空心钻头和切削元件及其制造方法.pdf

本发明涉及一种包括一向切削元件(7)的推进方向(V)凸出的切削刃(20)的切削元件(7)，其中在切削刃(20)的两个侧面上连接研磨面(21)，各研磨面(21)分别具有一第一区域(24)，其与推进方向(V)夹成大于90°的倾斜角(α)，在两个研磨面(21)中至少一个上的第一区域(24)上连接一第二区域(25)，其比第一区域(24)与推进方向(V)夹成更小的倾斜角(β)，以及涉及一种具有切削元件(7)的空心钻头(17)和一种用于制造切削元件(7)的方法。

1.  一种包括载体和至少一个切削元件的空心钻头，其中切削元件安装到空心钻头的载体的端面上或嵌入载体中并且具有一向切削元件的推进方向凸出的切削刃；其特征在于，在切削刃(20)的两个侧面上连接研磨面(21)，其中各研磨面(21)分别具有一第一区域(24)，该第一区域与推进方向夹成大于90°的倾斜角(α)，在两个研磨面(21)中至少一个上的第一区域(24)上连接一第二区域(25)，该第二区域比第一区域(24)与推进方向(V)夹成更小的倾斜角(β)。

2.  按照权利要求1所述的空心钻头，其特征在于，第一区域(24)与推进方向(V)夹成的倾斜角(α)为110°至160°、优选120°至140°。

3.  按照权利要求1或权利要求2所述的空心钻头，其特征在于，第一区域(24)具有一基本上恒定的倾斜度(α)。

4.  按照权利要求1至3之一项所述的空心钻头，其特征在于，第一区域(24)与推进方向(V)夹成约135°的倾斜角(α)。

5.  按照权利要求1至4之一项所述的空心钻头，其特征在于，第二区域(25)与推进方向(V)夹成100°至85°的倾斜角(β)。

6.  按照权利要求1至5之一项所述的空心钻头，其特征在于，第二区域(25)具有一基本上恒定的倾斜角(β)。

7.  按照权利要求1至6之一项所述的空心钻头，其特征在于，第二区域(25)与推进方向(V)夹成约90°的倾斜角(β)。

8.  按照权利要求1至7之一项所述的空心钻头，其特征在于，切削刃(20)是倒圆的。

9.  按照权利要求1至8之一项所述的空心钻头，其特征在于，第二区域(25)沿切削元件(7)的全长(l)延伸。

10.  一种包括一向切削元件的推进方向凸出的切削刃的切削元件，其中在切削刃的两个侧面上连接研磨面；其特征在于，各研磨面(21)分别具有一第一区域(24)，该第一区域与推进方向(V)夹成大于90°的倾斜角(α)，在两个研磨面(21)中至少一个上的第一区域(24)上连接一第二区域(25)，该第二区域比第一区域(24)与推进方向(V)夹成更小的倾斜角(β)。

11.  按照权利要求10所述的切削元件，其特征在于，第一区域(24)与推进方向(V)夹成的倾斜角(α)为110°至160°、优选120°至140°。

12.  按照权利要求10或权利要求11所述的切削元件，其特征在于，第一区域(24)具有一基本上恒定的倾斜度(α)。

13.  按照权利要求10至12之一项所述的切削元件，其特征在于，第一区域(24)与推进方向(V)夹成约135°的倾斜角(α)。

14.  按照权利要求10至13之一项所述的切削元件，其特征在于，第二区域(25)与推进方向(V)夹成100°至85°的倾斜角(β)。

15.  按照权利要求10至14之一项所述的切削元件，其特征在于，第二区域(25)具有一基本上恒定的倾斜角(β)。

16.  按照权利要求10至15之一项所述的切削元件，其特征在于，第二区域(25)与推进方向(V)夹成约90°的倾斜角(β)。

17.  按照权利要求10至16之一项所述的切削元件，其特征在于，切削刃(20)是倒圆的。

18.  按照权利要求10至17之一项所述的切削元件，其特征在于，第二区域(25)沿切削元件(7)的全长(l)延伸。

19.  一种用于制造特别是按照权利要求10至18之一项所述的切削元件或用于按照权利要求1至9之一项所述的空心钻头的方法，包括一向切削元件的推进方向凸出的切削刃和在切削刃的两个侧面上连接的研磨面，其中将磨粒和粘结剂装入一压模中；其特征在于，紧接着将一挤压模杆(6)压向包含磨粒和粘结剂(5)的压模(1、2)，从而将磨粒和粘结剂连结成切削元件(7)，其中挤压模杆(6)具有一凹槽，该凹槽形成用于切削刃(20)的模具，在其上连接用于各研磨面(21)的不同斜度的区域，从而各研磨面(21)分别具有一第一区域(24)，该第一区域与推进方向(V)夹成大于90°的倾斜角，同时在研磨面(21)的第一区域(24)上连接一第二区域(25)，该第二区域比第一区域(24)与推进方向(V)夹成更小的倾斜角(β)。

20.  按照权利要求19所述的方法，其特征在于，在挤压过程中加热压模(1)和/或挤压模杆(2、6)。

21.  按照权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，烧结磨粒和粘结剂(5)。

22.  按照权利要求19至21之一项所述的方法，其特征在于，压模(1)具有一第二挤压模杆(2)，将该第二挤压模杆向第一挤压模杆(6)移动。

23.  按照权利要求19至22之一项所述的方法，其特征在于，在磨粒和研磨剂挤压以后从压模中移出第一挤压模杆(6)并且继续挤压第二挤压模杆(2)，从而从压模(1)中推出制成的切削元件(7)。

空心钻头和切削元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有载体和至少一个切削元件的空心钻头，其中切削元件安装到载体的端面上或嵌入载体中并且具有向切削元件的推进方向凸出的切削刃。本发明还涉及一种切削元件，它包括一向切削元件的推进方向凸出的切削刃，其中在切削刃的两个侧面上连接研磨面。最后本发明涉及一种用于制造切削元件或空心钻头的方法。
背景技术
空心钻头在现有技术中经常配备由烧结的金属部分与其中包含的磨粒(例如金刚石)构成的许多切削元件。为了在安放到岩石或混凝土上时使空心钻头最好地定位，按现有技术常见的是，构成具有向推进方向凸出的切削刃的切削元件。例如在这里可以举出EP 0 857 552A2，其中切削元件的横截面具有一种三角形或屋顶形的形式。
在目前的制造方法中通过将磨粒和粘结剂压入一石墨的压模中并按照粘结剂在约840℃时烧结来制造切削元件。由于向切削元件的推进方向凸出的例如屋顶形式的切削刃，在挤压模杆中在其各侧面端导致提高的磨损，这由于石墨压模的高的购置成本极度地提高切削元件的制造成本。因此人们部分地又转而放弃具有切削刃的切削元件而转向“平坦的”切削元件。另一评价设定，人们对于切削刃区域采用钢的挤压模杆。但钢挤压模杆具有缺点，烧结温度必须低于钢的最大容许热负荷，这减小用于切削元件的不同的金属结合剂的选择可能性。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种开头所述型式的切削元件和具有切削元件的空心钻头，其中切削元件一方面具有向推进方向的切削刃而另一方面可以低成本地制造。此外拟提供一种用于制造切削元件，特别是用于制造上述型式的空心钻头的方法，同时减少现有技术的制造缺点。
一方面利用按照权利要求1所述的空心钻头和另一方面利用按照权利要求10所述的切削元件并最后利用按照权利要求19所述的方法达到提出的目的。
在具有至少一个切削元件的空心钻头中，其中所述至少一个切削元件在端面安装到空心钻头的载体上或嵌入载体中，至少一个切削元件具有一向切削元件的推进方向凸出的切削刃，在切削刃的两侧面上连接研磨面，各研磨面分别具有一第一区域，其与推进方向夹成大于90°的倾斜角，在两个研磨面中至少一个上的第一区域上连接一第二区域，其比第一区域与推进方向夹成更小的倾斜角，一方面得到的优点是，在安放到切削物料上时使空心钻头始终最好地定位。另一方面沿径向方向远离切削刃的具有较小倾斜角的区域不仅在生产技术上是有利的，因为挤压模杆在各端遭受较小的磨损，挤压模杆的各侧面的边缘较少尖地缩进，而且也可以达到去除量的提高，因为改善的金属粘合剂或优选的烧结温度是可能的。
对空心钻头而言当然也适用于具有一向切削元件的推进方向凸出的切削刃的切削元件，其中在切削刃的两侧面上连接研磨面，各研磨面分别具有一第一区域，其与推进方向夹成大于90°的倾斜角，在两个研磨面中至少一个上的第一区域上连接一第二区域，其比第一区域与推进方向夹成更小的倾斜角。
切削元件当然也可以用于其他的目的并且也并不限于空心钻头，即当将相应的切削元件用于其他的领域时显然也具有各个优点。
各有利的实施形式设定，第一区域与推进方向夹成的倾斜角为110°至160°、优选120°至150°。有利地对此设定，第一区域具有一基本上恒定的倾斜角，其中特别有利的是，第一区域与推进方向夹成约135°的倾斜角。
在一有利的实施形式中可以设定，第二区域与推进方向夹成100°至85°的倾斜角，其中还有利的是，第二区域具有一基本上恒定的倾斜角。在一特别优选的实施方案中设定，第二区域相对于推进方向成直角设置。此外优选设定，第二区域沿切削元件的全长延伸并且必要时沿切削元件的长度与推进方向始终夹成相同的角度。
各优选的实施形式设定，切削刃基本上是尖锐(三角形)缩进的。但同时实际的切削刃可以构成小倒圆的或凸起的。也可设想，切削刃具有一突出于侧面连接的侧面的区域，包括按EP 0 857 552 A2的“凸出的切削刃”。
按照本发明的用于制造上述切削元件的方法设定，将磨粒和粘结剂装入压模中，紧接着将一挤压模杆压向包含磨粒和粘结剂的压模，从而将磨粒和粘结剂连结成一切削元件，其中挤压模杆具有一凹槽，其构成用于切削刃的模具，在其上连接用于各研磨面的不同斜度的各区域，从而各研磨面分别具有一第一区域，其与推进方向夹成大于90°的倾斜角，同时在研磨面的第一区域上连接一第二区域，其比第一区域与推进方向夹成更小的倾斜角。
有利地对此设定，在挤压过程中加热压模和/或挤压模杆，其中特别优选设定，烧结磨粒和粘结剂。
在一特别优选的实施形式中设定，压模具有一第二挤压模杆，将该第二挤压模杆向第一挤压模杆移动。有利的是，在磨粒和研磨剂挤压以后从压模中移出第一挤压模杆并且继续挤压第二挤压模杆，从而从压模中推出制成的切削元件。
附图说明
借助附图和附图描述说明其他的优点和细节。其中：
图1-8制造方法的过程；
图9a-9c本发明的切削元件的轻微倾斜的侧视图(9a)、图9a的详图(9c)和俯视图(9c)，以及
图10本发明的空心钻头的示意倾斜图。
具体实施方式
图1至8分别以压模1的横剖面依次示出各个方法步骤，压模1具有一下面的可移动的挤压模杆(Pressstempel)2和装料空间3，在其中装入用于制造切削元件7的粘结剂和磨粒。压模1和挤压模杆2以及挤压模杆6(见图4)优选由石墨制成。图2中可看出装料漏斗4a，在其中装入粘结剂(金属粉末)和金刚石磨粒的混合物4，它被装入压模1的装料空间3中(见图3)。紧接着将上面的挤压模杆6插入压模1中，挤压模杆6具有一凹槽并从而为切削元件的切削刃构成一模具。在该区域上连接各倾斜的区域，其倾斜于挤压方向P约45°。在这些第一区域上连接一倾斜的第二区域，第二区域基本上垂直于挤压方向P设置。对此在压模1中借助于两个挤压模杆2、6对成型的混合物5进行挤压。在挤压的同时借助于加热装置8加热压模1(见图5)并且相对挤压两个挤压模杆2、6，以便烧结被挤压的混合物5a。在挤压和烧结过程以后按图6从压模1中拔出上面的挤压模杆6。留下制成的切削元件7。紧接着利用下面的挤压模杆2从压模1压出切削元件7(见图7)。现在可以取出已脱模的切削元件7并且供给进一步的加工，同时按图8将挤压模杆2重新导入初始位置，从而可以再次成型混合物5。
图9a至9c示出一切削元件7包括一指向推进方向V的切削刃20。切削刃20构成小倒圆的并从而构成向推进方向V的小凸面的。在切削刃20的两侧面上连接研磨面()21。各研磨面21具有一第一区域24，其相对于推进方向V成恒定的倾斜角α设置。推进方向V(或推进方向的矢量V)与第一区域24夹成一约135°的倾斜度α。在第一区域24上连接研磨面21的第二区域25。该第二区域25相对于推进方向V同样具有基本上恒定的倾斜角β。在当前的情况下该第二倾斜角β为直角，即90°。在所示实施例中第一区域24与第二区域25之间的过渡是包括一棱边的阶跃式的(因此是不连续的)，但同样适合的也可以是倒圆的。由于所示实施例是一空心钻头17的一切削元件7，切削元件7在俯视图中，如由图9c显而易见的，具有圆弧的形状并且配合于空心钻头17的钻销头18的形状(也见图10)。借此可以达到空心钻头17在钻孔物料上的精确的定心。第二区域25沿切削元件7的全长l延伸并且沿切削元件7的该长度l与推进方向V始终夹成相同的90°的角度β。
所示的实施例还安装到一中间件19上，其拟提供端面或载体头18与切削元件7之间的更好的连结，因为其不仅对载体头18而且对切削元件7均具有很好的结合特性。然而切削元件7本身通常较难地与钻销头18可直接连结(烧结)。在所示实施例中切削元件7的横截面构成大致屋顶形的，包括各侧的水平延伸的侧面。同样适合的是，切削元件7的横截面构成有从第一区域24到第二区域25的圆滑的过渡并且描述一基本上连续的曲线，例如高斯曲线的形式。对此，各个区域24、25及切削刃20的过渡是无尖锐的边界相互延伸的。
最后图10仍以倾斜图示出空心钻头17的前面的部分，其包括若干已安装上的本发明的切削元件7。空心钻头包括一金属的管形载体30，其构成为基本上圆柱形的。在端面18上安装各个实际的切削元件7。用V标记推进方向。
全部由石墨构成的压模的应用使得能够将烧结温度从840℃提高到920℃以上。借此可以使用改善的金属结合剂(例如包括铬、钨、锰的成分的金属结合剂)。这些金属结合剂在使用中的特征在于较高的耐磨性。对此只必须注意，磨粒不因烧结过程被破坏(温度极限)，对于相应的磨粒必须测定温度极限。