DE600276C - Drehbohrer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehbohrer, insbesondere solche mit Hartmetallschneiden für Gestein, Kohle u. dgl., die mit außergewöhnlich hohem Vorschub arbeiten. Bei derartigen Bohrern beschreibt jeder einzelne Schneidpunkt der Schneidkanten beim Bohren eine Schraubenlinie, deren Steigung je nach dem angewandten Vorschübe und dem Abstande, den der betreffende Schneidpunkt

ίο von der Bohrerachse einnimmt, verschieden ist, und zwar ist sie für Schneidpunkte an der Peripherie des Bohrers am kleinsten, während sie für einen mit der Achse zusammenfallenden Schneidpunkt theoretisch unendlich groß ist.

Die bekannten Bohrer nehmen auf diese besonderen Verhältnisse keine oder nicht genügend Rücksicht. Zwar ist es bei Spiralbohrern bekannt, die Schneide so stark, und zwar von außen nach innen zunehmend, zu hinterschleifen, daß sie in allen Schneidpunkten einen positiven Anstellwinkel bildet, also ein Aufsetzen der Hinterschlifffläche auf die gebohrte Schraubenfläche des Bohrlochgrundes verhindert wird. Aber weder wird durch die bekannte Schleif art der Spiralbohrer der den obigen Überlegungen entsprechende beste Hinterschliffwinkel in jedem Schneidpunkte erzeugt, noch kann bei diesem Anschleifen auf einen dem Materiale des Bohrers und des Bohrgutes gemäßen Meißelwinkel Rücksicht genommen werden, da die gedrallten Bohrnuten die Brustfläche der Schneide unverändert festlegen.

Bei Gesteinsbohrern hat man andererseits bereits vorgeschlagen, die von der Brust- und Hinterschlifffläche der Schneidkante mit der Richtung der Bohrerachse eingeschlossenen Winkel von außen nach innen bzw. von innen nach außen zu vergrößern. Doch geschah das Vorziehen der Brustfläche nicht aus den obigen Überlegungen heraus, sondern zur Erzielung einer besseren Bohrkleinabführung. Dies erhellt vor allem daraus, daß die schraub enlinienfönmg en Bewegungsbahnen der Schneidpunkte dieser bekannten Gesteinsbohrer bei den bisher angewandten hohen Drehzahlen und geringen Vorschüben eine so geringe Steigung besaßen, daß die fraglichen Winkelverhältnisse nicht berücksichtigt zu werden brauchten; im übrigen ist auch bei den bekannten Gesteinsbohrern dieser Art auf die Ausbildung des vom angewandten Vorschübe abhängigen günstigsten Meißel winkeis in jedem Punkte der Schneide keine Rücksicht genommen.

Derartige. Bohrer können den gewünschten hohen Vorschub, welcher insbesondere durch die Anwendung von Hartmetallschneiden .in neuester Zeit ermöglicht wird, überhaupt nicht oder nur unter Anwendung unnötig hoher Bohrdrucke erreichen; andererseits werden aber dieSchneiden dieser Bohrer in ihren verschiedenen Schneidpunkten beim Bohren un-

gleichmäßig belastet, was eine volle Ausnutzung des Bohrers verhindert und leicht zum Ausbrechen der Schneiden, insbesondere wenn es sich um Hartmetallschneiden handelt, an den überlasteten Stellen führt.

Die vorstehend aufgezeigten Mängel werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Winkel, welche die Schenkel des über die ganze Schneide gleich oder annähernd ίο gleich gehaltenen Meißelwinkels mit den von den Schneidpunkten während des Bohrens unter Voraussetzung eines bestimmten Vorschubes beschriebenen Schraubenlinien einschließen, für alle Schneidpunkte gleich gehalten sind.

In der Zeichnung zeigen
Fig. ι und 2 schematische Darstellungen der in Betracht kommenden Winkel Verhältnisse,

Fig. 3 bis 5 drei Ansichten eines erfindungsgemäß ausgebildeten zweiflügeligen Bohrers mit geradliniger Schneide, während

Fig. 6 einige andere Schneidenformen veranschaulicht.

In Fig. ι ist mit 1 die Bohrerachse und mit 2 die geradlinig gedachte durchgehende Schneide bezeichnet, deren Dreh- und Vorschubrichtung durch die Pfeile 3, 4 angedeutet ist. Errechnet man für die verschiedenen Schneidpunkte 5 der Schneidkante 2 unter Zugrundelegung eines bestimmten Vorschubes die Steigungswinkel, welche die durch die Schneidpunkte S beschriebenen Schraubenlinien gegenüber der Richtung der Achse ι bilden, so findet man, daß sich diese Winkel von der Peripherie aus gemäß einer Tangens funktion nach der Achse zu vergrößern. Z. B. beträgt dieser Steigungswinkel unter Zugrundelegung von 1 cm Vorschub pro Umdrehung bei einem Abstande von 2 cm des Schneidpunktes von der Bohrerachse 4° 34', bei einem Abstande von 0,25 cm 32⁰ 28'.

Um ein Aufsetzen der Hinterschlifffläche 6 der Schneide 2 auf die durch letztere im Bohrlochgrunde geschnittene Schraubenfläche unmöglich zu machen und die Wirksamkeit der Schneide zu gewährleisten, müssen die einzelnen Winkel, die die Hinterschlifffläche gegenüber der zur Achse 1 senkrecht stehenden Ebene bilden, kleiner sein als die betreffenden Steigungswinkel der genannten Schraubenfläche, und zwar um den Anstellwinkel, welcher dem Materiale des Bohrgutes und der Schneide entspricht. Auch kann die unterschiedliche Bohrgeschwindigkeit der einzelnen Schneidpunkte in Rücksicht gezogen werden. Im rechten Teile, der Fig. ι stellen die Winkel 7 die Steigungswinkel der genannten Schraubenfläche, jeweils vermindert um einen bestimmten Anstellwinkel, dar. In der unebenen Fläche 6 ist mithin die Anschlifffläche zu erkennen, die unter den gegebenen Maßverhältnissen theoretisch den oben angegebenen Bedingungen entspräche.

Da die Winkel 7 dieser Fläche nach der Achse zu immer kleiner werden, würde die Schneide nach der Mitte zu übermäßig geschwächt werden, wenn die Brustfläche 8 der Schneide eben und parallel zur Achse gehalten bleiben würde. Aus der Fig. 2, in der zwei durch Schneidpunkte 5 verschiedenen Abstandes von der Achse 1 beschriebene Bewegungsbahnen 9 dargestellt sind, ergibt sich aber, daß eine solche Schwächung nicht erforderlich ist; denn insoweit die Fläche 6 des inneren Schneidpunktes steiler gehalten ist, kann auch die Brustfläche 8 im Bereich dieses Schneidpunktes nach vorn vorgezogen werden. Dies erscheint sogar aus schneidtechnischen Gründen geboten, um die Schneide in jedem Schneidpunktes mit dem gleichen Meißel winkel 10 auszubilden. Trägt man daher in jedem Schneidpunkte 5 der Fig. ι an die Hinterschlifffläche 6 einen bestimmten Meißelwinkel an, so ergibt sich für die Brustfläche 8 (vgl. linker Teil der Fig. 1) ebenfalls eine unebene Gestaltung, die von der Peripherie aus nach der Achse 1 zu stetig ihre Neigung zur Richtung der Achse 1 steigert und an der Achse selbst in- eine Senkrechte 11 zur Achse übergeht.

Praktisch würde man die Kanten 11 natürlich unendlich kurz halten müssen. Abgesehen hiervon zeigt aber Fig. 1 auch für die Brustfläche 8 den theoretisch erforderlichen Anschliff für einen Bohrer mit hohem Vorschub an. Es sei noch erwähnt, daß der Meißelwinkel 10 hier sehr groß angenommen ist. Bei kleinerem Meißelwinkel müßte die Kante 12 (Fig. 1) nicht senkrecht stehen, sondern mehr nach links geneigt gehalten sein, was durch eine löffelartige Aushöhlung des äußeren Teiles der Brustfläche 8 leicht erreicht werden könnte.

Da ein Anschliff und Nachschliff nach Fig. ι Schwierigkeiten macht, erscheint es zweckmäßig, zu einer angenäherten Form des Anschliffes überzugehen. Zu diesem Zwecke wird man die Hinterschlifffläche des einen und die Brustfläche des anderen Flügels eines zweiflügeligen Bohrers durch einen zusammenhängenden Anschliff erzeugen, indem der Anschliffwinkel von dem äußeren Ende der Hinterschlifffläche nach dem äußeren Ende der Brustfläche stetig gesteigert wird. Dabei können bis auf einen kleinen Bereich an der Bohrerachse die theoretisch ermittelten Winkel für die Hinterschlifffläche 6 und die Brustfläche 8 genau eingehalten werden. Der Übergang von der Fläche 6

auf die Fläche 8 ist in Fig. ι durch die strichpunktierte Linie 13 angedeutet. Es steht natürlich nichts im Wege, der Ausladung 14 und der Vertiefung 15 des Diagramms (Fig. 1) durch eine entsprechende Wellung in der Nähe der Bohrerachse näher zu kommen, wie eine solche durch die punktierte Linie 13' der Fig. 1 angedeutet ist.

Benutzt man einen Bohrer mit eingesetzter Hartmetallschneide, wie dies für die verwendeten hohen Bohrdrucke vornehmlich in Betracht kommt, so ist es zweckmäßig, das Hartmetallstück in Form einer prismatischen Platte in den Bohrer einzusetzen und den Anschliff der Schneidkante auf der im Aufriß des Bohrers erscheinenden/ durch die Bohrerachse gehenden Diagonale zu bewirken. Ein solcher Bohrer ist in den Fig. 3 bis S dargestellt. Die prismatische Hartmetallplatte 16 ist in dem Bohrerkopf 17 hart eingelötet. Der Anschliff wird so vorgenommen, daß die durchgehende Schneidkante 2 im Aufriß (Fig. 5) als Diagonale des Hartmetallstückes erscheint. Die Hinter-

2*5 schlifffläche 6 des einen und die Brustfläche 8 des anderen Bohrerflügels bilden zusammen mit dem vorgelagerten Stahl des Bohrerkopfes 17 eine zusammenhängende unebene Fläche. Diese kann leicht dadurch erzeugt werden, daß der Schliff durch ein auf einer geraden Linie arbeitendes Schleifmittel bewirkt wird und der Bohrer beim Schliff entsprechend geschwenkt wird, zweckmäßig zwangsläufig unter Benutzung einer Schablone. Der Schliff kann zweckmäßig auch durch die kantig oder ballig geformte Umfläche einer Schleifscheibe vorgenommen werden, da es nur notwendig ist, daß die innerhalb des Vorschubraumes einer Umdrehung befindlichen Partien der Hinterschliffflächen die in Frage kommenden Winkel innehalten. Die Anschlifffläche 6, 8 kann also, wie Fig. 3 erkennen läßt, konkav geformt sein.

Außer der geradlinigen Form der Schneide 2 können natürlich auch andere bekannte symmetrische oder unsymmetrische Formen von Schneiden, wovon einige in der Fig. 6 dargestellt sind, Verwendung finden. Die Größe der verschiedenen Anschliffwinkel richtet sich, wie gesagt, im wesentlichen nach dem Abstande des betreffenden Schneidpunktes von der Achse und nach dem verwendeten Vorschub. Wo der Vorschub infolge der Konstruktion der Bohrvorrichtang in zwangsläufiger Beziehung zu den Bohrumdrehungen steht, was für homogenes Material anzuraten» ist, stehen die Anschliffwinkel daher fest, so daß sich diese ohne weiteres durch Rechnung ermitteln lassen. Bei ungleichmäßigem Bohrgut ist dem elastischen Vorschub der Vorzug zu geben, welcher in keiner zwangsläufigen Beziehung zu den Bohrumdrehungen steht. Hier richtet sich der erzielte Vorschub nach dem Widerstände des Materials und dem angewendeten Bohrdruck. Er muß in jedem Falle durch Versuche ermittelt werden, und aus den ermittelten Werten lassen sich alsdann die erforderlichen Anschliffwinkel berechnen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gesteinsflügelbohrer mit Hartmetallschneide, bei welchem sich die von der Brust- und Hinterschlifffläche der Schneidkante mit der Richtung der Bohrerachse eingeschlossenen Winkel von außen nach innen bzw. von innen nach außen vergrößern, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel, welche die Schenkel (6, 8, Fig. 2) des über die ganze Schneide (2) gleich oder annähernd gleich gehaltenen Meißelwinkels (10) mit den von den Schneidpunkten (s) während des Bohrens unter Voraussetzung eines bestimmten Vor-Schubes beschriebenen Schraubenlinien (9) einschließen, für alle Schneidpunkte (5) gleich gehalten sind.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je die Hinterschlifffläche (6) des einen und die Brustfläche (8) des anderen Flügels eines zweiflügeligen Bohrers durch einen zusammenhängenden Anschliff erzeugt wird, indem der Anschliffwinkel von dem äußeren Ende der Hinterschlifffläche (6) nach, dem äußeren Ende der Brustnäche (8) stetig gesteigert ist.

3. Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschliff der Schneidkante (2) auf der im Aufriß des Bohrers erscheinenden, durch die Bohrerachse (1) gehenden Diagonale einer prismatischen Einsatzplatte (16) aus Hartmetall vorgenommen ist,

4. Bohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschliff durch die kantig oder ballig geformte Umfläche einer rotierenden Schleifscheibe bei entsprechender Schwenkung und Hebung des no gegengehaltenen Bohrers vorgenommen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen