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In die Nut einer Schlagbohrkrone eingesetzter Hartmetallschneideinsatz
Die Erfindung bezieht sich auf Bohrkronen zum Schlagbohren, die mit einem oder mehreren
Hartmetallschneideinsätzen versehen sind. Diese sind üblicherweise in Nuten in der
Vorderstirnfläche des Bohrkopfes eingesetzt. Bei allen bekannten Bohrern liegen
dabei die die Schneide bildenden Flächen des Schneideinsatzes bzw. der Schneideinsätze
in der Vorderstirnflächenebene des Bohrkopfes, bilden also die Forsetzung dieser
Vorderstirnfläche.
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Nun wird beim Gebrauch der bekannten Schlagbohrer infolge der Abnutzung
die Schneidkante des Einsatzes abgestumpft und immer breiter. Das verschlechtert
aber den Schneideffekt. Eine breitere Schneidkante aber benötigt auch erhöhten Kraftaufwand,
was eine Vergößerung der Beanspruchung der Bohrstange mit sich bringt. Das wiederum
erhöht die Gefahr eines Bohrstangenbruchs.
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Um bei einem bekannten Bohrer eine gute Schneidwirkung aufrechtzuerhalten,
muß der .Schneideinsatz nachgeschliffen werden. Hierzu muß man den Bohrkopf aus
dem Bohrloch herausziehen, nachdem das Bohrgestänge abgekuppelt ist. Das ist besonders
beim Bohren von langen Löchern umständlich. Es bedingt auf jeden Fall eine Betriebsunterbrechung,
die wieder Kosten verursacht.
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Die Erfindung soll diesen Nachteilen abhelfen durch eine eigenartige
Ausbildung des Schneideinsatzes, indem dieser erfindungsgemäß mit einem Fußteil
mit einer abgesetzten, die Bohrkrone überragenden Rippe und mit einer Bohrschneide
auf der Rippe ausgebildet ist.
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Durch diese Anordnung eines Schneidgrates vorn am Schneideinsatz bleibt
entgegen allen Erwartungen die Schneidwirkung des Einsatzes so lange gut, bis der
Grat ganz abgenutzt ist. Es erübrigt sich jetzt ein Nachschleifen des Einsatzes,
und damit werden die Kosten einer mehr oder weniger langen Betriebsunterbrechung
zwecks Nachschleifens des Schneideinsatzes erspart. Es können daher jetzt lange
Bohrlöcher gebohrt werden, ohne daß der Bohrer aus dem Loch herausgezogen werden
muß. Dieser Effekt war nicht vorauszusehen.
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Vorteilhaft verlaufen die Flanken der Rippe mindestens teilweise parallel
zur Bohrerachse und schließen sich mit nach rückwärts geneigten ebenen oder Bogenflächen
an den Fußteil des Einsatzes an. Die anschließenden ebenen Flächen verlaufen in
Querrichtung der Bohrkrone gerade oder in dieser Richtung konkav. Die Dicke der
Rippen beträgt höchstens gleich die halbe Dicke des Fußteils. Die Rippe ist an ihren
Außenenden höher als in ihrer Mitte. Sie kann auch an ihren Außenenden dicker gehalten
sein als in ihrer Mitte, und diese Verdickung verläuft von der Mitte nach außen
zu stetig.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, und
zwar zeigt F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Bohrerspitze
mit einem einzigen Hartmetallschneid'einsatz, F i g. 2 eine Seitenansicht des Einsatzes
der in F i g. 1 dargestellten Bohrerspitze, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie
3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine Draufsicht auf die F i g. 1, F i g. 5 eine Draufsicht
auf einen gegenüber der F i g. 1 abgeänderten Hartmetalleinsatz, F i g. 6 eine .Seitenansicht
einer weiteren Abänderungsform desselben, F i g. 7 eine Seitenansicht wieder einer
weiteren Abänderungsform, F i g. 8 eine Seitenansicht einer Form eines Schneideinsatzes,
der verwendet ist, wenn vier Einsätze in Form eines Kreuzes angeordnet sind, F i
g. 9 und 10 der F i g. 3 ähnliche Querschnitt anderer Formen des Schneideirnsatzes,
F i g. 11 eine Seitenansicht einer weiteren Abänderungsform desselben und F i g.
12 und 13 eine Seitenansicht bzw. eine Endansicht einer Abänderurngsform des in
F i g. 8 gezeigten Einsatzes.
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Mit 11 ist der Körper der Bohrerspitze bezeichnet, der mit einer nicht
gezeigten Bohrstange aus einem Stück bestehen oder von dieser lösbar sein kann.
Da
der Körper der Bohrerspitze im wesentlichen die gleiche Form
unabhängig von der Form ihres Schneideinsatzes hat, wurde nur ein einziger Bohrerspitzenkörper
11 dargestellt.
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Der Körper der Bohrerspitze weist eine Öffnung 34 auf, die zu einem
nicht gezeigten bekannten Spülkanal führt. Ferner ist zu bemerken, daß der Körper
der Bohrerspitze vorzugsweise ebene Flächen sind, Nut 12 zur Aufnahme des Schneideinsatzes
aufweist. Die. Seitenflächen der Nut 12 können eben und zur Achse der Bohrerspitze
parallel sein, während die Bodenfläche der Nut 12 eben und senkrecht zur Achse der
Bohrerspitze ist. Es können auch andere, an sich bekannte Nutformen vorgesehen sein.
Der Einsatz kann am Körper der Bohrerspitze durch Hartlöten oder in irgendeiner
anderen bekannten Weise befestigt werden. Ferner ist zu erwähnen, daß die dem Einsatz
benachbarten Flächen des Körpers der Bohrerspitze vorzugsweise ebene Flächen sind,
die in bekannter Weise vom Einsatz weg nach außen und unten geneigt sind. Eine weitere
bekannte Ausbildung des Körpers der Bohrerspitze besteht darin, daß dessen Kopfteil
benachbart der Schneidfläche etwas breiter ist als der Schaftteil.
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Der Schneideinsatz besteht, wie in F i g. 1 bis -^.-gezeigt, aus einem
Fußteil 13 mit einer Rippe 14, der mit einer verhältnismäßig scharfen Schneidkante
15 versehen sein kann, wie in F i g. 1. bis 9 und 11 bis 13 gezeigt. Die Schneidkante
kann auch eine ebene Fläche 29 sein, wie in F i g. 10 gezeigt ist.
Der Schneideinsatz kann auch in an sich bekannter Weise aus zwei oder mehreren zusammengesetzten
Teilen statt aus einem einzigen Teil bestehen.
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Bei dem in F i g. 1 bis 4 dargestellten Schneideinsatz hat die Rippe
14 die Form eines verhältnismäßig dünnen Grates, der sich quer über die Vorderseite
des Fußteils 13 erstreckt, und deren ebene parallele Flankenflächen 16 und 17 sich
nach unten zu in Übergangsflächen 18 und 19 hin fortsetzen. die schräg nach außen
und unten bis zu den Seitenflächen 20 und 21 des Fußteiles 13 des Einsatzes verlaufen.
Die Flankenflächen 16 und 17 schneiden daher die Übergangsflächen 18 und 19 in Linien
26 und 27. Mit 28 ist die Unterseite des Einsatzes bezeichnet, die zur Achse des
Einsatzes senkrecht ist. Die Kanten an der Verbindungsstelle der Seitenflächen 20
und 21 mit der Unterseite 28 können, wie in F i g. 2 und 3 gezeigt, abgefast sein,
was jedoch unwesentlich ist. Wie in F i g. 1 und deutlicher in F i g. 2 ersichtlich,
sind Schneidkante 15 und die Flankenflächen 16, 17 ; der Rippe 14 sowie seine Übergangsflächen
18, 19 zum Fußteil 13 in der Längsrichtung des Einsatzes leicht gekrümmt,
so daß der Grat 14 leicht bogenförmig ist.
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Die bisher beschriebene Form der Rippe 14 kann, wie in F i g. 9 und
13 gezeigt, abgeändert werden mit einer verhältnismäßig schmalen Rippe quer über
die Vorderfläche des Fußteiles 13 des Einsatzes. Aus F i g. 9 und 13 geht beispielsweise
hervor, daß die Flankenflächen 16 und 17 der Rippe 14 sich als Bogenflächen 24 und
25 nach unten zu den Seitenflächen 20 und 21 des Fußteiles 13 erstrecken. Bei allen
diesen Ausführungsformen bildet die Rippe 14 einen verhältnismäßig schmalen Grat,
der sich quer über die Stirnfläche des Fußteiles 13 des Einsatzes erstreckt.
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Unabhängig von der Querschnittsform der Schneidrippe des Einsatzes,
wie beispielsweise in F i g. 3, 9, 10 und 13 gezeigt, soll die Dicke der Schneidkantenrippe
benachbart der Schneidkante 15 innerhalb 2 bis 5 mm und vorzugsweise innerhalb 3
bis 5 mm liegen, z. B. 4 mm betragen.
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Die Schneidrippe 14 kann, wie in F i g. 2, eine gleichmäßige Höhe
haben oder, wie in F i g. 6 und 7, in der Nähe beider Enden eine größere Höhe als
in der Mitte. Durch eine solche Form wird ein Ausgleich für die stärkere Abnutzung
der Einsätze an ihren Enden, d. h. am Umfang der Bohrerspitze geschaffen. Aus dem
gleichen Grunde ist es, wie in Fig. 5 gezeigt, vorteilhaft, die Rippe 14 in der
Nähe ihrer Enden dicker zu machen als in der Mitte, und es ist natürlich auch möglich,
beide Ausbildungen anzuwenden, d. h. die Rippe so zu gestalten, daß sie an den Enden
sowohl höher als auch dicker ist als in der Mitte.
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Die Höhe der Rippe 14 soll, gemessen von der Schneidkante 15 zu den
Übergangsflächen 18 und 19
in den Fußteil 13, bei den Ausführungsformen
nach F i g. 3 und 10 innerhalb 2 bis 6 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm liegen, z. B.
3 mm betragen, zumindest benachbart ihren Endflächen 22 und 23. Bei den in F i g.
6 und 7 dargestellten Ausführungsformen kann die Rippe in der Mitte sehr schmal
gehalten oder praktisch nicht vorhanden sein. Bei der in F i g. 9 dargestellten
Ausführungsform, bei der die Flankenflächen 16 und 17 der Rippe 14 in die gekrümmten
Flächen 24 und 25 übergehen, kann die Rippe eine größere Höhe haben als in F i g.
3 und 10 dargestellt. Die üblichen Bohrerspitzendurchmesser betragen 22 bis 45 mm,
vorzugsweise 30 bis 36 mm.
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Hierbei können bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform, bei
welcher im wesentlichen ebene Flankenflächen 16 und 17 der Rippe 14 zu im wesentlichen
ebenen Übergangsflächen 18 und 19 zum Fußteil 13 führen, die Übergangsstellen anstatt
Linien 26 und 27 gekrümmte Flächen mit einem Halbmesser von etwa 3 mm sein können.
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Der Fußteil 13 des Einsatzes. welcher im allgemeinen ebene
parallele Seiten 20 und 21 hat, ist vorzugsweise von der üblichen Dicke der Schneideinsätze,
d. h. 8 bis 12 mm, z. B. 10 mm, was natürlich beträchtlich dicker ist als die Dicke
der Rippe 14.
Die Höhe des Fußteiles 13 von der Unterseite 28 bis zur Rippe
14 kann für das Bohren harter Gesteinsarten 12 bis 16 mm betragen und für das Bohren
weniger harter Gesteinsarten 5 bis 12 mm. Die Höhe des Fußteiles 13 kann, wie erwähnt,
zwischen 5 und 16 mm je nach dem beabsichtigten Gebrauch schwanken.
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Die Übergangsflächen 18 und 19 der Rippe 14 und
die Schneidkanten 15 und 29 (F i g. 1 bis 8, 10 und 12) können gerade sein, wie
in F i g. 8, oder gefrümmte, wie in F i g. 7 gezeigt, und sie können hinsichtlich
der Form der Rippe 14 so gestaltet werden, daß sie eine Rippe gleichmäßiger Höhe
(F i g. 2) oder von vorzugsweise größerer Höhe an den Enden als in der Mitte (F
i g. 6 und 7) bilden. In F i g. 8 ist die Schneide 15 gerade, während die Übergangsflächen
18
und 19 zum Fußteil 13 nach unten zur Endfläche 30 am Umfang geneigt sind.
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Bei den Ausführungsformen nach F i g. 9, 11 und 12 ist die Formgebung
vorzugsweise derart, daß die Rippe 14 an ihren Enden eine größere Höhe hat als an
der Achse der Bohrerspitze. Diese Form verleiht den Bohrerspitzen eine Führungswirkung
und ergibt Bohrlöcher, die in ihrem Querschnitt sich stärker der Kreisform annähern
und außerdem geringeren Verschleiß,
also eine längere Lebensdauer.
Bei der in F i g. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform ist nicht nur die Rippe
14 am Umfang der Bohrerspitze höher als an deren Achse, sondern es ist die Schneidkante
15 auch statt bogenförmig (F i g. 1 bis 7) oder gerade und senkrecht zur Bohrerspitze
(F i g. 8) zum Umfang der Bohrerspitze nach oben geneigt. Hierbei ist, obwohl der
in F i g. 12 und 13 gezeigte Schneideinsatz zur Verwendung für eine kreuzweise Anordnung
von 4 radialen Einsätzen bestimmt ist, die gleiche Form bei einem Schneideinsatz
verwendbar, der sich, wie in F i g. 1 gezeigt, quer über die Fläche der Bohrerspitze
erstreckt.
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Die Enden der Rippe 14 können, wie in F i g. 4 gezeigt, bei 31 und
32 abgefast sein.
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Obwohl die Rippe 14 in allen Ausführungen als symmetrisch zum Fußteil
13 des Schneideinsatzes dargestellt ist, kann sie so angeordnet werden, daß
sie sich mehr oder weniger diagonal quer zum vorderen Ende des Fußteiles 13 erstreckt.
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Die in F i g. 9 dargestellte Ausführungsform, bei welcher die Flankenflächen
16 und 17 der Rippe 14 mit den Seitenflächen 20 und 21 des Fußteiles 13 des Einsatzes
durch die gekrümmten Übertragungsflächen 24 und 25 verbunden sind, stellt eine Anwendung
der oben beschriebenen Maßnahme, die Ecke zwischen den Flankenflächen 16, 17 und
den Übergangsflächen 18, 19 abzurunden, dar. Diese Ausführungsform verwirklicht
den Gedanken einer verhältnismäßig schmalen Schneidrippe, die mit dem Fußteil aus
einem Stück besteht.
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Bei der Anordnung des in F i g. 12 und 13 gezeigten Schneideinsatzes
derart, daß drei oder mehrere solcher Einsätze radial auf der Bohrerspitze stehen
und die höheren Enden der Schneidkante 15 sich am Umfang der Bohrerspitzenstirnfläche
befinden, wird am Grund des Bohrloches ein Gegenpflock gebildet, der als Führung
für die Bohrerspitze wirkt und zum Erzielen eines runden und geraden Bohrloches
beiträgt. Ein weiterer Vorteil dieser Form des Einsatzes besteht darin, daß die
Schneidrippe bei ihrer Abnutzung am Umfang, wo der Verschleiß am stärksten ist,
dicker gehalten werden kann. Der Übergang zwischen den Flankenflächen der Rippe
14 und den Seitenflächen des Fußteiles 13 kann, wie in F i g. 12 und 13 gezeigt,
durch ebene Flächen oder konkave Flächen oder mehrere Flächen in verschiedenen Ebenen,
die miteinander durch Stufen verbunden sind, gebildet sein.
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Bei der in F i g. 11 dargestellten Ausführungsform weist die Rippe
14 eine konvexe ,Schneidkante auf und hat am Umfang eine größere Höhe als an der
Achse der Bohrerspitze, wobei gleichzeitig die Höhenzunahme in Umfangsrichtung am
Umfang größer ist als in der Nähe der Bohrachse. Der Höhenunterschied kann zwischen
1,5 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm bei einer Bohrerspitze mit einem Durchmesser
zwischen 22 und 45 mm, z. B. zwischen 30 und 36 mm betragen. Es hat sich gezeigt,
daß alle beschriebenen Querschnittsformen der Schneidrippe die angegebenen vorteilhaften
Eigenschaften aufweisen, d. h., sie schleifen sich selbst nach und erfordern kein
Nachschleifen, bis die Rippe völlig oder praktisch völlig abgenutzt ist. Wenn dieser
Zustand erreicht ist, werden die Einsätze gewöhnlich als verschlissen und als nicht
mehr verwendbar betrachtet. Das einzige Nachschleifen, das in Frage kommen kann,
ist das Nachschleifen zur Bildung einer neuen Schneidkante oder zur Bildung eines
Schneideinsatzes von der üblichen Form.
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Der Schneideinsatz oder zumindest die Schneidrippe kann aus Hartmaterial
von verschiedener Härte hergestellt werden; beispielsweise kann der der Achse der
Bohrerspitze benachbarte Teil aus einem verschleißfesteren und weniger zähen Hartmetall
und der dem Umfang benachbarte Teil aus einem zäheren und weniger verschleißfesten
Hartmetall hergestellt werden, oder umgekehrt, und es können die verschiedenen Einsätze
in der gleichen Bohrerspitze voneinander hinsichtlich Zähigkeit und Verschleißfestigkeit
differieren.