WO2011089739A1 - 超硬工具及び硬質チップの固定方法 - Google Patents

超硬工具及び硬質チップの固定方法 Download PDF

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博 竹崎
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    • C21B7/00—Blast furnaces
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1527—Taphole forming equipment, e.g. boring machines, piercing tools

Definitions

  • the present invention relates to a method for fixing a hard tip in a tool (hereinafter referred to as “hard tool”) to which a chip made of cemented carbide or ceramic (hereinafter referred to as “hard tip”) such as a drill bit or a hammering tool is attached. Is.
  • the tool in which the hard tip is fixed by the brazing method or the shrink fitting method is heated to a high temperature when the object to be processed is at a high temperature, so that the hard tip is damaged by the thermal stress or falls off.
  • the pit of the blast furnace is closed again when the molten pig iron has been discharged, and the next melting operation is started. If the tip of the mud gun is flattened so that the tip of the mud gun is in close contact with the peripheral edge of the opening of the iron hole), the furnace wall is hot, so the bit with a hard tip brazed or shrink-fitted If the bit is used, there is a problem that the cemented carbide chip falls off immediately.
  • Patent Document 1 A method as disclosed in Patent Document 1 is known as a fixing method that makes it difficult for a chip to fall off in an excavation tool.
  • this method an uneven shape is formed on the side surface of the base end portion of the chip, and welding is performed so as to cover the side surface.
  • Patent Document 1 The method described in Patent Document 1 is directly welded so as to cover the outer peripheral surface of the chip, so the chip is considered to be held firmly, but in the case of a cemented carbide chip that is brittle in material, There is a possibility that cracks may occur due to the effects of thermal shock, etc., which is a practical problem.
  • a practical fixing method such as a cemented carbide chip that can withstand use at high temperatures has not yet been established. Therefore, an object of the present invention is to provide a fixing method that can firmly hold a hard chip such as a carbide chip even when used at a high temperature and is less likely to drop off.
  • the cemented carbide tool according to claim 1 is provided with a presser ring having a male screw that is fitted into a female screw tip hole provided in a steel base metal and is then screwed into the female screw of the chip hole. It is characterized in that the hard chip is pressed and fixed by screwing.
  • a method for fixing a hard tip wherein a tip hole having a diameter larger than the outer diameter of the hard tip is provided at an appropriate position of a steel base metal, and a female screw is formed on an inner peripheral portion of the tip hole.
  • a hard tip having an inclined outer peripheral surface with a small diameter at the tip end and a gradually increasing diameter on the base side is fitted into the tip hole, and a male screw is formed on the outer peripheral portion to be screwed into the female screw of the tip hole.
  • the inner surface of the presser ring is an inclined surface having a wide lower side and a narrow upper side so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the hard tip.
  • a presser ring in which a hard tip integrally formed with a flange projecting in the outer peripheral direction at the bottom portion is fitted into the tip hole and a male screw is formed on the outer peripheral portion to be screwed into the female screw of the tip hole.
  • the hard chip is fixed inside the screw hole of the base metal by screwing into the female screw of the chip hole and pressing the flange of the hard chip with the hard chip inserted into the screw hole.
  • the hard tip is mechanically pressed and fixed inside the tip hole with a threaded holding ring, so that it can be used in a high temperature state such as a pit opening of a blast furnace. .
  • the fixing method of the hard tip according to the present invention the hard tip is pressed by the presser ring from above in a state where the hard tip is fitted in the tip hole provided in the base metal, and the presser ring is inserted into the tip hole. Since it is screwed and fixed to the internal thread of the inner peripheral portion, the hard chip is firmly held. In this fixing method, since the hard chip is not heated to a high temperature for fixing, no crack or the like occurs in the hard chip. Further, since it is different from the shrink-fitting method using thermal expansion without using a brazing material, there is no fear of chipping off even if exposed to a high temperature during use.
  • FIG. 1 illustrates a superterm tool according to the present invention, in which a base of a hard tip 3 (in this case, a carbide tip) is fitted into a tip hole 2 provided in the head of a steel base 1. Yes.
  • the bottom surface of the chip 3 is in close contact with the bottom surface 7 of the chip hole 2.
  • the hard chip 3 is composed of a head portion 3a, a trunk portion 3b, and a base portion 3c, and the head portion 3a is formed in a generally bullet shape having a small tip diameter and a large barrel side diameter.
  • the trunk portion 3b has a cylindrical shape with a uniform diameter
  • the base portion 3c is formed as an inclined surface having a conical section with a small diameter on the trunk portion side and a gradually increasing diameter on the base portion side.
  • the inner diameter of the chip hole 2 of the base metal 1 is larger than the outer diameter of the maximum portion of the base of the hard chip 3, and an appropriate gap 4 is maintained between the inner surface of the chip hole and the outer peripheral surface of the chip.
  • a female screw 2 a is formed on the inner periphery of the tip hole 2.
  • the presser ring 5 is formed with a fitting hole 6 in the middle portion where the upper and lower intermediate portions of the hard tip 3 are fitted.
  • the inner peripheral surface of the fitting hole 6 is formed as a trumpet-shaped inclined surface having a narrow top and a wide bottom so as to be in close contact with the inclined outer peripheral surface of the base 3 c of the chip 3.
  • a male screw 5 a that is screwed into the female screw 2 a of the tip hole 2 is formed on the outer periphery of the presser ring 5. Since the presser ring 5 is screwed into the female screw of the tip hole 2 of the base metal, an engaging means such as a wrench flat for engaging a tool such as a spanner or an engaging pin hole is provided on the upper part thereof. It is preferable to leave.
  • the hard chip 3 When the hard chip 3 is fixed to the base 1, first, the hard chip 3 is fitted into the center of the chip hole 2, and the presser ring 5 is put on the hard chip 3 to fit the hard chip 3 into the fitting hole 6. To do. In this state, the presser ring 5 is screwed into the female screw of the tip hole 2 until it comes into close contact with the hard tip 3.
  • the inner peripheral surface of the fitting hole 6 of the presser ring 5 is formed as an inclined surface that is in close contact with the inclined surface of the base of the hard tip 3, so that the inner peripheral surface is in close contact with the outer peripheral surface of the hard tip.
  • the presser ring 5 does not reach the bottom surface 7 of the tip hole 2, and a space is formed between the bottom surface and the lower surface of the presser plate 5.
  • the chip 3 is pressed and fixed by the pressing plate 5.
  • the outer peripheral surface of the tip 3 is formed as a conical inclined surface
  • the inner peripheral surface of the presser plate 5 is formed as a trumpet-shaped inclined surface that fits the outer peripheral surface of the chip. Therefore, the inner peripheral surface of the fitting hole of the presser plate 5 and the outer peripheral surface of the chip are in close contact, and the chip can be firmly fixed.
  • FIG. 3 to 5 show a base metal 1.
  • the base metal 1 is made of a steel material, and a plurality of tip holes 2 and a flushing hole 8 are formed on an upper surface (tip surface) including four cutting wings 1a. And a flushing hole 9 is also provided on the side surface.
  • Reference numeral 20 in the figure denotes a screw hole for attaching to a drill rod.
  • FIG. 6 shows the appearance of a bit representing a completed state in which the hard chip 3 is fixed to the base 1.
  • the upper surface of the presser ring 5 to which the hard chip 3 is fixed slightly protrudes from the surface of the base metal 1, but it can also be designed to be substantially flush with the surface of the base metal 1.
  • the bit used for opening the iron opening hole is often discarded because the hard chip is damaged by high heat at the time of opening in one use. Therefore, as a fixing method of the hard chip, the appearance or the like is not a problem as long as it can be fixed firmly enough to withstand use.
  • FIG. 7.8 shows an embodiment slightly different from the above, and in this embodiment, the flange 31 is integrally formed at the base of the hard tip 3.
  • the flange 31 has an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the tip hole 2 and a height of several millimeters.
  • a presser ring 5 is screwed onto the flange 31, and the lower surface of the presser ring 5 is in close contact with the upper surface of the flange 31. is doing.
  • the flange 31 integral with the hard tip 3 is pressed by the press ring 5, the fixing of the hard tip 3 is more reliable.
  • FIGS. 9 and 10 show a reference example different from the above, and in this embodiment, a male screw 14 is directly provided on the outer periphery of the base portion of the hard tip 13.
  • the hard tip 13 is directly screwed into the tip hole 2 having a female thread. That is, the hard chip 13 is screwed directly to the base 1. Screwing a part to a base material is usually performed, but since a hard chip is generally brittle, fixing with a screw has not been performed. However, since the tool used for opening the tap hole is often disposable after one use, such a screw-type fixing method can be employed. In this way, a male screw may be formed on the hard tip itself. However, since it is generally difficult to form a threaded portion on this type of hard tip, it is practical to press with the presser ring 5 as in the above embodiment. Preferred above.
  • a hard tip such as a cemented carbide tip can be mechanically firmly fixed to a steel base metal, and a high-temperature object can be fixed. Even when used, the chip is difficult to fall off. In addition, since a thermal shock is not applied to the chip itself at the time of fixing, even a cemented carbide chip made of a brittle material can be reliably fixed.
  • the fixing method of the hard tip in the cemented carbide tool of the present invention can be used to fix the hard tip to the steel base metal without difficulty, and is used as a tip fixing method for the carbide tool used for high heat application. be able to.

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Abstract

　超硬チップ等の硬質チップを鋼製の台金に固着した工具であって、主として出銑孔の開口等に使用するに適した工具と、該工具における硬質チップの実用的な固定方法を提供する。　鋼製の台金に設けた雌ねじ付きチップ穴に硬質チップをはめ込み、その上から前記チップ穴に螺合する雄ねじを外周部に備えた押えリングを螺着して前記硬質チップを押圧固定したことを特徴とする超硬工具。前記硬質チップの外周面を上側（先端側）の径が小さく、下側（基部側）の径が大きい円錐状傾斜面として形成し、前記押えリングの内周面を当該硬質チップの円錐状傾斜面に密着するラッパ状の傾斜面として形成しておくのが好ましい。

Description

超硬工具及び硬質チップの固定方法
　本発明は、さく孔ビットや打撃工具等、超硬合金やセラミック等のチップ（以下、「硬質チップ」という）を取り付けた工具（以下、「超硬工具」という）における硬質チップの固定方法に関するものである。
　さく孔ビットや石工に用いられる表面仕上げ用工具等は、鋼製の台金に硬質（超硬チップが一般的である）を植設したものが多い。この硬質チップの取り付け方法として、最も一般的なものは、台金に硬質チップが嵌合するチップ穴を穿設し、該チップ穴に硬質チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法である。
　しかしながら、上記ロウ付け法や焼き嵌め法で硬質チップを固定した工具は、加工対象物が高温の場合は、工具自体が高温に加熱されるため、硬質チップが熱応力で損傷したり、脱落したりするという問題点があった。例えば、溶鉱炉の出銑孔は、溶解した銑鉄の出銑が終わった時に再度閉塞して次の溶解作業に移行するが、この出銑孔の開口や、閉塞時における開口部の平坦化（閉塞用のマッドガンの先端部が出鉄孔開口周縁部に密着するように平坦化する必要がある）をビットで行う場合は、炉壁が高温であるから、硬質チップをロウ付けしたビットや焼き嵌めしたビットを使用すると、超硬チップがすぐに脱落するという問題点がある。
　掘削工具において、チップが脱落しにくい固定方法として、特許文献１に開示されているような方法が知られている。この方法は、チップの基端部の側面に凹凸形状を形成し、この側面を覆うように溶接する方法である。
特開２００３−２１４０８０号公報
　上記特許文献１に記載の方法は、チップの外周面を覆うように直接溶接するものであるから、チップは一応強固に保持されると考えられるが、材質的に脆い超硬チップの場合は、熱衝撃等の影響でクラックが発生するおそれがあり、実用的に問題がある。この方法以外にも、いくつかの方法が考えられているが、現在のところ、高温での使用に耐える超硬チップ等の実用的な固定方法はいまだ確立されていない。そこで本発明は、高温での使用に際しても、超硬チップ等の硬質チップを強固に保持することができ、脱落等が生じにくい固定方法を提供することを課題としている。
　本発明は、上記課題を解決するため、次のような固定方法を提供する。すなわち、請求項１に記載の超硬工具は、鋼製の台金に設けた雌ねじ付きチップ穴に硬質チップをはめ込み、その上から前記チップ穴の雌ねじに螺合する雄ねじを備えた押えリングを螺着して硬質チップを押圧固定したことを特徴としている。また、請求項２に記載の硬質チップの固定方法は、鋼製の台金の適所に硬質チップの外径よりも大径のチップ穴を設けて、該チップ穴の内周部に雌ねじを形成し、先端部の径が小さく基部側の径が次第に大きくなる傾斜外周面を有する硬質チップを前記チップ穴に嵌め込むとともに、外周部に前記チップ穴の雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、内周部に前記硬質チップの外周に密着する通孔が形成された押えリングを、その通孔に前記硬質チップ挿通した状態で前記チップ穴の雌ねじに螺合して硬質チップを押え付けることにより、硬質チップを台金のねじ穴内部に固定することを特徴としている。この固定方法においては、請求項３に記載のように、前記押えリングの内面を、硬質チップの外周面に密着するように、下側が広く上側が狭い傾斜面としておくのが好ましい。また、請求項４に記載の硬質チップの固定方法は、鋼製の台金の適所に硬質チップの外径よりも大径のチップ穴を設けて、該チップ穴の内周部に雌ねじを形成し、底部に外周方向に張出するフランジを一体形成した硬質チップを前記チップ穴に嵌め込むとともに、外周部に前記チップ穴の雌ねじに螺合する雄ねじが形成された押えリングを、その通孔に前記硬質チップ挿通した状態で前記チップ穴の雌ねじに螺合して硬質チップのフランジを押え付けることにより、硬質チップを台金のねじ穴内部に固定することを特徴としている。
　本発明に係る超硬工具は、硬質チップをねじ付きの押えリングでチップ穴の内部に機械的に押圧固定しているので、溶鉱炉の出銑口開口等の高温状態での使用が可能となる。また、本発明に係る硬質チップの固定法によれば、硬質チップが台金に設けたチップ穴に嵌合した状態で、その上から押えリングによって押え付けられ、しかも当該押えリングはチップ穴の内周部の雌ねじに螺合して固着されているので、硬質チップが強固に保持される。この固定方法では、固定のために硬質チップを高温に加熱しないので、硬質チップにクラック等が発生しない。また、ロウ材を使用せず、熱膨張を利用する焼き嵌め法とも異なるので、使用中に高温にさらされてもチップの脱落の心配がない。
本発明の固定方法を表す断面図である。 その手順を表す断面図である。 台金の平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 台金の２種のチップ穴を左右に分けて表す断面図である。 台金の縦断面図である。 出鉄孔開口用ビットの平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 上記と異なる実施形態を表す断面図である。 その固着状態の断面図である。 実施形態とは異なる参考例を表す図である。 その固着状態の断面図である。
　以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
　図１は本発明にかかる超項工具を例示するもので、鋼製の台金１の頭部に設けたチップ穴２に硬質チップ３（この場合は超硬チップ）の基部が嵌合している。チップ３の底面はチップ穴２の底面７に密着している。
　硬質チップ３は、図２に示すように、頭部３ａと胴部３ｂと基部３ｃとで構成され、頭部３ａは先端部の径が小さく、胴部側の径が大きい概略砲弾型に形成されている。胴部３ｂは径が均一な円柱状であり、基部３ｃは胴部側の径が小さく、基部側の径が次第に大きくなる断面円錐状の傾斜面として形成されている。
　台金１のチップ穴２の内径は、硬質チップ３の基部の最大部の外径よりも大きく、チップ穴内壁面とチップ外周面との間には適度の隙間４が保たれている。チップ穴２の内周部には雌ねじ２ａが形成されている。
　押えリング５は、中央部に硬質チップ３の上下中間部が嵌合する嵌合穴６が形成されている。この嵌合穴６の内周面は、チップ３の基部３ｃの傾斜外周面と密着するように、上が狭く下が広いラッパ状の傾斜面として形成されている。また、押えリング５の外周部にはチップ穴２の雌ねじ２ａと螺合する雄ねじ５ａが形成されている。なお、押えリング５は、台金のチップ穴２の雌ねじに螺合するものであるから、その上部にスパナ等の工具をかけるためのレンチフラット、係合用ピン穴等の係合手段を設けておくのが好ましい。
　この台金１に硬質チップ３を固定する場合は、まず、硬質チップ３をチップ穴２の中央部に嵌め込み、その上から押えリング５を被せて、硬質チップ３を嵌合穴６に嵌合する。この状態で、押えリング５が硬質チップ３に密着するまで、チップ穴２の雌ねじに螺合する。図示例では、押えリング５の嵌合穴６の内周面は、硬質チップ３の基部の傾斜面と密着する傾斜面として形成されているので、内周面が硬質チップの外周面と密着した押えリング５はチップ穴２の底面７まで達せず、該底面と押え板５の下面との間に空間部が形成される。このため、チップ３は押え板５によって押えられ固定されるのである。特に、図６、図７の図示例では、チップ３の外周面が円錐状の傾斜面として形成され、押え板５の内周面は、チップの外周面に適合するラッパ状の傾斜面として形成されているので、押え板５の嵌合穴内周面とチップ外周面とが密着し、チップを強固に固定することができる。
　図３乃至図５は、台金１を表すもので、この台金１は鋼材で作られており、４個のカッティングウイング１ａを含む上面（先端面）に複数のチップ穴２とフラッシングホール８とが設けられ、側面にもフラッシングホール９が設けられている。図中の２０はさく孔ロッドに取り付けるためのねじ穴である。図６は上記台金１に硬質チップ３を固着した完成状態を表わすビットの外観を表している。
　図示例では、硬質チップ３を固定した押えリング５の上面は、台金１の表面から若干突出しているが、台金１の表面とほぼ同一面となるように設計することもできる。出鉄孔の開口に使用するビットは、１回の使用で開口時の高熱により硬質チップが損傷するため、多くの場合、使い捨てされる。したがって、硬質チップの固定方法としては、使用に耐える程度に強固に固定できるものであれば、外観等は問題とはならない。
　次に、図７．８は上記と若干異なる実施形態を表すもので、この実施例では、硬質チップ３の基部にフランジ３１が一体に形成されている。このフランジ３１は、外径がチップ穴２の内径とほぼ同じで、高さは数ミリメートルであり、その上に押えリング５が螺着され、押えリング５の下面が前記フランジ３１の上面に密着している。このように、硬質チップ３と一体のフランジ３１を押えリング５で押え付けるので、硬質チップ３の固定がより確実である。
　次に、図９，１０は上記と異なる参考例を表すもので、この実施例では、硬質チップ１３の基部外周部に雄ねじ１４が直接設けられている。この硬質チップ１３を雌ねじの切られたチップ穴２に直接螺合する。すなわち、硬質チップ１３を台金１に直接螺着するのである。部品を基材に螺着することは通常行われているが、硬質チップは一般に脆いため、ねじによる固着は行われていなかった。しかしながら、出銑孔の開口に使用する工具は１回の使用で使い捨てされることが多いので、このようなねじ式の固着方法を採用することができるのである。このように、硬質チップ自体に雄ねじを形成してもよいが、この種の硬質チップにねじ部を形成するのは一般に難しいので、上記実施例のように、押えリング５で押え付けるのが実用上好ましい。
　以上に説明したように、本発明の硬質チップ固定方法によれば、超硬チップ等の硬質チップを鋼製の台金に機械的に強固に固定することができ、高温の対象物に対して使用する場合も、チップが脱落しにくいものとなっている。また、固定に際して、チップ自体に熱衝撃が加わらないので、脆い材質の超硬チップでも確実に固定することができる。
　本発明の超硬工具における硬質チップの固定方法は、鋼製の台金に硬質チップを無理なく強固に固定することができ、高熱を受ける用途に使用する超硬工具のチップ固定法として利用することができる。
　１　台金
　２　チップ穴
　３　硬質チップ
　５　押えリング
１３　硬質チップ
３１　フランジ

Claims (4)

  1. 鋼製の台金に設けた雌ねじ付きのチップ穴に硬質チップを嵌めこみ、その上から前記雌ねしに螺合する雄ねじを外周部に備えた押えリングを螺着して前記硬質チップを押圧固定したことを特徴とする超硬工具。
  2. 鋼製の台金の適所に硬質チップの外径よりも大径のチップ穴を設けて、該チップ穴の内周部には雌ねじを形成し、先端部の径が小さく基部側の径が次第に大きくなる傾斜外周面を有する硬質チップを前記チップ穴に嵌め込むとともに、外周部に前記チップ穴の雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、内周部に前記硬質チップの外周に密着する通孔が形成された押えリングを、その通孔に前記硬質チップを挿通した状態で前記チップ穴の雌ねじに螺合して硬質チップを押え付けることにより、硬質チップを台金のねじ穴内部に固定することを特徴とする硬質チップの固定方法。
  3. 前記押えリングの内面が、硬質チップの外周面に密着するように、下側が広く上側が狭い傾斜面として形成されている請求項２に記載の硬質チップの固定方法。
  4. 鋼製の台金の適所に硬質チップの外径よりも大径のチップ穴を設けて、該チップ穴の内周部に雌ねじを形成し、底部に外周方向に張出するフランジを一体形成した硬質チップを前記チップ穴に嵌め込むとともに、外周部に前記チップ穴の雌ねじに螺合する雄ねじが形成された押えリングを、その通孔に前記硬質チップ挿通した状態で前記チップ穴の雌ねじに螺合して硬質チップのフランジを押え付けることにより、硬質チップを台金のねじ穴内部に固定することを特徴とする硬質チップの固定方法。
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