CN104981311B - 带有可更换的切削段的冠状钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冠状钻头(10)，该冠状钻头可以沿着旋转方向(21)围绕旋转轴线(22)旋转，其具有：切削段(11)，所述切削段包括环形段(13)，该环形段在第一端部上与一个或多个切削元件(14)连接并且在第二端部上具有外部插接元件(15)和止挡凸肩(59)；和钻杆段(12)，所述钻杆段包括圆柱状的钻杆(16)，该钻杆在朝向切削段(11)的端部上具有带有端面(33)的内部插接元件(17)。所述插接元件(15，17)沿着平行于旋转轴线(22)的插接方向构成插塞连接并且能够附加地通过可运动进入至少一个槽缝状空隙部(26)中的至少一个销钉元件(25)相连接。所述至少一个销钉元件(25)固定在所述内部插接元件(17)的外侧(27)上并且所述外部插接元件(15)具有所述至少一个槽缝状空隙部(26)。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有可更换的切削段的冠状钻头。
术语“冠状钻头(Bohrkrone)”的概念概括了所有那些具有中空的圆柱状钻杆并具有包括一个或多个切削元件的切削段的钻孔工具，例如取芯钻头(Kernbohrkrone)和锪窝钻(Dosensenker)。冠状钻头可以根据使用目的而具有附加的元件，诸如限制钻孔深度的深度限制止挡。
背景技术
冠状钻头包括带有一个或多个切削元件的切削段、钻杆段和带有插入尾端的夹装段。冠状钻头通过插入尾端固定在取芯钻机的工具夹头内并且在钻孔运行中由该取芯钻机沿着旋转方向围绕旋转轴线加以驱动。已知的冠状钻头分为带有可更换的切削段的冠状钻头和不带可更换的切削段的冠状钻头，其中，在带有可更换的切削段的冠状钻头中又有可拆式和不可拆式连接之区别。如果该连接可以由使用者无损毁地拆脱的话，诸如插塞连接、螺纹件连接或磁作用连接，则这种连接被称为可拆式的。如果使用者只能通过损毁连接机构将该连接拆脱的话，诸如钎焊连接、熔焊连接、铆钉连接或粘合连接，则这种连接被称为不可拆式的。
在US 3,888,320 A所公开的冠状钻头中，切削段与钻杆段通过一种可拆式的插-旋-连接机构相互连接。切削段包括一个环形段，该环形段在第一端部上与多个切削元件连接并且在第二端部上具有一个外部插接元件和一个环形的止挡凸肩。钻杆段包括一个圆柱状的钻杆，该钻杆在朝向切削段的端部上具有一个带有端面的内部插接元件。插接元件沿着平行于旋转轴线的插接方向构成插塞连接。外部插接元件在内侧上具有多个销钉元件，这些销钉元件在一个垂直于旋转轴线的平面内指向径向内侧。内部插接元件具有多个L形的槽缝状空隙部，销钉元件插入这些空隙部内。L形的空隙部包括一个垂直于旋转轴线延伸的横向槽缝和一个平行于旋转轴线延伸并将横向槽缝与内部插接元件的下边缘连接的连接槽缝。
在已知的带有可更换的切削段的冠状钻头中，在切削段与钻杆段之间采用插-旋-连接机构锁闭的情况中，沿着平行于旋转轴线的方向存在一个轴向空隙。在内部插接元件的端面与外部插接元件的止挡凸肩之间构成一个间隙，因而仅仅通过销钉元件来实现从钻杆段到切削段的力传递。另外，所述间隙导致没有将冷却介质和冲洗介质完全输送到加工位置，而是可能误导入到冠状钻头的内侧上的间隙中。
当冠状钻头卡死在基底物中时，便暴露出了这种已知的带有可更换的切削段的冠状钻头的另一缺点。在取芯钻孔中经常发生冠状钻头在钻孔期间卡死在基底物中并且必须由操作者将其拆脱。在立架引导的取芯钻机的情况中，为了拆脱被卡死的冠状钻头，逆着旋转方向驱动冠状钻头并且由钻机立架在冠状钻头上施加一个逆着钻孔方向的拉力。操作者试图通过借助工具扳手的手动旋转并借助钻机立架的同时抽拉而使冠状钻头脱离基底物。在L形空隙部的情况中存在下述危险：操作者将钻杆段围绕旋转轴线转动，直到销钉元件碰到连接槽缝为止，并且同时操作钻机立架的手轮，以使销钉元件从连接槽缝中移出。一旦切削段与钻杆段之间的插-旋-连接机构松脱，必须还另外使切削段脱离基底物，例如通过铲削基底物。
发明内容
本发明的目的在于开发一种带有可更换的切削段的冠状钻头，在该冠状钻头中提高了钻孔时的稳定性和针对于通过钻机立架产生的拉力负荷而言的稳固性/耐受性。另外，还应该降低在使卡死的冠状钻头脱离基底物时将插-旋-连接机构意外打开和使钻杆段不带切削段地脱离基底物的风险。
为此，本发明提供一种冠状钻头，该冠状钻头能够沿着旋转方向围绕旋转轴线旋转，其具有：
-切削段，所述切削段包括环形段，该环形段在第一端部上与一个或多个切削元件连接并且在第二端部上具有外部插接元件，并且在从所述环形段到所述外部插接元件的过渡上设置有环形的止挡凸肩，所述外部插接元件具有一个外周面和一个内周面；和
-钻杆段，所述钻杆段包括圆柱状的钻杆，该钻杆在朝向所述切削段的端部上具有带有端面的内部插接元件，
其中，所述外部插接元件和所述内部插接元件沿着平行于所述旋转轴线的插接方向构成插塞连接，并且所述外部插接元件和所述内部插接元件能够附加地通过可运动进入至少一个槽缝状空隙部中的至少一个销钉元件相连接，
其中，所述至少一个销钉元件固定在所述内部插接元件的外侧上并且所述外部插接元件具有所述至少一个槽缝状空隙部，并且所述内部插接元件的端面在连接状态中贴靠在所述切削段的环形的止挡凸肩上，
其特征在于：所述至少一个槽缝状空隙部与所述旋转轴线垂直地从所述外部插接元件的外周面延伸至所述外部插接元件的内周面。
根据本发明规定：至少一个销钉元件固定在内部插接元件的外侧上并且外部插接元件具有至少一个槽缝状空隙部。在此，可以先后依次或同时地锁闭插接元件的插塞连接和旋转连接。
本发明的插接元件的插-旋-连接机构提高了冠状钻头相对拉力负荷而言的稳定性和稳固性。具有槽缝状空隙部的冠状钻头段比销钉元件固定在其上的冠状钻头段更加易受由拉力负荷造成的变形的影响。将槽缝状空隙部设置在可更换的切削段上具有如下优点：定期更换两个冠状钻头段中较不稳定的那段(即可)。由拉力负荷造成的变形的风险随着插接元件圆周上槽缝状空隙部所占份额的增加而上升。由于外部插接元件的直径大于内部插接元件的直径，所以在外部插接元件上有更多圆周对于槽缝状空隙部可供使用或者说圆周上的空隙部所占份额更小。如果槽缝状空隙部设置在外部插接元件上，则冠状钻头更加稳定。
通过在内部插接元件上设置销钉元件并且在外部插接元件上设置槽缝状空隙部，冠状钻头可以在内侧密封地构造并且可以防止对冷却介质和冲洗介质的误导。例如通过冠状钻头的插入尾端输送的冷却介质和冲洗介质在冠状钻头密封的情况下完全流向加工位置并且负责冷却切削元件和运走钻屑。另外，本发明的冠状钻头实现了：操作者可以监视插-旋-连接机构的打开和锁闭。如果槽缝状空隙部设置在内部插接元件上的话，这种监视是不可能的或仅仅是有限可能的。
在一个优选的实施方式中，内部插接元件的端面在连接状态中贴靠在外部插接元件的止挡凸肩上。在钻孔时通过端面和止挡凸肩来实现从钻杆段到切削段的力传递。不通过销钉元件进行力传递，则降低了外部插接元件变形的危险，因而本发明的冠状钻头具有更高的稳定性。止挡凸肩可以构造成环形的或环段状的。由于端面平坦地支承在环形的止挡凸肩上，冠状钻头在内侧是密封地构造的，从而防止了冷却介质和冲洗介质的误导。例如通过冠状钻头的插入尾端输送的冷却介质和冲洗介质可完全流向加工位置并且负责冷却切削元件和运走钻屑。
特别优选的是，内部插接元件的长度大于外部插接元件的长度。通过内部与外部插接元件之间的长度差确保了：内部插接元件的端面贴靠在外部插接元件的止挡凸肩上并且在钻孔时实现从钻杆段到切削段的确定的力传递。
特别优选的是，外部插接元件的长度为至少18mm。在对于外部插接元件的18mm最小长度情况下确保了切削段的充分的稳固性。槽缝状空隙部可以在外部插接元件上定位在一定高度中，使得切削段在借助钻机立架将卡死的冠状钻头拆脱时可以稳固地耐受出现的拉力负荷。
在此特别优选的是，外部插接元件的长度不大于28mm。对于外部插接元件直到28mm的长度为止，切削段相对拉力负荷而言的稳固性得到提高。外部插接元件的更大的长度对切削段相对拉力负荷的稳固性没有或只有微小影响并且只会导致材料成本和加工成本的提高。
在一个优选的实施方式中，外部和内部插接元件构造成环形的，其中，外部插接元件的内径与内部插接元件的外径之间的差大于0.11mm。通过构成在外部与内部插接元件之间的间隙确保了：内部插接元件的端面贴靠在外部插接元件的止挡凸肩上。冠状钻头在内侧是密封地构造的，从而确保将液态的或气态的冷却介质和冲洗介质输送到切削元件。另外，通过钻杆段的端面来实现从取芯钻机到切削段的止挡凸肩上的确定的力传递。
在冠状钻头的一个优选实施方式中，在内部插接元件的外侧上固定有三个或更多个销钉元件和外部插接元件具有三个或更多个槽缝状空隙部，其中，空隙部的数量大于或等于销钉元件的数量。在本发明的冠状钻头中，力从内部插接元件的端面传递到外部插接元件的止挡凸肩上，扭矩通过销钉元件传递到外部插接元件上。在此，特别优选销钉元件均匀地围绕冠状钻头的旋转轴线分布。由于销钉元件的均匀分布，在各销钉元件与各空隙部之间并不存在对应配置关系，一个销钉元件可以插入任一空隙部内。
槽缝状空隙部的数量必须大于或等于销钉元件的数量。为了锁闭插-旋-连接机构，必须为每个销钉元件设置一个槽缝状空隙部。空隙部的数量大于销钉元件的数量的冠状钻头的实施方式具有如下缺点：不必要地降低了切削段的稳定性；这种实施方式适合于-如果真是如此的话-直径很大的冠状钻头，因为在这些冠状钻头中，与在直径较小的冠状钻头中的情形相比，外部插接元件的圆周上的空隙部所占份额更小。
特别优选的是，六个销钉元件固定在内部插接元件的外侧上并且外部插接元件具有六个或更多个的槽缝状空隙部。带有六个具有6mm销钉直径的插接元件的旋转连接适合于不同的例如从50mm至250mm直径的冠状钻头的扭矩传递。
在冠状钻头的一个优选实施方式中，销钉元件与旋转轴线垂直地具有一销钉高度，其中该销钉高度的大小在钻杆的杆宽度的68％至89％之间。优选内部插接元件的宽度为钻杆宽度的约50％。用于扭矩传递的面随着销钉高度的增加而扩大。另外，还提高了相对拉力负荷而言的稳固性。
特别优选的是，销钉元件构造成具有一销钉半径的圆柱体状，其中该销钉半径为2.5至5mm之间。通过销钉元件和外部插接元件实施从钻杆段到切削段的扭矩传递。销钉元件的销钉半径越大，扭矩传递所需的销钉元件就越少。
在一个优选的实施方式中，槽缝状空隙部与旋转轴线垂直地具有一横向槽缝，其中，该横向槽缝通过一连接槽缝与外部插接元件的上边缘相连。外部插接元件在连接槽缝的区域内构造成开放的。销钉元件通过连接槽缝插入，其中，连接槽缝可以与旋转轴线平行地或倾斜地设置。在横向槽缝内实现从销钉元件到外部插接元件的扭矩传递。
优选地，横向槽缝与旋转轴线平行地具有一个相对于环形段至少3mm的下部间距。在最小间距为3mm的情况下确保了在借助钻机立架将卡死的冠状钻头拆脱时切削段相对拉力负荷而言的充分的稳固性。
在此特别优选的是，横向槽缝相对于环形段的下部间距不大于5mm。直到5mm的间距为止，切削段相对拉力负荷的稳固性得到提高。更大的间距对切削段相对拉力负荷的稳固性没有或只有微小影响并且只会导致材料成本和加工成本的提高。
在冠状钻头的一个发展设计中，横向槽缝具有一携动区域和一保险区域，其中，携动区域在连接槽缝的朝向旋转方向的一侧与该连接槽缝相连，而保险区域在连接槽缝的背离旋转方向的一侧与该连接槽缝相连。通过销钉元件和携动区域进行从钻杆段到切削段的扭矩传递。保险区域设置在连接槽缝的与携动区域相对的那侧。保险区域降低了在将卡死的冠状钻头从基底物中拆脱时使钻杆段与切削段之间的插-旋-连接机构意外打开的风险。操作者试图通过借助工具扳手使钻杆段围绕旋转轴线旋转并借助钻机立架的同时抽拉而使卡死的冠状钻头脱离基底物。事实证明：操作者尤其是当销钉元件碰在横向槽缝上时才抽拉钻杆段。当销钉元件在本发明的冠状钻头中碰在携动区域上或保险区域上时，不存在将插-旋-连接机构打开的危险。在本发明的冠状钻头中，只有当操作者刚好在销钉元件位于连接槽缝之上的那一刻抽拉钻杆段时才将插-旋-连接机构打开。与L形槽缝状空隙部相比，明显地降低了将插-旋-连接机构意外地打开的风险。
优选地，携动区域的宽度不小于销钉半径加上1.5mm。在携动区域的该最小宽度的情况下确保了切削段相对由钻机立架产生的拉力负荷而言的充分的稳固性。销钉元件贴靠在携动区域上并且不从该携动区域中脱开。
在此特别优选的是，携动区域的宽度不大于销钉半径加上3mm。直到半个销钉直径加上3mm的宽度为止，切削段相对由钻机立架产生的拉力负荷而言的稳固性得到提高。更大的宽度对切削段相对拉力负荷的稳固性没有或只有微小影响并且会不必要地降低切削段的稳定性。
在第一优选的变型中，携动区域的宽度与保险区域的宽度相一致。在此，携动区域和保险区域具有销钉半径加上1.5mm的最小宽度。这种实施方式主要适合于直径大的冠状钻头，在这些冠状钻头中圆周上横向槽缝所占份额小。
在第二优选的变型中，携动区域的宽度大于保险区域的宽度。在此，携动区域和保险区域具有销钉半径加上1.5mm的最小宽度。这种实施方式主要适合于直径小的冠状钻头，在这些冠状钻头中圆周上横向槽缝所占份额大。
优选地，连接槽缝平行于旋转轴线的高度为至少10mm。在至少10mm的高度的情况下确保了切削段相对由钻机立架产生的拉力负荷而言的充分的稳固性。
在此特别优选的是，连接槽缝平行于旋转轴线的高度不大于13mm。直到13mm的高度为止，切削段相对由钻机立架产生的拉力负荷而言的稳固性得到提高。更大的高度对切削段相对由钻机立架产生的拉力负荷的稳固性没有或只有微小影响并且只会导致材料成本和加工成本的提高。
在冠状钻头的一个发展设计中，环形段具有一导向段，其中，该导向段平行于纵轴线地与切削元件的外边缘、内边缘或者与外边缘和内边缘齐平地相接。由于导向段与切削元件齐平相接，该导向段在钻孔时构成了一个用于切削元件的导向装置并稳定这些切削元件。在此，可以通过环绕钻孔的基底物实现在冠状钻头外侧上的导向或通过钻芯实现在冠状钻头内侧上的导向。
优选地，导向段平行于纵轴线的长度小于4mm。小于4mm的导向段不会妨碍或至少不严重妨碍冷却介质和冲洗介质的供应。
在冠状钻头的一种优选的实施方式中，在内部插接元件的外侧上设置有凸起并且外部插接元件具有凹槽，其中，凸起与凹槽在连接状态中沿着轴向方向构成一种形状锁合连接。通过钻杆段与切削段之间的附加的形状锁合连接，可以进一步降低在使卡死的冠状钻头脱离基底物时使钻杆段与切削段之间的可分拆式连接意外打开的风险。作为凸起和凹槽的该形状锁合连接机构的构造设计可以实现一种简单而可靠的连接，该连接使将钻杆段从切削段中抽出变得困难。可以通过凸起与凹槽的几何形状使连接的保持力适配于冠状钻头的应用范围。
优选地，凸起沿着轴向方向设置在销钉元件与钻杆之间，而凹槽沿着轴向方向设置在槽缝状空隙部的高度上。在外部插接元件的槽缝状空隙部之间产生显示出弹性(弹簧)效果的区段。通过槽缝状空隙部的数量和轴向高度和外部插接元件的长度可以调节弹性效果。为了使钻杆段与切削段分离，借助一个工具沿着轴向方向在外部插接元件的端面上施加一个力。通过该力的作用使外部插接元件的弹性段偏移并且可以将凸起与凹槽之间的形状锁合连接松脱开来。凹槽相对外部插接元件的止挡凸肩的间距越大，弹性段的偏移就越大。
特别优选的是，凹槽构造成环形的并且设置在一个垂直于旋转轴线的平面内。构造成环形的、设置在槽缝状空隙部的高度上的凹槽有助于外部插接元件在槽缝状空隙部之间的区段的弹性效果。
平行于冠状钻头的旋转轴线的方向定义为轴向方向。在各冠状钻头段的连接状态中，冠状钻头的旋转轴线与各冠状钻头段亦即切削段和钻杆段的纵轴线重合。垂直于旋转轴线的平面定义为径向平面，径向方向是在所述径向平面内延伸并且与冠状钻头的旋转轴线或者说冠状钻头段的纵轴线相交的方向。
附图说明
下文借助附图来说明本发明的一些实施例。该附图并非必须按比例绘示各实施例，具体而言，附图为了有助于阐释，是以示意性的和/或略微变样的形式进行说明的。对于由附图能够直接看出的教导的补充，可参阅相关的现有技术。同时应该考虑到，针对某一实施形式的方式和细节可以进行各种各样的变型和改变，而并不脱离发明的总的思想。在说明书、附图以及权利要求书中所公开的发明特征，无论是它们本身单独存在还是任意组合，对于本发明的进一步发展设计都可能是重要的。此外，说明书、附图和/或权利要求书中所公开的特征的至少两个的全部组合均落入本发明的范围之内。本发明的总的思想并不局限于以下图示的和描述的优选实施形式的确切方式或细节，或者并不局限于一种与权利要求书中主张的方案主题相比是受到限制的方案主题。对于所给出的尺寸/数值范围，应该认为也公开了处在所说极限内的值作为极值，并且可以任意插入使用以及可以提出权利要求。为了简单起见，以下对于相同的或类似的部件或者具有相同或类似功能的部件均采用同样的附图标记。
附图中：
图1A、B为本发明的具有一个切削段和一个钻杆段的冠状钻头处于未连接状态中(图1A)和处于连接状态中(图1B)；
图2A、B为图1所示出的冠状钻头的钻杆段的沿着图1A中的截面A-A的纵剖视图(图2A)和该钻杆段的插接元件的放大图(图2B)；
图3A、B为图1所示出的冠状钻头的切削段的纵剖视图(图3A)和该切削段的插接元件的放大图(图3B)；
图4A、B为切削段沿着图1A中的截面B-B的纵剖视图(图4A)和沿着图1B中的截面C-C的纵剖视图(图4B)；和
图5示出本发明的具有一个切削段和一个钻杆段的冠状钻头的另一个实施方式，所述切削段和钻杆段沿着轴向方向通过一个附加的形状锁合连接作为防抽出保险措施相互连接。
具体实施方式
图1A、B示出了本发明的冠状钻头10，其具有一个通过一种可分拆式的插-旋-连接机构与一个钻杆段12连接的切削段11。在此，图1A示出切削段11和钻杆段12在插-旋-连接机构打开的未连接的状态中，图1B示出切削段11和钻杆段12在插-旋-连接机构锁闭的连接状态中。
切削段11包括一个环形段13，该环形段在第一端部上与多个切削元件14连接并且在第二端部上具有第一插接元件15。在此，第一插接元件构造成外部插接元件15。切削元件14通过与环形段13熔焊、钎焊、螺接或以其他适当的固定方式固定在环形段13上。切削段11也可以代替多个切削元件14而具有一个单体的构造成切削套的切削元件，该切削元件与环形段13连接。
钻杆段12包括一个圆柱状的钻杆16，该钻杆在一个朝向切削段11的端部上具有第二插接元件17并且在背离切削段11的端部上与一个夹装段18连接。在此，第二插接元件构造成内部插接元件17。夹装段18包括一个封盖19和一个插入尾端20。冠状钻头10通过插入尾端20固定在取芯钻机的工具夹头内。在钻孔运行中冠状钻头10由取芯钻机沿着旋转方向21围绕旋转轴线22驱动并且沿着与旋转轴线22平行的钻孔方向23运动进入需加工的基底物内。旋转轴线22与钻杆16的纵轴线和环形段13的纵轴线同轴地延伸。冠状钻头10与旋转轴线22垂直地具有一圆形的横截面，作为可选方案，本发明的冠状钻头也可以具有其他适当的横截面，诸如多角状的横截面。
切削段11通过一种插-旋-连接机构24与钻杆段12连接(图1B)。两个连接件的这样的连接被称为“插-旋-连接机构”：两连接件沿着至少一个方向构成插塞连接，在此情况下，插接的连接件附加地通过旋转连接而相互连接。在此，可以依次先后或同时锁闭插塞连接和旋转连接。插-旋-连接机构24必须将切削段11和钻杆段12沿全部的平移方向和旋转方向相互连接。必须使切削段11得以定位固定而防止其沿着顺着钻孔方向23、逆着钻孔方向23和相对钻孔方向23径向地平移运动以及防止围绕旋转轴线22旋转。
切削段11利用外部插接元件15插在钻杆段12的内部插接元件17上，其中，插塞连接的插接方向平行于旋转轴线22延伸。插接元件15、17的插塞连接将切削段11定位固定而防止其逆着钻孔方向23和相对旋转轴线22径向地平移运动。必须通过插接元件15、17的旋转连接将切削段11定位固定而防止其围绕旋转轴线22的旋转和防止沿着钻孔方向23的平移运动。旋转连接包括六个销钉元件25，这些销钉元件插入六个槽缝状空隙部26中。六个销钉元件25固定在内部插接元件17的外侧27上并且六个槽缝状空隙部26设置在外部插接元件15中。销钉元件25与空隙部26围绕旋转轴线22均匀分布地设置。通过均匀的分布，在销钉元件25与空隙部26之间不存在对应配置关系，销钉元件25可以插入任一空隙部26内。
切削段11可以由操作者简单而快速地与钻杆段12连接。为此将切削段11利用外部插接元件15这样地插在钻杆段12的内部插接元件17上，使得销钉元件25设置在槽缝状空隙部26内。使切削段11沿着插接方向运动并且接着通过围绕旋转轴线22旋转而得以定位固定。
图2A、B示出了本发明的冠状钻头10的钻杆段12沿着图1A中的截面A-A的纵剖视图。在此，图2A示出了钻杆段12和图2A示出了构造成内部插接元件的第二插接元件17的放大图。
钻杆段12包括圆柱状的钻杆16和内部插接元件17，它们构造成单体的。作为单体式构造以外的可选方案，内部插接元件17可以构造成独立分开的部件，接下来再与钻杆16连接。销钉元件25固定在内部插接元件17的外侧27上。销钉元件25和内部插接元件17可以由不同的材料制成并相互连接或者它们由相同的材料组成和通过变形工艺方法如浮凸冲压或翻边冲孔(Durchsetzen)制成销钉元件25。
钻杆16与旋转轴线22垂直地具有外径da、内径di和钻杆宽度b，b＝(dA-dI)/2。内部插接元件17与旋转轴线22垂直地具有外径d2,a和内径d2,i。在此，内部插接元件17的内径d2,i与钻杆16的内径di相符和内部插接元件17的外径d2,a小于钻杆16的外径da，因而在钻杆段12的外侧上构成一个环形的梯级。
图2B示出了内部插接元件17的放大图。内部插接元件17包括一个外周面31、一个内周面32和一个端面33。一个环形止挡凸肩34位于钻杆16至内部插接元件17的过渡上。
内部插接元件17与旋转轴线22平行地具有长度l2和与旋转轴线22垂直地具有宽度b2。销钉元件23构造成具有平行于旋转轴线22的销钉半径Rz和垂直于旋转轴线22的销钉高度Hz的圆柱体状。销钉元件25的下部边缘平行于旋转轴线22地与内部插接元件17的端面33保持一个间距Az。
图3A、B示出了在图1中示出的冠状钻头10的切削段11平行于图1A的绘图平面的纵剖视图。在此，图3A示出了整个切削段11和图3B示出了外部插接元件15内的槽缝状空隙部26的放大图。
切削段11包括环形段13、切削元件14和外部插接元件15。环形段13和外部插接元件15在所示出的结构中构造成单体的。作为单体式构造以外的可选方案，外部插接元件15可以构造成独立分开的部件，接下来再与环形段13连接。
切削元件14环形地围绕环形段13设置在一个垂直于旋转轴线22的平面内并且分别具有一个外边缘41和一个内边缘42。切削元件14的外边缘41构成一个具有外径Da的外圆和内边缘构成一个具有内径Di的内圆。切削元件14在基底物中制成一个钻孔直径与所述外径Da相符的钻孔。在冠状钻头10的内部产生一个钻芯直径与所述内径Di相符的钻芯。外部插接元件15与旋转轴线22垂直地具有一个外径d1,a和一个内径d1,i。在此，外部插接元件15的外径d1,a小于外径Da和外部插接元件15的内径d1,i大于内径Di。
图3B示出了外部插接元件15内的槽缝状空隙部26的放大图。该槽缝状空隙部26包括一个垂直于旋转轴线22设置的横向槽缝43和一个平行于旋转轴线22设置的连接槽缝44。连接槽缝44将横向槽缝43与外部插接元件15的上边缘45相连，该插接元件在连接槽缝44的区域内的上边缘45上构造成开放的。销钉元件25通过连接槽缝44插入槽缝状空隙部26内并且通过围绕旋转轴线22的旋转而移入横向槽缝43中。在横向槽缝43内进行从销钉元件25到外部插接元件15的扭矩传递。
外部插接元件15与旋转轴线22平行地具有一个长度l1和与旋转轴线22垂直地具有一个宽度b1(图4A)。横向槽缝43与旋转轴线22垂直地具有一个宽度B和与旋转轴线22平行地具有一个高度H。连接槽缝44与旋转轴线22垂直地具有一个宽度b和与旋转轴线22平行地具有一个高度h。连接槽缝44的宽度b大于销钉元件25的销钉直径2Rz，因而销钉元件25能够轻易地插入连接槽缝44内。在此，可以通过上边缘45上的一个导入斜面46使插入销钉元件25更加简单。这样地选择连接槽缝44的高度h，即，使得切削段11相对于在拆脱卡死的冠状钻头时的拉力负荷而言具有充分的稳固性。如果高度h选择得过小的话，存在外部插接元件15变形的风险。
横向槽缝43与旋转轴线22平行地具有一个相对环形段13的下部间距A1,u和一个相对上边缘45的上部间距，其中，上部间距与连接槽缝44的高度h相符。这样地选择相对环形段13的下部间距A1,u，即，使得切削段11相对通过钻机立架产生的拉力负荷具有充分的稳固性。如果下部间距A1,u选择得过小的话，存在外部插接元件15变形的风险。
横向槽缝43包括一个携动区域47、一个保险区域48和一个过渡区域49。携动区域47和保险区域48针对冠状钻头10的旋转方向21而言是设置在连接槽缝44的不同侧，其中，携动区域和保险区域47、48通过过渡区域49与连接槽缝44相连。携动区域47设置在连接槽缝44的朝向旋转方向21的那侧，而保险区域48设置在背离旋转方向21的那侧。通过销钉元件25和携动区域47进行从钻杆段12到切削段11的扭矩传递。保险区域48降低了在将卡死的冠状钻头从基底物中拆脱时将钻杆段12与切削段11之间的插-旋-连接机构24意外打开的风险。
携动区域47与旋转轴线22垂直地具有一个宽度B1，携动区域47的高度与横向槽缝43的高度H相符。保险区域48与旋转轴线22垂直地具有一个宽度B2，保险区域48的高度与横向槽缝43的高度H相符。这样地选择携动区域47和保险区域48的宽度B1、B2，即，使得销钉元件25在拉力负荷中保持在横向槽缝43内而不折断。
图4A、B示出了本发明的冠状钻头10的切削段11沿着图1A中的截面B-B的纵剖视图(图4A)和沿着图1B中的截面C-C的纵剖视图(图4B)。切削段11包括环形段13、切削元件14和外部插接元件15。
切削元件14由一个母体区51和一个中性区52构成，其中，母体区51由掺入了切割颗粒的粉末材料组成，而中性区52由可焊接的、无切割颗粒的粉末材料组成。为了能够将切削元件14与环形段13焊接，切削元件14的两部分式构造是必要的。环形段13与切削元件14的内边缘42齐平地相接并且相对切削元件14的外边缘41具有一定回缩53。
环形段13在内侧上包括一导向段54和一脱芯段55。脱芯段55具有一个向着切削元件14的方向渐小的内径，脱芯段55的斜面有助于使钻芯脱离。导向段54与切削元件14齐平地相接并且在钻孔时构成用于切削元件14的导向装置，导向段54与旋转轴线22平行地具有一个长度m。作为冠状钻头10的内侧上的导向装置以外的可选方案，导向段可以设置在外侧上或者在外侧和内侧上。导向段54的长度m小于4mm。小于4mm的导向段并不妨碍或至少不严重妨碍冷却介质和冲洗介质的供应。
外部插接元件15包括一个外周面56、一个内周面57和一个端面58。一个环形的止挡凸肩59位于从环形段13到外部插接元件15的过渡上。在图4A示出的切削段11中外部插接元件15附加地具有一个倾斜外面60，该外面的直径向着切削元件14的方向渐增。
图4B示出了通过插-旋-连接机构24连接的切削段11和钻杆段12，其中销钉元件25设置在横向槽缝43的保险区域48内。在连接状态中，钻杆段12以端面33贴靠在切削段11的止挡凸肩59上。在外部插接元件15的内周面57与内部插接元件17的外周面31之间存在一个径向间隙61。在此，对于所有的直径来说，外部插接元件15的内径d1,i与内部插接元件17的外径d2,a之间的差δradial大于0.11mm。内部插接元件17的长度l2大于外部插接元件15的长度l1，因而在外部插接元件15的端面58与内部插接元件17的止挡凸肩34之间构成间隙宽度δaxial的一个轴向间隙62。通过径向间隙61和轴向间隙62确保：内部插接元件17的端面33贴靠在外部插接元件15的止挡凸肩59上并且在钻孔时实现从钻杆段到切削段的确定的力传递。
图5示出了本发明的冠状钻头70的具有一个切削段71和一个钻杆段72的另一个实施方式。冠状钻头70与冠状钻头10的不同之处在于：沿着轴向方向设置有一个附加的形状锁合连接，该连接使切削段71与钻杆段72的意外松脱变得困难。
切削段71除了外部插接元件15和槽缝状空隙部26之外还具有第一连接装置73，钻杆段72除了内部插接元件17和销钉元件25之外还具有第二连接装置74。第一连接装置73包括一个设置在外部插接元件15的内侧57上的凹槽75。第二连接装置74包括一个设置在内部插接元件17的外侧28上并且径向向外延伸的凸起76。在冠状钻头70的连接状态中，凸起76与凹槽75沿着轴向方向，也就是说，沿着钻孔方向23构成切削段71与钻杆段72之间的形状锁合连接。借助凸起76和凹槽75，切削段71得以定位固定而防止钻杆段72从该切削段71中抽出。
凸起76沿着轴向方向设置在销钉元件25与钻杆16之间。为了使钻杆段72脱离切削段71，利用一个工具在外部插接元件15的端面上施加一个力。通过该力的作用使外部插接元件15的弹性段偏移并且可以将凸起76与凹槽75之间的形状锁合连接松脱开来。凸起76相对内部插接元件17的端面33的间距越大，弹性段的偏移就越大。凹槽75构造成环形的并且设置在一个垂直于旋转轴线22的平面内。构造成环形的、沿着轴向方向设置在槽缝状空隙部26的高度上的凹槽有助于外部插接元件15在槽缝状空隙部26之间的区段的弹性效果。
可以通过凸起76和凹槽75的几何结构对凸起76和凹槽75经受的保持力进行调节。凸起76往凹槽75中的卡锁应该对使用者尽可能地方便舒适，倾斜的面使得这种卡锁更加简易。例如凸起76的径向高度(也就是说沿着径向方向的高度)、凸起76与内部插接元件17之间的接触面和倾斜角适合作为用于调节保持力的几何参数。
Claims (23)
1.冠状钻头(10；70)，该冠状钻头能够沿着旋转方向(21)围绕旋转轴线(22)旋转，其具有：
-切削段(11；71)，所述切削段包括环形段(13)，该环形段在第一端部上与一个或多个切削元件(14)连接并且在第二端部上具有外部插接元件(15)，并且在从所述环形段(13)到所述外部插接元件(15)的过渡上设置有环形的止挡凸肩(59)，所述外部插接元件(15)具有一个外周面(56)和一个内周面(57)；和
-钻杆段(12；72)，所述钻杆段包括圆柱状的钻杆(16)，该钻杆在朝向所述切削段(11)的端部上具有带有端面(33)的内部插接元件(17)，
其中，所述外部插接元件(15)和所述内部插接元件(17)沿着平行于所述旋转轴线(22)的插接方向构成插塞连接，并且所述外部插接元件(15)和所述内部插接元件(17)能够附加地通过可运动进入至少一个槽缝状空隙部(26)中的至少一个销钉元件(25)相连接，
其中，所述至少一个销钉元件(25)固定在所述内部插接元件(17)的外侧(27)上并且所述外部插接元件(15)具有所述至少一个槽缝状空隙部(26)，并且所述内部插接元件(17)的端面(33)在连接状态中贴靠在所述切削段(11；71)的环形的止挡凸肩(59)上，
其特征在于：所述至少一个槽缝状空隙部(26)与所述旋转轴线(22)垂直地从所述外部插接元件(15)的外周面(56)延伸至所述外部插接元件(15)的内周面(57)。
2.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：所述内部插接元件(17)的长度(l2)大于所述外部插接元件(15)的长度(l1)。
3.如权利要求2所述的冠状钻头，其特征在于：所述外部插接元件(15)的长度(l1)为至少18mm。
4.如权利要求3所述的冠状钻头，其特征在于：所述外部插接元件(15)的长度(l1)不大于28mm。
5.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：所述外部和内部插接元件(15，17)构造成环形的，其中，外部插接元件(15)的内径(d1,i)与内部插接元件(17)的外径(d2,a)之间的差(δradial)大于0.11mm。
6.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：在所述内部插接元件(17)的外侧(27)上固定有三个或更多个销钉元件(25)并且所述外部插接元件(15)具有三个或更多个槽缝状空隙部(26)，其中，所述空隙部(26)的数量大于或等于所述销钉元件(25)的数量。
7.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：所述销钉元件(25)垂直于所述旋转轴线(22)具有一销钉高度(Hz)，其中，该销钉高度(Hz)的大小在所述钻杆(16)的杆宽度(b)的68％至89％之间。
8.如权利要求7所述的冠状钻头，其特征在于：所述销钉元件(25)构造成具有一销钉半径(Rz)的圆柱体状，其中，该销钉半径(Rz)在2.5至5mm之间。
9.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：所述槽缝状空隙部(26)垂直于所述旋转轴线(22)具有一横向槽缝(43)，其中，该横向槽缝(43)通过一连接槽缝(44)与所述外部插接元件(15)的上边缘(45)相连。
10.如权利要求9所述的冠状钻头，其特征在于：所述横向槽缝(43)平行于所述旋转轴线(22)具有相对于所述环形段(13)至少3mm的间距(A1,u)。
11.如权利要求10所述的冠状钻头，其特征在于：所述横向槽缝(43)相对于所述环形段(13)的间距(A1,u)不大于5mm。
12.如权利要求9所述的冠状钻头，其特征在于：所述横向槽缝(43)具有携动区域(47)和保险区域(48)，其中，所述携动区域(47)在所述连接槽缝(44)的朝向所述旋转方向(21)的一侧与该连接槽缝相连，而所述保险区域(48)在所述连接槽缝的背离所述旋转方向(21)的一侧与该连接槽缝(44)相连。
13.如权利要求12所述的冠状钻头，其特征在于：所述携动区域(47)的宽度(B1)不小于销钉半径(Rz)加上1.5mm。
14.如权利要求13所述的冠状钻头，其特征在于：所述携动区域(47)的宽度(B1)不大于销钉半径(Rz)加上3mm。
15.如权利要求12至14之任一项所述的冠状钻头，其特征在于：所述携动区域(47)的宽度(B1)与所述保险区域(48)的宽度(B2)相一致。
16.如权利要求12至14之任一项所述的冠状钻头，其特征在于：所述携动区域(47)的宽度(B1)大于所述保险区域(48)的宽度(B2)。
17.如权利要求9所述的冠状钻头，其特征在于：所述连接槽缝(44)平行于所述旋转轴线(22)的高度(h)为至少10mm。
18.如权利要求17所述的冠状钻头，其特征在于：所述连接槽缝(44)平行于所述旋转轴线(22)的高度(h)不大于13mm。
19.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：所述环形段(13)具有一导向段(54)，其中，该导向段(54)平行于纵轴线地与所述切削元件(14)的外边缘(41)、内边缘(42)或者与外边缘和内边缘(41，42)齐平地相接。
20.如权利要求19所述的冠状钻头，其特征在于：所述导向段(54)平行于所述旋转轴线(22)的长度(m)小于4mm。
21.如权利要求1所述的冠状钻头，其特征在于：在所述内部插接元件(17)的外侧(27 )上设置有凸起(76)并且所述外部插接元件(15)具有凹槽(75)，其中，所述凸起(76)和所述凹槽(75)在连接状态中沿着轴向方向构成形状锁合的连接。
22.如权利要求21所述的冠状钻头，其特征在于：所述凸起(76)沿着轴向方向设置在所述销钉元件(25)与所述钻杆(16)之间，并且所述凹槽(75)沿着轴向方向设置在所述槽缝状空隙部(26)的高度上。
23.如权利要求22所述的冠状钻头，其特征在于：所述凹槽(75)构造成环形的并且设置在垂直于所述旋转轴线(22)的平面内。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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