DE19507567A1 - drill - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a drill according to the preamble of Claim 1.
Ein derartiger Bohrer ist beispielsweise aus der DE-PS-25 51 125 bekannt. Er weist zwei Verriegelungsnuten sowie zwei Dreh mitnahmenuten auf, wobei die Drehmitnahmenuten Drehmomentüber tragungsflanken bilden, die dazu geeignet sind, das von der Aufnahme der Bohrmaschine erzeugte Drehmoment auf den Bohrer zu übertragen. Demgegenüber dienen die Verriegelungsnuten le diglich dazu, zu verhindern, daß der Bohrer aus der Aufnahme herausfällt und sind im Normalbetrieb relativ wenig belastet.Such a drill is for example from DE-PS-25 51st 125 known. It has two locking grooves and two swivels driving grooves, the rotary driving grooves torque Form support flanks that are suitable for the Recording the drill generated torque on the drill transferred to. In contrast, the locking grooves le only to prevent the drill from the receptacle falls out and are relatively little stressed in normal operation.
Gerade bei Schlagbohrern oder Bohrhämmern erfolgt eine recht komplexe Wechselbelastung auf den Schaft des Bohrers, der pro Umdrehung mehrere Schläge erhält. Während die Drehgeschwindig keit der Aufnahme für den Bohrer im wesentlichen konstant bleibt, schwingt der Bohrer in axialer Richtung hin und her und erhält seine Belastungsspitze im vorderen Auftreffpunkt, an welchem er über seine Hauptschneide gleichzeitig gedreht wird und dort Gestein zerschlägt. In dieser Belastungssitua tion entstehen kurzzeitig erhebliche Torsionsschwingungen, und der Bohrer wird durch die impulsartigen Belastungen in einen Schwingungszustand versetzt, bei welchen sich Schwingungen mit tangentialen, radialen und axial ausgerichteten Schwingungs bäuchen überlagern.Especially with hammer drills or rotary hammers complex alternating load on the shank of the drill, the pro Revolution receives several strokes. While the spinning speed speed of the recording for the drill essentially constant remains, the drill swings back and forth in the axial direction and receives its peak in the front impact point, on which he turned over his main cutting edge at the same time and smashes rock there. In this stressful situation tion, brief torsional vibrations occur, and the impulse-like loads make the drill into one Vibration state in which vibrations coincide tangential, radial and axially aligned vibration overlay bellies.
Untersuchungen haben gezeigt, daß die durch die sich radial erstreckenden Schwingungsbäuche erzeugten Schwingungen für die Schallabstrahlung überwiegen. Hierbei schwingt der Bohrer über seine ganze Länge, also auch im Bereich der Werkzeugaufnahme oder des Schaftes. Bedingt durch diese Schwingungen muß die Aufnahme ein gewisses Spiel für den Bohrerschaft bieten, nachdem ansonsten die Reibungskräfte zu einer unzulässigen Erwärmung des Bohrers und der Aufnahme führen würden.Research has shown that the radial extending antinodes generated vibrations for the Sound radiation predominate. Here the drill overshoots its entire length, also in the area of the tool holder or the shaft. Due to these vibrations, the Recording offer some game for the drill shaft, after otherwise the frictional forces become an inadmissible Warming the drill and the recording would lead.
Im Laufe der Lebensdauer eines Bohrers vergrößert sich durch den Abrieb regelmäßig dieses Spiel. Wenn allerdings aufgrund einer Überlastung Materialaufwurf entsteht, kommt es zu einer gegebenenfalls unzulässigen Spielverringerung, so daß der Bohrer unbrauchbar wird. Wie vorstehend erläutert, ist der Zeitpunkt der größten Torsionsbelastung des Bohrers der Zeitpunkt, zu welchem die Bohrerspitze auf das zu zertrümmernde Gestein trifft. Bedingt durch das auch in tangentialer Richtung vorhandene Spiel können dann die Verriegelungskörper, die regelmäßig runde Oberflächen aufweisen, in den Verriegelungsnuten seitlich in Anlage gelangen, so daß dort Material verdrängt wird, nachdem die Verriegelungsnuten an sich nicht für die Drehmomentübertragung vorgesehen sind. Dieser Materialaufwurf kann den Bohrer unbrauchbar machen.Over the life of a drill increases by the abrasion regularly this game. If, however, because If the material is overloaded, there will be a possibly inadmissible reduction in play, so that the Drill becomes unusable. As explained above, the Time of the greatest torsional load on the drill Time at which the drill tip is moving towards the smashing rock hits. Due to that in tangential direction existing game can then Locking body that has regularly round surfaces have, in the locking grooves laterally in contact arrive so that material is displaced there after the Locking grooves per se not for torque transmission are provided. This material can throw up the drill to make something useless.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer zu schaffen, der sowohl hinsichtlich der Schallabstrahlung aus dem Bereich des Zusammenwirkens zwischen Schaft und Werkzeugaufnahme verbessert ist, als auch trotz vergleichsweise geringen Spieles langlebig ist.In contrast, the invention is based on the object To create drills that are both in terms of Sound radiation from the area of interaction between Shank and tool holder is improved as well, despite comparatively little game is durable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by claim 1. Advantageous further developments result from the Subclaims.
Erfindungsgemäß ist zwischen der für die Drehmomentübertragung benötigten, axial vergleichsweise langen Drehmomentübertra gungsflanke und der Verriegelungsnut in Umfangsrichtung ein Freiraum vorgesehen. Dieser Freiraum erlaubt eine Verminderung der Berührungsflächen zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Schaft des Bohrers. Bevorzugt erstreckt sich diese Verminde rung der Berührungsflächen nur über einen Teil des Schaftes, nämlich den hinteren Teil. Die dort bestehenden, vergleichs weise großen Schwingungen mit sich radial erstreckenden Schwingungsbäuchen können dann frei ausschwingen, ohne an die Werkzeugaufnahme innen anzuschlagen. Dies gilt selbstverständ lich lediglich für die Schwingungen in die Richtung des Frei raums, während für die quer hierzu verlaufenden Schwingungen keine Änderung gegenüber den bisherigen Bohrern besteht. Über raschend ergibt sich dennoch eine erhebliche Verbesserung, die es erlaubt, entweder das Spiel zwischen Aufnahme und Schaft zu reduzieren, und auch eine Verminderung der Reibung zu ermögli chen.According to the invention is between that for torque transmission required axially comparatively long torque transmission supply flank and the locking groove in the circumferential direction Free space provided. This free space allows a reduction the contact surfaces between the tool holder and the Shank of the drill. This mine preferably extends the contact surfaces only over part of the shaft, namely the rear part. The existing there, comparative wise large vibrations with radially extending Vibration bellies can then swing out freely without the Attach tool holder inside. This goes without saying Lich only for the vibrations in the direction of the free space, while for the transverse vibrations there is no change compared to the previous drills. About Surprisingly, there is nevertheless a considerable improvement it allows either the game between the socket and the shaft to reduce, and also to reduce friction chen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgese hen, den Freiraum im dem hinteren Ende der Verriegelungsnut benachbarten Bereich vorzusehen. Der Freiraum erstreckt sich dann in Drehrichtung hinter der Verriegelungsnut und verhin dert dort einen Materialauftrag. Daß an dieser Stelle dort überhaupt ein Materialauftrag zustande kommen kann, liegt da rin begründet, daß die Verriegelungskörper regelmäßig Walzen oder sogar Kugeln sind. Diese üben seitlich im maximalen Be lastungsfall eine fast schon punktförmige Belastung aus, wäh rend die Belastung über die Drehmomentübertragungsflanke sich über eine erhebliche Fläche längs des gesamten Schaftes ver teilt.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided hen, the free space in the rear end of the locking groove provide adjacent area. The free space extends then in the direction of rotation behind the locking groove and prevent a material order there. That at this point there there can be a material order at all rin justifies that the locking body rolls regularly or even balls. These practice laterally in maximum loading load case an almost punctiform load, wuh rend the load on the torque transmission edge itself ver over a substantial area along the entire shaft Splits.
Der Freiraum kann weiterhin dazu ausgenutzt werden, den erfin dungsgemäßen Bohrer auch in Werkzeugaufnahmen einzusetzen, die zusätzliche Leisten im Bereich des Freiraums aufweisen. Diese treten dann zwar nicht in Funktion, stören aber auch nicht. Der erfindungsgemäße Bohrer ist zudem universeller anwendbar und erlaubt auch die Ausgestaltung einer Bohreraufnahme mit versetzten Gegenflanken. Bei dieser Ausgestaltung der Werk zeugaufnahme sind im vorderen Teil des Schaftes die Drehmo mentübertragungsflanken und die Gegenflanken seitlich einer eher schmalen Leiste vorgesehen, so daß dort auch bei Links lauf des Bohrers ohne weiteres Drehmomente übertragen werden können. Zusätzlich ist bei dieser Ausgestaltung einer Aufnahme eine weitere Leiste im Bereich des Verriegelungskörpers und diesen überlagernd vorgesehen, also im hinteren Bereich des Schaftes. Diese Leiste bietet eine weitere, hier als hintere bezeichnete Gegenflanke und vermag ebenfalls Drehmoment bei Linkslauf des Bohrers zu übertragen.The free space can still be used to the inventor use appropriate drills also in tool holders, the have additional strips in the area of the free space. These then do not function, but do not interfere. The drill according to the invention is also more universally applicable and also allows the design of a drill bit holder offset counter flanks. In this configuration, the work The torque is in the front part of the shaft ment transmission flanks and the counter flanks on the side rather narrow bar provided, so that there also with links torque of the drill can be transmitted without further can. In addition, there is a recording in this embodiment another bar in the area of the locking body and provided this overlapping, ie in the rear area of the Shaft. This bar offers another, here as the rear one designated opposite edge and is also capable of torque To transfer counterclockwise rotation of the drill.
Es versteht sich, daß die zu übertragenden Drehmomente bei Rechtslauf regelmäßig höher sind. Lediglich, wenn beispiels weise ein Schlagbohrer zugleich auch als Bohrschrauber ein setzbar ist und einen umschaltbaren Rechts-/Linkslauf hat, werden auch in die Gegenrichtung Drehmomente über die Gegen flanke übertragen. Dies erfolgt dann allerdings erheblich schwingungs- und erschütterungsärmer, so daß die beim Schlag bohren auftretenden Spannungsspitzen in dieser Betriebsweise nicht vorhanden sind. Im Grunde reicht daher regelmäßig sogar die Kraftübertragung über den Verriegelungskörper und die Verriegelungsnut in Linksrichtung aus.It is understood that the torques to be transmitted at Clockwise rotation are regularly higher. Only if, for example instruct a hammer drill also as a drill driver is settable and has a switchable right / left rotation, are also torques in the opposite direction over the counter edge transmitted. However, this is done considerably less vibration and vibration, so that when struck drilling occurring voltage peaks in this operating mode are not present. Basically, therefore, even enough the power transmission via the locking body and the Locking groove in the left direction.
Andererseits ist es im Hinblick auf die vorstehenden erläuter ten Torsionsschwingungen günstig, eine Gegenflanke zusätzlich zur Drehmomentübertragungsflanke bereitzustellen, da durch diese Schwingungen ebenfalls Gegenkräfte erzeugt werden.On the other hand, it is explained in view of the above torsional vibrations favorable, an additional counter flank to provide to the torque transmission edge, as by these vibrations also generate opposing forces.
Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß der Bohrer im rückwärtigen Bereich etwa weniger steif ist. Durch den erfin dungsgemäßen Freiraum wird der Bohrer im Querschnitt betrach tet hinten praktisch schlanker, hat eine geringere Massenan lage und gleichzeitig weniger Schallübertragungsflächen zur Werkzeugaufnahme hin.According to the invention it is particularly favorable that the drill in rear area is about less stiff. By inventing In accordance with the free space according to the cross section practically slimmer at the rear, has a lower mass location and at the same time fewer sound transmission surfaces Tool holder.
Besonders günstig ist, wenn die verringerte Flächenanlage im Bereich unmittelbar benachbart der rückwärtigen Schlagfläche des Bohrers vorgesehen ist. Sollte der Bohrer einmal seitlich belastet werden, ist die Klemmneigung etwas verringert, nachdem zumindest in Richtung quer über die Freiräume der Bohrer etwas elastischer gelagert ist. Ferner ist in Hinblick auf eine möglichst verringerte Schwingneigung die durch die Freiräume erzeugte Asymmetrie günstig, da sie die Ausbildung stehender Wellen behindert.It is particularly favorable if the reduced area in the Area immediately adjacent to the rear club face the drill is provided. Should the drill be sideways load, the tendency to pinch is somewhat reduced, after at least in the direction across the free spaces of the Drill is a bit more elastic. It is also in view to the lowest possible tendency to vibrate due to the Free spaces created asymmetry favorably as they are training standing waves hampered.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further details, advantages and features result from the following description of two exemplary embodiments based on the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schaft eines erfindungs gemäßen Bohrers in einer Ausführungsform; und Figure 1 shows a cross section through a shaft of an inventive drill in one embodiment. and
Fig. 2 eine Abwicklung eines Teils eines Schafts eines erfin dungsgemäßen Bohrers in einer weiteren Ausführungsform. Fig. 2 shows a development of part of a shaft of an inventive drill in a further embodiment.
Der in Fig. 1 dargestellte Bohrer 10 weist einen Schaft 12 auf, der für die Aufnahme in eine in Fig. 1 nicht dargestellte Werkzeugnahme geeignet ist. Die Drehung des Bohrers erfolgt in Richtung des Pfeiles 14. Für die Übertragung der Drehbewegung und des Drehmoments von der Werkzeugaufnahme auf den Schaft 12 sind Drehmomentübertragungsflanken 16 vorgesehen, die mit ent sprechenden Anlageflächen an Leisten der Werkzeugaufnahme zu sammenwirken und sich über praktisch die gesamte Länge des Schaftes, also die maximale Einstecktiefe des Bohrers 10 in der Werkzeugaufnahme erstrecken.The drill 10 shown in FIG. 1 has a shaft 12 which is suitable for being received in a tool holder not shown in FIG. 1. The drill rotates in the direction of arrow 14 . For the transmission of the rotational movement and the torque from the tool holder to the shaft 12 , torque transmission flanks 16 are provided, which interact with corresponding contact surfaces on strips of the tool holder and cover practically the entire length of the shaft, that is to say the maximum insertion depth of the drill 10 in the Extend tool holder.
Die Drehmomentübertragungsflanken 16 sind zueinander symme trisch angeordnet und erstrecken sich von einem Flankengrund 18 radial nach außen bis zur Umfangsfläche 20 des Schaftes 12. Bevorzugt verlaufen sie nicht exakt radial, sondern mit einem etwas vergrößertem Öffnungswinkel. Der Bohrerschaft 12 ist mit dieser Ausgestaltung kompatibel zu Werkzeugaufnahmen nach dem sogenannten SDS-plus-System, denn er weist zusätzlich um 90° gegenüber den Drehmomentübertragungsflanken ersetzte Verrie gelungsausnehmungen 22 auf, die rückwärtig geschlossen sind und für die Aufnahme von Verriegelungskörpern an der Werkzeug aufnahme bestimmt sind. Die Verriegelungsausnehmungen 22 die nen in an sich bekannter Weise dazu, den Bohrer 10 unverlier bar in der Werkzeugaufnahme zu halten. Hierzu ist eine Verrie gelungsfläche 24 vorgesehen, die die Verriegelungsausnehmung 22 nach hinten abschließt und an welche sich eine Gegenflanke 26 anschließt. Die Gegenflanke 26 schneidet die Verriegelungs fläche 24 ab. Sie begrenzt einen zwischen ihr und der Drehmo mentübertragungsflanke 16 gebildeten Freiraum 28 in Umfangs richtung, so daß eine Durchdringung zwischen dem Freiraum 28 und der Verriegelungsnut 22 besteht. In dem in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Freiraum 28 und damit die Gegenflanke 26 über die gesamte Länge der Dreh momentübertragungsflanken 16, also im wesentlichen über die gesamte Länge des Schaftes 12, soweit er für das Einschieben in die Werkzeugaufnahme bestimmt ist.The torque transmission flanks 16 are arranged symmetrically to one another and extend radially outward from a flank base 18 to the peripheral surface 20 of the shaft 12 . They preferably do not run exactly radially, but with a slightly larger opening angle. The drill shaft 12 is compatible with this configuration for tool holders according to the so-called SDS-plus system, because it additionally has locking recesses 22 which are replaced by 90 ° with respect to the torque transmission flanks and which are closed at the rear and intended for receiving locking bodies on the tool holder are. The locking recesses 22 the NEN in a manner known per se to keep the drill 10 captive bar in the tool holder. For this purpose, a locking surface 24 is provided, which closes the locking recess 22 to the rear and to which a counter flank 26 connects. The counter flank 26 cuts off the locking surface 24 . It limits a free space 28 formed between it and the torque transmission flank 16 in the circumferential direction, so that there is a penetration between the free space 28 and the locking groove 22 . In the embodiment shown in FIG. 1, the free space 28 and thus the counter flank 26 extend over the entire length of the torque transmission flanks 16 , that is to say essentially over the entire length of the shaft 12 , insofar as it is intended for insertion into the tool holder.
Der Freiraum 28 verfügt anschließend an dem Flankengrund 18 über eine Basisfläche 30, deren Ausgestaltung in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpaßbar ist. Während das dargestellte Ausführungsbeispiel eine sich flach erstreckende Basisfläche 30 zeigt, ist auch eine konvexe oder konkave Ausgestaltung möglich, je nach der erwünschten Stärke des Bohrers in Quer richtung, d. h. über die beiden einander gegenüberliegenden Freiräume 28. Es versteht sich, daß bei Bedarf auch eine zer klüftete Basisfläche, gegebenenfalls unter Bildung weiterer Flanken, möglich ist.The free space 28 then has on the flank base 18 a base surface 30 , the design of which can be adapted to the requirements in wide areas. While the illustrated embodiment shows a flatly extending base surface 30 , a convex or concave configuration is also possible, depending on the desired thickness of the drill in the transverse direction, ie over the two opposing free spaces 28 . It is understood that if necessary, a fissured base surface, possibly with the formation of further flanks, is possible.
Anschließend an die Basisfläche 30 verläuft der Freiraum zu der Basisfläche 30 im Winkel über einen weiteren Flankengrund 32. Zwischen diesem Flankengrund 32 und der Umfangsfläche 20 erstreckt sich die Gegenflanke 26.Subsequent to the base surface 30 , the free space runs at an angle to the base surface 30 over a further flank base 32 . The counter flank 26 extends between this flank base 32 and the circumferential surface 20 .
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Freiraum 28 sich in der dort dargestellten Ausführungsform lediglich über einen Teil der Länge der Drehmomentübertragungsflanke 16, und zwar über den hinteren Teil, erstrecken kann. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Verriegelungsausnehmung 22 von dem Freiraum 28 lediglich partiell angeschnitten wird, nämlich in ihrem hinteren Teil, der zum Materialauftrag neigt. Auch hier ist die Drehrichtung der Abwicklung mit einem Pfeil 14 ange deutet und es ist ersichtlich, daß neben einer hinteren Ge genflanke 26 eine vordere Gegenflanke 34 vorgesehen ist, die der Drehmomentübertragungsflanke 16 unmittelbar gegenüber liegt.From Fig. 2 it can be seen that the free space 28 in the embodiment shown there can only extend over part of the length of the torque transmission flank 16 , specifically over the rear part. In this embodiment, it is provided that the locking recess 22 is only partially cut by the free space 28 , namely in its rear part, which tends to apply material. Again, the direction of rotation of the arrow 14 is indicated and it can be seen that in addition to a rear Ge flank 26 a front counter flank 34 is provided, which is the torque transmission flank 16 directly opposite.
Bevorzugt werden sämtliche Flanken und Ausnehmungen durch Frä sen erzeugt, wobei es sich versteht, daß zwar die Drehmoment übertragungsflanke 16, die vordere Gegenflanke 34 und die zwi schen diesen gebildete Drehmomentübertragungsnut 36 und die Verriegelungsausnehmung 22 parallel zueinander gefräst werden können, während es günstig ist, den Freiraum 28 entweder in einem weiteren Arbeitsgang oder mit einem versetzt zu den Frä sern für die Verriegelungsausnehmung 22 und die Drehmoment übertragungsnut 36 zu erzeugen. Der Freiraum 28 könnte auch durch eine spanlose Umformung erzeugt werden.All flanks and recesses are preferably produced by milling, it being understood that the torque transmission flank 16 , the front counter flank 34 and the torque transmission groove 36 formed between them and the locking recess 22 can be milled parallel to one another, while it is favorable, to create the free space 28 either in a further operation or with an offset to the milling cutters for the locking recess 22 and the torque transmission groove 36 . The free space 28 could also be created by non-cutting shaping.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, schließt sich der Freiraum 28 an eine Schlagfläche 38 an. In an sich bekannter Weise ist zwischen der Umfangsfläche 20 und der Schlagfläche 38 am Über gang eine Fase 40 vorgesehen. Diese Fase ist jedoch ver gleichsweise klein, während der Freiraum 28 eine deutliche Querschnittsverminderung bietet und die erfindungsgemäß er wünschten Auswirkungen erzielt.As can be seen from FIG. 2, the free space 28 adjoins a striking surface 38 . In a manner known per se, a chamfer 40 is provided between the peripheral surface 20 and the striking surface 38 at the transition. However, this chamfer is comparatively small, while the free space 28 offers a clear reduction in cross-section and achieves the desired effects according to the invention.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Freiraum zur Verhinderung der Schaftblockierung durch Mate rialaufwurf relativ kleinflächig und gezielt am Ende der Ver riegelungsausnehmung 12 vorzusehen. Dieser Freiraum 28 er streckt sich dann in axialer Richtung betrachtet beispielswei se über die hintersten 20% der Verriegelungsausnehmung 22 und ist zum Ende hin offen. Durch diese Maßnahme ist der Freiraum 28 gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in Umfangs richtung schmaler, so daß weniger Material für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bohrers abgetragen werden muß. Dennoch läßt sich sicherstellen, daß nicht durch Materialaufwurf der Bohrer festklemmt und vorzeitig ausfällt. In Umfangsrichtung betrachtet kann sich der Freiraum dann beispielsweise über 30 bis 50° erstrecken, so daß sichergestellt ist, daß kein Mate rialauftrag am belasteten hinteren Ende der Verriegelungsaus nehmung 12 erfolgt.According to an alternative embodiment, it is provided to provide the space to prevent the shaft blocking by material rialauf relatively small area and targeted at the end of the locking recess 12 Ver. This free space 28 he then stretches in the axial direction, for example se over the rear 20% of the locking recess 22 and is open towards the end. By this measure, the free space 28 compared to the embodiment of FIG. 2 is narrower in the circumferential direction, so that less material has to be removed for the production of the drill according to the invention. Nevertheless, it can be ensured that the drill does not jam due to material thrown up and fails prematurely. Viewed in the circumferential direction, the free space can then extend, for example, over 30 to 50 °, so that it is ensured that no material order is taken on the loaded rear end of the locking recess 12 .
Claims (12)
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