JP2002538976A - 自己付着ドリル及び切削工具 - Google Patents

自己付着ドリル及び切削工具

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JP2002538976A
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ジェフリー スティーヴン ジル
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、低輪部の自己付着ドリル(10)であって、この低プロファイル自己付着ドリルは、送り機構(16)を有し、この送り機構は、ドリルモータ(14)の回転軸線とほぼ直交する回転軸線を有する。送り機構(16)は、クイル(60)を収容するクイルハウジング(40)を有する。スピンドル(110)がクイル(60)内に配置され、クイル(60)に対してクイル(60)の移動軸線を中心に回転し、且つ軸線に沿ってクイル(60)と一緒に移動することができる。クイル(60)のラック(72)が、移動軸線と平行であり、送りギヤー(80)に噛み合い、送りギヤー(80)を回転させると、ラック(72)及びクイル(60)が移動軸線に沿って移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 1.発明の分野 本発明は、金属加工物に磁気的に付着する磁気ベースドリルに関する。より詳
細には、本発明は、閉じ込められたスペース用の、或いはより小さい仕事用の、
より小さい即ち小型の磁気ベースドリルに関する。
【0002】 2.従来技術の説明 磁気ベースドリルは、ボール盤に容易に持ってくることができず、且つ在来の
ハンドドリルでは不十分であるような大きな金属加工物に使用される。しかしな
がら、従来技術の磁気ドリルは、持ち運びが可能であるが、依然としてたいへん
大きく、扱いにくい。したがって、必要とされていることは、より持ち運びでき
て、軽量の磁気ベースドリルである。
【0003】 本発明の他の利点は、添付図面に関して考慮されるとき、以下の詳細な説明を
参照することによって容易に認識されるであろう。
【0004】 (好ましい実施形態の詳細な説明) 図1及び図2を参照すると、低輪部の自己付着磁気ベースドリルが全体的に1
0で示されている。ドリル10は、ハウジング12又はケーシングを有し、この
ハウジング12又はケーシングは、切削工具18を備えた送り機構16に駆動的
に係合するモータ14を収容する。送り機構16は、切削工具18を加工物Wに
向かって前進させる。磁気ベース20が、ハウジング12に取り付けられ、且つ
ドリル10を金属加工物Wに固定するのに使用される。磁気ベース20が図示さ
れているが、他の自己付着ベース、例えば真空ベースを使用しても良い。
【0005】 送り機構16は、ハウジング12の一端21に取付けられ、そして図2及び図
4に見られるように、第1回転軸線Aを有する。モータ14が、送り機構16の
反対側の端部22、すなわちドリル10の主伸長部分に取り付けられ、そして第
1軸線Aとある角度をなす第2回転軸線Bを有する。第1軸線A及び第2軸線B
は、ほぼ直角であり、それにより、ドリル10に低輪部を達成させる。モータ1
4は、ギヤー24又は他の適当な方法によって送り機構16に連結される。
【0006】 本発明の最良の形態では、110V、及び3.6Aで作動し、切削工具を12
00rpmで回転させる修正デウォルト型DW1603/8インチ直角ドリルが
使用される。ドリル10の主要部分22は、ドリル作業者によってハンドルとし
て使用される。電気コード30を電源に接続するとき、モータ14を作動するた
めのドリルスイッチ26が、ドリル10の下側に位置決めされる。電気モータが
開示されているが、空気モータ又は他の駆動機構を使用してもよいことを理解す
べきである。
【0007】 磁気ベース20は、加工部材Wに接触するための平らな面32を有する長方形
構造である。ベース20は、電流がコイルを流れるとき磁気特性を有する金属に
引き付けられるようになる電気的に活性化される磁気コイル(図示せず)を収容
する。本出願において、「金属加工物」が使用されるとき、磁石で引き付けられ
ることのできる加工物を意味する。スイッチ34が電気コード30を磁気コイル
に接続し、その結果、電気コード30が電源に接続され、そして、スイッチ34
が「オン」の位置に置かれたとき、磁気ベース20は金属加工物Wにしっかりと
固定されるようになる。好ましい実施形態では、ドリル10を作動するためのス
イッチ26は、磁気ベース20にスイッチが入れられないかぎり、電気モータ1
4が作動されないように、磁気ベーススイッチ34に接続される。このことは、
ドリル10を、まず加工物Wに適切に固定しなければ作動することができないこ
とを確保する。
【0008】 磁気ベース20は、該ベース20がドリル10の主部分22とほぼ並行となる
ように複数のブラケット36によってハウジング12に取り付けられる。上述し
たデウォルトドリルのような商業的に入手できるドリルが使用されているならば
、ハウジングの既存の取付孔を、磁気ベース20をブラケット36を介してドリ
ルに取り付けるのに使用するのが良い。
【0009】 図3を参照すると、送り機構16は、クイルハウジング40を有し、このクイ
ルハウジング40は、ハウジング12の端部に部分的に受け入れられ、そして切
削工具18をモータ14に連結するのに使用される構成部品を収容する構造部品
である。以下に説明するが、これらの構成部品により、切削工具18を第1軸線
に沿って前進及び後退させる。さらに、以下の説明から明らかであるが、本発明
の送り機構は、かかる送り機構に伝統的に使用されるいくつかの構成部品を除去
し、それによってより小型の設計となる。この小型設計は、本発明の小型の低輪
部設計を達成することを可能にする。
【0010】 今、図3及び図4を参照すると、管状クイルハウジング40は、円形横断面を
有し、そして内面42と、外面44と、を含む。クイルハウジング40の軸線は
、第1軸線Aと同軸である。管状送りギヤーハウジング46が、外面44の下部
分48に直交して取り付けられ、且つ又円形横断面を有する。クイルハウジング
40の内面42が、図4に最もよく示されているが、第1軸線と平行であり、且
つクイルハウジング40の全長を走る、長方形横断面の直線溝50を有する。長
方形開口部54が、クイルハウジング40の内面から送りギヤーハウジング46
の内部56まで貫き、直線溝50は内部56を横切る。
【0011】 円形横断面を有する管状クイル60が、クイルハウジング40と一緒に配置さ
れている。クイル60の軸線もまた、第1軸線Aと同軸である。クイル60が、
内面62と、クイルハウジング40の内面42と摺動係合する外面64と、を有
する。外面64は、第1軸線Aと平行に走る細長い凹部66を外面64に有する
。一対の溝70が、外面64の細長い凹部66と直交して延びる。溝70を補足
する一対のタブ74を有するラック72が、細長い凹部66及び溝70に受け入
れられる。エポキシを使用して、ラック72を細長い凹部66及び溝70に固着
するが、他の取付け手段を使用することが可能である。タブ74及び溝70は、
クイル60を第1軸線Aに沿って並進させたときに、ラック72がクイル60か
ら確実に外れなくなるのを助ける。
【0012】 ラック72は、クイル60の外面64から突出する複数の歯76を有する。こ
れらの歯76は、クイルハウジング40の直線溝50内に受け入れられ、長方形
開口部54を貫いて、送りギヤーハウジング46の中へ延びる。複数の半径方向
外方に突出した歯82を有する送りギヤー80が、送りギヤーハウジング46内
に配置される。送りギヤー歯82が、ラック72の歯76に噛み合い、その結果
、送りギヤー80をその軸線を中心に回転させると、ラック72及びクイル60
が第1軸線Aに沿って上下に移動する。
【0013】 送りギヤー80は、送りギヤーハウジング46の一端86と隣接した第1端部
84を有する。止め座金88が、送りギヤー80を送りギヤーハウジング46内
に横方向に位置決めしやすくするために、第1端部84に取り付けられる。送り
ギヤー80は、第2端部92と、第1端部84と第2端部92との間に介在され
た中間部分94と、を有する。中間部分94は、止め輪98を受け入れる、送り
ギヤーハウジング46の他端96に隣接した環状溝(図示せず)を有する。止め
輪98は、止め座金88と共に、送りギヤー80がその軸線に沿って横方向に移
動しないように、送りギヤー80を横方向に位置決めする。ハンドル100の遠
位端102が、ノブ104を有し、このノブ104を送りギヤーの軸線を中心に
回転させるとき、クイル60を第1軸線Aに沿って移動させる。
【0014】 図3を参照すると、スピンドル110が、クイル60内に配置され、且つ第1
軸線Aと同軸の軸線を有する。スピンドル110は、上部分112と、下部分1
14と、内面116と、外面118と、を有する。外面118は、クイル60の
内面62と係合する。送り機構16は、クイル60が青銅であり、且つクイル6
0が鋼製のクイルハウジング40と鋼製のスピンドル110との間でベアリング
として作用するという点で、従来技術の機構と異なる。典型的には、クイルも鋼
で構成され、これは、クイルハウジングとクイルとの間及びスピンドルとクイル
との間に青銅製のブッシュを使用すべきであることを要求する。本発明により、
クイルを青銅製で構成することによって、2つの青銅製ベアリングを除去して、
それによって、より小型の送り機構を可能にする。
【0015】 スピンドル110は、該スピンドル110をクイル60に固着するために、止
め輪124を受け入れるための環状溝122を上部分112及び下部分114の
外面118に有する。金属スラスト座金126及びプラスチックスラスト座金1
28が、上部分112及び下部分114の止め輪124とクイル110との間に
配置される。このように、クイル60とスピンドル110は一緒に連結され、第
1軸線Aに沿って一緒に移動することができる。
【0016】 スピンドル110の上部分112の内面116は、第1軸線Aから半径方向内
方に且つ第1軸線Aと平行に延びる、複数のスプライン130を有する。第1軸
線Aと同軸の軸線を有するシャフト134が、ドリル10の駆動モータ14に連
結される第1端部136を有する。開示したデウォルトドリルについては、第1
端部136が、モータ14に連結されるねじ付シャフトにねじ込まれる。シャフ
ト134の外面は、第1軸線Aから半径方向外方に、且つ第1軸線Aと平行に延
びるスプライン138を有する。シャフトのスプライン138が、スピンドル1
10の内部スプライン130と摺動的に合致する。この方法で、シャフト134
は、モータ14が作動されるとき、スピンドル110を第1軸線Aに沿って上下
に移動させながら、スピンドル110を回転駆動する。
【0017】 円筒内面116は、上部分112及び下部分114に直径140,142を有
し、且つ内面116の長さに沿ってより大きな直径146を有する。シャフト1
34の第2端部150は、スピンドル110が第1軸線Aに沿って移動するのを
制限するための停止体152を有する。停止体152は、より大きな直径146
に極めて接近して位置決めされ、その結果、停止体152が上部分112の直径
140又は下部分114の直径142に達するとき、停止体152は内面116
のリップ156,158に当接する。本発明の最良の形態では、留め具が、停止
体として使用され、そして第1軸線Aから片寄せられている。
【0018】 送り機構16が、それぞれ、図5、図6に引込位置、伸長位置で示されている
。切削工具18を引込位置から伸長位置まで前進させるために、ハンドル100
を送りギヤーの軸線を中心に回転させる。送りギヤー80が、その軸線を中心に
回転して、ラック72を下方に且つ第1軸線Aと平行に移動させる。ラック72
がクイル60と、止め輪124によってクイル60に固着されたスピンドル11
0とを移動させる。シャフト134がスピンドル110及び切削工具18を回転
駆動するとき、スピンドル110は、スプライン130,138に沿って下方に
摺動する。スピンドル110及び切削工具18は、停止体152がスピンドル1
10の上部分112のリップ156に係合するときに、完全に伸長される。
【0019】 切削工具18を伸長位置から引っ込めるために、ハンドル100を送りギヤー
の軸線を中心に反対方向に回転させて、送り機構の構成部品を第1軸線Aに沿っ
て反対方向に移動させる。スピンドル110及び切削工具18は、停止体152
が下部分114の内面116のリップ158に係合するとき、完全に引っ込めら
れる。
【0020】 典型的な切削工具の形状は、それが本発明のドリル及び送り機構と組み合わさ
れたときに適していないことがわかった。従って、本発明の切削工具は、本発明
の小型ドリル設計に特別に使用されるようになっている。特に、以下により詳細
に説明するように、以前に知られた工具の種々の切削角度を変え、工具の切削部
分にテーパーを加えた。
【0021】 図6及び図7を参照すると、スピンドル110の下部分114は、第1軸線A
に沿って孔170を有し、ピン172が第1軸線Aから外れ、且つ第1軸線と直
交する。孔170は、切削工具18のシャンク部分180を受け入れるようにな
っている。シャンク部分180は、フラット174を有し、このフラット174
は、シャンク部分180の周囲の半径部分の環状凹部175に通ずる。切削工具
18を孔170の中へ挿入することができるように、フラット174とピン17
2とを整合させることによって、切削工具18を孔170の中に挿入する。切削
工具18を孔170の中に係止するために、ピン172が環状凹部175内に受
け入れられるように切削工具18を回転させる。ゴムシール176又はOリング
がシャンク部分180の環状溝178内に受け入れられ、切削工具18の孔17
0からの取り外しを困難にする屑が孔170に入るのを防止する。
【0022】 図7乃至図9を参照すると、切削工具18は、シャンク部分180と、シャン
ク分180から第1軸線Aに沿って延びる切削部分182と、を有する。切削部
分182は、切削面184と、内面185と、外面186と、を有し、この内面
185及び外面186は、シャンク部分180に向かって後方にテーパーしてい
る。切削部分182の内面185は、その長さに亘って0.010〜0.025
、好ましい0.016〜0.020の範囲でテーパーしている。切削部分182
の外面186は、その長さに亘って0.015〜0.035、好ましい0.02
0〜0.024の範囲でテーパーしている。内側テーパー及び外側テーパーは、
孔が切削工具18によって加工物に機械加工されているとき、切削工具と加工物
の結合を防止するのに必要である。
【0023】 切削面184が複数の切削歯200を有する。開示した実施形態では、切削歯
200の各々は刃202,204,206を有する。より多くの又はより少ない
刃を使用しても良いことは当業者によって認識されるべきである。
【0024】 刃は水平面に対して角度をなしている。開示した実施形態では、外側の刃20
4は、5°〜15°の範囲の角度B’即ち、外側の傾斜角度を有し、好ましい角
度は10°である。通常の切削工具の典型的な外側の傾斜角度は、ほぼ35°で
ある。刃202は、20°〜30°の範囲の角度X、すなわち内側の傾斜角度を
有し、好ましい角度は25°である。典型的な切削工具では、角度はほぼ15°
である。最内の刃206は、刃202と同じ内側の傾斜角度を有する。
【0025】 これらの刃の形状により、切削工具は加工物ですぐに安定する。外側の刃20
4は、初めに加工物表面を切削するから、切削工具は直ちに、加工物の意図した
領域に着座する。外側の刃が切削を始めた後、内側の刃202及び206が切削
始め、一緒に切溝を形成する。刃202,204,206は切溝内で切削しつづ
け、ついには孔が形成され、スラグを切削工具に残す。切削工具が引っ込められ
ると、ねじ152は、図示されていない、スラグエゼクターに係合し、スラグを
追い出す。
【0026】 外面186は、加工物からチップを外へ導く複数のらせん溝194を有する。
らせんの角度αは、22°〜30°の範囲にあり、好ましい角度は、通常の切削
工具の典型的な角度が15°と比べて25°である。らせん溝194は、チップ
を排出しやすくするための溝196を有する。
【0027】 本発明の切削工具の角度は、従来の工具を本発明のドリルに使用するとき、工
具が加工物に確実に食い込み、横滑りしたりねじれたりしないようにする。その
上、角度は、大型の従来技術の設計と比べて本発明の小型のドリル及び磁気ベー
スの低出力、速度、及びトルクに順応する。
【0028】 本発明を図示の方法で説明し、使用された用語が、制限のものではなく説明の
用語の性質を帯びたものであることを理解すべきである。
【0029】 本発明の多くの修正及び変更が、上述した技術に照らして可能であることは明
らかである。したがって、添付した特許請求の範囲内では、参照番号が単に便宜
上のものであって、いかなる方法でも限定するものではなく、本発明を、特別に
説明した以外の仕方で実施してもよいことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の斜視図である。
【図2】 本発明の側面図である。
【図3】 本発明の送り機構の分解図である。
【図4】 本発明の送り機構の底面図である。
【図5】 図4の線5−5による完全引っ込み位置の送り機構の断面図である。
【図6】 図5と同様な、完全伸長位置の送り機構の断面図である。
【図7】 本発明の切削工具の側面図である。
【図8】 図7に示す切削工具の端面図である。
【図9】 図8の線9−9による断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドリルに取付けるためのクイルハウジングと、 前記クイルハウジング内に配置され、前記クイルハウジングと係合し、前記ク
    イルハウジングに対して前記クイルハウジングの軸線に沿って移動することがで
    きるクイルと、 工具を保持するための、前記クイル内に配置され、前記クイルと係合し、前記
    クイルに対して前記軸線を中心に回転でき、且つ前記クイルと一緒に前記軸線に
    沿って移動できるスピンドルと、 前記クイルハウジングで支持される送りギヤーと、 前記送りギヤーと噛み合うための、前記軸線と平行に前記クイルに設けられた
    ラックと、を有し、前記送りギヤーを回転させるとき、前記ラック及び前記クイ
    ルは前記軸線に沿って移動する、 送り機構。
  2. 【請求項2】 前記スピンドルを前記軸線を中心に回転駆動させるためのシ
    ャフトをさらに有し、前記シャフトは、前記軸線から半径方向外方に、且つ前記
    軸線と平行に延びるスプラインを有し、前記スピンドルが、前記シャフトの前記
    外側スプラインと摺動可能に合うための、前記軸線から半径方向内方に、且つ前
    記軸線と平行に延びるスプラインをさらに有する、請求項1に記載の送り機構。
  3. 【請求項3】 前記スピンドルが円筒内面を有し、該円筒内面は、上部分及
    び下部分に直径を有し、該直径より大きな直径が前記第1端と第2端との間に前
    記円筒内面の長さに沿って、配置され、前記シャフトは、前記軸線に沿う前記ス
    ピンドルの移動を前記長さに制限するための、前記シャフトの部分に固定された
    停止体をさらに有する、請求項2に記載の送り機構。
  4. 【請求項4】 前記停止体が、ねじ付本体と、ヘッド部分と、を有し、前記
    シャフトが、雌ねじ付ボアを有し、該ねじ付ボアが前記ねじ本体を受け入れ、前
    記ヘッド部分が前記のより大きな直径内に位置決めされる、請求項3に記載の送
    り機構。
  5. 【請求項5】 前記クイルが青銅で構成され、前記送り機構がより小型であ
    る、請求項1に記載の送り機構。
  6. 【請求項6】 前記スピンドルが、切削工具を急速に取付けたり、取外した
    りするための急速連結部を有する、請求項1に記載の送り機構。
  7. 【請求項7】 ハウジングと、 第1回転軸線を有し、且つ前記ハウジングに取付けられている送り機構と、 前記第1回転軸線に対してある角度をなす第2回転軸線を有し、前記ハウジン
    グに取り付けられ、前記送り機構を駆動且つ回転させるための、前記送り機構に
    連結されたモータと、 ドリルを加工物に確実に取りつけるための、前記ハウジングに取り付けられた
    自己付着ベースと、 を有する、低輪部の自己付着ドリルであって、前記送り機構は、 ドリルに取り付けるためのクイルハウジングと、 前記クイルハウジング内に配置され、前記クイルハウジングと係合し、前記ハ
    ウジングに対して前記クイルハウジングの軸線に沿って移動することができるク
    イルと、 工具を保持するための、前記クイル内に配置され、前記クイルと係合し、前記
    クイルに対して前記軸線を中心に回転でき、且つ前記クイルと一緒に前記軸線に
    沿って移動できるスピンドルと、 前記クイルハウジングに支持される送りギヤーと、 前記送りギヤーと噛み合うための、前記軸線と平行に前記クイルに設けられた
    ラックと、を有し、前記送りを回転させるときに、前記ラック及びクイルは前記
    軸線に沿って移動する、低輪部の自己付着ドリル。
  8. 【請求項8】 前記スピンドルを前記軸線を中心に回転駆動させるためのシ
    ャフトをさらに有し、前記シャフトは、前記軸線から半径方向外方に、且つ前記
    軸線と平行なスプラインをさらに有し、前記スピンドルが、前記シャフトの前記
    外側スプラインと摺動可能に合うための、前記軸線から半径方向内方に、且つ前
    記軸線と平行に延びるスプラインをさらに有する、請求項1に記載の低輪部の自
    己付着ドリル。
  9. 【請求項9】 前記スピンドルが、円筒内面を有し、該円筒内面は、上部分
    及び下部分に直径を有し、該直径より大きな直径が前記第1端と前記第2端との
    間に前記円筒内面の長さに沿って、配置され、前記シャフトは、前記軸線に沿う
    前記スピンドルの移動を前記長さに制限するための、前記シャフトの部分に固定
    された停止体をさらに有する、請求項8に記載の低輪部の自己付着ドリル。
  10. 【請求項10】 前記停止体が、ねじ付本体と、ヘッド部分と、を有し、前
    記シャフトが雌ねじ付ボアを有し、前記ねじ付ボアが前記ねじ本体を受け入れ、
    前記ヘッド部分が前記のより大きな直径内に位置決めされる、請求項9に記載の
    低輪部の自己付着ドリル。
  11. 【請求項11】 前記クイルが青銅で構成され、前記送り機構がより小型で
    ある、請求項7に記載の低輪部の自己付着ドリル。
  12. 【請求項12】 前記スピンドルが、切削工具を急速に取付けたり、取外し
    たりするための急速解放部を有する、請求項7に記載の低輪部の自己付着ドリル
  13. 【請求項13】 ドリルに取り付けるためのシャンク部分と、 前記シャンクから軸線に沿って延び、且つ前記シャンクと反対側の切削面から
    前記シャンクに向かってテーパーしている切削部分と、を有し、前記切削面が第
    1切削平面と、前記第1切削平面の上の第2切削平面と、を有し、前記第1切削
    平面及び第2切削平面は、前記軸線と直交し、 チップを加工物から外へ導くための、前記切削部分の外面に設けられ、且つ前
    記第2切削平面を横切る溝を有する複数のらせん溝と、 加工物に初期切削を行うための、前記第1切削平面に設けられ、且つ前記第1
    切削平面より上に前記軸線に向かう傾斜角度を有する第1刃と、 前記初期切削が行われた後加工物を切削するための、前記第2切削平面に設け
    られ、且つ前記第1刃の傾斜角度よりも大きい傾斜を有する第2円形刃と、 からなる、低輪部の自己付着ドリル用環状切削工具。
  14. 【請求項14】 前記第1刃が5°〜15°の傾斜角度を有する、請求項1
    3に記載の環状切削工具。
  15. 【請求項15】 前記第1刃が約10°の傾斜角度を有する、請求項13に
    記載の環状切削工具。
  16. 【請求項16】 前記第2刃が20°〜30°の傾斜角度を有する、請求項
    13に記載の環状切削工具。
  17. 【請求項17】 前記第2刃が約15°の傾斜角度を有する、請求項13に
    記載の環状切削工具。
  18. 【請求項18】 前記らせん溝が20°〜30°の範囲のねじれ角を有する
    、請求項13に記載の環状切削工具。
  19. 【請求項19】 前記らせん溝が約25°のねじれ角を有する、請求項13
    に記載の環状切削工具。
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