DE3234521A1 - Round-shank cutter - Google Patents
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Abstract
Description
Rundschaftmeißel Picks
Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel, insbesondere für Teilschnittmaschinen des Berg- und Tunnelbaus, der aus einem auswechselbar in einem Meißelhalter drehbar befestigten Schaft mit einer an der Spitze des Schaftes mit dem zu schneidenden Mineral in Eingriff stehenden Harbinetallschneide besteht.The invention relates to a round shank chisel, in particular for partial headers mining and tunneling, which consists of an exchangeable swivel in a chisel holder attached shank with one at the tip of the shank with the one to be cut Mineral-engaged hard metal cutting edge.
Die Schneidmeißel an den Schrämköpfen von beispielsweise Teilschnittmaschinen oder auch auf Walzen von Walzenschrämmaschinen stellen Werkzeuge dar, mit denen das Mineral, beispielsweise Gestein oder Kohle, geschnitten bzw. losgeschnitten wird. Da an den Spitzen der Meißel die gesamte installierte Leistung der Maschine in Zerkleinerungsarbeit umgesetzt wird, sind Meißel in höchstem Maße Verschleißprodukte. Um beim Einsatz von Schneidmeißeln eine möglichst große Leistung erzielen zu können, werden die Meißel so berechnet, daß sie hinsichtlich des Verschleißes eine ausreichende Dicke aufweisen, daß sie jedoch im Hinblick auf ein günstiges Schneiden nur so dünn gestaltet werden, daß der Gewinnungsvorgang nicht durch Brechen sondern durch Schneiden bewirkt wird. Je widerstandsfähiger das Gestein, desto- höher soll die spezifische Löseleistung liegen. Mit den heute bekannten Meißel konstruktionen ist eine solche Vorstellung jedoch nicht zu verwirklichen. Bei Erhöhung der Maschinenkräfte müssen zweckmäßigerweise auch dickere Meißel gewählt werden, damit die Meißel nicht vorzeitig brechen. Bei den derzeitigen Meißeln bringt auch die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit aufgrund der ansteigenden Temperaturen keine Leistungsverbeserung.The cutting bits on the cutting heads of, for example, roadheaders or on rollers of roller cutting machines represent tools with which the mineral, for example rock or coal, cut or cut loose will. Since at the tips of the chisels the entire installed power of the machine is implemented in crushing work, chisels are extremely wear-and-tear products. In order to be able to achieve the greatest possible performance when using cutting chisels, the chisels are calculated in such a way that they are adequate in terms of wear Have thickness, but only so thin in terms of cheap cutting be designed that the Extraction process not by breaking but is effected by cutting. The more resistant the rock, the the specific dissolving performance should be higher. With the chisel designs known today however, such an idea cannot be realized. When the machine forces increase It is advisable to choose thicker chisels so that the chisels do not break prematurely. With current chisels, there is also an increase in cutting speed no performance improvement due to the rising temperatures.
Für das Schneiden von Gestein und Kohle werden üblicherweise Rundschaft- oder Fl achmeißel verwendet. Der Fl achmeißel oder auch Dachmeißel genannt wird zum Schneiden von Gestein nicht mehr verwendet, da er nur eine Arbeitsrichtung aufweist. Da beim Schneiden mittels Schneidköpfen von Teilschnittmaschinen aber mindestens zwei Arbeitsrichtungen erforderlich sind, werden Fl achmeißel unzulässig belastet.For cutting rock and coal, round shafts are usually used or flat chisels are used. The flat chisel or roof chisel is called No longer used for cutting rock as it only has one working direction. Since when cutting with the cutting heads of roadheaders, at least two working directions are required, flat chisels are subjected to impermissible loads.
Rundschaftmeißel bestehen im wesentlichen, wie in der eingangs geschilderten Gattung beschrieben, aus einem runden Schaft, auf dessen konisch sich verjüngenden Spitze ein von der konisch verjüngenden Spitze teilweise ummantelter Hartmetalleinsatz angeordnet ist. Der Hartmetalleinsatz ist in die Kegelspitze des Rundschaftmeißels eingelötet. Der Kegelmantel besteht aus einem weicheren Material. Der Rundschaftmeißel steckt mit dem unteren Ende des Schaftabschnittes in einer Bohrung eines Meißel halters.Picks consist essentially of the same as in the one outlined above Genus described, from a round shaft, on its conically tapering Tip a hard metal insert partially encased by the conically tapering tip is arranged. The carbide insert is in the cone tip of the pick soldered in. The cone shell is made of a softer material. The pick inserted with the lower end of the shaft section in a bore of a chisel holder.
Die Befestigung des Schaftes in dem Meißelhalter ist drehbar ausgebildet, da die abgerundete Kegelspitze durch die Reibung am Mineral ständig drehend nachgeschliffen wird.The attachment of the shank in the chisel holder is designed to be rotatable, because the rounded cone tip is continuously re-ground by the friction on the mineral will.
Der wesentliche Nachteil der bekannten Rundschaftmeißel besteht darin, daß aufgrund der Größe des Keilwinkels des Meißels dieser von der Konstruktion her eher stumpf als spitz zu bezeichnen ist.The main disadvantage of the known picks is that that due to the size of the wedge angle of the chisel this from the construction rather blunt than pointed.
Bei der Verkleinerung des Keilwinkels allerdings wird der Meißel in seiner Gesamtheit zu schlank und bei entsprechender Belastung zu früh brechen.When reducing the wedge angle, however, the chisel becomes in Too slim in its entirety and too early to break if the load is appropriate.
Der an den Schneidköpfen von Teilschnittvortriebsmaschinen konstruktiv festlegbare Anstellwinkel, das ist der Winkel zwischen der Tangente durch die Meißel spitze an der Schneidbahn und der Längsachse des Meißels wird so gewählt, daß unter Berücksichtigung des Keilwinkels ein kleinerer Spanwinkel und ein größerer Freiwinkel entsteht. Nach kurzer Einsatzdauer ändert sich jedoch durch Verschleiß der Keilwinkel des Meißels derart, daß der Freiwinkel, also der Winkel zwischen der Tangente an der Meißel spitze und der Schneidlinie gegen Null geht. Auf diese Weise wird der Spanwinkel negativ und der Meißel schneidet schlecht.The constructive one on the cutting heads of partial cutting tunneling machines definable angle of attack, that is the angle between the tangent through the chisel point on the cutting path and the longitudinal axis of the chisel is chosen so that under Taking into account the wedge angle, a smaller rake angle and a larger clearance angle arises. After a short period of use, however, the wedge angle changes due to wear of the chisel in such a way that the clearance angle, i.e. the angle between the tangent the chisel point and the cutting line goes to zero. In this way, the Negative rake angle and the chisel cuts poorly.
Darüber hinaus belastet der übliche Anstellwinkel den Meißel und den Meißelhalter sehr stark auf Biegung. Brüche in den Haltern und den Hartmetalleinlagen sind häufig die Folge davon. Eine Verringerung der Anstellwinkel ist kaum möglich, da dann schon sehr bald der Meißelhalter am Gestein schleift. Für das erforder ich Drehen der Meißel ist ein Drehmoment notwendig, welches sich aus der Reaktionskraft aus der Drehung des Schneidkopfes ergibt, wobei der Hebelarm durch die Formgebung der Mei-Belspitze und durch den Anstellwinkel festgelegt ist. Da im Neuzustand nur die Spitze des Meißels am Gestein angreift, ist thsoretisch kein Hebelarm zum Drehen des Meißel 5 gegeben. Dieser Hebelarm stellt sich erst dann ein, wenn der Meißel einen Verschleiß zeigt und dann mit der Flanke am Gestein anliegt.In addition, the usual angle of attack puts a strain on the chisel and the Chisel holder very strong on bending. Breaks in the holders and the hard metal inserts are often the result of this. A reduction in the angle of attack is hardly possible, because then very soon the chisel holder grinds on the rock. For that I need Turning the chisel requires a torque, which results from the reaction force results from the rotation of the cutting head, the lever arm being shaped by the shape the Mei-Belspitze and is determined by the angle of attack. As in new condition only The point of the chisel engages the rock, is theoretically no lever arm for turning of the chisel 5 given. This lever arm is only set when the chisel shows wear and then rests with the flank on the rock.
Die Meißel spitze muß über das Hartmetall die gesamte Löseleistung auf das Gestein übertragen. Das Maximum wird dabei im unmittelbaren Bereich der Hartmetallspitze übertragen. In diesem Bereich tritt folglich der größte Wärmeübergang auf. Obwohl der Meißel nach einem gewissen Verschleiß, wie bereits erwähnt, sich dreht, bleibt die Meißel spitze bei Meißeln der bisherigen Ausführung ununterbrochen im Bereich des größten Wärmefl usses.The chisel tip must over the hard metal the entire dissolving power transferred to the rock. The maximum is in the immediate area of the Transfer carbide tip. The greatest heat transfer occurs in this area on. Although the chisel after a certain wear and tear, as already mentioned, itself rotates, the chisel tip remains uninterrupted in chisels of the previous version in the area of the greatest heat fl ow.
Die Masse des Hartmetalleinsatzes kann als ein Anhaltspunkt für die Standzeit des Meißels dienen. Je größer der Hartmetalleinsatz desto länger ist die Standzeit des Meißels. Bei den bekannten Rundschaftmeißeln ist jedoch der Hartmetalleinsatz zu klein um eine Standzeit zu verlängern. Eine Vergrößerung des Hartmetalleinsatzes ist nur über die Verdickung des Meißel schaftes zu erzielen.The mass of the cemented carbide insert can be used as a guide for the Service life of the chisel. The larger the carbide insert, the longer it is Service life of the chisel. In the known round shank bits, however, the hard metal insert is used too small to extend the service life. An enlargement of the carbide insert can only be achieved by thickening the chisel shaft.
Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Rundschaftmeißel, insbesondere für Teilschnittmaschihen des Berg- und Tunnelbaus, zu schaffen, der unter Vermeidung der obengenannten Nachteile eine verbesserte Geometrie im Hinblick auf die Optimierung der Kleil-, Span- und Freiwinkel aufweist, der die Verringerung des Anstellwinkels und die damit verbundene Verringerung des Winkels zwischen der Kraftresultierenden und der Meißel längsachse mit sich bringt, und der es erlaubt zur Verlängerung der Standzeiten eine größere Hartmetal lmenge einzubringen, und der darüber hinaus unter Berücksichtigung einer kostengünstigen und einfachen Herstellung eine breitere Schneidbahn zur Verteilung des Wärmefl usses auf eine größere Fläche mit der Folge geringerer Temperaturen in der Schneidbahn gewährleistet.In contrast, the invention has the task of creating a pick, in particular for partial cutting machines in mining and tunneling to create the while avoiding the above-mentioned disadvantages, an improved geometry in terms of on the optimization of the clevis, rake and clearance angle, which has the reduction of the angle of attack and the associated reduction in the angle between the Force resulting and the chisel longitudinal axis with it, and which allows it to introduce a larger amount of hard metal oil to extend the service life, and which, moreover, takes into account an inexpensive and simple production a wider cutting path to distribute the heat fl ow over a larger area with the consequence of lower temperatures in the cutting path.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hartmetallschneide als den Schaft mindestens teilweise umgebende Hülse ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention in that the hard metal cutting edge is designed as a sleeve at least partially surrounding the shaft.
Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die Hülse an ihrem vorderen Ende eine in Richtung auf das hintere Ende abgeschrägte Schneidkante aufweist.In the context of the invention, it proves to be particularly advantageous that the sleeve at its front end bevelled towards the rear end Has cutting edge.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die den Schaft umgebende Hülse in verlängerter Ausführung den Meißel hai ter teilweise umgebend ausgebildet ist.A particularly advantageous embodiment of the invention is included therein see that the sleeve surrounding the shank in an extended version of the chisel hai ter is partially designed to surround it.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.Further advantages of the invention are described in more detail in the subclaims.
Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin begründet, daß durch die Meißel konstruktion eine höhere spezifische Löseleistung übertragbar ist, daß die Meißel weniger schnell vertragen und höhere Kräfte übertragen können. Weiterhin erlaubt die besondere Geometrie der Meißel, daß sie sich selbst weniger aufheizen und daß ihre Schneidkante sich selbst schärft und auch nach anfänglichem Verschleiß weder der Span- noch Freiwinkel sich verändern.The technical progress of the invention is essentially therein reasons that the chisel construction has a higher specific loosening capacity it is transferable that the chisels tolerate less quickly and transmit higher forces can. Furthermore, the special geometry of the chisel allows it to be self heat less and that their cutting edge sharpens itself and also after initial Wear, neither the rake nor the clearance angle change.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematisierten Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels mit Meißelhalterung, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen RundschaftmeiBels mit einer teilweise die Meißelhalterung umgebenden Schneidhülse, Fig. 3 die Darstellung der durch einen schematisiert und teilweise dargestellten Rundschaftmeißel erzeugte Schneidbahn und Fig. 4 eine Seitenansicht nach Fig. 3.Several embodiments of the invention are in the drawings and are explained in more detail below. They show: FIG. 1 a schematic Section through an embodiment of a pick according to the invention with chisel holder, Fig. 2 shows another embodiment of a Round shank bit according to the invention with a partially surrounding the bit holder Cutting sleeve, Fig. 3 the representation of the schematic and partial by a Round shank chisel shown produced cutting path and FIG. 4 is a side view according to Fig. 3.
Nach der schematisierten Wiedergabe in Fig. 1 besteht der Rundschaftmeißel aus einer Hülse 2 aus Hartmetall, die auf den oberen Schaftabschnitt 6 des Schaftes 1 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Schrumpfen, Schrauben oder Löten, aufgebracht ist. Die Hülse 2 weist an ihrem vorderen freistehenden Ende eine Schneidkante 7 auf, die zu dem in dem Meißelhalter 3 gerichteten Ende der Hülse 2-eine Abschrägung aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaftende 4 des Schaftes 1 in einer Meißel halterung 3 mit Hilfe eines aufgebrachten Ringes 5 drehbar angeordnet. Der Schaft 1 bzw. das untere Ende 4 des Schaftes 1 ist außerhalb des Meißel halters 3 mit einer auf der Meißel halterung 3 aufliegenden Erweiterung 8 versehen, auf welcher die den oberen Schaftabschnitt 6 umgebende Hülse 2 abgestützt ist. Der Schaft 1 bestehend aus dem Schaftende 4, der Erweiterung 8 und dem oberen Schaftabschnitt 6 besteht aus einem weicheren Material als die Hülse 2. Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel eines Rundschaftmeißels ist oberhalb des Schaftabschnittes 6 ein Hohlraum 11 vorgesehen. Es ist jedoch auch vorstellbar, daß der Schaftabschnitt 6 bis an die Schneidkante 7 heranreicht. Der Hohlraum 11 gewährleistet ständig eine freie Schneidkante 7.According to the schematic representation in FIG. 1, there is a pick from a sleeve 2 made of hard metal, which is on the upper shaft section 6 of the shaft 1 applied in a suitable manner, for example by shrinking, screwing or soldering is. The sleeve 2 has a cutting edge 7 at its front free end on that towards the end of the sleeve 2 directed in the chisel holder 3 - a bevel having. In the illustrated embodiment, the shaft end 4 is the shaft 1 in a chisel holder 3 with the help of an applied ring 5 rotatably arranged. The shaft 1 or the lower end 4 of the shaft 1 is outside the chisel holder 3 provided with an extension 8 resting on the chisel holder 3 which the sleeve 2 surrounding the upper shaft section 6 is supported. The shaft 1 consisting of the shaft end 4, the extension 8 and the upper shaft section 6 consists of a softer material than the sleeve 2. According to that shown in FIG Ausführungsbei play a round shank bit is above the shank section 6 a cavity 11 is provided. However, it is also conceivable that the shaft section 6 reaches up to the cutting edge 7. The cavity 11 ensures a constant free cutting edge 7.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorstellbar unter Verwendung eines Hohl raumes 11 diesen mit einem weichen Material, beispielsweise Kunststoff oder einem anderen Metall, zu verfüllen, um auf diese Weise die Hülse 2 besser vor Bruch schützen zu können. Darüber hinaus sind Anderungen in der Form der Hülse 2 denkbar.In the context of the invention, it is also conceivable to use it a hollow space 11 this with a soft material, such as plastic or another metal to be filled in order to better position the sleeve 2 in this way To be able to protect breakage. In addition, there are changes in the shape of the sleeve 2 conceivable.
In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die Hülse 2 eine Verlängerung 9 aufweist, welche zum Schutz teilweise über den Meißelhalter 3 ragt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Schaft 1 aus dem in den Meißelhalter 3 ragenden Schaftende 4 sowie einer verlängerten Erweiterung 8, die sich auf dem Meißelhalter 3 abstützt. Die mit einer Verlängerung 9 versehene Hülse 2 stützt sich mit einem Absatz 10 im Inneren auf der Erweiterung ab. Der Hohlraum 11 kann ebenso mit einem gegenüber der Hülse 2 weicheren Metall oder Kunststoff verfüllt sein.In Fig. 2 a modified embodiment is shown in which the sleeve 2 has an extension 9, which for protection partially over the chisel holder 3 protrudes. In this embodiment, the shaft 1 consists of the shaft end 4 protruding into the chisel holder 3 and an extended extension 8, which is supported on the chisel holder 3. The one provided with an extension 9 Sleeve 2 is supported with a shoulder 10 inside on the extension. The cavity 11 can also be made of a metal or plastic that is softer than the sleeve 2 be filled.
Wie weiterhin aus Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der Schaft 1 einen kanalartigen, durch das Schaftende 4 und die Erweiterung 8 verlegten, Zuführungskanal 13 auf. Über den Zuführungskanal 13 und die in einer Vertiefung 15 in der Erweiterung 8 vorgesehene Düse 14 wird Wasser verdüst um sowohl den Hohlraum 11 frei zu halten als auch den Meißel und die Schneidbahn zu kühlen. Dabei ergibt der geringe Abstand von der Düse 14 bis zu dem zu schneidenden Mineral 12 (Fig.As can also be seen from FIG. 2, the shaft 1 has a channel-like, laid through the shaft end 4 and the extension 8, feed channel 13 on. About the feed channel 13 and in a recess 15 in the extension 8 provided nozzle 14, water is atomized in order to keep the cavity 11 free as well as to cool the chisel and the cutting path. The result is the small distance from the nozzle 14 to the mineral 12 to be cut (Fig.
3, 4) den Vorteil der Verwendung eines niedrigeren Wasserdruckes als er heute zur Überbrückung größerer Entfernungen erforderlich ist. Desweiteren erlaubt der geringe Druck eine Einsparung an der zu verdüsenden Wassermenge.3, 4) the advantage of using a lower water pressure than it is required today to cover greater distances. Also allowed the low pressure saves the amount of water to be sprayed.
Die teilweise Darstellung der Hülse 2 in Fig. 3 gibt die besondere Form der Schneidbahn im Mineral 12 wieder.The partial representation of the sleeve 2 in Fig. 3 gives the special Shape of the cutting path in the mineral 12 again.
Die Seitenansicht nach Fig. 4 verdeutlicht, daß der Wärmefluß über eine größere Fläche erfolgen kann. Die der Schneidkante 7 nachfolgende Abschrägung muß so gewählt sein, daß sie bei entsprechendem Anstellwinkel am Mineral 12 anliegt. Der Abstand von der Mittellinie der Abschrägung zur Drehachse stellt den Hebelarm zum Drehen des Rundschaftmeißels dar. Dieser Hebelarm ist immer gleich groß definiert und braucht sich nicht erst auszubilden. Die der Schneidkante folgende Abschrägung vermeidet den punktförmigen Eingriff am Mineral 12 und bildet eine Schneidkante, die durch fortlaufende Drehung eine flächenförmige Schneidbahn bildet. Die Ausbildung der Hartmetall schneide als Hülse verhindert das Abschleifen größerer Mengen weicheren, im Inneren der Hülse angeordneten, Materials. Alle oder die meisten reiliegnden Flächen des Rundschaftmeißels, also die Hülse 2, sind aus Hartmetall, wodurch die Hartmetallmengen umfangreicher sind und somit die Standzeit des Meißels erhöht wird. Wenn die Hülse 2 nicht im vollem Umfang im Inneren durch Metall oder Kunststoff ausgefüllt ist, so wird sie sich während des Schneidvorganges mit feinem Haufwerk füllen. Auch durch Brikettieren des Haufwerks im Inneren der HÜlse 2 bleibt der Rundschaftmeißel voll funktionsfähig, da unter dem hohen Druck und der Geschwindigkeit das Hartmetall immer weniger verschleißen wird als die Füllung, d. h. die Schneidkante 7 wird ständig neu freigelegt.The side view of Fig. 4 shows that the heat flow over a larger area can be made. The bevel following the cutting edge 7 must be selected so that it rests on the mineral 12 at the appropriate angle of attack. The distance from the center line of the bevel to the axis of rotation represents the lever arm for turning the pick. This lever arm is always defined to be the same size and does not need to be trained first. The bevel following the cutting edge avoids punctiform engagement on mineral 12 and forms a cutting edge, which forms a sheet-like cutting path through continuous rotation. Training the hard metal cutting edge as a sleeve prevents large quantities of softer, arranged inside the sleeve, material. All or most of them Surfaces of the pick, so the sleeve 2, are made of hard metal, whereby the Tungsten carbide quantities are more extensive and thus the service life of the chisel is increased. If the sleeve 2 is not fully inside by metal or plastic is filled, it will become with fine debris during the cutting process to fill. Even by briquetting the pile inside the sleeve 2, the remains Picks fully functional because of the high pressure and speed the hard metal will always wear less than the filling, d. H. the cutting edge 7 is constantly being re-exposed.
1 Schaft 2 Hülse 3 Meißelhalter 4 Schaftende 5 Ring 6 Schaftabschnitt 7 Schneidkante 8 Erweiterung 9 Verlängerung der Hülse 10 Absatz 11 Hohlraum 12 Mineral 13 Zuführungskanal 14 Düse 15 Vertiefung Leerseite1 Shank 2 Sleeve 3 Chisel holder 4 Shank end 5 Ring 6 Shank section 7 cutting edge 8 enlargement 9 extension of the sleeve 10 paragraph 11 cavity 12 mineral 13 Feed channel 14 Nozzle 15 Recess Blank page
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