KR101037881B1 - 재료 편향 레지를 갖는 회전 절삭 비트 - Google Patents

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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

본체와 링을 포함하는 절삭 비트로서, 상기 본체는 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 측면을 갖고, 상기 링은 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하다. 절삭 비트의 마모 수명은 본체의 링의 위치와 본체 부분의 직경에 대한 치수 관계를 유지하여 강화된다.

Description

재료 편향 레지를 갖는 회전 절삭 비트{ROTARY CUTTING BIT WITH MATERIAL-DEFLECTING LEDGE}
본 발명은 부드러운 땅 또는 아스팔트 도로와 같이 땅에 놓인 연성 재료를 뚫기 위한 절삭 공구에 관한 것이다.
채광, 굴착 및 도로 재포장 작업은 전형적으로 절삭될 재료에 회전 절삭 비트를 가하여 실시된다. 절삭 비트는 재료에 가해질 회전 드럼, 고정 빔 등과 같은 구동 지지부에 장착된다. 전형적인 절삭 비트는 스틸 섕크의 정면에 납땜되는 초경합금 팁을 포함한다. 섕크는, 홀더로부터 축선방향 분리가 안되게 보유되는 동시에, 비트의 중심 축선을 중심으로 홀더에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 리테이너 슬리브에 의해 홀더에 장착된다. 자유 회전이 가능하기 때문에, 팁은 본질적으로 자체 샤프닝된다.
상기된 종류의 절삭 기구는, 돌 및 얼음과 같은 단단한 재료와 아스팔트와 같이 연성 재료를 뚫기 위해 사용되는 것을 알 수 있다. 돌의 절삭시, 비트의 카바이드 팁이 가장 빨리 마모되기 때문에, 비트의 마모 수명은 카바이드 비트에 의해 결정된다. 그러나, 아스팔트, 석탄 및 소금과 같은 비교적 연성의 재료의 절삭시, 섕크가 가장 빨리 마모되는데, 즉 섕크에 대해 아스팔트를 문지르고 충격을 가하는 절삭에 의한 부식이 발생한다. 따라서, 도로 재포장 작업시 아스팔트를 절삭하는 경우, 절삭 비트의 마모 수명은 섕크에 의해 결정된다.
아스팔트와 같이 연한 재료를 절삭하기 위해 사용되는 경우, 마모 수명이 증가된 절삭 공구를 제공하는 것이 바람직하다.
참조되는 U.S. 특허 제 4,725,098 은, 비트 헤드에 장착된 카바이트 팁의 바로 뒤에서 홈에 비트 헤드의 테이퍼형 측면에 형성된 절삭 비트를 개시하고 있다. 하드페이싱 (hardfacing) 이, 측면과 같은 면을 이루거나, 측면을 넘어서 반경방향으로 조금 돌출될 수 있는 내부식성 환상 링을 형성하기 위해 홈 내에 이루어진다. 단단한 재료로 형성됨에도 불구하고, 링은 절삭에 의해 상당히 마모되기 때문에, 수명이 다소 한정된다.
참조되는, 2002 년 1 월 30 일에 출원된, 발명자가 켄트 피 (Kent Peay) 와 티모시 제이 신 (Timothy J. Shean) 이며, 명칭이 "재료 편향 레지를 갖는 회전 절삭 비트" 인 U.S. 특허 출원 제 10/058,387 은, 테이퍼면으로부터 돌출한 레지 (ledge)를 갖는 테이퍼 측면을 갖는 절삭 비트를 개시하고 있다. 레지는 비트 본체의 나머지 부분에 일체로 형성될 수 있다. 레지는 그 위의 본체의 일부에 대해 충분한 직경을 가지며, 절삭된 재료가 레지에 축적되기 쉽고, 그 밑에 있는 본체 재료를 부식으로부터 보호한다. 그러나, 이러한 절삭 비트의 레지는 상당히 마모되기 쉽다는 것을 알 수 있다.
수명이 향상된 내부식성 구조를 갖는 절삭 비트를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 간단하게 제조되며 비교적 적은 제조 공정을 갖는 절삭 비트를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양태에 따라서 절삭 비트는 본체와 링을 포함하는데, 이 본체는 정면 및 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 측면을 가지며 숄더 위에서의 직경은 숄더에서의 직경보다 더 크지 않으며, 상기 링은 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하다.
본 발명의 다른 양태에 따라서 절삭 비트는 본체와 링을 포함하는데, 이 본체는 정면 및 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 갖는 원통형 측면부를 가지며, 상기 링은 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체보다 더 단단하다. 정면과 링의 상부 사이의 간격을 정면과 본체의 바닥면 사이의 간격으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 이다.
본 발명의 다른 양태에 따라서 절삭 비트는 본체, 절삭 팁, 및 링을 포함하는데, 상기 본체는 정면 및 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 갖는 원통형 측면부를 가지며, 상기 절삭 팁은 정면에 부착되고, 상기 링은 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하다. 절삭 팁의 바닥의 직경을 절삭 팁의 바닥에서의 본체의 직경으로 나눈 값은 0.72 내지 0.95 이다.
본 발명의 다른 양태에 따라서 절삭 비트는 본체, 절삭 팁, 및 링을 포함하는데, 상기 본체는 정면과 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 갖는 원통형 측면부를 가지며, 상기 절삭 팁은 정면에 부착되고, 상기 링은 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하다. 절삭 비트의 직경을 링의 외경으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 이다.
본 발명의 다른 양태에 따라서 절삭 비트는 본체와 제 1 링 및 제 2 링을 포함하는데, 상기 본체는 정면과 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 제 1 숄더를 갖는 측면을 가지고 제 1 숄더 위에서의 직경은 제 1 숄더에서의 직경보다 더 크지 않으며, 상기 제 1 링 및 제 2 링은 각각 제 1 숄더와 제 2 숄더의 정면에서 본체에 부착된다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 절삭 비트에 부착되어 있는 절삭 팁은, 기부, 일반적으로 볼록 형상인 팁부, 및 기부 및 팁부 사이에서 신장되어 있는, 일반적으로 오목 형상인 측부를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라서 절삭 비트는, 기부, 일반적으로 볼록 형상인 팁부, 및 기부 및 팁부 사이에서 신장되어 있는, 일반적으로 오목 형상으로 결합부에서 팁부와 교차되는 측부를 갖는 절삭 팁을 포함한다. 절삭 비트는 또한, 절삭 팁이 부착된 정면, 바닥부 및 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되는 숄더를 갖는 본체, 및 숄더의 정면에서 본체에 부착된 본체 보다 더 단단한 링을 포함한다. 가상 원뿔은 접합부 및 바닥부에 의해 한정되고, 링은 원뿔 내부에 배치된다.
본 발명의 목적 및 장점은, 동일한 부호가 동일한 부분을 나타내는 첨부된 도면을 참조하여, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 명백해진다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 회전 절삭 비트의 측면 정면도이다.
도 2 는 비트에 절삭 재료가 축적되는 것을 나타내는 본 발명의 실시예에 따른 회전 절삭 비트의 측면 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 절삭 비트의 측면 정면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 절삭 비트 (21) 가 도 1 및 도 2 에 도시되어 있다. 절삭 비트 (21) 는 정면 (25) 및 측면 (27) 을 갖는 본체 (23) 를 포함한다. 측면 (27) 은 정면 (25) 아래에 숄더 (29) 를 포함하며, 이 숄더는 본체의 중심 축선에 실질적으로 수직하게 신장되어 있다. 절삭 팁 (31) 은 통상 경납땜에 의해 정면 (25) 에 바람직하게 부착되며, 바람직하게는 절삭 팁은 본체 (23) 보다 더 단단하다.
바람직하게는 본체 (23) 보다 더 단단한 링 (33) 은 경남땜 등에 의해 숄더 (29) 의 정면 (35) 에서 본체에 부착된다. 본체 (23) 는 바람직하게는 숄더에서의 직경보다 숄더 (29) 위에서의 직경이 더 크지 않으며, 바람직하게는 본체 (23) 의 측면 (27) 의 적어도 일부 (37) 가 숄더 (29) 위쪽에서 원통형, 더 바람직하게는 환상 원통형이어서, 환상 내경을 갖는 링이 본체 위를 미끄러져 숄더로 갈 수 있다. 본체 (23) 는 바람직하게는 숄더에서의 직경보다 숄더 (29) 위에서의 직경이 크지 않기 때문에, 본체에 홈을 기계 가공하기 위한 가공비가 필요가 없다. 또한, 본체 (23) 는 냉간 가공될 수 있다. 링 (33) 은 바람직하게는 숄더 (29) 위에 위치되며 동일한 작업에서 본체 (23) 에 경납땜 되며, 이리하여 특히 홈이 형성되어야 하는 비트와 비교하여 제조비를 최소화할 수 있다. 그러나 필요하다면, 숄더 (29) 는 측면에서 홈의 일부일 수 있으며, 링은 예컨대, 홈의 상부면과 하부면에 의해 지지되는 분할 링 (split ring) 일 수 있다. 링 (33) 은 실질적으로 원형으로 도시되어 있지만, 육각형, 팔각형과 같은 임의의 요구되는 형상일 수 있다.
도 3 에 도시된 절삭 비트 (21') 에서, 본체 (23') 는 제 1 숄더 (29) 아래에서 제 2 숄더 (39) 를 포함한다. 여기서도, 본체 (23') 는 제 2 숄더의 직경보다 제 2 숄더 (39) 위에서의 직경이 크지 않아서, 제 2 링이 제 2 숄더의 정면에서 본체에 부착되는 경우에 제 2 링 (41) 이 본체를 지나 제 2 숄더로 쉽게 미끌어질 수 있다. 이 경우에도 필요하다면, 숄더 (39) 는 측면에서 홈의 일부일 수 있으며, 링 (41) 은 예컨대, 홈의 상부면과 하부면에 의해 지지되는 분할 링일 수 있다.
정면 (25) 및 링 (33) 의 상부 (43) 사이의 간격 (A) 을 정면 및 본체의 바닥면 (45) 사이의 간격 (B) 으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 인 것이 바람직하다. 절삭되는 재료는 링 (33) 에 축적되고, 재료는 다른 재료를 편향시켜 링 및 절삭 팁 (31) 사이에서 본체 (23) 의 부식을 방지한다. 본체에 바람직하게 일체로 되어 있는 플랜지 (47) 가 본체 (23) 의 바닥에 바람직하게 제공된다. 절삭 재료는, 재료가 링 (33) 에 축적되는 방식과 유사한 방식으로 플랜지 (47) 에 축적되기 쉽다.
과거에는, 절삭 팁과 본체의 바닥 플랜지 사이의 마모 패턴이, 도 2 의 점선 (X) 으로 도시된 "골프 티 (golf tee)" 형상과 유사한 경향이 있었다. 통상 상당한 마모가 일어나는 영역에 링 (33) 을 제공하면 본체 (23) 로부터 재료의 부피 손실을 상당히 감소시킬 수 있으며, 도 2 에서 빗금친 영역 (Y) 으로 도시된 이중 "골프 티" 형상과 유사하게 되는 경향이 있는 것이 발견되었다. 본체 마모를 방지함과 어울러, 절삭 작업이 무디게되는 것을 회피하기 위해 링 (33) 이 절삭 팁 (31) 으로부터, 충분한 거리를 두고 있는 것도 역시 바람직하며, 이는 간격 (A) 및 간격 (B) 사이의 비가 0.15 내지 0.5 로 유지되면 실현될 수 있다. 도 3 과 같이 제 2 숄더 (39) 및 링 (41) 이 제공되는 경우, 정면 (25) 과 제 2 링 (41) 의 상부 (49) 사이의 간격 (A') 을 정면과 본체의 바닥면 (45) 사이의 간격 (B) 으로 나눈 값은, 제 1 링 (33) 에서와 같이 0.15 내지 0.5 인 것이 바람직하다. 이는, 그렇지 않으면 본체 (23) 의 최대 부식 영역이 될 수 있는 곳에 제 1 링 (33) 과 제 2 링 (41) 을 위치시키는 경향이 있다.
절삭 팁 (31) 의 직경 (C) 을 절삭 팁의 바닥에서 본체 (23) 의 직경 (D) 으로 나눈 값은 0.72 내지 0.95 인 것이 바람직하다. 정면 (25) 은 절삭 팁 (31) 이 경납땜에 의해 부착되는 댐벽 (51) 을 한정하도록 우묵하게 되어 있는 것이 바람직하다. 댐벽 (49) 의 목적은 절삭 팁 (31) 과 정면 (25) 사이에서부터 경납땜액이 유출되는 것을 방지하는 것과, 본체 (23) 가 냉각되는 경우, 응력 완화 작용을 하는 것이다. C/D 가 1 에 가까워짐에 따라, 댐벽 (49) 의 두께는 감소되고, 본체 (23) 를 형성하기 위한 재료가 적게 요구된다. C/D 가 1 에서 0 으로 변하는 경우, 본체 (23) 는 더 많은 재료가 필요하며, 그 유효 수명은 더 단단한 재료로 이루어진 절삭 팁 (31) 의 수명에 더 가까워지는 경향이 있다.
절삭 팁 (31) 의 직경 (C) 을 링의 외경 (E) 으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 인 것이 바람직하다. 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 절삭 팁 (31) 은 바람직하게는, 댐벽 (49) 내부의 정면 (25) 에 경남땜되는 바닥면 (52), 브레이크 점 (55) 으로 상향 신장하는 오목부 (53) 및 일반적으로 볼록한 팁부 (57) 를 갖는다. 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 가상 원뿔 (59) 은 플랜지 (47) 의 외부 가장자리에 있는 점 (61) 과 브레이크 점 (55) 을 지나 본체 (23) 의 중심 축선을 따라 팁부 (57) 위쪽에 있는 점 (63) 까지 이어진다. 링 (33) 상의 점을 포함해서 절삭 비트 (21) 의 모든 점들이 상기 원뿔 (59) 의 내부에 또는 적어도 실질적으로 내부에 있는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다. 원뿔의 외부에 있는 점은 너무 부식에 취약하게 되기 쉽다. 특히, A/B 가 0.15 내지 0.50 이며, C/D 가 0.72 내지 0.95 인 경우, C/E 를 0.60 내지 0.80 의 범위로 유지하면, 링 (33) 의 최외부점이 원뿔 (59) 상에 또는 그 내부에 있게 되며, 마모를 덜 받게 된다. 링 (33) 만을 갖는 절삭 비트와 관련하여, 전술한 관계는 또한 2 개 이상의 링을 갖는 비트, 예컨대 도 3 에 도시된 링 (41) 을 포함하는 비트 (21') 에도 적용된다.
본 발명은 그 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 첨부된 청구항에서 규정되는 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않고 특별한 설명 없이도 당업자에 의해 추가, 삭제, 변경 및 대체될 수 있다.

Claims (26)

  1. 본체와 링을 포함하는 절삭 비트로서,
    상기 본체는 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 원통형 측면부를 갖고, 상기 원통형 측면부의 적어도 일부가 숄더 위에 위치되며,
    상기 링은 그 링 전체가 상기 본체의 정면 아래에 위치되도록 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하고,
    상기 정면과 링의 상부 사이의 간격을, 정면과 본체의 바닥면 사이의 간격으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 이고,
    상기 본체는, 제 1 숄더 밑에 제 2 숄더를 포함하며 제 2 숄더 위에서의 직경이 제 2 숄더에서의 직경보다 더 크지 않고, 상기 절삭 비트는 제 2 숄더의 정면에서 본체에 부착되는 제 2 링을 포함하며,
    상기 정면과 제 2 링의 상부 사이의 간격을, 정면과 본체의 바닥면 사이의 간격으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 인, 절삭 비트.
  2. 본체와 링, 및 절삭팁을 포함하는 절삭 비트로서,
    상기 본체는 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 원통형 측면부를 갖고, 상기 원통형 측면부의 적어도 일부가 숄더 위에 위치되며,
    상기 링은 그 링 전체가 상기 본체의 정면 아래에 위치되도록 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하고,
    상기 절삭팁은 정면에 부착되고,
    상기 정면과 링의 상부 사이의 간격을, 정면과 본체의 바닥면 사이의 간격으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 이고,
    상기 절삭 팁의 바닥의 직경을, 절삭 팁의 바닥에서의 본체의 직경으로 나눈 값은 0.72 내지 0.95 인, 절삭 비트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 본체의 바닥면 아래에 위치되어 본체의 바닥면으로부터 중심 축선의 방향으로 신장되어 있으며, 절삭 비트를 홀더안에 장착시키기 위한 리테이너 슬리브를 수용할 수 있는 신장부를 더 포함하는, 절삭 비트.
  4. 제 3 항에 있어서, 절삭 팁의 직경을 링의 외경으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 인, 절삭 비트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 절삭 팁은 본체보다 더 단단하며, 상기 숄더 위에서의 본체의 직경은 숄더에서의 직경보다 더 크지 않으며, 상기 링은 숄더의 정면에 경납땜에 의해 부착되는, 절삭 비트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 절삭 팁은 기부, 일반적으로 볼록 형상인 팁부, 및 기부 및 팁부 사이에서 이어져 있는 일반적으로 오목 형상인 측부를 포함하는, 절삭 비트.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 절삭 팁은 본체보다 더 단단하며, 상기 숄더 위에서의 본체의 직경은 숄더에서의 직경보다 더 크지 않으며, 상기 링은 숄더의 정면에 경납땜에 의해 부착되는, 절삭 비트.
  8. 본체와 절삭팁과 링을 포함하는 절삭 비트로서,
    상기 본체는 실질적으로 평면의 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 원통형 측면부를 갖고, 상기 원통형 측면부의 적어도 일부가 숄더 위에 위치되며,
    상기 절삭팁은 정면에 부착되고,
    상기 링은 그 링 전체가 상기 본체의 정면 아래에 위치되도록 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하고,
    상기 절삭 팁의 바닥의 직경을, 절삭 팁의 바닥에서의 본체의 직경으로 나눈 값은 0.72 내지 0.95 인, 절삭 비트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 본체는, 제 1 숄더 밑에 제 2 숄더를 포함하며, 제 2 숄더 위에서의 직경이 제 2 숄더에서의 직경보다 더 크지 않고, 상기 절삭 비트는 제 2 숄더의 정면에서 본체에 부착되는 제 2 링을 포함하는, 절삭 비트.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 절삭 팁의 직경을 링의 외경으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 인, 절삭 비트.
  11. 본체와 절삭팁과 링을 포함하는 절삭 비트로서,
    상기 본체는 실질적으로 평면의 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 숄더를 가지는 원통형 측면부를 갖고, 상기 원통형 측면부의 적어도 일부가 숄더 위에 위치되며,
    상기 절삭팁은 정면에 부착되고,
    상기 링은 그 링 전체가 상기 본체의 정면 아래에 위치되도록 숄더의 정면에서 본체에 부착되며 본체 보다 더 단단하고,
    상기 링은 숄더의 정면에 경납땜에 의해 부착되며,
    상기 절삭 팁의 직경을 링의 외경으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 이며,
    상기 본체는, 제 1 숄더 밑에 제 2 숄더를 포함하며, 제 2 숄더 위에서의 직경이 제 2 숄더에서의 직경보다 더 크지 않고, 상기 절삭 비트는 제 2 숄더의 정면에서 본체에 부착되는 제 2 링을 포함하는, 절삭 비트.
  12. 본체와 제 1 링 및 제 2 링을 포함하는 절삭 비트로서,
    상기 본체는 정면과, 정면 아래에서 본체의 중심축선에 실질적으로 수직으로 신장되어 있는 제 1 숄더를 가지는 측면을 갖고, 제 1 숄더 위에서의 직경이 제 1 숄더에서의 직경보다 더 크지 않고, 본체는 또한 제 1 숄더 밑에 제 2 숄더를 가지며, 제 2 숄더 위에서의 직경이 제 2 숄더에서의 직경보다 더 크지 않으며,
    상기 제 1 링 및 제 2 링은 그 제 1 링 전체와 제 2 링 전체가 상기 본체의 정면 아래에 위치되도록 제 1 숄더와 제 2 숄더 각각의 정면에서 본체에 부착되며,
    상기 제 1 숄더 위에 있는 측면의 적어도 일부는 원통형이며 제 2 숄더 위에 있는 측면의 적어도 일부는 원통형인, 절삭 비트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 정면과 상기 링의 상부 사이의 간격을, 정면과 본체의 바닥면 사이의 간격으로 나눈 값은 0.15 내지 0.5 인, 절삭 비트.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 정면에 부착된 절삭 팁을 더 포함하는, 절삭 비트.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 절삭 팁의 바닥의 직경을, 절삭 팁의 바닥에서의 본체의 직경으로 나눈 값은 0.72 내지 0.95 인, 절삭 비트.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 절삭 비트의 직경을, 제 1 링의 외경으로 나눈 값은 0.60 내지 0.80 인, 절삭 비트.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 링 및 제 2 링은 본체 보다 더 단단한, 절삭 비트.
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