KR100313617B1

KR100313617B1 - 착암용드릴

Info

Publication number: KR100313617B1
Application number: KR1019940030196A
Authority: KR
Inventors: 악셀노이키르헨; 라이너배트리너; 맥스밀리안스톡; 랄프바우만
Original assignee: 힐티 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 2002-11-22
Also published as: EP0654580B1; EP0654580A2; EP0654580A3; JPH07180463A; DK0654580T3; DE59403784D1; DE4339245A1; US5492187A; CN1044023C; KR950013670A; JP3441819B2; CN1107409A

Abstract

본 발명은 전체적으로 경질 금속으로 형성되고 드릴측(1)에 결합되는 천공 헤드(2)를 구비한 석재용 드릴을 개시한다. 천공 헤드(2)의 횡단면은 대략 직사각형으로 형성되면, 각각의 대각선(D1, D2)상에는 석재를 제거하는 역할을 하는 절삭날이 배치된다. 절삭날은 주절삭날(4)와 2개의 보조 절삭날(5, 6)으로 구성되며, 주절삭날(4)와 보조 절삭날(5,6)은 대략 동일한 포락선을 가진다.

Description

착암용 드릴

본 발명은 전체적으로 경질 금속으로 제조된 드릴 헤드가 피삭물(被削物) 반출홈이 있는 드릴 샤프트에 결합된 착암용 드릴에 관한 것이다.

착암용 드릴은 경질 암석을 천공하는 경우, 그리고 높은 회전 속도를 이용하는 경우에 매우 빠르게 마모되는 것으로 알려져 있다. 따라서 착암용 드릴은 소결 또는 융합된 탄화물, 규화물, 붕소화물 또는 이들의 합금을 포함한 경질 금속으로 제조된다.

이러한 형태의 착암용 드릴은 DE-AS 20 08 825에 개시되어 있다. 이 착암용 드릴은, 전체가 경질 금속으로 제조되고 드릴 샤프트에 용착되는 타원형 드릴헤드를 구비하며, 이러한 드릴 헤드는 부가적인 장부촉 이음에 의해 드릴 샤프트와 연동한다. 장부촉 이음은 드릴 헤드의 플러그 형상 단부를 이에 상응하는 직경 및 깊이를 가지는 드릴 샤프트의 보어 내에 용착함으로써 이루어진다.

이 공지된 착암용 드릴의 특징은 타원형 드릴 헤드의 단축부(短軸部)와 천공구멍의 내벽 사이에 형성된 중간 공간을 통해 피삭물이 지속적으로 반출된다는 것이다. 2개의 중간 공간은 드릴 헤드의 장축부에 가까워질수록 더 좁아진다. 이러한 상황에서, 작업 과정 중에 상기 중간 공간을 통해 반출되는 피삭물은 서로 대각선 방향으로 대향하게 위치된 2개의 중간 공간의 좁은 영역에 각각 끼이게 되며, 이 때문에 드릴 헤드는 장축부의 원주 영역에서 조기에 마모되거나 손상된다. 드릴 헤드가 조기에 기계적으로 마모되는 것 외에도, 드릴 헤드의 원주 영역과 천공 구멍의 벽 사이에 끼인 피삭물에 의하여 천공 구멍의 직경이 확대되고 천공 구멍의 벽이 거칠어진다.

따라서, 본 발명의 목적은 천공 능력이 우수하고, 내구 수명이 길며, 피삭물을 완전히 반출할 수 있는 것을 특징으로 하는 경질 금속제 드릴 헤드를 구비한 착암용 드릴을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 착암용 드릴은, 드릴 샤프트에 결합되는 단부와 자유단 사이에 위치한 드릴 헤드의 횡단면이 피삭물을 통과 시키기 위한 2개의 원호형 오목부 사이의 잔류 단면부에 의해 형성되며, 상기 오목부는 직경 방향으로 상호 대향하고 드릴의 축선을 따라 드릴 헤드의 종방향으로 연장하며, 상기 오목부의 종방향 투영 형상은 드릴 샤프트에 결합되는 단부와 경계를 이루는 피삭물 반출홈의 영역과 겹치며, 주 커터는 하나의 횡단 대각선을 따라 지붕 형상으로 연장하는 것을 특징으로 한다.

상기 원호형 오목부에 의하여, 피삭물이 드릴 헤드의 외주 영역과 천공 구멍의 벽 사이에 끼워지거나 머무르는 것이 방지된다. 드릴의 축선에 직각으로 연장하는 드릴 헤드의 횡단면은 대략 장방형으로 형성된다. 주 커터는 장방형 횡단면의 대각선을 따라 연장한다. 이러한 주 커터는 드릴 헤드의 단부에서 연장하여, 드릴 헤드의 외주 방향에서 볼 때, 주 커터의 절인(切刃)은 하나의 오목부에 근접하며, 대응하는 주 커터의 자유면은 다른 하나의 오목부에 근접하는 데, 주 커터의 절인과 하나의 오목부와의 간격은 대응하는 주 커터의 자유면과 다른 하나의 오목부와의 간격보다 작다. 적인으로부터 멀어지게 자유면에 대향하는 드릴 헤드의 영역은작업 공정 중에 주 커터를 지지하는 역할을 한다.

주 커터에 의해 반출된 피삭물은 보조 커터에 의해 세분화되기 때문에, 피삭물의 절삭 또는 세분화가 더욱 향상될 수 있다. 이를 위해, 드릴 헤드는 다른 대각선에 대해 대략 평행하게 연장되도록 배치된 2개 이상의 보조 커터를 구비하는 것이 바람직하다.

천공 공정 중에 주 커터에 의해 절삭된 피삭물은 드릴 헤드의 외주 영역으로 방출된다. 보조 커터를 이용하여 피삭물을 더욱 세분화하기 위해, 보조 커터는 드릴 헤드의 외측 단부 영역에 회전 대칭으로 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 보조 커터를 회전 대칭적으로 배치함으로써, 착암용 드릴은 적절한 정도로 부드럽게 회전된다.

피삭물은 주 커터에 의하여 절삭된 후에 비교적 신속하게 세분화되어야 하므로, 드릴 헤드의 회전 방향에서 주 커터는 보조 커터에 앞서 가공될 석재와 맞물리는 것이 바람직하다.

주 커터는 피삭물의 대부분을 반출하며, 동시에 가공 공정 중에 착암용 드릴의 중심을 잡는 역할도 한다. 주 커터는 지붕형으로 형성되며, 그 정점은 착암용 드릴의 길이 방향에서 볼 때 드릴 샤프트와 최대로 떨어진 영역을 형성한다. 보조 커터는 주 커터에 의해 절삭된 피삭물을 세분화하며, 또한 동시에 피삭물을 제거하는 역할을 한다. 따라서, 주 커터와 보조 커터는 대략 동일 포락선(包絡線)상에 배치되는 것이 바람직하다. 보조 커터가 피삭물을 세분화하는 역할만 수행하기를 바라는 경우, 보조 커터는 주 커터에 의해 형성된 포락선에 대해 떨어지게 배치될 수잇다.

피삭물을 양호하게 반출하는 것은 주로 드릴 헤드의 직경에 의존한다. 즉, 드릴 헤드의 직경이 클수록, 오목부를 작게 형성할 수 있다. 피삭물을 충분히 반출 할 수 있도록, 오목부의 횡단면 면적은 드릴 헤드의 횡단면의 0.6 내지 0.9배 인 것이 바람직하다.

드릴 헤드의 드릴 샤프트는 용접 또는 용착에 의하여 드릴 헤드와 결합된다. 주 커터에 대향하는 드릴 헤드의 단부는 평탄하게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 용착액이 수평하게 정향된 평탄한 단부에 균일하게 분배될 수 있기 때문에 용착 공정이 특히 용이해진다.

용착부는 용착면에 직각으로 인장 응력 및 압축 응력을 받으면 취성(脆性)으로 파손되는 것으로 알려져 있다. 이와는 대조적으로, 용착부는 전단 응력에 의하여 탄성 및 소성 특성을 얻는다. 실제 작동시에 최대 부하에 의해 발생되는 예측 할 수 없는 조기 결함을 방지하고, 이에 의해 내구성을 향상시킬 수 있도록 용착부의 탄성 및 소성 특성을 얻는 것을 추구한다.

실제 사용 중에 발생되는 충격파는 착암용 드릴의 종방향으로 전파된다. 따라서, 용착부의 불량을 야기하는 인장-압출 응력을 줄이기 위하여, 용착면은 착암용 드릴의 종축선에 대해 대략 경사지게 연장한다. 착암용 드릴의 종축선에 대해 대략 경사지게 연장하는 용착면을 얻기 위해, 드릴 샤프트에 결합되는 드릴 헤드의 단부는 대응하게 형성되는 드릴 샤프트의 단부와 연동하는 리세스를 구비하며, 이 리세스에는 2개 이상의 모선(母線)이 있다. 이 모선들은 리세스의 입구 영역으로부터 출발하여 드릴 헤드의 종축선상에 위치한 공통 중심을 향하여 테이퍼진다.

드릴 샤프트와 드릴 헤드 사이의 접합 면적을 가능한 한 크게 하기 위하여, 드릴 헤드의 리세스는 원추형, 지붕형 또는 원반형으로 형성되는 것이 바람직하다.

지붕형으로 형성된 리세스에는 입구 영역으로부터 출발하여 드릴 헤드의 종축선상에 위치한 공통 중심을 향하여 테이퍼진 2개의 모선이 있다.

원추형 또는 원반형으로 형성된 리세스는 그 둘레에 복수의 모선이 있으며, 이 모선들은 입구 영역으로부터 출발하여 드릴 헤드의 종축선상에 위치한 공통 중심을 향하여 테이퍼진다.

매우 큰 토크를 드릴 샤프트로부터 드릴 헤드로 전달할 경우, 드릴 샤프트와의 결합에 사용되는 드릴 헤드의 단부에는 연동면이 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 연동면은 예컨대, 적어도 부분적으로는 드릴 헤드의 직경부에 걸쳐 연장되는 홈 또는 중심에 배치되어 종방향으로 연장되고 다각형 횡단면을 가지는 리세스에 의해 형성될 수 있다.

이하, 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에는 기본적으로 나선형의 피삭물 반출홈(11)이 있는 드릴 샤프트(1)와 드릴 헤드(2)로 구성되는 착암용 드릴이 도시되어 있다. 드릴 샤프트(1)는 삽입 단부(9a)와 반출용 나선부(9b)를 포함한다. 드릴 헤드(2)의 횡단면은 대략 장방형으로 형성되며, 그 대각선(D1)상에는 주 커터(4)가 배치된다. 드릴 헤드(2)의 최대 외경부는 드릴 샤프트(1)의 최대 외경부보다 크게 형성된다.

주 커터(4)는 지붕형으로 형성되며, 주 커터(4)의 정점(S1)은 드릴 샤프트(1)로부터 축방향으로 최대로 먼 영역에 위치한다.

제2도에는 드릴 헤드(2)에 대한 주 커터(4)의 바람직한 배치가 도시되어 있다. 주 커터(4)에는 절인(절단 연부)(切刃, 4a)과 자유면(4b)이 있으며, 드릴 헤드(2)의 외주 방향에서 볼 때 주 커터(4)의 대응하는 자유면(4b)은 다른 오목부 (3b)에 근접하고, 이러한 절인(4a)과 하나의 오목부(3a)와의 간격은 주 커터(4)의 대향하는 자유면(4b)과 다른 오목부(3b)와의 간격보다 작다.

드릴 헤드(2)의 장방형 횡단면에는 다른 대각선(D2)이 있다. 적어도 부분적으로는 이 대각선(D2)을 따라 보조 커터(5, 6)가 배치되어 있다. 보조 커터(5, 6)도 마찬가지로 지붕형으로 형성되며, 이 보조 커터는 드릴 헤드(2)의 외주로부터 드릴 헤드(2)의 중심을 향하여 연장한다.

제3도에는 주 커터(4)에 의해 형성되는 포락선(包烙線)에 대해 떨어져 배치되는 보조 커터(5, 6)와 주 커터(4) 사이의 간격(A)이 도시되어 있다. 주 커터(4)의 외경은 보조 커터(5, 6)의 외경보다 크다.

제4도에는 주 커터(4)와 2개의 보조 커터(5, 하나만 도시되어 있음)를 구비하는 드릴 헤드(2)가 도시되어 있다. 주 커터(4)에는 정점(S1)이 있으며, 이 커터는 지붕형으로 형성된다. 드릴 헤드(2)의 단부(10)에는 리세스(8)가 마련되며, 이 리세스는 드릴 헤드(2)의 종축선에 대해 직각으로 연장한다. 리세스(8)는 연동면 (7)을 구비하며, 그 횡단면은 장방형이다.

제5도에 도시된 드릴 헤드(12)는 주 커터(14)와 2개의 보조 커터(15, 하나만 도시되어 있음)를 구비한다. 주 커터(14)에는 정점(S2)이 있으며, 이 커터는 지붕형으로 형성된다. 도시 생략된 드릴 샤프트에 결합될 수 있는 드릴 헤드(12)의 단부(16)에는 지붕형 리세스(17)가 마련된다.

제6도에는 주 커터(24)와 2개의 보조 커터(25, 하나만 도시되어 있음)를 구비하는 드릴 헤드(22)가 도시되어 있다. 주 커터(24)에는 정점(S3)이 있으며, 이 커터는 지붕형으로 형성된다. 도시된 드릴 헤드(22)의 단부(28)에는 반구형으로 형성된 리세스(27)가 마련되어 있다.

제7도에 도시된 드릴 헤드(32)는 주 커터(34)와 2개의 보조 커터(35, 하나만 도시되어 있음)를 구비한다. 주 커터(34)에는 정점(S4)이 있으며, 이 커터는 지붕형으로 형성된다.

제7도에 도시된 드릴 헤드(32)의 단부는 평탄한 면(37)의 형태로 형성된다. 드릴 헤드(32)의 용접 또는 용착에 의하여 드릴 샤프트와 결합된다. 이를 위해, 예컨대 주로 코발트 분말과 텅스텐 탄화물로 구성되는 드릴 헤드(32)는 단부(37)의 영역에서 코발트 분말로만 구성된 피복층(38)을 구비할 수 있으며, 이에 의해 용접 또는 용착을 이용한 결합이 용이해진다.

제1도는 본 발명에 따른 착암용 드릴을 나타내는 도면이다.

제2도는 제1도에 따른 착암용 드릴의 평면도이다.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 드릴 헤드의 확대 단면도이다.

제4도는 제2도의 Ⅳ방향에서 바라본 드릴 헤드의 확대도이다.

제5도, 제6도 및 제7도는 본 발명에 따른 다른 드릴 헤드의 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 드릴 샤프트

2, 12, 22, 32 : 드릴 헤드

3a, 3b :오목부

4, 14, 24, 34 : 주 커터

5, 6, 15, 25, 35 : 보조 커터

7 : 연동면(連動面)

8, 17, 27 : 리세스

10, 16, 28, 37 : 단부

D1, D2 : 대각선

Claims

경질의 금속으로 제조된 드릴 헤드(1, 12, 22, 32)를 피삭물 반출홈(11)이 있는 드릴 샤프트(1)에 결합한 착암용 드릴에 있어서,

상기 드릴 샤프트(1)에 결합되는 단부(10, 16, 28, 37)와 자유단 사이에 위치한 드릴 헤드(2, 12, 22, 32)의 횡단면은 피삭물을 통과시키기 위한 원호형의 2개의 오목부(3a, 3b)사이의 잔류 단면부에 의해 형성되며, 상기 오목부는 직경 방향으로 상호 대향하고 드릴의 축선을 따라 드릴 헤드(2, 12, 22, 32)의 종방향으로 연장하고, 상기 오목부(3a, 3b)의 종방향 투영 형상은 드릴 샤프트(1)에 결합되는 단부(10, 16, 28, 37)와 경계를 이루는 피삭물 반출홈(11)의 영역과 겹쳐지며, 주 커터(4, 14, 24, 34)는 하나의 횡단대각선(D1)을 따라 지붕 형상으로 연장하는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항에 있어서, 다른 대각선(D2)에 대해 평행하게 연장되는 2개 이상의 보조 커터(5, 6, 15, 25, 35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제2항에 있어서, 상기 보조 커터(5, 6, 15, 25, 35)는 드릴 헤드(2, 12 ,22, 32)의 외측 단부 영역에 회전 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 착암용드릴.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 커터(4, 14, 24, 34)는 드릴 헤드(2, 12, 22, 32)의 회전 방향에서 보조 커터(5, 6, 15, 25, 35)에 앞서 가공될 석제에 맞물리는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 커터(4, 14, 24, 34)와 보조 커터(5, 6, 15, 25, 35)는 동일한 포락선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부(3a, 3b)의 횡단면 면적은 드릴 헤드(2, 12, 22, 32)의 횡단면의 0.6내지 0.9배인 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 샤프트에 결합되는 드릴 헤드(32)의 단부(37)는 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 샤프트(1)에 결합되는 드릴 헤드(2, 12, 22)의 단부(10, 16, 28)에는 대응하게 형성된 드릴 샤프트(1)의 단부와 연동하는 리세스(8, 17, 27)가 마련되며, 이 리세스(8, 17, 27)에는 입구 영역으로부터 출발하여 드릴 헤드(2, 12, 22)의 종축선상에 위치한 공통 중심을 향해 테이퍼진 2개 이상의 모선이 마련되는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제8항에 있어서, 상기 리세스(17, 27)는 원추형, 지붕형 또는 원반형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 드릴 샤프트(1)에 결합되는 드릴 헤드(2)의 단부에는 연동면(7)이 마련되는 것을 특징으로 하는 착암용 드릴.