DE102012221812A1

DE102012221812A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102012221812A1
Application number: DE201210221812
Authority: DE
Inventors: Helmut Duscha; Andrea Pedretti; Rainer Widmann; Harry Fluhr; Felix Schuler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur bohrenden und/oder schlagenden Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton, mit einem, eine stirnseitige Arbeitsfläche aufweisenden Arbeitskörper, welcher zumindest um eine Drehachse drehend antreibbar ist. Dabei ist auf der Arbeitsfläche eine Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen angeordnet, welche zumindest teilweise über die Arbeitsfläche hervorstehen und bei einer Drehung um die Drehachse zumindest abschnittsweise eine erste Einhüllende als Eingriffsfläche definieren. Es wird vorgeschlagen, dass die Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen zumindest Paare und/oder Gruppen von Hartstoffschneidelementen umfasst, wobei ein erstes Schneidelement jedes Paares oder jeder Gruppe zur Festlegung der ersten Einhüllenden beiträgt, während ein zweites Schneidelement bei einer Drehung um die Drehachse zumindest abschnittsweise eine zweite Einhüllende festlegt, welche von einer Bohrspitze aus betrachtet entlang der Drehachse axial hinter der ersten Einhüllenden liegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur bohrenden und/oder schlagenden Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Bekannte Gesteins- und Betonbohrer zur bohrenden und/oder schlagenden Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton sind heute in der Lage, Beton verstärkende Armierungseisen bis zu einem bestimmten Maximaldurchmesser zu schneiden. Diese kleineren Bohrer haben dabei üblicherweise ein einstückiges Hartstoffschneidelement, insbesondere eine Hartmetallspitze, ein Hartmetallschneide oder Hartmetallschneidkopf, welches den Nenndurchmesser des Bohrers bzw. Bohrmeißels definiert und die mechanische Stabilität und Aggressivität liefert, um Armierungs- oder Bewehrungsstäbe zu trennen oder zu schneiden.
Aus Kosten- und Stabilitätsgründen werden bei Bohrern für größere Bohrdurchmesser die Bohrspitzen oder Bohrschneiden aus zwei, drei oder mehreren, häufig einer Vielzahl kleinerer Hartstoffschneidelemente aufgebaut, welche den Beton und die unter Umständen darin befindlichen Armierungsstäbe lokal zerstören oder trennen. Unter einem Hartstoffschneidelement wird hierbei insbesondere, ein Einsatzkörper mit zumindest einer, zumindest entlang einer Kante des Einsatzkörpers angeordneten Schneidkante verstanden. Die Schneidkante ist dabei vorzugsweise für eine kratzende, schabende und/oder schlagende Belastung bzw. Bearbeitung eines Werkstücks ausgebildet bzw. ausgeformt. Unter einem Hartstoff werden hierbei insbesondere ein gehärteter Stahl, ein Hartmetall – beispielsweise WC-Co-Hartmetall, WC-(Ti, Ta, Nb)C-Co-Hartmetall –, eine hartmetallische Legierung, eine Hartkeramik, ein Cermet – beispielsweise Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid und/oder Titannitrid bzw. Mischungen daraus – und/oder ein harter mineralischer Werkstoff wie beispielsweise Korund oder Diamant verstanden. Die kleineren Hartstoffschneidelemente sind dabei in der Regel unter einem bestimmten seitlichen und/oder radialen Versatz und/oder einem bestimmten Winkelabstand in der Bohrspitze oder Bohrschneide angeordnet, wobei sie vorzugsweise entlang einer Umfangslinie sich um eine Drehachse, insbesondere eine Bohrdrehachse des Bohrers erstreckenden Arbeitsfläche angeordnet sind. In der Regel sind sie jedoch anfälliger gegen Abrieb als größere Hartstoffschneidelemente. Da sie mehr Verschleiß im Prozess des Bohrens von Beton aufweisen, stumpfen ihre Schneidkanten schneller ab. Dieser inhärente Verlust von Schärfe oder Aggressivität reduziert ihre Leistung besonders in metallischen Bewehrungen entscheidend. Auch aus diesem Grund sind heute große Hammerbohrer nicht in der Lage Bewehrung in befriedigender Weise oder angemessene Zeit zu zerschneiden.
Neben derartigen Betonbohrern, welche insbesondere in Form von Vollbohrern, Durchbruchsbohrern oder Bohrwerkzeugen mit zumindest einer Kühl- und/oder Schmiermittelzufuhrbohrung angeboten werden, sind zur bohrenden Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton sogenannten Bohrkronen bekannt, bei denen in einer als Arbeitsfläche ausgebildeten Stirnfläche eines üblicherweise hohlzylindrischen, vorzugsweise kreiszylindrischen Arbeitskörpers eine Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen eingesetzt sind.
Bei einer insbesondere für das Bohren oder Schlagbohren typischen Rotationsbewegung der vorgenannten, bekannten Bohrwerkzeuge werden die Hartstoffschneidelemente um die Bohrdrehachse drehend angetrieben. Die Konturlinien der Schneidkanten, insbesondere die am weitesten exponierten Abschnitte der Schneidkanten der Hartstoffschneidelement und/oder die radial am weitesten exponierten Flächen, Kanten und/oder Ecken der Hartstoffschneidelemente bilden dabei einen sogenannten Rotationskörper, dessen von der Bohrachse gesehen äußere Oberfläche bzw. Mantelfläche auch als sogenannte erste Einhüllende bezeichnet wird. In diesem Zusammenhang wird unter der Formulierung „am weitesten exponiert” insbesondere verstanden, dass ein Konturabschnitt einer Konturlinie eines spezifischen Hartstoffschneidelements den im Vergleich zu den übrigen Konturlinien des Hartstoffelements und der Konturlinien der übrigen Hartstoffelementen größten radial und/oder axial Abstand bezogen auf die Bohrdrehachse aufweist. Dadurch ragt dieser Konturabschnitt über einen Rotationskörper der bei Drehung der verbleibenden Konturlinien des Hartstoffelements und der Konturlinien der übrigen Hartstoffelemente hinaus. Diese erste Einhüllende bildet somit bei Kontakt des Bohrwerkzeugs mit einem Werkstück eine Eingriffsfläche für die schabende, kratzende und/oder schlagende Bearbeitung des Werkstücks.
Den vorgenannten, bekannten Bohrwerkzeugen ist gemeinsam, dass bei wiederholter und/oder länger andauernder Bohr- und/oder Schlagbohr- und/oder Hammerbohrbearbeitung von insbesondere mit metallischen Armierungen versehenen mineralischen Werkstoffen ein Bohrfortschritt BF mit der Bearbeitungsdauer BD vergleichsweise schnell abnimmt, insbesondere ein einsetzender Verschleiß zu einer spürbaren Abnahme des Bohrfortschritts BF führt. Unter einem Bohrfortschritt wird dabei insbesondere eine Eindringgeschwindigkeit v_E in den armierten Werkstoff verstanden. Dabei wird eine Eindringgeschwindigkeit v_E insbesondere als ein Differenzenquotient von Eindringtiefe ET pro Zeiteinheit der Art v_E ~ ΔET/Δt definiert.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug zur bohrenden und/oder schlagenden und/oder hämmernde Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine Abnahme eines Bohrfortschritts BF über eine Einsatzdauer des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs vorteilhaft reduziert, zumindest jedoch verzögert wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen zumindest Paare und/oder Gruppen von Hartstoffschneidelementen umfasst, wobei ein erstes Schneidelement jedes Paares oder jeder Gruppe zur Festlegung der ersten Einhüllenden beiträgt, während ein zweites Schneidelement bei einer Drehung um die Drehachse zumindest abschnittsweise eine zweite Einhüllende festlegt, welche von einer Bohrspitze aus betrachtet entlang der Drehachse axial hinter der ersten Einhüllenden liegt. Bezüglich der ersten und zweiten Einhüllenden wird unter „axial hinter liegen” insbesondere verstanden, dass die zweite Einhüllende die erste Einhüllende bei einer Betrachtung von der Bohrspitze aus nicht berührt oder zumindest nicht durchdringt, vorzugsweise dass die zweite Einhüllende von der der Bohrspitze in Richtung auf einen Bohrkörper aus gesehen, in axialer Richtung vollständig hinter der ersten Einhüllenden liegt. Insbesondere weist die zweite Einhüllende bezogen auf die erste Einhüllende einen Axialversatz A1 entlang der Bohrdrehachse auf. Der Axialversatz A1 liegt dabei vorzugsweise zwischen 0,25 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, idealerweise zwischen 0,75 und 1,25 mm. In einer vorteilhaften Abwandlung liegt der Axialversatz A1' zwischen 10% und 80% eines Überstandes des Hartmetallschneidelements mit dem größten Überstand, vorzugsweise zwischen 20% und 20%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 60%. Unter einem Überstand wird dabei insbesondere ein Höhenmaß verstanden, mit welchem das Hartmetallschneidelement über die Arbeitsfläche hervorsteht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Schneidkante eines jeden zweiten Schneidelementes gegenüber einer Schneidkante seines das Paar oder die Gruppe bildenden ersten Schneidelement von der Bohrspitze entlang der Drehachse gesehen axial zurückversetzt, insbesondere um denselben Axialversatz A2 zurückversetzt. In dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, bereits mit im Wesentlichen gleichen Hartstoffschneidelementen als erstem und zweitem Schneidelement in den Paaren bzw. Gruppen eine besonders kostengünstige Variante eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs zu erzielen. Unter „im Wesentlichen gleich” wird dabei insbesondere verstanden, wenn zwei Körper, insbesondere Schneidelemente, sich hinsichtlich ihrer Kontur nur in zwei Maßen, bevorzugt in einem Maß, wie beispielweise einer Gesamthöhe, einer Gesamtbreite, eines Einzugsmaßes und/oder eines Winkels an im Wesentlichen einer Ecke, Kante und/oder Oberfläche, deutlich unterscheiden, d. h. eine entsprechende Maßabweichung aufweisen. Dabei wird unter einer „deutlich unterscheidenden” Maßabweichung, insbesondere eine Abweichung von zumindest 5%, vorzugsweise mindestens 10%, besonders bevorzugt von mindestens 20% zwischen den zu vergleichenden Maßen verstanden. Unter „im Wesentlichen gleich” kann dabei auch verstanden werden, wenn zwei Körper, insbesondere Schneidelemente, zumindest im Wesentlichen kongruente Körpergeometrien und/oder Topologien aufweisen. Der Axialversatz A2 liegt dabei vorzugsweise zwischen 0,25 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, idealerweise bei in etwa 1 mm.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass ein jedes der zweiten Schneidelemente gegenüber seinem das Paar oder die Gruppe bildenden ersten Schneidelement von der Bohrspitze entlang der Drehachse gesehen axial zurückversetzt ist, insbesondere um denselben Axialversatz A3 zurückversetzt ist. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, mit identischen Hartstoffschneidelementen als erstem und zweitem Schneidelement in den Paaren bzw. Gruppen eine besonders kostengünstige Variante eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs zu erzielen. Der Axialversatz A3 liegt dabei vorzugsweise zwischen 0,25 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, idealerweise bei in etwa 1 mm.
Eine besonders einfache Ausführung eines erfindungsgemäßes Paares oder einer erfindungsgemäßen Gruppe von Hartstoffschneidelementen wird dadurch erreicht dass, eine Höhe h2 der zweiten Schneidelemente eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe geringer ist als eine Höhe h1 der ersten Schneidelemente eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe. Unter einer Höhe eines Hartstoffschneidelements wird dabei insbesondere eine Gesamthöhe des Schneidelements, vorzugsweise eine maximale Raumerstreckung in einer Richtung parallel zur Bohrdrehachse bei einer lagerichtigen Anordnung des Hartstoffschneidelements an der Arbeitsfläche verstanden. Vorzugsweise beträgt eine Höhenunterschied A4 zwischen der Höhe h1 und der Höhe h2 zwischen 0,25 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, idealerweise bei in etwa 1 mm. In einer vorteilhaften Abwandlung liegt der Höhenunterschied A4' zwischen 0.25% und 4%, vorzugsweise zwischen 0.5% und 3%, besonders bevorzugt zwischen 0.8% und 2% eines Bohrdurchmessers des Bohrwerkzeugs.
In einem anderen Weiterentwicklungsaspekt zum erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug weisen die ersten Schneidelemente eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe eine erste Schneidengeometrie und die zweiten Schneidelemente eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe eine zweite Schneidengeometrie auf, welche vorzugsweise nicht identisch zu einander ausgebildet sind. Unter einer Schneidengeometrie wird dabei insbesondere die Form einer Bearbeitungskante des jeweiligen Schneidelements verstanden, also vorzugsweise eine geometrische Gestalt oder Topologie einer Kante oder zumindest eines Kantenabschnitts der bei einer Bearbeitung eines Werkstücks mit diesem in direkten Kontakt tritt, um vorzugsweise Materialteile vom Werkstück zu lösen oder zu trennen. Insbesondere kann es dabei um eine zumindest abschnittsweise stemm-, schlag-, schabe-, kratz- und/oder schnittkantenartige Ausbildung einer Kante des Schneidelements handeln. In einer bevorzugten Ausführung weist die erste Schneidengeometrie eine für Gesteinsbohrer typische, für schabende, kratzende und/oder schlagende Werkstückbearbeitung geeignete Schneidenform auf. Eine derartige Schneidenform ist insbesondere durch einen Winkelübergang mit einem Winkel w1 zwischen einer Span- und einer Freifläche im Bereich zwischen 60° und 110°, vorzugsweise zwischen 80° und 100°, besonders bevorzugt bei ca. 90° gekennzeichnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ergänzend oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Schneidengeometrie eine für schneidende, d. h. durch Materialschnitt trennende, und/oder spanabhebende Werkstückbearbeitung geeignete Schneidenform aufweist. Schließlich kann in einer anderen bevorzugten Ausführung ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass die zweite Schneidengeometrie eine geschärfte Schneidkante umfasst. Eine derartige Schneidkante kann dabei beispielsweise bereits direkt bei der Herstellung des Hartstoffschneidelements durch direkte Anformung der Schneidkante in einem Pressling oder Grünteil während eines Pressvorgangs und/oder nachträgliches Anformen aber vor einer das Gefüge umwandelnden Wärmebehandlung. Diese Variante hat den Vorteil im Wesentlichen ohne teure und/oder aufwändige Nachbearbeitungsschritte an einzelnen Hartstoffschneidelementen auszukommen. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Hartstoffschneidelement nach der Wärmebehandlung zumindest entlang einer als Schneidkante auszubildenden Kante des Hartstoffschneidelements durch eine Schleifbearbeitung, beispielsweise mittels einer Diamant-Schleifbearbeitung, und/oder mittels Funkenerosion oder alternativen Erosionsverfahren eingebracht bzw. angeformt wird. Derartig hergestellte Hartstoffschneidelemente mit in das harte Material eingebrachten Schneidkanten weisen vorteilhaft schärfere Schnittkanten auf.
In einem anderen Weiterentwicklungsaspekt kann an erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugen vorgesehen sein, dass Gruppen von Hartstoffschneidelementen vorgesehen sind, welche eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Schneidelementen aufweisen. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn die Gruppen zwei, drei oder mehr erste Schneidelemente aufweisen, wodurch insbesondere eine Schlagbelastung bei einer schlagenden, schlagbohrenden, hämmernden oder hammerbohrenden Bearbeitung eines Werkstücks auf eine größere Anzahl von ersten Schneidelementen verteilt wird. Dies kann insbesondere bei erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugen für größere Bohrdurchmesser von Vorteil sein, da diese einen größeren Umfang ihrer Arbeitsfläche aufweisen. In einer ergänzenden oder alternativen Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass die Gruppen zwei, drei oder mehrere zweite Schneidelemente aufweist. Dies kann insbesondere bei einem Einsatz an hoch armierten Werkstoffen, bevorzugt an mineralischen Werkstoffen mit einer Dichte bzw. Konzentration an Armierungsmitteln, wie beispielsweise Metalfasern, Metaldrahtstücken oder -abschnitten und/oder Metalldrähten und/oder Drahtgeflechten, insbesondere engen Drahtgeflechten, von Vorteil sein.
Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die ersten und zweiten Schneidelemente jeder Gruppe von Hartstoffschneidelementen aus von einander unterschiedlichen Hartstoffen gebildet sind. Unter einem Hartstoff werden hierbei insbesondere ein gehärteter Stahl, ein Hartmetall – beispielsweise WC-Co-Hartmetall, WC-(Ti, Ta, Nb)C-Co-Hartmetall –, eine hartmetallische Legierung, eine Hartkeramik, ein Cermet – beispielsweise Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid und/oder Titannitrid bzw. Mischungen daraus – und/oder ein harter mineralischer Werkstoff wie beispielsweise Korund oder Diamant verstanden. Dabei kann es auch sinnvoll sein, wenn insbesondere die zweiten Schneidelemente aus einem gehärteten und/oder oberflächenbehandelten – beispielsweise mit einer Hartstoffbeschichtung überzogene Oberflächen aufweisenden – Metall, Metalllegierung, insbesondere einem Stahl bestehen. Alternativ kann es jedoch auch Vorteile bringen, wenn die ersten und zweiten Schneidelemente jeder Gruppe von Hartstoffschneidelementen aus demselben Hartstoff gebildet sind.
In einer weiteren Fortentwicklung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass Gruppen von Hartstoffschneidelementen vorgesehen sind, welche zumindest ein drittes Schneidelement umfasst. Unter einem dritten Schneidelement wird dabei insbesondere ein Schneidelement verstanden, welches eine andere geometrische Gestalt und/oder Kontur, insbesondere zumindest eine abweichende Schneidkante, und/oder eine andere Ausrichtung bezüglich der Arbeitsfläche aufweist als die ersten und zweiten Schneidelemente der jeweiligen Gruppen und/oder eine abweichenden Axialversatz aufweisen wie die zweiten Schneidelemente der jeweiligen Gruppe. Auch kann das dritte Schneidelement aus einem anderen Material gefertigt sein, als die ersten und/oder zweiten Schneidelemente. So kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn zusätzlich armierungslenkende Elemente in einzelnen Gruppen vorgesehen sind, wie sie beispielsweise aus DE 10 2011 081 443 A1 bekannt sind.
In einer besonders wirkungsvollen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs ist vorgesehen, dass die ersten und/oder zweiten Schneidelemente und/oder Schneidelemente der dritten Art im Wesentlichen auf einer sich um die Drehachse erstreckenden, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Umfangslinie auf der Arbeitsfläche angeordnet sind. Dabei wird unter angeordnet insbesondere auf die Arbeitsfläche aufgesetzt und/oder in die Arbeitsfläche, insbesondere in der Arbeitsfläche des Arbeitskörpers vorgesehene Ausnehmungen eingesetzt oder eingelassen verstanden. Vorzugsweise werden die Schneidelemente dabei zumindest stoffschlüssig mit dem Arbeitskörper verbunden. Dazu können die Schneidelemente auf die Arbeitsfläche und/oder in die Ausnehmung im Arbeitskörper geklebt, gelötet und/oder geschweißt werden. Dem Fachmann ist dabei eine Vielzahl an konkreten Verbindungsverfahren zur Befestigung von Hartstoffelementen an und/oder in vorzugsweise metallischen Körpern bekannt, deren konkrete Ausführung für die hier betrachtete Erfindung nicht maßgeblich sind und insbesondere keinen weiteren Einfluss auf den Erfindungsgedanken haben.
In einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass neben den Paaren und/oder Gruppen einzelne Zusatzschneidelemente vorgesehen sind. Dabei wird unter einem Zusatzschneidelement insbesondere ein Schneidelement verstanden, welches nicht auf dem Teil der Arbeitsfläche angeordnet ist, auf dem die Schneidelemente der Paare bzw. Gruppen liegen, also insbesondere nicht auf einem ringähnlichen Flächenteil der Arbeitsfläche auf dem die Schneidelemente der Paare bzw. Gruppen angeordnet sind. In einer beispielhaften Ausführung eines Schaftbohrers kann dieses Zusatzschneidelement bei einer Platzierung außerhalb der Arbeitsfläche und/oder innerhalb einer radial vergrößerten Arbeitsfläche durch die Bearbeitung des bis dahin nicht bearbeiteten Bereichs zwischen Zentrierhartmetall und radial äußeren Hartmetallen zu einen positiven Einfluss auf die Bohrgeschwindigkeit führen und/oder den Verschleiß am Bohrkörper reduzieren.
In einer bevorzugten Ausführung kann das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug als Einsatzbohrwerkzeug für die Verwendung an einem motorisch angetriebenem Bohrgerät, insbesondere einer Bohrmaschine, einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer eingesetzt werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass eine sich an die Arbeitsfläche anschließende, sich im Wesentlichen entlang der Drehachse axial erstreckende Mantelfläche des Arbeitskörpers zumindest eine, zumindest abschnittsweise sich in der Mantelfläche erstreckende Abfuhrwendel für den Abtransport von Bohrklein von der Arbeitsfläche aufweist. Unter einer Abfuhrwendel wird dabei insbesondere ein sich entlang einer Axialerstreckung eines vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen Grundkörpers spiralförmig erstreckender, über den Grundkörper vorstehender Vorsprung oder in den Grundkörper eingebrachte Ausnehmung bzw. Nut verstanden. Bevorzugte Abfuhrwendeln können dabei auch eine mehrarmige bzw. mehrstrahlige Spirale aus zwei oder mehr Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen bzw. Nuten aufweisen. Unter „abschnittsweise” wird dabei insbesondere verstanden, dass die Abfuhrwendel nur einen axialen Teilbereich des Arbeitskörpers überdeckt, vorzugsweise sich dabei aber an die Arbeitsfläche im Wesentlichen direkt anschließt. Weiters ist dabei an einem der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Ende des Arbeitskörpers ein Einsteckschaft für die Aufnahme des Bohrwerkzeugs in einem Werkzeughalter eines Bohrgeräts vorgesehen. Unter einem Einsteckschaft wird ins diesem Zusammenhang insbesondere ein Einsteckende verstanden, welches dazu vorgesehen in einem Werkzeughalter des Bohrgeräts lösbar aber zumindest begrenzt festlegbar aufgenommen zu werden, so dass bei einer Benutzung des Bohrgeräts mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug dieses über den Werkzeughalter zumindest drehmomentübertragend antreibbar ist. Dem Fachmann sind hierzu beispielsweise bohrhammertypische Nutenschäfte SDS plus^®- oder SDS max^®-Werkzeugaufnahmen, SDS Quick^®-Schäfte, Hex-Schaftsysteme sowie Spannfutter-Systeme wie Dreibackenfuttersysteme bekannt, deren konkrete Ausführung für die hier betrachtete Erfindung nicht maßgeblich sind und insbesondere keinen weiteren Einfluss auf den Erfindungsgedanken haben.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug als eine Hohlbohrkrone für Kernbohrungen ausgebildet, wobei der Arbeitskörper vorzugsweise hohlkegelförmig oder hohlzylindrisch ausgeführt ist. Bei derartigen Hohlbohrkronen ist die Arbeitsfläche vorzugsweise an einem stirnseitigen Endabschnitt des Arbeitskörpers vorgesehen. Auf der der Arbeitsfläche gegenüber liegenden Stirnseite ist vorzugsweise ein Bodensegment vorgesehen, welches den Arbeitskörper starr, zumindest jedoch lösbar, drehfest mit dem Einsteckschaft verbindet. In bevorzugten Weiterentwicklungen der Hohlbohrkrone kann zusätzlich ein sich entlang der Bohrdrehachse angeordnetes Zentrierelement, insbesondere ein Zentrierbohrer, vorzugsweise lösbar angeordnet sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführung ist das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug als ein Schaftbohrer, insbesondere Gesteinsbohrer ausgebildet ist, wobei der Arbeitskörpers vorzugsweise kegelförmig oder zylindrisch ausgeführt ist. Unter einem Schaftbohrer wird dabei insbesondere ein Vollbohrer mit einem Bohrerkern aus einem Vollmaterial und zumindest abschnittsweise umlaufender Abfuhrwendel, ein Hohlbohrer mit zumindest einer Bohrung zum Transport von Kühl- und/oder Schmiermittel in den Bereich der Arbeitsfläche und zumindest abschnittsweise umlaufender Abfuhrwendel und/oder ein Durchbruchsbohrer mit einem sich zwischen dem mit einer Abfuhrwendel versehenen Arbeitskörper und dem Einsteckschaft anschließenden, vorzugsweise einen gegenüber der Abfuhrwendel geringeren Außendurchmesser aufweisenden Zwischenschaft, welcher vorzugsweise länger ist als eine Axialerstreckung des Arbeitskörpers, verstanden.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eine Bohrkrone als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs;
2 eine Ansicht der in der 1 gezeigten Bohrkrone aus einer Pfeilrichtung II;
3a–d je eine schematische Ansicht eines Arbeitsprozesses mit einer Bohrkrone nach 1 zu verschiedenen Stadien im Bearbeitungsfortschritt;
4a–c je eine schematische Ansicht der Arbeitsflächen von Varianten einer erfindungsgemäßen Bohrkrone;
5a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrkrone;
5b eine Ansicht der in der 5a gezeigten Bohrkrone aus einer Pfeilrichtung A-A;
5c eine Ansicht der in der 5a gezeigten Bohrkrone aus einer Pfeilrichtung B-B;
6 eine Auswertung von Bohrtests in armiertem Beton mit verschiedenen Varianten erfindungsgemäßer Bohrkronen im Vergleich zu einer Bohrkrone nach dem Stand der Technik;
7a eine schematische Seitenansicht eines Durchbruchbohrers als Beispiel eines Schaftbohrers und weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs mit konischen Hartstoffschnedelemente;
7b eine Teilansicht eine anderen Variante eines Durchbruchbohrers gemäß der in 7a gezeigten Ansicht aus einer Pfeilrichtung A-A, wobei hier die Hartstoffschneidelemente keilförmig ausgebildet sind;
8a–c verschiedene Ansichten auf eine Arbeitsfläche eines erfindungsgemäßen Schaftbohrers;
9a–b verschiedene Ansichten auf eine Arbeitsfläche eines weiteren erfindungsgemäßen Schaftbohrers;
10a–c verschiedene Ansichten auf eine Arbeitsfläche eines anderen erfindungsgemäßen Schaftbohrers;
11a–b verschiedene Ansichten auf eine Arbeitsfläche eines zusätzlichen erfindungsgemäßen Schaftbohrers;
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der 1 ist in schematischer Seitenansicht eine Bohrkrone 1 bzw. Hohlbohrkrone als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs gezeigt. Die beispielhafte Bohrkrone 1 umfasst einen Einspannschaft 2, einen als Bohrhülse ausgebildeter Arbeitskörper 3 mit einem Bohrhülsenboden 4 und einem Bohrhülsenmantel 5 sowie Zähen 6. Der Einspannschaft 2 ist mit dem Bohrhülsenboden 4 des becherförmigen Arbeitskörpers 3 verbunden. Die Zähne 6 sind an einer kreisringförmigen Stirnseite 11 des Arbeitskörpers 3 angeordnet. Die kreisringförmige Stirnseite 11 bildet dabei die Arbeitsfläche 12 der Bohrkrone 1. Die Bohrkrone 1 umfasst weiterhin noch einen Zentrierbohrer 8, welcher in Fortsetzung des Einspannschafts 2 auf einer Längsachse LB1 der Bohrkrone 1 angeordnet und mit dem Bohrhülsenboden 4 verbunden ist. In einem drehenden Betrieb wird die Bohrkrone 1 von einer nicht dargestellten Maschine in die Pfeilrichtung w um ihre Längsachse LB1 gedreht und hierbei auch in eine Pfeilrichtung x gegen ein hier symbolisch angedeuteter Armierung dargestelltes, zu bearbeitendes Material gedrückt. In einem drehschlagenden Betrieb erfolgt nicht nur eine Drehung in die Pfeilrichtung w und ein Vorschub in die Pfeilrichtung x, sondern der Vorschub in die Pfeilrichtung x erfolgt zusätzlich schlagartig bzw. impulsartig, so dass die Zähne 6 schneidend, schabendend, kratzend bzw. schälend und meißelnd bzw. zertrümmernd auf das zu bearbeitende Material einwirken.
Entsprechend dem in der 1 gezeigten Schnittverlauf II-II zeigt die 2 einen Schnitt durch den becherartigen Arbeitskörper 3. In der Schnittansicht ist erkennbar, dass der Bohrhülsenmantel 5 eine kreisringförmige Wandung 10 bildet, an deren Stirnseite 11 (siehe 1) die Zähne 6 angeordnet sind. Wie aus der 1 erkennbar ist stehen die Zähne 6 in der axialen Vorschubrichtung x über die kreisringförmige Stirnseite 11 bzw. die Arbeitsfläche 12 hervor. Vorzugsweise werden die Zähne 6 dabei in Aussparungen 10 entlang der Arbeitsfläche 12 des becherartigen Arbeitskörpers 3 eingelassen und/oder eingesetzt und besonders bevorzugt mittels stoffschlüssiger Verbindung im Arbeitskörper 3 fixiert.
Vorzugsweise weisen die Zähne 6 einen Hartstoff 13 auf, besonders bevorzugt bestehen die Zähne 6 dabei aus einem Hartstoff 13. Unter einem Hartstoff werden hierbei insbesondere ein gehärteter Stahl, ein Hartmetall – beispielsweise WC-Co-Hartmetall, WC-(Ti, Ta, Nb)C-Co-Hartmetall –, eine hartmetallische Legierung, eine Hartkeramik, ein Cermet – beispielsweise Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid und/oder Titannitrid bzw. Mischungen daraus – und/oder ein harter mineralischer Werkstoff wie beispielsweise Korund oder Diamant verstanden. Vorzugsweise weisen die Zähne 6 dabei zumindest eine Schneidkante 15 auf, weshalb sie im Weiteren auch als Schneidelemente 14, insbesondere als Hartstoffschneidelemente bezeichnet werden.
In der erfindungsgemäßen Ausführung der Bohrkrone 1 nach 1, sind die Hartstoffschneidelemente 9 dabei in Richtung einer Umfangslinie der Arbeitsfläche 12 in aufeinander folgenden Gruppen von Hartstoffschneidelementen 9a, 9b auf der Arbeitsfläche 12 angeordnet. Jede Gruppe 9a, 9b umfasst dabei zwei erste Schneidelemente 91 sowie je ein zweites Schneidelement 92. Die Schneidelemente 91, 92 sind dabei gemäß 1 im Wesentlichen gleich, vorzugsweise identisch, insbesondere hinsichtlich eines Querschnitts identisch ausgebildet. Im vorliegenden erfindungsgemäßen Beispiel sind die ersten Schneidelemente 91 nun derart auf der Arbeitsfläche 12 angeordnet und in den Arbeitskörper 3 eingelassen und/oder eingesetzt, dass sie um einen Überstand x1 über die Arbeitsfläche 12 hervorstehen. Die zweiten Schneidelemente 92 sind tiefer in den Arbeitskörper 3 eingelassen und/oder eingesetzt, so dass sie einen Überstand x2 aufweisen, welcher geringer ist als x1. Die Differenz der Überstände x1, x2 ergibt dabei einen Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 zwischen den ersten Schneidelementen 91 und dem zweiten Schneidelement 92 jeder Gruppe von Hartstoffschneidelementen 9a, 9b. Im vorliegenden Beispiel nach 1 verlaufen die Schneidkanten 15 der Schneidelemente 91, 92 im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche 12, so dass eine durch die Schneidkanten 15 der ersten Schneidelemente 91 definierte erste Einhüllende 91a sowie eine durch die Schneidkanten 15 der zweiten Schneidelemente 92 definierte zweite Einhüllende 92a jeweils im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche 12 verläuft. Die zweite Einhüllende 92a weist dabei gemäß 1 einen Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 gegenüber der ersten Einhüllenden 91a auf.
Wird nun die erfindungsgemäße Bohrkrone 1 für die Bearbeitung von insbesondere armiertem Beton eingesetzt, so kommen zunächst nur die ersten Schneidelemente 91 jeder Gruppe von Hartstoffschneidelementen 9a, 9b zu einem bearbeitenden Eingriff mit dem Werkstück, da diese erfindungsgemäß um den Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 über die zweiten Schneidelemente 92 vorstehen. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist eine Bohrspitze 17 durch die erste Einhüllende 91a in Richtung x sowie eine Spitze des Zentrierbohrers 8 festgelegt. Die Bohrspitze 17 liegt dabei jeweils auf der Drehachse der Bohrkrone 1. Wenn die Schneidkanten 15 der ersten Schneidelemente 91 zusätzlich beispielsweise einen Neigungswinkel zur Arbeitsfläche aufweisen, wird die Form der ersten Einhüllenden 91a komplexer und unter Umständen die axiale Ausprägung der Bohrspitze 17 variiert.
3a zeigt dazu den Bereich der Arbeitsfläche 12 der Bohrkrone 1 gemäß 1 bei einem beginnenden Arbeitseingriff in ein Werkstück aus armiertem Beton 20. Mit fortschreitender Bohrfortschritt BF, insbesondere mit fortschreitender Eindringtiefe, unterliegen die Schneidkanten 15 der ersten Schneidelemente 91 beanspruchungsbedingtem Verschleiß, insbesondere wird die Schneidkante 15 zunehmend abgerundet, abgetragen, ausgebrochen und/oder erodiert (siehe dazu 3b und 3c). Wird nun im Zuge der fortschreitenden Bearbeitung des armierten Betons 20 ein Armierungselement 21, insbesondere ein Armierungseisen freigelegt, so vermögen die zwischenzeitlich zumindest ansatzweise verschlissenen Schneidkanten 15 der ersten Schneidelement 91 das Armierungselement 21 nur noch begrenzt zu beschädigen oder gar zu zerstören und/oder zu zerschneiden. Typischerweise holpern, hüpfen oder überspringen die teilweise abgerundeten ersten Schneidelemente 91 das Armierungselement 21 im Zuge der Drehbewegung der Bohrkrone 1 in Richtung w. Ein zusätzlich aktivierter Schlagantrieb, welcher Stoßimpulse in Vorschubrichtung x generiert, wirkt hier unter Umständen zusätzlich nachteilig.
Nun können aber die zweiten Schneidelemente 92, deren Schneidkante 15 bislang auf Grund des erfindungsgemäßen Axialversatzes A, A1, A1', A2, A3 vor Verschleiß weitgehend geschützt waren, an dem Armierungselement 21 angreifen, um dieses vorzugsweise zu zerschneiden, zu zertrennen, zu zerreißen und/oder anderweitig zu zerteilen und abzutragen (siehe 3c und 3d). Nach erfolgtem Abtrag des Armierungselements 21 treten die ersten Schneidelemente 91 wieder mit dem mineralischen Anteil des armierten Betons 20 in Eingriff, so dass dessen Abtrag durch die ersten Schneidelemente 91 fortgesetzt werden kann.
Die 4a bis 4c zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht auf die Arbeitsfläche 12 dreier weiterer Ausführungsvarianten für eine erfindungsgemäße Bohrkrone 1 nach 1.
Abweichend zum Ausführungsbeispiel nach 1 weist das zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 nach 4a zweite Schneidelemente 92 auf, wobei die zweiten Schneidelemente 92 aufnehmende Aussparungen 10 im Arbeitskörper 13 im Wesentlichen die gleiche Tiefe, vorzugsweise die gleiche Tiefe haben wie die Aussparungen 10 für die ersten Schneidelemente 91 und die zweiten Schneidelemente 92 selbst eine um den Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 geringere Höhe der Schneidkante 15 aufweisen als die ersten Schneidelemente 91. Vorzugsweise entsprechen die übrigen Maße der zweiten Schneidelemente 92 denen der ersten Schneidelemente 92, wodurch eine besonders kostengünstige Fertigung der Schneidelemente 91, 92 einerseits sowie des Arbeitskörpers 3 andererseits ermöglicht wird. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, wenn die zweiten Schneidelemente 92 in weiteren Maßen und/oder Eigenschaften – z. B. Art des Hartstoffes – von den ersten Schneidelemente 91 abweichen. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Anzahl von ersten und/oder zweiten Schneidelementen 91, 92 innerhalb der Gruppen von Hartstoffelementen 9, 9a, 9b gegenüber der hier gezeigten Kombination 2:1 abweichen bzw. variiert werden. Dabei können beispielsweise Kombinationen von 1:1, 3:1, 3:2 oder andere der Anzahlen von ersten und zweiten Schneidelementen 91, 92 je Gruppe 9, 9a, 9b Vorteile ergeben. In seiner Funktionsweise entspricht diese Ausführung jedoch im Wesentlichen dem Beispiel nach 1 und 3a bis 3d, so dass diesbezüglich auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird.
4b zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 analog zu 1, wobei jede Gruppe von Hartstoffschneidelementen 9, 9a, 9b neben je einem ersten und einem zweiten Schneidelement 91, 92 zusätzlich ein drittes Schneidelement 93 umfasst. Die dritten Schneidelemente 93 legen dabei im Beispiel nach 4b eine dritte Einhüllende 93a fest. Gemäß 4b erstreckt sich die dritte Einhüllende 93a um einen zusätzlichen Axialversatz B hinter der zweiten Einhüllenden 92a. Der Axialversatz B ist dabei vorzugsweise von gleicher Größenordnung wie der Axialversatz A, A1, A1', A2, A3, nicht jedoch zwangsweise identisch mit dem Axialversatz A, A1, A1', A2, A3. Im Beispiel nach 4b sind die Schneidelemente 91, 92, 93 im Wesentlichen identisch untereinander ausgebildet, wobei die unterschiedlichen Axialversätze A, A1, A1', A2, A3 und/oder B durch voneinander abweichende Tiefen der Aussparungen 10 in der Arbeitsfläche 12 des Arbeitskörpers 3 erzielt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest einer Art der Schneidelemente 91, 92, 93 in zumindest einem Maß und/oder einer Eigenschaft von den übrigen Schneidelementen der Gruppe 9, 9a, 9b abweicht. Insbesondere kann in Analogie zum Beispiel nach 4a vorgesehen sein, dass jedes der Schneidelemente 91, 92, 93 eine an den zu erreichenden Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 und/oder B angepasste Gesamthöhe aufweist. Das Ausführungsbeispiel nach 4b weicht insoweit in seiner Funktionsweise von den Beispielen nach 1 oder 4a ab, als dass die dritten Schneidelemente 93 nochmals später einen Verschleiß erfahren als die zweiten Schneidelemente 92.
In 4c ist eine vierte Ausführung einer erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 ähnlich dem Beispiel nach 4a gezeigt, wobei in diesem Beispiel die zweiten Schneidelemente 92 abweichend vom Beispiel nach 4a eine andere Querschnittskontur, insbesondere einen andere Geometrie ihrer Schneidkante 15a aufweisen. Die Schneidkante 15a ist dabei vorzugsweise als echte Schneidkante ausgebildet. Unter einer „echten Schneidkante” wird dabei insbesondere eine Kante verstanden, die zu einem Trennen eines Material durch Schnitt und/oder Spanabheben geeignet ist. Besonders bevorzugt ist die Schneidkante 15a dabei als geschärfte Schneidkante ausgebildet. Zusätzlich können die zweiten Schneidelemente 92 zumindest entlang ihrer Schneidkante 15a mit einer Oberflächenbeschichtung, insbesondere eine die Schärfung schützende Oberflächenbeschichtung und/oder einer einen Selbstschärfungseffekt hervorrufende Oberflächenschicht versehen sein.
Weitere erfindungsgemäße Ausführungen einer Bohrkrone 1 erhält der Fachmann, durch geeignete Kombination der in den Beispielen nach den 1 und 4a bis 4c offenbarten Merkmale. Alternativ oder ergänzend zu den hier beispielhaft dargestellten Ausführungen kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Schneidelemente 91, 92 und/oder 93, insbesondere deren Schneidkanten 15, 15a ein von dem hiergezeigten bezogen auf eine Radialrichtung von der Drehachse der Bohrkrone 1 aus konstanten Querschnitt abweichendes Querschnittsprofil aufweist. So kann beispielsweise die Schneidkante 15, 15a ein S-, wellen- oder Polygon-förmigen Verlauf in Radialrichtung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können die Schneidelemente 91, 92 und/oder 93 um einen Kippwinkel gegenüber der Arbeitsfläche 12 geneigt und/oder um einen Versatzwinkel gegenüber der Radialrichtung geneigt angeordnet und/oder ausgerichtet sein. Erfindungswesentlich ist dabei nur, dass die sich ergebende zweite Einhüllende 92a der zweiten Schneidelemente 92 bzw. die sich ergebende dritte Einhüllende 93a der dritten Schneidelemente 93 von der Bohrspitze 17 aus gesehen axial hinter der ersten Einhüllenden 91a der ersten Schneidelemente 91 befindet, d. h. die erste Einhüllende 91a maximal aus Sicht der Bohrspitze 17 von unten berührt.
Die 5a bis 5c zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrkrone 1. Der Bohrhülsenmantel 5 der Bohrkrone 1 nach 5a weist zusätzlich eine Abfuhrwendel 5a auf, welche dazu vorgesehen ist, anfallendes Bohrklein und Staub aus einer Bearbeitungszone abzuführen. Die Bohrkrone 1 nach 5a weist weiters insgesamt sechs Zähne 6 auf, wobei immer zwei Zähne 6, d. h. die Schneidelemente 91, 92, eine Gruppe von Hartstoffschneidelementen 9, 9a, 9b, 9c bilden. In Drehrichtung w liegt innerhalb einer Gruppe 9, 9a, 9b, 9c immer ein erstes Schneidelement 91 vor einem zweiten Schneidelement 92, wobei die Schneidelemente 91, 92 dabei vorzugsweise gruppenweise unter einem konstanten Winkelabstand wi, wa auf der Arbeitsfläche 12 des Arbeitskörper 3 angeordnet sind (siehe 5b). Vorzugsweise ist der Winkelabstand wi innerhalb einer Gruppe 9, 9a, 9b, 9c zwischen dem ersten Schneidelement 91 und dem zweiten Schneidelement 92 geringer als der Winkelabstand wa zur nächsten Gruppe 9, 9a, 9b, 9c. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Winkelabstände wi, wa annähernd gleich, vorzugsweise gleich sind. Die zweiten Schneidelemente 92 weisen gegenüber den ersten Schneidelemente 91 des Beispiels nach 5a bis 5c einen erfindungsgemäßen Axialversatz A auf, wie es insbesondere in 5c zu erkennen ist.
6 zeigt die Ergebnisse eines Bohrvergleichtestes verschiedener Bohrkronen nach Art des fünften Ausführungsbeispiels (5a bis 5c) und einer Bohrkronen nach dem Stand der Technik (als „Ref” bezeichnet) bei der Bearbeitung von armiertem Beton, wobei die Varianten #1 bis #5 der erfindungsgemäßen Bohrkronen sich durch die Ausprägung des Axialversatzes und/oder einer Geometrie der Schneidkanten zwischen ersten und zweiten Schneidelementen 91, 92 in den drei Gruppen 9a, 9b, 9c unterscheiden. Aufgetragen ist ein Bohrfortschritt BF über die Bearbeitungsdauer BD. Wie zu erkennen ist, weisen alle erfindungsgemäßen Bohrkronen #1 bis #5 einen stabileren, d. h. konstanteren und gleichfalls höheren Bohrfortschritt BF über die Bearbeitungsdauer BD auf als die Bohrkrone Ref. Insbesondere weist die Bohrkrone Ref nach dem Stand der Technik nach etwa der Hälfte der Bearbeitungsdauer einen signifikanten Einbruch im Bohrfortschritt BF auf.
Weitere vorteilhafte Ausführungen einer erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 als Beispiel eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs erhält der Fachmann beispielsweise durch Variation der Anzahl von Gruppen von Hartstoffschneidelementen 9, 9a, 9b, 9c. So kann es vorteilhaft sein anstelle von drei Gruppen, wie sie im Beispiel nach den 5a bis 5c gezeigt sind, zwei, vier oder mehr Gruppen von Hartstoffschneidelementen 9 auf der Arbeitsfläche 12 des Bohrwerkzeugs angeordnet sind. Insbesondere bei größer werdenden Bohrdurchmessern des Bohrwerkzeugs kann dabei eine größere Anzahl von Gruppen 9 von Vorteil sein.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn nicht alle Gruppen identische Kombinationen von zumindest ersten und zweiten Schneidelementen 91, 92 aufweisen. So kann es beispielsweise Vorteile bringen, wenn bei einer Ausführung mit vier Gruppen von Hartstoffschneidelementen 9 immer alternierend eine erste Gruppe 9a eine 1:1 Kombination aus einem ersten und einem zweiten Schneidelement 91, 92, während eine zweite Gruppe 9b eine 2:1 Kombination, eine 1:1:1 Kombination mit einem dritten Schneidelement 93 oder eine andere alternative Kombination aufweist. Dem Fachmann sind in dieser Stelle im Sinne der Auswahl der Kombinationen durch die Erfindung keine wesentlichen Grenzen gesetzt. Vielmehr realisieren alle denkbaren Ausführung den erfindungswesentlichen Gedanken, wobei das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug einerseits eine erste Einhüllende 91a von zum Abtrag von mineralischem Material vorgesehenen ersten Schneidelementen 91 und andererseits eine zweite Einhüllende 92a von verschleißgeschützten zweiten Schneidelementen 92 zum Trennen von Armierungselementen 20 umfasst.
In den 7a bis 11b sind nun im Weiteren Ausführungen eines Durchbruchsbohrers 101 als weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs gezeigt. Bezugszeichen von identischen oder gleichwirkenden Merkmalen erhalten dabei zu besser Übersicht ein um 100 erhöhtes Bezugszeichen.
Das in 7a gezeigte erste Beispiel eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101 weist einen Einspannschaft 102 und einen Arbeitskörpers 103 auf, wobei der Arbeitskörper 103 über einen Zwischenschaft 107 mit dem Einspannschaft 102 verbunden ist.
Der Zwischenschaft 107 kann dabei entweder einteilig mit dem Arbeitskörper 103 und/oder dem Einspannschaft 102 verbunden sein, insbesondere einstückig mit dem Arbeitskörper 103 und/oder dem Einspannschaft 102 ausgeführt sein. Auch wäre in diesem Zusammenhang denkbar, dass der Zwischenschaft 107 stoffschlüssig mit dem Arbeitskörper 103 und/oder dem Einspannschaft 102 verbunden ist. Die einteilige Ausführung hat dabei den Vorteil robust gegenüber hohen Antriebsdrehmomenten zu sein. Weiters findet vorteilhafterweise kann eine Ausbreitung eines an einem Ende des Einspannschaftes 102 von einem Schlagwerk im Betrieb des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs an einem schlagenden Bohrwerkzeug – beispielsweise einer Schlagbohrmaschine oder einem Bohrhammer – eingetragener Schlagimpuls ohne größere innere Verluste – beispielsweise durch Reflexionen an Materialinhomogenitäten und/oder Querschnittsänderungen im Bohrwerkzeug – zu einem Stirnbereich 111 des Arbeitskörpers 103 erfolgen. Durch die geringere Komplexität einteiliger Ausführungen von Bohrwerkzeugen sind diese zu dem kostengünstiger herstellbar. Weiters können keine Einzelteile des Bohrwerkzeugs durch versehentliches Lösen einer lösbaren Verbindung verloren gehen.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn der Zwischenschaft 107 und der Arbeitskörper 103 und/oder der Zwischenschaft 107 und der Einspannschaft 102 mehrteilig ausgebildet miteinander verbunden, insbesondere lösbar miteinander verbindbar sind. So kann beispielsweise der Zwischenschaft 107 einen Schnittstellenbereich 107a aufweisen, mit welchem er lösbar mit dem Einspannschaft 102 verbunden ist. So kann der Schnittstellenbereich 107a als Steck-, Schraub-, Rast- und/oder Klemm-Verbindung ausgeführt sein. Alternativ oder ergänzend kann am Zwischenschaft 107 auch ein analoger Schnittstellenbereich 107b zur lösbaren Verbindung mit dem Arbeitskörper 103 vorgesehen sein. Ein derartiger Aufbau bietet zum einen die vorteilhafte Möglichkeit, den Zwischenschaft 107 abhängig von einer zu erreichenden Bohrtiefe austauschbar zu gestalten, so dass Zwischenschäfte 107 mit unterschiedlichen Längserstreckungen eingesetzt werden können. Zum anderen erlaubt der genannte Aufbau den späteren Austausch von verschlissenen Einspannschäften 102, Arbeitskörpern 103 und/oder Zwischenschäften 107. Auch könnten vorteilhafterweise Einspannschäfte 102 unterschiedlicher Einstecksysteme, wie beispielsweise SDS plus^®- oder SDS max^®-Werkzeugaufnahmen, SDS Quick^®-Schäfte, Hex-Schaftsysteme sowie Spannfutter-Systeme wie Dreibackenfuttersysteme, mit denselben Zwischenschäften 107 und/oder Arbeitskörpern 103 verwendet werden, so dass ein und derselbe Arbeitskörper 103 an unterschiedlichen Werkzeugmaschinen eingesetzt werden kann. Alternativ oder ergänzend können auch unterschiedliche Arbeitskörper 103, beispielsweise in unterschiedlichen Bohrdurchmessern, an ein und demselben Zwischenschaft 107 und/oder Einspannschaft 102 zum Einsatz kommen.
Der Arbeitskörper 103 des Durchbruchbohrers 101 nach 7a in einem dem Zwischenschaft 107 gegenüberliegenden Ende eine sich zentral um eine Drehachse 116 erstreckende Zentrierspitze 108 auf. Die Zentrierspitze 108 weist dabei vorzugsweise eine dachförmiges, schneidenartiges Zentrierelement 108a, welches eine auf der Drehachse 116 angeordnete Bohrspitze 117 festlegt. Vorzugsweise weist das Zentrierelement 108a einen Hartstoff auf, besonders bevorzugter weise besteht es aus einem Hartstoff. Unter einem Hartstoff werden hierbei insbesondere ein gehärteter Stahl, ein Hartmetall – beispielsweise WC-Co-Hartmetall, WC-(Ti, Ta, Nb)C-Co-Hartmetall –, eine hartmetallische Legierung, eine Hartkeramik, ein Cermet – beispielsweise Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid und/oder Titannitrid bzw. Mischungen daraus – und/oder ein harter mineralischer Werkstoff wie beispielsweise Korund oder Diamant verstanden.
In der beispielshaften Ausführung nach 7a weist der Stirnbereich 111 eine Arbeitsfläche 112 auf, welche dabei vorzugsweise abschnittsweise in über sich den Umfang erstreckende einzelne Arbeitsflächensegmente 112a unterteilt ist. Dabei ist hier beispielhaft eine vierfache Segmentierung dargestellt. Aufeinander folgende Arbeitsflächensegmente 112a sind im bevorzugten Beispiel nach 7a durch nutförmige, sich im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse 116 erstreckende Abfuhrkanäle 118 unterbrochen. Die Abfuhrkanäle 118 verbinden dabei vorzugsweise die Arbeitsfläche 112 mit zumindest einer Abfuhrwendel 105a, welche in einer Mantelfläche 105 des Arbeitskörpers 103 vorgesehen ist und sich vorzugsweise axial an die Arbeitsfläche 112 und/oder den Stirnbereich 111 anschließt. Die Abfuhrkanäle 118 dienen dabei insbesondere der Abfuhr von an der Arbeitsfläche 112 anfallendem Bohrklein und/oder Bohrstaub in die Abfuhrwendel 105a. Bevorzugte Abfuhrkanäle 118 sind dabei als von der Drehachse 116 aus betrachtet radial außenliegende Ausnehmungen, Aussparungen, Unterbrechungen des Stirnbereichs 111 oder Nuten ausgebildet. Sie können dabei einen kreis- bzw. halbkreisförmigen, elliptischen, polygonen, dreieckigen, viereckigen und/oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Es kann jedoch auch vorteilhafte Ausführungen ergeben, wenn anstelle der vier Arbeitsflächensegmente zwei, drei oder aber mehr als vier Segmente vorgesehen sind, wobei insbesondere bei größer werdenden Bohrdurchmessern eine höhere Anzahl Segmenten vorgesehen sein kann.
Gemäß 7a ist die Arbeitsfläche 112 auf den Arbeitsflächensegmenten 112a bezogen auf den Stirnbereich 111 in Umfangsrichtung konvex gewölbt ausgeführt. Auf der konvexen Wölbung der Arbeitsflächensegmente 112a sind die Zähne 106 angeordnet. Die Zähne 106 weisen einen Hartstoff 113 auf, besonders bevorzugt bestehen die Zähne 106 dabei aus einem Hartstoff 113. Unter einem Hartstoff werden hierbei insbesondere ein gehärteter Stahl, ein Hartmetall – beispielsweise WC-Co-Hartmetall, WC-(Ti, Ta, Nb)C-Co-Hartmetall –, eine hartmetallische Legierung, eine Hartkeramik, ein Cermet – beispielsweise Wolframcarbid, Tantalcarbid, Titancarbid und/oder Titannitrid bzw. Mischungen daraus – und/oder ein harter mineralischer Werkstoff wie beispielsweise Korund oder Diamant verstanden. Vorzugsweise weisen die Zähne 106 dabei zumindest eine Schneidkante 115 auf, weshalb sie im Weiteren auch als Schneidelemente 114, insbesondere als Hartstoffschneidelemente bezeichnet werden. Im Beispiel nach 7a ist die Schneidkante 115 dabei im Wesentlichen durch die Spitze der konischen Schneidelemente 114 gebildet.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Beispiel eines Durchbruchbohrers 101 nach 7a ist vorgesehen, dass auf der Arbeitsfläche 112 sowohl erste Schneidelemente 114, 191 als zweite Schneidelemente 114, 192 angeordnet sind, welche beispielhaft als konusartige Stifte ausgebildet sind. Dabei sind die ersten Schneidelemente 191 vorzugsweise auf einer von der Drehachse 116 ausgesehen radial äußeren, abfallenden Flanke der konvexen Arbeitsflächensegmente 112a angeordnet. Die zweiten Schneidelemente 192 vorzugsweise auf einer von der Drehachse 116 ausgesehen radial inneren, ansteigenden Flanke der konvexen Arbeitsflächensegmente 112a angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die ersten Schneidelemente 191, welche zum Abtrag des mineralischen Materials vorgesehen sind, gleichzeitig den Durchmesser eines Bohrloches mit festlegen, während die zweiten Schneidelemente 192 hierbei geschont werden. Die ersten Schneidelemente 191, insbesondere deren Schneidkanten 115 sind dabei derart ausgebildet, ausgerichtet und/oder angeordnet, dass die ersten Schneidelemente 191 zusammen mit der Zentrierspitze 108 eine erste Einhüllende 191a festlegen. Die Einhüllende 191a entspricht dabei der Oberfläche eines kegelartig ausgebildeten Rotationskörpers. Die erste Einhüllende 191a stellt dabei die bei einer Bohrbearbeitung eines Werkstücks in direktem Eingriff mit dem Werkstück stehende Wirkoberfläche des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs dar. Sie dient dabei insbesondere einer bohrenden, schabenden, kratzenden und schlagenden Bearbeitung von mineralischem Material des Werkstücks ähnlich den Ausführungen zur erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 nach den 3a bis 3d. Die zweiten Schneidelemente 192, insbesondere deren Schneidkanten 105, 105a legen ihrerseits eine zweite Einhüllende 192a fest, wobei die zweiten Schneidelemente 192 so ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die zweite Einhüllende 192a von der Bohrspitze ausgesehen um einen Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 hinter der ersten Einhüllenden 191a liegt. Dazu können die Schneidelemente 191, 192 analog zu den Ausführungen der erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 nach den 1 bis 6 eine voneinander derart abweichende Geometrie, insbesondere eine von einander derart abweichende Geometrie ihrer Schneidkante 115, 115a aufweisen, dass bereits eine identische Montage auf der Arbeitsfläche 112 zu einem Axialversatz führt, und/oder die Schneidelemente 191, 192 hinsichtlich ihrer Montage in Anordnung und/oder Ausrichtung von einander derart abweichen, dass sich eine Axialversatz im Sinne der Erfindung einstellt.
In der Ausführung nach 7a ist beispielhaft weiters vorgesehen, dass nur jedes zweite Arbeitsflächensegment 112a ein zweites Schneidelement 192 aufweist. So weist die beispielhafte Ausführung einerseits erste Gruppen von Hartstoffschneidelementen 109, 109a gibt, welche nur erste Schneidelemente 191 umfassen. Andererseits sind zweite Gruppen von Hartstoffschneidelementen 109, 109b vorgesehen, welche erste und zweite Schneidelemente 191, 192 umfassen. Wird nun der erfindungsgemäße Durchbruchbohrer 101 für die Bearbeitung von insbesondere armiertem Beton eingesetzt, so kommen zunächst nur die ersten Schneidelemente 191 jeder Gruppe von Hartstoffschneidelementen 109a, 109b zu einem bearbeitenden Eingriff mit dem Werkstück, da diese erfindungsgemäß um den Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 über die zweiten Schneidelemente 192 vorstehen.
Die Schneidelemente 191, 192 können dabei auf der Arbeitsfläche 112 mit dem Stirnbereich 111 verbunden und/oder in Aussparungen im Stirnbereich 111 eingesetzt oder eingelassen und dann mit Stirnbereich 111 verbunden sein. Vorzugsweise sind die Schneidelemente 191, 192 dabei analog zu den Schneideielementen 91, 92 der erfindungsgemäßen Bohrkronen 1 stoffschlüssig – beispielsweise mittels Kleben, Löten, Schweißen – mit dem Stirnbereich 111 des Arbeitskörpers 103 verbunden.
7b zeigt eine erste Variante des Stirnbereichs 111 eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101 ähnlich der Ausführung nach 7a in einer Seitenansicht entlang der Linie A-A der 7a. Die Arbeitsfläche 112 ist in diesem Beispiel mit einem dreieckigen Querschnitt mit zwei, Wesentlichen planen Teiloberflächen ausgeführt. Die Schneidelemente 191, 192 sind dabei in bevorzugter Weise im Wesentlichen auf der von der Drehachse 116 nach radial außen gerichteten Teiloberfläche an geordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Schneidelemente 191, 192 weiters als Hartstoffeinsätze mit einer keilartigen Schneidenausbildung ausgeführt, welche in Aussparungen mit um den Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 abweichenden Montagetiefen eingesetzt montiert sind und/oder selbst eine um den Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 abweichende Elementhöhe auf weisen. In einer besonders bevorzugten Ausführung des Durchbruchbohrers 101 nach 7b weisen dabei alle Arbeitsflächensegmente 112a sowohl erste als auch zweite Schneidelemente 191, 192 auf. Besonders bevorzugt sind dabei alle Gruppen von Hartstoffschneidelementen 109, 109a, 109b gleich ausgebildet. Im Übrigen entspricht diese Ausführung dem Beispiel nach 7a, so dass auf die vorherige Beschreibung verwiesen wird.
Die 8a bis 8c zeigen Ansichten eines dritten Beispiels des Stirnbereichs 111 eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101. Ähnlich wie im Beispiel nach 7a sind erste Gruppen 109a mit nur ersten Schneidelementen 191 sowie zweite Gruppen 109b mit ersten und zweiten Schneidelementen 191, 192 vorgesehen, wie es am Besten in 8c zu erkennen ist. Allerdings sind die Schneidelemente 191, 192 dabei nicht stiftartig ausgebildet, sondern ähneln den aus den erfindungsgemäßen Bohrkronen 1 insbesondere gemäß den 5a bis 5c bekannten schneidenartigen, flächigen Schneidelementen 91, 92. Vorzugsweise weisen die Schneidkanten 115, 115a einen in radialer Richtung von Drehachse 116 ausgesehenen dachförmigen, insbesondere dreiecksartigen Verlauf auf. Wie insbesondere aus 8b zu erkennen ist, ist auch bei dieser Ausführung zwischen den Schneidkanten der ersten Schneidelemente 191 und den Schneidkanten der zweiten Schneidelemente 192 ein erfindungsgemäßer Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 vorgesehen. Im Übrigen entspricht diese Ausführung den im Vorhergehenden beschriebenen Beispielen nach 7a und 7b, so dass auf die deren Beschreibung verwiesen wird.
Die 9a und 9b zeigen eine weitere Ausbildung des Stirnbereichs 111 eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101, wobei auch hier die Schneidelemente 191, 192 ähnlich den von der erfindungsgemäßen Bohrkronen 1 insbesondere gemäß den 5a bis 5c bekannten schneidenartigen, flächigen Schneidelementen 91, 92 ausgebildet sind. Abweichend zum Beispiel nach den 8a bis 8c weisen die Schneidelemente 191, 192 dabei eine ausgeprägtere Spanfläche in Drehrichtung w vor der Schneidkante 11 sowie eine zweifach gewinkelte Freifläche in Drehrichtung w hinter der Schneidkante 115. Ähnlich wie im Beispiel nach der 7b sind in dieser Ausführung ausschließlich Gruppen mit ersten und zweiten Schneidelementen 191, 192 vorgesehen. Dabei sind die Scheitelpunkte der dreiecksartigen Schneidkanten 115 der ersten und zweiten Schneidelemente 191, 192 vorzugsweise in einem im Wesentlichen gleichen Winkelabstand zu einander angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Winkelabstände zwischen ersten und zweiten Schneidelementen 191, 192 voneinander abweichen, wie dies beispielsweise bei der Ausführung nach den 8a bis 8c oder aber der erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 nach den 5a bis 5c der Fall ist. Auch bei dieser Ausführung ist zwischen den Schneidkanten der ersten Schneidelemente 191 und den Schneidkanten der zweiten Schneidelemente 192 ein erfindungsgemäßer Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 vorgesehen, so dass die Einhüllenden 191a, 192a erfindungsgemäß beabstandet sein. Im Übrigen entspricht diese Ausführung den im Vorhergehenden beschriebenen Beispielen, so dass auf die deren Beschreibung verwiesen wird.
Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101 ist in den 10a bis 10c gezeigt. Dieses entspricht in seinen Grundzügen dem vorangehend beschriebenen Beispiel nach der 7b. Insbesondere ist auch bei dieser Ausführung zwischen den Schneidkanten der ersten Schneidelemente 191 und den Schneidkanten der zweiten Schneidelemente 192 ein erfindungsgemäßer Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 vorgesehen, so dass die Einhüllenden 191a, 192a erfindungsgemäß beabstandet sein. Ergänzend zu den in den Gruppen 109 auf der Arbeitsfläche 112 angeordneten ersten und zweiten Schneidelemente 191, 192 weist diese Ausführung zumindest ein Zusatzschneidelement 119 auf. Das Zusatzschneidelement 119 ist dabei in einer Ringnut 122 angeordnet, welche radial zwischen dem Zentrierelement 108 und der Arbeitsfläche 112 bzw. den Arbeitsflächensegmenten 112a verläuft. Das Zusatzschneidelement 119 unterstützt dabei vorteilhaft das Räumen des von Bohrklein aus dem Arbeitsbereich und reduziert vorteilhaft einen Verschleiß des Arbeitskörpers 103. Im Übrigen entspricht diese Ausführung den im Vorhergehenden beschriebenen Beispielen, so dass auf die deren Beschreibung verwiesen wird.
Die 11a und 11b zeigen schließlich eine Abwandlung des vorhergehenden Beispiels nach den 10a bis 10c als weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Durchbruchbohrers 101. Bei dieser Ausführung ist die Arbeitsfläche 112 im Wesentlichen eben ausgeführt und vorzugsweise senkrecht zur Drehachse 116 ausgerichtet. Weiters weicht diese Ausführung dahingehend von den im Vorherigen gezeigten Ausführungen ab, als dass zwei Gruppe 109a vorgesehen sind, bei denen jeweils das erste Schneidelemente 191 und das zweite Schneidelemente 192 radial weiter außenliegend auf der Arbeitsflächen 112 angeordnet sind, als die beiden Schneidelementen 191, 192 zweier weiterer Gruppen 109b der Fall ist. Die Gruppen 109a, 109b sind dabei in Drehrichtung über Umfang verteilt wechselnd hintereinander angeordnet und vorzugsweise jeweils durch einen Abfuhrkanal 108 gegeneinander abgegrenzt, wie sie aus den vorhergehenden Beispielen bereits bekannt sind. Wie insbesondere aus 11b zu erkennen ist, ist auch bei dieser Ausführung zwischen den Schneidkanten der ersten Schneidelemente 191 und den Schneidkanten der zweiten Schneidelemente 192 ein erfindungsgemäßer Axialversatz A, A1, A1', A2, A3 vorgesehen, wobei die zweiten Schneidelemente 192 in der gezeigten Ausführung im Wesentlichen zu den ersten Schneidelementen 191 identisch ausgeführt sind. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, wenn die zweiten Schneidelemente 192, insbesondere deren Schnittkante 115, 115a eine von den ersten Schneidelemente 191 abweichende Ausbildung aufweisen, wie dies bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungen der Fall war – auf deren Beschreibung an dieser Stelle verwiesen wird. Analog zum Beispiel nach den 10a bis 10c umfasst das vorliegenden Beispiel zumindest ein Zusatzschneidelement 119, welches in einer Ringnut 122 zwischen dem Zentrierelement 108 und der Arbeitsfläche 112 angeordnet ist. Im Übrigen entspricht diese Ausführung den im Vorhergehenden beschriebenen Beispielen, so dass auf die deren Beschreibung verwiesen wird.
Weitere erfindungsgemäße und vorteilhafte Ausführungen eines Durchbruchsbohrers 101 erhält der Fachmann unter anderem durch Kombination einzelner Merkmale der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder Variation einzelner Parameter. So kann beispielsweise in Analogie zu den Beispielen der erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 die Anzahl der Gruppen und/oder die Kombination von ersten und zweiten Schneidelement 191, 192 anwendungsspezifisch angepasst werden. So können von den hier gezeigten Kombinationen 1:1, 2:1, 2:2 zwischen ersten und zweiten Schneidelementen 191, 192 abweichende Kombinationen wie beispielsweise 3:2, 4:2, 4:3 oder andere vorteilhafte und erfindungsgemäße Ausführungen ergeben. Auch kann es sinnvoll sein, die Anzahl der Gruppen zwischen 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr Gruppen zu variieren.
Einen weiteren Ansatz zur Variantenbildung bietet die Kombination von verschiedenen der hier gezeigten oder zumindest angeregten Geometrien von Hartstoffschneidelementen. So kann es sinnvoll sein, die Schneidkante der zweiten Schneidelemente 191 als echte Schneidkante 115a auszuführen. Unter einer „echten Schneidkante” wird dabei insbesondere eine Kante verstanden, die zu einem Trennen eines Material durch Schnitt und/oder Spanabheben geeignet ist. Besonders bevorzugt ist die Schneidkante 115a dabei als geschärfte Schneidkante ausgebildet. Zusätzlich können die zweiten Schneidelemente 192 zumindest entlang ihrer Schneidkante 115a mit einer Oberflächenbeschichtung, insbesondere eine die Schärfung schützende Oberflächenbeschichtung und/oder einer einen Selbstschärfungseffekt hervorrufende Oberflächenschicht versehen sein.
Ein anderer, möglicherweise auch ergänzender Ansatz ergibt sich, wenn zumindest für einige der Gruppen 109 ein zumindest ein drittes Schneidelement 193 vorgesehen wird, wie es beiden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Bohrkrone 1 bereits beschrieben ist.
Schließlich ist die Erfindung nicht auf die hier im Detail beschriebenen Ausführung als Bohrkrone 1 oder Durchbruchsbohrer 101 beschränkt, sondern kann vielmehr auch für andere Bohrwerkzeuge, welche insbesondere für den Einsatz in armierten Mineralwerkstoffen vorgesehen sind, ebenso vorteilhaft eingesetzt werden. So könnten zum Beispiel insbesondere als Hammerbohrwerkzeuge ausgebildete Vollbohrer einen der Erfindung entsprechende Arbeitsfläche, d. h. einen entsprechenden Bohrkopf aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011081443 A1 [0015]

Claims

Bohrwerkzeug (1; 101) zur bohrenden und/oder schlagenden Bearbeitung von mineralischen Werkstoffen, insbesondere Gestein, Beton und/oder armiertem Beton, mit einem, eine stirnseitige Arbeitsfläche (12; 112) aufweisenden Arbeitskörper (3; 103), welcher zumindest um eine Drehachse (16; 116) drehend antreibbar ist, wobei auf der Arbeitsfläche (12; 112) eine Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen (6, 14, 91, 92, 93; 106, 114, 191, 192, 193) angeordnet sind, welche zumindest teilweise über die Arbeitsfläche (12; 112) hervorstehen und bei einer Drehung um die Drehachse (16; 116) zumindest abschnittsweise eine erste Einhüllende (91a; 191a) als Eingriffsfläche definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Hartstoffschneidelementen (6, 14, 91, 92, 93; 106, 114, 191, 192, 193) zumindest Paare und/oder Gruppen von Hartstoffschneidelementen (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) umfasst, wobei ein erstes Schneidelement (91; 191) jedes Paares oder jeder Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) zur Festlegung der ersten Einhüllenden (91a; 191a) beiträgt, während ein zweites Schneidelement (92; 192) bei einer Drehung um die Drehachse (16; 116) zumindest abschnittsweise eine zweite Einhüllende (92a; 192a) festlegt, welche von einer Bohrspitze (17; 117) aus betrachtet entlang der Drehachse (16; 116) axial hinter der ersten Einhüllenden (91a; 191a) liegt.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidkante (15, 15a; 115, 115a) eines jeden zweiten Schneidelemente (92; 192) gegenüber einer Schneidkante (15, 15a; 115, 115a) seines das Paar oder die Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) bildenden ersten Schneidelement (91; 191) von der Bohrspitze (17; 117) entlang der Drehachse (16; 116) gesehen axial zurückversetzt ist, insbesondere um denselben Axialversatz (A, A1, A1', A2, A3) zurückversetzt ist.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes der zweiten Schneidelemente (92; 192) gegenüber seinem das Paar oder die Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) bildenden ersten Schneidelement (91; 191) von der Bohrspitze (17; 117) entlang der Drehachse (16; 116) gesehen axial zurückversetzt ist, insbesondere um denselben Axialversatz (A, A1, A1', A2, A3) zurückversetzt ist.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schneidelemente (91, 92; 191, 192) im Wesentlichen gleich, vorzugsweise identisch ausgebildet sind.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe h2 der zweiten Schneidelemente (92; 192) eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) geringer ist als eine Höhe h1 der ersten Schneidelemente (91; 192) eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b).
Bohrwerkzeug (1; 101) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schneidelemente (91; 191) eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) eine erste Schneidengeometrie und die zweiten Schneidelemente (92; 192) eines jeden Paares oder einer jeden Gruppe (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) eine zweite Schneidengeometrie aufweisen, welche vorzugsweise nicht identisch zu einander ausgebildet sind.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schneidengeometrie eine für Gesteins- oder Hammerbohrer typische, für schabende, kratzende und/oder schlagende Werkstückbearbeitung geeignete Schneidenform aufweisen.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schneidengeometrie eine für schneidende und/oder spanabhebende Werkstückbearbeitung geeignete Schneidenform aufweisen.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schneidengeometrie eine geschärfte Schneidkante (15a; 115a) umfasst.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Hartstoffschneidelementen (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) vorgesehen sind, welche eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Schneidelementen (91, 92; 191, 192) aufweisen.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Hartstoffschneidelementen (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) vorgesehen sind, welche zumindest ein drittes Schneidelement (93; 193) umfasst.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Schneidelemente (91, 92; 191, 192) und/oder dritten Schneidelemente (93; 193) im Wesentlichen auf einer sich um die Drehachse (16; 116) erstreckenden, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Umfangslinie auf der Arbeitsfläche (12; 112, 112a, 112b, 112c) angeordnet sind.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Paaren und/oder Gruppen (9, 9a, 9b, 9c; 109, 109a, 109b) einzelne Zusatzschneidelemente (119) vorgesehen sind.
Bohrwerkzeug (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich an die Arbeitsfläche (12; 112) anschließende, sich im Wesentlichen entlang der Drehachse (16; 116) axial erstreckende Mantelfläche (5; 105) des Arbeitskörpers (3; 103) zumindest eine, zumindest abschnittsweise sich in der Mantelfläche (5; 105) erstreckende Abfuhrwendel (5a; 105a) für den Abtransport von Bohrklein von der Arbeitsfläche (12; 112) aufweist, und dass weiters an einem der Arbeitsfläche (12; 112) gegenüberliegenden Ende des Arbeitskörpers (3; 103) ein Einsteckschaft (2; 102) für die Aufnahme des Bohrwerkzeugs (1; 101) in einem Werkzeughalter eines Bohrgeräts vorgesehen ist.
Bohrwerkzeug (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug als eine Hohlbohrkrone (1) für Kernbohrungen ausgebildet ist, wobei der Arbeitskörper (3) vorzugsweise hohlkegelförmig oder hohlzylindrisch ausgeführt ist.
Bohrwerkzeug (101) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug als ein Schaftbohrer oder Durchbruchbohrer (101), insbesondere als Gesteins- oder Hammerbohrer ausgebildet ist, wobei der Arbeitskörpers (103) vorzugsweise kegelförmig oder zylindrisch ausgeführt ist.