CN103419284A - 钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻头，包括：刀体，其形成有用于排出钻削产生的碎屑的至少一个排屑槽；装于所述刀体的末端的至少一个钻削刀片，所述至少一个钻削刀片的每一个具有钻削刃；其中，所述刀体的末端面与所述纵向轴线之间呈垂直或接近垂直。根据本发明的钻头能够提高钻削速度，减小钻削刀片的焊接面积，以及产生的焊接应力。这种钻头的钻削刀片体积小，节省制造材料以及制造成本。本发明还提供了一种包括上述钻头的钻削工具。

Description

钻头

技术领域

本发明大致涉及钻削工具领域，具体地涉及钻头，尤其是用于钻削诸如石材等硬质材料的平头钻头。

现有技术

现有技术中，具有多种钻头用于钻削设备例如自动或手动钻削设备，例如便携式电动钻削工具。

钻头通常包括刀柄、刀体以及附接于刀体上的钻削刀片。刀柄通常是圆杆的形式，并且被提供有用于将钻头附接于钻削设备上的特征，例如凹槽或凹坑特征。刀体是大体圆柱形形状，其上面形成有用于排出钻削产生的碎屑的排屑槽。

刀体一般包括连接至刀柄的第一端以及附接钻削刀片的第二端。在刀体的第二端上设有凹槽，用于附接钻削刀片。钻削刀片可通过焊接、卡接或粘接等连接技术附接嵌入凹槽中。

对于传统的钻头来说，其刀体的第二端通常不是平面端部，而是以钻头的轴向中心线为中心，自刀体的直径逐渐减缩成钻头的尖端。相应地，钻削刀片也具有与所述刀体的尖端相似或一致的形状。钻削刀片包括嵌入到所述刀体第二端即尖端内的基部，以及暴露于所述刀体第二端外面用于钻削功能的顶部。钻削刀片的基部具有与所述刀体的尖端相似或一致的形状。当钻削刀片被嵌入刀体第二端的凹槽内并且进行焊接（等连接方式）以固定所述钻削刀片时，焊接（或连接）面积较大，因此在焊接区域（或在连接面）产生的应力也相应较大，这样获得的钻头性能不稳定。在产品使用中，在外部的冲击力、扭矩和热影响的综合作用下，此类不稳定的存在将导致钻削刀片或整个第二端的功能的提前失效，以至于钻头不能达到稳定的预期钻削寿命。

由于上述尖端的形状，钻削刀片形成小于180°的工作角度。钻削刀片施加到被钻削对象上的钻削力具有与轴向方向正交的分量，此分量消耗了一部分钻削能量，从而降低了钻削作用的效率，使得钻进速度相应减小。

另外，由于传统钻削刀片的片状结构需要具有上述的尖端形状，使得钻削刀片嵌入刀体中的面积相应较大，并且造成钻削刀片整体的体积相对较大，因而，制造钻削刀片所需材料的用量相应增加，钻削刀片的制造成本相对较高。

希望提供一种能够克服上述现有技术中的缺点的钻头，为使用者提供附加的选择。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题中的至少一个。

为此，本发明提供了一种钻头，其包括圆杆形式的刀柄，连接至刀柄末端的刀体，以及嵌入式接合到刀体中的至少一个钻削刀片和定心刀片。

所述刀柄被构造成适于将所述钻头连接至常用钻削设备，例如电钻、风钻或液压钻进类设备。所述刀体通常由合金钢材通过轧制工艺形成，并且通过相应的设计和加工提供有用于排出钻削产生的碎屑的排屑槽。在所述刀体的朝向被钻削对象的末端具有大体垂直于钻头的纵向轴线的端表面，至少一个钻削刀片以及定心刀片被以嵌入式接合在形成于所述端表面上的凹槽中。所述至少一个钻削刀片的每一个钻削刃处于大体平行于所述端表面的第二平面中，以及所述定心刀片钻削刃延伸到所述第二平面外面。

根据本发明的钻头包括：刀体，其形成有用于排出钻削产生的碎屑的至少一个排屑槽；装于所述刀体的末端的至少一个钻削刀片，所述至少一个钻削刀片的每一个具有钻削刃；其中，所述刀体的末端面与所述纵向轴线之间呈垂直或接近垂直。以焊接连接为例，一方面，此结构大大减小了钻削刀片的焊接面积，以及焊接过程中产生的焊接应力；另一方面，定心刀片保证了钻进过程中不发生打滑或偏心。

根据一个优选实施方式，，所述末端表面是以所述纵向轴线为中心线的锥度为80~90度的圆锥面，优选约90度。

根据一个优选实施方式，所述钻削刀片的钻削刃大体平行于所述末端表面或平行于与纵向轴线垂直的平面。这使得钻头的工作角度为180°，所以，钻头施加到被钻削对象上的钻削力能够最大效率地发挥作用，大大提高了钻进速度。

根据一个优选实施方式，所述刀体包括定心刀片，所述定心刀片具有定心钻削刃。

根据一个优选实施方式，所述定心刀片的中心位于所述钻头的纵向轴线上，且定心钻削刃沿着所述钻头的纵向轴线延伸超出所述钻削刀片，以能够在焊接时实现定心功能。

根据一个优选实施方式，所述至少一个钻削刀片是条状钻削刀片或其它非片状钻削刀片。条状的钻削刀片嵌装到大体垂直于钻头的纵向轴线的末端表面内，使得钻削刀片的体积大大减小，因此，减少了形成钻削刀片的粉末用量或粉末体积，相应地，钻削刀片的制造成本也被降低。根据一个优选实施方式，所述至少一个钻削刀片包括围绕着所述钻头的纵向轴线均布的多个钻削刀片。可选地，根据不同的应用，条状钻削刀片可以不对称、不均布地设置。根据本发明的钻头可以包括任何数目的钻削刀片，例如两个、三个、四个或更多个。

根据一个优选实施方式，所述定心刀片与各钻削刀片分开形成；或者，所述定心刀片与所述多个钻削刀片中的至少一个钻削刀片一体地形成。

根据一个优选实施方式，在所述刀体的末端表面上形成用于嵌装所述至少一个钻削刀片的凹槽。

根据一个优选实施方式，所述钻削刀片嵌装到凹槽中的尺寸设置成：0<b≤1.5a，其中a为钻削刀片的厚度在所述钻头的纵向轴线的法向平面上的投影长度的最大值，b为钻削刀片的嵌入部分在通过所述钻头的纵向轴线的平面上的投影长度的最大值。

根据一个优选实施方式，所述钻削刀片通过焊接工艺例如真空焊接工艺或感应焊接工艺嵌装到凹槽中；或者，所述钻削刀片通过粘接工艺嵌装到凹槽中；或者，所述钻削刀片通过卡接、压接或过盈配合等机械连接工艺嵌装到凹槽中。

根据一个优选实施方式，所述钻削刀片由硬质合金材料例如碳化钨合金制成。通常，钻削刀片通过烧结工艺形成。

根据一个优选实施方式，所述至少一个排屑槽是绕着所述钻头的纵向轴线延伸的螺旋槽。在垂直于所述排屑槽的螺旋形延伸方向的方向上，所述排屑槽具有梯形或半圆形横截面。当然，本发明还适用于具有其它横截面形状的排屑槽的钻头。

根据一个优选实施方式，所述钻头是所述钻头是冲击钻头，例如石工钻头。

根据本发明，还提供了一种钻削工具，尤其是电动钻削工具，例如便携式电动钻削工具，其包括如上所述的钻头

通过提供根据本发明的钻头的结构，使得硬质合金钻削刀片焊接到钻头刀体上的焊接面积最小，并且焊接过程中产生的焊接应力也最小，能够获得最佳性能的钻头。

通过提供根据本发明的钻头的结构，获得工作角度为180°的钻头，能够最大效率地进行钻削，大大提高了钻削速度。

通过提供根据本发明的钻头的结构，定心刀片的设置使得钻削操作能够精确地进行。

通过提供根据本发明的钻头的结构，钻削刀片的体积大大减小，因此形成钻削刀片的粉末用量或者粉末体积大大减小，钻削刀片的制造成本相应显著降低。

附图说明

通过描述本发明的优选实施例将更好地理解本发明的上述和其它特征和优势，本发明的优选实施例将参考附图仅通过示例给出，图中：

图1是根据本发明第一实施例的钻头的透视图，其中所述钻头具有四个条状刀片和一个定心刀片；

图2是图1中所示钻头的正视图；

图3是根据本发明第一实施例的钻头的端视图；

图4是沿着与图2相同的方向所作的钻头末端部分的局部放大图；

图5是沿着与图1相同的方向所作的钻头末端部分的局部放大图；

图6是根据本发明第一实施例的钻头的一部分的另一透视图；

图7是根据本发明第二实施例的钻头的透视图，其中所述钻头具有三个条状刀片和一个定心刀片；

图8是图7中所示钻头的正视图；

图9是根据本发明第二实施例的钻头的端视图；

图10是沿着与图8相同的方向所作的钻头末端部分的局部放大图；以及

图11是根据本发明第二实施例的钻头的一部分的另一透视图；

图12a-12g示出了根据本发明的其它非片状钻削刀片的实施例；以及

图13a-13c是根据本发明第三实施例的钻头。

具体实施方式

根据本发明的钻头适于对混凝土（包括带钢筋加强的混凝土）、天然石材或人工硬质（包括金属和非金属）材料，例如花岗岩、砖头或混凝土等硬质材料进行诸如钻孔的钻削操作，当然也包括其他如木头，塑胶等较软的材质的材料进行诸如钻孔的钻削操作。

根据本发明的钻头可以是本领域内常用的钻头，例如四刃钻头、两刃钻头等，通常包括通过轧制合金钢材形成的刀柄和刀体以及通过烧结硬质合金粉末而形成的钻削刀片。

刀柄通常为圆杆的形式，其被构造成适于将所述钻头连接至使所述钻头转动并且保持所述钻头的保持装置，例如，所述保持装置可以是钻削设备上的用于夹紧所述钻头的夹紧装置。刀柄上通常设有凹槽特征，用于与所述保持装置上的配合特征相接合，从而实现上述连接。

与刀柄一体的刀体被设计有用于排出钻削产生的碎屑的排屑槽。通常，刀体与刀柄具有公共纵向轴线，在本文中，称为钻头的纵向轴线，所述排屑槽是绕着所述钻头的纵向轴线延伸的螺旋槽。在垂直于排屑槽螺旋延伸方向的剖面中，排屑槽通常具有半圆形或其它形状的横截面。

首先应指出，在本文中，“前”表示朝向被钻削对象的方向，而“后”表示背离被钻削对象的方向。

图1-6示出了根据本发明第一实施例的钻头100。钻头100具有纵向轴线。

钻头100在远离被钻削对象的后端包括刀柄10。刀柄10通常是圆杆的形式，并且被构造成可固定至钻削设备，例如电动、气动或液压钻削设备。例如，在图示钻头100的刀柄10上设有一个或多个凹槽13以及一个或多个凹坑14，用于附接至所述钻削设备，例如用于接合钻削设备保持装置上的互补特征。

钻头100包括刀体15，刀体15通常由合金钢材例如通过轧制而成，具有圆柱形的外轮廓，并且包括连接至刀柄10的后端26以及附接钻削刀片的前端即末端29。刀柄10和刀体15之间具有接合特征12。在本实施例中，此接合特征是从直径相对较小的刀柄10到直径相对较大的刀体15之间的过渡部，当然也可以是从直径相对较大的刀柄到直径相对较小的刀体之间的过渡部。

如图所示，刀体15包括排屑槽25以及用于刮削所形成的孔的刃带34。示例性而非限制性地，可通过铣削加工形成所述排屑槽25。

排屑槽25绕着钻头100的纵向轴线螺旋形延伸，此外，排屑槽25从刀体15的圆柱形外表面上开始径向向内延伸到钻头100的刀体15内。沿着钻头100的纵向轴线，在相邻的排屑槽25之间限定出所述刃带34。

附图中，在螺旋形排屑槽25内填充了线28，仅用于更好地显示螺旋形状的排屑槽。

在根据本发明的实施例中，在垂直于排屑槽25的螺旋延伸方向的截面中，所述排屑槽25具有梯形的横截面。当然，本发明并不限制于具有梯形横截面的排屑槽25，排屑槽25可以具有任何适当的形状，例如半圆形、圆弧形、梯形、矩形、三角形等。

参考图2和4，图2示出了根据本发明第一实施例的钻头100的正视图，而图4是图2的局部放大图。刀体15在末端29包括末端平面30。所述刀体15的末端表面30与所述纵向轴线之间的呈垂直或接近垂直，所述末端表面30是以所述纵向轴线为中心线的锥度为80~90度，优选约90度，的圆锥面。

根据本发明第一实施例的钻头100包括四个条状的硬质合金钻削刀片31，41，51和61以及硬质合金定心刀片21，均与刀体15的末端29相连。所述定心刀片21被居中地定位于钻头100的纵向轴线上，而所述四个条状刀片31，41，51和61围绕着钻头100的纵向轴线从所述定心刀片21均匀地呈辐射状向外延伸。也就是说，条状钻削刀片31和51位于穿过所述定心刀片21的中心的第一直线上；同样，条状钻削刀片41和61位于穿过所述定心刀片21的中心的第二直线上，并且所述第二直线与所述第一直线垂直相交，都穿过钻头100的纵向轴线。可选地，所述第二直线可不垂直于所述第一直线。

在刀体15的末端表面30上形成有用于接合所述四个条状硬质合金钻削刀片31，41，51和61以及所述定心刀片21的十字凹槽，所述凹槽从所述末端表面30沿着钻头100的纵向轴线方向大体垂直地延伸到刀体15内。

通常刀片与刀体的连接方法为焊接，例如感应焊接、真空焊接等方法，所述四个条状硬质合金刀片31，41，51和61以及所述定心刀片21被嵌装至相应凹槽内。在本发明的其它实施例中，也可以采用粘接方式实现嵌装固定目的。

由于根据本发明的钻头100的刀体15的末端表面30是平面，条状硬质合金刀片被大体垂直地嵌装钻头100的相应凹槽内，所以与传统的镶嵌着钻削刀片的刀体末端为非平面的，例如带有尖端，的钻头相比，将硬质合金刀片焊接到刀体15末端表面30上的凹槽中的焊接面积大大减小了，相应地减小了焊接过程中产生的焊接应力，因此提高了钻头100的耐用性，使得钻头100在其使用寿命期间具有更一致的钻削性能。

所述四个条状钻削刀片31，41，51和61以及所述定心刀片21分别具有钻削刃32，42，52和62以及钻削刃22。

根据本发明的钻头100的一个特征在于所述四个条状刀片31，41，51和61的钻削刃32，42，52和62都大体平行于刀体15的所述末端表面30。这从图2和图4的正视图中可以看出，其中，钻头100的四个条状刀片的钻削刃位于同一个平面即第二平面40内，平面40大体平行于末端平面30或平行于与纵向轴线垂直的平面。

另外，所述定心刀片21的中心位于所述钻头的纵向轴线上，定心刀片21的钻削刃22沿着钻头100的纵向轴线延伸超出所述四个钻削刀片，以在应用钻头100进行钻削操作时，定心刀片21会最先于被钻削工件接触，从而能够行使预期的定心功能，例如通过使定心刀片21的刀刃22插入并且仅仅顶在被钻削工件的定心孔内。

由于所述四个条状钻削刃32，42，52和62都大体平行于刀体15的所述末端表面30，所以，钻头100的工作角度高达180°。所述四个钻削刃32，42，52和62都横向于，优选垂直于，钻头100的纵向轴线，钻削刃提供的钻削力沿着钻头100纵向轴线的方向垂直施加到被钻削对象上，所以，钻削力不提供相交于纵向轴线的方向上的分量，也就是说，全部钻削力都被用于进行有效地钻削，这大大提高了钻头100的钻削速度。

下面参考图5具体描述根据本发明的其中一个条状的硬质合金钻削刀片31，本领域内的技术人员可以理解，下面的描述也适用于根据本发明的其它条状钻削刀片。

钻削刀片31包括基部33和末端部36。

基部33被以嵌装式接合到形成于刀体15的末端表面30上的凹槽内。在本实施例中，基部33被通过焊接工艺接合到相应凹槽内，所述焊接工艺是感应焊接工艺或真空焊接工艺。在另一个实施例中，基部33被以粘接方式嵌装到相应凹槽内。当然，任何适当的工艺可以用于固定钻削刀片31的基部33。

优选地，为了保证在焊接过程中产生的焊接应力最小，条状硬质合金刀片31嵌装到末端表面30上的凹槽中的尺寸设置成：0<b≤1.5a，其中a为钻削刀片的厚度在钻头纵向轴线的法向平面上的投影长度的最大值，b为钻削刀片的嵌入部分在通过钻头纵向轴线的平面上的投影长度的最大值，参考图6，更优选地，参考图13a-13c。

钻削刀片31的钻削刃32位于钻削刀片31的末端部36上，通过前刀表面35和后刀表面38限定。

从图5中很明显地可以看出，与后刀表面38的外边缘46与钻削刃32之间的距离相比，前刀表面35的外边缘53与钻削刃32之间的距离更近，换句话说，后刀表面38和前刀表面35相对于穿过钻削刃32且大体平行于钻头100的纵向轴线的平面不对称。

与刀体的末端表面不是平面而是带有尖端的传统钻头相比，本发明的钻削刀片的体积减小了，所以形成本发明的钻削刀片所需的粉末用量或者说粉末体积减少了，因此降低了此种钻削刀片的制造成本。

从图5中还可以很清楚地看出，钻削刀片41、61以及定心刀片21是一体的，而钻削刀片31和51是彼此分离的零件。应了解本发明并不意于限制于此。

在另一个优选实施例中，四个钻削刀片以及定心刀片都是彼此分离的零件。在又另一个优选实施例中，四个钻削刀片中的一个与定心刀片是一体的。

在本发明的图示实施例中，四个钻削刀片31，41，51和61径向延伸的长度都近似等于刀体15的半径，从刀体15的外周面附近径向向内延伸至邻接定心刀片21。在其它实施例中，四个钻削刀片不都延伸至邻接定心刀片21的位置，例如其中的两个钻削刀片如本实施例中的钻削刀片41和61所示，另外两个钻削刀片从刀体15的外周面附近径向向内延伸的长度不足以邻接定心刀片21，而是终止于距定心刀片21的某一距离处。

优选地，根据本发明的钻头100的条状钻削刀片31，41，51和61以及所述定心刀片21可由硬质合金例如碳化钨合金粉末烧结而成。

图7-11示出了根据本发明的钻头100的第二实施例。本第二实施例与上述第一实施例的区别在于，第二实施例中的钻头100包括三个条状硬质合金钻削刀片31、41、51以及定心刀片21。

显然，在本第二实施例中，所述三个钻削刀片31、41、51与定心刀片21可以是彼此分离的零件，或者三个钻削刀片31、41、51中的一个与定心刀片21是一体的。

除此之外，上面关于第一实施例描述的特征都适用于本第二实施例。

另外，本领域内的技术人员可以设想包括任何其它数目的钻削刀片的钻头100。根据本发明的钻头100的钻削刀片可围绕着钻头的纵向轴线均匀或不均匀地设置。

根据本发明的钻头100的钻削刀片可以是除此处示意的条状钻削刀片31-61之外的其它非片状钻削刀片，例如在图12a-12g中示出的那些。在这些非片状钻削刀片中，钻削刀片用参考标记121a-121g表示，钻削刃用122a-122g表示。

图13a-13c是根据本发明第三实施例的钻头，在本实施例中更好地示出了a和b的含义。如第二实施例一样，本第三实施例的钻头100也包括三个钻削刀片31、41、51和一个定心刀片21，不同点在于本钻头100的三个钻削刀片31、41、51的横截面形状不同于第二实施例中的钻削刀片31、41、51的横截面形状，参考图示。

综上所述，根据本发明的钻头包括圆杆形式的刀柄，连接至刀柄前端的刀体，以及嵌装地接合到刀体中的至少一个钻削刀片和定心刀片。

所述刀柄被构造成适于将所述钻头连接至常用钻削设备，例如电动、气动或液压钻削设备。所述刀体通常由合金钢材通过轧制工艺形成，并且被提供有用于去除钻削产生的碎屑的排屑槽。

在所述刀体的朝向被钻削对象的末端具有横向于，优选大体垂直于，钻头的纵向轴线的末端表面，至少一个钻削刀片以及定心刀片被以嵌入式接合在形成于所述末端表面上的凹槽中。所述至少一个钻削刀片的每一个的钻削刃大体平行于所述末端表面，以及所述定心刀片的钻削刃沿着所述钻头的纵向轴线延伸超出所述钻削刀片。利用这种结构，在将条状钻削刀片焊接到末端表面的凹槽中时，总焊接面积大大减小，并且因此在焊接过程中产生的焊接应力也被大大减小了。

由于钻削刃大体平行于所述刀体的末端表面，即大体垂直于钻头的纵向轴线，使得钻头具有高达180°的钻削角度，钻头施加到被钻削对象上的钻削力沿着钻头的纵向轴线方向垂直地作用在被钻削对象上，使得所述钻削力没有垂直于钻头纵向轴线的方向上的分量，能够以最高的效率进行钻削，因而，大大提高了钻头的钻削速度。

钻头的定心刀片位于钻头的纵向轴线上，保证了钻头能够进行精确地钻削操作。

大体垂直于钻头纵向轴线的末端表面与条状的钻削刀片相结合，使得钻削刀片的总体积大大减小，这相应地减少了条状钻削刀片的制造材料，因此钻削刀片的制造成本相应降低了。

此外，根据本发明的钻头由于其刀体的大体本垂直于钻头的纵向轴线的末端表面，获得了与传统的钻头显著不同的外观，为使用者提供了更多的选择。

根据本发明，还提供了一种包括上述钻头的钻削工具，尤其是电动钻削工具，例如便携式电动钻削工具。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本发明，但是本发明的范围并不局限于所示的细节。本发明的不同实施例中的特征可单独或以任何需要的方式结合形成新的实施例。在不偏离本发明的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改和变异。

Claims (13)

1.一种钻头，包括：

刀体，其形成有用于排出钻削产生的碎屑的至少一个排屑槽；

装于所述刀体的末端的至少一个钻削刀片，所述至少一个钻削刀片的每一个具有钻削刃；

其中，所述刀体的末端面与所述纵向轴线之间呈垂直或接近垂直。

2.根据权利要求1所述的钻头，其中，所述末端表面是以所述纵向轴线为中心线的锥度为80~90度的圆锥面。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，所述钻削刀片的钻削刃大体平行于所述末端表面或平行于与纵向轴线垂直的平面。

4.根据权利要求1-3中任一所述的钻头，其中，所述刀体包括定心刀片，所述定心刀片具有定心钻削刃。

5.根据权利要求4中所述的钻头，其中，所述定心刀片的中心位于所述钻头的纵向轴线上，且定心钻削刃沿着所述钻头的纵向轴线延伸超出所述钻削刀片。

6.根据权利要求1-5中任一所述的钻头，其中，所述至少一个钻削刀片是条状钻削刀片或其它非片状钻削刀片。

7.根据权利要求6所述的钻头，其中，所述定心刀片与各钻削刀片分开形成；或者，所述定心刀片与所述多个钻削刀片中的至少一个钻削刀片一体地形成。

8.根据权利要求1-7中任一所述的钻头，其中，在所述刀体的末端表面上形成用于嵌装所述至少一个钻削刀片的凹槽。 

9.根据权利要求8所述的钻头，其中，所述钻削刀片嵌装到凹槽中的尺寸设置成：0<b≤1.5a，其中a为钻削刀片的厚度在所述钻头的纵向轴线的法向平面上的投影长度的最大值，b为钻削刀片的嵌入部分在通过所述钻头的纵向轴线的平面上的投影长度的最大值。

10.根据权利要求8或9所述的钻头，其中，所述钻削刀片通过焊接工艺嵌装到凹槽中；或者，所述钻削刀片通过粘接工艺嵌装到凹槽中；或者，所述钻削刀片通过卡接、压接或过盈配合等机械连接工艺嵌装到凹槽中。

11.根据权利要求1-10中任一所述的钻头，其中，所述钻削刀片由硬质合金材料。

12.根据权利要求1-11中任一所述的钻头，其中，所述至少一个排屑槽是绕着所述钻头的纵向轴线延伸的螺旋槽。

13.根据权利要求1-12中任一所述的钻头，其中，所述钻头是冲击钻头。 

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