DE2735227A1

DE2735227A1 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE2735227A1
Application number: DE19772735227
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klaissle; Wolfgang Dipl Ing Peetz
Original assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Current assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2735227C2; DK338278A; CH629987A5; GB2001878A; BR7804996A; FR2399537A1; GB2001878B; US4210215A; FR2399537B1; NL7808189A; JPS5428203A; MX146619A

Description

Dipl.-Ing. Walter Jackitch η j ο c ο η τ

Hawera Probst GmbH + Co. ^- A 35 777-scho

Schützenstraße 77

798Ο Ravensburg

Gesteinsbohrer

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer, insbesondere für Drehschlag.- und Hajiunerbohrraaschinen.N^achneiden und mit mindestens einer Bohrmehlnut, die in Axialrichtung von einem wendelförmig um die Bohrerachse verlaufenden Steg begrenzt ist, dessen eine Seitenfläche eine Bohrmehltragfläche bildet, die in den Boden der Bohrmehlnut übergeht.

Bei einem bekannten Gesteinsbohrer dieser Art verläuft der Nutboden nahezu über die ganze Breite der Nut parallel zur Bohrerachse, so daß eine im Axialschnitt etwa rechteckförmige Bohrmehlnut gebildet wird. Der Nutboden geht in den annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisenden Steg über, der die Bohrmehlnut in Axialrichtung des Bohrers begrenzt.

Infolge der rechteckigen Querschnittsausbildung wird der Steg beim Einsatz des Bohrers rasch verschlissen. Mit zunehmendem Verschleiß des Steges nimmt auch die Tiefe der Bohrmehlnut ab, so daß es vorzeitig zu einer schlechten Förderung des Bohrmehls in der Nut kommt. Das Bohrmehl wird dann nicht mehr in ausreichendem Maße aus dem Bohrloch gefördert und es tritt in der Nut ein Bohrmehlstau auf, wodurch der Bohrfortschritt verlangsamt wird. Unter Umständen kann es sogar zu einem Stillstand

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der Bohrmaschine kommen. Der nachlassende Bohrfortschritt führ": auch zu einer starken Belastung des Bohrers, der dabei sogar zu Bruch gehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer dieser Art so auszubilden, daß er auch nach langer Einsatzdauer einen hohen Bohrfortschritt gewährleistet, selbst wenn er bei leistungsstarken Bohrmaschinen verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Boden der Bohrmehlnut von der Bohrmehltragfläche aus unter einem spitzen Winkel zur Bohrerachse geradlinig bis zur Rükkenfläche des Steges verläuft und daß das Verhältnis der in Achsrichtung des Bohrers gemessenen Breite ücv Bohrmehlnut zur Rückenbreite des Steges größer als 5 : 1 ist.

Dadurch ergibt sich eine asymmetrische? Ausbildung der Nut, die im Bereich der Bohrmehltragfläche ihre größte Tiefe hat, die in Richtung auf den Steg stetig abnimmt. Da die Förderung des Bohrmehls in der Mut in der Regel im unteren Drittel der Nut erfolgt, steht für das Bohrmehl ein ausreichend großer Raum zur Verfügung, so daß das Bohrmehl rasch aus dem F5ohrloch transportiert werden kann. Die Breite der Stege ist infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung im Vergleich zur Breite der Nut sehr gering, wodurch sich nur eine geringe Reibung an der Bohrlochwand und damit ein großer Bohrfortschritt ergibt. Die Querschnittsfläche des Steges nimmt infolge des schräg und geradlinig verlaufenden Nutbodens in Richtung auf die Bohrerachse stetig zu. Mit zunehmendem Verschleiß des Steges nimmt dadurch der Querschnitt der Rückenfläche zu, wodurch eine erhebliche

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Verschleißminderung erreicht wird. Der pro Zeiteinheit erfolgende Materialabtrag des Steges nimmt ständig ab, so daß nur eine geringe, die schnelle Bohrmehlförderung nicht beeinträchtigende Verkleinerung der Bohrmehltragfläche erfolgt. Die Bohrmehltragfläche bleibt ausreichend groß, um eine rasche Bohrmehlförderung und damit einen großen Bohrfortschritt zu gewährleisten. Der erflndungsgemäße Gesteinsbohrer ist infolge der geringen Wandreibung, der guten Bohrmehlförderung und des hohen Bohrfortschrittes vorteilhaft für kleine und leistungsstarke Bohrmaschinen geeignet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 in Seitenansicht einen erfindungngemäßen Gesteinsbohrer, Fig. 2 den Gesteinsbohrer gemäß Fig. 1, bei dem nur ein Teil der Bohrnuten dargestellt ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie ITT-III in Fig. 1, Fig. ¹J in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 3.

Der in der Zeichnung dargestellte Gesteinsbohrer ist insbesondere für drehschlagendes Bohren geeignet und weist eine Bohrschneide 1 auf, die vorzugsweise durch eine eingelötete Hartmetallplatte gebildet wird. Die Bohrschneide 1 besteht aus zwei dachförmig zueinander angeordneten Schneidenabschnitten la und Lb,

denen jeweils eine Bohrmehlnut 2 bzw. 3 zugeordnet ist. Die beiden Bohrmehlnuten 2, 3 verlaufen wendelförmig um die Bohrerachse ¹J und sind in Axialrichtung durch wendelförmig um die Bohrerachse verlaufende Stege 5 und 6 begrenzt. Im Bereich der

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Bohrerspitze ist der Steganlauf geradlinig ausgebildet, wodurch sich eine beidseitig gute Abstützung der Hartmetallplatte und große Lotflächen zur sicheren Befestigung der Hartmetallplatte am Bohrkörper ergeben. Die Bohrmehlnuten 2, 3 gehen im Bereich des Einspannendes des Bohrers in einen zylindrischen Abschnitt 7 des Bohrers über, der an das Einspannende 8 anschließt.

Der Gesteinsbohrer hat vorzugsweise Durchmesser von 5 bis 20 mm und ist zum Tiefbohren vorgesehen. Vorteilhaft beträgt das Verhältnis der Bohrerlänge L zum Nenndurchmesser D etwa 20 : l.Wie Fig. 1 zeigt, ist der Nenndurchmesser D durch die Breite der Hartmetallplatte 1 bestimmt. Die Länge L des Bohrers entspricht dem Abstand zwischen der Bohrerspitze 9 und dem freien Ende des Einspannendes 8 (Fig. .2).

Der Steigungswinkel O^ der beiden Bohrmehlnuten 2, 3 beträgt vorteilhaft höchstens ¹IO⁰. Infolge dieser verhältnismäßig geringen Steigung der Bohrmehlnuten wird die Bohrmehlförderung verbessert.

Wie die Fig. 3 und ¹I zeigen, haben die Bohrmehlnuten 2, 3 asymmetrischen Querschnitt. Der Boden 10 der Nut 2, 3 verläuft, im Axialschnitt gesehen, über seine ganze Länge geradlinig und schließt einen Winkel β von etwa 15° mit der Bohrerachse Ί ein. Das dem Einspannende 8 zugewandte Ende des Nutbodens 10 schießt winklig an die Rückenfläche 11 des Steges 5» 6 an. Vorteilhaft beträgt der Winkel ei zwischen dem Nutboden 10 und der Rückenfläche 11 etwa 15° (Fig. 3). Das der Bohrerspitze 9 zugewandte Ende des Nutbodens 10 geht bogenförmig in die Bohrmehltragfläche 12 über. Die Tragfläche 12 ist um einen Winkel tf von etwa 5 bis 10° unterschnitten. Dadurch schließt die Bohrmehltragfläche im

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Bereich der Rückenfläche des Steges 5, 6 mit der Bohrerachse 4 einen in Richtung auf das Einspannende 8 sich öffnenden spitzen Winkel ein. Das auf der Tragfläche liegende Bohrmehl wird infolge der Hinterschneidung während des Bohrens bei auftretenden Axialstößen in Richtung auf den Nutboden 10, also in den Sammelraum 13 der Nut 2, 3 gelenkt. Das Bohrmehl bleibt dadurch während des Bohrens innerhalb der Nut 2,3 und wird rasch aus dem Bohrloch gefördert.

Um einen möglichst großen Sammelraum 13 im Bereich der Tragfläche 12 zu erhalten, liegt die Tragfläche 12 über nahezu ihre gesamte Länge auf einem Kreisbogen mit einem Radius r, der etwa das 0,7.bis 0,8-fache des Abstandes t zwischen dem Bohrerkern I¹J und der Bohrerhüllfläche 15 beträgt (Fig. 2). Dadurch hat der Bohrer bei großem Sammelraum 13 noch eine ausreichende Dicke, so daß er in diesem Bereich eine ausreichende Knickfestigkeit hat.*

Im Axialschnitt nimmt die Tiefe der Nut von der Bohrmehltragfläche 12 aus in Richtung auf das Einspannende 8 stetig ab. Infolge des verhältnismäßig kleinen Winkels O zwischen der Rükkenflache 11 des Steges 5, 6 und dem Nutboden 10 nimmt die Querschnittsfläche der Stege 5, 6 in Richtung auf die Bohrerachse ¹J stark zu. Wie in Fig. ¹J deutlich zu erkennen ist, nimmt im Axialschnitt die Rückenbreite F₀ über F₁ und F_? bis F, über eine kleine radiale Länge rasch zu. Infolge der Verbreiterung der Rückenfläche in radialer Richtung wird der Verschleiß pro Zeiteinheit mit zunehmender Einsatzdauer stark verringert. Dadurch bleibt ein großer Bohrfortschritt und eine rasche und einwandfreie Bohrmehlfordeiting auch nach langer Einsatzdauer des Boh rers erhalten. Der Rückenverschleiß des Steges 5> 6 ist also durch die asymmetrische Gestaltung der Bohrmehlnuten 2, 3 nicht * Der Keilwinkel C zwischen der Bohrmehltragfläche 12 und

dem Boden 10" der in Richtung auf die Bohrerspitze 9 fol- _g gendenNut liegt zwischen etwa 70 und 80 .

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linear, so daß auch nach langer Einsatzdauer nur eine geringe radiale Dickenabnahme des Steges 5> 6 und eine entsprechend geringe radiale Verkleinerung der Bohrmehltragflache 12 erfolgen. Die Bohrmehlförderung wird dadurch praktisch nicht beeinträchtigt, so daß ein hoher Bohrfortschritt erzielt wird.

Zur Verringerung der Wandreibung ist das Verhältnis der Bohrmehlnutenbreite N zur Rückenbreite P vorteilhaft größer als 5:1. Bei einem solchen Verhältnis haben die Stege 5, 6 nur eine geringe Breite, wodurch die Reibung an der Bohrlochwand verringert und die Größe der Bohrmehlnuten 2, 3 vergrößert v/erden. Die verringerte Stegbreite und die damit erreichte Vergrößerung der Bohrmehlnuten 2, 5 erhöhen die Einsatzdauer· des Bohrers und verbessern den Bohrfortschritt. Zweckmäßig beträgt die Rückenbreite F etwa 1/5 bis 1/10 des Nenndurchmessers D des Bohrers. Dadurch ist die Rückenbreite der Stege auch bei großem ilenndurchmesser klein und die Bohrmehlnuten 2, 3 entsprechend groß, so daß das bei größeren Bohrern verstärkt anfallende Bohrrnehl einv/andf re i aus dem Bohrloch gefördert wird.

Zur Verbesserung der Bohrmehlförderung ist der Bohrerkern l'l über nahezu die gesamte Länge der Bohrmehlnuten 2, 3 zyLindrisch ausgebildet (Fig. 2), wobei die Zylinderachse durch die Bohrerachse ¹J gebildet wird. Der Bohrerkern l'l wird durch den von den Bohrmehlnuten 2,3 umschlossenen Abschnitt des Bohrers gebildet. Der Durchmesser d des Bohrerkerns 14 ist höchstem;; halb so groß wie der Nenndurchmesser D, so daß der Bohrer· eine hohe Knickfestigkeit hat. Lediglich im Endbereich des Bohrers verbreitert sich der Bohrerkern l'J in Richtung auf den Bohrerschaft 8. Vorteilhaft erfolgt die Verbreiterung des Bohrerkernes I¹J, im Axialschnitt gesehen, nicht linear^ sondern parabolisch oder hyperbolisch. Dadurch wird der Faserverlauf des

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Bohrers in diesem Bereich nur wenig gestört. In vorteilhafter Weise erfolgt die Zunahme des Kernquerschnittes über eine Axiallänge 16 von höchstens 30 % der gesamten axialen Länge der Stege 5, 6. Vorteilhaft verbreitert sich der Bohrerkern \k, im Axialschnitt gesehen, kreisbogenförmig mit einem Radius R, der mindestens 100 mm beträgt. Durch diese über eine kurze Länge des Bohrers erfolgende hohe Kernstärkenzunahme im Bereich des Auslaufes der Bohrmehlnuten 2,3 unmittelbar unterhalb des zylindrischen Bohrerabschnittes 7 kann der Bohrer im Betrieb auftretende hohe Biegewechselbelastungen sicher aufnehmen, die beispielsweise durch unsauberes Führen der Bohrmaschine bei nahezu voller Bohrtiefe auftreten können. Die hohen Biegewethselbelastungen müssen dann über eine verhältnismäßig kurze freie Biegelänge aufgenommen werden, was durteh die hohe Kernstärkenzunahme erreicht wird. Dadurch werden trotz der schlanken Aur.h i ldutu; des Bohrers Schaftbrüche vermieden. Wie Fig. 2 ze igt,wird, im Axialschnitt gesehen, ei ie Tangentialebene, die in der Übergangsstelle 17 vom erweiterten Bohrerkernabschnitt zum zylindrischen Bohrerkernabschnitt l'l an den die Außenseite des erweiterten Bohrerkernabschnittes enthaltenden Kreis gelegt wird, durch die Außenseite des zylindrischen Bohrerkernabschnittes I¹J gebildet. Der zylindrische Bohrerkern geht also stetig in den erweiterten Bereich über, so daß der Faserverlauf nur wenig gestört und die Festigkeit in diesem Bereich ausreichend hoch ist.

DerGesteinsbohrer hat bei schlanker Ausbildung einen verhältnismäßig großen Raum zur Bohrmehl förderung, was die Bohrgeschwindigkeit begünstigt. Die asymmetrische Ausbildung der Bohrmehlnuten 2,3 ergibt eine Verringerung der Wandreibung bei gleichzeitig ausreichend großem Raum zurBohrmeh.L-förderung. Da der Bohrerkern 14 über nahezu die gesamte Länge der Bohrmehlnuten konstanten Durchmesser d hat, wird die Tiefe der Bohrmehlnuten 2, 3 über die Länge des Bohrers nicht verändert, so daß über die gesamte Bohrerlänge ein einwandfreier Bohrmehltransport stattfindet.

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Claims

Ansprüche

1. Gesteinsbohrer, insbesondere für Drehschlag- und Hammerbohr-

maschinen^mitBohr^und mit mindestens einer Bohrmehl riu t, die

Schneiden
in Axialrichtung von einem wendelförmig um die Bohrerachse verlaufenden Steg begrenzt ist, dessen eine Seitenfläche eine Bohrmehltragflache biLdet, die in den Boden der Bohrmehlnut übergeht , dadurch gekonnze ichriet, daß der Boden (10) der Bohrmehlnut (2, 3) von der BohrmehLt-ragfleiche (12) aus unter einem spitzen Winkel ((i ) zur Eiohrerachse (Ί) geradlinig bis zur Rückenf lache (11) des Steges (5, 6) ver· Läuft und daß das Verhältnis der in Achsrichtung des Bohrers gemessenen Breite (II) der Bohrmehlnut (2, 3) zur HUckenbreite (F) des Steges (5, 6) größer als 5 : I ist.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückenbreite (F) des Steges (5, 6) zwischen etwa 1/5 bis 1/10 des Menndurchmessers (U) des Bohrers beträgt.

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutboden (10) bogenförmig in die Bohrmehltragfläche (12) übergeht, die um einen spitzen Winkel (Ö* ), vorzugsweise von etwa 5° bis 10°, unterschnitten ist.

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Ί. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrmehltragfläche (12), im Axialschnitt gesehen, auf einem Teil eines Kreisbogens liegt, dessen Radius (r) etwa das 0,7 - 0,8 - fache des Abstände;-, zwischen dem Bohrerkern (1'I) und der Hüllfläche des Bohrer·:; beträgt.

5. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 - H, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkern (I¹O über nahezu die gesamte, die Nuten (2, 3) aufweisende Bohrerlänge zylindrisch ist, wobei die Zylinderachse durch die Bohrerachse (H) gebildet ist.

6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bohrerkern (l'l) im Bereich des Einspannende.·; (8) des Bohrers in Richtung auf das Einspannende erweitert-.

7. gesteinsbohrer, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bohrerkern (I¹O im Bereich de:; Einspannendes (8) des Bohrers, im Axialschnitt gesehen, in Richtung auf das Einspannende parabolisch oder hyperbolisch, vorzugsweise kreisbogenförmig, erweitert.

8. Gesteinsbohrer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Kernquerschnittes über eine AxLaL-länge (16) von höchstens 30 % der desamtspirall'inge erfoLgt.

9. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß,im Axialschnitt gesehen, die TangentiaIe an den die Außenseite des erweiterten Bohrerkernabschnittes enthaltenen Kreis in der Übergangsstelle (17) vom zylindrischen Bohrerkernabschnitt (I¹O zum erweiterten Bohrerkernabschnitt durch die Außenseite des zylindrischen Bohrerkernabschnittes (I¹O gebildet ist (Fig. 2).

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10. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) des Bohrerkerns (I¹O im zylindrischen Bereich höchstens gleich dem halben Nenndurchmesser (D) des Bohrers beträgt.

11. Gesteinsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel (ε ) zwischen dem Nutboden
(10) und der BohrmehltragfISche (12) zwischen etwa 70 bis 80° liegt.

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