螺旋钻孔器和制造方法与流程

本发明涉及一种用于螺旋钻孔器的制造方法和具有多个螺旋接片的螺旋钻孔器。

技术实现要素：

用于螺旋钻孔器的按照本发明的制造方法具有下面的步骤。将坯件改形为半成品。所述半成品由相对于钻孔器轴线同轴的具有一定半径的核心部和一定数量在核心部上设置的具有高度的接片形成。半成品具有沿钻孔器轴线不变的横截面。接片具有第一区段，所述第一区段邻接到核心部上，并且在所述第一区段中，接片沿周向方向的宽度随着相对于钻孔器轴线的增加的径向的距离保持不变或减少。接片具有第二区段，所述第二区段邻接到第一区段上并且在所述第二区段中，接片沿周向方向的宽度随着相对于钻孔器轴线的增加的径向的距离而增加。半成品的接片利用多个环形包围半成品的并且沿钻孔器轴线在接片上滚动的辊轧工具改型为螺旋形的部段。辊轧工具具有相对于钻孔器轴线倾斜的齿。螺旋形的部段的高度小于接片的高度。由相邻的接片形成的螺旋形的部段彼此在闭合褶中接触。

坯件的改型在至少两个阶段中进行。在第一阶段期间，优选圆柱形的坯件的材料由角区域推在一起成为接片。产生的接片具有蘑菇形的结构，其外部的头部包含大的材料量。在第二阶段期间接片被纵向辊轧。材料从头部通过辊轧工具引导地再次往回推到之前露出的角区域中。倾斜的齿一方面推动材料并且阻止到后来的螺旋部通道中的材料流。材料由此在螺旋形的部段中堆起。相邻的辊轧工具将其材料的两个部分推到处于要改型的接片之间的角区域中。两个螺旋形的部段沿周向方向彼此对接并且形成连续的螺旋线。在螺旋线中，保留闭合褶，在所述闭合褶上，所述部段彼此对接。

所述闭合褶可以处于如下平面中，所述平面包含钻孔器轴线并且在中央设置在相邻的接片之间。两个接片相反于环绕方向和沿环绕方向的材料流由于辊轧工具的对称的设计大致相同。

接片的头部优选包含许多材料，所述材料在螺旋形的部段的辊轧期间可以再分配。一种设计规定，在横截面中，第一区段的面小于第二区段的面。

头部沿径向的方向突出超过要制造的螺旋部，借此辊轧工具可以将材料在接片的整个长度上再分配到接片之间的角区域中。接片的高度优选比螺旋形的部段的高度大至少20％并且最多100％。

一种设计规定，接片的数量相同于或大于螺旋背部的数量。优选所述数量相同。

按照本发明的螺旋钻孔器具有钻头和螺旋部。所述螺旋部包含确定钻孔器轴线的圆柱形的核心部和一定数量与核心部连接的螺旋形的螺旋接片。螺旋接片分别由多个部段形成，所述部段彼此沿平行于钻孔器轴线延伸的闭合褶接触。闭合褶可以处于包含钻孔器轴线的平面中。核心部在螺旋部的通常的理解中对应于可以刻入螺旋线的最大的圆柱体。

一种设计规定，闭合褶的高度相同于螺旋接片的高度。闭合褶在圆柱形的核心部中开始。

一种设计规定，两组部段中的第一组部段通过沿螺旋钻孔器的旋转方向指向的边沿和闭合褶之一限定并且两组部段中的第二组部段通过相反于旋转方向指向的边沿和闭合褶之一限定。

附图说明

后续的说明借助示例的实施形式和附图解释本发明。图中：

图1示出螺旋钻孔器；

图2示出在平面ii-ii中经过螺旋钻孔器的螺旋部的横截面；

图3示出在平面iii-iii中经过螺旋钻孔器的螺旋部的横截面；

图4示出在平面iv-iv中经过螺旋钻孔器的螺旋部的横截面；

图5、6示出轧机机座

图7以横截面示出半成品

图8、9示出轧机机座

具体实施方式

相同的或功能相同的元件通过相同的附图标记在图中指示，只要不另外说明的话。

图1示意性简化示出示例性的螺旋钻孔器1。螺旋钻孔器1沿钻孔器轴线2相继地具有钻头3、螺旋形的螺旋部4和插入端部5。

所示出的螺旋钻孔器1设计用于加工岩石，尤其是用于与旋转运动叠加的凿活动。钻头3具有四个沿冲击方向6指向的凿棱边7。凿棱边7分别作为沿螺旋钻孔器1的旋转方向在前运行的面和尾随的面的交叉线形成，所述两个面相对于钻孔器轴线2倾斜并且彼此以至少60度倾斜。凿棱边7基本上沿径向的方向延伸，例如从钻头3的尖端8出发直至钻头3的边缘，在那里凿棱边7优选相对于尖端8沿冲击方向6向后错开。凿棱边7相对于钻孔器轴线2的倾斜可以沿径向的方向恒定或在尖端8的区域中小于在边缘上。尤其是凿棱边7可以在边缘上垂直于钻孔器轴线2延伸。在钻头3的边缘上，中断棱边9连接到沿冲击方向6指向的凿棱边7上，所述中断棱边平行于钻孔器轴线2延伸。中断棱边9优选径向超过螺旋部4伸出。钻头3在其周边上设有平行于钻孔器轴线2延伸的导出沟槽10，钻屑可以沿所述导出沟槽从钻孔中运输出来。导出沟槽10沿周向11设置在凿棱边7之间。钻头3优选是烧结的硬金属的连续的基体，所述硬金属例如包含碳化钨和金属的结合物料。示出的钻头3具有两对不同地构成的凿棱边，其中形成尖端8的凿棱边称为主切削刃并且另一对称为副切削刃。代替四个凿棱边，凿体也可以具有两个、例如仅所述主切削刃、或三个或多于四个凿棱边。

螺旋部4由实心的圆柱形的螺旋芯12和四个围绕螺旋芯12缠绕的螺旋接片13组成。螺旋芯12和螺旋接片13没有缝地相互连接。将螺旋部4分成螺旋芯12和螺旋接片13基于其典型的形状进行。螺旋接片13确定螺旋部4的整个表面。螺旋接片13具有从螺旋底部14直至螺旋背部15沿周向11升高的边沿16和沿周向11下降的边沿17。螺旋底部14相对于钻孔器轴线2的距离是螺旋部4的内半径18并且螺旋背部15相对于钻孔器轴线2的距离是螺旋部4的外半径19。具有内半径18的圆柱体、即最大的可刻入螺旋部4的圆柱体是螺旋芯12。在所述表面和螺旋芯12之间的体积配置给螺旋接片13。螺旋接片13的高度20是螺旋部的外半径19和内半径18的差。

螺旋部4具有三个、四个、五个或六个螺旋接片13。螺旋接片13优选相同地构成。在四个螺旋接片13中，例如两个螺旋接片可以具有比另两个螺旋接片13小的高度。螺旋接片13优选均匀地围绕钻孔器轴线2分布地设置。各螺旋接片13在垂直于钻孔器轴线2的横截面中测量(图2)的角距离21是全圆的与螺旋接片13的数量对应的一小部分、例如90度。螺旋部4具有整数的旋转对称性、例如四重的旋转对称性。螺旋部4的螺距22是两个相邻的螺旋接片13在相对于钻孔器轴线2平行的纵剖面中的测量的轴向的距离。螺距22优选恒定。螺旋部4对应沿钻孔器轴线2为周期性的。

图2示出通过螺旋部4的第一横截面，图3示出大约以螺距22的八分之一相对于第一横截面错开的第二横截面，并且图4示出大约以螺距22的一半相对于第一横截面错开的第三横截面。示例性的螺旋部4从第一横截面至第二横截面大约旋转12度，从第一横截面至第三横截面旋转45度。

螺旋接片13不仅沿周向11而且沿钻孔器轴线2多次地分成各部段23、24、25。示例性的部段23加阴影线地在图1中加以强调。部段23、24、25在示例性的钻孔器中相同地构成。部段23彼此沿周向11并且沿钻孔器轴线2彼此邻接。沿钻孔器轴线2相邻的部段23、25配置给不同的螺旋接片13。部段23沿钻孔器轴线2通过螺旋底部14限定。

螺旋接片13划分成部段23、24沿周向11通过闭合褶26实现，所述闭合褶在螺旋部4的整个长度上和螺旋接片13的整个高度20上延伸。闭合褶26很大程度上是平的并且处于四个平面e中。平面e平行于钻孔器轴线2并且可以可选地包含或具有相对钻孔器轴线2的距离，所述距离显著小于内半径18，例如小于内半径18的10％。所述平面e彼此处于相同的角度下、例如相互垂直。

相邻的部段23、24彼此在闭合褶26中接触。闭合褶26构成材料组织从其中一个部段23至相邻的部段24的中断。然而两个部段23机械地接触，即彼此接触。在部段23、24之间没有空隙。闭合褶26可以例如以切口(schliff)横向于钻孔器轴线2可见。例如可以通过蚀刻切口强调闭合褶26。

用于螺旋钻孔器1的接着所述的制造方法主要涉及螺旋部4的制造。插入端部5的制造和钻头3的制造或安装只是优选的示例。

图5、6示意性以纵剖面v-v或横截面vi-vi示出坯件27的加工步骤。坯件27例如是具有沿坯件轴线28不变的半径29的圆柱形的线。坯件27的横截面为了更简单的设置优选是圆形的，然而也可以具有另一个大致圆形的结构、例如多边形、椭圆形。示出的制造方法将坯件27在后续的改型步骤之后切成希望的长度，例如螺旋部4的长度或螺旋钻孔器1包括插入端部5的长度。在一种优选的变型中，螺旋部4首先成形到坯件27中并且接着将螺旋部4裁剪成希望的长度。

第一改型阶段将多个纵向槽30成形到坯件27中。例如所述四个纵向槽30通过包括四个旋转的辊轧工具31的轧机机座滚压到坯件27中。辊轧优选以纵向辊轧进行，其中，坯件27沿平行于坯件轴线28的推进方向32导入辊轧工具31之间。辊轧工具31围绕轴线33旋转，所述轴线垂直于推进方向32。纵向槽30具有沿坯件轴线28恒定的横截面。优选地，纵向槽30具有相同的形状并且均匀地围绕坯件轴线28分布地设置。由坯件27产生的半成品34具有围绕坯件轴线28对应于横截面的四重的对称性。

图7示出半成品34的横截面。初始的坯件27的轮廓打点地示出。纵向槽30沿垂直于钻孔器轴线2的方向35敞开。纵向槽30随着与钻孔器轴线2的增加的距离连续加宽。纵向槽30具有底部36和两个对置的壁37。底部36可以如示出地连续地圆形或椭圆地弯曲或在中间的区域中是平的。壁37很大程度上是平的。示例性的壁37彼此和相对于方向35平行。各壁37也可以稍微相对彼此倾斜，随着与坯件轴线28的距离增加彼此远离。

半成品34包括圆柱形的核心部38和四个接片39。核心部38的半径51相同于纵向槽30的底部36与坯件轴线28的距离。接片39通过改形产生。接片39的高度40相同于半径51与半成品34的外半径41的差。

接片39优选具有相同的形状，所述形状在纵向槽30之间构成。接片39的形状是蘑菇或喇叭形的。接片39具有邻接到核心部38上的内部的区段42和邻接到内部的区段42的与核心部38背离的一侧上的外部的区段43。接片39具有依赖于与坯件轴线28的距离的宽度44。宽度44表示以长度计量单位沿周向11的尺寸计量，即两个处于对置的表面上的点的距离，所述点处于与坯件轴线28垂直的平面中并且与坯件轴线28具有相同的距离。宽度44在内部的区段42中随着相对于坯件轴线28的增加的距离连续减小。接片39具有腰部45、即最薄的位置。内部的区段42在腰部45上结束。外部的区段43是在腰部45外的接片39的其余部分，即比腰部45相对于坯件轴线28有更大的距离。宽度44在邻接到腰部45上的外部的区段43中增加。外部的区段43的最大的宽度为腰部45的宽度44的150％至250％。腰部45与坯件轴线28的距离处于要制造的螺旋部4的外半径19的80％与125％之间。

设有接片39的半成品34输送给包括四个第二辊轧工具46的第二支架(图8、9)。第二支架将接片39每一个纵向辊轧部辊轧成连续的、示出的四个螺旋接片13。辊轧工具46的旋转或枢转轴线垂直于进给方向和半成品34的钻孔器轴线2。第二辊轧工具46优选相同并且围绕钻孔器轴线2优选以等距的角度设置。每个所述辊轧工具46加工半成品34的另一个角区段47。沿周向11相邻的辊轧工具46彼此优选这样接触，使得滚动面形成围绕半成品34的钻孔器轴线2的封闭的环。半成品34的轴向区段从所有侧同时改型并且轴向的区段连续沿钻孔器轴线2移动。

半成品34可以输送给具有确定的角度取向的第二支架。在示出的实施形式中，第二支架以45度相对于第一支架旋转。接片39相对于滚动面分别在中央或大约在中央。第二辊轧工具46因此对接片39之一进行改型。对应地，第二辊轧工具46的数量相同于接片39的数量。

辊轧工具46具有类似包括多个齿48的斜齿的齿轮的形状。齿48的顶线50相对于辊轧工具46的旋转轴线49以一倾斜角倾斜。所述倾斜角处于35度和60度之间并且对应于希望的螺旋斜率选择。齿48不同于棱柱形的结构具有圆形地凹地弯曲的顶线50。所述曲率大致相同于要制造的螺旋底部14的曲率。齿48的高度沿旋转轴线从边缘至中心单调减少并且此后直到边缘单调增加。齿48优选在辊轧时接触半成品34的核心部12而不对其进行改型。第二辊轧工具46主要对在接片39的外部的区段43中的材料进行改型。