專利名稱：制造旋鉆工具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的、用來加工脆性廢棄地基的、特別是鑿巖沖擊鉆的鑿巖鉆頭的旋鉆工具的制造方法。
對于加工脆性的廢棄地基、特別是巖石、水泥和墻壁，通常采用旋鉆工具，在這種工具的刀尖上裝有硬質(zhì)材料制成的刀刃。刀刃大多做在硬質(zhì)合金單元上，它裝在刀尖的端部和/或頭部并焊牢，或者用其他方法固定。這種已知的旋鉆工具具有一個輸送螺旋，它分布在從刀刃到插接端前面一點的地方，輸送螺旋的溝道形成排屑槽，在旋鉆工具運轉(zhuǎn)時它用來排出鉆屑。
輸送螺旋的制造可以用各種不同的方法進行，例為將一個加熱的棒狀毛坯或者說半成品通過扭轉(zhuǎn)或者斜輥穿軋制成，或者通過切削加工制造。也試驗過以軋制程序制造輸送螺旋。軋制程序、如滾軋、平搓絲板或扇形搓絲板滾壓，在螺紋加工中已眾所周知，并以其經(jīng)濟性著稱。在軋制過程中制造的旋鉆工具其輸送螺旋具有不變的導程，它一直延伸到固夾具有刀刃的硬質(zhì)合金單元的刀尖。硬質(zhì)合金單元可以是硬質(zhì)合金刀片，它鑲在刀尖的窄槽內(nèi)；也可以是成形硬質(zhì)合金零件，它固定在刀尖上的缺口內(nèi)。
由于排屑槽的導程固定不變，用來鑲嵌硬質(zhì)合金單元的窄槽或缺口區(qū)域的壁厚有很大的差異。因此對于硬質(zhì)合金刀片或者成形硬質(zhì)合金零件其在旋鉆工具刀尖部分整個直徑上鑲嵌的牢固程度不勻均。但是硬質(zhì)合金刀片或成形硬質(zhì)合金零件鑲嵌的穩(wěn)定性對于旋鉆工具的壽命是非常重要的。因此這種具有在軋制過程中制造的輸送螺旋的旋鉆工具僅僅供給要求不高的家用工具范圍使用就不奇怪了。對于家庭應(yīng)用這種已知的旋鉆工具通常只和普通的沖擊鉆一起使用，對于這種沖擊鉆刀尖只需把能量較小的軸向沖擊傳遞到地基上。通常這種已知的旋鉆工具主要用來加工不太堅固的墻壁，因此在多數(shù)情況下它也以“墻鉆”的名稱出售。
在專業(yè)應(yīng)用中通常采用鑿巖沖擊鉆，這種情況下，例如以電氣氣動的方式產(chǎn)生作用在旋鉆工具上的較高能量的軸向沖擊。這個軸向沖擊通過刀尖上的切削刃傳到地基中。因此對于帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片或者成形硬質(zhì)合金零件的鑲嵌(穩(wěn)定性)要求很高，在已知的帶軋制方法制造的螺旋的旋鉆工具會導致旋鉆工具無法接受的過快報廢。
因此本發(fā)明的目的在于改進旋鉆工具的制造方法，使得按這種方法制造的旋鉆工具對于脆性廢棄地基即使在專業(yè)應(yīng)用場合也具有可以接受的使用壽命。這里應(yīng)該仍舊保留制造方法的經(jīng)濟性。
解決這個目的方法是它具有權(quán)利要求1的特征部分所提出的步驟。按本發(fā)明的用來制造加工脆性的廢棄地基、特別是鑿巖沖擊鉆的鑿巖鉆的旋鉆工具的方法中，將在一個成形過程中在毛坯或半成品上制備輸送螺旋。輸送螺旋制在毛坯或者半成品上插接端和頭部之間的區(qū)域內(nèi)，其中頭部不制造輸送螺旋，這一段的軸向長度至少相當于旋鉆工具在輸送螺旋部分最大直徑的10％。
由于通過按本發(fā)明的方法旋鉆工具的鑲接刀刃的頭部不制成輸送螺旋，旋鉆工具的頭部在鑲接帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片的窄槽或成形硬質(zhì)合金零件的缺口附近區(qū)域的壁厚保持勻均，而不像已知旋鉆工具那樣由于穿通的排屑槽而受到削弱。因此硬質(zhì)合金刀片或成形硬質(zhì)合金零件鑲嵌得非常牢固。由于牢固的鑲嵌硬質(zhì)合金刀片或者成形硬質(zhì)合金零件也可以把鑿巖沖擊鉆產(chǎn)生的很大的沖擊能量很好地傳遞到地基上，而不過早地松脫。因此按本發(fā)明制造的、用于鑿巖沖擊鉆的旋鉆工具的壽命提高了，并滿足專業(yè)使用者的要求。
在按本發(fā)明的方法的一種有益的變型(方案)中不帶輸送螺旋的工具頭部制成具有基本上相當于輸送螺旋區(qū)域工具的直徑。它可以簡單地這樣達到，對于制造螺旋的成形過程考慮(采用)一個其頭部直徑大于應(yīng)該制造螺旋的部分的直徑，并已經(jīng)具有制成螺旋的包絡(luò)圓的直徑的工具毛坯或半成品。對于這樣制成的旋鉆工具有頭部硬質(zhì)合金刀片確實完全埋在頭部內(nèi)，幾乎不超出工具的外圓。
在按本發(fā)明的方法的一種變型中頭部直徑局部減小。用這種方法工具頭部變得致密堅實，帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片的鑲嵌更好。因此工具的鉆孔效率更高。
工具頭部的致密化可以例如這樣實現(xiàn)，將它壓扁，使它至少具有兩個相互對稱的、差不多平行分布的平面。借此來改善鉆末從鉆孔中排出，提高了鉆孔效率。
在一種有利的變型方法中，旋鉆工具的頭部配備至少兩個幾乎相互對稱的，軸向開通工具端部的槽，它基本上和輸送螺旋的螺脊之間形成的輸送槽相貫通。軸向開通的槽只是略微影響帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片的鑲嵌(強度)，但在應(yīng)用時可改善鉆末的排出。
旋鉆工具頭部的加工例如可以在制成輸送螺旋以后的單獨工序中進行。但是如果在制造輸送螺旋的同時進行頭部成形更有利。這個成形(加工)在同一個工具中進行，不需要重新調(diào)整，使得這個方法進一步簡化。
輸送螺旋的制造和必要時工具頭部的加工適宜于在一個冷或半熱的滾軋過程中進行。這里不再需要將工具毛坯或半成品在加工前加熱到高的溫度。用這種方法縮短了制造過程并減少了必要的能源消耗，而且可避免由于加熱和重新冷卻而導致的材料內(nèi)應(yīng)力、尺寸和相對位置的不正確性。
作為工具毛坯或半成品軋制過程的裝置優(yōu)先采用具有一個或幾個成形模板的軋制、平面搓絲板滾壓或扇形搓絲板滾壓。這種裝置的原理通過螺紋加工已眾所周知并得到了檢驗。特別是這種已知的裝置適合于大批量生產(chǎn)，也允許在連續(xù)滾軋法中加工。
下面參照附圖對本發(fā)明的方法和有利的方法方案作進一步的闡述。


圖1根據(jù)本發(fā)明制造的旋鉆工具的例子；圖2實施本發(fā)明方法的工具毛坯；圖3一個正在軋制工具中成形加工的按圖1的旋鉆工具；圖4一種工具毛坯變型的頭部；圖5在軋制工具中成形加工的按圖4的旋鉆工具的毛坯的頭部；圖6按本發(fā)明方法的一種變型在軋制工具中成形加工的旋鉆工具的另一個例子；圖7按圖6的旋鉆工具的頭部；圖8按本發(fā)明方法另一種變型制造的旋鉆工具的頭部。
按本發(fā)明方法的第一種方案制造的旋鉆工具的一個實施例在圖1中整體的符號1表示。這個旋鉆工具包含一個帶(沒有詳細畫出來的)旋轉(zhuǎn)帶動槽和軸向固定槽的插接端2，一個輸送螺旋部分3及分布在輸送螺旋之間的輸送槽8和用來承納帶刀刃7的硬質(zhì)合金刀片6的刀尖5。通常此外在刀尖5上設(shè)有沒有詳細畫出來的鑲焊或用其他方法固定硬質(zhì)合金刀片6的槽。按本發(fā)明方法制造的旋鉆工具1具有一個頭部，它鑲嵌著硬質(zhì)合金刀片6并和輸送螺旋3相連。代替硬質(zhì)合金刀片也可以采用鑲在刀尖缺口內(nèi)的、帶刀刃的硬質(zhì)合金成形零件。
旋鉆工具1的頭部4具有一個軸向長度l，其長度至少相當于旋鉆工具1在輸送螺旋3部分最大直徑d的10％，并且沒有輸送螺旋3或者分布在輸送螺旋3的螺脊之間輸送槽8。通常使用的旋鉆工具其頭部4的軸向長度l不大于帶輸送螺旋部分的長度。對于所畫的按本發(fā)明的方法制造的旋鉆1的實施例輸送螺旋3部分的最大直徑d大于旋鉆工具1在頭部4的直徑。這是在軋制輸送螺旋3時材料擠壓的結(jié)果。
圖2中表示一個工具毛坯11或半成品，它將進一步進行軋制加工以制成按本發(fā)明方法的旋鉆工具。插接端2已經(jīng)形成并備有沒有詳細畫出來的旋轉(zhuǎn)帶動槽和固定槽。工具毛坯上在軋制過程中將形成的輸送螺旋的部分在其直到刀尖5的整個軸向長度上具有制成后的帶有輸送螺旋的旋鉆工具的頭部4的直徑。
圖3表示一個由按圖2的工具毛坯在軋制工具中制成的旋鉆工具1。所畫的軋制工具包括一個螺旋滾軋模20和一個頭部擋圈21(Kopfanlaufscheibe)。借助于這個螺旋滾軋模在旋鉆工具毛坯上形成帶所期望的輸送螺旋3的頭數(shù)和導程的所期望的輸送螺旋幾何形狀。通過在成形時出現(xiàn)的材料擠壓使旋鉆工具1在它的輸送螺旋區(qū)域得到它的直徑d。頭部擋圈21在它的整個軸的長度l上包圍著旋鉆工具1的頭部4并避免其直徑的變化。通過頭部擋圈21的特殊結(jié)構(gòu)保證頭部4不形成螺旋并保持它的初始形狀。
圖4表示一個具有相對于形成輸送螺旋的區(qū)域變粗的頭部4的旋鉆工具毛坯的局部視圖。工具毛坯11的頭部4的直徑t特別地選擇得和制造輸送螺旋以后旋鉆工具1在輸送螺旋區(qū)域3的最大直徑d一致，如圖5中所示。因此旋鉆工具從帶輸送螺旋3的區(qū)域一直到刀尖5具有同樣的直徑?？梢岳斫鉃樵谶@種情況下軋制工具頭部擋圈留了一個其直徑相當于工具毛坯11的頭部4的擴展3的直徑t的孔。通過適當?shù)剡x擇毛坯頭部4的直徑甚至可以達到配備螺旋的工具的頭部直徑略微大于在螺旋區(qū)域的工具直徑。但是應(yīng)這樣理解，頭部直徑最大可以相當于帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片的包絡(luò)圓直徑。
圖6表示根據(jù)按本發(fā)明的方法的一種方案用軋制方法制造的旋鉆工具100。旋鉆工具100同樣具有一個帶沒有詳細畫出來的帶動槽和固定槽的插接端2。輸送螺旋3用一個螺旋滾軋模20制造，滾軋模將旋鉆工具100的頭部4留空著。刀尖5靠在軋制工具的頭部擋圈21上。螺旋滾軋模20和頭部擋圈21之間裝有一個頭部模板22，它用作這種變型的旋鉆工具100的頭部4的特殊造形。
圖7和8表示這種變型的旋鉆工具的頭部4的兩種方案。按照圖7的表示頭部4至少具有兩個相對的軸向貫通刀尖的凹槽9，其中在圖上只畫出了一個凹槽。軸向開通的凹槽9由軋制工具的頭部模板22制造。這里要注意，輸送螺旋3螺脊之間的輸送槽8與軸向開通的凹槽之間的是相互連通的。從圖6和7的視圖中可以看出，頭部4具有和旋鉆工具輸送螺旋的部分同樣的直徑。所以這種方案的旋鉆工具的制造由一個帶加粗的頭部的工具毛坯進行。在圖7上還表示了在旋鉆工具100的頭部4均勻地鑲嵌著的帶刀刃7的硬質(zhì)合金刀片6。
在圖8上所示的旋轉(zhuǎn)工具的變型101具有一個相對于輸送螺旋區(qū)域而言比較小的直徑。
一般來說這種變型的旋鉆工具相應(yīng)于按圖1的旋鉆工具。其中的區(qū)別是頭部4是成形加工過的，例如壓扁的，并至少具有兩個相對分布的平面10，其中在圖8上表示了一個平面10。通過壓制平面10頭部4的直徑將略微脹大并接近于旋鉆工具101在輸送螺旋區(qū)域的直徑。頭部4的這種變型的制造可以在一個按圖6的軋制工具中進行，其中頭部模板根據(jù)期望的頭部形狀修改。但是平面10也可以緊接著在軋制過程中制造完成輸送螺旋以后例如借助于沖壓模來制造。通過旋鉆工具101的不帶輸送螺旋的頭部4的平面沖壓帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片將鑲嵌得非常好，它相對于旋鉆工具的外圓只有很小的突出。
對于按本發(fā)明的方案所采用的軋制工具涉及到首先是冷成形或半熱成形過程的軋制工具，例如對于工具毛坯或半成品的軋制過程可以采用具有一個或多個成形模板的軋制，平面搓絲板滾壓或扇形搓絲板滾壓。
由于按本發(fā)明的方法輸送螺旋制造成使旋鉆工具納容刀刃的頭部不帶螺旋，旋鉆工具得到了這樣一種形狀，這里圍成鑲帶刀刃的硬質(zhì)合金刀片的槽或鑲硬質(zhì)合金成形件的缺口的區(qū)域的壁厚保持均勻，不像已知旋鉆工具一樣由于以同樣的螺旋升角開通的輸送槽而受到削弱。因此得到一個非常穩(wěn)固的硬質(zhì)合金刀片或成形硬質(zhì)合金零件的鑲嵌。由于穩(wěn)固的鑲嵌硬質(zhì)合金刀片或者成形硬質(zhì)合金零件也可以把鑿巖沖擊鉆產(chǎn)生的很高的沖擊能傳向基體，而本身不過早地從鑲嵌體中脫落。因此按本發(fā)明制造的用于鑿巖沖擊鉆的旋鉆工具的壽命提高了，并滿足專業(yè)使用的要求。
權(quán)利要求
1.用來加工脆性廢棄地基的旋鉆工具(1，100，101)，特別是用于鑿巖沖擊鉆的鑿巖鉆頭的制造方法，在制造時將工具毛坯(11)或半成品在一個成形加工過程中形成輸送螺旋(3)，其特征在于輸送螺旋(3)制在工具毛坯(11)或者半成品的一個分布在插接端(2)和頭部(4)之間的區(qū)域內(nèi)，其中頭部(4)留空不制造輸送螺旋并具有一個軸向長度(l)，它至少相當于旋鉆工具在輸送螺旋(3)部分最大直徑的10％。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于旋鉆工具(1，100，101)不帶輸送螺旋的頭部(4)制成具有基本上與旋鉆工具在輸送螺旋部分(3)的直徑(d)相當?shù)闹睆?t)。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于頭部(4)的直徑(t)局部減小。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于頭部(4)做成具有至少兩個相對且?guī)缀跸嗷テ叫蟹植嫉钠矫?10)。
5.按權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于旋鉆工具(100)的頭部(4)至少設(shè)有兩個幾乎相對的，在刀尖上沿軸向開通的槽(9)，它基本上連通到在輸送螺旋的螺脊之間形成的輸送槽(8)內(nèi)。
6.按權(quán)利要求3至5之任一項的方法，其特征在于旋鉆工具(1，100，101)的頭部(4)的加工和輸送螺旋(3)的制造同時進行。
7.按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征在于輸送螺旋(3)和必要時頭部(4)的加工在一個冷—或半熱軋制過程中進行。
8.按權(quán)利要求7的方法，其特征在于對于工具毛坯(11)或者半成品的軋制過程采用具有一個或幾個成形模板(20，21，22)的軋制、平搓絲板滾壓或扇形搓絲板滾壓。
全文摘要
對于一種制造用來加工脆性廢棄地基的旋鉆工具(1)，特別是用于鑿巖沖擊鉆的鑿巖鉆頭的方法將工具毛坯或半成品在一個成型加工過程中制上輸送螺旋(3)。輸送螺旋(3)制在工具毛坯或半成品上插接端(2)和頭部(4)之間的區(qū)域內(nèi)，其中將頭部(4)留空不制造輸送螺旋(3)，并具有軸向長度(l)，它至少相當于旋鉆工具(1)在輸送螺旋(3)區(qū)域最大直徑(d)的10％。
文檔編號E21B10/00GK1144149SQ96107498
公開日1997年3月5日 申請日期1996年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月17日
發(fā)明者澤恩雷·迪特爾 申請人:希爾蒂股份公司