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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zu trockenen Bearbeiten von Mauerwerk durch In-Kontakt-Bringen des im bestimmungsgemässen Betrieb um eine Rotationsachse herum rotierten Werkzeugs mit dem Mauerwerk gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Gattungsgemässe Werkzeuge kommen vor allem in Form von Bohrkronen für Kernbohrmaschinen und Fräsern für Mauerfräsen zum Einsatz, mit denen in Rohbauten oder bei Umbauarbeiten Löcher zur Aufnahme von Dosen und Schlitze bzw. Nuten für die Verlegung von elektrischen Kabeln oder von Rohrleitungen in der Oberfläche des Mauerwerks erzeugt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Werkzeuge eine möglichst grosse Abtragsleistung und eine hohe Standzeit aufweisen, und dabei möglichst wenig Kraftaufwand vom Bediener erfordern, um ein ermüdungsarmes Arbeiten zu gewährleisten. Auch ist es wünschenswert, dass beim Bohren bzw. Fräsen möglichst wenig Feinstaub entsteht, d. h. dass das abgetragene Material möglichst in Form gröberer Körner vorliegt.
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Aus dem Stand der Technik sind Bohrkronen mit gesinterten Segmenten mit Diamantsplittern, mit Hartmetallschneiden und auch mit PKD-Schneiden bekannt, wobei bei Letztgenannten ausschliesslich Schneidenwinkel im Bereich zwischen –5° bis –10° zur Anwendung kommen. Die Bohrkronen mit gesinterten Segmenten mit Diamantsplittern weisen im Trockenschnitt den Nachteil auf, dass sie eine geringe Abtragsleistung haben, viel Feinstaub erzeugen und relativ geringe Standzeiten erreichen. Die Bohrkronen mit Hartmetallschneiden weisen den Nachteil auf, dass sie für sehr harte Materialien ungeeignet sind und geringe Standzeiten erreichen. Die bekannten Bohrkronen mit PKD-Schneiden weisen hohe Standzeiten auf und erzeugen wenig Feinstaub, sind jedoch bezüglich ihrer Abtragsleistung noch verbesserungswürdig.
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Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Schlitzfräser mit gesinterten Segmenten mit Diamantsplittern und Nutfräser mit Hartmetallschneiden für Mauernutfräser. Erstgenannte weisen im Trockenschnitt den Nachteil auf, dass sie eine geringe Abtragsleistung haben, viel Feinstaub erzeugen und relativ geringe Standzeiten erreichen. Letztgenannte weisen den Nachteil auf, dass sie für sehr harte Materialien ungeeignet sind und ebenfalls nur relativ geringe Standzeiten erreichen.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, entsprechende Werkzeuge zur Verfügung zu steilen, welcher die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder diese zumindest teilweise beheben.
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Diese Aufgabe wird durch das Werkzeug gemäss Anspruch 1 gelöst.
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Diese Werkzeug ist vorgesehen zum trockenen Bearbeiten von Mauerwerk, bevorzugterweise aus Kalksandstein oder Ziegelstein, indem es im bestimmungsgemässen Betrieb um eine Rotationsachse herum rotiert wird und dabei mit dem Mauerwerk in Kontakt gebracht wird. Das Werkzeug umfasst einen Werkzeugkörper, an welchem mehrere PKD-Schneiden angeordnet sind, welche sich bei der Rotation des Werkzeugs entlang einer Kreisbahn um die Rotationsachse herum bewegen und im bestimmungsgemässen Betrieb im Kontakt mit dem Mauerwerk entlang dieser Kreisbahn Material vom Mauerwerk abtragen. Erfindungsgemäss weisen die PKD-Schneiden jeweils einen Schneidenwinkel im Bereich zwischen –2° und +5° auf, bevorzugterweise im Bereich zwischen 0° und +3°. Ein Schneidenwinkel von 0° bedeutet, dass die in Schneidrichtung zeigenden Schneidenfläche senkrecht zur Schneidrichtung verläuft. Ein positiver Schneidenwinkel, z. B. von +3°, bedeutet, dass die in Schneidrichtung zeigenden Schneidenfläche in Schneidrichtung geneigt ist, so dass sich zwischen einer Senkrechten zur Schneidrichtung und dieser Schneidenfläche ein positiver Winkel, z. B. von 3°, ergibt. Ein negativer Schneidenwinkel, z. B. von –1°, bedeutet, dass die in Schneidrichtung zeigenden Schneidenfläche entgegen der Schneidrichtung geneigt ist, so dass sich zwischen einer Senkrechten zur Schneidrichtung und dieser Schneidenfläche ein negativer Winkel, z. B. von –1°, ergibt.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit derartigen erfindungsgemässen Werkzeugen eine sehr grosse Abtragsleistung und hohe Standzeiten erreicht werden können, wenig Feinstaub erzeugt wird und gleichzeitig ein relativ geringer Kraftaufwand vom Bediener erforderlich ist. Zudem eignen sich diese Werkzeuge auch für sehr harte Materialien.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug als Bohrkrone zur Erzeugung von Kernbohrungen im Mauerwerk ausgebildet. Hierzu weist es einen topfartigen Bohrkronenkörper auf, an dessen Stirnseite die PKD-Schneiden angeordnet sind.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug als Fräser für Handmauerfräsen ausgebildet, zur Erzeugung von Schlitzen oder Nuten für die Unterputzverlegung von elektrischen Leitungen und/oder Rohrleitungen im Mauerwerk, bevorzugterweise zur Erzeugung von Nuten mit einer Breite von grösser oder gleich 20 mm. Hierzu weist das Werkzeug einen Fräserkörper auf, an dessen Umfang, bevorzugterweise gleichmässig verteilt, die PKD-Schneiden angeordnet sind.
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Sind die PKD-Schneiden dabei in verschiedenen Arbeitsebenen verteilt am Umfang des Fräserkörpers angeordnet, was bevorzugt ist, so lässt sich auch bei grossen Nutbreiten der Kraftaufwand für den Bediener relativ gering halten.
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Dies geschieht bevorzugterweise derart, dass die PKD-Schneiden in fünf Arbeitsebenen angeordnet sind und pro Arbeitsebene zwei PKD-Schneiden vorhanden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein sehr ruhiger Lauf erreicht wird, was in der Praxis ein ermüdungsarmes Arbeiten auch bei grossen Vorschubgeschwindigkeiten ermöglicht.
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Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die PKD-Schneiden bei bestimmungsgemässer Verwendung des Fräsers im Nutgrund voneinander beabstandete Fräsbahnen erzeugen, was dadurch erreicht wird, dass sich die Schneiden im Bereich ihres äusseren Flugkreises nicht überdecken, sondern in diesem Bereich voneinander beabstandet sind. Mit Vorteil beträgt der Abstand der Fräsbahnen, welche beim Fräsen einer Nut mit dem Fräser im Nutgrund erzeugt werden, 2 mm bis 5 mm, bevorzugterweise 3 mm bis 4 mm. Da Stege dieser Breite aus Steinmaterial beim Fräsen meist von selbst wegbrechen oder nach dem Fräsen in einfacher Weise mit einem Hammer entfernt werden können, ergibt sich der Vorteil, dass dieses Material nicht herausgefräst werden muss, so dass zur Herstellung einer solchen Mauernut relativ geringe Antriebsleistungen und kleine Bedienkräfte ausreichen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Fräsers sind die PKD-Schneiden derartig am Umfang des Fräsers angeordnet und auf die verschiedenen Arbeitsebenen verteilt, dass bei einer Rotation des Fräsers in bestimmungsgemässer Rotationsrichtung auf eine PKD-Schneide, welche sich in einer ersten Arbeitsebene befindet, eine PKD-Schneide folgt, die sich in einer zweiten Arbeitsebene befindet, die nicht direkt benachbart zu der ersten Arbeitsebene ist, oder mit anderen Worten gesagt, dass die beim Fräsen direkt aufeinander folgenden PKD-Schneiden niemals auf direkt nebeneinander liegenden Arbeitsebenen angeordnet sind.
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Bevorzugterweise sind die PKD-Schneiden dabei derartig am Umfang angeordnet und auf die Arbeitsebenen verteilt, dass bei Rotation des Fräsers in der bestimmungsgemässen Rotationsrichtung auf eine PKD-Schneide einer ersten Arbeitsebene jeweils immer, in einer einheitlichen Abfolgerichtung der Arbeitsebenen betrachtet, eine PKD-Schneide folgt, die in der übernächsten Arbeitsebene angeordnet ist. Mit anderen Worten gesagt wird also in einer einheitlichen Richtung gesehen immer die direkt benachbarte Arbeitsebene übersprungen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass praktisch kein Axialschub auf den Fräser ausgeübt wird und die Fräskräfte weiter herabgesetzt werden, da die Stege, welche vorübergehen zwischen jeweils zwei Einzelnuten erzeugt werden, anschliessend unter verringertem Kraftaufwand von den auf den jeweiligen Stegpositionen durchlaufenden PKD-Schneiden herausgefräst bzw. herausgebrochen werden können.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Fräsers ist der Fräserkörper aus Metall gefertigt und die PKD-Schneiden sind auf Hartmetallgrundkörpern, welche insbesondere durch Löten mit dem Fräserkörper verbunden sind, angeordnet. Auf diese Weise lassen sich die PKD-Schneiden auf einfache und zuverlässige Weise mit dem Fräserkörper verbinden. Wird der Fräserkörper aus einem Stahlblech gefertigt, z. B. durch Stanzen und anschliessendes Schrägstellen der nicht in der Mittenebene liegenden Fräserarme durch Biegen, oder als Gussteil hergestellt, und/oder werden PKD-Schneiden und Hartmetallgrundkörper mit identischen Dimensionen verwendet, so können die erfindungsgemässen Fräser auf besonders kostengünstige Weise bereitgestellt werden.
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Bevorzugterweise kommen zumindest teilweise PKD-Schneiden bzw. Hartmetallgrundkörper mit darauf angeordneten PKD-Schneiden mit in Schneidrichtung gesehen trapezförmiger Form zum Einsatz, derart, dass die Breite der PKD-Schneiden bzw. der Hartmetallgrundkörper mit darauf angeordneten PKD-Schneiden bei Betrachtung in einer Richtung entgegen der Schneidrichtung nach aussen hin abnimmt. Hierdurch lässt sich das für das Fräsen erforderliche Antriebsdrehmoment herabsetzen und auch die Drehmomentspitze beim Eintritt der jeweiligen PKD-Schneide ins Mauerwerk herabsetzen mit dem Resultat, dass sich eine weitere Verbesserung der Laufruhe und eine Herabsetzung der Bedienkräfte ergibt.
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Mit Vorteil sind die erfindungsgemässen Fräser zudem derart ausgestaltet, dass sie in ihrem Zentrum eine Bohrung mit einem Innengewinde zu deren Befestigung auf einer mit einem entsprechenden Aussengewinde versehenen Antriebswelle einer Handmauerfräse aufweisen und zudem auf mindestens einer ihrer beiden Seiten im Bereich ihres Zentrums ein mutternartiges Element aufweisen, welches es ermöglicht, den Fräser nach Gebrauch mit Hilfe eines Gabel- oder Steckschlüssels von der Antriebswelle der Handmauerfräse zu demontieren. Bevorzugterweise weist dieses mutternartige Element die Form einer Sechskantmutter auf, es ist aber ebenso auch denkbar, dass diese lediglich über zwei sich gegenüberliegende parallele Spiegelflächen verfügt, welche mit einem Gabelschlüssel zusammenwirken können. Zudem ist es nicht erforderlich, dass die Bohrung mit dem Innengewinde durch das mutternartige Element hindurchtritt, auch wenn dies bevorzugt ist.
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Der Aussendurchmesser des Fräsers ist mit Vorteil kleiner als 10 cm, bevorzugterweise kleiner als 8 cm, seine Fräsbreite beträgt bevorzugterweise zwischen 20 mm und 30 mm. Bei diesen Aussendurchmessern bzw. Fräsbreiten treten die Vorteile des erfindungsgemässen Fräsers besonders deutlich in Erscheinung.
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Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Fräsers;
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2 eine Überlagerung der einzelnen Draufsichten in Richtung S auf eine Hälfte des Fräsers aus 1 beim jeweiligen Durchtritt der einzelnen PKD-Schneiden durch die Linie Z-Z; und
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3 einen Querschnitt durch eine Nut im Mauerwerk, die mit dem Fräser aus 1 erzeugt wurde.
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Das Grundprinzip einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist aus den 1 und 2 ersichtlich. Wie aus 1 hervorgeht, welche eine Seitenansicht auf eine der beiden Seiten des Fräsers darstellt, besteht der Fräser aus einem Fräserkörper 1, der gleichmässig an seinem Umfang verteilt zehn PKD-Schneiden 2a–2j aufweist, welche jeweils auf einem Hartmetallgrundkörper 7 angeordnet sind. Wie zu erkennen ist, weisen die PKD-Schneiden 2a–2j hier jeweils einen Schneidenwinkel α von 0° auf, d. h. dass die in Schneidrichtung K zeigenden Schneidenfläche jeweils senkrecht zur Schneidrichtung K verläuft.
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Im seinem Zentrum weist der Fräserkörper 1 eine Gewindebohrung 3 auf, welche auf der dargestellten Seite des Fräsers von einer Narbe 4 mit einem gleichmässigen Aussensechskant, also von einer Art Sechskantmutter, umgeben wird.
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Wie in 2 zu erkennen ist, welche die Draufsichten in Richtung S auf die rechte Fräserhälfte beim jeweiligen Durchtritt der PKD-Schneiden 2a–2j mit den Hartmetallgrundkörpern 7 durch die Linie Z-Z in Überlagerung darstellt, sind die PKD-Schneiden 2a–2j mit den Hartmetallgrundkörpern 7 in unterschiedlichen Arbeitsebenen A–E angeordnet, und zwar je Arbeitsebene A–E zwei PKD-Schneiden. Dabei sind die PKD-Schneiden 2a–2j derartig am Umfang des Fräserkörpers 1 angeordnet und auf die verschiedenen Arbeitsebenen A–E verteilt, dass bei einer Rotation des Fräsers in bestimmungsgemässer Rotationsrichtung R auf eine ersten PKD-Schneide 2a–2j, die in einer bestimmten Arbeitsebene A–E angeordnet ist, jeweils immer eine PKD-Schneide 2a–2j folgt, die in einer Arbeitsebene A–E liegt, welche in einer einheitlichen Abfolgerichtung der Arbeitsebenen gesehen in der übernächsten Arbeitsebene A–E angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel ergibt sich bei Rotation des Fräsers in Rotationsrichtung R für die Arbeitsebenen A–E, deren PKD-Schneiden aufeinander folgen oder, anders gesagt, nacheinander die Linie Z-Z passieren, eine einheitliche Abfolgerichtung von Arbeitsebene E zu Arbeitsebene A. So folgt z. B. auf die PKD-Schneide 2d, welche in der Arbeitsebene D angeordnet ist, die PKD-Schneide 2e in derjenigen Arbeitsebene, welche in der zuvor erwähnten Abfolgerichtung in der übernächsten Arbeitsebene angeordnet ist, also in Arbeitsebene B, und auf diese sodann die PKD-Schneide 2f wiederum in der in der Abfolgerichtung übernächsten Arbeitsebene, also in Arbeitsebene E.
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Wie des Weiteren aus 2 zu entnehmen ist, besteht der Fräserkörper 1 im Wesentlichen aus einem Stahlblechkörper, dessen Fräserarme, welche die PKD-Schneiden 2a, 2c, 2d, 2e, 2f, 2h, 2i und 2j mit den jewieligen Hartmetallgrundkörpern 7 tragen, die nicht in der Mittelebene (Arbeitsebene C) angeordnet sind, durch Wegbiegen zu beiden Seiten in den Arbeitsebenen A, B und D, E angeordnet wurden, und zwar vor Bestückung derselben mit den die PKD-Schneiden tragenden Hartmetallgrundkörpern.
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Wie aus 2 in Verbindung mit 3 erkennbar ist, welche einen Querschnitt durch eine mit dem Fräser aus 1 bzw. 2 erzeugte Nut im Mauerwerk 5 zeigt, sind die PKD-Schneiden 2a–2j im Bereich ihrer äusseren Flugkreise um den Betrag X voneinander beabstandet, während sie sich im Bereich ihrer inneren Flugkreise fast überdecken. Hierdurch weisen die beim Fräsen der Mauernut den Nutgrund definierenden einzelnen Fräsbahnen a–e der PKD-Schneiden 2a–2j ebenfalls einen Abstand X auf und es bleiben zwischen den Fräsbahnen a–e unbearbeitete Stege 6 entsprechender Breite stehen, welche jedoch infolge ihrer geringen Höhe die anschliessende Installation nicht stören. Die Breite F der Mauernut, welche im vorliegenden Fall einer einfachen Fräsung der Fräsbreite des Fräsers entspricht, wird hier durch die äussersten Ecken der PKD-Schneiden 2c, 2h und 2a, 2f, welche die Fräsbahnen a und e erzeugen, definiert.
