专利名称：钻孔工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照专利权利要求1前序部分所述的有长柄的钻孔工具，它的一个后端设计为插入端，以及柄在相对的前端配备有钻刃。
为了在不同的牢固的基础内设置锚固装置采用了不同的方法。最常用的是顺序法和直接安装技术。顺序锚固法适用于各类基础。根据基础的种类和要达到的锚固性能，还考虑使用不同类型的锚固件。在顺序法中，首先借助钻孔装置在基础内制一安装孔。钻孔装置由一金属钻、岩石钻或木钻构成，它被一具有电机旋转驱动装置和必要时轴向冲击支持装置的手动工具驱动。在制成安装孔后，锚固件(通常是榫钉)置入安装孔内并在大多数情况下通过旋入螺钉或通过打入销钉撑开并锚固在安装孔内。作为机械锚固件可采用带头部的塑料或金属销钉，它们用锤子击入预先钻孔的安装孔内。固定的机理大多建立在摩擦力锁合的基础上，在空心砖内有时也建立在形锁合的基础上。
在直接安装技术中，专用的锚固件借助于一种火药力工作的安装工具直接打入基础内。在这种锚固方法中，取消了单独制造一个用于锚固件的安装孔。直接安装技术迅速并获得具有良好固定性能的锚固。当然，已知的直接安装技术只适用于多多少少柔韧性的基础，例如钢、石灰砂岩、混凝土或可能木材。
不太牢固的或脆性的基础，例如砖砌体，在已知的直接安装技术中借助于火药力工作的安装工具安装时受到很大的负荷，甚至经常损坯并导致不可靠的锚固。因此，用于在这些基础内的锚固基本上只采用顺序锚固法。这种方法保护基础并导致具有所期望固定性能的可靠锚固。当然为此必须为每个锚固点化费明显地长得多的时间。此外，大多需要单独的工具用于加工安装孔和用于在安装孔内锚固住锚固件，例如用于钻安装孔的具有钻孔装置的钻孔工具以及用于将锚固螺钉旋入榫钉中的拧螺丝工具，在这种情况下榫钉通过撑开锚固住。
因此本发明的目的是创造一种前提条件，以便即使在脆性基础内，例如在砖砌体内也能迅速和可靠地锚固住锚固件。通过本发明尤其应创造一种钻孔工具，它结合一种新型锚固件和一种新型的锚固技术使用。在这种情况下应能放弃加工安装孔和接着在安装孔内置入锚固件以及最后撑开锚固件的顺序。同时使用多种为制造安装孔和为随后的锚固件的锚固的不同工具的必要性也应能取消。基础应得到保护并应能达到具有所要求的固定性能的锚固。
达到上述目的的解决方案是采用一种具有专利权利要求1特征部分所述特征的钻孔工具。具体而言通过本发明创造了一种有长柄的钻孔工具，它的后端设计为插入端，以及，长柄在相对的前端上有一个配备有钻刃的钻头。在柄上最好设一环形台阶，台阶的方向面朝着钻头。钻头有定心刃，它们从一个基本上设在柄轴线的延长线内在前面的定心尖起，朝钻头周围的方向往后收。除定心刃外还在钻头上至少设一个副刃，它的垂直于柄轴线延伸的长度超过柄的圆周伸出，副刃的长度超过柄圆周伸出的部分占其总长度的约10％至100％。
采用按本发明的钻孔工具为按直接锚固法在基础内锚固一种新型锚固件创造了前提条件，这种锚固件有一个设计成管状的金属杆和有在杆背对安装方向的后端段上的加力装置，金属杆有一轴向通孔和一个沿整个杆长在杆外壳内延伸的轴向缝。鉴于按本发明的钻孔工具的结构，在用此钻孔工具的一道加工工序中制作安装孔并将锚固件通过轴向冲击同步地打入基础中。钻孔工具的钻头设计成这样，即，锚固件可套在柄上移动直至它的凸缘挡靠在止挡台阶上为止。与此同时钻头从锚固件的前端伸出。止挡台阶用于将轴向冲击传递给锚固件，通过此止挡台阶将锚固件与安装孔的制造同步地打入基础。在具有极端情况下被完全闭合的轴向缝的锚固件已安装好的状态，钻孔工具可以重新从锚固件内抽出，因为钻头的包络圆小于封闭成块的管状锚固件的内径。当至少一个非对称设置的副刃与基础啮合时，定心尖有助于防止钻孔工具从轴中心偏离。
业已证明有利的是设两个定心刃，它们互相成约60°至约180°的夹角，以及设一个副刃，副刃从定心尖出发，朝钻头在柄圆周之外延伸的侧壁方向往后收，在钻头的轴向俯视图中看，副刃与相邻的定心刃分别形成一个钝的夹角。按照所选择的几何形状，在工作中保持作用在钻刃上的力平衡和改善钻孔工具在安装孔内的支承。出自于力对称分布的理由，合乎目的的是副刃平行于定心刃的角平分线最好在角平分线的延长线内延伸。
通过使副刃位于柄圆周以外的那一端离定心尖的距离比定心刃位于柄圆周区内的端部的大，使钻头的非对称更为明显。副刃比定心刃长并承担主要的材料切削任务。
为了平衡在定心刃和副刃的切削刃上的力，业已证明有利的配置为，在侧视图中看，副刃和定心刃在定心尖处形成一个约30°至约120°的夹角。
在钻孔工具的非常实用的可选择的方案中，副刃沿径向离柄圆周最近的区域相对于定心尖往后移至少2.5mm。在这种情况下没有一直延伸到定心尖，而是它相对于定心尖后错并设在柄圆周的侧面。具有定心尖的定心刃有很明显的使钻头定心的功能。当此非对称布局的副刃与基础接合时，定心刃单独用于支承钻孔工具防止其从轴中心侧向偏移。副刃冲击式地和刮削式地围绕定心孔钻出具有要求直径的安装孔，此直径大于钻头的包络圆直径，它的尺寸确定成能将管状的锚固件被夹紧在安装孔内。作用在锚固件上的固定力是由于紧度造成的作用在孔壁上的压紧力和摩擦系数的结果。
钻头可配备一个或多个副刃。为了也能在硬的基础例如在带骨料的混凝土基础中使用，业已证实设两个副刃是有利的，它们互相形成一个30°到50°最好约40°的夹角。
为了有助钻屑的输送，为每个副刃配设一个钻屑排出槽，它相对于钻头的旋转方向设置在副刃之后并在钻头的侧壁内沿轴向延伸。
为了进一步改善钻屑的排出，钻柄设计为椭圆形或透镜形。采用钻孔工具的柄的这种椭圆或透镜状的造型，切下的钻屑或钻粉被沿径向向外排挤并通过产生的排剂作用向后输送。可冲压在钻柄内的排屑槽进一步协助钻屑的输送。椭圆形或透镜形的钻柄几何形状给予钻孔工具高的承扭矩稳定性并同时保证有足够的弯曲弹性，为的是使钻孔工具即使遇到斜置的锚固件时也能顺利地拔出，对于斜置的锚固体有时沿轴向可能出现小量的弯曲。当柄的最大直径和柄的与之垂直延伸的最小直径之比为约1.8∶1至约1.4∶1时，则在柄的承扭矩稳定性和弯曲弹性方面具有最佳关系。
钻柄最好设计为分成两部分的并包括一个直径较大的具有插入端的后段和一个较细的前部钻柄段。钻头固定在前部钻柄的自由前端上。前部钻柄段可拆式地与后段连接。例如在后段与插入端相对的端壁上制有一插孔，细的前部钻柄段可插入此插孔内。锁紧件防止插入的前部钻柄段掉出。后段面朝较细的钻柄段的端壁，同时还构成了被套上的锚固件的止挡台阶，因此由手动工具产生的轴向冲击可传递给锚固件。采用前部较细的柄段的这种可拆式的固定，当钻头过度磨损时不必更换整套钻孔工具。此时更换带钻头的前部钻柄段便已足够。类似地也适用于必须替换设有插入端后段时的情况。在这种情况下钻孔工具未损坏的部分仍能继续使用。
钻头的材料最好采用硬质合金。因此钻孔工具有良好的耐磨性并有足够的硬度，所以也能在牢固的基础内制成安装孔。钻头在钻柄上的固定采用已知的方法实现，例如焊接或钎焊。
下面借助于附图示意表示的实施例详细说明本发明。其中
图1按本发明的钻孔工具透视图；图2按图1中剖切线II-II通过钻孔工具的柄的剖视图；图3钻头第一种实施例侧视图；图4按图3的钻头俯视图；图5钻头第二种实施例透视图；图6钻头第三种实施例透视图；图7和图8按图4的钻头和示意表示的锚固件的两个俯视图；以及图9借助于按本发明的钻孔工具直接锚固一个锚固件的组装单元视图。
按本发明设计的钻孔工具在图1中其总体用符号1表示。它包括一钻柄2，钻柄主要由一个后段4和一个前段3组成。后段4的直径大于前段3的直径。在从后段4到前段的过渡区内设有一环形止挡台阶6，它背对插入端5而面朝钻柄2的前段3。较细的前段3和后段4可例如通过摩擦焊互相连成一体。但有利的是互相可拆式连接，此时，前段3的端部置入钻柄2后段4端面内的孔7中，并在那里通过没有进一步表示的锁紧机构固定。锁紧机构可例如是一个锁紧螺钉或类似于传统的锁紧机构。柄在其与插入段相对的前端有一个钻头10，钻头10在下面还要详述。
由图2的剖视图可见，柄较细的前段3具有椭圆形或透镜形的几何形状。主轴a和与之垂直延伸的副轴b互相成一个比例，这一比例的比值可为约1.8∶1至1.4∶1。此钻柄几何形状可沿整个前段3延伸，但也可如图1所示它只包括前段3的一部分区域。因此形成在图2中表示为圆形或椭圆形的过渡区。符号7表示在后段端面内的孔。此端面同时构成止挡台阶6。
图3中用符号10表示钻头第一种实施例总体。钻头10与柄2前端连接，例如通过焊接或钎焊。它有定心刃11和至少一个副刃13，副刃从定心尖14起朝钻头10侧面15延伸并在其高度方面相对于定心尖14往后移。副刃13相对于柄2的轴线偏心地延伸并从柄的圆周超出一段距离n。副刃13的长度从圆周超出的部分n为其总长度l的约10％到100％。副刃13终止在侧壁15上的一个点处，这一点离定心尖14的距离s大于定心刃11相应的端点离定心尖14的距离t。定心刃11和副刃13在定心尖处形成一个约30°至约120°的夹角α。钻头10可以这样固定在柄2上，即它带有副刃的部分的下侧自由地超过柄伸出，在这种情况下业已证明有利的是，柄2在其前端有一侧向展宽21，它用作钻头10自由伸出段的支托并增大钻头10与柄2之间的连接面。在柄上表示了排屑槽16，它从钻头10起螺旋形地向后延伸。
图4表示按图3在钻头10上方的俯视图。由图4可以清楚看出，钻头10有两个定心刃11、12，它们从定心尖14起朝钻头10的侧面15延伸。这两个定心刃11、12在定心尖14处形成夹角γ，此夹角可为约60°至80°。较长的副刃13在由定心刃11、12形成的夹角γ的角平分线的延长线上延伸。它与相邻的定心刃11或12分别形成一个钝的夹角。
图5表示按本发明设计的钻孔工具钻头100的第二种实施例。在所表示的实施例中，定心刃用111或112表示。钻头100有一个副刃113，它的长度n、l 100％地在没有进一步表示的钻孔工具的柄的圆周以外延伸。副刃113位于沿径向离柄圆周最近处的部分相对于定心尖114至少后移2.5mm。由图可见，为副刃113配设一钻屑排出槽117，它这样基本上沿轴向在钻头100侧面115内延伸地配置，即，它相对于旋转方向R被置于副刃113的后方。在钻头100上位于副刃113前方的空腔已经能够充分地输送钻屑。在采落异乎导常地多的钻屑的情况下，后置的钻屑排出槽117再附加地支持钻屑的输送。
图6中总体上用200表示的钻头另一种实施例与图5中表示的实施例基本一致。因此，互相对应的特征有相同的两个尾数，为了区别这两种实施例，在两个尾数之前加“2”。这两种实施例的主要区别在于两个副刃213、218的配置，它们互相成夹角β，此夹角可为约30°至约50°最好约40°。相对于钻头200的旋转方向在副刃213、218后方各设一钻屑排出槽217、219，它们进一步改善钻屑的输送。
图7和图8表示了在按图6的实施例的钻头200上方的俯视图。在钻头200上表示的符号与图6中的一致。符号B表示管状的锚固件，它有一个沿其全部长度延伸的轴向缝s。锚固件B套在钻孔工具上。钻头200从锚固件的前端伸出。在图中锚固件B表示的两种状态。其中用点划线画的图表示原始状态，此时缝S是张开的。实线表示锚固件B处于已安置好的状态，此时它在安装孔内沿径向被夹紧并在极端情况下缝S封闭成块。钻孔工具的钻头仍处于钻孔位置，其中定心尖214设在钻孔工具和锚固件B的轴线延长线内，以及定心刃211、212防止在副刃213、218与基础处于切削接合时钻孔工具侧向偏移。图中表示了具有椭圆形或透镜形几何形状的钻柄并用符号2表示。可以直接看出，副刃制成一个具有一定直径的安装孔，此安装孔的直径大于钻头200包络圆的直径。在定心位置，钻孔工具不能从被置入的锚固件B中拔出。为了拔出钻孔工具，它必须首先侧向移动，直至钻头200的整个包络圆处于如图8所示的锚固件B内径的内部。在这一位置下钻孔工具可以很方便地从已置入的锚固件B内抽出。
图9中表示了一个组装单元，它可以例如将一块隔热板按本发明的直接安装法锚固在砖砌墙上。此组装单元包括一管状的锚固件B，它配有一蘑菇状加力装置L用于固定隔热板；一个按本发明的带止挡台阶6和具有偏心副刃的钻头10的钻孔工具1；以及一个手工工具T。手工工具T例如涉及一种带轴向冲击支持的旋转式钻机。为了准备组装过程，首先将钻孔工具通过其插入端插入手动工具T的工具夹内。然后将锚固件B套在钻孔工具1上，直至钻头10从管状锚固件B的前端伸出。在图中的箭头P1和P2表示钻孔工具1和锚固件B的组装。如此准备好的由手工工具T、钻孔工具1以及锚固件B组成的组装单元，通过隔热板材料压靠在基础上。在操纵手工工具T时，钻孔工具1开始在基础中制安装孔。一旦管状锚固件B的前端接触到基础，它便在轴向冲击的支持下随着钻头10进入基础内。与此同时，由手工工具T产生的轴向冲击通过止挡台阶6传递给管状锚固件B的后端，在图示的举例中锚固件支承在蘑菇状加力装置L的内部。以此方式连续地钻孔并同时将锚固件B冲击式地打入基础内。开有纵向缝的管状锚固件B相对于制成的安装孔有过量的尺寸并因此在打入时沿径向压缩。此空心的锚固件B构成一个用于钻孔工具1的径向导引。在钻头上的定心刃防止钻头10在至少一个偏心的副刃与基础接合时侧向偏移。沿轴向打入的管状锚固件B将加力装置L拉入隔热板的材料中，直至此加力装置L大面积的头部最好齐平地贴靠在板的表面上。
权利要求
1.长柄(2)钻孔工具，它的后端设计为插入端(5)，以及，长柄在相对的前端上有一个配备有钻刃的钻头(10)，其特征为在柄(2)上最好设一环形台阶(6)，台阶面朝着钻头(10)；钻头(10)有定心刃(11、12)，它们从一个基本上设在柄轴线的延长线内在前面的定心尖(14)起朝钻头周围的方向往后收，以及，在钻头(10)上至少设有一个副刃(13)，它的垂直于柄轴线延伸的长度超过柄(2)的圆周伸出，副刃(13)的长度超过柄圆周伸出的部分(n)占其总长度(l)的10％至100％。
2.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为设有两个定心刃(11、12)，它们互相成一个约60°至180°的夹角(γ)；设一个副刃(13)，它从定心尖(14)出发，朝钻头(10)在柄圆周之外延伸的侧面(15)方向相对于定心尖(14)往后收，在钻头(10)的轴向俯视图中看，副刃(13)平行于定心刃(11、12)角平分线最好在角平分线的延长线内延伸并与相邻的定心刃(11、12)分别形成一个钝的夹角。
3.按照权利要求2所述的钻孔工具，其特征为副刃(13)位于柄圆周以外的那一端离定心尖(14)的距离(s)比定心刃(11、12)位于柄圆周区内的端部离定心尖的距离大。
4.按照权利要求2或3所述的钻孔工具，其特征为在侧视图中，副刃(13)和定心刃(11)在定心尖(14)处形成一个约30°至约180°的夹角(α)。
5.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为副刃(113；213、218)沿径向离柄圆周最近的区域相对于定心尖(114；214)往后移至少2.5mm。
6.按照权利要求5所述的钻孔工具，其特征为设两个副刃(213、218)，它们互相形成一个30°至50°最好约40°的夹角(β)。
7.按照权利要求5或6所述的钻孔工具，其特征为为每个副刃(113；213、218)设一个钻屑排出槽(117；217、219)，它相对于旋转方向(R)置于副刃(113；213、218)的后方并基本上沿轴向在钻头(100、200)的侧壁(115；215)内延伸。
8.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为钻柄(2)设计为椭圆形或透镜形，柄(2)的最大直径(a)和与之垂直延伸的柄(2)的最小直径(b)之比约为1.8∶1至约1.4∶1。
9.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为在柄(2)上设钻屑的排出槽(16)，它们螺旋形地朝柄(2)的后端延伸。
10.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔工具，其特征为柄(2)分为两部分并有一个带插入端(5)的直径较大的后段(4)和一个较细的前部钻柄段(3)，钻头(10)固定在柄段(3)的自由前端上，前部钻柄段(3)可拆式地与后段(4)连接，以及，台阶(6)设在后段(4)背对插入端5的前端处。
全文摘要
本发明涉及一种有长柄的钻孔工具,柄的后端设计为插入端,以及,柄在相对的前端上有一个配备有钻刃的钻头。在柄上最好设一环形台阶,台阶面朝着钻头。钻头(100)有定心刃(111,112),它们从一个基本上设在柄轴线的延长线内在前面的定心尖(114)起,朝钻头(100)周围的方向往后收。除定心刃(111、112)外还至少设有一个副刃(113),它的垂直于柄轴线延伸的长度超过柄的圆周伸出,副刃的长度超过柄圆周伸出的部分(n)占其总长度(1)的10%至100%。
文档编号E21B10/26GK1199660SQ98108438
公开日1998年11月25日 申请日期1998年5月15日 优先权日1997年5月16日
发明者汉斯·克施文德, 弗里茨·马克, 埃德温·施韦策 申请人:希尔蒂股份公司