DE19915305A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Abstract

Es wird ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Gesteinsbohrer vorgeschlagen, bei welchem die Förderwendel durch eine Verdrillung eines Profilstabs hergestellt wird. Zur Verfestigung des Bohrkopfes wird dieser mit einem verstärkten Querschnittsprofil ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug und insbesondere einen Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bohrwerkzeuge und insbesondere Gesteinsbohrer bestehen im Allgemeinen aus einem mit einer Hartmetall-Schneidplatte bestückten Bohrerkopf, einem Wendelschaft mit Förderwendel zum Transport des Bohrmehls und aus einem Einspannschaft oder Einspannende, welches je nach Maschinentyp der Antriebsmaschine ausgebildet ist. Für Hammerbohrer ist das Einspannende an die Aufnahme einer Hammerbohrmaschine anzupassen, wie dies beispielsweise beim bekannten SDS-PLUS-Einspannschaft der Fall ist.

Üblicherweise werden Gesteinsbohrer durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt. Dabei wird ein Rundstab als Ausgangsrohling verwendet, in welchem Bohrerkopf, Förderwendel und gegebenenfalls Einspannschaft spanabhebend hergestellt werden. Eine Hartmetall-Schneidplatte wird in dem Bohrerkopf eingelötet.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U-69 33 778 oder auch aus der EP 0 361 189 A1 sind Bohrwerkzeuge bekannt geworden, die aus Profilstäben als Ausgangsmaterial bestehen, die eine oder mehrere angesetzte Flügel, Rippen oder Stege aufweisen. Auch die DE PS 5 28 626 zeigt Spiralbohrer, die durch Verwinden genuteter Stäbe hergestellt sind.

Derartige Profilstäbe können spanabhebend oder auch spanlos, z. B. durch Fließpressen, Strangpressen oder einem Schmiedeverfahren, hergestellt werden. Hierzu wird beispielsweise auf die Literaturstelle: Technika 7/1976, Jg. 25, Seite 435-438, verwiesen. Die Bildung der Förderwendel geschieht dann durch Verdrillen eines solchen stangenförmigen oder stabförmigen Rohlings. Hierzu wird beispielsweise auf die Literaturstelle: Technika 6/1976, 25. Jg., Seite 327-332, verwiesen.

Das Einspannende des Bohrwerkzeugs gemäß der DE 69 33 778 wird durch den profilierten Rohling gebildet, so daß sich eine formschlüssige Mitnahme, beispielsweise in einem Dreibackenfutter einer herkömmlichen Schlagbohrmaschine, ergibt. Auch beim Bohrwerkzeug gemäß der EP 0 361 389 A1 wird ein stangenförmiger Rohling mit wenigstens einer seitlichen Rippe, eines Stegs bzw. eines seitlich angesetzten Flügels verwendet, der im Bereich der Förderwendel verdrillt ist. Der Einspannschaft ist als Sechskantprofil ausgebildet und gegebenenfalls nachträglich an die verdrillte Förderwendel befestigt.

Bohrwerkzeuge und insbesondere Gesteinsbohrer für Hammerbohrmaschinen werden in großen Stückzahlen als Massenprodukte hergestellt. Um diese günstig und konkurrenzfähig herzustellen, muß sich das Herstellungsverfahren auf ein Minimum von Verfahrensschritten beschränken. Dabei müssen die Rohlinge bzw. die Halbfabrikate an das optimierte Herstellungsverfahren angepaßt werden. Bei dem genannten Stand der Technik ist dies zwar im Ansatz gegeben, da vorprofilierte Rohlinge als Halbfabrikate zur Herstellung der Förderwendel verwendet werden. Die Herstellung der Profile orientiert sich jedoch im Wesentlichen an die Bedürfnisse der Herstellung einer verdrillten Förderwendel. Die Frage der Ausführungsformen des Bohrerkopfes und/oder des Einspannschaftes treten hierbei in den Hintergrund. Insbesondere sind die Festigkeitsprobleme der verwendeten Profile nicht näher untersucht worden.

In einer früheren Anmeldung der Anmelderin gemäß der P 198 14 923.9 wird vorgeschlagen, den z. B. im Fließpressverfahren oder als Schmiedeteil hergestellten Rohling im Vorfeld derart zu konzipieren, daß dieser sowohl im Bereich des späteren Wendelschafts als auch im Bereich des Einspannschaftes derart speziell vorgeformt ist, daß nachfolgend lediglich eine Verdrillung des Wendelschaftes zur Bildung der Förderwendel bzw. das anschließende Einbringen der Hartmetall-Schneidplatte erforderlich ist. Dies bedeutet, daß möglichst wenige zusätzliche Verfahrensschritte vorzunehmen sind, um den fertigen Bohrer herzustellen.

Nachteilig am genannten Stand der Technik ist die Tatsache, daß die Ausgangsmaterialien zur Herstellung von verdrillten Bohrwerkzeugen nicht optimal auf den späteren Einsatz abgestimmt sind. Insbesondere gibt es im harten Einsatz derartiger Werkzeuge in Hammerbohrmaschinen Probleme hinsichtlich der Haltbarkeit und Standfestigkeit solcher Werkzeuge.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug und insbesondere einen Gesteinsbohrer zu schaffen, der aus einem verdrillten Profilstab hergestellt ist und dessen Haltbarkeit und Standfestigkeit ohne wesentliche Zusatzkosten erheblich verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 angegeben.

Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Bohrwerkzeugen den Vorteil, daß zunächst durch Verwendung eines preisgünstigen Ausgangsprodukts, nämlich durch Verwendung eines durch Fließpressen, Schmieden oder Strangpressen oder dergleichen hergestellten Halbfabrikats oder Rohlings, ein äußerst preisgünstiges Produkt geschaffen werden kann. Dabei ist jedoch zu beachten, daß der so hergestellte oder zur Verfügung gestellte Profilstab in seinem Querschnitt derart konzipiert ist, daß dieser auch den hohen Belastungen im Betrieb gewachsen ist, was insbesondere für die Belastung des Bohrerkopfes gilt. Durch die Vorgabe einer bestimmten Profilform des Profilstabs werden nämlich in erster Linie die Anforderungen für eine optimale Förderwendel berücksichtigt. Die Bruchfestigkeit des Bohrerkopfes bleibt hierbei oft unberücksichtigt.

Es hat sich z. B. herausgestellt, daß bei den bekannten Profilen der Ansatz des Flügels, des Stegs oder der Rippe an das kreisförmige oder polygonartige Grundprofil stets derart erfolgt, daß in aller Regel ein eckiger Übergang oder ein Knick am Übergang von der Rippe zum übrigen Querschnitt des Profilstabs gegeben ist. Dieser Übergang mag für die Herstellung einer verdrillten Förderwendel sicherlich nicht nachteilig sein. Eine solche Ausbildung im Bereich des Bohrerkopfes erzeugt jedoch dadurch Probleme, daß sich beim Einsetzen einer querliegenden Hartmetall-Schneid­ platte eine Verkleinerung des die Hartmetall-Schneidplatte abstützenden Stegbereichs ergibt. Nicht nur, daß sich ein unstetiger Verlauf der Außenkontur im Bereich des Bohrerkopfes ergibt, erzeugt ein solcher knickförmiger Übergang eine Querschnittsminderung, die speziell an dieser Stelle zu einem Bruch führen kann.

Von der Anmelderin wurde bereits vorgeschlagen, spezielle Rippenprofile zu verwenden, deren Querschnitt nicht nur den Belangen der Förderwendel, sondern auch dem Bohrerkopf gerecht wird. So wurde dort insbesondere der Querschnitt des Profilstabs derart ausgeführt, daß beim Einbringen einer Hartmetall-Schneid­ platte eine ausreichende Abstützung der Schneiden im Bohrerkopf gewährleistet ist. Dies kann beispielsweise durch asymmetrische Profilgebung mit verstärktem Abschnittsquerschnitt für die Hartmetall-Schneidplatte geschehen. Dies hat jedoch wiederum den Nachteil, daß der Profilquerschnitt des Profilstabs verstärkt ausgeführt werden muß, was zu einem erhöhten Gewicht und einer eventuell unnötigen Versteifung des Querschnitts im Bereich der Förderwendel führt. Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb als alternativen Weg hierzu vor, den Bohrerkopf mit einem Querschnitt zu versehen, der massiver oder verstärkt ausgebildet ist als der Querschnitt der übrigen Förderwendel. Dies kann bei einem einteiligen Profilstab vorzugsweise dadurch erzielt werden, daß der Profilstab im Bereich des Bohrerkopfes aufgestaucht oder sonstwie umformtechnisch verstärkt ausgebildet ist. Hierdurch weist der Profilstab in seinem Bohrerkopfbereich eine verstärkte Querschnittsfläche auf, die es erlaubt, eine Hartmetall-Schneid­ platte problemloser und ohne Bruchgefahr einzusetzen.

Selbstverständlich kann zusätzlich eine asymmetrische Ausbildung der Stege, Flügel oder Rippen gewählt werden, um eine zusätzliche Verstärkung des Kopfbereiches bei Bedarf zu erhalten.

Grundsätzlich soll jedoch die Förderwendel möglichst schlank und massearm, der Bohrerkopf jedoch ausreichend stark im Querschnitt dimensioniert werden, so daß trotz Verwendung eines schlanken Profilstabs eine ausreichende Festigkeit von Förderwendel und Bohrerkopf gewährleistet ist.

Die Verstärkung des Bohrerkopfes erfolgt durch spanlose Umformung mittels Stauchen, Schmieden oder Fließpressen oder sonstiger wärmetechnischer Umformung eines geeigneten Profilstabes, wobei dieser Vorgang mit der Herstellung des Profilstabes oder in einem späteren Arbeitsgang erfolgen kann.

Eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge darin, bei Bohrwerkzeugen mit verdrillten Profilstäben eine Optimierung sowohl von Förderwendel als auch von Bohrerkopf zu erzielen. Dabei soll die Förderwendel so massearm wie möglich sein, so daß entsprechend schlanke Profilgebungen des Profilstabs verwendet werden. Um dennoch eine ausreichende Festigkeit des Bohrerkopfes zu erzielen, wird dieser in seinem Querschnitt oder Aufbau verstärkt ausgebildet, was durch umformtechnische Maßnahmen geschieht. Der gleiche Grundgedanke läßt sich auch für den Übergang der Förderwendel zum Einspannschaft übertragen. Auch hier können entsprechende Verstärkungen des Übergangsquerschnitts durch umformtechnische Maßnahmen vorgesehen sein, um eine Verfestigung dieses Querschnittsbereichs zu erhalten, so daß die Bruchgefahr eines derartigen Werkzeugs erheblich vermindert ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Zeichnungen der Ausführungsbeispiele und sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug in seitlicher Ansicht,

Fig. 1b die Einzelheit X in Fig. 1a,

Fig. 2a das Bohrwerkzeug nach Fig. 1a nach Drehung um 90° um seine Längsachse,

Fig. 2b die Einzelheit X in Fig. 2a,

Fig. 3a einen Rohling bzw. ein Halbfabrikat zur Herstellung des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1 und 2,

Fig. 3b die Einzelheit X in Fig. 3a,

Fig. 3c einen Schnitt entlang der Schnittlinie X-X in Fig. 3a,

Fig. 4a den Rohling gemäß Darstellung in Fig. 3a nach Drehung um 90° um seine Längsachse,

Fig. 4b die Einzelheit X in Fig. 4a,

Fig. 5a eine Draufsicht auf den Bohrerkopf nach Fig. 1a, 2a in schematischer Darstellung mit schräg eingesetzter HM-Schneidplatte

Fig. 5b einen Schnitt durch den Bohrerkopfquerschnitt nach Fig. 5a ohne HM-Schneidplatte

Fig. 6a, 6b eine Variante zu Fig. 5a, 5b, jedoch mit gerader oder symmetrisch eingesetzter HM-Schneidplatte.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in den Fig. 1a, 2a dargestellte Gesteinsbohrer 1 besteht aus einem Bohrerkopf 2, aus einem hiermit einteiligen verbundenen Wendelschaft oder Förderwendel 3 sowie einem Einspannschaft oder Einspannende 4. Entsprechend der Darstellung der Einzelheit X-X ist der Bohrerkopf 2 in den Fig. 1b, 2b mit seinem Übergang zur Förderwendel vergrößert dargestellt. Er trägt eine dachförmige Hartmetall-Schneidplatte 5, die den Nenndurchmesser D des Bohrwerkzeugs bildet. Der Wendelschaft 3 weist einen Durchmesser d₁, der Einspannschaft 4 einen Durchmesser d₂ auf. Der Kerndurchmesser der Förderwendel ist mit d₃ bezeichnet. Die Wendelsteigung ist mit dem Steigungswinkel α gekennzeichnet. Die Längsmittelachse trägt das Bezugszeichen 6.

Das Bohrwerkzeug nach den Fig. 1a, 2a wird durch einen Rohling 7 als Halbfabrikat hergestellt, wie er in den Fig. 3a, 4a jeweils in Seitenansicht dargestellt ist. Der Bereich des Bohrerkopfes 2 dieses Halbfabrikates 7 ist in den zugehörigen Fig. 3b, 4b dargestellt.

Bei dem in den Fig. 3a, 4a dargestellten Rohling 7 handelt es sich um Fließpressteil bzw. ein Schmiedeteil, welches spanlos hergestellt ist. Dabei wird bereits mit diesem Herstellungsverfahren der spätere Wendelschaft 3 als länglicher Profilstab 8 mit einem Querschnitt erzeugt, wie er in Fig. 3c gemäß der Schnittlinie X-X mit innerer schraffierter Fläche 9 dargestellt ist. Gleichermaßen kann der Einspannschaft 4 ganz oder teilweise bereits im vorgeschalteten Fließpressverfahren oder Schmiedeverfahren entsprechend der Darstellung in Fig. 1a, 2a vorbereitet werden. Hierfür können die zum Bohrerschaftende hin offenen Mitnehmernuten 10 sowie die zum Ende hin geschlossenen Haltenuten 11 spanlos oder spanabhebend eingebracht werden, um beispielsweise das bekannte SDS-PLUS-Einspannende für Hammerbohrmaschinen zu bilden.

Das in Fig. 3c dargestellte Profil des Profilstabs 8 kann im Fließpressverfahren, Schmiedeverfahren oder Strangpreßverfahren hergestellt sein, wobei der Außendurchmesser d₁ der seitlich herausragenden Rippen 12, 13 des Profilstabs 8 dem späteren Wendeldurchmesser der verdrillten Förderwendel 3 entspricht. Der Durchmesser d₃ des inneren Kreisprofils 14 entspricht dem Kerndurchmesser d₃ des Wendelschaftes 3. Die äußere Stegbreite s₁ der Rippen 11, 12 entspricht der Stegbreite s₁ des verdrillten Förderwendelsteges 15.

In den Fig. 3a, 4a sind die Nuten 10, 11 nicht eingezeichnet. Sie können herstellungstechnisch im Umformprozeß oder nachträglich spanabhebend hergestellt werden.

Ausgehend von einem solchen Halbfabrikat gemäß den Fig. 3a, 4a wird der Profilstab 8 in eine Form verdrillt, wie dies in Fig. 1a, 2a jeweils in Seitenansicht dargestellt ist. Die hierdurch gebildete Förderwendel 3 wird als zweigängige Förderwendel mit den Förderwendelnuten 16, 16' ausgebildet.

Gemäß der Darstellung der Ausführungsbeispiele kann der Bohrerkopf 2 bereits während des Umformprozesses, d. h. im Fließpressverfahren oder Schmiedeverfahren derart ausgebildet sein, daß er einen verstärkten Querschnitt aufweist. Dies ist aus der Darstellung der Einzelheiten X in den Fig. 3a, 4a deutlich ersichtlich. Über einen Höhen- oder Längenabschnittsbereich mit Bezugszeichen 17 und der dargestellten Höhe h₁ wird der in Fig. 3c mit Bezugszeichen 9 dargestellte Querschnitt mit dem Durchmesser d₁ (Außenabstand der Rippen 12, 13) und dem Durchmesser d₄ (Querdurchmesser des Querschnittsprofils 9) geändert zu einem verstärkten Profil, wie es die umrandete Querschnittsfläche 18, 18' in Fig. 3c zeigt. Hierdurch wird die Querschnittsfläche 9 verändert, zu einer verstärkten Querschnittsfläche 19, die sich aus der gestrichelten Querschnittsfläche 9 plus der umrandeten Querschnittsfläche 18, 18' zusammensetzt. Der Durchmesser d₁ wird zum Durchmesser d₁, der Durchmesser d₄ wird zum Durchmesser d₄'. Aus der Darstellung nach Fig. 3b, 4b ist erkennbar, daß eine solche z. B. Aufstauchung oder Anformung eines verbreiterten Querschnittsbereichs zu einem Bohrerkopf führt, der eine verstärkte Querschnittsfläche 19 aufweist. Diese verstärkte Querschnittsfläche 19 ist in Fig. 3c mit der entsprechenden Umrandung 20 dargestellt. Die Verbreiterung des Querschnitts vom Durchmesser d₁ auf d₁' sowie d₄ auf d₄' erfolgt über den Höhenabschnitt h₁ mit Bezugszeichen 17, welcher etwa 1/4 bis 1/5 des Durchmessers d₁ entspricht.

Die Verstärkung des Querschnitts des Bohrerkopfes 2 kann in jeglicher Art umformtechnisch mit oder ohne Wärmebehandlung erfolgen. In den Fig. 1b, 2b ist ein solcher verstärkter Bohrerkopfquerschnitt dargestellt, in welchem die entsprechende, dachförmige Hartmetall-Schneidplatte 5 in an sich bekannter Weise eingesetzt ist. Hierdurch wird die Haltbarkeit des Bohrerkopfes wesentlich verstärkt, da entsprechend mehr Material zur Abstützung der Hartmetall-Schneidplatte 5 vorgesehen ist.

Der so verstärkt ausgebildete Bohrerkopf 2 weist etwa eine Höhe h₂ ungefähr gleich d₁ auf, d. h. über einen derartigen Höhenabschnitt wird eine entsprechende Querschnittsverstärkung des Bohrerkopfes 2 durchgeführt.

Aus der Fig. 3c ist weiterhin ersichtlich, daß die Verstärkung des Kopfquerschnitts in Richtung der Rippenlängsrichtung entsprechend der Querschnittlängsachse 21 geringer ausgeführt ist als in einer Querrichtung hierzu, dargestellt durch die Querschnitts-Querachse 22. Dies liegt daran, daß die radiale Aufweitung mit dem Durchmesser d₁' gegenüber dem ursprünglichen Durchmesser d₁ möglichst gering ausfallen soll, um den Wendeldurchmesser d₁ der Förderwendel 3 nahezu an die Kopfgeometrie anzupassen. Als Maß hierfür wird etwa gewählt d₁' ≧ (1,0-1,1) d₁.

Die Verstärkung des Kopfbereiches des Bohrers kann durch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche 9 entsprechend der dargestellten umrandeten Querschnittsfläche 18, 19 geschehen, oder auch durch eine Massenverschiebung in die Kopfbereiche, die zur Abstützung einer Hartmetallschneidplatte erforderlich sind. Diese Abstützflächen liegen vorzugsweise im radial äußeren Bereich der Flügel und hinter der jeweiligen Hartmetall-Schneide als entsprechende Abstützfläche.

Die sich verkleinernde umrandete Querschnittsfläche 18 im radial außen liegenden Bereich der Flügel 12, 13 ist mit Bezugszeichen 18' versehen. Diese Fläche wird möglichst klein angeführt.

Die Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf ein Bohrwerkzeug entsprechend den Fig. 1a, 2a. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie bisher beschrieben versehen. Einen Schnitt durch einen derartigen Bohrerkopf ohne eingezeichnete Hartmetall-Schneid­ platte zeigt Fig. 5b.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5a ist die Hartmetall-Schneidplatte 5 bezüglich dem Drehsinn 23 auf ihrer Rückseite 24 derart in den verstärkten Bohrerkopf eingebettet, daß sich gegenüber dem zum Beispiel gestrichelt dargestellten Querschnitt 25 der Förderwendel 3 eine verstärkte Abstützfläche 26 bildet. Diese Abstützfläche 26 weist eine Außenkontur 27 auf, die eine zur Querschnitts-Querachse 22 hin zunehmenden bzw. von radial außen nach innen hin zunehmenden oder gleichbleibenden Flächeninhalt aufweist. Zumindest wird ein gemäß der gestrichelten Darstellung abnehmender Flächeninhalt 28 einer herkömmlichen Querschnittsform im Bohrerkopf vermieden. Anstelle der Außenkontur 27 kann auch eine Außenkontur 27' mit einer parallel zur Rückseite 24 der Hartmetall-Schneidplatte 5 ausgerichteten Flanke verwendet werden.

Die Querschnittsform des Bohrerkopfes nach Fig. 5b zeigt auf, daß die umformtechnische Veränderung des Bohrerkopfes eine stärkere Abstützung einer Hartmetall-Schneidplatte 5 in den Bereichen bildet, die zur Abstützung der Hartmetall-Schneidplatte insbesondere in ihren radial äußeren Bereichen erforderlich ist. Insbesondere zeigt die Darstellung nach Fig. 5a, 5b das ein an sich herkömmliches Flügelprofil 25 für die Förderwendel 3 verwendet werden kann, wobei der Kopfbereich umformtechnisch den höheren Anforderungen an die Festigkeit Rechnung trägt.

Die Darstellungen nach Fig. 6a, 6b unterscheiden sich von derjenigen nach Fig. 5a, 5b lediglich dadurch, daß die Hartmetall-Schneid­ platte 5 symmetrisch in den Kopfbereich des Bohrerkopfes eingebettet ist, das heißt die Rippenlängsrichtung bzw. Querschnittslängsachse 21 fällt mit der Längsachse 29 der Hartmetall-Schneidplatte zusammen. Die Querausrichtung der Hartmetall-Schneidplatte 5 kann demzufolge in einem Winkel β ≅ 0 bis 20° und insbesondere β ≅ 10° betragen.

Der Bohrerkopf kann auch mit einer derartigen Querschnittsverstärkung ausgebildet sein, daß mehrere Hartmetall-Schneid­ elemente oder ein mehrflügeliges Hartmetall-Schneidelement einsetzbar ist.

In besonderer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Förderwendel eine variable Steigung α aufweist. Dies kann durch eine Kernverstärkung oder Kernschwächung der Förderwendel erfolgen, was umformtechnisch bereits im Fließpressverfahren, im Schmiedeverfahren oder auch im Strangpreßverfahren herstellbar ist.

Es ist auch möglich, daß sich der Querschnitt des Profilstabs über seine axiale Länge ändert, wobei diese Änderung vorzugsweise quer zur Rippenlängsrichtung 21, d. h. in Richtung Querachse 22 ausgerichtet ist, da der Außendurchmesser d₁' möglichst gleich dem Förderwendeldurchmesser d₁ ausfallen soll.

Es sei noch erwähnt, daß die verstärkte Querschnittsform im Bohrerkopf bei zumindest gleichbleibender Querschnittsfläche auch dadurch gebildet sein kann, daß entweder eine Materialverschiebung aus der Profilmitte nach außen zu den Flügeln hin und/oder auch durch ein Aufstauchen in Bohrerlängsrichtung erfolgen kann. Maßgeblich ist die Verstärkung der Festigkeit des Bohrerkopfes gegenüber der schwächeren Querschnittsform der Förderwendel. Hierdurch findet eine Optimierung zwischen schlanker und massearmer Wendel und verstärktem Bohrerkopf statt. Selbstverständlich muß ein Übergang der Bohrmehlnuten vom Bohrerkopf zur Förderwendel jeweils gewährleistet sein.

Alle Bohrerköpfe mit eingesetzter Hartmetall-Schneidplatte können zusätzlich Nebenschneidplatten in an sich bekannter Anordnung aufweisen.

Maßgeblich für die erfindungsgemäße Anordnung ist die Ausbildung des Bohrerkopfes als verstärktes Element, um einen zierlichen und baulich leichten Aufbau der Förderwendel 3 zu gewährleisten, ohne daß hierdurch eine entscheidende Beeinträchtigung der Bruchfestigkeit des Bohrerkopfes gegeben ist. Hierdurch wird eine optimale Abstimmung von verdrillter Förderwendel mit bruchfestem Bohrerkopf erzielt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Verbesserungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.

Bezugszeichenliste

1

Gesteinsbohrer

2

Bohrerkopf

3

Wendelschaft/Förderwendel

4

Einspannschaft/Einspannende

5

Hartmetall-Schneidplatte

6

Längsmittelachse

7

Rohling

8

Profilstab

9

Querschnittsfläche

10

Mitnehmernut

11

Haltenut

12

Rippe

13

Rippe

14

Innenkreis

15

Förderwendelsteg

16

,

16

' Förderwendelnut

17

Höhen-Längenabschnittsbereich

18

umrandete Querschnittsfläche

19

gesamte Querschnittsfläche

20

Umrandung

21

Rippenlängsrichtung

22

Querachse

23

Drehsinn

24

Schneiden-Rückseite

25

Förderwendel-Querschnitt

26

Abstützfläche

27

Außenkontur

28

Flächeninhalt

29

Längsachse
d₁

Wendelschaftsdurchmesser
d₂

Einspannschaftsdurchmesser
d₃

Kerndurchmesser von Wendel
d₄

Wendelschaftsdurchmesser
h₁

Höhen-Längenabschnittsbereich
h₂

Bohrerkopfhöhe

Claims (14)

1. Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer mit einem Bohrerkopf (2) mit Hartmetall-Schneidelement (5, 24), einem Einspannende (4) und einem dazwischen liegenden Wendelschaft (3), wobei ein flügel-, steg- oder rippenförmiger oder ein polygonförmiger Profilstab (8) wenigstens im Bereich des Wendelschaftes (3) zu einer Förderwendel verdrillt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (8) im Bereich des Bohrerkopfes (2) eine gegenüber dem Querschnitt (9) im Förderwendelbereich (3) umformtechnisch hergestellte verstärkte Querschnittsform (19) aufweist.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (8) als Fließpressrohling, Schmiederohling oder im Strangpressverfahren hergestellter Rohling oder dergleichen ausgebildet ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Fließpressverfahren, Schmiedeverfahren oder Strangpreßverfahren oder dergleichen hergestellter Profilstab (8) eine im Bohrerkopfbereich (h₂) umgeformte Querschnittsform und/oder Querschnittsfläche (19) aufweist.

4. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (8) im Bereich des Bohrerkopfes (2) eine gegenüber dem Querschnitt der Förderwendel verstärkte Querschnittsform (19) zur Aufnahme einer Hartmetall-Schneid­ platte aufweist.

5. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Querschnittsform (19) des Bohrerkopfes im Bereich der Abstützung eines Hartmetall-Schneid­ elements vorzugsweise bezüglich der Drehrichtung des Bohrers hinter dem HM-Schneidelement ausgebildet ist.

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Aufstauchen des Profilstabs (8) verstärkte Querschnittsfläche (19) des Bohrerkopfes (2) vorgesehen ist.

7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Querschnittsform (18, 19) im Bohrerkopf (2) bei zumindest gleichbleibender Querschnittsfläche (19) dadurch gebildet wird, daß entweder eine Materialverschiebung aus der Profilmittel nach außen zu den Flügeln (12, 13) hin und/oder durch ein Aufstauchen in Bohrerlängsrichtung oder einen sonstigen Umformvorgang erfolgt.

8. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverstärkung (19) bevorzugt quer zur Rippenlängsrichtung (Querschnittslängsachse 21) erfolgt, wobei die Verbreiterung der Rippenstärke oder Rippenbreite von s₁ auf s₁' ca. s₁' ≅ (1,2 bis 2,5) × s₁ beträgt.

9. Bohrwerkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverstärkung (19) im Bohrerkopf (2) in Rippenlängsrichtung (21) gleich bleibt oder sich nur minimal ändert, wobei d₁' ≦ (1,0-1,1) × d₁ ist.

10. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall-Schneidplatte (5) in Rippenlängsrichtung (21) oder in einem Winkel β angeordnet ist, wobei der Verdrehwinkel β etwa β ≅ 0 bis 20° und insbesondere β ≅ 10° beträgt.

11. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkopf (2) derart querschnittsverstärkt ausgebildet ist, daß mehrere Hartmetall-Schneid­ elemente oder ein mehrflügeliges Hartmetall-Schneidelement einsetzbar ist.

12. Bohrer nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrerförderwendel (3) eine variable Steigung α aufweist.

13. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Profilstabes (8) über seine axiale Länge ändert, wobei vorzugsweise eine Querschnittsänderung quer zur Rippenlängsachse (21) und insbesondere eine Kernverstärkung erfolgt.

14. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen im Bereich des Bohrerkopfes zur Verfestigung des Bohrerkopfes im Übergangsbereich zwischen Einspannende und Förderwendel durchgeführt sind.