DE19516270C1

DE19516270C1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE19516270C1
Application number: DE19516270A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Kersten; Hartmut Precht
Original assignee: Gebr Heller Dinklage 49413 Dinklage De GmbH; Heller Dinklage Geb GmbH
Current assignee: Gebr Heller Dinklage 49413 Dinklage De GmbH; Heller Dinklage Geb GmbH
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2015-05-10
Also published as: DE59604177D1; EP0824626B1; DK0824626T3; EP0824626A1; WO1996035856A1; ATE188760T1; US6032750A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einem Bohrkopf mit einer in Vorschubrichtung weisenden Stirnseite, die eine Hauptschneidplatte, wobei die Haupt schneidplatte eine in der Bohrerachse liegende Bohrer spitze bildet und zu beiden Seiten dachförmig geneigt aus gebildet ist, eine Zusatzschneide, die unter einem Winkel zu der Hauptschneidachse angeordnet ist und deren Schneid achse die Hauptschneidachse in der Bohrerachse des Bohr kopfes schneidet, und Bohrmehlnuten aufweist.

Aus dem europäischen Patent EP 0 281 997 B1 ist ein Gesteins bohrer mit eingängigem oder zweigängigem Spiralschaft und einstückig hiermit verbundenem Bohrkopf mit wenigstens einer, sich über den gesamten Durchmesser des Bohrerkopfes erstreckenden Schneidplatte aus Hartmetall, die über die Umfangskontur des Bohrerkopfs hinausragt, dadurch gekenn zeichnet, daß der Bohrerkopf im Querschnitt quadratisch oder nahezu quadratisch ausgebildet ist, mit weitgehend parallel zur Bohrerlängsachse ausgerichteten Seitenfläche, die seitliche Abflachungen für den Bohrmehltransport bil den, wobei die Schlüsselweite der Abflachungen kleiner ist als der Außendurchmesser des Spiralschafts und daß der Bohrerkopf zu den Eckbereichen oder zu den Seitenflächen des Bohrerkopfes hin ausgerichtete Kreuzschneidplatten aufweist, von denen wenigstens die Hauptschneidplatte dachförmig geneigt ausgebildet ist, bekannt. Dieser Gesteinsbohrer ist nur ein Beispiel für sogenannte Vier schneider, die vier zu einem Kreuz angeordnete Schneiden umfassen, deren äußere radialen Enden die Kontur des Bohrloches bestimmen. Eine kreisrunde Umfangskontur wird jedoch durch vier Schneiden geometrisch überbestimmt.

Aus dem europäischen Patent EP 0 347 602 B1 ist ein Gesteins bohrer bekannt mit einer sich über den gesamten Durchmesser des Bohrkopfes erstreckenden, zwei Schneiden aufweisenden Hauptschneidplatte und stets nur einer Nebenschneidplatte, die asymmetrisch zu den Hauptschneiden angeordnet ist. Die erfin dungsgemäße Gestaltung des Gesteinsbohrers beruht auf der Er kenntnis, daß ein völlig symmetrisch aufgebauter Bohrkopf nicht unbedingt den besten Bohrfortschritt erzielt und neben einer durchgehenden Hauptschneidplatte, die die Hauptführungs arbeit und den wesentlichen Teil der Meißelwirkung übernimmt, an sich nur eine weitere Nebenschneidplatte nötig ist. Auch die Geometrie dieses Gesteinsbohrers wird durch vier Schneid kanten überbestimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohr werkzeug der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem kreisrunde Bohrlöcher erzielt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Bohrwerkzeug mindestens eine weitere Zusatzschneide aufweist, die zu der Hauptschneidachse symmetrisch angeordnet ist/sind, und die beiden von der Bohrerspitze ausgehenden Seiten der Hauptschneidplatte unterschiedliche Längen aufweisen, wobei die lange Seite über die Umfangs kontur des Grundkörpers hinausragt, die Hauptschneidplatte eine Primärschneide, die sich über mindestens die lange Seite der Hauptschneidplat te radial erstreckt, und eine Sekundärschneide aufweist, die sich über im wesentlichen die verbleibende Länge der Hauptschneidplatte radial erstreckt und entgegen der Vor schubrichtung axial gegenüber der Primärschneide um minde stens den Bohrvorschub in Millimeter pro Umdrehung zurück gesetzt ist, sowie die radial äußeren Enden der Zusatz schneiden auf demselben Rotationskreis wie das radial äu ßere Ende der Primärschneide liegen und gemeinsam den Nennbohrdurchmesser bestimmen, während das radial äußere Ende der Sekundärschneide radial nach innen zurückliegt, und die Zusatz schneiden zumindest auf einem Teil ihrer Schneidlängen in Bohrvorschubrichtung über die Sekundär schneide vor- und hinter der Primärschneide zurückstehen.

Dabei ist die Sekundärschneide günstigerweise um 0,3 bis 1,5 mm gegenüber der Primärschneide zurückgesetzt.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das radial äußere Ende der kurzen Seite der Hauptschneidplatte mit Sekundärschneide über die Umfangskontur des Grundkörpers hinausragt.

Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß das radial äußere Ende der kurzen Seite der Hauptschneidplatte mit Sekundärschneide über die Umfangskontur des Grundkörpers nicht hinausragt.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß das radiale äußere Ende der kurzen Seite der Hauptschneidplatte mit Sekundärschneide von der Umfangskontur des Grundkörper s radial nach innen eingezogen ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Primärschneide sich über 5/8 bis 3/4 des Nennbohrdurchmessers erstreckt.

Weiterhin beträgt der Winkel zwischen der jeweiligen Zu satzschneide und der Hauptschneidplatte vorzugsweise 20 bis 70°.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß der Winkel zwi schen der jeweiligen Zusatzschneide und der Hauptschneid platte in Abhängigkeit von dem anfallenden Bohrmehlvolumen gewählt ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß in Drehrichtung vor den Zusatzschneiden Bohrmehlnuten angeordnet sind.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß zusätzliche Bohr mehlnuten hinter den Zusatzschneiden angeordnet sind.

Auch kann vorgesehen sein, daß der Querschnitt der Bohr mehlnuten in Abhängigkeit von der anfallenden Menge an zerspantem Bohrmehl pro Zeit gewählt ist.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Zusatzschneiden auf Stiften ange ordnet sind.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß das Bohrwerkzeug eine Förderwendel aufweist.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die erfindungsgemäße Gestaltung des Bohrwerkzeugs mit mindestens vier Schneiden, von denen jedoch nur drei Schneiden die Kontur des Bohrloches bestimmen, geometrisch runde Bohrlöcher erzielt werden, da ein Kreis durch drei Punkte geometrisch nicht überbestimmt wird.

Darüber hinaus führen diese drei radial äußeren Punkte zu einer gegenüber einem Vierschneider reduzierten Reibung. Die Passivkraftverteilung der gewählten Hauptschneidplat tengeometrie gewährleistet eine seitliche Anlage der Zu satzschneiden in der Bohrungswandung.

Gegenüber einem zweischneidigen Werkzeug mit einer durch gehenden Schneidplatte sind bei der gewählten Form im Be reich der höheren Umfangsgeschwindigkeit bzw. des längeren Weges mehrere Schneiden im Einsatz. Somit reduziert sich der Schneidenverschleiß pro Schneide.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Ansprüche und der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert ist.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die Stirnflächen eines Bohr werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 einen Randbereich des Bohrwerkzeugs von Fig. 1 im Detail.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf die Stirnseite eines Bohr werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. In einem Grundkörper 10 ist eine Hauptschneidplatte 12 angeordnet, die eine in der Bohrerachse liegende Bohrerspitze 14 bil det und zu beiden Seiten im wesentlichen dachförmig ge neigt ausgebildet ist. Symmetrisch zu der Hauptschneidach se 16 auf der Hauptschneidplatte 12 sind zwei Zusatz schneiden 18 unter einem Winkel α von 60° angeordnet, de ren Schneidachsen die Hauptschneidachse 16 in der Bohrer achse des Bohrkopfes schneiden. Zwischen der Haupt schneidplatte 12 und den Zusatzschneiden 18 befinden sich Bohrmehlnuten 20.

Die Hauptschneidplatte 12 weist von der Bohrerspitze 14 ausgehend eine lange Seite 22, die über die Umfangskontur des Grundkörpers 10 hinausragt, und eine kurze Seite 24 auf, die zwar über auch die Umfangskontur des Grundkörpers hinausragt, aber bezogen auf die Mittelachse des Werkzeu ges kürzer als die lange Seite 22 ist. Die Hauptschneid platte 12 weist eine Primärschneide 26 auf, die sich über 5/8 des Nennbohrdurchmessers, das heißt über die lange Seite 22 und über einen Teil der kurzen Seite 24 zusammenhängend erstreckt, und eine Sekundärschneide 28 auf, die sich über die verbleibende Länge der kurzen Seite 24 erstreckt.

Die radial äußeren Enden der Zusatzschneiden 18 liegen auf demselben Rotationskreis mit einem Durchmesser D₁, der dem Nennbohrdurchmesser des Bohrwerkzeugs entspricht, wie das radial äußere Ende der Primärschneide 26.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs wird aber auch gewährleistet, wenn sich die Sekundärschneide nur über einen Teil der verbleibenden Länge der Hauptschneidplatte 12 erstreckt.

Fig. 2 zeigt einen Randbereich des Bohrwerkzeugs von Fig. 1 im Detail. Dieser Randbereich umfaßt einen Teil der kurzen Seite 24 der Hauptschneidplatte 12 und eine der zwei Zusatzschneiden 18. Die Primärschneide 26 erstreckt sich über die lange Seite 22 und einen Teil der kurzen Seite 24 über insgesamt 5/8 des Nennbohrdurchmessers D1. Daran schließt sich die Sekundärschneide 28 an, wobei die se gegenüber der Primärschneide 26 in axialer Richtung entgegen der Bohrvorschubrichtung V zurückgesetzt ist und ihr radiales äußeres Ende gegenüber dem radial äußeren Ende der Primärschneide 26 zurückliegt. Die Zusatzschnei den 18 umfassen Schneidplatten, deren Schneiden 19 bei der hier dargestellten Ausführungsform im wesentlichen paral lel zu den Schneiden der Primärschneide 26 und der Sekun därschneide 28 ausgerichtet sind, jedoch in Bohrvorschub richtung V über die Sekundärschneide 28 vorstehen und hin ter der Primärschneide 26 zurückstehen. Bei Sonderformen der Schneide, wie auf Stiften angeordneten Schneiden und dergleichen, soll der Verlauf annähernd zu dem der Pri märschneide 26 sein.

Ein derartiger Schneider mit vier oder mehr Schneiden lie fert kreisrunde Bohrlöcher, da gegenüber einem herkömmli chen Vierschneider nur drei Punkte, nämlich die radial äußeren Enden der Primärschneide 26 und der Zusatzschnei den 18, verwendet werden, um ein kreisrundes Bohrloch zu liefern.

Die vorzugsweise geeigneten Werte von 0,3 bis 1,5 mm für das Zurücksetzen der Sekundärschneide 28 gegenüber der Primärschneide 26 ergeben sich gesteinsspezifisch anhand des derzeit üblichen Bohrfortschrittes.

Bezugszeichenliste

10 Grundkörper
12 Hauptschneidplatte
14 Bohrerspitze
16 Hauptschneidachse
18 Zusatzschneide
19 Schneide
20 Bohrmehlnut
22 lange Seite
24 kurze Seite
26 Primärschneide
28 Sekundärschneide
D₁ Nennbohrdurchmesser
V Vorschubrichtung
α Winkel zwischen Zusatzschneide und Hauptschneidplatte

Claims

1. Bohrwerkzeug mit einem Bohrkopf mit einer in Vorschub richtung weisenden Stirnseite, die eine Hauptschneidplat te, wobei die Hauptschneidplatte eine in der Bohrerachse liegende Bohrerspitze bildet und zu beiden Seiten dachför mig geneigt ausgebildet ist, eine Zusatzschneide, die un ter einem Winkel zu der Hauptschneidachse angeordnet ist und deren Schneidachse die Hauptschneidachse in der Boh rerachse des Bohrkopfes schneidet, und Bohrmehlnuten auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug mindestens eine weitere Zusatzschneide (18) aufweist, die zu der Hauptschneidachse symmetrisch angeordnet ist/sind, und die beiden von der Bohrerspitze (14) ausgehenden Seiten (22, 24) der Hauptschneidplatte (12) unterschiedliche Längen aufweisen, wobei die lange Seite (22) über die Umfangskon tur des Grundkörpers (10) hinausragt, die Hauptschneid platte (12) eine Primärschneide (26), die sich über minde stens die lange Seite (22) der Hauptschneidplatte (12) radial erstreckt, und eine Sekundärschneide (28) aufweist, die sich über die verbleibende Länge der Hauptschneidplat te (12) radial erstreckt und entgegen der Vorschubrichtung axial gegenüber der Primärschneide (26) um mindestens den Bohrvorschub in Millimeter pro Umdrehung zurückgesetzt ist, sowie die radial äußeren Enden der Zusatzschneiden (18) auf demselben Rotationskreis wie das radial äußere Ende der Primärschneide (26) liegen und gemeinsam den Nennbohrdurchmesser bestimmen, während das radial äußere Ende der Sekundärschneide (28) radial nach innen zurück liegt, und die Zusatzschneiden (18) zumindest auf einem Teil ihrer Schneidlängen in Bohrvorschubrichtung über die Sekundärschneide (28) vor- und hinter der Primärschneide (26) zurückstehen.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärschneide (28) um 0,3 bis 1,5 mm gegenüber der Primärschneide (26) zurückge setzt ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das radial äußere Ende der kurzen Seite (24) der Hauptschneidplatte (12) mit Sekundärschneide (28) über die Umfangskontur des Grundkörpers (10) hinausragt.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das radial äußere Ende der kurzen Seite (24) der Hauptschneidplatte (12) mit Sekundärschneide (28) über die Umfangskontur des Grundkörpers (10) nicht hinausragt.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale äußere Ende der kurzen Seite (24) der Hauptschneidplatte (12) mit Sekundärschneide (28) von der Umfangskontur des Grundkörpers (10) radial nach innen ein gezogen ist.

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärschneide (26) sich über 5/8 bis 3/4 des Nennbohrdurchmessers erstreckt.

7. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der jeweiligen Zusatzschneide (18) und der Hauptschneidplatte (12) 20 bis 70° beträgt.

8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der jeweiligen Zusatzschneide (18) und der Hauptschneidplatte (12) in Abhängigkeit von dem anfallenden Bohrmehlvolumen gewählt ist.

9. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung vor den Zu satzschneiden (18) Bohrmehlnuten (20) angeordnet sind.

10. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Bohrmehlnuten (20) hinter den Zusatz schneiden (18) angeordnet sind.

11. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Bohrmehl nuten (20) in Abhängigkeit von der anfallenden Menge an zerspantem Bohrmehl pro Zeit gewählt ist.

12. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschneiden (18) auf Stiften angeordnet sind.

13. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug eine Förder wendel aufweist.