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Die Erfindung betrifft einen Bohrer, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Bohrer mit besonders gestalteteter Spiralwendel ist beispielsweise aus der
DE 202 19 563 U1 bekannt. Bei diesem Bohrer erstreckt sich in der Bohrmehlabführnut der Spiralwendel eine Zwischenwendel.
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Durch das Zurückspringen des Stegs der Zwischenwendel reibt diese nicht an dem Bohrloch, so dass insofern keine zusätzliche Reibung entsteht, die Zwischenwendel jedoch das Bohrmehl zufördern vermag.
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Andererseits neigen Bohrer mit großen Bohrmehlabführnuten, die auch nicht von einer Zwischenwendel unterbrochen sind, weniger zum Verstopfen der Bohrmehlabführnut. Dies gilt im besonderen Maße für Bohrlöcher, die horizontal oder vertikal nach unten gesetzt werden und bei Bohrlöchern in Ziegel, Stein oder Beton.
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Hierfür geeignete Bohrer sind typischerweise mit einer Hartmetallplatte ausgestattet, die das Material im Bohrlochgrund durch die Schlagwirkung des Hammerbohrers oder Bohrhammers zertrümmert und so den Vortrieb sicherstellt.
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Andererseits ist häufig ein präzises rundes Bohrloch erwünscht, das zudem einen vorgegebenen Durchmesser aufweisen soll. Dies gilt insbesondere bei der Bestimmung des Bohrlochs für Maueranker, die sich zwar aufspreizen, jedoch um ein geringeres Aufspreizmaß als beispielsweise handelsübliche Dübel.
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Um entsprechende Bohrlöcher herstellen zu können, weist die Spiralwendel anwendungsbedingt einen typisch vorgegebenen Durchmesser und eine typisch vorgegebene Stegbreite auf, wodurch sich Bohrlöcher in der gewünschten Qualität erstellen lassen. Bohrlöcher werden typischerweise in unterschiedlichen Tiefen hergestellt, wobei der von einem Bohrer abzudeckende Tiefenbereich beispielsweise zwischen 5 cm und 50 cm schwanken kann. Bei derartigen Bohrern werden dann typischerweise die vorderen Bereiche der Spiralwendel stärker abgenutzt, so dass sich bei weniger tiefen Bohrlöchern auch eine Art Taumelbewegung des Bohrers im Bohrloch einstellen kann, die die erwünschte Genauigkeit verhindert.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der eine gleichbleibende Qualität von Bohrlöchern sowohl bei weniger tiefen als auch bei tieferen Bohrlöchern ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass an der Spiralwendel eine Fase vorgesehen ist, deren Breite sich über den Verlauf der Spiralwendel ändert. So kann die verbleibende Breite des mit dem Bohrloch in Kontakt stehenden Stegrückens an die Erfordernisse angepasst werden, ohne dass der Bohrer insgesamt geschwächt würde:
Wenn beispielsweise – wie es häufig der Fall sein wird – die Verschleißanfälligkeit des Bohrers im Bereich des Steges der Spiralwendel vorne besonders hoch ist, wird dort mit besonders großer Stegbreite gearbeitet, so dass der Verschleiß sinkt.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass im Vergleich mit herkömmlichen Bohrern ein erfindungsgemäßer Bohrer eine deutlich geringere Neigung zum Spiralbruch hat. Während beim herkömmlichen Bohrer der Verschleiß knapp hinter dem Bohrerkopf am größten ist, was zu der gefürchteten Taillierung der Bohrer führt und auch, dazu, dass die Bohrer dort brechen, wird eine derartige Taillierung erfindungsgemäß vermieden, denn an der Stelle, an der die Abtragungskräfte am größten sind, steht auch am meisten Material der Abtragung entgegen.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass in dem Einspannende benachbarten Bereich mit zunehmender Fasenbreite die Stegrückenbreite reduziert ist, was der Reduktion der Reibung zu Gute kommt, ohne dass die Steifigkeit und Stabilität des Bohrers beeinträchtigt würde.
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Erfindungsgemäß lässt sich überraschend die Schlagenergie des Bohrers wegen der verminderten Rückenbreite und der damit geringeren Masse gerade in dem Bereich, der dem Einleiten der Schlagenergie benachbart ist, also in der Nähe des Einspannendes, vollumfänglich weiterleiten, was den Wirkungsgrad des Bohrers erhöht.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, dass die Zunahme der Reibung beim stärkeren Eintauchen des Bohrers gleichsam automatisch kompensiert wird:
Im vorderen Bereich liegt der Stegrücken in seiner vollen Breite am Bohrloch an und erzeugt die entsprechende Reibung. Wenn der Bohrer nun mit dem Bohrfortschritt weiter eintaucht, nimmt zwar die Reibung zu, jedoch deutlich unterproportional im Hinblick darauf, dass die Stegrückenbreite mit zunehmender Breite der Fase zum Einspannende hin immer geringer wird.
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Die Reduktion der Stegrückenbreite kann um 30%, 40% oder gar um 60%, oder auch bis zu 75% betragen, was mit einer entsprechenden Reduktion der Reibungsfläche einhergeht.
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Erfindungsgemäß ist dennoch der Verschleiß an der Spiralwendel nicht geringer; vielmehr wird der bei herkömmtlicher Spiralwendel typische konische Verschleiß kompensiert.
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Erfindungsgemäß günstig ist es auch, dass die Tiefe der Bohrmehlabführnut zum Einspannende hin gleich bleibt und zumindest nicht abnimmt, so dass genügend Freiraum zum Abtransport des Bohrmehls vorliegt.
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Erfindungsgemäß ist es demnach besonders günstig, dass mit zunehmender Fase und dementsprechend geringerer Rückenbreite eine geringere Belastung und Reibung einhergeht, die auch insofern den Wirkungsgrad des Bohrers verbessert. Bei nahezu vollständig in das Bohrloch eingetauchtem Bohrer wird die Zunahme des Drehwiderstandes des Bohrers durch die geringere Zunahme der Reibung beim Eintauchen mindestens teilweise kompensiert.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es auch, dass die Verteilung der Massen an dem Steg der Spiralwendel über den Verlauf des Bohrers ungleich ist. Im Hinblick auf den gleichbleibenden Kerndurchmesser nimmt die Stegmasse von vorne nach hinten betrachtet ab, wobei die Abnahme zwischen 5% und 15% beträgt. Dies reicht überraschenderweise aus, Resonanzen aufgrund der eingeleiteten Längsimpulse zu vermeiden.
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In manchen Fällen wird der Bohrer beim Setzen des Bohrlochs gegenüber der Bohrlochachse etwas schräg gehalten, sei es unabsichtlich, sei es um das Bohrloch endseitig zu erweitern. Dies ist beim Bohren in Ziegel in aller Regel unproblematisch für den Bohrer. Beim Bohren in Beton kann die Spiralwendel dadurch jedoch gegebenenfalls mit Armierungen oder mindestens eingeschlossenen Steinen in Kontakt kommen, wodurch die Spiralwendel an der Kontaktstelle regelmäßig beschädigt wird.
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Erfindungsgemäß lassen sich durch die Fase die Beschädigungen vermeiden oder zumindest reduzieren, denn die Spiralwendel trifft im rückwärtigen Bereich gleichsam stumpf auf den Stein, und das Schrägstellen wirkt hauptsächlich im rückwärtigen Bereich des Bohrers, also nahe dem Einspannende, an welcher Stelle die Fase am größten ist.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1: Eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrers in einer Ausführungsform; und
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2: Eine vergrößerte Darstellung eines Details des Bohrers gemäß 1;
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3: Eine modifizierte Ausgestaltung des Bohrers gemäß 1.
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Der in 1 dargestellte Bohrer 10 weist einen Bohrerkopf 12 und ein Einspannende 14 auf, zwischen denen sich eine Spiralwendel 16 erstreckt. Die Spiralwendel 16 läuft an einem Kern 18 des Bohrers mit konstantem Kerndurchmesser um. Der Kerndurchmesser ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleich groß wie der Durchmesser des Bohrers am Einspannende 14.
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Die Spiralwendel 16 wird durch zwei in an sich bekannter Weise umlaufende Spiralen 20 und 22 gebildet, die je stegförmig ausgebildet sind. Die Spiralen 20 und 22 haben von ihrem Rücken 24 ausgehend zum Kern 18 hin einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt, wobei in an sich bekannter Weise der Übergang zwischen dem Steg 23 und dem Kern 18 durch Radien 26 und 28 vergleichmäßigt wird, die besser aus 2 ersichtlich sind.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich an der Bohrerkopfseite der Spiralwendel 16 eine Fase 30, die gleichsam die bohrkopfseitige Kante des Stegs 23 bricht. Diese ändert sich in ihrer Breite über den Verlauf des Bohrers, wobei sie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in ihrer Breite zunimmt, betrachtet vom Bohrerkopf 12 zum Einspannende 14 hin.
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Parallel zur Zunahme der Breite der Fase 30 ändert sich dementsprechend auch die verbleibende Breite des Stegrückens zu. Am Bohrerkopfende der Sprialwendel 16 ist die Rückenbreite ausgesprochen groß, und zum Einspannende 14 hin ist sie im dargestellten Ausführungsbeispiel auf weniger als die Hälfte dieser Rückenbreite reduziert.
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In einer modifizierten Ausgestaltung ist es auch möglich, am Einspannende 14 die Rückenbreite fast auf Null zu reduzieren.
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Aus 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils dieses Bohrers ersichtlich. Wie ersichtlich ist, nimmt die Breite der Fase bereits über die drei dargestellten Wendelgänge der Spiralwendel 16 zu. Sie ist in dieser Ausführungsform leicht konkav ausgebildet, was sich mit einem Fräskopf mit entsprechend geeignetem Durchmesser ohne weiteres realisieren lässt.
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Aus 3 ist ein Bohrer 10 ersichtlich. Die Hartmetallplatten sind in an sich bekannter Weise an dem Bohrerkopf 12 angebracht. Es ist ersichtich, dass bei dieser Ausführungsform das die Breite der Bohrmehlabführnut 32 über den Verlauf des Bohrers von dem Bohrerkopfende 12 zum Einspannende 14 hin etwas zunimmt, gepaart mit einer Zunahme der Breite der Fase 30.
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Auch hier ist der Durchmesser des Kerns 18 konstant, und der Nutengrund 34 der Bohrmehlabführnut 32 ist zwischen den einzelnen Wendelgängen der Spiralwendel 16 leicht schräg gestaltet, so dass seine Normale leicht nach hinten zum Einspannende 14 hin weist, um so die Bohrmehlabfuhrnut durch schöpfende Wirkung noch weiter zu verbessern.
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Es versteht sich, dass die exakte Ausgestaltung, beispielsweise auch die Größe der Radien 26 und 28 in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpassbar ist, und dass es auch möglich ist, die Breite der Fase 30 in beliebiger Weise über den Verlauf des Bohrers zu variieren, beispielsweise auch zunächst zunehmen zu lassen, dann abnehmen zu lassen und dann noch stärker zunehmen zu lassen. Auch kann der Schrägstellungswinkel der Fase 30, der hier etwa 45 Grad zur Bohrerachse beträgt, in weiten Bereichen an die Erfordernisse angepasst werden, und die Fase kann auch in beliebiger Weise konvex oder konkav oder plan oder profiliert gestaltet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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