DE19734093A1

DE19734093A1 - Drill bit for boring into masonry especially concrete

Info

Publication number: DE19734093A1
Application number: DE19734093A
Authority: DE
Inventors: Mathias Dr Fus; August Hausmann; Bernhard Moser; Thomas Wagegg
Original assignee: Hawera Probst GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1998-05-14
Also published as: CN1241237A; CN1282817C; DE19734094A1; DE59707375D1

Abstract

The drill bit has a drilling head on a shaft. The drilling head has a cutting tip with flanks (10) having an end cutting edge (7) of a cutting surface (6) with a cutting edge angle (alpha) and a clearance angle (beta). The cutting tip has a cutting edge angle of between 65 degrees and 80 degrees and in particular 70 degrees. The cutting surface can be flat, convex or in particular concave. The shanks are close to tangential to the flanks or the cutting surfaces and may be cylindrical, concave or flat in shape aligning smoothly with the tip without ledges or flats.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rock drill according to the Preamble of claim 1.

State of the art

Herkömmliche Gesteinsbohrungen bestehen aus einem Bohrerschaft sowie einem Bohrerkopf, in welchen ein in Seitenansicht dachförmiges Hartmetall-Schneidelement eingesetzt ist (s. Fig. 1 der EP 0 452 255 B1). Das Schneidelement weist beidseitig der dachförmigen Stirnseite keilförmig angeschliffene Schneiden bzw. Spanflächen auf, mit jeweils einer oberen Schneidkante. Dabei sind die Schneidkanten gegenüber einer vertikalen Symmetriemittelebene seitlich versetzt angeordnet, so daß sogenannte Querschneiden entstehen (s. Fig. 2 der EP 0 452 255 B1).Conventional rock bores consist of a drill shank and a drill head, in which a hard metal cutting element which is roof-shaped in side view is inserted (see FIG. 1 of EP 0 452 255 B1). The cutting element has wedge-shaped cut edges or rake faces on both sides of the roof-shaped end face, each with an upper cutting edge. The cutting edges are laterally offset with respect to a vertical plane of symmetry, so that so-called cross cuts occur (see FIG. 2 of EP 0 452 255 B1).

Die in Drehrichtung hinter der stirnseitigen Schneidkante angeordneten Freiflächen weisen in aller Regel einen Freiflächenwinkel von ca. 20°-30° sowie einen üblichen Schneidenwinkel oder Spanflächenwinkel von 60° der Spanfläche auf, wobei die Winkel gegenüber einer vertikalen Ebene auf die Bohrerlängsachse gemessen werden.That behind the cutting edge in the direction of rotation arranged open spaces usually have one Open space angle of approx. 20 ° -30 ° as well as a normal one Cutting edge angle or rake face angle of 60 ° of the rake face on, with the angles facing a vertical plane the longitudinal axis of the drill can be measured.

Bezüglich der Ausbildung derartiger Schneidplatten wird ergänzend auf die DE 81 04 116 U1, Fig. 2 bis 4 sowie die DE 29 12 394 A1, Fig. 1 verwiesen. Derartige Bohrwerkzeuge weisen zum Teil Nebenschneidplatten oder entsprechende Stifte auf, die dem Bohrfortschritt dienen sollen.With regard to the design of such cutting inserts, reference is also made to DE 81 04 116 U1, FIGS. 2 to 4 and DE 29 12 394 A1, FIG. 1. Such drilling tools sometimes have secondary cutting inserts or corresponding pins which are intended to serve the drilling progress.

Die aus Hartmetall bestehende, dachförmige Schneidplatte kann den Bohrerkopf vollständig über seinen gesamten Durchmesser durchsetzen und bildet in aller Regel einen zusätzlichen seitlichen Überstand zur Bildung des Nenndurchmessers. Sofern keine Nebenschneidplatten bzw. entsprechende Stifte vorhanden sind, ist der Übergangsbereich von der Bohrerwendel zum Bohrerkopf als Abstützbereich für die Schneidplatte ausgebildet. Dabei wird die Hartmetallschneidplatte seitlich durch einen entsprechenden, voluminösen Abstützkörper im Bohrerkopf gegen Herausbrechen abgestützt, wobei sich stirnseitig in aller Regel Stauflächen für den Abtransport des Bohrmehls bilden.The roof-shaped insert made of hard metal can the drill head completely over its entire diameter enforce and usually forms an additional lateral protrusion to form the nominal diameter. Provided no secondary cutting inserts or corresponding pins available are the transition area from the drill helix to Drill head as a support area for the insert educated. The carbide cutting tip is on the side by a corresponding, voluminous support body in the Drill head supported against breaking out, while As a rule, storage areas on the front for removal of the drilling dust.

Generell ist bei der Hartmetall-Herstellung das Herstellen spitzer Winkel problematisch. Es kann zum einen eine ungenügende Verdichtung des Rohlings die Ursache für Frühausfälle sein. Zum andern ist bei spitzen Winkeln auch die Belastung für die Form zum Verpressen und Sintern sehr hoch, so daß hier ein erhöhtes Bruchrisiko bei der Herstellung entsteht.In general, in the production of hard metal, manufacturing acute angle problematic. On the one hand it can be a insufficient compaction of the blank is the cause of Be early failures. On the other hand, at acute angles the strain on the mold for pressing and sintering very much high, so that there is an increased risk of breakage in the Manufacturing arises.

Die Entwicklung neuer Hartmetall-Sorten, die härter und damit verschleißfester aber ähnlich zäh wie frühere Sorten sind, hat allerdings zu einem reduzierten Verschleißverhalten geführt; das Bruchrisiko wurde bislang aber immer noch als sehr hoch eingeschätzt.The development of new carbide grades that are harder and therefore more wear resistant but similarly tough as previous varieties, however, has reduced wear behavior guided; So far, the risk of breakage has always been considered rated very highly.

Ein weiteres Problem liegt in der Entwicklung und Bauweise moderner Bohrmaschinen bzw. Bohrhämmer, die in ihrer Schlagleistung enorm gesteigert wurden. Während ein Bohrhammer älterer Bauart beim Schlag das Gestein nur zertrümmert, vermag das Werkzeug beim Einsatz in einem neuartigen Bohrhammer durchaus etwas in das Gestein einzudringen.Another problem is the development and construction modern drills or rotary hammers, which in their Percussion performance have been increased enormously. During a Older type hammer drill only when hitting the rock smashed, the tool can be used in one novel hammer drill something into the rock to penetrate.

Object and advantages of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß die Bohrleistung in Beton verbessert wird. Dabei soll eine auch geringere Belastung der Hartmetallschneidplatte erreicht werden.The invention has for its object a drilling tool according to the preamble of claim 1 improve that drilling performance in concrete is improved. It should also have a lower load on the Tungsten carbide cutting tip can be achieved.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is based on a drilling tool after Preamble of claim 1 by the characterizing Features of claim 1 solved.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Ausbildung nach dem Hauptanspruch angegeben.In the subclaims are advantageous and expedient Training courses according to the main claim specified.

Der Grundgedanke der Erfindung sieht vor, daß die Spanfläche gegenüber einer herkömmlichen Ausführungsform mit einem vergrößerten Spanflächenwinkel von < 60° und insbesondere ca. 70° ausgebildet ist. Dabei kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung je nach Optimierung des Bohrwerkzeugs die Spanfläche eben oder konkav oder konvex ausgebildet sein. Hierbei spielt auch der tangentiale oder fluchtende Übergang zur Abstützfläche für die HM- Schneidplatte eine Rolle. War man bisher der Ansicht, daß eine weitere Vergrößerung des Spanflächenwinkels und damit eine noch spitzere Ausbildung der HM-Schneidplatte zu einer erhöhten Bruchgefahr der Spitze der HM-Schneidplatte führt, so haben umfangreiche Versuche dies nicht bestätigt. The basic idea of the invention provides that the rake face compared to a conventional embodiment with a increased rake face angle of <60 ° and in particular approx. 70 ° is formed. It can be more advantageous Development of the invention depending on the optimization of Drilling tool, the rake face is flat or concave or convex be trained. Here also the tangential or aligned transition to the support surface for the HM Insert a roll. Was it previously believed that a further increase in the rake face angle and thus an even more pointed design of the carbide insert into one increased risk of breakage of the tip of the carbide insert, extensive tests have not confirmed this.

Überraschenderweise haben vielmehr Versuche gezeigt, daß selbst mit bisherigen Hartmetall-Sorten der Verschleiß und das Bruchrisiko trotz Vergrößerung des Spanwinkels nicht zunehmen, wenn die Schlagenergie im Gestein optimal umgesetzt und die Verlustleistung am Bohrerkopf reduziert werden. Eine solche Konstellation stellt sich umso eher ein, als daß der Abtransport des Bohrmehls von der Bohrerspitze weg dann optimal verläuft, wenn keine, den Bohrmehltransport störende Stauflächen dem Bohrmehlabfluß entgegentreten.Surprisingly, experiments have shown that even with previous carbide grades of wear and tear the risk of breakage is not despite the increase in the rake angle increase when the impact energy is optimally implemented in the rock and the power loss at the drill head can be reduced. A such a constellation is all the more likely that the Then remove the drilling dust from the drill tip runs optimally if none disturbing the drilling dust transport Counter the storage areas to the drilling dust drain.

Bettet man demzufolge die Hartmetall-Schneide derart in den Bohrerkopf ein, daß sich insgesamt ein sehr spitz zulaufendes Bohrwerkzeug ergibt, so wird der Bohrmehltransport von der Hartmetall-Schneide in die Bohrmehlnuten begünstigt, so daß es zu keiner zusätzlichen Reibung im Bereich des Bohrerkopfes bzw. im Bereich der Hartmetall-Schneidplatte kommt. Dabei ist es besonders günstig, wenn die auftreffende Fläche möglichst klein gehalten wird und die Bohrerspitze insgesamt möglichst schlank ist. Auch die Ausbildung eines größeren Freiwinkels wirkt sich positiv in diesem Sinne aus.Accordingly, if the bed of carbide is embedded in this way Drill head that overall a very tapered Drilling tool results, the drilling dust transport from the Carbide cutting edge favored in the drilling dust grooves, so that there is no additional friction in the area of the drill head or comes in the area of the hard metal insert. It is it is particularly favorable if the impacting surface is as possible is kept small and the drill bit overall as possible is slim. Also the formation of a larger clearance angle has a positive effect in this sense.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Hartmetall-Schneidelement an seiner jeweiligen Freifläche mit einem zweiten Freiflächenabschnitt versehen. Die Freiflächenabschnitte können dabei in ihren Projektionslängen sowie ihren Freiflächenwinkeln unterschiedlich ausgebildet sein. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß ein besseres Eindringen in den Beton durch weniger "stumpfe" Schneiden bewirkt wird. Hierdurch ergibt sich ein noch schnellerer Bohrfortschritt. Die auf das Bohrwerkzeug einwirkende Schlagleistung wird nicht auf eine herkömmlich "stumpfe" Hartmetall-Schneidplatte übertragen, sondern durch eine deutlich schlankere Ausführungsform der HM-Schneidplatte wird die Schlagleistung noch effektiver in Bohrleistung umgesetzt. Hierdurch können auch kleinere Werkzeugabmessungen in größeren Bohrhämmern eingesetzt werden, ohne daß diese beschädigt werden. Es erfolgt auch eine geringere Belastung auf die Hartmetall-Schneidplatte selbst.In a special embodiment of the invention Tungsten carbide cutting element according to the invention on his respective open space with a second open space section Mistake. The open space sections can be in their Projection lengths and their free space angles be designed differently. These measures have the Advantage that better penetration through the concrete less "blunt" cutting is effected. This gives even faster drilling progress. The on that Impact power impacting drilling tool is not on a conventionally transferred "blunt" carbide insert, but by a much slimmer embodiment of the HM cutting insert will make the impact performance even more effective Drilling performance implemented. This allows smaller ones Tool dimensions used in larger rotary hammers without being damaged. It also happens less stress on the carbide insert even.

Eine Weiterbildung der Erfindung liegt demzufolge darin, daß die auf der Rückseite der jeweiligen erfindungsgeinäßen Spanfläche angeordnete Freifläche der HM-Schneidplatte so modifiziert wird, daß bei Meidung einer Gefahr eines Schneidkantenbruches jede Freifläche in wenigstens zwei Freiflächenabschnitte untergliedert oder als konvexe Fläche ausgebildet ist. Hierdurch wird auch die Freifläche spitz zulaufend ausgeführt, so daß die Hartmetall-Schneidplatte in Seitenansicht auf ihre Schmalseite, insgesamt spitz zulaufend ausgebildet ist. Hierdurch dringt die Hartmetall- Schneidplatte in einem auch insgesamt spitzer geformten Werkzeug widerstandsarm in das Bohrgut ein, so daß die Schlagleistung zu einem schnelleren Bohrfortschritt führt.A development of the invention is therefore that on the back of the respective invention Rake surface arranged free surface of the carbide insert so is modified that if a danger of a Cutting edge breakage every free area in at least two Open space sections subdivided or as a convex surface is trained. This also makes the open area pointed tapered so that the hard metal insert in Side view of its narrow side, tapering overall is trained. This penetrates the carbide Cutting insert in an even more sharply shaped Tool with little resistance in the drill material, so that the Impact performance leads to faster drilling progress.

Die erfindungsgemäß und vorzugsweise mit einem zweiten Freiflächenwinkel ausgebildete Hartmetall-Schneidplatte wird demzufolge vorzugsweise in einen Bohrerkopf integriert, dessen seitlicher Abstützkörper für die Hartmetall- Schneidplatte sehr schlank und ebenfalls spitz zulaufend ausgebildet ist. Gegenüber einem herkömmlichen Bohrwerkzeug mit stirnseitigen voluminösen Abstützflächen werden demzufolge die seitlichen Abstützflächen als möglichst spitz zulaufende, in ihrer Außenkontur z. B. konkave bzw. gewölbte oder auch ebene seitliche Flächen ausgebildet, was zu einer sehr spitz zulaufenden, pfeilförmigen Seitenansicht des Bohrerkopfes mit Hartmetall-Schneidplatte führt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Außenkontur eben, konvex oder konkav ausgebildet ist, wobei die Abstützflächen für die HM- Scheidplatte und damit die Außenkontur des Bohrerkopfes nahezu oder vollständig tangential oder asymptotisch in die Spanfläche bzw. in die Freifläche des Hartmetall- Schneidelements übergeht. Hierdurch ergibt sich in Ansicht auf die Schmalseite des Hartinetall-Schneidelements eine ebene oder eine nach innen gewölbte Fläche, die in ihrem oberen Bereich zu mindestens teilweise spitz zulaufend in die Spanfläche bzw. in die Freifläche bzw. in die Seitenwandung des Hartmetall-Schneidelements einläuft. Dadurch werden stirnseitige Stauflächen vermieden.The invention and preferably with a second Flank angle trained carbide insert consequently preferably integrated in a drill head, its side support body for the carbide Cutting tip very slim and also tapering to a point is trained. Compared to a conventional drilling tool with voluminous support surfaces on the front consequently the lateral support surfaces as pointed as possible tapering, in its outer contour z. B. concave or curved or even flat lateral surfaces, resulting in a very pointed, arrow - shaped side view of the Drill head with carbide cutting tip leads. It is Particularly useful if the outer contour is flat, convex or is concave, the support surfaces for the HM Cutting plate and thus the outer contour of the drill head almost or completely tangential or asymptotic in the Rake face or into the free face of the hard metal Cutting elements passes over. This results in view a flat surface on the narrow side of the hard metal cutting element or an inwardly curved surface that is in its upper Area tapering at least partially into the Rake face or in the open area or in the side wall of the carbide cutting element. This will Front storage areas avoided.

In diesem Zusammenhang ist auch die Verbreiterung der Spanfläche in Richtung Bohrermittelachse zu sehen, da hierdurch eine Reduzierung der Breite der Querschneide erfolgt.In this context is also the broadening of Rake face can be seen in the direction of the drill axis, there this reduces the width of the cross cutting edge he follows.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are in the Drawing and are shown below using Exemplary embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht auf den Bohrerkopf eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, Fig. 1 is a perspective view of the drill head of a drilling tool according to the invention,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 des Bohrwerkzeugs in Seitenansicht, Fig. 2 shows the embodiment according to Fig. 1 of the drilling tool in a side view,

Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung im Maßstab 5 : 1 der Darstellung nach Fig. 2, Figure 2a is an enlarged view in scale. 5: 1 the illustration of Figure 2.

Fig. 3 eine Seitenansicht des Ausführungs beispiels nach Fig. 2, Fig. 3 is a side view of the execution example according to Fig. 2,

Fig. 3a eine Draufsicht auf das Ausführungs beispiel nach Fig. 3, Fig. 3a shows a plan view of the execution example of Fig. 3,

Fig. 4a-4c alternative Ausführungsformen der Ausführung gemäß Darstellung in Fig. 3a. Figs. 4a-4c alternative embodiments of the embodiment as shown in Fig. 3a.

Description of the embodiments

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1-3 weist der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer 1 einen nur angedeuteten Bohrerschaft 2 sowie einen Bohrerkopf 3 auf, der auf seiner in Vorschubrichtung 16 weisenden Stirnseite 4 eine sich im allgemeinen über den Durchmesser D1 erstreckende, in ihrer Breitseitenansicht dachförmig ausgebildete Schneidplatte 5 besitzt. Diese Schneidplatte 5 weist auf beiden Seiten ihrer dachförmigen Ausbildung mit dem Winkel γ in Drehrichtung 8 weisende, keilförmig angeschliffene Schneiden oder Spanflächen 6, 6 auf, mit einem negativen Spanflächenwinkel α und einer stirnseitig gebildeten Schneidkante 7, 7'.According to the exemplary embodiment according to FIGS. 1-3, the rock drill 1 according to the invention has a drill shaft 2 , which is only indicated, and a drill head 3 which, on its end face 4 pointing in the feed direction 16 , has a cutting plate which is generally roof-shaped in its broad side view and extends over the diameter D1 5 owns. This cutting plate 5 has on both sides of its roof-shaped configuration with the angle γ in the direction of rotation 8 , wedge-shaped cut edges or rake faces 6 , 6 , with a negative rake face angle α and a cutting edge 7 , 7 'formed on the end face.

Das Werkzeug nach Fig. 1 dreht sich gegen den Uhrzeigersinn nach Pfeil 8 um die Symmetrielängsachse 9 des Werkzeugs.The tool according to Fig. 1 rotates counterclockwise according to arrow 8 about the longitudinal axis of symmetry 9 of the tool.

Beim erfindungsgemäßen Werkzeug in nicht näherer Darstellung kann sich auf der Rückseite der jeweiligen Spanfläche 6, 6' eine sogenannte Freifläche 10 mit einem Freiflächenwinkel in einer Größe von z. B. β ≈ 20 bis 30° befinden.In the inventive tool in not closer representation of a so-called open space 10 may be located on the back of the respective clamping surface 6, 6 'with a flank angle in a size of z. B. β ≈ 20 to 30 °.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 wird nun der negative Spanwinkel α der Spanfläche 6 zwischen 60 und 80° und insbesondere α ≅ 70° gewählt. Ist man bisher davon ausgegangen, daß Spanwinkel < 60° zu einem erhöhten Verschleiß und insbesondere auch zu einer erhöhten Bruchgefahr der Hartmetall-Schneidplatte führt, so wird dies bei der vorliegenden Erfindung bewußt verwendet. Gemäß der Darstellung nach Fig. 2 bzw. in vergrößerter Darstellung nach Fig. 2a wird der Spanwinkel α < 60° ausgeführt und insbesondere α ≅ 70° gewählt. Gleichzeitig gehen die, die HM-Schneidplatte abstützenden Seitenwandungen 25, 25' asymptotisch oder tangential in die Spanfläche 6 über, so daß sich ein insgesamt schlanker Kopf ohne dem Bohrmehl entgegenstehende Stauflächen ergibt.According to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, the negative rake angle α of the rake face 6 is now chosen between 60 and 80 ° and in particular α ≅ 70 °. If it has previously been assumed that the rake angle <60 ° leads to increased wear and, in particular, also to an increased risk of breakage of the hard metal cutting insert, this is deliberately used in the present invention. According to the representation according to FIG. 2 or in an enlarged representation according to FIG. 2a, the rake angle α <60 ° is carried out and in particular α ≅ 70 ° is selected. At the same time, the side walls 25 , 25 'supporting the carbide cutting insert merge asymptotically or tangentially into the rake face 6 , so that an overall slender head results without storage areas opposing the drilling dust.

Hinter der Schneidkante 7 sind vorzugsweise die beiden Freiflächenabschnitte 11, 12 vorgesehen, mit einem Freiflächenwinkel oder Freiwinkel β1 ≅ 20 bis 40° und insbesondere β1 ≅ 20 bis 30° und einem Freiflächenwinkel oder Freiwinkel β2 ≅ 40 bis 60° und insbesondere β2 ≅ 60°. Dabei wird der kleinere Wert von β1 für Bohrwerkzeuge mit kleinerem Nenndurchmesser z. B. ≦ 12 mm und der größere Wert eher für solche mit darüberliegendem Nenndurchmesser gewählt. Der zweite Freiflächenabschnitt 12 geht wiederum tangential oder asymptotisch in die weitere Seitenwandung 21, 21' über, so daß sich auch auf dieser Seite ein äußerst schlanker Bohrerkopf ohne dem Bohrmehl entgegenstehende Stauflächen bildet. Die Seitenwandungen 20, 21 bzw. 20', 21' werden durch die Knicklinie 22 getrennt (siehe Fig. 1 und 3).The two flank sections 11 , 12 are preferably provided behind the cutting edge 7 , with a flank angle or flank angle β1 ≅ 20 to 40 ° and in particular β1 ≅ 20 to 30 ° and a flank angle or flank angle β2 ≅ 40 to 60 ° and in particular β2 ≅ 60 ° . The smaller value of β1 for drilling tools with a smaller nominal diameter is z. B. ≦ 12 mm and the larger value selected for those with a nominal diameter above. The second open area section 12 in turn merges tangentially or asymptotically into the further side wall 21 , 21 ', so that an extremely slim drill head is formed on this side too, without storage areas opposing the drilling dust. The side walls 20 , 21 and 20 ', 21 ' are separated by the fold line 22 (see FIGS. 1 and 3).

Selbstverständlich kann die Erfindung gegebenenfalls auch mit einer einzigen Freifläche 10 der Schneidplatte 5 ausgebildet sein, wobei diese Freifläche 10 mit einem steileren Freiwinkel als üblich ausgestattet sein kann. Hier wären insbesondere Freiwinkel zwischen 35 und 50° und insbesondere 40° zu wählen.Of course, the invention can optionally also be formed with a single free surface 10 of the cutting plate 5 , wherein this free surface 10 can be equipped with a steeper clearance angle than usual. Clearance angles between 35 and 50 ° and in particular 40 ° would have to be selected here.

Wie aus Fig. 2a in vergrößerter Darstellung (5 : 1) der Fig. 2 ersichtlich, werden die in die horizontale Ebene 13 projizierten Längen s₁ bis s₃ der Freiflächenabschnitte 11, 12 sowie der Spanflächen 6 gebildet. Die tatsächlichen Längen der Freiflächenabschnitte 11, 12 bzw. der Spanfläche 6 ergeben sich aus den Projektionslängen s₁ bis s₃ dividiert durch den Kosinus des jeweiligen Winkels β1, β2 bzw. α.As can be seen from FIG. 2a in an enlarged representation (5: 1) of FIG. 2, the lengths s ₁ to s _{3 of} the open-space sections 11 , 12 and the rake faces 6 projected into the horizontal plane 13 are formed. The actual lengths of the flank sections 11 , 12 or the rake face 6 result from the projection lengths s ₁ to s ₃ divided by the cosine of the respective angle β1, β2 or α.

In Fig. 1 bzw. 3 ist eine Seitenansicht auf die Breitseite der Schneidplatte 5 gezeigt. Im rechten Figurenteil sind die Freiflächenabschnitte 11, 12, im linken Figurenteil die Spanfläche 6 ersichtlich mit den jeweiligen auf diese Flächenabschnitte tangential zulaufenden Seitenwandungsabschnitte 20', 21'. Von dem vor der Spanfläche 6' liegenden Seitenwandungsabschnitt 20' wandert das durch die Spanfläche 6' abgetragene Bohrmehl in die nachfolgende Bohrmehlnut 17 (siehe perspektivische Darstellung in Fig. 1).In Figure 1 and 3 respectively. There is shown a side view of the broad side of the cutting plate. 5 In the right part of the figure, the free surface sections 11 , 12 , in the left part of the figure, the rake surface 6 can be seen with the respective side wall sections 20 ', 21 ' tapering tangentially to these surface sections. From the side wall section 20 'lying in front of the rake face 6 ', the drilling dust removed by the rake face 6 'migrates into the subsequent drilling dust groove 17 (see perspective illustration in FIG. 1).

Aufgrund der dachförmig ausgebildeten Schneidplatte 5 sowie der außermittig der Mittelebene 14 angeordneten Spanflächen 6 bzw. Freiflächenabschnitte 11, 12 ergibt sich im Bereich der mittigen Bohrerspitze 18 eine sogenannte Querschneide 19, wie dies insbesondere in der Draufsicht aus Fig. 3a ersichtlich ist. Diese Querschneide 19 besitzt aufgrund ihrer mittigen Anordnung im Bereich der Bohrerspitze 18 praktisch keine Umfangsgeschwindigkeit und wirkt daher ähnlich wie ein Spitzmeißel. Erfindungsgemäß wird deinzufolge die Querschneide 19 in ihrer Länge l möglichst klein gehalten, damit diese möglichst als Spitze wirkt.Because of the roof-shaped cutting plate 5 and the rake faces 6 or free-surface sections 11 , 12 arranged off-center of the central plane 14 , a so-called cross cutting edge 19 results in the area of the central drill tip 18 , as can be seen in particular in the top view from FIG. 3a. Because of its central arrangement in the area of the drill tip 18, this chisel edge 19 has practically no peripheral speed and therefore acts similarly to a pointed chisel. According to the invention, the transverse cutting edge 19 is kept as small as possible in its length l, so that it acts as a tip as far as possible.

Um dieses zu verbessern, ist gemäß der Darstellung in Fig. 4a, 4b die jeweilige Spanfläche 6, 6' derart ausgebildet, daß sie sich in ihrer in einer Draufsicht gesehenen Breite zur Bohrerspitze 18 hin vergrößert (siehe schraffierte Fläche F). Dies führt automatisch zu einer Verkleinerung der Querschneide 19. Führt man diese Breitenvergrößerung zur Bohrerspitze 18 hin an beiden Spanflächen 6, 6' durch, so kann demzufolge die in Fig. 3a in Draufsicht dargestellte Querschneide 19 in ihrer Länge l stark verkleinert werden, so daß sich nahezu eine Punktberührung beim Anbohrvorgang im Bereich der Bohrerspitze 18 ergibt. Im Idealfall wäre l = 0.To improve this, as shown in FIGS. 4a, 4b, the respective rake face 6 , 6 'is designed in such a way that its width seen in a plan view increases towards the drill tip 18 (see hatched area F). This automatically leads to a reduction in the size of the cross cutting edge 19 . If this enlargement of the width towards the drill tip 18 is carried out on both rake faces 6 , 6 ', the cross cutting edge 19 shown in plan view in FIG. 3a can consequently be greatly reduced in length l, so that there is almost a point contact during the drilling process in the area of the drill tip 18 results. Ideally, l = 0.

In Fig. 4a ist die Schneidplatte 5 mit einem ersten Freiflächenabschnitt 11 sowie einem zweiten Freiflächenabschnitt 12 dargestellt, wie dies zu Fig. 1, 2 sowie 3 beschrieben ist. In Fig. 4b ist nur eine Freifläche 10 syinbolisch dargestellt, jedoch ebenfalls mit verkürzter Querschneide 19 aufgrund des obigen Sachverhalts. In Fig. 4a, the insert 1 is shown 5 with a first relief section 11 and a second relief section 12 as to FIG. 2 and 3 will be described. In Fig. 4b only one free area 10 is shown syinbolic, but also with a shortened cross cutting edge 19 due to the above facts.

Im Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen Sachverhalt können sich auch die zweiten Freiflächenabschnitte 12 ebenfalls zur Mitte hin in ihrer in Draufsicht gesehenen Breite vergrößern, um hier zusätzlich zu einer Reduzierung der Länge l der Querschneide 19 zu führen. Dies ist in Fig. 4c mit der Kante 23, 23' zwischen erstem (11) und zweitem (12) Freiflächenabschnitt 11, 12 symbolisch dargestellt. Im Idealfall führt dies ebenfalls zu einer fast punktförmigen Berührung im Bereich der Bohrerspitze 18.In connection with the situation described above, the second open-space sections 12 can also increase towards the center in their width seen in plan view, in order to additionally lead to a reduction in the length l of the transverse cutting edge 19 here . This is symbolically represented in FIG. 4c with the edge 23 , 23 'between the first ( 11 ) and second ( 12 ) open-space sections 11 , 12 . Ideally, this also leads to an almost punctiform contact in the area of the drill tip 18 .

Gemäß der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine optimierte Kopfgeometrie für einen optimalen Bohrfortschritt mit optimalem Bohrmehlabtransport erzielt. Insbesondere erreichen die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Verwirklichung eines schlanken Bohrerkopfes, in dem sowohl der Spanwinkel α gegenüber herkömmlicher Art vergrößert und vorzugsweise mehrere Freiflächenabschnitte vorgesehen sind. Selbstverständlich können statt zwei Freiflächenabschnitte gegebenenfalls auch mehrere Freiflächenabschnitte eingesetzt werden, die eine Art Polygonzug ergeben. Es kann auch eine konvex gewölbte Außenkontur für die Freifläche verwendet werden, die eine Art "Grenzpolygonzug" darstellt. Maßgeblich ist die spitz zulaufende Anordnung der HM-Schneidplatte mit einem vorzugsweise stufenlosen Übergang in die Seitenwandung des Bohrerkopfes. Durch einen solchen schlanken Bohrerkopf wird zum einen ein möglichst breiter Kanal geöffnet, wobei dem Bohrmehl möglichst wenig Widerstand geboten wird. Ein schlanker Bohrerkopf verringert auch nicht die Lebensdauer des Bohrwerkzeugs. Bei den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eher das Gegenteil der Fall. Die Erklärung liegt im Wesentlichen darin, daß die enorme Schlagenergie der Werkzeugmaschine wesentlich besser in das Gestein umgesetzt werden kann, wodurch das Werkzeug geschont wird. Versuche haben gezeigt, daß ein Optimum aus Bohrleistung und Lebensdauer dann erreicht wird, wenn Schneidenwinkel und Stahlfläche des Bohrerkopfes, was insbesondere für den Span- und vorzugsweise für den Freiwinkel gilt, tangential ineinander übergehen.According to the measures according to the invention, an optimized Head geometry for optimal drilling progress with optimal drilling dust removal achieved. Reach in particular the measures according to the invention the realization of a slim drill head, in which both the rake angle α enlarged and preferred over conventional type several open space sections are provided. Of course, instead of two open space sections if necessary, several open space sections are used that result in a kind of polygon. It can also be one convex curved outer contour used for the open space which is a kind of "borderline traverse". Essential is the tapered arrangement of the carbide insert a preferably stepless transition into the side wall of the drill head. With such a slim drill head on the one hand, the broadest possible channel is opened, whereby the drilling dust is offered as little resistance as possible. A the slim drill head does not reduce the service life either of the drilling tool. In the measures according to the invention rather the opposite. The explanation lies in Essentially in that the enormous impact energy of the Machine tool implemented much better in the rock can be saved, which protects the tool. tries have shown that an optimum of drilling performance and Lifetime is reached when cutting edge angle and Steel surface of the drill head, which is particularly important for and preferably for the clearance angle, tangential merge.

Sofern man zusätzlich die Spanfläche 6 leicht konkav, d. h. mit ausgerundeter Spanfläche ausbildet, kann dies ein zusätzlicher Vorteil sein. Dies gilt insbesondere für eine verbesserte Abtragsleistung in Armierung. Die radiale Krümmung erzeugt gröbere Späne, d. h. die Abtragsarbeit wird in der Summe geringer, was auch die Lebensdauer erhöht.If the rake face 6 is additionally made slightly concave, ie with a rounded rake face, this can be an additional advantage. This applies in particular to improved stock removal performance in reinforcement. The radial curvature produces coarser chips, that is, the total amount of material removed is reduced, which also increases the service life.

Der Vorteil der konvexen Schneidplatte mit konvexer Spanfläche 6 liegt auch darin, daß die konvexe Schneidplatte einen noch schlankeren Bohrkopf ermöglicht. Hier ist allerdings die Gesamtstabilität im Auge zu behalten. Es kann zwar die Bohrleistung gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform noch weiter gesteigert werden, jedoch wächst die Gefahr des Kopfbruches. Für Spezialanwendungen ist jedoch eine solche Ausführungsform äußerst sinnvoll, und zwar insbesondere für weiches oder feuchtes Gestein. Härterer Beton oder größere Kiesel oder auch Armierungen im allgemeinen werden jedoch nicht mit einer konvexen Schneidplatte bearbeitet.The advantage of the convex insert with convex rake face 6 is that the convex insert enables an even slimmer drill head. Here, however, the overall stability must be kept in mind. The drilling capacity can be increased even further compared to the previously described embodiment, but the risk of head breakage increases. However, such an embodiment is extremely useful for special applications, in particular for soft or moist rock. However, harder concrete or larger pebbles or reinforcements in general are not processed with a convex insert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß der Bohrerkopf eine oder mehrere Schneidplatten oder eine Hauptschneidplatte und mehrere Nebenschneidelemente aufweist, wobei die Hauptschneidplatte und/oder die Nebenschneidplatte die oben genannten charakteristischen Merkmale aufweisen. Die Erfindung bezieht sich deshalb insbesondere auch auf den Schutz derartiger Hartmetall-Schneidelemente als solches, ohne Einschränkung auf eine bestimmte Bohrkopfgeometrie.A further development of the invention also provides that the Drill head one or more inserts or one Main cutting insert and several secondary cutting elements, the main insert and / or the secondary insert have the above-mentioned characteristic features. The The invention therefore relates in particular to the Protection of such carbide cutting elements as such, without limitation to a certain drill head geometry.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. Insbesondere können andere Kombinationen der zuvor angesprochenen technischen Merkmale gewählt werden.The invention is not based on that described and illustrated Embodiment limited. Rather, it includes everyone professional designs in the context of Property rights claims. In particular, others can Combinations of the technical features mentioned above to get voted.

Reference list

11

Gesteinsbohrer
Rock drill

22nd

Bohrerschaft
Drill shaft

33rd

Bohrerkopf
Drill head

44th

Stirnseite
Face

55

Schneidplatte
Insert

6,6,

66

' Spanfläche
'Rake face

7,7,

77

' Schneidkante
'Cutting edge

88th

Pfeil/Drehsinn
Arrow / direction of rotation

99

Symmetrielängsachse
Longitudinal axis of symmetry

1010th

Freifläche
Open space

1111

Freiflächenabschnitt
Open space section

1212th

Freiflächenabschnitt
Open space section

1313

Ebene
level

1414

Mittelebene
Middle plane

15,15,

1515

' Abstützkörper
'' Support body

1616

Bohrrichtung
Drilling direction

1717th

Bohrmehlnut
Bohrmehlnut

1818th

Bohrerspitze
Drill tip

1919th

Querschneide
Chisel edge

20,20,

2020th

' Seitenwandung
'' Side wall

21,21,

2121

' Seitenwandung
'' Side wall

2222

Kante zwischen Edge between

2020th

, ,

2121

2323

Kante zwischen Edge between

1111

, ,

1212th

α Spanflächenwinkel (Spanwinkel)
β Freiflächenwinkel (Freiwinkel)
α rake angle (rake angle)
β clearance angle (clearance angle)

Claims

1. Rock drill with shank ( 2 ) and drill head ( 3 ), which has at least one cutting plate ( 5 ) on its front side pointing in the feed direction, with at least one cutting edge ( 7 ) provided on the front side of the cutting plate ( 5 ) and with a rake face ( 6 ) with associated negative rake face angle (α) and behind the front cutting edge ( 7 ) lying free surface ( 10 ) with associated rake face angle (β), characterized in that the cutting plate ( 5 ) has a rake face angle α with an amount of 65 ° to 80 ° and in particular has α ≅ 70 °.

2. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the rake face ( 6 ) is flat, convex or in particular concave.

3. Drilling tool according to claim 1 or 2, characterized in that the cutting plate ( 5 ) is embedded in the drill head ( 3 ) such that the support body ( 15 , 15 ') provided on both sides of the cutting plate ( 5 ) has an outer contour ( 25 , 26 or 25 ', 26 ') which almost or directly tangentially merge into the free surface ( 10 ) and / or into the rake surface ( 6 ) or into the side wall ( 20 ) of the cutting plate ( 5 ).

4. Drilling tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support body ( 15 , 15 ') of the drill head ( 3 ) provided on both sides of the cutting plate ( 5 ) has an at least partially two-dimensional cylindrical segment-like or concave curved or flat outer contour or outer contour sections ( 25 , 26 ; 25 ', 26 '), which do not form any end storage surfaces and open into the side wall or into the rake surface ( 6 ) or the free surface ( 10 ) of the carbide cutting plate ( 5 ).

5. Drilling tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer contour ( 25 , 26 or 25 ', 26 ') of the support body ( 15 , 15 ') in the drill head ( 3 ) is at least partially convex.

6. boring machine train according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that each free surface ( 10 ) is divided into at least two free surface sections ( 11 , 12 ) or is designed as a convexly curved surface, preferably a first free surface section ( 11 ) having a free surface angle β1 ≈ 20 to 40 ° and in particular β1 ≅ 20 ° to 30 ° and a second flank section ( 12 ) has a flank angle β2 ≈ 40 to 60 ° and in particular β2 ≅ 60 ° and the rake surface angle α and the flank angle β1, β2 compared to a perpendicular to Drill axis ( 9 ) lying plane ( 13 ) can be determined.

7. Drilling tool according to claim 6, characterized in that the first free surface section ( 11 ) adjacent to the front cutting or cutting edge ( 7 ) has a projection length S ₁ lying in the plane ( 13 ) and the subsequent second free surface section ( 12 ) has a projection length S ₂ , the sum of which gives a length b, where S ₁ ≅ (0.4 to 0.7) × b.

8. Drilling tool according to claim 6 or 7, characterized in that the end cutting edge ( 7 ) of the hard metal cutting plate ( 5 ) is eccentric to the central plane ( 14 ) of the cutting plate ( 5 ), the projection length S _{3 of} the rake face ( 6 ) one Size of about 1/3 to 1/6 and in particular 1/5 of the total width B of the cutting plate ( 5 ).

9. Drilling tool according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cutting plate ( 5 ) extends at least over the entire diameter D _{1 of} the drill head ( 3 ) and is roof-shaped in its width view with an angle γ ≅ 130 °.

10. Drilling tool in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the rake face ( 6 ) and / or a second or external free-face portion ( 12 ) of the cutting plate ( 5 ) to reduce the length (l) viewed in plan view of the tool the transverse cutting edge ( 19 ) towards the drill tip ( 18 ) is enlarged in its width seen in plan view of the drilling tool.

11. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the drill head one or more Inserts and in particular a main insert and has several secondary cutting elements.