DE1965606A1 - Gesteinsbohrer - Google Patents

Description

Hartmetall-Werkzeug-Fabrik Ravensburg GmbH.

Ravensburg

A 31 444 -

" Gesteinsbohrer "

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zum Drehschlagbohren bestimmten Gesteinsbohrer, der an seinem Bohrerkopf mit einem in einer Quernut befestigten Hartmetallschneidteil besetzt ist und an seinem sich an den Bohrerkopf anschliessenden, über seine Nutzlänge einen im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Schaft mit zwei diametral zueinander angeordneten Nuten zum Aufnehmen und Abführen des Bohrmehls versehen ist*

Gesteinsbohrer dieser Art werden sehr viel gebraucht z.B. zum Bohren von Sprenglöchern, von Löchern zum Durchführen von Leitungen durch Wände aus Beton oder Zlege lmauerwertk, insbesondere aber für das Bohren von Löchern zum Setzen von Dübeln aller Art zur Befestigung von Leitungen, Konsolen,Maschinen und dgl. mehr« Ganz besonders gross 1st der Bedarf an Dübellöchern Im

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Durchinesserbereich von etwa 5 bis 8 mm für die Befestigung elektrischer und sanitärer Installationen sowie sonstiger Einbauten.

Es sind Gesteinsbohrer bekannt und im Gebrauch, weiche in ihrer Grundform einem Spiralbohrer für die Metallbearbeitung gleichen und an ihrer Spitze eine in einer Quernut eingelötete Hartmetall-Schneidplatte tragen, welche dem Verschleißangriff des Gesteins weit mehr gewachsen ist, als der für den Bohrerschaft verwendete Stahl* Solche Bohrer werden mit Vorteil durch sog. Schlagbohrmaschinen angetrieben. Diese erteilten dem Bohrer neben einer Drehung auch bei jeder Umdrehung eine Anzahl von axial gerichteten Schlägen, so daß man vielfach auch von VilFationsbqhrem spricht. Die Schlagstärke ist hierbei ausschliesslich von dem Anpressdruck abhängig, den die die Bohrmaschine führende Bedienungsperson aufbringt.

Beim Antrieb eines Gesteinsbohrers durch einen Bohrhammer, bei welchem der Axialschlag durch ein besonderes, schlägerzeuqendes System hervorgerufen wird, überwiegt die Vortriebkraft, so daß es sich bei dieser Art des

Art Bohrens mehr um eine/UmsetzmeißeWhandelt.

Die Bohrleistung und somit auch die Beanspruchung eines solchen angetriebenen Bohrers ist wesentlich höher als beim Antrieb durch eine Vibrationsbohrmaschine und führte aus diesem Grunde zur Entwicklung spezieller Hammerbohrer. Die hervortretenden Merkmale

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eines solchen Hammerbohrers sind neben der meißeiförmigen Schneidengeometrie die auf hohe dynamische Beanspruchung ausgerichtete Form des Bohrerschaftes und dessen Bohrmehlabgangsystem. Gerade letzteres beeinflusst die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit eines Hammerbohrers ausserordentiich.

Es sind neben den eingangs erwähnten Gesteinsbohrern mit wendelförmig genutetem Schaftteil auch solche mit einer Wendelnute verhältnismässlg geringer Steigungshöhe bekannt. Mit solchen Gesteinsbohrern lassen sich vor allem Bohrungen grosser Lochtiefen vorteilhaft herstellen, da bei Lochtiefen von mer als etwa dem Fünffachen des Lochdurchmessers der Bohrmehlabgang bei spiiEftJtrförmig genutetem Bohrerschaft zunehmend schwieriger wird. FUr verhältnismässig kleine Lochdurchmesser von etwa 5 bis 8 mm und kleine Lochtiefen von etwa bis 60 mm, wie sie in grosser Zahl für das Versetzen von Dübeln gebraucht werden, ist die schraubenförmig um den Bohrerschaft umlaufende Bohrmehlabgang-Nute dem Bohrmehlabgang eher hinderlich als dienlich. Diese Tatsache führte zujir Entwicklung von Hammerbohrern mit achsparallel dem Bohrerschaft entlang laufenden Bohrmehlnuten. Es sind Hammerbohrer dieser Art bekannt, welche von der Bohrerspitze ausgehend vorwiegend zwei symmetrisch angeordnete Anflächun-

als
gen €tt oder/mehr oder weniger flache Mulden ausgebildete Möglichkeiten für den Bohrmehlabgang aufweisen. Die Anordnung dieser Ausnehmungen am Umfang des Bohrerschaftes ist date, so getroffen, daß diese annähernd in der Mitte der Umfangestrecke, welche sich durch den am Durchmesser des Schaftes beiderseits überstehenden Teil der

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Hartmetallplatte bildet, liegt. Bohrer dieser Art haben den Nachteil, daß einerseits keine für den Bohrmehlausstoß günstige Nutquerschnittsform vorliegt und andererseits die bis zur Bohrerspitze durchgehenden Nuten oder Anflächungen den durch die Elnlötungtier Hartmetallplatte ohnehin geschwächten Bohrkopfteil noch welter schwächen. Bei einer weiteren Ausführungsart wird der letztgenannte Machteil, d.h. die Schwächung des Schaftquerschnittes im Bereich des Kopfteiles dadurch vermieden, daß die den Bohrmehlauslaß ermöglichenden Anflächungen oder Ausnehmungen in axialer Erstreckung erst mit Abstand hinter der Hartmetallplatte beginnen. Das an der Bohrerspitze bzw. an den Hartmetallschneiden entstehende Bohrmehl wird infolge der auf das Werkzeug ausgeübten Axialschläge durch den Ringspalt, welcher infolge des über den Schaftdurchmesser vorstehenden Schneidteiles entsteht, gepresst und Über die Anflächungen des Bohrerschaftes nach rückwärts geschleudert. Ein solcherart ausgebildeter Bohrer erfüllt zwar die Forderung auf maximale Verdrehfestigkeitseines Kopfteiles, neigt aber zum Festsetzen im Bohrloh. Durch eine Art Sintervorgang, unter Einwirkung von Druck und Reibungshitze werden Bohrmehlteliehen, vor allem am Kopfteil des Bohrers festgesetzt und erhöhen so dessen Reibung im Bohrloch und damit dessen Verdrehbeanspruchung, so daß schliessllch der Bruch des Kopfteiles eintritt.

Erfindungsgemäss wird demgegenüber vorgeschlagene, einen speziell zur Herstellung von Bohrungen im Durchmesserbereth bis etwa 8 mm und mit einer Lochtiefe von etwa dem Zwölffachen des Durchmessers geeigneten Gesteinsbohrer derart auszubilden, daß das an den beiden

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BAD ORJGJNAt

Schneidkanten der Hartmetallplatte anfallende Bohrmehl durch zwei diametral gege%berliegende, unmittelbar an die Schneidkanten anschliessende Bohrmehlleitkanäle, welche zunächst der Brustfläche der Hartmetallplatte entlanglaufen und sich im Bohrerschaftteil weiterhin geradlinig, achsparallel und wenigstens annähernd vorzugsweise querschnittgleich bis zum Bohrerschaftende fortsetzen, ausgestossen werden kann. Dabei ist es, wie erfindungsgemäss weiter vorgeschlagen, von Vorteil, wenn die in Drehrichtung des Bohrers weisende Begrenzungskante der beiden BohrmehlleitkanäIe wenigstens im Schaftteil des Bohrers als aufnehmende Schöpf- oder Schüfkante ausgebildet wird. Dies wird dadurch erreicht, indem die in Drehrichtung weisende, vorzugsweise elliptisch gekrümmte Nutbegrenzungsfläche so ausgeführt wird, daß sie unter einem spitzen Winkel in die Kantelfläche des Bohrerschaftes übergeht. Weiter ist es für den Bohrmehlausstoß von Vorteil, wenn der Anteil des Bohrlochumfangs, welcher bei arbeitendem Bohrer die äussere Abgrenzung des ßohrmehl-IeItkanals bildet, so gering wie möglich 1st, um die ReibungS fläche für die auszustossenden Bohrmehlpartikel an der rauhen Bohrlochwand möglichst klein zu halten. Dies wird vortelllafterweise dadurch erreicht, daß die grosse Achse der das Nutquerschnittprofil bildenden Ellipse zu der in der Bohrerlängsachse liegenden Mittelebene der Schneidplatten in der Welse geneigt ist, daß sie mit dieser einen nach aussen gerichteten öffnungswinkel von ca. 9 bis 50°, vorzugsweise von ca. 70 bis 80° einschließet.

Der als Träger des Hartmetallschneidteiles dienende Stahlschaft 1st in seiner Grundform ein zylindrischer Köfa:

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mit Kreisquerschnitt, dessen Durchmesser van weniges geringer als der beabsichtigte Bohrlochdurchmesser ist. Hit anderen Worten ragt das Hartmetallschneidteil mit seinen beiden den Bohrlochdurchmesser erzeugenden Enden geringfügig über die Hantelflächedes Bohrerschaftteiles vor.

Die Hantelfläche des Bohrerschaftteiles kann aber auch so gestaltet sein, daß sich deren Radius ausgehend von einer Hantellinie, welche mit mehr oder weniger grossest Abstand parallel zu den beiden vorerwähnten, als Schürfkante bezeichneten Nutkanten verläuft, entgegen der Drehrichtung des Bohrers in Form einer Stufe oder allmählich geringfügig verringert. Auch kann es unter Umständen zweckmässig sein, wenn sich der Nutquerschnitt der beiden Hohrmehjflleitkanäle von der Bohrer spitze aus in Richtung auf das Einspannende des Bohrers geringfügig erweitert.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Gesteinsbohrers liegt darin, daß das an der Wei. κ zeugschneide entstehende 3ohrmehl infolge der Verdränger-wirkung des Bohrkopfs während der sehr kräftigen Axialschläge durch die beiden Bohrmehlleitkanäle hindurch mit grosser Geschwindigkeit in geschlossenem Strahl als Bohrmehl-Luftgemisch ausgestossen wird. Dabei kommt es der . angestrebten Strahlbildung sehr zustatten, daß die beiden Bohrmehlleitkanäle geradlinig verlaufen, eine gerundete Querschnittsform besitzen und daß vor allem die Jn Drehrichtung weisende Begrenzungskante der Kanäle als aufnehmende Schürfkante ausgebildet ist. Gerade die erfindungsgemäss vorgesehene, in Drehrichtung des Bohrers weisende Schürfkante und die daran sich anschliessende, als Rinne ausgebildete Nutfläche, welche vorzugsweise in eihem spitzen Winkel von ca. 50 bis 60° in die Marte!fläche

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des Bohrerschaftes übergeht, sind in der Lage, Bohrmehlteilchen von der Bohrlochwand aufzunehmen und so lange in Bewegung zu halten» bis sie durch den nächsten Bohrmehl-Luftstoß mitgerissen werden. So wird weitgehend das Festsetzen von Bohrmehl in den Bohrmehlleitkanälen verhindert. Für die angestrebte Ausblaswirkung in den erfindungsgemäss gestalteten Nuten genügt schon eine verhältnismässig Kleine Querschnittsfläche der als Bohrmehlleitkanäle dienenden Nuten, so daß die Querschnitts-Schwächung des Bohrkopfteiles gering ist. Dafür verbessert sich der Bohrmehlabgang wesentlich. Das vorerwähn- I te Festsetzen des Bohrers durch Festsintern von Gesteinspartikeln an Bohrkopfteil wird weitgehend vermieden und somit die Lebensdauer des Bohrers wesentlich erhöht.

Die Erfindung ist nachstehend an&inesn in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel wiedergegebenen Gesteinsbohrer näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Gesteinsbohrer in der Ansicht von der Seite und

Fig. 2 in der Draufsicht auf seinen Bohrerkopf,

Fig. 3 in einer Ansicht in einer gegenüber Fig. 1 um 9O° ged£hten Stellung und

Fig. 4 in seinem vergrösserten, nach der Linie IV-IV in Fig. 3 geführten Querschnitt.

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Der Geysteinsbohrer hat einen in seinen Umrißlinien kreiszylindrischen Bohrerschaft 1, der an seinem den Bohrerkopf 2 bildenden Endabschnitt eine nicht näher bezeichnete Quernut enthält, in welche ein aus Hartmetall, beispielsweise aus Wolframkarbid hergestelltes Schneidplättchen 3 eingesetzt und mit dem Werkstoff des Bohrerschaftes, welcher aus einem Stahl hoher Zähigkeit besteht, durch Hartlötung verbunden ist.

Erfindungsgemäss sind in den Bohrerschaft diametral zueinander zwei zur Aufnahme und zur Abfuhr des beim Bohren entstehenden Bohrmehls dienende Nuten 11 und 12 eingeschliffen oder eingefräst, die sich unmittelbar an das Hartmetallschneidblättchen 3 an sch lie ssen und sjdich im Bohrerschaft

I achsparallel über die Nutzlänge des Bohrerschaftes,welche etwa das Fünfr bis Fünfzehnfache des Bohrerschaftdurchmessers D ausmacht, bis zu dem in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Einspannabschnitt des Bohrers fortsetzen, über ihren achsparallelen Verlauf hinaus weisen die beiden Nuten 11 und 12 erfindungsgemäss einen Nutgrund auf, welcher mindestens annähernd von einer/Zylinderfläche gebildet wird,k die sich mit der Mantelfläche 13 des Bohrerschaftes 1 in einer Schürfkante 15 schneidet, die einen in der durch einen Pfeil P angedeuteten Arbeitsdrehrichtung einen spitzen Winkel yvon 20° bis 70°, beim dargestellten Aueführungsbeispiel von etwa 55° einschliesst. Der Nutgrund der beiden Nuten

II und 12 folgt in dem dargestellten Querschnittsprofil einer mit unterbrochenen Linien angedeuteten Ellipse E,deren kürzere Halbachse b sich zu ihrer längeren Halbachse a wie etwa 20t40 bis 50 verhält.

+) also direkt bis zum Hartmetallschneidblättchen 3 hocngeführt sind

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In längeren Versuchen hat es sich herausgestellt, daß das bei den seitherigen Ausfuhrungsformen von Gesteinsbohrern häufig beobachtete Festbacken oder Festsintern des Bohrmehi und die verhältnismässig häufig auftretenden Brüche im Bohrerschaft weitgehend vermieden werden können, wenn die einzelne als Bohrmehrabführkanal dienende Hut 11 bzw. 12 sich über einen in Umfangsrichtungdes Bohrerschaftes gemessenen Winkel von höchstens 90° erstreckt, wobei es sich in vielen Fällen empfiehlt, diesen Winkel mit Rücksicht auf das zwischen dem Bohrmehl und der Bohrungswand entstehende Reibmoment nicht

m.

grosser als 60°, vorzugsweise zwihschen 40 und 50° zu wählen·

Die angestrebte Ausrundung des Nutgrundes lässt sich in besonders einfacher und für die Bohrmehlabfuhr günstiger Weise erreichen, wenn in Anlehnung an das dargestellte Ausführungsbeispiel die längere Achse AA der Ellipse E an der Bohrerlängsachse MM in einem Abstand e, der etwa 20 bis 30 % des Schaftdurchmessers D ausmacht, die in der Bohrerlängsachse MM liegende Mittelebene SS des Hartmetallplättchens 3 unter einem nach aussen geöffneten Winkel iß schneidet, der kleiner als 90° ist. Dieser Winkel beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 75°.

Durch die angegebenen Abmessungen der als Bohrmehlausführkanäle dienenden Nuten 11 und 12 ergibt sich eine hohe Bohrlelstungünd darüberhinaus ehe hohe Standfestigkeit des Gesteinsbohrers.

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Claims (6)

Ansprüche

1. Gesteinsbohrer, insesondee zum Drehschlagbohren_f der an seinem Bohrerkopf mit einem in einer Quernut befestigten Hartmetallschneidteil besetzt ist und an seinem sich an den Bohrerkopf anschliessenden, über seine Nutzlänge einen im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Schaft mit zwei diametral zueinander angeordneten Nuten zum Aufnehmen und Abführen des Bohrmehls versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nuten (11, 12) sich unmittelbar an das Hartmetallschneidteil (3) anschliessen und sich im Bohrerschaftteil (1) achsparallel über die Nutzlänge des an seiner restlichen MantelfBche zylindrischen Bohrerschaftes bis zum

Einspannabschnitt des Bohrers fortsetzen, wobei der Nutgrund

Teil— (11, 12) von einer/Zylinderfläche gebildet wird, die sich mit

der Hantelfläche (13)des Bohrerschaftes in einer in Arbeitsdrehrichtung weisenden, einen spitzen Winkel (

von 20 bis 70°, vorzugsweise von 40 bis t»o°, in

50 bis 60° einschliesenden Schürfkante (15) schneidet.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der Nuten (11, 12) in Umfangsrichtung des Bohrerschaftes (1) über höchstens 90°, vorzugsweise üb« weniger als 60°, insbesondere über 40 bis 50# erstreckt.

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund (11, 12) im Querschnittsprofil nach einer Ellipse (E) verläuft, deren Achsen-verhältnis (b/a) etwa 20t40 bis 50 beträgt und deren längere Achse (2fc)a das 0,8- bis 1,2-Fache des Schaftdurchmessers (D) beträgt und an der

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BAD ORIGINAL

Bohrerlängsachse (M) im Abstand (e) von etwa 20 bis 30 t des Schaftdurchmessers (D) die in der Bohrerlängsachse (M) liegende Mittel-Ebene (SS) des Hartmetallschneidteiles (3) unter einem nach aussen geöffneten Winkel (b) schneidet, der kleiner als 90° ist, vorzugsweise zwischen 85° und 50°, Insbesondere bei etwa 70° bis 80° liegt.

4.) Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetallschneidteil mit seinen beiden, den Bohrlochdurchmesser erzeugenden Enden geringfügig über die Hantelfläche des Bohrschachtteiles vorragt.

5«) Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Radius der Mantelfläche (13) des Bohrschachtteiles, ausgehend von einer Hantellinie, welche parallel zu den. beiden als Schürfkanten bezeichneten Nutkanten verläuft, entgegen der Drehrichtung (P) des Bohrers stufenförmig oder allmählich geringfügig verringert.

6.) Gesteinsbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der beiden Nuten (11,12) von der Bohrspitze aus in Richtung auf das Einspannende des Bohrers geringfügig erweitert.

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