DE2735368A1

DE2735368A1 - Gesteinsbohrer mit hartmetall- bohrkopf

Info

Publication number: DE2735368A1
Application number: DE19772735368
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klaissle; Bernhard Moser; Wolfgang Dipl Ing Peetz
Original assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Current assignee: Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Priority date: 1977-08-05
Filing date: 1977-08-05
Publication date: 1979-02-15
Also published as: NL7808103A; MX148827A; BR7805006A; DK338378A; CH630996A5; JPS5428703A; DE2735368C2; US4202420A; GB2001879A; GB2001879B

Description

Hawera Probst GmbH +Co. A 35 303-lsch

Schützenstraße 77

7980 Ravensburg -

Gesteinsbohrer mit Hartmetall-Bohrkopf

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren, mit einem am freien Ende des Bohrerschaftes sitzenden Bohrkopf, der mindestens teilweise aus Hartmetall besteht.

Es sind bereits Gesteinsbohrer dieser Art bekannt geworden, bä welchen in die Bohrkrone diametral verlaufende Hartmetallplättchen eingesetzt sind, welche entlang ihrer die Stirnfleiche der Bohrkrone bildenden Längskante dachförmig geschliffen sind. Bei diesen Gesteinsbohrem ist häufig zum Zentrieren des Bohrers im Bohrerloch ein gesonderter Zentrierbohrer vorgehen. Außer zweischneidigen Bohrkronen sind auch Kreuzbohrer bekannt, bei welchen an der Stirnfläche der Bohrkrone insgesamt vier Hartmetallschneiden gleichmäßig über die Stirnfläche verteilt und kreuzförmig angeordnet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den bekannten Gesteinsbohrern eine hohe Antriebsleistung notwendig ist, wenn ein rascher Fortschritt des Bohrvorganges erzielt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gesteinsbohrer der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine er höhte Bohrleistung bei gleichem Aufwand an Antriebsenergie gegen über den seither bekannten Gesteinsbohrern erzielt werden kann.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfincungsgemaß vorgesehen, daß der an seiner stirnseitigen Draufsicht kreisscheibenförmig ausgebildete Bohrkopf aus einem Voll-Kartmetall-Formstück bestehfj aus dessen Stirnseite als Pyraniden oder Pyramidenstumpfe ausgebildete Schneidkörper herausgearbeitet sind, die sich mit zunehmendem Abstand vom Bohrerschaft verjüngen. Zweckmäßig können die pyramidenförmigen Schneidkörper spitze Winkel von etwa 50 bis 90° aufweisen. In der stirnseitigen Draufsicht bilden die Schneidkörper ein Waffelmuster, das vorteilhaft exzentrisch zur Eohrerachse ausgebildet ist. Hierdurch ergeben sich viele kleine abrasive Zähne nit dem Effekt einer ungleichen Zahnteilung. Der Vorteil besteht neben der oben erwähnten gesteigerten Bohrleistung in einer wesentlich höheren Rundheit des Bohrloches und in der Möglichkeit in Eisenbeton die Eisenarmierung zu durchtrennen. Beide Vorteile sind besonders für die Verwendung von Dübeln wichtig, welche in die ausgeführten Bohrlöcher eingesetzt werden sollen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsforn eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers für Bohrlöcher, vorzugsweise mit einen Durchmesser von mehr als 15 nun und einem Längen-Durchmesserverhältnis der Bohrungen von mehr als 10 : 1 ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Bohrkopf als ringförmiger Voll-Hartmetall-Rohrkörper ausgebildet ist, an dessen ringförmiger Stirnseite die pyramidenförmigen Schneidekörper in waffeiförmiger Anordnung sitzen, wobei vorteilhaft infolge des Schleif-Vorganges, bei welchem die Schneidkörper aus dem Vollmaterial herausgearbeitet worden sind, die Schneidkörper zueinander in

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Reihe angeordnet sind und diese Reihen exzentrisch zur Bohrachae verlaufen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können bei einem derartigen Gesteinsbohrer zur Erhöhung der Bohrleistung auch über die Umfangsfläche des Bohrkopfes verteilt mehrere pyramidenförmige Sohneidkörper angeordnet sein.Der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer ist zur Verwendung in Schlag- und Hamm erb ohrmas chin en vorge s ehen·

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den beiden Ausfuhrungsbeispielen, die nachstehend be schrieben und in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Gesteinsbohrer in verkürzter Darstellung und in der Ansicht von der Seite,

Fig. 2 in der Draufsicht auf seine Stirnseite und Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Gesteinsbohrer nach Fig. 1,

Fig. lJ eine in Fig. 1 bei X angedeutete Einzelheit in vergrößer ter Darstellung und

Fig. 5 eine in Fig. 2 bei Y angedeutete Einzelheit, ebenfalls in vergrößerter Darstellung,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform des Bohrers nach den Fig. 1 bis 5 in seiner stirnseitigen Ansicht und

Fig. 7 als zweites Ausführungsbeispiel einen Gesteinsbohrer in Seitenansicht und in verkürzter Darstellung und

Pig. 8 in der Draufsicht auf seine Stirnseite.

Der in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Gesteinsbohrer ist für drehschlagendes Bohren zum Herstellung von Tiefbohrungen in Mauerwerk oder Beton bestimmt, welche einen Durchmesser von mehr als 15 mm

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haben und deren Längen-Durchmesserverhältnis größer als 10 : ist. Der Bohrer hat einen Einspannschaft 1 zur Befestigung in einer Schlag-und Hannüerbohrmas chine. " . In den Einspannschaft ist der Bohrerschaft 2 des Rohrers eingesetzt. Dieser ist in der aus Fig. 3 erkennbaren Weise rohrförmig ausgebildet und trägt an seiner Umfangsflöche eine Förderwendel mit einer Wendelsteigung von etwa 10°. Der Bohrerschaft 2 ist an seiner freien Stirnseite mit einem Voll-Hartmetall-Schneidring durch Hartlötung fest verbunden. Der in Fig. 2 in seiner stirnseitigen Draufsicht wieder—gegebene Schneidring H weist in seiner Stirnseite als Pyramiden oder Pyramidenstümpfe ausgebildete Schneidkörper 5 auf, welche aus den Schneidring durch Schleifen herausgearbeitet sind. Die Schneidkörper 5 weisen gemäß Fig. '» Spitzenwinkel (^ von 50 bis 90° auf. Die bei dem Kerausschleifen der Pyramiden-Schneidkörper 5 entstehenden Grundlinien 6, welche die nicht näher bezeichneten, quadratischen Grundflächen der Schneidkörper begrenzen, schneiden sich jeweils unter einem Winkel ^. Sie verlaufen in einem gegenseitigen Abstand "a",der das Rastermaß des waffeiförmigen Rasterfeldes, welches die Schneidkörper 5 bilden, bestimmt und etwa 1 bis 6 mm, vorzugsweise etwa 3 bis ¹I mm beträgt. Wie Fig. 2 außerdem zeigt, verlaufen die der Drehachse 7 des Bohrers am nächsten liegenden Grundlinien 6 mit einer die Exzentrizität des Waffelmusters gegenüber der Drehachse 7 bestimmenden Entfernung "e". Durch diese exzentrische Anordnung des Rasterfeldes (Waffelmusters) gegenüber der Drehachse 7 wird der Effekt einer ungleichen Zahnteilung erzielt, obwohl alle Schneidkörper 5 gleich groß sind und demgemäß gleichmäßig über die Stirnfläche der Bohrkrone verteilt sind.

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Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des VoIl-Hartmetall-Schneidringes 4 besteht darin, daß der dargestellte Bohrer zum Zentrieren im Gegensatz zu den bekannten Bohrkronen keinen gesonderten Zentrierbohrer benötigt, sondern mit dem in Längsrichtung ausgeübten Meißelschlag der nicht dargestellten Antriebsmaschine wenige Millimeter tief eingetrieben zu werden braucht und daß dann unmittelbar der Drehschlag der Antriebsmaschine eingeschaltet werden kann. Die Bohrleistung des erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers ist im Vergleich zu den seither bekannt gewordenen Gesteinsbohrern infolge der nur an der Stirnfläche des ringförmigen Bohrkopfes*um etwa 30 % höher, weil bei fortschreitenden Bohrvorganr; ein Bohrkern stehen bleibt, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser "d*des Bohrerschaftes 2 ist.

Das Beseitigen des Bohrkernes aus dem Bohrerschaft ist problemlos, da durch Trennen des Bohrerschaftes von der Maschinenauf- nahme der Bohrkern nach hinten entfernt werden kann. Dabei ist es wichtig, daß der lichte Rohrdurchmesser im Bereich.des Ein- »pannschafte? erhalten bleibt.

Die als Gewinde ausgebildete Pörderwendel 3 reicht, wie praktische Erprobungen ergeben haben, für den Bohrmehltransport aus. Eine zusätzliche Absaugung des Bohrmehles ist nicht erforderlich und scheint nach den bisher gewonnenen Erkenntnissen auch keine wesentliche Verbesserung in der Bohrleistung zu bringen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwi schen dem Bohrerschaft und dem Einspannschaft durch die Pörder wendel 3 hergestellt, welche unmittelbar als Gewinde dient und

erfolgenden Qesteinszerkleinerung

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nach beendigtem Bohrvor^anp; es ohne weiteres erlaubt, daß der Bohrerschaft 2 vom Einspannschaft 1 durch Herausschrauben getrennt werden kann.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, weist die Förderwendel 3 nur eine sehr geringe Nuttiefe 8 auf. Infolge dieser geringen Nuttiefe 8 der Förderwendel sind die axialen Abstrahlflächen, die für die Schallübertragung bei der longitudinalen Schwingung des Bohrers beim Bohrprozeß verantwortlich sind, sehr gering. Eine vergleichende Lärmmessung bei einem Standard-Wendelbohrer und einem erfindungsgemäß gestaltetem Steinbohrer ergibt eine Reduzierung des Lames um 10 bis 15 dB.

Dieser Vorteil der verminderten Schallemission ist nicht nur auf die Reduzierzung der Abstrahlflächen, sondern auch auf die Dämpfung von hochfrequenten Biegeschv/ingungen zurückzuführen, ivelche der geometrisch günstige Querschnitt des Bohrschaftes ermöglicht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Bohrers zeigt sich in der Möglichkeit, daß neben dem bekannten Baustoffen, wie Mauerwerk und Beton auch zusätzlich in den Baustoff eingelagerte Eisenarmierungen mit Durchmessern bis zu 10 mm durchtrennt werden können. Dies wird durch die erftidungsgemäße Gestaltung der Schneidkörper im Hartmetall-Schneidring Ί erreicht, da diese Schneidkörper infolge ihrer großen Anzahl und ungleichen Anordnung wie ein Präser wirken.

Bei dem in Fig. 6 in seiner stirnseitigen Draufsicht abgewandelten Steinbohrer sind die pyramidenförmig ausgebildeten Schneidkörper an ihrer Grundfläche rautenförmig ausgebildet. Di· Grundlinien 6, von denen die Grundflächen der pyramidenförmigen Schneidkörper 5 begrenzt werden, schneiden sich jeweils unter einem Winkel ΤΓ von 45°.

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A*

Unabhängig von der quadratischen oder rautenfömigen Ausbildung der GrundflSchen der pyramidenförmigen Schneidkörper 5 ist bei beiden Ausführungsformen vorgesehen, daß auch an der Umfangsfläche des Bohrkopfes Ί zahlreiche im Querschnitt drei-eckförmige Schneidezähne 9 aus dem Bohrkopf herausgearbeitet sind. Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgernäß gestalteten Bohrkopfes ist der Voll-Hartmetall-Schneidring Ί zweckmäßig an seinem Innendurchmesser und/oder Außendurchmesser D axial hinterschliffen um einen Winkel<X gemäß Fig. 3, der zwischen 1 bis 10° betragen kann.

Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgenäßen Gesteinsbohrers nach Fig. 2 bzw. Fig. 6 kann die Schneidringbreite b, das 1,1 - 2-fache der V/andstärkej betragen. Die oben erwähnte Exzentrizität e des Rasterfeldes gegenüber der Drehachse 7 des Bohrers beträgt zweckmäßig 0,1 bis 0,9 des Rasterabstandes a, vorzugsweise etwa e gleich 0,5 χ a.

Der als zweites Ausführungsbeispiel in den Fig. 7 und 8 dargestellte Steinbohrer kann bevorzugt zur Herstellung von Bohrlöchern mit weniger als 20 mm Außendurchmesser verwendet werden und hat einen einstückig mit seinem leicht konischen Einspannschaft 11 verbundenen Bohrerschaft 12, der als ein- oder zweigänige Wendel ausgebildet sein kann. Auf seine freie Stirnseite ist ein in seiner stirnseitigen Draufsicht kreisscheibenförmig ausgebildeter Bohrkopf 1Ί aufgelötet. Dieser ist als Hartmetall-Vollkreisschreibe ausgebildet und trägt an seiner stirnseitigen, freien Scheibenfläche zahlreiche pyramidenförmige Schneidkörper 15, welche durch Schleifen aus der Kartmetallscheibe herausgearbeitet sind und jeweils quadratische Grundflächen haben.

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Der wesentliche Vorteil dieses ''erkzeu^es tritt besonders bei seiner Verwendung für die Dübeltechnik in Erscheinung und besteht darin, daß das erzeugte Bohrloch eine wesentlich größere Rundheit aufweist und daß ohne weiteres Eisenarmierungen bis zu einer sStärke von 10 mm durchgetrennt werden können.

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Leerseite

Claims

273b368 Hawera Probst GmbH +Co. A 35 8o8-lsch .Schütr.enstraße 77 798O Ravensburc Ansprüche

1. Gesteinsbohrer für drehschlagendes Bohren, mit einen am freien Ende des Bohrerschaftes sitzenden Bohrkopf, der mindestens teilweise aus Hartmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der in seiner stirnseitigen Draufsicht kreisseheiben- bzw. kreisringförmig ausgebildete Bohrkopf aus einem Voll-Hartmetall-Formstück (IJ) besteht, aus dessen Stirnseite als Pyramiden oder Pyramidenstümpfe ausgebildete Schneidkörper (5) herausgearbeitet sind, die sich mit zunehmendem Abstand vom Bohrerschaft (2) verjüngen.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkörper (5, 15) Spitzenwinkel ((?>) von 50 bis 90° haben.

3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der pyramidenförmigen Schneidkörper (5, 15) quadratisch ausgebildet sind.

ή. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der pyramidenförmigen Schneidkörper (5) rautenförmig ausgebildet sind und einen Eckenwinkel (^*) von etwa l»5° aufweisen.

5. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasterabstand (a), welchen die aneinander anschließenden Grundflächen der pyramidenförmigen Schneidkörper (5, 15) bilden, zwischen 1 und 6 mm beträgt.

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6. Rohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Schneidkörpern (5, 15) gebildete Rasterfeld konzentrisch zur Drehachse (7) des Bohrers angeordnet is-t.

7. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Schneidkörpern (5, 15) gebildete Rasterfeld exzentrisch zur Drehachse (7) ausgebildet ist, wobei die Exzentrizität (e) das 0,1 bis 0,9-fache des Rasterabstandes (a), vorzugsweise etwa e = 0,5 x a beträgt.

8. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (2) rohrförmig ausgebildet ist.

9. Bohrer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (2) außen mit einer Förderwendel (3) versehen ist.

10. Bohrer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Stirnseite des Bohrerschaftes (2) befestigte Bohrkopf (4) als Ringscheibe ausgebildet ist.

11. Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wandstärke (w) des Bohrerschaftes (2) zum Außendurchmesser (D) zwischen 1 : 5 bis 1 : 10 beträgt.

12. Bohrer nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (3) nach Art eines Rechteckgewindes ausgebildet ist.

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— τ: —

13. Bohrer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (3) eine geringe Steigung von etv;a 10 mm aufweist.

1Ί. Bohrer nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pörderwendel (3) als Gewindeverbindung des Bohrerschaftes (2) mit dem Einspannschaft (1) verwendet ist.

15. Bohrer nach Anspruch l¹», dadurch gekennzeichnet, daß zur Bohrkernbeseitigung der mit einer durchgehenden Bohrung versehene Bohrerschaft (2) mit dem Einspannschaft (1) lösbar verbunden ist.

16. Bohrer nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des ringförmigen Bohrkopfes (4) das

(W;
1,1 bis 2-fache der Wandstärkejdes Bohrerschaftes (2) beträgt.

17. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichzeichnet, daß die Breite (b) des ringförmigen Bohrkopfes (ti) das 1 bis 2-fache des Rastermaßes (a) betragt.

18. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der rin^5rmige Bohrkopf (¹O an seinem Innen- und/oder Außenmantel axial um einen V/inkel («) hinterschliffen ist, der zwischen 1° und 10° liegt.

19· Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (¹O an seiner Umfangsflache mit pyramidenförmigen Mantel-Schneidkörpern (9) versehen ist, die aus dem Hartmetallwerkstoff des Bohrkopfes herausgearbeitet sind.

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20. Bohrer nach einem der Ansprache 1 bis IQ, dadurch gekennzeichnet, daß der Kartnetall-Bbhrkoof (Ί) mit den Bohrerschaft (2) durch Hartlötung verbunden ist.

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