Gesteinsbohrer Im Bergbau sind für drehendes Bohren im Gestein in den letzten Jahren die ver schiedensten Bohrer bzw. Bohrköpfe ent wickelt worden, die mehr oder weniger grosse Verbesserungen gegenüber den früher ver- wendeten aufweisen.
Diese Werkzeuge sind aber für die spe ziellen Bohrvorrichtungen des Bergbaues be stimmt und haben im allgemeinen so grosse Abmessungen, dass sie für andere allgemeine Bohrzwecke nicht geeignet sind.
Dem Handwerker steht. somit für ein wirt schaftliches drehendes Bohren im Gestein bis heute kein geeigneter Bohrer zur Verfügung. Er verwendet daher überwiegend den mit Hartmetall bestückten Spiralbohrer mit kon zentrischer kegelförmiger Spitze.
Dieser Spiralbohrer, der als spanabheben des Werkzeug bezeichnet. werden kann, weist nun aber im Hinblick auf seine Ausbildung und Wirkungsweise beim drehenden Bohren im. Gestein grosse Mängel auf. Diese zeigen sieh z. B. darin, dass sich der Bohrer bei un genügendem Lüften und Ausräumen des Bohrloches so stark erwärmt, dass das Hart metall beim Bohren auslötet.
Der CTesteinsbohrer nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Gestein mit, einem spanabhebenden Werkzeug nicht wirksam bearbeitet werden kann. Es wurde deshalb nun ein Bohrer entwickelt, der bei seiner Drehbewegung bei geringen Kraftauf- wand ein bröckelndes Abarbeiten des Gesteins ermöglicht und dadurch die Nachteile der seit her üblichen Spiralbohrer beseitigt.
Dies wird durch die Form und Anordnung der Bohrerschneiden und der Bohrerwindun- gen erreicht.
In der Zeichnung sind Ausführungsfor men des Gesteinsbohrers nach der Erfindung dargestellt. .
Die Fig.1 zeigt einen Gesteinsbohrer mit Vorbohrteil und Nachbohrschneiden.
Die Fig.2 zeigt den Spitzenwinkel a des Gesteinsbohrers mit einer Andeutung des Bohr loches im Gestein.
Die Fig.3 zeigt den Schnittwinkel ss des Gesteinsbohrers mit einer Andeutung der Drehrichtung des Bohrers.
Der Bohrer nach Fig.1 besteht aus einem Vorbohrteil 1 und aus Nachbohrschneiden 2, wobei der Vorbohrteil 1 zwei schräge, nach aussen ansteigende hinterschliffene Schneid kanten 3 aufweist. Der Spitzenwinkel a der Sehneidkanten kann in weiten Grenzen schwanken, d. h. zwischen 50 und 75 Grad liegen. Die Härte des zu bohrenden Werk stoffes spielt hiebei nur eine untergeordnete Rolle. Der Schneidwinkel ss liegt ebenfalls zwischen 50 und 75 Grad.
Bei härterem Werk stoff werden stumpfere Schneidwinkel ss bis zu 75 Grad angewandt, während für weicheres Material spitzere Schneidwinkel von 50 Grad an aufwärts zur Anwendung kommen. Die Schneidkanten 3 liegen in einer Ebene, die durch die Bohrerachse führt. Zwischen den beiden Schneiden des Vorbohrteils 1 ist in der Bohreraehse ein Schlitz 4 angeordnet, wie er bei im Bergbau verwendeten Gesteins bohrern bekannt ist.
Der Durchmesser des Vorbohrteils 1 ist kleiner als der Abstand der äussern Schneid spitzen 6 der Sehneidkanten 3 voneinander.
Die Nachbohrschneiden 2 bilden gegen über dem Vorbohrteil 1 eine Stufe und sind gegenüber den Schneiden des Vorbohrteils um etwa 90 Grad versetzt. Die Nachbohr- schneiden steigen ebenfalls nach aussen an 5 und .die Spitzenwinkel der Sehneidkanten 5 betragen dabei 50 bis 75 Grad. Die Schneid winkel betragen dabei ebenfalls 50 bis 75 Grad.
Die Sehneidkanten 5 der hinterschliffenen Nachbohrschneiden 2 könnten auch in zwei Ebenen liegen, die parallel zueinander ver schoben sind.
Der Durchmesser des Bohrers unterhalb der Nachbohrschneiden 2 ist kleiner als der Abstand der äussern Sclmeidspitzen 7 der Schneidkanten 5 voneinander. Der Abstand der Sehneidspitzen 7 bestimmt den Durch messer des Bohrloches im Gestein 9.
Je nach der Grösse des Bohrerdurch- messers können auch mehr als zwei Nachbohr- schneiden angeordnet. sein, die zueinander versetzt sind. Dabei sind die Nachbohr- schneiden in Richtung der Bohrerachse in Stufen angeordnet.
Bei allen Ausführungen können die Bohrer mit Hartmetallplättchen, z. B. aus gesintertem Z'4Tolframcarbid, versehen sein, die die Spitzen und Schneidkanten bilden.
Das Material des Bohrerkörpers besteht aus hochwertigem, legiertem, Stahl, z. B. Chrom Vanadiumstahl.
Die Herstellung des Bohrers erfolgt in folgender Weise Ein Stück Rundstahl wird auf die erfor derliche Länge in der Wärme zu einem Flach eisen spanlos verformt. Der flachverformte Teil wird hierauf warm verdreht, und zwar in dem der Drehrichtung des Bohrers ent gegengesetzten Sinn. Der rund verbleibende Teil des Stahles dient zum Einspannen in ein Futter oder wird als Morsekonus ausgebildet.
Die spanlose V erformLrng bei der Her stellung des Gesteinsbohrers hat gegenüber den bisher bei Spiralbohrern üblichen Her stellungsverfahren durch spanabhebende Ver arbeitung wesentliche Vorteile, da durch die hierbei eintretende Materialverdiehtung eine besonders hohe Festigkeit erreicht wird.
Das verwendete hoelrwertige Material und das geschilderte Herstellungsverfahren erge ben einen Bohrer, dessen Windungen 8 so aus gebildet sind, dass der Kerndurchmesser des Bohrers etwa ein Drittel des Windungsdureh- messers beträgt. Dadurch wird der Raum zwischen den Windungen 8 des Bohrers für die Ausbringung des Bohrgutes möglichst gross.
Die Arbeitsweise des Gesteinsbohrers nach der Erfindung ist folgende: Zunächst dringen die äussern Spitzen 6 an den Sehneidkanten 3 des Vorbohrteils 1 in da, zu bohrende Material 9 ein. Das Bohrgut. wird dabei nicht, wie beim Bohren von Me tallen, abgeschnitten oder abgeschabt, sondern durch die Sehneidkanten 3 abgebröckelt.. Die ses Abbröckeln des Gesteins ergibt eine we sentliche Steigerung der Bohrleistung, zumal ein Zurückziehen oder Lüften des Bohrers zum Ausräumen des Bohrgutes nicht mehr erforderlich ist.
So wird beispielsweise eine Ziegelstein- mauer von 54 ein Stärke mit einem Bohrer von 25 'mm Durchmesser bei einer Drehzahl von etwa 400/Minute in etwa 50 Sekunden durch bohrt und Basaltgestein von 20 ein Stärke ; ebenfalls bei einer Drehzahl von 40O/Minute mit einem Bohrer von 12 mm Durchmesser in etwa einer Minute.
Rock drills In the mining industry, a wide variety of drills and drill heads have been developed over the past few years for rotary drilling in rock, which have more or less major improvements over the previously used ones.
However, these tools are for the spe cial drilling devices in the mining industry and are generally so large that they are not suitable for other general drilling purposes.
The craftsman stands. thus no suitable drill is available to date for economical rotary drilling in rock. He therefore mainly uses the carbide-tipped twist drill with a concentric conical tip.
This twist drill that is referred to as cutting the tool. can be, but now points in terms of its training and mode of action when drilling in rotary. Rock has major defects. These show z. B. in the fact that the drill heats up so much if there is insufficient ventilation and clearing of the borehole that the hard metal brazes out during drilling.
The C-stone drill according to the invention is based on the knowledge that stone cannot be effectively machined with a cutting tool. For this reason, a drill has now been developed which, with its rotary movement, enables the rock to be crumbled away with little effort, thereby eliminating the disadvantages of twist drills that have been common since then.
This is achieved through the shape and arrangement of the drill bits and the drill windings.
In the drawing Ausführungsfor men are shown the rock drill according to the invention. .
1 shows a rock drill with a pre-drilling part and re-drilling cutters.
2 shows the tip angle a of the rock drill with an indication of the drill hole in the rock.
3 shows the cutting angle ss of the rock drill with an indication of the direction of rotation of the drill.
The drill according to FIG. 1 consists of a pre-drilling part 1 and re-drilling cutters 2, the pre-drilling part 1 having two inclined, outwardly rising undercut cutting edges 3. The point angle α of the cutting edges can vary within wide limits, i. H. be between 50 and 75 degrees. The hardness of the material to be drilled only plays a subordinate role here. The cutting angle ss is also between 50 and 75 degrees.
For harder material, more obtuse cutting angles up to 75 degrees are used, while for softer material more acute cutting angles of 50 degrees upwards are used. The cutting edges 3 lie in a plane which leads through the drill axis. Between the two cutting edges of the pre-drilling part 1, a slot 4 is arranged in the drill bit, as is known in the case of rock drills used in mining.
The diameter of the pre-drilling part 1 is smaller than the distance between the outer cutting tips 6 of the visual cutting edges 3 from one another.
The reaming cutters 2 form a step with respect to the pre-drilling part 1 and are offset by approximately 90 degrees with respect to the cutting edges of the pre-drilling part. The reaming cutters also rise outwards 5 and the point angles of the visual cutting edges 5 are 50 to 75 degrees. The cutting angles are also 50 to 75 degrees.
The Sehneidkanten 5 of the relief-ground Nachbohrschitzen 2 could also lie in two planes that are pushed parallel to each other ver.
The diameter of the drill below the reaming cutters 2 is smaller than the distance between the outer cutting tips 7 of the cutting edges 5 from one another. The distance between the cutting tips 7 determines the diameter of the borehole in the rock 9.
Depending on the size of the drill diameter, more than two re-drilling cutters can also be arranged. that are offset from one another. The re-boring cutters are arranged in steps in the direction of the drill axis.
In all versions, the drills can be fitted with carbide plates, e.g. B. made of sintered Z'4Tolframcarbid, which form the tips and cutting edges.
The material of the drill body consists of high quality, alloyed steel, e.g. B. chrome vanadium steel.
The drill is made in the following way: A piece of round steel is deformed to the required length in the heat to a flat iron without cutting. The flat deformed part is then twisted warm, in the opposite sense to the direction of rotation of the drill. The remaining part of the steel is used for clamping in a chuck or is designed as a Morse taper.
The non-cutting deformation in the manufacture of the rock drill has significant advantages over the manufacturing processes that have hitherto been used in twist drills by machining, since the material distortion that occurs here achieves particularly high strength.
The high-quality material used and the manufacturing process described result in a drill whose windings 8 are formed in such a way that the core diameter of the drill is approximately one third of the winding diameter. As a result, the space between the windings 8 of the drill is as large as possible for the extraction of the cuttings.
The method of operation of the rock drill according to the invention is as follows: First of all, the outer tips 6 penetrate into the material 9 to be drilled at the saw cutting edges 3 of the pre-drilling part 1. The cuttings. is not, as when drilling metals, cut off or scraped off, but crumbled off by the cutting edges 3. This crumbling of the rock results in a significant increase in drilling performance, especially since it is no longer necessary to withdraw or ventilate the drill to clear out the cuttings is.
For example, a brick wall of 54 mm thick is drilled through with a 25 mm diameter drill at a speed of about 400 / minute in about 50 seconds and basalt rock of 20 mm thick; also at a speed of 40O / minute with a drill of 12 mm diameter in about one minute.