CN1107409A

CN1107409A - 麻花钻

Info

Publication number: CN1107409A
Application number: CN94118991A
Authority: CN
Inventors: 阿歇尔·内克辰; 雷诺·巴特林诺; 米歇米林·堡曼恩; 罗尔夫·堡曼恩
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2014-11-16
Also published as: EP0654580A3; DE59403784D1; EP0654580A2; KR100313617B1; US5492187A; DE4339245A1; EP0654580B1; JP3441819B2; KR950013670A; DK0654580T3; CN1044023C; JPH07180463A

Abstract

岩石钻有一个整个由硬质合金制并与钻柄(1)连接的钻头(2)。钻头(2)的横截面基本上设计为矩形，切削刃设在每一条对角线(D1，D2)上，切削刃用来切下岩石。切削刃由一条主切削刃(4)和两条辅助切削刃(5、6)组成，其中，主切削刃(4)与辅助切削刃(5、 6)基本上有同一条包络线。

Description

本发明涉及一种其钻头全部用硬质合金制造的岩石钻，钻头与带排屑槽的钻柄连接。

众所周知，在硬质岩石中以高转速钻孔时，岩石钻的钻头尖部磨损得特别快。因此岩石钻上均配有硬质合金，就现在这种情况而言，硬质合金是指烧结或熔化的碳化物、硅化物、硼化物或它们的合金。

这种类型的岩石钻由DE-AS2008825为已知。这种岩石钻有一个整个由硬质合金制的与钻柄钎焊的椭圆钻头，钻头还附加地通过镶榫与钻柄共同工作。此榫眼接合由钻头的一个栓形的凸起构成，它钎焊在钻柄上的一个其直径和深度与之相应的孔中。

这种已知岩石钻的特点是，钻屑的不断排出是通过椭圆形钻头的最小直径与钻孔内壁之间构成的空腔进行的。此空腔越接近钻头的最大直径，则这两个空腔的每一个就变得越小。在加工过程从这此空腔排出的钻屑，在这种情况下就会在各两个处于对角线的变窄的空腔中被卡住，所以在最大直径的圆周区造成过早地磨损或损坏损头。除了过早地使钻头机械磨损之外，钻头的圆周区与钻孔壁之间挤住的钻屑，会使要加工的孔径增大和使钻孔壁面变得粗糙。

本发明的目的是制成一种带硬质合金钻头的岩石钻，它的特点是钻孔效率高，使用寿命长以及能使钻屑顺利排出。

按本发明达到上述目的是通过以下所述，即在与钻柄相连的端面与自由端面之间的钻头横截面，由两个彼此处于直径的对置处并沿钻的轴线在钻头纵向延伸的，大体上为局部圆形并作为钻屑通道的凹槽之间的剩余横截面构成，凹槽从轴向看的投影被排屑槽的有关部分所复盖，排屑槽与和钻柄相连的端面毗连，以及，主切削刃基本上是屋顶状的，并沿横截面的一根对角线延伸。

由于凹槽是圆形的一部分，所以防止了钻屑在钻头圆周区与钻孔壁之间被楔住或卡住。与钻的轴线成直角的钻头横截面基本上设计为矩形。沿着此矩形横截面的一条对角线延伸着主切削刃。主切削刃在钻头端面延伸为，当沿钻头切线方向看时，主切削刃的切削刃边离开其中一个凹槽的距离，比与此主削刃有关的自由面离开另一个凹槽的距离要近。钻头上背对切削刃边并面对自由面的那个部分，起加工过程中支撑主切削刃的作用。

钻屑的生成和破碎还可附加地采取以下措施加以改善，即借助于另加的辅助切削刃来粉碎由主切削刃切出的钻屑。为此目的，钻头上至少设有两条辅助切削刃，它们设置成基本上与另一条对角线平行地延伸。

在钻孔过程中，由主切削刃切下的钻屑被甩向钻头的圆周区。为了能借助于辅助切削刃做到更好地粉碎钻屑，辅助切削刃最好旋转对称地设在钻头的外端面区内。此外，由于辅助切削刃的旋转对称的结构，使岩石钻具有相应的和必要的工作平稳性。

由于附加地粉碎钻屑必须在主切削刃切下钻屑后比较迅速地进行，所以最好沿钻头旋转方向看主切削刃应先于辅助切削刃作用在要加工的岩石上。

主切削刃除了主要起切下钻屑的作用外，还在加工过程中起使岩石钻定心的作用。主切削刃设计成屋顶状，其顶点构成了钻头上沿岩石钻纵向看离钻柄为距离最大的部位。辅助切削刃除了破碎被主切削刃切下的钻屑外，还同样能起切下钻屑的作用。所以合乎目的的是使主切削刃和辅助切削刃基本上处于同一条包络线上。若只要求辅助切削刃用来破碎钻屑，则辅助切削刃可低于由主切削刃构成的包络线。

钻屑能否顺利排出主要取决于钻头的直径，也就是说，钻头的直径越大，凹槽可以设计得越小。为了能做到充分地排出钻屑，凹槽的横截面积最好是钻头横截面的0.6至0.9倍。

钻头与钻柄的连接采用熔焊，或以一种钎料为中间层进行钎焊。钻头上与主切削刃对置的那个端面最好设计成平面。这样可使钎焊过程特别容易进行，因为液状的钎料可以在沿水平方向的平面上分布得很均匀。

众所周知，受有垂直于钎焊缝方向的拉力和压力负荷的钎焊缝会变脆失效。与之相反，剪切负荷则导致钎焊缝具有弹性和塑性特征。为了能避免过早地出现不可预料的故障（这种故障是在实际使用时由高的应力峰值造成的）并因而提高疲劳强度，力图使钎焊缝具有这种弹塑性特征。

在实际使用过程中产生的冲击波沿岩石钻的纵向延伸。为了降低导致钎焊缝失效的拉一压负荷，所以重要的是使钎焊缝平面的走向与岩石钻的纵轴线倾斜。为了能造成基本上倾斜于岩石钻纵轴线的钎焊缝平面，钻头上与钻柄连接的那个端面制有一个与钻柄上作相应设计的端面共同起作用的凹槽，此凹槽至少有两条外形轮廓线，轮廓线从凹槽的入口区起，朝着一个公共的位于钻头纵轴线上的中心逐渐变窄。

为了能在钻柄和钻头之间获得尽可能大的接合面，钻头的凹槽最好设计为圆锥形、屋顶形或半球形的。

设计成屋顶形的凹槽有两条外形轮廓线，它们从入口区起，朝着一个在钻头纵轴线上的公共中心合拢。

设计成圆锥形或半球形的凹槽在其圆周有许多条外形轮廓线，它们从入口区起，朝着一个在钻头纵轴线上的公共中心逐渐变窄。

在从钻柄向钻头传递的扭矩很大时，钻头与钻柄连接的端面上最好能制有传扭面。这种传扭面可例如由至少局部沿钻头直径延伸的槽构成，或是设在中央具有多边形横截面沿纵向延伸的凹槽。

本发明借助于表示多个实施例的附图进一步说明。其中：

图1按本发明的岩石钻;

图2图1中岩石钻的俯视图;

图3沿图2中Ⅲ-Ⅲ线通过钻头的剖面放大表示;

图4沿图2中方向Ⅳ的钻头视图放大表示;

图5、6、7按本发明的其他一些钻头视图放大表示。

图1和图2中表示了一种岩石钻，它主要由制有排屑槽11的钻柄1和钻头2组成。钻柄1则包括固定端9a和排屑螺旋9b。钻头2的横截面基本上设计成矩形，主切削刃4设在对角线D1上。钻头2的最大外径设计成大于钻柄1的外径。

主切削刃4设计成屋顶状，主切削刃的顶点S1是沿轴向距离钻柄1最远的地方。

图2表示主切削刃4相对于钻头2的横截面的最佳布局。主切削刃4有一个切削刃边4a和一个自由面，沿钻头2的切线方向看，主切削刃4的切削刃边4a设置在凹槽3a近旁，它离凹槽3a的距离，比主切削刃4的相应的自由面4b与另一个凹槽3b的距离小。

钻头2的矩形横截面上还有另一条对角线D2，沿着这条对角线至少局部设有辅助切削刃5、6，它们同样设计成屋顶状，并从钻头2的外圆周朝钻头2中心方向延伸。

图3表示主切削刃4与辅助切削刃5、6之间的距离A，后者设置在比由主切削刃4构成的包络线为低的位置上。主切削刃4的外径大于辅助切削刃5、6的外径。

图4表示了具有一条主切削刃4和两条辅助切削刃5的钻头2，其中一条辅助切削刃在图中看不到。主切削刃4设计成屋顶状并有一个顶点S1。钻头的端面10上设有凹槽8，它垂直于钻头2的纵轴线延伸。凹槽8有矩形的横截面和传扭面7。

图5中表示的钻头12有一条主切削刃14和两条辅助切削刃15，其中一条辅助切削刃图中看不到。主切削刃14设计成屋顶状并有一个顶点S2。钻头12的可与图中未表示的钻柄连接的端面16上制有屋顶形凹槽17。

由图6可见一个钻头22，它具有一条主切削刃24和两条辅助切削刃25，其中另一条辅助切削刃图中看不到。主切削刃24成屋顶状延伸并有一个顶点S3。所表示的钻头22的端面28上制有一个凹槽27，此凹槽设计成半球状。

图7表示的钻头32有一条主切削刃34和两条辅助切削刃35，其中一条辅助切削刃图中看不到。主切削刃34成屋顶状延伸并有一个顶点S4。

在图7中表示的钻头32的端面，其形状设计成平面37。钻头32与钻柄的连接可通过熔焊或钎焊来实现。为此目的，例如主要由钴粉和碳化钨制成的钻头32，在端面37的区域内设置一个只有钴粉的层38，此钴粉层改善了熔焊或钎焊。

Claims

1、带有整个由硬质合金制的钻头(2、12、22、32)的岩石钻，钻头与具有排屑槽(11)的钻柄连接，其特征为：在与钻柄(1)相连的端面(10、16、28、37)与自由端面之间的钻头(2、12、22、32)横截面，由两个彼此处于直径对置处并沿钻的轴线在钻头(2、12、22、32)纵向延伸的，大体上为局部圆形并作为钻屑通道的凹槽(3a，3b)之间的剩余横截面构成，凹槽(3a、3b)从轴向看的投影被排屑槽(11)的有关部分所复盖，排屑槽(11)与和钻柄相连的端面(10、16、28、37)所毗连，以及，一条主切削刃(4、14、24、34)基本上是屋顶状的，并沿横截面的一条对角线(D1)延伸。

2、按照权利要求1所述之岩石钻，其特征为：沿另一条对角线（D2）至少设有两条其走向基本上与之平行的辅助切削刃（5、6、15、25、35）。

3、按照权利要求2所述之岩石钻，其特征为：辅助切削刃（5、6、15、25、35）旋转对称地设在钻头（2、12、22、32）的端面外部。

4、按照权利要求1至3之一所述之岩石钻，其特征为：沿钻头（2、12、22、32）的旋转方向，主切削刃（4，14，24，34）先于辅助切削刃（5、6、15、25、35）作用在要加工的岩石上。

5、按照权利要求1至4之一所述之岩石钻，其特征为：主切削刃（4、14、24、34）和辅助切削刃（5、6、15、25、35）基本上处于同一条包络线上。

6、按照权利要求1至5之一所述之岩石钻，其特征为：凹槽（3a、3b）的横截面积为钻头（2、12、22、32）横截面的0.6至0.9倍。

7、按照权利要求1至6之一所述之岩石钻，其特征为：钻头（32）上与钻柄连接的端面（37）设计为平面。

8、按照权利要求1至6之一所述之岩石钻，其特征为：钻头（2、12、22）是与钻柄（1）连接的端面（10、16、28）制有与钻柄（1）具有相应设计的端面共同起作用的凹槽（8、17、27），它至少有两条外形轮廓线，轮廓线从槽的入口区起，朝着一个在钻头（2、12、22）纵轴线上的公共中心逐渐收拢。

9、按照权利要求8所述之岩石钻，其特征为：凹槽（17、27）设计为圆锥形、屋顶形或半球形。

10、按照诸项权利要求之一所述这岩石钻，其特征为：钻头（2）与钻柄（1）连接的端面（10）上制有传扭面（7）。