CN101821068A - 包括扩孔器的螺旋钻头 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式包括一种使用在动力钻机上的螺旋钻头(100)，所述螺旋钻头(100)包括细长部件(102)、头部分、带螺纹的末端(120)以及柄部，其中所述细长部件(102)包括第一端和相反的第二端以及具有中心轴线(112)的螺旋表面，所述螺旋表面限定出至少一个槽(116)，所述头部分与所述细长部件的第一端整体地形成(一体成型)并且包括适于咬合工件和从工件上移除材料的主切削刃(126)以及适于咬合工件和从工件上移除额外的材料的副切削刃(140)，所述带螺纹的末端(120)与所述头部分整体地形成，所述柄部与所述细长部件的第二端整体地形成并且适于与钻机接合。

Description

包括扩孔器的螺旋钻头

技术领域

本发明一般地涉及手动工具，更特别地涉及用于钻机的螺旋钻头。

背景技术

钻机钻头呈现各种不同的形状和尺寸并且用于各种各样的目的。典型地，钻机钻头被用于在例如为金属或木材的材料中形成凹部或通孔。钻机钻头的一种类型是螺旋钻头，其主要用于在木材中形成凹部和孔。在操作中，螺旋钻头与钻机连接并且旋转以使得螺旋钻头上的切削刃(刃口)能够从木材上移除材料以形成凹部或孔。螺旋钻头上的长深螺线形槽将被移除的材料从凹部或孔中移出，以使得材料不会妨碍钻孔操作。

螺旋钻头一般用于建筑工业中。特别地，电工、管道工和其它承包者需要穿过木框架壁骨钻孔以穿过所述壁骨穿引导管、管道、线材和其它构件。典型地，螺旋钻头与机械化动力钻机连接。动力钻机使螺旋钻头旋转以在木壁骨或其它工件中钻出一个或多个孔。

在钻孔期间，通常会遇到在木材中用于将木框架壁骨紧固到一起或用于其它目的的钉和其它紧固件。螺旋钻头和紧固件之间的接触可能使螺旋钻头的切削刃和表面变钝、损坏或破裂。随着螺旋钻头变钝，钻头无法有效地切削木材，这导致在木材中钻头的热量累积和可能发生的粘结。另外，螺旋钻头的复杂形状使得难以重新磨锐，这缩短了钻头的使用寿命。

典型地，在螺旋钻头在一块木材中切削和形成孔之后，孔的内表面粗糙并且包括至少部分地延伸进入所述孔的木材的碎片、碎屑和颗粒。孔的粗糙内表面可能导致导管、管道、线材等在所述内表面上被扎破或挂住。

在金属钻孔中一种保证带有良好表面光洁度的精确尺寸的孔的通常方法是使用扩孔器或扩孔钻头。扩孔钻头是带有呈现许多不同形状和尺寸的笔直切削刃的多点切削工具。

因此可有利的是提供一种包括用于在木材中钻出精确、光滑的孔的扩孔部分的钻机钻头。

发明内容

本发明的实施方式包括一种使用在动力钻机上的螺旋钻头，所述螺旋钻头包括细长部件、头部分、带螺纹的末端以及柄部，其中所述细长部件包括第一端和相反的第二端以及具有中心轴线的螺旋表面，所述螺旋表面限定出至少一个槽(flute)，所述头部分与所述细长部件的第一端整体地形成(一体成型)并且包括适于咬合工件和从工件上移除材料的主切削刃以及适于咬合工件和从工件上移除额外的材料的副切削刃，所述带螺纹的末端与所述头部分整体地形成，所述柄部与所述细长部件的第二端整体地形成并且适于与钻机接合。

附图说明

图1是包括实施本发明的扩孔部分的螺旋钻头的侧透视图；

图2是图1中示出的螺旋钻头的侧透视图，其示出了螺旋钻头的另一侧；

图3是图1中示出的螺旋钻头的顶视图；

图4是图1中示出的螺旋钻头和由所述螺旋钻头形成的孔的放大局部透视图；

图5是图1中示出的螺旋钻头的放大局部透视图，其示出了柄部；

图6是图1中示出的螺旋钻头的放大局部透视图，其示出了螺旋钻头顶部的一侧；

图7是图1中示出的螺旋钻头的放大局部透视图，其示出了螺旋钻头顶部的另一侧；以及

图8是图1中示出的螺旋钻头的放大局部透视图，其示出了柄部。

具体实施方式

本发明的实施方式特别适于使用在动力钻机上。然而，应该认识到，本发明可以使用在用于在木材和其它材料中打孔的非动力钻机上。

螺旋钻头典型地被用于在木材中钻孔或开口。例如，螺旋钻头通常使用在建筑结构中以穿过用于安装电缆、管道和其它类似物体的木框架壁骨而钻孔。典型地，通过螺旋钻头形成的孔具有粗糙内表面。因此，当一段导管或管道通过所述孔被插入时，其可能在粗糙表面上被挂住，这使得安装非常困难和费时。在木材中的紧固件还由于在钻孔期间螺旋钻头接触紧固件时使螺旋钻头的切削刃变弱、变钝或破裂而引发问题。本发明的螺旋钻头既进行钻孔操作又进行扩孔操作以克服所述问题。

现在参考图1-6，一般地以100表示的螺旋钻头包括具有第一端104a和相反的第二端104b的细长部件或螺旋钻部分102、与螺旋钻部分102的第一端104a整体地形成的头部分106以及与螺旋钻部分102的第二端104b整体地形成的连接部件或柄部108。

螺旋钻部分102包括具有中心轴线112的细长轴110。轴110包括螺线形围绕中心轴线112从第一端104a延伸到螺旋钻部分102的第二端104b的螺旋外表面114。应该认识到，螺旋外表面可以螺线形环绕中心轴线112一圈或多圈。螺旋外表面114限定出相反侧的两个槽116，所述两个槽116也螺线形环绕中心轴线112并且从第一端104a延伸到螺旋钻部分102的第二端104b。柄部108被插入例如为动力钻机的钻机卡盘中并且被紧固就位。钻机使柄部108旋转，所述柄部108又使螺旋钻头100旋转。随着螺旋钻头100旋转，切削的木材材料通过螺旋钻部分102被移出孔，以保证切削的材料在钻孔操作完成之前不粘结螺旋钻头。

改变槽116的深度影响螺旋钻部分102将材料从钻孔中移除的能力。例如，较深的槽提高切削的材料从钻孔被移除的比率。然而，设置较深的槽减小了用于形成螺旋钻部分102的材料，这降低了螺旋钻头100的结构完整性或强度。螺旋外表面114的圈的间距也影响螺旋钻头100的功能。在示出的实施方式中，槽116各自具有大螺距以允许切削的材料的快速移除。应该认识到，槽可以具有任何适当的螺距。在示出的实施方式中，槽的轮廓是圆的。应该认识到，槽可以是圆的、正方形的或具有任何适当的形状。

柄部108与螺旋钻部分102的第二端104b整体地形成并且具有插入和紧固在动力钻机的卡盘或类似连接机构中的大致六边形的形状。柄部108可以呈任何适当的形状，例如为六边形、八边形等。柄部的壁或外表面118形成与钻机的卡盘接触并且紧固在其中的夹紧表面。

头部分106与螺旋钻部分102的第一端104a整体地形成并且包括切削贯穿一块木材或其它材料的切削刃和切削表面。为了便于钻孔操作，例如为带螺纹的进给部分、自进给末端120与螺旋钻部分102的第一端104a整体地形成。带螺纹的末端120具有大致圆锥形的形状并且包括从所述末端的顶部到底部螺线形环绕螺旋钻部分的中心轴线112的螺旋螺纹122。所述螺纹限定出螺线形环绕中心轴线112的槽124。当螺旋钻头100通过动力钻机旋转时，末端120咬合工件且牵引螺旋钻头进入工件中以便于在所述工件中钻孔。在另一个实施方式中，头部分106包括可移动且可更换的末端120。应该认识到，螺旋钻头100并不必须包括带螺纹的末端120。

头部分106包括与带螺纹的末端120的外表面121相切的主切削刃126。主切削刃126具有大致笔直的切削部分128并且沿一个槽116定位。大致弯曲的非切削部分130由主切削刃126、槽116和清除磨削(clearancegrind)区域117的相交部分形成。应该认识到，主切削刃126可以如图1和4所示沿一个槽116定位或者定位在头部分106上的不同位置。主切削表面132由一个槽116限定并且从主切削刃126大致平行于中心轴线112延伸。主切削刃126和主切削表面132的组合在木材中切出具有大致等于主切削刃126的长度或大致等于从主切削刃到中心轴线112的径向距离的两倍的直径的初始孔。主切削刃126咬合一块木材并且随着动力钻机旋转螺旋钻头100而移除这块木材的一部分。应该认识到，螺旋钻头100包括在相反的槽116的顶部形成的第二个相同的主切削刃126。第二个主切削刃的种类与操作与主切削刃126相同。在另一个实施方式中，至少一个或两个主切削刃126与带螺纹的末端120的外表面不相切。应该认识到，一个或两个主切削刃126可以相对中心轴线112形成角度(即相对于中心轴线向上或向下倾斜)。

在初始孔通过主刀刃或主切削刃126被切出之后，扩孔部分134使钻孔103的内表面101扩大且光滑。扩孔部分134形成在头部分106上并且包括从主切削刃126延伸的过渡部分136。过渡部分136相对中心轴线112形成角度138。在示出的实施方式中，过渡部分136的角度138大致处于30°和70°之间。应该认识到，角度138可以是任何适当的角度。

扩孔部分134包括副刀刃、副刮削刃或副切削刃140，所述副切削刃140大致平行于中心轴线112、从过渡部分136延伸并且割掉或刮掉残留附着于由主切削刃126形成的钻孔的内表面101上的材料碎片。特别地，副切削刃140帮助移除残留在钻孔的粗糙内表面上的毛刺、碎片、颗粒和其它碎屑。如图6所示，主切削刃126位于距离中心轴线第一径向距离R1处，副切削刃140位于距离中心轴线112第二径向距离R2处。在示出的实施方式中，第二径向距离R2大于第一径向距离R1，这允许扩孔部分134或副切削刃140扩大钻孔并且移除残留在孔103的内表面101上的毛刺、碎片和碎屑。过渡部分136提供从主切削刃126到副切削刃140的逐渐过渡，这提高了钻孔结束之后钻孔103的清洁度和光滑度。因此，本发明的螺旋钻头100提供了优于传统螺旋钻头的重要的优点，所述传统螺旋钻头必须由独立的扩孔钻头替换以使钻孔扩大和光滑。

在以上实施方式中，扩孔部分134邻近主切削刃126开始。还可以设想的是，扩孔部分134可以从低于主切削刃126或远离主切削刃126间隔开的点开始。此外，扩孔部分134被示出为接着主切削刃126。并且，示出的实施方式示出了包括一个过渡部分136和一个扩孔部分134的螺旋钻头100。还可以设想的是，螺旋钻头100可以包括多个过渡部分和/或扩孔部分以逐渐地增大钻孔的直径。此外，应该认识到，扩孔部分134可以利用例如为碳化物、HSS等的整体材料或第二材料形成。

螺旋钻头100从带螺纹的末端120的顶部到柄部108的底部的长度不同并且可以是任何适当的长度。一般地，螺旋钻头100具有4英寸到24英寸之间的长度，以保持钻头的结构完整性并且减小在钻孔操作期间螺旋钻头100破裂的几率。应该认识到，螺旋钻头可以具有任何适当的长度。

螺旋钻头100通过采用适当的金属材料块、例如圆柱形的中碳钢材料块以及形成钻头的不同部分而制造。特别地，主切削刃126、过渡部分136和副切削刃140在一个单独的步骤中机械加工，这相对于使用多个机械加工步骤以形成螺旋钻头的切削表面的传统制造方法节约了相当多的时间。另外，主副切削刃126、136和140比传统螺旋钻头的切削刃厚以提高螺旋钻头的强度和钉凿敲击能力。螺旋钻头100还具有使得重新磨锐比传统螺旋钻头更容易和更有效率的较简单的几何结构，这延长了螺旋钻头100的使用寿命。

在操作中，螺旋钻头100的柄部108被紧固在动力钻机的卡盘中。动力钻机使螺旋钻头100如图3中的箭头所示沿逆时针方向旋转。螺旋钻头100朝向例如为框架壁骨的一块木材移动以使得带螺纹的末端120接触木材。带螺纹的末端120上的螺线形螺纹122咬合木材并且拉动螺旋钻头100进入木材中。主切削刃126然后咬合木材表面并且将木材切削到大致等于主切削刃的直径(即从主切削刃的端部到中心轴线的径向距离R1的两倍)的直径。过渡部分136接触木材并且将孔的直径逐渐增大到副切削刃140。副切削刃140从孔中移除额外的材料，并且特别地移除主切削刃126留下的孔的内表面的毛刺、碎屑和其它粗糙的碎片。所获得的钻孔103具有相对光滑的内表面101，所述内表面101具有副切削刃140的直径(从副切削刃到中心轴线的径向距离R2的两倍)。

尽管已经示出和描述了本发明的各个实施方式，但应该理解的是，对于一个本领域普通技术人员来说，其它变化形式、替换形式和备选方式是显而易见的。在不脱离应该由所附权利要求所确定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出这样的变化形式、替换形式和备选方式。

本发明的各个特征在权利要求书中描述。

Claims (18)

1.一种在钻机中使用的螺旋钻头，所述钻头包括：

包括第一端和相反的第二端以及具有中心轴线的螺旋表面的细长部件，所述螺旋表面限定出至少一个槽；

头部分，所述头部分与所述细长部件的所述第一端整体地形成、并且包括适于咬合工件且从工件上移除材料的主切削刃和适于咬合工件且从工件上移除额外的材料的副切削刃；

与所述头部分整体地形成的带螺纹的末端；以及

与所述细长部件的所述第二端整体地形成并且适于与所述钻机接合的柄部。

2.如权利要求1所述的螺旋钻头，其特征在于，所述主切削刃与所述末端的外表面相切。

3.如权利要求1所述的螺旋钻头，其特征在于，所述主切削刃从所述中心轴线横向向外延伸第一径向距离，所述副切削刃从所述中心轴线横向向外延伸第二径向距离，其中所述第二径向距离大于所述第一距离。

4.如权利要求1所述的螺旋钻头，其特征在于，所述头部分还包括所述主切削刃和所述副切削刃之间的过渡部分。

5.如权利要求4所述的螺旋钻头，其特征在于，所述过渡部分与所述中心轴线形成一角度。

6.如权利要求4所述的螺旋钻头，其特征在于，所述过渡部分与所述中心轴线形成一角度，所述角度处于30度和70度之间。

7.如权利要求1所述的螺旋钻头，其特征在于，所述头部分还包括所述主切削刃和所述副切削刃之间的多个过渡部分。

8.如权利要求1所述的螺旋钻头，其特征在于，所述副切削刃被定位为相距所述主切削刃一指定距离。

9.一种在钻机中使用以在工件中形成孔的螺旋钻头，所述螺旋钻头包括细长部件、柄部以及头部分，其中所述细长部件包括第一端和相反的第二端以及具有中心轴线的螺旋表面，所述螺旋表面限定出至少一个槽，所述柄部与细长部件的第二端整体地形成并且适于与钻机接合，所述头部分与细长部件的第一端整体地形成，所述头部分包括：

初始咬合工件的带螺纹的末端；

适于从工件上移除材料的主切削刃；以及

被定位为邻近于所述主切削刃并且适于从工件上移除额外的材料的扩孔部分。

10.如权利要求9所述的螺旋钻头，其特征在于，所述主切削刃与所述末端的外表面相切。

11.如权利要求9所述的螺旋钻头，其特征在于，所述扩孔部分被定位为相距所述主切削刃一指定距离。

12.如权利要求9所述的螺旋钻头，其特征在于，所述扩孔部分包括副切削刃以及定位在所述主切削刃和所述副切削刃之间的至少一个过渡部分。

13.如权利要求12所述的螺旋钻头，其特征在于，所述至少一个过渡部分与所述中心轴线形成一角度。

14.如权利要求12所述的螺旋钻头，其特征在于，所述至少一个过渡部分与所述中心轴线形成一角度，所述角度处于30度和70度之间。

15.一种用于在工件中钻孔的螺旋钻头，所述钻头包括：

用于将所述钻头紧固在钻孔工具中的细长柄部；

位于所述柄部的一端的扩大的大致圆柱形的头部分；

所述头部分具有中心轴线并且还包括：

在外端处用于在钻孔期间拉动所述钻头进入所述工件的与所述轴线同心的圆锥形螺线式进给部分；

沿所述头部分的侧面延伸的至少一个槽；

第一部分，所述第一部分与所述至少一个槽相交，并且具有从所述进给部分沿径向延伸到相距所述轴线第一半径处的切削刃和平行于所述轴线朝向所述柄部延伸的外刃；

第二部分，所述第二部分与所述至少一个槽相交，并且具有在相距所述轴线第二半径处平行于所述轴线朝向所述柄部延伸的外刃，所述第二半径大于所述第一半径；以及

成角度的第三部分，所述第三部分与连接所述第一部分和所述第二部分的所述至少一个槽相交。

16.一种制造螺旋钻头的方法，所述方法包括：

(a)提供具有第一端和相反的第二端的大致圆柱形的材料块；以及

(b)在一个单独的步骤中形成主切削刃、从所述主切削刃延伸的过渡部分、以及在所述材料块的所述第一端上从所述过渡部分延伸的副切削刃。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述材料块的所述第一端上形成带螺纹的末端。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述材料块的所述第二端上形成适于与钻机接合的柄部。

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