DE10306645B3 - Hammer drill with hard cutters for drilling hard material has at least one tangentially offset second hard cutter in drilling head with yielding axial displacement - Google Patents

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Abstract

The hammer drill (2) with shank (1) has hard cutters (4a, 4b) in its drilling head (3). The first one (4a) is fixed rigidly to the drilling head, but there is at least one other (4b) which is tangentially offset and capable of yielding axial displacement in the drilling head. The first cutter may extend diametrically across the drilling head and may be soldered into an axial slot.

Description

Die Erfindung bezeichnet einen von einer Werkzeugmaschine drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer mit mehreren Hartstoffschneiden in einem Bohrkopf, insbesondere für Gestein.The invention designates one of a machine tool rotating and striking driven rotary drill with several hard cutting edges in one drill head, in particular for rock.

Bei üblichen, über ihr Einsteckende drehend und schlagend beauflagten, Schlagdrehbohrern sind im Bohrkopf mit einem Bohrradius R Hartstoffschneiden mit mehreren tangential versetzten Schneidkanten befestigt, die starr mit dem Bohrkopf verbunden sind und insbesondere den Schlagimpuls zur oberflächlichen Zermürbung des spröden Materials nutzen. Damit verbunden ist notwendigerweise eine schnelle Abstumpfung der Schneidkanten auf einen, über die Nutzungsdauer gemittelten, Kantenradius grösser R/20. Diese stumpfe Schneidkante ist nicht für die scherende Bearbeitung des Materials optimiert, da die Drehung nicht primär der Schneidwirkung einer scharfen Schneidkante, wie bei der spanenden Bearbeitung duktiler Materialien, sondern der Umsetzung der stumpfen Schneidkante für den nächsten Schlag sowie optional der Entfernung des Bohrmehls über eine Wendel dient.With the usual, rotating over its insertion end and Impacted, rotary twist drills are in the drill head with a Drilling radius R hard material cutting with several tangentially offset Fixed cutting edges that are rigidly connected to the drill head and in particular the impulse to superficially wear the brittle Use materials. This necessarily involves a quick one Blunting of the cutting edges to an average over the service life Edge radius larger R / 20th This blunt cutting edge is not for shear machining of the material optimized because the rotation is not primarily the cutting effect a sharp cutting edge, like ductile machining Materials, but the implementation of the blunt cutting edge for the next stroke and optionally the removal of the drilling dust via a helix.

Nach der EP169402B1 ist bei einem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer eine axial zum Bohrkopf freiliegende Hartstoffschneide mit zwei diametralen Schneidkanten seitlich im Bohrkopf verlötet. Nach der US5184925 ist axial zwischen der Hartstoffschneide mit zwei diametralen Schneidkanten und dem Bohrkopf ein steifer Befestigungsbalken angeordnet. In all diesen Schlagdrehbohrern dienen die stumpfen Schneidkanten primär zur oberflächlichen Zermürbung des spröden Materials.After EP169402B1 In a rotary and impact driven rotary drill, a hard material cutting edge that is axially exposed to the drilling head is soldered to the side with two diametrical cutting edges. After US5184925 a rigid fastening beam is arranged axially between the hard material cutting edge with two diametrical cutting edges and the drill head. In all of these rotary impact drills, the blunt cutting edges are used primarily to wear down the brittle material.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Steigerung des Bohrfortschritts bei Schlagdrehbohrern.The object of the invention is in increasing the drilling progress with impact drills.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task essentially becomes solved by the features of claim 1. Advantageous further training result from the subclaims.

Erfindungsgemäss sind bei einem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer im Bohrkopf mehrere Hartstoffschneiden befestigt, von denen zumindest eine erste Hartstoffschneide starr mit dem Bohrkopf verbunden ist, wobei zumindest eine tangential versetzte zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf axial nachgiebig versetzbar geführt ist.According to the invention are rotating and impact driven rotary drill in the drill head several hard material cutting attached, of which at least a first hard material cutting edge rigidly with the drill head is connected, at least one tangentially offset second hard material cutting edge can be moved axially resilient in the drill head guided is.

Durch je eine zum Bohrkopf starr verbundene und eine axial nachgiebig versetzbar geführte Hartstoffschneide wird bei dem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer ein und derselbe Oberflächenbereich des zu bearbeitenden Materials wiederholt alternierend mit der starr verbundenen Hartstoffschneide mit einer durch die Schläge abgestumpften Schneidkante zuerst zermürbt und mit der axial nachgiebig versetzbar geführten Hartstoffschneide mit einer durch Schläge kaum abgestumpften Schneidkante, welche somit länger scharf bleibt, anschliessend scherend abgetragen. Dieser scherende Abtrag der bereits zermürbten Materialschicht über die axial nachgiebig versetzbar geführte zweite Hartstoffschneide steigert wesentlich den Bohrfortschritt bezüglich eines Schlagdrehbohrers mit ausschliesslich starr verbundenen ersten Hartstoffeinsätzen.Through one rigid to the drill head connected and an axially flexible displaceably guided hard material cutting edge is used in the rotary and impact driven rotary drill one and the same surface area of the material to be processed alternately with the rigid connected hard material cutting edge with a blunted by the blows Cutting edge is worn down first and with the axially resiliently adjustable hard material cutting edge one by blows barely blunted cutting edge, which thus stays sharp longer, then worn away by shearing. This shearing removal of the already worn material layer over the axially resiliently guided second Hard material cutting significantly increases the drilling progress with regard to one Impact drill with only rigidly connected first hard material inserts.

Vorteilhaft ist die erste Hartstoffschneide als eine sich diametral über den Bohrkopf erstreckende, in einen ersten Axialschlitz eingelötete Schneidplatte ausgebildet, wodurch die sich längs des Schafts des Schlagdrehbohrers fortpflanzenden Schlagimpulse optimal über die Schneidplatte in das Material einleitbar sind.The first hard material cutting edge is advantageous as a diametrically over cutting plate extending into the drilling head and soldered into a first axial slot, whereby the lengthways of the shaft of the percussion drill optimally reproducing percussion impulses over the Insert can be introduced into the material.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf in einem zweiten Axialschlitz axial begrenzt beweglich geführt, optional formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten und Führungsstege an sich axial erstreckenden Seitenflächen des Axialschlitzes bzw. der zweiten Hartstoffschneide, wodurch hohe Scherkräfte von der zweite Hartstoffschneide auf den Bohrkopf übertragen werden können.The second hard material cutting edge is advantageous axially limited movable in a second axial slot in the drill head guided, optionally form-fitting over each other assigned guide grooves and guide bars on axially extending side surfaces of the axial slot or the second hard material cutting edge, whereby high shear forces of the second hard material cutting edge can be transferred to the drill head.

Vorteilhaft verläuft der zweite Axialschlitz radial, wodurch bei der Scherung keine Radialkraftkomponenten auf die zweite Hartstoffschneide einwirken.The second axial slot advantageously runs radial, which means that no radial force components occur during shear act on the second hard material cutting edge.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide als PKD (polykristlliner Diamant) – Einsatz ausgebildet, welcher weiter vorteilhaft einen rechteckigen Sockel zum drehfest orientierten Einsatz in Sacklöcher oder Axialschlitze aufweist, wodurch die Stirnkante des PKD – Einsatzes über die gesamte Nutzungsdauer eine scharfe Schneidkante ausbildet.The second hard material cutting edge is advantageous PCD (polycrystalline diamond) insert formed, which further advantageously a rectangular base for non-rotatably oriented use in blind holes or axial slots, whereby the front edge of the PCD insert over the forms a sharp cutting edge over the entire service life.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf über eine axial dazwischen angeordnete Feder wie eine Blattfeder oder Spiralfeder gelagert, wodurch die axial flexible Lagerung über ein Bauteil erzielt wird.The second hard material cutting edge is advantageous in the drill head an axially interposed spring such as a leaf spring or Coil spring mounted, which makes the axially flexible storage via a Component is achieved.

Alternativ vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf über einen axial dazwischen angeordneten Elastomerkörper gelagert, wodurch dessen im Vergleich zum Bohrkopf aus Stahl wesentlich geringerer Elastizitätsmodul die axial flexible Lagerung über ein Medium erzielt.The second is alternatively advantageous Hard material cutting in the drill head over an axially arranged elastomeric body mounted, thereby Compared to the steel drill head, the modulus of elasticity is significantly lower the axially flexible storage over achieved a medium.

Vorteilhaft ist der Elastomerkörper im Bohrkopf am Boden eines axialen Sackloches angeordnet, welches die zweite Hartstoffschneide dichtend abschliesst, wodurch sich im Elastomerkörper ein allseitiger hydrostatischer Druck ausbildet, der mit seinem im Vergleich zum Bohrkopf aus Stahl wesentlich geringeren Kompressionsmodul die axial flexible Lagerung bewirkt sowie zugleich ein Wegdrücken oder Verunreinigen des Elastomerkörpers verhindert.The elastomer body is advantageous in Drill head arranged at the bottom of an axial blind hole, which the second hard material cutting edge seals, whereby a in the elastomer body All-round hydrostatic pressure that compares with his to the steel drill head, the compression module is significantly lower axially flexible storage causes at the same time a pushing away or contamination of the elastomer body prevented.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:The invention relates to a advantageous embodiment explained in more detail with:

1 als Schlagdrehbohrer, 1 as a hammer drill,

2 einer Einzelheit, 2 a detail

3 als Variante der Einzelheitl, 3 as a variant of the detail,

4 als Variante der Einzelheit, 4 as a variant of the detail,

Nach 1 sind bei einem über ein Einsteckende 1 drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer 2 in einem Bohrkopf 3 mehrere Hartstoffschneiden 4a, 4b befestigt.To 1 are one with a plug-in end 1 rotating and striking hammer drill 2 in a drill head 3 several hard cutting edges 4a . 4b attached.

Nach 2 ist eine erste Hartstoffschneide 4a starr mit dem Bohrkopf 3 verbunden und eine dazu tangential versetzte zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 axial nachgiebig versetzbar geführt. Die erste Hartstoffschneide 4a ist als eine sich diametral über den Bohrkopf 3 erstreckende, in einen ersten Axialschlitz 5a eingelötete Schneidplatte mit einer stumpfen Schneidkante 6 ausgebildet. Die zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 in einem radialen, zweiten Axialschlitz 5b axial begrenzt beweglich geführt, indem sie formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten 7 und Führungsstege 8 an sich axial erstreckenden Seitenflächen des zweiten Axialschlitzes 5b bzw. der zweiten Hartstoffschneide 4b ineinander eingreift. Die als Nebenschneide mit einer PKD-Schicht 9 mit einer scharfen Schneidkante 6 und einem rechteckigen Sockel 10 ausgebildete zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 über einen axial dazwischen angeodneten Elastomerkörper 11 nachgiebig versetzbar gelagert. Eine auf die zweite Hartstoffschneide 4b einwirkende Normalkraft FN führt somit zu einem vom Elastomerkörper 11 bestimmten axialen Eindringen X in den Bohrkopf 3.To 2 is a first hard material cutting edge 4a rigid with the drill head 3 connected and a tangentially offset second hard material cutting edge 4b is in the drill head 3 axially resiliently guided. The first hard material cutting edge 4a is considered to be diametrically above the drill head 3 extending into a first axial slot 5a soldered insert with a blunt cutting edge 6 educated. The second hard material cutting edge 4b is in the drill head 3 in a radial, second axial slot 5b axially limited movably guided by form-fitting guide grooves assigned to each other 7 and guide bars 8th on axially extending side surfaces of the second axial slot 5b or the second hard material cutting edge 4b interlocks. The secondary cutting edge with a PCD layer 9 with a sharp cutting edge 6 and a rectangular base 10 trained second hard material cutting edge 4b is in the drill head 3 via an elastomer body axially arranged in between 11 resiliently relocatable. One on the second hard material cutting edge 4b normal force F N thus leads to one of the elastomer body 11 determined axial penetration X in the drill head 3 ,

Nach 3 ist die zweite Hartstoffschneide 4b im Bohrkopf 3 über ein axial dazwischen angeordnetes Feder 12 in Form einer Spiralfeder axial nachgiebig versetzbar gelagert.To 3 is the second hard material cutting edge 4b in the drill head 3 via an axially arranged spring 12 axially resiliently displaceable in the form of a spiral spring.

Nach 4 ist der Elastomerkörper 11 im Bohrkopf 3 am Boden eines axialen Sackloches 13 angeordnet, welchen die zweite Hartstoffschneide 4b dichtend abschliesst.To 4 is the elastomer body 11 in the drill head 3 at the bottom of an axial blind hole 13 arranged, which the second hard material cutting edge 4b seals.

Claims (8)

Schlagdrehbohrer mit mehreren im Bohrkopf (3) befestigten Hartstoffschneiden (4a, 4b), von denen zumindest eine erste Hartstoffschneide (4a) starr mit dem Bohrkopf (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine tangential versetzte, zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) axial nachgiebig versetzbar geführt ist.Impact drill with several in the drill head ( 3 ) attached hard material cutting edges ( 4a . 4b ), of which at least a first hard material cutting edge ( 4a ) rigid with the drill head ( 3 ), characterized in that at least one tangentially offset, second hard material cutting edge ( 4b ) in the drill head ( 3 ) axially resiliently displaceable. Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hartstoffschneide (4a) als eine sich diametral über den Bohrkopf (3) erstreckende, in einen ersten Axialschlitz (5a) eingelötete, Schneidplatte ausgebildet ist.Impact rotary drill according to claim 1, characterized in that the first hard material cutting edge ( 4a ) as a diametrically above the drill head ( 3 ) extending into a first axial slot ( 5a ) soldered, cutting plate is formed. Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) in einem zweiten Axialschlitz (5b) axial begrenzt beweglich geführt ist, optional formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten (7) und Führungsstege (8) an sich axial erstreckenden Seitenflächen des Axialschlitzes (5b) bzw. der zweiten Hartstoffschneide (4b).Impact rotary drill according to claim 1 or 2, characterized in that the second hard material cutting edge ( 4b ) in the drill head ( 3 ) in a second axial slot ( 5b ) is guided so that it can move axially to a limited extent, optionally by means of form-fitting guide grooves ( 7 ) and guide bars ( 8th ) on axially extending side surfaces of the axial slot ( 5b ) or the second hard material cutting edge ( 4b ). Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Axialschlitz (5b) radial verläuft.Impact drill bit according to claim 1, characterized in that the second axial slot ( 5b ) runs radially. Schlagdrehbohrer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) als PKD – Einsatz ausgebildet ist, welcher optional einen rechteckigen Sockel (10) aufweist.Impact drill bit according to one of the preceding claims, characterized in that the second hard material cutting edge ( 4b ) is designed as a PCD insert, which optionally has a rectangular base ( 10 ) having. Schlagdrehbohrer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) über eine axial dazwischen angeordnete Feder (12) gelagert ist.Impact drill bit according to one of the preceding claims, characterized in that the second hard material cutting edge ( 4b ) in the drill head ( 3 ) via an axially arranged spring ( 12 ) is stored. Schlagdrehbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) über einen axial dazwischen angeordneten Elastomerkörper (11) gelagert ist.Impact rotary drill according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second hard material cutting edge ( 4b ) in the drill head ( 3 ) via an axially arranged elastomer body ( 11 ) is stored. Schlagdrehbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (11) im Bohrkopf (3) am Boden eines axialen Sackloches (12) angeordnet ist, welchen die zweite Hartstoffschneide (4b) dichtend abschliesst.Impact rotary drill according to claim 7, characterized in that the elastomer body ( 11 ) in the drill head ( 3 ) at the bottom of an axial blind hole ( 12 ) is arranged, which the second hard material cutting edge ( 4b ) seals.
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