DE2509141A1 - Bohrwerkzeug mit bohrer und aufnahmeteil - Google Patents

Description

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DR. BERQ D S P L.-I H G, STk ΏίΡΙ.-:ΗΟ. SOHVVr ΤΞ Γ Π. Π ^. CAMDiM

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Anwaltsakte 25 874 3· März 1975

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN (Fürstentum Liechtenstein)

Bohrwerkzeug mit Bohrer und Aufnahmeteil

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit Bohrer und einem den Bohrerschaft umfassenden hülsenartigen Aufnahmeteil, wobei der Mantel des Aufnahmeteiles zumindest teilv/eise aus einem Werkstoff von gegenüber dem Werkstoff des Aufnahmeteiles grösserer Wäremleitfähigkeit besteht.

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Bei bekannten Bohrwerkzeugen Ist zumeist das Arbeitstell und das Aufnahmetell einstückig aus dem selben Material gefertigt. Während das Aufnahmateil auf die Bohrmaschine, in welcher das jevsillge 3ohrv/erksaug Anwendung findet₉ abgestimmte, pro Bohrraaschlnentyp Im ivssentliehen gleichbleibende Abmessungen aufweist, kann das Arbeltsteil des Bohrwerkzeuges je nach gestellten Anforderungen in seiner: Dimensionen beliebig variieren. Insbesondere bei kleinen Bohrerdimensionen handelt es sich hler ura beträchtliche Durchmesserunterschiede_s welche zwischen Arbeit si al 1 v.nr- Au fn ahme teil ausgeglichen werden müssen»

Zum Ausgleich dieser Dimensionsunterschiede ist es bekannt, entweder dem Durchmesser des ArbsiTSstelles entsprechendes Ausgangsmaterial soweit anzustai?^hsn_s dass das gewünschte Aufnahmeteil angearbeitet werden kann oder dem Durchmesser dee Aufnähmeteiles entsprechendes Ausgangsmaterial durch Materialafctrag oder Umformung auf den Durchmesser des Arbeitsteiles umzi: srb si ten ο Ferner Ist es bekannt, Ausgangsmaterial von si;v~n mittleren Durchmesser zu verwenden und dieses durch eins KoiTibI:.:Ierung der erwähnten Arbeitsmethoden auf die gewünschten Dimensionen umzuarbeiten»

In Anbetracht der grossen umzuformenden Materialmengen handelt es sich bei diesen bekannten Verfahren um relativ unwirtschaftliche und daher sehr teure Herstellungsmethoden. Auch ein Zusammenfügen der Teile mit grossen Durchmesserunter sch led en mittels Löten oder Schv/eissen konnte nicht alle Machteile beheben, da Insbesondere sich auch das grosse Gewicht der nach den erwähnten Methoden hergestellten Bohrwerkzeuge nachteilig auswirkt.

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Um diese bekannten Nachteile zu beheben, wurde versucht, Arbeitsteil und Aufnahmeteil von Bohrwerkzeugen aus zwei Teilen zu fertigen und miteinander zu verbinden, das heisst, den Schaft des Bohrers mit einem hülsenartigen Aufnahmeteil aus einem anderen, billigeren Werkstoff zu versehen. Insbesondere hat es sich gezeigt, dass sich für das Aufnahmeteil Werkstoffe, welche gegenüber dem Werkstoff des Arbeitsteiles weicher sind, besonders bewähren, da ein Bohrwerkzeug mit einem derartigen Aufnahmeteil sich aufgrund der Dämpfungseigenschaften günstig auf die Bohrmaschine auswirkt. Diese bekannten Werkzeuge, welche vorzugsweise in Bohrhämmern Anwendung finden, sind zumeist so ausgebildet, dass der Bohrerschaft das Aufnahmeteil axial völlig durchsetzt, sodass die in Achsrichtung wirkenden, vom Bohrhammer erzeugten Schläge,direkt auf den Schaft des Bohrers wirken und die Drehbeweung vom Bohrhammer über das weichere Aufnahmeteil auf den Bohrerschaft übertragen wird. Zwischen Aufnahmeteil und Bohrerschaft ist dabei eine Verbindung erforderlich, welche dem zu übertragenden Drehmoment Stand hält. Dieser Anforderung kann beispielsweise mit einem Aufnahmeteil aus Kunststoff relativ gut nachgekommen werden.

Bei diesen bekannten wirtschaftlicher herstellbaren Bohrwerkzeugen hat sich aber die schlechte Wärmeleitfähigkeit des für das Aufnahmeteil Anwendung findenden Materials als erheblich nachteilig erwiesen.

Bekanntlich tritt durch die Reibung des Bohrwerkzeuges im Bohrloch eine erhebliche Erwärmung auf. Ausserdem wird das Bohrwerkzeug auch an seinem rückwärtigen Ende beim Einsatz in Bohrhämmern durch die einwirkenden Schläge ganz erheblich erwärmt. Diese Wärme, welche bei den einstückig gefertigten

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Bohrwerkzeugen über die Aufnahmen der Bohrhämmer abgeleitet wurde, kann bei einem Aufnahmeteil aus einem Merkstoff mit gegenüber dem Arbeitsteil geringerer Wärmeleitfähigkeit nicht mehr abgebaut werden« Vielmehr staut sich die Wärme im Bohrerschaft auf, sodass beispielsweise bei einem Aufnahmeteil aus Kunststoff unerwünschte Verformungen auftreten können, und damit die ausreichende Uebertragung des Drehmomentes vom Aufnahmeteil zum Bohrerschaft und die Zentrierung des Bohrerschaftes im Aufnahmeteil nicht mehr gewährleistet ist. Ausserdem erfolgt durch die aufgestaute Wärme eine Ausdehnung des Aufnahmeteiles, sodass zwischen Aufnahmeteil und Aufnahme des Bohrhammers eine unerwünschte Reibung entsteht, was eine weitere Temperaturerhöhung zur Folge hat. Dadurch ist das für eine einwandfreie Funktion notwendige Spiel zwischen Aufnahmeteil und Aufnahme des Bohrhammers nicht mehr sichergestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,.ein bezüglich der Wärmeabfuhr unproblematisches, wirtschaftlich herstellbares, Bohrwerkzeug zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Bohrerschaft über Wärmeleitbrücken aus einem Werkstoff von gegenüber dem Werkstoff des Aufnahmeteiles grösserer Wärmeleitfähigkeit mit dem Mantel des Aufnahmeteiles in Verbindung steht.

Derartige Wärmeleitbrücken, welche im Material des Aufnahmeteiles eingebettet sein können, bewirken eine ausreichende Abfuhr ^r entstehenden Wärme vom Bohrerschaft an den Mantel dc^ Aufnahmeteiles, wobei vom Mantel des Aufnahmeteiles die Wärme η die Aufnahme der Bohrmaschinen abgeführt wird. Dies bedingt, dass zumindest Teile vom Mantel des Aufnahmeteiles aus einem Werkstoff bestehen, welche gegenüber dem

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restlichen Werkstoff des Aufnahmeteiles eine grössere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ei ist möglich, das Aufrishostsil völlig mit einem derartigen Merkstoff ^u ϋΓκίΐαιηοΐ":: ■ :-_: π\ΐί: teilweise den Mantel mit Teilen aua derartige v-.-^-'Astozx zu durchsetzen. Ebenfalls können die an die äussere Obsrfläche des Aufnahmeteiles ragenden Teile der Wärmeleltbrücken die Matelteile grössereir-'-ivärinsleitfähigkeit bilden.

Das Aufnahmeteil kann jede beliebige Form auf v/eisen. Nebst einem Aufnahmeteil mit Gewinde kön ^n beliebige Querschnitts— formen, wie beispielsweise Mehrkariprofile, polygonartige Profile, Keilwellenprofile und derartige Ausbildungsformen Anwendung finden.

Insbesondere aus Gründen einer einwandfreien Wärmeübertragung ist es zweckmässig, die Wärmeleitbrücken als einstückig mit den Matelteilen aus einem Werkstoff von gegenüber dem Werkstoff des Aufnahmeteiles grösserer Wärmeleitfähigkeit verbundene Stege auszubilden. Dieser bevorzugten Ausführungsform kann, wie erwähnt, beispielsweise durch bis zur Oberfläche des Aufnahmeteiles ragende Wärmeleitbrücken nachgekommen werden» Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Aufnahmeteil mit einem Mantel aus einem Werkstoff von grosser Wärmeleitfähigkeit, an welchem die als Stege ausgebildeten Wärme— leitbrücken angeformt sind, zu verbinden. Beispielsweise bei der Verwendung von Kunststoff als Material für das Aufnahmeteil kann der Mantel mit grösserer Wärmeleitfähigkeit vorgefertigt und danach mit dem Kunststoff ausgespritzt werden, v/obei eine endgültige Formgebung des Mantels des Aufnahmeteiles auch nach dem Spritzen noch möglich ist.

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Vorsuqswslsa Ist ώΐ.·Γ iluvjandfrelen Drehmomentübertragung und zur ausreichenden WäifHieüfoertragung der Bohrerschaft mit den als Wärmelaitbrücksn ausgebildeten Stegen verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Einstauchen der Süege in vorgefertigte -Ausnehmungen am Bohrerschaft erfolgen oder es kann zwischen Stegen und Bohrerschaft eine Verbindung mittels Schweissen oder Löten hergestellt were

Eine Verbindung zwischen Bohrerschaft und den als Stegen ausgebildeten Wärraeleltbrücken kann z-sfeckfaässig ^Ifc^als einer den Bohrerschaft umgebenden Hülse erfolgen.? «-siehe einstückig mit den Stegen verbunden Ist» Dies- Hülse kann wiederum auf verschiedenartige Meise ralt des Bohrerschaft verbunden sein, so faelspielsweis^^BSförch Löten«, Schweissen oder Anstauchen an Erhebungen oder Vertiefungen des Bohrerschaftes.

Gfi^Sss einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die VJMr.Tieleitbrücken als asu Bohrerschaft im wesentlichen radial umgebende , das Material das Aufnahmeteiles durchsetzende und bis 2-u dessen Mantel ragende Scheiben ausgebildet sein. Die Herstellung, eines derartigen Aufnahmeteiles., welches insbesondere festigkeitsmassig gute Eigenschaften aufweist, lasst sich beispielsweise durch Umspritzen mit Kunststoff durchführen,wobei es zweckmässig ist, die Scheiben mit Durchbrüchen oder dergleichen zu versehen, damit eine optimale Verbindung mit dem Kunststoff zustande kommt«

Beispielsweise bei einem mit Gewinde versehenen Aufnahmeteil ist es zweckmässig, die Wärmeleitbrücken als eine den Bohrerschaft umgebende und den Werkstoff des Aufnahmeteiles durchsetzende Wendel auszubilden. Eine bevorzugte Herstellung eines derartig ausgebildeten Aufnahmeteiles kann dadurch erfolgen, dass am Bohrerschaft ein Gewinde vorgefertigt Ist₉ auf welches

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die Wendel mit entsprechender Steigung aufgebracht wird» Danach kann der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Werkstoff des Aufnahmeteiles durch Umspritzen auf gebleicht werden, wobei es für die Verbindung zwischen Kunststoff uric Wendel wiederum zweckmässig ist, an letzterer Durchbrüche oder dergleichen anzubringen. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass auch eine rein mechanische Verstärkung der am stärksten beanspruchten Partie des Aufnahmeteiles, das heisst im vorliegenden Falle des Gewindes, erfolgt.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Bohrwerkzeug mit im Schnitt dargestelltem Aufnahmeteil

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II - II

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Bohrerschaft mit einem polygonartig ausgebildeten Aufnahmeteii

Fig. 4 einen Bohrerschaft mit einem im Längsschnitt dargestellten Aufnahmeteil

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines

Bohrerschaftes mit im Längsschnitt dargestellten Aufnahmeteil

Aus Fig. 1 ist ein Bohrwerkzeug mit einem insgesamt mit 1 bezeichneten Bohrer und einem insgesamt mit 2 bezeichneten Aufnahmeteil ersichtlich. Das Arbeitsteil 3 des Bohrers 1

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ist in üblicher Weise, beispielsweise als Spiralteil, ausgebildet. Der Bohrerschaft 4 ist vom Aufnahmeteil 2 umgeben, welches, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, eine sechskantartige Aussenkontur aufweist· Das Aufnahmeteil 2 setzt sich aus einem beispielsweise aus Kunststoff hergestellten Grundkörper 5 und einer Warmeleitbrücke 6 zusammen. Wie die Figuren 1 und 2 beispielhaft zeigen, besteht die Warmeleitbrücke 6 aus einer den Bohrerschaft 4 umgebenden Hülse 6a und einer, einen Teil des Mantels des Aufnahmeteiles 2 bildenden Hülse 6b, wobei die Hülsen 6a, 6b über einen flanscharfcLgen Steg 6c miteinander verbunden sind. Der Steg 6c weist zur Verbesserung der Verbindung mit dem Grundkörper 5 Durchbrechungen 6d auf.

Die gemäss den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellte Ausfuhrungsform einer Warmeleitbrücke ist nicht auch eine Anwendung bei mehrkantartig ausgebildeten Aufnahmeteilen beschränkt, sondern kann bei beliebigen anderen Querschnittsformen Anwendung finden. Die Befestigung der Warmeleitbrücken auf dem Bohrerschaft 4 kann ebenfalls in beliebiger Weise erfolgen, insbesondere durch Formschluss, Schweissen, Löten oder dergleichen.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher ein insgesamt mit 8 bezeichnetes Aufnahmeteil formschlüssig mit einem Bohrerschaft 9 verbunden ist. Das Aufnahmeteil 8 besteht aus einem Grundkörper 10, welcher von einer Hülse 11 umgeben ist, an welcher Stege 11a angeformt sind. Die Stege 11a der Hülse 11 ragen in entsprechende Vertiefungen 9a des Bohrerschaftes 9, sodass zwischen Aufnahmeteil 8 und Bohrerschaft 9 eine formschlüssige Verbindung zustande kommt.

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Diese wiederum nur beispielhaft dargestellte Ausfuhrziels form ist nicht nur auf ein Aufnahmeteil mit polygona^uige^ u^ar«= schnitt, wie d5.es die Figur 3 zeigt,beschränkc _s soiiderr; lässt sich bei Aufnahmeteilen mit jedem beliebigen Querschnitt anwenden. Die Herstellung eines derartigen Aufnahmsteiles kann beispielsweise durch Ausspritzen des zwischen Bohrerschaft 9 und Hülse 11 bestehenden H ^'.rauüie£ aic Kunststoff und nachträglichem Anformen dar StSv:- "-^.^£ erfolgen.

Figur 4 zeigt einen Bohrerschaft 12 mit einem, ein Aussengewinde aufweisenden, insgesamt mit 13 bezeichneten Aufnahmsteil. Die Wärmeleitbrücken sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Wendel 14 ausgebildet, weiche Teile des Mantels des Aufnahmeteiles 13 bildet _B Di?: Herstellung eines derartigen Aufnahmieteiles kann dadurch erfolgen, dass die Wendel 14 auf dem ein Gewinde 15 tragenden Bohrerschaft 12 aufgesetzt wird, und danach der Bohrerschaft 12 beispielsweise mit Kunststoff umspritzt wird. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen aufgespritztem Material und Wendel, können in letzterer Durchbrüche 16 angeordnet sein.

Figur 5 zeigt einen Bohrerschaft 17 mit einem insgesamt mit 18 bezeichneten Aufnahmeteil, welches als Scheiben 19 ausge- · bildete Wärmeleitbrücken aufweist, die einen Teil vom Mantel des Aufnahmeteiles 18 bilden. Die Herstellung eines derartigen Aufnahmeteiles kann wiederum durch Umspritzen des Bohrerschaftes 17 mit Kunststoff,, nach Aufbringen der Scheiben 19, erfolgen. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen umspritztem Material und Scheiben 19 können diese wiederum mit Durchbrechungen 20 versehen sein. Zur Fixierung der Scheiben 19 auf dem Bohrerschaft 17 bieten sich verschiedenartige Möglichkeiten an, beispielsweise Löten, Schweissen oder eine Verbindung der beiden Teile mittels Formschluss durch entsprechende Formgebung der ineinandergreifenden Teiler

Claims (7)

D , , 2509tA1 Patentansprucne AO

1. Bohrwerkzeug mit Bohrer und einem den Bohrerschaft umfassenden hülsenartigen Aufnahmeteil, wobei der Mantel des Äufnahmeteiles zumindest teilweise aus einem Werkstoff von gegenüber der Merkstoff des Aufnahmeteiles grösserer Wärmeleitfähigkeit besteht_r dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft C4_S 9_V 12«, 17) über Wärmeleitbrücken, aus einera Merkstoff von gegsn-^asr dem Werkstoff des AufnEiimeieiles (2_f 3_; 13«. ISi grösserer Wärmeleitfähigkeit., mit dem Kantsl des Aufnahmetelies C2_E S₅ 13_S 18)

ViSrkssiig na«h /»nspruch I₃ daduirs: esisen?i:ssichnet_s dass die Warmeleltsrücksii sls einstückig mit den Mantelteilen grcsssrer MärmsIsicfMiiigks;'/: 7sri"i»ndene Stege (6c, Ha)

sve:rkssi:c! nach Anspruch 2_r dadurch gekenrtzsichnet, dass dia ftsga (Sc₅' II?:) mit de^i "^hrarschaft C4₉ 9) ver— äundsn sind»

4, Merkss'^g nach Anspruch 2_? dadurch gekennzeichnet, dass die Stegs CSc) einstückig mit einer den Bohrerschaft (4) umgebenden Hülsa C6a) verbunden sind.

5, Werkzeug nach Ansprr.ch 4₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (Sa) mit dem Bohrerschaft i4) verbunden ist.

6. Werkseyg nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, dass die WSrKaleitbi-ücken von, das Aufnahmeteil C18) durchsetzenden, Scheiben (19) gebildet sind»

7.- Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_? dass die Wärmeleitbrücken von einer _s das AMfnsirnioteil (13) durchsetzenden, Wendel (14) gebildet είκί=

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