JPH0634082Y2 - 穿孔工具のドリルビット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、石材、コンクリート、磁器タイル、ガラ
ス、セラミック等の硬質非金属材にアンカーボルトの設
置孔等を形成するのに用いられる穿孔工具のドリルビッ
トに関する。

〔従来の技術〕

コンクリート、セラミック等の硬質非金属材料の穿孔に
は、例えば、第４図に示すような穿孔工具が用いられて
いる。

工具本体50には電源やエアー源によって駆動される駆動
部材が内蔵されており、この駆動部材に回転ドリル52が
装着されている。回転ドリル52の先端にはドリルビット
54が固定されており、工具本体50を手で支えながらドリ
ルビット54を被加工材の穿孔箇所に対向させ、適当な力
で押しつけることによって穿孔が行われる。また、この
ような、いわゆる難削材を加工対象とする穿孔工具で
は、穿孔時の摩擦熱によるドリルビットの損耗が激しい
ため、ドリルビットの寿命低下抑制の観点から水や空気
等の流体を供給して冷却する手段が講じられている。

このため、工具本体50の内部には、外部から適当な手段
をもって供給される流体の案内経路が形成されており、
この案内経路に連通して回転ドリル52には流体をドリル
ビット54に導くための貫通孔52aが形成されている。こ
の貫通孔52aに連通して、ドリルビット54には流体噴出
口54aが形成されている。

そして従来、このような穿孔工具に取付けられるドリル
ビットは、銅、ニッケル、錫等を混合したボンド材でダ
イヤモンド粒を焼結して形成され、その形状は第５図に
示めすように、先端が平坦な円柱状のものや、第６図に
示すように、円柱状の先端部を凸状の湾曲面状に形成し
たものがある。

このような穿孔工具による穿孔状態は第７図に示すよう
に、ドリルビット54の進行とともに被加工材56の切粉が
矢印方向に排出され、冷却流体の噴出によってドリルビ
ット54の赤熱化が抑制される。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような構造のドリルビットによる実際
の切削状態を観察してみると、第８図に示すように、先
端が平坦な円柱状のものでは、同図（Ａ）に二点鎖線で
示すように、先端が平坦な状態で磨耗が進行し、この間
の切削性能は低い。これは先端中央部の周速が小さいた
めと、外周面の接触抵抗がボンド材の保持力を大幅に上
回るためと思われる。そして磨耗がある程度進行し、先
端中央部に凹部が形成されるとともに、角部が湾曲面状
に擦り減った時点から切削性能が上向きとなることが観
察される。

また、先端部を凸状の湾曲面状にしたものでは同図
（Ｂ）に示すように、先端から部分的に磨耗が進行し、
すり鉢状の凹部が形成されると同時に外周面が湾曲面状
に磨耗する。この場合は先端部がテーパ面を有すること
となるため、被加工材に対する逃げが得られ、上記のも
のより切削性能は高い。しかしながら、小径のビットに
は良いが、直径12mm以上の大径のノンコアビットととし
ては被加工材への接触時、すなわち切削開始時に振れが
生じるため不向きである結果が得られた。

そこで第９図に示すように、先端部にあらかじめ磨耗が
進行して切削性能が上向きとなる凹部を形成した形状で
試みた結果、上記の二例より甚だ切削性能が劣ることが
観察された。これは環状凸部の先端が平坦で且つ外周側
角部が尖っているので被加工材に対する食いつきが不安
定であるとともに、形状的に強度が強いためと予想され
る。

なお、この種のドリルビットでは、被加工材の材質に対
応してボンド材の保持力の最適化を図ることでその切削
性能を向上させることが可能である。すなわち、ボンド
材の成分の種類やそれらの配合比を調整することで保持
力を加減することができる。しかしながら、実際上はビ
ット形状との相関関係も存在するなど、最適化の条件要
素が複雑で、種々の観点からのアプローチが試みられて
いるものの満足できる現状にない。このため、損耗によ
る交換頻度が高く、作業コストの上昇を来している。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記課題を解決するため、先端中央部の部
分的磨耗がある程度進行した時点で切削性能が上向きと
なるということ及び被加工材に対する逃げによって切削
性能が良いという事実を踏まえて形状面からの最適化を
企図したもので、冷却用流体を導くための貫通孔を有す
る回転ドリルの先端に固定される円柱状のビット本体
と、このビット本体に前記回転ドリルの貫通孔に連通可
能に形成された流体噴出口とから成る穿孔工具のドリル
ビットにおいて、前記ビット本体の先端中央部に凹部を
形成するとともに、該凹部の形成によって生じる環状凸
部の端面角部のうち少なくとも外周側角部に、前記ビッ
ト本体の先端側が径小となる周回斜面を形成した構造と
したものである。

また、この考案では、請求項１記載のドリルビットにお
いて、前記流体噴出口を、前記ビット本体の側面に軸方
向全体に亘って開口する溝形とするとともに該溝形のビ
ット本体側面寄りをビット本体と同程度か又は磨耗し易
い材質のスペーサ部材で閉塞して貫通孔状とし、且つ、
前記スペーサ部材に流体を半径方向に噴出させるための
透孔を形成した構造とすることもできる。

さらにまた、この考案では、請求項２記載のドリルビッ
トにおいて、前記ビット本体の軸方向に切粉を排出可能
な切粉排出口を形成した構成とすることもできる。

〔作用〕

この考案によれば、ビット本体の先端中央部に形成され
た凹部によって先端中央部の接触圧の増加が回避される
とともに表面積の拡大によって切削性能の向上が図れ、
凹部の形成によって生じる環状凸部の外周側角部の周回
斜面によって被加工材に対する逃げが得られる。流体噴
出口から冷却用流体が噴出され、これにより摩擦熱によ
るビット本体の損耗が抑制される。

また、この考案によれば、冷却用流体はビット本体の先
端から噴出されるとともに、スペーサ部材の透孔を介し
てビット本体の側面部から噴出される。

また、この考案によれば、切削による切粉は切粉排出口
によってビット本体の軸方向に排出される。

〔実施例〕

第１図及び第２図はこの考案の一実施例を示す。

円柱状をなすビット本体２は、銅、ニッケル、錫等を混
合したボンド材でダイヤモンド粒を焼結して形成されて
いる。ビット本体２はその後端部2bをもって、冷却用流
体を導くための貫通孔52aを有する回転ドリル52の先端
にろう付け等により固定される。回転ドリル52は従来と
同様に、穿孔工具の工具本体50に装着されるものであ
る。

ビット本体２には、底辺部が軸方向全体に亘って開口す
る断面台形状の溝形をなす流体噴出口６が回転ドリル52
の貫通孔52aに連通して形成されている。流体噴出口６
は、第１図（Ａ）から明らかなように、その上底部6aが
ビット本体２の中心ｎより若干上方に位置する状態に形
成されている。ビット本体２の先端部2aの中央には、周
面が湾曲面状をなすすり鉢状の凹部８が形成されてい
る。この凹部８の形成によって生じる一部切欠の環状凸
部10の外周側角部10aには、ビット本体２の先端側へ行
くにつれて軸中心からの距離が漸減して径小となる湾曲
面状の周回斜面12が形成されている。凹部８の周面であ
る環状凸部10の内周側角部10bにおける周回斜面14は周
回斜面12より大きい曲率半径をもって形成されている。

回転ドリル52の貫通孔52aを経て来た冷却用流体は、流
体噴出口６を通ってビット本体２の先端及び側面から噴
出する。また、流体噴出口６の下底部6b側は流体の噴出
域であるとともに、切粉の排出口としての役目をなすも
ので、切削による切粉は下底部6b側に集まり、軸方向に
案内される。

冷却用流体の噴出によって摩擦熱によるビット本体２の
赤熱化が抑制され、損耗が軽減される。また、凹部８の
存在によってビット本体２の先端中央部における接触圧
が軽減されるとともに、周回斜面12の存在によって被加
工材に対する逃げが得られるので良好な切削状態が得ら
れる。

また、ビット本体２の先端中心では回転トルクが極めて
小さいので切削性能が低いが、流体噴出口６の上底部6a
が中心ｎを越えて形成されることによって、中心部に抵
抗を来さない切削状態を維持できる。すなわち切削時、
ビット本体２の中心部に空隙部が存在することになり、
被加工材の対応部分が空隙部に非削状態で残るととも
に、ビット本体２の避けられない偏心ぶれによって逐次
崩されて行く。中心ｎからの上底部6aの変位量は0.2〜
0.5mmで、上底部6aの幅は例えば５φのビットでは実験
により最適値として0.8mmが得られる。下底部6bの幅
は、上底部6aと下底部6b間がテーパ面となるように設定
される。これにより製造時の型抜きが容易となる。ま
た、上底部6aの中心ｎからの変位によって回転時の振れ
が抑制されるので、ビットの大径化（12φ以上）が可能
となる。

なお、この例では周回斜面12を凸形態の湾曲面状とした
が、テーパ面とすることもできる。また、凹部８の周面
もテーパ面としても良い。

次に第３図はこの考案の他の実施例を示す。なお、上記
例と同一部分は同一符号で示し、機能上の重複説明は省
略する。

ビット本体２の側面には、径方向に対向して切粉を排出
するための切粉排出口16が形成されている。切粉排出口
16は断面半円形状をなし、ビット本体２の軸方向全体に
亘って形成されている。流体噴出口６はビット本体２の
側面に軸方向全体に亘って開口する溝形として形成され
ており、そのビット本体２の側面寄り、すなわち下底部
6b側はスペーサ部材18で閉塞されている。これにより流
体噴出口６は貫通孔状としてなる。スペーサ部材18は、
ビット本体２と同程度か又は磨耗し易い材質、例えばカ
ーボン、マグネシウム等で形成されている。また、図示
しないがスペーサ部材18には、ビット本体２の径方向を
もって流体を噴出させるための透孔が形成されている。
この透孔は例えばピンホール程度の大きさで形成され
る。

従って切削時、切粉は切粉排出口16によってビット本体
２の軸方向へ案内されて排出される。また、前記例のよ
うに流体噴出口６の下底部6b側が開口したものでは、穿
孔初期において流体の噴出がビット本体２の側面側に偏
るため、十分な冷却作用が得られず切削状態が悪いが、
スペーサ部材18によって先端側からの噴出が確保され
る。そして、スペーサ部材18で閉塞することによる流体
の圧力上昇はスペーサ部材18の透孔によって緩和され、
良好な切削状態が維持される。先端側と側面側からの流
体噴出によってビット本体２は全体的に冷却される。

なお、切粉排出口は、スペーサ部材18をその外側面がビ
ット本体２の側面より半径方向内側へ引き込んだ段差状
態に設けることによっても形成することができ、またス
ペーサ部材18の外側面に凹部を設けることによっても形
成することができる。

〔考案の効果〕

この考案によれば、切削性能を向上させることができる
とともに損耗を軽減することができるので、作業コスト
の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る穿孔工具のドリルビ
ットを示す正面図、側面図及び縦断面図、第２図はその
全体斜視図、第３図は他の例の正面図、側面図及び縦断
面図、第４図は従来におけるドリルビットの取付状態を
示す斜視図、第５図及び第６図は従来ドリルビットの形
状を示す図、第７図は従来のドリルビットの穿孔状態を
示す図、第８図は従来のドリルビットの磨耗状態を示す
図、第９図は従来におけるドリルビットの変形例を示す
図である。 ２……ビット本体、６……流体噴出口 ８……凹部、10……環状凸部 10a……外周側角部、12……周回斜面 16……切粉排出口、18……スペーサ部材 52……回転ドリル、貫通孔……52a

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却用流体を導くための貫通孔を有する回
   転ドリルの先端に固定される円柱状のビット本体と、こ
   のビット本体に前記回転ドリルの貫通孔に連通可能に形
   成された流体噴出口とから成る穿孔工具のドリルビット
   において、 前記ビット本体の先端中央部に凹部を形成するととも
   に、該凹部の形成によって生じる環状凸部の端面角部の
   うち少なくとも外周側角部に、前記ビット本体の先端側
   が径小となる周回斜面を形成したことを特徴とする穿孔
   工具のドリルビット。
2. 【請求項２】請求項１記載のドリルビットにおいて、前
   記流体噴出口を、前記ビット本体の側面に軸方向全体に
   亘って開口する溝形とするとともに該溝形のビット本体
   側面寄りをビット本体と同程度か又は磨耗し易い材質の
   スペーサ部材で閉塞して貫通孔状とし、且つ、前記スペ
   ーサ部材に流体を半径方向に噴出させるための透孔を形
   成したことを特徴とする穿孔工具のドリルビット。
3. 【請求項３】請求項２記載のドリルビットにおいて、前
   記ビット本体の軸方向に切粉を排出可能な切粉排出口を
   形成したことを特徴とする穿孔工具のドリルビット。