專利名稱：鋸孔器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋸孔器，特別是一種具有切削齒的快速切割鋸孔器，該切削齒依一預定的弦長，實際地間隔出每一切削齒，并且該快速切割鋸孔器具有次切口，該次切口系設成與切削刃齊平，以便提供在切割物上快速切割一預定尺寸的圓孔的作用。
在現有技術中，已知的鋸孔器共通之設計特性，限制了這種鋸孔器有效地將切屑從切割位置的移除；該設計特性所產生出現這種無效性的，主要包括切削齒數、側面間隙及缺乏切屑削清除的結構；一般認為，當鋸孔器內部充滿切屑時，由于能量浪費在緊密結合或劇烈攪拌的木屑上，導致切割效率變慢。
舉例而言，大部分的現有技術鋸孔器，不論是一種每英寸具有四個切削齒或六個切削齒(tpi)的結構所產生的小切口，或者鄰近切削刃的開口范圍，必須具有一個相當小的交叉部分的區域；這些小的“主要”切口，在切割過程中，容易為切屑所阻塞，而阻礙每一切削齒使不能做有效地切割；第二，在該切削齒及該鋸孔器本體之間的切割空隙，通常介于0.012英寸至0.015英寸之間的范圍；所有的鋸孔器在切削齒間，通常會使用間隔設定的模式，來提供該鋸孔器的內徑(ID)及外徑(OD)所需的空隙；就一圓形鋸孔器而言，雖然，當切削齒存在切割物中，此空隙不成問題，但當一鋸孔器不與切割物發生作用時，該空隙便產生一個問題。
因為，所切割的切屑會阻塞在該鋸孔器及該圓孔的側壁之間的范圍；最后，先前的鋸孔器就無法提供有效的方法，使將切屑從圓孔移除或推移，就像旋轉鉆再度使切屑滯留在切割位置上。
更詳細地，如第1圖所示的已知鋸孔器，就如同一般用來在門上或其他切割物上的工具，可鉆出直徑范圍3/4英寸至6英寸的大圓形孔；該鋸孔器10包括一具有彎曲切削齒14的杯狀物的結構(或杯)12，而該彎曲切削齒14約設置于該杯狀物12的開口部分的周圍；該切削齒14是典型的三角形，并且與切削刃16間隔出該杯狀物12的內部與外部周圍；該具有切削齒14的杯狀物的圓周直徑“D”，約等于待鉆圓孔的直徑或圓孔尺寸。在該切削齒14之間，形成許多的三角形開口(或“主切口”)22，供做切割的切屑的出口或移除的開口。
在此種鋸孔器中，藉由一心軸20、或諸如車床心軸之類，將一中心鉆18(或“鉆”)典型地確保或固定在該杯狀物底的中央或基部。舉例而言，屬于Richard L.Hall et al所有的美國專利No.5,435,672，于1995年7月25日公開，名稱為“具有栓塞噴出特性的鋸孔器”，結合第3圖的引證及圖例，在杯狀物底部，具有確保或定位中心鉆的心軸裝置；該中心鉆16系提供該鋸孔器適當之中心點，以便正確地裝置該鋸孔器，以切割一預定尺寸的圓孔，再以多個位于周圍相鄰間隔的切削齒，提供在該圓孔外周進行切割作用；另一例子，屬于Despres所有的美國專利No.5,096,341，于1988年5月3日公開，名稱為“鋸孔器及驅動裝置”，系使用固定在車床心軸的中心鉆，用來排出圓孔塞。
在現有技術中，已使用一對間隔開“相近的”彎曲裝置切口(圖未表示)，用來提供一開口以便移除圓孔栓塞，即如Vermont AmericanCatalog的名為“動力工具配件及手工具，Product Catalog C-795,dated 1995中所示，雖然可清除該圓孔塞，但是，依伴隨上述的缺點致其性能減低，該切割切屑會繼續阻塞在該鋸孔器。
而實際上，一典型的木材鋸孔器的杯狀物是由碳鋼所組成的；像這種以碳鋼所形成的杯狀物的鋸孔器，已使用一種“雙金屬”結構改良過，并且使用具有耐用特性的第二”堅韌的“鋼，譬如以高速鋼(“HSS”)制成切削齒；一般來說，該高速鋼藉由完整的焊接，固定在該碳鋼杯狀物的杯口，因而形成一“雙金屬”杯狀物；藉由此種方法，該高速鋼切削齒提供一耐用且具堅韌特性的切削齒表面。
除了“雙金屬”鋸孔器之外，現有技術中也包括加入碳化物的單切削齒，該切削齒具有單一“開口”之切口，至少可深及至該結構物深度以用來清除切屑；如由Credo所制造的，第D-2(1989)頁中所示此種裝置，作為可加工的碳化物片，用來提供指向圓周切削表面的內部及外部，這個單切削齒碳化物的鋸孔器能提供一合適的切割工具作用，但其所增加的制造成本，遠超過雙金屬工具所需的成本；例如，該碳化物的切削齒必須加工，且須藉由焊接或諸如此類的方式，固定在該鋸孔器的杯狀物上。
在上述的現有技術裝置中，沒有任何一種能提供一改良鋸孔器所展現的重要優點-在切割物上，更快速且更有效率地鉆出一圓孔；并且，上述裝置中，沒有任何一種能利用切削齒的間隔，來導引切屑及碎片穿過一對次切口，進而在切割物上提供一平坦且正確的圓孔。
根據本發明，一種鋸孔器，其包括一具有至少兩個設置于該杯狀物的開口端的切削齒；該兩個切削齒系確實地被設置于彼此相對的位置上，以便提供切割物的平衡切割裝置；其中一切削齒具有一指向杯狀物周圍外側的切削刃，另一切削齒則具有一指向杯狀物周圍內側的切割刃；該兩個切削齒系利用一介于45至180度的弦長予以間隔開。
較佳的情形是，該鋸孔器具有至少一對次切口，而該次切口系位于鄰近杯狀物的兩個切削齒的前緣上；該切口具有一預定深度及形狀，當切割圓孔時，能沿該杯狀物的縱軸，將切屑從杯狀物中清除。
在較佳的具體實施例中，在該切削齒的間隔的弦長上設置多個耙齒；該耙齒約設置于切削齒0.030英寸之下，用來移動該切削齒所產生的切屑。
如以下更詳細的描述指出，本發明的快速切割的鋸孔器，提供下列重要的改良優點，該碎片會從切削刃處排出，并因此增加切割效率；更詳細地說，很多切削齒被除去，代之以兩個互相約成180度相對的切削齒的較佳設計。以這種方式，可增加每一切削齒所裝載的碎片量，并且該切削齒可集中碎片排出；而且，利用在切削齒的導緣，加上加大了的切口，提供讓該切片排出切割區的出口，而不致于阻塞或妨礙該鋸孔器的操作。
本發明的結構以及進一步的目的優點，于以下結合圖例詳細描述，可得到最好的理解。


圖1表示已知的“雙金屬”鋸孔器；圖2表示本發明的快速切割鋸孔器；圖3表示本發明的另一具體實施例，于該快速切割鋸孔器的切削齒下設有耙齒；圖4表示展開形成在圖3中的本發明具體實施例的快速切割鋸孔器的杯狀物；圖5表示圖4中以A所圈選出的切削齒及耙齒的細部放大圖；圖6表示本發明的變更為具有一直徑約11/8英寸的快速切割鋸孔器的具體實施例；圖7表示本發明的變更為具有一直徑約11/4英寸的快速切割鋸孔器的具體實施例；以及圖8表示本發明的變更為具有直徑約11/2至21/2英寸的快速切割鋸孔器的具體實施例。
參考圖例，在圖2中的較佳具體實施例，系作為鉆孔的最理想的切割器(cutting saw)或“快速切割的鋸孔器”100，其包括一設有兩個確實地彼此相對的切削齒104的杯狀物102；藉此，可在一預定切割物上，平衡地旋轉推動該切削齒104。
如圖2所示，沿切削刃106并鄰近于該切削齒104設置一相對之次切口(或“切口”)107；每一切口107具有一般細長狀開口，該開口系設置于切削齒104的切削刃106的前端；通常該切口107系呈互相相對的位置，以提供平衡地清除切片及切屑的作用；每一切口107的開口刃109，基本與切削刃106齊平；每一切口107的開口至少具有與欲切割的切割物或表面結構物的深度“d-d”，因而使切屑能從切削齒結構的內部中移除；該切口107也限定一最小弦寬或寬度(“c-c”)，而與該切削齒104的弦長相等；在切削齒104之間，除了該主切口113之外，該次切口107也很重要。
如圖2所示，藉由一心軸110、或諸如車床心軸之類，一中心鉆108(或“鉆”)可固定在該快速切割鋸孔器的杯狀物底部，或者如Richard L.Hall et al所有的美國專利No.5,435,672于1995年7月25日公開，名為“具栓塞噴出之鋸孔器”所述適用的裝置，在該杯狀物底部，利用心軸固定中心鉆108；該中心鉆108系提供鋸孔器100-正中心點，且正確地定位該鋸孔器100，以便鉆出一預定尺寸的圓孔。
在較佳的具體實施例中，利用雙金屬裝置切削齒102結構的切削齒齒數，依較佳的偶數之切削齒齒數，應該是至少兩個切削齒；該鋸孔器100系以至少一內徑(ID)齒及一外徑(OD)齒，產生切割作用；且平衡推動切割；如以下實施例所示，由于結構的和/或制造的理論，較佳的設計是具有兩個切削齒104及兩個切口107，該設計能實際提供改善切割速度。實施例在快速切割鋸孔器的設計與其它已有的鋸孔器之間，在執行上主要的不同點，在于貫穿切割物的速度；以該快速切割鋸孔器及已知的雙金屬鋸孔器為測試例，作為了解其貫穿2英寸的黃松木切割物所需的平均時間，使用快速鋸孔器貫穿2英寸的黃松木板切割物，所需平衡時間大約是9秒；反之，已知的具有多個切削齒之鋸孔器，包括每英寸四或六個切削齒(tpi)的結構，則約需25秒；由該測試確知，使用本發明物所需時間，僅約需已知的鋸孔器所需時間的36％。
上述具體實施例可變更為圖3所示，舉例而言，該快速切割鋸孔器200之設計能發揮多個耙齒212的作用-作為進給限制裝置，控制該鋸孔器200的切割侵蝕性能；在具體實施例中，該快速切割鋸孔器的杯狀物202包括切削齒204及一對切口207，且該切口207具有與切削齒204的切削刃206齊平的切口刃209；藉由一心軸210，將一中心鉆208設置在該杯狀物202的底部。
現在參見第4及5圖，耙齒212為每英寸具有四個切削齒或六個切削齒(tpi)的結構，當與204比較后可發現，該結構具有呈斜截面的三角表結構；如圖5所示，就兩個切削齒或兩個切口的快速切割鋸孔器的設計而言，從切削齒204至耙齒212的最理想的落差或與材料咬合的距離約為0.030英寸；該落差或間距的可能范圍，約可從0.010英寸至0.060英寸；可視切削齒的齒數，來增加落差，例如，具有八個切削齒及兩個次切口的鋸孔器，可增至0.100英寸，雖然，該耙齒212在其前緣213中并無切割作用，但是一般相信，這些耙齒212多少具有側切割作用；藉由耙齒212的側切割作用，該切削齒204可被引導至該內徑(ID)或外徑(OD)。
在其他變化中，雖然以兩個切削齒較佳，但亦可使用四個或六個或八個切削齒，只要以弦長“間隔”分開切削齒，在切割過程中，即可利用切削齒將切屑導引至切口而經由切口移除，藉由一具有介于45至180度的實際弦長間不設切削齒的情況下，本發明的優點亦可被認同。
另外，本實施例，如圖6至圖8所示，本發明可變更為具有兩切削齒/具有多個耙齒的兩個次切口的具體實施例，可做到選擇不同的圓孔尺寸，例如，在圖6所示的11/8英寸直徑，圖7所示的11/4英寸直徑，以及圖8所示的約11/2英寸直徑至約21/2英寸直徑。
更詳細地說，對本發明具有四個切削齒及四個切口，以及四個切削齒及兩個切口的變化所作測試表明，其亦提供了程度上實質相同的改良作用；雖然，次切口數量可依切削齒齒數的增加而增加，但是，兩個次切口(或切口數量少于切削齒齒數)較佳，因為如此能確保鋸孔器的結構強度。
一個更進一步的變化，雖然弦長間具有合適的偶數切削齒數為較佳，但是亦可使用奇數的切削齒齒數；舉例而言，亦利用奇數的切削齒，例如三個、五個及七個切削齒；雖然，這樣會使該鋸孔器用來標記切割孔的內徑ID及外徑OD的切削齒間，產生稍微的失衡，但一合適的鋸孔器可在切削齒間，藉由使用不等長的弦長結構而成，或藉由改變切削齒的方向(或其結合)，而可提供一適用的快速切割鋸孔器。
在其他的變化中，該次切口的橫斷面面積，應大于現有技術的雙金屬的鋸孔器的該“主”切口的20至60倍，且約大于現有技術的雙金屬鋸孔器的50倍較佳；雖然在圖2至圖8所示的次切口，具有一槽狀的開口，但只要該切口的深度及形狀合宜，且能使切割切屑移除，該切口即可以多種形狀出現；舉例而言，切口彎向與其相關的鋸孔器的縱軸，或者，在該兩個相對切口刃之間，該切口的側刃可具有不同半徑的空間范圍及角度、凹或凸的邊緣。
在另一個變化中，該切口107,207可具有一最大弦長或寬度(“c-c”)，至少大于該切削齒104,204的弦長；舉例而言，一弦長大約從1/16～1/8英寸至1/4～1/2英寸，可根據切削齒齒數、鋸孔器的直徑及鋸孔器所需的硬度來決定弦長。
在另一個變化中，一中心鉆108,208(或“鉆”)藉由一心軸110,120，或諸如車床心軸之類，典型地固定在該杯狀物202的底部中央；舉例而言，屬于Richard L.Hall et al所有的美國專利No.5,435,672于1995年7月25日公開，名為“具栓塞噴出特色之鋸孔器”，因此經由結合其他特性的引證及圖例，在該杯狀物102,202的底部，固定或裝置一中心鉆108,208裝置；該中心鉆108,208提供鋸孔器100,200正確的中心點，以切割一預定尺寸的圓孔，并以多個相鄰的、圓周方向間隔的切削齒104,204，提供該圓孔外周的切割。
上述具體實施例提供一些重要的優點；舉例而言，本發明所提供的改良的重要優點-切屑可從切削刃處排出，并增加切割效率及改善鋸孔器將切片從切割位置中移除的作用；該優點藉由包括一大致呈180度互相相對的兩個切削齒的較佳的具體實施例，取代多個切削齒齒數而完成；如此一來，使得切削齒可負載的切片量增加，并且集中切片排出；其尚有另一優點，結合加入與切削齒前緣齊平的“大”預定切口的減少切削齒齒數，提供一改良裝置，使切片能從切割區中排出，且藉此增加鋸孔器的效率。
一般相信，這項新的設計提供一重要的可測試的改良，在切割效率上，超越了碳鋼、雙金屬或高速鋼(HSS)的鋸孔器；如以上所述的設計，在已知的雙金屬或高速鋼切削齒的鋸孔器中并未發現，且不同于現有技術Enduro的只具有一個次切口，且于頂端焊接碳化物切削齒的鋸孔器。
當然，所必須了解的是，上述較佳具體實施例，是可做廣泛的改變及修正；前述詳細的較佳具體實施例，包括其所有的等同物，均屬以下本發明的專利保護范圍。
權利要求
1．一種鋸孔器，用于在切割物上切割一圓孔，該鋸孔器包括一具有至少兩個置于其開口底部的切削齒的杯狀物，前述至少兩個切削齒，基本徑向彼此相對，以便提供平衡的切割咬合，其中一個前述切削齒具有一指向杯狀物圓周外側的切削刃，另一個前述切削齒則具有一指向杯狀物圓周內側的切削刃，前述兩個切削齒藉由一介于45至180度的弦長所間隔開。
2．如權利要求1所述的鋸孔器，其特征在于，在兩個切削齒間，藉由一約呈180度的弦長所間隔開。
3．如權利要求1所述的鋸孔器，其特征在于，在四個切削齒間，藉由一約呈90度的弦長所間隔開。
4．如權利要求1所述的鋸孔器，其特征在于，在六個切削齒間，藉由一約呈60度的弦長所間隔開。
5．如權利要求1所述的鋸孔器，其特征在于，在八個切削齒間，藉由一約呈45度之弦長所間隔開。
6．如權利要求1、2、3、4或5所述的鋸孔器，其特征在于，前述鋸孔器具有至少一對次切口，而該次切口位于杯狀物的鄰近前述兩個切削齒的前述切削刃上，前述次切口具有一預定深度及形狀，當在切割物上切割圓孔的期間，能沿著前述杯狀物的縱軸，使切屑自杯狀物中清除。
7．如權利要求1所述的鋸孔器，其特征在于，前述切口具有與前述至少兩個切削齒的前述切削刃齊平的開放式末端的切口。
8．如權利要求1、2或3項所述的鋸孔器，其特征在于，前述由一雙金屬結構所制成的杯狀物，其前述切削齒的部分是由一高速鋼(HSS)所制成。
9．如權利要求7所述的鋸孔器，其特征在于，前述次切口限定一區域，該區域比主切口形成于前述切削齒間的區域，約大20至60倍。
10．如權利要求1或6所述的鋸孔器，其特征在于，前述切削齒藉由前述碳化物切削齒而固定在前述杯狀物上。
11．如權利要求1或6所述的鋸孔器，其特征在于，一中心鉆系固著在該杯狀物的底部中央。
12．一種鋸孔器，包括一個具有至少兩個設置于其開口底部的切削齒的杯狀物，前述至少兩個切削齒被間隔開，以便提供前述切削齒在切割物上之平衡裝置，其中一個前述的切削齒具有一指向杯狀物圓周外側的切削刃，另一個前述的切削齒則具有一指向杯狀物前述圓周內側的切削刃，前述杯狀物具有至少一對次切口，而該次切口位于杯狀物的鄰近前述至少兩個切削齒的前述切削刃上，前述次切口具有一預定深度及形狀，當在切割物上切割圓孔的期間，能沿著前述杯狀物的縱軸，適當地將切屑從杯狀物中清除。
13．如權利要求12所述的鋸孔器，其特征在于，前述至少兩切削齒系藉由一介于45至180度的弦長所間隔開。
14．如權利要求12所述的鋸孔器，其特征在于，前述次切口具有一區域，該區域較主切口形成于前述切削齒間所形成的區域，約大于20至60倍。
15．一種鋸孔器，包括一個具有至少兩個設置于其開口底部的切削齒的杯狀物，前述至少兩個切削齒被間隔開，以便提供前述切削齒在切割物上的平衡裝置，其中一個前述切削齒具有一指向杯狀物圓周外側的切削刃，另一個前述切削齒則具有一指向杯狀物圓周內側的切削刃，前述杯狀物具有至少一對次切口，而該次切口位于杯狀物的鄰近前述至少兩切削齒的前述切削刃上，前述至少兩上切削齒藉由一介于45至180度的弦長所間隔開，多個耙齒則被設置在前述切削齒的前述弦長上，藉由前述切削齒，以位于前述切削齒之下的前述耙齒，用來從事移動切割切屑，前述杯狀物具有鄰近前述至少兩個切削齒的切削刃的次切口，前述切口具有一預定深度及形狀，當在切割物上切割圓孔的期間，能沿著前述杯狀物的縱軸，將切屑從杯狀物中清除。
16．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，前述切口具有與前述切削齒的前述前緣相當鄰近的開放式末端的切口。
17．如權利要求16所述的鋸孔器，其特征在于，該切口刃與切削刃齊平。
18．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，前述杯狀物由一雙金屬結構所制成的，該結構具有由高速鋼(HSS)所制成的前述至少兩個切削齒的切削刃。
19．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，前述切削齒藉由前述碳物切削齒固定在前述杯狀物上。
20．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，一中心鉆固定在該杯狀物的底部中央。
21．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，前述耙齒設置于前述切削齒之下約0.010至0.100英寸。
22．如權利要求21所述的鋸孔器，其特征在于，前述耙齒設置于前述切削齒之下約0.020至0.060英寸。
23．如權利要求22所述的鋸孔器，其特征在于，前述耙齒設置于前述切削齒之下約0.030英寸。
24．如權利要求15所述的鋸孔器，其特征在于，經由前述耙齒設置于前述切削齒之下，前述切削齒具有一預定形狀，前述耙齒具有一前述預定形狀的斜截面形式。
25．一種鋸孔器，包括一個具有至少兩個設置于其開口底部的切削齒的杯狀物，前述至少兩個切削齒間由一約45度至180度的弦長所隔開，在前述開口式的杯狀物的周圍部分，將多個耙齒設置在前述切削齒的前述弦長上，藉由前述切削齒，以位于前述切削齒之下的前述耙齒，用來從事移動切割切屑，前述杯狀物具有鄰近前述至少兩個切削齒的切削刃的次切口，前述切口具有一預定深度及形狀，當在切割物上切割圓孔的期間，能沿著前述杯狀物的縱軸，將切屑從杯狀物中清除。
26．如權利要求25所述的鋸孔器，其特征在于，每一個前述切削齒具有一指向該杯狀物外部圓周的切削刃。
27．如權利要求25所述的鋸孔器，其特征在于，每一個前述切削齒具有一指向該杯狀物內部圓周的切削刃。
28．如權利要求25所述的鋸孔器，其特征在于，前述兩個切削齒系設置用來平衡前述切削齒在切割物上的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種鋸孔器，包括一杯狀物，在其開口端具有兩個切削齒；該兩個切削齒被設定于相對的位置，并且藉由一45至180度之間的弦長隔開該兩個切削齒，以提供一平衡鋸切；在臨近杯狀物的兩個切削齒的前緣設置一對次切口；當快速切割該圓孔時，該次切口系沿該杯狀物的縱軸設成一預定深度及形狀，以便使碎料適當地從該杯狀物中移除，在該兩個切削齒之間的弦上設置多個耙齒，該耙齒系設于該切削齒之下約0.030英寸，用來咬合及移動該切削齒所制造的切屑。
文檔編號B23B51/04GK1227515SQ97197177
公開日1999年9月1日 申請日期1997年8月8日 優先權日1996年8月9日
發明者大衛·T·布魯奇, 唐納德·M·希曼斯基 申請人:佛蒙特美洲公司