专利名称：锯孔器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锯孔器，特别是一种具有切削齿的快速切割锯孔器，该切削齿依一预定的弦长，实际地间隔出每一切削齿，并且该快速切割锯孔器具有次切口，该次切口系设成与切削刃齐平，以便提供在切割物上快速切割一预定尺寸的圆孔的作用。
在现有技术中，已知的锯孔器共通之设计特性，限制了这种锯孔器有效地将切屑从切割位置的移除；该设计特性所产生出现这种无效性的，主要包括切削齿数、侧面间隙及缺乏切屑削清除的结构；一般认为，当锯孔器内部充满切屑时，由于能量浪费在紧密结合或剧烈搅拌的木屑上，导致切割效率变慢。
举例而言，大部分的现有技术锯孔器，不论是一种每英寸具有四个切削齿或六个切削齿(tpi)的结构所产生的小切口，或者邻近切削刃的开口范围，必须具有一个相当小的交叉部分的区域；这些小的“主要”切口，在切割过程中，容易为切屑所阻塞，而阻碍每一切削齿使不能做有效地切割；第二，在该切削齿及该锯孔器本体之间的切割空隙，通常介于0.012英寸至0.015英寸之间的范围；所有的锯孔器在切削齿间，通常会使用间隔设定的模式，来提供该锯孔器的内径(ID)及外径(OD)所需的空隙；就一圆形锯孔器而言，虽然，当切削齿存在切割物中，此空隙不成问题，但当一锯孔器不与切割物发生作用时，该空隙便产生一个问题。
因为，所切割的切屑会阻塞在该锯孔器及该圆孔的侧壁之间的范围；最后，先前的锯孔器就无法提供有效的方法，使将切屑从圆孔移除或推移，就像旋转钻再度使切屑滞留在切割位置上。
更详细地，如第1图所示的已知锯孔器，就如同一般用来在门上或其他切割物上的工具，可钻出直径范围3/4英寸至6英寸的大圆形孔；该锯孔器10包括一具有弯曲切削齿14的杯状物的结构(或杯)12，而该弯曲切削齿14约设置于该杯状物12的开口部分的周围；该切削齿14是典型的三角形，并且与切削刃16间隔出该杯状物12的内部与外部周围；该具有切削齿14的杯状物的圆周直径“D”，约等于待钻圆孔的直径或圆孔尺寸。在该切削齿14之间，形成许多的三角形开口(或“主切口”)22，供做切割的切屑的出口或移除的开口。
在此种锯孔器中，藉由一心轴20、或诸如车床心轴之类，将一中心钻18(或“钻”)典型地确保或固定在该杯状物底的中央或基部。举例而言，属于Richard L.Hall et al所有的美国专利No.5,435,672，于1995年7月25日公开，名称为“具有栓塞喷出特性的锯孔器”，结合第3图的引证及图例，在杯状物底部，具有确保或定位中心钻的心轴装置；该中心钻16系提供该锯孔器适当之中心点，以便正确地装置该锯孔器，以切割一预定尺寸的圆孔，再以多个位于周围相邻间隔的切削齿，提供在该圆孔外周进行切割作用；另一例子，属于Despres所有的美国专利No.5,096,341，于1988年5月3日公开，名称为“锯孔器及驱动装置”，系使用固定在车床心轴的中心钻，用来排出圆孔塞。
在现有技术中，已使用一对间隔开“相近的”弯曲装置切口(图未表示)，用来提供一开口以便移除圆孔栓塞，即如Vermont AmericanCatalog的名为“动力工具配件及手工具，Product Catalog C-795,dated 1995中所示，虽然可清除该圆孔塞，但是，依伴随上述的缺点致其性能减低，该切割切屑会继续阻塞在该锯孔器。
而实际上，一典型的木材锯孔器的杯状物是由碳钢所组成的；像这种以碳钢所形成的杯状物的锯孔器，已使用一种“双金属”结构改良过，并且使用具有耐用特性的第二”坚韧的“钢，譬如以高速钢(“HSS”)制成切削齿；一般来说，该高速钢藉由完整的焊接，固定在该碳钢杯状物的杯口，因而形成一“双金属”杯状物；藉由此种方法，该高速钢切削齿提供一耐用且具坚韧特性的切削齿表面。
除了“双金属”锯孔器之外，现有技术中也包括加入碳化物的单切削齿，该切削齿具有单一“开口”之切口，至少可深及至该结构物深度以用来清除切屑；如由Credo所制造的，第D-2(1989)页中所示此种装置，作为可加工的碳化物片，用来提供指向圆周切削表面的内部及外部，这个单切削齿碳化物的锯孔器能提供一合适的切割工具作用，但其所增加的制造成本，远超过双金属工具所需的成本；例如，该碳化物的切削齿必须加工，且须藉由焊接或诸如此类的方式，固定在该锯孔器的杯状物上。
在上述的现有技术装置中，没有任何一种能提供一改良锯孔器所展现的重要优点-在切割物上，更快速且更有效率地钻出一圆孔；并且，上述装置中，没有任何一种能利用切削齿的间隔，来导引切屑及碎片穿过一对次切口，进而在切割物上提供一平坦且正确的圆孔。
根据本发明，一种锯孔器，其包括一具有至少两个设置于该杯状物的开口端的切削齿；该两个切削齿系确实地被设置于彼此相对的位置上，以便提供切割物的平衡切割装置；其中一切削齿具有一指向杯状物周围外侧的切削刃，另一切削齿则具有一指向杯状物周围内侧的切割刃；该两个切削齿系利用一介于45至180度的弦长予以间隔开。
较佳的情形是，该锯孔器具有至少一对次切口，而该次切口系位于邻近杯状物的两个切削齿的前缘上；该切口具有一预定深度及形状，当切割圆孔时，能沿该杯状物的纵轴，将切屑从杯状物中清除。
在较佳的具体实施例中，在该切削齿的间隔的弦长上设置多个耙齿；该耙齿约设置于切削齿0.030英寸之下，用来移动该切削齿所产生的切屑。
如以下更详细的描述指出，本发明的快速切割的锯孔器，提供下列重要的改良优点，该碎片会从切削刃处排出，并因此增加切割效率；更详细地说，很多切削齿被除去，代之以两个互相约成180度相对的切削齿的较佳设计。以这种方式，可增加每一切削齿所装载的碎片量，并且该切削齿可集中碎片排出；而且，利用在切削齿的导缘，加上加大了的切口，提供让该切片排出切割区的出口，而不致于阻塞或妨碍该锯孔器的操作。
本发明的结构以及进一步的目的优点，于以下结合图例详细描述，可得到最好的理解。
图1表示已知的“双金属”锯孔器；图2表示本发明的快速切割锯孔器；图3表示本发明的另一具体实施例，于该快速切割锯孔器的切削齿下设有耙齿；图4表示展开形成在图3中的本发明具体实施例的快速切割锯孔器的杯状物；图5表示图4中以A所圈选出的切削齿及耙齿的细部放大图；图6表示本发明的变更为具有一直径约11/8英寸的快速切割锯孔器的具体实施例；图7表示本发明的变更为具有一直径约11/4英寸的快速切割锯孔器的具体实施例；以及图8表示本发明的变更为具有直径约11/2至21/2英寸的快速切割锯孔器的具体实施例。
参考图例，在图2中的较佳具体实施例，系作为钻孔的最理想的切割器(cutting saw)或“快速切割的锯孔器”100，其包括一设有两个确实地彼此相对的切削齿104的杯状物102；藉此，可在一预定切割物上，平衡地旋转推动该切削齿104。
如图2所示，沿切削刃106并邻近于该切削齿104设置一相对之次切口(或“切口”)107；每一切口107具有一般细长状开口，该开口系设置于切削齿104的切削刃106的前端；通常该切口107系呈互相相对的位置，以提供平衡地清除切片及切屑的作用；每一切口107的开口刃109，基本与切削刃106齐平；每一切口107的开口至少具有与欲切割的切割物或表面结构物的深度“d-d”，因而使切屑能从切削齿结构的内部中移除；该切口107也限定一最小弦宽或宽度(“c-c”)，而与该切削齿104的弦长相等；在切削齿104之间，除了该主切口113之外，该次切口107也很重要。
如图2所示，藉由一心轴110、或诸如车床心轴之类，一中心钻108(或“钻”)可固定在该快速切割锯孔器的杯状物底部，或者如Richard L.Hall et al所有的美国专利No.5,435,672于1995年7月25日公开，名为“具栓塞喷出之锯孔器”所述适用的装置，在该杯状物底部，利用心轴固定中心钻108；该中心钻108系提供锯孔器100-正中心点，且正确地定位该锯孔器100，以便钻出一预定尺寸的圆孔。
在较佳的具体实施例中，利用双金属装置切削齿102结构的切削齿齿数，依较佳的偶数之切削齿齿数，应该是至少两个切削齿；该锯孔器100系以至少一内径(ID)齿及一外径(OD)齿，产生切割作用；且平衡推动切割；如以下实施例所示，由于结构的和/或制造的理论，较佳的设计是具有两个切削齿104及两个切口107，该设计能实际提供改善切割速度。实施例在快速切割锯孔器的设计与其它已有的锯孔器之间，在执行上主要的不同点，在于贯穿切割物的速度；以该快速切割锯孔器及已知的双金属锯孔器为测试例，作为了解其贯穿2英寸的黄松木切割物所需的平均时间，使用快速锯孔器贯穿2英寸的黄松木板切割物，所需平衡时间大约是9秒；反之，已知的具有多个切削齿之锯孔器，包括每英寸四或六个切削齿(tpi)的结构，则约需25秒；由该测试确知，使用本发明物所需时间，仅约需已知的锯孔器所需时间的36％。
上述具体实施例可变更为图3所示，举例而言，该快速切割锯孔器200之设计能发挥多个耙齿212的作用-作为进给限制装置，控制该锯孔器200的切割侵蚀性能；在具体实施例中，该快速切割锯孔器的杯状物202包括切削齿204及一对切口207，且该切口207具有与切削齿204的切削刃206齐平的切口刃209；藉由一心轴210，将一中心钻208设置在该杯状物202的底部。
现在参见第4及5图，耙齿212为每英寸具有四个切削齿或六个切削齿(tpi)的结构，当与204比较后可发现，该结构具有呈斜截面的三角表结构；如图5所示，就两个切削齿或两个切口的快速切割锯孔器的设计而言，从切削齿204至耙齿212的最理想的落差或与材料咬合的距离约为0.030英寸；该落差或间距的可能范围，约可从0.010英寸至0.060英寸；可视切削齿的齿数，来增加落差，例如，具有八个切削齿及两个次切口的锯孔器，可增至0.100英寸，虽然，该耙齿212在其前缘213中并无切割作用，但是一般相信，这些耙齿212多少具有侧切割作用；藉由耙齿212的侧切割作用，该切削齿204可被引导至该内径(ID)或外径(OD)。
在其他变化中，虽然以两个切削齿较佳，但亦可使用四个或六个或八个切削齿，只要以弦长“间隔”分开切削齿，在切割过程中，即可利用切削齿将切屑导引至切口而经由切口移除，藉由一具有介于45至180度的实际弦长间不设切削齿的情况下，本发明的优点亦可被认同。
另外，本实施例，如图6至图8所示，本发明可变更为具有两切削齿/具有多个耙齿的两个次切口的具体实施例，可做到选择不同的圆孔尺寸，例如，在图6所示的11/8英寸直径，图7所示的11/4英寸直径，以及图8所示的约11/2英寸直径至约21/2英寸直径。
更详细地说，对本发明具有四个切削齿及四个切口，以及四个切削齿及两个切口的变化所作测试表明，其亦提供了程度上实质相同的改良作用；虽然，次切口数量可依切削齿齿数的增加而增加，但是，两个次切口(或切口数量少于切削齿齿数)较佳，因为如此能确保锯孔器的结构强度。
一个更进一步的变化，虽然弦长间具有合适的偶数切削齿数为较佳，但是亦可使用奇数的切削齿齿数；举例而言，亦利用奇数的切削齿，例如三个、五个及七个切削齿；虽然，这样会使该锯孔器用来标记切割孔的内径ID及外径OD的切削齿间，产生稍微的失衡，但一合适的锯孔器可在切削齿间，藉由使用不等长的弦长结构而成，或藉由改变切削齿的方向(或其结合)，而可提供一适用的快速切割锯孔器。
在其他的变化中，该次切口的横断面面积，应大于现有技术的双金属的锯孔器的该“主”切口的20至60倍，且约大于现有技术的双金属锯孔器的50倍较佳；虽然在图2至图8所示的次切口，具有一槽状的开口，但只要该切口的深度及形状合宜，且能使切割切屑移除，该切口即可以多种形状出现；举例而言，切口弯向与其相关的锯孔器的纵轴，或者，在该两个相对切口刃之间，该切口的侧刃可具有不同半径的空间范围及角度、凹或凸的边缘。
在另一个变化中，该切口107,207可具有一最大弦长或宽度(“c-c”)，至少大于该切削齿104,204的弦长；举例而言，一弦长大约从1/16～1/8英寸至1/4～1/2英寸，可根据切削齿齿数、锯孔器的直径及锯孔器所需的硬度来决定弦长。
在另一个变化中，一中心钻108,208(或“钻”)藉由一心轴110,120，或诸如车床心轴之类，典型地固定在该杯状物202的底部中央；举例而言，属于Richard L.Hall et al所有的美国专利No.5,435,672于1995年7月25日公开，名为“具栓塞喷出特色之锯孔器”，因此经由结合其他特性的引证及图例，在该杯状物102,202的底部，固定或装置一中心钻108,208装置；该中心钻108,208提供锯孔器100,200正确的中心点，以切割一预定尺寸的圆孔，并以多个相邻的、圆周方向间隔的切削齿104,204，提供该圆孔外周的切割。
上述具体实施例提供一些重要的优点；举例而言，本发明所提供的改良的重要优点-切屑可从切削刃处排出，并增加切割效率及改善锯孔器将切片从切割位置中移除的作用；该优点藉由包括一大致呈180度互相相对的两个切削齿的较佳的具体实施例，取代多个切削齿齿数而完成；如此一来，使得切削齿可负载的切片量增加，并且集中切片排出；其尚有另一优点，结合加入与切削齿前缘齐平的“大”预定切口的减少切削齿齿数，提供一改良装置，使切片能从切割区中排出，且藉此增加锯孔器的效率。
一般相信，这项新的设计提供一重要的可测试的改良，在切割效率上，超越了碳钢、双金属或高速钢(HSS)的锯孔器；如以上所述的设计，在已知的双金属或高速钢切削齿的锯孔器中并未发现，且不同于现有技术Enduro的只具有一个次切口，且于顶端焊接碳化物切削齿的锯孔器。
当然，所必须了解的是，上述较佳具体实施例，是可做广泛的改变及修正；前述详细的较佳具体实施例，包括其所有的等同物，均属以下本发明的专利保护范围。
权利要求
1．一种锯孔器，用于在切割物上切割一圆孔，该锯孔器包括一具有至少两个置于其开口底部的切削齿的杯状物，前述至少两个切削齿，基本径向彼此相对，以便提供平衡的切割咬合，其中一个前述切削齿具有一指向杯状物圆周外侧的切削刃，另一个前述切削齿则具有一指向杯状物圆周内侧的切削刃，前述两个切削齿藉由一介于45至180度的弦长所间隔开。
2．如权利要求1所述的锯孔器，其特征在于，在两个切削齿间，藉由一约呈180度的弦长所间隔开。
3．如权利要求1所述的锯孔器，其特征在于，在四个切削齿间，藉由一约呈90度的弦长所间隔开。
4．如权利要求1所述的锯孔器，其特征在于，在六个切削齿间，藉由一约呈60度的弦长所间隔开。
5．如权利要求1所述的锯孔器，其特征在于，在八个切削齿间，藉由一约呈45度之弦长所间隔开。
6．如权利要求1、2、3、4或5所述的锯孔器，其特征在于，前述锯孔器具有至少一对次切口，而该次切口位于杯状物的邻近前述两个切削齿的前述切削刃上，前述次切口具有一预定深度及形状，当在切割物上切割圆孔的期间，能沿着前述杯状物的纵轴，使切屑自杯状物中清除。
7．如权利要求1所述的锯孔器，其特征在于，前述切口具有与前述至少两个切削齿的前述切削刃齐平的开放式末端的切口。
8．如权利要求1、2或3项所述的锯孔器，其特征在于，前述由一双金属结构所制成的杯状物，其前述切削齿的部分是由一高速钢(HSS)所制成。
9．如权利要求7所述的锯孔器，其特征在于，前述次切口限定一区域，该区域比主切口形成于前述切削齿间的区域，约大20至60倍。
10．如权利要求1或6所述的锯孔器，其特征在于，前述切削齿藉由前述碳化物切削齿而固定在前述杯状物上。
11．如权利要求1或6所述的锯孔器，其特征在于，一中心钻系固着在该杯状物的底部中央。
12．一种锯孔器，包括一个具有至少两个设置于其开口底部的切削齿的杯状物，前述至少两个切削齿被间隔开，以便提供前述切削齿在切割物上之平衡装置，其中一个前述的切削齿具有一指向杯状物圆周外侧的切削刃，另一个前述的切削齿则具有一指向杯状物前述圆周内侧的切削刃，前述杯状物具有至少一对次切口，而该次切口位于杯状物的邻近前述至少两个切削齿的前述切削刃上，前述次切口具有一预定深度及形状，当在切割物上切割圆孔的期间，能沿着前述杯状物的纵轴，适当地将切屑从杯状物中清除。
13．如权利要求12所述的锯孔器，其特征在于，前述至少两切削齿系藉由一介于45至180度的弦长所间隔开。
14．如权利要求12所述的锯孔器，其特征在于，前述次切口具有一区域，该区域较主切口形成于前述切削齿间所形成的区域，约大于20至60倍。
15．一种锯孔器，包括一个具有至少两个设置于其开口底部的切削齿的杯状物，前述至少两个切削齿被间隔开，以便提供前述切削齿在切割物上的平衡装置，其中一个前述切削齿具有一指向杯状物圆周外侧的切削刃，另一个前述切削齿则具有一指向杯状物圆周内侧的切削刃，前述杯状物具有至少一对次切口，而该次切口位于杯状物的邻近前述至少两切削齿的前述切削刃上，前述至少两上切削齿藉由一介于45至180度的弦长所间隔开，多个耙齿则被设置在前述切削齿的前述弦长上，藉由前述切削齿，以位于前述切削齿之下的前述耙齿，用来从事移动切割切屑，前述杯状物具有邻近前述至少两个切削齿的切削刃的次切口，前述切口具有一预定深度及形状，当在切割物上切割圆孔的期间，能沿着前述杯状物的纵轴，将切屑从杯状物中清除。
16．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，前述切口具有与前述切削齿的前述前缘相当邻近的开放式末端的切口。
17．如权利要求16所述的锯孔器，其特征在于，该切口刃与切削刃齐平。
18．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，前述杯状物由一双金属结构所制成的，该结构具有由高速钢(HSS)所制成的前述至少两个切削齿的切削刃。
19．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，前述切削齿藉由前述碳物切削齿固定在前述杯状物上。
20．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，一中心钻固定在该杯状物的底部中央。
21．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，前述耙齿设置于前述切削齿之下约0.010至0.100英寸。
22．如权利要求21所述的锯孔器，其特征在于，前述耙齿设置于前述切削齿之下约0.020至0.060英寸。
23．如权利要求22所述的锯孔器，其特征在于，前述耙齿设置于前述切削齿之下约0.030英寸。
24．如权利要求15所述的锯孔器，其特征在于，经由前述耙齿设置于前述切削齿之下，前述切削齿具有一预定形状，前述耙齿具有一前述预定形状的斜截面形式。
25．一种锯孔器，包括一个具有至少两个设置于其开口底部的切削齿的杯状物，前述至少两个切削齿间由一约45度至180度的弦长所隔开，在前述开口式的杯状物的周围部分，将多个耙齿设置在前述切削齿的前述弦长上，藉由前述切削齿，以位于前述切削齿之下的前述耙齿，用来从事移动切割切屑，前述杯状物具有邻近前述至少两个切削齿的切削刃的次切口，前述切口具有一预定深度及形状，当在切割物上切割圆孔的期间，能沿着前述杯状物的纵轴，将切屑从杯状物中清除。
26．如权利要求25所述的锯孔器，其特征在于，每一个前述切削齿具有一指向该杯状物外部圆周的切削刃。
27．如权利要求25所述的锯孔器，其特征在于，每一个前述切削齿具有一指向该杯状物内部圆周的切削刃。
28．如权利要求25所述的锯孔器，其特征在于，前述两个切削齿系设置用来平衡前述切削齿在切割物上的装置。
全文摘要
本发明涉及一种锯孔器，包括一杯状物，在其开口端具有两个切削齿；该两个切削齿被设定于相对的位置，并且藉由一45至180度之间的弦长隔开该两个切削齿，以提供一平衡锯切；在临近杯状物的两个切削齿的前缘设置一对次切口；当快速切割该圆孔时，该次切口系沿该杯状物的纵轴设成一预定深度及形状，以便使碎料适当地从该杯状物中移除，在该两个切削齿之间的弦上设置多个耙齿，该耙齿系设于该切削齿之下约0.030英寸，用来咬合及移动该切削齿所制造的切屑。
文档编号B23B51/04GK1227515SQ97197177
公开日1999年9月1日 申请日期1997年8月8日 优先权日1996年8月9日
发明者大卫·T·布鲁奇, 唐纳德·M·希曼斯基 申请人:佛蒙特美洲公司