CN102635616A - 自切扩孔锚栓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自切扩孔锚栓，包括下端设置有膨胀结构的套筒，套筒上端设置有与安装工具嵌合的卡槽，膨胀结构包括若干个扩张片，膨胀结构下端设置有铣削结构，铣削结构包括围绕套筒轴线周向均布的若干个刀齿，刀齿在朝向套筒旋转方向一侧带有刀刃，刀刃相对套筒端面倾斜设置，并且刀刃底端向套筒旋转方向凸出；刀齿由膨胀结构下端直接加工形成，刀齿工作面上设置有硬质材料耐磨层或在其刀刃部位设置硬质合金块，或者，刀齿整体采用硬质合金构成并固定在膨胀结构下端。该自切扩孔锚栓利用铣刀铣削的原理，刀刃配合硬质合金或硬质材料耐磨层，大幅度提高了锚栓膨胀时的横向和纵向铣削性能。

Description

自切扩孔锚栓

技术领域

本发明涉及一种自切扩孔锚栓，具体涉及一种在膨胀过程中自动扩孔、既可以铣削混凝土又可以铣削混凝土中金属材料的膨胀锚栓。

背景技术

现有后扩孔锚栓应用技术安装时，先用钻头在混凝土基材上进行打孔，再用专用扩孔钻头进行底端扩孔，锚栓体头部胀开后与扩孔空间形成锁固机构，不产生膨胀应力。但在实际扩孔中，经常在混凝土中遇到钢筋，目前扩孔钻头的设计只针对混凝土基材切削扩孔，对钢筋切削性能很差，无法完成对有钢筋部位的混凝土进行扩孔。同时扩孔钻头存在操作繁琐、定位不准确、安装效率低等缺陷。

针对上述问题设计出了带有铣削结构的自切扩孔锚栓，省去了扩孔钻头的使用。该锚栓的套筒结构如图1所示，其套筒下部设置有膨胀结构，膨胀结构由开裂缝1-4分割套筒下端的筒壁形成，并同时形成可铣削的刀齿，开裂缝1-4垂直套筒端面设置，刀齿的刀刃位于朝向套筒旋转的一侧，实际上是开裂缝1-4的一条侧边，为了提高锚栓对金属材料的铣削能力，在刀齿表面设置有金刚石铣削层，依靠金刚石自身的硬度以及铣削层的粗糙表面实施铣削；如图2所示，还可以通过在刀齿上设置硬质合金块1-8来实现铣削功能，硬质合金块1-8突出刀齿表面，构成铣削刀刃。配合膨胀结构在筒壁上还设置有工艺槽1-3，工艺槽1-3可以释放膨胀时产生的应力，有利于膨胀变形，该锚栓还带有撑开膨胀结构的锥母或锥度杆，图中并未示出。

该自切扩孔锚栓的安装方法如下，套筒和锥母或锥度杆组装好被放置在安装孔内，套筒上端设置有卡槽1-6，利用如图8所示的工具安装在冲击钻上，凸起8和卡槽1-6嵌合可带动套筒旋转，受冲击钻的压力套筒朝向安装孔底端旋进，膨胀结构即被锥母或锥度杆撑开，在膨胀结构膨胀的同时刀齿即可铣削混凝土和其中的钢筋，自动扩孔完成安装，在膨胀过程中既存在纵向铣削又存在横向铣削。

但是自切扩孔锚栓的上述两种铣削结构，铣削功能仍然不够好，原因之一是开裂缝1-4与套筒旋转方向始终是垂直关系，造成锚栓结构本身对材料的切入力度较小，与铣刀钝化或崩刃是一个效果，在铣削过程中难以对钢筋施加有效的铣削力；原因之二是在锚栓膨胀后期，因为开裂缝1-4 的间距变大，各个刀齿的铣削连续性降低，随着膨胀的进行铣削力越来越小，铣削进程越来越慢，实际上难以达到安装稳固的膨胀程度；采用硬质合金块的锚栓，因为合金块之间的间隙较大，铣削连续性不高，对金属材料的铣削性能同样不够理想，而且铣削过程中还会发生合金块脱落的现象。

管式铣削结构常见的还有水钻机的管式钻头，其前端也带有铣削结构，具体形式是通过在钻头前端管壁上加工出缝隙构成，但是管式钻头在纵向深入时横向并不膨胀，也就是仅纵向铣削横向并不铣削，其铣削力理论上是恒定的，而且该钻头还因为自身材料硬度的原因，对混凝土脆性材料铣削性能较好，但对于具有韧性的金属材料铣削性能很差。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型自切扩孔锚栓，该锚栓在刀齿部位设置了利于铣削的倾斜式刀刃，配合硬质合金或硬质材料耐磨层，大幅度提高了锚栓膨胀时的铣削性能。

为了达到上述目的，本发明自切扩孔锚栓，包括下端设置有膨胀结构的套筒，套筒上端设置有与安装工具嵌合的卡槽，卡槽的形状可以是矩形、U型等。

所述膨胀结构包括由开裂缝分割套筒下端筒壁构成的若干个扩张片，膨胀结构下端设置有铣削结构，所述铣削结构包括围绕套筒轴线周向均布的若干个刀齿，所述刀齿在朝向套筒旋转方向一侧带有刀刃，所述刀刃相对套筒端面倾斜设置，并且刀刃底端向套筒旋转方向凸出，形成利于切入材料的锐角状。

刀齿前端与其径向内表面倒角过渡，是为了和撑开膨胀结构的锥母或锥度杆的锥面相配合。

所述刀齿由膨胀结构下端直接加工形成，刀齿和扩张片一体，刀齿工作面上设置有硬质材料耐磨层或在其刀刃部位设置硬质合金块，或者，所述刀齿整体采用硬质合金构成，并通过镶嵌或焊接固定在膨胀结构下端。

进一步，每个所述扩张片下端分别设置有一个或若干个刀齿，设置一个刀齿时，倾斜式刀刃位于开裂缝下端，从形状上看呈整齐的缺口状，设置多个刀齿时，刀齿结构相同，倾斜式刀刃位于相邻刀齿之间，仍然呈整齐的缺口状。

进一步，所述扩张片外表面带有自前端所述刀齿处沿轴向外径逐渐缩小的锥形段。

进一步，所述刀齿上部的筒壁带有径向收缩段以突出刀齿，刀齿外侧面形成角度铣削面。

进一步，所述硬质材料耐磨层由金刚石和/或氮化硼构成，还可以采用硬质合金覆层，耐磨层以焊接或电镀的方式设置在刀齿工作面上；所述硬质合金块焊接或铆接在刀刃部位。

该处耐磨层所起的作用不同于背景技术中所提到的金刚石铣削层，是为了提高刀齿表面的耐磨性能，所以不用刻意追求表面粗糙程度，可以采用硬质合金覆层，刀齿本身设置的倾斜式刀刃对铣削进程起主要作用。

进一步，所述套筒在膨胀结构上部设置有释放膨胀时所产生应力的工艺槽，工艺槽处穿套密封圈。密封圈采用易变形的材料，例如橡胶，所起的作用是防止铣削过程中产生的碎屑进入工艺槽，因为石质碎屑或金属碎屑是不容易被压缩的，会影响扩张片的膨胀程度。

进一步，所述锚栓还包括设置在套筒卡槽处缓冲锚栓负载的垫圈，垫圈上部设置有压紧垫圈的压紧套。尤其是锚栓所固定的设备受到长期振动时，该垫圈所起的缓冲作用就能够很好地避免锚栓松动。

进一步，所述锚栓还包括撑开膨胀结构的锥母，该锥母与套筒内设置的螺杆连接，该锥母下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

进一步，所述锚栓的套筒分体设置成带有内螺纹的套筒和带有膨胀结构的膨胀套，膨胀套下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆，该锥度杆包括一段与套筒连接的螺杆和螺杆下端设置的锥台，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

进一步，所述膨胀套带有与锥度杆相配合的内螺纹，或者，其上端设置有与安装工具嵌合的卡槽，所述套筒下端带有与所述卡槽相配合的凸起。

进一步，所述锚栓的套筒内设置有内螺纹，套筒下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆，该锥度杆包括一段与套筒连接的螺杆和螺杆下端设置的锥台，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

一种适配于上述锚栓的安装工具，包括连接锚栓的杆体，所述杆体后端带有与动力工具连接的卡接柄，所述杆体上设置有控制杆体深入安装孔深度的调节装置，所述调节装置包括杆体上套装的定位卡盘，所述卡盘由螺栓紧固定位，或通过杆体外表面设置的螺纹定位。

进一步，所述杆体通过前端设置的凸起与所述锚栓的套筒卡槽卡接，所述杆体还可以通过轴向设置的螺纹孔与所述锥度杆相接。

进一步，所述杆体外表面还设置有反应锚栓膨胀程度的刻度。为了防止刻度被磨掉，可以在杆体外表面加工成凸凹线的结构。

本发明自切扩孔锚栓，具有以下优点：该自切扩孔锚栓利用铣刀铣削的原理，在原有刀齿的一侧设置有利于铣削的倾斜式刀刃，刀刃底端形成利于切入材料的锐角状，配合硬质合金或硬质材料耐磨层，大幅度提高了锚栓膨胀时的横向和纵向铣削性能，既可以铣削混凝土，又可以铣削金属材料；配合该锚栓还设计了相应的安装工具，该安装工具可以准确调节锚栓的膨胀程度，使得锚栓的安装能够按照预定设计精确进行。

 

附图说明

图1为现有技术中第1种带有铣削结构的锚栓套筒示意图； 

图2为现有技术中第2种带有铣削结构的锚栓套筒示意图；

图3为本发明实施例1的立体图； 

图4为本发明实施例1的分解示意图；

图5为本发明实施例1所使用套筒的主视图；

图6为本发明实施例2所使用套筒的主视图；

图7为本发明实施例3所使用套筒的主视图；

图8为本发明实施例1所使用安装工具的示意图；

图9为本发明实施例4所使用套筒的主视图；

图10为本发明实施例5所使用套筒的主视图；

图11为本发明实施例6所使用套筒的主视图；

图12为本发明实施例7所使用套筒的主视图；

图13为本发明实施例8的立体图；

图14为本发明实施例8的分解示意图； 

图15为本发明实施例9的分解示意图；

图16为本发明实施例10的分解示意图；

图17为本发明实施例8所使用安装工具的示意图； 

图18为本发明实施例8的安装示意图；

图19为本发明实施例10的安装示意图。

图中：1.套筒、1-1.刀齿、1-2.刀刃、1-3.工艺槽、1-4.开裂缝、1-5.密封槽、1-6.卡槽、1-7.耐磨层、1-8.硬质合金块、2.垫圈、3.压紧套、4.垫片、5.螺母、6.螺杆、7.锥母、8.凸起、9. 杆体、10. 卡接柄、11. 锥度杆、12.膨胀套、13.螺栓、14.定位卡盘。

 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对本发明的结构、特征以及功效详细说明如后。

实施例1

如图3、图4、图5所示为本发明所设计实施例之一，在该实施例中，自切扩孔锚栓包括下端设置有膨胀结构的套筒1，套筒1上端设置有与安装工具嵌合的卡槽1-6，膨胀结构由开裂缝1-4分割套筒1下端的筒壁构成，包括若干个扩张片，在该实施例中采用6个扩张片，也可以采用常见的4个、以及其他适当数量的扩张片。膨胀结构下端设置有铣削结构，该铣削结构包括围绕套筒1轴线周向均布的刀齿1-1，刀齿1-1的结构可参考图5。

刀齿1-1朝向套筒1旋转的一侧带有可进行铣削的刀刃1-2，刀刃1-2位于开裂缝1-4下端，刀刃1-2的立面倾斜设置，与套筒端面呈一锐角夹角，根据现有技术中铣刀的制造工艺可知，以及由金属铣削工艺可知，锐角夹角的铣削性能较垂直夹角优越，采用倾斜立面的刀刃1-2被开裂缝1-4分割在相邻刀齿上，这样在刀刃加工时更容易铣削成型。

在该实施例中，扩张片下端设置有1个刀齿1-1，外表面带有自前端刀齿1-1处沿轴向外径逐渐缩小的锥形段，刀齿1-1包含在筒壁下端径向收缩后形成的平滑锥度体内，相应地在刀齿1-1的工作面设置有硬质材料耐磨层1-7，工作面包块刀齿1-1的外侧面和左右侧面，耐磨层1-7由金刚石或氮化硼构成，还可以采用金刚石和氮化硼的混合材料，混合比例如50%:50%，也可以根据铣削工艺选择其他合适的比例，这样既可以适当降低制造成本，又可以达到工艺要求；金刚石和氮化硼均具有高硬度的特性，耐磨性能突出，经常使用在铣削、磨削、研磨、钻孔及抛光等工艺中，耐磨层以钎焊或电镀的方式设置在刀齿外表面，耐磨层1-7还可以采用硬质合金覆层，硬质合金的耐磨性能同样突出。

如图3、图4所示，自切扩孔锚栓还包括堵塞卡槽1-6的垫圈2，垫圈2的设置是为了防止杂物进入套筒1内部，垫圈2采用橡胶或塑料制作，同时可以为锚栓的载荷提供缓冲，当锚栓与外部构件的连接长期受到震动时，垫圈2即可起到缓解震动的效果，减弱套筒底端膨胀结构的松动，使得该锚栓的连接更紧固，垫圈2上部设置有压紧垫圈2的压紧套3。为了固定或连接外部结构件，在套筒1上端还设置有垫片4和螺母5。

如图4所示，自切扩孔锚栓还包括撑开膨胀结构的锥母7，该锥母7与套筒1内设置的螺杆6连接，该锥母7下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹，防滑纹的设置增大了锥母7与安装孔壁的摩擦力，防止打滑，有利于锚栓的膨胀。

如图5所示，套筒1在膨胀结构上部设置有释放膨胀时所产生应力的工艺槽1-3，工艺槽1-3处需要穿套密封圈，以防止铣削碎屑进入工艺槽1-3阻碍扩张片的膨胀变形。

于工艺槽1-3上部还设置有密封槽1-5，密封槽1-5处穿套可封闭安装孔的密封圈，该处密封圈可以防止铣削碎屑跑出安装孔，也可以在一定程度上防止外部物质进入安装孔底端。

如图8所示，是一种适配于该实施例中自切扩孔锚栓的安装工具，包括卡接自切扩孔锚栓的杆体9，杆体9后端带有与动力工具如冲击钻相连接的卡接柄10，杆体9前端设置有与套筒卡槽1-6卡接的凸起8，杆体9内还设置有容纳螺杆6的孔洞，孔壁为光滑效果。锚栓安装时冲击钻带动套筒1旋转，同时受压力的作用套筒1向安装孔底端旋进，膨胀结构被锥母7膨胀的同时可横向铣削混凝土自动扩孔，当碰到预埋的钢筋等金属构件时，可以克服阻碍，一并铣削。

实施例2

图6所示为本发明的第2种实施方式，与实施例1相比，刀齿1-1在刀刃1-2部位焊接有硬质合金块，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，在铣削刀具中是常见的构成材料。如果该部位尺寸允许，硬质合金块可采用铆接的方式固定。

实施例3

图7所示为本发明的第3种实施方式，与实施例1相比，扩张片下端设置有2个刀齿1-1，刀齿1-1的结构相同但是宽度减小，刀齿1-1的密度增加能够加快铣削机构的铣削频率，提高铣削速度。

相应地在刀齿1-1的工作面设置有硬质材料铣削层，硬质材料铣削层由金刚石或氮化硼构成，也可以采用硬质合金覆层，铣削层以钎焊或电镀的方式设置在刀齿工作面上。

实施例4

图9所示为本发明的第4种实施方式，与实施例1相比，扩张片与刀齿1-1相接部位的筒壁径向收缩以突出刀齿1-1，刀齿1-1外侧面类似角度铣刀，设置成角度铣削面，更有利于横向铣削。

相应地在刀齿1-1的工作面设置有硬质材料铣削层，硬质材料铣削层由金刚石或氮化硼构成，也可以采用硬质合金覆层，铣削层以钎焊或电镀的方式设置在刀齿工作面上。

实施例5

图10所示为本发明的第5种实施方式，与实施例4相比，套筒1下端的形状与实施例4类似，但是刀齿1-1整体由硬质合金构成，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，在铣削刀具中是常见的构成材料。整体采用硬质合金的刀齿1-1可焊接或铆接在膨胀结构下端。

实施例6

图11所示为本发明的第5种实施方式，与实施例5相比，刀齿1-1在刀刃1-2部位焊接利于铣削金属的硬质合金块，如果该部位尺寸允许，硬质合金块可采用铆接的方式固定。

实施例7

图12所示为本发明的第7种实施方式，与实施例4相比，扩张片下端设置有2个刀齿1-1，刀齿1-1的结构相同但是宽度减小，刀齿1-1的密度增加能够加快铣削机构的铣削频率，提高铣削速度。

相应地在刀齿1-1的工作面设置有硬质材料铣削层，硬质材料铣削层由金刚石或氮化硼构成，也可以采用硬质合金覆层，铣削层以钎焊或电镀的方式设置在刀齿工作面上。

实施例8

图13、图14所示为本发明的第8种实施方式，与实施例1相比，自切扩孔锚栓的套筒分体设置成带有内螺纹的套筒和带有膨胀结构的膨胀套12，膨胀套12下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆11，该锥度杆11下端设置有锥台，锥台上部带有一段与套筒连接的螺杆，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

如图17所示为一种适配于该实施例中自切扩孔锚栓的安装工具，包括连接自切扩孔锚栓的杆体9，杆体9后端带有与动力工具如冲击钻连接的卡接柄10，杆体9前端轴向设置带有内螺纹的深孔，杆体9外表面设置有控制杆体深入安装孔深度的调节装置。

调节装置包括杆体9上套装的定位卡盘14，定位卡盘14由螺栓13紧固定位，或通过杆体9外表面设置的螺纹定位，杆体9外表面还设置有反应锚栓膨胀程度的刻度。

图18所示为安装过程，首先将膨胀套12、锥度杆11组装后放进预先钻好的安装孔内，使用如图17所示的安装工具，依靠杆体9内的螺纹孔和锥度杆11连接以锁紧膨胀套12并带动膨胀套12旋转，此时可将冲击钻调至普通钻机档位，不带有冲击功能，或直接采用普通钻机，依靠锥度杆11杆体上的螺纹与安装工具的咬合力可迫使膨胀套12向安装孔底端旋进，通过调节定位卡盘14在杆体9上的上下位置，可以控制安装工具进入安装孔的深度，从而控制膨胀结构的膨胀程度，膨胀结构被锥台膨胀的同时可横向铣削混凝土，当碰到预埋的钢筋等金属构件时，可以克服阻碍，一并铣削。膨胀完成后再安装套筒、垫圈2、垫片4和螺栓13。

因为安装工具需要通过锥度杆11上的螺纹旋进，所以套筒的旋进以匀速进行，扩张片的膨胀过程较使用冲击钻更平稳，膨胀后的结构稳固性要优于冲击钻安装。

实施例9

图15所示为本发明的第9种实施方式，与实施例8相比，膨胀套12上端带有与安装工具嵌合的卡槽，套筒下端带有与该卡槽相配合的凸起。采用该结构的膨胀套12，可以使用如图17所示的安装工具，也可以使用如图8所示的安装工具。膨胀套12还可以设置与锥度杆11相配合的内螺纹，图15中并未示出，采用内螺纹可以使膨胀套12旋进以匀速进行，扩张片的膨胀过程较使用冲击钻更平稳，膨胀后的结构稳固性要优于冲击钻安装。

实施例10

图16所示为本发明的第10种实施方式，与实施例8相比，自切扩孔锚栓的套筒为整体并设置有内螺纹，套筒下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆11，该锥度杆11下端设置有锥台，锥台上部带有一段与套筒连接的螺杆，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

该锚栓的安装过程如图19所示，所使用的安装工具前端设置有与套筒卡槽1-6卡接的凸起8。首先将套筒、锥度杆11组装后放进预先钻好的安装孔内，使用如图19所示的安装工具卡接套筒上端，冲击钻带动套筒旋转，同时受压力的作用套筒向安装孔底端旋进，定位卡盘14可以控制工具进入安装孔的深度，从而控制膨胀结构的膨胀程度，膨胀结构被锥台膨胀的同时可横向铣削混凝土，当碰到预埋的钢筋等金属构件时，可以克服阻碍，一并铣削。膨胀完成后再安装垫圈2、垫片4和螺栓13。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自切扩孔锚栓，包括下端设置有膨胀结构的套筒，套筒上端设置有与安装工具嵌合的卡槽，所述膨胀结构包括由开裂缝分割套筒下端筒壁构成的若干个扩张片，膨胀结构下端设置有铣削结构，其特征在于，所述铣削结构包括围绕套筒轴线周向均布的若干个刀齿，所述刀齿在朝向套筒旋转方向一侧带有刀刃，所述刀刃相对套筒端面倾斜设置，并且刀刃底端向套筒旋转方向凸出，刀齿前端与其径向内表面倒角过渡；所述刀齿由膨胀结构下端直接加工形成，刀齿工作面上设置有硬质材料耐磨层或在其刀刃部位设置硬质合金块，或者，所述刀齿整体采用硬质合金构成，并通过镶嵌或焊接固定在膨胀结构下端。

2.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，每个所述扩张片下端分别设置有一个或若干个刀齿。

3.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述扩张片外表面带有自前端所述刀齿处沿轴向外径逐渐缩小的锥形段。

4.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述刀齿上部的筒壁带有径向收缩段以突出刀齿，刀齿外侧面形成角度铣削面。

5.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述硬质材料耐磨层由金刚石和/或氮化硼构成，还可以采用硬质合金覆层，耐磨层以焊接或电镀的方式设置在刀齿工作面上；所述硬质合金块焊接或铆接在刀刃部位。

6.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述锚栓的套筒分体设置成带有内螺纹的套筒和带有膨胀结构的膨胀套，膨胀套下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆，该锥度杆包括一段与套筒连接的螺杆和螺杆下端设置的锥台，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

7.如权利要求1所述的锚栓，其特征在于，所述锚栓的套筒内设置有内螺纹，套筒下端安装有撑开膨胀结构的锥度杆，该锥度杆包括一段与套筒连接的螺杆和螺杆下端设置的锥台，锥台下端面设置成与安装孔底端形状相适应的锥度面，锥度面上设置有防滑纹。

8.一种适配于权 1所述锚栓的安装工具，包括连接锚栓的杆体，杆体后端带有与动力工具连接的卡接柄，其特征在于，所述杆体上设置有控制杆体深入安装孔深度的调节装置，所述调节装置包括杆体上套装的定位卡盘，所述卡盘由螺栓紧固定位，或通过杆体外表面设置的螺纹定位。

9.如权利要求8所述的安装工具，其特征在于，所述杆体通过前端设置的凸起与所述锚栓的套筒卡槽卡接，所述杆体还可以通过轴向设置的螺纹孔与所述锥度杆相接。

10.如权利要求8所述的安装工具，其特征在于，所述杆体外表面还设置有反应锚栓膨胀程度的刻度。

Images