DE2541423A1

DE2541423A1 - Tiefbohrwerkzeug mit einem bohrkopf und einem langen schaft

Info

Publication number: DE2541423A1
Application number: DE19752541423
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing Grad Forstmeier
Original assignee: TIEFBOHR TECHNIK GmbH
Current assignee: TBT Tiefbohrteckhik GmbH and Co KG
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1977-03-31
Also published as: DE2541423C2

Description

Tiefbohrwerkzeug mit einem Bohrkopf
und einem langen Schaft Die Erfindung betrifft ein Tiefbohrwerkzeug mit einem Schneiden, feststehende Zähne oder umlaufende Schneid einem rollen tragenden auswechselbaren Bohrkopf, der auf ein-od.
mehrteiligen, als Bohrstange oder Bohrrohr ausgebildeten langen Schaft aufgesetzt ist, wobei der Außeridurchmesser des Bohrkopfs größer ist als der Außendurchmesser des Schaftes.
Bei der Herstellung tiefer Bohrungen, insbesondere bei horizontaler Werkzeuglage erfolgt durch die Durchbiegung infolge des Eigengewichts und der Elastizität des Werkzeugs infolge seiner Länge ein Verlaufen, so daß keine genau fluchtenden Bohrungen erhalten werden. Durch gleichzeitiges Drehen des Werkstücks um die Bohrungsachse kann das Verlaufen weitgehend verhindert werden, aber bei vielen zu bohrenden Werkstücken ist ein solches Drehen um die Bohrungsachse nicht möglich oder erfordert einen zu hohen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tiefbohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem genau fluchtende Bohrungen einfach herstellbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem Bohrkopf und dem Schaft ein durch die Bohrungswand und beim Einsetzen des Werkzeuges durch eine Bohrbuchse führbares Führungsstück vorgesehen ist, wobei dieses Führungsstück biegeweich mit dem Schaft verbunden ist und am Umfang mindestens ein Führungselement zur Anlage an der Bohrungswand trägt.
Durch die gelenkige Verbindung des mit dem Bohrkopf verbundenen Führungsstücks erfolgt eine geradlinige Führung in der Bohrung selbst, die infolge der Durchbiegung des langen Werkzeugs auftretenden Biegemomente gelangen nicht zum Bohrkopf, so daß ein Verlaufen weitestgehend unterbunden ist.
In vorteilhafter Weise ist der Bohrkopf lösbar, insbesondere durch ein Gewinde, ein Keilwellen- oder Polygonprofil mit dem Führungsstück verbunden, so daß bei einem Werkzeugwechsel nicht unbedingt auch das Führungsstück mit ausgewechselt werden muß. Gleichzeitig wird damit auch die Nacharbeit und Instandhaltung des Tiefbohrwerkzeugs erleichtert.
Um eine genau fluchtende Verbindung zwischen Bohrkopf und Führungsstück sicherzustellen, können zwischen beiden Zentrierflächen vorgesehen sein.
Eine sichere Führung kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß das Führungsstück sich auf eine Länge von fünf- bis zehnmal Bohrungsdurchmesser hinter der Werkzeugspitze erstreckt.
In vorteilhafter Weise kann zwischen dem Führungsstück und dem Schaft eine biegeweiche aber torsionssteife Kupplung, beispielsweise in Form eines Kardangelenks oder eines Faltenbalgs vorgesehen sein, so daß vom Schaft auf das Führungsstück kein Biegemoment übertragbar ist. Dagegen können Torsionsmomente ungehindert übertragen werden.
Eine einfache Herstellung mit leichtem Austausch verschlissener Teile ist möglich, wenn als Führungselement am Umfang des Führungsstücks verteilt Führungsleisten vorgesehen sind, die vorzugsweise achsparallel aber auch wendelförmig angeordnet sein können.
Zum Toleranzausgleich und zum Ausgleich auftretenden Verschleißes können die Führungselemente gegenüber dem Führungsstück in radialer Richtung federnd gehalten sein, so daß das Führungsstück über eine lange Zeit ohne erforderliche Nacharbeit bei gleichbleibenden Führungseigenschaften einsetzbar ist. Zur Erhöhung der Standzeit kann das Führungselement mindestens an einer radial außenliegenden Fläche verschleißfest ausgebildet sein, beispielsweise durch Aufbringung entsprechender verschleißfester Schichten oder auch durch Ausbildung des Führungselementes oder eines Teils desselben aus Hartmetall.
Zur Erzielung der radialen Federung zum Spiel- und Verschleißausgleich kann vorteilhaft zwischen dem Führungsstück und dem Führungselement mindestens eine Wellfeder vorgesehen sein.
Bei einer bevorzugten besonders rationellen Ausführungsform dient als Führungselement mindestens ein am Umfang des Führungsstücks angeordneter Weliring Solche Wellringe sind beispielsweise als Tol=anzringe im Handel erhältlich. Zweckmäßigerweise ist der Wellring in einem Einstich des Führungsstücks axial geführt, wobei vorzugsweise jeweils ein Wellring in den Endbereichen des Führungsstücks angeordnet ist. Es können aber auch zur noch exakteren Führung mehrere Wellringe oder Führungsleisten über der Führungsstücklänge vorgesehen sein.
Zur Späneabfuhr ist in bekannter Weise der Bohrkopf, das Führungsstück und der Schaft mindestens teilweise hohl ausgebildet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Tiefbohrwerkzeugs mit abgeschnittenem Schaft, Fig. 2 einen Teilschnitt eines Tiefbohrwerkzeugs mit Faltenbalgverbindung, Fig. 3 einen.Lfängsschnitt durch ein Führungsstück und einen Teil eines Schaf+; mit angedeutetem Kardangelenk mit einem um 900 gedrehten Schnitt durch den Ring des Kardangelenks, Fig. 4 einen Querschnitt durch rungsstück mit einer oben dargestellten ersten Ausführungsform gemäß der Linie IVo-IVo in Fig. 3 und einer unten dargestellten zweiten Ausführungsform entsprechend der Linie IVU-IVu in Fig. 1, Fig. 5 einen Teillängsschnitt einer Führungsleistenanordnung gemäß der Linie V-V in Fig. 1, Fig. 6 und 7 einen Teilschnitt und eine Seitenansicht eines Bohrkopfes mit seinem Anschlußstück für das FUhrungsstück und Fig. 8 - 13 entsprechende Ansichten dreier weiterer Ausführungsbeispiele von Bohrkopfbefestigungen.
Beim in Fig. 1 teilweise dargestellten Tiefbohrwerkzeug ist ein Bohrkopf 1 fest mit einem Führungsstück 2 verbunden. Fluchtend zur Werkzeugachse 3 ist ein rohrförmiger Schaft 4 über eine als Faltenbalg 5 ausgebildete, biegeweiche aber torsionssteife Kupplung 6 mit dem Führungsstück 2 gekoppelt. Am Außenumfang der Endbereiche des Führungsstücks 2 sind am Umfang verteilt parallel zur Werkzeugachse 3 als Führungselemente 7 dienende Führungsleisten 8 angeordnet. Die radial außenliegenden verschleißfesten Flächen 9 dieser Führungsleisten liegen führend an der durch die Schneiden 10 ausgebohrten, nicht näher dargestellten Bohrungswand 20 an.
In bekannter Weise wird zum Abtransport der Späne zwischen der Bohrungswand und dem Tiefbohrwerkzeug eine Spflüssigkeit zum Bohrkopf 1 hin gepumpt, die dann unter Mitnahme der Späne durch das hohl ausgebildete Tiefbohrwerkzeug zum Schaft 4 zurückfließt.
In Fig. 2 ist das Führungselement 7 als in einem umlaufenden Einstich 11 angeordneter Wellring 12 ausgebildet. Am Faltenbalg 5 ist zur Verbindung des Führungsstücks 7 mit dem Schaft 4 ein Gewindestück 13 befestigt, das in ein Innengewinde 14 des Schaftes 4 einschraubbar ist.
Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Führungsstück 2 über ein Kardangelenk 15 mit dem Schaft 4 gelenkig verbunden, wobei zur Kopplung jeweils ein am Führungsstück 2 und am Schaft 4 angeordnetes Lappenpaar 16 bzw. 17 dient, die an einem Ring 18 angelenkt sind. Um im Kardangelenk 15 ein Eindringen von Spänen zu verhindern, kann eine nicht näher dargestellte, innen liegende Abdichtung vorgesehen sein, so daß die Späne in Richtung des Pfeiles 19 im Inneren des Tiefbohrwerkzeugs abtransportiert werden können.
In Fig. 4 sind im Schnitt zwei Ausführungsbeispiele von Führungselementen 7 dargestellt. Im oben dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wellring 12 im Einstich 11 angeordnet und liegt an der strichpunktiert dargestellten Bohrungswand 20 außen federnd an, während die Wellentäler am Grund des Einstichs 1 1 zur Anlage kommen. Beim in der unteren Hälfte der Abbildung 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen den Führungsleisten 8 und dem Grundkörper 21 des Führungsstücks 2 jeweils in den die Führungsleisten 8 aufnehmenden Nuten 22 Wellfedern 23 angeordnet, so daß die Führungsleisten 8 ebenfalls an der Bohrungswand 20 unter Federkraft mit ihren Flächen 9 anliegen.
In den Fig. 6 bis 13 sind verschiedene Verbindungsmöglichkeiten zwischen dem Führungsstück 2 und dem Bohrkopf 1 dargestellt. In den Fig. 6 und 7 ist auf einem Anschlußstück 24 des Bohrkopfs ein Gewinde 25 vorgesehen, während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 auf dem Anschlußstück 24 ein Zahnwellenprofil 26 und beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 und 11 ein Polygonprofil 27 vorgesehen ist.
Schließlich ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 und 13'das Anschlußstück 24 glatt zur Herstellung einer Löt- oder Preßverbindung ausgebildet.
Zur Führung des Bohrkopfs selbst können zusätzlich zu den Schneiden 10 noch seitliche Bohrungen 28 angeordnet sein. Zur Späneabfuhr ist auch der Bohrkopf 1 hohl ausgebildet.
Zur Reduzierung der Werkzeugkosten und um sogenannte Einwegschneidköpfe verwenden zu können ist die Verbindung zwischen Bohrkopf 1 und Führungsstück 2 üblicherweise lösbar ausgebildet, wie dies in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 bis 10 der Fall ist. Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Tiefbohrwerkzeug mit einem Schneiden, feststehende Zähne oder umlaufende Schneidrollen tragenden auseinwechselbaren Bohrkopf, der auf einem oder mehrteiligen, als Bohrstange oder Bohrrohr ausgebildeten langen Schaft aufgesetzt ist, wobei der Außendurchmesser des Bohrkopfes größer ist als der Außendurchmesser des Schafts, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bohrkopf (1) und dem Schaft (4) ein durch die Bohrungswand (20) und b Einsetzen des Werkzeugs durch eine Bohrbuchse geführtes Führungsstück (2) vorgesehen ist, wobei dieses Führungsstück (2) biegegelenkig mit dem Schaft (4) verbunden ist und am Umfang mindestens ein Führungselement (7) zur Anlage an der Bohrungswand (20) trägt.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (1) lösbar, insbesondere durch ein Gewinde (25), ein Keilwellenprofil oder ein Polygonprofil (27) mit dem Führungsstück (2) verbunden ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zentrierflächen (29) zur fluchtenden Verbindung zwischen Bohrkopf (1) und Ftthrungsstück (2) vorgesehen sind.
4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (2) sich auf eine Länge von fünf- bis zehnmal Bohrungsdurchmesser hinter der Werkzeugspitze erstreckt.
5. Werkzeug nach Anspruch.l, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fuhrungsstück (2) und dem Schaft (4) eine biegeweiche, aber torsionssteife Kupplung (6) vorgesehen ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungselement (7) am Umfang des Führungsstücks (2) verteilt Führungsleisten (8) vorgesehen sind.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleisten (8) in ihrer Längserstreckung parallel zur Werkzeugachse (3) verlaufen.
8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, .daß die Führungsleisten (8) wendelförmig zur W*rkzeugachse (3) angeordnet sind.
9. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß die Führungselemente (7) gegenüber Qsn Pnhrmnystück (2) in radialer Richtung federnd gehalten alls.
10. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (7) mindestens mit einer radial außenliegenden verschleißfesten Fläche (9) versehen ist.
11. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (7) aus Hartmetall besteht.
12. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungsstück (2) und dem Führungselement (7) mindestens eine Wellfeder (23) vorgesehen ist (Fig. 5).
13. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungselement (7) am Umfang des Führungsstücks (2) mindestens ein Wellring (12) dient.
14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellring (12) in einem Einstich (11) des Führungsstücks (2) axial geführt ist.
15. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung (6) ein Xardangelenk (15) dient.
16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, .daß am Führungsstück (2) und am Schaft (4) jeweils ein vorstehendes Lappenpaar (16) bzw. -(17) vorgesehen ist, die an einem Ring (18) angelenkt sind (Fig. 3).
17. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung (6) ein Faltenbalg (5), insbesondere aus Metall dient.
18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) über ein Gewindestück (13) mit dem Schaft (4) verbunden ist.
19. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (7) mindestens an den Endbereichen des Führungsstücks (2) vorgesehen sind.
20. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (1) und das Führungsstück (2) undder Schaft (4) mindestens teilweise zur Spanabfuhr hohl ausgebildet sind.
21. Werkzeug nach Anspruch 15 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Kardangelenk (15) eine flüssigkeitsdichte Durchführung vorgesehen ist.