ПОЛОЕ СВЕРЛО
HOLLOW DRILLING BIT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к полому сверлу, используемому для сверления отверстия с относительно большим диаметром в материалах, в которых необходимо просверлить отверстие, таких как дерево, полимер, металл или их композиционный материал. В частности, настоящее изобретение относится к полому сверлу, которое подходит для использования с беспроводной ручной электрической дрелью.
Уровень техники
Обычно полое сверло используется для сверления отверстий с относительно большим диаметром в материалах, в которых необходимо просверлить отверстие. Полое сверло включает в себя цилиндрический корпус, хвостовик, который расположен над цилиндрическим корпусом и прикреплен к патрону, расположенному на ведущем валу, и режущие пластины, расположенные на периферийном участке кончика корпуса, так что режущие пластины разнесены друг от друга. Кроме того, углубления образованы на участках корпуса, в областях перед режущими пластинами в направлении вращения полого сверла, чтобы отводить стружку к основанию полого сверла. На участке корпуса, который расположен на стороне основания каждого углубления, выполнена выпускная канавка, имеющая спиральную форму, для подачи стружки к основанию. Помимо вышеперечисленных элементов, в некоторых полых сверлах центральное сверло, имеющее кончик, продолжающийся дальше, чем кончик корпуса, расположено в центре корпуса, чтобы легко установить положение сверления.
Полое сверло, имеющее вышеописанную конструкцию, выполнено с возможностью сверления кольцевой канавки, которая соответствует вращательной траектории режущих пластин, глубже, в материале, в котором необходимо просверлить отверстие, таком как дерево, полимер, металл или их композиционный материал, например, верхней плите кухонной мебели, таким образом, эффективно просверливая отверстие большого диаметра, по существу равного наружному диаметру полого сверла (см. патентный документ 1).
После просверливания отверстия, как описано выше, цилиндрическая стружка остается внутри корпуса полого сверла.
Список ссылочных материалов
Патентный документ
Опубликованная заявка на патент Японии № Hei. 10-100009
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
В последнее время беспроводная (с устанавливаемой аккумуляторной батареей) ручная электрическая дрель получила широкое распространение, поскольку отсутствует необходимость в протягивании кабеля подачи электропитания до штепсельной розетки. В частности, строители часто используют беспроводную ручную электрическую дрель для сверления отверстий на строительной площадке и так далее без кабеля подачи электропитания.
Однако беспроводная ручная электрическая дрель имеет недостатки в том, что ее крутящий момент ниже, чем крутящий момент «проводной электрической дрели», которая питается электрической энергией от штепсельной розетки посредством кабеля подачи электропитания, и время сверления ограничено емкостью аккумулятора.
Настоящее изобретение было выполнено при данных обстоятельствах, и задачей настоящего изобретения является создание полого сверла, которое способно достаточно осуществлять процесс сверления и потребляет небольшое количество электрической энергии аккумулятора, когда беспроводная электрическая дрель с низким крутящим моментом используется для сверления отверстия.
Решение проблемы
Полое сверло, подходящее для беспроводной ручной электрической дрели, которое содержит режущие пластины, прикрепленные к периферийному краю отверстия участка кончика цилиндрического корпуса, так что режущие пластины разнесены друг от друга и выступают радиально от внутренней и наружной периферийных поверхностей корпуса, и выполнено с возможностью сверления кольцевой канавки в материале для образования отверстия в нем, при этом корпус имеет малую толщину стенки, способную выдерживать крутящий момент при резании, а наружная периферийная поверхность участка кончика корпуса имеет сужающуюся поверхность, так что наружная периферийная поверхность ближе к внутренней периферийной поверхности в направлении к кончику; углубления, в которые установлены режущие пластины, выполнены на периферийном крае отверстия участка кончика корпуса, так что углубления открыты к кончику и продолжаются к основанию, а участок корпуса, который смежен переднему участку каждого из углублений в направлении вращения, изогнут радиально внутрь; каждая из режущих пластин имеет ступенчатый участок, если смотреть снизу, так что радиально внутренний участок переднего концевого участка каждой режущей пластины в направлении вращения выступает вперед в направлении вращения, а радиально наружный участок переднего концевого участка отступает назад в направлении вращения; каждая из режущих пластин имеет ступенчатый участок, если смотреть снизу, так что радиально внутренний участок заднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения расположен впереди в направлении вращения, а радиально наружный участок заднего концевого участка отступает назад в направлении вращения, и каждая из режущих пластин прикреплена к корпусу сверла так, что передний концевой участок каждого из углублений контактирует с радиально внутренним участком переднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения; и соединительная поверхность, соединяющая радиально наружный участок заднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения с радиально внутренним участком заднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения, контактирует с участком наружной периферийной поверхности корпуса, который смежен заднему участку углубления в направлении вращения.
Согласно полому сверлу настоящего изобретения, имеющему вышеописанную конструкцию, поскольку площадь вращательной траектории режущей области полого сверла уменьшена, требуемый крутящий момент уменьшен. Кроме того, поскольку объем сверления (объем резания), который является результатом вращательной траектории области резания и глубины сверления, уменьшен, потребление электрической энергии уменьшено. Поскольку отсутствуют углубления в областях перед режущими пластинами в направлении вращения, кончик полого сверла имеет полную сплошную кольцевую форму, включающую в себя режущие пластины, если смотреть снизу, как описано выше, и, следовательно, толщина стенки корпуса сверла может быть уменьшена, в то же время обеспечивая жесткость, необходимую для сверления. Поскольку соединительный участок, соединяющий корпус с режущими пластинами, выполнен, как описано выше, на участке кончика корпуса, большая часть стружки, образуемая резанием режущими пластинами, может отводиться плавно эффективно к наружной периферийной поверхности корпуса, хотя углубления отсутствуют, как описано выше. Поскольку каждая из режущих пластин разделена по радиусу на две части, радиально внутренний участок и радиально наружный участок, на переднем концевом участке в направлении вращения, чтобы образовать ступенчатый участок, стружка также разделена по ширине и, следовательно, может быть измельчена. В частности, ширина металлической стружки с высокой жесткостью может быть уменьшена. В результате стружка может плавно отводиться через зазор, образованный между наружной периферийной поверхностью полого сверла и внутренней периферийной поверхностью просверливаемого отверстия, даже если площадь вращательной траектории мала, как описано выше.
Кроме того, поскольку каждая из режущих пластин приварена к корпусу сваркой с припоем или т.п. на соединительной поверхности, соединяющей радиально внутренний участок с радиально наружным участком в заднем концевом участке режущей пластины в направлении вращения, как описано выше, режущие пластины могут быть надежно прикреплены к корпусу, хотя корпус имеет малую толщину стенки, а наружная периферийная поверхность участка кончика корпуса имеет сужающуюся поверхность, так что наружная периферийная поверхность ближе к внутренней периферийной поверхности в направлении к кончику.
В полом сверле участок кончика корпуса может иметь заостренную форму, так что коническая поверхность наружной периферийной поверхности расположена вблизи внутренней периферийной поверхности, чтобы образовать форму линии с меньшей шириной на кончике. Это позволяет эффективно отводить стружку к основанию.
В полом сверле каждая из режущих пластин может иметь ступенчатую форму, при этом радиально внутренний участок выступает вперед в направлении вращения относительно радиально наружного участка, если смотреть снизу, ступенчатым участком переднего концевого участка и ступенчатым участком заднего концевого участка режущей пластины, и каждая из режущих пластин прикреплена к корпусу, так что радиально внутренний участок установлен в углублении. Поскольку режущие пластины прикреплены к корпусу физической структурой сцепления, такой как припой или т.п., режущие пластины могут быть надежно прикреплены к корпусу.
Соединительная поверхность режущей пластины может постепенно выступать радиально внутрь к кончику вдоль конической поверхности корпуса. Предпочтительно это увеличивает области крепления режущих пластин к корпусу и предпочтительно рассеивает направление, в котором нагрузка прикладывается на эти крепежные поверхности.
Передняя торцевая поверхность радиально внутреннего участка переднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения и передняя торцевая поверхность радиально наружного участка переднего концевого участка режущей пластины в направлении вращения могут быть наклонены в радиальном направлении, так что их наружные стороны расположены сзади в направлении вращения относительно их внутренних сторон. Это обеспечивает достаточный отвод стружки к наружной периферийной поверхности корпуса.
В качестве режущих пластин предпочтительно используются твердосплавные пластины.
Полезные эффекты изобретения
Согласно полому сверлу, выполненному, как описано выше, поскольку площадь вращательной траектории режущей области полого сверла мала, сопротивление резанию может быть снижено во время сверления отверстия. Следовательно, даже беспроводная электрическая дрель с низким крутящим моментом способна легко просверлить отверстие большого диаметра. Кроме того, поскольку весь объем резания может быть уменьшен при сверлении отверстия, все количество обработки (количество резания) при сверлении уменьшено, и электрическая энергия, требуемая чтобы просверлить отверстие, может быть снижена. В результате беспроводная электрическая дрель с той же емкостью аккумулятора способна просверлить больше отверстий.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сбоку, показывающий всю структуру полого сверла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой вид снизу полого сверла по фиг.1.
Фиг.3 представляет собой частично увеличенный вид сбоку, показывающий углубление, в которое установлена режущая пластина, которое образовано на участке кончика полого сверла по фиг.1, и область вблизи углубления.
Фиг.4 представляет собой вид, показывающий углубление и область вблизи углубления по фиг.3, если смотреть снизу.
Фиг.5 представляет собой частично увеличенный вид сбоку, показывающий положение, в котором режущая пластина расположена в углублении на участке кончика полого сверла по фиг.1.
Фиг.6 представляет собой вид, показывающий положение, в котором расположена режущая пластина по фиг.5, если смотреть снизу.
Фиг.7 представляет собой увеличенный вид в направлении стрелок по VII-VII на фиг.6, показывающий изогнутое положение нижнего конца корпуса.
Фиг.8 представляет собой вид в направлении стрелок по VII-VII на фиг.6, показывающий форму нижнего конца корпуса.
Фиг.9 представляет собой вид в перспективе участка кончика корпуса, в который установлена режущая пластина, если смотреть под наклоном с кончика.
Фиг.10 представляет собой увеличенный вид в направлении стрелок по X-X на фиг.6, показывающий форму соединительной поверхности, образованной между участком наружной периферийной поверхности корпуса сверла, который смежен заднему участку углубления, и внутренней периферийной поверхностью заднего участка режущей пластины.
Описание вариантов осуществления
Пример
Ниже со ссылкой на чертежи будет описан пример настоящего изобретения.
Фиг.1 представляет собой вид сбоку, показывающий все полое сверло согласно примеру настоящего изобретения. Фиг.2 представляет собой вид снизу полого сверла по фиг.1. Фиг.5 представляет собой частично увеличенный вид сбоку, показывающий положение, в котором режущая пластина расположена в углублении на участке кончика полого сверла по фиг.1. Фиг.6 представляет собой вид, показывающий положение, в котором расположена режущая пластина по фиг.5, если смотреть снизу.
Со ссылкой на фиг.1, позицией A обозначено полое сверло. Полое сверло A включает в себя хвостовик 1 на его участке основания, который прикрепляется к электрической дрели, и цилиндрический корпус 2 на стороне кончика хвостовика 1.
В этом варианте осуществления хвостовик 1 включает в себя стержень 1A хвостовика, имеющий форму шестигранного цилиндра, для зацепления с соединительным отверстием для сверла так называемой беспроводной электрической дрели и участок 1B основания, обеспеченный на стороне кончика стержня 1A хвостовика. Участок 1B основания имеет соединительное отверстие 1h, к которому участок 10B основания центрального сверла 10, устанавливаемого перед сверлением отверстия, присоединен по резьбе, и крепежный участок 1b корпуса, к которому прикреплено основание корпуса 2.
Кончик 2t корпуса 2 открывается к кончику. Наружная периферийная поверхность 2A концевого участка корпуса 2 постепенно утончается в направлении к кончику и имеет сужающуюся поверхность, имеющую заостренную форму на кончике. Как показано на фиг.3 и 4, множество углублений 2B для установки режущих пластин, которые открываются на кончике и продолжаются к основанию, разнесены в периферийном направлении (направлении вращения). Может быть обеспечено требуемое количество углублений 2B с учетом режущей способности и износостойкости. В этом примере пять углублений 2B расположены в направлении вращения (периферийном направлении). Однако в случае, когда полое сверло A имеет больший диаметр, разумеется, может быть обеспечено большее количество углублений 2B, например, пять или более. Как показано в увеличенном виде на фиг.4 или 7, стенка корпуса 2, которая является участком 2b, смежным переднему участку углубления 2B в направлении вращения, изогнута (загнута) радиально внутрь.
Как показано на фиг.1, 2, 5 или 6, каждая режущая пластина 3 прикреплена к углублению 2B. В этом примере использована режущая пластина 2, выполненная из твердого сплава, но режущая пластина 3 не ограничивается этим. Режущая пластина 3 может быть выполнена из другого материала, например, инструментальной стали. Как показано на фиг.6, каждая режущая пластина 3 имеет ступенчатый участок, если смотреть снизу, так что радиально внутренний участок 3a переднего концевого участка 3A в направлении R вращения (направление по часовой стрелке на фиг.6) выступает вперед в направлении вращения относительно радиально наружного участка 3b переднего концевого участка 3A в направлении R вращения, другими словами, радиально наружный участок 3b отступает назад в направлении вращения относительно радиально внутреннего участка 3a. Режущая пластина 3 также имеет ступенчатый участок, если смотреть снизу, так что радиально внутренний участок 3c заднего концевого участка 3B в направлении R вращения расположен впереди в направлении вращения, другими словами, радиально наружный участок 3d заднего концевого участка 3B в направлении R вращения расположен сзади в направлении вращения относительно радиально внутреннего участка 3c. В общем, как показано на фиг.2 или 6, вследствие ступенчатого участка переднего концевого участка 3A и ступенчатого участка заднего концевого участка 3B режущей пластины 3, режущий участок 3 имеет ступенчатую форму, в которой радиально внутренние участки 3a и 3c выступают вперед в направлении R вращения относительно радиально наружных участков 3b и 3d соответственно, если смотреть снизу. Как показано на фиг.10, участок кончика соединительной поверхности 3f, соединяющей радиально внутренний участок 3c заднего концевого участка 3B с радиально наружным участком 3d заднего концевого участка 3B в режущей пластине 3, выступает постепенно радиально внутрь в направлении к кончику вдоль наружной периферийной поверхности 2f (участок наружной периферийной поверхности 2A), образующей коническую поверхность корпуса 2, показанную на фиг.4.
Как показано на фиг.5 или 6, режущий участок 3 прикреплен к углублению 2B корпуса 2 так, что радиально внутренний участок 3a переднего концевого участка 3A режущей пластины 3 в направлении R вращения контактирует с передним концевым участком 2a (см. фиг.3, 4 и 6) углубления 2B в направлении вращения, а радиально внутренний участок 3c заднего концевого участка 3B режущей пластины 3 в направлении R вращения контактирует с задним концевым участком 2r (см. фиг.3, 4 и 6) углубления 2B в направлении вращения, то есть радиально внутренний участок режущей пластины 3 установлен в углублении 2B (см. сплошную линию и штрихпунктирную линию на фиг.4). В этом прикрепленном состоянии режущая пластина 3 присоединена к корпусу 2 так, что соединительная поверхность 3f (см. фиг.6), соединяющая радиально наружный участок 3d заднего концевого участка 3B режущей пластины 3 с радиально внутренним участком 3c заднего концевого участка 3B режущей пластины 3 в направлении R вращения, контактирует с наружной периферийной поверхностью 2f (см. фиг.3 и 4), смежной заднему участку углубления 2B для установки режущей пластины в направлении вращения. Как показано на фиг.6, с установленной в корпус 2 режущей пластиной 3 передняя торцевая поверхность радиально внутреннего участка 3a переднего концевого участка 3A в направлении вращения и передняя торцевая поверхность радиально наружного участка 3b переднего концевого участка 3A в направлении вращения наклонены на угол α наклона, так что их наружные стороны расположены сзади в направлении вращения относительно их внутренних сторон. Угол α наклона радиально внутреннего участка 3a не показан на фиг.6.
Как показано на фиг.5, фиг.6, фиг.9 или т.п., режущая пластина 3 надежно приварена к углублению 2B припоем в положении, в котором режущая пластина 3 прикреплена (установлена) к углублению 2B. Сварка не ограничена сваркой с припоем. Режущая пластина 3 может быть приварена к углублению 2B другим методом сварки, например, лазерной сваркой, или может быть прикреплена к нему методом крепления (например, связующим веществом), отличным от сварки. Как показано на фиг.1 или 6, в этом примере наружная периферийная поверхность режущей пластины 3 имеет ступенчатый участок D, продолжающийся в осевом направлении, на границе между передним участком и задним участком, так что задний участок отклоняется радиально внутрь относительно переднего участка. Однако наружная периферийная поверхность режущей пластины 3 не ограничивается этой конструкцией и может быть образована плавной изогнутой поверхностью без ступенчатого участка D на границе.
Толщина стенки корпуса 2 сверла уменьшена до величины, с которой корпус 2 сверла способен выдерживать крутящий момент при резании. Как показано на фиг.8, в этом примере толщина стенки составляет 0,8 мм в случае, если наружный диаметр полого сверла составляет 30 мм. В большинстве случаев отношение толщины стенки к наружному диаметру (отношение толщины стенки к наружному диаметру) составляет около 0,0267. Толщина стенки составляет 0,8~0,9 мм в случае, если наружный диаметр полого сверла составляет 50 мм. Толщина стенки составляет 0,9~1,1 мм в случае, если наружный диаметр полого сверла составляет 100 мм. Толщина (или отношение толщины стенки к наружному диаметру) составляет около от 15 до 30% от толщины обычной конструкции. В этом примере радиальный размер (толщина стенки) режущей пластины 3 составляет 2,2 мм. Числовые значения «0,8 мм», «1,1 мм» и другие на фиг.8 являются числовыми значениями, выражающими действительные размеры полого сверла A, в этом примере в миллиметрах. Корпус 2 выполнен из стали, имеющей высокую прочность и жесткость.
Полое сверло A этого примера, выполненное, как описано выше, имеет следующие признаки и преимущества, когда полое сверло A просверливает отверстие в материалах, в которых необходимо просверлить отверстие, таких как дерево, полимер, металл или их композиционный материал.
Поскольку толщина стенки корпуса 2 намного меньше толщины стенки обычного полого сверла, как описано выше, площадь вращательной траектории режущей области уменьшена, когда полое сверло просверливает отверстие, и, следовательно, крутящий момент при резании значительно уменьшен. Это позволяет беспроводной электрической дрели, в частности, беспроводной электрической дрели с низкой эффективной мощностью, легко просверливать требуемое отверстие. Кроме того, поскольку весь объем сверления (объем резания) значительно снижен, больше отверстий может быть просверлено с помощью беспроводной электрической дрели с равной емкостью аккумулятора.
Хотя корпус 2 имеет малую толщину стенки, как описано выше, отверстие кончика 2t полого сверла A имеет сплошную кольцевую форму без вырезанной части, прикреплением (привариванием) режущих пластин 3 к углублениям 2B, как показано на фиг.2, при этом жесткость в направлении вращения может быть увеличена, а корпус 2 не деформируется и может сохранять свою цилиндрическую форму в отношении крутящего момента при резании.
Углубления, обычно обеспеченные в областях перед режущими пластинами 3 в направлении вращения, убраны для образования сплошной кольцевой формы.
a) Как описано выше, наружная периферийная поверхность 2A на концевом участке корпуса 2 постепенно утончается в направлении к кончику, чтобы образовать сужающуюся поверхность по существу заостренной формы на кончике 2t.
b) Как описано выше со ссылкой на фиг.6, стенка корпуса 2, которая является участком 2b, смежным переднему участку углубления 2B для установки режущей пластины в направлении вращения, изогнута радиально внутрь и изогнутый конец (задний конец в направлении R вращения) контактирует с внутренним концом кончика режущей пластины 3.
c) Как показано на фиг.6, передняя торцевая поверхность радиально внутреннего участка 3a и передняя торцевая поверхность радиально наружного участка 3b переднего концевого участка 3A режущей пластины 3 в направлении вращения наклонены на угол α наклона относительно радиального направления, так что их наружные стороны расположены сзади в направлении вращения относительно их внутренних сторон.
Следовательно, стружка, образовываемая резанием, может плавно отводиться к основанию вдоль наружной периферийной поверхности 2A, образующей коническую поверхность.
Более того, как описано выше, кончик 3A режущей пластины 3 разделен на радиально наружный участок 3d и радиально внутренний участок 3a, чтобы образовать ступенчатый участок в радиальном направлении (направлении ширины), при этом стружка, образуемая резанием металла или т.п., уменьшена по ширине. В результате стружка может плавно отводиться через зазор между корпусом 2 и внутренней периферийной поверхностью просверливаемого отверстия, без выполнения отводной канавки и подобного на наружной периферийной поверхности корпуса 2.
Более того, поскольку режущие пластины 3 прикреплены к корпусу 2 сваркой с припоем или т.п., так что режущие пластины 3 контактируют с корпусом 2 большей площадью, как описано выше, режущие пластины 3 не будут отделены от корпуса 2, несмотря на малую толщину корпуса 2 сверла.
Настоящее изобретение не ограничивается полым сверлом, описанным в примере, и может быть применено к различным формам в пределах технической сущности настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Полое сверло согласно настоящему изобретению может быть использовано в качестве режущего инструмента электрической дрели, такой как беспроводная электрическая дрель, имеющей низкую эффективную мощность.
Список ссылочных позиций
A полое сверло,
2 корпус,
2B углубление,
2f наружная периферийная поверхность, смежная заднему участку углубления в направлении вращения,
3 режущая пластина,
3A передний концевой участок режущей пластины в направлении вращения,
3B задний концевой участок режущей пластины в направлении вращения,
3a радиально внутренний участок переднего концевого участка в направлении вращения,
3b радиально наружный участок переднего концевого участка в направлении вращения,
3c радиально внутренний участок заднего концевого участка в направлении вращения,
3d радиально наружный участок заднего концевого участка в направлении вращения,
3f соединительная поверхность режущей пластины.