KR20160100394A - 교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트 - Google Patents

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Abstract

회전축(22)을 중심으로 회전 가능한 드릴 비트(10)는, 하나 이상의 커팅 부재(14)에 연결되는 하나의 단부와 제 1 연결 장치(15)를 포함하는 다른 단부를 가진 환형 섹션(13)을 포함하며 커팅 섹션(11)으로서 형성된 제 1 드릴 비트 섹션과 커팅 섹션(11)을 향한 단부에 제 2 연결 장치(17)를 포함하는 실린더형 드릴 섕크(16)를 가지며 드릴 섕크 섹션(12)으로서 형성된 제 2 드릴 비트 섹션을 포함한다. 제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)는 연결된 상태에서 분리 가능한 연결부를 형성하고, 드릴 섕크 섹션(12)으로부터 커팅 섹션(11)으로의 힘 전달 및 토크 전달을 제공한다. 커팅 섹션(11)은 제 1 연결 장치(15)와는 다른 제 3 연결 장치(31)를 포함하고, 드릴 섕크 섹션(12)은 제 2 연결 장치(17)와는 다른 제 4 연결 장치(32)를 포함하고, 이 경우 제 3 연결 장치(31) 및 제 4 연결 장치(32)는 연결된 상태에서 회전축(22)에 대해 평행하게 축방향으로 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12) 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 형성한다.

Description

교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트{DRILL BIT HAVING AN EXCHANGEABLE CUTTING PORTION}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트에 관한 것이다.
"드릴 비트"란 중공 실린더형 드릴 섕크(drill shank) 및 하나 이상의 커팅 부재, 예를 들어 코어 드릴 비트와 코어 드릴을 가진 커팅 섹션을 포함하는 모든 드릴 공구로 파악된다. 사용 목적에 따라 드릴 비트는 추가 부재들, 예를 들어 드릴링 깊이를 제한하는 깊이 조절 장치(depth stop)를 포함한다.
드릴 비트는 하나 이상의 커팅 부재를 포함하는 커팅 섹션, 드릴 섕크 섹션 및 섕크를 포함하는 수용 섹션으로 이루어진다. 드릴 비트는 섕크에 의해 드릴 장치의 공구 수용부 내에서 고정되고, 드릴링 작동 시 드릴 장치에 의해 회전축을 중심으로 구동되어 회전축에 대해 평행하게 연장되는 드릴링 방향을 따라 가공할 베이스 표면 내로 이동한다. 드릴 비트는 교환형 드릴 비트 섹션을 포함하는 드릴 비트와 교환형 드릴 비트 섹션을 포함하지 않는 드릴 비트로 세분될 수 있다. 이 경우 "드릴 비트 섹션"이란 커팅 섹션, 드릴 섕크 섹션 또는 수용 섹션으로서 형성될 수 있는 드릴 비트의 개별 섹션으로 파악된다.
교환형 드릴 비트 섹션을 포함하는 다양한 드릴 비트들이 선행기술에 공개되어 있고, 이 경우 커팅 섹션, 수용 섹션 또는 커팅 및 수용 섹션은 교체 가능하게 형성될 수 있다. 교환형 드릴 비트 섹션을 포함하는 드릴 비트의 경우 드릴 비트 섹션들 사이의 연결부는 드릴링 작동 시 발생하는 힘과 토크를 전달해야 한다. 힘 전달 및 토크 전달 외에, 연결부는 베이스 표면으로부터 드릴 비트의 제거 시 발생하는 인장 하중을 견뎌야 하고, 이 경우 인장 하중은, 드릴 비트가 베이스 표면 내에 끼워져 있는 경우에 특히 높다. 인장 하중을 견디는 특성은 제거 방지부라고도 한다.
교환형 드릴 비트 섹션을 포함하는 드릴 비트의 경우, 드릴 비트 섹션들 사이의 연결부는 분리 가능한 연결부 또는 분리 불가능한 연결부로서 형성될 수 있다. 분리 가능한 연결부의 경우에 연결부는 파괴되지 않고 분리될 수 있는 한편, 분리 불가능한 연결부의 경우에 연결부는 연결 수단의 파괴에 의해서만 분리될 수 있다. 분리 가능한 연결부의 예는 플러그 인 연결부, 스크루 연결부 또는 자기 연결부이고, 분리 불가능한 연결부의 예는 납땜 연결부, 용접 연결부, 리벳 연결부 또는 접착 연결부이다.
분리 불가능한 연결부들은 특히, 마모된 커팅 섹션이 교체되어야 하는 드릴 비트에 적합한 한편, 분리 가능한 연결부는 드릴 비트 섹션의 잦은 교체 시 분리 불가능한 연결부와 달리 장점을 갖는다. 드릴 비트가 다양한 드릴 장치에 연결되어야 하는 경우, 섕크는 드릴 비트의 공구 수용부에 맞게 조정되어야 한다. 이러한 용도를 위해 조작자가 현장에서 개방 및 폐쇄할 수 있는 분리 가능한 연결부들이 적합하다.
드릴 비트 섹션들 사이의 분리 가능한 연결부의 경우, 드릴링 동안 드릴 비트가 베이스 표면 내에 끼워져 있는 경우에, 특히 드릴 비트 섹션의 의도치 않은 분리가 발생할 수 있다. 코어 드릴링 시, 일반적으로, 드릴링 동안 드릴 비트가 베이스 표면 내에 끼워지고 조작자에 의해 분리되어야 하는 경우가 발생한다. 끼워진 드릴 비트의 분리를 위해 스탠드 장착된 코어 드릴 장치의 경우 드릴 비트는 회전 방향과 반대로 구동되고 드릴 스탠드로부터 드릴 방향과 반대의 인장력이 드릴 비트에 가해진다. 조작자는 공구 키를 이용한 수동 회전에 의해 그리고 동시에 드릴 스탠드를 이용한 드로잉에 의해 베이스 표면으로부터 드릴 비트를 제거하고자 한다.
EP 0 428 476 A1호는 교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트를 기술하고, 상기 커팅 섹션은 조합된 플러그 인 연결부 및 납땜 연결부를 통해 드릴 섕크 섹션에 연결된다. 커팅 섹션은 외부 플러그 인 부재를 포함하고, 드릴 섕크 섹션은 상보적으로 형성된 내부 플러그 인 부재를 포함하며, 상기 부재들은 서로 삽입되어 서로 납땜된다. 내부 플러그 인 부재는 외부 플러그 인 부재보다 2 내지 10% 길게 형성되고, 단부면에 의해 외부 플러그 인 부재의 접촉면에 접촉한다. 서로 삽입된 플러그 인 부재들 사이에 갭(gap)이 있고, 상기 갭은 땜납으로 채워진다. 플러그 인 부재들의 가열에 의해 땜납이 용융되고, 상기 땜납은 플러그 인 부재들 사이에 납땜 연결부를 형성한다. 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 힘 전달은 플러그 인 부재들의 단부면 및 접촉면을 통해 이루어지고, 토크 전달은 납땜 연결부를 통해 이루어진다.
납땜 연결부를 갖는 드릴 비트는, 납땜 연결부의 파괴를 위해 그리고 새로운 납땜 연결부의 형성을 위해 납땜 장치와 납땜 시 노하우를 필요로 하는 단점을 갖는다. 따라서 이러한 드릴 비트들은 현장에서의 커팅 섹션의 신속한 교체에 적합하지 않다. 또한, 빈번하게 납땜되거나 용접되는 커팅 부재들의 연결부는 커팅 섹션의 납땜 시 플러그 인 부재들의 가열에 의해 손상될 수 있는 위험이 있다. 플러그 인 부재들의 납땜 시 열 작용 영역이 커팅 부재에 영향을 미치지 않는 것을 보장하기 위해, 커팅 섹션은 적절한 높이를 가져야 하고, 이 경우 추가 재료는 더 많은 비용과 중량을 야기한다.
DE 196 50 718 A1호는 교환형 커팅 섹션이 접착 연결부를 통해 드릴 섕크 섹션에 연결되는 드릴 비트를 기술한다. 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션은 상보적으로 형성되어 서로 삽입되는 플러그 인 부재들을 포함한다. 플러그 인 부재들의 접촉면 사이에 접착제가 제공되고, 상기 접착제는 2개의 드릴 비트 섹션을 재료 결합 방식으로 서로 연결한다. 접착 연결부는, 접착된 접촉면들이 필수 토크를 전달할 수 있도록 그리고 또한 끼워진 드릴 비트의 제거 시 인장 하중을 견디도록 형성되어야 한다. 마모된 커팅 섹션의 분해는 약 300℃로 접착 연결부를 가열하는 것에 의해 이루어지고, 이로써 접착제는 파괴된다. 접착 연결부는 발생하는 온도가 300℃보다 훨씬 낮은 드릴링 용도에만 적합하다. 매우 경질의 재료들, 예를 들어 대리석의 건조 드릴링 시 드릴 비트가 심하게 가열될 수 있고, 이로 인해 접착 연결부는 파괴되거나 적어도 손상될 수 있다. 또한, 새로운 접착 연결부의 형성을 위해 특수한 재료들과 공구 및 접착 시 노하우를 필요로 하는 것이 단점이다. 접착 연결부가 제대로 형성된 경우에만, 접착된 접촉면들이 필수 토크를 전달할 수 있고, 끼워진 드릴 비트의 제거 시 인장 하중을 견딜 수 있다.
DE 10 2009 010 340 A1호는 분리 불가능한 연결부를 통해 드릴 섕크 섹션에 연결된 교환형 커팅 섹션을 포함하는 다른 드릴 비트를 기술한다. 드릴 섕크 섹션과 커팅 섹션에 형상 끼워 맞춤 결합 프로파일들이 제공되고, 상기 프로파일들은 상보적으로 형성되어 서로 결합할 수 있다. 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 힘 전달 및 토크 전달은 형상 끼워 맞춤 결합 프로파일을 통해 이루어진다. 제거 방지부는 재료 결합 방식의 다수의 연결점 또는 연결 영역에 의해 구현된다.
DE 85 12 878 U1호는 베이어닛-연결부를 통해 분리 가능하게 드릴 섕크 섹션에 연결된 교환형 수용 섹션을 포함하는 드릴 비트를 기술한다. 드릴 섕크 섹션에 L자 형상의 2개의 슬롯형 리세스가 제공되고, 상기 리세스 내로 수용 섹션에 배치된 2개의 핀 부재들이 삽입된다. 슬롯형 리세스들의 단부 영역은 꺾어져서 약간의 경사를 가지므로, 핀 부재들이 단부 영역 내에 고정될 수 있다. 베이어닛-연결부의 개방은 손힘으로도 충분하다. 수용 섹션으로부터 드릴 섕크 섹션으로의 힘 전달 및 토크 전달은 핀 부재를 통해 이루어진다.
2개의 드릴 비트 섹션들 사이의 힘 전달 및 토크 전달과 관련한 요구들은 분리 가능한 연결부의 위치와 무관하다. 드릴 비트 섹션의 의도치 않은 분리의 문제는 교환형 커팅 섹션에서만 나타나는데, 그 이유는, 분리 가능한 연결부가 드릴링 작동 시 베이스 표면 내에 위치하여 조작자에게 보이지 않기 때문이다. 교환형 수용 섹션을 포함하는 공개된 드릴 비트에서 베이어닛-연결부가 분리된 경우에, 수용 섹션은 항상 육안 검사 하에 드릴 섕크 섹션에 연결될 수 있다.
US 3,888,320 A호는 분리 가능한 플러그 인-회전 연결부를 통해 드릴 섕크 섹션에 연결되는 교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트를 기술한다. 커팅 섹션은 환형 섹션을 포함하고, 상기 환형 섹션의 제 1 단부는 다수의 커팅 부재에 연결되고, 제 2 단부는 외부 플러그 인 부재와 환형 스토퍼 숄더를 포함한다. 드릴 섕크 섹션은 실린더형 드릴 섕크를 포함하고, 커팅 섹션을 향한 상기 드릴 섕크의 단부는 단부면을 가진 내부 플러그 인 부재를 포함한다. 플러그 인 부재들은 회전축에 대해 평행하게 플러그 인 인 방향으로 플러그 인 연결부를 형성한다. 외부 플러그 인 부재의 내측면은 다수의 핀 부재를 포함하고, 이러한 핀 부재들은 회전축에 대해 수직인 평면에서 방사방향 내측으로 정렬된다. 내부 플러그 인 부재의 외측면은 L자 형상의 다수의 슬롯형 리세스를 포함하고, 상기 리세스 내로 핀 부재들이 삽입된다. 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 토크 전달은 핀 부재들을 통해 이루어진다. L자 형상의 리세스들은 회전축에 대해 수직으로 연장되는 가로방향 슬롯과 회전축에 대해 평행하게 연장되며 내부 플러그 인 부재의 하부 에지에 가로방향 슬롯을 연결하는 연결 슬롯으로 이루어진다. 단부면을 가진 내부 플러그 인 부재와 슬롯형 리세스들은 제 1 연결 장치를 형성하고, 스토퍼 숄더를 가진 외부 플러그 인 부재와 핀 부재들은 제 2 연결 장치를 형성한다. 연결된 상태에서 제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치는 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션 사이에 분리 가능한 플러그 인-회전 연결부를 형성하고, 제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치에 의해 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 힘 전달 및 토크 전달이 이루어진다.
드릴 섕크 섹션은 반동 스프링에 의해 둘러싸이고, 상기 반동 스프링은 수용 섹션과 커팅 섹션 사이에 고정된다. 힘이 드릴링 방향으로 드릴 섕크 섹션에 작용하면, 반동 스프링은 압축되고, 드릴 섕크 섹션은 드릴링 방향으로, 드릴 섕크 섹션의 단부면이 커팅 섹션의 스토퍼 숄더에 접촉할 때까지 이동한다. 릴리스(release)된 상태에서, 즉 드릴링 방향으로 힘 작용이 이루어지지 않으면, 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션 사이에 드릴링 방향으로 축방향 갭이 제공된다. 커팅 섹션의 의도치 않은 분리를 저지하는 제거 방지부로서 가로방향 슬롯은 언더컷을 갖고, 상기 언더컷은 릴리스된 상태에서 핀 부재를 수용한다. 제거 방지부는, 베이스 표면으로부터 드릴 비트의 제거 시 커팅 섹션이 분리되는 것을 확실하게 저지한다. 그러나 드릴 비트가 베이스 표면 내에 끼워졌고 조작자에 의해 분리되어야 하는 경우에 문제가 발생한다. 조작자가 드릴 섕크 섹션에 힘을 가하여 드릴 섕크 섹션을 회전 방향과 반대로 이동시키면, 핀 부재는 언더컷 밖으로 이동될 수 있다. 핀 부재가 언더컷을 벗어나서 가로방향 슬롯 내에 위치하는 즉시, 반동 스프링은 플러그 인-회전 연결부의 분리를 지원한다.
본 발명의 과제는, 베이스 표면으로부터 끼워진 드릴 비트를 제거할 때 드릴 섕크 섹션과 커팅 섹션 사이의 분리 가능한 연결부가 의도치 않게 개방되어 커팅 섹션을 포함하지 않는 드릴 섕크 섹션이 베이스 표면으로부터 제거되는 위험을 감소시키는 교환형 커팅 섹션을 포함하는 드릴 비트를 개선하는 것이다.
상기 과제는 전술한 드릴 비트에서 본 발명에 따라 독립 청구항 제 1 항의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따라 커팅 섹션은 제 1 연결 장치와는 다른 제 3 연결 장치를 포함하고, 드릴 섕크 섹션은 제 2 연결 장치와는 다른 제 4 연결 장치를 포함하고, 이 경우 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치는 연결된 상태에서 회전축에 대해 평행하게 축방향으로 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 형성한다.
드릴 비트의 회전축에 대해 평행한 방향이 축방향으로서 규정된다. 드릴 비트 섹션들의 연결된 상태에서 드릴 비트의 회전축은 드릴 비트 섹션들, 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션의 길이방향 축과 일치한다. 회전축에 대해 평행한 평면이 방사방향 평면으로서 규정되고, 방사방향은 방사방향 평면에서 연장되고 회전축 또는 드릴 섕크 섹션의 길이방향 축과 교차하는 방향이다.
제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치는 연결된 상태에서 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션 사이의 분리 가능한 연결부를 형성하고, 이 경우 제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치에 의해 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 힘 전달 및 토크 전달이 이루어진다. 본 발명의 사상은, 드릴 비트가 끼워진 경우에 드릴 섕크 섹션이 커팅 섹션으로부터 의도치 않게 분리되기 어렵게 하는 제거 방지부를, 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치에 의해 구현하는 것이다. 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치는 제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치와 상이하며, 이에 따라 의도치 않은 분리 위험은 더 감소될 수 있다.
바람직한 구현 시 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치는 노즈(nose)와 홈을 포함하고, 이 경우 노즈는 홈 내로 이동 가능하다. 노즈와 홈으로서 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치를 형성하는 것은 커팅 섹션으로부터 드릴 섕크 섹션의 분리를 어렵게 하는 간단하고 확실한 연결을 가능하게 한다. 연결부의 지지력은 노즈와 홈의 기하학적 형상에 의해 드릴 비트의 이용 분야에 맞게 조정될 수 있다.
바람직하게는 제 1 드릴 비트 섹션 및 제 2 드릴 비트 섹션은 내부 플러그 인 부재와 외부 플러그 인 부재를 포함하고, 이 경우 내부 플러그 인 부재 및 외부 플러그 인 부재는 연결된 상태에서 플러그 인 연결부를 형성한다. 또한 드릴 비트 섹션들은 플러그 인 부재를 통해 모든 방향으로 회전축에 대해 수직으로 형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결된다. 플러그 인 연결부란, 2개의 플러그 인 부재들이 플러그 인 방향을 따라 이동되어 적어도 하나의 방향으로 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 형성하는 연결부이다. 내부 플러그 인 부재와 외부 플러그 인 부재를 포함하는 플러그 인 연결부는 사용자에 의해 쉽게 개방 및 폐쇄될 수 있다. 또한 플러그 인 부재들을 통해 연결된 드릴 비트 섹션들은 서로 정렬될 수 있다.
바람직한 구현 시 내부 플러그 인 부재의 단부면은 연결된 상태에서 외부 플러그 인 부재의 스토퍼 숄더에 접촉한다. 드릴링 시 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 힘 전달은 단부면 및 스토퍼 숄더를 통해 이루어진다. 힘 전달이 핀 부재를 통해 이루어지지 않으면, 외부 플러그 인 부재의 변형 위험은 감소하므로, 본 발명에 따른 드릴 비트는 더 높은 안전성을 갖는다. 스토퍼 숄더는 환형으로 또는 환형 섹션 형태로 형성될 수 있다. 환형 스토퍼 숄더에 단부면이 평면 지지됨에 따라 드릴 비트의 내측면은 밀봉되어 형성되므로, 냉각 매체 및 세정 매체의 잘못된 도입이 저지된다. 예를 들어 드릴 비트의 섕크를 통해 전달된 냉각 매체 및 세정 매체는 전체적으로 가공 위치로 유동하여 커팅 부재의 냉각 및 드릴링 커팅물의 배출을 제공한다.
특히 바람직하게 외부 플러그 인 부재는 커팅 섹션에 제공되고, 내부 플러그 인 부재는 드릴 섕크 섹션에 제공된다. 외부 플러그 인 부재는 베이스 표면의 외측면에서 마모된다. 따라서 더 심하게 부하를 받는 플러그 인 부재를 교체 가능한 커팅 섹션에 배치하는 것이 바람직하다.
바람직한 구현 시 제 1 연결 장치 및 제 2 연결 장치는 적어도 하나의 핀 부재와 적어도 하나의 슬롯형 리세스를 포함하고, 이 경우 핀 부재는 슬롯형 리세스 내로 이동 가능하다. 드릴 비트 섹션들의 연결된 상태에서 핀 부재 및 슬롯형 리세스에 의해 드릴 섕크 섹션으로부터 커팅 섹션으로의 토크 전달이 이루어진다.
바람직하게 적어도 하나의 핀 부재는 내부 플러그 인 부재의 외측면에 배치되고, 외부 플러그 인 부재는 적어도 하나의 슬롯형 리세스를 포함한다. 슬롯형 리세스를 포함하는 드릴 비트 섹션은 핀 부재가 배치된 드릴 비트 섹션보다 인장 하중에 의한 변형에 더 취약하다. 외부 플러그 인 부재의 직경은 내부 플러그 인 부재의 직경보다 크기 때문에, 외부 플러그 인 부재에 슬롯형 리세스를 위한 더 긴 원주가 제공되고 또는 원주에서 슬롯형 리세스가 차지하는 부분은 더 작다. 슬롯형 리세스가 외부 플러그 인 부재에 제공되면, 드릴 비트는 더 안정적이다. 또한, 슬롯형 리세스가 외부 플러그 인 부재에 제공되면, 노즈와 홈에 의해 구성되는 제거 방지부는 조작자의 액세스(access) 가능성으로 인해 통상적인 공구를 이용해서 더 간단하게 분리될 수 있다. 내부 플러그 인 부재 내에 슬롯형 리세스를 배치하면 분리를 위해 특수 공구가 필요하게 되고, 드릴 코어가 드릴 섕크 내에 끼워진 경우에, 내측면에 대한 액세스 가능성이 제한된다.
적어도 하나의 슬롯형 리세스는 외부 플러그 인 부재를 방사방향으로 완전히 관통한다. 본 발명에 따른 드릴 비트의 경우 제 3 연결 장치 및 제 4 연결 장치는 노즈와 홈을 포함하고, 이 경우 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결은 연결된 상태에서 커팅 섹션으로부터 드릴 섕크 섹션의 분리를 어렵게 한다. 노즈와 홈 사이의 연결부가 조작자에 의해 분리될 수 있도록 하기 위해, 외부 플러그 인 부재는 슬롯형 리세스에 의해 다수의 섹션으로 세분되고, 상기 섹션들은 탄성적으로 형성된다. 이러한 탄성 작용은, 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 분리하고 노즈를 홈 밖으로 이동시키기 위해 필요하다.
드릴 비트의 바람직한 구현 시 내부 플러그 인 부재의 외측면에 3개 이상의 핀 부재가 배치되고, 외부 플러그 인 부재는 3개 이상의 슬롯형 리세스를 포함하며, 이 경우 리세스의 개수는 핀 부재의 개수보다 많거나 같다. 본 발명에 따른 드릴 비트의 경우 핀 부재를 통해 외부 플러그 인 부재로 토크 전달이 이루어진다. 이 경우 핀 부재들은 특히 바람직하게 드릴 비트의 회전축 둘레에 균일하게 분포된다. 핀 부재들의 균일한 분포에 의해 핀 부재와 슬롯형 리세스 사이의 연관이 형성되지는 않고, 하나의 핀 부재는 임의의 슬롯형 리세스 내로 삽입될 수 있다. 슬롯형 리세스들 사이에 형성되는 외부 핀 부재의 섹션들은 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결의 개방을 위한 충분한 탄성 작용을 갖도록 하기 위해, 적어도 3개의 슬롯형 리세스가 필요하다.
바람직하게 노즈는 내부 플러그 인 부재의 외측면에 배치되고, 외부 플러그 인 부재는 홈을 포함한다. 외부 플러그 인 부재에 홈이 배치됨으로써, 탄성 작용은 증가할 수 있다. 이러한 구현은, 보강 부재로서 작용할 수 있는 노즈가 내부 플러그 인 부재에 배치되어 내부 플러그 인 부재의 안정성을 개선하는 장점을 제공한다.
특히 바람직하게 노즈는 핀 부재들과 드릴 섕크 사이에 축방향으로, 즉 드릴 섕크의 길이방향 축에 대해 그리고 드릴 비트의 회전축에 대해 평행한 방향으로 배치되고, 홈은 슬롯형 리세스의 높이에 축방향으로 배치된다. 드릴 섕크 섹션을 커팅 섹션으로부터 분리하기 위해, 외부 플러그 인 부재의 단부면에 공구를 이용해서 축방향으로 힘이 가해진다. 힘 작용에 의해 외부 플러그 인 부재의 탄성 섹션은 변위되고, 노즈와 홈 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결은 분리될 수 있다. 홈과 외부 플러그 인 부재의 스토퍼 숄더 사이의 간격이 클수록, 탄성 섹션의 변위는 더 커지게 된다.
특히 바람직하게 홈은 환형으로 형성되고, 드릴 비트의 회전축에 대해 수직인 평면에 배치된다. 슬롯형 리세스의 높이에 배치된 환형으로 형성된 홈은 슬롯형 리세스들 사이의 외부 플러그 인 부재의 섹션들의 탄성 작용을 지원한다.
바람직하게 홈의 축방향 높이는 노즈의 축방향 높이보다 적어도 1mm 더 크다. 홈과 노즈의 축방향 높이들 간의 차이는 공차로 인해 필요한 것보다 크게 선택된다. 축방향 높이들의 차이는, 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 분리시키기 위해 드릴 비트 섹션들을 서로 멀어지게 이동시키는 데 이용되고, 따라서 조작자는 외부 플러그 인 부재에 공구를 부착할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 계속해서 도면을 참고로 설명된다. 상기 도면들은 실시예들을 반드시 일정한 비율로 도시하지 않고, 오히려 설명에 이용되는 도면은 개략적인 형태 및/또는 약간 왜곡된 형태로 구현된다. 도면에서 직접 파악할 수 있는 교리의 보완과 관련해서 해당하는 선행기술이 참조된다. 또한, 본 발명의 보편적인 사상으로부터 벗어나지 않고, 실시예의 형태 및 세부사항과 관련한 다양한 변형과 변경이 이루어질 수 있는 것이 고려될 수 있다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 공개된 본 발명의 특징들은 단독으로 및 임의의 조합으로도 본 발명의 개선에 중요할 수 있다. 또한 상세한 설명, 도면 및/또는 청구범위에 공개된 적어도 2개의 특징들의 모든 조합은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 보편적인 사상은 이하에 제시되고 설명된 바람직한 실시예의 정확한 형태 또는 세부사항에 제한되지 않거나 청구범위에 청구된 대상들과 달리 한정된 대상으로 제한된다. 치수 범위가 주어진 경우 명시된 한계 내의 값들도 한계값으로서 공개되어, 임의로 사용 가능하며 청구될 수 있다. 명료함을 위해 이하에서 동일한 부품 또는 유사한 부품 혹은 동일한 기능 또는 유사한 기능을 하는 부품에는 동일한 도면부호가 사용된다.
도 1a 및 도 1b는 연결되지 않은 상태(도 1a) 및 연결된 상태(도 1b)에서 교환형 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션을 포함하는 본 발명에 따른 드릴 비트를 도시한 도면.
도 2는 도 1a에 도시된 드릴 비트의 드릴 섕크 섹션을 도 1a의 절단면 A-A를 따라 도시한 종단면도.
도 3은 도 1a에 도시된 드릴 비트의 커팅 섹션을 도 1a의 절단면 B-B를 따라 도시한 종단면도.
도 4는 커팅 섹션과 드릴 섕크 섹션을, 연결된 상태에서 도 1b의 절단면 C-C를 따라 도시한 종단면도.
도 1a와 도 1b는 분리 가능한 연결부를 통해 드릴 섕크 섹션(12)에 연결되는 커팅 섹션(11)을 포함하는 본 발명에 따른 드릴 비트(10)를 도시한다. 이 경우 도 1a는 연결부가 개방된 연결되지 않은 상태에서 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12)을 도시하고, 도 1b는 연결부가 폐쇄된 연결된 상태에서 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12)을 도시한다.
커팅 섹션(11)은 환형 섹션(13)을 포함하고, 드릴 섕크 섹션(12)으로부터 멀리 있는 상기 환형 섹션의 단부에는 다수의 커팅 부재(14)가 연결되고, 드릴 섕크 섹션(12)을 향한 상기 환형 섹션의 단부는 제 1 연결 장치(15)를 포함한다. 커팅 부재들(14)은 환형 섹션(13)에 용접되고, 납땜되고, 나사 결합되거나 다른 적합한 고정 방식으로 환형 섹션(13)에 고정된다. 커팅 섹션(11)은 다수의 커팅 부재(14) 대신 커팅 슬리브로서 형성된 하나의 커팅 부재를 포함할 수도 있고, 상기 커팅 부재는 환형 섹션(13)에 연결된다.
드릴 섕크 섹션(12)은 실린더형 드릴 섕크(16)를 포함하고, 커팅 섹션(11)을 향한 상기 드릴 섕크의 단부는 제 2 연결 장치(17)를 포함하고, 커팅 섹션(11)으로부터 멀리 있는 상기 드릴 생크의 단부는 수용 섹션(18)에 연결된다. 수용 섹션(18)은 리드(19)와 섕크(20)를 포함한다. 드릴 비트(10)는 섕크(20)에 의해 드릴 장치의 공구 수용부 내에서 고정된다. 드릴링 작동 시 드릴 비트(10)는 드릴 장치에 의해 회전축(22)을 중심으로 회전 방향(21)으로 구동되고, 회전축(22)에 대해 평행하게 드릴링 방향(23)으로 가공할 베이스 표면 내로 이동한다. 회전축(22)은 드릴 섕크(16)의 길이방향 축에 대해 그리고 환형 섹션(13)의 길이방향 축에 대해 동축으로 연장된다. 드릴 비트(10)는 회전축(22)에 대해 수직으로 원형 횡단면을 갖고, 대안으로서 본 발명에 따른 드릴 비트는 다른 적절한 횡단면, 예를 들어 다각형 횡단면을 가질 수 있다.
제 1 연결 장치(15)는 외부 플러그 인 부재로서 형성된 제 1 플러그 인 부재(24) 및 외부 플러그 인 부재 내에 배치된 6개의 슬롯형 리세스(25)를 포함한다. 제 2 연결 장치(17)는 내부 플러그 인 부재로서 형성된 제 2 플러그 인 부재(26)와 내부 플러그 인 부재(26)의 외측면(28)에 고정되어 방사방향 외측으로 정렬된 6개의 핀 부재들(27)을 포함한다. 도 1b에 도시된, 연결된 상태에서 제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)는 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12) 사이의 분리 가능한 연결부를 형성한다. 제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)에 의해 드릴 섕크 섹션(12)으로부터 커팅 섹션(11)으로 힘 전달 및 토크 전달이 이루어진다.
핀 부재들(27)과 슬롯형 리세스들(25)은 회전축(22) 둘레에 균일하게 분포 배치된다. 핀 부재들의 균일한 분포에 의해 핀 부재(27)와 슬롯형 리세스(25) 사이의 연관이 형성되지는 않고, 하나의 핀 부재(27)는 임의의 슬롯형 리세스(25)에 삽입될 수 있다. 슬롯형 리세스(25)는 길이방향 슬롯으로 이루어지고, 상기 슬롯의 길이방향 축은 회전축(22)에 대해 평행하게 배치된다. 이러한 형태의 슬롯형 리세스는 I자형 슬롯이라고도 한다. 핀 부재들(27)은 도시된 실시예에서 직사각형으로 형성된다. 대안으로서 핀 부재들(27)은 원형으로, 사다리꼴형으로 또는 다른 적합한 횡단면 형태로 형성될 수 있다. 슬롯형 리세스들(25)은 대안으로서 L자형 슬롯 또는 T자형 슬롯으로서 형성될 수 있다.
힘 전달 및 토크 전달을 지원하고 개별 영역의 과부하를 저지하기 위해, 드릴 생크 섹션(12)으로부터 커팅 섹션(11)으로의 힘 전달 및 토크 전달이 이루어지는 접촉 영역은 점 또는 선의 형태가 아니라 면의 형태이어야 한다. 접촉 영역은 핀 부재들(27)의 횡단면 형태에 의해 조정될 수 있다. 토크 전달은 각각의 경우에 핀 부재들(27)을 통해 이루어지고, 상기 핀 부재들은 드릴 섕크 섹션(12)의 회전 시 I자형 슬롯(25)의 측벽에 접촉한다. 힘 전달은 또한 핀 부재들(27)을 통해 이루어질 수 있거나 내부 플러그 인 부재(26)의 단부면(29)이 접촉하는 스토퍼 숄더를 통해 이루어질 수 있다.
커팅 섹션(11)은 제 1 연결 장치(15) 외에 제 1 연결 장치(15)와는 다른 제 3 연결 장치(31)를 포함하고, 드릴 섕크 섹션(12)은 제 2 연결 장치(17) 외에 제 2 연결 장치(17)와는 다른 제 4 연결 장치(32)를 포함한다. 드릴 비트(10)의 연결된 상태에서, 제 3 연결 장치(31) 및 제 4 연결 장치(32)는 축방향으로 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12) 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 형성한다. 커팅 섹션(11)은, 제 3 연결 장치(31) 및 제 4 연결 장치(32)에 의해 드릴 섕크 섹션(12)과 커팅 섹션(11)의 분리에 대해 보호된다.
제 3 연결 장치(31)는 홈(33)을 포함하고, 상기 홈은 외부 접속 부재(24)의 내측면에 배치된다. 제 4 연결 장치(32)는 노즈(nose; 34)를 포함하고, 상기 노즈는 내부 플러그 인 부재(26)의 외측면(28)에 배치되어 방사방향 외측으로 연장된다.
커팅 섹션(11)은 조작자에 의해 간단하고 신속하게 드릴 섕크 섹션(12)에 연결될 수 있다. 이를 위해 커팅 섹션(11)의 외부 플러그 인 부재(24)는, 핀 부재(27)가 슬롯 형태의 리세스(25) 내에 배치되도록 드릴 섕크 섹션(12)의 내부 플러그 인 부재(26)에 끼워진다. 커팅 섹션(11)은 노즈(34)가 홈(33)에 삽입될 때까지 축방향으로 이동된다.
도 2는 본 발명에 따른 드릴 비트(10)의 드릴 섕크 섹션(12)의 부분을 도 1a의 절단면 A-A를 따른 종단면도로 도시한 것이다. 드릴 섕크 섹션(12)은 일체형으로 형성된 실린더형 드릴 섕크(16)와 내부 플러그 인 부재(26)를 포함한다. 일체형 형성에 대한 대안으로서 내부 플러그 인 부재(26)는 별도의 부분으로서 형성될 수 있고, 후속해서 드릴 섕크(16)에 연결될 수 있다.
내부 플러그 인 부재(26)는 외측면(28)에 상응하는 외부 재킷면, 단부면(29) 및 내부 재킷면(35)을 포함하고, 드릴 섕크(16)로부터 내부 플러그 인 부재(26)를 향한 이행부에 환형 스토퍼 숄더(36)가 배치된다. 내부 플러그 인 부재(26)의 외측면(28)에 핀 부재(27)와 노즈(34)가 배치된다. 핀 부재(27), 노즈(34) 및 내부 플러그 인 부재(26)는 상이한 재료로 제조될 수 있고, 서로 연결될 수 있거나 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 이 경우 핀 부재(27)와 노즈(34)는 성형 방법에 의해, 예를 들어 양각 또는 음각에 의해 형성될 수 있다.
노즈(34)는 축방향으로, 즉 드릴링 방향(23)으로, 핀 부재(27)와 내부 플러그 인 부재(26)의 스토퍼 숄더(36) 사이에 배치된다. 드릴 섕크 섹션(12)을 커팅 섹션(11)으로부터 분리하기 위해, 외부 플러그 인 부재(24)의 단부면에 공구를 이용해서 축방향으로 힘이 가해진다. 힘 작용에 의해 외부 플러그 인 부재(24)의 탄성 섹션은 변위되고, 노즈(34)와 홈(33) 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결은 분리될 수 있다. 노즈(33)와 내부 플러그 인 부재(26)의 단부면(29) 사이의 간격이 클수록, 외부 플러그 인 부재(24)의 변위는 더 커지게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 드릴 비트(10)의 커팅 섹션(11)을 도 1a의 절단면 B-B을 따른 종단면도로 도시한 것이다. 커팅 섹션(11)은 환형 섹션(13), 커팅 부재(14) 및 외부 플러그 인 부재(24)를 포함한다. 환형 섹션(13)과 외부 플러그 인 부재(24)는 도시된 실시예에서 일체형으로 형성된다. 일체형 형성의 대안으로서 외부 플러그 인 부재(24)는 별도의 부분으로서 형성된 후에 환형 섹션(13)에 연결될 수 있다.
커팅 부재(14)는 회전축(22)에 대해 수직인 평면에서 환형 섹션(13) 둘레에 환형으로 배치되고, 각각 외부 에지(41)와 내부 에지(42)를 포함한다. 환형 섹션(13)은 커팅 부재(14)의 내부 에지(42)에 동일 평면으로 연결되고, 커팅 부재(14)의 외부 에지(41)에 대해 후퇴부(43)를 갖는다. 커팅 부재(14)의 외부 에지(41)는 외경을 갖는 외부 원을 형성하고, 내부 에지는 내경을 갖는 내부 원을 형성한다. 커팅 부재(14)는 베이스 표면 내에 드릴링 홀 직경을 갖는 드릴링 홀을 형성하고, 상기 드릴링 홀 직경은 커팅 부재(14)의 외경에 상응한다. 드릴 비트(10)의 내측에 드릴 코어 직경을 갖는 드릴 코어가 형성되고, 상기 드릴 코어 직경은 커팅 부재의 내경에 상응한다.
환형 섹션(13)은 내측면에 가이드 섹션(44)과 코어 제거 섹션(45)을 포함한다. 코어 제거 섹션(45)은 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 드릴 코어의 제거를 지원한다. 가이드 섹션(44)은 커팅 부재(14)에 동일 평면으로 연결되고, 드릴링 시 커팅 부재(14)를 위한 가이드를 형성한다. 드릴 비트(10)의 내측면에 있는 가이드에 대한 대안으로서 가이드 섹션은 외측면에 또는 외측면 및 내측면에 배치될 수 있다.
외부 플러그 인 부재(24)는 외부 재킷면(46), 내부 재킷면(47) 및 단부면(48)을 포함한다. 환형 섹션(13)으로부터 외부 플러그 인 부재(24)를 향한 이행부에 환형 스토퍼 숄더(49)가 배치된다. 외부 플러그 인 부재(24)는 추가로 경사 외부면(50)을 갖고, 상기 외부면의 직경은 커팅 부재(14)의 방향으로 증가한다.
홈(33)은 외부 플러그 인 부재(24)의 내부 재킷면(47)에 배치된다. 외부 플러그 인 부재(24)에 홈(33)을 배치함으로써 외부 플러그 인 부재(24)의 탄성 작용이 증가할 수 있다. 홈(33)은 환형으로 형성되고, 드릴 비트(10)의 회전축(22)에 대해 수직인 평면에 배치된다. 축방향으로 슬롯형 리세스(25)의 높이에 배치되고 환형으로 형성된 홈은 외부 플러그 인 부재(24)와 슬롯형 리세스(25) 사이의 섹션의 탄성 작용을 지원한다.
도 4는 분리 가능한 연결부에 의해 연결된 커팅 섹션(11)과 드릴 섕크 섹션(12)을 포함하는 본 발명에 따른 드릴 비트(10)를 도 1b의 절단면 C-C을 따른 종단면도로 도시한 것이다.
연결된 상태에서 드릴 섕크 섹션(12)의 단부면(29)은 커팅 섹션(11)의 스토퍼 숄더(49)에 접촉한다. 내부 플러그 인 부재(26)의 길이는 외부 플러그 인 부재(24)의 길이보다 크므로, 외부 플러그 인 부재(24)의 단부면(48)과 내부 플러그 인 부재(26)의 스토퍼 숄더(32) 사이에 축방향 갭(51)이 형성된다. 내부 플러그 인 부재(26)와 외부 플러그 인 부재(24) 사이의 길이차에 의해, 내부 플러그 인 부재(26)의 단부면(29)은 외부 플러그 인 부재(24)의 스토퍼 숄더(49)에 접촉하고, 드릴링 시 드릴 섕크 섹션(12)으로부터 커팅 섹션(11)으로 규정된 힘 전달이 이루어지는 것이 보장될 수 있다.
노즈(34)와 홈(33)을 지지하는 지지력은 노즈(34)와 홈(33)의 기하학적 형상에 의해 조정될 수 있다. 홈(33)에 대한 노즈(34)의 삽입은 조작자에게 가급적 편리해야 하고, 경사면은 삽입을 용이하게 한다. 지지력의 조절을 위한 형상 파라미터로서 예를 들어 노즈(34)의 방사방향 높이, 즉 반경방향으로의 높이, 노즈(34)와 내부 플러그 인 부재 사이의 접촉면 및 경사각이 있다.
홈(33)의 축방향 높이, 즉 축방향으로의 홈(33)의 높이는 노즈(34)의 축방향 높이보다 적어도 1mm 더 크다. 홈(33)과 노즈(34)의 축방향 높이들 간의 차이는 공차로 인해 필요한 것보다 크게 선택된다. 축방향 높이들의 차이는, 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 분리시키기 위해 드릴 섕크 섹션들(11, 12)을 서로 멀어지게 이동시키는 데 이용될 수 있으므로, 조작자는 축방향 갭(51)을 확장하여 축방향 갭(51) 내에 공구를 부착할 수 있다.

Claims (13)

  1. 회전축(22)을 중심으로 회전 가능한 드릴 비트(10)로서,
    - 하나 이상의 커팅 부재(14)에 연결되는 하나의 단부와 제 1 연결 장치(15)를 포함하는 다른 단부를 가진 환형 섹션(13)을 포함하며 커팅 섹션(11)으로서 형성된 제 1 드릴 비트 섹션과
    - 상기 커팅 섹션(11)을 향한 단부에 제 2 연결 장치(17)를 포함하는 실린더형 드릴 섕크(drill shank; 16)을 가지며 드릴 섕크 섹션(12)으로서 형성된 제 2 드릴 비트 섹션
    을 포함하며,
    제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)는 연결된 상태에서 상기 커팅 섹션(11)과 상기 드릴 섕크 섹션(12) 사이의 분리 가능한 연결을 형성하고, 상기 제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)에 의해 상기 드릴 섕크 섹션(12)으로부터 커팅 섹션(11)으로의 힘 전달 및 토크 전달이 이루어지는 것인 드릴 비트(10)에 있어서,
    상기 커팅 섹션(11)은 상기 제 1 연결 장치(15)와는 다른 제 3 연결 장치(31)를 포함하고, 상기 드릴 섕크 섹션(12)은 상기 제 2 연결 장치(17)와는 다른 제 4 연결 장치(32)를 포함하며, 제 3 연결 장치(31) 및 제 4 연결 장치(32)는 연결된 상태에서 회전축(22)에 대해 평행하게 축방향으로 상기 커팅 섹션(11)과 상기 드릴 섕크 섹션(12) 사이의 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 연결 장치(31) 및 제 4 연결 장치(32)는 노즈(nose; 34)와 홈(33)을 포함하고, 상기 노즈(34)는 상기 홈(33) 내로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 드릴 비트 섹션(11) 및 제 2 드릴 비트 섹션(12)은 내부 플러그 인 부재(26)와 외부 플러그 인 부재(24)를 포함하고, 내부 플러그 인 부재(26) 및 외부 플러그 인 부재(24)는 연결된 상태에서 플러그 인 연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 내부 플러그 인 부재(26)의 단부면(29)은 연결된 상태에서 상기 외부 플러그 인 부재(24)의 스토퍼 숄더(49)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 외부 플러그 인 부재(24)는 상기 커팅 섹션(11)에 제공되고, 상기 내부 플러그 인 부재(26)는 상기 드릴 섕크 섹션(12)에 제공되는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 연결 장치(15) 및 제 2 연결 장치(17)는 적어도 하나의 핀 부재(27)와 적어도 하나의 슬롯형 리세스(25)를 포함하고, 상기 핀 부재(27)는 상기 슬롯형 리세스(25) 내로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀 부재(27)는 상기 내부 플러그 인 부재(26)의 외측면(28)에 배치되고, 상기 외부 플러그 인 부재(24)는 상기 적어도 하나의 슬롯형 리세스(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬롯형 리세스(25)는, 상기 회전축(22)에 대해 수직인 방사방향으로 상기 외부 플러그 인 부재(24)를 완전히 관통하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 내부 플러그 인 부재(26)의 상기 외측면(28)에 3개 이상의 핀 부재(27)가 배치되고, 상기 외부 플러그 인 부재(24)는 3개 이상의 슬롯형 리세스(25)를 포함하며, 상기 슬롯형 리세스(25)의 개수는 상기 핀 부재(27)의 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 노즈(34)는 상기 내부 플러그 인 부재(26)의 상기 외측면(28)에 배치되고, 상기 외부 플러그 인 부재(24)는 홈(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 노즈(34)는 상기 핀 부재(27)와 상기 드릴 섕크(16) 사이에 축방향으로 배치되고, 상기 홈(33)은 상기 슬롯형 리세스(25)의 높이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 홈(33)은 환형으로 형성되고, 상기 회전축(22)에 대해 수직인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
  13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(33)의 축방향 높이는 상기 노즈(34)의 축방향 높이보다 적어도 1mm 더 큰 것을 특징으로 하는 드릴 비트.
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