CN103492140A - 钻孔工具和制造钻孔工具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔工具(1)，用于作用在待加工材料上，其包括一个加工头（2），所述加工头包括：由第一材料（W1）制成的基体（3），由第二材料（W2）制成的、被构造为主切削元件（4）的切削元件（SE4），和至少一个由第三材料（W3）制成的、被构造为副切削元件(5、6;17、18、22、23)的切削元件（SE5、SE6），其中，所述第二和第三材料（W2、W3）分别具有比所述第一材料（W1）更大的硬度。在这里，至少一个切削元件（SE4、SE5、SE6）被构造为附着的切削元件（SEA5、SEA6）并且由至少两个焊接点（7）装配，所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）尤其在避免与所述基体（3）形成适于传递剪切力的形状配合的条件下在各焊接点（7）焊接到所述加工头（2）的基体（3）的表面区段（8、9）上。本发明还涉及一种用于制造钻孔工具(1)的方法。

Description

钻孔工具和制造钻孔工具的方法

技术领域

本发明涉及一种钻孔工具及制造钻孔工具的方法。

背景技术

从DE 100 24 433 A1已知一种用于作用在待加工材料上的钻孔工具，包括一个加工头，其中所述加工头包括一个由第一材料制成的基体，一个由第二材料制成的、被构造为主切削元件的切削元件，和至少一个由第三材料制成的、被构造为副切削元件的切削元件，其中所述第二和第三材料的硬度分别比所述第一材料的硬度更高。由于在钻孔过程中特别地传递在各切削元件和基体之间出现的剪切力，因此需要各切削元件被深深地镶嵌并且因此各切削元件需要大的体积。

发明内容

本发明的任务是，提出一种钻孔工具及制造钻孔工具的方法，其中，各切削元件，尤其是各副切削元件，需要尽可能小的材料体积，并且其中，各切削元件，尤其是各副切削元件，具有与加工头的主要几何结构特别高品质的和附加的连接。

这个任务从权利要求1的前序部分所述的特征或者权利要求10的前序部分所述的特征出发，通过权利要求1的或者权利要求10的区别特征解决。在从属权利要求中给出有利的和适宜的改进方案。

根据本发明，至少一个切削元件构造为附着的切削元件并且用至少两个焊接点装配，其中，在避免与各所述基体在各焊接点形成传递剪切力的适当形状配合的条件下，该附着的切削元件焊接到所述加工头的基体的表面区段上。本发明的核心是，附着的切削元件与所述基体通过多个焊接过程良好地连接，以使在所述基体和附着的切削元件之间可不形成用于传递剪切力的形状配合。在不导致钻孔工具的品质或功能损失的条件下，通过将附着的切削元件焊接到所述基体的端面上允许节省所述切削元件所需要材料的至多50%。

本发明进一步提出，所述钻孔工具尤其构造为凿岩工具，用于在混凝土和/或墙壁和/或岩石中回旋冲击钻孔，其中，所述钻孔工具具有夹持轴、螺旋形槽和被构造为钻头的加工头，其中所述螺旋形槽、钻头和夹持轴相连接。通过所述钻孔工具的这种构型实现根据本发明基本构思的用于不同直径的钻孔工具的钻孔工具。通过所述钻孔工具的这种构型实现根据本发明基本构思的用于不同直径的钻孔工具的钻孔工具。

本发明提出构造所述基体的表面区段，其中所述附着的切削元件焊接到所述基体的表面区段上，所述基体的表面区段尤其构造为平整的表面区段或者尤其构造为凹形的表面区段或者尤其构造为凸形的表面区段，所述凸形的表面区段尤其构造为圆锥形表面的表面区段。一个更平整或者更凸形的表面区段使就制造技术而言特别简单地制造。通过一个凹形的表面区段能够特别良好地给出所述附着的切削元件利用多个焊接过程构建在其上的位置。

根据本发明，一个钻孔工具设有至少两个副切削元件，其中，所述副切削元件相对于所述钻孔工具的纵轴对称或者不对称地安置。通过这种布置保证所述副切削元件的负荷尽可能均匀地分布。

本发明进一步提出，所述副切削元件具有本体轴线，所述本体轴线尤其平行于所述钻孔工具的纵轴或者尤其以一锐角取向，其中，所述副切削元件本身尤其构造为相对于本体轴线旋转对称的本体。通过这种取向和/或造型，达到在破坏材料时所述副切削元件的优化协作。

关于主切削元件，本发明提出，其中，所述主切削元件镶嵌在所述加工头的基体的缝隙中，所述主切削元件尤其构造为刀片且尤其构造为硬质合金刀片。通过这种实施方式，对于制造所述钻孔工具的主切削刃，可参考传统的、已经开发的和被证明可行的主切削刀片。

代替所述副切削元件的旋转对称构型，本发明提出，所述副切削元件在俯视图中尤其以直角或者回飞棒形或者S形基面构造到所述加工头上。通过这种造型，在所述副切削元件的体积没有成比例增大的条件下，尤其扩大所述副切削元件在进给方向上作用的面积。

关于切削元件的布置，本发明提出，所述附着的切削元件构造为具有大于或者等于HRC60，尤其是在从HRC60到HRC80范围内的硬度，其中，本发明提出，所述附着的切削元件尤其用贵金属制造或者尤其用硬质材料制造或者尤其设有硬质合金成分，并且其中，使用于所述主切削元件的第二材料的硬度大于使用于所述副切削元件的第三材料。

本发明进一步提出，所述附着的切削元件用多层或者n层构成，其中至少n-1层分别包括多个焊接点，其中，每层焊接点的数量从最下面的、与所述加工头的基体相连接的层到最上面的层尤其保持相等或者尤其持续减少或者尤其在至少一个区段减少并且在至少另一个区段保持相等。由此，所述实施为附着的切削元件的副切削元件或者主切削元件可构建在一个可自由选择的、适应使用要求的几何结构上。这通过相应地选择叠置的层的轮廓和相应地选择在每层中焊接点的数量和/或体积大小实现。如果各焊接点滴没有达到100%优化与所述基体连接，通过附着的切削元件的与所述加工头的基体直接连接的大量焊接点本身保证所述附着的切削元件与所述基体的稳定的可靠连接。

根据本发明的方法提出，至少一个切削元件构造为附着的切削元件，它通过多个焊接过程用焊丝焊接在所述加工头的基体的表面区段上，其中依次进行的焊接过程尤其使用冷金属传输方法（Cold-Metal-Transfer-Verfahren）实施。由此，附着的切削元件相对于传统的、镶嵌的切削元件存在更少材料需求，用多种不同的材料优化连接到所述基体上制造。因此，这种附着的切削部分单个地制造在各钻孔工具上，这在制造技术方面是简单的，通过制造装置的程序交变，各待制造的、附着的切削部分在形状和尺寸方面适应各待制造的钻孔工具的不同直径或者不同的使用用途。特别地，在逻辑上是非常简单的，因为所述符附着的切削元件现场生成，从而必须仅仅填充焊丝的原材料。

在本发明的意义下，副切削元件应理解为这样的一种切削元件，它相对于所述主切削元件的尤其山墙形的切削刃相对于所述钻孔工具的进给方向返回，但在钻孔过程中在所述钻孔工具的纵轴方向上尤其引起撞击，并且在这里尤其破坏材料。附加地或备选地，所述副切削元件加工为支承元件，所述钻孔工具利用所述副切削元件支承在所述钻孔的基础上。

在本发明的意义上，冷金属传输方法应理解为一种焊接方法，这种焊接方法的功能对应于或者类似于由Fronius国际有限公司（der FirmaFronius International GmbH）开发的例如WO 2006/125234 A1中阐明的CMT方法或者对应于在Illinois工具有限公司（der Firma Illinois Tool Works Inc.）的EP 1 384 546 C2中阐述的方法。

在本发明的意义下，区段应理解为至少两个在进给方向X上直接叠置的、用焊接点构成的层。

附图说明

本发明的其他细节在根据示意性示出的实施例的附图中说明。在附图中示出：

图1：根据本发明的钻孔工具的示意图；

图2：图1所示的钻孔工具在图1所示的箭头方向II上观察的侧视图；

图3：图2所示的钻孔工具在图2所示的箭头方向III上观察的俯视图；

图4a-4h：图1至3所示的钻孔工具与增加的整个地构建的副切削元件的俯视图和侧视图；

图5：以俯视图示出根据本发明的钻孔工具的第一实施例；

图6：以俯视图示出根据本发明的钻孔工具的第二实施例。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的钻孔工具1的透视图，钻孔工具1构造为机械驱动的钻孔工具1，用于作用在待加工的、没有示出的材料。钻孔工具2包括加工头2，加工头2包括由第一材料W1制成的基体3；由第二材料W2制成的、被构造为切削元件SE4的主切削元件4；和两个由第三材料W3制成的、被构造为切削元件SE5、SE6的副切削元件5,6，其中，第二和第三材料W2、W3分别具有比第一材料W1更大的硬度。两个副切削元件5、6作为用多个焊接点滴或者焊接点7制成的附着的切削元件SEA5和SEA6，是相互协作的，其中，在图1中只典型地和示意性地示出一部分焊接点7。两个副切削元件5、6不同于主切削元件4，作为附着的切削元件SEA5、SEA6，在避免以单个的焊接点7与基体3形成适于传递剪切力的形状配合的条件下，多重地或者多层地焊接到加工头2的基体3的表面区域8或9上。钻孔工具1构造为凿岩钻孔工具10，适用于在混凝土或者墙壁或者岩石中回转冲击钻孔，其中，钻孔工具1包括一个在图1中仅示意性阐明的夹持轴11、螺旋形槽和被构造为钻头13的加工头2。螺旋形槽12连接钻头13和夹持轴11。

在图2中示出从图1所示的箭头方向II观察，图1中所示的钻孔工具1的侧视图。在所述侧视图中可以得知，例如主切削元件4以已知的方式镶嵌于在加工头2的基体3中实施的缝隙14内。进一步地，从所述侧视图可以得知，例如两个副切削元件5、6作为附着的切削元件SEA5、SEA6附着到加工头2的圆锥形表面15上。副切削元件5、6分别通过典型地示出的、最下面的层S51或者S61的各焊接点7而与加工头2利用与最下面的层S51或S61中焊接点7数量相对应的数量的焊接连接。钻孔工具1具有纵轴L1，钻孔工具1围绕纵轴L1在回转冲击钻孔时旋转并且钻孔工具1沿着纵轴L1在回转冲击钻孔时在进给方向或者箭头方向X上重复冲击地运动。两个副切削元件5、6分别相对于本体轴线KA5或者KA6构造为旋转对称的本体K5或者K6。本体轴线KA5或者KA6与钻孔工具的纵轴L1分别以锐角α5或者α6连接。

根据一个未示出的实施例，一个或多个副切削元件分别具有平行于所述钻孔工具的纵轴的本体轴线。

根据另一个未示出的实施例，所述主切削元件如同副切削元件那样构造并且不是镶嵌在所述基体中，而是在多个层中焊接到所述基体的圆锥形表面上。

在图3中示出图2所示的钻孔工具1的俯视图，从图3可知两个副切削元件5和6相对于钻孔工具1的纵轴L1对称地布置。由此有利于所述钻孔工具稳定地转动。

根据图4a至4h，用于制造图1至3所示的钻孔工具1的方法是可行的。在这里，在图4a、4c、4e和4g逐步以俯视图和图4b、4d、4f和4h以侧视图示出例如两个副切削元件5、6由上面已经提及的最下面的层S51或S61和各三个另外的层S52至S54或者S62至S64构建。图4a和4b示出在完成放置好的最下面的层或者第一层S51或者S61时的钻孔工具1。图4c和4d示出在完成放置好的第二层S52或者S62时的钻孔工具1。图4e和4f示出在完成放置好的第三层S53或者S63时的钻孔工具1。图4g和4h示出在完成放置好的最下面的层或者第一层S51或者S61时的最终的钻孔工具1。在图示实施例中,最下面的焊接层或者层51或者S61由20个焊接点滴或者焊接点7构成。第二焊接层或者层52或者S62由14个焊接点滴或者焊接点7构成。第三焊接层或者层53或者S63由8个焊接点滴或者焊接点7构成。最上部的或者第四焊接层或者层54或者S64由4个焊接点滴或者焊接点7构成。因此，副切削元件5或6在图4g和4h中作为切削元件SE5、SE6构成，它们作为完全附着的元件SEA5或者SEA6各由总计46个焊接点滴或者焊接点7装配。在图4a至4h中，焊接点7分别示出全部数量，而只是被典型地示出。基本上各副切削元件5或6通过多个焊接过程由焊丝构建在加工头2的基体3的圆锥形表面15的表面区段8或9上，其中，各焊接过程使用冷金属传输方法实施。接着，在冷金属传输方法中，切削元件通过加工硬化辐射进行后处理，其中，尤其用钢球实施。

在图5中以俯视图示出根据本发明的钻孔工具16的第一实施变型。钻孔工具16除了副切削元件17、18之外都与图1至4h中所示的钻孔工具相同。第一副切削元件17具有S形基面19。利用选线示出两个等值线H171和H172，两个等值线H171和H172表示所述副切削元件构建在三个层S171、S172和S173中，并且因而在从绘图表面指出的进给方向上是缩小的。第二幅切削元件18在它的造型方面同样通过两个等值线H181和H182具体说明，并且具有回飞棒形基面20。两个切削元件17、18构造为附着的切削元件。

在图6中以俯视图示出根据本发明的钻孔工具21的第二实施变型。钻孔工具21除了副切削元件22、23之外都与图1至4h中所示的钻孔工具相同。第一副切削元件22具有腰形的弯曲基面24。第二副切削元件23具有大约直角的基面25。两个副切削元件22、23各用三层构建，但如同从基面挤出的物体一样或者成锥形的或者不成锥形地延伸。因此，副切削元件23在不成锥形地延伸时大约构成一个直角平行六面体26。两个切削元件22、23构造为附着的切削元件。

利用图5和6所示的副切削部分能够通过副切削部分的适应所述钻孔工具在回转冲击运行中加工的材料的具体特性的造型达到。

本发明不限于所示或所描述的实施例。本发明包括在权利要求书范围内的本发明的改进方案。

Claims (11)

1.钻孔工具(1、16、23)，尤其是机械驱动的钻孔工具(1、16、23)，用于作用在待加工材料上，其包括：一个加工头（2），所述加工头（2）包括由第一材料（W1）制成的基体（3）；由第二材料制成的、被构造为主切削元件（4）的切削元件（SE4）；和至少一个由第三材料（W3）制成的、被构造为副切削元件(5、6;17、18、22、23)的切削元件（SE5、SE6），其中，所述第二和第三材料（W2、W3）分别具有比所述第一材料（W1）更大的硬度，其特征在于，切削元件（SE4、SE5、SE6）中的至少一个被构造为附着的切削元件（SEA5、SEA6）并且由至少两个焊接点（7）装配，和所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）在避免与所述基体（3）形成适于传递剪切力的形状配合的条件下在各焊接点（7）焊接到所述加工头（2）的基体（3）的表面区段（8、9）上。

2.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具（1、16、23）尤其被构造为适于在混凝土和/或墙壁和/或岩石中回旋冲击钻孔的凿岩钻孔工具（10），并且所述钻孔工具（1、16、23）具有夹持轴（11）、螺旋形槽（12）和被构造为钻头（13）的加工头（2），其中所述螺旋形槽（13）连接钻头（13）和夹持轴（11）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）焊接到所述基体（3）的表面区段（8、9）上，所述基体（3）的表面区段（8、9）尤其构造为平整的表面区段或者尤其构造为凹形的表面区段或者尤其构造为凸形的表面区段（8、9），所述凸形的表面区段（8、9）尤其构造为圆锥形表面（15）的表面区段。

4.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具（1、16、23）设有至少两个副切削元件（5、6；17、18、22、23），其中，所述副切削元件（5、6；17、18、22、23）相对于所述钻孔工具（1、16、23）的纵轴（L1）对称或者不对称地安置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述副切削元件（5、6；17、18、22、23）具有本体轴线（KA5、KA6），所述本体轴线（KA5、KA6）尤其平行于所述钻孔工具（1）的纵轴（L1）或者尤其相对于所述钻孔工具（1）的纵轴（L1）成一锐角（α5、α6），其中，所述副切削元件（5、6；17、18、22、23）本身尤其构造为相对于本体轴线（KA5、KA6）旋转对称的本体（K5、K6）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述主切削元件（4）尤其镶嵌在所述加工头（2）的基体（3）的缝隙（14）中，其中，所述主切削元件（4）尤其构造为刀片且尤其构造为硬质合金刀片。

7.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述副切削元件（5、6；17、18、22、23）在俯视图中尤其以直角或者回飞棒形或者S形基面（19、20；24、25）构造到所述加工头（2）上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述附着的切削元件（SEA、SEA6）构造为具有大于或者等于HRC60，尤其是在从HRC60到HRC80范围内的硬度，其中，所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）尤其用贵金属制造或者尤其用硬质材料制造或者尤其具有硬质合金成分，并且其中，所述第二材料（W2）的硬度大于所述第三材料（W3）的硬度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）用多层或者n层（S51-S54；S61-S64；S171-S173；S181-S183）构成，其中至少n-1层（S51-S54；S61-S64；S171-S173；S181-S183）分别包括多个焊接点（7），其中，每层（S51-S54；S61-S64；S171-S173；S181-S183）焊接点（7）的数量从最下面的、与所述加工头的基体相连接的层（S51；S61；S171；S181）到最上面的层（S54；S64；S173；S183）尤其保持相等或者尤其持续减少或者尤其在至少一个区段减少并且在至少另一个区段保持相等。

10.用于制造钻孔工具（1、16、23），尤其是用于作用在待加工材料上的机械驱动的钻孔工具（1、16、23）的方法，其中，所述钻孔工具（1、16、23）包括：一个加工头（2），所述加工头（2）包括由第一材料（W1）制成的基体（3）；由第二材料制成的、被构造为主切削元件（4）的切削元件（SE4）；和至少一个由第三材料（W3）制成的、被构造为副切削元件(5、6;17、18、22、23)的切削元件（SE5、SE6），其中，所述第二和第三材料（W2、W3）分别具有比所述第一材料（W1）更大的硬度，其特征在于，切削元件（SE4、SE5、SE6）中的至少一个通过多个焊接过程用焊丝焊接在所述加工头（2）的基体（3）的表面区段（8、9）上而被构建为附着的切削元件（SEA5、SEA6），其中所述焊接过程尤其使用冷金属传输方法实施。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的钻孔工具或者根据权利要求10所述的制造钻孔工具的方法，其特征在于，所述附着的切削元件（SEA5、SEA6）尤其通过至少一个副切削元件(5、6;17、18、22、23)和/或尤其通过所述主切削元件（1、16、23）构成。

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