專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)式鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式鉆具，用于以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石和拆除鋼筋加固的地基，它主要具有一個(gè)帶硬質(zhì)合金切削刀片的鉆頭和以螺旋線形成的切削槽，它們延伸至旋轉(zhuǎn)式鉆具總長(zhǎng)的一部分，其中硬質(zhì)合金切削刀片具有主刀刃，它(們)與旋轉(zhuǎn)式鉆具的軸構(gòu)成一切削角，該切削角與螺旋傾斜度同旋轉(zhuǎn)式鉆具的軸線構(gòu)成的角不同。
旋轉(zhuǎn)式鉆具用于在巖石、墻體和鋼筋加固的地基中，尤其在鋼筋混凝土中以有效方式鉆孔和洞。它們具有一個(gè)最好帶有硬質(zhì)合金刀片的鉆頭和延伸至旋轉(zhuǎn)式鉆具總長(zhǎng)的一部分的切削槽。這種旋轉(zhuǎn)工具通常與錘式鉆具組合在一起使用，它們?cè)谛D(zhuǎn)式鉆具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)軸向沖擊。為避免刀片的過(guò)快損壞，用于以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石和拆除鋼筋加固地基的鉆具其刀片設(shè)置成帶切削角，該切削角與由切削槽同鉆具軸線構(gòu)成的角不同。
在鋼筋混凝土的拆除作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)所謂的鋼筋碰撞(Armierungstreffen)，即鉆頭碰在鋼筋上。通過(guò)對(duì)鋼筋的沖擊會(huì)使其硬化加強(qiáng)，通常不能使鋼筋切斷，在這種情況下需要放棄開(kāi)始的孔而在旁邊再鉆一個(gè)新孔，希望這次不會(huì)遇到鋼筋。可以預(yù)料，這種工序很浪費(fèi)時(shí)間因而也昂貴，由于與鋼筋相遇而使鉆頭的刀片提前損壞。過(guò)去人們?cè)噲D通過(guò)鉆頭主切削刃和副切削刃的特殊幾何設(shè)計(jì)來(lái)解決上述問(wèn)題。例如，DE-PS829586號(hào)專(zhuān)利就提出鉆頭的副切削刃也設(shè)有一個(gè)特殊的鑿角。不過(guò)這種解決辦法的結(jié)果不理想。
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆具，它將避免上面的問(wèn)題和缺點(diǎn)。這種旋轉(zhuǎn)式鉆具在以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石、堅(jiān)硬的混雜巖石及拆除鋼筋加固的地基時(shí)其損壞程度應(yīng)是經(jīng)濟(jì)角度上可接受的。它尤其應(yīng)該具有下面的可能性即無(wú)論是否遇到鋼筋都能將鋼筋混凝土中的孔完成。
此目的可通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的旋轉(zhuǎn)式鉆具來(lái)達(dá)到，尤其是通過(guò)本發(fā)明提供一種用于以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石和拆除鋼筋加固的地基的旋轉(zhuǎn)式鉆具，它主要具有一個(gè)帶硬質(zhì)合金刀片的鉆頭和由螺旋線形成的切削槽，該切削槽延伸至旋轉(zhuǎn)式鉆具總長(zhǎng)的一部分。硬質(zhì)合金刀片具有主切削刃，它與旋轉(zhuǎn)式鉆具的軸線構(gòu)成一切削角，該切削角與由螺旋線傾斜度和旋轉(zhuǎn)式鉆具的軸線構(gòu)成的角不同。螺旋至少在其所延伸的局部區(qū)段從旋轉(zhuǎn)式鉆具的軸線到螺紋圓周方向逐漸增大。
在旋轉(zhuǎn)式鉆具插入端傳入的軸向沖擊以縱向波的形式沿鉆具傳送。通過(guò)所發(fā)明的螺旋至少在長(zhǎng)度延伸的局部區(qū)段上具有的結(jié)構(gòu)使鉆具內(nèi)的縱向波誘導(dǎo)出一個(gè)旋轉(zhuǎn)波，由此旋轉(zhuǎn)鉆具的鉆頭的主切削刃在其力的作用方向上不僅獲得一個(gè)縱向沖擊而且還獲得一個(gè)扭轉(zhuǎn)沖擊。扭轉(zhuǎn)沖擊對(duì)主切削刃產(chǎn)生的附加沖擊式作用力加強(qiáng)了主切削刃的剪切效應(yīng)，因此鋼筋也能通過(guò)剪切被破壞。
縱向波和扭轉(zhuǎn)波同時(shí)到達(dá)刀刃上。它們的疊加形成一種旋轉(zhuǎn)沖擊，其能量分配更有利，因?yàn)樗诰蜻M(jìn)方向具有一個(gè)沖擊分量在切線方向也具有一個(gè)沖擊分量。由于力矢量的這種方向的改變使得含礦物建筑材料更易被破壞。用所發(fā)明的這種旋轉(zhuǎn)鉆具采掘時(shí)，由于具有更適合的能量分配而減少了熱量的產(chǎn)生，因此在大多數(shù)量情況下不需要對(duì)鉆具冷卻。在這種情況下采掘可在干燥條件下進(jìn)行，這額外降低了費(fèi)用。
當(dāng)邊緣處螺旋質(zhì)量約占50％到75％時(shí)，可獲得最佳旋轉(zhuǎn)沖擊的縱向分量與扭轉(zhuǎn)分量之比。
軸向螺旋厚度基本上是向螺旋周邊逐漸增加的，從而旋轉(zhuǎn)鉆具的軸線到螺旋周邊方向質(zhì)量逐漸增大。
螺旋斜度過(guò)大會(huì)妨礙縱向波誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)波，因此，螺旋斜度與鉆具軸構(gòu)成的角小于50°而大于5°是最佳的。
螺旋最好延伸至鉆具總長(zhǎng)的1/3到2/3處。較大的螺旋長(zhǎng)度有宜于耦合縱向擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn)方向擺動(dòng)。同時(shí)，鉆具應(yīng)保留一足夠長(zhǎng)的區(qū)段，用作扭矩耦合位置。
作為另一優(yōu)先實(shí)施例，螺旋在其所延伸長(zhǎng)度的局部區(qū)段上其螺旋質(zhì)量從旋轉(zhuǎn)鉆具的軸到螺旋圓周方向上是增大的，且螺旋直徑比鉆具的其它區(qū)段更大。通過(guò)本發(fā)明所提出的這種較大直徑的區(qū)段可以使由于螺旋質(zhì)量的局部變化而引起鉆具彎曲強(qiáng)度的降低得到補(bǔ)償。耦合旋轉(zhuǎn)振動(dòng)使區(qū)段得以?xún)?yōu)化，并且由于較大的直徑保持其彎曲強(qiáng)度。鉆具上其余帶有普通螺旋的區(qū)段應(yīng)設(shè)計(jì)成有利于鉆掉的粉粒的輸送和有利于降低聲輻射。
從制造技術(shù)和使用而言，旋轉(zhuǎn)式鉆具最好具有兩個(gè)切削槽，它們由徑向相互對(duì)置螺旋形成，兩螺旋對(duì)鉆具軸線的傾斜角相同并具有對(duì)稱(chēng)的截面。
下面參照附圖所描述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。描述僅限于對(duì)理解本發(fā)明重要的細(xì)節(jié)。


圖1.所發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式鉆具。
圖2.旋轉(zhuǎn)鉆具螺旋區(qū)段截面圖。
圖3.與本發(fā)明相應(yīng)的螺旋斷面圖。
圖1至圖3是從整體上和詳細(xì)地描述所發(fā)明的旋轉(zhuǎn)鉆具的一個(gè)實(shí)施例。此處所涉及的是一種尤其用于以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石或拆除鋼筋加固的地基，特別是鋼筋混凝土的旋轉(zhuǎn)式鉆具，其總體情況可從圖1看出。螺旋鉆具1包括一個(gè)在前端的鉆頭2，它在圖1中的左側(cè)示出。鉆頭2帶有主切削刃31，它們被焊在螺旋鉆具1的前端。與鉆頭相連的是一螺旋區(qū)4，它由螺旋W組成，螺旋形成切削槽6、7切削槽從硬質(zhì)合金刀片的平面兩側(cè)出發(fā)延伸至螺旋鉆具總長(zhǎng)的一部分并且相互處在徑向相對(duì)位置。與螺旋區(qū)段相連的是一插接端5，它可插入未示出的錘式鉆具的卡盤(pán)內(nèi)，并且具有用于傳遞扭矩的耦合點(diǎn)結(jié)構(gòu)。軸向沖擊通過(guò)螺旋鉆具的后端傳入鉆具。
沿螺旋鉆具旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)刀的鉆頭2的硬質(zhì)合金刀片3的刀刃31與螺旋鉆具1的軸線A構(gòu)成一切削角，它與由螺旋W的斜度S與螺旋鉆具1的軸線A構(gòu)成的角α不同。螺旋W至少在其長(zhǎng)度延伸上的一個(gè)區(qū)段被設(shè)計(jì)成如下形式即它的質(zhì)量從螺旋鉆具1的軸A到其圓周方向逐漸增大。對(duì)此，此螺旋在處邊緣處的尺寸最好占50％到75％。通過(guò)這樣一種簡(jiǎn)單的方式可達(dá)到，軸向的螺紋厚度沿向其圓周方向是增加的。
在圖2中螺旋區(qū)域4的左前端所示的和在圖3中以放大比例所描述的切削角6、7約為凹形。
如在所描述的實(shí)施例中螺旋W，可按照本發(fā)明設(shè)計(jì)成延伸至整個(gè)螺旋區(qū)段4；作為另一種可選擇的實(shí)施形式，也可以?xún)H在延伸長(zhǎng)度的局部區(qū)段上帶有所設(shè)計(jì)的螺旋。在后一種情況下，與鉆頭2相連的螺旋應(yīng)設(shè)計(jì)成有利于傳遞縱向波，令人滿意地運(yùn)送鉆掉的粉粒，以及具有低的聲輻射。接下來(lái)是所發(fā)明的螺旋，它的尺寸是從鉆具軸到螺旋圓周方向增加的，再與該段相連的是插接端5。在這種情況下，帶有所發(fā)明的螺旋W的局部區(qū)段例如通過(guò)摩擦焊與帶有運(yùn)送螺旋的區(qū)段和插接端5接在一起。并且最好具有比螺旋鉆的其它區(qū)段更大的直徑。
由所發(fā)明的螺旋W的斜度與螺旋鉆具軸線構(gòu)成的角α最好為5°～50°。螺旋區(qū)段4的長(zhǎng)度最好為鉆具總長(zhǎng)的1/2至2/3。
所發(fā)明的螺旋鉆具1可如優(yōu)先實(shí)施例所描述的具有由兩個(gè)螺旋形成的切削槽6、7。也可設(shè)有多個(gè)切削槽。作為切削槽6、7邊界的螺旋W相互呈徑向?qū)ΨQ(chēng)并具有相同的斜度。螺旋具有對(duì)稱(chēng)截面是有利的。
螺旋鉆前端的鉆頭2特別為巖石鉆頭，它的主刀刃與螺旋鉆具1的軸線A構(gòu)成一負(fù)切削角，這種刀刃的屋頂型結(jié)構(gòu)可使刀刃軸向沖擊所產(chǎn)生的力更好地分布，從而避免刀刃過(guò)早損壞。
通過(guò)所發(fā)明的螺旋結(jié)構(gòu)可由鉆具中的縱向波誘導(dǎo)一個(gè)旋轉(zhuǎn)波。通過(guò)縱向波與旋轉(zhuǎn)波耦合在主刀刃的作用力方向上不僅可產(chǎn)生縱向沖擊也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)沖擊。由旋轉(zhuǎn)沖擊對(duì)主刀刃產(chǎn)生的沖擊式輔加作用力加強(qiáng)了主刀刃的剪切效應(yīng)，因此鋼筋通過(guò)剪切被破壞。縱向波和旋轉(zhuǎn)波同時(shí)到達(dá)主刀刃上，二者疊加產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)沖擊。這在能量分布上是有利的，因?yàn)樗诰蜻M(jìn)方向以及在切線方向一樣產(chǎn)生一沖擊分量。由于力矢量的方向改變，含礦物質(zhì)建筑材料就更容易被破壞。在用所發(fā)明的這種旋轉(zhuǎn)式鉆具開(kāi)采時(shí)，由于能量上能減少熱量產(chǎn)生，因此在大多數(shù)情況下不需要附加冷卻。在這種情況下開(kāi)采可在干燥條件下進(jìn)行，這就額外降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式鉆具，用于以軸向沖擊方式開(kāi)采巖石和拆除鋼筋加固的地基，它主要具有一個(gè)帶硬質(zhì)合金切削刀片(3)的鉆頭(2)和以螺旋(W)形成的切削槽(6、7)，它延伸至旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的總長(zhǎng)的一部分，其硬質(zhì)合金刀片(3)具有主刀刃(31)，它們與鉆具(1)的軸線(A)構(gòu)成一切削角，該切削角與由螺旋(W)的斜度(S)與鉆具(1)的軸線構(gòu)成的角(α)不同，其特征是螺旋(W)至少在所延伸長(zhǎng)度的局部區(qū)段上具有的質(zhì)量從旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的軸線(A)到螺旋(W)圓周方向是增大的。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是每個(gè)螺旋(W)在外邊緣區(qū)的質(zhì)量占50％到75％。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是，螺旋(W)實(shí)際上具有一個(gè)軸向厚度，它沿螺旋(W)的圓周方向增大。
4.按照前面權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征是由螺旋(W)的斜度(S)與鉆具軸線(A)構(gòu)成的角(α)，小于50°，而大于5°。
5.按照前面各項(xiàng)權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征是螺旋(W)延伸至旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的總長(zhǎng)(l)的1/3至2/3。
6.按照上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征是具有從旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的軸線(A)到螺旋(W)的圓周方向增大質(zhì)量的螺旋(W)的延伸長(zhǎng)度上的每個(gè)局部區(qū)段具有比旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的其它區(qū)段更大的直徑。
7.按照前面各項(xiàng)權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征是，至少有兩個(gè)切削槽(6，7)，它們由相互徑向?qū)ΨQ(chēng)的螺旋(W)所形成，且螺旋線具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的軸線(A)相同的斜度(S)和對(duì)稱(chēng)截面。
全文摘要
所描述的是一種旋轉(zhuǎn)式鉆具，主要用于以沖擊方式開(kāi)采巖石和拆除鋼筋加固的地基。它主要具有一個(gè)帶硬質(zhì)合金切削刀片(3)的鉆頭(2)和切削槽(6，7)，它們以螺旋(W)為邊界，螺旋延伸至旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的總長(zhǎng)(1)的一部分。硬質(zhì)合金刀片(3)具有主刀刃(31)，它們與旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的軸構(gòu)成一切削角，它與由螺旋(W)的斜度與旋轉(zhuǎn)鉆具(1)的軸線構(gòu)成的角(α)不同。螺旋(W)至少在延伸的局部區(qū)段內(nèi)從旋轉(zhuǎn)鉆具軸線到螺旋(W)的圓周方向增大的尺寸。
文檔編號(hào)B28D1/26GK1135957SQ9610138
公開(kāi)日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1996年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月10日
發(fā)明者拉爾夫·鮑曼, 埃德溫·施韋策, 馬丁·佩特里, 斯托克·馬克西米利安 申請(qǐng)人:希爾蒂股份公司