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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einem Bohrkopf mit zumindest einem Schneidelement mit zumindest einer Schneidkante und mit einem Schaft mit zumindest einer, insbesondere wendelförmigen, Nut, wobei der Bohrkopf und der Schaft jeweils einteilig ausgebildet und fest miteinander, insbesondere mittels Verbindungsflächen, verbunden sind.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2010 042 814 A1 wird ein Schneidwerkzeug mit einem Grundkörper aus Stahl, einem Bohrkopf mit mindestens einem Schneidelement aus Hartmetall und einer Fügeschicht zum Fügen des Grundkörpers mit dem Bohrkopf offenbart. Die Fügeschicht zwischen dem Grundkörper und dem Bohrkopf fügt eine erste Fügefläche des Grundkörpers und eine zweite Fügefläche des Bohrkopfes zusammen. Dadurch entsteht eine Fügeschichtdicke, die durch einen axialen Abstand der ersten Fügefläche des Bohrkopfs zur zweiten Fügefläche des Schafts ausgebildet ist. Die Fügeschichtdicke kann dabei als kleine Ausnehmung entlang der Umfangsseite ausgebildet sein. Durch den axialen Abstand von dem Bohrkopf zum Grundkörper wird dabei während dem Fügevorgang die Diffusion der Fügeschicht in den angrenzenden Bohrkopf und den angrenzenden Schaft vermindert.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein Bohrwerkzeug für eine Werkzeugmaschine so auszubilden, dass über einen langen Betriebszeitraum ein möglichst gutes Bohrergebnis des Bohrwerkzeugs gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einem Bohrkopf mit zumindest einem Schneidelement und mit zumindest einer Schneidkante und mit einem Schaft mit zumindest einer, insbesondere wendelförmigen, Nut, wobei der Bohrkopf und der Schaft jeweils einteilig ausgebildet und fest miteinander, insbesondere mittels Verbindungsflächen, verbunden sind. Zumindest der Bohrkopf weist zumindest einen Transportbereich zum Abtransport von Bohrmehl auf. Der Transportbereich ist entgegen der Vorschubrichtung, insbesondere zumindest im Wesentlichen, hinter der zumindest einen Schneidkante des zumindest einen Schneidelements vorgesehen.
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Die Erfindung begünstigt den Bohrmehltransport durch den zusätzlichen Transportbereich. Der Transportbereich kann dabei ein Transportvolumen zur Aufnahme von Bohrmehl aufweisen. Vor allem bei kalten Bohrwerkzeugen kann die Nut im Schaft das beim Bohrvorgang anfallende Bohrmehl nicht schnell genug aus dem Bohrloch fördern, sodass sich der Druck mit zunehmender Bohrlochtiefe erhöht. Ab einer gewissen Bohrlochtiefe kann der angestaute Druck derart ansteigen, dass das Bohrmehl schlagartig aus dem Bohrloch geschleudert wird. Für den Anwender kann dies unangenehm sein. Durch den zusätzlichen Transportbereich lässt sich der Druck im Bohrloch verringern und führt dazu, dass vermindert oder überhaupt kein Bohrmehl mehr aus dem Bohrloch geschleudert wird.
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Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug ist zumindest zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Bohrkopf, mit zumindest einem Schneidelement mit zumindest einer Schneidkante, mit zumindest einer Umfangsfläche und mit zumindest einem Transportbereich, und einem Schaft mit zumindest einer Nut. Die Schneidelemente sind radial durch die zumindest eine Umfangsfläche des Bohrkopfs beschränkt. Der Bohrkopf umfasst dabei einen Transportbereich, der zum Transport von Bohrmehl ausgebildet ist. Der Bohrkopf und der Schaft werden über eine Verbindungsfläche verbunden und bilden das Bohrwerkzeug aus. Der Schaft weist an einem von der Verbindungsfläche abgewandten Ende des Schaftes ein Einsteckende auf, wie beispielsweise ein Einsteckende, das aus der Beschreibung der
EP 1 621 274 A1 hervorgeht. Auf das Einsteckende wird somit folglich nicht näher eingegangen.
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Unter einem „Schneidelement“ soll in diesem Zusammenhang ein Element verstanden werden, das am Bohrkopf angebracht ist und mindestens eine, insbesondere keilförmige, Schneidkante aufweist, die zur Formgebung des Werkstücks durch Trennen ausgebildet ist. Insbesondere kann das Schneidelement kreisausschnittartig im Bohrkopf ausgebildet sein und sich entgegen der Vorschubrichtung bis zur Verbindungsfläche des Bohrkopfes mit dem Schaft erstrecken. Das Bohrwerkzeug kann dabei 2, 3, 4, 5 oder mehrere Schneidelemente aufweisen. Das Schneidelement kann durch ein Haupt- und/oder Nebenschneidelement ausgebildet sein.
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Das Schneidelement kann durch eine tragende Struktur, im Folgenden als Tragstruktur bezeichnet, die zur Stützung bzw. zur Kraftaufnahme und zur Kraftumleitung der Schnittkräfte angeordnet ist, gestützt sein. Die Kraftaufnahme erfolgt dabei zumindest teilweise entgegen der Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs. Die Tragstruktur soll dabei in diesem Zusammenhang insbesondere eine Anhäufung von Material sein, die an, insbesondere entgegen der Vorschubrichtung hinter, dem Schneidelement angeordnet ist und bis zur Verbindungsfläche des Bohrkopfes reicht. Diese Tragstruktur soll Kräfte, insbesondere Schnittkräfte, der Schneidkante vom Bohrkopf in den Schaft umleiten. Diese Tragstruktur kann dahingehend ausgestaltet sein, dass die Kraftumleitung optimiert ist. Dadurch können die Schnittkräfte homogen in den Schaft des Bohrwerkzeugs abgeleitet und starke Spannungsumlenkungen homogenisiert werden. Die Tragstruktur kann dabei insbesondere durch eine konkave Ausnehmung im Bohrkopf des Bohrwerkzeugs ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die konkave Ausnehmung entgegen der Vorschubrichtung hinter dem Schneidelement bis zur Verbindungsfläche zumindest teilweise radial abnehmend verlaufen.
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Unter einem „Transportbereich“ soll ein Bereich verstanden werden, der im Bohrwerkzeug, insbesondere im Bohrkopf, eingebracht ist. Der Transportbereich bildet einen zusätzlichen Raum zum Abtransport von Bohrmehl, welcher zusätzlich zu der zumindest einen Nut des Schafts vorgesehen sein kann. Der Transportbereich ist entgegen der Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs hinter der zumindest einen Schneidkante des zumindest einen Schneidelements, insbesondere des Nebenschneidelements, des Bohrkopfs angebracht. Der Transportbereich kann als eine Ausnehmung bzw. Aussparung ausgebildet sein. Der Transportbereich kann als eine Mulde oder eine Kerbe ausgebildet sein. Der Transportbereich kann entgegen der Vorschubrichtung zumindest teilweise radial abnehmend bis zur Verbindungsfläche verlaufen. Der Transportbereich kann zumindest eine Kante aufweisen, der die Erstreckung des Transportbereichs begrenzt. Insbesondere kann der Transportbereich mehrere Kanten aufweisen, die den Transportbereich zumindest teilweise begrenzen.
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Unter einer „Vorschubrichtung“ soll in diesem Zusammenhang eine Richtung entlang der Längsachse verstanden werden, die von einem Schaft des Bohrwerkzeugs zu einem Bohrkopf des Bohrwerkzeugs verläuft.
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Unter einer „Umfangsseite“ soll eine Seite verstanden werden, die zumindest teilweise entlang des Umfangs des Bohrwerkzeugs, insbesondere des Bohrkopfes, verläuft. Die Umfangsseite kann dabei einen Transportbereich sowie einen Umfangsbereich aufweisen, die tangential zu einem oder mehreren Punkten des Umfangs des Bohrwerkzeugs verlaufen.
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Der Umfangsbereich kann gekrümmt, insbesondere konkav oder konvex, ausgebildet sein. Der Umfangsbereich kann dazu ausgebildet sein, das Bohrwerkzeug, insbesondere den Bohrkopf oder eine Schneidplatte, im Bohrloch bzw. entlang einer Wand des Bohrlochs zu führen. Der Umfangsbereich kann dazu ausgebildet sein die radiale Erstreckung des Schneidelements bzw. der Schneidkanten des Schneidelements zu begrenzen. Der Umfangsbereich kann durch mehrere Punkte und/oder Linien zu einer Fläche, insbesondere einer Umfangsfläche, an der Umfangsseite aufgespannt sein. Der Umfangsbereich ist ein vom Transportbereich unterschiedlicher Bereich. Mit zunehmender axialer Erstreckung des Transportbereichs verringert sich der Umfangsbereich und somit die zur Führung des Bohrwerkzeugs im Bohrloch ausgebildete Umfangsfläche.
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Dadurch ergibt sich zumindest ein, im Vergleich zu herkömmlichen Schneidelementen, deren Umfangsflächen bis an die Verbindungsfläche des Bohrkopfes heranreichen, kurzes Schneidelement, dessen Umfangsflächen sich durch den Transportbereich in Richtung der Längsachse des Bohrwerkzeugs nicht bis an die Verbindungsfläche von Bohrkopf und Schaft erstrecken. Dies bringt eine Volumeneinsparung mit sich und reduziert damit das Gewicht des Bohrkopfes.
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Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Erfindungsgemäß kann eine Erstreckung des zumindest einen Transportbereichs in Umfangrichtung zumindest im Wesentlichen vor der zumindest einen Schneidkante des Schneidelements beginnen und in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen hinter der zumindest einen Schneidkante enden. Insbesondere kann die zumindest eine Schneidkante in Umfangsrichtung zwischen einer maximalen Erstreckung des Transportbereichs in Umfangsrichtung vorgesehen sein. Besonders bevorzugt kann die Erstreckung des zumindest einen Transportbereichs in Umfangsrichtung die Erstreckung der zumindest einen Schneidkante in Umfangsrichtung zumindest teilweise begrenzen. Dies ermöglicht es, ein Transportvolumen bereitzustellen, das entgegen einer Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs hinter der Schneidkante liegt.
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Vorzugsweise kann der Transportbereich in Umfangrichtung zumindest im Wesentlichen unter einem Winkel von bis zu 50°, insbesondere bis zu 40°, vorzugsweise bis zu 30°, bevorzugt bis zu 20°, zu der zumindest einen Schneidkante beginnen. Ferner kann der Transportbereich in Umfangrichtung zumindest im Wesentlichen unter einem Winkel von bis zu 30°, insbesondere von bis zu 20°, vorzugsweise bis zu 10°, bevorzugt bis zu 5°, zu der zumindest einen Schneidkante enden. Der Winkel soll in diesem Zusammenhang einen Mittelpunkt aufweisen, der auf der Längsachse des Bohrwerkzeugs liegt. Dadurch wird ermöglicht, das zumindest eine Schneidelement massiver auszubilden, um höhere Kräfte der Schneidkante aufzunehmen.
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Weiterhin kann sich der Transportbereich gegenüber dem Bohrkopfs in axialer Richtung um bis 60%, insbesondere bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 40%, bevorzugt bis zu 30%, besonders bevorzugt bis zu 20%, erstrecken. Dadurch kann der Transportbereich, insbesondere das Transportvolumen, entsprechend dem zu bohrenden Material angepasst werden.
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Insbesondere kann der zumindest eine Transportbereich zur Längsachse radial außenliegend angeordnet sein
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Bevorzugt erstreckt sich der Transportbereich radial in radialer Richtung um bis zu 60%, insbesondere bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 40%, bevorzugt bis zu 30%.
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Vorzugsweise kann der Transportbereich des zumindest einen Schneidelementes im Wesentlichen im Bereich des Bohrkopfes ausgebildet sein.
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Bevorzugt kann der Bohrkopf eine Umfangsfläche aufweisen, die die zumindest eine Schneidkante von dem zumindest einen Transportbereich axial beabstandet. Hierdurch wird ein vorteilhaftes Gleiten der Umfangsfläche in einem Bohrloch ermöglicht.
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Der Transportbereich des zumindest einen Schneidelementes kann zumindest im Wesentlichen im Bereich des Bohrkopfes ausgebildet sein. Der Transportbereich kann in einem Bereich des Bohrkopfs zwischen einer in Vorschubrichtung gesehen hinteren Umfangskante der Umfangsfläche des Schneidelements und der Verbindungsfläche zwischen dem Bohrkopf und dem Schaft angeordnet sein. Dies verringert die radial am Umfang des Bohrwerkzeugs eingebrachten und mit der Wand des Bohrlochs beim Bohrbetrieb in Kontakt stehende Umfangsfläche bzw. Berührungsfläche, insbesondere die Verschleißfläche, wodurch der Reibungswiderstand vermindert wird. Dadurch kann eine Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit erreicht werden. Weiterhin wird durch das zusätzliche Volumen des Transportbereichs der Druck des beim Bohren anfallenden Bohrmehls vermindert.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Transportbereich des zumindest einen Schneidelements in ein dem Bohrkopf zugewanden Ende des Schaftes. Dadurch kann ein widerstandsarmer Transport des Bohrmehls von dem Transportbereich des Bohrkopfes in den Transportbereich des Schaftes ermöglicht werden.
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Bevorzugt geht der Transportbereich des zumindest einen Schneidelementes in eine Nut, insbesondere eine wendelförmige Nut, des Schaftes über. Dadurch kann der Transportbereich vergrößert und ein homogener Transport des Bohrmehls durch den Bohrkopf und den Schaft des Bohrwerkzeugs gefördert werden. Weiterhin wird ein schneller und widerstandsarmer Transport des Bohrmehls aus dem Bohrloch entlang des Bohrkopfs und des Schafts erzielt. Insbesondere kann der Transportbereich unmittelbar in eine Nut des Schaftes übergehen.
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Das zumindest eine Schneidelement steht radial zur Längsachse, insbesondere in einem Bereich zwischen einer Bohrerspitze und einer dem Schaft zugewandten Ende des Bohrkopfes, ab. Insbesondere kann das Schneidelement radial flügelartig zur Längsachse abstehen. Dadurch kann zumindest der Bohrkopf des Bohrwerkzeugs einen Transportbereich ausbilden, dessen Volumen zum Abtransport von Bohrmehl eingebracht ist. Der Transportbereich weist dabei eine Gewichtsreduzierung auf, wodurch Bohrgeschwindigkeitserhöhungen und Kostenvorteile des Bohrwerkzeugs realisiert werden können.
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Unter „radial abstehend“ soll in diesem Zusammenhang zumindest ein Schneidelement verstanden werden, das zumindest abschnittsweise radial zur Längsachse des Bohrwerkzeugs absteht. Das abstehende, insbesondere flügelartige, Schneidelement kann im Bohrkopf ausgebildet sein.
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Der Transportbereich des Bohrkopfs kann zumindest eine Kante aufweisen, die mit einer zweiten Kante der Nut des Schaftes gleichartig, insbesondere koinzident oder übergangslos verläuft, vorzugsweise unmittelbar, zumindest teilweise ineinander übergeht und/oder zumindest eine gleichartige Steigung zur Längsachse aufweist.
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Es kann zweckmäßig sein, dass der Bohrkopf eine erste Verbindungsfläche aufweist, die polygonartig ausgebildet ist und/oder dass der Schaft eine zweite Verbindungsfläche aufweist, die ebenfalls polygonartig ausgebildet ist. Dabei ist unter einer polygonartigen Verbindungsfläche eine geometrische Form zu verstehen, welche durch mindestens drei voneinander verschiedenen Ecken auf der Verbindungsfläche durch Kanten miteinander verbunden sind. Die polygonartige Verbindungsfläche kann vier, fünf oder sechs Ecken aufweisen. Insbesondere kann die polygonartige Verbindungsfläche durch acht, neun oder zehn Ecken ausgebildet sein. Alternativ ist auch eine polygonale erste Verbindungsfläche mit mehr als zehn Ecken möglich. Die Verbindungsfläche kann dabei gekrümmt ausgebildet sein. Die Ecken der polygonartig ausgebildeten Verbindungsfläche können ebenfalls gekrümmt ausgebildet sein, d.h. zumindest einen Radius aufweisen. Die Kanten der polygonartig ausgebildeten Verbindungsfläche können durch gekrümmte Kanten ausgebildet sein, wobei die Kanten sowohl konvex als auch konkav ausgebildet sein können.
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Bevorzugt sind die erste Verbindungsfläche und/oder die zweite Verbindungsfläche polygonartig, insbesondere viereckförmig, vorzugsweise rechteckförmig, ausgebildet. Denkbar ist auch, dass die erste Verbindungsfläche und/oder die zweite Verbindungsfläche polygonartig, insbesondere sternförmig, ausgebildet sind. Die beiden Verbindungsflächen können dabei zumindest teilweise versetzt zueinander angeordnet sein. Durch die fehlende vollflächige Überdeckung einer polygonartigen Verbindungsfläche im Vergleich zu einem kreisförmigen Querschnitt eines Bohrlochs wird ein Raum ausgebildet, der zum Transport von Bohrmehl geeignet ist. Dadurch kann das Bohrmehl umgehend aus dem Arbeitsbereich in den Transportbereich gefördert werden, insbesondere wenn auch die zweite Verbindungsfläche viereckförmig, vorzugsweise rechteckförmig, oder sternförmig ausgebildet ist. Der Transportbereich an der Verbindungsfläche kann somit kreissegmentartig beispielsweise durch zumindest ein Kreissegment ausgebildet sein. Ein Kreissegment kann dabei einen, durch einen Kreisbogen und eine Kreissehne mit einem Mittelpunkt um die Längsachse des Bohrwerkzeugs eingeschlossenen, Kreisabschnitt aufweisen. Die zumindest im Wesentlichen viereckförmig, vorzugsweise rechteckförmige, oder sternförmige zweite Verbindungsfläche kann dabei vorteilhaft mit der ersten Verbindungsfläche vollflächig in Überdeckung ausgerichtet sein, wodurch ein kontinuierlicher Stofftransport des Bohrmehls ermöglicht werden kann.
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Des Weiteren können die erste Verbindungsfläche und die zweite Verbindungsfläche zumindest teilweise deckungsgleich verbunden sein. Alternativ ist die erste Verbindungsfläche zu der zweiten Verbindungfläche nicht deckungsgleich ausgebildet. Insbesondere sollen die beiden Verbindungsflächen jedoch weniger als zu 95 % deckungsgleich miteinander verbunden werden. Alternativ können im Wesentlichen einzelne Konturen der beiden Verbindungsflächen deckungsgleich zueinander ausgerichtet sein. Dadurch könnte ein zügiger und widerstandsarmer Stofftransport erreicht werden.
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Vorteilhafterweise kann der Kopf aus Hartmetall ausgebildet sein. Durch den Einsatz von Hartmetall kann der Kopf, insbesondere die Schneidelemente des Kopfs, längere Standzeiten gewährleisten und stellt somit eine Verbesserung der Lebensdauer des Bohrwerkzeugs dar.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Hierbei zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Bohrwerkzeugs,
- 2 eine Ansicht des Bohrkopfes des Bohrwerkzeugs,
- 3 eine Draufsicht auf den Bohrkopf des Bohrwerkzeugs in axialer Richtung,
- 4 eine Seitenansicht des Kopfes des Bohrwerkzeugs,
- 5 eine alternative Ausführungsform des Bohrkopfes des Bohrwerkzeugs und
- 6 eine alternative Ausführungsform des Bohrkopfes des Bohrwerkzeugs.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die folgenden Figuren beziehen sich jeweils auf ein Bohrwerkzeug 1, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, mit einer rotatorischen Arbeitsbewegung und einem translatorischen Vorschub. Das Bohrwerkzeug 1 eignet sich insbesondere zum Bohren in Gestein. Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere um einen Hammerbohrer, einen Schlagbohrer, einen Drehbohrer zur Bearbeitung von festen Materialien.
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Ein Ausschnitt des Bohrwerkzeugs 1 gemäß 1 weist einen Schaft 5 und einen Bohrkopf 3 auf. Der Schaft 5 ist dabei in einem Fügebereich 25 an seinem zum Bohrkopf 3 weisenden Ende mit dem Bohrkopf 3 verbunden. Der Schaft 5 ist länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse a des Bohrwerkzeugs 1. Der Schaft 5 kann dabei aus Stahl ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaft 5 aus Edelstahl, einer Keramik, einem Cermet oder einem dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Werkstoff ausgebildet sein. Der Schaft 5 weist mindestens eine Nut 9, vorzugsweise zwei Nuten 9 auf, die sich wendelförmig, insbesondere spiralförmig entlang der Längsachse a des Bohrwerkzeugs 1 erstrecken. Die spiralförmigen Nuten 9 weisen einen von dem Bohrkopf 3 des Bohrwerkzeugs 1 in Richtung Schaft 5 verlaufenden rechten Drall auf. Zumindest eine Nut 9 kann am Schaft 5 an einem vom Bohrkopf 3 des Bohrwerkzeugs 1 abgewandten Ende eingebracht sein. Zumindest eine Nut 9 kann axial entlang des Schaftes 5 verlaufen und zur Einspannung des Bohrwerkzeugs 1 in der Werkzeugmaschine vorgesehen sein. Angrenzend, insbesondere parallel, zu den wendelförmigen Nuten 9 erstrecken sich zwei Stege 10, die ebenfalls spiralförmig entlang der Längsachse des Bohrwerkzeugs 1 verlaufen. Die Stege 10 können mit einem Radius zur Längsachse a des Bohrwerkzeugs 1 versehen sein, der im Wesentlichen gleich oder zumindest kleiner als der größte Radius des Bohrkopfes 3 zur Längsachse a ausgebildet ist. Alternativ kann der Radius der Stege 10 zumindest teilweise auch größer als der Radius des Bohrkopfes 3 des Bohrwerkzeugs ausgebildet sein. Die Stege 10 bilden im Querschnitt entlang des Schaftes 5 eine im Wesentlichen zylindrische Form aus.
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Der Bohrkopf 3 weist eine Bohrerspitze 15, vier Schneidelemente 12 und einen Transportbereich 7 auf. Dabei sind die 4 Schneidelemente 12 in zwei Hauptschneidelemente 12a und zwei Nebenschneidelemente 12b unterteilt. Alternativ kann der Bohrkopf 3 auch weniger, z.B. zwei oder drei, Schneidelemente oder mehr, z.B. fünf, Schneidelemente 12 aufweisen. Der Bohrkopf 3 erstreckt sich ausgehend von der Bohrerspitze 15 entlang der Längsachse a in Richtung des Schaftes 5 bis zu dem Fügebereich 25 zwischen Schaft 5 und Bohrkopf 3. Der Bohrkopf 3 weist an dem Fügebereich 25 zum Schaft 5 eine polygonartige, insbesondere eine viereckförmige, vorzugsweise eine rechteckförmige, erste Verbindungsfläche 19 auf. Der Schaft 5 weist ebenfalls an dem Fügebereich 25 zum Bohrkopf 3 eine polygonartige, insbesondere eine viereckförmige, vorzugsweise eine rechteckförmige, zweite Verbindungsfläche 21 auf. Die erste Verbindungsfläche 19 ist mit der zweiten Verbindungfläche 21 des Schaftes 5 des Bohrwerkzeugs 1 verbunden. Die erste Verbindungsfläche 19 und die zweite Verbindungsfläche 21 können dabei insbesondere durch Schweißen oder eine andere einem Fachmann als vorteilhaft erscheinende Verbindung miteinander verbunden werden.
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Die Bohrerspitze 15 ist durch zwei Schneidelemente 12, insbesondere durch zwei Hauptschneidelemente 12a, ausgebildet. Insbesondere weist jedes Schneidelement 12, insbesondere jedes Hauptschneidelement 12a und/oder jedes Nebenschneidelement 12b, zumindest eine Schneidkante 13 auf. Die Schneidelemente 12 können dabei zu einer Bohrerspitze 15 zusammenlaufen und somit die Bohrerspitze 15 ausbilden. Die zwei Hauptschneidelemente 12a können zueinander symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, vorzugsweise unter einem Winkel von 160° bis etwa 180°, angeordnet sein. Die zwei Nebenschneidelemente 12b können zueinander symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, vorzugsweise unter einem Winkel von 160° bis etwa 180°, angeordnet sein. Die Schneidelemente 12, insbesondere die Schneidkanten 13, wirken in Rotationrichtung bzw. um die Längsachse a des Bohrwerkzeus, d. h. die Schneidelemente 12 weisen zumindest eine Schneidkante 13 auf, die in einem rechtsdrehenden Umlaufsinn wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Schneidkante 13 in einem linksdrehenden Umlaufsinn wirken. Die Schneidelemente 12, insbesondere die Schneidkanten 13 erstrecken sich, ausgehend vom Umfangsbereich 17 der Umfangsseite 16 des Bohrkopfes 3, radial zur Längsachse a des Bohrwerkzeugs 1 und laufen zumindest teilweise oder unmittelbar in der Bohrerspitze 15 zusammen.
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Der zumindest eine Umfangsbereich 17 ist an der Umfangsseite 16 des Bohrkopfes 3 des Bohrwerkzeugs 1 ausgebildet. Der Umfangsbereich 17 ist in dieser Ausführungsform insbesondere an jedem Schneidelement 12 ausgebildet. Der Umfangsbereich 17 des Schneidelements 12 kann insbesondere durch eine Umfangsfläche 17 ausgebildet sein, die die radiale Erstreckung des Schneidelements 12 begrenzt. Die Umfangsfläche 17 ist dabei radial zur Längsachse a mit einem Radius beabstandet, der zumindest im Wesentlichen die Hälfte des Durchmessers des Bohrwerkzeugs kennzeichnet. Zumindest eine der Umfangsflächen 17 wird durch einen Kreisausschnitt und einer zumindest im Wesentlichen entlang der Längsachse a verlaufenden Richtung aufgespannt. Alternativ kann die Umfangsfläche gewölbt, insbesondere mit einem Radius um oder quer zur Längsachse a, ausgebildet sein. Insbesondere weist der Bohrkopf 3 eine Umfangsfläche 17 auf, die die zumindest eine Schneidkante 13 von dem zumindest einen Transportbereich 7 axial beabstandet.
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Der Transportbereich 7 ist im Bohrkopf 3 entgegen der Vorschubrichtung hinter der Schneidkante 13, insbesondere hinter dem Nebenschneidelement 12b, vorgesehen. Insbesondere ist der Transportbereich 7 an der Umfangsseite 16 des Nebenschneidelements 12b durch eine radial zur Längsachse a und zumindest teilweise entgegen der Vorschubrichtung verlaufende Ausnehmung 6, vorzugsweise eine Transportnut, ausgebildet. Dabei kann der Transportbereich 7 konkav ausgebildet sein. Der Transportbereich 7 bzw. die Ausnehmung 6 kann dadurch ausgebildet sein, dass insbesondere teilweise das zum Schaft 5 des Bohrwerkzeugs 1 angrenzende Material des Bohrkopfes 3 entfernt wird, wodurch ein flügelartiges Schneidelement 12 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann dabei die Nut 9 des Schaftes 5 und der Transportbereich 7, insbesondere eine Transportfläche 8 des Transportbereichs 7, ineinander übergehen. Alternativ kann der Transportbereich 7 eine Transportnut aufweisen, die in die Nut 9 des Schaftes 5 übergeht.
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Der zumindest eine Transportbereich 7, insbesondere die Erstreckung des Transportbereichs 7, beginnt in Umfangrichtung zumindest im Wesentlichen vor der zumindest einen Schneidkante 13 des Schneidelements 12 und endet in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen hinter der zumindest einen Schneidkante 13. Vorzugsweise ist zumindest eine Schneidkante 13 in Umfangsrichtung w, insbesondere zumindest im Wesentlichen, zwischen einer maximalen Erstreckung des Transportbereichs 7 in Umfangsrichtung w vorgesehen. Der zumindest eine Transportbereich 7 ist zur Längsachse a radial außenliegend angeordnet.
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Ausgehend von der Bohrerspitze 15 in Richtung des Schaftes 5 entlang der Längsachse a weist der Bohrkopf 3, insbesondere die Schneidelemente 12 des Bohrkopfs 3, einen zumindest im Wesentlichen radial von der Längsachse a gerichteten ansteigenden Verlauf auf, der zumindest bis zum Umfangsbereich 17 des Schneidelements 12 ansteigt. Der Umfangsbereich 17 des Schneidelements 12 erstreckt sich dabei zumindest im Wesentlichen axial mit einem konstanten Abstand zur Längsachse a entlang der Längsachse a und/oder entlang der Umfangsrichtung. Im Anschluss an den Umfangsbereich 17 des zumindest einen Schneidelements 12, insbesondere des Nebenschneidelements 12b, kann sich ein Transportbereich 7 anschließen, der sich durch einen zumindest teilweise radialen Abfall des Abstands zur Längsachse a ergibt. Der radiale Abfall des Abstands verläuft dabei bis zum Fügebereich 25 des Bohrwerkzeugs 1. Der radiale Abfall des Abstands kann dabei kontinuierlich und/oder sprunghaft erfolgen.
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In 2 ist eine erste Verbindungsfläche 19 des Bohrkopfes 3 des Bohrwerkzeugs 1 zu sehen. Diese erste Verbindungsfläche 19 ist polygonartig, insbesondere sechseckartig, ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise viereckförmig, besonders bevorzugt rechteckförmig. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Verbindungsfläche 21 ebenfalls polygonartig, insbesondere sechseckartig, ausgebildet und erstreckt sich viereckförmig, vorzugsweise rechteckförmig.
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Die polygonartige erste Verbindungsfläche 19 ist mit zwei zumindest teilweise zueinander parallel verlaufenden Kanten 40a versehen, die jeweils über zumindest eine Ecke 47a mit einer weiteren teilweise gewölbten oder geknickten Kante 40b verbunden sind. Die zumindest eine Kante 40b kann durch eine, insbesondere durch zwei, Kanten ausgebildet sein. Beispielsweise könnten die zwei Kanten der Kante 40b durch eine Ecke 47b miteinander verbunden sein. Die Kanten 40a und die Kanten 40b begrenzen dabei die erste Verbindungsfläche 19 und spannen diese in einer quer zur Längsachse a verlaufenden Ebene auf. An den beiden Kanten 40a ist jeweils ein in Vorschubrichtung und radial nach außen, insbesondere flügelartig nach außen, abstehendes Schneidelement 12 angeordnet. Zu sehen sind insbesondere die Umfangskanten 18 der Umfangsfläche 17 der Schneidelemente 12. Die Kante 40a und die Umfangskante 18 der Umfangsfläche 17 begrenzen dabei insbesondere die Transportfläche 8 des Transportbereichs 7. Die Kanten 40a können dazu ausgebildet sein um einen homogenen Übergang des Transportbereichs in zumindest eine Nut 9 des Schaftes 5 zu ermöglichen.
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Der Transportbereich 7, insbesondere die Transportfläche 8, kann dabei zumindest teilweise quer und/oder schräg zur Längsachse a des Bohrwerkzeugs 1 ausgerichtet und insbesondere gewölbt ausgebildet sein. Dadurch wird ermöglicht, dass der Transportbereich 7 durch einen entgegen der Vorschubrichtung ansteigenden Verlauf der Transportflächen 8 bei einer Rotation um die Längsachse a Bohrmehl aus dem Arbeitsbereich fördert.
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3 zeigt den Bohrkopf 3 des Bohrwerkzeugs 1 aus 2 mit einer Ansicht auf die Schneidelemente 12. Zu sehen ist die Anordnung der Hauptschneidelemente 12a, die punktsymmetrisch, beispielsweise in einem Winkel von 180°, zueinander ausgerichtet sein können, und die Nebenschneidelemente 12b, die ebenfalls punktsymmetrisch, beispielsweise in einem Winkel von 180°, zueinander angeordnet sein können. Die Hauptschneidelemente 12a und die Nebenschneidelemente 12b sind insbesondere in einem Winkel zueinander angeordnet, der kleiner ist als 90°. Da insbesondere die Kraftaufnahme während des Bohrvorgangs des Nebenschneidelements 12b durch den in einer entgegen der Vorschubrichtung des Nebenschneidelements 12b eingebrachten Transportbereichs 7 verringert sein kann, wird die Kraftaufnahme insbesondere durch die benachbarte Tragstruktur der Hauptschneidelemente 12a wieder kompensiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein erster Kreisausschnitt mit einem auf der Längsachse a liegendem Mittelpunkt vorgesehen, der die radiale Erstreckung der zumindest einen Schneidkante 13 eines Schneidelements 12, insbesondere eines Nebenschneidelements 12b, begrenzt. Ferner ist zumindest ein zweiter Kreisausschnitt mit einem auf der Längsachse a liegendem Mittelpunkt vorgesehen, der die radiale Erstreckung des zumindest einen Transportbereichs 7 des Bohrkopfs 3 begrenzt. Der erste und der zweite Kreisausschnitt sind dabei entlang der Längsachse a derart zueinander angeordnet, dass eine Projektion des ersten Kreisausschnitts entlang der Längsachse a vollständig in dem zweiten Kreisausschnitt liegt. Insbesondere kann dabei der erste Kreisausschnitt als eine Teilmenge des zweiten Kreisausschnitts verstanden werden. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Projektion des ersten Kreisausschnitts entlang der Längsachse a mit dem zweiten Kreisausschnitt überlappen.
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Aus 4 geht der Bohrkopf 3 des Bohrwerkzeugs 1 aus einer seitlichen Perspektive hervor. Zu sehen ist die Bohrerspitze 15, die Hauptschneidelemente 12a und Nebenschneidelemente 12b und die Umfangsbereiche 17 des Bohrkopfes 3. Wie bereits aus 2 hervorgeht und in dieser Abbildung noch einmal deutlich dargestellt, verlaufen ausgehend von der Bohrerspitze 15 zu beiden Seiten radial nach außen abstehende Nebenschneidelemente 12b. Ebenfalls ist die Transportfläche 8 des Transportbereichs 7 der flügelartig ausgebildeten Nebenschneidelemente 12b zu sehen. Insbesondere verläuft die Transportfläche 8 des Transportbereichs 7 ausgehend von dem Umfangsbereich 17 entgegen der Vorschubrichtung stetig radial abnehmend, vorzugsweise konkav, bis zum Fügebereich 25. Sodass der zumindest eine Umfangsbereich 17 der Nebenschneidelemente 12b nicht bis zum Fügebereich 25 des Bohrkopfs heranreicht. Alternativ kann die Transportfläche 8 des Transportbereichs 7 abrupt, insbesondere sprunghaft, vorzugsweise stufenweise abnehmend ausgebildet sein.
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In einer alternativen Ausführungsform der ersten Verbindungsfläche 19 aus 5, insbesondere in Analogie zu der Verbindungsfläche 19 aus 2, ist die erste Verbindungsfläche 19 ebenfalls durch eine polygonartige Verbindungsfläche 19 ausgebildet, die in dieser Ausführungsform sternförmig aufgespannt ist. Dabei kann die sternförmige Verbindungsfläche 19 einen Sternmittelpunkt aufweisen, der beispielsweise durch die Längsachse a des Bohrkopfes 3 charakterisiert sein kann. Der Punkt kann dabei zu jedem weiteren Punkt der auf der Verbindungsfläche 19 liegt, eine gerade Verbindungsstrecke ausbilden, wobei diese Verbindungsstrecke vollständig in der Verbindungsfläche 19 liegt. Die sternförmige Verbindungsfläche 19 ist durch vier Stege 45 ausgebildet. Die Stege 45 erstrecken sich radial ausgehend von einem Sternmittelpunkt bzw. der Längsachse a bis diese von der Umfangsfläche 17 begrenzt wird. Ein Steg 45 ist dabei durch zwei Seitenkanten 46 und die Umfangsfläche 17 des Umfangsbereichs 17 aufgespannt. Dabei sind die Seitenkanten 46 der benachbarten Stege 45 über eine abgerundete Ecke 47b miteinander verbunden. Die zumindest eine Seitenkante 46 des zumindest einen Steges 45 ist über eine Ecke 47a miteinander verbunden.
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6 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Verbindungsfläche 19 in Analogie zu der Verbindungsfläche 19 aus 6. Diese Verbindungsfläche 19 weist drei Stege auf, deren Seitenkanten 46 insbesondere ineinander übergehen. Die Verbindungsfläche 19 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls, wie die Verbindungsfläche 19 aus der 2, sechseckartig, jedoch sternförmig ausgebildet.
