JP2006289544A

JP2006289544A - Drill bit

Info

Publication number: JP2006289544A
Application number: JP2005112499A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Murakami; 卓宏村上; Hiroto Inagawa; 裕人稲川
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-10-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight drill bit with improved hammering efficiency made by forming a shape of a base material of the drill bit into a hollow cylinder, regarding the drill bit used for a hammer drill. <P>SOLUTION: The drill bit 1 is composed of a drill head part 2, a spiral part 3, and a shank part 4 and has a structure in which a base metal 7 for welding a front end tip 6 to a hollow cylindrical steel material 5 is welded like a welding part A8 and the front end tip 6 mounted on the base metal 7 is welded like a welding part B9. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転及び随意に打撃を加えるドリル工具に使用され、コンクリートや石材などを穿孔するためのドリルビットに関するものである。 The present invention relates to a drill bit for drilling concrete, stone, or the like, which is used in a drill tool that rotates and optionally strikes.

従来のドリルビットを図５、図６を用いて説明する。図５は従来のドリルビットの一実施例を示した縦断面図である。現行ハンマドリルビット１ａは、ドリルヘッド部２ａ、スパイラル部３ａ、シャンク部４ａから構成されている。材質としてはドリルヘッド部２ａ、スパイラル部３ａ、シャンク部４ａからなる母材が鋼材５ａで、先端チップ６ａは超硬材であり、溶接部Ｂ９ａのように銀ろうによりろう付けされている。 A conventional drill bit will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a conventional drill bit. The current hammer drill bit 1a includes a drill head portion 2a, a spiral portion 3a, and a shank portion 4a. As a material, a base material composed of a drill head portion 2a, a spiral portion 3a, and a shank portion 4a is a steel material 5a, and a tip tip 6a is a super hard material, and is brazed with a silver brazing like a welded portion B9a.

ドリルビットは機構上、ハンマドリルの機構部品であるセカンドハンマにシャンク部を直接打撃され、これより、ドリルヘッド部２ａが被削材を直接打撃することで、コンクリート、或いはモルタル等を破砕する構造となっている。このため、シャンク部４ａ及びドリルヘッド部２ａは、高強度、耐磨耗性が要求されることになり、ドリルヘッド部２ａは、母材となる鋼材５ａに先端チップ３ａをろう付けすることで耐磨耗性の向上を、また、母材である鋼材２ａは、ろう付け前に焼入れを行なうことで高硬度、高強度化を図っている。ドリルビットは、性能に位置付けされる穿孔速度を向上させる目的から、上記した製造工程のもとで様々な形状の最適化が図られてきた。 The drill bit has a structure in which the shank part is directly hit by the second hammer which is a mechanical part of the hammer drill, and the drill head part 2a directly hits the work material, thereby crushing concrete or mortar, etc. It has become. For this reason, the shank part 4a and the drill head part 2a are required to have high strength and wear resistance, and the drill head part 2a brazes the tip 3a to the steel material 5a that is a base material. The steel material 2a, which is a base material, is improved in wear resistance and is hardened and hardened by hardening before brazing. The drill bit has been optimized for various shapes under the manufacturing process described above for the purpose of improving the drilling speed positioned in the performance.

図６は、従来のドリルビット１ａのシャンク部４ａに加振力が加わった時に発生する伝達された打撃力と変位量の一例を示したグラフである。同等の加振力でシャンク部を打撃した際に、この伝達された打撃力が大きいドリルビットほど穿孔速度を向上させるための一つの要因となる打撃効率に優れていることを示し、また、変位量が多いドリルビットほど軽量であることを示している。従って、伝達された打撃力が大きく変位量が多いドリルビットは、打撃効率が優れた上に軽量であり、一方、伝達された打撃力が小さく変位量が多いドリルビットは軽量であるものの打撃効率が優れていないと言える。 FIG. 6 is a graph showing an example of the transmitted striking force and displacement generated when an excitation force is applied to the shank portion 4a of the conventional drill bit 1a. When hitting the shank part with the same excitation force, the drill bit with higher transmitted impact force shows better impact efficiency, which is one factor for improving the drilling speed. The more drill bits, the lighter the weight. Therefore, a drill bit having a large transmitted impact force and a large amount of displacement is light in weight while being excellent in impact efficiency, while a drill bit having a small impact force transmitted and a large amount of displacement is light in weight, but the impact efficiency is low. Is not good.

従来のドリルビット１ａは穿孔速度の向上を図るためスパイラル形状についても様々な形状が採用されているが、ドリルヘッド部２ａおよび先端チップ６ａの形状が同等の場合において、スパイラル部３ａの溝形状を変えた場合においても、伝達された打撃力および変位量は、ほぼ同等の数値を示す。これは打撃効率、質量共に同等であることを示しており、スパイラル部３ａを多少変更しても飛躍的に打撃効率を向上できないことが判る。 The conventional drill bit 1a employs various spiral shapes in order to improve the drilling speed. However, when the drill head 2a and the tip 6a have the same shape, the groove shape of the spiral 3a is changed. Even in the case of changing, the transmitted striking force and displacement amount show almost the same numerical values. This indicates that the hitting efficiency and the mass are equal, and it can be seen that the hitting efficiency cannot be improved dramatically even if the spiral portion 3a is slightly changed.

図７は、従来のドリルビット１ａのシャンク部４ａに加振力が加わった時に発生する伝達された打撃力と変位量の一例を示したグラフである。ドリルヘッド部２ａおよび全長１０ａが同等で、軸径１２ａに対して細径となる軸径１２ｂ、反対に軸径１２ａに対して太径となる軸径１２ｃで相対比較した場合では、細い軸径１２ｂでは変位は大きくなるが伝達された打撃力は若干小さくなり、一方、太い軸径１２ｃでは変位、伝達された打撃力ともに若干、低下することになり、従来のドリルビット１ａである軸径１２ａと比較して、軸径を多少変動させても打撃効率の著しい向上は認められないことが判る。 FIG. 7 is a graph showing an example of the transmitted striking force and displacement generated when an excitation force is applied to the shank portion 4a of the conventional drill bit 1a. In the case where the drill head portion 2a and the total length 10a are the same, and the shaft diameter 12b is smaller than the shaft diameter 12a, and the shaft diameter 12c is larger than the shaft diameter 12a, the thin shaft diameter is relatively compared. In 12b, the displacement is increased but the transmitted striking force is slightly reduced. On the other hand, in the thick shaft diameter 12c, both the displacement and the transmitted striking force are slightly decreased, and the shaft diameter 12a which is the conventional drill bit 1a is reduced. It can be seen that the striking efficiency is not significantly improved even if the shaft diameter is slightly changed.

上述した結果のように、打撃効率を向上させるために様々な手法を用いて母材部の最適化を図っているが、母材部の最適化にも限界があり、不足部分を補うためドリルヘッド部２ａの形状についても最適化しているのが実状である。 As shown in the above results, we are trying to optimize the base material using various methods to improve the hitting efficiency. However, there is a limit to the optimization of the base material, and a drill is used to compensate for the shortage. Actually, the shape of the head portion 2a is also optimized.

特許文献１に記載した特開平１１−２９１２３５号公報においては、内部から切り粉を吸引する目的から中空円筒としているが、内部吸引方式のため切り粉を持ち上げる効果を有するスパイラル部が存在しておらず、構造上、吸引機を使用することが必須であった。また、吸引という制約があるため中空円筒部は貫通状態では使用できず大幅な軽量化を図ることができない点やドリルビットの構造自体が複雑となり、製品及びドリルビット共に製造原価が高価となってしまうという問題があった。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-291235 described in Patent Document 1, a hollow cylinder is used for the purpose of sucking chips from the inside, but there is a spiral portion having an effect of lifting chips due to the internal suction method. However, it was essential to use a suction machine because of its structure. In addition, because of the restriction of suction, the hollow cylindrical part cannot be used in the penetrating state and the weight cannot be significantly reduced, and the structure of the drill bit itself is complicated, and the manufacturing cost of both the product and the drill bit is expensive. There was a problem that.

特開平１１−２９１２３５号公報JP-A-11-291235 特開平１１−２８５９１１号公報JP-A-11-285911

上記した従来のドリルビットでは、全長を変更させない状態で軽量化を図るためには軸径を細くする以外に方法がなく、この場合、剛性低下により打撃効率が低減してしまうという欠点があった。本発明の目的は、前項で記載した従来技術の持つ欠点を解消し、軽量化を図った状態で穿孔速度を向上させるための一つの要因となる打撃効率の優れたドリルビットを提供することである。 In the conventional drill bit described above, in order to reduce the weight without changing the overall length, there is no method other than reducing the shaft diameter, and in this case, there is a drawback that the impact efficiency is reduced due to a decrease in rigidity. . An object of the present invention is to provide a drill bit having excellent striking efficiency which is one factor for improving the drilling speed in a state where weight reduction is achieved while eliminating the disadvantages of the prior art described in the previous section. is there.

上記目的は、ドリルビットの材料として、円筒部の内側径をドリルビットのスパイラル部の内側を中空形状とすることで達成することができる。 The above object can be achieved by making the inside diameter of the cylindrical portion a hollow shape inside the spiral portion of the drill bit as the material of the drill bit.

本発明のドリルビットは、母材として円筒部の内側径をドリルビットのスパイラル部の内側を中空形状とすることで、軽量化を図った状態で穿孔速度を向上させるための一つの要因となる打撃効率の優れたドリルビットを提供することができる。 The drill bit according to the present invention is one factor for improving the drilling speed in a state where the weight is reduced by making the inner diameter of the cylindrical portion as a base material and the inside of the spiral portion of the drill bit hollow. A drill bit having excellent striking efficiency can be provided.

本発明ドリルビットの一実施形態を図１〜図４を用いて説明する。図１に示すように、本発明ドリルビット１は、ドリルヘッド部２、スパイラル部３、シャンク部４から構成されており、中空円筒形状の鋼材５に先端チップ６を溶接するための台金７を溶接部Ａ８のように溶接し、この台金７に取りつける先端チップ６も溶接部Ｂ９のように溶接した構造となっており、溶接部Ａ８を摩擦圧接により接合した構造になっている。この場合、ドリルヘッド部２は摩擦圧接しやすくする目的から中実形状としている。 An embodiment of the drill bit of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the drill bit 1 of the present invention includes a drill head portion 2, a spiral portion 3, and a shank portion 4, and a base metal 7 for welding a tip tip 6 to a hollow cylindrical steel material 5. Is welded like a welded part A8, and the tip 6 attached to the base metal 7 is also welded like a welded part B9, and the welded part A8 is joined by friction welding. In this case, the drill head portion 2 has a solid shape for the purpose of facilitating friction welding.

図２は、本発明ドリルビットのシャンク部４に加振力が加わった時に発生する伝達された打撃力と変位量の一例を示したグラフである。全長１０、ドリルヘッド部２の形状、スパイラル部３の形状ともに同等の寸法とした状態で従来のドリルビットの伝達された打撃力と変位量を比較すると、伝達された打撃力で１．８倍、変位量で２．２倍の向上が見られ、打撃効率が著しく改善されたことが判る。これは、剛性を保った状態で軽量化が図られたためである。中空円筒を採用した場合、母材部の耐久性が従来のドリルビットに比べて低下することになるが破損するといった問題は生じない。なお、寿命向上を目的として、内側径１１を小さい寸法とした場合においても、中実形状を有する従来のドリルビット１ａと比較すると打撃効率は向上する傾向にあるため、内側径１１の寸法としては目標寿命に併せて、軸径１２よりも小さい寸法で出来る限り大きくすることが望ましい。 FIG. 2 is a graph showing an example of the transmitted striking force and the amount of displacement generated when an excitation force is applied to the shank portion 4 of the drill bit of the present invention. Comparing the amount of displacement and the amount of displacement of a conventional drill bit when the overall length is 10, the shape of the drill head portion 2 and the shape of the spiral portion 3 are the same dimensions, the transmitted impact force is 1.8 times greater. It can be seen that the displacement is improved 2.2 times, and the impact efficiency is remarkably improved. This is because weight reduction was achieved while maintaining rigidity. When the hollow cylinder is adopted, the durability of the base material portion is lower than that of the conventional drill bit, but there is no problem of breakage. For the purpose of improving the service life, even when the inner diameter 11 is set to a small size, the impact efficiency tends to be improved as compared with the conventional drill bit 1a having a solid shape. In accordance with the target life, it is desirable to make it as large as possible with a size smaller than the shaft diameter 12.

次に、本発明ドリルビットの他の実施形態を図３、図４を用いて説明する。上記実施形態と同様の部位については、同様の符号を付したので説明を省略する。 Next, another embodiment of the drill bit of the present invention will be described with reference to FIGS. About the site | part similar to the said embodiment, since the same code | symbol was attached | subjected, description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、上記実施形態の他に図３のような構成としても良い。図１との相違点は、溶接部８を同ろう付けとしている点である。この場合では、ドリルヘッド部２は中空形状となっており、図１と比較するとヘッド部２の質量が軽くなることで打撃効率及び軽量化といった性能が向上する傾向にある。なお、摩擦圧接より生じるバリの除去作業といった後工程が削除できる点や、銅ろう付けでは鋼の熱処理温度である８３０〜９３０℃でろう付け部が溶融しないため、溶接後に熱処理を行なうといった作業の統一化を図ることが可能となり、製造原価の低減にも繋がる利点がある。 In the present embodiment, a configuration as shown in FIG. 3 may be used in addition to the above embodiment. The difference from FIG. 1 is that the weld 8 is brazed together. In this case, the drill head portion 2 has a hollow shape, and the mass of the head portion 2 is lighter than that in FIG. In addition, it is possible to eliminate the post-process such as the removal work of burrs generated by friction welding, and the work of performing heat treatment after welding because the brazed part does not melt at 830 to 930 ° C. which is the heat treatment temperature of steel in copper brazing. It is possible to unify and there is an advantage that leads to a reduction in manufacturing costs.

本実施形態では、上記実施形態の他に図４のような構成としても良い。図３との相違点は、シャンク部４が中実形状となっている点である。この場合は図１と同様に製造原価は高くなってしまう。原因は、貫通した中空円筒ではないので内側径１２は中実形状材にドリルを用いて穴あけを実施するといった工程が増加してしまう点である。また、図１と比較するとシャンク部の質量が重くなることで打撃効率および軽量化といった性能は少々低下してしまうが、従来のドリルビット１ａと比較すると性能は向上するので問題ない。 In the present embodiment, a configuration as shown in FIG. 4 may be used in addition to the above embodiment. The difference from FIG. 3 is that the shank portion 4 has a solid shape. In this case, the manufacturing cost becomes high as in FIG. The cause is that since the hollow cylinder is not penetrated, the inner diameter 12 is increased in the number of steps of drilling a solid shape material using a drill. Moreover, although the performance of a hit | damage efficiency and weight reduction falls a little because the mass of a shank part becomes heavy compared with FIG. 1, since performance improves compared with the conventional drill bit 1a, there is no problem.

本発明ドリルビットの一実施例を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed one Example of this invention drill bit. 本発明ドリルビットのシャンク部に加振力が加わった時に発生する伝達された打撃力と変位量の一例を示したグラフ。The graph which showed an example of the transmitted impact force and displacement which generate | occur | produce when an excitation force is added to the shank part of this invention drill bit. 本発明ドリルビットの一実施例を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed one Example of this invention drill bit. 本発明ドリルビットの一実施例を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed one Example of this invention drill bit. 従来のドリルビットの一実施例を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed one Example of the conventional drill bit. 従来のドリルビットのシャンク部に加振力が加わった時に発生する伝達された打撃力と変位量の一例を示したグラフ。The graph which showed an example of the transmitted impact force and displacement which generate | occur | produce when an excitation force is added to the shank part of the conventional drill bit. 従来のドリルビットのシャンク部に加振力が加わった時に発生する伝達された打撃と変位量の一例を示したグラフ。The graph which showed an example of the transmitted impact and displacement which generate | occur | produce when an excitation force is added to the shank part of the conventional drill bit.

Explanation of symbols

１、１ａはドリルビット、２、２ａはドリルヘッド部、３、３ａはスパイラル部、４、４ａはシャンク部、５、５ａは鋼材、６、６ａは先端チップ、７は台金、８は溶接部Ａ、９、９ａは溶接部Ｂ、１０、１０ａは全長、１１、１１ａは内側径、１２、１２ａは軸径である。
1, 1a is a drill bit, 2, 2a is a drill head part, 3, 3a is a spiral part, 4, 4a is a shank part, 5, 5a is a steel material, 6, 6a is a tip, 7 is a base metal, 8 is a weld Portions A, 9, 9a are welded portions B, 10, 10a are full lengths, 11, 11a are inner diameters, and 12, 12a are shaft diameters.

Claims

In a drill bit composed of a shank portion attached to a hammer drill bit for drilling a hole in concrete or stone, a drill head portion having a cutting edge, and a spiral portion connecting the shank portion and the drill head portion, at least the above-mentioned A drill bit characterized in that the entire length or part of the spiral portion is hollow.