專利名稱：巖石用的鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖石最好是混凝土用的鉆頭，它被夾緊在被驅(qū)動的手工工具中，通過旋轉(zhuǎn)和沖擊式振動運(yùn)動造成一種剝離式材料切削。
這類鉆頭由于要從巖石中剝離式地切除材料，在為了減小磨損需要高硬度的情況下，在鉆頭頭部嵌入一些硬質(zhì)合金的部分，它們與鉆頭的其余部分固定連接。通常這些硬質(zhì)合金片釬焊在鉆頭頭部與軸線平行的槽狀鑲榫接頭內(nèi)，例如按DE2008825所述，其中，鉆刃的徑向端部延續(xù)為排屑用的螺旋線相關(guān)的螺旋條。為了改善連接，按資料EP0947662A1，硬質(zhì)合金片有一些附加的棱柱形凸肩，它們插入鉆頭其余部分上對應(yīng)的槽中。
這種在與軸線平行的槽狀鑲榫接頭內(nèi)的固定方式的缺點(diǎn)在于，當(dāng)硬質(zhì)合金片有可能被徑向鉤掛時，尤其在鉆頭碰撞混凝土鋼筋時，硬質(zhì)合金片容易脫落，由于硬質(zhì)合金片的片厚小抗彎強(qiáng)度有限，鋼筋造成鑲榫接頭上固定硬質(zhì)合金片的沿軸向延伸的界面產(chǎn)生局部拉應(yīng)力并促使其破碎。此外，這種軸向延伸的界面受作用在鉆頭上的軸向沖擊而剪切應(yīng)力疲勞。還有，由于側(cè)向貼靠在硬質(zhì)合金片上作為支承的鑲榫接頭造成在幾何上縮小了用于排出切屑的空腔也是不利的。
由資料DE4339245已知整個硬質(zhì)合金鉆頭頭部的設(shè)計及其與剩下的鉆頭的固定連接僅借助垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面。按緊湊的亦即具有相似側(cè)面長度的凸四邊形的全硬質(zhì)合金頭有高的內(nèi)部剛度，以及不需要沿軸向延伸的界面用于固定，這些界面在有可能鉤住時會促使其破碎。確切地說，僅僅沿徑向延伸的界面基本上受脈動壓應(yīng)力。然而遺留的疊加上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可能導(dǎo)致交界層徑向邊緣處的扭轉(zhuǎn)疲勞。為防止被鉤在混凝土鋼筋中以免造成這種高的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，附加地在主鉆刃之間有僅僅在沿徑向的邊緣設(shè)置的沿軸向后錯的副鉆刃，由于其貫入阻力和慣性，它們防止主鉆刃過深地貫入混凝土鋼筋中。當(dāng)鉆頭直徑較大時，按這種設(shè)計的緊湊式全硬質(zhì)合金頭所需要的體積，在加工技術(shù)和成本方面都是不利的。
由資料EP884448已知一種僅固定在端面有呈X狀排列的四個鉆刃的全硬質(zhì)合金頭，其中，主鉆刃和設(shè)計為附加鉆刃的副鉆刃分別相對于旋轉(zhuǎn)軸線沿直徑延伸以及互相不成直角布置。此全硬質(zhì)合金頭有一種成對地旋轉(zhuǎn)對稱基本上交叉地沿軸向鏡象對稱的棱柱形。底面設(shè)有一個較深的在里面的三分之一半徑處延伸的、凹的、沿底面較長側(cè)平行于鉆刃的鈍角槽。此大的槽僅僅用作排出剝離式切削下來的材料的空腔。附加鉆刃沿旋轉(zhuǎn)方向在主鉆刃之后，也就是說與它構(gòu)成一個銳角。因此，大的槽設(shè)在主鉆刃之前。底面較短側(cè)同樣是凹的小槽限于在徑向的邊緣區(qū)，并用于較小量地排除在副鉆刃前剝離式切削下來的材料。在鉆頭直徑較大的情況下當(dāng)鉤住時產(chǎn)生的不再能忽略的固定用端面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，是這種只固定在端面上的全硬質(zhì)合金頭的缺點(diǎn)。此外，由于在副鉆刃與主鉆刃之間朝旋轉(zhuǎn)方向的鈍角，需要一個較大的由慣性跨越的轉(zhuǎn)角，以便借助副鉆刃的作用避免鉤住，恰恰在具有較大直徑并以較低轉(zhuǎn)速工作的鉆頭中幾乎做不到這一點(diǎn)。
由資料DE19707115已知一種鉆頭，它有多于兩個并總是完全旋轉(zhuǎn)對稱布置的徑向鉆刃，以及有一個并非由一個個硬質(zhì)合金片組成的而是設(shè)計為整體式的棱柱形全硬質(zhì)合金頭，它置入剩下的鉆頭中具有沿軸向延伸的表面的相應(yīng)的槽內(nèi)，與剩下的鉆頭和端面固定連接。通過組合式地一方面將抗彎剛性的全硬質(zhì)合金頭固定在端面上以及另一方面將其附加地在沿徑向的外部區(qū)固定在與軸線平行的各槽狀鑲榫接頭中，即使鉆頭有較大的直徑也能保證鉆刃碰撞鋼筋時防破碎地固定。這種方案的不利之處在于每個鉆刃兩側(cè)附加的與軸線平行的槽狀鑲榫接頭所必需的橫截面積，它不再能提供一個槽。因此，在鉆孔功率大的情況下產(chǎn)生了難以排出剝離式切削下來的材料的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述種種缺點(diǎn)的巖石用鉆頭，這種鉆頭即使有較大的直徑也能保證硬質(zhì)合金鉆刃碰撞在鋼筋上時的防破碎固定，并除此以外提供足夠大的槽用于在大的鉆孔功率時排出剝離式切削下來的材料。
此目的基本上通過獨(dú)立權(quán)利要求中所述特征達(dá)到。由從屬權(quán)利要求可知有利的進(jìn)一步發(fā)展。
此方案的要點(diǎn)在于，全硬質(zhì)合金頭除了在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面上固定外，附加地只是在全硬質(zhì)合金頭的鉆刃沿徑向的外部區(qū)內(nèi)沿旋轉(zhuǎn)軸線優(yōu)選地平行于軸線的部分側(cè)面上固定，在這種情況下，至少涉及幾個鉆刃的這些被固定的側(cè)面起沿旋轉(zhuǎn)方向的支承作用，也就是說承受壓應(yīng)力。因此，即便在大直徑鉆頭有較高的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時也能實現(xiàn)全硬質(zhì)合金頭的防破碎固定。
有利的是全硬質(zhì)合金頭所涉及的鉆刃其他部分側(cè)面不用于固定而外露地過渡為槽，該槽用于排出剝離式切削下來的材料。此外有利的是，有關(guān)的鉆刃外露的側(cè)面朝旋轉(zhuǎn)方向定向，因此槽處于主鉆刃前面。由此達(dá)到直接地，亦即不沿旋轉(zhuǎn)方向強(qiáng)烈?guī)硬牧系嘏懦鲈阢@刃處剝離式切削下來的材料。
當(dāng)鉆頭有偶數(shù)的優(yōu)選地設(shè)計為完全旋轉(zhuǎn)對稱地布置的主鉆刃和副鉆刃的鉆刃時，沿旋轉(zhuǎn)方向的支承有利地針對主鉆刃。因此主鉆刃位于朝旋轉(zhuǎn)方向的側(cè)面是外露的。屬于主鉆刃的朝旋轉(zhuǎn)方向在先的槽，優(yōu)選地以一個反方向的同樣構(gòu)成一外露過渡區(qū)的側(cè)面為界，并因而在主鉆刃前提供了一個盡可能大的槽。相鄰的由于要固定兩個成角形相連的平行于軸線的側(cè)面因而較小的在副鉆刃前面的槽，對于其較少量的切屑是足夠的。因此，即使鉆孔功率大也能保證排出剝離式切削下來的材料。
當(dāng)鉆頭有四個鉆刃，并優(yōu)選地設(shè)計為成對旋轉(zhuǎn)對稱布置各兩個主鉆刃和副鉆刃時，優(yōu)選地采用兩個沿直徑相對分別由一個主鉆刃和一個副鉆刃構(gòu)成呈角形相鄰平行于軸線的側(cè)面用于固定，與此同時其余的分別涉及相關(guān)鉆刃處于相對位置的同樣呈角形相鄰平行于軸線的側(cè)面外露。因此當(dāng)全硬質(zhì)合金頭有四個基本上沿徑向延伸的鉆刃時，每兩個沿直徑相對的內(nèi)角面利用來固定，其余同樣沿直徑相對的內(nèi)角面是外露的并構(gòu)成用于排出剝離式切削下來的材料的大的槽。
當(dāng)鉆頭有主和副鉆刃時，將副鉆刃相對于主鉆刃設(shè)計在前面，對于限制碰撞鋼筋時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是有利的。通過減小由慣性跨越的轉(zhuǎn)角并因而縮短轉(zhuǎn)速給定時的貫入時間，限制了主鉆刃在鋼筋內(nèi)的貫入并因而限制了全硬質(zhì)合金頭鉆刃的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。在主鉆刃前面的槽因有前面的副鉆刃而較小，通過其較大的外露側(cè)面來補(bǔ)償。因此在排屑量相同時，可在遭遇鋼筋時達(dá)到主鉆刃較小的貫入。
在后面的副鉆刃外露的側(cè)面相對于沿徑向延伸的主鉆刃有利地垂直但不沿徑向的布局，提高了全硬質(zhì)合金頭的內(nèi)部剛度，以及由于較小的摩擦有限的側(cè)面而改善了排屑。
有利的是為全硬質(zhì)合金頭和側(cè)面固定用的鑲榫接頭所需的鉆頭頭部的橫截面延續(xù)到剩下的鉆頭中，并在沿徑向的外部區(qū)過渡為排屑用的相關(guān)螺旋條，在這種情況下還有利的是，主鉆刃過渡為用于傳力和排屑的主螺旋條，副鉆刃過渡為沿徑向不斷縮短并且不達(dá)到通過旋轉(zhuǎn)主螺旋條構(gòu)成的包絡(luò)線用于傳力的副螺旋條，它們可按選擇沿整個螺旋線是連續(xù)的。因此在鉆頭頭部分開的排屑用的主鉆刃與副鉆刃槽合并成一個共同的具有小的摩擦面的大螺旋條。
下面借助于有利的實施形式說明本發(fā)明。其中

圖1巖石用鉆頭前部的側(cè)視圖；圖2轉(zhuǎn)90°后的側(cè)視圖；圖3前視圖；以及圖4沿圖2中線Ⅳ一Ⅳ的剖面。
按圖1或圖2，巖石鉆頭1有一個具有硬質(zhì)合金鉆刃3的鉆頭頭部2，它設(shè)計為單個全硬質(zhì)合金頭4，它的端面5和鉆刃3沿旋轉(zhuǎn)軸線A的幾個側(cè)面6，例如借助摩擦焊或硬釬焊固定在剩下的鉆頭1的鑲榫接頭7內(nèi)。與鉆頭頭部2連接一螺旋狀繞旋轉(zhuǎn)軸線A扭絞的螺旋線8，在這里鉆頭頭部2的橫截面基本上連續(xù)過渡為螺旋線8。主鉆刃9連續(xù)過渡為主螺旋條10以及副鉆刃11連續(xù)過渡為副螺旋條12，后者沿徑向不到旋轉(zhuǎn)主螺旋條10的包絡(luò)線13。
按圖3，鉆頭頭部2有附加地固定在鑲榫接頭7內(nèi)的全硬質(zhì)合金頭4，它有四個成對地旋轉(zhuǎn)對稱布置的鉆刃3和設(shè)在它們之間用于排出剝離式切削下來的材料的槽14a、14b。鉆刃3沿周向交替設(shè)計為主鉆刃9和副鉆刃11，副鉆刃11的一個側(cè)面6a處于朝旋轉(zhuǎn)方向以及主鉆刃9的一個側(cè)面6b設(shè)在逆旋轉(zhuǎn)方向與之相鄰并角形相接合地固定在內(nèi)角形鑲樺接頭7上。沿直徑相對的內(nèi)角形鑲榫接頭7分別構(gòu)成一個小的槽14a。處于朝旋轉(zhuǎn)方向的主鉆刃9外露的側(cè)面6c以及處于逆旋轉(zhuǎn)方向的副鉆刃11的外露的側(cè)面6d布置成相鄰的和角形相接合并構(gòu)成一大的槽14b。成銳角狀配置的副鉆刃11沿旋轉(zhuǎn)方向相對于主鉆刃9在前面，與此同時，副鉆刃11外露的側(cè)面6d設(shè)置成垂直于主鉆刃9。
按圖4，螺旋線8的橫截面包括主螺旋條10和副螺旋條12，后者沿徑向沒有達(dá)到旋轉(zhuǎn)的主螺旋條10的包絡(luò)線13。
權(quán)利要求
1．具有由單個全硬質(zhì)合金頭(4)的硬質(zhì)合金構(gòu)成的鉆刃(3)的鉆頭(1)，全硬質(zhì)合金頭固定在剩下的鉆頭(1)的端面(5)上，其特征為借助剩下的鉆頭(1)的鑲榫接頭(7)實現(xiàn)附加地固定在一個沿旋轉(zhuǎn)軸線A的位于沿徑向外部區(qū)內(nèi)的側(cè)面(6)上；以及，此附加的固定只在這些側(cè)面(6)的一個部分上進(jìn)行，在這種情況下這些至少涉及幾個鉆刃(3)的側(cè)面沿旋轉(zhuǎn)方向受壓應(yīng)力。
2．按照權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征為一個鉆刃(3)側(cè)面(6)的另一部分設(shè)計成外露的。
3．按照權(quán)利要求2所述的鉆頭，其特征為至少涉及幾個鉆刃(3)的外露的側(cè)面(6)朝旋轉(zhuǎn)方向定向。
4．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆頭，其特征為當(dāng)鉆頭(1)有偶數(shù)的設(shè)計為主鉆刃(9)和副鉆刃(11)的鉆刃(3)時，兩個相連側(cè)面(6a；6b)的固定設(shè)計成使相關(guān)的主鉆刃(9)沿旋轉(zhuǎn)方向受壓應(yīng)力。
5．按照權(quán)利要求4所述的鉆頭，其特征為配屬于主鉆刃(9)的沿旋轉(zhuǎn)方向在前面的槽(14b)由兩個外露的相連側(cè)面(6c；6d)構(gòu)成，以及，另外兩個相連側(cè)面(6a、6b)固定在鑲榫接頭(7)上。
6．按照權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的鉆頭，其特征為當(dāng)全硬質(zhì)合金頭(4)有正好四個基本上沿徑向延伸的鉆刃(3)時，分別有兩個沿直徑相對的內(nèi)角面是外露的或固定在鑲榫接頭(7)上。
7．按照權(quán)利要求4至6之一所述的鉆頭，其特征為當(dāng)鉆頭(1)有主鉆刃(9)和副鉆刃(11)時，副鉆刃(11)相對于主鉆刃(9)沿旋轉(zhuǎn)方向在前面。
8．按照權(quán)利要求4至7之一所述的鉆頭，其特征為在后面的副鉆刃(11)外露的側(cè)面(6d)布置成垂直于主鉆刃(9)。
9．按照權(quán)利要求4至8之一所述的鉆頭，其特征為鉆頭頭部(2)的橫截面連續(xù)地在剩下的鉆頭(1)內(nèi)延續(xù)，并且關(guān)于沿徑向的外部區(qū)過渡為相關(guān)的螺旋條。
10．按照權(quán)利要求9所述的鉆頭，其特征為主鉆刃(9)過渡為主螺旋條(10)，副鉆刃(11)過渡為副螺旋條(12)，副螺旋條從鉆頭頭部(2)出發(fā)在去剩下的鉆頭(1)的過渡區(qū)內(nèi)沿徑向不斷縮短并且不達(dá)到通過旋轉(zhuǎn)主螺旋條(10)構(gòu)成的包絡(luò)線(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有由單個全硬質(zhì)合金頭(4)的硬質(zhì)合金構(gòu)成的鉆刃(3)的鉆頭(1),全硬質(zhì)合金頭固定在剩下的鉆頭(1)端面(5)上,這種鉆頭附加地借助鑲榫接頭(7)通過側(cè)面(6a:6b)固定全硬質(zhì)合金頭,此附加的固定只在這些側(cè)面(6)的一個部分上進(jìn)行,這些至少涉及幾個鉆刃(3;9)的側(cè)面沿旋轉(zhuǎn)方向受壓應(yīng)力。
文檔編號B23B51/02GK1309007SQ01103440
公開日2001年8月22日 申請日期2001年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者豪普特曼·烏多, 施塔克曼·約瑟夫, 豪夫曼·卡爾－海茵茨, 普勒爾斯·蒂姆 申請人:希爾蒂股份公司