CN1257562A - 一种钻具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻具,尤其涉及一种凿岩钻,这种凿岩钻包括钻头、夹紧杆体和螺旋柄体,其中螺旋柄体位于钻头与夹紧杆体之间。为制造出成本合理的钻具,所使用的原材料为多边形的型材,而且在多边形型材的螺旋柄体上还设置有输送螺旋槽。

Description

一种钻具
本发明涉及一种钻具，尤其涉及一种如权利要求1之前序部分的凿岩钻。
钻具，尤其是凿岩钻一般包括装配有硬质合金刀片的钻头，设置有钻屑螺旋状输送螺纹的螺旋柄体和用于将钻具插入驱动装置内的夹紧杆体。
凿岩钻的螺旋状输送螺纹一般是通过切削法形成的，为在通常为圆柱形的原材料上导入输送螺旋槽，也可以不通过切削法形成(例如通过滚轧辊形成)。当钻具为凿岩钻时，输送螺纹的主要功能是输送被刀片切削下来的材料，就是说，其主要作用是将钻屑或钻屑排出钻孔。这种圆柱形的原材料可具有各种不同的尺寸，从而能够形成小刻度的钻孔直径。
公知的钻具主要基于如下事实：由于导入一个输送螺旋槽将会在外部圆柱形表面上形成输送螺旋槽的连续隆起，因此螺旋柄体具有一圆柱形的初始横截面。这样就能够保证安静或振动很小地进行钻孔，同时输送螺纹沿输送螺纹隆起被精确导向。
本发明的目的是提供一种钻具，尤其一种凿岩钻，与传统的钻具相比，本发明的钻具具有改进的输送性能，同时其钻进能力至少与现有的钻具之钻进能力相同。
基于上述类型的凿岩钻，根据本发明的目的可通过权利要求1的限定部分得以实现。
本发明可借助于从属权利要求所述的特征对所述的钻具进行开发和改进。
本发明基于以下常识：可通过减少摩擦损失和增加输送能力来增加钻进能力；用于制成输送螺纹的原材料不是圆形的，而是由最好为对称多边形的型材。当输送螺纹被加工成多边形轮廓时，剩余的隆起部分由相互对直的表面部分组成，这些表面部分形成了用于输送钻粉的附加槽。由于输送螺纹的隆起部分上不存在任何表面接触，最多为线性接触，因此明显降低了表面摩擦。另外，由于表面部分之交错连续的纵向边缘存在于输送螺纹的隆起部分上，因此就形成一种刮刀效应，这种刮刀效应有利于钻进。另外，由于隆起部分上的纵向边缘起到附加输送边缘或推动边缘的作用，而且该纵向边缘还可将钻屑推向更深处的沟槽，从而避免隆起区域的堵塞，因此使钻屑输送能力得以改善。隆起部分上的表面部分之平整化还增加了钻进过程中的输送量。
在本发明的一个最佳实施例中，夹紧杆体被设计成具有多边形形状的多边形型材，就是说，使整个钻具由相同的多边形型材构成，在钻具上通过切削法导入输送螺旋槽。尤其是当夹紧杆体装配在工业上通用的冲击式钻机的三爪卡盘上时，多边形夹紧杆体将形成刚性的夹紧作用，从而尤其是在卡盘的夹紧力较小的情况下，例如在磨损或类似情况下，从本质上消除了钻具的旋转。
因此，可仅通过在工业上通用的多边形型材上导入输送螺旋槽而以各种不同尺寸制造出不同的钻头尺寸，夹紧杆体为多爪卡盘提供了刚性夹紧的优点。为此，多边形型材至少必须在夹紧杆体的区域内设置夹紧表面，这些夹紧表面相互偏移120°设置。
在本发明的一个最佳实施例中，夹紧杆体还可具有圆柱形的横截面，以使夹紧杆体适合于装配在冲击式钻机的卡盘内。为此，最好使用挤压成型的坯件，该坯件在输送螺纹区域为多边形型材，而在夹紧杆体区域为圆柱形型材。这样，夹紧杆体就适合于在各种条件下使用，例如用于冲击式钻机，而设置有上述输送螺纹的螺旋柄体则通过切削法形成。
在一特殊的实施例中，这样的实施例可被加工成挤压坯件或锻造坯件，从而可以任意所需直径和截面形成多边形的初始形状，例如可在螺旋柄体区域内为多边形型材，而在夹紧杆体区域内为圆柱形型材。
螺旋柄体和夹紧杆体可通过合适的焊接方法以其各自的形状连接到一起(例如摩擦焊接方法，阻力焊接方法等)。
参照附图，本发明的其它细节及优点通过本发明的最佳实施例作出说明，其中附图：
图1为具有六边形横截面的凿岩钻之立体视图；
图2为根据图1之凿岩钻的侧视图；
图2a为根据图2之凿岩钻的顶视图；
图2b为图2a之视图的放大视图；
图2c为根据图2的凿岩钻之下端的视图；
图3示出了根据图2之凿岩钻旋转90°的视图，即凿岩钻的侧视图；
图4为凿岩钻的另一变形的立体视图；
图5为根据图4之凿岩钻的侧视图；
图5a为根据图5之凿岩钻的顶视图；
图5b为根据图5a之视图的放大视图；
图6为根据图5之凿岩钻的侧视图；
图7示出了用于制造图5和6之钻具的原料坯件；
图7a为根据图7之坯件的顶视图；
图8为根据图7之坯件的侧视图。
图1至3所示的第一实施例示出了一凿岩钻1，该凿岩钻1包括一钻头2，一螺纹柄体3和夹紧杆体4。钻头2包括工业上通用的镶嵌硬质合金刀片5，刀片5的外径D形成钻头的标称直径。
在图1至3所示的实施例中，用于制造凿岩钻1的原材料为工业上通用的六边形钢材，例如各种不同尺寸的DIN(德国工业标准)176、DIN1015或DIN59110。在本说明书中，横跨平面部分的宽度s用于确定各自的尺寸。
通过六边形轮廓6的各个拐角点7作出的对角线8其长度为d1，该长度与通过拐角点7的外接圆9之直径相等。
根据本发明，通过切削法在沿整个夹紧杆体和螺旋柄体延伸的六边形型材6上导入输送螺旋槽10，隆起部分11的整个区域内都保持这种多边形形状。因此，这些隆起部分就由平面部分12至17组成，而平面12至17一般构成六边形轮廓6的扳手表面。这些表面部分12至17被垂直的纵向边缘7’隔开，而这些纵向边缘7’沿六边形横截面的拐角点7延伸。这样，除输送螺旋槽10之外，还形成了钻屑槽18，该槽18为圆的一部分，并设置于表面部分12至17与外接圆9之间(见图2b)，从而增加了输送容量。那么，总输送容量就是在标称直径为D的外接圆19与相应的表面部分12至17之间所形成的空间之容量及输送螺旋槽10的容量之和。
根据图2b的顶视图，通过实施例图示出了通向输送螺旋槽10的入口区域20，输送螺旋槽位于入口区域20之下，就是说，用于支承硬质合金刀片5的钻头座21在各种情况下都大体为V形，如顶视图所示。其转动方向由箭头22表示。
从图2b中还可清楚地看到，硬质合金刀片5以如下方式插入钻头2内：使相对的两个拐角点7在两侧限定刀片5。
因此，在图1至3所示的钻具中，表面部分12至17作为扳手表面在整个钻具上延伸，从而形成具有平滑垂直表面部分的特有输送螺旋部分，其中平滑的垂直表面部分被各个输送螺旋槽10隔开。此外，夹紧杆体包括一形状适宜的多边形轮廓，这种多边形截面尤其适合于防止转动地插入到冲击式钻机上，例如具有三爪卡盘的冲击式钻机。
本发明的另一实施例如图4至6所示。与图1至3之实施例相同的部件用相同的附图标记表示。
如图4至6所示的凿岩钻1’依次包括：一钻头2，一螺旋柄体3和一夹紧杆体4。螺旋柄体3及钻头2的设计方案与图1至3所示的实施例相同。只有夹紧杆体4被设计成圆柱状的夹紧端部4’。
如图7和8所示的型材可被用作制造图4至6所示之钻具的原材料。这种型材可通过挤压成型法或锻造法与一圆柱形夹紧杆体4相连接而成型，在这种情况下，圆柱形夹紧杆体4的直径为d3，这是制造冲击式钻机的SDS加强型夹紧端所需的条件。而且，六边形轮廓6以其跨越平面部分的宽度s为特征，并通过联合挤压法(joint extrusion method)或锻造法与一夹紧杆体连接而成型。
在图4和5所示的实施例中，输送螺旋槽10也是通过切削法形成的。此外，根据需要，夹紧端可适合于与冲击式钻机的钻头卡盘配合。尤其是与SDS加强型夹紧端相配合。
在又一实施例中，例如图4至6的实施例中，螺旋柄体3和圆柱形夹紧杆体4’可通过合适的焊接方法相互连接。
本发明并非仅局限于所述的实施例。相反，本发明包括在权利要求书的保护范围内，本领域的普通技术人员可以作出的所有变形和变化。
附图标记说明：1、凿岩钻2、钻头3、螺旋柄体4、夹紧杆体5、硬质合金刀片6、六边形型材7，7’拐角点/纵向边缘8、对角线9、外接圆10、输送螺旋槽11、隆起部分12、表面部分13、表面部分14、表面部分15、表面部分16、表面部分17、表面部分18、钻屑槽19、外接圆20、入口区域21、钻头座22、箭头

Claims (8)

1、一种钻具，尤其是包括钻头、夹紧杆体和螺旋柄体的凿岩钻，其中螺旋柄体位于钻头与夹紧杆体之间，而且螺旋柄体上还设置有钻屑槽，其特征在于：至少用于制造螺旋柄体(3)的原材料是由最好具有对称横截面的多边形型材(6)构成的，而且最好通过切削法在所述型材上另外形成螺旋槽(10)。
2、根据权利要求1所述的钻具，其特征在于：夹紧杆体(4)是由与螺旋柄体(3)相同的多边形型材(6)制成。
3、根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于：形成夹紧杆体(4)和/或螺旋柄体(3)的型材(6)是由对称的多边形型材(6)构成的，而且至少有三个夹紧表面能够被夹在工业上通用的三爪卡盘上，所述的三个卡爪以约120°的转角β偏置。
4、根据上述权利要求之一所述的钻具，其特征在于：所述型材(6)是由工业上通用的多边形型材制成的，例如由六边形型材或四边形型材或三角形型材等类似型材制成。
5、根据上述权利要求之一所述的钻具，其特征在于：所述钻头(2)设置有硬质合金刀片(5)，刀片(5)最好对称设置在型材(6)的横截面上，而且从侧视图看，其最好为顶部设计方案。
6、根据上述权利要求之一所述的钻具，其特征在于：用于制造钻具(1、1’)的原材料包括挤压成型的坯件或铸造成型的坯件或类似材料，而且型材(6)至少在螺旋柄体(3)的区域内具有多边形横截面，并具有最好为圆柱形或成型的夹紧杆体(4、4’)。
7、根据上述权利要求之一所述的钻具，其特征在于：所述夹紧杆体(4、4’)通过焊接与螺旋柄体(3)相连接。
8、根据上述权利要求之一所述的钻具，其特征在于：夹紧杆体(4’)被设计成冲击式钻机的夹紧杆体。
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