DE2056381A1

DE2056381A1 - Tools or work equipment, especially for rock or deep drilling technology

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Publication number: DE2056381A1
Application number: DE19702056381
Authority: DE
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1972-05-25

Description

Werkzeug oder Arbeitsgerätschaft, insbesondere für die Gesteins- oder Tiefbohrtechnik Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in Form eines Werkzeuges oder einer Arbeitsgerätschaft mit einem Grundkörper aus Metall, namentlich Stahl, und einem oder mehreren jeweils mit Schrumpf- oder Preßsitz in Aufnahme löchern des Grundkörpers beSestigten verschleißfesten Einsätzen, insbesondere für die Geßteins- oder Tiefbohrtechnik. Tools or equipment, especially for rock or deep drilling technology The invention relates to a device in the form of a Tool or work equipment with a base body made of metal, namely Steel, and one or more holes each with a shrink fit or press fit in the receptacle wear-resistant inserts attached to the base body, especially for the stone or deep drilling technology.

Es sind Drehbohrmeißel zur Herstellung von Bohrungen bekannt, die als Schneid- oder Arbeitselemente Hartmetallstifte aufweisen, welche so in Aufnahmebohrungen eines z.B. aus Kohlenstoffstahl bestehenden Grundkörpers eingesetzt sind, daß sie mit ihren Enden um einen gewissen Betrag über die Oberfläche des Grundkörpers vorstehen (DT-PS 913 523). Derartige Rollenbohrer werden auch als Warzenmeißel bezeichnet. Die Befestigung der Hartmetallstifte in ihren Aufnahmelöchern geschieht üblicherweise durch Einpressen oder Einschrumpfen.There are rotary bits for producing bores are known which have hard metal pins as cutting or working elements, which so in receiving bores a base body made of carbon steel, for example, are used that they protrude with their ends by a certain amount over the surface of the base body (DT-PS 913 523). Such roller drills are also referred to as wart chisels. The attachment of the hard metal pins happens in their receiving holes usually by pressing or shrinking.

Die bei solchen Werkzeugen die Arbeitselemente bildenden Einsätze sollen einen hohen Verschleißwiderstand haben.The inserts that form the working elements in such tools should have a high wear resistance.

Weil nun aber eine gewisse Zähigkeit wegen der Bruchgefahr unumgänglich ist, kann die Verschleißfestigkeit der Hartmetallstifte nicht beliebig gesteigert werden. Selbst bei der Wahl zäherer Hartmetall-Sorten ist die Bruchgefahr nicht beseitigt. Wie die Praxis zeigt, kann häufig die gegebene Verschleißfeatigkeit der Hartmetall-Einsätze wegen eines vorzeitigen Bruches nicht ausgenutzt werden. Meist ist es dabei so, daß der über die Oberfläche des Grundkörpers vorstehende Teil des Einsatzes vollständig abbricht. Ein Warzenmeißel, der durch Abbrechen mehrerer Warzen nicht mehr einsatzfähig ist, muß ausgetauscht werden, was zunächst einmal eine Unterbrechung der Bohrarbeit sowie Zeit- und Materialaufwand bedeutet. Da es weiterhin außerordentlich schwierig ist oder oft sogar unmöglich, die Reste der abgebrochenen Hartmetallstifte aus den Aufnahmebohrungen zu entfernen, ist in vielen Fällen ein solches beschädigtes Werkzeug überhaupt nicht mehr verwendbar.But because a certain toughness is inevitable because of the risk of breakage is, the wear resistance of the hard metal pins cannot be increased at will will. Even when choosing tougher carbide types, there is no risk of breakage eliminated. As practice shows, the given wear resistance of the Tungsten carbide inserts cannot be used due to premature breakage. Most of time it is so that the protruding over the surface of the body part of the Operation is canceled completely. A wart chisel that breaks off multiple warts is no longer usable, must be replaced, which is initially an interruption the drilling work as well as time and material expenditure. As it continues to be extraordinary difficult or often even impossible to remove the remains of the broken hard metal pins To remove from the mounting holes is in many cases such a damaged one Tool can no longer be used at all.

Ziel der Erfindung ist es, die bestehenden Nachteile und Unzulänglichkeiten zu überwinden und eine Vorrichtung mit einem oder mehreren in einem Grundkörper gehaltenen Einsätzen zu schaffen, die bei großer Verschleißfestigkeit der Einsätze gleichzeitig auch eine hohe Sicherheit gegen Abbrechen derselben bietet. Weiterhin strebt die Erfindung die Senkung der für solche Vorrichtungen aufzuwendenden Kosten an. Schließlich soll u.a auch der Anwendungsbereich derartiger Vorrichtungen erweitert werden.The aim of the invention is to overcome the existing disadvantages and shortcomings to overcome and a device with one or more in a base body held stakes to create that with great wear resistance the inserts at the same time also offers a high level of security against breaking them off. Furthermore, the invention seeks to reduce the expenditures for such devices Costs. Finally, among other things, the area of application of such devices should also be expanded.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art einen Einsatz vor, der einen in das Aufnahmeloch des Grundkörpers einzufugenden Schaft aus Stahl oder einem anderen verhältnismäßig zähen Werkstoff und ein mit dem Schaft an dessen vorderem Ende verbundenes Kopfstück aus Hartmetall oder einem anderen verschleißfesten Werkstoff aufweist.For this purpose, the invention provides a device of the opening mentioned type before an insert, the one in the receiving hole of the base body Shank to be inserted made of steel or another relatively tough material and a hard metal head piece connected to the shaft at its front end or another wear-resistant material.

Dies bietet den Vorteil, daß die Verschleißfestigkeit des Kopfstückes beliebig hoch gewählt werden kann, ohne daß die Gefahr eines Abbrechens des Einsatzes besteht, wie dies bei bekannten Ausführungen der Fall ist, wo der Hartmetalleinsatz außer den durch Schrump£- oder Preßsitz bedingten Spannungen zusätzlich die durch äußere Einwirkungen im Betrieb hervorgerufenen Spannungen aufzunehmen hat. Die Aufgabe des Festhaltens des Einsatzes im Grundkörper wird gemäß der Erfindung vielmehr allein dem Schaft übertragen, für den ein geeigneter zäher Werkstoff gewählt wird, der auch bei auftretenden hohen Spannungsspitzen nicht zum Bruch neigt.This has the advantage that the wear resistance of the head piece can be chosen arbitrarily high without the risk of breaking off the mission exists, as is the case with known designs, where the hard metal insert In addition to the stresses caused by the shrink fit or interference fit, the additional stresses caused by has to absorb external influences during operation. The task the retention of the insert in the base body is, according to the invention, rather alone transferred to the shaft, for which a suitable tough material is selected, the does not tend to break even when high voltage peaks occur.

Die Erfindung gestattet es damit auch, den über die Oberfläche des Kopfstückes vorstehenden Teil des Einsatzes länger zu wählen als es bisher möglich war. Dies ist für bestimmte Fälle besonders zweckmäßig. So kann beispielsweise ein Rollenbohrer, der mit solchen weiter aus dem Grundkörper herausragenden Einsätzen ausgestattet ist, zum Bohren von Ton, Mergel oder Gebirgen ähnlicher Beschaffenheit verwendet werden. Die bekannten Warzenmeißel waren hierfür nicht geeignet, weil sogleich ein Zuschmieren auf der ganzen Oberfläche des Werkzeuges eintrat. Durch die Erfindung ist somit die Möglichkeit eröffnet, den Anwendungsbereich von mit verschleißfesten Einsätzen versehenen Werkzeugen wesentlich zu erweitern.The invention thus also allows the over the surface of the To choose head piece protruding part of the insert longer than previously possible was. This is particularly useful in certain cases. For example, a Roller drill with such inserts protruding further from the base body is equipped for drilling clay, marl or mountains of a similar nature be used. The well-known wart chisels were not suitable for this because Immediately there was a clogging on the whole surface of the tool. By the invention thus opens up the possibility of using the scope of application Wear-resistant inserts provided tools to expand significantly.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kosten der Eine und damit auch der mit ihnen ausgestatteten Werkzeuge, Geräte od.dgl. niedriger als bisher gehalten werden kann, weil jetzt nicht mehr der gesamte Einsatz aus hochwertigem und deshalb teurem verschleißfestem Werkstoff wie Hartmetall besteht, sondern nur derjenige Teil, der tatsächlich Verschleißbeanspruchungen auszuhalten hat.Another major advantage of the invention is that the costs of the one and thus also of the tools and devices equipped with them or the like. can be kept lower than before, because now no longer the entire Use made of high-quality and therefore expensive wear-resistant material such as hard metal exists, but only that part that can actually withstand wear and tear Has.

Die Verbindung zwischen dem Kopfstück und dem Schaft des Einsatzes kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden. Vorteilhaft wird hierfür eine Lötung vorgesehen, wie dies bei der Befestigung von Hartmetallteilen an sich bekannt ist. Das Kopfstück kann aber auch in den Schaft eingepreßt oder eingeschrumpft sein.The connection between the head piece and the shaft of the insert can be done in a number of ways. A Soldering provided, as is known per se when fastening hard metal parts is. The head piece can, however, also be pressed or shrunk into the shaft.

Das Kopfstück und der Schaft können mit ihren einander zugewandten Enden stumpf gegeneinander stoßen. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Schaft stirnseitig eine Vertiefung zur Aufnahme des Kopfstückes aufweist. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Lagesicherung des Kopfstückes vom Schaft, Dabei kann die stirnseitige Vertiefung des Schaftes in besonders vorteilhafter Weise kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein und das Kopfstück einen entsprechend kegeligen Ansatz aufweisen.The head piece and the shaft can face each other Butt ends butt against each other. The invention also provides that the shaft the end face has a recess for receiving the head piece. This results in a particularly good position securing of the head piece from the shaft frontal recess of the shaft conical in a particularly advantageous manner or be frustoconical and the head piece a correspondingly conical Have approach.

Die äußere Form des Kopfstückes kann im übrigen frei gewählt werden, wie es die jeweiligen Gegebenheiten erfordern. Insbesondere kann das Kopfstück an seinem vorderen Ende kegelig oder halbkugelförmig ausgebildet sein.The outer shape of the head piece can also be freely selected, as the respective circumstances require. In particular, the head piece can its front end be conical or hemispherical.

Da an der Verbindung des Einsatzes mit dem Grundkörper nur der z.B. aus Stahl besteht-de Schaft des Einsatzes beteiligt ist, ist auch die Gestaltung dieser Verbindung unproblematisch.Since only the e.g. consists of steel-the shaft of the insert is involved, so is the design this connection unproblematic.

Die äußere Form und der Querschnitt der Einsätze und ihrer Teile können je nach den Erfordernissen gewählt werden.The external shape and cross-section of the inserts and their parts can can be chosen according to requirements.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen als Warzenmeißel ausgebildeten Rollenbohrer nach der Erfindung, Fig. 2 einen beispielsweise in einem Bohrgestänge verwendbaren Führungskörper nach der Erfindung und Fig. 3 bis 8 verschiedene Ausbildungen von in Aufnahmelöchern eines Grundkörpers befestigten Einsätzen Jeweils in teilweiser Schnittdarstellung.Further details of the invention are given below with reference to the drawing explained in more detail. Show it: 1 designed as a wart chisel Roller drill according to the invention, FIG. 2, for example, in a drill rod usable guide body according to the invention and FIGS. 3 to 8 different designs of inserts fastened in receiving holes of a base body, each in partial Sectional view.

Der in Fig. 1 dargestellte Rollenbohrer 1 weist einen drehbar auf einer Achse gelagerten, aus Stahl bestehenden Grundkörper 2 auf. Dieser Grundkörper ist auf seiner Mantelrläche mit Aufnahmebohrungen für verschleißfeste Einsätze E versehen, die darin durch Schrumpf- oder Preßsitz gehalten werden, derart, daß sie mit einem Teil ihrer Länge über die Oberfläche des Grundkörpers 2 nach. außen vorstehen. Zur Erzielung des erforderlichen festen Sitzes haben die Einsätze E gegenüber den Aufnahmebohrungen ein bestimmtes Übermaß. Die Herstellung der Schrumpf- oder Preßsitzverbindung kann in an sich bekannter Weise erfolgen, so z.B. beim Einschrumpfen dadurch, daß der Grundkörper gleichmäßig erwärmt wird und dann die Einsätze in die Bohrungen eingeführt werden.The roller drill 1 shown in Fig. 1 has a rotatable an axle mounted, consisting of steel base body 2. This basic body is on its outer surface with mounting holes for wear-resistant inserts E provided, which are held therein by shrink or interference fit, such that they with part of its length over the surface of the base body 2 after. protrude outside. To achieve the required tight fit, the inserts E have opposite the Locating holes a certain oversize. The manufacture of the shrink or press fit connection can be done in a manner known per se, for example when shrinking in that the base body is heated evenly and then the inserts into the holes to be introduced.

Fig. 2 veranschaulicht einen anderen Anwendungsfall der Erfindung bei der Bewehrung eines Elements 4 mit verschleißfesten Einsätzen E. Hierbei kann es sich z.B. um den FUhrungsteil eines Bohrgestänges, um eine; Schwerstange od.dgl.Fig. 2 illustrates another application of the invention in the reinforcement of an element 4 with wear-resistant inserts E. This can it is, for example, the guide part of a drill string to a; Collar or the like.

handeln.Act.

Die dargestellten Teile sind Beispiele für die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung. Darüber hinaus kann die Erfindung auch bei anderen Arten von Werkzeugen und Arbeitsgerätschaften mit Vorteil verwirklicht werden, etwa bei Stützschilden von Tunnelbohrmaschinen und ähnlichen Teilen.The parts shown are examples of possible applications the invention. In addition, the invention can also be applied to other types of tools and work equipment can be realized with advantage, for example with support shields of tunnel boring machines and similar parts.

Die bei dem Werkzeug nach Fig. 1 und dem Gerät nach Fig.The in the tool according to Fig. 1 and the device according to Fig.

2 vorhandenen-Einsätze E können so ausgebildet sein, wie es als Beispiel die Fig. 3 bis 8 veranschaulichen. Mit der Ziffer 6 ist dabei jeweils der den Einsatz umgebende Grundkörper und mit der Ziffer 5 das Aufnahmeloch bezeichnet.2 existing inserts E can be designed as shown as an example Figures 3 through 8 illustrate. The number 6 indicates the use surrounding body and the number 5 denotes the receiving hole.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 weist der Einsatz E1 einen im Aufnahmeloch 5 sitzenden Schaft 7 aus Stahl mit ebener Stirnfläche sowie ein aus Hartmetall bestehendes Kopfstück 8 auf. Letzteres hat in seinem vorderen Teil etwa halbkugelförmige Gestalt. Ein sich daran anschließender kurzer Übergangsteil 8a ist an seiner ebenen Unterseite durch eine Lötung 9 mit dem Schaft 7 verbunden.In the embodiment according to FIG. 3, the insert E1 has one in the receiving hole 5 seated shaft 7 made of steel with a flat face and one made of hard metal Head piece 8 on. The latter has an approximately hemispherical shape in its front part. An adjoining short transition part 8a is on its flat underside connected to the shaft 7 by a soldering 9.

Der Schaft 10 des Einsatzes E2 bei der Ausführung nach Fig. 4 ist an seinem vorderen Ende mit einer zylindrischen Vertiefung tOa versehen, in die ein entsprechender zylindrischer Übergangsteil tia eines im übrigen kegelförmigen Kopfstückes 11 eingreift. Der Schaft 10 und das Kopfstück 11 sind auch hier durch eine Lötung 12 miteinander verbunden.The shaft 10 of the insert E2 in the embodiment according to FIG provided at its front end with a cylindrical recess tOa into which a corresponding cylindrical transition part tia an otherwise conical Head piece 11 engages. The shaft 10 and the head piece 11 are also through here a soldering 12 connected to one another.

Die Ausführung des Einsatzes E3 nach Fig. 5 entspricht weitgehend derjenigen nach Fig. 4, nur ist hier am Schaft 13 eine konische Vertiefung 13a vorhanden, in die ein kegelstumpfförmiger Ansatz 14a des Kopfstückes 14 eingreift. Die verbindende Lötung 15 verläuft hierbei über die Kegelmanteifläche.The design of the insert E3 according to FIG. 5 largely corresponds the one according to Fig. 4, only here there is a conical recess 13a on the shaft 13, into which a frustoconical extension 14a of the head piece 14 engages. The connecting Solder 15 runs over the conical surface.

In Fig. 6 ist ein Einsatz Elt gezeigt, der einen im Vergleich mit den anderen Ausführungen weiter aus dem Grundkörper 6 vorstehenden Schaft 16 aufweist. Dies ist ein für bestimmte AnwendungsStle besonders vorteilhaftes Merkmal.In Fig. 6, an insert Elt is shown in comparison with the other embodiments further from the base body 6 has shaft 16 protruding. This is a particularly advantageous feature for certain applications.

Das in seinem vorderen Teil halbkugelförmige Kopfstück 17 greift mit einem kegeligen Ansatz 17a in eine entsprechend konische Vertiefung 16a des Schaftes 16 ein und ist an diesem durch eine Lötung 18 befestigt.The head piece 17, which is hemispherical in its front part, engages with it a conical projection 17a in a correspondingly conical recess 16a of the shaft 16 and is attached to this by soldering 18.

Für die Wahl der Querschnittsform des Schaftes solcher Einsätze und deren Außengestalt bestehen zahlreiche Möglichkeiten, so daß allen Bedarfsfällen Rechnung getragen werden kann. Der Schaft läßt sich zylindrisch oder mehreckig ausbilden und er kann namentlich auch ein sich über seine Länge änderndes Außenmaß haben. Als Werkstoff für den Schaft kann außer Stahl auch ein anderes Metall infrage kommen. Das Kopfstück kann aus Hartmetall im weitesten Sinne oder einem sonstigen geeigneten verschleißfesten Werkstoff bestehen.For the choice of the cross-sectional shape of the shaft of such inserts and the external shape of which there are numerous possibilities, so that all cases of need Can be taken into account. The shaft can be designed to be cylindrical or polygonal and in particular it can also have an external dimension that changes over its length. In addition to steel, another metal can also be used as the material for the shaft. The head piece can be made of hard metal in the broadest sense or some other suitable one consist of wear-resistant material.

Das vorstehend Gesagte gilt auch für die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungen. Hier ist bei den Einsätzen E5 und E6 jeweils ein Kopfstück 20 bzw. 23 aus verschleißfestem Material durch Einpressen oder Einschrumpfen in einem Schaft 19 bzw. 22 aus Stahl oder anderem zähem Werkstoff befestigt.The foregoing also applies to those shown in FIGS Executions. A head piece 20 or 20 is required for inserts E5 and E6. 23 made of wear-resistant material by pressing or shrinking in a shaft 19 or 22 made of steel or other tough material attached.

Dies ist im Gegensatz zu einem unmittelbaren Einschrumpfen oder Einpressen eines Hartmetallstiftes in einem Grundkörper ohne Bruchgefahr möglich, weil hierbei der Schaft 19 bzw. 22 ein elastisches Zwischenglied bildet, das Formänderungsarbeit aufnehmen kann. Bei der Ausführung nach Fig. 7 weist der Schaft 19 eine zylindrische Bohrung 21 zur Aufnahme des unteren Teiles 20a des Kopfstückes 20 auf, während bei der Ausführung nach Fig. 8 im Schaft 22 eine konische Aufnahme 24 für den unteren Teil 23a des Kopfstückes 23 vorgesehen ist.This is in contrast to an immediate shrink fit or press fit of a hard metal pin in a base body without the risk of breakage, because here the shaft 19 or 22 forms an elastic intermediate member, the deformation work can accommodate. In the embodiment according to FIG. 7, the shaft 19 has a cylindrical shape Bore 21 for receiving the lower part 20a of the head piece 20, while at 8, a conical receptacle 24 for the lower one in the shaft 22 Part 23a of the head piece 23 is provided.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.All mentioned in the above description or in the drawing The features shown should, insofar as the known state of the art permits, on their own or also in combinations as falling under the invention will.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1. Device in the form of a tool or one Tool shaft with a base body made of metal, namely steel, and one or more each with a shrink fit or press fit in receiving holes in the base body fixed wear-resistant inserts, especially for rock or deep drilling technology, characterized by an insert (E) which is inserted into the receiving hole (5) of the base body (6) to be inserted shaft (7, 10, 13, 16, 19, 22) made of steel or another relatively tough material and a head piece connected to the shaft at its front end (8, 11, 14, 17, 20, 23) made of hard metal or another wear-resistant material having.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the head piece (8, 11, 14, 17) with the shaft (7, 10, 13, 16) in a known manner a soldering (9, 12, 15, 18) is connected.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the head piece (20, 23) is pressed or shrunk into the shaft (19, 22).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the shaft (10, 13, 16, 19, 22) has a recess (lava, 13a, 16a, 21, 24) for receiving the head piece (11, 14, 17, 20, 23).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the atirnseiten Recess (13a, 16a) of the shaft (13, 16) is conical or frustoconical and the head piece (14, 17) has a correspondingly conical projection (14a, 17a).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the head piece (11, 14, 20) is conical at its front end.

7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the head piece (8, 17, 23) is hemispherical at its front end is. Blank page