DE1153223B

DE1153223B - Drilling tool for drilling long boreholes

Info

Publication number: DE1153223B
Application number: DEH34297A
Authority: DE
Inventors: Heinz Buchmeier
Original assignee: Heidenreich & Harbeck Werkzeug
Current assignee: Heidenreich & Harbeck Werkzeug
Priority date: 1958-09-11
Filing date: 1958-09-11
Publication date: 1963-08-22

Description

Bohrwerkzeug zum Bohren langer Bohrlöcher Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug zum Bohren langer Bohrlöcher, das aus einem Grundkörper, der gegenüber der herzustellenden Bohrung durch eine Mehrzahl von eingesetzten, mit Hartmetall oder Keramik bestückten Leisten geführt ist, und aus einem lösbar im Grundkörper befestigten und in diesem axial geführten Messerträger zum Tragen eines Hartmetall- oder Keramikmessers besteht, wobei der Grundkörper vor dem Messer eine Aussparung besitzt, in die das Öl vom Außenumfang des Grundkörpers her einfließt und aus der es durch das Innere des Grundkörpers nach außen hin abfließt.Drilling tool for drilling long boreholes The invention relates to on a drilling tool for drilling long holes, which consists of a base body, the compared to the bore to be produced by a plurality of inserted, with Tungsten carbide or ceramic tipped strips is guided, and from a detachable in Base body attached and axially guided in this knife carrier for carrying a There is a hard metal or ceramic knife, the base body in front of the knife a Has recess into which the oil flows from the outer circumference of the base body and from which it flows out through the interior of the base body.

Bohrwerkzeuge dieser Art sind vielfach bekannt. Bekannt sind auch die Schwierigkeiten, die zur Erzielung einer genauen Zentrierung der Messerkörper in dem Grundkörper zu überwinden sind. Für das Bohren längerer Bohrlöcher ist es jedoch äußerst wichtig, auch bei größeren Bohrtiefen ein zentrisches, schwingungsfreies Bohren von großer Genauigkeit gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck muß der Messerträger passungsgerecht und genau zentriert in den Grundkörper eingesetzt werden können, so daß der Bohrvorgang nicht durch Schwingungen des Messerträgers gestört wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei Abnutzung des Bohrmessers das Einsetzen eines neuen Messers bzw. eines Ersatzmesserträgers derart vorgenommen werden soll, daß auch ohne besondere Vorkehrungen das neue Messer in der gleichen Weise nach dem Einbau in den Grundkörper schwingungsfrei arbeiten kann. Für die Zentrierung des Messerträgers ist bei bekannten Bohrwerkzeugen in dem Grundkörper eine Axialnut vorgesehen, in die eine entsprechende Feder oder Leiste des Messerträgers eingreift. Hierbei ist jedoch eine Zentrierung des Messers mit Bezug auf die Achse des Bohrwerkzeuges und damit des Bohrloches nur äußerst schwer durchführbar. Beim Auswechseln des Messerträgers ergibt sich unter diesen Umständen oft die Notwendigkeit, nicht nur den Messerträger, sondern auch das Bohrwerkzeug selbst auszutauschen. Das Ersatzwerkzeug muß dann zusammen mit dem Ersatzmesserträger neu eingeschliffen und damit zentriert werden.Drilling tools of this type are widely known. Are also known the difficulties involved in achieving accurate centering of the knife body are to be overcome in the base body. For drilling longer holes it is However, it is extremely important, even with greater drilling depths, a centric, vibration-free To be able to guarantee drilling of great accuracy. For this purpose, the knife carrier can be inserted into the base body in a fitting manner and precisely centered, so that the drilling process is not disturbed by vibrations of the knife carrier. It should be noted that if the drill knife wears out, the insertion of a new knife or a replacement knife carrier is to be made in such a way that even without special precautions, the new knife in the same way after Installation in the base body can work vibration-free. For centering the In known drilling tools, the knife carrier is an axial groove in the base body provided, in which a corresponding spring or bar of the knife carrier engages. In this case, however, the knife is centered with respect to the axis of the drilling tool and thus the borehole is extremely difficult to carry out. When changing the knife carrier under these circumstances there is often the need to not only carry the knife carrier, but also to exchange the drilling tool itself. The replacement tool must then be re-ground together with the replacement knife holder and thus centered.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen Messerträger für derartige Zwecke so zu gestalten, daß er eine Vierkantform mit einem anschließenden zylindrischen Ansatz aufweist. Der zylindrische Ansatz soll dabei als Führung dienen. Hierbei ist jedoch die ganze Form des Messerträgers sehr schwierig mit einer solchen Genauigkeit herzustellen, die für einen passungsgerechten Festsitz erforderlich ist. Irgendeine Selbstzentrierung des Messerträgers wird durch diese bekannte besondere Gestaltung nicht erreicht.It has also already been proposed a knife holder for such Purposes to design so that it has a square shape with an adjoining cylindrical Has approach. The cylindrical approach is intended to serve as a guide. Here however, the whole shape of the knife carrier is very difficult with such accuracy to produce, which is necessary for a snug fit. Any Self-centering of the knife carrier is due to this known special design not reached.

Die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe ist, ein Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorstehend dargelegten Forderungen erfüllt und die angedeuteten Mängel der bekannten Arten vermieden sind. Dies wird dadurch erreicht, daß der Messerträger als dreikantiges gleichseitiges Prisma mit konvex gebogenen Seiten und abgerundeten Ecken ausgebildet ist, das in einer entsprechenden Dreiecksbohrung des Grundkörpers geführt ist. Ein derartiges Dreikantprismaprofil kann mit höchster Genauigkeit verhältnismäßig einfach hergestellt werden; dies gilt sowohl für das Außenprofil des Messerträgers als auch für die Dreikantbohrung des Grundkörpers. Infolge der drei um 120° versetzten Symmetrieachsen dieses Dreikantprofils zentriert sich der Messerträger selbst. Die axialen Außenkanten des Messers können einwandfrei zu der geometrischen Mittelachse des Dreikantprofils des Messerträgers geschliffen werden. Da die geometrische Mittelachse dieses Dreikantprofils wiederum einwandfrei durch die Dreikantbohrung des Grundkörpers zu der Achse des Bohrkopfes zentriert ist, ist es möglich, den Messerträger mit dem Messer auszuwechseln, ohne den Grundkörper auszubauen. Ein neuer Messerträger, dessen Messerkanten wiederum einwandfrei zentriert auf die angegebene Weise geschliffen worden sind, kann in den Grundkörper eingesetzt werden. Es ist dann sicher, daß das neu eingesetzte Messer wiederum den einwandfreien Mittenabstand gegenüber der Achse des Bohrkopfes und damit der Bohrlochachse besitzt. Dies gilt unabhängig von der Größe des Bohrkopfes, so daß die Messerträger mit den Messem für ganz verschiedene Bohrungen benutzt werden können, indem immer nur der Grundkörper abgewandelt werden muß. - Außerdem wird durch die passungsgerechte und selbstzentrierende Aufnahme des Messerträgers und damit des Messers ein zentrisches, schwingungsfreies Bohren von höchster Genauigkeit gewährleistet.The object on which the invention is based is to provide a drilling tool To create the type mentioned at the beginning, in which the requirements set out above fulfilled and the indicated shortcomings of the known species are avoided. this will achieved in that the knife carrier as a triangular equilateral prism with convex curved sides and rounded corners is formed in a corresponding Triangular bore of the base body is performed. Such a triangular prism profile can be produced relatively easily with the highest accuracy; this applies both for the outer profile of the knife carrier and for the triangular bore of the Base body. As a result of the three axes of symmetry of this triangular profile offset by 120 ° the knife carrier centers itself. The axial outer edges of the knife can perfectly to the geometric center axis of the triangular profile of the knife carrier be sanded. As the geometric center axis of this triangular profile in turn flawlessly through the triangular bore of the base body to the axis of the drill head is centered, it is possible to change the knife holder with the knife without to expand the base body. A new knife carrier, its knife edges in turn have been ground perfectly centered in the specified manner, can be used in the base body can be used. It is then certain that the newly installed knife in turn, the perfect center-to-center distance from the axis of the drill head and thus the borehole axis owns. This applies regardless of the size of the drill head, so that the knife carrier with the knives for very different holes can be used by only ever having to modify the base body. - In addition, the fitting and self-centering mounting of the knife carrier and thus the knife a centric, vibration-free drilling of the highest accuracy guaranteed.

Es ist möglich, die Erfindung sowohl für Kernbohrungen als auch für Vollbohrungen zu benutzen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Messerträger wird jetzt also mindestens an zwei gegenüberliegenden Seiten gehalten, wobei die eine Seite von einer Rundecke und die andere Seite von einer Rundseite des Dreikantkörpers gebildet wird. Vorzugsweise ist der Außenumfang des Grundkörpers im Bereiche der Aufnahmestelle des Messerträgers mit einer axial durchlaufenden Aussparung versehen, und ferner ist gleichzeitig der Ringspalt zwischen dem Außendurchmesser des Grundkörpers und dem Durchmesser der zu bohrenden Bohrung möglichst klein, und zwar so gering gehalten, daß das durch den Ringspalt strömende öl im wesentlichen nur zur Schmierung der Führungsleisten dient. Auf diese Weise wird die Hauptmasse des öls unmittelbar dem Messer und den Schneidkanten zugeführt, so daß sowohl die Kühlung des Messers als auch die Abführung der Späne verbessert werden.It is possible to use the invention for both core drilling and for To use full bores. The knife carrier designed according to the invention is now so held at least on two opposite sides, with one side from a round corner and the other side from a round side of the triangular body is formed. The outer circumference of the base body is preferably in the region of the Provide the mounting point of the knife carrier with an axially continuous recess, and at the same time is the annular gap between the outer diameter of the base body and the diameter of the hole to be drilled as small as possible, and so small kept that the oil flowing through the annular gap essentially only for lubrication the guide rails is used. In this way, the bulk of the oil becomes immediate fed to the knife and the cutting edges, so that both the cooling of the knife as well as the removal of the chips can be improved.

In diesem Zusammenhange empfiehlt es sich auch, den Messerträger selbst auf seiner außenliegenden Seite und außerhalb des Messers mit einer Aussparung oder einer Querschnittsverringerung zu versehen, die dann im Bereich der axial durchlaufenden Aussparung des Außenumfanges des Grundkörpers liegt. Auf diese Weise wird die Zuführung des Öls zu dem Messer verbessert.In this context, it is also advisable to use the knife carrier itself on its outer side and outside of the knife with a recess or to provide a cross-sectional reduction, which is then in the area of the axially continuous Recess of the outer circumference of the base body is located. That way, the feeder of the oil to the knife improved.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Messerträger ein oder mehrere Langlöcher auf, durch die Schrauben hindurchtreten, die in dem Grundkörper sowohl oberhalb als auch unterhalb des Messerträgers gehalten sind. Auf diese Weise ergibt sich eine äußerst zuverlässige Halterung des Messerkörpers, die einerseits seine einwandfreie Selbstzentrierung verbessert und andererseits das Festklemmen des Messerträgers in dem Grundkörper so sicher gestaltet, daß die Gefahr des Auftretens von Schwingungen völlig beseitigt ist. Die Angriffsrichtung dieser Klemmschrauben liegen in einer Symmetrieachse des Polygonprofils, so daß keine Verzerrung des als Führung dienenden Profils einzutreten vermag.According to a further feature of the invention, the knife carrier one or more elongated holes to pass through the screws that are in the Base body are held both above and below the knife carrier. This results in an extremely reliable holder for the knife body, which on the one hand improves its perfect self-centering and on the other hand the clamping of the knife carrier in the base body designed so safely that the The risk of vibrations occurring is completely eliminated. The direction of attack these clamping screws lie in an axis of symmetry of the polygonal profile, so that there is no distortion of the profile serving as a guide.

Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind an Hand der Zeichnung erläutert, in der eine Ausführungsform vereinfacht dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrwerkzeuges ohne Messerträger und Messer, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kopfende des Bohrkopfes der Fig. 1, ebenfalls ohne Messerträger, Fig. 3 eine Grundansicht auf den Messerträger in Richtung des Pfeiles a-b der Fig. 4 gesehen, und zwar in vergrößertem Maßstabe, Fig. 4 eine Seitenansicht auf den Messerträger der Fig. 3, Fig. 5 eine Draufsicht auf den Messerträger der Fig. 3 und 4. Das Bohrwerkzeug der Fig. 1 bis 4 besteht aus einem Grundkörper 1 mit einer zentrischen Bohrung 2, um Kernbohrungen herzustellen. Bei Vollbohrungen fällt diese Bohrung 2 fort. Es verbleibt lediglich die Aussparung zur Rückführung- des Bohröles und der Späne.Further improvements and expedient refinements of the invention are explained with reference to the drawing, in which an embodiment is shown in a simplified manner is. 1 shows the side view of a drilling tool designed according to the invention without knife carrier and knife, FIG. 2 is a plan view of the head end of the drill head 1, also without the knife carrier, FIG. 3 shows a basic view of the knife carrier seen in the direction of the arrow a-b of FIG. 4, on an enlarged scale, FIG. 4 shows a side view of the knife carrier from FIG. 3, FIG. 5 shows a plan view on the knife carrier of FIGS. 3 and 4. The drilling tool of FIGS. 1 to 4 consists from a base body 1 with a central bore 2 to produce core bores. In the case of full bores, this bore 2 is omitted. All that remains is the recess for the return of the drilling oil and the chips.

Das hintere Ende des Grundkörpers 1 ist mit einem Gewinde 3 versehen, das zur Verbindung mit einer entsprechenden, nicht gezeigten Bohrstange dient. Von der Stirnfläche 4 des Grundkörpers 1 ausgehend, sind in den Außenumfang des Grundkörpers 1 Nuten 5, 6 für die Aufnahme von Leisten 7, 8 eingearbeitet, die auswechselbar in den Nuten angeordnet und auf bekannte Weise mit Hartmetall-oder Keramikplättchen 31 bestückt sind. Mit Hilfe dieser Hartmetall- oder Keramikplättchen wird der Grundkörper in der Bohrung zentriert. Außerdem ist in dem Grundkörper eine axial verlaufende Dreikantbohrung 9 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Messerträgers 10 dient, der in entsprechender Weise einen Dreikantquerschnitt aufweist.The rear end of the base body 1 is provided with a thread 3, which is used to connect to a corresponding boring bar, not shown. from starting from the end face 4 of the base body 1, are in the outer circumference of the base body 1 grooves 5, 6 for the inclusion of strips 7, 8 incorporated, which are interchangeable arranged in the grooves and in a known manner with hard metal or ceramic plates 31 are equipped. With the help of these hard metal or ceramic plates, the base body centered in the hole. In addition, there is an axially extending one in the base body Triangular bore 9 is provided, which serves to receive a knife carrier 10, the has a triangular cross-section in a corresponding manner.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, weist der Dreikantquerschnitt des Messerträgers 10 drei Symmetrieachsen 33, 34, 45 auf, die in abgerundeten Ecken des Querschnittes enden. Dieser Querschnitt besteht demgemäß aus einem gleichseitigen Dreieck mit abgerundeten Ecken und gebogene Seiten 11, 12 und 13.As can be seen in particular from FIG. 3, the triangular cross-section of the knife carrier 10 has three axes of symmetry 33, 34, 45, which are in rounded corners end of the cross-section. This cross section accordingly consists of an equilateral Triangle with rounded corners and curved sides 11, 12 and 13.

Er wird - wie bereits dargelegt - in die Dreikantbohrung 9 des Grundkörpers 1 eingesetzt. Der Messerträger ist zur Sicherung seiner Lage in der Dreikantbohrung 9 mit zwei Langlöchern 14 und 15 versehen, durch die nicht gezeigte Klemmschrauben hindurchgehen, die in die Bohrungen 16 und 17 des Grundkörpers eingesetzt sind. Die Klemmschrauben treten in Gewindebohrungen 28, 29 ein, nachdem sie durch die Langlöcher 14, 15 hindurchgetreten sind, so daß die Klemmschrauben auf beiden Seiten des Messerträgers gehalten sind. Die Schrauben und die dazugehörigen Bohrungen selbst sind in der Symmetrieachse 33 des Dreikantprofils angeordnet, so daß beim Anziehen der Klemmschrauben keinerlei Verzerrungen des Profils eintreten und damit auch jede Schwingungsgefahr beim Bohren vermieden ist.It is - as already explained - in the triangular bore 9 of the base body 1 used. The knife carrier is to secure its position in the triangular hole 9 provided with two elongated holes 14 and 15, through which the clamping screws, not shown go through, which are inserted into the bores 16 and 17 of the base body. The clamping screws enter threaded bores 28, 29 after they have passed through the Elongated holes 14, 15 have passed, so that the clamping screws on both sides of the knife carrier are held. The screws and the associated holes themselves are arranged in the axis of symmetry 33 of the triangular profile, so that when tightening the clamping screws do not cause any distortion of the profile and thus any The risk of vibrations when drilling is avoided.

In dem Kopfe des Messerträgers ist ein Hartmetallmesser 18 in einer Nut 19 hart eingelötet, indem gleichzeitig der Messerträger, wie bei 32 gezeigt, zur Freilegung des Messers herausgearbeitet ist.In the head of the knife carrier there is a hard metal knife 18 in one Groove 19 is brazed in, while at the same time the knife carrier, as shown at 32, is worked out to expose the knife.

Das Messer kann statt dessen auch aus einer Keramikmasse bestehen. Dieses Messer ist in den Messerträger weiterhin derart eingesetzt, daß seine vordere Schneide 21 parallel zu einer Sehne 22 einer der gebogenen Seiten 11, 12 oder 13 verläuft und die hintere Kante 23 der vorderen Schneide etwa in der Mittelebene 24 des Messerträgers liegt. Die beiden Seitenschneiden 27, 30 des Messers sind vor dem Einsetzen des Messerträgers in dem Grundkörper einwandfrei derart geschliffen worden, daß nach Einsetzen des Messerträgers die Mittenentfemung c auch beim Austausch gewahrt bleibt.The knife can instead also consist of a ceramic mass. This knife is still used in the knife carrier so that its front Cut 21 parallel to a chord 22 on one of the curved sides 11, 12 or 13 runs and the rear edge 23 of the front cutting edge approximately in the central plane 24 of the knife carrier lies. The two side cutting edges 27, 30 of the knife are in front the insertion of the knife carrier in the base body perfectly ground in this way been that after inserting the knife carrier the center distance c also when exchanging is preserved.

In den Grundkörper 1 ist bei eingesetztem Messer 18, in Drehrichtung (Pfeil d-e der Fig. 2) gesehen, vor der Schneidkante 21 des Messers 18 eine Öffnung 25 eingearbeitet, durch die die anfallenden Späne und das Kühlöl abgeleitet werden. Weiterhin ist auf dem Außenumfang des Grundkörpers 1 im Bereiche der Dreikantbohrung 9 eine axial durchlaufende Aussparung 26 vorgesehen, die so angeordnet ist, daß die Schneidkante 21 des Messers 18 mit der Mittelachse des Grundkörpers 1 und der Aussparung 26 zusammenfällt. Die Mittelebene 24 des Messerträgers 10 ist also gegenüber der Mittelebene des Grundkörpers 1 versetzt.With the knife 18 inserted, seen in the direction of rotation (arrow de in FIG. 2), an opening 25 is machined into the base body 1 in front of the cutting edge 21 of the knife 18, through which the chips and the cooling oil are discharged. Furthermore, an axially continuous recess 26 is provided on the outer circumference of the base body 1 in the region of the triangular bore 9, which is arranged so that the cutting edge 21 of the knife 18 coincides with the central axis of the base body 1 and the recess 26. The center plane 24 of the knife carrier 10 is therefore offset with respect to the center plane of the base body 1.

Die Stirnfläche 4 des Grundkörpers ist außerdem mit einem schräg verlaufenden Ausschnitt 20 versehen, der dazu dient, das Messer selbst frei zu halten und die Verbindung von der Aussparung 26 zu der Öffnung 25 zu erleichtern. Dieser Ausschnitt 20 erstreckt sich in Axialrichtung im wesentlichen jedoch nur so tief, wie das Messer 18 selbst reicht, so daß die Halterung des Messerträgers in der Dreikantbohrung des Grundkörpers dadurch nicht beeinträchtigt wird. Der Messerträger 10 ist außerdem in dem Bereiche der Aussparung 26 des Grundkörpers 1 ebenfalls mit einer Aussparung 39 versehen, um den Durchtritt des Öls zu dem Messer zu erleichtern.The end face 4 of the base body is also provided with a sloping surface Provided cutout 20, which serves to keep the knife itself free and the Connection from the recess 26 to the opening 25 to facilitate. This cutout 20 extends in the axial direction essentially only as deep as the knife 18 itself is enough, so that the holder of the knife carrier in the triangular hole the main body is not affected. The knife carrier 10 is also in the area of the recess 26 of the base body 1 also with a recess 39 to facilitate the passage of the oil to the knife.

Der Außenumfang des Grundkörpers ist mit 36 bezeichnet, während der Innenumfang der zu bohrenden Bohrung das Bezugszeichen 37 trägt. Der Ringspalt 38 zwischen dem Außenumfang 36 und der Bohrung 37 ist so gering gehalten, daß durch diesen Ringspalt im wesentlichen nur diejenige Ölmenge zu strömen vermag, die zur Schmierung der Hartmetall- oder Keramikplättchen 31 erforderlich ist. Die Hauptmasse des Kühlöls strömt also über die Aussparung 26 dem Messer 18 zu.The outer circumference of the base body is denoted by 36, while the The inner circumference of the hole to be drilled is denoted by 37. The annular gap 38 between the outer circumference 36 and the bore 37 is kept so small that by this annular gap is essentially only able to flow that amount of oil that is necessary for Lubrication of the hard metal or ceramic plate 31 is required. The main crowd of the cooling oil thus flows to the knife 18 via the recess 26.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Drilling tool for drilling long boreholes, consisting of a base body which, opposite the bore to be produced, is guided through a plurality of inserted strips fitted with hard metal or ceramics, and a knife carrier which is releasably fastened in the base body and axially guided in it a hard metal or ceramic knife, the base body in front of the knife has a recess into which the oil flows from the outer circumference of the base body and from which it flows through the interior of the base body to the outside, characterized in that the knife carrier (10) as triangular equilateral prism is formed with convex curved sides and rounded corners, which is guided in a corresponding triangular bore (9) of the base body (1). z. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the outer circumference of the base body (1) is provided with an axially continuous recess (26) in the area of the receiving point of the knife carrier and that the annular gap is kept as small as possible, namely so small that it is caused by the Annular gap (38) inflowing oil is essentially only sufficient to lubricate the guide strips. 3. Drilling tool according to claim 2, characterized in that the knife carrier (10) is provided with a recess (39) on its outer side and outside of the knife (18). 4. Drilling tool according to claim 1 to 3, characterized in that the knife carrier (10) has one or more elongated holes (14, 15) through which screws pass which are held in the base body both above and below the knife carrier. 5. Drilling tool according to claim 1 to 4, characterized in that the knife (18) is inserted into the knife carrier (10) in such a way that the tendon (22) on one side of the triangular prism cross-section of the knife carrier (10) is parallel to the front cutting edge (21 ) and the rear edge (23) of the cutting edge of the knife lies approximately in the central plane (24) of the knife carrier (10). 6. Drilling tool according to claim 1 to 5, characterized in that the longitudinal axis of the knife carrier is offset to the central axis of the recess (26) of the base body (1). 7. Drilling tool according to claim 1 to 6, characterized in that the longitudinal axis of the knife carrier (10) lies in the direction of rotation behind the central axis of the recess (26) of the base body. B. drilling tool according to claim 1 to 7, characterized in that the front cutting edge (21) of the knife (18) lies in the plane of the central axis of the recess (26) of the base body. Documents considered: German Patent No. 848 140; French Patent Specification No. 1006 002nd; U.S. Patent No. 2,791,921.