专利名称：钻孔工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的钻孔工具。
除了已知的用于在岩石、混凝土、砖砌体等内制造钻孔的钻孔工具外，其中切下的钻屑借助于至少一个在制有钻刃的钻孔工具杆上螺旋形延伸的排屑槽从钻孔中输出，以往还建议了一些所谓抽吸式钻头。它们由配备有轴向孔的钻孔工具构成，此钻孔工具通过转接器和连接部分连接在一产生负压的设备尤其是吸尘器或类似设备上。抽吸式钻头应通过吸出在工作时产生的钻屑导致提高钻孔效率和更好地清洁钻孔。例如在DE-A-2756140中介绍了一种此类抽吸式钻头。此已知的抽吸式钻头有一根制有轴向抽吸孔的杆，杆的一端装在一转接器内，转接器被一旋转固定的连接部分围绕。在此杆的相对端旋入一个装有硬质合金刀片的头部并可拆卸。抽吸孔与头部内的孔连通，该头部内的孔通往刀片的两侧。此抽吸孔经由转接器和连接部分与吸尘器连接。工作中在钻刃处形成的钻屑通过钻头和抽吸孔输入吸尘器。
这种已知的抽吸式钻头有一可更换的旋入杆内的头部。当置入头部的硬质合金刀片过度磨损时或孔堵塞时应能更换头部。由于尤其在冲击钻机工作时产生巨大的轴向冲击的集中冲击能量，使杆内和头部的螺纹受到极大的负荷，因此可能出现螺纹被损和头部不再能可靠地固定的情况。另一方面则可能由于钻孔工具在工作时旋转导致在头部与杆之间的螺纹连接旋得如此之紧，以致在需要时要费很大的力气才能拆开或甚至根本不再能拆开。事实还证明，此已知抽吸式钻头的加工制作比较麻烦。其中尤其是在由较长的钢棒制的杆内加工轴向孔对加工技术提出了高的要求。
为了克服已知抽吸式钻头的缺点并简化抽吸孔的加工，在DE-U-7908923中建议，钻孔工具的杆用钢套管制造。套管状杆的一端与转接器连接，转接器被一旋转固定的连接件围绕，在连接件上例如可连接一吸尘器。转接器在杆的轴向加长段内配备一插入端，用于将钻孔工具连接在钻机上。在钢套管相对的前端制有一设计为十字形的槽。在此轴向槽内插入并固定整体烧结的硬质合金十字形钻头的钻刃。在这种情况下钻刃的造型和套管状杆的内径应选为，在钻刃与杆内壁之间留下孔道，它们与杆内的轴向通道连通。
由DE-U-7908923已知的这种钻孔工具，钻头的头部稳定性较差。用硬质合金整体烧结的十字形钻头只是支承在钢套管的轴向槽中。在旋转时冲击地挖掘地基所产生的剪力，几乎全部须由十字形钻头承受。在这种情况下，此十字形钻头可能从槽中脱落或甚至可能导致硬质合金损坏。十字形结构的钻头造型应选择为，在钻头与杆内壁之间留下孔道，它们延伸成为轴向通道的沿轴向继续的部分。因此，钻头被设计成板条式的并具有朝交叉区越来越大的高度。以此方式各钻刃在交叉区内构成一刃尖，它没有任何支承地跨接在轴向通道上。工作时此突出的刃尖因轴向冲击而承受巨大的负荷。由于所选用的十字形钻头的设计，尤其可能在与冲击钻机的连接装置中产生比较大的轴向冲击的集中冲击能量，从而损坏用硬质合金整体烧结的十字形钻头。由钻刃和套管内壁为边界的孔沿轴向定向。在工作时抽吸式钻头的头端有可能被切下的钻屑完全浸没。于是，多次的抽吸作用也不再足以迅速和充分地抽出钻屑，这些孔可能被堵塞。
本发明的目的是克服先有技术的钻孔工具的这些缺陷。应当创造一种按此种类型的钻孔工具，它有一根套管状的杆和一个完全由刀具材料最好用硬质合金烧结的钻头。此钻孔工具的结构应设计为，能防止与杆内的贯穿通道连通的抽吸口被工作时切下的钻屑堵塞。与此同时钻头的装配应能方便和可靠地完成。
借助于一种具有权利要求1特征部分所述特征的钻孔工具来达到上述目的。此按本发明的用于在岩石、混凝土、砖砌体等中加工钻孔的钻孔工具有一管状杆，此杆有一沿轴向延伸并与抽吸口连通的贯穿通道。在杆的一个纵向端，此管状杆配备有用于连接在钻机上的插入端。在处于相对位置的前自由端上，杆装有具有钻刃的钻头，钻头整个用刀具材料，最好用硬质合金制造。钻头与管状杆的前自由端基本上对接，并最好通过熔焊或钎焊连接。至少一个抽吸口由头部通道口构成，头部通道至少部分以钻头材料为界，以及头部通道口的面积设计为至少部分在杆和/或钻头的周缘区内。
通过令钻孔工具至少有一个头部通道，此头部通道口的面积设计为大部分在杆和/或钻头周缘区内，可使抽吸口在工作中不那么容易堵塞。由头部通道口构成的抽吸口处于钻刃在地基中的挖掘部分之外，它并没有直接浸没在切下的钻屑之中。因此例如在钻孔作业的一开始还没有足够抽吸功率时防止抽吸口被钻屑堵塞。然而此至少局部以钻头材料为界的抽吸口离钻孔的孔底却足够近，因此通过在工作中产生的负压能可靠地将钻孔时产生的钻屑除去。抽吸口相对于在作业时形成的环腔的侧面定向，防止那些还没有充分破碎的材料搁在抽吸口前面并妨碍抽吸。因此，只有在环腔内被钻刃充分粉碎了的钻屑才到达抽吸口。通过令钻头基本上与管状杆对接，使装配过程可以比较迅速地完成。钻头在杆前端的固定最好通过熔焊或钎焊实现。这两种接合技术均已得到充分考验，它们保证钻头在杆上所要求的固定。
业已证实对于钻孔工具基本上无故障地工作为有利的是，将头部通道口面积的三分之二以上安排在杆和/或钻头的周缘区内。
为了更好地防止堵塞抽吸口，有利的是令头部通道朝杆周缘的方向或相对于钻头沿轴向的侧面定向，并使头部通道与管状杆的纵轴线相交成一个小于90°最好在10°和70°之间的夹角。头部通道最好通过在杆的周缘和/或在钻头中的材料留空形成。因此头部通道和其起抽吸口作用的口在头部与杆接合时自动构成，从而可以取消进一步的再加工。可以在杆周缘的端侧设置此留空，或也可以通过钻头的特殊造型在钻头和管状杆接合后留下头部通道。此头部通道也可以采用这两种措施的组合形式构成。在钻头通常通过粉末冶金成形和烧结过程制成时，在其造型方面存在多种多样的可能性。在钻头上的材料留空也可以在完成烧结过程后例如通过端面(一个或多个)去除材料地加工或通过在钻头内加工一个或多个孔来制成。
头部通道口的横截面最好设计为小于贯穿通道的横截面，它在贯穿通道横截面积的约30％和70％之间。在有多个带孔口的头部通道的情况下，全部孔口的横截面积总量最好小于贯穿通道的横截面积。通过使贯穿通道具有较大的横截面，防止吸入直径大于贯穿通道直径的钻屑。从而可靠地防止堵塞贯穿通道。最不利的情况无非是其中一个孔口在口附近区域短时受阻。但是这种类型的堵塞比较容易重新取消，例如用钉子或一段钢丝把堵住的材料捅入较大的贯穿通道内。采用所选择的这种一个或多个孔口与贯穿通道的截面积关系，在钻孔中还产生足够高的负压，从而保证通过孔口吸入的钻屑始终能立即经杆抽走。由此防止贯穿通道由于吸入过多量的钻屑而这些钻屑又不能足够迅速地排出而被堵塞。
头部通道和/或贯穿通道不一定必须具有圆形横截面。例如在需要时横截面也可以设计为椭圆形、卵形、多边形等。要求采用一种不同于圆形的横截面例如可能基于钻头对接在杆上时当地必须有更大的对接面的情况下提出的。
按另一种替代非圆形的贯穿通道横截面的方案或与之组合的方案，杆也可以具有一种与圆形不同的周缘轮廓形状。由于杆周缘轮廓形状可基本上任意地设计，使钻头可考虑采用最佳的造型，并与此同时为对接过程提供尽可能大的接合面。
在按本发明的钻孔工具的一种令人感兴趣的方案中，贯穿通道至少在杆的前段具有多边形截面，以及钻头在其与钻刃的相对端有一沿轴向的加长段，它的周缘轮廓形状至少局部与贯穿通道的横截面一致。例如，贯穿通道的横截面可具有正六角的形状，而轴向加长段则设计为相应的六边形。在装配钻头时，六边形的加长段置于六角形贯穿通道内并与之旋转固定地连接。此轴向加长段与杆既不钎焊也不熔焊，而是摩擦连接。由于轴向加长段的周缘轮廓形状与贯穿通道的截面形状互相基本一致，故在钻头和杆之间由此获得的传扭连接承受了在工作时作用在钻头上的大部分剪力，并将它们经杆传出。这样一来减轻了钻头与杆之间例如熔焊或钎焊的接合部位的负担，并能更好地防止钻头剪切损坏。
通过使抽吸口的数量与钻头上的钻刃数量一致以及每个抽吸口相对于沿旋转方向直接在前面的钻刃有一个小于90°的角向距离，那么在工作时产生的钻屑基本上已直接在钻刃后面被吸走。如果在个别情况下出现其中一个抽吸口被短时堵塞，其余那些敞开的抽吸口的抽吸作用仍足以将钻屑可靠地除去。
在按本发明的钻孔工具方案中，钻头有三个钻刃，它们彼此以在约90°和约180°之间最好约120°的角向距离布置。如此设计的钻孔工具的特点是能非常均匀地挖掘要开挖的地基材料以及有良好的钻进速度。在装有一个有三个钻刃的钻头的钻孔工具一种有利的改进中，杆至少在前段具有多边形周缘轮廓。此钻头设计为，在俯视图中看，支承钻刃的一个加宽了的钻头基座有一些侧面，它们与杆的外表面基本重合。钻刃与钻头基座的侧面相交成约90°±10°的夹角。所选择的这种三钻刃式钻头与多边形的杆前段的几何参数，意味着在为对接过程所提供的接合面方面是最佳的。
下面参见在示意图中表示的实施例详细说明本发明。其中
图1装入冲击钻机工具安装座内的按本发明的钻孔工具；图2图1所示钻孔工具前段的轴向剖面；图3与图2所示钻孔工具不同方案的类似的轴向剖面；图4按本发明的钻孔工具第三种实施例钻头俯视图；以及图5具有与图4相比为修改后的钻头的按本发明的钻孔工具另一种实施例俯视图。
图1表示其总体用符号1标示的按本发明设计的钻孔工具，图中表示它已装入一种示意为钻机M例如冲击钻机的工具安装座R中。此钻孔工具1有一根具有贯穿通道3的管状杆2。管状杆2在其一端与连接部分4连接，例如通过熔焊或钎焊，连接部分有一插入端5，用于连接在钻机M的工具安装座R中。贯穿通道3与连接部分4中的孔6连通，后者通入在连接部分4周缘处的一个孔7。在工具安装座R的轴向加长段内，在钻机M上设有一传扭的接合中分C，它配设有一环腔S，环腔S与连接部分4中孔6的出口孔7连通。环腔S通入接管N，抽吸软管H便连接在此接管N上。
在套管状杆2与连接部分4相对的那一端，钻孔工具1配备有钻头8，钻头有钻刃9并整个地用刀具材料例如一种硬质合金制造。钻头8与管状杆2的前自由端对接，并例如通过熔焊或钎焊永久地连接在一起。在钻头8的区域内贯穿通道与两个抽吸口11连通，抽吸口由两个头部通道的口构成并布置在钻头8与杆2的对接区内。图1只表示了其中一个抽吸口11，它通过在钻头8侧面10内的留空构成。第二个抽吸口安排在钻孔工具1背对观察者的那一侧。
图2表示按本发明的钻孔工具1杆2前段相对于图1转90°位置的轴向剖面。由两个头部通道12的口构成的抽吸口11布置在钻头8相对的平侧上，并相对于钻头8的钻刃9沿轴向后错。头部通道12相对于杆2的轴线A亦即相对于沿轴向的贯穿通道3倾斜地延伸。由此保证它们的孔口朝着头部通道8的侧面10或朝着杆2的周缘定向。由图可见，头部通道12的横截面积小于沿轴向的贯穿通道3的横截面积。它最好在贯穿通道3横截面积的约30％和70％之间。头部通道12孔口面积的大部分处于杆2或钻头8周缘区内。
图3表示按本发明的钻孔工具第二种实施例，它用符号21标示其总体。如图所示，具有钻刃29的钻头28在其背对钻刃的那一端有一销子状轴向加长段24，它被插入杆22前段的贯穿通道23内。贯穿通道23至少在杆22的前段有一种不同于圆形的截面，它例如如图中示意表示的那样设计为六角形。钻头28轴向加长段24的外轮廓形状与贯穿通道22的横截面形状相配。因此，钻头28除了例如通过钎焊或熔焊与杆22前自由端连接以外，还传扭地固定在此贯穿通道23内。
由图3可见只设有一个头部通道26，它的口构成抽吸口27。此头部通道26布置在钻头28和杆22的接合区内，并通过在钻头28侧面25内及在杆22前自由端处的材料留空构成。抽吸口相对于钻刃29沿轴向后错。头部通道26相对于轴向贯穿通道23倾斜地延伸为，使抽吸口朝钻头28侧面25的方向定向。
图4表示按本发明的钻孔工具另一种实施例的管状杆配备有钻头的前自由端俯视图，其总体用31标示。管状杆32有不同于圆形并大体为多边形的周缘轮廓形状。贯穿通道33的横截面基本上与杆32的周缘轮廓形状相对应。与杆32前自由端对接的钻头38有三个钻刃39，它们彼此按大约120°的角向距离排列。钻刃39的走向设计为这样，即它们相对于杆32的周缘成约90°±10°的角度倾斜延伸。抽吸口37的数量与钻刃39的数量一致。在这里抽吸口37布置成，当钻孔工具31旋转时，在前面的钻刃39和紧接在后面的抽吸口之间的角向距离小于90°。
图5表示配备有一个具有三个钻刃49的钻头48的钻孔工具41的一种改型方案。钻孔工具的管状杆42有不同于圆形的周缘轮廓形状和有一个贯穿通道43，后者的横截面基本上是多边形。这三个钻刃49彼此按约120°的角向距离排列。为三个钻刃49中的每一个配设一个抽吸口47。为了增大钻头48和杆42例如通过熔焊或钎焊进行连接时所用的接合面，钻头48在其背对钻刃49的那一端有一加宽的钻头基座50。在此钻头基座50内设有用作头部通道46的留空。钻头基座50有一些侧面51，它们的投影与杆42的周缘轮廓基本重合。以此方式使钻头48与管状杆42前自由端的永久性连接所用的接合面尺寸最佳化。
本文说明了按本发明的钻孔工具在其作为抽吸式钻头时的应用。不言而喻，所描述的钻孔工具也可按相反的工作方式使用。例如，带有其出口的贯穿通道也可应用来借助空气或一种冲洗液冲洗钻孔。
权利要求
1．在岩石、混凝土、砖砌体和类似物内制造钻孔的钻孔工具，它有一管状杆(2；22；32；42)，此杆有一沿轴向延伸并与抽吸口(7、11；27；37；47)连通的贯穿通道(3；23；33；43)，杆的一个纵向端配备有用于连接在钻机(M)上的插入端(5)，在处于相对位置的前自由端上装有一个具有钻刃(9；29；39；49)的钻头(8；28；38；48)，钻头整个用刀具材料，最好用硬质合金制造，其特征为钻头(8；28；38；48)与管状杆(2；22；32；42)的前自由端基本上对接，并最好通过熔焊或钎焊连接，以及由头部通道(12；26；36；46)口构成至少一个抽吸口(11；27；37；47)，头部通道至少部分以钻头(8；28；38；48)的材料为界以及头部通道口的面积设计为至少部分在杆(2；22；32；42)和/或钻头(8；28；38；48)的周缘区内。
2．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为头部通道(12；26；36；46)口的面积的三分之二以上安排在杆(2；22；32；42)和/或钻头(8；28；38；48)的周缘区内。
3．按照权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征为头部通道(12；26)朝杆(2；22)周缘的方向亦即相对于钻头(8；28)沿轴向的侧面(10；25)定向，并与管状杆(2；22)的纵轴线(A)或一夹角(α)，此角度(α)小于90°，最好在10°和70°之间。
4．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为头部通道(1 2；26；36；46)口的横截面积小于贯穿通道(3；23；33；43)的横截面积，最好在通道(3；23；33；43)横截面积的30％和70％之间。
5．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为头部通道和/或此贯穿通道具有不同于圆形的横截面。
6．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为杆(22；32；42)具有与圆形不同的周缘轮廓形状。
7．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为贯穿通道(23)至少在杆(22)的前段具有多边形横截面，钻头(28)在其与钻刃(29)的相对端有一沿轴向的加长段(24)，它的周缘轮廓形状至少局部与贯穿通道(23)的横截面一致，在这种情况下当装配钻头(28)时沿轴向的加长段(24)旋转固定地固持在贯穿通道(23)内。
8．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为抽吸口(37；47)的数量与钻头(38；48)上的钻刃(39；49)数量一致，并相对于沿旋转方向滞后的钻刃各有一小于90°的角向距离。
9．按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为钻头(38；48)有三个钻刃，它们彼此以在约90°和约180°之间最好约120°的角向距离布置。
10．按照权利要求9所述的钻孔工具，其特征为杆(42)至少在前段具有多边形外轮廓形状，以及将钻头(48)设计为，在俯视图中看，支承钻刃(49)的一个加宽了的钻头基座(50)有侧面(51)，它们与杆(42)的外表面基本重合，其中，钻刃(49)与钻头基座(50)的侧面(51)相交成约90°±10°的夹角。
全文摘要
本发明涉及钻孔工具,它有一管状杆(2),此杆有一沿轴向延伸的贯穿通道(3)。在杆的一个纵向端配备有插入端(5)。杆(2)在前自由端上装有具有钻刃(9)的钻头(8)。钻头(8)与管状杆(2)的前自由端基本上对接,并最好通过熔焊或钎焊连接。至少一个抽吸口(11)由头部通道口构成,头部通道至少部分以钻头(8)的材料为界以及头部通道口的面积设计为大部分在杆(2)和/或钻头(8)的周缘区内。
文档编号B23B51/06GK1232740SQ9910393
公开日1999年10月27日 申请日期1999年3月9日 优先权日1998年3月10日
发明者克莱尼·沃纳, 邦格尔斯-安布罗修斯·汉斯-沃纳 申请人:希尔蒂股份公司