CN110035854A - 具有螺旋管状的钻杆的钻头和用于制造用于钻头的螺旋管状的钻杆的方法 - Google Patents

具有螺旋管状的钻杆的钻头和用于制造用于钻头的螺旋管状的钻杆的方法 Download PDF

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Abstract

一种钻头(10)，该钻头用于在工件(23)中制造具有钻孔直径(d2)的钻孔(25)和具有芯部直径(d1)的钻芯(24)，该钻头具有：钻杆区段(11)，该钻杆区段具有管状的钻杆(18)；接纳区段(12)，该接纳区段具有盖(19)和***端部(20)；和连接装置(13)，该连接装置将钻杆区段(12)和接纳区段(12)可松开地或不可松开地相互连接，其中，所述管状的钻杆(18)构成为焊接的螺旋管。

Description

具有螺旋管状的钻杆的钻头和用于制造用于钻头的螺旋管状 的钻杆的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有螺旋管状的钻杆的钻头和一种根据权利要求13的前序部分所述的用于制造用于这样的钻头的螺旋管状的钻杆的方法。
背景技术
钻头由管状的钻杆、盖和***端部构成，该盖封闭该管状的钻杆，钻头经由该***端部固定在取芯钻机的工具接纳部中。所述盖和所述***端部是钻头的接纳区段的一部分，并且所述钻杆是钻头的钻杆区段的一部分。钻杆区段和接纳区段借助于连接装置可松开地或不可松开地连接。
在已知的钻头中，固定的钻头和能够与分离的切割区段组合的钻头不同。固定的钻头具有一个或多个切割分段，所述切割分段与钻杆不可松开地连接，其中，切割分段熔焊、钎焊或粘接在钻杆上或者按另外适合的固定方式固定在钻杆上。在与分离的切割区段组合的钻头中，切割区段能经由不可松开的另外的连接装置与钻头连接。切割区段包括环形区段和一个或多个切割分段，所述切割分段固定在环形区段上。
在钻运行中，钻头在工件中产生具有芯部直径的钻芯和具有钻孔直径的钻孔。切割分段形成具有内直径和外直径的切割环，所述内直径对应于芯部直径，所述外直径对应于钻孔直径。在钻孔时，湿式钻孔和干式钻孔不同。用于湿式钻孔的钻头(湿式钻头)在结构上与用于干式钻孔的钻头(干式钻头)不同。在湿式钻孔时需要冷却和冲洗液，所述冷却和冲洗液作为冷却液冷却钻头或切割区段的切割分段并且作为冲洗液将来自钻孔的钻屑运走。干净的冷却和冲洗液通常经由位于钻芯与钻杆之间的内间隙输送，并且掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液经由位于钻杆与钻孔之间的外间隙导走。
具有位于钻芯与钻杆之间的内缝隙和位于钻杆与钻孔之间的外缝隙的钻头在钻运行时仅经由切割分段引导，整个钻杆不具有引导部。钻杆缺乏引导可能在钻期间引起钻头的不期望的运动，所述不期望的运动使钻孔的质量下降。钻头的运动越强，钻孔的几何形状与圆形的偏差就越大。此外，可能由于钻芯或钻孔力作用到钻杆上而出现钻杆的弹性变形。
为了改进对钻头的引导，无内缝隙和/或无外缝隙的钻头是已知的，其中，冷却和冲洗液经由特殊的输送通道在钻杆的外侧中输送。不利的是，钻杆在内侧上具有与钻芯的大的接触面并且在外侧上具有与钻孔的大的接触面。在钻杆的内侧和外侧上的大的接触面引起强烈的摩擦。在钻杆与钻芯之间或在钻杆与钻孔之间的摩擦越大，在取芯钻机的功率相同的情况下，钻头的钻孔进程和钻杆的使用寿命就越小。
发明内容
本发明的目的在于，进一步改进钻头，使得改进在钻孔时、尤其在用冷却和冲洗液进行湿式钻孔时钻杆的稳定性和对钻杆的引导。此外，应提高钻头的钻孔进程和/或延长钻杆的使用寿命。
所述目的在开始提及的钻头中根据本发明通过独立权利要求1所述的特征来实现，并且在开头提及的方法中根据本发明通过独立权利要求13所述的特征来实现。有利的进一步改进方案在从属权利要求中给出。
根据本发明，钻头的特征在于，管状的钻杆构成为焊接的螺旋管，其中，构成为焊接的螺旋管的钻杆也称为螺旋管状的钻杆。焊接的螺旋管具有至少一个螺旋状的连接焊缝，该连接焊缝对于钻杆来说用作为加固元件，并且相对于相同壁厚的纵向缝焊接的或管状的钻杆来说提高了钻杆的刚性。替代地，可以使用具有较小壁厚的带状材料，所述带状材料在制成的钻杆中具有与纵向缝焊接的或管状的钻杆相同的刚性。因此，将焊接的螺旋管用作为钻杆增大钻杆在钻运行时的刚性和/或减小钻杆的重量。刚性较高的钻杆改进了钻杆在钻孔时的稳定性。
根据本发明的钻头具有：钻杆区段，该钻杆区段具有螺旋管状的钻杆；接纳区段，该接纳区段具有盖和***端部；和连接装置，该连接装置将钻杆区段和接纳区段可松开地或不可松开地相互连接。连接装置构成为可松开的或不可松开的连接装置。如果所述连接可以由使用者无损坏地松开，例如插接连接、销连接或螺纹连接，那么连接装置称为可松开的。如果使用者仅可以通过损坏连接机构来松开连接，例如钎焊连接、熔焊连接或粘合连接，那么连接装置称为不可松开的。钻头构成为固定的钻头和能够与分离的切割区段组合的钻头。所述固定的钻头具有一个或多个切割分段，这些切割分段与钻杆不可松开地连接，其中，切割分段熔焊、钎焊或粘接在钻杆上或者按另外适合的固定方式固定在钻杆上。在与分离的切割区段组合的钻头中，切割区段经由不可松开的连接装置与钻头连接，其中，切割区段包括环形区段和一个或多个切割分段，这些切割分段固定在环形区段上。
优选地，管状钻杆由N，N≥1个带状材料成形，其中，所述带状材料的带棱边经由N，N≥1个螺旋状的连接焊缝材料锁合地连接。钻杆由一个带状材料(N＝1)或多个带状材料(N≥2)制成，其中，所使用的带状材料的数量对应于螺旋状连接焊缝的数量。在制造螺旋管状的钻杆时，带状材料在成形设备中螺旋状地以保持不变的弯曲半径连续地成形为螺旋管并且在焊接设备中在带棱边上焊接。对于螺旋管制造，在共同的成形和焊接设备中的方法和在分开的成形和焊接设备中的方法均是已知的。
在第一变型方案中，所述N，N≥1个带状材料构成为金属板厚度恒定的平坦的金属板。螺旋管状的钻杆由平坦的金属板制成，所述平坦的金属板具有恒定的金属板厚度和恒定的宽度。所述平坦的金属板成形为螺旋管并且在带棱边处经由螺旋状的连接焊缝相互材料锁合地连接。成形的带状材料具有恒定的壁厚，该壁厚对应于平坦的金属板的金属板厚度。可以通过在焊接时的过程控制来影响螺旋状的连接焊缝的几何形状。通过输送焊缝材料例如可以产生螺旋状的连接焊缝，所述螺旋状的连接焊缝在钻杆的内侧上、在钻杆的外侧上或在钻杆的内侧和外侧上相对于成形的带状材料伸出。
在第二变型方案中，所述N，N≥1个带状材料构成为具有至少一个凹部的平坦的金属板。所述凹部在带状材料成形为螺旋管之前在金属板中被产生并且在湿式钻孔时用作为用于必需的冷却和冲洗液的运输通道。在借助钻头进行湿式钻孔时需要冷却和冲洗液，所述冷却和冲洗液作为冷却液冷却切割分段并且作为冲洗液将来自钻孔的钻屑运走。凹部的数量、凹部的几何形状和凹部在钻杆的内侧和/或外侧上的布置结构可以适配于冷却和冲洗液的液体量。设置在钻杆的内侧上的凹部用于输送干净的冷却和冲洗液，并且设置在钻杆的外侧上的凹部用于导走掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液。因为凹部在根据本发明的钻头中在带状材料成形之前产生，所以能够在钻杆的内侧上以小的制造耗费来制造凹部。在已知的钻杆中，输送通道的设置限制于钻杆的外侧，因为在管状的钻杆中仅能够以大的制造耗费在钻杆的内侧上制造凹部。
在第三变型方案中，所述N，N≥1个带状材料构成为具有型材横截面的型材金属板，其中，所述型材金属板具有金属板厚度和型材高度。螺旋管状的钻杆由板状的型材金属板制造。将型材横截面的延伸方向定义为板状的型材金属板的纵向方向。板状型材金属板成本有利地大量地以不同的型材横截面提供并且能够实现用于钻头的钻杆的成本有利的制造。通过型材横截面在钻杆的内侧和外侧上产生凹部，经由所述凹部能够运输冷却和冲洗液。设置在钻杆的内侧上的凹部用于输送干净的冷却和冲洗液，并且设置在钻杆的外侧上的凹部用于导走掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液。型材金属板的几何形状可以适配于冷却和冲洗液的需要的液体量。
在钻头的一种优选的进一步改进方案中，钻杆的至少一个螺旋管状的连接焊缝相对于螺旋管的成形的带状材料伸出，其中，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝包含焊缝材料。相对于螺旋管的成形的带状材料伸出的螺旋状的连接焊缝改进了在钻孔时对钻杆的引导。螺旋状的连接焊缝的伸出量设定为，使得螺旋状的连接焊缝在钻杆的外侧上与钻孔接触和/或在钻杆的内侧上与钻芯接触。通过伸出的螺旋状的连接焊缝，钻杆具有与钻芯和钻孔的小的接触面并且产生小的摩擦。在位于钻杆与钻芯之间的内侧上或者在位于钻杆与钻孔之间的外侧上的摩擦越小，那么在取芯钻机的功率相同的情况下钻头的钻孔进程就越高并且提高了钻杆的使用寿命。螺旋状的连接焊缝可以在钻杆的内侧上、在钻杆的外侧上或者在钻杆的内侧和外侧上相对于螺旋管的成形的带状材料伸出。为了产生螺旋状的连接焊缝的伸出量，需要焊缝材料。所述焊缝材料可以线状的、带状的或粉末状地构成。
除了在湿式钻孔和干式钻孔时改进地引导钻杆，相对于螺旋管的成形的带状材料伸出的螺旋状连接焊缝能够在湿式钻孔时改进冷却和冲洗液的运输。在此，所述伸出的螺旋状连接焊缝对于冷却和冲洗液来说用作为输送螺旋件。在此要注意的是，所述伸出的螺旋状连接焊缝能够改进在钻杆的内侧或外侧上的液体运输。干净的冷却和冲洗液在钻杆的内侧上被运输至加工部位，并且在钻杆的外侧上将掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液运走。当钻头的转动方向和螺旋状的连接焊缝在钻杆内侧上的延伸方向一致时，螺旋状的连接焊缝用作为用于干净的冷却和冲洗液的输送螺旋件，并且当钻头的转动方向和螺旋状的连接焊缝在钻杆外侧上的延伸方向一致时，螺旋状的连接焊缝用作为用于掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液的输送螺旋件。
在一种优选的变型方案中，所述焊缝材料和N，N≥1个带状材料具有相同的材料特性。如果焊缝材料和带状材料具有相同的材料特性，那么在焊接带棱边时产生均匀的过渡部，并且焊缝材料能够与带状材料良好地连接。
在一种替代的优选的变型方案中，所述焊缝材料和N，N≥1个带状材料具有不同的材料特性，其中，所述焊缝材料具有比带状材料更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性。在相对于成形的带状材料伸出的螺旋状的连接焊缝中，连接焊缝应在钻运行期间能够实现对钻杆的引导。在螺旋状的连接焊缝与在钻杆的内侧上的钻芯之间的间隙或者在螺旋状的连接焊缝与在外侧上的钻孔之间的间隙越小，则越好地引导钻杆。由于在螺旋状的连接焊缝与在内侧上的钻芯之间的或者在螺旋状的连接焊缝与在外侧上的钻孔之间的摩擦可以切除螺旋状的连接焊缝，由此使得对钻杆的引导恶化。通过使用焊缝材料能够影响螺旋状的连接焊缝的特性，从而尽可能在钻杆的整个使用寿命期间确保经由螺旋状的连接焊缝来引导所述钻杆，所述焊缝材料具有比带状材料更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性。
在第一优选的变型方案中，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝在钻杆的内侧上以内伸出量ΔI相对于螺旋管的成形的带状材料伸出。在钻杆的内侧上伸出的螺旋状的连接焊缝能够实现在借助钻头进行钻孔时经由钻芯来引导所述钻杆。螺旋状的连接焊缝的内伸出量设定为，使得螺旋状的连接焊缝在钻头开钻之后在钻杆的内侧上与钻芯接触。此外，在钻杆的内侧上伸出的螺旋状的连接焊缝在借助钻头进行湿式钻孔时能够支持将干净的冷却和冲洗液运输至加工部位。如果钻头的转动方向和螺旋状的连接焊缝在钻杆的内侧上的延伸方向一致，那么螺旋状的连接焊缝用作为用于干净的冷却和冲洗液的输送螺旋件。
在第二优选的变型方案中，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝在钻杆的外侧上以外伸出量ΔA相对于螺旋管的成形的带状材料伸出。在钻杆的外侧上伸出的螺旋状的连接焊缝能够实现在借助钻头进行钻孔时经由钻孔来引导所述钻杆。螺旋状的连接焊缝的外伸出量设定为，使得螺旋状的连接焊缝在钻头开钻之后在钻杆的外侧上与钻孔接触。此外，在钻杆的外侧上伸出的螺旋状的连接焊缝在借助钻头进行湿式钻孔时能够支持将掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液运走。如果钻头的转动方向和螺旋状的连接焊缝在钻杆的外侧上的延伸方向一致，那么螺旋状的连接焊缝用作为用于掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液的输送螺旋件。
在第三优选的变型方案中，所述至少一个螺旋状的连接焊缝在钻杆的内侧上以内伸出量ΔI并且在钻杆的外侧上以外伸出量ΔA相对于螺旋管的成形的带状材料伸出。在钻杆的内侧和外侧上伸出的螺旋状的连接焊缝能够实现在借助钻头进行钻孔时不仅在钻杆的内侧上经由钻芯而且在钻杆的外侧上经由钻孔来引导所述钻杆。在钻杆的内侧和外侧上伸出的螺旋状的连接焊缝在湿式钻孔时在钻杆的内侧上或外侧上用作为用于冷却和冲洗液的输送螺旋件。螺旋状的连接焊缝的延伸方向确定：螺旋状的连接焊缝是否支持在钻杆的内侧或外侧上的液体运输。如果螺旋状的连接焊缝的延伸方向和钻头在钻杆的内侧上的转动方向一致，那么螺旋状的连接焊缝支持在钻杆的内侧上的液体运输。如果螺旋状的连接焊缝的延伸方向和钻头在钻杆的外侧上的转动方向一致，那么螺旋状的连接焊缝支持在钻杆的外侧上的液体运输。
根据本发明提出一种用于制造用于根据权利要求1至12中任一项所述的钻头的钻杆的方法，其特征在于，N，N≥1个带状材料成形为螺旋管，并且在带棱边上经由N，N≥1个螺旋状的连接焊缝材料锁合地连接。根据本发明的方法能够实现成本有利地制造用于钻头的螺旋管状的钻杆。带状材料在成形设备中螺旋线状地以保持不变的弯曲半径连续地成形为螺旋管并且在焊接设备中在带棱边上焊接。
在所述方法的一种优选的进一步改进方案中，在经由N，N≥1个螺旋状的连接焊缝来连接N，N≥1个带状材料的对接的带棱边时使用焊缝材料。所述焊缝材料例如丝状地、带状地或粉末状地构成并且产生相对于成形的带状材料伸出的螺旋状的连接焊缝。通过在材料锁合地连接对接的带棱边时使用焊缝材料，能够产生螺旋状的连接焊缝，所述螺旋状的连接焊缝相对于成形的带状材料伸出。所述伸出的螺旋状的连接焊缝在钻孔时在钻杆的内侧上经由钻芯和/或在钻杆的外侧上经由钻孔来引导所述钻杆。可以经由在焊接时的过程控制来影响螺旋状的连接焊缝的几何形状。焊缝材料能够输送给钻杆的内侧、钻杆的外侧或钻杆的内侧和外侧。
在所述方法的一种特别优选的变型方案中，焊缝材料具有比所述N，N≥1个带状材料更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性。通过使用具有比带状材料更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性的焊缝材料，能够影响螺旋状的连接焊缝的特性，从而尽可能在钻杆的整个使用寿命期间确保经由螺旋状的连接焊缝来引导所述钻杆。
在所述方法的一种替代的特别优选的变型方案中，在经由螺旋状的连接焊缝来连接所述N，N≥1个带状材料的对接的带棱边时使用第一焊缝材料和第二焊缝材料，其中，所述第一焊缝材料的材料特性与所述第二焊缝材料的材料特性不同。经由所使用的焊缝材料的材料特性能够影响螺旋状的连接焊缝的特性。第一焊缝材料例如可以具有与带状材料相同的材料特性，从而在焊接时在带棱边之间产生均匀的过渡部，并且第一焊缝材料能够与带状材料良好地连接。第二焊缝材料例如可以具有比带状材料更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性并且改进螺旋状的连接焊缝的特性。
附图说明
下面借助于附图来说明本发明的实施例。附图不必一定按比例尺描述实施例，更确切地说，用于解释的附图以示意的和/或略微失真的形式构成。在此可考虑的是，可以与实施方式的形状和细节相关地执行各种修改和改变，而不偏离本发明的总构思。本发明的总构思不受限于下面显示和描述的优选的实施例的精确的形状或细节，或者不受限于这样的主题，该主题与在权利要求书中要求的主题相比较是受限的。在给出的尺寸范围中，处于所述界限内的值也应作为边界值公开并且可任意使用和要求保护。基于简化，下面对于具有相等或类似功能的相同或类似部件采用相同的附图标记。
在此：
图1A、1B示出根据本发明的钻头的第一实施方式，所述钻头具有螺旋状的钻杆，其中，所述钻头能够与分离的切割区段连接；
图2A、2B示出图1的钻头的沿着在图1B中的剖面线A-A的纵剖视图(图2A)以及以放大视图示出图2A的钻杆的细节(图2B)；
图3示出根据本发明的钻头的第二实施方式，所述钻头具有螺旋状的钻杆，所述钻杆与多个切割分段连接并且在内侧上具有三个凹部；
图4A、4B示出图3的钻头的沿着在图3中的剖面线A-A的纵剖视图(图4A)以及以放大视图示出图4A的钻杆的细节(图4B)；
图5示出根据本发明的钻头的第三实施方式，所述钻头具有螺旋状的钻杆，所述钻杆与多个切割分段连接并且由型材金属板制成；和
图6A、6B示出图5的钻头的沿着在图5中的剖面线A-A的纵剖视图(图6A)以及以放大视图示出图6A的钻杆的细节(图6B)。
具体实施方式
图1A、1B示出根据本发明的钻头10的第一实施方式，所述钻头在下文中称为第一钻头10。第一钻头10包括钻杆区段11、接纳区段12和连接装置13，所述连接装置将钻杆区段11与接纳区段12不可松开地连接。第一钻头10与分离的切割区段14能够经由另一可松开的连接装置15连接。图1A示出在未连接的状态下的第一钻头10和切割区段14，并且图1B示出在连接状态下的第一钻头10和切割区段14。
切割区段11包括环形区段16和多个切割分段17，这些切割分段与环形区段16连接。切割分段17环状地设置并且形成具有中间空间的切割环。代替多个切割分段17，切割区段14也可以具有单个构成为封闭的切割环的切割分段。切割分段17与环形区段16熔焊、钎焊或按另外适合的固定方式固定在环形区段16上。钻杆区段11包括螺旋管状的钻杆18，并且接纳区段12包括盖19和***端部20，第一钻头10经由所述***端部固定在取芯钻机的工具接纳部中。在钻运行中，第一钻头10由取芯钻机围绕钻轴线21驱动并且沿平行于钻轴线21的钻孔方向22运动到待加工的工件23中。第一钻头10在工件23中产生具有芯部直径d1的钻芯24和具有钻孔直径d2的钻孔25。
钻杆18构成为焊接的螺旋管，所述螺旋管由以平坦的金属板形式的带状材料31通过成形和焊接来制成。平坦的带状材料31成形为螺旋管并且在对接的带棱边上经由螺旋状的连接焊缝32连接。所述螺旋状的连接焊缝32对于钻杆18来说用作为加固元件并且相对于相同壁厚的纵向缝焊接的或者管状的钻杆来说提高了钻杆16的刚性。
图2A、2B示出图1的第一钻头10的沿着在图1B中的剖面线A-A的纵剖视图(图2A)以及以放大视图示出图2A的钻杆16的细节(图2B)。
螺旋状的连接焊缝32在钻杆16的外侧33和内侧34上相对于成形的带状材料31伸出。螺旋状的连接焊缝32在钻杆16的外侧33上的伸出量称为外伸出量ΔA，并且螺旋状的连接焊缝32在钻杆16的内侧34上的伸出量称为内伸出量ΔI。为了产生相对于成形的带状材料31在外侧和内侧33、34上伸出的螺旋状的连接焊缝32，在焊接成形的带状材料31时使用焊缝材料35，所述焊缝材料提供所需的材料体积。焊缝材料35可以粉末状地、丝状地或带状地构成。此外，焊缝材料35的材料特性可以适配于螺旋状的连接焊缝32的期望的特性。
在借助第一钻头10钻孔时，螺旋状的连接焊缝32改进对钻杆18的引导。在螺旋状的连接焊缝32与在外侧33上的钻孔25之间的间隙或者在螺旋状的连接焊缝32与在内侧34上的钻芯23之间的间隙越小，则越好地引导钻杆18。由于在螺旋状的连接焊缝32与在外侧33上的钻孔25之间的或者在螺旋状的连接焊缝32与在内侧34上的钻芯24之间的摩擦可以切除螺旋状的连接焊缝32，由此使得钻杆18的引导恶化。通过使用具有比带状材料更高的抗拉强度和耐磨性的焊缝材料35，能够影响螺旋状的连接焊缝32的特性，从而尽可能在钻杆18的整个使用寿命期间确保经由螺旋状的连接焊缝32引导所述钻杆18。
图3示出根据本发明的钻头40的第二实施方式，所述钻头在下文中称为第二钻头40。第二钻头40包括钻杆区段41、接纳区段42和连接装置43，所述连接装置将钻杆区段41与接纳区段42不可松开地连接。
钻杆区段41包括螺旋管状的钻杆44和多个切割分段45，所述切割分段与钻杆44熔焊、钎焊、粘接或按另外适合的固定方式固定在钻杆44上。接纳区段42包括盖46和***端部47，第三钻头40经由所述***端部固定在取芯钻机的工具接纳部中。在钻运行中，第二钻头40由取芯钻机围绕钻轴线48驱动并且沿平行于钻轴线48的钻孔方向49运动到待加工的工件23中。
第二钻头40具有多个切割分段45，这些切割分段不可松开地固定在钻杆44上。代替多个切割分段45，第二钻头40也可以具有单个构成为封闭的切割环的切割分段。切割分段45熔焊、钎焊、粘接或按另外适合的固定方式固定在钻杆44上。
钻杆44螺旋管状地以焊接的螺旋管的形式构成，所述螺旋管由以具有凹部的平坦的金属板形式的带状材料51通过成形和焊接来制成。带状材料51成形为螺旋管并且在对接的带棱边上经由螺旋状的连接焊缝52连接。
图4A、4B示出图3的第二钻头40的沿着在图3中的剖面线A-A的纵剖视图(图4A)以及以放大视图示出图4A的钻杆46的细节(图4B)。
钻杆44的螺旋状的连接焊缝52在钻杆44的外侧53上以外伸出量ΔA相对于成形的带状材料51伸出并且在钻杆44的内侧54上与成形的带状材料51基本上齐平地构成。为了产生在外侧53上伸出的螺旋状的连接焊缝52，在焊接成形的带状材料51时使用焊缝材料55，所述焊缝材料提供所需的材料体积。
焊缝材料55可以粉末状地、丝状地或带状地构成。经由焊缝材料55的材料特性，能够调整螺旋状的连接焊缝52的材料特性。焊缝材料55可以具有与带状材料51相同的或不同的材料特性。如果焊缝材料55和带状材料51具有相同的材料特性，那么在焊接带棱边时产生均匀的过渡部并且焊缝材料55可以与带状材料51良好地连接。通过使用具有比带状材料51更高的抗拉强度和/或耐磨性的焊缝材料55，能够影响螺旋状的连接焊缝52的特性，从而尽可能在钻杆44的整个使用寿命期间确保经由螺旋状的连接焊缝52来引导所述钻杆44。
第二钻头40示出具有螺旋状的连接焊缝52的螺旋管状的钻杆44，所述连接焊缝在钻杆44的外侧53上相对于成形的带状材料51伸出并且在钻杆44的内侧54上与成形的带状材料51基本上齐平地构成。替代地，螺旋状的连接焊缝52在钻杆44的内侧54上以内伸出量ΔI相对于成形的带状材料51伸出并且在钻杆46的外侧53上与成形的带状材料51基本上齐平地构成。在钻杆44的内侧54上伸出的螺旋状的连接焊缝52能够实现在借助第二钻头40钻孔时经由钻芯24来引导所述钻杆44。此外，在内侧54上伸出的螺旋状的连接焊缝52在湿式钻孔时能够支持干净的冷却和冲洗液的输送。如果第二钻头40的转动方向和螺旋状的连接焊缝52在钻杆44的内侧54上的延伸方向一致，那么螺旋状的连接焊缝52用作为用于干净的冷却和冲洗液的输送螺旋件。
在借助第二钻头40进行湿式钻孔时需要冷却和冲洗液，所述冷却和冲洗液作为冷却液冷却切割分段45并且作为冲洗液将来自钻孔25的钻屑运走。在钻杆44的外侧53上伸出的螺旋状的连接焊缝52除了使得钻杆46经由钻孔24引导以外还能够支持将掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液运走。如果第二钻头40的转动方向和螺旋状的连接焊缝52在钻杆44的外侧53上的延伸方向一致，那么螺旋状的连接焊缝52作用为用于掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液的输送螺旋件。
为了将干净的冷却和冲洗液输送至钻杆44的内侧54上，在钻杆44的内侧54上设置有三个凹部56A、56B、56C，这些凹部称为第一凹部56A、第二凹部56B和第三凹部56C。凹部56A、56B、56C在带状材料51成形成螺旋管之前在金属板中产生并且在借助第二钻头40进行湿式钻孔时用作为用于必要的冷却和冲洗液的运输通道。凹部56A、56B、56C尤其在位于钻芯与钻杆之间的小的内缝隙中是必要的。凹部56A、56B、56C的数量、凹部56A、56B、56C的几何形状和凹部56A、56B、56C在钻杆44的外侧53和/或内侧54上的布置结构可以适配于冷却和冲洗液的液体量。
设置在钻杆44的内侧54上的凹部56A、56B、56C用于输送干净的冷却和冲洗液，并且设置在钻杆44的外侧53上的凹部可以支持将掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液运走。因为在第二钻头40中在带状材料51成形之前产生凹部56A、56B、56C，所以在钻杆44的内侧54上能够以小的制造耗费制造凹部。
图5示出根据本发明的钻头60的第三实施方式，所述钻头在下文中称为第三钻头60。第三钻头60包括钻杆区段61、接纳区段62和连接装置63，所述连接装置将钻杆区段61与接纳区段62不可松开地连接。
钻杆区段61包括螺旋管状的钻杆64和多个切割分段65，所述切割分段与钻杆64熔焊、钎焊、粘接或按另外适合的固定方式固定在钻杆64上。接纳区段62包括盖66和***端部67，第三钻头60经由所述***端部固定在取芯钻机的工具接纳部中。在钻运行中，第三钻头60由取芯钻机围绕钻轴线68驱动并且沿平行于钻轴线68的钻孔方向69运动到待加工的工件23中。
第三钻头60具有多个切割分段65，这些切割分段不可松开地固定在钻杆64上。代替多个切割分段65，第三钻头60也可以具有单个构成为封闭的切割环的切割分段。切割分段65熔焊、钎焊、粘接或按另外适合的固定方式固定在钻杆64上。
钻杆64构成为焊接的螺旋管，所述螺旋管由呈波纹状的型材金属板形式的带状材料71通过成形和焊接来制成。带状材料71成形为螺旋管并且在对接的带棱边上经由螺旋状的连接焊缝72连接。螺旋状的连接焊缝71对于钻杆64来说用作为加固元件。
图6A、6B示出图5的第三钻头60的沿着在图5中的剖面线A-A的纵剖视图(图6A)以及以放大视图示出图6A的钻杆64的细节(图4B)。
钻杆64的螺旋状的连接焊缝72在钻杆64的外侧73上并且在钻杆64的内侧74上与成形的带状材料71基本上齐平地构成。通过带状材料71的型材横截面在钻杆66的外侧73和内侧74上产生凹部，经由所述凹部能够在借助第三钻头60进行湿式钻孔时运输冷却和冲洗液。设置在钻杆64的内侧74上的凹部用于输送干净的冷却和冲洗液，并且设置在钻杆64的外侧73上的凹部用于导走掺杂有钻屑的、使用过的冷却和冲洗液。型材金属板的几何形状可以适配于需要用于湿式钻孔的液体量。

Claims (16)

1.一种钻头(10；40；60)，该钻头用于在工件(23)中制造具有钻孔直径(d2)的钻孔(25)和具有芯部直径(d1)的钻芯(24)，该钻头具有：
-钻杆区段(11；41；61)，该钻杆区段具有管状的钻杆(18；44；64)；
-接纳区段(12；42；62)，该接纳区段具有盖(19；47；67)和***端部(20；48；68)；和
-连接装置(13；43；63)，该连接装置将钻杆区段(12；42；62)和接纳区段(12；42；62)可松开地或不可松开地相互连接，
其特征在于，所述管状的钻杆(18；44；64)构成为焊接的螺旋管。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述管状的钻杆(18；44；64)由N，N≥1个带状材料(31；51；71)成形，其中，所述带状材料(31；51；71)的带棱边经由N，N≥1个螺旋状的连接焊缝(32；52；72)材料锁合地连接。
3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述N，N≥1个带状材料(31)构成为金属板厚度恒定的平坦的金属板。
4.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述N，N≥1个带状材料(51)构成为具有至少一个凹部(55A、55B、55C)的平坦的金属板。
5.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述N，N≥1个带状材料(71)构成为具有型材横截面的型材金属板，其中，所述型材金属板具有金属板厚度和型材高度。
6.根据权利要求1至5之一所述的钻头，其特征在于，所述钻杆(18；44)的至少一个螺旋管状的连接焊缝(32；52)相对于螺旋管的成形的带状材料(31；51)伸出，其中，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝(32；52)包含焊缝材料(35；55)。
7.根据权利要求6所述的钻头，其特征在于，所述焊缝材料(35；55)和所述N，N≥1个带状材料(31；51)具有相同的材料特性。
8.根据权利要求6所述的钻头，其特征在于，所述焊缝材料(35；55)和所述N，N≥1个带状材料(31；51)具有不同的材料特性。
9.根据权利要求8所述的钻头，其特征在于，所述焊缝材料(35；55)具有比带状材料(31；51)更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性。
10.根据权利要求6至9之一所述的钻头，其特征在于，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝(32；52)在钻杆(18；44)的内侧(34；54)上以内伸出量(ΔI)相对于所述螺旋管的成形的带状材料(31；51)伸出。
11.根据权利要求6至9之一所述的钻头，其特征在于，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝(32)在钻杆(18)的外侧上以外伸出量(ΔA)相对于所述螺旋管的成形的带状材料(31)伸出。
12.根据权利要求6至9之一所述的钻头，其特征在于，所述至少一个伸出的螺旋状的连接焊缝(32)在钻杆(18)的内侧(34)上以内伸出量(ΔI)并且在钻杆(18)的外侧(33)上以外伸出量(ΔA)相对于所述螺旋管的成形的带状材料(31)伸出。
13.一种用于制造用于根据权利要求1至12之一所述的钻头(10；40；60)的钻杆(18；46；66)的方法，在该方法中，N，N≥1个带状材料(31；51；71)成形为螺旋管，并且在对接的带棱边上经由N，N≥1个螺旋状的连接焊缝(32；52；72)材料锁合地连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在经由所述N，N≥1个螺旋状的连接焊缝(32；52)来连接所述N，N≥1个带状材料(31；51)的对接的带棱边时使用焊缝材料(35；55)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝材料(35；55)具有比带状材料(31；51)更高的抗拉强度、更高的耐磨性或更高的抗拉强度和耐磨性。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在经由所述螺旋状的连接焊缝(32；52)来连接所述N，N≥1个带状材料(31；51)的对接的带棱边时使用第一焊缝材料和第二焊缝材料，其中，该第一焊缝材料的材料特性与该第二焊缝材料的材料特性不同。
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