CN1307361C - 钻头 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种在对混凝土等进行的钻孔作业中，能缓和钻孔状态突然改变的情况，使钻孔作业稳定，即使在产生大粒的切屑时，钻孔效率也不致降低的钻头。本发明的钻头，其大致呈辐射状配置的切刃部，具有至少2个主切刃部、以及在圆周方向上配设于所述主切刃部与主切刃部之间的，至少两个副切刃部，所述主切刃部具备作为其切刃的主切刃，主切刃内端位于旋转中心，外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘；所述副切刃部具有作为其切刃的副切刃，该副切刃内端位于向外径侧偏离旋转中心的部位，外端则位于向旋转中心侧偏离切刃部的旋转轨迹的外缘的位置上。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种在钻头主体前端以钎焊或焊接等方法将超硬合金制成的切刃体焊接固定为一整体的钻头，更详细地说，是涉及在混凝土或石材等的钻孔作业中钻孔工作性能优异的钻头。

背景技术

对混凝土或石材等的钻孔，是在旋转冲击钻机上安装专用钻头，同时施加轴方向的振动撞击力及转矩这两种作用力来实施钻孔(打孔)。这种钻头中，有一种是在钢制的钻头主体前端用钎焊或焊接等方法将耐磨性优异的超硬合金制切刃体固定于其上形成一整体的。又，在所述钻头主体外周，对应于形成在切刃体的各切刃部的凹部，设置有切屑排出槽。而且，在钻头主体的基端部设有连结于冲击钻机驱动轴的标准化的柄部。

本申请人先前已提出了这种新钻头的专利申请(日本专利申请号：特愿2000-377082号)。该钻头在固定于钻头主体前端的块状切刃体上设置有分别自中心向外径方向配置成大致辐射状的多个切刃部。各切刃部具有切削面及后隙面，该切削面及后隙面的边界上形成有向前端方向突起的接合缘，以此形成切刃。而且，使各切刃部的切刃的内端(中心侧端部)在刃尖顶点接合，使刃尖顶点形成没有横刃(chisel edge)的，向前端变尖的尖端形状。又形成如下所述结构，也就是在相邻的切刃部与切刃部之间，利用向后凹的凹部形成有刃部切屑排出槽，该刃部切屑排出槽与设于钻头主体外周的较宽的钻头切屑排出槽连通。

采用具上述构成的钻头，在混凝土或石材等的钻孔作业中，由于该切刃部对所钻的孔的切削面以冲击方式切削(冲击切削)而产生切屑。该切屑随着钻头轴心方向的动作而从所钻的孔的切削面浮上来，经过各刃部切屑排出槽，被排出到较宽的钻头切屑排出槽，最后顺畅地排出到所钻的孔外面。因此，不管钻孔深度如何都均能高效率排出切屑。再者，刃尖顶点呈没有横刃(chisel edge)的尖端形状，因此在钻孔时得出唯一的旋转中心，可使钻头稳定旋转。其结果是，容易钻出具有所希望的直径的、所希望的形状的孔。而且，该钻头的耐久性也优异。

可是，具有上述构成的钻头，由于其切刃体上各切刃部的形态(构成)完全相同，例如在混凝土的钻孔作业中，当切刃部碰到混凝土内的钢筋或石材等坚硬的被切削物时，撞击力即集中作用于所抵接的切刃部或与其邻接的特定切刃部上，使钻孔状态急剧改变。

又，在钻孔作业中，所钻的孔的切削面上会产生大小各异的切屑，大颗粒的切屑也会产生，但是，在冲击削反复进行时，大颗粒切屑亦被打碎，而不会妨碍钻孔作业。然而，大颗粒切屑在被钻头的切刃冲打、粉碎的过程中，任何切刃均不对钻孔切削面起切削作用，切削作用在此过程中会中断。因此，钻孔效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供这样的一种钻头，这种钻头在混凝土或石材等的钻孔作业中，能缓和钻孔状态的突然改变，尽可能使钻孔作业稳定进行，同时在产生大颗粒的切屑时，钻孔效率也不降低。

为实现上述目的，本发明的钻头具备配置于钻头前端的多个切刃部、及设于该切刃部基端一侧且于基端部上形成有柄部的轴状钻头主体；所述切刃部具有向前端侧突设的由切削面与后隙面的接合缘形成的切刃，所述切刃自钻头旋转中心侧向外径侧配置成大致辐射状；其利用旋转动作与轴方向的动作的复合动作进行冲击切削，其特征在于，

所述切刃部具有至少2个主切刃部、以及配设于圆周方向的上述主切刃部与主切刃部之间的，至少2个副切刃部；

上述主切刃部具有作为其切刃的主切刃，该主切刃内端位于旋转中心，外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘。

上述副切刃部具有作为其切刃的副切刃，该副切刃内端位于从旋转中心向外径侧偏离的部位，外端位于从切刃部的旋转轨迹的外缘向旋转中心侧偏离的位置。

采用具上述构成的钻头，在混凝土或石材等的钻孔工作中，对所钻出的孔的切削面的切削(包含所钻出的孔的切削面上的切屑的破碎)，主要由自旋转中心到刃锋部外端的主切刃进行冲击、冲击切削，副切刃则辅助该主切刃所进行的切削。亦即，副切刃补足主切刃的冲击切削，同时，两者协同进行高效率的切削。而且，副切刃的外端位于比主切刃外端还靠旋转中心的位置，故该副切刃基本上不接触所钻的孔的内表面，因此，钻头整体的切削阻力降低，能够实现高效率的冲击切削。而且，主切刃的外缘被钻孔的内周面所引导，因此，能钻出所希望形状的孔(圆孔)。

又，在该钻头中，所述主切刃部的主切刃若在外端侧以向后缩的方式倾斜，且各主切刃的内端在大致旋转中心接合，形成刃尖顶点，在旋转中心形成刃尖顶点即可使旋转稳定进行，同时用该刃尖顶点冲打所钻的孔的切削面，能够进行有效的冲击切削。

再者，在所述钻头中，如果所述副切刃部的副切刃以与所述主切刃相同角度向相同方向倾斜，则在制造时采用切削手段形成各切刃部上切削面及后隙面、进而形成主切刃或副切刃的所谓“制刃作业”时，主切刃及副切刃的切削条件都相同，加工变得容易，其结果是钻头便于批量生产。

又，在所述钻头中，如果所述副切刃设置于比主切刃更往后缩的位置，则对所钻的孔的切削面的直接的冲击切削主要由主切刃进行，副切刃则位于主切刃之间，主要以将产生于主切刃间的大颗粒切屑等夹在主切刃间的状态进行有效破碎。也就是说，在钻孔作业中，产生于钻孔倾斜面的大颗粒切屑的破碎以及同时进行的穿孔作业，由相邻的主切刃及副切刃的协同动作来有效地并行进行，所以与已有的钻头相比，能获得较高的钻孔效率。

又，在所述钻头中，如果在该副切刃与旋转中心之间具备比该副切刃更往后缩的缺口面，则由主切刃等的冲击切削所产生的大颗粒切屑，在处于主切刃部与副切刃部之间无处可逃的状态下，在该缺口面，在与所钻孔的切削面间被有效压碎，所以压碎大颗粒切屑无须使用主切刃及副切刃，而能同时进行有效的冲击切削，其结果是，能够得到高穿孔效率。

又，在所述钻头中，如果上述缺口面向副切刃部的后隙面一侧倾斜，则大颗粒切屑如前所述由缺口面破碎后，这些切屑利用缺口面的倾斜从切刃部被挤到切屑排出槽，所以切屑更加易于排出。

再者，在上述钻头中，若将所述主切刃部与副切刃部形成单一块状切刃体，将该切刃体固定连接于该钻头主体的前端形成一体，则制造时，先利用烧结成型、锻造等方法将主切刃部和副切刃部制成一整体型的块状体，再用焊接等方法将其简单固定连接于钻头主体，借助于此，能高效率地制造钻头。

又，在所述钻头中，如果所述主切刃部与该副切刃部以所述刃尖顶点为中心的圆周方向上交替配置，由底面观看时，如果呈以该刃尖顶点为中心的大致为星号(asterisk)的形状，则能够利用形成于各切刃部之间的间隙作为刃部切屑排出槽，由于这点，所以是理想的实施形态。在这种情况下，在外径为6mm～20mm左右的钻头的情况下，主切刃部和副切刃部的切刃部数目合计，最好为4～8个左右；当切刃部为偶数时，最好是将主切刃部与副切刃部交替配置；当切刃部为奇数时，最好是将主切刃部与副切刃部交替配置，最后使主切刃部与主切刃部相邻配置。

再者，在所述钻头中，如果在所述切刃部和与其邻接的切刃部之间形成有凹状的刃部切屑排出槽，同时以与该刃部切屑排出槽连通的方式在其后方的钻头主体外周面上形成钻头切屑排出槽，则能将所钻的孔的切削面处所产生的切屑有效地排出所钻的孔外。

又，在所述钻头中，如果所述切刃部由超硬合金构成，而上述钻头主体由钢制成，则能廉价提供切刃部使用高切削性和高耐磨性的超硬合金的性能优异的钻头。

附图说明

图1是本发明实施例的钻头结构的正视图。

图2是表示钻头切刃体的下端面(底面，即用于冲击切削的面)的结构的仰视图。

图3是从斜前端观看图1、2所示的钻头的切刃体的该切刃体的立体图。

图4是用于说明切刃体的切刃部的旋转轨迹的切刃体放大仰视图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明的实施形态之一例进行说明。

如第1图所示，图1～3所示的超硬合金制的块状切刃体2固定于钢制钻头主体1前端成一整体。上述固定连接作业采用钎焊等焊接或摩擦压接等众所周知的方法进行。

这一实施形态中，在该切刃体2上，分别设置切刃部6个2a、2b、2c、2d、2e、2f，各切刃部从旋转中心向外径方向大致辐射状地，在圆周方向上均匀地分布，即每隔60°配置一个。这些切刃部2a、2b、2c、2d、2e、2f分别具有在钻孔旋转时位于前侧的切削面3及位于后侧的后隙面4。由这些各切削面3及作为后侧的后隙面4的接合缘、切刃被于大致辐射状分别形成。该接合缘形成以其前端(在图1中为下方，在图3中为上方)向前突出的形态。在本实施形态中，与所述切刃部2a、2b、2c、2d、2e、2f对应，在圆周方向上均匀分配形成6个切刃。因此在本实施形态中，每隔60度即有1个切刃，共形成6个切刃(参照图4的3个主切刃6和3个副切刃7，共有6个切刃)。

在本实施形态中，上述切刃由2种切刃构成。也就是说，切刃由主切刃6及副切刃7两种构成，如图2、图4所示，在切刃体2前端，从底面仰视可看到这些主切刃6和副切刃7，每一个交替配置。又，形成该主切刃6的切刃部2a、2c、2e为主切刃部，又形成该副切刃7的切刃部2b、2d、2f为副切刃部。

上述主切刃6的内端，位于成为旋转中心而且由各主切刃6的内端接合形成的刃尖顶点5，其外端12则从旋转中心(刃尖顶点5)向外径方向设置，位于切刃体2的旋转轨迹的外缘(最外缘)。

又，所述副切刃7的内端7i位于从作为旋转中心的上述刃尖顶点5向外径方向偏离的位置上，在该刃尖顶点5与副切刃7的内端7i之间形成缺口面8。

又，所述主切刃6的外端12位于该切刃体2的外缘，而所述副切刃7的外端11则位于从切刃体2的外缘稍微向内径方向缩进的位置上。也就是说，形成这样的结构，即在前端具有副切刃7的切刃部2b、2d、2f的长度(从内端到外端的长度)做得比前端具有主切刃6的切刃部2a、2c、2e的长度短，如图4所示，使具有副切刃7的切刃部2b、2d、2f的外端11所描绘的旋转轨迹a位于具有主切刃6的切刃部2a、2c、2e的外端12所描绘的旋转轨迹b内侧。具体地说，例如在外径6mm～20mm左右的钻头的情况下，只要形成副切刃7的外端位于自主切刃6的外端向内侧缩进0.2mm～0.5mm左右的位置即可。

这样，内端与外端的位置不同的上述副切刃7的长度、形成比上述主切刃6的长度短的结构。具体地说，副切刃7的长度与上述主切刃6的长度相比，为其1/2-1/4，特别是也可以是其1/3-1/4左右。

另外，上述缺口面8位于比所述副切刃7还要从刃尖向后缩的位置上。在这一实施例的情况下，缺口面8的最大后退位置，大致后退到与副切刃7的外端相同的程度。

又，该缺口面8的内端的线8c形成为，大致垂直于从副切刃7的内端至钻头中心的线，正确地说，形成85°的夹角。

而且，该缺口面8向形成副切刃7的后隙面4侧稍微倾斜。在该实施例的情况下大约倾斜10～15度。而且，该缺口面8从刃尖一侧看来(参照图2、图4)，呈现近似于等边三角形(正确地说，以85°而不是90°相交，是等边三角形的变形)的三角形平面。

如图1所示，上述主切刃6的刃尖角(主切刃6相对于钻头中心线形成的夹角)α与副切刃7的刃尖角β(副切刃7相对于钻头中心线形成的夹角)形成相同的角度。

而且，如图1中能够清楚看到的那样，该副切刃7设置于从主切刃6相对于刃尖后退的位置上。该后退的程度可以考虑适当的尺寸，例如在具有6mm～20mm左右的外径的钻头的情况下，其后退的程度为0.2mm～1.5mm左右即可。

又，该副切刃7，如图1所示，从垂直于钻头长度的方向观看钻头时，切刃部2b、2d、2f的厚度(宽度方向的尺寸)做得薄，与主切刃6相比，配置为相对于刃尖后退，也就是说，该副切刃7设置于相对于主切刃6向后方平行移动的位置上，以此形成该结构。

但是，本发明并不限于此，例如也可以将上述切削面3与后隙面4的棱的尺寸做得小来实现。

又，形成于各切刃部2a、2b、2c、2d、2e、2f之间的、截面大致为V字形的凹部为刃部切屑排出槽9，这些刃部切削排出槽9与设置于钻头主体1的外周的钻头切削排出槽10连通。

还有，未图示的，在钻头主体1的基部上延伸设置有柄(shank)部，该柄部支持于安装在旋转锤钻机的驱动轴上的夹头。因此，该钻头在使用时能够与众所周知的市售的钻头随意替换就那样地使用。

具有上述结构的本发明的钻头，安装于旋转锤钻机上对混凝土等进行钻孔时如下所述工作。即

在对混凝土或石材等进行钻孔时，钻孔的切削面的切削主要由从钻头的刃尖顶点5到切刃部2的外端12的主切刃6进行。由该主切刃6进行的切削产生的切屑中，细切屑在反复进行冲击切屑时从钻孔切屑面上浮，经过各切刃部2a、2b、2c、2d、2e、2f之间的刃部切屑排出槽9向钻头切屑排出槽10排出，顺利地排出到所钻的孔之外。

另一方面，残留于钻孔切屑面，位于钻孔切削面中心附近的大颗粒切屑在下次的冲击切削时由于主切刃6的直接冲击而被破碎，或进入主切刃6之间被副切刃7的前端的缺口面8所压碎。然后，被压碎的切屑藉由该缺口面8的倾斜而被挤推向刃部切屑排出槽9。又，残留于钻孔的切削面上的大颗粒的切屑中，在钻孔的切削面上被推向钻孔的内周壁附近的大颗粒切屑，在冲击切削时，在被夹入主切刃6之间的状态下由于副切刃7的冲击而破碎，由于该缺口面8的倾斜而被挤推向刃部切屑排出槽9。这样，在钻孔的切削面上产生的大颗粒的切屑在主切刃6与副切刃7的有机配合动作作用下得到有效破碎。这样能够以高钻孔效率实施钻孔。

又，钻孔时的切削力，通常由切刃的长度和配置不同、而且配置位置与刃尖的距离不同的主切刃6与副切刃7分担，因此，即使是与混凝土内的钢筋或石头等接触，穿孔状态急剧变化，这些切削力不受到明显的影响，能够稳定地继续进行穿孔操作。

工业应用性

采用本发明的钻头，由于具有如上所述的结构，即使是在穿孔操作中前端与混凝土和石材等接触，穿孔状态急剧变化，也能够缓和所述变化，尽可能稳定地进行穿孔作业。又，即使是发生大颗粒的切屑，由于主切刃与副切刃能够有机协同动作，能够不妨碍冲击切削作业地高效率地进行破碎，因此穿孔效率不会下降。

Claims (10)

1.一种钻头，具备配置于钻头前端的多个切刃部、及设于该切刃部基端一侧且于基端部上形成有柄部的轴状钻头主体；所述切刃部具有由切削面与后隙面的接合缘向前端侧突设而形成的切刃，所述切刃自钻头旋转中心侧向外径侧配置成大致辐射状；其利用旋转动作与轴方向的动作的复合动作进行冲击切削，其特征在于，

所述切刃部具有主切刃部及副切刃部；

所述主切刃部具有作为其切刃的主切刃，所述主切刃内端位于旋转中心，外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘，

所述副切刃部具有作为其切刃的副切刃，所述副切刃内端位于从旋转中心向外径侧偏离的部位，外端位于从切刃部的旋转轨迹的外缘向旋转中心侧偏离的位置，

在所述副切刃与旋转中心之间具备比该副切刃更往后缩的缺口面，而且所述缺口面向副切刃部的后隙面一侧倾斜。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于所述切刃部在圆周方向上均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，

所述切刃部具有至少2个主切刃部、以及配设于圆周方向的所述主切刃部与主切刃部之间的，至少2个副切刃部。

4.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述主切刃部的主切刃以外端侧向后缩的方式倾斜，且各主切刃的内端在大致旋转中心点接合，形成刃尖顶点。

5.根据权利要求4所述的钻头，其特征在于，所述副切刃部的副切刃以与所述主切刃相同的角度向相同方向倾斜。

6.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述副切刃设置于比主切刃更往后缩的位置。

7.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述主切刃部与副切刃部形成一块状整体，为切刃体，将该切刃体固定连接于所述钻头主体的前端而形成一整体。

8.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述主切刃部与该副切刃部以所述刃尖顶点为中心的圆周方向上交替配置，由底面观看时，呈以该刃尖顶点为中心的星号的形状。

9.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，在所述切刃部和与其邻接的切刃部之间形成凹状的刃部切屑排出槽，而且以与该刃部切屑排出槽相连通的方式在其后方的钻头主体外周面上形成钻头切屑排出槽。

10.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述切刃部由超硬合金构成，而所述钻头主体由钢制成。

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