具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭。
[0002]在術語“鉆頭”之下概括以下所有鉆孔工具，例如取芯鉆或锪窩鉆，所述鉆孔工具具有空心圓柱形鉆桿以及切削區(qū)段，所述切削區(qū)段具有一個或多個切削元件。根據(jù)具體應用目的，所述鉆頭可具有附加元件、如限定鉆孔深度的深度止擋。
【背景技術】
[0003]鉆頭包括具有一個或多個切削元件的切削區(qū)段、鉆桿區(qū)段和帶插入端部的接納區(qū)段。鉆頭通過插入?yún)^(qū)段固定在取芯設備的刀夾中并且鉆孔運行中被取芯設備沿轉(zhuǎn)動方向圍繞轉(zhuǎn)動軸線驅(qū)動。已知的鉆頭分為具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭和不具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭，在具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭中又區(qū)分為可拆和不可拆的連接。當連接可被操作者無損地松開時，則該連接稱為可拆的，如插接連接、螺紋連接或磁性連接。當操作者只能通過破壞連接裝置來松開連接時，則該連接稱為不可拆的，如釬焊連接、熔焊、鉚接或粘接。
[0004]在由US3888320A中公開的鉆頭中，切削區(qū)段和鉆桿區(qū)段通過可拆的插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)彼此連接。切削區(qū)段具有環(huán)狀區(qū)段，該環(huán)狀區(qū)段在第一端部上與多個切削元件連接并且在第二端部上具有外側(cè)插接元件和環(huán)狀止擋臺肩。鉆桿區(qū)段具有圓柱形鉆桿，該鉆桿在朝向切削區(qū)段的端部上具有帶端面的內(nèi)側(cè)插接元件。各所述插接元件沿平行于轉(zhuǎn)動軸線的插接方向構(gòu)成插接連接結(jié)構(gòu)。外側(cè)插接元件在內(nèi)側(cè)上具有多個銷元件，所述銷元件在垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面中徑向向內(nèi)定向。內(nèi)側(cè)插接元件具有多個L形的縫槽狀缺口，銷元件插入所述缺口中。L形缺口具有橫向縫槽和連接縫槽，橫向縫槽垂直于轉(zhuǎn)動軸線延伸，連接縫槽平行于轉(zhuǎn)動軸線延伸并且將橫向縫槽與內(nèi)側(cè)插接元件的下邊緣連接起來。
[0005]在該已知的具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭中，當插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)閉合時在切削區(qū)段和鉆桿區(qū)段之間沿平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向存在軸向間隙。在內(nèi)側(cè)插接元件的端面和外側(cè)插接元件的止擋臺肩之間形成間隙，使得鉆桿區(qū)段向切削區(qū)段的力傳遞僅通過銷元件進行。該間隙還導致冷卻和沖洗介質(zhì)不能完全被輸送到加工位置上，而是可被誤導入鉆頭內(nèi)側(cè)上的間隙中。
[0006]該已知的具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭的另一缺點在鉆頭被卡在基礎中時表現(xiàn)出來。在取芯時鉆頭在鉆孔期間常常會卡在基礎中并且需要被操作者取出。為了取出卡住的鉆頭，在通過鉆架引導的取芯設備中逆著轉(zhuǎn)動方向驅(qū)動鉆頭并且由鉆架向鉆頭施加逆著鉆孔方向定向的拉力。操作者嘗試通過借助套筒扳手手動轉(zhuǎn)動鉆頭并且同時借助鉆架將鉆頭拉出于基礎。在L形缺口中存在這樣的危險:操作者圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動鉆桿區(qū)段直至銷元件擋靠在連接縫槽上并且同時操作鉆架的手輪，以致銷元件從連接縫槽中脫出。一旦切削區(qū)段和鉆桿區(qū)段之間的插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)松開，就必須以其它方式將切削區(qū)段取出于基礎，例如通過刨開基礎而取出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務在于改進具有可更換的切削區(qū)段的鉆頭，在這種鉆頭中，在從基礎中取出卡住的鉆頭時，降低插接元件的插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)意外松開的危險并且降低鉆桿區(qū)段在無切削區(qū)段的情況下被取出于基礎的危險。另外，應進一步提高鉆頭在鉆孔時的穩(wěn)定性以及相對于由鉆架引起的拉力負荷的抗變形性。
[0008]該任務在開頭所提的鉆頭中根據(jù)本發(fā)明通過獨立權(quán)利要求1的特征得以解決。有利的方案由從屬權(quán)利要求給出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，縫槽狀缺口具有連接縫槽和橫向縫槽，該橫向縫槽包括帶動區(qū)域和鎖定區(qū)域，所述帶動區(qū)域在連接縫槽的朝向轉(zhuǎn)動方向的一側(cè)上與連接縫槽連接，并且鎖定區(qū)域在連接縫槽的背離轉(zhuǎn)動方向的一側(cè)上與連接縫槽連接。
[0010]從鉆桿區(qū)段向切削區(qū)段的扭矩傳遞通過銷元件和帶動區(qū)域進行。鎖定區(qū)域設置在連接縫槽的與帶動區(qū)域相反的一側(cè)上。鎖定區(qū)域減小了在從基礎中松開卡住的鉆頭時鉆桿區(qū)段和切削區(qū)段之間的插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)意外打開的危險。操作者嘗試通過借助套筒扳手圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動鉆桿區(qū)段并且同時借助鉆架將卡住的鉆頭拉出于基礎。實踐已表明:尤其是當銷元件擋靠在橫向縫槽上時，操作者才拉拔鉆桿區(qū)段。當銷元件在根據(jù)本發(fā)明的鉆頭中擋靠在帶動區(qū)域或鎖定區(qū)域上時，插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)沒有打開危險。在根據(jù)本發(fā)明的鉆頭中，只有當操作者正好在銷元件位于連接縫槽上時拉拔鉆桿區(qū)段，插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)才被打開。與L形的縫槽狀缺口相比，插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)意外打開的危險大大降低。
[0011]優(yōu)選連接縫槽平行于轉(zhuǎn)動軸線的高度至少為10mm。當高度至少為1mm時，確保切削區(qū)段相對于由鉆架引起的拉力負荷具有足夠的抗變形性。
[0012]在此，連接縫槽平行于轉(zhuǎn)動軸線的高度特別優(yōu)選不大于13mm。直至13mm的高度，切削區(qū)段相對于由鉆架引起的拉力負荷的抗變形性得到改善。更大高度不影響或僅略微影響切削區(qū)段相對于由鉆架引起的拉力負荷的抗變形性并且僅引起材料成本和加工成本的升尚O
[0013]優(yōu)選橫向縫槽平行于轉(zhuǎn)動軸線到環(huán)狀區(qū)段的下部距離至少為3mm。當最小距離為3mm時，確保切削區(qū)段相對于在借助鉆架松開卡住的鉆頭時的拉力負荷具有足夠的抗變形性。
[0014]在此，橫向縫槽到環(huán)狀區(qū)段的下部距離特別優(yōu)選不大于5mm。直至5mm的距離，切削區(qū)段相對于拉力負荷的抗變形性得到改善。更大的距離不影響或僅略微影響切削區(qū)段相對于拉力負荷的抗變形性并且僅引起材料成本和加工成本的升高。
[0015]在鉆頭的一種優(yōu)選實施方式中，銷元件垂直于轉(zhuǎn)動軸線具有銷高度，該銷高度在鉆桿的桿寬度的68%?89%之間。內(nèi)側(cè)插接元件的寬度優(yōu)選約為鉆桿寬度的50%。隨著銷高度的增加，用于扭矩傳遞的表面增大。另外相對于拉力負荷的抗變形性提高。
[0016]特別優(yōu)選銷元件構(gòu)造成圓柱形的，并且具有銷半徑，該銷半徑在2.5?5_之間。從鉆桿區(qū)段到切削區(qū)段的扭矩傳遞通過銷元件和外側(cè)插接元件進行。銷元件的銷半徑越大，則用于扭矩傳遞所需的銷元件就越少。
[0017]優(yōu)選帶動區(qū)域的寬度不小于銷半徑加1.5_。在該用于帶動區(qū)域的最小寬度下確保切削區(qū)段相對于由鉆架引起的拉力負荷具有足夠的抗變形性。銷元件貼靠在帶動區(qū)域上并且不脫出帶動區(qū)域。
[0018]在此，帶動區(qū)域的寬度特別優(yōu)選不大于銷半徑加3mm。直至銷半徑加3mm的寬度，切削區(qū)段相對于由鉆架引起的拉力負荷的抗變形性提高。更大的寬度不影響或僅略微影響切削區(qū)段相對于拉力負荷的抗變形性并且不必要地降低切削區(qū)段的穩(wěn)定性。
[0019]在第一種優(yōu)選方案中，所述帶動區(qū)域的寬度與鎖定區(qū)域的寬度一致。在此帶動區(qū)域和鎖定區(qū)域具有銷半徑加1.5mm的最小寬度。該實施方式特別適合于直徑大的鉆頭，此時橫向縫槽在圓周上的比例小。
[0020]在第二種優(yōu)選方案中，帶動區(qū)域的寬度大于鎖定區(qū)域的寬度。在此，帶動區(qū)域和鎖定區(qū)域具有銷半徑加1.5mm的最小寬度。該實施方式特別適合于直徑小的鉆頭，此時橫向縫槽在圓周上的比例大。
[0021]在一種優(yōu)選實施方式中，第一插接元件構(gòu)造為具有止擋臺肩的外側(cè)插接元件，并且第二插接元件構(gòu)造為具有端面的內(nèi)側(cè)插接元件。在連接狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)插接元件的端面貼靠在外側(cè)插接元件的止擋臺肩上。從鉆桿區(qū)段向切削區(qū)段的力傳遞在鉆孔時通過端面和止擋臺肩進行。當力傳遞不通過銷元件進行時，外側(cè)插接元件變形的危險降低，因此根據(jù)本發(fā)明的鉆頭具有更高的穩(wěn)定性。止擋臺肩可構(gòu)造成環(huán)狀或環(huán)段狀的。通過使端面呈面狀地貼靠在環(huán)狀止擋臺肩上，鉆頭在內(nèi)側(cè)上密封地構(gòu)造，從而避免錯誤引導冷卻和沖洗介質(zhì)。例如通過鉆頭的插入端部被供應的冷卻和沖洗介質(zhì)完全流到加工位置上并且確保冷卻切削元件以及運走鉆肩。
[0022]特別優(yōu)選所述至少一個銷元件固定在內(nèi)側(cè)插接元件的外側(cè)上并且外側(cè)插接元件具有所述至少一個縫槽狀缺口?？p槽狀缺口設置在可更換的切削區(qū)段上的優(yōu)點在于，定期更換兩個鉆頭區(qū)段之中的較不穩(wěn)定的那一個區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明的插接元件的插接一轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)改善鉆頭相對于拉力負荷的穩(wěn)定性和抗變形性。具有縫槽狀缺口的鉆頭區(qū)段比固定有銷元件的鉆頭區(qū)段更加易于通過拉力負荷變形。由拉力負荷引起的變形危險隨著縫槽狀缺口在插接元件圓周上的比例的增大而增大。由于外側(cè)插接元件的直徑大于內(nèi)側(cè)插接元件的直徑，外側(cè)插接元件為縫槽狀缺口提供更多的圓周或者說缺口在圓周上的比例較小。當縫槽狀缺口設置在外側(cè)插接元件上時，鉆頭更加穩(wěn)定。