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Die Erfindung betrifft ein Tiefbohrwerkzeug für kontinuierliches Tiefbohren mit einem Bohrkopf und einem Schaft, welche Teile längs einer mit Gewinde versehenen kegelstumpfförmigen Fläche mit- einander verschraubt sind.
Bei einem bekannten Bohrwerkzeug (US-PS Nr. 1, 454, 451) ist davon auszugehen, dass das kegelförmige Gewinde eingängig ist und eine entsprechend geringe Steigung aufweist. Bei einem zu- lässigen Drehmoment ergibt sich bei diesem bekannten Gewinde eine ungünstig hohe. bei massivem
Material aber erträgliche Schulterkraft (Vorspannkraft im Gewinde) nach der Beziehung
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worin
F die Schulterkraft in N.
T das Drehmoment in Nm (angenommen mit 36 Nm),
P die Gewindesteigung in mm,
Rt der Teilkreisradius in mm (mittlerer Teilkreis im konischen Gewinde),
Q der halbe Flankenwinkel des Gewindes in Grad,
Rs der Schulterradius in mm (mittlerer Radius an der Anlagefläche) und f der Reibungskoeffizient (0, 08) sind, oder als zahlenmässiges Beispiel :
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F = 10000 N
Diese verhältnismässig grosse axial gerichtete Schulterkraft ist insbesondere bei dünnwandigem rohrförmigen Schaft nicht tragbar, weil sie die Gefahr des Zerreissens der in den zylindrischen übereinanderliegenden, in der Wandstärke nur halbstarken Gewindepartnern bzw. Rohrwände in sich birgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gegebenem Drehmoment die Axialkomponente zur Verhinderung von Rohrbrüchen und axialer Ausknickung zwischen dem Bohrkopf und dem Schaft herabzusetzen und eine schnellere, positionsgenauere und stabilere Gewindeverbindung zwischen Bohrkopf und Schaft zu erreichen. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Gewinde vielgängig ist. Dadurch ergibt sich bei ausreichend grossem Gewindeprofil eine verhältnismässig hohe Steigung der Gewindegänge, wodurch die genannten Überbeanspruchungen und Brüche vermieden werden können. Ferner wird die beim Mehrkammerrohr erwünschte optimale relative Drehstellung zwischen Bohrkopf und Schaft leicht und schnell erreicht. Der aktive Flankenwinkel kann
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B. 70 ,den.
Als zahlenmässiges Beispiel ergibt sich für ein erfindungsgemässes Gewinde nach der vorstehend erwähnten Formel die Schulterkraft zu
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F : ! : 36000 N
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Bei gleich gross angenommenem Drehmoment beträgt in diesem Fall also die sich einstellende
Vorspannkraft nur 6000 N, also nur 60% der Vorspannkraft gemäss dem vorerwähnten Beispiel zum
Stand der Technik.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ganganzahl des Gewindes durch drei teilbar.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- beispieles näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen einen Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Tiefbohrwerkzeuges. Ein Tiefbohrwerkzeug --20-- ist mit einem Bohrkopf --23-- versehen, der eine Schneide --24-- und Stützleisten --26 und 27-- aufweist. Der Bohrkopf --23-- ist über ein konisches vielgängiges, z. B. ein 18-gängiges oder ein 36-gängiges Gewinde --30-- mit einem Rohr --33-- eines Schaftes --35-- des Tiefbohrwerkzeuges --20-- verbunden.
Innerhalb des Rohres --33-- ist ein als Trennwand ausgebildetes Drallelement --37-- angeord- net, dessen hinteres, nicht dargestelltes Ende aus dem Rohr --33-- herausragt. Das in der
Zeichnung linke Ende des Drallelementes --37-- ist an dem linken Ende des Rohres --33-- be- festigt. Zur Erzeugung einer Torsionsvorspannung zwischen dem Rohr --33-- und dem Drallelement - wird das Rohr --33-- in nicht dargestellter Weise an seinem rechten Ende eingespannt.
Sodann wird mit einem Werkzeug Torsion in der gewünschten Grösse aufgebracht. Dabei wird das nicht dargestellte rechte Ende des Rohres --33-- festgehalten. In dem tordierten Zustand werden
Rohr --33-- und Drallelement --37-- an ihrem rechten Ende gegeneinander festgelegt. Auf diese
Weise wird die in dem Schaft --35-- erzeugte Torsionsvorspannung "eingefroren".
Einem so gebildeten Hohlraum --43-- wird am rechten Ende des Schaftes --35-- ein Druck- mittel zugeführt, das die Aufgabe der Kühlung, Schmierung und des Spänetransportes hat.
In den Zeichnungen ist das Tiefbohrwerkzeug --20-- geringfügig von einem Bohrspiegel-57- eines Bohrloches --59-- in einem Werkstück --87-- zurückgezogen. An die Schneide --24-- grenzt ein Spanmaul --60--, das über eine Durchbrechung --61-- in dem Bohrkopf --23-- mit einem wei- teren Hohlraum --63-- für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne in dem Rohr --33-- in Ver- bindung steht.
Das Drallelement --37-- ist als durchgewölbte Trennwand ausgebildet und an seinem linken
Ende über ein sichelförmiges Passstück --65-- an der Innenwand --40-- des Rohres --33--, z. B. durch Löten, befestigt. Das Passstück --65-- bildet mit einer Fläche --67-- die vordere stirn- seitige Begrenzung des Hohlraumes --43-- für die Zufuhr des Druckmittels. Der Hohlraum --43-- steht über Bohrungen, z. B.-70--, in dem Rohr --33-- in ständiger Verbindung mit einem Ring- raum --75--, der zwischen der Bohrlochwand --77-- einerseits und Aussenwänden --78 und 79-- des Bohrkopfes --23-- und des Rohres --33-- anderseits definiert ist.
Am rechten Ende des Ring- raumes --75-- ist die Aussenwand --79-- des Rohres --33-- mit einem Labyrinth --80-- ausgestattet, das nur eine verhältnismässig geringe Druckmittelleckmenge axial nach rechts abströmen lässt und dadurch eine ausreichende Schmierung zwischen dem Rohr --33-- und der Bohrlochwand - auch bei tiefsten Bohrungen --59-- gewährleistet. Der überwiegende Anteil des Druckmittels strömt in dem Ringraum --75-- nach links zu einem Zerspannungsbereich an der Schneide --24-und expandiert, sofern gasförmig, dabei unter wünschenswerter erheblicher Abkühlung der Bohrstelle.
Das fast expandierte Druckmittel erfasst die Späne und treibt sie durch das Spanmaul - -60--, die Durchbrechung --61-- und den Hohlraum --63-- hindurch, bis Druckmittel und Späne den Schaft --35-- an seinem nicht dargestellten rechten Ende verlassen.
Das als durchgewölbte Trennwand ausgebildete Drallelement --37-- weist Seitenflächen auf, die jeweils mit einer Längsnut, z. B.-93--, versehen sind. In jeder Längsnut, z. B.-93--, befindet sich ein mit der Innenwand --40-- des Rohres --33-- abdichtend zusammenwirkendes gummielastisches Dichtelement, z. B.-96--.
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