申请/专利权人：江苏锋泰工具有限公司

申请日：2018-10-25

公开（公告）日：2021-02-12

公开（公告）号：CN109352837B

主分类号：E21B10/43(20060101)

分类号：E21B10/43(20060101);B28D1/14(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.12#授权;2019.06.21#实质审查的生效;2019.02.19#公开

摘要：本发明涉及一种干式TM齿打孔钻，属于钻具的技术领域。本发明的干式TM齿打孔钻，包括管体，管体上焊接有多个刀头，所述每一个刀头均包括中间齿段和边齿段，中间齿段和边齿段的上部均具有三个半圆齿，边齿段和中间齿段之间设置有连接段；连接段的上部设置有U形凹槽，且边齿段的外齿和中间齿之间的外侧面为凹壁，边齿段的内齿和中间齿之间的内侧面为凹壁，连接段与中间齿段之间的内侧面和外侧面均为凹壁。本发明的干式TM齿打孔钻在对混凝土、砖混合墙体的钻孔或扩孔过程中无需加水冷却，散热好，排屑好，锋利度高，因而打孔钻的冲击阻力更低，具有钻孔效率高，使用操作方便、安全，且使用寿命长的特点。

主权项：1.一种干式TM齿打孔钻，包括管体，设置在管体一端的钻机接头和设置在管体另一端上的多个刀头；所述刀头在长度方向为与所述管体的圆环形端面相匹配的弧形，其特征在于：所述每一个刀头均包括中间齿段和位于中间齿段两侧的边齿段，所述中间齿段和边齿段的上部均形成有三个连续的半圆齿，所述边齿段和中间齿段之间设置有连接段；而所述连接段的上部设置有两侧分别连接至所述边齿段和中间齿段的U形凹槽，所述边齿段的外齿和中间齿之间的外侧面为具有内凹特征的凹壁，所述边齿段的内齿和中间齿之间的内侧面为具有内凹特征的凹壁，并且所述连接段与所述中间齿段之间的内侧面和外侧面均为具有内凹特征的凹壁。

全文数据：一种干式TM齿打孔钻技术领域本发明涉及钻具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种干式TM齿打孔钻。背景技术在建筑工程行业，打孔钻已广泛应用于混凝土，钢筋等材料钻孔加工生产活动中，如混凝土和砖混合墙体扩孔安装管道，线管等。在现有技术中，打孔钻大多采用普通设计的分齿或者具有尖顶脊形，为了改进切削和排屑性能，现有技术中还开发了波纹型刀头，开设有V形或U形凹槽的刀头，开设有弧形凸齿的刀头。但现有技术中的上述对钻头的改进，排屑和散热性能提高有限，对于混凝土的钻孔、扩孔加工仍然需要依赖水冷却，否则钻头在钻孔过程中容易烧刀头，而使得性能显著下降。另外，现有技术中的金刚石打孔钻普遍需要加水，通电通水不仅操作繁杂，而且给施工人员带来一定的人身安全风险。发明内容为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种干式TM齿打孔钻。本发明的干式TM齿打孔钻，包括管体，设置在管体一端的钻机接头和设置在管体另一端上的多个刀头；所述刀头在长度方向为与所述管体的圆环形端面相匹配的弧形，其特征在于：所述每一个刀头均包括中间齿段和位于中间齿段两侧的边齿段，所述中间齿段和边齿段的上部均形成有三个连续的半圆齿，所述边齿段和中间齿段之间设置有连接段；而所述连接段的上部设置有两侧分别连接至所述边齿段和中间齿段的U形凹槽，所述边齿段的外齿和中间齿之间的外侧面为具有内凹特征的凹壁，所述边齿段的内齿和中间齿之间的内侧面为具有内凹特征的凹壁，并且所述连接段与所述中间齿段之间的内侧面和外侧面均为具有内凹特征的凹壁。其中，所述中间齿段的下部形成有内部凹槽，所述内部凹槽为倒U形槽，并且所述倒U形槽的高度为所述刀头高度的14～25，更优选为所述倒U形槽的高度为所述刀头高度的14～13。其中，所述U形凹槽的深度为所述刀头高度的14～25，更优选为所述U形凹槽的深度为所述刀头高度的14～13。其中，所述凹壁的深度为所述刀头宽度的110～15。其中，所述刀头由金属结合剂与硬质颗粒通过配料，冷压和烧结工艺形成。其中，所述硬质颗粒为金刚石、氮化硼、碳化硼或碳化硅中的至少一种。其中，所述金属结合剂由30～45wt％的铜、5～20wt％的钴、2～5wt％的锡、3～12wt％的镍，以及余量的铁粉组成。其中，所述管体为厚度为0.25～2.0mm的薄壁无缝钢管。其中，所述无缝钢管的化学组成为碳：0.17～0.24wt％，硅：0.17～0.37wt％，锰0.35～0.65wt％，硫≤0.035wt％，磷≤0.035wt％，铬≤0.25wt％，镍≤0.25wt％，铜≤0.25wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。其中，所述刀头与所述管体通过激光焊接或高频焊接工艺连接，焊接强度≥600Nmm2。与现有技术相比，本发明的干式TM齿打孔钻具有以下有益效果：本发明的干式TM齿打孔钻在对混凝土、砖混合墙体的钻孔或扩孔过程中无需加水冷却，散热好，排屑好，锋利度高，因而打孔钻的冲击阻力更低，具有钻孔效率高，使用操作方便、安全，且使用寿命长的特点。附图说明图1为本发明的干式TM齿打孔钻的基本结构示意图。图2为本发明的干式TM齿打孔钻的左视图。图3为本发明的干式TM齿打孔钻的刀头结构示意图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本发明的干式TM齿打孔钻做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1～3所示，本发明的干式TM齿打孔钻，包括管体10，设置在管体10一端的钻机接头30和设置在管体另一端上的多个刀头20。如图3所示，刀头在长度方向为弧形，并且刀头在长度方向上的弧形与管体10的圆环形端面相匹配的弧形。图2所示的钻机接头30为螺纹接头，螺纹接头作为金刚石钻头与钻机的连接部件，通常采用内螺纹接头形式，根据需要也可以采用外螺纹。另外，图中虽未示出，但本发明中的钻机接头也可为法兰接头，采用法兰接头可适用于不同的钻头，一般对于尺寸较大的钻头采用法兰接头，当然根据实际需要还可以采用其它接头形式。在本发明中，采用薄壁钢管作为管体可有利于作业时降低阻力，可广泛应用于工业民用建筑施工、结构改造、拆除的作用。在本发明中，所述无缝钢管可以采用10、20、30、45等碳素钢，或者采用40Cr、5MnV、16Mn等低合金钢。具体来说，在本发明的实施例中采用的无缝钢管为20号钢，其化学组成为碳：0.17～0.24wt％，硅：0.17～0.37wt％，锰0.35～0.65wt％，硫≤0.035wt％，磷≤0.035wt％，铬≤0.25wt％，镍≤0.25wt％，铜≤0.25wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。根据钻头的尺寸规格，所述管体为厚度为0.25～2.0mm的薄壁无缝钢管。为了提供一种适合于干式作业的打孔钻，本发明通过对打孔钻的作业过程的分析以及打孔钻的刀头的结构分析，并通过反复实验，提供了以下的解决方案。具体如图3所示，在本发明中，每一个刀头20均包括中间齿段22和位于中间齿段22两侧的边齿段21，中间齿段22和边齿段21的上部均形成有三个连续的半圆齿。为了描述方便，我们将中间齿段22中位于中间的半圆齿标记为中齿221，位于两侧的半圆齿标记为侧齿222；将边齿段21位于刀头外侧的半圆齿标记为外齿211，位于中间的半圆齿标记为中间齿212，位于内侧的半圆齿标记为内齿213。边齿段21和中间齿段22之间设置有连接段23；而连接段23的上部设置有两侧分别连接至边齿段21和中间齿段22的U形凹槽24。在本发明中，边齿段21的外齿211和中间齿212之间的外侧面为具有内凹特征的凹壁，边齿段21的内齿213和中间齿212之间的内侧面为具有内凹特征的凹壁，连接段23与中间齿段22之间的内侧面和外侧面均为具有内凹特征的凹壁。在此，所述的边齿段21、中间齿段22以及连接段23的外侧面和内侧面，均是指将刀头焊接于管体上而言的，其位置相对于管体内的一侧为内侧面，相对于管体外的一侧为外侧面。在本发明中，通过设置具有三个连续的半圆齿的中间齿段和边齿段，并且通过配合设置上述内凹特征的凹壁，使得边齿段可以首先起到切削作用，具有接触面积小、单位载荷大的特点，而随后中间齿段起到二次破碎作用，可以使得加工对象例如混凝土的破碎裂纹等显著增多，降低了加工对象对刀头的研磨，而且通过设置连接段以及相应的U形凹槽，即降低了加工对象对刀头整体的作用，减少了磨损，同时也形成了冷却通道，并提高了排屑能力，进而可以实现干式作用，并且在无需加水等冷却介质的工况条件下，可以保持散热好、排屑性能出众，锋利度不衰减的特点。图3中示出了刀头的宽度W，和高度H，进一步地，在本发明中，中间齿段22的下部形成有内部凹槽25，内部凹槽25为倒U形槽，并且倒U形槽的高度为刀头高度H的14～25，优选为刀头高度的14～13。U形凹槽24的深度为刀头高度H的14～25，更优选为刀头高度的14～13。凹壁的深度为刀头宽度W的110～15。本发明的干式金刚石打孔钻的制造工序如下：1、管体加工根据图纸要求，车加工所需打孔钻管体2、刀头烧结成型选取铜、钴、锡、镍和铁粉，以及相应粒度和浓度的硬质颗粒例如金刚石、氮化硼、碳化硼或碳化硅等，或者它们的组合，混匀后通过高压力冷压成型，在氢气或氮气保护气氛下无压力烧结，设备采用电阻炉加热热传导式加热，烧结温度为820～940℃，保温时间10～90分钟。3.刀头磨弧处理烧结好的刀头用L型砂轮对刀头焊接面进行打磨处理，去除表面氧化层，使刀头焊接面与打孔钻基体达到最大接触面，提高焊接强度。4、焊接将加工好的金刚石打孔钻基体固定在焊接机的夹具上，将铜焊片粘上铜焊剂后放在金刚石刀头焊接面上，然后将打孔钻基体与刀头固定在一起，启动高频感应加热或钎焊设备进行焊接，并按标准对刀头做安全抗弯强度检测，焊接完成。5、喷砂、喷漆、检验将焊接后干式TM齿打孔钻先进行喷砂处理，然后进行表面喷漆，烘干，新型TM齿打孔钻无需做开刃处理，最后以600Nmm2强度标准对每个金刚石刀头进行抗弯检测，合格后印刷包装入库。实施例1本实施例提供一种具有如图1～3所示结构的干式TM齿打孔钻，打孔钻的总长度包括管体、刀头和螺纹接头的总长度为180mm，采用的20号钢管体壁厚为0.5mm，刀头高度为9mm，每个刀头的长度为21mm，刀头厚度为2.5mm。U形凹槽的深度为刀头高度H的13，凹壁的深度为刀头宽度W的15。管体上采用的刀头的个数为4个，采用高频感应钎焊工艺焊接。刀头中金属结合剂的成份为：铜35wt％，钴8wt％，铁49wt％锡5wt％，镍3wt％。采用金刚石作为硬质颗粒，并且金刚石颗粒的强度为30公斤，粒度3040，浓度25％。实施例2本实施例提供一种具有如图1～3所示结构的干式TM齿打孔钻，打孔钻的总长度包括管体、刀头和螺纹接头的总长度为180mm，采用的20号钢管体壁厚为0.5mm，刀头高度为9mm，每个刀头的长度为21mm，刀头厚度为2.5mm。U形凹槽的深度为刀头高度H的13，凹壁的深度为刀头宽度W的15。管体上采用的刀头的个数为4个，采用高频感应钎焊工艺焊接。刀头中金属结合剂的成份为：铜30wt％，钴15wt％，铁45wt％锡4wt％，镍6wt％。采用金刚石作为硬质颗粒，并且金刚石颗粒的强度为35公斤，粒度3040，浓度35％。对比例1对比例1为具有波纹形刀头的打孔钻，并且打孔钻的总长度为180mm，采管体壁厚为0.5mm，刀头高度为9mm，每个刀头的长度为21mm，刀头厚度为2.5mm。采用高频感应钎焊4个刀头。刀头中金属结合剂的成份为：铜30wt％，钴15wt％，铁45wt％锡4wt％，镍6wt％。采用金刚石作为硬质颗粒，并且金刚石颗粒的强度为35公斤，粒度3040，浓度35％。对比例2对比例2为具有弧形凸齿刀头的打孔钻，并且打孔钻的总长度为180mm，采管体壁厚为0.5mm，刀头高度为9mm，每个刀头的长度为21mm，刀头厚度为2.5mm。采用高频感应钎焊4个刀头。刀头中金属结合剂的成份为：铜30wt％，钴15wt％，铁45wt％锡4wt％，镍6wt％。采用金刚石作为硬质颗粒，并且金刚石颗粒的强度为35公斤，粒度3040，浓度35％。将实施例1～2以及对比例1～2的打孔钻用于C50混凝土的钻进实验，并且采用功率为3.0kW、转速为1000rmin的钻机，钻进量为1000mm，不使用冷却介质，然后计算钻进速度和刀头磨损量。结果如表1所示。表1实施例1实施例2对比例1对比例2钻进速度mmmin72765543刀头磨损量mm2.32.23.53.1可见，本发明的干式TM齿打孔钻在无冷却介质的条件下，对混凝土的钻孔作业相对于传统结构刀头的打孔钻具有钻孔效率高，使用寿命长的特点。对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种干式TM齿打孔钻，包括管体，设置在管体一端的钻机接头和设置在管体另一端上的多个刀头；所述刀头在长度方向为与所述管体的圆环形端面相匹配的弧形，其特征在于：所述每一个刀头均包括中间齿段和位于中间齿段两侧的边齿段，所述中间齿段和边齿段的上部均形成有三个连续的半圆齿，所述边齿段和中间齿段之间设置有连接段；而所述连接段的上部设置有两侧分别连接至所述边齿段和中间齿段的U形凹槽，所述边齿段的外齿和中间齿之间的外侧面为具有内凹特征的凹壁，所述边齿段的内齿和中间齿之间的内侧面为具有内凹特征的凹壁，并且所述连接段与所述中间齿段之间的内侧面和外侧面均为具有内凹特征的凹壁。2.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述中间齿段的下部形成有内部凹槽，所述内部凹槽为倒U形槽，并且所述倒U形槽的高度为所述刀头高度的14～25，更优选为所述倒U形槽的高度为所述刀头高度的14～13。3.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述U形凹槽的深度为所述刀头高度的14～25，更优选为所述U形凹槽的深度为所述刀头高度的14～13。4.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述凹壁的深度为所述刀头宽度的110～15。5.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述刀头由金属结合剂与硬质颗粒通过配料，冷压和烧结工艺形成。6.根据权利要求5所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述硬质颗粒为金刚石、氮化硼、碳化硼或碳化硅中的至少一种。7.根据权利要求5所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述金属结合剂由30～45wt％的铜、5～20wt％的钴、2～5wt％的锡、3～12wt％的镍，以及余量的铁粉组成。8.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述管体为厚度为0.25～2.0mm的薄壁无缝钢管。9.根据权利要求8所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述无缝钢管的化学组成为碳：0.17～0.24wt％，硅：0.17～0.37wt％，锰0.35～0.65wt％，硫≤0.035wt％，磷≤0.035wt％，铬≤0.25wt％，镍≤0.25wt％，铜≤0.25wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。10.根据权利要求1所述的干式TM齿打孔钻，其特征在于：所述刀头与所述管体通过激光焊接或高频焊接工艺连接，焊接强度≥600Nmm2。

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