具有可更换的切削区段的钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的具有可更换的切削区段的钻头。
[0002]在术语“钻头”之下概括以下所有钻孔工具，例如取芯钻或锪窝钻，所述钻孔工具具有空心圆柱形钻杆以及切削区段，所述切削区段具有一个或多个切削元件。根据具体应用目的，所述钻头可具有附加元件、如限定钻孔深度的深度止挡。
【背景技术】
[0003]钻头包括具有一个或多个切削元件的切削区段、钻杆区段和带插入端部的接纳区段。钻头通过插入区段固定在取芯设备的刀夹中并且钻孔运行中被取芯设备沿转动方向围绕转动轴线驱动。已知的钻头分为具有可更换的切削区段的钻头和不具有可更换的切削区段的钻头，在具有可更换的切削区段的钻头中又区分为可拆和不可拆的连接。当连接可被操作者无损地松开时，则该连接称为可拆的，如插接连接、螺纹连接或磁性连接。当操作者只能通过破坏连接装置来松开连接时，则该连接称为不可拆的，如钎焊连接、熔焊、铆接或粘接。
[0004]在由US3888320A中公开的钻头中，切削区段和钻杆区段通过可拆的插接一转动连接结构彼此连接。切削区段具有环状区段，该环状区段在第一端部上与多个切削元件连接并且在第二端部上具有外侧插接元件和环状止挡台肩。钻杆区段具有圆柱形钻杆，该钻杆在朝向切削区段的端部上具有带端面的内侧插接元件。各所述插接元件沿平行于转动轴线的插接方向构成插接连接结构。外侧插接元件在内侧上具有多个销元件，所述销元件在垂直于转动轴线的平面中径向向内定向。内侧插接元件具有多个L形的缝槽状缺口，销元件插入所述缺口中。L形缺口具有横向缝槽和连接缝槽，横向缝槽垂直于转动轴线延伸，连接缝槽平行于转动轴线延伸并且将横向缝槽与内侧插接元件的下边缘连接起来。
[0005]在该已知的具有可更换的切削区段的钻头中，当插接一转动连接结构闭合时在切削区段和钻杆区段之间沿平行于转动轴线的方向存在轴向间隙。在内侧插接元件的端面和外侧插接元件的止挡台肩之间形成间隙，使得钻杆区段向切削区段的力传递仅通过销元件进行。该间隙还导致冷却和冲洗介质不能完全被输送到加工位置上，而是可被误导入钻头内侧上的间隙中。
[0006]该已知的具有可更换的切削区段的钻头的另一缺点在钻头被卡在基础中时表现出来。在取芯时钻头在钻孔期间常常会卡在基础中并且需要被操作者取出。为了取出卡住的钻头，在通过钻架引导的取芯设备中逆着转动方向驱动钻头并且由钻架向钻头施加逆着钻孔方向定向的拉力。操作者尝试通过借助套筒扳手手动转动钻头并且同时借助钻架将钻头拉出于基础。在L形缺口中存在这样的危险:操作者围绕转动轴线转动钻杆区段直至销元件挡靠在连接缝槽上并且同时操作钻架的手轮，以致销元件从连接缝槽中脱出。一旦切削区段和钻杆区段之间的插接一转动连接结构松开，就必须以其它方式将切削区段取出于基础，例如通过刨开基础而取出。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于改进具有可更换的切削区段的钻头，在这种钻头中，在从基础中取出卡住的钻头时，降低插接元件的插接一转动连接结构意外松开的危险并且降低钻杆区段在无切削区段的情况下被取出于基础的危险。另外，应进一步提高钻头在钻孔时的稳定性以及相对于由钻架引起的拉力负荷的抗变形性。
[0008]该任务在开头所提的钻头中根据本发明通过独立权利要求1的特征得以解决。有利的方案由从属权利要求给出。
[0009]根据本发明规定，缝槽状缺口具有连接缝槽和横向缝槽，该横向缝槽包括带动区域和锁定区域，所述带动区域在连接缝槽的朝向转动方向的一侧上与连接缝槽连接，并且锁定区域在连接缝槽的背离转动方向的一侧上与连接缝槽连接。
[0010]从钻杆区段向切削区段的扭矩传递通过销元件和带动区域进行。锁定区域设置在连接缝槽的与带动区域相反的一侧上。锁定区域减小了在从基础中松开卡住的钻头时钻杆区段和切削区段之间的插接一转动连接结构意外打开的危险。操作者尝试通过借助套筒扳手围绕转动轴线转动钻杆区段并且同时借助钻架将卡住的钻头拉出于基础。实践已表明:尤其是当销元件挡靠在横向缝槽上时，操作者才拉拔钻杆区段。当销元件在根据本发明的钻头中挡靠在带动区域或锁定区域上时，插接一转动连接结构没有打开危险。在根据本发明的钻头中，只有当操作者正好在销元件位于连接缝槽上时拉拔钻杆区段，插接一转动连接结构才被打开。与L形的缝槽状缺口相比，插接一转动连接结构意外打开的危险大大降低。
[0011]优选连接缝槽平行于转动轴线的高度至少为10mm。当高度至少为1mm时，确保切削区段相对于由钻架引起的拉力负荷具有足够的抗变形性。
[0012]在此，连接缝槽平行于转动轴线的高度特别优选不大于13mm。直至13mm的高度，切削区段相对于由钻架引起的拉力负荷的抗变形性得到改善。更大高度不影响或仅略微影响切削区段相对于由钻架引起的拉力负荷的抗变形性并且仅引起材料成本和加工成本的升尚O
[0013]优选横向缝槽平行于转动轴线到环状区段的下部距离至少为3mm。当最小距离为3mm时，确保切削区段相对于在借助钻架松开卡住的钻头时的拉力负荷具有足够的抗变形性。
[0014]在此，横向缝槽到环状区段的下部距离特别优选不大于5mm。直至5mm的距离，切削区段相对于拉力负荷的抗变形性得到改善。更大的距离不影响或仅略微影响切削区段相对于拉力负荷的抗变形性并且仅引起材料成本和加工成本的升高。
[0015]在钻头的一种优选实施方式中，销元件垂直于转动轴线具有销高度，该销高度在钻杆的杆宽度的68%?89%之间。内侧插接元件的宽度优选约为钻杆宽度的50%。随着销高度的增加，用于扭矩传递的表面增大。另外相对于拉力负荷的抗变形性提高。
[0016]特别优选销元件构造成圆柱形的，并且具有销半径，该销半径在2.5?5_之间。从钻杆区段到切削区段的扭矩传递通过销元件和外侧插接元件进行。销元件的销半径越大，则用于扭矩传递所需的销元件就越少。
[0017]优选带动区域的宽度不小于销半径加1.5_。在该用于带动区域的最小宽度下确保切削区段相对于由钻架引起的拉力负荷具有足够的抗变形性。销元件贴靠在带动区域上并且不脱出带动区域。
[0018]在此，带动区域的宽度特别优选不大于销半径加3mm。直至销半径加3mm的宽度，切削区段相对于由钻架引起的拉力负荷的抗变形性提高。更大的宽度不影响或仅略微影响切削区段相对于拉力负荷的抗变形性并且不必要地降低切削区段的稳定性。
[0019]在第一种优选方案中，所述带动区域的宽度与锁定区域的宽度一致。在此带动区域和锁定区域具有销半径加1.5mm的最小宽度。该实施方式特别适合于直径大的钻头，此时横向缝槽在圆周上的比例小。
[0020]在第二种优选方案中，带动区域的宽度大于锁定区域的宽度。在此，带动区域和锁定区域具有销半径加1.5mm的最小宽度。该实施方式特别适合于直径小的钻头，此时横向缝槽在圆周上的比例大。
[0021]在一种优选实施方式中，第一插接元件构造为具有止挡台肩的外侧插接元件，并且第二插接元件构造为具有端面的内侧插接元件。在连接状态下，内侧插接元件的端面贴靠在外侧插接元件的止挡台肩上。从钻杆区段向切削区段的力传递在钻孔时通过端面和止挡台肩进行。当力传递不通过销元件进行时，外侧插接元件变形的危险降低，因此根据本发明的钻头具有更高的稳定性。止挡台肩可构造成环状或环段状的。通过使端面呈面状地贴靠在环状止挡台肩上，钻头在内侧上密封地构造，从而避免错误引导冷却和冲洗介质。例如通过钻头的插入端部被供应的冷却和冲洗介质完全流到加工位置上并且确保冷却切削元件以及运走钻肩。
[0022]特别优选所述至少一个销元件固定在内侧插接元件的外侧上并且外侧插接元件具有所述至少一个缝槽状缺口。缝槽状缺口设置在可更换的切削区段上的优点在于，定期更换两个钻头区段之中的较不稳定的那一个区段。根据本发明的插接元件的插接一转动连接结构改善钻头相对于拉力负荷的稳定性和抗变形性。具有缝槽状缺口的钻头区段比固定有销元件的钻头区段更加易于通过拉力负荷变形。由拉力负荷引起的变形危险随着缝槽状缺口在插接元件圆周上的比例的增大而增大。由于外侧插接元件的直径大于内侧插接元件的直径，外侧插接元件为缝槽状缺口提供更多的圆周或者说缺口在圆周上的比例较小。当缝槽状缺口设置在外侧插接元件上时，钻头更加稳定。