专利名称：岩石用的钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种岩石最好是混凝土用的钻头，它被夹紧在被驱动的手工工具中，通过旋转和冲击式振动运动造成一种剥离式材料切削。
这类钻头由于要从岩石中剥离式地切除材料，在为了减小磨损需要高硬度的情况下，在钻头头部嵌入一些硬质合金的部分，它们与钻头的其余部分固定连接。通常这些硬质合金片钎焊在钻头头部与轴线平行的槽状镶榫接头内，例如按DE2008825所述，其中，钻刃的径向端部延续为排屑用的螺旋线相关的螺旋条。为了改善连接，按资料EP0947662A1，硬质合金片有一些附加的棱柱形凸肩，它们插入钻头其余部分上对应的槽中。
这种在与轴线平行的槽状镶榫接头内的固定方式的缺点在于，当硬质合金片有可能被径向钩挂时，尤其在钻头碰撞混凝土钢筋时，硬质合金片容易脱落，由于硬质合金片的片厚小抗弯强度有限，钢筋造成镶榫接头上固定硬质合金片的沿轴向延伸的界面产生局部拉应力并促使其破碎。此外，这种轴向延伸的界面受作用在钻头上的轴向冲击而剪切应力疲劳。还有，由于侧向贴靠在硬质合金片上作为支承的镶榫接头造成在几何上缩小了用于排出切屑的空腔也是不利的。
由资料DE4339245已知整个硬质合金钻头头部的设计及其与剩下的钻头的固定连接仅借助垂直于旋转轴线的端面。按紧凑的亦即具有相似侧面长度的凸四边形的全硬质合金头有高的内部刚度，以及不需要沿轴向延伸的界面用于固定，这些界面在有可能钩住时会促使其破碎。确切地说，仅仅沿径向延伸的界面基本上受脉动压应力。然而遗留的叠加上的扭转应力可能导致交界层径向边缘处的扭转疲劳。为防止被钩在混凝土钢筋中以免造成这种高的扭转应力，附加地在主钻刃之间有仅仅在沿径向的边缘设置的沿轴向后错的副钻刃，由于其贯入阻力和惯性，它们防止主钻刃过深地贯入混凝土钢筋中。当钻头直径较大时，按这种设计的紧凑式全硬质合金头所需要的体积，在加工技术和成本方面都是不利的。
由资料EP884448已知一种仅固定在端面有呈X状排列的四个钻刃的全硬质合金头，其中，主钻刃和设计为附加钻刃的副钻刃分别相对于旋转轴线沿直径延伸以及互相不成直角布置。此全硬质合金头有一种成对地旋转对称基本上交叉地沿轴向镜象对称的棱柱形。底面设有一个较深的在里面的三分之一半径处延伸的、凹的、沿底面较长侧平行于钻刃的钝角槽。此大的槽仅仅用作排出剥离式切削下来的材料的空腔。附加钻刃沿旋转方向在主钻刃之后，也就是说与它构成一个锐角。因此，大的槽设在主钻刃之前。底面较短侧同样是凹的小槽限于在径向的边缘区，并用于较小量地排除在副钻刃前剥离式切削下来的材料。在钻头直径较大的情况下当钩住时产生的不再能忽略的固定用端面上的扭转应力，是这种只固定在端面上的全硬质合金头的缺点。此外，由于在副钻刃与主钻刃之间朝旋转方向的钝角，需要一个较大的由惯性跨越的转角，以便借助副钻刃的作用避免钩住，恰恰在具有较大直径并以较低转速工作的钻头中几乎做不到这一点。
由资料DE19707115已知一种钻头，它有多于两个并总是完全旋转对称布置的径向钻刃，以及有一个并非由一个个硬质合金片组成的而是设计为整体式的棱柱形全硬质合金头，它置入剩下的钻头中具有沿轴向延伸的表面的相应的槽内，与剩下的钻头和端面固定连接。通过组合式地一方面将抗弯刚性的全硬质合金头固定在端面上以及另一方面将其附加地在沿径向的外部区固定在与轴线平行的各槽状镶榫接头中，即使钻头有较大的直径也能保证钻刃碰撞钢筋时防破碎地固定。这种方案的不利之处在于每个钻刃两侧附加的与轴线平行的槽状镶榫接头所必需的横截面积，它不再能提供一个槽。因此，在钻孔功率大的情况下产生了难以排出剥离式切削下来的材料的问题。
本发明的目的是提供一种克服上述种种缺点的岩石用钻头，这种钻头即使有较大的直径也能保证硬质合金钻刃碰撞在钢筋上时的防破碎固定，并除此以外提供足够大的槽用于在大的钻孔功率时排出剥离式切削下来的材料。
此目的基本上通过独立权利要求中所述特征达到。由从属权利要求可知有利的进一步发展。
此方案的要点在于，全硬质合金头除了在垂直于旋转轴线的端面上固定外，附加地只是在全硬质合金头的钻刃沿径向的外部区内沿旋转轴线优选地平行于轴线的部分侧面上固定，在这种情况下，至少涉及几个钻刃的这些被固定的侧面起沿旋转方向的支承作用，也就是说承受压应力。因此，即便在大直径钻头有较高的扭转应力时也能实现全硬质合金头的防破碎固定。
有利的是全硬质合金头所涉及的钻刃其他部分侧面不用于固定而外露地过渡为槽，该槽用于排出剥离式切削下来的材料。此外有利的是，有关的钻刃外露的侧面朝旋转方向定向，因此槽处于主钻刃前面。由此达到直接地，亦即不沿旋转方向强烈带动材料地排出在钻刃处剥离式切削下来的材料。
当钻头有偶数的优选地设计为完全旋转对称地布置的主钻刃和副钻刃的钻刃时，沿旋转方向的支承有利地针对主钻刃。因此主钻刃位于朝旋转方向的侧面是外露的。属于主钻刃的朝旋转方向在先的槽，优选地以一个反方向的同样构成一外露过渡区的侧面为界，并因而在主钻刃前提供了一个尽可能大的槽。相邻的由于要固定两个成角形相连的平行于轴线的侧面因而较小的在副钻刃前面的槽，对于其较少量的切屑是足够的。因此，即使钻孔功率大也能保证排出剥离式切削下来的材料。
当钻头有四个钻刃，并优选地设计为成对旋转对称布置各两个主钻刃和副钻刃时，优选地采用两个沿直径相对分别由一个主钻刃和一个副钻刃构成呈角形相邻平行于轴线的侧面用于固定，与此同时其余的分别涉及相关钻刃处于相对位置的同样呈角形相邻平行于轴线的侧面外露。因此当全硬质合金头有四个基本上沿径向延伸的钻刃时，每两个沿直径相对的内角面利用来固定，其余同样沿直径相对的内角面是外露的并构成用于排出剥离式切削下来的材料的大的槽。
当钻头有主和副钻刃时，将副钻刃相对于主钻刃设计在前面，对于限制碰撞钢筋时产生的扭转应力是有利的。通过减小由惯性跨越的转角并因而缩短转速给定时的贯入时间，限制了主钻刃在钢筋内的贯入并因而限制了全硬质合金头钻刃的扭转应力。在主钻刃前面的槽因有前面的副钻刃而较小，通过其较大的外露侧面来补偿。因此在排屑量相同时，可在遭遇钢筋时达到主钻刃较小的贯入。
在后面的副钻刃外露的侧面相对于沿径向延伸的主钻刃有利地垂直但不沿径向的布局，提高了全硬质合金头的内部刚度，以及由于较小的摩擦有限的侧面而改善了排屑。
有利的是为全硬质合金头和侧面固定用的镶榫接头所需的钻头头部的横截面延续到剩下的钻头中，并在沿径向的外部区过渡为排屑用的相关螺旋条，在这种情况下还有利的是，主钻刃过渡为用于传力和排屑的主螺旋条，副钻刃过渡为沿径向不断缩短并且不达到通过旋转主螺旋条构成的包络线用于传力的副螺旋条，它们可按选择沿整个螺旋线是连续的。因此在钻头头部分开的排屑用的主钻刃与副钻刃槽合并成一个共同的具有小的摩擦面的大螺旋条。
下面借助于有利的实施形式说明本发明。其中
图1岩石用钻头前部的侧视图；图2转90°后的侧视图；图3前视图；以及图4沿图2中线Ⅳ一Ⅳ的剖面。
按图1或图2，岩石钻头1有一个具有硬质合金钻刃3的钻头头部2，它设计为单个全硬质合金头4，它的端面5和钻刃3沿旋转轴线A的几个侧面6，例如借助摩擦焊或硬钎焊固定在剩下的钻头1的镶榫接头7内。与钻头头部2连接一螺旋状绕旋转轴线A扭绞的螺旋线8，在这里钻头头部2的横截面基本上连续过渡为螺旋线8。主钻刃9连续过渡为主螺旋条10以及副钻刃11连续过渡为副螺旋条12，后者沿径向不到旋转主螺旋条10的包络线13。
按图3，钻头头部2有附加地固定在镶榫接头7内的全硬质合金头4，它有四个成对地旋转对称布置的钻刃3和设在它们之间用于排出剥离式切削下来的材料的槽14a、14b。钻刃3沿周向交替设计为主钻刃9和副钻刃11，副钻刃11的一个侧面6a处于朝旋转方向以及主钻刃9的一个侧面6b设在逆旋转方向与之相邻并角形相接合地固定在内角形镶桦接头7上。沿直径相对的内角形镶榫接头7分别构成一个小的槽14a。处于朝旋转方向的主钻刃9外露的侧面6c以及处于逆旋转方向的副钻刃11的外露的侧面6d布置成相邻的和角形相接合并构成一大的槽14b。成锐角状配置的副钻刃11沿旋转方向相对于主钻刃9在前面，与此同时，副钻刃11外露的侧面6d设置成垂直于主钻刃9。
按图4，螺旋线8的横截面包括主螺旋条10和副螺旋条12，后者沿径向没有达到旋转的主螺旋条10的包络线13。
权利要求
1．具有由单个全硬质合金头(4)的硬质合金构成的钻刃(3)的钻头(1)，全硬质合金头固定在剩下的钻头(1)的端面(5)上，其特征为借助剩下的钻头(1)的镶榫接头(7)实现附加地固定在一个沿旋转轴线A的位于沿径向外部区内的侧面(6)上；以及，此附加的固定只在这些侧面(6)的一个部分上进行，在这种情况下这些至少涉及几个钻刃(3)的侧面沿旋转方向受压应力。
2．按照权利要求1所述的钻头，其特征为一个钻刃(3)侧面(6)的另一部分设计成外露的。
3．按照权利要求2所述的钻头，其特征为至少涉及几个钻刃(3)的外露的侧面(6)朝旋转方向定向。
4．按照前列诸权利要求之一所述的钻头，其特征为当钻头(1)有偶数的设计为主钻刃(9)和副钻刃(11)的钻刃(3)时，两个相连侧面(6a；6b)的固定设计成使相关的主钻刃(9)沿旋转方向受压应力。
5．按照权利要求4所述的钻头，其特征为配属于主钻刃(9)的沿旋转方向在前面的槽(14b)由两个外露的相连侧面(6c；6d)构成，以及，另外两个相连侧面(6a、6b)固定在镶榫接头(7)上。
6．按照权利要求5或权利要求6所述的钻头，其特征为当全硬质合金头(4)有正好四个基本上沿径向延伸的钻刃(3)时，分别有两个沿直径相对的内角面是外露的或固定在镶榫接头(7)上。
7．按照权利要求4至6之一所述的钻头，其特征为当钻头(1)有主钻刃(9)和副钻刃(11)时，副钻刃(11)相对于主钻刃(9)沿旋转方向在前面。
8．按照权利要求4至7之一所述的钻头，其特征为在后面的副钻刃(11)外露的侧面(6d)布置成垂直于主钻刃(9)。
9．按照权利要求4至8之一所述的钻头，其特征为钻头头部(2)的横截面连续地在剩下的钻头(1)内延续，并且关于沿径向的外部区过渡为相关的螺旋条。
10．按照权利要求9所述的钻头，其特征为主钻刃(9)过渡为主螺旋条(10)，副钻刃(11)过渡为副螺旋条(12)，副螺旋条从钻头头部(2)出发在去剩下的钻头(1)的过渡区内沿径向不断缩短并且不达到通过旋转主螺旋条(10)构成的包络线(13)。
全文摘要
本发明涉及一种具有由单个全硬质合金头(4)的硬质合金构成的钻刃(3)的钻头(1),全硬质合金头固定在剩下的钻头(1)端面(5)上,这种钻头附加地借助镶榫接头(7)通过侧面(6a:6b)固定全硬质合金头,此附加的固定只在这些侧面(6)的一个部分上进行,这些至少涉及几个钻刃(3;9)的侧面沿旋转方向受压应力。
文档编号B23B51/02GK1309007SQ01103440
公开日2001年8月22日 申请日期2001年2月12日 优先权日2000年2月16日
发明者豪普特曼·乌多, 施塔克曼·约瑟夫, 豪夫曼·卡尔－海茵茨, 普勒尔斯·蒂姆 申请人:希尔蒂股份公司