CN103726789A - 凿岩钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻削头和凿岩钻头（1），所述凿岩钻头用于钻削岩石、特别是天然石材、混凝土或钢筋混凝土，所述凿岩钻头能绕旋转轴线（D）旋转，所述凿岩钻头具有用于将所述钻头夹紧在工具夹具中的夹紧柄（2）和用于输送钻削时所产生的钻屑的中间柄（3）以及钻削头（4），所述钻削头安装在所述中间柄的进给侧端部上，在所述钻削头的进给侧端部上设有钻尖（8），所述中间柄在进给侧上并且所述钻削头在面向所述中间柄的侧上分别通过连接面限定，通过所述连接面使所述钻削头与所述中间部连接。为了提高钻削速度，本发明建议了钻削头直径（d）与钻削头高度（h）的比例关系（V），其中，所述钻削头具有粗短的形状。

Description

凿岩钻头

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于凿岩钻头的钻削头以及根据权利要求9的前序部分所述的用于钻削岩石、特别是天然石材、混凝土或钢筋混凝土的凿岩钻头。

背景技术

例如EP 1 702 134 B1公开了一种钻削工具，其具有构造成实心硬质合金头的切削元件作为钻削头。在现有技术中，这种钻削工具的钻削金属头部被实心地构造，以便确保良好的引导特性和高的材料切除。

发明内容

本发明的任务在于提供一种钻削头或凿岩钻头，所述钻削头或凿岩钻头允许提高钻削速度。

所述任务基于开头所述类型的钻削工具通过权利要求1或9所述特征解决。

通过从属权利要求中所提到的措施可以实现本发明的有利的实施方案和改进方案。

根据本发明的凿岩钻头或钻削头的特征在于，钻削头直径与钻削头高度的比例关系处于特定的值范围以内，这通过以下公式说明：

$V=-0.0029\frac{1}{{\mathrm{mm}}^2}{d}^2+0.114\frac{1}{\mathrm{mm}}d+c$

其中，所述比例关系以V表示，钻削头的直径以d表示并且另外的参数以c表示。钻削头直径以毫米（mm）测量；二次多项式中的系数(-0.0029mm^-2和0.114mm^-1)的单位如此选择，使得V和c不具有单位。

通过所述措施可以尤其实现了，凿岩钻头或钻削头在钻削时具有更少的摩擦，这此外以有利的方式导致钻削速度的提高。

原则上其涉及的是一种凿岩钻头，其中，关于岩石方面在本发明的意义中不仅理解为天然石材而且理解为混凝土、即最初由水泥、石头颗粒、水以及必要时由其它添加材料混合在一起硬化的混合物。同样可以想到的是，待钻削的岩石是铠装混凝土、钢筋混凝土、包括石材料的复合材料或其它类似物。

根据本发明的凿岩钻头包括用于将钻头夹紧在工具夹具中的夹紧柄。所述夹紧柄通常可以至少部分地置入到工具机的或钻机的夹紧卡盘中并且在那里保持固定。邻接所述夹紧柄设有用于输送钻屑的中间柄。最后，根据本发明的凿岩钻头也包括钻削头，所述钻削头安装在所述中间柄的进给侧端部上。在钻削时，钻头沿着其旋转轴线朝待钻削的材料的方向、即进给侧的方向运动，夹紧柄、中间柄和钻削头在钻削时在所述旋转轴线上旋转。所述夹紧柄进给侧端部上通常设有中间柄，在所述中间柄的进给侧端部上安装有钻削头。在钻削时，所述钻削头首先安置在待钻穿的材料上。

在钻削头的进给侧端部上设有钻尖，所述钻尖在进给方向上形成凿岩钻头的最高或最外的点，并且所述钻尖在钻削时首先可以安置在待钻穿的材料上。在根据本发明的凿岩钻头中，所述钻削头通过连接面与中间柄连接，也就是说，所述钻削头具有面向中间柄的连接面，并且所述中间柄自身也具有面向钻削头的连接面。

钻削头高度h在本发明的意义中定义为从钻尖的进给侧端部到钻削头的连接面沿着旋转轴线所测量的间距。也就是说，在确定所述钻削头高度h时，在旋转轴线上以投影法从所述连接面到所述钻尖测量所述间距。

钻削头直径d通过所述钻削头的垂直于旋转轴线的最大宽度进行确定，也就是说，特别是通过由周面包围的横截面的最大延伸长度进行确定。

项(-0.0029mm^-2+0.114mm^-1)首先描绘朝下打开的抛物线。通过添加参数c于是所述抛物线朝较大的或者较小的V值（沿V轴）移位并且形成值范围，在钻削头直径d确定的情况下可以在所述值范围内选择所述比例关系V。所述值范围通过以下方式确定：数值c在公式中可以具有0.95至2.85之间的值（0.95≦c≦2.85，也就是说，0.95小于或者等于c小于或者等于2.85）。给每个钻削头直径d配属一个值范围，所述比例关系V可以处于所述值范围内。对于所述钻削头直径d的确定的值来说，也就定义了这样的值范围：在所述值范围内，钻削头高度h可以通过钻削头直径d和比例关系V计算出，因为此外适用的是：V=d/h，即h=d/V。

该公式总地来说适用于处于2毫米至35毫米之间的钻削头直径。钻削头直径的这个值范围在技术上特别有意义，因为小于2毫米的钻削头直径通常不被考虑用于锤钻，并且大于35毫米的钻削头直径一方面在实心硬质合金钻削头的情况中不具有大的技术优点并且除此之外由于成本原因大多是非经济的。在凿岩钻头中，锤钻通常形成重要的应用领域。总的来说，在根据本发明的凿岩钻头中因此选择相对较小（相对于其直径）的钻削头高度。由此也减小了钻削头侧上的磨损面的高度。由于减小了磨损面，因此允许更小的摩擦。此外，凿岩钻头的更小的摩擦导致了能够实现更高的钻削速度。

但是，通过根据本发明的钻削头或根据本发明的凿岩钻头也能够以有利的方式在凿岩钻头的制造过程方面克服现有的偏见。根据现有技术常常认为：如果待安装的部件足够大，则在钻头的生产制造过程时、即将钻头的部件接合在一起时总是存在良好的操作。因此存在这样的偏见：钻削头必须相对较大地构造，从而在生产制造期间不会出现操作方面的困难。尽管随着时间的推移在钻削工具技术中已经形成并且建立了加工制造的改进，但是仍然很大程度上包含所述偏见，即，必须应用尽可能大的钻头部件。

此外，还可以克服下述偏见，即，为了良好地切除材料通常也需要钻削头的大磨损区域，尤其是，大的磨损区域带来的较大的摩擦通常也导致较小的钻削速度。高的钻削头还造成了，作用的力使得钻削头承受更高的负载并且钻削头的部件可能掉出。因此，根据本发明的凿岩钻头通过较低的钻削头高度允许在高稳定性的情况下较高效地切除材料。

因此通过根据本发明的钻削头或凿岩钻头也可以实现经济优点，因为由于降低了钻削头高度而引起的钻削头的小材料耗费可以导致成本降低。除此之外，由于头部较小而减小了质量的原因，原则上在钻削头与中间柄之间的接合区中的动态应力变小。原则上，在钻削运行中减小了作用在本发明的凿岩钻头的钻削头上的弯曲力矩。

在本发明尤其有利的实施方式中，钻削头由硬质材料、特别是由硬质材料-复合材料制成，所述硬质材料包括至少两种不同的材料，并且优选所述材料中的一种为硬质合金且另一种材料为陶瓷材料或者刚玉。同样在本发明的实施变型方案中，钻削头可以构造为实心硬质合金头。刚玉是一种这样的矿物质：所述矿物质具有氧化铝并且以其特殊的硬度而著称。因此刚玉特别适合作为工具区域中的材料。陶瓷材料也以其特别高的硬度而著称。选择包括实心硬质合金头还是硬质材料的复合材料的构型方案大多与应用以及待钻穿的岩石材料相关。作为凿岩钻头在进给方向上的前面的组成部分，钻削头在钻削时直接与岩石接触并且因此承受特别大的负载。因此，在大多数情况下有利的是，设有相应硬的材料作为钻削头的组成部分。

此外在本发明尤其优选的改进方案中规定了，钻削头与中间柄的连接面或接合面构造为平坦的面，这些面相对于旋转轴线垂直地延伸。通过这些措施还可以再次降低钻削头体积、即材料耗费并且由此降低钻削头的成本。因此，所述改进方案（连接面构造成平坦的面）特别良好地对本发明的核心进行补充，因为通过这些措施可以避免了，钻削头与中间柄的连接必须构造为槽-键-系统。因为在槽-键-系统中，钻削头必须具有一定的最小高度，以便可以有效地提供与键共同作用的槽，因此钻削头的高度可以显著降低。此外可以克服下述偏见：只有当形状锁合地连接、例如槽和键相互嵌接时，钻削头在中间柄上才可能具有足够的稳定性。也就是说，恰恰是具有槽-键系统的钻削头的大高度通常导致增大磨损面，从而在钻削时作用在钻削头上的力也相应更大。由此，现有技术中具有槽-键-系统的钻削头通常承受较大的负载，因此在通常情况下较快被磨损并且因此一般具有较短的使用寿命。由于钻削头的总高度降低，也减小了钻削头在钻孔边缘上的摩擦面。

另外，通过将钻削头非对称地固定在中间柄上所造成对称误差和角度误差的负面影响由于较低的钻削头高度而不那么明显。由于技术原因，所述连接面大多并非完全平坦地构造，而是仅在一定的公差范围内可以视作平坦的面。原则上，所述公差与钻头的标称直径相关。在一些情况下，所述偏差也与接合过程相关，所述接合过程被选择，以便将钻削头接合到中间柄上。相应地，在钻削头的标称直径较大的情况下，也可能出现比与理想平坦面的偏差大的公差。平坦面特别是可以理解为无槽-键-机构或梯级或者凸肩的任何连接，优选应理解为从面的边缘到中心具有0.5mm的最大高度差、特别优选具有0.3mm的偏差的面。所述平坦的连接面允许钻削头特别良好并且精确地定向。

在本发明的一个实施例中，中间柄可以至少部分地包括用于输送钻屑的螺旋纹或钻削螺旋部。在钻削岩石时在钻削头区域中所产生的钻屑可以在钻头进给时到达螺旋部/螺旋纹中并且利用钻头的旋转经由螺旋部逆着进给方向进行输送。

但是，特别是在钻削直径较小的情况下，一般不强制必须提供用于输送钻屑的螺旋部。换而言之，优选在钻头直径较小的情况下可以代替螺旋部而设置圆钢或者例如面状的空槽。具有面状梯级的圆钢或者中间柄大多要求钻削头较大的侧向凸出，以便防止钻屑的阻塞。在钻削岩石时在钻削头区域中所产生的钻屑于是在钻头进给时以及钻头旋转运动时到达中间柄的区域中。如果所述中间柄也就被构造成圆钢或者所述中间柄具有面状空槽，则钻屑可以进入到中间柄相应的区段与已经钻削的钻孔的外边缘之间的中间区域中。如果在钻削时继续产生钻屑，则这些钻屑进一步向外压所述中间柄的区域中已经存在的钻屑。通过中间柄的旋转运动还增强了这种输送。

尤其在直径较小的情况下，具有圆钢或者设有面的中间柄的钻头关于钻屑输送方面通常更高效地工作，因为在直径非常小的情况下，所述钻削螺旋部多重地由一个非常细长的槽形成，所述槽在钻屑输送时关于钻屑方面产生很大的阻力。然而在钻削直径较大的情况下，常常也必要的是设置较强并且较稳定的中间柄，以使得所述中间柄能够在钻削时承受住负载。在多数情况下，在这种具有较大直径的钻头中通过螺旋部进行钻屑输送产生较少的问题。

此外，钻削头可以具有切削插入件。在凿岩钻头的这个实施方式中，钻削头具有多个区域，这些区域可以具有不同的功能。可以想到例如以刀片（或切割板）形式构造的硬质合金切削插入件。但也考虑由硬质材料制成的其它几何构型作为切削插入件、例如齿形的插入件或者类似物。这种切削插入件可以由硬质材料、例如实心硬质合金构造。原则上，这种刀片在其进给侧端部上包括切削刃。在旋转方向上在这种切削刃后面大多设置了后刀面，所述后刀面允许钻屑可以尽可能快速地从切削区域排出。在旋转方向上在切削刃前面大多设置所谓的“前刀面”，所述前刀面除了切削刃以外在材料切除时使用。钻尖可以例如是切削插入件的组成部分。当待钻穿的材料例如要求专门的硬质材料时或者当对钻屑输送有专门的要求，从而允许钻削头最佳地适配于期望的应用时，切削插入件的应用可以特别是具有优点。

原则上，钻头的或者钻削头的磨损面位于钻削头的侧面。与凿岩钻头的邻接的中间柄相比，钻削头优选设计成具有较大的直径，以使得在钻削时磨损面与钻孔的内表面贴靠。这种构造方案也就是提供了这样的可能性：钻屑通过中间柄输送，而材料切除自身通过钻削头得到确保。因此在本发明相应的实施方式中，钻削头具有侧面的、在旋转轴线的旋转方向上延伸的周面作为磨损面，所述磨损面的最大宽度则是钻削头直径，并且所述磨损面沿着旋转轴线的高度为总的钻削头高度的至少60%、优选70%至90%。这意味着，钻削头高度的至少60%用作周面。如此被构造的钻削头大多相对平坦地构成，因为从周面的进给侧端部向着钻尖的上升最多还只能在总钻削头高度的40%上进行。如果周面高度为甚至70%或者高达90%，则钻削头的进给侧部分与此相应总是更平（除了具有附加凸起结构的钻削头之外）。径向更宽的磨损面通常导致钻孔中更大的支撑。磨损面的径向扩展更好地支撑了钻孔中的钻削头或钻头并且导致了更圆的孔。也就是说，在实际中，钻削头、特别是具有刀片的钻削头通常产生非精确圆的孔，而是相反地，所述孔具有带倒圆的三角形的形状。这种孔的机械生成在几何构型上与所谓的勒洛三角形的结构类似。勒洛三角形是定宽曲线的最简单形式，也就是说，一个点相对于相应对置的角的间距总是恒定。因此，孔的这种几何形状是由于以下原因造成的：钻削头磨损面上的外棱在钻削时突然在一个位置上卡住并且由此自身形成新的旋转点。这个过程可以继续，从而在实际中形成一个新形状：所述新形状看起来就像这种勒洛三角形。通过相对看起来径向加宽的磨损面和钻孔中与此相关的更大支撑，可以利用本发明的凿岩钻头的这种实施方式钻削更圆的孔。同时允许了，孔横截面比由现有技术的其他钻头钻削的传统的孔小。

按有利的方式，本发明的所述实施方式相应构造的钻削头导致了更小的振动，其中，这种效果同样通过钻孔中更好的支撑引起。

中间柄可以至少部分地具有用于输送钻屑的螺旋纹。此外可想到的是，例如中间柄具有这样的面：中间柄与钻孔内侧之间的钻屑可以进入到所述面中。此外可以想到的是，按有利的方式使这两个构型相互组合，从而在本发明的实施变型方案中，中间柄在进给侧端部上具有相对于中间平面平行地延伸的外表面，用于输送钻屑的螺旋纹逆着进给方向邻接所述外表面。所述中间平面是假想平面，旋转轴线穿过所述中间平面延伸。这意味着，所述外表面在横截面中如割线那样延伸（视向沿着旋转轴线）。于是，所述割线是相对于柄柱的横截面中的圆形而言的。这种外表面具有以下优点：在钻削时在钻削头区域中所产生的钻屑可以首先被压到所述外表面区域中并且然后在凿岩钻头的旋转的促进下经由钻削螺旋部输送走。然而在每一种情况下首先允许了，在钻削时所产生的钻屑尽可能快速地从钻削头区域排出，因为不必首先使其在受到钻削螺旋部中的相应摩擦的妨碍下穿过钻削螺旋部。由此也就能够以有利的方式改善、特别是加速钻屑输送。

此外，所述螺旋纹也可以直接邻接钻削头上的进给侧端部。在本发明的这种实施方式中，钻屑受控地到达钻削螺旋部中，从而可以避免待输送的钻屑的堵塞，而所述堵塞可能导致旋转运动的卡死。

另外，通过参数c确定所述值范围。如果c增大，则钻削头直径与钻削头高度的比例关系增大。在标称直径为19.6毫米至19.7毫米的情况下，钻削头直径与钻削头高度的比例关系根据本发明为最大（并且在c为常数的情况下）。说明所述比例关系V与d和c的关系的抛物线在这个位置上在其直径方面达到所述抛物线的最大值（准确地说是：d≈约19.66毫米）。由此，在直径为约19.66毫米的情况下得出了：在0.95<c<2.85的情况下钻削头直径与钻削头高度的比例关系基本上处于约2.07至3.97之间的范围内或在0.95≦c≦1.5（0.95小于或等于c小于或等于1.5）的情况下处于2.07至2.62之间的范围内。在这种尺寸比例关系的情况下，由于更小的磨损面和更稳定的钻削运动可以使钻削速度提高15%。优选地选择c=1.0，从而钻削头直径与钻削头高度的最大比例关系V（在标称直径为约19.66毫米的情况下）为约2.12。为了不仅确保接合区的小扭转-和弯曲负载而且确保这种锤钻的高钻削速度，c主要在0.95与1.5之间范围内选择、优选为1.0。

尤其在钻削头与中间柄之间具有平连接面的构型中，不仅由于位置原因不设置必然会导致钻削头高度增大的槽-键-系统是有利的，而且也有利的是，在制造凿岩钻头时能够将钻削头关于中间柄或关于钻头的旋转轴线良好地定向。在槽-键-系统中困难的是，钻削头关于钻头的旋转对称或也关于其相对于旋转轴线的倾斜来定向，因为所述定向已经基本上通过之前的工作过程预先给定。因此特别有利的是，在接合时把重点放在钻削头与中间柄的材料锁合连接上。就这点而言所述措施导致了，钻削头可以更好地定向并且因此相对于较差定向的钻削头遭受更小的负载。由此，也就以有利的方式可以由于材料锁合连接也确保钻头的较长的使用寿命。

视本发明的实施方式而定，其可以是用于旋转式钻削或者用于旋转冲击式钻削的凿岩钻头。然而，在钻削头直径d相对于钻削高度h的比例关系V较大的情况下，构造成基本上平的钻削头尤其在旋转冲击式钻削方面尤其有利并且提供了更大的稳定性。在纯旋转式钻削的情况下，根据本发明实施方式的凿岩钻头也在实际的钻削过程中在钻孔中具有更好的稳定性，从而这种凿岩钻头在耐用性、钻孔精度以及其钻削速度方面可以对于纯旋转式钻削实现更好的功效。

在根据本发明的钻削头或凿岩钻头中，根据应用情况而存在具有或者不具有横刃的定心尖作为钻尖。如果所述定心尖具有横刃，则所述横刃通常越过定心尖延伸。这允许了切削刃在钻削头的上侧上基本上连续的走向。部分地也存在具有下述定心尖的切削刃，所述定心尖的走向通过以下方式被中断：切削刃的区段相互有角度地移动。由此，以有利方式也可以防止歪斜，因为切削刃的不同走向可以通过以下方式给钻头带来较大的稳定性：切削刃安置在钻孔中不同的位置上，这些位置相互有角度地移动。不具有横刃的定心尖允许了钻头必要时尤其精确地置入到对于待钻削的孔所设置的刺入孔中。然而，如果不具有横刃的定心尖没有用于钻削进程自身的棱边，则由此尤其在岩石不太硬的情况下可以在通过定心尖在固定位置上的均匀且稳定的旋转而在钻削过程期间实现良好的定心。

此外，在本发明的另外实施方式中，连接面可以全等或者非全等地构造；所述这两个措施的每一个都可以具有对于自身特有的优点。在连接面全等的情况下，通常对称性可以非常良好地匹配。另外，全等的连接面通常提供了改善的支撑和更大的稳定性以及更好的定向。然而在连接面非全等的情况下，设置用于材料锁合连接的熔体可以到达连接面的非相一致区域中并且由此产生良好的支撑和良好的稳定性。全等的连接面或者接合面在尺寸相一致的情况下具有相一致的形状。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在进一步说明细节以及优点的情况下更详细地阐述本发明的实施例。其详细地示出了：

图1：根据本发明不具有螺旋纹的凿岩钻头的全图；

图2：根据本发明具有螺旋纹的凿岩钻头的全图；

图3：根据本发明具有横刃的硬质合金头的俯视图；

图4：根据图3的硬质合金头在螺旋柄上的示意性侧视图（仅部分示出）；

图5：穿过根据本发明在旋转轴线以外具有钻尖的钻削头的示意性纵截面；

图6：根据图5的钻削头的俯视图；

图7：根据本发明在旋转轴线以外具有双钻尖的根据本发明的钻削头的示意性侧视图；

图8：根据本发明在旋转轴线以外具有钻尖的根据本发明另一钻削头的示意性侧视图；

图9：根据图8的钻削头的俯视图；

图10：根据本发明具有磨损面的根据本发明的钻削头的示意性部分视图，所述磨损面的高度为钻削头高度的90%；

图11：根据本发明具有磨损面的根据本发明的钻削头的示意性部分视图，所述磨损面的高度为钻削头高度的60%；

图12：根据本发明具有磨损面的根据本发明的钻削头的示意性部分视图，所述磨损面的高度为钻削头高度的70%；

图13：根据本发明具有螺旋纹的钻头的示意性部分视图，所述螺旋纹具有直线形的起始部；

图14：根据本发明具有螺旋纹的钻头的示意性部分视图，所述螺旋纹不具有直线形的起始部；

图15-18：根据本发明具有或不具有横刃的钻头的示意性视图；

图19a和19b：非全等的接合面的示意性示图；

图20a和20b：全等的接合面的示意性示图；

图21和22：对于不同参数c，与钻削头直径d相关的比例关系V的曲线图；以及

图23至25：根据本发明具有切削插入件的钻头的示意性示图（两个侧视图、一个俯视图）。

具体实施方式

图1示出了一种用于小标称直径的凿岩钻头1，其具有夹紧柄2、中间柄3和钻削头4。夹紧柄2包括两个锁止槽5以及两个携转槽6。所述钻头自身可以绕旋转轴线D旋转。中间柄3具有小于夹紧柄2的直径。此外，中间柄包括外表面7，所述外表面平行于中间平面延伸。在钻削时在钻削头4的区域中所产生的钻屑可以在外表面7的区域中被接收并且逆着进给方向R被输送走。钻削头4具有钻尖8，所述钻尖位于旋转轴线D上。此外，磨损面9具有高度HV，这些磨损面形成钻削头4的周面并且在钻削时直接靠置在钻孔的内壁上，所述高度HV为钻削头高度h的70%。钻削头直径以d标示。就小标称直径而言，根据图1的改进方案是用于小标称直径、即用于2mm至4.5mm之间的直径的特别优选的实施方式。

图2示出了一种凿岩钻头10，其具有夹紧柄11、中间柄12和钻削头13。构造成用于夹紧在钻机卡盘中的夹紧柄同样包括两个锁止槽14和两个携转槽15。中间柄12在其直径方面也比夹紧柄11小。然而，与根据图1的钻头1的区别在于，中间柄12配备有螺旋纹或钻削螺旋部16。钻削螺旋部16不是直接安置在钻削头13上，而是在螺旋纹16与钻削头13之间设有这样的面：所述面平行于旋转轴线D并且以标号17标示。钻削头13包括钻尖18以及磨损面19。在图2中，钻尖18也位于旋转轴线D上。磨损面的高度同样为钻削头高度的大约70%（参见图1）。对于较大的钻削直径，根据图2的钻头是特别优选的实施方式。

在根据图1和图2的凿岩钻头中，使相应的钻削头与中间柄连接的接合面F和F′被构造成很大程度上平坦。接合面上的连接以材料锁合的方式进行，即通过原子力和/或分子力、例如通过熔焊、钎焊或者粘接。周面9、19或磨损面相对于相应的旋转轴线D平行地延伸。

在图1中，面7被平坦地构造并且在垂直于旋转轴线D的横截面图中如割线那样切割在其他方面为圆柱形的体3。也就是说，在通过面7形成的中间腔中提供了位置，由此在钻削头4的区域中所产生的钻屑可以被放置在那里并且被输送走。根据本发明，钻削头9或19（图1和2）具有相比较而言粗短的构型，也就是说，相对于钻削头高度h而言选择较大的钻削头直径。钻削头9和19在其直径方面比相应的中间柄3或12稍宽。由此，侧面9和19形成实际的磨损面，在钻削时所述磨损面靠置在钻孔的内壁上并且因此——然而稍稍地——有助于钻孔上的材料去除。

图3示出了一种沿着具有横刃的硬质合金头的旋转轴线的俯视图。图中示出具有横刃31a的硬质合金头30，其中，钻尖32位于旋转轴线D上。前刀面

33沿旋转方向位于切削刃31前面，后刀面34沿旋转方向位于切削刃31后面。切削刃31连同前刀面33负责在钻削时进行材料切除，而钻屑可以通过后刀面34输送走。磨损面35位于切削元件30的侧面上，然而所述磨损面同样稍稍有助于材料切除。但是，磨损面35自身被划分，从而在钻削时一部分磨损面摩擦地靠置在钻孔内壁上并且通过在磨损面的曲率方面轻微地折弯（在横截面中看）一方面允许了材料切除另一方面又可以输送走钻屑。钻尖32被如此构造，使得切削刃31越过钻尖连续地延伸。在这种实施方式中有利的是，钻尖32不仅有助于定心，而且也有助于材料切除。切削刃31在磨损面的区域中在一倒棱36中结束。横刃31a位于钻尖32的区域中。

图4示出了图3的钻削头30的侧视图，其中示出了具有中间柄40的相应的凿岩钻头的局部图。中间柄40包括钻削螺旋部41以及接收面42，所述接收面相对于旋转轴线D平行地延伸。因此，在进给方向V上直接在钻削头30的后面首先开始的并不是螺旋部，而是接收面42，所述接收面被构造用于将钻屑导入到钻削螺旋部41中。中间柄40通过平坦的接合面43与钻削头30连接。钻屑因此可以被从钻削头30挤压到接收面42的区域中并且接着通过钻削螺旋部41继续输送。

图5示出了一种本发明的具有钻削头50和中间柄51的实施例，所述中间柄通过平坦的接合面52与所述钻削头连接，其中，钻尖53被如此构造，使得所述钻尖位于旋转轴线D以外。也就是说，整个凿岩钻头或钻削头50的最高点关于旋转轴线并不是中心地设置在旋转轴线上。在这种实施方式中有利的是，钻尖（因为它在径向上与旋转轴线错位地设置）自身在旋转时具有提高的轨道速度并且可以将转矩传递到岩石材料上；因此借助于钻尖自身平面地钻出钻孔的中心。因为钻尖与旋转轴线的偏差较小，因此导致了在钻削时通过平面地钻出中心可以产生关于定心方面较大的稳定性。

图6示出了所述钻削头50的俯视图，所述钻削头具有偏心的钻尖53、前刀面60、后刀面61以及磨损面62。螺旋纹以标记符号63标示。

图7示出了一种凿岩钻头的示意性侧视图，所述凿岩钻头具有钻削头70、中间柄71以及被分成两部分的偏心钻尖72，所述钻尖72包括两个部分尖72′和72′′。这两个部分尖72′、72′′在进给方向R上被构造成等高。通过这种措施，在置放钻头时从两方面简化了定心：一方面钻头可以更稳定地安放在围绕刺入点的两个点上，另一方面钻头的中心部在起动时保持在更稳定的位置中。如果钻头不是对称地放置，则它在起动时可能较易打滑，因为被单侧接收的脉冲没有通过相反设置的部件得到平衡。此外，中间柄71被如此构造，使得它同样包括螺旋纹73和接收面74，所述接收面直接邻接所述钻削头70。

图8和图9分别以俯视图和以侧视示出了同一个钻削头80，其中，钻尖81同样设置在旋转轴线以外。要注意的是：钻削头80具有切削刃82，并且钻尖虽然在所述切削刃82的延长上延伸，但总的来说构造成金字塔形式的尖。

图10示出了一种钻削头100的侧视图，其中，磨损面101的高度HV为钻削头总高度h的大约90%。钻尖在这种情况中定心地构成。由此，钻削头100总体上具有更粗短的和更平的形状。因为，从磨损面101起仅还有钻削头100的总高度h的10%可以用于钻尖的上升部。通过这种构型方案可以增大用于破碎岩石或用于切除岩石的碾磨作用。

图11示出了一种钻削头110的侧视图，其中，磨损面的高度HV为钻削头总高度h的大约60%。

而图12示出了一种钻削头120，其中，磨损面的高度HV为总高度h的70%。所述高度HV从接合面121起沿着旋转轴线D测量并且标示磨损面122的总高度。所述总高度h同样从接合面121起测量并且沿着旋转轴线D一直延伸至钻尖123。通过接合面121使钻削头120与中间柄124连接。中间柄124的钻削螺旋部125在没有排出段和接收面的情况下直接邻接钻削头120。

图13示出了一种具有中间柄131的凿岩钻头130的侧视图，所述中间柄具有螺旋纹132。在将钻削头133置放在中间柄131上之前，中间柄131以相对于旋转轴线D平行地延伸的接收面134结束。然而，通到接收面134中的螺旋纹132具有直线形的朝着钻削头133的方向的出口135。所述直线形的出口135特别是对钻屑输送具有影响，因为钻屑首先被线性地从钻削头压走并且然后相对于所述钻削头以一定的距离到达螺旋纹中并进一步输送。

图14示出了一种具有钻削头141和中间柄142的凿岩钻头140，其中，中间柄142的钻削螺旋部143直接邻接钻削头141头（没有直线形的出口）。

图15示出了一种用于凿岩钻头150的例子，所述凿岩钻头具有钻削头151和配有钻削螺旋部的中间柄152。硬质合金头151在其钻尖153上构造成不具有横刃。

图16以俯视图示出了所述硬质合金头151。

而图17示出了一种切削元件170，其具有横刃171a、磨损面172以及钻尖173，其中，切削刃171越过钻尖173连续地延伸。

图18以侧视图示出了所述具有切削元件170的硬质合金头。

图19a和19b以及20a和20b分别示出了全等或非全等的接合面。原则上，通过所述接合面使钻削头与中间柄连接。所述连接通常材料锁合地实现。图19a示出了一种钻削头190的俯视图，所述钻削头的磨损面191示出特殊的走向。而图19b示出了一种坯件192的横截面、例如中间柄的横截面。通过坯件192所形成的接合面193可以相应地作为非全等的接合面用于接合在钻削头190上。

图20a示出了一种具有磨损面201的钻削头200，所述钻削头首先构造成与具有磨损面191的钻削头190完全一样。图20b示出了一种具有接合面203的坯件202的横截面图，所述坯件或接合面在轮廓方面与具有磨损面201的钻削头200正好匹配。由此，在这里涉及的是全等的接合面。根据图19a、19b的实施方案具有这样的优点：在此可以更好地匹配对称性、必要时也通过所述更好的匹配可以实现改善的支撑、更好的定向以及更稳定的配合。在非全等的接合面的情况下，用于材料锁合连接的熔体进入到非一致的区域中并且由此负责改善支撑。

图21对于不同参数c示出了与变量d相关的函数V的曲线图。在此，V表示钻削头直径d与钻削头高度h的比例关系。对于V的公式为：

$V=-0.0029\frac{1}{{\mathrm{mm}}^2}{d}^2+0.114\frac{1}{\mathrm{mm}}d+c$

通过改变参数c并不改变函数自身的形状、即抛物线的形状，而是所述抛物线根据参数c的值仅沿着V轴位移。值c在0.95（相应于图21中的下抛物线V(min)）至2.85（相应于图21中的上抛物线V(max)）之间。也就是说，在c=0.95的下曲线与c=2.85的上曲线之间的位移为1.9。全部函数V(d,c)（对于所有可能的c值）在值d(max)=约19.66的情况下具有最大值。值范围W定义了：本发明的比例关系V可以具有哪些值。所述用于V的公式被确定用于2毫米至35毫米之间的钻削头直径d。（轴标记d[mm]表明所述d以毫米为单位给出）。如果对于c选择0.95至2.85之间的值，则抛物线V位于值范围W以内并且因此描述本发明的V值。

本发明的函数V（所述函数说明钻削头直径d与钻削头高度h的比例关系）的走向也表示：根据本发明存在一个直径d、即最大值d(max)，对于所述直径，所述比例关系V可以趋向于具有最大值。也就是说，钻削头高度h可以选择为比钻削头直径d小得多。如果钻削头直径d选择为比d(max)小得多，则待选择的V值也趋向于更小或待选择的值h也趋向于更大，因为h=d/V。即使将直径d相对于d(max)选择为较大，则通常钻削头高度h必须同样选择为更大，因为用于V的值趋向于更小。原因在于，不仅在相对小的钻削头直径d的情况下而且在相对大的钻削头直径的情况下都有利的是，钻削头不会过分粗短地构造成具有特别强烈减小的钻削头高度。原则上，钻削头高度h对于钻头在钻孔中的引导具有影响，并且大的钻削头高度h原则上也不会负面地影响材料切除。尽管如此，通过大的钻削头高度还是增大了摩擦，由此，通常使钻削速度降低并且减少材料切除。根据本发明的凿岩钻头以有利的方式也考虑了与钻削头直径d相关的影响。所述影响在钻削速度方面的优化构成本发明的用于钻削头直径d与钻削头高度h的比例关系V的公式。

然而因为所述影响、例如应用方式也起这样的作用：例如哪种岩石（例如砂石或者钢筋混凝土）应被钻削、是旋转冲击式钻削还是纯旋转式钻削，因此没有给钻削头直径d配置单个值，而是配置值范围W中可能值的区间。因此，本发明的值范围W给出的是：特别是这些与应用相关的影响是如何作用于所述比例关系V的。对于具有更高负载的锤钻应用，具有大V值的更粗短的钻削头形状可以是合适的。在岩石较硬的情况下需考虑的是，不可能在钻头载荷不太高的情况下总是施加高的冲击脉冲。由此，在岩石较硬的情况下需要在具有粗短形状的可负载的钻削头与用于较小冲击脉冲的钻削头之间进行权衡。优选的是，通常的c值（如图22中所示出）是处于0.95≦c≦1.5之间（参见图22：抛物线V(c=1.5)）、尤其优选c=1.0（参见图22：抛物线V(c=1)）。为了不仅确保接合区的小扭转-和弯曲负载而且确保所述锤钻的高钻削速度，c主要在0.95至1.5之间选择、优选1.0。因此，本发明的另一方面也在于这样的知识：在确定的钻削头直径d(max)的情况下，所述比例关系V可以具有最大值。

图23、24和25示出了一种具有切削插入件301的凿岩钻头300。钻头300（在图23和24中以各自不同的侧视图示出）包括：具有用于输送钻屑的钻削螺旋部302的中间柄，未示出的用于将钻头夹紧到工具机/钻机中的夹紧柄，和（根据本发明）降低高度的钻削头303。钻削螺旋部302在进给方向上延伸到用于接收钻屑的接收面304中。由硬质合金制成的切削插入件301（参见根据图25的俯视图）具有切削刃305、横刃306、前刀面307和后刀面308以及磨损面309。切削插入件301装入到钻头中的槽310中。剩余的钻头可以由不同于所述切削插入件301的材料制造。

Claims (16)

1.一种钻削头（4，13，30，50，70，80，100，110，120，133，141，151，190），用于与凿岩钻头（1，10）的柄连接，所述凿岩钻头用于钻削岩石、特别是天然石材、混凝土或者钢筋混凝土，所述凿岩钻头能够绕旋转轴线（D）旋转，其中，所述钻削头能够安装在所述钻头的柄的进给侧端部上，并且在所述钻削头的进给侧端部上设有钻尖，并且所述钻削头在对置的侧上通过连接面（F，F′，43，52，121，193，203）被限定，通过所述连接面能够使所述钻削头与所述钻头的柄连接，其特征在于，钻削头直径（d）与钻削头高度（h）的比例关系（V）具有以下的值：

$V=-0.0029\frac{1}{{\mathrm{mm}}^2}{d}^2+0.114\frac{1}{\mathrm{mm}}d+c$

其中，所述钻削头高度是从所述钻尖的进给侧端部沿所述旋转轴线的方向到所述钻削头的连接面的间距，并且所述钻削头直径d通过所述钻削头的垂直于所述旋转轴线的最大宽度确定，所述钻削头高度和所述钻削头直径以毫米（mm）为单位给出，并且此外所述钻削头直径在2毫米至35毫米之间，并且其中：0.95≦c≦2.85。

2.根据权利要求1所述的钻削头，其特征在于，所述钻削头由硬质材料制成、特别是由硬质材料-复合材料制成，其包括至少两种不同的材料，其中，优选所述材料中的一种为硬质合金并且另一种为陶瓷材料或者刚玉，或者所述钻削头特别是构造成实心硬质合金头。

3.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，所述钻削头的连接面（F，F′，43，52，121，193，203）构造成平的面并且相对于所述旋转轴线垂直地延伸。

4.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，所述钻削头具有切削插入件（301）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，存在一侧面的、在所述旋转轴线的方向上延伸的周面作为磨损面（9，19，35，62，101，122，172，191，201），所述磨损面的最大宽度是所述钻削直径（d），并且所述磨损面的沿着所述旋转轴线（D）的高度（HV）为整个钻削头高度的至少60％、优选70％至90％。

6.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，0.95≦c≦1.5、优选c=1.0。

7.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，所述钻尖（153）构造成不具有横刃的定心尖。

8.根据上述权利要求中任一项所述的钻削头，其特征在于，所述钻尖（32，173）构造成具有横刃（31，171）的定心尖。

9.一种凿岩钻头（1，10），用于钻削岩石、特别是天然石材、混凝土或者钢筋混凝土，所述凿岩钻头能够绕旋转轴线（D）旋转，所述凿岩钻头具有用于将所述钻头夹紧在工具夹具中的夹紧柄（2，11）并且具有用于输送在钻削时所产生的钻屑的中间柄（3，12，40，51，71，124，142，152），其中，所述中间柄在进给侧通过连接面（F，F′，43，52，121，193，203）被限定，其特征在于，在所述中间柄的进给侧端部上设有根据上述权利要求中任一项所述的钻削头（4，13，30，50，70，80，100，110，120，133，141，151，190），其中，所述钻削头与所述中间柄通过相应的连接面连接。

10.根据权利要求9所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述钻削头与所述中间柄以材料锁合的方式连接。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述中间柄的连接面（F，F′，43，52，121，193，203）构造成平的面并且相对于所述旋转轴线垂直地延伸。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述连接面全等（203）或非全等（193）地构造。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述中间柄（12，40，51，71，124，142，152）至少部分地包括用于输送钻屑的螺旋纹（16，41，73，132，143）。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述中间柄在进给侧端部上具有相对于中间平面平行地延伸的外表面（17），邻接所述外表面逆着所述进给方向设有用于输送钻屑的螺旋纹，其中，所述旋转轴线穿过所述中间平面延伸。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述螺旋纹（125）直接邻接所述钻削头的进给侧端部。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的凿岩钻头（1，10），其特征在于，所述凿岩钻头构造用于纯旋转式钻削或者旋转冲击式钻削。

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