JP3657165B2 - Drilling machine tip structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、石材、建材、ガラスなどに穿孔を行う穿孔機、とくに小径の穿孔を行う穿孔機の先端部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば建造物のコンクリート壁に化粧板を取り付ける場合、コンクリート壁にアンカーボルト用の小径の孔を多数穿孔する必要がある。このような小径の穿孔機として、回転軸の先端に切削部を有するドリルを取り付けた穿孔機が用いられている。
【0003】
この種の穿孔機の基本的な構成は、中空の回転軸の先端にドリルを取り付け、回転軸内部の流路を通じて供給される空気や水などの流体を回転軸の先端から噴出させながらドリルを回転させ、切削屑を流体とともに吸引しながら穿孔するものであり、いわゆるノンコアドリルと称されるものである。流体として圧搾空気を用いる乾式穿孔機として、特公平3−4365号公報および実公平6−25307号公報に記載の穿孔機がある。
【0004】
特公平3−4365号公報に記載の穿孔機における先端部構造は、図5(a)の底面図および同図(b)の縦断面図に示すように、回転軸51の先端の切削部53に窪状先端面54と側面とにわたって開口するスリット55を形成するとともに、スリット55と先端面54との交差部分に切刃56を形成したものである。穿孔時には、回転軸51の流路52内を通った圧搾空気がスリット55から噴出し、切刃56を冷却する。この穿孔機によれば、高速回転下において空気を容易かつ円滑に供給することができて、ドリルの熱劣化を抑制できるとともに、切削能率の向上を図ることができ、また、ドリルの冷却と切削屑の排出、回収のための空気循環が穿孔中維持されるので、全体を通じて良好な穿孔作業を行うことができるとされている。
【0005】
実公平6−25307号公報に記載の穿孔機における先端部構造は、図6(a)の底面図および同図(b)の縦断面図に示すように、冷却剤の流路62を有する回転軸61の先端の切削部63にコ字型に開口する開放空間65を形成するとともに、開放空間65と先端面64との交差部分に切刃66を形成し、さらに、開放空間65を形成する内壁面に切削部63の基部中心に向かって傾斜したテーパ面67を設けたものである。このテーパ面67を設けたことにより、切削部内部の被切削材がテーパ面67によって小さく破砕されやすくなる。
【0006】
また、流体としてエアゾール式冷却剤を用いる湿式穿孔機として特開平11−10425号公報に記載の穿孔機がある。この穿孔機におけるドリル構造は、図7(a)の底面図および同図(b)の縦断面図に示すように、中空の回転軸71の先端を、冷却剤の噴出孔77を残し閉塞して平坦面78とし、この平坦面78にスリット75を形成した切削部73を設けたドリル構造である。このドリル構造は、噴出孔77を回転軸中心からずらすことにより、噴出孔77の詰まりを防止するようにしたものである。
【0007】
また、実開平5−39913号公報には、研削部材中央に貫通孔を備えるとともに、この貫通孔から研削部材の外周部に連結する研削液供給孔を形成した研削穿孔工具が記載されている。この研削穿孔工具では、研削部材の先端面外周部分に研削液が多く供給され、能率よく研削できるとされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
実際の穿孔作業において、乾式穿孔機の場合は、回転軸中空部の先端が閉塞されていないので、圧搾空気の噴出口が目詰まりすることはないが、湿式穿孔機の場合は、回転軸中空部の先端が冷却剤噴出孔以外は閉塞されているので、冷却剤噴出孔が目詰まりしやすい。上記の特開平11−10425号公報に記載の穿孔機は、冷却剤噴出孔を回転軸中心からずらすことにより、噴出孔の詰まりを防止したものであるが、この穿孔機では、噴出孔が回転軸中心からずれているといってもその偏心量は僅かで、冷却剤は切り屑の密度の高い中心付近に噴出されるので切り屑が被加工材に直接当たり、冷却効果が弱くなる。また、ドリル回転時における周速が高く、研削抵抗が最も高い部分であるドリル外周部分に冷却剤が効率的に供給されず、十分な研削能率を得ることができない。また、実開平5−39913号公報に記載の研削穿孔工具は、研削部材に開放空間が形成されていないので、研削部材と被研削材が密着した状態にあり、貫通孔の開口部付近の冷却には効果があるが、その他の部分の冷却効果が著しく悪くなり、また、切り屑が詰まりやすいという問題がある。
【0009】
本発明が解決すべき課題は、小径の穿孔に用いられる穿孔機において、穿孔機の先端部の構造をさらに改良し、冷却剤の供給を効率化して研削能率をさらに高めることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空の回転軸の先端にドリルを取り付け、回転軸内部の流路を通じて供給される冷却剤をドリルの先端に向けて噴出させながら穿孔する穿孔機において、前記回転軸の先端を冷却剤噴出孔以外は閉塞し、水平断面において円周方向の一部が開放された内部空間を有する超砥粒セグメントを前記閉塞部の外面に取り付けてドリルを構成するとともに、前記回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から前記閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する冷却剤噴出孔を前記閉塞部に形成したことを特徴とする。
【0011】
本発明の穿孔機においては、回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔を閉塞部に形成したことにより、噴出孔から噴出される冷却剤はドリル外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高い外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【0012】
噴出孔の回転軸中心からの偏心量および傾斜角は、ドリルの外径やセグメントの高さに応じて、冷却剤がドリル外周部分に供給されるように設定する。本発明の対象とする小径の穿孔機の場合は、噴出孔の軸線と回転軸の軸線とのなす角度は、5〜45度とするのが望ましい。この傾斜角が5度未満では、従来の穿孔機の場合と同様に冷却剤がドリル外周部に効率よく供給されない。一方、傾斜角が45度を超えて大きくなると、ドリル外周部に向けて噴出させた冷却剤が外周部に滞留しにくくなる。また、回転軸は小径で閉塞部の肉厚も薄いので、この閉塞部に偏心させた状態で45度を超える大きい傾斜角の孔を設けることは設計上困難を伴う。
【0013】
冷却剤の噴出孔を傾斜させると噴出孔の長さが長くなるので、その分、冷却剤が噴出孔を通過するときの抵抗が大きくなり、冷却剤の円滑な供給が阻害されることになる。そこで、中空部の先端を円錐状に形成し、その頂角を90〜170度とするのが望ましい。前記したように、噴出孔の傾斜角を5〜45度とすると、噴出孔の軸線と円錐状の頂面とが直角になるための頂角は90〜170度となる。
【0014】
また、噴出孔を傾斜させると、回転軸の閉塞部先端面と噴出孔の軸線とが直角にならないので、噴出孔の断面積より開口面積が広くなり、噴出された冷却剤が開口部周囲に広がってドリル外周部に効率的に供給されなくなる。そこで、閉塞部の先端を円錐状に形成し、その頂角を90〜170度とするのが望ましい。前記したように、噴出孔の傾斜角を5〜45度とすると、噴出孔の軸線と円錐状の頂面とが直角になるための頂角は90〜170度となる。
【0015】
前記セグメントの内部空間を形成する内壁面には、セグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面を形成するのが望ましい。この内壁面に傾斜面を形成することにより、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって破砕が促進され、切削屑の排出性が高まる。
【0016】
セグメントに用いる超砥粒は、従来の超砥粒ドリルに用いられているダイヤモンド砥粒やCBN砥粒を用いることができる。これらの砥粒をメタルボンドで結合、保持して所定形状のセグメントとし、このセグメントを回転軸の閉塞部先端に接合してドリルとする。冷却剤の噴出口はセグメント取り付け面以外の部分に開口するように形成する。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、(a)は底面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
【0018】
本実施形態の先端部10の構造は、回転軸1先端の閉塞部2の先端に、円周方向の一部が開放された内部空間を有するセグメント4をろう付けにより接合してドリルを構成したものである。セグメント4は、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで結合、保持したものである。
【0019】
この先端部構造においては、回転軸1先端の閉塞部2に、中空部6の先端の中心より偏心した位置から閉塞部2の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔3を閉塞部2に形成している。噴出孔3の軸線と回転軸1の軸線とのなす角度θ1は15度である。噴出孔3を傾斜させて設けたことにより、噴出孔3から噴出される冷却剤がドリルを構成するセグメント4の先端の外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高いセグメント4の外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【0020】
図2は本発明の第2の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、(a)は底面図、(b)は(a)のB−B線断面図である。
【0021】
本実施形態の先端部20の構造は、第1の実施形態の先端部構造におけるセグメント4に代えて、セグメント5を取り付けたものである。セグメント5は、内部空間を形成する内壁面に、セグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面5aを形成したものである。この傾斜面5aを形成したことにより、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって破砕が促進され、破砕屑の排出性もよくなる。
【0022】
図3は本発明の第3の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、(a)は底面図、(b)は(a)のC−C線断面図である。
【0023】
本実施形態の先端部30の構造は、第2の実施形態の先端部構造における中空部6先端の形状を変更したものである。冷却剤の噴出孔3を傾斜させた状態で、中空部6先端面と噴出孔3の軸線とが直角になるように、中空部6の先端を円錐状に形成し、その頂面6aのなす頂角θ2を150度としている。このように中空部6の先端を円錐状にすることにより、噴出孔3の長さが第1、第2実施形態の場合よりも短くなり、冷却剤が噴出孔3を通過するときの抵抗が少なくなる。
【0024】
図4は本発明の第4の実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図で、(a)は底面図、(b)は(a)のD−D線断面図である。
【0025】
本実施形態の先端部40の構造は、第3の実施形態の先端部構造における閉塞部2の先端の形状を変更したものである。冷却剤の噴出孔3を傾斜させた状態で、閉塞部7の先端面と噴出孔3の軸線とが直角になるように、閉塞部7の先端を円錐状に形成し、その頂面7aのなす頂角θ3を150度としている。このように閉塞部7の先端を円錐状にして閉塞部7先端面と噴出孔3の軸線とを直角にすることによって、噴出孔3の開口部で冷却剤が広がることがなく、冷却剤はセグメント8の先端の外周部に向かって噴出され、効率的な冷却ができる。また、本実施形態においては、閉塞部7の先端が円錐状をなしているので、セグメント8の底面は閉塞部7の先端の形状に対応した形状になっている。
【0026】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
【0027】
(1)回転軸の中空部先端の中心より偏心した位置から閉塞部の外面の周縁位置に向けて斜め方向に冷却剤を噴出する噴出孔を閉塞部に形成することにより、噴出孔から噴出される冷却剤はドリル外周部に向かって噴出されることになり、研削抵抗が最も高い外周部分に冷却剤が効率的に供給され、十分な研削能率を得ることができる。
【0028】
(2)冷却剤の噴出孔を傾斜させた状態で中空部先端面と噴出孔の軸線とが直角になるように中空部の先端を円錐状に形成することにより、中空部から噴出孔への冷却剤の円滑な流入が保たれる。
【0029】
(3)冷却剤の噴出孔を傾斜させた状態で閉塞部先端面と噴出孔の軸線とが直角になるように閉塞部の先端を円錐状に形成することにより、噴出孔の開口部で冷却剤が広がることがなく、冷却剤はドリル先端の外周部に向かって噴出され、効率的な冷却ができる。
【0030】
(4)ドリルを構成する超砥粒セグメントの内部空間を形成する内壁面に、セグメント先端側の面積が減少する方向の傾斜面を形成することにより、切削屑の破砕に寄与する面積が大きくなって破砕が促進され、切削屑の排出性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図である。
【図2】 第2実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図である。
【図3】 第3実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図である。
【図4】 第4実施形態における穿孔機の先端部構造を示す図である。
【図5】 従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【図6】 従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【図7】 従来の穿孔機のドリル構造の例を示す図である。
【符号の説明】
1 回転軸
2,7 閉塞部
3 冷却剤噴出孔
4,5,8 セグメント
5a,8a 傾斜面
6 中空部
6a,7a 頂面
10,20,30,40 穿孔機の先端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drilling machine that drills concrete, stone, building material, glass, and the like, and more particularly to a tip structure of a drilling machine that drills a small diameter.
[0002]
[Prior art]
For example, when a decorative plate is attached to a concrete wall of a building, it is necessary to drill many small-diameter holes for anchor bolts in the concrete wall. As such a small diameter drilling machine, a drilling machine in which a drill having a cutting part is attached to the tip of a rotating shaft is used.
[0003]
The basic configuration of this type of drilling machine is that a drill is attached to the tip of a hollow rotating shaft, and a drill such as air or water supplied through a flow path inside the rotating shaft is ejected from the tip of the rotating shaft. It is rotated and drilled while sucking cutting waste together with fluid, and is called a so-called non-core drill. As a dry drilling machine using compressed air as a fluid, there are drilling machines described in Japanese Patent Publication No. 3-4365 and No. 6-25307.
[0004]
As shown in the bottom view of FIG. 5 (a) and the longitudinal sectional view of FIG. 5 (b), the tip structure of the drilling machine described in Japanese Patent Publication No. 3-4365 is the
[0005]
As shown in the bottom view of FIG. 6 (a) and the longitudinal sectional view of FIG. 6 (b), the tip portion structure in the drilling machine described in Japanese Utility Model Publication No. 6-25307 is a rotation having a
[0006]
Further, as a wet drilling machine using an aerosol coolant as a fluid, there is a drilling machine described in JP-A-11-10425. As shown in the bottom view of FIG. 7 (a) and the longitudinal sectional view of FIG. 7 (b), the drill structure in this drilling machine closes the tip of the hollow rotating shaft 71, leaving the
[0007]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-39913 discloses a grinding drilling tool having a through hole at the center of a grinding member and a grinding fluid supply hole connected from the through hole to the outer peripheral portion of the grinding member. In this grinding and punching tool, it is said that a large amount of grinding fluid is supplied to the outer peripheral portion of the front end surface of the grinding member and can be efficiently ground.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the actual drilling operation, in the case of a dry drilling machine, the tip of the hollow part of the rotating shaft is not blocked, so the outlet of the compressed air will not be clogged. Since the tip of the part is blocked except for the coolant ejection hole, the coolant ejection hole is easily clogged. The perforating machine described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-10425 prevents the clogging of the ejection holes by shifting the coolant ejection holes from the center of the rotation axis. In this perforation machine, the ejection holes are rotated. Even if it is deviated from the center of the shaft, the amount of eccentricity is small, and since the coolant is jetted near the center where the density of the chips is high, the chips hit the workpiece directly and the cooling effect is weakened. In addition, the coolant is not efficiently supplied to the outer peripheral portion of the drill, which is the portion with the highest peripheral speed during drill rotation and the highest grinding resistance, and sufficient grinding efficiency cannot be obtained. Moreover, since the open space is not formed in the grinding member, the grinding drilling tool described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-39913 is in a state where the grinding member and the material to be ground are in close contact with each other, and cooling in the vicinity of the opening of the through hole is performed. Is effective, but the cooling effect of other parts is remarkably deteriorated, and chips are easily clogged.
[0009]
The problem to be solved by the present invention is to further improve the structure of the tip of the drilling machine used for drilling with a small diameter, to improve the efficiency of the supply of coolant, and to further improve the grinding efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a drilling machine in which a drill is attached to a tip of a hollow rotating shaft, and a coolant supplied through a flow path inside the rotating shaft is ejected toward the tip of the drill, and the tip of the rotating shaft is cooled. A superabrasive grain segment having an internal space which is closed except for the agent ejection hole and has a part in the circumferential direction opened in a horizontal cross section is attached to the outer surface of the closed part to constitute a drill, and the hollow part of the rotating shaft A coolant ejection hole for ejecting coolant in an oblique direction from the position eccentric from the center of the tip toward the peripheral position of the outer surface of the closure portion is formed in the closure portion.
[0011]
In the drilling machine of the present invention, by forming an ejection hole in the obstruction portion for ejecting the coolant in an oblique direction from the position eccentric from the center of the distal end of the hollow portion of the rotating shaft toward the peripheral position of the outer surface of the obstruction portion, The coolant ejected from the ejection hole is ejected toward the outer peripheral portion of the drill, and the coolant is efficiently supplied to the outer peripheral portion having the highest grinding resistance, so that sufficient grinding efficiency can be obtained.
[0012]
The amount of eccentricity and the inclination angle from the rotation shaft center of the ejection hole is set so that the coolant is supplied to the outer peripheral portion of the drill according to the outer diameter of the drill and the height of the segment. In the case of a small-diameter drilling machine that is a subject of the present invention, it is desirable that the angle formed by the axis of the ejection hole and the axis of the rotating shaft be 5 to 45 degrees. When the inclination angle is less than 5 degrees, the coolant is not efficiently supplied to the outer periphery of the drill as in the case of the conventional drilling machine. On the other hand, when the inclination angle exceeds 45 degrees, the coolant sprayed toward the outer periphery of the drill is less likely to stay on the outer periphery. Further, since the rotating shaft has a small diameter and the thickness of the closed portion is thin, it is difficult to design a hole having a large inclination angle exceeding 45 degrees in an eccentric state in the closed portion.
[0013]
If the coolant ejection hole is inclined, the length of the ejection hole becomes longer, so that the resistance when the coolant passes through the ejection hole is increased, and the smooth supply of the coolant is hindered. . Therefore, it is desirable that the tip of the hollow portion is formed in a conical shape and the apex angle is 90 to 170 degrees. As described above, when the inclination angle of the ejection hole is 5 to 45 degrees, the vertex angle for making the axis of the ejection hole and the conical top surface become a right angle is 90 to 170 degrees.
[0014]
In addition, when the ejection hole is inclined, the front end surface of the closed portion of the rotating shaft and the axis of the ejection hole are not perpendicular to each other. It spreads and cannot be efficiently supplied to the outer periphery of the drill. Therefore, it is desirable to form the tip of the blocking portion in a conical shape and set the apex angle to 90 to 170 degrees. As described above, when the inclination angle of the ejection hole is 5 to 45 degrees, the vertex angle for making the axis of the ejection hole and the conical top surface become a right angle is 90 to 170 degrees.
[0015]
It is desirable to form an inclined surface in the direction in which the area on the tip side of the segment decreases on the inner wall surface forming the internal space of the segment. By forming the inclined surface on the inner wall surface, the area contributing to crushing of the cutting waste is increased, the crushing is promoted, and the dischargeability of the cutting waste is increased.
[0016]
As the superabrasive grains used for the segments, diamond abrasive grains and CBN abrasive grains used in conventional superabrasive drills can be used. These abrasive grains are bonded and held with a metal bond to form a segment having a predetermined shape, and this segment is joined to the end of the closed portion of the rotating shaft to form a drill. The coolant outlet is formed so as to open to a portion other than the segment attachment surface.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIGS. 1A and 1B are views showing a tip portion structure of a drilling machine according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a bottom view and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA in FIG.
[0018]
The structure of the
[0019]
In this tip portion structure, a jet hole for jetting coolant in the oblique direction from the position eccentric from the center of the tip of the
[0020]
FIGS. 2A and 2B are views showing the tip structure of the drilling machine according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a bottom view and FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG.
[0021]
The structure of the
[0022]
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a tip portion structure of a drilling machine according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a bottom view and FIG. 3B is a sectional view taken along the line CC of FIG.
[0023]
The structure of the
[0024]
FIGS. 4A and 4B are views showing a tip portion structure of a drilling machine according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4A is a bottom view, and FIG. 4B is a sectional view taken along line DD of FIG.
[0025]
The structure of the
[0026]
【The invention's effect】
The following effects can be achieved by the present invention.
[0027]
(1) By forming a blowout hole in the closed portion for injecting the coolant in an oblique direction from a position eccentric from the center of the tip of the hollow portion of the rotating shaft toward the peripheral position of the outer surface of the closed portion, the blowout is made from the blowout hole. Thus, the coolant is ejected toward the outer peripheral portion of the drill, and the coolant is efficiently supplied to the outer peripheral portion having the highest grinding resistance, so that a sufficient grinding efficiency can be obtained.
[0028]
(2) By forming the tip of the hollow part in a conical shape so that the tip of the hollow part and the axis of the jet hole are perpendicular to each other with the coolant injection hole inclined, Smooth inflow of coolant is maintained.
[0029]
(3) The tip of the closing part is formed in a conical shape so that the tip of the closing part and the axis of the injection hole are at right angles with the coolant injection hole inclined, and cooling is performed at the opening of the injection hole. The agent does not spread, and the coolant is ejected toward the outer peripheral portion of the drill tip, so that efficient cooling can be performed.
[0030]
(4) By forming an inclined surface in a direction in which the area on the tip side of the segment decreases on the inner wall surface forming the internal space of the superabrasive grain segment constituting the drill, the area contributing to crushing of the cutting waste increases. Crushing is promoted and cutting waste is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a tip structure of a drilling machine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a tip structure of a drilling machine in a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a tip structure of a drilling machine in a third embodiment.
FIG. 4 is a view showing a tip structure of a drilling machine in a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a drill structure of a conventional drilling machine.
FIG. 6 is a view showing an example of a drill structure of a conventional drilling machine.
FIG. 7 is a view showing an example of a drill structure of a conventional drilling machine.
[Explanation of symbols]
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