DE10205643C1 - Bohrkrone mit lösbaren Schneidzähnen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit lösbaren Schneidzähnen, die einen Werkzeugkopf und einen Schaft aufweisen und mit dem Schaft in einer Schaftaufnahme der Bohrkrone oder eines mit der Bohrkrone verbundenen Halters aufgenommen sind, und wobei der Schneidzahn mit einer oder mehreren Anlageflächen auf Stützflächen der Bohrkrone aufliegt. Eine stabile und sichere Abstützung des Schneidzahnes wird dadurch erreicht, dass die Stützflächen und die Anlageflächen in Umfangsrichtung geneigt angestellt sind, und dass die Bohrkrone einen in Achsrichtung derselben zu den Anlageflächen versetzt angeordneten Absatz aufweist, der unter Einhaltung eines Abstandsraumes dem Schneidzahn zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit lösbaren Schneidzähnen, die einen Werkzeugkopf und einen Schaft aufweisen und mit dem Schaft in einer Schaft­ aufnahme der Bohrkrone oder eines mit der Bohrkrone verbundenen Halters auf- genommen sind, und wobei der Schneidzahn mit einer oder mehreren Anlageflä­ chen auf Stützflächen der Bohrkrone aufliegt.

Eine derartige Bohrkrone ist aus der EP 0 439 821 A1 bekannt. Die Bohrkrone weist taschenförmige Ausfräsungen auf, in die je ein Basisteil eingeschweißt ist. Das Basisteil besitzt eine Schaftaufnahme, die sich konisch verjüngt. In die Schaftaufnahme kann der Schaft des Schneidzahnes eingesteckt werden. Der Schaft des Schneidzahnes ist zur Schaffung einer Konusverbindung mit einer entsprechenden konischen Außenkontur versehen. Zur Sicherung der Konusver­ bindung wird ein Schwertspannstift eingesetzt, der das Basisteil mit dem Schaft des Schneidzahnes verbindet.

Im Betriebseinsatz kann bei den auftretenden stoßartigen Belastungen ein Ver­ schleiss der Konusverbindung auftreten. Dann ist der Schneidzahn nicht mehr spielfrei in der Schaftaufnahme gehalten, was zu einem stark fortschreitenden Verschleiß bis hin zum Werkzeugbruch führt.

Auch aus der DE 42 26 363 C2 ist eine Bohrkrone mit lösbaren Schneidzähnen bekannt. Damit diese Schneidzähne, die dem stärksten Verschluss unterworfen sind, schnell und leicht ausgetauscht werden können, sind sie mit einer dem Bohrrohrdurchmesser angepassten, leicht gekrümmten Anschlussfläche für eine Steck- oder Schweißverbindung zu der auf einer ebenen Kreislinie liegenden Unterkante oder deren Zahn-Ansätzen des Grundkörpers versehen. Zudem wei­ sen sie eine im rechten oder spitzen Winkel zu dieser Fläche verlaufenden, nahezu ebenen Rückenfläche auf. An die Anschlussfläche und die Rückenfläche schließen sich Arbeitsflächen an, die die Anschlussfläche mit der Rückenfläche verbindet. Die Arbeitsfläche verteilt sich über 180° bis 270° und trägt verteilt eine Anzahl von leicht vorstehende Hartmetall-Stifte.

Der Aufbau der Bohrkrone ist sehr kompliziert und setzt umfangreiche Montage­ arbeiten voraus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bohrkrone der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass die Schneidzähne ohne großen Montage- und Demontageauf­ wand fest und sicher in der Bohrkrone gehalten sind und leicht gelöst werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Stützflächen und die Anlageflächen in Umfangsrichtung geneigt angestellt sind, und dass die Bohrkrone einen in Achsrichtung derselben zu den Anlageflächen versetzt ange­ ordneten Absatz aufweist, der unter Einhaltung eines Abstandsraumes dem Schneidzahn zugeordnet ist.

Die beim Schneidprozess auftretenden Schneidkräfte können zu einem wesentli­ chen Teil über die geneigten Stützflächen abgefangen werden. Diese Art der Abstützung ermöglicht auch in Zusammenwirken mit dem Abstandsraum, dass der Schaft des Schneidzahnes im Wesentlichen von den Schneidkräften freige­ stellt ist. Dadurch wird die Gefahr eines Werkzeugbruches verringert. Darüber hinaus ermöglicht der Abstandsraum auch ein Nachsetzen des Schneidzahnes für den Fall, dass die Stützfläche der Bohrkrone und/oder die Anlagefläche des Schneidzahnes Abnutzungen aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vor­ gesehen, dass die Schaftaufnahme zumindest teilweise in die von dem Absatz gebildete und dem Schneidzahn zugekehrte Absatzfläche eingebracht ist. Eine besonders stabile Abstützung des Schneidzahnes ergibt sich dann, wenn vor­ gesehen ist, dass die Bohrkrone für jeden Schneidzahn zwei Anlageflächen bereit stellt, und dass die beiden Anlageflächen gegeneinander gestellt sind. Wenn die Befestigungsanordnung dergestalt ist, dass der Schneidzahn einen an den Schaft angekoppelten Gewindeabschnitt aufweist, dass auf den Gewinde­ abschnitt eine Mutter aufschraubbar ist, und dass der Schneidzahn mittels der Mutter über die Anlageflächen vorgespannt an die Stützflächen angepresst ist, dann kann über den Schaft eine Vorspannung aufgebaut werden, die auch stoßartig eingebrachte Werkzeugbeanspruchungen sicher abfängt, ohne dass eine Lockerung der Gewindeverbindung auftritt.

Vorteilhafterweise ist die Befestigungsanordnung derart ausgeführt, dass der Schaft des Schneidzahnes zumindest über einen Teil seines sich in Bohrkronen- Achsrichtung erstreckenden Längenbereiches vollständig von der Schaftauf­ nahme umfangsseitig umgeben ist. Dabei ist dann auch ein seitliches Aus­ weichen des Schneidzahnes sicher verhindert. Hierbei kann es zusätzlich vor­ gesehen sein, dass der Schaft des Schneidzahnes wenigstens eine Kalibrierauf­ nahme aufweist, die gegenüber der Innenwandung der Schaftaufnahme zurück­ versetzt angeordnet ist. Dabei lässt sich dann der Schneidzahn im Bereich seines Schaftes maßgenau fertigen. Überschüssiges Material kann in den Be­ reich der Kalibrieraufnahmen verbracht werden.

Eine bevorzugte Erfindungsausgestaltung sieht vor, dass der Schaft des Schneidzahnes sich zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung in Richtung zu seinem freien Ende hin konisch verjüngt, dass die Schaftaufnahme ebenfalls zumindest bereichsweise konisch verjüngt ausgebildet ist, und dass der Außenquerschnitt des Schaftes kleiner ist, als der Innenquerschnitt der Schaftaufnahme. Diese Anordnung ermöglicht eine vereinfachte Montage des Schneidzahnes in die Schaftaufnahme. Wenn vorgesehen ist, dass der Werk­ zeugkopf des Schneidzahnes in seinem radial nach innen gerichteten Bereich eine oder mehrere radiale Eintiefungen aufweist, dann werden an dem Schneid­ zahn Materialtaschen gebildet. In diesen sammelt sich Abraummaterial. Dieses bildet dann eine Verschleißschutzschicht.

Eine gegenüber den bekannten Schneidzähnen verbesserte Schneidleistung ergibt sich dann, wenn vorsehen ist, dass der Werkzeugkopf an seinen um­ fangsseitigen Endbereichen mit dreiecksförmigen, konvex gewölbten Form­ flächen abgeschlossen ist. Zusätzlich kann es dann auch noch vorgesehen sein, dass die Hartwerkstoffelemente in einen Steg eingebracht sind, der in einem radial außen liegenden Bereich des Schneidzahnes angeordnet ist und der sich in Achsrichtung der Bohrkrone erstreckt und über ein Basisteil des Schneidzah­ nes vorsteht, und dass die Hartwerkstoffelemente bereichsweise in radialer Richtung über den Steg vorstehen. Die Hartwerkstoffelemente bilden Kalibrier­ stifte, die den Schneidzahn im Bohrloch stets freischneiden.

Zur weiteren Verbesserung der Schneidleistung kann es vorgesehen sein, dass der Werkzeugkopf des Schneidzahnes an seinem, dem Schaft abgewandten Bereich eine Deckfläche aufweist, in die ein Hartwerkstoffeinsatz (Hartmetallein­ satz) eingesetzt ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Bohrkrone in Seitenansicht,

Fig. 2 die Bohrkrone gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 die Bohrkrone im Vertikalschnitt,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entnommene Detaildarstellung,

Fig. 5 einen Schneidzahn in perspektivischer Seitenansicht,

Fig. 6 den Schneidzahn gem. Fig. 5 in perspektivischer Rückan­ sicht und

Fig. 7 einen Schnitt durch den Schaft des Schneidzahnes gem. Fig. 5 und 6.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Bohrkrone 10, die einteilig aus einem Gußteil gefertigt ist. Sie ist ringförmig ausgebildet und weist einen Grundkörper 11 auf. Dieser besitzt an seinem unteren Rand einen Befestigungsring 19, der in Form einer Anfassung ausgebildet ist. An der dem Befestigungsring 19 abgewandten Seite sind umfangsverteilt Halterungsvorsprünge 21 an dem Grundkörper 11 angeformt. Die Halterungsvorsprünge 21 sind dabei in gleicher Teilung zuein­ ander beabstandet, so dass sich ein Abstandsraum 16 ergibt. Zwischen den Halterungsvorsprüngen 21 weist der Grundkörper 11 Stege 15 auf. Diese bilden jeweils eine Stirnfläche, die sich in radialer Richtung erstreckt. Alle Stirnflächen der Stege 15 liegen auf einer gemeinsamen Ebene. Von den Stirnflächen gehen Schrägflächen 18 im Winkel ab. Die Schrägflächen 18 sind dabei dem von der Bohrkrone 10 umschlossenen Innenraum zugewandt. Die Stirnflächen und die Schrägflächen 18 gehen an ihren umfangsseitigen Enden in Ableitflächen 26 der Halterungsvorsprünge 21 über. Die Ableitflächen 26 überragen die Stirnflächen in Achsrichtung der Bohrkrone. Die Ableitflächen 26 gehen jeweils in einen Dachabschnitt 25 und dieser in eine Stützfläche 24 über. Dabei ist die Stütz­ fläche 24 im Winkel zur Horizontalen angeordnet. Die beiden Stützflächen 24 eines Halterungsvorsprunges 21 sind dabei gegeneinander gerichtet und sind Teil einer Werkzeugaufnahme 20. Diese Werkzeugaufnahme 20 weist zwischen den beiden Stützflächen 24 eine im Querschnitt ovale Schaftaufnahme 11 mit einem Einsteckkanal 22.1 auf. Der Einsteckkanal 22.1 läuft in einem Durch­ bruch 12 aus. Dieser ist fensterförmig in den Grundkörper 11 eingearbeitet. Der Durchbruch 12 ist dabei so ausgestaltet, dass er sich ausgehend von der Innen­ wandung 17.1 des Grundkörpers 11 kontinuierlich nach außen hin erweitert.

Die Anordnung und Ausgestaltung des Einsteckkanals 22.1 und des Durch­ bruches 12 lässt sich im Einzelnen auch aus den Fig. 2 und 4 entnehmen. Wie die Fig. 2 erkennen lässt, können in die Werkzeugaufnahmen 20 Schneidzähne 30 eingesetzt werden. Die Ausgestaltung der Schneidzähne 30 ist in den Fig. 5 bis 7 erkennbar. Demgemäß besitzen die Schneidzähne 30 einen Werkzeugkopf 31, an dem ein Schaft 32 angeformt ist. Der Werkzeugkopf 31 ist mit Hart­ metalleinsätzen 35 bestückt. Der Schaft 32 besitzt an seinem freien Ende einen Gewindeabschnitt 33.

Der Schneidzahn 30 wird mit seinem Schaft 32 in den Einsteckkanal 12.1 eingesetzt. Im eingebauten Zustand sitzt der Schneidzahn 30 mit entsprechen­ den Gegenflächen auf den Stützflächen 24 auf.

Der Gewindeabschnitt 33 ragt in den Bereich des Durchbruches 12, so dass auf ihn eine Mutter 34 aufgeschraubt werden kann. Mit der Mutter 34 kann der Schneidzahn 30 an den Stützflächen 24 verspannt werden. Da der Schaft 32 des Schneidzahnes 30 eine an die Kontur des Einsteckkanals 22.1 angepaßt ausgebildete Querschnittsgeometrie hat, ist er unverdrehbar gehalten. Wie die Fig. 1 erkennen lässt, besitzt der Schneidzahn 30 zwei Formflächen 36, die in die Ableitflächen 26 der Stützteile 25 absatzlos übergehen.

Zur Kalibrierung der Bohrkrone 10 sind an der an Außenfläche des Grundkörpers 11 Vorsprünge 13 angeordnet. Diese sind mit Verschleißschutzelementen 14 aus Hartmetall bestückt.

Der Grundkörper 11 weist auch im Bereich der Innenwandung 17.1 Vorsprünge 17.2 auf, die in den Innenraum der Bohrkrone 10 ragen und dort zur Verschleiß­ optimierung dienen.

In den Fig. 5 bis 7 ist die Ausgestaltung eines Schneidzahnes 30 näher dar­ gestellt. Der Schneidzahn 30 besitzt einen Werkzeugkopf 31, an dem ein Schaft 32 über einen Rundungsübergang angeformt ist. Der Schaft 32 läuft dem Werkzeugkopf 31 abgekehrt in einem Gewindeabschnitt 33 aus. Der Werkzeug­ kopf 31 besitzt eine obere Deckfläche 31.1, in die ein Hartmetalleinsatz 35 eingebracht ist. Zur Bildung einer Aufnahme für den als Zylinderstift ausge­ bildeten Hartmetalleinsatz gehen von der Deckfläche 31.1 vorder- und rückseitig jeweils ein Steg 37.1, 37.2 ab.

Wie die Fig. 5 erkennen lässt, geht die Deckfläche 31.1 im Bereich der Innensei­ te des Schneidzahnes 30 in eine steil abfallende konkav gewölbte Wandung 38.2 über, die mit zwei Rippen 38 und dem Steg 37.1 längsgerichtet unterteilt ist. Die Rippen 38 und der Steg 37.1 bilden Eintiefungen 38.1, die als Material­ taschen zur Aufnahme von Abraummaterial dienen. Rückseitig geht die Deck­ fläche, wie dies Fig. 6 zeigt, in eine sich parallel zur Drehachse der Bohrkrone 10 erstreckende Wandung 38.3 über. Diese trägt den Steg 37.2. Der Steg 37.2 ist mit Hartwerkstoffelementen 39.3 bestückt. Diese stehen über den Steg 37.2 vor. Die Wandungen 38.2 und 38.3 gehen an den Seiten des Schneidzahnes 30 mittels Formflächen 36 ineinander über. Diese sind dreiecksförmig ausgebildet und konvex gewölbt.

Der Schaft 32 schließt sich an ein Basisteil 39 des Werkzeugkopfes 31 an. Der Schaft 32 ist im Querschnitt oval ausgebildet, wie dies die Fig. 7 erkennen lässt. Der Schaft 32 bildet an den beiden Längsseiten Kalibrieraufnahmen 32.1. Seitlich sind am Schaft 32 Abflachungen 32.2 vorgesehen. Diese dienen eben­ falls zur Kalibrierung. Damit können zwischen den Kalibrieraufnahmen 31.1 und den Abflachungen 32.2 vier maßgenaue Schaftbereiche geschmiedet werden. Diese verhindern, dass der Schaft 32, wenn er in die Schaftaufnahme 22 eingesetzt wird, verklemmen kann.

Claims (12)

1. Bohrkrone (10) mit lösbaren Schneidzähnen (30), die einen Werkzeugkopf (31) und einen Schaft (32) aufweisen und mit dem Schaft (32) in einer Schaftaufnahme (22) der Bohrkrone (10) oder eines mit der Bohrkrone (10) verbundenen Halters aufgenommen sind, und wobei der Schneidzahn (30) mit einer oder mehreren Anlageflächen (39.1) auf Stützflächen (24) der Bohrkrone (10) aufliegt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützflächen (24) und die Anlageflächen (39.1) in Umfangs­ richtung geneigt angestellt sind, und
dass die Bohrkrone (10) einen in Achsrichtung derselben zu den Anlage­ flächen (39.1) versetzt angeordneten Absatz (27) aufweist, der unter Einhaltung eines Abstandsraumes (27.1) dem Schneidzahn (30) zugeord­ net ist.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftaufnahme (22) zumindest teilweise in die von dem Absatz (27) gebildete und dem Schneidzahn (30) zugekehrte Absatzfläche einge­ bracht ist.

3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrkrone (10) für jeden Schneidzahn (30) zwei Anlageflächen (39.1) bereitstellt, und
dass die beiden Anlageflächen (39.1) gegeneinander gestellt sind.

4. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schneidzahn (30) einen an den Schaft (32) angekoppelten Ge­ windeabschnitt (33) aufweist,
dass auf den Gewindeabschnitt (33) eine Mutter (34) aufschraubbar ist, und
dass der Schneidzahn mittels der Mutter (34) über die Anlageflächen (39.1) vorgespannt an die Stützflächen (24) angepresst ist.

5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (32) des Schneidzahnes (30) zumindest über einen Teil seines sich ein Bohrkronen-Achsrichtung erstreckenden Längenbereiches vollständig von der Schaftaufnahme (22) umfangsseitig umgeben ist.

6. Bohrkrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (32) des Schneidzahnes (30) wenigstens eine Kalibrier­ aufnahme (32.1) aufweist, die gegenüber der Innenwandung der Schaft­ aufnahme (22) zurückversetzt angeordnet ist.

7. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaft (32) des Schneidzahnes (30) sich zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung in Richtung zu seinem freien Ende hin ko­ nisch verjüngt,
dass die Schaftaufnahme (22) ebenfalls zumindest bereichsweise konisch verjüngt ausgebildet ist, und
dass der Außenquerschnitt des Schaftes (32) kleiner ist, als der Innen­ querschnitt der Schaftaufnahme (22).

8. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (31) des Schneidzahnes (30) in seinem radial nach innen gerichteten Bereich eine oder mehrere radiale Eintiefungen (38.1) aufweist.

9. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (31) an seinem umfangsseitigen Endbereichen mit dreiecksförmigen, konvex gewölbten Formflächen (36) abgeschlossen ist.

10. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (31) an seinem radial außen liegenden Bereich mit einem oder mehreren Hartwerkstoffelementen (39.3) bestückt ist.

11. Bohrkrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hartwerkstoffelemente (39.3) in einen Steg 37.2 eingebracht sind, der in einem radial außen liegenden Bereich des Schneidzahnes an­ geordnet ist und der sich in Achsrichtung der Bohrkrone erstreckt und über ein Basisteil (39) des Schneidzahnes (30) vorsteht, und
dass die Hartwerkstoffelemente (39.3) bereichsweise in radialer Richtung über den Steg (39.2) vorstehen.

12. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (31) des Schneidzahnes (30) an seinem, dem Schaft (32) abgewandten Bereich eine Deckfläche (31.1) aufweist, in die ein Hartwerkstoffeinsatz (Hartmetalleinsatz (35)) eingesetzt ist.