CN102233511B - 空心钻头和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空心钻头和制造方法。按照本发明，钻头的制造方法包括以下步骤：杆形坯件具有端部段、中部段和空腔，此空腔沿着坯件的轴线至少通过端部段和中部段延伸，由该坯件出发，相对于轴线在径向成型端部段，在该端部段内所述空腔的直径被缩小。将一切削元件固定在端部段上，或是在端部段中制作出凹槽，用以形成一钎尾。

Description

空心钻头和制造方法

技术领域

本发明涉及一种空心钻头和一种空心钻头的制造方法。

发明内容

按照本发明的用于钻头的制造方法包括以下步骤。杆形坯件具有端部段、中部段和空腔，此空腔沿着坯件的轴线至少通过端部段和中部段延伸，从该坯件出发，相对于轴线在径向成型端部段，所述空腔在端部段内的直径被缩小。将一切削元件固定在端部段上，或是在端部段中制作出凹槽，用以形成一钎尾。

在一种实施形式中，杆形坯件具有第一端部段、第二端部段、在第一端部段与第二端部段之间的中部段、以及空腔，此空腔沿杆形坯件的轴线延伸，从该坯件出发，相对于轴线在径向成型第一端部段和第二端部段，所述空腔在第一和第二端部段内的被缩小。在成型的第一端部段上固定一切削元件。成型的第二端部段则设有用于一钎尾的凹槽。

可以将空腔在第一端部段内的直径缩小到少于在中部段内的直径的10％。空腔也可以完全被封闭。在此，将端部段这样程度地压缩，即，优选在该端部段的整个轴向长度上消除空腔。可以将该端部段横向于轴线成型为一种十字形的外形轮廓。

一种实施形式规定，在杆形坯件中钻出空腔。此外，也可以将一挤压的、拉制的或用其他方式制成的管用作为杆形坯件。

另一实施形式规定，沿着轴线成型杆形坯件，其中，端部段的外径相对于中部段的外径被增大。对坯件的镦锻可致使端部段的壁变厚。可以将沿纵向镦锻出的材料相对轴线在径向用来在成型例如压挤时填满空腔。

按照本发明的空心钻头具有柄部、插座、切削元件和钎尾。柄部沿一轴线具有一空腔。在插座上通过接合(拼接)方式固定一切削元件。该插座优选无接合(拼接)区域地连接于柄部。封闭地在插座内沿轴线设置一折合部。折合部并不延伸到插座的圆周边缘。插座沿轴线具有折叠边缘。各折叠边缘提高了插座在轴向方向上的刚度，借此可以改善钻头的凿削作用。

插座也可以具有一种圆形的横截面，并且依据钻头的直径而具有与接着的柄部相同的直径。

附图说明

说明书下文将借助示例性的实施形式和附图来阐释本发明。图中示出：

图1示例的钻头的纵剖视图；

图2至4图1的钻头的横剖视图；

图5至8坯件在用于图1的钻头的示例性制造方法的过程中的纵剖视图；

图9至12坯件在用于图1的钻头的示例性制造方法的过程中的纵剖视图；

图13至16坯件在用于图1的钻头的示例性制造方法的过程中的纵剖视图；

图17坯件在用于图1的钻头的示例性制造方法的过程中的纵剖视图。

只要没有另作说明，相同的或者功能相同的元件在各图中用同样的标记来表示。

具体实施方式

图1示出示例性的空心钻头10的纵剖视图。图2示出该空心钻头10在图1的平面II-II内的横截面，图3示出在平面III-III内的横截面以及图4示出在平面IV-IV内的横截面。

空心钻头10的空心的柄部11优选是圆柱形的，具有不变的外径12。柄部11的壁13围成一个沿着空心钻头10的轴线15的空腔14。空腔14的直径16大致处在柄部11外径12的20％至80％的范围内。壁13优选在柄部11的整个轴向长度上具有恒定不变的壁厚17，并且优选没有径向开口。

在轴向前端18上，柄部11过渡到一个用于切削元件20的插座19。插座19和柄部11整体地由一个坯件构成，而没有中间的接合区域地相互连接。插座19的最大径向尺寸22可以大于柄部11的直径12。空腔14的直径16或者垂直于轴线15的横截面积在插座19中连续地沿轴线15缩小。优选地，空腔14在轴向通过插座19封闭。或者作为选择，空腔14的横截面积例如缩小到少于插座19横截面积的1％或者少于空腔14在柄部11区域内的横截面积的10％。插座19的横截面23是圆形的或十字形的或者具有另一种匹配于刀刃数量的横截面，并且从在柄部11附近的圆形横截面过渡到在端面24处的十字形横截面。图3和4示例性地示出了沿轴线15在不同平面III-III和IV-IV内的通过插座19的两个剖面。

插座19具有一种闭合的外轮廓25，其没有接合区域。在该闭合的轮廓25内插座19包含了一个或多个径向延伸的折合部26。各折合部26优选处于一个由轴线15和一径向方向所成的平面内。插座19的材料围绕折叠边缘25′区域弯曲，这些折叠边缘构成了轮廓25的径向外端。在折合部26的区域内，材料可以接触对置的面，但没有产生材料接合。在折合部26区域内的开口、特别是沿轴线15延伸的开口具有一种垂直于轴线15优选少于0.5mm的尺寸。

在插座19的端面24上固定着切削元件20，例如整体的硬质合金的钻削刀头，其包括三个或四个刀刃28，或者在插座内在一槽口中固定硬质合金的切削刀片，其包括两个或更多个刀刃。切削元件20空出端面24的一些区域。各通道29从端面24的这些空出的自由区域通过插座19延伸到空腔14。优选地，通道29的开口是在端面24的外边缘上。各通道29可以相对轴线15倾斜延伸。通过这些通道29，可以将钻屑从钻孔中吸进空腔14或者将冲洗流体从空腔14打进钻孔中。各通道29的直径为插座19直径的5％至25％，例如1至8mm。

在另一轴向端30上，柄部11过渡到一套筒32的连接部分31，其用于进行抽吸或吹风。优选柄部11和连接部分31是整体地、亦即无接合区域地相互连接。该连接部分具有一种圆柱形形状，其外径31′可以大于柄部11。空腔14从柄部11轴向延长进入连接部分31，而其直径16基本上没有变化。优选地，空腔14终止于连接部分31内部并且在轴向被限界。

将套筒32推套到连接部分31上，它相对于钻头10可以旋转。密封元件33以流体密封和/或防尘密封方式封闭一个位于套筒32与连接部分31之间的环形的吸出空间34。吸出空间34经由一连接通道35与空腔14相连。连接通道35在径向(例如垂直于或倾斜于轴线15)通过连接部分31中的一个壁36延伸。通过该连接通道35，可以从空腔中吸出钻屑或将流体打入空腔14中。套筒32具有一法兰37，用以连接到一泵装置或吹风装置上。

钻头10的钎尾38轴向邻接着所述连接部分31。钎尾38可以具有一个或多个轴向敞开的和/或轴向封闭的凹槽39，用于实现钻头10在刀具安装座中锁止以及用于通过刀具安装座带动钻头10旋转。

参照图5至8来说明示例性的钻头10的制造方法。该制造方法的出发点是一实心的圆柱形坯件40。圆柱形坯件40被这样成型，即，使坯件40用于插座19的前端部段41比坯件40用于柄部11的中部段42保有更大的直径。坯件41的后端部段43优选适配于在市场上所存在的刀具安装座的典型横截面。在后端部段43与中部段42之间可以将用于连接部分31的另一部段44成型为大于中部段42的直径。中部段42、后端部段43和另一部段44优选具有一种圆柱形的外形轮廓。前端部段41可以成形为一种圆柱形或一种截圆锥形的外形轮廓。

图5中示出前端部段41的示例性的成型步骤。使一刀具型模45沿周向包围圆柱形坯件40的前端部段41并包围中部段42的至少一个邻接的部分。在刀具型模45与前端部段41之间确定出一个环形的间隙，刀具型模45齐平地贴靠在中部段42上。用一冲头46沿轴向镦锻坯件40，方式是，将冲头46压到圆柱形坯件40的端面47上。镦锻出的材料被推移到所述间隙中。镦锻的坯件40此后便填满环形的间隙，如图中所示。

另一可选成型步骤以这样一种圆柱形坯件40为起始，其外径相应于前端部段41的外径。将直径在中部段42的区域内通过滚轧而缩小到符合要求的尺寸。可以类似地按照已描述过的成型步骤构造后端部段的以及另一部段的直径。

或者作为选择，可以通过切削方法，例如车削或铣削，来实现各个部段的不同的直径。

在已成型的或铣削的坯件40中，从前端部段41的端面47开始沿坯件40的轴线钻出一空腔48，例如是以盲孔49的形式(图6)。空腔48通过前端部段41和中部段42一直延伸到所述另一部段44中。在坯件40中在所述另一部段44内钻出一个径向的、一直延伸到空腔48的孔50。

在前端部段41中，通过成型加工沿径向方向缩小空腔48，以便形成插座19(图7)。一种多部分式的压力机51或一种锻造工具沿径向方向压挤前端部段41的外周表面52。空腔48的直径此后便具有在中部段42内的直径的最多10％。优选将空腔48封闭，亦即优选完全通过成型的材料填满空腔48。插座41由于径向的成型加工作用而可以具有一种十字形的横截面。沿着轴线15，可以由钻出孔的前端部段41的原先对置的内壁54构成一种折合部53。成型加工可以冷地或者热地例如用烧红的坯件40来实施。

在前端部段41中，在径向成型之前也可以插入一个圆柱形的或圆锥形的钢销。该销优选具有前端部段41的长度。销的直径可以小于空腔48的直径。

在插座19中钻出一些通道29(图8)。紧接着将钻削刀头20或其他切削元件固定在插座19的端面47上(图1)。为此，可以在端面中沉切一凹部并将切削元件插入该凹部内。在后端部段43中制作出钎尾38的凹槽39。将套筒32推套到径向孔50上。

在另一实施形式中，借助于镦锻方法来增大后端部段43的直径(图9)。成型工具45′围绕着端部段43并且优选围绕中部段42的一部分。成型工具45′在后端部段43的区域内具有较大的内径，而且并不贴紧原始的坯件40。在镦锻时，由冲头46′排挤的材料沿径向被压进成型工具45′的空腔中。由此，后端部段43则变短和变粗。

从后端部段43的端面55出发，在坯件40中钻出一盲孔48。该盲孔48终止于前部段41之前(图10)。沿径向方向压挤后端部段43，直到由所述盲孔形成的空腔优选沿着用于钎尾的整个的后部段43被封闭，亦即该空腔被消除(图11)。在后端部段43中保留一个轴向延伸的折合部61。可以通过成型工具51′来实现该压挤加工。这样成型的坯件可以配置一些通道、吸出道、切削元件和凹槽，如上所述(图12)。

在另一可选设计形式中，是将一管形的坯件56成型为钻头10(图13)。该坯件56优选基于一种空心的棒料型材，具有沿全长同样形状的横截面57。横截面57是环形的，具有优选圆形的或椭圆形的外形轮廓58和相同构造的内部轮廓59。

将坯件56的前端部段41加以镦锻，以便局部增大外径(图14)。所使用的成型工具45确定出一个围绕前端部段41的环形间隙并且与中部段42齐平地端接。可以将一栓塞66推进坯件56的空腔48中，特别是推进前端部段41中。栓塞66优选全周面地贴靠空腔48的内壁。用一冲头46沿轴线镦锻坯件56。优选同样沿轴线镦锻后端部段43。而后去掉栓塞66。

现沿径向方向通过工具51、51′压挤整个的前端部段41，借此在前端部段41中缩小空腔48并且优选使空腔朝插塞方向封闭(图15)。针对钎尾，则径向压挤后端部段43，使空腔48朝钎尾方向封闭。这样成型的坯件56可以配置一些通道、吸出道、切削元件和凹槽，如上所述(图16)。

另一实施形式规定：由两个接合的部件组成钻头10的空腔48。由管形的坯件56构成第一部件，对其前端部段41进行轴向镦锻并接着进行径向压挤。第二部件包含连接部分31和钎尾38。连接部分31呈套筒形设计，带有一开口用以容纳坯件56的后端部段43。两个接合部件可以按照形状锁合方式、力锁合方式和/或材料接合方式拼接起来。

Claims (8)

1.一种钻头的制造方法，其中，杆形坯件(40，56)具有端部段(41；43)、中部段(42)和至少通过所述端部段(41；43)和所述中部段(42)沿着坯件(40，56)的轴线(15)纵向延伸的空腔(48)，相对于所述轴线(15)在径向成型所述坯件(40，56)的一个端部段(41；43)，该端部段(41；43)与所述中部段(42)相比具有更大的直径，在该端部段(41；43)内所述空腔(48)的直径被缩小；在该成型的端部段(41；43)上固定一切削元件(20)或者在该成型的端部段中制作出用于一钎尾的凹槽(39)。

2.按照权利要求1所述的制造方法，其特征在于，相对于所述轴线(15)在径向成型杆形坯件(40，56)的另一端部段(43；41)，该坯件具有通过所述端部段(41；43)、所述另一端部段(43；41)、布置在所述端部段(41；43)与所述另一端部段(43；41)之间的中部段(42)沿着坯件(40，56)的轴线(15)延伸的空腔(48)，在该另一端部段(43；41)内所述空腔(48)的直径被缩小；在所述成型的端部段(41)上固定一切削元件(20)并且在该成型的另一端部段(43)中制作出用于一钎尾(30)的凹槽(39)。

3.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，将所述空腔(48)在端部段(41；43)内的横截面缩小到少于在中部段(42)内的横截面的20％。

4.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，将端部段(41；43)成型为一种横向于所述轴线(15)的异于圆周的外形轮廓，带有与刀刃数目相应数目的凹槽。

5.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述空腔(48)在杆形坯件中被钻出。

6.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，将杆形坯件(40，56)沿所述轴线(15)进行镦锻，此时端部段的外径相对于中部段的外径被增大。

7.一种空心钻头，包括：

柄部(13)，该柄部沿一轴线(15)具有一空腔(14)，

钎尾(30)，

插座(19)，该插座与所述柄部(13)相连接，

切削元件(20)，该切削元件接合在所述插座(19)上，

其中，用于切削元件的所述插座(19)的最大径向尺寸大于所述柄部(13)的直径，

其中，封闭地在所述插座或钎尾内沿所述轴线(15)设置至少一个折合部(26)。

8.按照权利要求7所述的空心钻头，其特征在于，所述柄部(13)和所述插座(19)是一连在一起的元件，而无中间的接合区域。