ドリルビット及びドリルビットの製造方法
【課題】 穿孔寿命を改善し、穿孔穴の穴あけ精度を向上させたドリルビット及びその製造方法を実現する。
【解決手段】
円柱状又は円筒状の金属ボディを有するドリルビットの製造方法において、金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し（３１）、塗布されたろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ（３３）、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより穿孔刃を製造する（３５、３６、３８）。整形工程においては、穿孔刃を、湾曲凹面状の型にろう材の外周側面を押し付けながら金属ボディを回転させて外周側面を整形し、平面状の型にろう材の先端面を押し付けて先端面を概ね平坦に整形する。
【解決手段】
円柱状又は円筒状の金属ボディを有するドリルビットの製造方法において、金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し（３１）、塗布されたろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ（３３）、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより穿孔刃を製造する（３５、３６、３８）。整形工程においては、穿孔刃を、湾曲凹面状の型にろう材の外周側面を押し付けながら金属ボディを回転させて外周側面を整形し、平面状の型にろう材の先端面を押し付けて先端面を概ね平坦に整形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート、硬質タイルなどの穿孔に使用されるダイヤモンドを用いたドリルビット及びドリルビットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート、モルタル、タイルなどの穴あけに使用されるダイヤモンドを用いたドリルビットは、大径穴の穿孔に使用されるコア形と、細径穴の穿孔に使用されるノンコア形とがあり、穿孔刃がダイヤモンド砥粒と金属粉末の焼結体で形成されている。穿孔刃に含有されるダイヤモンド砥粒の体積含有率は、ダイヤモンド砥粒の保持力と穿孔刃の強度を保つために、５〜１５Ｖｏｌ％程度の含有率とされることが多い。通常、ダイヤモンドの含有率が低いと切れ味が劣り、コンクリート等へ穿孔するにはビットの回転動作のみでは穿孔が困難となるため、回転動作に加えて振動動作を与える振動ドリル、打撃動作を与えるハンマドリルなどの専用電動工具に取り付けて使用されることが多かった。その場合、振動、打撃による騒音を伴っていた。
【０００３】
これに対し特許文献１によれば、ドリルビットの金属ボディの先端に一条のスリットを設け、金属ボディの外周面及び先端面にろう付用合金（ろう材）を溶融してダイヤモンド砥粒を固着させる（溶着）ようにしたドリルビットが開示されている。このドリルビットは、コンクリートや石材などに代表される硬脆材に対して孔あけ作業を行う場合に、冷却水またはその他の加工液を用いずに、通常のドリルに装着するだけで容易に操作することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０８１１７号公報
【０００５】
図１０は、従来のドリルビット１０１における穿孔刃１０３の形状を示す図である。穿孔刃１０３は、主にろう材１０４とダイヤモンド砥粒１０５により構成される。最初に、円柱状又は円筒状のボディ１０２の先端を液状のろう材に浸漬することによりろう材１０４が塗布される。ろう材１０４塗布後のボディ１０２の先端部分は、浸漬して引き上げるときにできる垂れ下がった滴状の形状となることが多い。その後、ダイヤモンド砥粒１０５を滴状のろう材１０４に振り掛ける等の方法で付着させる。この付着後の形状は、図１０で示すように、垂れ下がった滴状のろう材の外周面にダイヤモンド砥粒１０５がちりばめられた形となる。尚、図１０では説明の便宜上、ダイヤモンド砥粒１０５がまばらに付着されたように図示しているが、実際にはできるだけ多くのダイヤモンド砥粒１０５がろう材に付着される。その後、ろう材１０４を十分乾燥させた後に、真空雰囲気または還元性ガス雰囲気炉内で高温加熱する（溶着工程）ことによってダイヤモンド砥粒１０５がろう材１０４によってボディ１０２に固定される。
【０００６】
このように、従来のドリルビット１０１においては、ボディ１０２の先端に形成される穿孔刃１０３の形状は滴状となることが多く、先端の外周側側面に矢印１０８ａの部分のように突出する凸部や、矢印１０８ｂで示す部分のように先端面（下面）中央付近に突出する凸部が、溶着後にろう材から外部に大きく突出したままとなることがあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来のドリルビットでは、外周側面および先端面に凸部を有する穿孔刃１０３を用いると、穿孔時にはこの凸部に応力が集中してしまう。そのため、矢印１０８ａ、１０８ｂの部分が欠けてしまう原因となっていた。「欠けてしまう」とは、例えば、ダイヤモンド砥粒１０５の脱落又はろう材１０４の欠損が生じることである。このように穿孔刃１０３の先端面又は外周側面に凸部が形成されていると、穿孔作業時に応力集中による欠けが発生してドリルビットの穿孔寿命が短くなってしまう。また、穿孔刃１０３の外周側面および端面に有する凸部は、穴あけ径の精度を悪化させる原因となることから、極力凸部が生じないようにドリルビットを製造することが望まれていた。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は穿孔寿命を改善できるドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、穿孔穴の穴あけ精度を向上できるドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、穿孔効率（穿孔性能）を向上させるようにダイヤモンド砥粒を配置したドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットの製造方法において、金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、塗布されたろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて円筒状あるいは円柱状に整形するようにした。穿孔刃の整形を行った後に穿孔刃が焼結される。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を概ね円筒形に整形する。さらに、穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、ろう材の先端面を概ね平坦に整形する。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、平面状の型のろう材が押し付けられる面に、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径を有する整形用ダイヤモンド砥粒を多数設け、整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いてろう材の先端面を整形する。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、金属ボディは円筒状であり、穿孔刃は円筒状の金属ボディの開口部に設けられ、穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより穿孔刃の内周部を整形する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、液状のろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結するので、穿孔刃の外周側面と先端面に凸部の無いろう材の形状を整形でき、穿孔時の応力が集中して欠けを生じていた凸部を整形によってなくし、切削時に欠けの少ないドリルビットを実現できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、穿孔刃を円筒状あるいは円柱状に整形するので、ノンコア型とコア型の双方のドリルビットにおいて外周側面と先端面に凸部の無い形状の穿孔刃を形成することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を整形するので、円筒度、芯円度の高い形状に整形でき、穿孔刃の外周側面に突出する凸部の少ない形状を実現できる。また、押し付け力により、塗布されたダイヤモンド砥粒がボディ面に接触するので、ダイヤモンド砥粒の突き出し高さが揃えられるドリルビットを実現できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、ろう材の先端面を整形するでき、穿孔刃の先端面に突出する凸部の少ない形状にすることができる。また、穿孔作業時に穿孔刃の先端面のダイヤモンド砥粒全体がコンクリートなどの被削材に均等に接触して穿孔するため、ダイヤモンド砥粒の偏磨耗を抑制して、穿孔寿命を延ばす効果がある。
【００２０】
請求項５の発明によれば、整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いてろう材の先端面を整形するので、ろう材の先端面を押し付けて整形した際に、各ダイヤモンド砥粒の平坦面が外側を向いて揃っているため、ダイヤモンド砥粒に若干の回転を加え、ダイヤモンド砥粒の角を外側へ向かわせて鋭利な切れ刃とすることができ、切れ味を上げる効果がある。
【００２１】
請求項６の発明によれば、穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより穿孔刃の内周部を整形するので、コアタイプの穿孔刃の内周面を良好な形状に整形することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項１から６のいずれか一項の方法により製造されるドリルビットが実現できるので、耐久性が良くて穿孔性の良いドリルビットを提供することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を整形するので、円筒度、芯円度の高い形状に整形でき、穿孔刃の外周側面に突出する凸部の少ない穿孔刃形状を実現したドリルビットを提供できる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、穿孔刃の先端面に突出する凸部の少ない形状にすることができ、良好な穿孔性能を有するドリルビットを提供できる。
【００２５】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施例に係るドリルビットの製造手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例に係る穿孔刃３へのダイヤモンド砥粒の付着させる方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施例に係る穿孔刃３の先端面を平面状の型３１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図５】本発明の実施例に係る穿孔刃３の先端面を平面状の型４１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るコア形のドリルビット５１の正面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るコア形のドリルビット５１の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る穿孔刃３の内周面を、中央に円筒形の凸部を有する型８１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図９】本発明の実施例に係るドリルビット１の正面図である。
【図１０】従来技術によるドリルビット１０１の穿孔刃１０３部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本明細書においては、ドリルビット単体の上下方向は図９に示す方向であるとして説明する。
【００２８】
最初に図９を用いて、本実施例に係るノンコア型のドリルビット１の全体構成を説明する。ドリルビット１を構成する部材は、円柱状のベース部分を構成する金属製のボディ２と、後端側に形成される取付部１０と、ボディ２と取付部１０の間に形成される円盤状のツバ部１２と、ボディ２の先端部に設けられる穿孔刃３によって構成される。取付部１０は、駆動源となる動力工具に取り付けるための断面が六角形の、いわゆる六角軸であり、例えば、ドリルビット１を電動ドリル、インパクトドライバ、ハンマドリルなどの駆動用工具の六角取付口に装着することができる。六角形状の中心軸に対称な対辺間の間隔は例えば６．３５ｍｍであって、軸方向の長さ（上下方向長さ）は３０ｍｍ程度である。また、取付部１０の軸方向（上下方向）の中央付近に、円周方向に連続した窪み部１１を形成して、インパクトドライバ等のいわゆるワンタッチ取り付け機構のボールが嵌合できるように構成した。窪み部１１の最細部の直径は、例えば５ｍｍである。
【００２９】
ツバ部１２は、穿孔作業中に発生する粉塵が図示しないインパクト工具などの動力工具や作業者側に直接飛散するのを低減させる役目を果たすものであり、ボディ２及び取付部１０の直径よりも大きい直径を有する。ボディ２の直径は、被削材にあける穴の大きさによって決定される。例えば、直径５ｍｍ程度から直径４０ｍｍ以上の大径のボディ２まで、様々なサイズのドリルビット１が提供される。穿孔作業においては、ドリルビット１を低速で回転させると好ましく、例えば毎分１，０００〜３、０００回転程度で回転させる。
【００３０】
穿孔刃３は、例えば砥粒を単層に並べて溶着させた単層構造からなるものである。ボディ２の側面には、らせん状の突起１３が形成される。らせん状の突起１３は、ボディ２と一体で構成されると好ましい。らせんの向きは、通常のドリル刃と同じように回転方向に対して切削粉を後端側（上側）に引き出すような回転方向とする。突起１３の製造方法は、規定の厚さよりも肉厚の円筒形のボディ２から、突起１３の部分を残すようにらせん状に削り出すことによって製造する。尚、突起１３の外径は、穿孔刃３の外径（切削径）よりやや小さく構成すると良い。
【００３１】
次に、ドリルビット１の製造手順を図１のフローチャートを用いて説明する。ドリルビット１を製造するにあたって、最初に公知の加工方法を用いてドリルビット１の取付部１０及びボディ２の機械加工を行う（ステップ３１）。ドリルビット１の取付部１０及びボディ２は例えば鉄系の合金製であり、機械加工によって図９に示すドリルビット１のうち、穿孔刃３がつけられていない状態の形状に形成される。次に、機械加工した素材全体に錆止め処理等の保護のための下地塗りを行う（ステップ３２）。
【００３２】
次に、塗られた下地用の塗料が十分乾燥した後に、ドリルビット１のボディ２の先端（下端）をビーカー等の容器内に入れた液状のろう材（ろう材ペースト）に浸した後に引き上げる（ステップ３３）。ろう材には、いわゆる「銀ろう」「銅ろう」「ニッケルろう」等の市販されているろう材を用いることができる。ろう材を、ボディ２の先端部分に浸漬させてボディ２を引き上げることにより、ろう材４をボディ２に簡単に付着させることができる。このようにろう材４を付着させることにより、金属製のボディ２の先端部分に塗り残し無く所定量のろう材４を塗布することができる。
【００３３】
次に、ドリルビット１を上下反転させて倒立状態にして、上からダイヤモンド砥粒を振りかけることにより、ボディ２の先端（下端）に塗布したろう材の表面にダイヤモンド砥粒を付着させる（ステップ３４）。ステップ３３の終了からステップ３４でダイヤモンド砥粒を付着させるまでの時間は、例えば３０秒から６０秒程度である。図２は、ダイヤモンド砥粒を付着させる方法を示す図である。ここでは、ボディ２の上下をひっくり返して倒立させた状態にして、上から多数のダイヤモンド砥粒５を振りかけるように矢印２０のように落下させ、ろう材４にダイヤモンド砥粒５を付着させる。この際、ボディ２を直立状態でなく斜めに傾けたり回転させたりして、ろう材４にダイヤモンド砥粒５をまんべんなく付着させることが重要である。この振りかける工程は、重力によって単純にダイヤモンド砥粒５を落下させるようにするだけで十分であるが、その他、ダイヤモンド砥粒５に所定の速度をつけて付着させるようにしても良いし、その他の方法によって付着させても良い。
【００３４】
次に、ダイヤモンド砥粒５を振りかけた後に、第１の整形工程に進む。これはボディ２を横に寝かせた状態として、穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら、ボディ２を回転させる（ステップ３５）。図３は、穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。型２１の上面は、軸方向と垂直方向に所定の曲率を有する曲面に形成される。従って、上面の軸方向と垂直の辺２１ａ、２１ｃは曲線となり、上面の軸方向と平行な辺２１ｂ、２１ｄは直線となる。このような型２１を用いて、ボディ２を矢印２２の方向に所定の力で押しつけながら、矢印２３の方向、あるいは矢印２３とは逆方向に移動させながら回転させる。回転させる回数は１回でも複数回でも良い。このように湾曲凹面状の型２１へ押し付けと回転を加えることによって穿孔刃３を整形することにより、垂れ下がった滴状の形をした穿孔刃３の外周側面を概ね円柱状に整形することができ、円筒度、芯円度の高い形状に整形することができる。この結果、従来例において穿孔刃の外周側面で見られたような大きな凸部をほとんど無くすることができ、穿孔刃３の一部分に応力が集中することが原因の欠けを大幅に抑制することができる。
【００３５】
また、矢印２２の方向への押し付け力により、塗布されたダイヤモンド砥粒５がボディ２の表面に接触し、ダイヤモンド砥粒５の突き出し高さが揃えられるので、穿孔作業時にはダイヤモンド砥粒５全体がコンクリートなどの被削材に均等に接触する。この結果、ダイヤモンド砥粒５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔刃３による穿孔寿命を大幅に延長でき、穴あけ径精度が長く持続する。
【００３６】
次に、第２の整形工程に進み、穿孔刃３の先端面（下端面）を整形する（ステップ３６）。図４は、本発明による穿孔刃３の先端面を平面状の型３１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。図３で示したように穿孔刃３の外周側面を整形した後に、穿孔刃３の刃先端面を平面状の型３１を用いて整形する。平面状の型３１は、例えば鉄系合金或いはアルミ系合金による平板状の板であり、その上面３１ａ及び下面３１ｂは平面である。このような型３１を用いて、ボディ２を矢印２４の方向に平面状の型３１に押し付けて、穿孔刃３の先端面が概ね平坦になるように整形する。これにより、従来、穿孔刃３の先端面で見られた凸部（例えば図１０の１０８ａ、１０８ｂ）が無い形状となり、凸部に加わる大きな応力によるダイヤモンド砥粒５の欠けを大幅に抑制できる。また、穿孔作業時にドリルビットをコンクリートなどの被削材に押し当てると、穿孔刃３の先端面のダイヤモンド砥粒５全体が被削材に対して均等に接触して穿孔するため切削効率が向上する。さらに、ダイヤモンド砥粒５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔寿命を延ばす効果が得られる。
【００３７】
次に、整形した穿孔刃３を所定時間、例えば数十分から数時間程度、大気中において乾燥させる（ステップ３７）。その後、水素を充填した高温炉等を用いて、還元雰囲気内で焼結して（ステップ３８）、ドリルビット１が完成する。尚、焼結の際の温度や焼結時間は、ろう材４の材質で変わるが、例えばニッケルベースのろう材４を用いる場合は、１０００℃程度の炉内で３０分以上焼結すると好ましい。焼結により、ろう材４の溶媒成分が蒸発し、その後融解することにより、ダイヤモンド砥粒５がボディ２にしっかり固定されると共に、ダイヤモンド砥粒５がろう材４の表面から外部に大きく露出するようになる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図５を用いて第２の実施例を説明する。第１の実施例においては、穿孔刃３の側面を整形する第１の整形加工と、穿孔刃３の先端面を整形する第２の整形加工を用いて、穿孔刃の形状を整えるようにした。しかしながら、本方法を用いると、図４の型３１の上面３１ａと接触するダイヤモンド砥粒５の接触面５ａがほぼ平行にそろってしまい、ダイヤモンド砥粒５の平面部分が下側に位置するように整列する。このため、ランダムにダイヤモンド砥粒５を配置させた従来の穿孔刃に比べて切れ味がやや劣る傾向にあることがわかった。そこで、第２の実施例においては、ステップ３６で用いる平面状の型３１の代わりに改良した平面状の型４１を用いて整形するようにした。
【００３９】
図５は、第２の実施例に係る平面状の型４１を用いて穿孔刃３の先端面を整形する状態を示す図である。平面状の型４１は、上面に無数のダイヤモンド砥粒４２を、予め接着等により固定しておく。このダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３側に付着させるものではなく、穿孔刃３側のダイヤモンド砥粒５の向きを調整するために設けられるもので、ダイヤモンド砥粒４２は平面状の型４１から離脱しないように固定しておくと好ましい。また、穿孔刃３側のダイヤモンド砥粒５の向きを調整する目的を達成するためには、ダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３に付着されるダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径とするのが好ましい。
【００４０】
通常、工業用のダイヤモンド砥粒４２の結晶構造は、多くが多面体である。そして、その内の１面（４２ａ）を平面状の型４１の上面に接するようにして接着すると、その対向側に突起（４２ｂ）が位置することになる事が多い。即ち、図５に図示するようにダイヤモンド砥粒４２ｂの突起４２ｂは上向きになるように配置される。このようなダイヤモンド砥粒４２に対して、穿孔刃３を矢印２５のように押しつけると、ダイヤモンド砥粒４２の突起４２ｂが相対するダイヤモンド砥粒５の間隙に入りこみ、塗布されたダイヤモンド砥粒５を若干回転させ、鋭利な角を外側に向けることができる。このようにして、ダイヤモンド砥粒５の鋭利な角の方向を積極的に調整することにより、切れ味が良好なドリルビットを実現することができる。
【００４１】
尚、発明者らの実験により、平面状の型４１に固定されるダイヤモンド砥粒４２の平均粒径がドリルビット１の穿孔刃３の切れ味に大きく影響するということが判明した。即ち、ダイヤモンド砥粒４２の平均粒径が塗布されたダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２倍未満では、穿孔刃３の先端面を平面状の型４１に押し当てた際にダイヤモンド砥粒４２の先端角がダイヤモンド砥粒５の間隙に十分入りこむことができず、ダイヤモンド砥粒５に理想的な回転力を加えることができない。また、ダイヤモンド砥粒４２の平均粒径が塗布されたダイヤモンド砥粒５の１倍を超えるとダイヤモンド砥粒５の間隙に大きく食い込んで、ダイヤモンド砥粒５を横へ押しのけ、ダイヤモンド砥粒５の偏在を生じてしまう。従って、ダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３に付着されるダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２〜１倍程度とすることが好ましい。
【実施例３】
【００４２】
以上説明したドリルビットは図９に示したような、いわゆるノンコア型のドリルビットであるが、本発明はいわゆるコア型のドリルビットにも同様に適用できる。図６はコア型のドリルビット５１の正面図である。ドリルビット５１を構成する部材は、円筒状の金属製のボディ５２と、ボディ５２の後端側に接続される取付部６０と、ボディ５２と取付部６０の間に形成されるボディ５２の外径よりも大きい径を有する円盤状のツバ部６２と、ボディ５２の開口先端部に設けられる穿孔刃５３によって構成される。取付部６０の軸方向（上下方向）の中央付近には、窪み部６１が形成される。
【００４３】
ボディ５２は取付部６０に対してその径が大きくなっており、ボディ５２の内部には空洞が形成されて略円筒状に形成される。ボディ５２の側面には、らせん状の突起６３が形成される。らせん状の突起６３は、ボディ５２と一体で構成されると好ましい。らせんの向きは、通常のドリル刃と同じように回転方向に対して切削粉を後端側に引き出すような回転方向とすれば良い。ボディ５２の先端側（下端側）の開口部には、切削粉のはけやドリルビット１の抜けを良くするため、軸方向に切り欠き５２ａを形成してもよい。ドリルビット５１において、穿孔刃５３の円周上の一部分に設けることにより穿孔刃５３を分割して形成することができ、穿孔された被削材から発生する細かい粉塵が切り欠き５２ａによって効果的に排出され、穿孔効率の向上を図ることができる。
【００４４】
ボディ５２の側方にはコア排出孔６５が形成される。コア排出孔６５はボディ５２の内部に貯まったコアを外部に排出するために形成されたもので、内部空間と外部を貫通させる横穴である。コア排出孔６５は、ボディ５２の内部空間の内後端側（上側）に配置すると良い。コア排出孔６５の形状は比較的任意であり、内部空間にたまったコアを効果的に外部に排出できるように、ある程度の大きさを有することが好ましい。本実施例では、正面から見たとき（図６にように見た際）に、コア排出孔６５が長方形の上下辺に、半円を接続したような長円形状としている。また、コア排出孔の幅については、切削時に内部空間に溜まるコアが穿孔刃５３の内径より若干小さい径を有して溜まることから、穿孔刃５３の内径と同程度かもしくは若干大きい程度確保されていることが好ましい。
【００４５】
図７はドリルビット５１の断面図である。ボディ５２は円筒状の形状をしており、ボディ５２と突起６３は一体に構成される。突起６３は、ボディ５２の外周に沿って下端付近からツバ部６２付近までらせん状に連続して延びる。その製造方法は、均一肉厚の円筒状のボディ５２を準備し、最初に切削加工によってらせん状に連続した溝６４を形成する。らせん状の突起６３の軸方向幅ｗ１と溝６４の軸方向幅ｗ２の比は、本実施例では７：２位である。しかしながらこれらの幅ｗ１、ｗ２の大きさは任意であり、特に溝６４の軸方向幅ｗ２は、切削対象から生ずる切削粉の粒子の量や大きさ等を考慮してその幅の大きさ、溝６４の半径方向の深さを決めれば良い。
【００４６】
図７において、穿孔刃５３は円筒形のボディ５２の下端部付近の内周面５３ｃから先端面５３ｂ、外周面５３ａにかけて連続して形成される。このうち、穿孔刃５３の外周面５３ａの成型方法は図３で説明した整形方法と同様に整形できる。また、穿孔刃５３の先端面５３ｂの成型方法は図４又は図５で説明した整形方法と同様に整形できる。しかしながら、第１の実施例による整形手順では穿孔刃５３の先端面５３ｂと外周面５３ａの整形はできるものの、内周面５３ｃの形状を整形できない。穿孔作業においては、内周面５３ｃの内側に円柱状のコアが通過することになるので、内周面５３ｃにダイヤモンド砥粒５の大きな突出等が生じていると、穿孔時にはこの凸部に応力が集中し、穿孔刃５３の欠けが生ずる恐れがある。そこで、第３の実施例においては、図８のような中央に円筒形の凸部を有する型８１を用いて穿孔刃５３の内周面５３ｃを整形するようにした。
【００４７】
図８は本発明の第３の実施例に係る穿孔刃３の内周面５３ｃを、中央に円筒形の凸部を有する型８１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である（本図では縦横の寸法とは厳密に描いていないので注意されたい）。型８１は、上面から下方に延びる円筒状の窪み８２が形成され、円環状の底面８３が形成される。円環状の底面８３の内周側は、上方向に突出する円筒形の凸部８４が形成される。凸部８４は平坦な円形の上面８４ａと、上面８４ａと円環状の底面８３を接続するための円筒状の側面８４ｂが形成される。円筒形の凸部８４は底部から上部に至るにつれてその径が小さくなるように形成され、図８のように断面で見るとｄ１＞ｄ２の関係となる。このように側面８４ｂをテーパー状に形成したことによって、穿孔刃５３の内周面５３ｃの整形を行いやすくした。この際、穿孔刃５３の外周面５３ａにおいては、矢印８５に示す部分のように穿孔刃５３は型８１には接触しない。従って、型８１を用いることによって外周面５３ａの形状に影響を及ぼすことを防止できる。一方、穿孔刃５３の先端面５３ｂは、型８１の円環状の底面８３に良好に接触するので、内周面５３ｃの整形と同時に先端面５３ｂの整形も行うことができる。型８１を用いた整形作業は、図１で示したフローチャートのステップ３６に置き換えて行うことができる。あるいは、ステップ３５と３６の間に型８１を用いた整形作業を追加するようにしても良い。
【００４８】
以上説明したように、内周面整形用の型８１を用いた整形作業を行うことによってコア型のドリルビット５１の穿孔刃５３も良好に形成することができるので、穿孔刃５３の突起が少ない形状となり、局所的に加わる大きな応力によるダイヤモンド砥粒５５の欠けを大幅に抑制できる。また、ダイヤモンド砥粒５５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔寿命を延ばす効果が得られる。
【００４９】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば第２の実施例では図５に示すように平面状の型４１の上面にダイヤモンド砥粒４２を接着固定するようにしたが、ダイヤモンド砥粒４２を用いる代わりに平面状の型４１の上面に機械加工などによってダイヤモンド砥粒４２と同等の凹凸をつけるようにしてもよい。このようにすると、ドリルビットの整形時にダイヤモンド砥粒５によって凹凸が削られるため、型の寿命が低下するものの、ダイヤモンド砥粒を使用しないことにより全体の製造コストを抑制することが可能となる。また、第１の実施例の図３に示される湾曲凹面状の型２１に、図５と同様にダイヤモンド砥粒を接着固定してもよく、このようにするとドリルビットの側面においても鋭利な角を外側に向けることができ、切れ味が良好なドリルビットを実現することができる。また、上述の実施例においてドリルビットは外周面が軸方向に平行に形成されていたが、ドリルビットの先端付近を後端に向かって若干拡径するテーパー形状とし、図８において矢印８５に示す隙間を無くすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ ドリルビット ２ ボディ ３ 穿孔刃 ４ ろう材
５ ダイヤモンド砥粒 ５ａ （ダイヤモンド砥粒の）接触面
８ａ 凸部 １０ 取付部 １１ 窪み部 １２ ツバ部
１３ 突起 ２１ （湾曲凹面状の）型
２１ａ〜２１ｄ （湾曲凹面状の型の）辺 ３１ （平面状の）型
３１ａ （平面状の型の）上面 ３１ｂ （平面状の型の）下面
４１ （平面状の）型 ４２ ダイヤモンド砥粒
５１ ドリルビット ５２ ボディ ５３ 穿孔刃
５３ｃ 内周面 ５５ ダイヤモンド砥粒
６０ 取付部 ６１ 窪み部 ６２ ツバ部
６３ 突起 ６４ 溝 ６５ コア排出孔 ８１ 型
８３ 底面 ８４ 凸部 ８４ａ （凸部の）上面
８４ｂ （凸部の）側面 １０１ ドリルビット １０２ ボディ
１０３ 穿孔刃 １０４ ろう材 １０５ ダイヤモンド砥粒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート、硬質タイルなどの穿孔に使用されるダイヤモンドを用いたドリルビット及びドリルビットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート、モルタル、タイルなどの穴あけに使用されるダイヤモンドを用いたドリルビットは、大径穴の穿孔に使用されるコア形と、細径穴の穿孔に使用されるノンコア形とがあり、穿孔刃がダイヤモンド砥粒と金属粉末の焼結体で形成されている。穿孔刃に含有されるダイヤモンド砥粒の体積含有率は、ダイヤモンド砥粒の保持力と穿孔刃の強度を保つために、５〜１５Ｖｏｌ％程度の含有率とされることが多い。通常、ダイヤモンドの含有率が低いと切れ味が劣り、コンクリート等へ穿孔するにはビットの回転動作のみでは穿孔が困難となるため、回転動作に加えて振動動作を与える振動ドリル、打撃動作を与えるハンマドリルなどの専用電動工具に取り付けて使用されることが多かった。その場合、振動、打撃による騒音を伴っていた。
【０００３】
これに対し特許文献１によれば、ドリルビットの金属ボディの先端に一条のスリットを設け、金属ボディの外周面及び先端面にろう付用合金（ろう材）を溶融してダイヤモンド砥粒を固着させる（溶着）ようにしたドリルビットが開示されている。このドリルビットは、コンクリートや石材などに代表される硬脆材に対して孔あけ作業を行う場合に、冷却水またはその他の加工液を用いずに、通常のドリルに装着するだけで容易に操作することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０８１１７号公報
【０００５】
図１０は、従来のドリルビット１０１における穿孔刃１０３の形状を示す図である。穿孔刃１０３は、主にろう材１０４とダイヤモンド砥粒１０５により構成される。最初に、円柱状又は円筒状のボディ１０２の先端を液状のろう材に浸漬することによりろう材１０４が塗布される。ろう材１０４塗布後のボディ１０２の先端部分は、浸漬して引き上げるときにできる垂れ下がった滴状の形状となることが多い。その後、ダイヤモンド砥粒１０５を滴状のろう材１０４に振り掛ける等の方法で付着させる。この付着後の形状は、図１０で示すように、垂れ下がった滴状のろう材の外周面にダイヤモンド砥粒１０５がちりばめられた形となる。尚、図１０では説明の便宜上、ダイヤモンド砥粒１０５がまばらに付着されたように図示しているが、実際にはできるだけ多くのダイヤモンド砥粒１０５がろう材に付着される。その後、ろう材１０４を十分乾燥させた後に、真空雰囲気または還元性ガス雰囲気炉内で高温加熱する（溶着工程）ことによってダイヤモンド砥粒１０５がろう材１０４によってボディ１０２に固定される。
【０００６】
このように、従来のドリルビット１０１においては、ボディ１０２の先端に形成される穿孔刃１０３の形状は滴状となることが多く、先端の外周側側面に矢印１０８ａの部分のように突出する凸部や、矢印１０８ｂで示す部分のように先端面（下面）中央付近に突出する凸部が、溶着後にろう材から外部に大きく突出したままとなることがあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来のドリルビットでは、外周側面および先端面に凸部を有する穿孔刃１０３を用いると、穿孔時にはこの凸部に応力が集中してしまう。そのため、矢印１０８ａ、１０８ｂの部分が欠けてしまう原因となっていた。「欠けてしまう」とは、例えば、ダイヤモンド砥粒１０５の脱落又はろう材１０４の欠損が生じることである。このように穿孔刃１０３の先端面又は外周側面に凸部が形成されていると、穿孔作業時に応力集中による欠けが発生してドリルビットの穿孔寿命が短くなってしまう。また、穿孔刃１０３の外周側面および端面に有する凸部は、穴あけ径の精度を悪化させる原因となることから、極力凸部が生じないようにドリルビットを製造することが望まれていた。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は穿孔寿命を改善できるドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、穿孔穴の穴あけ精度を向上できるドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、穿孔効率（穿孔性能）を向上させるようにダイヤモンド砥粒を配置したドリルビット及びその製造方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットの製造方法において、金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、塗布されたろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて円筒状あるいは円柱状に整形するようにした。穿孔刃の整形を行った後に穿孔刃が焼結される。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を概ね円筒形に整形する。さらに、穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、ろう材の先端面を概ね平坦に整形する。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、平面状の型のろう材が押し付けられる面に、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径を有する整形用ダイヤモンド砥粒を多数設け、整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いてろう材の先端面を整形する。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、金属ボディは円筒状であり、穿孔刃は円筒状の金属ボディの開口部に設けられ、穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより穿孔刃の内周部を整形する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、液状のろう材にダイヤモンド砥粒を付着させ、ダイヤモンド砥粒が付着されたろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結するので、穿孔刃の外周側面と先端面に凸部の無いろう材の形状を整形でき、穿孔時の応力が集中して欠けを生じていた凸部を整形によってなくし、切削時に欠けの少ないドリルビットを実現できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、穿孔刃を円筒状あるいは円柱状に整形するので、ノンコア型とコア型の双方のドリルビットにおいて外周側面と先端面に凸部の無い形状の穿孔刃を形成することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を整形するので、円筒度、芯円度の高い形状に整形でき、穿孔刃の外周側面に突出する凸部の少ない形状を実現できる。また、押し付け力により、塗布されたダイヤモンド砥粒がボディ面に接触するので、ダイヤモンド砥粒の突き出し高さが揃えられるドリルビットを実現できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、ろう材の先端面を整形するでき、穿孔刃の先端面に突出する凸部の少ない形状にすることができる。また、穿孔作業時に穿孔刃の先端面のダイヤモンド砥粒全体がコンクリートなどの被削材に均等に接触して穿孔するため、ダイヤモンド砥粒の偏磨耗を抑制して、穿孔寿命を延ばす効果がある。
【００２０】
請求項５の発明によれば、整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いてろう材の先端面を整形するので、ろう材の先端面を押し付けて整形した際に、各ダイヤモンド砥粒の平坦面が外側を向いて揃っているため、ダイヤモンド砥粒に若干の回転を加え、ダイヤモンド砥粒の角を外側へ向かわせて鋭利な切れ刃とすることができ、切れ味を上げる効果がある。
【００２１】
請求項６の発明によれば、穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより穿孔刃の内周部を整形するので、コアタイプの穿孔刃の内周面を良好な形状に整形することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項１から６のいずれか一項の方法により製造されるドリルビットが実現できるので、耐久性が良くて穿孔性の良いドリルビットを提供することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら金属ボディを回転させて、ろう材の外周側面を整形するので、円筒度、芯円度の高い形状に整形でき、穿孔刃の外周側面に突出する凸部の少ない穿孔刃形状を実現したドリルビットを提供できる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、穿孔刃の先端面に突出する凸部の少ない形状にすることができ、良好な穿孔性能を有するドリルビットを提供できる。
【００２５】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施例に係るドリルビットの製造手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例に係る穿孔刃３へのダイヤモンド砥粒の付着させる方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施例に係る穿孔刃３の先端面を平面状の型３１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図５】本発明の実施例に係る穿孔刃３の先端面を平面状の型４１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るコア形のドリルビット５１の正面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るコア形のドリルビット５１の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る穿孔刃３の内周面を、中央に円筒形の凸部を有する型８１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。
【図９】本発明の実施例に係るドリルビット１の正面図である。
【図１０】従来技術によるドリルビット１０１の穿孔刃１０３部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本明細書においては、ドリルビット単体の上下方向は図９に示す方向であるとして説明する。
【００２８】
最初に図９を用いて、本実施例に係るノンコア型のドリルビット１の全体構成を説明する。ドリルビット１を構成する部材は、円柱状のベース部分を構成する金属製のボディ２と、後端側に形成される取付部１０と、ボディ２と取付部１０の間に形成される円盤状のツバ部１２と、ボディ２の先端部に設けられる穿孔刃３によって構成される。取付部１０は、駆動源となる動力工具に取り付けるための断面が六角形の、いわゆる六角軸であり、例えば、ドリルビット１を電動ドリル、インパクトドライバ、ハンマドリルなどの駆動用工具の六角取付口に装着することができる。六角形状の中心軸に対称な対辺間の間隔は例えば６．３５ｍｍであって、軸方向の長さ（上下方向長さ）は３０ｍｍ程度である。また、取付部１０の軸方向（上下方向）の中央付近に、円周方向に連続した窪み部１１を形成して、インパクトドライバ等のいわゆるワンタッチ取り付け機構のボールが嵌合できるように構成した。窪み部１１の最細部の直径は、例えば５ｍｍである。
【００２９】
ツバ部１２は、穿孔作業中に発生する粉塵が図示しないインパクト工具などの動力工具や作業者側に直接飛散するのを低減させる役目を果たすものであり、ボディ２及び取付部１０の直径よりも大きい直径を有する。ボディ２の直径は、被削材にあける穴の大きさによって決定される。例えば、直径５ｍｍ程度から直径４０ｍｍ以上の大径のボディ２まで、様々なサイズのドリルビット１が提供される。穿孔作業においては、ドリルビット１を低速で回転させると好ましく、例えば毎分１，０００〜３、０００回転程度で回転させる。
【００３０】
穿孔刃３は、例えば砥粒を単層に並べて溶着させた単層構造からなるものである。ボディ２の側面には、らせん状の突起１３が形成される。らせん状の突起１３は、ボディ２と一体で構成されると好ましい。らせんの向きは、通常のドリル刃と同じように回転方向に対して切削粉を後端側（上側）に引き出すような回転方向とする。突起１３の製造方法は、規定の厚さよりも肉厚の円筒形のボディ２から、突起１３の部分を残すようにらせん状に削り出すことによって製造する。尚、突起１３の外径は、穿孔刃３の外径（切削径）よりやや小さく構成すると良い。
【００３１】
次に、ドリルビット１の製造手順を図１のフローチャートを用いて説明する。ドリルビット１を製造するにあたって、最初に公知の加工方法を用いてドリルビット１の取付部１０及びボディ２の機械加工を行う（ステップ３１）。ドリルビット１の取付部１０及びボディ２は例えば鉄系の合金製であり、機械加工によって図９に示すドリルビット１のうち、穿孔刃３がつけられていない状態の形状に形成される。次に、機械加工した素材全体に錆止め処理等の保護のための下地塗りを行う（ステップ３２）。
【００３２】
次に、塗られた下地用の塗料が十分乾燥した後に、ドリルビット１のボディ２の先端（下端）をビーカー等の容器内に入れた液状のろう材（ろう材ペースト）に浸した後に引き上げる（ステップ３３）。ろう材には、いわゆる「銀ろう」「銅ろう」「ニッケルろう」等の市販されているろう材を用いることができる。ろう材を、ボディ２の先端部分に浸漬させてボディ２を引き上げることにより、ろう材４をボディ２に簡単に付着させることができる。このようにろう材４を付着させることにより、金属製のボディ２の先端部分に塗り残し無く所定量のろう材４を塗布することができる。
【００３３】
次に、ドリルビット１を上下反転させて倒立状態にして、上からダイヤモンド砥粒を振りかけることにより、ボディ２の先端（下端）に塗布したろう材の表面にダイヤモンド砥粒を付着させる（ステップ３４）。ステップ３３の終了からステップ３４でダイヤモンド砥粒を付着させるまでの時間は、例えば３０秒から６０秒程度である。図２は、ダイヤモンド砥粒を付着させる方法を示す図である。ここでは、ボディ２の上下をひっくり返して倒立させた状態にして、上から多数のダイヤモンド砥粒５を振りかけるように矢印２０のように落下させ、ろう材４にダイヤモンド砥粒５を付着させる。この際、ボディ２を直立状態でなく斜めに傾けたり回転させたりして、ろう材４にダイヤモンド砥粒５をまんべんなく付着させることが重要である。この振りかける工程は、重力によって単純にダイヤモンド砥粒５を落下させるようにするだけで十分であるが、その他、ダイヤモンド砥粒５に所定の速度をつけて付着させるようにしても良いし、その他の方法によって付着させても良い。
【００３４】
次に、ダイヤモンド砥粒５を振りかけた後に、第１の整形工程に進む。これはボディ２を横に寝かせた状態として、穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら、ボディ２を回転させる（ステップ３５）。図３は、穿孔刃３の外周側面を湾曲凹面状の型２１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。型２１の上面は、軸方向と垂直方向に所定の曲率を有する曲面に形成される。従って、上面の軸方向と垂直の辺２１ａ、２１ｃは曲線となり、上面の軸方向と平行な辺２１ｂ、２１ｄは直線となる。このような型２１を用いて、ボディ２を矢印２２の方向に所定の力で押しつけながら、矢印２３の方向、あるいは矢印２３とは逆方向に移動させながら回転させる。回転させる回数は１回でも複数回でも良い。このように湾曲凹面状の型２１へ押し付けと回転を加えることによって穿孔刃３を整形することにより、垂れ下がった滴状の形をした穿孔刃３の外周側面を概ね円柱状に整形することができ、円筒度、芯円度の高い形状に整形することができる。この結果、従来例において穿孔刃の外周側面で見られたような大きな凸部をほとんど無くすることができ、穿孔刃３の一部分に応力が集中することが原因の欠けを大幅に抑制することができる。
【００３５】
また、矢印２２の方向への押し付け力により、塗布されたダイヤモンド砥粒５がボディ２の表面に接触し、ダイヤモンド砥粒５の突き出し高さが揃えられるので、穿孔作業時にはダイヤモンド砥粒５全体がコンクリートなどの被削材に均等に接触する。この結果、ダイヤモンド砥粒５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔刃３による穿孔寿命を大幅に延長でき、穴あけ径精度が長く持続する。
【００３６】
次に、第２の整形工程に進み、穿孔刃３の先端面（下端面）を整形する（ステップ３６）。図４は、本発明による穿孔刃３の先端面を平面状の型３１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である。図３で示したように穿孔刃３の外周側面を整形した後に、穿孔刃３の刃先端面を平面状の型３１を用いて整形する。平面状の型３１は、例えば鉄系合金或いはアルミ系合金による平板状の板であり、その上面３１ａ及び下面３１ｂは平面である。このような型３１を用いて、ボディ２を矢印２４の方向に平面状の型３１に押し付けて、穿孔刃３の先端面が概ね平坦になるように整形する。これにより、従来、穿孔刃３の先端面で見られた凸部（例えば図１０の１０８ａ、１０８ｂ）が無い形状となり、凸部に加わる大きな応力によるダイヤモンド砥粒５の欠けを大幅に抑制できる。また、穿孔作業時にドリルビットをコンクリートなどの被削材に押し当てると、穿孔刃３の先端面のダイヤモンド砥粒５全体が被削材に対して均等に接触して穿孔するため切削効率が向上する。さらに、ダイヤモンド砥粒５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔寿命を延ばす効果が得られる。
【００３７】
次に、整形した穿孔刃３を所定時間、例えば数十分から数時間程度、大気中において乾燥させる（ステップ３７）。その後、水素を充填した高温炉等を用いて、還元雰囲気内で焼結して（ステップ３８）、ドリルビット１が完成する。尚、焼結の際の温度や焼結時間は、ろう材４の材質で変わるが、例えばニッケルベースのろう材４を用いる場合は、１０００℃程度の炉内で３０分以上焼結すると好ましい。焼結により、ろう材４の溶媒成分が蒸発し、その後融解することにより、ダイヤモンド砥粒５がボディ２にしっかり固定されると共に、ダイヤモンド砥粒５がろう材４の表面から外部に大きく露出するようになる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図５を用いて第２の実施例を説明する。第１の実施例においては、穿孔刃３の側面を整形する第１の整形加工と、穿孔刃３の先端面を整形する第２の整形加工を用いて、穿孔刃の形状を整えるようにした。しかしながら、本方法を用いると、図４の型３１の上面３１ａと接触するダイヤモンド砥粒５の接触面５ａがほぼ平行にそろってしまい、ダイヤモンド砥粒５の平面部分が下側に位置するように整列する。このため、ランダムにダイヤモンド砥粒５を配置させた従来の穿孔刃に比べて切れ味がやや劣る傾向にあることがわかった。そこで、第２の実施例においては、ステップ３６で用いる平面状の型３１の代わりに改良した平面状の型４１を用いて整形するようにした。
【００３９】
図５は、第２の実施例に係る平面状の型４１を用いて穿孔刃３の先端面を整形する状態を示す図である。平面状の型４１は、上面に無数のダイヤモンド砥粒４２を、予め接着等により固定しておく。このダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３側に付着させるものではなく、穿孔刃３側のダイヤモンド砥粒５の向きを調整するために設けられるもので、ダイヤモンド砥粒４２は平面状の型４１から離脱しないように固定しておくと好ましい。また、穿孔刃３側のダイヤモンド砥粒５の向きを調整する目的を達成するためには、ダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３に付着されるダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径とするのが好ましい。
【００４０】
通常、工業用のダイヤモンド砥粒４２の結晶構造は、多くが多面体である。そして、その内の１面（４２ａ）を平面状の型４１の上面に接するようにして接着すると、その対向側に突起（４２ｂ）が位置することになる事が多い。即ち、図５に図示するようにダイヤモンド砥粒４２ｂの突起４２ｂは上向きになるように配置される。このようなダイヤモンド砥粒４２に対して、穿孔刃３を矢印２５のように押しつけると、ダイヤモンド砥粒４２の突起４２ｂが相対するダイヤモンド砥粒５の間隙に入りこみ、塗布されたダイヤモンド砥粒５を若干回転させ、鋭利な角を外側に向けることができる。このようにして、ダイヤモンド砥粒５の鋭利な角の方向を積極的に調整することにより、切れ味が良好なドリルビットを実現することができる。
【００４１】
尚、発明者らの実験により、平面状の型４１に固定されるダイヤモンド砥粒４２の平均粒径がドリルビット１の穿孔刃３の切れ味に大きく影響するということが判明した。即ち、ダイヤモンド砥粒４２の平均粒径が塗布されたダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２倍未満では、穿孔刃３の先端面を平面状の型４１に押し当てた際にダイヤモンド砥粒４２の先端角がダイヤモンド砥粒５の間隙に十分入りこむことができず、ダイヤモンド砥粒５に理想的な回転力を加えることができない。また、ダイヤモンド砥粒４２の平均粒径が塗布されたダイヤモンド砥粒５の１倍を超えるとダイヤモンド砥粒５の間隙に大きく食い込んで、ダイヤモンド砥粒５を横へ押しのけ、ダイヤモンド砥粒５の偏在を生じてしまう。従って、ダイヤモンド砥粒４２は、穿孔刃３に付着されるダイヤモンド砥粒５の平均粒径の１／２〜１倍程度とすることが好ましい。
【実施例３】
【００４２】
以上説明したドリルビットは図９に示したような、いわゆるノンコア型のドリルビットであるが、本発明はいわゆるコア型のドリルビットにも同様に適用できる。図６はコア型のドリルビット５１の正面図である。ドリルビット５１を構成する部材は、円筒状の金属製のボディ５２と、ボディ５２の後端側に接続される取付部６０と、ボディ５２と取付部６０の間に形成されるボディ５２の外径よりも大きい径を有する円盤状のツバ部６２と、ボディ５２の開口先端部に設けられる穿孔刃５３によって構成される。取付部６０の軸方向（上下方向）の中央付近には、窪み部６１が形成される。
【００４３】
ボディ５２は取付部６０に対してその径が大きくなっており、ボディ５２の内部には空洞が形成されて略円筒状に形成される。ボディ５２の側面には、らせん状の突起６３が形成される。らせん状の突起６３は、ボディ５２と一体で構成されると好ましい。らせんの向きは、通常のドリル刃と同じように回転方向に対して切削粉を後端側に引き出すような回転方向とすれば良い。ボディ５２の先端側（下端側）の開口部には、切削粉のはけやドリルビット１の抜けを良くするため、軸方向に切り欠き５２ａを形成してもよい。ドリルビット５１において、穿孔刃５３の円周上の一部分に設けることにより穿孔刃５３を分割して形成することができ、穿孔された被削材から発生する細かい粉塵が切り欠き５２ａによって効果的に排出され、穿孔効率の向上を図ることができる。
【００４４】
ボディ５２の側方にはコア排出孔６５が形成される。コア排出孔６５はボディ５２の内部に貯まったコアを外部に排出するために形成されたもので、内部空間と外部を貫通させる横穴である。コア排出孔６５は、ボディ５２の内部空間の内後端側（上側）に配置すると良い。コア排出孔６５の形状は比較的任意であり、内部空間にたまったコアを効果的に外部に排出できるように、ある程度の大きさを有することが好ましい。本実施例では、正面から見たとき（図６にように見た際）に、コア排出孔６５が長方形の上下辺に、半円を接続したような長円形状としている。また、コア排出孔の幅については、切削時に内部空間に溜まるコアが穿孔刃５３の内径より若干小さい径を有して溜まることから、穿孔刃５３の内径と同程度かもしくは若干大きい程度確保されていることが好ましい。
【００４５】
図７はドリルビット５１の断面図である。ボディ５２は円筒状の形状をしており、ボディ５２と突起６３は一体に構成される。突起６３は、ボディ５２の外周に沿って下端付近からツバ部６２付近までらせん状に連続して延びる。その製造方法は、均一肉厚の円筒状のボディ５２を準備し、最初に切削加工によってらせん状に連続した溝６４を形成する。らせん状の突起６３の軸方向幅ｗ１と溝６４の軸方向幅ｗ２の比は、本実施例では７：２位である。しかしながらこれらの幅ｗ１、ｗ２の大きさは任意であり、特に溝６４の軸方向幅ｗ２は、切削対象から生ずる切削粉の粒子の量や大きさ等を考慮してその幅の大きさ、溝６４の半径方向の深さを決めれば良い。
【００４６】
図７において、穿孔刃５３は円筒形のボディ５２の下端部付近の内周面５３ｃから先端面５３ｂ、外周面５３ａにかけて連続して形成される。このうち、穿孔刃５３の外周面５３ａの成型方法は図３で説明した整形方法と同様に整形できる。また、穿孔刃５３の先端面５３ｂの成型方法は図４又は図５で説明した整形方法と同様に整形できる。しかしながら、第１の実施例による整形手順では穿孔刃５３の先端面５３ｂと外周面５３ａの整形はできるものの、内周面５３ｃの形状を整形できない。穿孔作業においては、内周面５３ｃの内側に円柱状のコアが通過することになるので、内周面５３ｃにダイヤモンド砥粒５の大きな突出等が生じていると、穿孔時にはこの凸部に応力が集中し、穿孔刃５３の欠けが生ずる恐れがある。そこで、第３の実施例においては、図８のような中央に円筒形の凸部を有する型８１を用いて穿孔刃５３の内周面５３ｃを整形するようにした。
【００４７】
図８は本発明の第３の実施例に係る穿孔刃３の内周面５３ｃを、中央に円筒形の凸部を有する型８１へ押し付けながら整形する工程を説明する概略図である（本図では縦横の寸法とは厳密に描いていないので注意されたい）。型８１は、上面から下方に延びる円筒状の窪み８２が形成され、円環状の底面８３が形成される。円環状の底面８３の内周側は、上方向に突出する円筒形の凸部８４が形成される。凸部８４は平坦な円形の上面８４ａと、上面８４ａと円環状の底面８３を接続するための円筒状の側面８４ｂが形成される。円筒形の凸部８４は底部から上部に至るにつれてその径が小さくなるように形成され、図８のように断面で見るとｄ１＞ｄ２の関係となる。このように側面８４ｂをテーパー状に形成したことによって、穿孔刃５３の内周面５３ｃの整形を行いやすくした。この際、穿孔刃５３の外周面５３ａにおいては、矢印８５に示す部分のように穿孔刃５３は型８１には接触しない。従って、型８１を用いることによって外周面５３ａの形状に影響を及ぼすことを防止できる。一方、穿孔刃５３の先端面５３ｂは、型８１の円環状の底面８３に良好に接触するので、内周面５３ｃの整形と同時に先端面５３ｂの整形も行うことができる。型８１を用いた整形作業は、図１で示したフローチャートのステップ３６に置き換えて行うことができる。あるいは、ステップ３５と３６の間に型８１を用いた整形作業を追加するようにしても良い。
【００４８】
以上説明したように、内周面整形用の型８１を用いた整形作業を行うことによってコア型のドリルビット５１の穿孔刃５３も良好に形成することができるので、穿孔刃５３の突起が少ない形状となり、局所的に加わる大きな応力によるダイヤモンド砥粒５５の欠けを大幅に抑制できる。また、ダイヤモンド砥粒５５の偏磨耗を抑制することができ、穿孔寿命を延ばす効果が得られる。
【００４９】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば第２の実施例では図５に示すように平面状の型４１の上面にダイヤモンド砥粒４２を接着固定するようにしたが、ダイヤモンド砥粒４２を用いる代わりに平面状の型４１の上面に機械加工などによってダイヤモンド砥粒４２と同等の凹凸をつけるようにしてもよい。このようにすると、ドリルビットの整形時にダイヤモンド砥粒５によって凹凸が削られるため、型の寿命が低下するものの、ダイヤモンド砥粒を使用しないことにより全体の製造コストを抑制することが可能となる。また、第１の実施例の図３に示される湾曲凹面状の型２１に、図５と同様にダイヤモンド砥粒を接着固定してもよく、このようにするとドリルビットの側面においても鋭利な角を外側に向けることができ、切れ味が良好なドリルビットを実現することができる。また、上述の実施例においてドリルビットは外周面が軸方向に平行に形成されていたが、ドリルビットの先端付近を後端に向かって若干拡径するテーパー形状とし、図８において矢印８５に示す隙間を無くすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ ドリルビット ２ ボディ ３ 穿孔刃 ４ ろう材
５ ダイヤモンド砥粒 ５ａ （ダイヤモンド砥粒の）接触面
８ａ 凸部 １０ 取付部 １１ 窪み部 １２ ツバ部
１３ 突起 ２１ （湾曲凹面状の）型
２１ａ〜２１ｄ （湾曲凹面状の型の）辺 ３１ （平面状の）型
３１ａ （平面状の型の）上面 ３１ｂ （平面状の型の）下面
４１ （平面状の）型 ４２ ダイヤモンド砥粒
５１ ドリルビット ５２ ボディ ５３ 穿孔刃
５３ｃ 内周面 ５５ ダイヤモンド砥粒
６０ 取付部 ６１ 窪み部 ６２ ツバ部
６３ 突起 ６４ 溝 ６５ コア排出孔 ８１ 型
８３ 底面 ８４ 凸部 ８４ａ （凸部の）上面
８４ｂ （凸部の）側面 １０１ ドリルビット １０２ ボディ
１０３ 穿孔刃 １０４ ろう材 １０５ ダイヤモンド砥粒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットの製造方法において、
前記金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、
塗布された前記ろう材に前記ダイヤモンド砥粒を付着させ、
前記ダイヤモンド砥粒が付着された前記ろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより前記穿孔刃を製造することを特徴とするドリルビットの製造方法。
【請求項２】
前記穿孔刃を、円筒状あるいは円柱状に整形することを特徴とする請求項１に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項３】
前記穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら前記金属ボディを回転させて、前記ろう材の外周側面を整形することを特徴とする請求項２に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項４】
前記穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項３に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項５】
前記平面状の型の前記ろう材が押し付けられる面に、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径を有する整形用ダイヤモンド砥粒を設け、
前記整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いて前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項４に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項６】
前記金属ボディは円筒状であり、
前記穿孔刃は円筒状の前記金属ボディの開口部に設けられ、
前記穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより前記穿孔刃の内周部を整形することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項７】
円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットであって、
前記金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、
塗布された前記ろう材に前記ダイヤモンド砥粒を付着させ、
前記ダイヤモンド砥粒が付着された前記ろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより前記穿孔刃が製造されるドリルビット。
【請求項８】
前記穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら前記金属ボディを回転させて、前記ろう材の外周側面を整形することを特徴とする請求項７に記載のドリルビット。
【請求項９】
前記穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項８に記載のドリルビット。
【請求項１】
円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットの製造方法において、
前記金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、
塗布された前記ろう材に前記ダイヤモンド砥粒を付着させ、
前記ダイヤモンド砥粒が付着された前記ろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより前記穿孔刃を製造することを特徴とするドリルビットの製造方法。
【請求項２】
前記穿孔刃を、円筒状あるいは円柱状に整形することを特徴とする請求項１に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項３】
前記穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら前記金属ボディを回転させて、前記ろう材の外周側面を整形することを特徴とする請求項２に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項４】
前記穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項３に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項５】
前記平面状の型の前記ろう材が押し付けられる面に、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径の１／２〜１倍の平均粒径を有する整形用ダイヤモンド砥粒を設け、
前記整形用ダイヤモンド砥粒が設けられた面を用いて前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項４に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項６】
前記金属ボディは円筒状であり、
前記穿孔刃は円筒状の前記金属ボディの開口部に設けられ、
前記穿孔刃の内周部を、中央に円筒形の凸部を有する型の凸部に押し付けることにより前記穿孔刃の内周部を整形することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のドリルビットの製造方法。
【請求項７】
円柱状又は円筒状の金属ボディの先端にダイヤモンド砥粒をろう材によって固定することにより穿孔刃を形成するドリルビットであって、
前記金属ボディの先端を液状のろう材に浸漬して引き出し、
塗布された前記ろう材に前記ダイヤモンド砥粒を付着させ、
前記ダイヤモンド砥粒が付着された前記ろう材の外周側面と先端面を型に押し付けて整形した後に焼結することにより前記穿孔刃が製造されるドリルビット。
【請求項８】
前記穿孔刃の外周側面を湾曲凹面状の型に押し付けながら前記金属ボディを回転させて、前記ろう材の外周側面を整形することを特徴とする請求項７に記載のドリルビット。
【請求項９】
前記穿孔刃の外周側面を平面状の型に押し付けて、前記ろう材の先端面を整形することを特徴とする請求項８に記載のドリルビット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２４０４４６（Ｐ２０１１−２４０４４６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５６４１（Ｐ２０１０−１１５６４１）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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