钻头及其制备方法技术

适用于机器的钻头（100）包括由不同的材料制成的头部（104）和柄部（102），其中在头部（104）和柄部（102）之间具有接头（106）。头部（104）的材料相比柄部（102）的材料具有更低的热膨胀系数。柄部（102）在一端具有凹进部（112）。头部（104）具有工作表面（126）以及与凹进部（112）配合的突出部（114）。接头（106）在突出部（114）和凹进部（112）之间的接合面处形成，由此头部（104）的包括突出部（114）的部分受到压应力。突出部（114）可具有锥状形状并且凹进部（112）可具有杯状形状。柄部（102）的材料可为不锈钢，并且头部（104）的材料可包括金属碳化物。钻头（100）可为牙科钻头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及刀头，更具体地涉及用于去除材料的钻头(bur)。
技术介绍
可以各种方法来实现材料的去除。一种常用的方法涉及将旋转刀头与待去除的材料相接触。例如，在牙科手术过程中，牙医可操作其内安装有刀头的钻保持器或机头。在该应用中，该刀头称为牙科钻头或仅称为钻头，且具有设计成以可控和理想的无痛方式去除牙齿材料的表面。机头基本上是一个专门设计的钻(drill)或回转机。机头可以各种方式供电或驱动，例如凭借穿过空气涡轮机的压缩空气或通过经由电动马达的电力而供电或驱动，这样被卡在或以其他方式保持于机头中的钻头能以超过40万转每分钟的速率旋转。虽然钻头可为单件构造，但是钻头往往是多个部件的组装件，以致力于降低制造成本和满足性能标准。例如，钻头可以是两件式的构造，其通常包括连接到柄部或杆部的头·部。头部设计成用于去除目标材料，且为此目的而具有研磨表面或切削刃，如齿或刀片。在操作过程中，当钻头旋转并且头部的切削刃接触到较软材料时，所述刃切割或去除材料。再次参考牙科钻头的例子，在牙髓治疗期间牙科医生会使用钻头通过将旋转的头部与牙齿相接触来去除牙齿的一部分，诸如牙齿的珐琅质。为了高速有效地去除材料，刀片必须保持锋利并且深入材料的表面。在这方面，钻头的头部通常由比待去除材料更硬的物质制成。尽管在某些应用中，可以采用金刚石浸溃或电镀金刚石的切削刃，但首选材料为金属碳化物，如碳化钨。柄部用于将旋转从机头传递到头部，还用于使头部与机头间隔开一定的距离。当钻头由两个独立的部件构成时，柄部可由低成本的、可加工的高强度材料，例如钢制成。在将切削刃接合并机械加工于其中之前，碳化物件通常被称为端头(pill)。参考图IA和1B，用于将端头10接合到柄部12以便制备钻头14的技术包括在两个部分之间形成对接接头16。如图IA和IB所示，对接接头16将两个平坦表面放置到一起，一个平坦表面位于端头10上而另一个平坦表面位于柄部12上，进而焊接或钎焊两个平坦表面之间的接合面来形成对接接头16。另一种接合端头和柄部的接头构造(未示出)包括在端头中形成凹进部，将柄部的一部分插入到凹进部内并且将两者钎焊或焊接到一起。然而，这些构造每个都具有其局限性。对于其中一种构造，虽然对接接头是一种简单且容易形成的接头，但是具有对接接头的钻头往往会在材料去除过程中受到的载荷下断裂。也就是说，接头在该构造中通常是薄弱点，且有时限制钻头的使用寿命和有效性。具体地，参考图1B，在使用过程中施加到钻头14的头部或端头10上的横向载荷(箭头18)或力矩使得钻头14的表面处于张力(由δ i表示)下，因此，接头16也至少部分地处于张力下。从而，由所施加的载荷L导致的应力趋于将接头16拉开。这些裂纹张开应力(由δ 2表示)具有与拉伸应力S !完全相等的量值。另一种接头构造包括在端头中形成凹进部，柄部在所述凹进部内倾斜并被接合。然而，这种接头构造加工昂贵，且通常需要特别改造的接合技术，该接合技术对于生产环境而言通常是不切实际的。例如，在端头由碳化钨制成时，端头中凹进部的加工通常需要金刚石浸溃或其它昂贵的钻头，其原因在于金属碳化物以其极高的硬度而被公知。因此，在由极坚硬的材料制成的端头中加工凹进部将显著地增加制造工艺的成本。此外，这种技术可能无法提供能抵抗钻头使用过程中所受到的正常应力的接头。因此，需要能解决上述问题的钻头。具体的，需要一种既结实又可以成本有效的方式制造的钻头。
技术实现思路
为此目的，在本专利技术的一个实施例中，适用于具有可旋转夹头的机器的钻头，其包括具有纵向轴线的细长构件，其包括由不同材料制成的头部和柄部。头部和柄部在接头处接合到一起。头部材料相比柄部材料具有更低的热膨胀系数。柄部包括握持部和凹进部，所述握持部适于与机器的可旋转夹头配合，所述凹进部形成于 柄部的纵向轴线方向上的一端并且在纵向轴线方向上延伸到柄部内。头部沿纵向轴线延伸，且具有适于去除材料的工作表面和与凹进部配合的突出部。接头在突出部和凹进部之间的接合面处形成，由此头部的包括突出部的部分受到压应力。在一个实施例中，柄部的材料为不锈钢而头部的材料包括金属碳化物。在一个实施例中，突出部具有圆锥状的形状且凹进部具有与突出部的圆锥状形状互补的杯状形状。在另一实施例中，突出部的圆锥状形状具有凹入或凸出表面，而凹进部的杯状形状相应地具有凸出或凹入表面。在一个实施例中，钻头是牙科钻头。在本专利技术的另一个实施例中，钻头的制备方法包括提供具有纵向轴线的柄部，所述柄部具有从其一端沿纵向轴线延伸进入柄部的凹进部，且所述柄部具有适于在机器夹头中使用的握持部。该方法还包括提供端头，所述端头具有纵向轴线和沿端头的纵向轴线延伸的突出部，并且将端头的突出部插入到柄部的凹进部内以形成两者之间的接合面，由此端头的纵向轴线和柄部的纵向轴线基本对齐。端头和柄部在接合面处接合以便形成沿其至少一部分的接头，从而使端头的包括有突出部的那部分受到压应力。在将端头接合到柄部之前或之后对端头进行加工以便在其上形成工作表面，该工作表面构造成用以去除材料。在Iv实施例中，将端头和柄部接合包括将端头焊接到柄部。附图说明纳入并构成本说明书一部分的附图解释说明本专利技术的实施例，且与上面给出的综述和下面给出的详细说明一起来用于解释本专利技术的各方面。图IA是根据现有技术的具有对接接头的钻头的平面视图；图IB是沿着剖面线1B-1B所取的图IA的横截面视图；图2A是本专利技术钻头的一个实施例的平面视图；图2B是沿着剖面线2B-2B所取的图2A的横截面视图；图2C是图2B的圆圈区域2C的放大视图；图3-10是根据本专利技术的端头和柄部构造的各实施例的透视分解视图；图IlA是本专利技术的一个实施例的若干坯件的照片；图IlB是对图IlA的坯件进行加工之后的根据本专利技术一个实施例的若干钻头的照片；图12是本专利技术一个实施例的横截面的扫描电子显微照片；图13是接头构造的断裂载荷的箱形图，示出具有对接接头的钻头以及根据本专利技术实施例之一的示例性钻头的断裂载荷。具体实施例方式现在参考附图，特别参考图2A和2B，在本专利技术的一个实施例中，钻头100包括在接头106处接合到头部104的柄部102，下面对其中的每一个进行更详细的描述。如图所示，钻头100大致为具有纵向轴线110的细长构件108，钻头100设计成绕纵向轴线110旋转。此外，在下面进行的更详细描述中，柄部102和头部104由不同的材料制成，从而材料具有不同的热膨胀系数。参考图2B，柄部102具有在其一端形成的凹进部112而且头部104具有互补且相对的突出部114，从而使突出部114的至少一部分适配于柄部102的至少一部分中，或者与柄部102的至少一部分紧密配合或邻接以形成接头106。以下对突出部114和凹进部112的细节进行更详细的描述，与两种材料的热膨胀系数之间的差异相结合，突出部114和凹进部112的构造在头部104中(尤其是在突出部114中及其周围)产生压应力。由于与例如如图IA中所示的具有对接接头16构造的钻头14相比，头部104和柄部102之间的接头106在使用中能够承受更大的应力而不会断裂，因而所述钻头100出乎意料地结实。此外，尽管具体提到了 “钻头”和牙科应用，但是应该理解钻头100可适用于其它材料去除的应用，例如PC板钻孔，和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·S·孙，A·奥莱加里奥，K·L·斯图尔特，S·W·叶，
申请(专利权)人：西布罗加拿大有限合伙公司，
类型：
国别省市：