CN1433347A - 钻孔钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻头，它包括一个整体为柱形的本体(2)，其端部为一个头部(3)，钻头体(2)的至少一部分长度上有整体为螺旋形的排出槽(5)。排出槽(5)由一系列小面(7)在至少一部分长度上形成，小面(7)通过一些尖锐的棱脊或连接半径(8)互相连接。

Description

钻孔钻头

技术领域

本发明一般涉及旋转钻孔刀具，特别是钻孔的钻头。

背景技术

钻孔刀具、特别是钻头一般具有一个整体为柱形的本体，其端部为一个头部，它们一般在本体长度的至少一个部分上有一个或几个螺旋排出槽，用于把钻孔时形成的钻屑(粉末)输送到头部工作区和已钻孔眼以外。这些排出槽一般由一个或几个光滑的螺旋斜坡组成，这些斜坡借助于刀具旋转运动保证钻屑的排出，旋转运动按照阿基米德螺旋原理进行。

人们通过经验知道，如果槽的排出能力不够，或者不够有效，在钻孔的过程中，钻孔底部会发生钻屑的集聚；在这种情况下，钻屑的粒度会减小，这样形成的细小颗粒会聚集起来；这些细小颗粒会堵塞钻孔底部的排泄空间，并且会更严重地磨损钻头头部和刀具体上的碳化物嵌入件和钢。另外，钻屑的聚集会在钻孔的底部产生压力。这种现象可能会参与排出：实际上，超过一定压力值，就会发生聚集钻屑膨胀(排出)的现象，因此聚集的钻屑从工作区排出。但是，需要避免产生太大的压力，应使排出槽处有足够的排出能力，避免槽被堵塞，特别是在靠近钻头头部处；在聚集钻屑的排出(膨胀)现象时，钻孔过程中，钻孔底部的压力连续非常高会造成突然停止；这种运行方式在钻孔速度和速度方面对钻头的工作都是有害的，因为在钻头的头部和/或在切割中连续产生压力会产生参与损坏钻头的应力。实际上，在钻头上，某些压力的形成没有被疏通，因此人们力求避免形成压力，简单地使排出槽具有良好的排出能力。

文献DE3826239A、US2322894A和DE2013327B描述了这里涉及的螺旋槽钻头，这些钻头中，所述槽的部分或全部表面包括一些不同作用的条纹或凹槽，即减少摩擦、优化切割作业、优化再磨刃、通过振动输送钻屑。在所有这些文献中，小尺寸的条纹或凹槽相当于一个已经经过粗加工的钻头的表面状态，它们的作用为一个表面的作用。所述条纹和凹槽的获得也意味着钻头制造中的一种复杂和高成本的工序。

发明内容

面临这种现有技术，本发明的目的是在速度和寿命方面改进钻孔刀具的特性，这样就可以降低有关刀具的制造成本。

因此，本发明的主题是一种钻头，在这种钻头中，通过一系列互相连接的小面在钻头的至少一部分长度上形成排出槽。

因此，本发明的主要构思在于，钻头钻出的材料产生的钻屑的排出槽不再由一个连续的螺旋形构成，而是由一系列可以有不同形状的互相连接的小面组成。更特别的是，这些小面沿一些螺旋形或非螺旋形的母线得到，以实现多个排出槽，这些母线沿着一个有规律或无规律地交错远离或接近钻头纵轴的轨迹。这在角度和/或轴向互相分开的母线可以产生钻屑的排出槽。形成排出槽的小面的形状可以是规则或不规则的、平的、或凹凸的，形状或简或繁。这些小面通过一些尖锐的棱边、或通过一些凹凸形状的连接半径互相连接。

更特别的是，一系列的小面的布置方法是，在每个排出槽的部分或全部长度上交替形成一些深度和长度较小的部分，称为“压缩槽”，及深度和宽度较大的部分，称为“减压室”。深度和/或宽度的变化可以或多或少是规则的，或者相反，是随机的。

使用钻头时，这种布置可以在排出槽中利用并局部保持钻屑的加压和减压现象，以改进钻屑的排出。因此，在第一时间中，钻屑在“压缩槽”中被压缩，因此聚集了能量；然后当钻屑在“减压室”膨胀时，这些聚集的能量恢复原状。另外，沿刀具的整个身体恒定控制钻屑的压力防止钻屑在重力的作用下重新落到已钻孔眼的底部。

显然，作为本发明主题的钻头的一系列小面确定了该钻头的排出槽的空间和体积形态，换句话说确定了钻头的整体形状，而不是上述文献中的条纹和凹槽所产生的表面状态。考虑到上面的解释，在钻头的使用过程中，一系列的小面实现了一种体积作用，而不是表面作用。

这种设置还可以根据剖面是否对称于刀具的轴而改变钻头的骨架和/或棱边(或引导索)的厚度。在后一种情况下，棱边处的不规则性可以优化钻头在孔眼中的引导功能(通过存在“宽”的区域)，同时限制摩擦孔壁(通过存在“窄”的区域)。另外，在棱边宽的区域得到一个抵抗连接半径或其它形状连接处的压缩的支架，这些连接形成“压缩槽”。

由于这种功能，特别是加压/保持减压作用，钻屑的排出作用被加强，并可以被优化，使提供给排出的体积足够大。因此提高了钻进速度，钻进速度的提高又可以提高钻头的寿命，钻屑的最好排出限制了刀具体上受的力。

另外，传统钻头的排出槽必须通过连续螺旋加工得到，而作为本发明的钻头排出槽的小面可以通过一个或几个刀具直线或非直线地通过并去掉材料而得到，也可以通过构成钻头体的材料的变形工艺得到，特别是通过锻造得到，这样可以降低有关钻头的制造成本。

附图说明

借助于下面的描述，并参照附图可以更好地了解本发明，附图作为例子示出这种钻头的几个实施例。

图1为本发明钻头的第一实施例的侧视图；

图2为一个局部放大立体图，示出图1钻头头部区域的细节；

图3为该钻头沿图1的箭头F1方向的另一个侧视图；

图4为同一个钻头沿图3中IV-IV的横剖视图；

图5为沿图3中V-V的另一个横剖视图；

图6为本发明钻头的第二实施例的侧视图；

图7为一个局部放大立体图，示出图6钻头头部区域的细节；

图8为该钻头沿图6箭头F2方向的另一个侧视图；

图9为同一个钻头沿图8中IX-IX的横剖视图；

图10为沿图8中X-X的另一个横剖视图；

图11为本发明钻头的第三实施例的侧视图；

图12为一个局部放大立体图，示出图11钻头头部区域的细节；

图13为该钻头沿图11的箭头F3方向的另一个侧视图；

图14为同一个钻头沿图13中XIV-XIV的横剖视图；

图15为沿图13中XV-XV的另一个横剖视图；

图16为本发明钻头的第四实施例的侧视图；

图17为一个局部放大立体图，示出图16钻头头部区域的细节；

图18为该钻头沿图16的箭头F4方向的另一个侧视图；

图19为同一个钻头沿图18中XIX-XIX的横剖视图；

图20为沿图18中XX-XX的另一个横剖视图。

具体实施方式

这些图示出一个钻头的不同实施形式，钻头一般包括一个柱形钻头体2，柱形体的一端是一个设有碳化物嵌入件4的头部3，钻头体2的另一端(未示出)设有锁紧装置。一些整体为螺旋形的排出槽5从头部3开始在钻头体2的至少一部分长度上延伸，用于在钻头钻一个孔眼的过程中排出钻屑。排出槽5由一些整体形状为螺旋形的凸起部分6互相分开，凸起部分6习惯地称为“棱边”。

根据本发明，每个排出槽5由一系列小面7形成。更特别的是，在图1-5所示的第一实施例中，排出槽5的小面7通过一些具有一定曲率半径的连接区8互相连接。

棱边6具有一些规则或不规则交替的狭区9和宽区10。

在图1-5所示的例子中，钻头有两个排出槽5和5’，并且排出槽5和5’以及棱边6按照步长P重复上述形状。

在钻头的使用过程中，排出槽5和5’的小面7与已钻孔眼的壁形成“减压室”，而连接区8形成“压缩槽”。

在这里，两个槽5和5’以及它们的小面7和连接半径8可以通过沿一些螺旋母线的多槽切削来实现，这些螺旋母线沿着一条有规律或无规律地交替远离或接近钻头纵轴的轨迹，从一个槽到另一个槽，这些母线形成角度和轴向错开，以产生排出槽5和5’以及小面7和它们的连接半径8的特殊形状。

图6-10示出本发明钻头的第一变型，与前面所述零件对应的零件用相同的数字标号表示。

在这个变型中，钻头体2有四个整体形状为螺旋形的排出槽5、5’、5”、5。这些槽的特点是一系列的圆形轮廓的小面7，这些小面7沿着形成棱脊的线条8’互相连接，没有连接半径。另外，从一个槽到另一个槽，限定小面7和它们的连接8’的母线轴向分开，但没有任何角度错开。

图11-15示出接近图6-10实施例的第二个变型，该变型也包括一个有四个排出槽5、5’、5”、5的钻头体2。这些槽的小面7也包括一些没有半径的连接8’，这些小面也由一些母线限定，从一个槽到另一个槽，这些母线轴向错开、但没有任何角度错开。与前面所述的实施例相反，这里排出槽5-5”没有圆形轮廓。

最后，图16-20示出第三个变型，其中钻头体2有三个带有小面7的排出槽5、5’、5”，小面7包括无半径的连接8’，小面7由一些母线限定，这些母线从一个槽到另一个槽轴向错开，但没有角度错开。在这里，排出槽5、5’、5”没有圆形轮廓。

下述的做法不超出所附权利要求限定的本发明的范围：

—改变安排在钻头体内的钻屑排出槽的数量或钻头头部以及碳化物嵌入件的形状，甚至可以取消该嵌入件；

—改变形成所述排出槽的小面的数量以及这些小面的形状，它们可简可繁，可在长度或宽度方向延伸，可以是平的或凹、凸的等等；

—根据各种曲率半径实现小面之间的连接，曲率半径的值可以从零值(相当于一个尖锐的头部)到高值；

—通过各种加工或成型工艺实现小面和它们的连接；

—使钻头适用于各种类型材料的钻孔，如石质、混凝土、金属等。

Claims (7)

1.一种钻头，它具有一个整体形状为柱形的本体(2)，本体的端部为一个头部(3)，钻头体(2)的至少一部分长度上有一个或几个整体为螺旋形的排出槽(5)，其特征在于，排出槽(5)由一系列互相连接的小面(7)在其长度的至少一部分上形成。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，排出槽(5)的小面(7)通过尖锐的棱脊(8’)互相连接。

3.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，排出槽(5)的小面(7)通过凹或凸形状的连接半径(8)互相连接。

4.根据权利要求1-3之一所述的钻头，其特征在于，一系列的小面(7)布置成在每个排出槽(5)的全部或部分长度上交替形成深度和/或宽度较小的部分，称为“压缩槽”，以及深度和/或宽度较大的部分，称为“减压室”。

5.根据权利要求1-4之一所述的钻头，其特征在于，分开排出槽(5)的棱边(6)的整体形状为螺旋形，并且规则或不规则地交替具有狭区(9)和宽区(10)。

6.根据权利要求1-5之一所述的钻头，其特征在于，从一个槽(5)到另一个槽，限定小面(7)和它们的连接(8；8’)的母线具有轴向错开和角度错开。

7.根据权利要求1-5之一所述的钻头，其特征在于，从一个槽(5)到另一个槽，限定小面(7)和它们的连接(8；8’)的母线具有轴向错开，但没有角度错开。

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