专利名称：有刀架和刀头的刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻孔和/或凿孔刀具，尤其用于加工混凝土、岩石、砖石砌筑和类似的材料，它有一个刀架，刀架的加工端设有硬质合金、硬质材料等制的刀头。
已知的尤其用于加工混凝土、岩石、砖石砌筑等材料的刀具，有一个管状或圆柱形钢制刀架，刀架的加工端有硬化的材料制成的刀头，如硬质合金、硬质材料等。为了加工材料，刀头在加工端至少沿轴向超出刀架，并往往还附加地沿径向超出刀架。
刀具可设计为单纯的钻孔或凿孔刀具，或可同时具有两种功能。根据使用情况，刀架设计得不同。在钻孔刀具以及钻孔和凿孔刀具的情况下，刀架上至少设有例如形式上为螺旋槽的剥离材料导出装置。这种导出装置，具体如螺旋槽，在单纯的凿孔刀具中则被取消。
此外，刀头同样根据使用情况可具有不同的形式。一种广泛流行的形式是设计成刀片的类型。但是，针对一定的使用情况也可以使用其他形状，例如十字刀头，以垂直于刀具轴线去看，它有一个基本上十字形横截面，其中，十字形的臂可相互构成不同的角度。
所有刀具共同之点在于，为了刚性地安装刀头而在刀架上设有槽。这些槽按刀头的形状来确定，也就是说，例如在刀头是刀片的情况下，槽的形式是缝，此缝贯通刀架的加工端。刀头借助于钎焊连接在此槽内固定。
刀架和刀头的材料完全不同的性能，导致这两个部分的热膨胀系数差别很大。尤其是在这两个部分进行钎焊时这一点会带来影响，造成应力，这一应力随着钎焊面积的增大而增加。这种应力一方面会在焊缝中产生裂缝，另一方面损害刀头。因此会造成因刀头脱落和断裂而使刀具损坏。
也许，通过刀头的尺寸设计多少能抵制一些由于产生应力带来的上述缺点，也就是说，采用尺寸增大的刀架和配设厚度增加的刀头。
当然，采取上述措施不可能完全消除上述缺点，在这种情况下更为重要的是带来了其他新的缺点。例如在这方面的另一个缺点是，由于用于刀头的大尺寸的槽，削弱了刀架的加工端。在制造工艺方面同样产生了新的缺点，此时，对于每一种刀具尺寸都要提供专门的切削设备，以制造刀架上的槽。然而，一个最重要的缺点是经济性方面的，因为不允许不考虑刀头材料相当昂贵的价格。因此，对于大尺寸的刀具增加刀头的厚度时，必将导致十分显著地提高刀具的价格。在这种变得更加昂贵的情况下还必须注意到，与材料需求量增加相比，刀头的价格成指数地上升。因此，材料用量加倍，造成的价格不是增加一倍，而是多倍。
由DE-PS 401188已知一种大尺寸的刀具，在该刀具中不是采用唯一的一个贯通的刀头，而是设有沿刀架直径均匀分布的多个刀头。考虑到因膨胀系数不同造成的应力在面积减小时同样减小，所以，各刀片的厚度尺寸可设计得较小。因此，从刀头的材料消耗的观点来看，这在某种程度上具有优点。然而，由此所获得的在材料消耗方面的优点，由于提高了这种刀具的制造费用而重新失去了，因为在制造时不是对一个刀头，而是必须将多个刀头逐个定位和固定。
本发明的目的是创造一种刀具，这种刀具无论从材料消耗来看，还是从加工方面来看，都能经济地制造，此外，它还具有长的使用寿命。
按本发明对于钻孔和/或凿孔刀具为达到上述目的采取的措施是，使刀头至少设有一个膨胀缝，它基本上沿刀头的平行于刀具轴线的长度上延伸。
按本发明所设置的例如基本上可平行于刀具轴线延伸的膨胀缝，将刀头分成几个功能段，其中，每一个分段如同一个单独的刀头。因此，有关于造成应力的问题上涉及一个个分段。所以在度量刀头厚度时，并不是考虑刀头在垂直于刀具轴线上的全部宽度，而仅仅是针对所涉及的单个分段上的宽度。因此，此厚度可以显著减小，从而使刀头材料消耗的减少。其结果是使整个刀头的价格要便宜得多。因为膨胀缝保证在插入刀架之前在各刀头分段间的连接，所以可以如同与普通的整体式刀架那样进行装配。因此不会在制造有关的刀具时产生更多的麻烦和耗费。
此外，在制造工艺方面的优点是，刀头用的槽甚至在刀具尺寸不同时总是相同的，因为刀头可以选择一种统一的厚度。此外，刀头槽的这种统一的尺寸相当小，所以刀架加工端由于刀具尺寸较大时不利的削弱不再发生。
刀头在固定于刀架中之前，亦即尤其是为刀头进行装配作必要的定位时，可将其看作一个整体结构，在完成了在刀架中借助于钎焊进行的固定后，从功能上此整体结构被分解为一个个分段。因此，按本发明的膨胀缝在完成了刀头在刀架中的固定后不再有有效的作用，相反，它将刀头分成了单个的工作段。
在最佳形式中，膨胀缝由刀头中的材料减少构成，但至少留有一个材料接片。在这种情况下，材料的减少最好设计成，留下的材料接片位于刀头厚度的中央。材料减少的形状可以设计得不同。所以从侧面向膨胀缝的过渡，可以为直角或钝角。在后一种情况下，总体上构成了一个朝刀头两个侧面成V形开口的材料减少的外形。
膨胀缝由材料减少形成带来了另外的优点，即为容纳钎焊料提供了空间，这些钎焊料是为使刀头与刀架连接所必需的。从而可以消除迄今已知的一些严重的缺点，这些缺点主要是为钎料提供的空间太小，并因而只能获得不够可靠的连接。
作为容纳钎料空间的膨胀缝的功能基本上可以通过两种途径来利用。其一是，在制造刀头时钎料便已经可以加入膨胀缝，所以刀头和钎料构成了一个加工好的整体。因此在制造刀具时得到进一步的简化。其二是，钎焊在制造刀具时才加入膨胀缝，其结果是，与迄今为止的方法相比，钎料的定位得到简化。
材料接片可沿平行于刀具轴线的刀头长度连续或断续地设置。在连续的材料接片的情况下，它最好基本上沿整个平行于刀具轴线刀头长度延伸。在断续的材料接片的情况下，沿平行于刀具轴线的长度可分布多个留下的材料接片，例如有两个，每一个在刀头的一个端部区内。
为保证膨胀缝具有所提出的性能，材料接片垂直于刀具轴线的厚度，最好等于刀头垂直于刀具轴线的厚度的0.1至0.5倍。按此设计的材料接片导致各分段的工作彼此分开，从而将整个刀头分成单个的工作单元。最好设有多个膨胀缝，它们将刀头垂直于刀具轴线的宽度分成大体均匀的分段。在最佳方式中，可设两个膨胀缝，从而分成三个分段。在三个分段的情况下，中段最好有一个定心尖。
按本发明的膨胀缝结构，允许刀头有不同的尤其是符合使用要求的设计。刀头例如可有一个加工端的刀刃，它以熟知的方式按钝角会合在定心尖。因此，所涉及的是一种普通和熟知的刀头设计，当然它设有按本发明的膨胀缝。
在本发明的进一步设计中，膨胀缝可被利用来作为刀头特殊设计的重要基础。从而提供了这种可能性，即构成的刀头具有阻力很小的刀刃形状。
在一种最佳实施形式中，加工端的刀刃在紧邻着膨胀缝的部分互相成一个角度，并因而从膨胀缝的一侧向另一侧不形成直线形的过渡。因此加工端刀刃紧邻膨胀缝的部分相对于刀具轴线成一个角度，按另一种最佳实施形式，这一角度可设计为钝角。
为构成低阻力的形状，还可以将刀头设计为，加工端的刀刃最好在膨胀缝所在区内下沉。
例如存在着这样的可能性，加工端的刀刃通过轴向的台阶在膨胀区下沉。这样一种设计通过一个特别突出的定心尖改善了刀具的定心。
另一种可能性是，加工端的刀刃在膨胀缝区域由通过构成反向角下沉。在这种情况下，角的斜度可以任意改变，此外，刀头的外部区同样可通过刀刃的会合而设有刀尖。
在经济地制造工具方面而言，刀头最好设计为刀片。
尤其对于大尺寸的刀具或高要求的刀具，刀头最好设计为十字刀头。
考虑到在例如通过烧结制造刀头的情况下，按本发明的膨胀缝在某种程度上形成扩散阻滞带，所以可以将通过膨胀缝分开的区域赋予不同的材料特性。因此可以制成一种刀头，它的材料特性符合有关的使用情况。所以例如可以提供一种刀头，它的外部分段具有高的硬度，而其中央分段突出之点是具有高的韧度。这种刀头例如可以在用烧结法制造时通过添加合金元素来达到。
下面借助于几个例子详细说明本发明。附图中
图1按本发明具有刀架和刀头的刀具；图2按图1的刀头前视图；图2a图2中刀头的俯视图；图2b图2中详图A的放大表示；图2c图2a中详图B的放大表示；图3刀头另一种实施形式的前视图；图3a图3中刀头的俯视图；图3b图3中详图C的放大表示；图3c图3a中详图D的放大表示；图4至11a刀头的其他实施形式。
图1中表示的刀具有一个刀架1和一个刀头2。刀间2刚性连接地装在刀架1的槽1a中。刀头2有两个平行于刀具轴线2延伸的膨胀缝2a，它们以材料减少的方式用留下的材料作连接片2b构成。在刀头2的加工端有刀刃2c，它以一个钝角朝定心刀尖2d会合，并在膨胀缝2a的两侧成直线。由图1可见，由于膨胀缝2a将刀头2的宽度分成三个分段。
在图2、2a、2b和2c中再次表示了图1中的刀头2，但没有表示刀架1，此刀头2仍具有膨胀缝2a和留下的接片2b，以及具有构成定心尖2d的刀刃2c。在按图2b的放大表示中，可更清楚地看到膨胀缝2a的接片2b。此外，由图2a的俯视图可见，膨胀缝2a的接片2b设在刀头2厚度的大约中央，这一情况在图2c的放大图中可更清楚地看出。
图3表示带膨胀缝3a的刀头3，此膨胀缝3a有例如两个留下的材料接片3b。刀刃3c按构成钝角延伸，并形成定心尖3d，其中，刀刃3c在膨胀缝3a的所在区内互相相邻的部分成一个角度。
在图3b的放大表示中表示了一个膨胀缝3a的一个材料接片3b。由图3a可以看出材料接片3b相对于刀头3厚度处于中央的设计，这一情况在图3c的放大表示中可更清楚地看出。
图4和4a表示带两个膨胀缝4a和留下的材料接片4b的刀头4。刀刃4c按一个钝角延伸，并构成定心尖4d。尤其如图4所示，在刀头4的后面弯成凹形。
图5和5a表示带两个膨胀缝5a和留下的材料接片5b的刀头5。刀刃5c按钝角延伸，并构成定心尖5d。刀头5的后面弯成凸的。
刀头3、4、5、的刀刃3c、4c、5c与膨胀缝3c、4c、5c直接相邻的部分互相形成一个角度，如图3至5中所示。此外，在所表示的例子中，刀刃3c、4c、5c的与膨胀缝3a、4a、5a直接相邻的部分与刀具轴线形成一个钝角。
按图4和5所示的刀头4、5后面设计成弯曲形的优点在于，刀架与刀头4、5之间能精确定心。这一点无论在刀具制造时还是在使用时均起作用。在制造尤其便于在钎焊过程之前定位。在刀具使用时产生中心的定向分力，此分力减小了焊缝的剪应力。
图6和6a表示带两个膨胀缝6a留下的材料接片6b的刀头6。通过在膨胀缝6a处的轴向台阶刀刃6下沉，以构成定心尖6d。
在图7和7a中表示的刀头7有两个膨胀缝7a和材料接片7b。刀刃7c通过构成反向角在膨胀缝7a区域内下沉，以构成定心尖7d。
按图8和8a的刀头8设计为十字刀头。带材料接片8b的膨胀缝8a将刀头8分成四个臂8c和一个定心尖8d。
按图9和9a的刀头在臂9c和底部9e之间有带材料接片9b的膨胀缝9a。在底部9e上设有一个定心尖9d。
图10、10a、11和11a表示带膨胀缝10a、11a的刀头10、11。在按图10的刀头10中，在膨胀缝10a之间留下的分段，沿加工方向在刀头平面内缩小。在图11的刀头11中，在膨胀缝11a之间留下的分段，沿加工方向在刀头平面内扩大。图11a还表示，在刀头11中，从侧面11e向膨胀缝11a的过渡，通过一个钝角进行。因此，膨胀缝11a朝两个侧面11e成V形张开。刀头10、11的中段有一个定心尖10d、11d。
权利要求
1.尤其用于加工混凝土、岩石、砖石砌筑等材料的钻孔和/或凿孔刀具，它有一个刀架(1)，在其加工端设有一个用硬质合金、硬质材料等制的刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)，其特征为刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)至少有一个膨胀缝(2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a)，它基本上沿平行于刀具轴线(Z)计量的刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)的长度延伸。
2.按照权利要求1所述之刀具，其特征为膨胀缝(2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a)由带至少一个留下的材料接片(2b、3b、4b、5b、6b、7b、8b、9b、10b、11b)的材料收缩所构成。
3.按照权利要求2所述之刀具，其特征为存在着一个基本上沿平行于刀具轴线(2)计量为刀头(2)的长度延伸的材料接片(2b)。
4.按照权利要求2所述之刀具，其特征为至少有两个沿平行于刀具轴线(2)计量的刀头(3)的长度分布的材料接片(3b)。
5.按照权利要求2至4之一所述之刀具，其特征为垂直于刀具轴线(2)计量的材料接片(2b、3b、4b、5b、6b、7b、8b、9b、10b、11b)的厚度，大约等于垂直于刀具轴线(2)计量的刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)厚度的0.1至0.5倍。
6.按照权利要求1至5之一所述之刀具，其特征为设有多个膨胀缝(2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a)，它们将垂直于刀具轴线(Z)计量的刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)宽度，分成大体均匀的分段。
7.按照权利要求6所述之刀具，其特征为设置两个膨胀缝(2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a)，以形成三个分段。
8.按照权利要求7所述之刀具，其特征为中段有一个定心尖(2d、3d、4d、5d、6d、7d、10d、11d)。
9.按照权利要求1至8之一所述之刀具，其特征为刀头(2、3、4、5、6、7)有一个按钝角通向定心尖(2d、3d、4d、5d、6d、7d)的力工端刀刃(2c、3c、4c、5c、6c、7c)。
10).按照权利要求9所述之刀具，其特征为加工端刀刃(3c、4c、5c)与膨胀缝(3a、4a、5a)直接相邻的部分互相构成一个角度。
11.按照权利要求10所述之刀具，其特征为加工端刀刃(3c、4c、5c)与膨胀缝(3a、4a、5a)直接相邻的部分相对于刀具轴线(Z)成钝角延伸。
12.按照权利要求9所述之刀具，其特征为刀头(6、7)具有一个在膨胀缝(6a、7a)区域内下沉的加工端刀刃(6c、7c)。
13.按照权利要求12所述之刀具，其特征为加工端刀刃(6c)在膨胀缝(6a)区域内通过轴向台阶下沉。
14.按照权利要求12所述之刀具，其特征为加工端刀刃(7c)在膨胀缝(7a)区域内通过构成反向角下沉。
15.按照权利要求1至14之一所述之刀具，其特征为刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)设计成刀片。
16.按照权利要求1至14之一所述之刀具，其特征为刀头(8)设计为十字刀头。
17.按照权利要求6至16之一所述之刀具，其特征为刀头(2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)和各分段有不同的材料特性。
全文摘要
钻孔和/或凿孔刀具由刀架(1)和刀头(2)组成。刀头(2)设置平行于刀具轴线(2)的膨胀缝(2a)，膨胀缝(2a)由材料收缩形成，并留有材料接片(2b)。与刀架(1)一起制造和装配时，刀头(2)看作是一个整体。在刀具使用时，由于膨胀缝(2a)将刀头(2)形成各个工作单元，这样做的结果是降低了应力，因而可以减小刀头(2)的材料消耗。
文档编号E21B10/58GK1132135SQ9512026
公开日1996年10月2日 申请日期1995年11月27日 优先权日1994年11月28日
发明者沃纳·克雷尼 申请人:希尔蒂股份公司