JP2006289549A - 超硬工具における超硬チップの固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 さく孔ビットや打撃工具等、超硬合金製のチップを取り付けた超硬工具における超硬チップの固定方法に関するもので、高温における使用に耐えるような固定方法を提供すること。
【解決手段】 鋼製の台金の適所に超硬チップの外径よりも大径のチップ穴を設け、先端部の径が小さく基部側の径が次第に大きくなる傾斜外周面を有する超硬チップの基部を前記チップ穴に嵌め込むとともに、外径が前記チップ穴の内径とほぼ等しく、中央部に前記超硬チップの中間部に係合する通孔を有する押え板を前記チップ穴に嵌め込み、前記超硬チップの外周面を前記通孔内周面で押え付けた状態で、押え板の外周部を前記チップ穴の周縁部に溶接固着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、さく孔ビットや打撃工具等、超硬合金製のチップ（以下、「超硬チップ」という）を取り付けた超硬工具における超硬チップの固定方法に関するものである。

さく孔ビットや石工に用いられる表面仕上げ用工具等は、鋼製の台金に超硬チップを植設している。この超硬チップの取り付け方法として、最も一般的なものは、台金に超硬チップが嵌合するチップ穴を穿設し、該チップ穴に超硬チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法である。

しかしながら、上記ロウ付け法や焼き嵌め法で超硬チップを固定した工具は、加工対象物が高温の場合は、工具自体が高温に加熱されるため、超硬チップが熱応力で損傷したり、脱落したりするという問題点があった。例えば、溶鉱炉の出銑孔は、溶解した銑鉄の出銑が終わった時に再度閉塞して次の溶解作業に移行するが、この出銑孔の開口や、閉塞時における開口部の平坦化（閉塞用のマットガンの先端部が出銑孔開口周縁部に密着するように平坦化する必要がある）をビットで行う場合は、炉壁が高温であるから、超硬チップをロウ付けしたビットや焼き嵌めしたビットを使用すると、超硬チップがすぐに脱落するという問題点がある。

掘削工具において、チップが脱落しにくい固定方法として、特許文献１に開示されているような方法が知られている。この方法は、チップの基端部の側面に凹凸形状を形成し、この側面を覆うように溶接する方法である。

特開２００３−２１４０８０号公報

上記特許文献１に記載の方法は、チップの外周面を覆うように直接溶接するものであるから、チップは一応強固に保持されると考えられるが、材質的に脆い超硬チップの場合は、熱衝撃等の影響でクラックが発生するおそれがあり、実用的に問題がある。この方法以外にも、いくつかの方法が考えられているが、現在のところ、高温での使用に耐える超硬チップ固定方法はいまだ確立されていない。そこで本発明は、高温での使用に際しても、超硬チップを強固に保持することができ、脱落等が生じにくい固定方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記課題を解決するため、次のような固定方法を提供する。すなわち、請求項１に記載の超硬チップの固定方法は、鋼製の台金の適所に超硬チップの外径よりも大径のチップ穴を設け、先端部の径が小さく基部側の径が次第に大きくなる傾斜外周面を有する超硬チップの基部を前記チップ穴に嵌め込むとともに、外径が前記チップ穴の内径とほぼ等しく、中央部に前記超硬チップの中間部に係合する通孔を有する押え板を前記チップ穴に嵌め込み、前記超硬チップの外周面を前記通孔内周面で押え付けた状態で、押え板の外周部を前記チップ穴の周縁部に溶接固着することを特徴としている。この固定方法においては、請求項２に記載のように、前記押え板の通孔の内面を、チップの外周面に密着するように、下側が広く上側が狭い傾斜面としておくのが好ましい。

本発明の固定法によれば、超硬チップが台金に設けたチップ穴に嵌合した状態で、その外周面が押え板によって上から押え付けられ、しかも当該押え板はチップ穴の周縁部に溶接固着されているので、チップが強固に保持される。また、融点の低いロウ材を使用せず、熱膨張を利用する焼き嵌め法とも異なるので、使用中に高温にさらされてもチップの脱落の心配がない。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明に係る超硬チップの固定方法を例示するもので、鋼製の台金１の頭部に設けたチップ穴２に超硬チップ３の基部が嵌合している。チップ３の底面はチップ穴２の底面に密着している。

超硬チップ３は、先端部の径が小さく、基部の径が大きい断面傾斜面状の概略砲弾形に形成されている。台金１のチップ穴２の径は、チップ３の基部の外径よりも大きく、チップ穴内壁面とチップ外周面との間には適度の隙間４が保たれている。

押え板５は、中央部にチップ３の上下中間部が嵌合する嵌合穴６が設けられている。この嵌合穴６の内周面は、チップ３の外周面と密着するように、上が狭く下が広いラッパ状の傾斜面として形成されている。また、押え板５の外径はチップ穴２の内径とほぼ等しく、外チップ穴２にちょうど嵌合するようになっている。

この台金１に超硬チップ３を固定する場合は、まず、チップ３をチップ穴２の中央部に嵌合し、その上から押え板５を被せて、チップ３を嵌合穴６に嵌合する。押え板５の嵌合穴６の内径は、チップ３の上下方向中間部の外径と等しくなっていて、チップの基部側（下側）の外径はそれよりも大きくなっているため、押え板５はチップ穴２の底面７まで達せず、該底面と押え板５の下面との間に空間部が形成される。このため、チップ３は押え板５によって押えられるのである。特に、図示例では、チップ３の外周面が円錐状の傾斜面として形成され、押え板５の内周面は、チップの外周面に適合するラッパ状の傾斜面として形成されているので、押え板５の嵌合穴内周面とチップ外周面とが密着し、チップを強固に固定することができる。

チップ穴２に嵌め込んだ押え板５の外周部とチップ穴２の周縁部を溶接固着（９）する。この溶接は、押え板の全周にわたって行なうが、場合によっては、適当な間隔でスポット的に溶接してもよい。溶接に際しては、上記隙間７内の空気が加熱されて膨張するが、この空気は、未溶接部から外部へ流出するので、押え板５が押し上げられるようなおそれはない。なお、念のため、図に鎖線で示すように、空気流通用の細い通孔８を穿孔しておいてもよい。

図示例では、溶接された押え板５の上面は、台金１の表面と同一面となっている。このようにしておくと、美観上すぐれたものとなっており、押え板の早期摩耗等も生じにくいものとなるが、若干凹んだり盛り上がったりしていてもよい。

次に、図２は上記と若干異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、チップ１３の中間部に段部が形成され、それよりも下側は円盤状のベース１３ｂとなっている。押え板１５の嵌合穴１６もチップの外周形状に適合するような段状に形成されている。すなわち、嵌合穴内周面のうち上半分はチップの傾斜外周面１３ａと接するような傾斜面１６ａとして形成され、下半分はチップ１３のべース１３ｂが嵌合する概略カップ状凹部１６ｂとなっている。この形態では、チップの保持強度をさらに高めることができると考えられる。

図３はさらに異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、超硬工具であるさく孔ビットの頭部構造に特徴がある。すなわち、台金１１の頭部が本体１１ａと、当該本体に被さるキャップ状の押え板１５に分割されており、両者が溶接固着されている。本体１１ａの表面部には比較的浅い複数のチップ穴１２が形成され、このチップ穴にそれぞれチップ１３の基部が嵌合している。チップ１３は先端側の外径が小さく、基部側の外径が大きくなるように成形されていることは前記実施形態におけると同様である。一方、押え板（キャップ）１５には、チップ穴１２に対応する場所にそれぞれチップ嵌合穴１６が形成されている。この嵌合穴１６の内周面は、チップ１３の中間部外周面に当接する大きさであり、チップの外周面に密着するラッパ状に形成されている。

このさく孔ビットは、台金のチップ穴に嵌合した複数のチップ１３を共通の押え板１５で押さえ付けて固定するので、構造的には簡単なものとなる。なお、押え板１５と台金本体１１ａとは、外周部に溝１７を形成して、この溝の部分で溶接されているので、溶接部が外径方向に突出せず、溶接部の異常摩耗が生じにくい。

以上に説明したように、本発明のチップ固定方法によれば、超硬チップを鋼製の台金に強固に固定することができ、高温の対象物に対して使用する場合も、チップが脱落しにくいものとなっている。また、固定に際して、チップ自体に熱衝撃が加わらないので、脆い材質の超硬チップでも確実に固定することができる。

本発明の超硬工具におけチップの固定方法は、鋼製の台金に超硬チップを無理なく強固に固定することができ、高熱を受ける用途に使用する超硬工具のチップ固定法として利用することができる。

本発明の固定方法を表す超硬工具の断面図である。 上記と異なる実施形態を表す断面図である。 さらに異なる実施形態を表す外観図である。

符号の説明

１ 台金
２ チップ穴
３ 超硬チップ
５ 押え板
１１ 台金
１５ 押え板（キャップ）

Claims (2)

1. 鋼製の台金の適所に超硬チップの外径よりも大径のチップ穴を設け、先端部の径が小さく基部側の径が次第に大きくなる傾斜外周面を有する超硬チップの基部を前記チップ穴に嵌め込むとともに、外径が前記チップ穴の内径とほぼ等しく、中央部に前記超硬チップの中間部に係合する通孔を有する押え板を前記チップ穴に嵌め込み、前記超硬チップの外周面を前記通孔内周面で押え付けた状態で、押え板の外周部を前記チップ穴の周縁部に溶接固着することを特徴とする超硬工具のチップ固定方法。
2. 押え板の通孔の内周面を、チップの傾斜外周面に密着するように、上側が狭く、下側が次第に広くなるような傾斜面として形成しておく請求項１に記載の超硬工具のチップ固定方法。

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