DE102008022945A1 - Drilling tool, in particular twist drills - Google Patents
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Abstract
Bei einem Bohrwerkzeug, insbesondere Spiralbohrer, insbesondere zum Bohren von Gestein, umfassend ein werkzeugseitiges Befestigungsende, ein werkstückseitiges Spanende und ein dazwischen liegendes Schneidteil mit wenigstens einer sich längs des Schneidteils erstreckenden Hauptwendelnut, die durch ein im wesentlichen konstante Wendelsteigung definiert ist, und wenigstens einer sich längs des Schneidteils erstreckenden, durch die wenigstens eine Hauptwendelnut begrenzten, teilzylindrischen und/oder teilkegelförmigen Wendelstegaußenfläche, ist vorgesehen, dass in der Wendelstegaußenfläche mehrere Rillenabschnitte eingeformt sind, die sich quer zur Richtung der Hauptwendelnutsteigung erstrecken.In a drilling tool, in particular a twist drill, in particular for drilling rock, comprising a tool-side mounting end, a workpiece-side cutting end and an intermediate cutting part having at least one main spiral groove extending along the cutting part, defined by a substantially constant spiral pitch, and at least one along the cutting part extending, limited by the at least one Haupwendelnut, part-cylindrical and / or partially conical Wendelstegaußenfläche, it is provided that in the Wendelsteg outer surface a plurality of groove sections are formed, which extend transversely to the direction of Hauptwendelnutsteigung.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere einen Spiralbohrer, insbesondere zum Bohren von Gestein. Ein derartiges Bohrwerkzeug ist üblicherweise schaftförmig, wobei die Außenseite eines Ausgangsschafts zumeist gleichmäßig zylindrisch ist. Ein Befestigungsende des Bohrwerkzeugs kann auch kegelförmig sein, um eine besonders genaue axiale Position des Bohrwerkzeugs relativ zum Bohrantrieb festzulegen.The The invention relates to a drilling tool, in particular a twist drill, especially for drilling rocks. Such a drilling tool is usually shaft-shaped, with the outside an outlet shaft usually evenly cylindrical is. An attachment end of the drilling tool may also be tapered be to a particularly accurate axial position of the drilling tool set relative to the drill drive.
Das Bohrwerkzeug ist üblicherweise mit einem Spanende oder Bohrkopf versehen, der unter Umständen durch eine Hartmetallplatte verstärkt ist, die in einem Schlitz am Spanende des Bohrwerkzeugs eingesetzt und befestigt ist. Der Bohrkopf oder das Spanende kennzeichnen sich durch einen Hauptschneidewinkel, der bei üblicherweise zwischen 100° und 150° liegt.The Boring tool is usually with a Spanende or Drill head provided, which may be through a hard metal plate reinforced in a slot at the end of the drilling tool inserted and attached. Mark the drill bit or chipping itself by a main cutting angle, which is usually between 100 ° and 150 °.
Beim Ansetzen des Bohrwerkzeugs greift zunächst das Spanende in das Werkstück ein, und – beim fortgesetzten Bohren kommt auch ein zwischen dem Befestigungsende und dem Spanende liegendes Schneidteil mit dem Werkstück in Eingriff, wodurch ein zylindrisches Loch in dem Werkstück ausgeräumt wird.At the Applying the drilling tool initially engages the cutting end into the workpiece, and - while continuing Drilling also occurs between the attachment end and the chipper lying cutting part with the workpiece in engagement, whereby cleared a cylindrical hole in the workpiece becomes.
Das
den überwiegenden Teil des Bohrwerkzeugs bildende Schneidteil
hat üblicherweise zwei sich längs des Schneidteils
erstreckende Hauptwendelnute, über die bekanntermaßen
Bohrmehl von dem Spanende weg abtransportiert werden soll. Des Weiteren
bildet das bekannte Schneidteil eine sich längs des Schneidteils
erstreckende, von den beiden Hauptwendelnuten begrenzte, teilzylindrische
oder teilkegelförmige Wendelstegaußenfläche,
die sich üblicherweise mit gleicher Steigung parallel und
zwischen zwei Hauptwendelnute erstreckt. Von der teilzylindrischen
Wendelstegaußenfläche ist das Schneidteil am Übergang
zu der jeweiligen Hauptwendelnut mit einem stufenförmigen
Profilsprung geformt, durch den eine sich wendelförmig
erstreckende Kante oder Scheidkante gebildet ist. Den Querschnitt
des Bohrers betrachtend verläuft die Wendelstegaußenfläche
längs des konstanten Außendurchmessers des zylindrischen
Schaftgrundkörpers des Bohrwerkzeugs. Um die Bohreffektivität
des Bohrwerkzeugs zu erhöhen, sind unterschiedlichste Bohrwerkzeugtypen
bekannt. Beispielsweise ist aus
Aus
Sämtliche der bekannten, oben genannten Bohrwerkzeugausführungen leiden an dem Nachteil, dass durch die zusätzliche Profilierung zur Bildung größerer oder separater, wendelförmiger Bohrnute die Festigkeit des Bohrwerkzeugs nicht unerheblich beeinträchtigt ist. Durch die zusätzlichen Wendelnutabschnitte bilden sich Spannungsspitzen an dem durch die Wendelnutabschnitte und der damit einhergehenden Materialschwächung geprägten Schneidteil des Bohrwerkzeugs, welche Spannungsspitzen zu einem frühzeitigen Versagen des Bohrwerkzeugs führen können.All the known, aforementioned Bohrwerkzeugausführungen suffer from the disadvantage of having the additional profiling to form larger or separate, helical Bohrnute the strength of the drilling tool is not negligible is. Form through the additional spiral groove sections Voltage peaks at the through the Wendelnutabschnitte and the associated material weakening characterized Cutting part of the drilling tool, which spikes to a lead to premature failure of the drilling tool can.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein Bohrwerkzeug der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass die Bohreffektivität erhöht wird, ohne die Ermüdungsbeständigkeit des Bohrwerkzeugs zu beeinträchtigen.It object of the invention, the disadvantages of the prior art to overcome, in particular a drilling tool of the generic Develop such a way that the drilling efficiency is increased, without the fatigue resistance of the drilling tool to impair.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.
Erfindungsgemäß sind in der teilzylindrischen Wendelstegaußenfläche insbesondere auf einer oder mehreren gedachten Wendelbahnen um das Schneidteil des Bohrwerkzeugs mehrere Rillenabschnitte eingearbeitet, die sich quer oder zu einem nicht vernachlässigbaren Winkel insbesondere von 20° bis 90° zu einer Steigungsrichtung der Hauptwendelnut erstrecken. Vorzugsweise verlaufen die einzelnen Rillenabschnitte an der Wendelstegaußenfläche geradlinig und haben insbesondere eine konstante Rillenradialtiefe und/oder Rillenbreite und/oder Rillenlänge. Die mehreren Rillenabschnitte können auf einer geschlossenen Ringbahn konzen trisch zur Langsachse des Bohrwerkzeugs liegen. Eine Anordnung der mehreren Rillenabschnitte längs einer oder mehrerer gedachter Wendelbahnen hat sich insbesondere im Vergleich zur Anordnung der mehreren Rillenabschnitte auf einer geschlossenen Ringbahn als vorteilhafter erwiesen, als die Dauerfestigkeit bei der wendelbahnartigen Anordnung höher ist. Es zeigte sich, dass bei der Anordnung der Rillenabschnitte auf einer geschlossenen Ringbahn die im Betrieb induzierten Spannungsspitzen in dem die mehreren Rillenabschnitte begrenzenden Material höher sind als bei der wendelbahnartigen Anordnung der mehreren Rillenabschnitte. Versuche zeigten, dass mit der erfindungsgemäßen Maßnahme die Bohreffektivität deutlich erhöht werden kann. Die quer zur Hauptwendelnut liegenden mehreren Rillenabschnitte in der Wendelstegaußenfläche bewirken eine deutliche Reduzierung der Reibung zwischen dem Werkstück und dem Bohrwerkzeug, wodurch zum einen weniger Antriebsenergie in das Bohrwerkzeug eingeleitet werden muss zum anderen überraschenderweise das Bohrwerkzeug weit weniger thermisch belastet wird. Es zeigte sich auch, dass durch die erfindungsgemäßen Rillenabschnitte in der Wendelstegaußenfläche, wo das Bohrwerkzeug abschnittsweise am stärksten ausgebildet ist, eine Beeinträchtigung der Dauerfestigkeit des Bohrwerkzeugs nicht bemerkbar ist.According to the invention, a plurality of groove sections, which extend transversely or at a non-negligible angle, in particular from 20 ° to 90 ° to a pitch direction of the main helical groove, are incorporated in the part-cylindrical helix web outer surface, in particular on one or more imaginary helical paths around the cutting part of the drilling tool. The individual groove sections preferably run straight on the spiral web outer surface and in particular have a constant groove radial depth and / or groove width and / or groove length. The plurality of groove sections may be concentrated on a closed ring track to the longitudinal axis of the drilling tool. An arrangement of the plurality of groove sections along one or more imaginary helical paths has proven to be more advantageous, in particular compared to the arrangement of the plurality of groove sections on a closed loop, as the fatigue strength in the helical path-like arrangement is higher. It turned out that in the arrangement of the Grooved portions on a closed loop track, the operating induced stress peaks in the material defining the plurality of groove portions are higher than in the helical arrangement of the plurality of groove portions. Experiments showed that the drilling efficiency can be significantly increased with the measure according to the invention. The transverse to Haupwendelnut more groove sections in the Wendelstegaußenfläche cause a significant reduction in the friction between the workpiece and the drilling tool, which on the one hand less drive energy must be introduced into the drilling tool on the other surprisingly, the drilling tool is far less thermally stressed. It has also been found that impairment of the fatigue strength of the drilling tool is not noticeable due to the groove sections according to the invention in the spiral web outer surface, where the drilling tool is formed most strongly in sections.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erstrecken sich die mehreren Rillenabschnitte mit einer wesentlich größeren Umfangsrichtungskomponente als Axialrichtungskomponente. Es sei klar, dass sich die Ringabschnitte auch ausschließlich in Axialrichtung erstrecken können. Es zeigte sich allerdings, dass eine dominierende Umfangsrichtungskomponente hinsichtlich der Bohreffektivität vorteilhafter ist.at a preferred embodiment of the invention extend the multiple groove sections with a much larger one Circumferential direction component as axial direction component. It is clear that the ring sections also exclusively in the axial direction can extend. However, it turned out that one dominant circumferential direction component in terms of drilling efficiency more advantageous is.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die mehreren Rillenabschnitte parallel zueinander angeordnet. Aufgrund der parallelen Anordnung und dem damit notwendigerweise einhergehenden Abstand der mehreren Rillenabschnitte zueinander ist es möglich, den Bohrmehl-Abtransporteffekt der mehreren Rillen zu steigern, ohne das Bohrwerkzeug zu stark zu schwächen.at A preferred embodiment of the invention are the several Groove sections arranged parallel to each other. Because of the parallel Arrangement and the necessarily associated distance the multiple groove sections to each other it is possible to increase the drilling dust removal effect of the multiple grooves without weakening the drill too much.
Vorzugsweise erstrecken sich die mehreren Rillenabschnitte jeweils von einem dem Spanende zugewandten Rand der Hauptwendelnut zu einem dem Befestigungsende zugewandten Rand der Hauptwendelnut, insbesondere linear umfänglich. Vorzugsweise erstrecken sie sich von einem zum anderen Rand auf dem kürzesten Weg längs der Wendelstegaußenfläche.Preferably each of the plurality of groove portions extends from one the cutting facing edge of the main spiral groove to a mounting end facing edge of the main spiral groove, in particular linearly circumferential. Preferably extend from one edge to the other the shortest Path along the spiral web outer surface.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegen die mehreren Rillenabschnitte auf wenigstens einer gedachten gemeinsamen Nebenwendelbahn, deren Steigung kleiner als die Hauptwendelnutsteigung ist. Die Wendelsteigung definiert sich durch eine axiale Breite (in mm) eines vollumfänglichen 360°-Umlauf der Wendel. Vorzugsweise ist die Steigung der wenigstens einen Nebenwendelbahn derart kleiner als die Hauptwendelnutsteigung, dass der wendelförmige Verlauf der Nebenwendelbahn bei einem Umlauf wenigstens einmal, vorzugsweise mehrere Male, insbesondere mehr als fünf oder zehn Mal, durch die Hauptwendelnut unterbrochen ist. Bei der Anordnung der mehreren Rillenabschnitte auf einer einzigen, sich längs des Bohrwerkzeugs erstreckenden Wendelbahn unterschiedlicher Steigung zur Hauptwendelnutsteigung wurden optimale Dauerfestigkeitsergebnisse erzielt, wobei die Bohreffektivität aufgrund eines verbesserten Bohrmehlabtransports sowie einer Verringerung der thermischen Belastung des Bohrwerkzeugs erhöht werden kann.at a preferred embodiment of the invention are the several Groove sections on at least one imaginary common secondary spiral path, whose pitch is smaller than the main coil groove pitch. The helical pitch is defined by an axial width (in mm) of a full circumference 360 ° rotation of the helix. Preferably, the slope of the at least one secondary spiral path that is smaller than the main spiral path slope, that the helical course of the Nebenwendelbahn at a Circulation at least once, preferably several times, in particular more than five or ten times, interrupted by the main spiral groove is. In the arrangement of the multiple groove sections on a single, along the drilling tool extending helical path different Slope to Hauptwendelnutsteigung optimal fatigue strength results achieved, the drilling efficiency due to improved Bohrmehlabtransports and a reduction of the thermal load of Drilling tool can be increased.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Hauptwendelbahnsteigung um wenigstens das Zweifache, insbesondere Fünffache, vorzugsweise Zehnfache, insbesondere Zwölf- oder Fünfzehnfache größer als die Wendelsteigung der gedachten Nebenwendelbahn, auf der die mehreren ausschließlich in der Wendelstegaußenfläche eingebrachten Rillenabschnitte positioniert sind.at a preferred embodiment of the invention is the Hauptwendelbahnsteigung at least twice, in particular five times, preferably Ten times, especially twelve or fifteen times greater than the helical pitch of the imaginary secondary helix, on the several exclusively in the Wendelstegaußenfläche introduced groove sections are positioned.
Vorzugsweise bleiben die Wendelsteigung der gedachten Nebenwendelbahn und/oder die Wendelsteigung der Hauptwendelnut längs der gesamten Axialerstreckung des Schneidteils konstant. Auf diese Weise kann ein im Wesentlichen kontinuierlicher und verstopfungsfreier Abtransport von Bohrmehl längs der Hauptwendelnut und der mehreren Rillenabschnitte erreicht werden.Preferably remain the helical pitch of the imaginary Nebenwendelbahn and / or the helix pitch of the main helical groove along the entire axial extent of the cutting part constant. In this way, one can essentially Continuous and blockage-free removal of drilling dust longitudinally the main spiral groove and the plurality of groove sections can be achieved.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist bei einem Durchmesser des zylindrischen Schaftgrundkörpers des Bohrwerkzeugs, insbesondere der teilzylindrischen Wendelstegaußenfläche, von 5 mm, 6 mm, 6,5 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm oder 10 mm eine Wendelsteigung der gedachten Nebenwendelbahn in einem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise von 1,5 mm bis 2,5 mm, ausgewählt. Dabei kann insbesondere die Wendelsteigung der Hauptwendelnut in einem Bereich von 15 mm bis 40 mm, vorzugsweise 22 mm bis 30 mm, bestimmt sein.at A preferred embodiment of the invention is in a Diameter of the cylindrical shaft body of the drilling tool, in particular the part-cylindrical spiral web outer surface, of 5 mm, 6 mm, 6.5 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm or 10 mm a helical pitch the imaginary Nebenwendelbahn in a range of 0.5 mm to 3 mm, preferably from 1 mm to 2.5 mm, preferably from 1.5 mm to 2.5 mm, selected. In particular, the spiral pitch the main spiral groove in a range of 15 mm to 40 mm, preferably 22 mm to 30 mm, to be determined.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Breite der mehreren Rillenabschnitte und/oder eine Radialtiefe der mehreren Rillenabschnitte kleiner als eine Nutbreite der Hauptwendelnut bzw. einer Radialtiefe der Hauptwendelnut. Die Nutbreite definiert sich aus dem kürzesten Abstand zweier sich gegenüber liegender Ränder der Hauptwendelnut auf radialem Niveau der zylindrischen Außenstegfläche zwischen zwei Hauptwendelnuten. Die Radialtiefe der Hauptwendelnut definiert sich durch den Radialabstand deren radialen Tiefpunkts zur teilzylindrischen Außenstegfläche zwischen zwei benachbarten Hauptwendelnuten.at a development of the invention is a width of the plurality of groove sections and / or a radial depth of the plurality of groove portions smaller as a groove width of the main spiral groove or a radial depth of the Main helical. The groove width is defined by the shortest Distance between two opposite edges the main spiral groove at the radial level of the cylindrical outer land surface between two main spiral grooves. The radial depth of the main spiral groove is defined by the radial distance of its radial low point to the partially cylindrical outer web surface between two adjacent main spiral grooves.
Vorzugsweise ist eine Radialtiefe der mehreren Rillenabschnitte kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm, insbesondere gleich 0,1 mm. Eine Breite der mehreren Rillenabschnitte kann kleiner als 1 mm, insbesondere gleich etwa 0,5 mm, 0,6 mm oder 0,7 mm, sein.Preferably, a radial depth of the plurality of groove sections is less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, in particular equal to 0.1 mm. A width of the plurality of groove portions may be smaller than 1 mm, in particular equal to about 0.5 mm, 0.6 mm or 0.7 mm.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die mehreren Rillenabschnitte unterbrochen von der wenigstens einen Hauptwendelnut auf einer gedachten (ununterbrochenen) Nebenwendelbahn. Die die mehreren Rillenabschnitte belegende Nebenwendelbahn windet sich insbesondere im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Schneidteils.at A preferred embodiment of the invention are the several Groove portions interrupted by the at least one Hauptwendelnut on an imaginary (uninterrupted) Nebenwendelbahn. The the several auxiliary sections occupying Nebenwendelbahn winds itself in particular substantially over the entire axial length of the cutting part.
Vorzugsweise mündet die die mehreren Rillenabschnitte belegende Nebenwendelbahn im Wesentlichen in das Bohrende, wobei entweder einer der Rillenabschnitte an dem Bohrende mündet oder zumindest in einem sehr nahen Abstand am Bohrende endet.Preferably opens the secondary spiral path occupying the several groove sections essentially in the drilling end, either one of the groove sections opens at the drilling end or at least in a very close Distance at the end of drilling ends.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung mündet jeder Rillenabschnitt von einem Hauptwendelnutrand in den dazu benachbarten, gegenüberliegenden Hauptwendelnutrand.at a development of the invention opens each groove section from one main turning edge into the adjacent, opposite one Hauptwendelnutrand.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wendelsteigungsrichtung der gedachten Nebenwendelbahn entweder entgegengerichtet oder vorzugsweise gleichgerichtet zur Wendelsteigungsrichtung der Hauptwendelnut.at a development of the invention is the helical pitch direction the imaginary Nebenwendelbahn either opposite or preferably rectified to the helical pitch direction of the main helical groove.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:Further Features, features and advantages of the invention are achieved by the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, in which demonstrate:
In
den
Der
Spiralbohrer
An
dem Befestigungsende
In
dem am Anfang des Fertigungsprozesses des Spiralbohrers idealzylindrischen
Grundkörper des Schneidteils
Zwischen
den Hauptwendelnuten
In
beiden teilzylindrischen Wendelstegaußenflächen
Die
konstante Wendelsteigung der unterbrochenen Nebenwendelbahn beträgt
bei einem 360°-Umlauf etwa 1,5 bis 2 mm. Jeder Rillenabschnitt
Die
einzelnen Rillenabschnitte
Wie
in
Die
Nebenwendelbahn ist aufgrund der geringen Wendelsteigung mehrmals
durch die Hauptwendelnut
Es
zeigte sich, dass bei der durch die Rillenabschnitte
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The in the foregoing description, figures and claims disclosed features can be used both individually and in any combination for the realization of the invention be important in the various embodiments.
- 11
- Spiralbohrertwist drill
- 33
- Befestigungsendeattachment end
- 5, 75, 7
- Aussparungenrecesses
- 1111
- Schneidteilcutting part
- 13, 1513 15
- Hauptwendelnutemain helical
- 1717
- Spanendemachining
- 21, 2321 23
- WendelstegaußenflächenHelix web outer surfaces
- 2727
- Rillenabschnittegroove portions
- XX
- Axialrichtungaxially
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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