專利名稱：鉆孔工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的鉆孔工具。
除了已知的用于在巖石、混凝土、磚砌體等內(nèi)制造鉆孔的鉆孔工具外，其中切下的鉆屑借助于至少一個在制有鉆刃的鉆孔工具桿上螺旋形延伸的排屑槽從鉆孔中輸出，以往還建議了一些所謂抽吸式鉆頭。它們由配備有軸向孔的鉆孔工具構(gòu)成，此鉆孔工具通過轉(zhuǎn)接器和連接部分連接在一產(chǎn)生負壓的設(shè)備尤其是吸塵器或類似設(shè)備上。抽吸式鉆頭應(yīng)通過吸出在工作時產(chǎn)生的鉆屑導(dǎo)致提高鉆孔效率和更好地清潔鉆孔。例如在DE-A-2756140中介紹了一種此類抽吸式鉆頭。此已知的抽吸式鉆頭有一根制有軸向抽吸孔的桿，桿的一端裝在一轉(zhuǎn)接器內(nèi)，轉(zhuǎn)接器被一旋轉(zhuǎn)固定的連接部分圍繞。在此桿的相對端旋入一個裝有硬質(zhì)合金刀片的頭部并可拆卸。抽吸孔與頭部內(nèi)的孔連通，該頭部內(nèi)的孔通往刀片的兩側(cè)。此抽吸孔經(jīng)由轉(zhuǎn)接器和連接部分與吸塵器連接。工作中在鉆刃處形成的鉆屑通過鉆頭和抽吸孔輸入吸塵器。
這種已知的抽吸式鉆頭有一可更換的旋入桿內(nèi)的頭部。當置入頭部的硬質(zhì)合金刀片過度磨損時或孔堵塞時應(yīng)能更換頭部。由于尤其在沖擊鉆機工作時產(chǎn)生巨大的軸向沖擊的集中沖擊能量，使桿內(nèi)和頭部的螺紋受到極大的負荷，因此可能出現(xiàn)螺紋被損和頭部不再能可靠地固定的情況。另一方面則可能由于鉆孔工具在工作時旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在頭部與桿之間的螺紋連接旋得如此之緊，以致在需要時要費很大的力氣才能拆開或甚至根本不再能拆開。事實還證明，此已知抽吸式鉆頭的加工制作比較麻煩。其中尤其是在由較長的鋼棒制的桿內(nèi)加工軸向孔對加工技術(shù)提出了高的要求。
為了克服已知抽吸式鉆頭的缺點并簡化抽吸孔的加工，在DE-U-7908923中建議，鉆孔工具的桿用鋼套管制造。套管狀桿的一端與轉(zhuǎn)接器連接，轉(zhuǎn)接器被一旋轉(zhuǎn)固定的連接件圍繞，在連接件上例如可連接一吸塵器。轉(zhuǎn)接器在桿的軸向加長段內(nèi)配備一插入端，用于將鉆孔工具連接在鉆機上。在鋼套管相對的前端制有一設(shè)計為十字形的槽。在此軸向槽內(nèi)插入并固定整體燒結(jié)的硬質(zhì)合金十字形鉆頭的鉆刃。在這種情況下鉆刃的造型和套管狀桿的內(nèi)徑應(yīng)選為，在鉆刃與桿內(nèi)壁之間留下孔道，它們與桿內(nèi)的軸向通道連通。
由DE-U-7908923已知的這種鉆孔工具，鉆頭的頭部穩(wěn)定性較差。用硬質(zhì)合金整體燒結(jié)的十字形鉆頭只是支承在鋼套管的軸向槽中。在旋轉(zhuǎn)時沖擊地挖掘地基所產(chǎn)生的剪力，幾乎全部須由十字形鉆頭承受。在這種情況下，此十字形鉆頭可能從槽中脫落或甚至可能導(dǎo)致硬質(zhì)合金損壞。十字形結(jié)構(gòu)的鉆頭造型應(yīng)選擇為，在鉆頭與桿內(nèi)壁之間留下孔道，它們延伸成為軸向通道的沿軸向繼續(xù)的部分。因此，鉆頭被設(shè)計成板條式的并具有朝交叉區(qū)越來越大的高度。以此方式各鉆刃在交叉區(qū)內(nèi)構(gòu)成一刃尖，它沒有任何支承地跨接在軸向通道上。工作時此突出的刃尖因軸向沖擊而承受巨大的負荷。由于所選用的十字形鉆頭的設(shè)計，尤其可能在與沖擊鉆機的連接裝置中產(chǎn)生比較大的軸向沖擊的集中沖擊能量，從而損壞用硬質(zhì)合金整體燒結(jié)的十字形鉆頭。由鉆刃和套管內(nèi)壁為邊界的孔沿軸向定向。在工作時抽吸式鉆頭的頭端有可能被切下的鉆屑完全浸沒。于是，多次的抽吸作用也不再足以迅速和充分地抽出鉆屑，這些孔可能被堵塞。
本發(fā)明的目的是克服先有技術(shù)的鉆孔工具的這些缺陷。應(yīng)當創(chuàng)造一種按此種類型的鉆孔工具，它有一根套管狀的桿和一個完全由刀具材料最好用硬質(zhì)合金燒結(jié)的鉆頭。此鉆孔工具的結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計為，能防止與桿內(nèi)的貫穿通道連通的抽吸口被工作時切下的鉆屑堵塞。與此同時鉆頭的裝配應(yīng)能方便和可靠地完成。
借助于一種具有權(quán)利要求1特征部分所述特征的鉆孔工具來達到上述目的。此按本發(fā)明的用于在巖石、混凝土、磚砌體等中加工鉆孔的鉆孔工具有一管狀桿，此桿有一沿軸向延伸并與抽吸口連通的貫穿通道。在桿的一個縱向端，此管狀桿配備有用于連接在鉆機上的插入端。在處于相對位置的前自由端上，桿裝有具有鉆刃的鉆頭，鉆頭整個用刀具材料，最好用硬質(zhì)合金制造。鉆頭與管狀桿的前自由端基本上對接，并最好通過熔焊或釬焊連接。至少一個抽吸口由頭部通道口構(gòu)成，頭部通道至少部分以鉆頭材料為界，以及頭部通道口的面積設(shè)計為至少部分在桿和/或鉆頭的周緣區(qū)內(nèi)。
通過令鉆孔工具至少有一個頭部通道，此頭部通道口的面積設(shè)計為大部分在桿和/或鉆頭周緣區(qū)內(nèi)，可使抽吸口在工作中不那么容易堵塞。由頭部通道口構(gòu)成的抽吸口處于鉆刃在地基中的挖掘部分之外，它并沒有直接浸沒在切下的鉆屑之中。因此例如在鉆孔作業(yè)的一開始還沒有足夠抽吸功率時防止抽吸口被鉆屑堵塞。然而此至少局部以鉆頭材料為界的抽吸口離鉆孔的孔底卻足夠近，因此通過在工作中產(chǎn)生的負壓能可靠地將鉆孔時產(chǎn)生的鉆屑除去。抽吸口相對于在作業(yè)時形成的環(huán)腔的側(cè)面定向，防止那些還沒有充分破碎的材料擱在抽吸口前面并妨礙抽吸。因此，只有在環(huán)腔內(nèi)被鉆刃充分粉碎了的鉆屑才到達抽吸口。通過令鉆頭基本上與管狀桿對接，使裝配過程可以比較迅速地完成。鉆頭在桿前端的固定最好通過熔焊或釬焊實現(xiàn)。這兩種接合技術(shù)均已得到充分考驗，它們保證鉆頭在桿上所要求的固定。
業(yè)已證實對于鉆孔工具基本上無故障地工作為有利的是，將頭部通道口面積的三分之二以上安排在桿和/或鉆頭的周緣區(qū)內(nèi)。
為了更好地防止堵塞抽吸口，有利的是令頭部通道朝桿周緣的方向或相對于鉆頭沿軸向的側(cè)面定向，并使頭部通道與管狀桿的縱軸線相交成一個小于90°最好在10°和70°之間的夾角。頭部通道最好通過在桿的周緣和/或在鉆頭中的材料留空形成。因此頭部通道和其起抽吸口作用的口在頭部與桿接合時自動構(gòu)成，從而可以取消進一步的再加工?？梢栽跅U周緣的端側(cè)設(shè)置此留空，或也可以通過鉆頭的特殊造型在鉆頭和管狀桿接合后留下頭部通道。此頭部通道也可以采用這兩種措施的組合形式構(gòu)成。在鉆頭通常通過粉末冶金成形和燒結(jié)過程制成時，在其造型方面存在多種多樣的可能性。在鉆頭上的材料留空也可以在完成燒結(jié)過程后例如通過端面(一個或多個)去除材料地加工或通過在鉆頭內(nèi)加工一個或多個孔來制成。
頭部通道口的橫截面最好設(shè)計為小于貫穿通道的橫截面，它在貫穿通道橫截面積的約30％和70％之間。在有多個帶孔口的頭部通道的情況下，全部孔口的橫截面積總量最好小于貫穿通道的橫截面積。通過使貫穿通道具有較大的橫截面，防止吸入直徑大于貫穿通道直徑的鉆屑。從而可靠地防止堵塞貫穿通道。最不利的情況無非是其中一個孔口在口附近區(qū)域短時受阻。但是這種類型的堵塞比較容易重新取消，例如用釘子或一段鋼絲把堵住的材料捅入較大的貫穿通道內(nèi)。采用所選擇的這種一個或多個孔口與貫穿通道的截面積關(guān)系，在鉆孔中還產(chǎn)生足夠高的負壓，從而保證通過孔口吸入的鉆屑始終能立即經(jīng)桿抽走。由此防止貫穿通道由于吸入過多量的鉆屑而這些鉆屑又不能足夠迅速地排出而被堵塞。
頭部通道和/或貫穿通道不一定必須具有圓形橫截面。例如在需要時橫截面也可以設(shè)計為橢圓形、卵形、多邊形等。要求采用一種不同于圓形的橫截面例如可能基于鉆頭對接在桿上時當?shù)乇仨氂懈蟮膶用娴那闆r下提出的。
按另一種替代非圓形的貫穿通道橫截面的方案或與之組合的方案，桿也可以具有一種與圓形不同的周緣輪廓形狀。由于桿周緣輪廓形狀可基本上任意地設(shè)計，使鉆頭可考慮采用最佳的造型，并與此同時為對接過程提供盡可能大的接合面。
在按本發(fā)明的鉆孔工具的一種令人感興趣的方案中，貫穿通道至少在桿的前段具有多邊形截面，以及鉆頭在其與鉆刃的相對端有一沿軸向的加長段，它的周緣輪廓形狀至少局部與貫穿通道的橫截面一致。例如，貫穿通道的橫截面可具有正六角的形狀，而軸向加長段則設(shè)計為相應(yīng)的六邊形。在裝配鉆頭時，六邊形的加長段置于六角形貫穿通道內(nèi)并與之旋轉(zhuǎn)固定地連接。此軸向加長段與桿既不釬焊也不熔焊，而是摩擦連接。由于軸向加長段的周緣輪廓形狀與貫穿通道的截面形狀互相基本一致，故在鉆頭和桿之間由此獲得的傳扭連接承受了在工作時作用在鉆頭上的大部分剪力，并將它們經(jīng)桿傳出。這樣一來減輕了鉆頭與桿之間例如熔焊或釬焊的接合部位的負擔，并能更好地防止鉆頭剪切損壞。
通過使抽吸口的數(shù)量與鉆頭上的鉆刃數(shù)量一致以及每個抽吸口相對于沿旋轉(zhuǎn)方向直接在前面的鉆刃有一個小于90°的角向距離，那么在工作時產(chǎn)生的鉆屑基本上已直接在鉆刃后面被吸走。如果在個別情況下出現(xiàn)其中一個抽吸口被短時堵塞，其余那些敞開的抽吸口的抽吸作用仍足以將鉆屑可靠地除去。
在按本發(fā)明的鉆孔工具方案中，鉆頭有三個鉆刃，它們彼此以在約90°和約180°之間最好約120°的角向距離布置。如此設(shè)計的鉆孔工具的特點是能非常均勻地挖掘要開挖的地基材料以及有良好的鉆進速度。在裝有一個有三個鉆刃的鉆頭的鉆孔工具一種有利的改進中，桿至少在前段具有多邊形周緣輪廓。此鉆頭設(shè)計為，在俯視圖中看，支承鉆刃的一個加寬了的鉆頭基座有一些側(cè)面，它們與桿的外表面基本重合。鉆刃與鉆頭基座的側(cè)面相交成約90°±10°的夾角。所選擇的這種三鉆刃式鉆頭與多邊形的桿前段的幾何參數(shù)，意味著在為對接過程所提供的接合面方面是最佳的。
下面參見在示意圖中表示的實施例詳細說明本發(fā)明。其中

圖1裝入沖擊鉆機工具安裝座內(nèi)的按本發(fā)明的鉆孔工具；圖2圖1所示鉆孔工具前段的軸向剖面；圖3與圖2所示鉆孔工具不同方案的類似的軸向剖面；圖4按本發(fā)明的鉆孔工具第三種實施例鉆頭俯視圖；以及圖5具有與圖4相比為修改后的鉆頭的按本發(fā)明的鉆孔工具另一種實施例俯視圖。
圖1表示其總體用符號1標示的按本發(fā)明設(shè)計的鉆孔工具，圖中表示它已裝入一種示意為鉆機M例如沖擊鉆機的工具安裝座R中。此鉆孔工具1有一根具有貫穿通道3的管狀桿2。管狀桿2在其一端與連接部分4連接，例如通過熔焊或釬焊，連接部分有一插入端5，用于連接在鉆機M的工具安裝座R中。貫穿通道3與連接部分4中的孔6連通，后者通入在連接部分4周緣處的一個孔7。在工具安裝座R的軸向加長段內(nèi)，在鉆機M上設(shè)有一傳扭的接合中分C，它配設(shè)有一環(huán)腔S，環(huán)腔S與連接部分4中孔6的出口孔7連通。環(huán)腔S通入接管N，抽吸軟管H便連接在此接管N上。
在套管狀桿2與連接部分4相對的那一端，鉆孔工具1配備有鉆頭8，鉆頭有鉆刃9并整個地用刀具材料例如一種硬質(zhì)合金制造。鉆頭8與管狀桿2的前自由端對接，并例如通過熔焊或釬焊永久地連接在一起。在鉆頭8的區(qū)域內(nèi)貫穿通道與兩個抽吸口11連通，抽吸口由兩個頭部通道的口構(gòu)成并布置在鉆頭8與桿2的對接區(qū)內(nèi)。圖1只表示了其中一個抽吸口11，它通過在鉆頭8側(cè)面10內(nèi)的留空構(gòu)成。第二個抽吸口安排在鉆孔工具1背對觀察者的那一側(cè)。
圖2表示按本發(fā)明的鉆孔工具1桿2前段相對于圖1轉(zhuǎn)90°位置的軸向剖面。由兩個頭部通道12的口構(gòu)成的抽吸口11布置在鉆頭8相對的平側(cè)上，并相對于鉆頭8的鉆刃9沿軸向后錯。頭部通道12相對于桿2的軸線A亦即相對于沿軸向的貫穿通道3傾斜地延伸。由此保證它們的孔口朝著頭部通道8的側(cè)面10或朝著桿2的周緣定向。由圖可見，頭部通道12的橫截面積小于沿軸向的貫穿通道3的橫截面積。它最好在貫穿通道3橫截面積的約30％和70％之間。頭部通道12孔口面積的大部分處于桿2或鉆頭8周緣區(qū)內(nèi)。
圖3表示按本發(fā)明的鉆孔工具第二種實施例，它用符號21標示其總體。如圖所示，具有鉆刃29的鉆頭28在其背對鉆刃的那一端有一銷子狀軸向加長段24，它被插入桿22前段的貫穿通道23內(nèi)。貫穿通道23至少在桿22的前段有一種不同于圓形的截面，它例如如圖中示意表示的那樣設(shè)計為六角形。鉆頭28軸向加長段24的外輪廓形狀與貫穿通道22的橫截面形狀相配。因此，鉆頭28除了例如通過釬焊或熔焊與桿22前自由端連接以外，還傳扭地固定在此貫穿通道23內(nèi)。
由圖3可見只設(shè)有一個頭部通道26，它的口構(gòu)成抽吸口27。此頭部通道26布置在鉆頭28和桿22的接合區(qū)內(nèi)，并通過在鉆頭28側(cè)面25內(nèi)及在桿22前自由端處的材料留空構(gòu)成。抽吸口相對于鉆刃29沿軸向后錯。頭部通道26相對于軸向貫穿通道23傾斜地延伸為，使抽吸口朝鉆頭28側(cè)面25的方向定向。
圖4表示按本發(fā)明的鉆孔工具另一種實施例的管狀桿配備有鉆頭的前自由端俯視圖，其總體用31標示。管狀桿32有不同于圓形并大體為多邊形的周緣輪廓形狀。貫穿通道33的橫截面基本上與桿32的周緣輪廓形狀相對應(yīng)。與桿32前自由端對接的鉆頭38有三個鉆刃39，它們彼此按大約120°的角向距離排列。鉆刃39的走向設(shè)計為這樣，即它們相對于桿32的周緣成約90°±10°的角度傾斜延伸。抽吸口37的數(shù)量與鉆刃39的數(shù)量一致。在這里抽吸口37布置成，當鉆孔工具31旋轉(zhuǎn)時，在前面的鉆刃39和緊接在后面的抽吸口之間的角向距離小于90°。
圖5表示配備有一個具有三個鉆刃49的鉆頭48的鉆孔工具41的一種改型方案。鉆孔工具的管狀桿42有不同于圓形的周緣輪廓形狀和有一個貫穿通道43，后者的橫截面基本上是多邊形。這三個鉆刃49彼此按約120°的角向距離排列。為三個鉆刃49中的每一個配設(shè)一個抽吸口47。為了增大鉆頭48和桿42例如通過熔焊或釬焊進行連接時所用的接合面，鉆頭48在其背對鉆刃49的那一端有一加寬的鉆頭基座50。在此鉆頭基座50內(nèi)設(shè)有用作頭部通道46的留空。鉆頭基座50有一些側(cè)面51，它們的投影與桿42的周緣輪廓基本重合。以此方式使鉆頭48與管狀桿42前自由端的永久性連接所用的接合面尺寸最佳化。
本文說明了按本發(fā)明的鉆孔工具在其作為抽吸式鉆頭時的應(yīng)用。不言而喻，所描述的鉆孔工具也可按相反的工作方式使用。例如，帶有其出口的貫穿通道也可應(yīng)用來借助空氣或一種沖洗液沖洗鉆孔。
權(quán)利要求
1．在巖石、混凝土、磚砌體和類似物內(nèi)制造鉆孔的鉆孔工具，它有一管狀桿(2；22；32；42)，此桿有一沿軸向延伸并與抽吸口(7、11；27；37；47)連通的貫穿通道(3；23；33；43)，桿的一個縱向端配備有用于連接在鉆機(M)上的插入端(5)，在處于相對位置的前自由端上裝有一個具有鉆刃(9；29；39；49)的鉆頭(8；28；38；48)，鉆頭整個用刀具材料，最好用硬質(zhì)合金制造，其特征為鉆頭(8；28；38；48)與管狀桿(2；22；32；42)的前自由端基本上對接，并最好通過熔焊或釬焊連接，以及由頭部通道(12；26；36；46)口構(gòu)成至少一個抽吸口(11；27；37；47)，頭部通道至少部分以鉆頭(8；28；38；48)的材料為界以及頭部通道口的面積設(shè)計為至少部分在桿(2；22；32；42)和/或鉆頭(8；28；38；48)的周緣區(qū)內(nèi)。
2．按照權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征為頭部通道(12；26；36；46)口的面積的三分之二以上安排在桿(2；22；32；42)和/或鉆頭(8；28；38；48)的周緣區(qū)內(nèi)。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的鉆孔工具，其特征為頭部通道(12；26)朝桿(2；22)周緣的方向亦即相對于鉆頭(8；28)沿軸向的側(cè)面(10；25)定向，并與管狀桿(2；22)的縱軸線(A)或一夾角(α)，此角度(α)小于90°，最好在10°和70°之間。
4．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為頭部通道(1 2；26；36；46)口的橫截面積小于貫穿通道(3；23；33；43)的橫截面積，最好在通道(3；23；33；43)橫截面積的30％和70％之間。
5．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為頭部通道和/或此貫穿通道具有不同于圓形的橫截面。
6．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為桿(22；32；42)具有與圓形不同的周緣輪廓形狀。
7．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為貫穿通道(23)至少在桿(22)的前段具有多邊形橫截面，鉆頭(28)在其與鉆刃(29)的相對端有一沿軸向的加長段(24)，它的周緣輪廓形狀至少局部與貫穿通道(23)的橫截面一致，在這種情況下當裝配鉆頭(28)時沿軸向的加長段(24)旋轉(zhuǎn)固定地固持在貫穿通道(23)內(nèi)。
8．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為抽吸口(37；47)的數(shù)量與鉆頭(38；48)上的鉆刃(39；49)數(shù)量一致，并相對于沿旋轉(zhuǎn)方向滯后的鉆刃各有一小于90°的角向距離。
9．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為鉆頭(38；48)有三個鉆刃，它們彼此以在約90°和約180°之間最好約120°的角向距離布置。
10．按照權(quán)利要求9所述的鉆孔工具，其特征為桿(42)至少在前段具有多邊形外輪廓形狀，以及將鉆頭(48)設(shè)計為，在俯視圖中看，支承鉆刃(49)的一個加寬了的鉆頭基座(50)有側(cè)面(51)，它們與桿(42)的外表面基本重合，其中，鉆刃(49)與鉆頭基座(50)的側(cè)面(51)相交成約90°±10°的夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆孔工具,它有一管狀桿(2),此桿有一沿軸向延伸的貫穿通道(3)。在桿的一個縱向端配備有插入端(5)。桿(2)在前自由端上裝有具有鉆刃(9)的鉆頭(8)。鉆頭(8)與管狀桿(2)的前自由端基本上對接,并最好通過熔焊或釬焊連接。至少一個抽吸口(11)由頭部通道口構(gòu)成,頭部通道至少部分以鉆頭(8)的材料為界以及頭部通道口的面積設(shè)計為大部分在桿(2)和/或鉆頭(8)的周緣區(qū)內(nèi)。
文檔編號B23B51/06GK1232740SQ9910393
公開日1999年10月27日 申請日期1999年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月10日
發(fā)明者克萊尼·沃納, 邦格爾斯-安布羅修斯·漢斯-沃納 申請人:希爾蒂股份公司