DE4032066C2

DE4032066C2 - Anordnung und Befestigung von stiftförmigen Schneideinsätzen in Gesteinsbohrkronen

Info

Publication number: DE4032066C2
Application number: DE19904032066
Authority: DE
Inventors: Siegfried Treitz
Original assignee: Individual
Current assignee: TREITZ, SIEGFRIED, 58566 KIERSPE, DE
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2010-10-06
Also published as: DE4032066A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Anwendungsgebiet der Erfindung sind Gesteinsbohrkronen, ins besondere Stiftbohrkronen, die mit aus einem verschleißfesten Werkstoff bestehenden stiftförmigen Schneideinsätzen bestückt sind, wobei diese Schneideinsätze in Aufnahmebohrungen des Bohrkronenkörpers eingepreßt sind und dessen Stirnseite über ragen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Stiftförmige Schneideinsätze werden in Gesteinsbohrkronen häufig durch Einpressen in den Aufnahmebohrungen des Bohr kronenkörpers befestigt.

Das Einpressen hat gegenüber dem Einlöten den Vorteil, daß keine zusätzliche Wärmeenergie benötigt wird.

Voraussetzung für eine dauerhafte Preßverbindung ist jedoch die Einhaltung sehr enger Form- und Durchmessertoleranzen an den Schneideinsätzen und den Aufnahmebohrungen. Das hat zwangsläufig einen höheren Herstellungsaufwand und damit auch höhere Herstellungskosten zur Folge.

Um eine zusätzliche Sicherung des Schneideinsatzes zu er reichen, wird in der DE 28 20 642 A1 vorgeschlagen, die Schneid einsätze mit einer oder mehreren umlaufenden Einschnürungen zu versehen. In diese Einschnürungen soll der Werkstoff des Bohrkronenkörpers nach dem Einpressen eindringen. Es ist je doch fraglich, ob dieser Effekt in dem gewünschten Umfang eintritt.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß der stiftförmige Schneideinsatz während des Bohrprozesses ständig wechselnden Kräften ausgesetzt ist und sich dadurch tiefer in den Bohr kronenkörper einarbeitet.

Das führt zu Spannungen im Bohrkronenkörper, die eine Rißbildung und letztendlich das Ausbrechen von Teilstücken aus dem Bohrkronenkörper zur Folge haben. Um diese Spannungsrisse zu vermeiden, ist in der DE 29 21 644 A1 vorgeschlagen worden, jede Aufnahmebohrung für einen Schneideinsatz am Übergang vom Bohrungsgrund zur Bohrungswandung mit einer umlaufenden gerundeten Freimachung zu versehen, wobei diese in einem bestimmten Verhältnis zur Tiefe der Aufnahmebohrung gefertigt werden soll. Durch diese zusätzliche Ausdrehung und die erforderliche Genauigkeit erhöht sich jedoch der Herstellungsaufwand. Die Problematik der Entstehung von Spannungsrissen hängt jedoch auch mit der Anordnung der stiftförmigen Schneideinsätze in der Bohrkrone zusammen. Diese sind üblicherweise mit ihrer Mittelachse im rechten Winkel zur Drehrichtung angeordnet. Damit wirken während des Bohrprozesses große Kräfte auf die Wandung der Aufnahmebohrung, die letztlich eine der Ursachen für die Entstehung von Spannungsrissen sind.

Aus der GB-PS 448 821 ist eine Anordnung und Befestigung von stiftförmigen Schneideinsätzen in Gesteinsbohrkronen bekannt, bei der in die Aufnahmebohrungen für die Schneideinsätze eine Unterlage aus weichem oder elastischem Stoff eingegeben und mit den Schneideinsätzen durch Löten verbunden wird.

In der US 4,765,419 ist eine ähnliche Verbindung dargestellt, wobei dort zwischen der Unterlage und den Schneideinsätzen genügend Hohlräume verbleiben, was zur Reduzierung von Spannungskonzentrationen führt.

Aus der US 3,970,158 ist es bekannt, die Schneideinsätze im Bohrkronenkörper in Drehrichtung geneigt anzuordnen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht zum einen in der technischen Vervollkommung der Anordnung und Befestigung der Schneideinsätze im Bohrkronenkörper und zum anderen darin, bei Reduzierung der Herstellungskosten eine längere Funktionsdauer der Gesteinsbohrkrone zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an Gesteinsbohrkronen mit stiftförmigen Schneideinsätzen eine den Bohreffekt verbessernde und der durch die Schlagwirkung bedingten Spannungsrißbildung entgegenwirkende Anordnung der Schneideinsätze im Bohrkronenkörper aufzuzeigen und zugleich eine sichere, funktionell wirksamere und praktisch einfacher zu realisierende Befestigung der Schneideinsätze zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die stiftförmigen Schneideinsätze in Drehrichtung geneigt im Bohrkronenkörper angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin dadurch gelöst, daß die stiftförmigen Schneideinsätze mit einer bodenseitigen Fase sowie umfangsseitig mit einer oder mehreren Abflachungen versehen sind und daß die stiftförmigen Schneideinsätze durch Kaltverpressen in den teilweise mit einem fließfähigen Werk stoff gefüllten Aufnahmebohrungen des Bohrkronenkörpers befestigt sind.

Die umfangsseitigen Abflachungen können parallel zur Mittel achse des Schneideinsatzes oder geneigt zu dieser oder auch wendelförmig angeordnet sein und erstrecken sich vorzugs weise von der bodenseitigen Fase ausgehend nur über einen Teil der Mantelfläche des Schneideinsatzes.

Vorzugsweise sind an jedem Schneideinsatz vier um 90° versetzt angeordnete Abflachungen vorgesehen.

Der fließfähige Werkstoff kann ein Weichlot sein. Aber auch Kupfer oder andere weiche Metalle bzw. Metallegierungen sind geeignet.

Die in Drehrichtung geneigte Anordnung der stiftförmigen Schneideinsätze hat den Vorteil, daß die während des Bohr prozesses auf den Schneideinsatz wirkenden Kräfte zum größten Teil in Richtung seiner Mittelachse wirken, was eine erhebliche Entlastung der Wandung der Aufnahmebohrung zur Folge hat. Die auf den Bohrungsgrund wirkenden Kräfte werden durch den zwischen dem Schneideinsatz und dem Bohrungsgrund befindlichen fließfähigen Werkstoff erheblich gedämpft. Durch das mit großem Druck er folgende Einpressen des stiftförmigen Schneid einsatzes in die zuvor teilweise mit einem fließfähigen Werkstoff gefüllte Aufnahmebohrung wird der Schneideinsatz in seinem unteren Bereich vollständig von dem fließfähigen Werkstoff formschlüssig umschlossen. Dadurch wirken zwischen dem Schneideinsatz und dem fließfähigen Werkstoff sowie zwischen diesem und dem Werkstoff des Bohrkronenkörpers sehr große Adhäsionskräfte, die selbst bei sehr starken Belastungen ein Lösen oder Verdrehen des Schneideinsatzes in der Aufnahme bohrung verhindern, wobei als Sicherung gegen Verdrehung besonders die Abflachungen wirksam werden.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gesteins bohrkrone im Schnitt,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung eines stiftförmigen Schneideinsatzes in einer Aufnahmebohrung in der Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 3 die Seitenansicht eines Schneideinsatzes mit ge neigten Abflachungen.

In der in Fig. 1 dargestellten Gesteinsbohrkrone sind eine Vielzahl von stiftförmigen Schneideinsätzen 1 aus Hartmetall so angeordnet, daß sie die kugelkappenförmige Stirnseite 2 des Bohrkronenkörpers 3 überragen und mit ihrer Mittelachse 4 in Drehrichtung zur Drehachse 5 des Bohrkronenkörpers 3 geneigt sind. Darüber hinaus sind die Schneideinsätze 1 ent sprechend ihrem Platz im Bohrkronenkörper 3 in radialer Richtung nach außen geneigt, wodurch sich auch die verzerrte Darstellung des Schneideinsatzes 1 in der Schnittdarstellung ergibt.

Der in Fig. 1 vergrößert dargestellte stiftförmige Schneid einsatz 1 ist bodenseitig mit einer Fase 6 und umfangsseitig mit vier um 90° zueinander versetzten Abflachungen 7 versehen, die parallel zur Mittelachse 4 des Schneideinsatzes 1 ange ordnet sind und sich von der Fase 6 ausgehend nur über einen Teil der Länge des Schneideinsatzes 1 erstrecken.

Vor dem Einpressen des Schneideinsatzes 1 in die Aufnahme bohrung 8 wird diese teilweise mit einem fließfähigen Werk stoff 9 beispielsweise einem Weichlot, gefüllt.

Der fließfähige Werkstoff gleicht beim Einpressen des Schneideinsatzes 1 die Formunterschiede zwischen dem Bohrungsgrund 10 und der Bodenfläche 11 des Schneideinsatzes 1 aus, umschließt diesen vollständig im Bereich der Fase 6 und füllt die Freiräume zwischen den Abflachungen 7 und der Auf nahmebohrung 8 vollständig aus. Durch diesen engen Formschluß zwischen dem Schneideinsatz 1, dem fließfähigen Werkstoff 9 und der Aufnahmebohrung 8 wirken sehr große Adhäsionskräfte, die ein Lockern oder Verdrehen des Schneideinsatzes 1 selbst bei großen Beanspruchungen verhindern.

Wichtig ist, daß die Menge des fließfähigen Werkstoffes so groß bemessen ist, daß nach dem Einpressen des Schneidein satzes 1 dessen Bodenfläche 11 keinen Kontakt mit dem Bohrungs grund 10 hat. Nur dann tritt die geforderte Dämpfungswirkung durch den fließfähigen Werkstoff bei Stoßbeanspruchung ein. Diese Dämpfungswirkung in Verbindung mit der in Drehrichtung geneigten Anordnung der Spannstifte 1 verhindert wirkungsvoll die Entstehung von Spannungsrissen, da durch die Neigung in Drehrichtung die auf den Schneideinsatz 1 wirkenden Kräfte etwa in Richtung der Mittelachse 4 und damit auf den fließfä higen Werkstoff 9 wirken.

In der Fig. 3 ist ein stiftförmiger Schneideinsatz 12 darge stellt, bei dem die Abflachungen 13 geneigt zur Mittelachse 4 angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

1

- stiftförmiger Schneideinsatz

2

- Stirnseite

3

- Bohrkronenkörper

4

- Mittelachse des Schneideinsatzes

1

5

- Mittelachse des Bohrkronenkörpers

3

6

- bodenseitige Fase

7

- Abflachungen

8

- Aufnahmebohrung

9

- fließfähiger Werkstoff

10

- Bodenfläche der Aufnahmebohrung

8

11

- Bodenfläche des Schneideinsatzes

1

12

- Schneideinsatz

13

- geneigte Abflachungen

Claims

1. Anordnung und Befestigung von stiftförmigen Schneideinsätzen in Gesteinsbohrkronen, bei der die aus einem verschleißfesten Werkstoff bestehenden Schneideinsätze in die vorgefertigten Aufnahmebohrungen des Bohrkronenkörpers eingesetzt und durch Preßsitz gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (1) durch Kaltverpressen mit einem in die Aufnahmebohrungen eingegebenen fließfähigen Werkstoff (9) befestigt sind, wobei die Schneideinsätze (1) mit einer bodenseitigen Fase (6) sowie umfangsseitig mit einer oder mehreren Abflachungen (7; 13) versehen sind und weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (1) im Bohrkronenkörper (3) in Drehrichtung geneigt angeordnet sind.

2. Anordnung und Befestigung von Schneideinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangssetigen Abflachungen (7) parallel zur Mittelachse (4) angeordnet sind.

3. Anordnung und Befestigung von Schneideinsätzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (13) geneigt zur Mittelachse (4) angeordnet sind.

4. Anordnung und Befestigung von Schneideinsätzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Abflachungen (7 und 13) um 90° versetzt zueinander an jedem Schneideinsatz (1 oder 12) vorgesehen sind.

5. Anordnung und Befestigung von Schneideinsätzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (7; 13) ausgehend von der Fase (6) nur über einen Teil der Länge des Schneideinsatzes (1; 13) ausgebildet sind.

6. Anordnung und Befestigung von Schneideinsätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige Werkstoff (9) metallisch ist.