DE19923792A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit wenigstens einem Schneidelement, welches in einem im Bohrerkopf des Bohrwerkzeuges angeordneten, sich senkrecht zur Bohrerlängsachse erstreckenden Schlitz eingelötet oder eingefügt ist und am Grund des Schlitzes anliegt. Hierbei weist der Bohrerkopf mindestens eine den ersten Schlitz axial vertiefende Ausnehmung auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwekzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Bohrer mit einem den Kopf des Bohrwerkzeuges zentrumsymmetrisch teilenden Schlitz bekannt in den eine Hartmetallschneidplatte eingesetzt wird. Diese Hartmetallschneidplatte liegt an den Wänden und am Grund des Schlitzes an und wird durch Lot mit dem Bohrer verbunden. Bei derartig befestigten Hartmetallschneidplatten bilden sich Spannungen aus, begründet durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe, sowohl z. B. bei Erhitzung während des Fügeprozesses als auch im Bohrbetrieb und dies insbesondere auch in der Lotschicht, die zwischen dem Grund des Schlitzes und der Unterseite der Hartmetallschneidplatte liegt. Dies kann zur Zerstörung der Lotschicht führen und das Bohrwerkzeug frühzeitig unbrauchbar machen.

Weiterhin ist aus der DE 34 26 977 ein Bohrwerkzeug mit eingelöteter Hartmetallplatte bekannt. Bei diesem Werkzeug wird der Schlitz im Kopf des Bohrwerkzeuges zur Vermeidung der Spannungen, die in der Lotschicht zwischen dem Grund des Schlitzes und der Unterseite der Hartmetallplatte auftreten, vertieft ausgeführt. Somit sitzt die Hartmetallplatte nur zwischen den Seitenwänden des Schlitzes und eine Verbindung mit dem Grund des Schlitzes besteht nicht. Hierdurch wird die Verbindung zur Hartmetallplatte weitgehend spannungsfrei gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwekzeug zu entwickeln, bei dem die Unterseite des Hartmetall­ schneidelements durch eine möglichst spannungsfreie Lötverbindung im Bohrerkopf des Bohrerwerkzeuges gehalten wird, das aber gleichzeitig eine hohe Druckbelastung, die beim Bohren auf das Schneidelement wirkt, sicher aufnimmt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrerkopf mindestens eine den ersten Schlitz axial vertiefende Ausnehmung aufweist.

Die Erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schlitzes im Bohrwerkzeug ermöglicht die formschlüssige Abstützung des Hartmetallschneidelements im Bohrwerkzeug durch die im Übergang von der Ausnehmung zum Grund des Schlitzes vorhandenen Schultern. Weiterhin kann gleichzeitig eine Verlötung auch der Unterseite des Hartmetallschneidelements mit dem Bohrwerkzeug erfolgen, ohne daß diese Lötverbindung die Spannungen, die infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe auftreten, erhöht. Somit wird eine Verbindung zwischen Hartmetallschneidelement und Bohrerkopf geschaffen, die neben einer belastungsfähigen Druckübertragung von dem Hartmetallschneidelement auf den Bohrerkopf auch eine optimale Lötverbindung zwischen dem Hartmetallschneidelement und dem Bohrerkopf schafft.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung als weiterer Schlitz ausgestaltet ist. Dies erlaubt eine einfache Herstellung des zweiten Schlitzes, da das Bohrwerkzeug bei der Herstellung des zweiten Schlitzes in der selben Haltevorrichtung wie bei der Herstellung des ersten Schlitzes bleiben kann, also kein neues Befestigen und Ausrichten des Bohrwerkzeuges erforderlich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes liegt vor, wenn die Breite des zweiten Schlitzes etwa 1/3 bis 2/3 der Breite des ersten Schlitzes beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die am Übergang vom zweiten Schlitz in den ersten Schlitz entstehenden Schultern eine ausreichende Breite zum Abfangen der auf die Hartmetallplatte wirkenden Druckkräfte besitzen.

In Bezug auf den Erhalt gleicher Wandstärken des Bohrwerkzeuges durch die eingebrachten Schlitze ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schlitz symmetrisch zur Längsmittelebene des ersten Schlitzes verläuft.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Ausnehmung als wenigstens eine Bohrung oder Langloch auszugestalten. Diese Ausgestaltung führt ebenfalls zu hohen Standzeiten wie Versuche gezeigt haben.

Nach einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist die Ausnehmung so gestaltet, daß die axiale Dicke des Spaltes und gegebenenfalls der Lotschicht, der bzw. die in der Ausnehmung unter der Unterseite des Schneidelements ausgebildet ist, radial nach außen hin zunimmt. Nach einer alternativen, vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß auch die Breite der Lotschicht, die in der Ausnehmung unter der Unterseite des Schneidelements ausgebildet ist, zunimmt. Mit anderen Worten kann von einem radial nach außen hin zunehmenden Volumen der Lotschicht gesprochen werden, dessen Zunahme mindestens durch eine Zunahme der Dicke der Lotschicht hervorgerufen wird. Somit ist unter dem Schneidelement in dem der Mantelfläche des Bohrwerkzeuges nahen Bereich eine dicke Lotschicht und in dem der Mittelachse nahen Bereich eine dünne Lotschicht vorgesehen. Dies ist vorteilhaft, da Versuche gezeigt haben, daß mit derartig verlöteten Hartmetallplatten höhere Standzeiten erreicht werden.

Die Ausnehmung unterhalb der Hartmetallschneidplatte kann auch ganz oder teilweise ohne Lot ausgebildet sein. Dies ist abhängig sowohl von der sich axial erstreckenden Tiefe der Ausnehmung als auch von der beim Lötvorgang zur Verfügung stehenden Lotmenge.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeuges mit Hartmetallschneidelement,

Fig. 2 eine entlang der Schnittlinie II-II geschnittene Seitenansicht eines anderen Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneid­ element,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Kopfes eines weiteren Bohrwerkzeuges,

Fig. 11 eine Seitenansicht eines Kopfes eines weiteren Bohrwerkzeuges,

Fig. 12 eine Seitenansicht eines Kopfes eines weiteren Bohrwerkzeuges,

Fig. 13 eine Seitenansicht eines Kopfes eines weiteren Bohrwerkzeuges,

Fig. 14 eine Draufsicht auf den Kopf eines Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneid­ element,

Fig. 15 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 16 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 17 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 18 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 19 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement,

Fig. 20 eine Draufsicht auf den Kopf eines weiteren Bohrwerkzeuges ohne Hartmetallschneidelement.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele:

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeuges 1 mit einem Bohrerkopf 2 und einem Wendelschaft 2a. Durch das Bohrwerkzeug 1 verläuft eine Mittelachse 5. Der Bohrerkopf 2 des Bohrwerkzeuges 1 weist einen Schlitz 6 mit einer Längsmittelebene 6a (siehe auch Fig. 14) auf, die den Bohrerkopf 2 radial schneidet und durch die Mittelachse 5 verläuft. In diesen Schlitz 6 wird ein Hartmetallschneidelement 3, das vorzugsweise als Hartmetallschneidplatte 4 ausgebildet ist, aufgenommen. Diese Harmetallschneidplatte 4 ist konventionell als an ihrem Boden weitestgehend ebene Platte ausgebildet. Anstelle einer Hartmetallschneidplatte 4 kann auch ein entsprechendes Hartmetallschneidkreuz oder dergleichen eingesetzt sein. Der Schlitz 6 besitzt Seitenwände 7, 8 und einen Schlitzgrund 9. Weiterhin ist eine Ausnehmung 10 zu sehen, die den Schlitzgrund 9 des Schlitzes 6 vertieft. Diese Ausnehmung 10 ist als zweiter Schlitz 11 ausgestaltet, der z. B. mit einer Lotschicht 11a gefüllt sein kann. Der Schlitz 11 kann jedoch auch ohne Lotfüllung oder nur teilweise mit Lotfüllung ausgebildet sein. Der zweite Schlitz 11 besitzt Seitenwände 12, 13 und einen Schlitzgrund 14. Weiterhin weist der zweite Schlitz 11 eine Breite b auf, die kleiner ist als eine Breite B des ersten Schlitzes 6. Die Hartmetallplatte 4 besitzt eine weitestgehend ebene Unterseite 15, eine Vorderseite 16, eine Hinterseite 17, eine Seitenflanke 18 und eine Schneide 19. Durch den Schlitz 11 wird der Grund 9 des Schlitzes 6 in zwei Schultern 9a, 9b geteilt.

Das Hartmetallschneidelement 3, im weiteren "Schneidplatte 3" genannt, liegt demzufolge mit Teilbereichen der Unterseite 15 auf den Schultern 9a, 9b auf und führt so Druckkräfte, die in Richtung eines Pfeiles 22 auf sie wirken, in das Bohrwerkzeug 1 ab. In den Bereichen, in denen sich die Vorderseite 16 und die Hinterseite 17 der Schneidplatte 3 und die Seitenwände 7, 8 des Schlitzes 6 gegenüberliegen ist die Schneidplatte 3 mit dem Bohrwerkzeug 1 verlötet. Eine zusätzliche Lötverbindung der Schneidplatte 3 kann mit dem geschlitzten Bohrerkopf 2 erfolgen, und zwar zwischen der Unterseite 15 der Schneidplatte 3 und den Seitenwänden 12, 13 und gegebenenfalls mit dem Grund 14 des zweiten Schlitzes 11 über eine Lotschicht 11a, mit der der zweite Schlitz 11 ganz oder teilweise ausgefüllt ist. Die Schneidplatte 3 bzw. ein entsprechendes Schneidelement ragt hierbei jedoch nicht in die Ausnehmung 10 bzw. den Schlitz 11 hinein.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen geschnittene Seitenansichten verschiedener Bohrwerkzeuge 1 ohne Hartmetallschneidelement 3 bzw. Hartmetallplatte 4. In Fig. 2 ist ein Bohrwerkzeug 1 mit einem zweiten Schlitz 11 zu sehen, der eine konstante Tiefe t aufweist. Somit kann die Lotschicht 11a, die die Unterseite 15 mit der nicht dargestellten Schneidplatte 3 verbindet, eine Dicke 11b aufweisen, die der Tiefe t des zweiten Schlitzes 11 entspricht. Auch in diesem Fall kann jedoch der Schlitz 11 kein oder nur teilweise Lot aufweisen.

Fig. 3 zeigt ein Bohrwerkzeug 1 mit einem zweiten Schlitz 11, dessen Grund 14 als schiefe Ebene 23 ausgestaltet ist, wobei die schiefe Ebene 23 auf einer Seite 24 des Bohrwerkzeuges 1 in den Grund 9 des Schlitzes 6 übergeht.

In Fig. 4 ist eine Variante zur in Fig. 3 gezeigten Konstruktion ausgeführt. Bei dieser mündet der Grund 14 des Schlitzes 11 nicht in den Grund 9 des Schlitzes 6.

Gemäß Fig. 5 ist der Grund 14 der Schlitze 11 im Querschnitt als symmetrisches Spitzdach 25 mit einer Spitze 25a ausgeführt, so daß die Spitze 25a auf gleicher Höhe wie der Grund 9 des Schlitzes 6 liegt und die Mittelachse 5 des Bohrwerkzeuges 1 schneidet.

Fig. 6 zeigt eine Variante der in Fig. 5 dargestellten Konstruktion, bei dieser ist die Spitze 25a des Spitzdaches 25 von der Mittelachse 5 seitlich wegverschoben.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Bohrwerkzeuge 1 mit konkav bzw. konvex gekrümmten Schlitzgründen 14 der Schlitze 11. Der konvex gekrümmte Grund 14 in Fig. 7 liegt mit seinem höchsten Punkt auf der Höhe des Schlitzgrundes 9 des Schlitzes 6 und schneidet die Mittelachse 5. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist der konvex gekrümmte Grund 14 asymmetrisch zur Mittelachse 5 ausgeführt. Der konkav ausgeführte Grund 14 aus Fig. 8 liegt symmetrisch zur Mittelachse 5 und liegt tiefer als der Grund 9 des Schlitzes 6.

Fig. 9 zeigt schließlich eine Ausnehmung 10, die als Bohrung 26 oder auch als Langloch im Grund 9 des Schlitzes 6 ausgeführt ist. Diese Bohrung 26 verläuft symmetrisch zur Mittelachse 5 des Bohrwerkzeuges 1. Nach einer alternativen Ausführung zur Fig. 9 ist vorgesehen entlang der Längsmittelebene 6a mindestens eine weitere Bohrung 26 oder ein Langloch einzubringen. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Durchmesser der Bohrungen und/oder die Tiefen der Bohrungen radial nach außen zu nehmen.

Aus den Fig. 10 bis 13 sind verschiedene Varianten für die Gestaltung des Querschnittes des Grundes 14 des zweiten Schlitzes 11 ersichtlich.

Fig. 10 zeigt in Analogie zu Fig. 1 einen waagrecht verlaufenden Grund 14 des zweiten Schlitzes 11. Fig. 11 zeigt einen im Querschnitt als Schräge 27 verlaufenden Grund 14. In den Fig. 12 und 13 ist jeweils ein im Querschnitt konvex bzw. konkav verlaufender Grund 14 zu sehen.

Die Fig. 14 zeigt in Analogie zu Fig. 9 die Ausnehmung 10 als Bohrung 26 in Draufsicht. In Fig. 15 ist die Ausnehmung 10 als zentrisch zur Mittelachse 5 im Schlitz 6 liegendes Langloch 28 ausgeführt. Die Bohrung 26 bzw. das Langloch 28 kann auch mehrfach ausgeführt sein, wobei im zentrischen Bereich ein Abstützsteg verbleiben kann.

In den Fig. 16 bis 19 sind verschiedene Variante des Verlaufs der Schlitze 11 im Schlitz 6 dargestellt.

Fig. 16 zeigt einen mittig und parallel zum Schlitz 6 verlaufenden Schlitz 11. In Fig. 17 ist ein Schlitz 11 zu sehen, der parallel jedoch außermittig zum Schlitz 6 verläuft. Fig. 18 zeigt einen Schlitz 11 der im Bereich des Grundes 9 des Schlitzes 6 um die Mittelachse 5 verdreht zu diesem verläuft. In Fig. 19 ist schließlich ein Schlitz 11 zu sehen, der parallel und mittig zum Schlitz 6 verläuft aber zur Mittelachse 5 hin Einschnürungen 29 als Abstützfläche aufweist.

Das Verhältnis der Breiten der Schlitze 6, 11 kann auch über den Projektionsflächen, d. h. deren Flächen in der Draufsicht auf den Bohrerkopf bestimmt werden. Dabei nimmt die Projektionsfläche der Ausnehmung 10 bzw. des Schlitzes 11 bzw. der Bohrungen 26, 28 etwa 10% bis 70% der Projektionsfläche des Schlitzes 6 ein.

Die Erfindung kann auch durch eine alternative Ausgestaltung des Schlitzes 6 wie sie Fig. 20 darstellt verwirklicht werden. Der Schlitz 6 weist hierfür an seinem Schlitzgrund 9 im Bereich der Bohrerachse 5 eine Art Auflageplateau 30 auf, um sich radial nach außen allmählich oder stufenförmig über seine gesamte Schlitzbreite B axial zu vertiefen. Diese Vertiefungen 28', 28" bilden ebenfalls Ausnehmungen im Sinne der Erfindung. Die seitlichen Vertiefungen können analog zu den Varianten nach Fig. 3 bis 8 ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1

Bohrwerkzeug

2

a Wendelschaft

2

Bohrerkopf

3

Hartmetallschneidelement/Schneidplatte

4

Hartmetallschneidplatte

5

Mittelachse

6

Schlitz

6

a Längsmittelebene

7

,

8

Seitenwand

9

Schlitzgrund

9

a,

9

b Schulter

10

Ausnehmung

11

zweiter Schlitz

11

a Lotschicht

11

b Dicke

12

,

13

Seitenwand

14

Schlitzgrund

15

Unterseite

16

Vorderseite

17

Hinterseite

18

Seitenflanke

19

Schneide

22

Pfeil

23

Ebene

24

Seite

25

Spitzdach

25

a Spitze

26

Bohrung

27

Schräge

28

Langloch

29

Einschnürung

30

Auflageplateau

Claims (18)

1. Bohrwerkzeug mit wenigstens einem Schneidelement welches in einem im Bohrerkopf des Bohrwerkzeuges angeordneten, sich senkrecht zur Bohrerlängsachse erstreckenden Schlitz eingelötet oder eingefügt ist und am Grund des Schlitzes anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkopf (2) mindestens eine den ersten Schlitz (6) axial vertiefende Ausnehmung (10, 11) aufweist.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) als zweiter Schlitz (11) ausgestaltet ist.

3. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des zweiten Schlitzes (11) etwa 1/3 bis 2/3 der Breite (B) des ersten Schlitzes (6) beträgt.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) symmetrisch zur Längsmittelebene (6a) des ersten Schlitzes (6) verläuft.

5. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) parallel versetzt zur Längsmittelebene (6a) des ersten Schlitzes (6) verläuft.

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) verdreht zur Längsmittelebene des ersten Schlitzes (6) verläuft.

7. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (14) des zweiten Schlitzes (11) zur Schneidplatte (3) hin konvex ausgebildet ist.

8. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (14) des zweiten Schlitzes (11) als Spitzdach (25) ausgeführt ist.

9. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) als Schlitz (11) mit konstanter Breite und konstanter Tiefe ausgeführt ist.

10. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) als Schlitz (11) mit konstanter Breite und einem als schiefe Ebene in seiner Längsrichtung verlaufendem Grund (14) ausgeführt ist.

11. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) als Schlitz (11) mit konstanter Breite und einem zur schiefen Ebene konvex oder konkav verlaufenden Grund (14) ausgeführt ist.

12. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) als wenigstens eine Bohrung (26) oder Langloch (28) ausgebildet ist.

13. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung (26) bzw. die Breite des Langlochs (28) in etwa der Breite des ersten Schlitzes (6) entspricht.

14. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) derart ausgebildet ist, daß die axiale Dicke (11b) bzw. Tiefe (t) des durch die Ausnehmungen (10) gebildeten Schlitzes (11) bzw. der Lotschicht (11a) unter dem Schneidelement (3) radial nach außen hin zunimmt.

15. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetallschneidelement (3) nicht in die Ausnehmung (10, 11) eingreift.

16. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10, 11, 26, 28) eine Projektionsfläche von 10% bis 70% der Projektionsfläche des ersten Schlitzes (6) einnimmt, wobei die Projektionsflächen etwa senkrecht zur Bohrerlängsachse ausgerichtet sind.

17. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (6) wenigstens zwei, sich radial nach außen erstreckende Ausnehmungen (28', 28") aufweist, die sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Schlitzes (6) und/oder vorzugsweise bis nach radial außen erstrecken.

18. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Ausnehmung (10, 11) schräg oder stufenförmig ausgebildet ist.