JP3542924B2

JP3542924B2 - Drill bit

Info

Publication number: JP3542924B2
Application number: JP10463199A
Authority: JP
Inventors: 猛林; 仁也久田; 勝紀植田; 春夫高橋; 幹男平井; 哲男古田; 徹稲田; 雄次田中; 英世北島
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Mitsubishi Materials Corp; Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Zosen Corp; Mitsubishi Materials Corp; Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP2000291366A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端に取り付けられて掘削作業に供される掘削ビットに係わり、特に軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材あるいは鋼材および無筋コンクリート等の埋設物の掘削とを連続的に行う場合に用いて好適な掘削ビットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなカッタリングの先端に取り付けられる掘削ビットとしては、例えば特開昭５３−８２６０１号公報において、超硬合金製の軸状のチップの周りに溶接肉盛りや鋳込み法、粉末冶金法などによって軟質合金材よりなる合金マトリックスを囲繞固結してビット本体を形成したものが提案されており、この掘削ビットは上記公報では、岩芯（コア）採取用の円筒状のカッタリングの先端に取り付けられて、該カッタリングをその軸線回りに回転させつつ該軸線方向に前進させることにより、岩石のボーリングに使用されている。なお、この掘削ビットにおいて上記チップはカッタリングの上記軸線に平行に配設されるとともに、該チップの先端および上記ビット本体の先端面は、その上記軸線を含む断面における形状がカッタリングの周方向に亙って均一な形状とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、例えば既設の下水道本管のシールドトンネルのような地中に埋設された埋設物に、シールド掘削機によって掘削された枝孔を直接接続する掘削工法が研究されている。そして、このような掘削工法においては、シールド掘削機によって上記埋設物に近接する位置まで枝孔を掘削した上で、上述のような掘削ビットを取り付けたカッタリングをシールド掘削機の先端から回転させつつ前進させることにより、この枝孔を上記埋設物に貫通させて接続することが検討されている。
【０００４】
しかしながら、このような掘削工法では、上記枝孔と埋設物との間に残された軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材、あるいは鋼材および無筋コンクリートから形成された上記シールドトンネル等の埋設物の壁部の掘削とが連続して行われるため、上記掘削ビットにおいては、岩層の掘削によってチップの先端がビット本体の先端面全体に亙って摩耗した後に、上記埋設物壁部の掘削が行われることとなる。しかるに、このようにチップの先端が摩耗する場合には、特にその先端面が球面状をなすように丸められてしまうことにより、この先端面外周のエッジ部分が鈍角となって切れ味が鈍くなるため、そのようなチップによって埋設物の掘削を行おうとしても掘削効率が著しく低下してしまうことが避けられず、場合によっては枝孔の接続自体が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、特に上述のような軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材、あるいは鋼材および無筋コンクリート等から形成された埋設物の掘削とを確実に連続して行うことが可能な掘削ビットを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるカッタリングの先端に取り付けられる掘削ビットであって、上記カッタリングの先端に突き出されるビット本体の先端部に、該ビット本体よりも硬質の複数のチップを植設するとともに、上記ビット本体の後端側を、上記カッタリングの先端部にホルダを介して当該掘削ビットを取り付けるための取付部とし、このホルダを、上記ビット本体より高硬度の鋼材によって形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
しかるに、このように構成された掘削ビットでは、チップがビット本体よりも硬質であって、掘削によるチップの摩耗よりもビット本体の先端面の摩耗が促進されやすく、このためチップが先端面に埋没することがなく、掘削効率をより確実に確保することができるとともに、チップ間に先端面の摩耗による間隔があけられるため、切屑の排出が容易である。
【０００９】
一方、このような掘削ビットを先端に取り付けたカッタリングによる掘削においては、上述のように掘削ビットのビット本体先端面が掘削に伴って摩耗するのと同時に、該掘削ビットによって形成される環状の溝の周壁面に摺接することにより、ビット本体の側面も摩耗してしまう。しかも、この側面の摩耗はビット本体の先端側から進行するため、掘削に伴いビット本体はカッタリングの軸線を含む断面において先細りのクサビ形状となり、そのような掘削ビットを取り付けたカッタリングを回転させつつ前進させて掘削を行おうとすると、岩層や埋設物にクサビが打ち込まれるような状態となるので、摩擦抵抗が大きくなってカッタリングの回転トルクが増大するとともに、掘削時に生成された切屑の排出が困難となるという問題が生じる。
【００１０】
そこで、このような問題が生じるのを避けるためには、上記カッタリングの内周側または外周側を向く上記ビット本体の側面を、後端側に向かうに従い漸次後退する傾斜面状に形成するのが望ましく、これにより上記環状溝の周壁面とビット本体の側面との間に間隙が画成されるので、摩擦抵抗の増大を抑えることができるとともに、この間隙を介して切屑を容易に排出することができる。
【００１１】
なお、このようにビット本体の側面を後退させた場合において、その後退角度は２°〜１２°の範囲に設定されるのが望ましく、この後退角度が２°を下回るほど小さいと上記間隙も小さくなりすぎて摩擦抵抗の抑制や切屑の円滑な排出を十分に図ることが困難となるおそれがある一方、逆に上記後退角度が１２°を上回るほど大きいと、このビット本体の後退した側面と先端面との交差角が小さくなって欠損が生じたり、カッタリングの軸線に平行にはこの側面側に十分な深さまでチップを植設できなくなったり、たとえ該側面に沿ってチップを植設したとしても、摩耗によってチップ先端面と該側面側の周面との交差角が小さくなるため、やはり欠損が生じたりするおそれがある。
【００１２】
また、上述したビット本体の側面の摩耗が進行すると、このビット本体に植設されたチップの脱落を招くという問題も生じる。そこで、このような問題を解消するためには、上記カッタリングの内周側または外周側を向く上記ビット本体の側面に、該ビット本体よりも硬質の補助チップを埋設するのが望ましく、このような構成を採ることにより、この補助チップによってビット本体の上記側面がクサビ状に摩耗すること自体が防止されるため、摩擦抵抗の増大を抑えることができるとともに、良好な切屑排出性を維持することが可能となる。
【００１３】
ただし、この補助チップにおいては、その硬度が、上記チップと同等か、もしくは該チップよりもＨＲＡ８低い硬度までの範囲に設定されるのが望ましく、これよりも補助チップの硬度が低いとビット本体の上記側面の摩耗を確実に防止することができなくなるおそれがある一方、補助チップの硬度が上記チップよりも高くなると、補助チップが埋設された上記側面側におけるビット本体の先端面やチップの摩耗が抑制されてしまい、上記埋設物の掘削の際に上記山型の麓側のチップを確実に掘削に関与せしめることができなくなるおそれがある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明の第１の実施形態の掘削ビット１を示すものである。本実施形態の掘削ビット１は、そのビット本体２が黄銅等の軟質合金または軟鋼によって形成されたものであり、このビット本体２の先端側には、この先端側から見た平面視において図１に示すように概略長方形状をなす刃部３が形成されるとともに、該ビット本体２の後端側は、この刃部３の先端面３ａが上記平面視においてなす直方形の幅方向（図１における上下方向。図３においては左右方向）に段違いにずらされるように形成されていて、図４に示されるような回転方向Ｔに回転させられるカッタリング４の先端部にホルダ５を介して当該掘削ビット１を取り付けるための取付部６とされている。
【００１５】
ここで、この取付部６は、該取付部６が刃部３に対して上記幅方向にずらされた側（図１において上側）の部分が上記平面視において略等脚台形状をなすように形成されていて、このずらされた側に向かうに従い互いに接近する側面６ａ，６ａを備えているとともに、この部分には、該取付部６をその底面６ｂに垂直に貫通する一対の取付孔７，７が、刃部３が上記平面視になす長方形の長手方向（図１、図２における左右方向。）に並ぶように互いに平行に形成されている。また、この長手方向を向く取付部６の両側面には、該側面から突出するように一対の鍔部８，８が形成されている。
【００１６】
一方、本実施形態では上記ビット本体２の刃部３は、その先端面３ａが上記長手方向に沿って先端側に突出する山型をなすように形成されている。ここで、この先端面３ａがなす山型は、その頂部が上記長手方向における刃部３の中央部よりも上記回転方向Ｔ側に位置して、取付部６の底面６ｂに平行となるように形成されるとともに、上記長手方向においてこの頂部の両側の上記山型の麓部分は、それぞれ一定の角度で傾斜するように形成されており、従って上記頂部から上記回転方向Ｔ側に延びる麓部分の傾斜の方が、回転方向Ｔの後方側に延びる麓部分の傾斜よりも急勾配とされている。さらに、本実施形態では、刃部３の取付部６に対してずらされた側の側面３ｂは、取付部６の底面６ｂに垂直な方向に形成されている。
【００１７】
このように形成された刃部３には、円柱軸状をなす複数のチップ９…がその先端を刃部３の上記先端面３ａから突出させて植設されており、これらのチップ９…は、超硬合金やセラミックス等の硬質材料より形成されていて、その硬度が上記ビット本体２よりもＨＳ５０〜８０程度高く設定されている。そして、これらのチップ９…は、刃部３の先端側に向かうに従い上記カッタリング４の回転方向Ｔ側に向かうように傾けられて植設されており、各チップ９…は互いに平行に傾けられるとともに、こうして傾けられたチップ９…がビット本体２の取付部６の上記底面６ｂに垂直な方向に対してなす傾斜角θは、本実施形態では３゜〜１２゜の範囲に設定されている。
【００１８】
なお、これらのチップ９…は、上記平面視において刃部３の先端面３ａに、上記幅方向に延びて上記長手方向に等間隔で並ぶ複数の列（本実施形態では７列）をなすとともに、各列においてもチップ９…が上記幅方向に等間隔をなして突出するように千鳥状に配列されている。しかも、このうち少なくとも上記長手方向の中央部分に配設される複数の列（本実施形態では長手方向両端の列を除いた５列）においては、１の列において上記幅方向に隣接するチップ９，９同士の間に、この１の列に隣接する列のチップ９が、上記１の列のチップ９，９と上記幅方向に重なり合うようにして配置されている。
【００１９】
さらに、本実施形態では上記チップ９…は、該チップ９…が上記幅方向になす列のうち、上記長手方向において中央の列よりも上記回転方向Ｔ側の列（本実施形態では、上記回転方向Ｔ側から２列目の列）のチップ９…が、刃部３の先端面３ａがなす上記山型の頂部に位置し、他の列のチップ９…が上記麓部分に位置するように配列されるとともに、各列においてチップ９…の先端面が刃部３の先端面３ａと平行に、かつ該先端面３ａから等しい突出量で突出するように配設されている。従って、先端面３ａがなす上記山型の頂部に突出するチップ９…の先端面は取付部６の底面６ｂに平行とされ、これよりも回転方向Ｔ側の１列２本のチップ９，９の先端面は上記回転方向Ｔの後方側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜させられ、これらのチップ９…以外の上記頂部よりも回転方向Ｔの後方側の麓部分に突出するチップ９…の先端面は、回転方向Ｔ側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜させられる。
【００２０】
このような掘削ビット１が取り付けられる上記ホルダ５は、ビット本体２より高硬度の鋼材などによって厚肉の概略平板状に形成されており、図４に示すように円筒状をなす上記カッタリング４の先端部に周方向に等間隔に形成された複数の凹所４ａ…に、その先端面５ａを先端側に向けるとともに側面５ｂ，５ｃのうち一方をカッタリング４の内周側に向け、他方を外周側に向けて取り付けられている。ただし、このカッタリング４に取り付けられるホルダ５および上記掘削ビット１は、該掘削ビット１の上記幅方向に互いに対称に形成された２種類のものが備えられており、これら２種類のホルダ５および掘削ビット１が、それぞれ上記チップ９…が先端側に向かうに従い上記回転方向Ｔ側に向けて傾けられるように、カッタリング４の周方向に交互に上記凹所４ａ…に取り付けられている。
【００２１】
ここで、このホルダ５には、上記取付部６が嵌挿される取付凹部１０が上記先端面５ａに開口して側面５ｂ，５ｃ間を貫くように形成されており、このうち側面５ｂ側においてこの取付凹部１０には、掘削ビット１の取付部６の上記側面６ａ，６ａがなす角度と等しい挟角で該側面５ｂ側に向かうに従い互いに接近する壁面１０ａ，１０ａが形成されるとともに、その底面１０ｂには上記側面６ａ，６ａを壁面１０ａ，１０ａに当接させた状態で上記取付孔７，７と同軸となるように取付ネジ孔１１，１１が形成されている。なお、この底面１０ｂは、ホルダ５が上記凹所４ａに取り付けられた状態で、カッタリング４の中心軸線に直交する方向に配置される。また、この取付凹部１０の側面５ｃ側には、掘削ビット１の取付部６の上記鍔部８，８が嵌合可能な凹部１２，１２が底面１０ｂ側に形成されている。
【００２２】
しかして、このように構成されたホルダ５に上記掘削ビット１は、ホルダ５の側面５ｃ側から上記側面６ａ，６ａを前向きにしてその取付部６を上記取付凹部１０に嵌挿させ、これら側面６ａ，６ａを取付凹部１０の壁面１０ａ，１０ａに当接させるとともに上記底面６ｂを取付凹部１０の底面１０ｂに密着させ、かつ鍔部８，８を凹部１２，１２に嵌合させた状態で、上記取付孔７，７に挿通した図示されない一対の取付ボルトを上記取付ネジ孔１１，１１にねじ込むことにより、上記刃部３をホルダ５の上記先端面５ａから突出させて取り付けられる。従って、こうして取り付けられた掘削ビット１は、その刃部３の上記長手方向をカッタリング４の周方向に沿わせるとともに、上記幅方向をカッタリング４の径方向に向け、さらに取付部６の底面６ｂおよび刃部３の先端面３ａの頂部がカッタリング４の中心軸線に直交する方向に向けられて、チップ９…の上記傾斜角θがこの中心軸線に対する傾斜角と等しくなるように配置される。
【００２３】
また、このように上記取付凹部１０に嵌挿されて取り付けられた状態で、掘削ビット１の取付部６の上記側面６ａ，６ａ間に位置する側面６ｃとこの側面６ｃとは反対側の側面６ｄは、ホルダ５の上記側面５ｂと側面５ｃにそれぞれ面一となるようにされており、従って上述のようにこの取付部６と刃部３とが段違いにずらされていることにより、掘削ビット１の刃部３は、その上記側面３ｂが上記平面視にホルダ５の上記側面５ｃに対して上記幅方向に一段突出するように配設される。ただし、上述のように上記幅方向に対称とされた２種類のホルダ５…および掘削ビット１…がカッタリング４の上記凹所４ａ…に周方向に交互に取り付けられることにより、この掘削ビット１…の刃部３も、その上記側面３ｂがカッタリング４の内周側と外周側とに交互に突出するように配設される。なお、これら内外周に交互に突出する刃部３…の先端面３ａ…においては、周方向に隣接する掘削ビット１，１同士で、カッタリング４の回転に伴う互いのチップ９…の回転軌跡が、該カッタリング４の径方向中央部でオーバーラップするようになされている。
【００２４】
しかるに、このようにホルダ５を介してカッタリング４の先端に取り付けられた掘削ビット１…は、このカッタリング２が上述のようにシールド掘削機の先端からその中心軸線回りに回転方向Ｔに回転されつつ該軸線方向に前進させられることにより、その刃部３によって、上述したような軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材、あるいは鋼材および無筋コンクリート等から形成された既設シールドトンネル等の埋設物の掘削とを連続して行うのに使用される。しかして、上記構成の掘削ビット１では、その刃部３に植設されたチップ９…が先端側に向かうに従い上記回転方向Ｔ側に向かうように傾けられており、従って上記軟質層から中硬岩層の掘削により該チップ９の先端面が摩耗して球面状に丸められたとしても、回転方向Ｔ側においてはこのチップ９の先端面外周のエッジを該回転方向Ｔ側に突きだした鋭利な形状に維持することができる。このため、その後に連続して上記埋設物の掘削を行っても、チップ９の切れ味が損なわれるのを防いで掘削効率の低下を抑えることができ、これらの掘削を確実に連続して行うことが可能となる。
【００２５】
また、上記掘削ビット１においては、このチップ９がビット本体２よりも硬質であって、掘削によるチップ９の摩耗よりもビット本体２の先端面３ａの摩耗が促進されやすく、このためチップ９が先端面３ａに埋没することがなく、掘削効率をより確実に確保することができるとともに、チップ９…間に先端面３ａの摩耗による間隔があけられるため、切屑の排出が容易である。そして、特に上記掘削ビット１では、チップ９が上述のように傾けられていることにより、この先端面３ａの摩耗はチップ９の回転方向Ｔ側で大きくなるため、より大きな間隔を確保して一層円滑な切屑の排出を促すことができる一方、チップ９の回転方向Ｔの後方側では先端面３ａの摩耗が小さいので、この回転方向Ｔの後方側に向けてチップ９に作用する掘削時の抵抗に対してチップ９を確実に保持し、その脱落などを防止できるという効果も得ることができる。ただし、このチップ９とビット本体２との硬度差が小さすぎるとこのような効果が十分ではなく、逆に硬度差が大きすぎるとビット本体２の摩耗が著しくなって却ってチップ９の脱落を招いたりするおそれがあるため、このチップ９に対するビット本体２の硬度差は、本実施形態のようにＨＳ５０〜８０の範囲に設定されるのが望ましい。
【００２６】
なお、ここで上記チップ９がカッタリング４の軸線方向に対してなす傾斜角θは、掘削物が硬質な場合には小さく設定して上記エッジの強度が損なわれるのを防ぎ、逆に掘削物が軟質な場合には大きく設定してより鋭い切れ味を与えるのが望ましいのであるが、上述のような軟質層から中硬岩層の掘削と、鉄筋コンクリートや鋼材、あるいは鋼材および無筋コンクリート等から形成された埋設物の掘削とを連続して行う場合には、３°〜１２°の範囲に設定されるのが望ましい。これは、この傾斜角θが３°を下回るほど小さいと、チップ９を傾けたことによる上述の効果が十分に奏功されなくなって埋設物の掘削時に掘削効率が低下するおそれが生じる一方、傾斜角θが１２°を上回るほど大きいと、逆に上記エッジ部分が鋭くなりすぎて、軟質層から中硬岩層の掘削の際にこのエッジ部分に欠けが生じたりするおそれがあるからである。また、このように傾斜角θが大きすぎると、傾けられたチップ９に上記軸線方向において十分な長さを確保するには、この傾斜方向に沿ったチップ９の実際の長さを長くしなければならず、経済的に不利となるおそれもある。
【００２７】
一方、本実施形態では、上記刃部３の先端面３ａが、その上記長手方向に亙って山型をなしていて、カッタリング４に取り付けた状態でその回転方向Ｔに沿って先端側に凸となるように形成されており、この刃部３に植設されるチップ９…も、その先端を上記先端面３ａに沿って回転方向Ｔに山型をなすように突出させられている。従って、このような掘削ビット１により、上述のように軟質層から中硬岩層を掘削するときには、最先端に突出する上記山型の頂部のチップ９…の列が専ら掘削に供されることとなり、他のチップ９…がこの岩層の掘削によって摩耗するのを避けることができる一方、上述のような埋設物を掘削する際には、上記頂部側の列のチップ９…が摩耗するのに伴い、この列に上記長手方向に隣接する列のチップ９…が同じ高さとなって順次摩耗した列のチップ９…とともに掘削に供されることとなる。すなわち、本実施形態によれば、かかる埋設物に対しては、チップ９…の摩耗によって上記山型の麓部分に植設されたチップ９…が順次掘削に関与することとなるため、掘削効率が損なわれるようなことがないばかりか、むしろ摩耗するほど高い掘削効率を確保することができ、これらの掘削をさらに確実に連続して行うことが可能となる。
【００２８】
ただし、本実施形態ではこのようにビット本体２の刃部３の先端面３ａを山型に形成しているが、チップ９…が傾けられて植設されていれば、このような構成を採ることなく、該先端面３ａをカッタリング４の軸線に垂直な平坦面として、チップ９も等しい高さに突出するようにしてもよい。また、先端面３ａを山型とするにしても、例えば円筒面等の凸曲面状としてその勾配が変化するようにしてもよい。また、本実施形態ではこの先端面３ａがなす山型の頂部に１列の上記チップ９…が配列されているが、軟質層から中硬岩層における掘削効率を向上させるためにこの頂部に２列あるいはそれ以上のチップ９…を配設するようにしてもよい。さらに、本実施形態ではこの先端面３ａは、その頂部がカッタリング４の回転方向Ｔ側に偏った山型に形成されているが、例えばこれを上記長手方向に対称な山型としたり、上記頂部が回転方向Ｔの後方側に偏った山型としたりしもよく、また先端面３ａに２以上の山型が形成されていてもよい。
【００２９】
一方、本実施形態ではビット本体２の上記刃部３と取付部６とがずらされて形成されていて、このような掘削ビット１がカッタリング４の先端に、上記刃部３の側面３ｂを内周側と外周側とに交互に突出させ、かつ先端面３ａのチップ９…の回転軌跡がオーバーラップするように取り付けられている。このため、上記実施形態の掘削ビット１を装着したカッタリング４においては、個々の掘削ビット１に作用する負荷の低減を図ってその寿命の延長を促しつつも、カッタリング４の厚さ以上の掘削幅を確保することができ、カッタリング４の内外周面が掘削ビット１…によって形成された環状溝に摺接してカッタリング４の回転トルクが増大するような事態を防止することができる。しかも、このように刃部３をカッタリング４の内外周側に突出させた場合、ビット本体２には刃部３が突出する側とは反対側に掘削負荷が作用することとなるが、これに対して本実施形態では、この掘削負荷が作用する側に向けて互いに接近する側面６ａ，６ａが上記取付部６に形成されていて、これらの側面６ａ，６ａがホルダ５の壁面１０ａ，１０ａに当接させられてビット本体２が取り付けられているので、かかる掘削負荷に対しても十分な取付剛性を確保することが可能である。
【００３０】
次に、図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、上記第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、この第２の実施形態においては、その掘削ビット２１のビット本体２における刃部３の取付部６に対してずらされた側の上記側面３ｂ、すなわち当該掘削ビット２１を上記カッタリング４の先端に取り付けた状態においてこのカッタリング４の内周側または外周側を向いて突出するビット本体２の側面３ｂが、上記先端面３ａから後端側に向かうに従い上記幅方向に漸次後退する傾斜面状に形成されていることを特徴としており、この側面３ｂが後退しつつ傾斜する後退角度αは、本実施形態では２°〜１２°の範囲に設定されている。また、本実施形態では、このように側面３ｂが後退傾斜させられているのに伴い、刃部３に植設される上記チップ９…も、最も側面３ｂ側に植設されるチップ９が上記後退角度αと等しい角度で傾斜させられるとともに、このチップ９と同じ列における次のチップ９は上記後退角度αの略半分の傾斜角で傾斜させられている。
【００３１】
しかるに、このように構成された掘削ビット２１では、該掘削ビット２１を装着した上記カッタリング４において、この掘削ビット２１により形成される環状溝の周壁面とこの周壁面に対向するビット本体２の上記側面３ｂとの間に、後端側に向けて漸次大きくなる間隙が画成されることとなり、この側面３ｂが上記周壁面に摺接することによる摩擦抵抗の低減を図ることができて、当該カッタリング４の回転トルクを一層軽減することができるとともに、掘削時に生成される切屑をこの間隙を介して容易に排出することが可能となる。しかも、本実施形態では、この傾斜した側面３ｂ側のチップ９…が、該側面３ｂの傾斜に合わせて後退傾斜するように植設されているので、掘削によって刃部３の側面３ｂ側に摩耗が生じても、硬質のチップ９…の側面が露出したところでこの摩耗が進行するのを抑制して上記間隙を確保することができ、従ってより長期に渡って上述の摩擦抵抗の低減や良好な切屑排出性を図ることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態ではこの側面３ｂの後退角度αを２°〜１２°の範囲に設定しているが、これは、この後退角度αが２°を下回るほど該側面３ｂの傾斜が小さくなりすぎると、刃部３によって形成される上記環状溝の周壁面との間の上記間隙も小さくなり、この周壁面と側面３ｂとの摩擦抵抗を十分に抑制することができなくなったり、良好な切屑の排出性が損なわれたりするおそれがあるからである。その一方で、この後退角度αが１２°を上回るほど大きいと、刃部３の上記先端面３ａとこの側面３ｂとの交差角が小さくなりすぎて、この交差部分に欠損が生じやすくなったり、本実施形態のように該側面３ｂに沿ってチップ９を後退傾斜させても、該チップ９の先端面と側面３ｂ側の周面との交差角が小さくなって、この部分のエッジに欠損等が生じたりするおそれがある。このため、上記後退角度αは、本実施形態のように２°〜１２°の範囲に設定されるのが望ましい。
【００３３】
さらに、図６および図７は本発明の第３の実施形態を示すものであり、この第３の実施形態の掘削ビット３１では、該掘削ビット３１を上記カッタリング４に取り付けた状態においてこのカッタリング４の内周側または外周側を向いて突出するビット本体２の刃部３の側面３ｂに、該ビット本体２よりも硬質の補助チップ３２…を埋設したことを特徴としている。ここで、上記補助チップ３２…は、断面略等脚台形をなす軸状に形成されていて、千鳥状に配設された上記チップ９…の列のうち上記側面３ｂとの間に間隔があけられる列の当該間隔部分の先端面３ａ側に、上記チップ９…と平行に傾けられて、かつ上記等脚台形の幅狭となる辺側を側面３ｂ側に向け、しかも上記幅方向において最も側面３ｂ側のチップ９と略同位置か、もしくはこれよりも側面３ｂ側に位置するように植設させられている。また、この補助チップ３２の硬度は、チップ９と略同等か、該チップ９の硬度よりもＨＲＡ８低い硬度までの範囲に設定されている。なお、この第３の実施形態において上記側面３ｂは、第１の実施形態と同様にビット本体２の上記底面６ｂに垂直な方向に配設されている。
【００３４】
しかるに、このように構成された第３の実施形態においては、上述のように刃部３によって形成された環状溝の周壁面との摺接によって上記側面３ｂが摩耗すると、この側面３ｂ側に植設された補助チップ３２…が露出してそれ以上の刃部３の摩耗が抑制されるので、この摩耗により側面３ｂが先細りのクサビ状に摩耗してしまうのを防いで摩擦抵抗の増大や切屑排出性の劣化を抑制することができるとともに、かかる摩耗が促進されてチップ９が脱落してしまうような事態をも防止することが可能となる。また、特に本実施形態では上記補助チップ３２が断面等脚台形状に形成されていて、その幅狭となる辺側を側面３ｂ側に向けて植設されているので、側面３ｂがある程度摩耗して補助チップ３２が露出してもこの補助チップ３２自体が脱落してしまうようなこともなく、より確実に摩耗の進行を抑えてチップ９の脱落を防止することができる。
【００３５】
なお、本実施形態ではこの補助チップ３２の硬度を、上記チップ９の硬度と略同等か、ＨＲＡ８程度低い範囲までに設定しているが、これは、補助チップ３２の硬度がこの範囲よりも低い硬度であると、側面３ｂの摩耗を確実に抑制することができなくなるおそれがある一方、逆に補助チップ３２の硬度がチップ９の硬度を上回るほど高いと、刃部３の先端面３ａやチップ９…の摩耗に対して、補助チップ３２…や上記長手方向に該補助チップ３２，３２間に配置されるチップ９の摩耗の進行が遅れて先端面３ａの側面３ｂ側の部分が突出した形状となり、掘削時の負荷がこの部分に集中してしまって補助チップ３２…やその間に配置される上記チップ９…の切損を招いたりするおそれがあるからである。従って、この補助チップ３２の硬度は、本実施形態のようにチップ９と略同等からＨＲＡ８程度低い範囲までに設定されるのが望ましい。また、この第３の実施形態と上記第２の実施形態とを組み合わせて、後退傾斜した側面３ｂに補助チップ３２を埋設するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チップがビット本体よりも硬質であって、掘削によるチップの摩耗よりもビット本体の先端面の摩耗が促進されやすく、このためチップが先端面に埋没することがなく、掘削効率をより確実に確保することができるとともに、チップ間に先端面の摩耗による間隔があけられるため、切屑の排出が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の掘削ビット１およびホルダ５を先端側から見た平面図である。
【図２】図１に示す実施形態の掘削ビット１およびホルダ５の側面図である。
【図３】図２におけるＺＺ断面図である。
【図４】図１に示す実施形態の掘削ビット１を取り付けたカッタリング４の一部を先端側から見た平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の掘削ビット２１およびホルダ５を示す図２におけるＺＺ断面図に相当する断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の掘削ビット３１およびホルダ５を先端側から見た平面図である。
【図７】図６に示す実施形態の掘削ビット３１およびホルダ５の側面図である。
【符号の説明】
１，２１，３１掘削ビット
２ビット本体
３刃部
３ａ刃部３の先端面（ビット本体２の先端面）
３ｂ刃部３の側面（ビット本体２の側面）
４カッタリング
５ホルダ
６取付部
９チップ
１０取付凹部
３２補助チップ
θ チップ９がカッタリング４の軸線方向に対してなす傾斜角
α 掘削ビット２１のビット本体２の側面３ｂの後退角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drill bit that is attached to the tip of a cutter ring that is rotated around an axis and is used for drilling work, and in particular, excavation from a soft layer to a medium hard rock layer, and reinforced concrete or steel or steel and unreinforced concrete. The present invention relates to a suitable excavation bit used when excavating an embedded object is continuously performed.
[0002]
[Prior art]
As a drilling bit attached to the tip of such a cutter, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-82601, a welding padding, casting method, powder metallurgy method or the like is used around a cemented carbide shaft-shaped tip. A bit body formed by surrounding and solidifying an alloy matrix made of a soft alloy material has been proposed. In the above-mentioned publication, this drill bit is attached to the tip of a cylindrical cutter ring for rock core (core) extraction. The cutter ring is used for boring rock by rotating the cutter ring around its axis and advancing in the axial direction. In the drill bit, the tip is disposed parallel to the axis of the cutter ring, and the tip of the tip and the tip face of the bit body have a cross section including the axis in a circumferential direction of the cutter ring. And the shape is uniform.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, an excavation method of directly connecting a branch hole excavated by a shield excavator to a buried object buried in the ground such as a shield tunnel of an existing sewer main pipe has been studied. In such an excavation method, after excavating a branch hole to a position close to the buried object by a shield excavator, the cutter ring with the excavation bit as described above is rotated from the tip of the shield excavator. It has been considered that the branch holes are penetrated and connected to the buried object by moving forward while moving forward.
[0004]
However, in such an excavation method, the excavation of the medium-hard rock layer from the soft layer left between the branch hole and the buried object, and the above-mentioned shield tunnel formed of reinforced concrete or steel, or steel and unreinforced concrete, etc. And the excavation of the wall of the buried object is performed continuously. In the above-mentioned excavation bit, the excavation of the rock layer causes the tip of the tip to be worn over the entire distal end surface of the bit body, and then the excavation bit Will be excavated. However, when the tip of the tip is worn as described above, the edge of the outer periphery of the tip becomes an obtuse angle, in particular, because the tip is rounded so as to form a spherical shape. However, even if an attempt is made to excavate a buried object using such a chip, it is inevitable that the excavation efficiency will be significantly reduced, and in some cases, the connection of the branch hole itself may be difficult.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and particularly, excavation of a soft rock layer to a medium hard rock layer as described above, and excavation of a buried object formed of reinforced concrete or steel, or steel and unreinforced concrete. It is an object of the present invention to provide a drill bit that can be continuously performed without fail.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve such an object, the present invention relates to a cutting bit attached to the tip of a cutter ring that is rotated around an axis, the bit protruding from the tip of the cutting ring. At the tip of the body, a plurality of chips harder than the bit body are implanted , and the rear end of the bit body is attached to the tip of the cutter ring via a holder. Wherein the holder is formed of a steel material having a higher hardness than the bit body .
[0007]
However, in the drill bit configured as described above, the tip is harder than the bit body, and the wear of the tip end face of the bit body is more likely to be promoted than the wear of the tip due to excavation. In addition, the excavation efficiency can be ensured more reliably, and the chip is easily discharged because a gap is provided between the chips due to wear of the tip surface.
[0009]
On the other hand, in the excavation by the cutting in which the excavation bit is attached to the tip, as described above, at the same time as the excavation of the bit body tip end surface of the excavation bit, an annular ring formed by the excavation bit is formed. Sliding contact with the peripheral wall surface of the groove also wears the side surface of the bit body. Moreover, since the wear of the side surface proceeds from the tip end side of the bit body, the bit body becomes tapered wedge-shaped in a cross section including the axis of the cutter ring with excavation, and the cutter ring with such a drill bit is rotated. If you try to excavate while moving forward, wedges will be driven into rock formations and buried objects, so the frictional resistance will increase and the rotating torque of the cutter will increase, and the chips generated during excavation will be discharged. A problem arises.
[0010]
Therefore, in order to avoid such a problem, the side surface of the bit body facing the inner peripheral side or the outer peripheral side of the cutter ring is formed in an inclined surface shape that gradually retreats toward the rear end side. Preferably, a gap is defined between the peripheral wall surface of the annular groove and the side surface of the bit body, so that an increase in frictional resistance can be suppressed, and chips are easily discharged through the gap. be able to.
[0011]
In the case where the side surface of the bit body is retracted in this way, it is desirable that the retract angle is set in the range of 2 ° to 12 °. If the retract angle is smaller than 2 °, the gap is small. On the other hand, it may be difficult to sufficiently suppress frictional resistance and smoothly discharge chips, if the retreat angle is greater than 12 °, the retreated side surface and the tip of the bit body may become too large. If the intersection angle with the surface becomes small and a defect occurs, chips cannot be implanted to a sufficient depth on this side in parallel with the axis of the cutter, or even if chips are implanted along the side. Also, since the intersection angle between the tip end surface and the peripheral surface on the side surface side becomes small due to wear, there is a possibility that chipping may still occur.
[0012]
Further, if the wear of the side surface of the bit main body described above progresses, there also arises a problem that the chips implanted in the bit main body fall off. Therefore, in order to solve such a problem, it is desirable to embed an auxiliary tip harder than the bit main body on the side surface of the bit main body facing the inner peripheral side or the outer peripheral side of the cutter ring. With this configuration, the auxiliary tip prevents the side surface of the bit body from being worn out in a wedge-like manner, so that an increase in frictional resistance can be suppressed and good chip discharge performance can be maintained. Becomes possible.
[0013]
However, in this auxiliary chip, it is desirable that the hardness is set to a range equal to or higher than the hardness of the above-mentioned chip, and to a hardness HRA8 lower than the above-mentioned chip. While it may not be possible to reliably prevent the wear of the side surface, if the hardness of the auxiliary tip is higher than that of the tip, the wear of the tip end surface of the bit body and the tip on the side surface side in which the auxiliary tip is embedded is reduced. There is a possibility that the tip at the foot of the mountain shape cannot be reliably involved in excavation when excavating the buried object.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show a drill bit 1 according to a first embodiment of the present invention. The drill bit 1 of the present embodiment has a bit body 2 formed of a soft alloy such as brass or mild steel, and the tip of the bit body 2 has a front end as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a substantially rectangular blade portion 3 is formed, and a rear end side of the bit body 2 is formed in a rectangular width direction formed by the distal end surface 3a of the blade portion 3 in the plan view (FIG. 1). The horizontal direction in FIG. 3 is formed so as to be displaced in a stepwise manner (in the left-right direction in FIG. 3), and the front end of the cutter ring 4 rotated in the rotation direction T as shown in FIG. It is a mounting portion 6 for mounting the drill bit 1.
[0015]
Here, the mounting portion 6 is formed such that a portion (upper side in FIG. 1) of the mounting portion 6 shifted in the width direction with respect to the blade portion 3 has a substantially equipodal trapezoidal shape in the plan view. And a pair of mounting holes 7, 6 which penetrate the mounting portion 6 perpendicularly to its bottom surface 6b. 7 are formed parallel to each other so that the blade portions 3 are arranged in the longitudinal direction of the rectangle (the left-right direction in FIGS. 1 and 2) formed in a plan view. A pair of flanges 8 are formed on both side surfaces of the mounting portion 6 facing the longitudinal direction so as to protrude from the side surface.
[0016]
On the other hand, in the present embodiment, the blade portion 3 of the bit main body 2 is formed such that the distal end surface 3a forms a mountain shape protruding toward the distal end along the longitudinal direction. Here, the mountain shape formed by the distal end surface 3a is such that the top is located on the rotation direction T side from the center of the blade portion 3 in the longitudinal direction and is parallel to the bottom surface 6b of the mounting portion 6. In the longitudinal direction, the foot portions of the chevron on both sides of the apex in the longitudinal direction are formed so as to be inclined at a fixed angle, and therefore, the foot portions extending from the apex to the rotation direction T side. The inclination is steeper than the inclination of the foot portion extending rearward in the rotation direction T. Further, in the present embodiment, the side surface 3 b of the blade portion 3 on the side shifted from the mounting portion 6 is formed in a direction perpendicular to the bottom surface 6 b of the mounting portion 6.
[0017]
A plurality of cylindrical shaft-shaped tips 9 are implanted in the blade portion 3 thus formed, with their tips protruding from the tip surface 3a of the blade portion 3. , Made of a hard material such as cemented carbide or ceramics, and the hardness thereof is set to be higher than that of the bit main body 2 by about HS 50 to 80. These tips 9 are implanted so as to be inclined toward the rotation direction T of the cutter ring 4 toward the tip side of the blade portion 3, and the tips 9 are inclined in parallel with each other. In addition, the inclined angle θ formed by the inclined chips 9 with respect to the direction perpendicular to the bottom surface 6b of the mounting portion 6 of the bit body 2 is set in the range of 3 ° to 12 ° in the present embodiment. .
[0018]
Note that these tips 9 form a plurality of rows (seven rows in the present embodiment) that extend in the width direction and are arranged at equal intervals in the longitudinal direction on the distal end surface 3a of the blade portion 3 in the plan view. Also in each row, the chips 9 are arranged in a staggered manner so as to project at equal intervals in the width direction. In addition, at least a plurality of rows (five rows excluding rows at both ends in the longitudinal direction in the present embodiment) arranged at the central portion in the longitudinal direction at least include chips 9 adjacent in the width direction in one row. , 9 are arranged such that the chips 9 in the row adjacent to the one row overlap the chips 9 in the one row in the width direction.
[0019]
Furthermore, in the present embodiment, the chips 9 are arranged in a row on the rotation direction T side of the center in the longitudinal direction among the rows formed by the chips 9 in the width direction (in the present embodiment, the rotation (The second row from the direction T side) is located at the top of the mountain shape formed by the tip end surface 3a of the blade portion 3, and the other rows of tips 9 are located at the foot portion. The tips 9 are arranged in each row so as to be parallel to the tip end face 3a of the blade portion 3 and project from the tip end face 3a by an equal amount. Therefore, the tip surfaces of the tips 9 formed by the tip surface 3a and projecting from the top of the mountain shape are parallel to the bottom surface 6b of the mounting portion 6, and two tips 9, 9 in one row on the rotation direction T side. Are inclined so as to be directed toward the distal end side toward the rear side in the rotation direction T, and the tips 9 projecting to the foot portion on the rear side in the rotation direction T from the top other than the tops except for these chips 9. Is inclined so as to move toward the front end side as it moves toward the rotation direction T side.
[0020]
The holder 5 to which such a drill bit 1 is attached is formed in a thick, substantially flat plate shape from a steel material or the like having a higher hardness than the bit main body 2, and as shown in FIG. A plurality of recesses 4a... Formed at equal intervals in the circumferential direction at the distal end of the cutter ring 4 have the distal end surface 5a directed toward the distal end side and one of the side surfaces 5b and 5c directed toward the inner peripheral side of the cutter ring 4, and the other end. Is attached to the outer peripheral side. However, the holder 5 attached to the cutter ring 4 and the drill bit 1 are provided with two types which are formed symmetrically with each other in the width direction of the drill bit 1. The drill bits 1 are alternately mounted in the recesses 4a in the circumferential direction of the cutter ring 4 so that the tips 9 are tilted toward the rotation direction T as the tips 9 move toward the distal end.
[0021]
Here, the holder 5 is formed with a mounting recess 10 into which the mounting portion 6 is inserted so as to open to the front end surface 5a and penetrate between the side surfaces 5b and 5c. The mounting recess 10 is formed with wall surfaces 10a, 10a approaching each other toward the side surface 5b at an included angle equal to the angle formed by the side surfaces 6a, 6a of the mounting portion 6 of the drill bit 1 and a bottom surface 10b thereof. Are formed with mounting screw holes 11, 11 so as to be coaxial with the mounting holes 7, 7 with the side surfaces 6a, 6a abutting against the wall surfaces 10a, 10a. The bottom surface 10b is arranged in a direction perpendicular to the central axis of the cutter 4 with the holder 5 attached to the recess 4a. On the side surface 5c of the mounting recess 10, recesses 12, 12 into which the flanges 8, 8 of the mounting portion 6 of the drill bit 1 can be fitted are formed on the bottom surface 10b side.
[0022]
Then, the excavation bit 1 is inserted into the mounting recess 10 with the excavation bit 1 in the holder 5 configured as described above, with the side surfaces 6a and 6a facing forward from the side surface 5c side of the holder 5. 6a, 6a are brought into contact with the wall surfaces 10a, 10a of the mounting recess 10, the bottom surface 6b is brought into close contact with the bottom surface 10b of the mounting recess 10, and the flanges 8, 8 are fitted into the recesses 12, 12. By screwing a pair of mounting bolts (not shown) inserted into the mounting holes 7, 7 into the mounting screw holes 11, 11, the blade portion 3 is mounted so as to protrude from the distal end surface 5 a of the holder 5. Therefore, the drill bit 1 attached in this manner has the above-described longitudinal direction of the blade portion 3 along the circumferential direction of the cutter ring 4 and the width direction thereof is oriented in the radial direction of the cutter ring 4. 6b and the top of the tip end surface 3a of the blade portion 3 are oriented in a direction orthogonal to the center axis of the cutter ring 4, and the tips 9 are arranged so that the above-mentioned inclination angle θ is equal to the inclination angle with respect to this center axis. .
[0023]
In this state, the side 6c of the mounting portion 6 of the excavation bit 1 is located between the side surfaces 6a and 6a and the side 6d opposite to the side 6c in the state of being fitted and mounted in the mounting recess 10 in this manner. Are arranged so as to be flush with the side surface 5b and the side surface 5c of the holder 5, respectively. Therefore, as described above, the mounting portion 6 and the blade portion 3 are displaced stepwise, so that the drill bit 1 Is disposed such that the side surface 3b projects one step in the width direction with respect to the side surface 5c of the holder 5 in the plan view. However, as described above, the two types of holders 5 and digging bits 1 symmetrical in the width direction are alternately attached to the recesses 4a of the cutter ring 4 in the circumferential direction, whereby the digging bit 1 is formed. Are also disposed such that the side surfaces 3b alternately protrude from the inner peripheral side and the outer peripheral side of the cutter ring 4. In addition, on the tip surfaces 3a of the blade portions 3 that alternately protrude from the inner and outer circumferences, the rotation trajectories of the tips 9 of the cutting bits 1 and 1 that are adjacent to each other in the circumferential direction due to the rotation of the cutter ring 4 are arranged. However, the cutter ring 4 is overlapped at a radially central portion thereof.
[0024]
Thus, the drilling bits 1 attached to the tip of the cutter ring 4 via the holder 5 are such that the cutter ring 2 rotates from the tip of the shield excavator in the rotation direction T around its central axis as described above. While being advanced in the axial direction while being excavated, the blade portion 3 excavates the above-mentioned soft layer to medium hard rock layer, and the existing shield tunnel formed of reinforced concrete or steel, or steel and unreinforced concrete, etc. It is used to continuously perform excavation of buried objects such as. In the drill bit 1 having the above-described structure, the tips 9 implanted in the blade portion 3 are inclined so as to move toward the rotation direction T as they move toward the distal end side. Even if the tip end face of the tip 9 is worn and rounded by the excavation of the rock layer, a sharp shape in which the outer edge of the tip end face of the tip 9 protrudes in the rotation direction T side on the rotation direction T side. Can be maintained. For this reason, even if the above-mentioned buried object is continuously excavated thereafter, it is possible to prevent the sharpness of the chip 9 from being impaired and to suppress a decrease in excavation efficiency, and to ensure that these excavations are continuously performed. Becomes possible.
[0025]
In the above-mentioned excavation bit 1, the tip 9 is harder than the bit body 2, and the wear of the tip end surface 3a of the bit body 2 is more easily promoted than the wear of the tip 9 due to excavation. The excavation efficiency can be more reliably ensured without being buried in the tip end surface 3a, and the chips 9 can be easily discharged because there is a gap between the chips 9 due to wear of the tip end surface 3a. In particular, in the drill bit 1, since the tip 9 is tilted as described above, the wear of the tip end surface 3a increases in the rotation direction T side of the tip 9, so that a larger gap is secured. While it is possible to promote the smooth discharge of the chips, the wear of the tip end surface 3a on the rear side in the rotation direction T of the chip 9 is small, so that the excavation resistance acting on the chip 9 toward the rear side in the rotation direction T is reduced. Therefore, it is possible to obtain an effect that the chip 9 can be securely held, and the chip 9 can be prevented from falling off. However, if the difference in hardness between the tip 9 and the bit body 2 is too small, such an effect is not sufficient. Conversely, if the difference in hardness is too large, the wear of the bit body 2 becomes remarkable and the tip 9 is dropped. Since there is a possibility that the bit 9 may go out, it is desirable that the hardness difference of the bit main body 2 with respect to the chip 9 is set in the range of HS 50 to 80 as in the present embodiment.
[0026]
Here, the inclination angle θ formed by the tip 9 with respect to the axial direction of the cutter ring 4 is set to a small value when the excavated object is hard to prevent the edge strength from being impaired. It is desirable to give a sharper sharpness by setting a large value when the material is soft, but it is desirable to excavate the medium hard rock layer from the soft layer as described above, and to form it from reinforced concrete or steel, or steel and unreinforced concrete. When excavation of a buried object is performed continuously, it is desirable to set the range of 3 ° to 12 °. This is because, when the inclination angle θ is smaller than 3 °, the above-described effect due to the inclination of the tip 9 is not sufficiently exerted, and the excavation efficiency may be reduced when excavating the buried object. If the angle θ is larger than 12 °, the edge portion becomes too sharp, and the edge portion may be chipped when the soft rock layer is excavated from the medium hard rock layer. If the inclination angle θ is too large, the actual length of the chip 9 along the inclined direction must be increased in order to secure a sufficient length of the inclined chip 9 in the axial direction. This may be economically disadvantageous.
[0027]
On the other hand, in the present embodiment, the distal end surface 3a of the blade portion 3 is formed in a mountain shape over the longitudinal direction, and is attached to the cutter ring 4 so as to extend distally along the rotation direction T while being attached to the cutter ring 4. The tips 9 to be implanted in the blade portion 3 are also formed so as to have a convex shape, and the tips of the tips 9 project in the rotational direction T along the tip surface 3a so as to form a mountain shape. Therefore, when the medium hard rock layer is excavated from the soft layer by the excavation bit 1 as described above, the row of the tips 9 at the top of the mountain-shaped projection projecting to the forefront is exclusively used for excavation. While the other chips 9 can be prevented from being worn by the excavation of the rock layer, when excavating the above-mentioned buried object, the chips 9 in the top row are worn due to the wear. The chips 9 in the row adjacent to the row in the longitudinal direction have the same height and are subjected to excavation together with the chips 9 in the row sequentially worn. That is, according to the present embodiment, for such a buried object, the chips 9... Planted at the foot of the mountain shape are sequentially involved in excavation due to the wear of the chips 9. Not only is not impaired, but also a high excavation efficiency can be ensured as it wears out, so that these excavations can be performed more reliably and continuously.
[0028]
However, in this embodiment, the tip end surface 3a of the blade portion 3 of the bit main body 2 is formed in a mountain shape as described above, but such a configuration is adopted as long as the tips 9 are inclined and implanted. Alternatively, the tip 9 may be formed to be a flat surface perpendicular to the axis of the cutter ring 4 so that the tip 9 also projects at the same height. Further, the tip surface 3a may be formed in a mountain shape, or may be formed as a convex curved surface such as a cylindrical surface, and the gradient may be changed. In this embodiment, one row of the chips 9 are arranged at the top of the mountain formed by the tip surface 3a. However, in order to improve the excavation efficiency in the soft to medium hard rock layer, two rows of the tips 9 are provided. Alternatively, more chips 9 may be provided. Further, in the present embodiment, the tip surface 3a is formed in a mountain shape whose apex is deviated in the rotation direction T side of the cutter ring 4; The peak may be formed in a mountain shape deviated rearward in the rotation direction T, or two or more mountain shapes may be formed on the tip end surface 3a.
[0029]
On the other hand, in the present embodiment, the cutting portion 3 and the mounting portion 6 of the bit main body 2 are formed so as to be shifted from each other. The projections are alternately projected on the inner peripheral side and the outer peripheral side, and are attached so that the rotation trajectories of the chips 9 on the distal end face 3a overlap. For this reason, in the cutter ring 4 equipped with the drill bit 1 of the above-described embodiment, while reducing the load acting on the individual drill bit 1 and promoting the extension of the life thereof, the cutter ring 4 has a thickness equal to or greater than the thickness of the cutter ring 4. Excavation width can be ensured, and it is possible to prevent a situation in which the inner and outer peripheral surfaces of the cutter ring 4 are in sliding contact with the annular groove formed by the excavation bits 1 and the rotational torque of the cutter ring 4 increases. In addition, when the blade portion 3 is projected to the inner and outer peripheral sides of the cutter ring 4 as described above, the excavation load acts on the bit body 2 on the side opposite to the side where the blade portion 3 protrudes. On the other hand, in the present embodiment, the side surfaces 6a, 6a approaching each other toward the side on which the excavation load acts are formed on the mounting portion 6, and these side surfaces 6a, 6a are the wall surfaces 10a, 10a of the holder 5. And the bit body 2 is mounted so as to be able to secure sufficient mounting rigidity against such excavation load.
[0030]
Next, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are assigned to portions common to the first embodiment, and description thereof will be omitted. That is, in the second embodiment, the side surface 3 b of the bit body 2 of the cutting bit 21 shifted from the mounting portion 6 of the blade portion 3, that is, the cutting bit 21 is attached to the cutting ring 4. A side surface 3b of the bit main body 2 protruding toward the inner peripheral side or the outer peripheral side of the cutter ring 4 in a state where the cutter ring 4 is attached to the front end is gradually inclined in the width direction from the front end surface 3a toward the rear end. The receding angle α at which the side surface 3b is inclined while receding is set in the range of 2 ° to 12 ° in the present embodiment. Further, in the present embodiment, the tip 9 implanted on the blade portion 3 is the same as the tip 9 implanted on the side surface 3b side because the side surface 3b is inclined backward. The chip 9 is inclined at an angle equal to the receding angle α, and the next chip 9 in the same row as the chip 9 is inclined at an inclination angle substantially half of the receding angle α.
[0031]
However, in the drilling bit 21 configured as described above, in the cutter ring 4 to which the drilling bit 21 is attached, the peripheral wall surface of the annular groove formed by the drilling bit 21 and the bit body 2 facing the peripheral wall surface are formed. A gap that gradually increases toward the rear end side is defined between the side surface 3b and the side surface 3b, and the frictional resistance can be reduced by sliding the side surface 3b against the peripheral wall surface. The rotational torque of the cutter ring 4 can be further reduced, and chips generated during excavation can be easily discharged through this gap. Moreover, in the present embodiment, the chips 9 on the inclined side surface 3b are implanted so as to recede in accordance with the inclination of the side surface 3b. Even when the hard chips 9 are exposed, the wear can be prevented from progressing when the side surfaces of the hard tips 9 are exposed, and the gap can be ensured. It is possible to achieve chip dischargeability.
[0032]
In the present embodiment, the receding angle α of the side surface 3b is set in the range of 2 ° to 12 °, but the inclination of the side surface 3b becomes too small as the receding angle α becomes smaller than 2 °. And the gap between the peripheral wall surface of the annular groove formed by the blade portion 3 is also reduced, so that the frictional resistance between the peripheral wall surface and the side surface 3b cannot be sufficiently suppressed, This is because the discharging property may be impaired. On the other hand, if the receding angle α is greater than 12 °, the intersection angle between the tip surface 3a of the blade portion 3 and the side surface 3b becomes too small, and the intersection portion is liable to be damaged. Even when the chip 9 is inclined backward along the side surface 3b as in the present embodiment, the intersection angle between the tip end surface of the chip 9 and the peripheral surface on the side surface 3b side becomes small, and the edge of this portion has defects or the like. May occur. For this reason, the receding angle α is desirably set in the range of 2 ° to 12 ° as in the present embodiment.
[0033]
6 and 7 show a third embodiment of the present invention. In the drill bit 31 according to the third embodiment, when the drill bit 31 is attached to the cutter ring 4, An auxiliary tip 32, which is harder than the bit main body 2, is embedded in the side surface 3b of the blade portion 3 of the bit main body 2 protruding toward the inner peripheral side or the outer peripheral side of the ring 4. Here, the auxiliary chips 32 are formed in a shaft shape having a substantially equilateral trapezoidal cross section, and are spaced apart from the side surface 3b in a row of the chips 9 arranged in a staggered manner. To the tip end face 3a side of the gap portion of the row to be inclined, the side of the equal leg trapezoid which is inclined in parallel with the chips 9... It is planted so as to be located at substantially the same position as the chip 9 on the 3b side or on the side surface 3b side. The hardness of the auxiliary tip 32 is set to be substantially equal to that of the tip 9 or to a hardness HRA8 lower than the hardness of the tip 9. Note that, in the third embodiment, the side surface 3b is disposed in a direction perpendicular to the bottom surface 6b of the bit main body 2 as in the first embodiment.
[0034]
However, in the third embodiment configured as described above, when the side surface 3b wears due to the sliding contact with the peripheral wall surface of the annular groove formed by the blade portion 3 as described above, a plant is formed on the side surface 3b side. Since the provided auxiliary tips 32 are exposed and further wear of the blade portion 3 is suppressed, it is possible to prevent the side face 3b from being worn in a tapered wedge shape due to this wear, thereby increasing frictional resistance and cutting chips. In addition to suppressing the deterioration of the dischargeability, it is possible to prevent a situation in which the wear is promoted and the chip 9 falls off. Also, in the present embodiment, the auxiliary tip 32 is formed in a trapezoidal shape with an equal cross-section, and is implanted with its narrow side facing the side surface 3b. Even if the auxiliary chip 32 is exposed, the auxiliary chip 32 itself does not fall off, and the progress of abrasion can be suppressed more reliably and the chip 9 can be prevented from falling off.
[0035]
In the present embodiment, the hardness of the auxiliary chip 32 is set to be substantially equal to the hardness of the chip 9 or to a range lower than HRA8, but this is because the hardness of the auxiliary chip 32 is lower than this range. If the hardness is too high, the abrasion of the side surface 3b may not be reliably suppressed. On the other hand, if the hardness of the auxiliary tip 32 is higher than the hardness of the tip 9, the tip surface 3a of the blade 3 or the tip 9, the auxiliary tip 32 and the tip 9 arranged between the auxiliary tips 32 and 32 in the longitudinal direction are delayed in the progress of wear, and a portion of the tip surface 3a on the side surface 3b side protrudes. This is because the load at the time of excavation is concentrated on this portion, which may cause the auxiliary chips 32 and the chips 9 arranged therebetween to be cut. Therefore, it is desirable that the hardness of the auxiliary tip 32 be set in a range from substantially the same as that of the tip 9 to about HRA8 lower as in the present embodiment. Further, the third embodiment and the second embodiment may be combined to embed the auxiliary chip 32 in the side surface 3b inclined backward.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the tip is harder than the bit main body, and the wear of the tip end face of the bit main body is more likely to be promoted than the wear of the tip due to excavation. In addition, the excavation efficiency can be ensured more reliably, and the chip is easily discharged because a gap is provided between the chips due to wear of the tip surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a drill bit 1 and a holder 5 according to a first embodiment of the present invention as viewed from a distal end side.
FIG. 2 is a side view of a drill bit 1 and a holder 5 of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line ZZ in FIG. 2;
4 is a plan view of a part of the cutter ring 4 to which the cutting bit 1 of the embodiment shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to a ZZ cross-sectional view in FIG. 2 showing a drill bit 21 and a holder 5 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a drill bit 31 and a holder 5 according to a third embodiment of the present invention, as viewed from a distal end side.
7 is a side view of the drill bit 31 and the holder 5 of the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,21,31 Drilling bit 2 Bit body 3 Blade part 3a Tip surface of blade part 3 (tip surface of bit body 2)
3b Side of blade 3 (side of bit body 2)
4 Cuttering 5 Holder 6 Attachment 9 Tip 10 Attachment recess 32 Auxiliary tip θ Incline angle α that tip 9 makes with respect to the axial direction of cutter 4 Retraction angle of side surface 3b of bit body 2 of drill bit 21

Claims

A cutting bit attached to a tip of a cutter ring rotated about an axis, wherein a plurality of chips harder than the bit body are implanted at a tip portion of the bit body protruding from the tip of the cutter ring. At the same time, the rear end side of the bit main body is a mounting portion for mounting the drill bit through a holder at the front end of the cutter ring, and the holder is formed of a steel material having higher hardness than the bit main body. drill bit, characterized in that there.

The drill bit according to claim 1, wherein the bit body is made of a soft alloy such as brass or mild steel .

The side surface of the bit main body facing the inner peripheral side or the outer peripheral side of the cutter ring is formed in an inclined surface shape that gradually retreats toward a rear end side. Drilling bits.

The drill bit according to claim 3, wherein a retreat angle of the side surface is set in a range of 2 ° to 12 °.

5. An auxiliary chip harder than the bit main body is embedded in a side surface of the bit main body facing the inner peripheral side or the outer peripheral side of the cutter ring. Drilling bits as described.

The drill bit according to claim 5, wherein the hardness of the auxiliary tip is set to be equal to or lower than the hardness of the tip by HRA8.