3 0I 061?50.99可稳定成形
II120 80 0.0I 061.030.97可稳定成形
12120__70__1.52.502.40PJB可稳定成彤
[0063][表2]
[0064]
d, I dn I d.1 & I dc丨长宽丨超硬合金平均粒径加$数
(mm> (mm) 〔mm) Mh Mh 比 O Ai μ m) Ql μ m)
__I W5 103 1.0# 0Μ4 P,?84 7.64 PM QJ3 5,300
_2 aai 0.78 0.eo 0.m a.975 9.ss 0,37 0.35 4,500
_31,221211.220.S96Q.99Q6,540.340.315,000
_42,001.972.001.0000.8854.000.320.S24,000
_51.721.671.680.876Q.9704,S50.320,314,100
_68.108 03BID1.0000.9913.700.290,￡9 不可制作
7105QM1,02QMSQ.8907.B00,320.292^00
81.050.91Tm0J840J277M0.42UM3JD0
_90.31Q.720.eOQ.S880.的 99.880.320.282,600
_10ass0.760.82D.S550.8859.32D.32D.282^00
11a89 0.82 0.82 M21 DJ21 8.S8 0.33 0J7 2 J 00
122.00 1.97 1 89 0JS5 Q.985 4,00 0J3 OJI 4.300
[0065]I)长宽比:钻头用坯件的长度相对于一端的直径dA的比率
[0066]根据表1、2，在dA超过2mm的试料N0.6中，坯件的直径过大，研磨量过多，加工钻头不现实，放弃钻头的制作。另外，在颗粒的平均粒径小于100 μ m的试料N0.8中，不稳定地进行压力成形，下冲头发生破损，因此中途放弃钻头用坯件的制作。此外，对于颗粒的平均粒径大于150 μ m的试料N0.7、用颗粒的粒度偏差为100 μ m以上的原料成形的试料N0.9、加压后的上冲头的追加负载的下降量超过2mm的试料N0.10，de/dA小于0.9，加工个数也少。这被认为是因为烧结体的组织不均。另外，对于在加压后不利用上冲头施加追加负载的试料N0.11，dB/dA小于0.96，钎焊时的钎焊精度变低。
[0067]与此相对地，在dA、dB为2mm以下，且dA彡dB > dc?并且长度L相对于dA的比率为3以上，dB/dA = 0.96?1，并且dc/dA = 0.9?0.995的试料N0.1?5、12中，能够在下冲头不发生破损的情况下制作良好的坯件。
[0068]附图标记:
[0069]I 钻头
[0070]2坯件(钻头用坯件)
[0071]A 一端
[0072]B 另一端
[0073]C中央部
[0074]3 刀柄
[0075]5 刀尖
[0076]6排屑槽形成部
[0077]7 头部
[0078]8主体部
[0079]dA 一端A侧的直径
[0080]dB另一端B侧的直径
[0081]dc中央部的最小直径
[0082]Da成形体的下冲头侧的直径
[0083]Db成形体的上冲头侧的直径
【权利要求】
1.一种钻头用坯件，其中， 所述钻头用坯件由超硬合金构成，且呈圆柱长条状，在长度方向上，当将两端中的一端A的直径设为dA、将另一端B的直径设为dB、将中央部C处的最小直径设为d。、将长度方向的长度设为L时，dA、dB都为2mm以下，dA彡dB > dc,并且长度L相对于dA的比率为3以上，dB/dA = 0.96 ?1，并且 dc/dA = 0.9 ?0.995。
2.根据权利要求1所述的钻头用坯件，其中， 所述钻头用坯件通过压力成形来制作。
3.根据权利要求1或2所述的钻头用坯件，其中， 所述一端A及所述另一端B处的WC粒子的平均粒径比所述中央部处的WC粒子的平均粒径大。
4.一种钻头用坯件的制造方法，其中， 所述钻头用坯件的制造方法包括如下工序: 调合包括WC粉末在内的原料粉末，制作平均粒径为100?150 μ m且粒度偏差为60?100 μ m的颗粒的工序； 向压力成形模具的冲模的空隙部内填充所述颗粒，使上冲头从上方下降而对填充于所述冲模的空隙部内的颗粒进行加压，然后以使所述上冲头的位置从该加压时的上冲头的保持位置向下方下降0.1mm?2mm的方式向上冲头施加追加负载，并且除去下冲头的负载而制作成形体的工序； 烧制所述成形体的工序。
5.—种钻头,其中， 所述钻头通过如下方式形成，即，将权利要求1至3中任一项所述的钻头用坯件钎焊于刀柄，并且对所述钻头用坯件实施刃磨加工。
6.—种钻头,其中， 所述钻头具备加工部，该加工部包括刀尖和最大直径为2mm以下的排屑槽形成部， 该加工部的所述刀尖处的WC粒子的平均粒径比所述加工部的中央部处的WC粒子的平均粒径大。
7.一种钻头的制造方法，其中， 所述钻头的制造方法包括如下工序: 将权利要求1至3中任一项的钻头用坯件投入钎焊装置内的工序； 使所述钻头用坯件在所述钎焊装置内排列的工序； 使所述钻头用坯件与刀柄抵接而进行钎焊的工序； 对所述钻头用坯件实施刃磨加工的工序。
【文档编号】C22C29/08GK104136165SQ201380011185
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】松下滋, 山田忠幸 申请人:京瓷株式会社