EP0288780B1 - Strangpresswerkzeug zur Herstellung eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung - Google Patents

Strangpresswerkzeug zur Herstellung eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung Download PDF

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EP0288780B1
EP0288780B1 EP88105349A EP88105349A EP0288780B1 EP 0288780 B1 EP0288780 B1 EP 0288780B1 EP 88105349 A EP88105349 A EP 88105349A EP 88105349 A EP88105349 A EP 88105349A EP 0288780 B1 EP0288780 B1 EP 0288780B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
mandrel
press tool
extrusion press
tool according
Prior art date
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EP88105349A
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EP0288780A2 (de
EP0288780A3 (en
Inventor
Peter Cleve
Alfons Lomberg
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Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E21B10/61—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids characterised by the nozzle structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
    • B21C23/10—Making finned tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14—Making other products
    • B21C23/147—Making drill blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding

Definitions

  • the invention relates to an extrusion tool for producing a drill blank with at least one internal, helically running flushing bore made of a plastic raw material made of hard metal or ceramic, with a nozzle which delimits a mold space and a mandrel arranged in its inlet area, which at least one in the outside of the nozzle longitudinal axis Bearing protruding, elastically deformable wire, wherein the inner wall of the nozzle is provided with at least one helical device in such a way that the raw material passing through the nozzle is twisted.
  • the mandrel of the extrusion tool is equipped with one or more wires made of an elastically deformable material in accordance with the number of flushing holes desired; this should be such that each wire adapts to the screwing motion of the raw material in the area of the nozzle with the least possible resistance to deformation and in this way causes the formation of the helical flushing hole in the plastic raw material.
  • Possible elastic wire materials are: copper, copper or bundle metal alloys, iron, iron alloys, light metals and light metal alloys using aluminum in particular;
  • plastics such as polyamide has proven to be particularly advantageous, and also as a coating for otherwise metallic wires.
  • the angle between the respective connecting lines can be 0 ° or 90 ° or else Accept the desired intermediate values.
  • the spiral angle of the helical projection in the nozzle should be chosen somewhat larger than the spiral angle desired for the drill blank; usually the relevant oversize is on the order of 3 to 7 °.
  • the disadvantage of the prior art in question is that the mandrel and accessories and the nozzle are only accessible after the removal of the extrusion tool from the associated holding structure and therefore a fine adjustment or readjustment of the extrusion tool is cumbersome and time-consuming.
  • the object is achieved by an extrusion tool which has the features of claim 1.
  • the basic idea of the invention consists in a design of the extrusion tool, in which the nozzle and the mandrel can be held in different positions. This means the possibility, on the one hand, of designing and arranging the nozzle and the mandrel to be displaceable relative to one another and, on the other hand, of locking the two components mentioned in a desired mutual association; the subject of the invention should preferably be such that the mutual assignment can be changed continuously.
  • the mode of operation of the extrusion tool - and thus the design of the drill blank to be produced - can be set within the scope of the inventive concept in that the nozzle and the mandrel are held rotatable relative to one another about the longitudinal axis of the nozzle; the rotary adjustment in question has the result that the at least one internal flushing bore with respect to the drill blank - for example with respect to an associated helical groove - assumes a different angular position compared to a previously assumed starting position.
  • the subject of the invention can also be designed in such a way that the nozzle and the mandrel are held only in the longitudinal direction either only or in addition to the possibility of rotary adjustment relative to one another.
  • the position of the elastically deformable wire with respect to the longitudinal axis of the nozzle can be changed in a certain area. If, for example, the mandrel protruding into the inlet area of the nozzle is moved slightly away from the molding space, the at least one wire experiences a somewhat greater deformation in the direction of the longitudinal axis of the nozzle compared to the initial position; this has the consequence that the distance of the rinsing hole formed during the extrusion process to the longitudinal axis of the nozzle is reduced. By longitudinally displacing the mandrel in the opposite direction, the distance between the at least one flushing bore and the longitudinal axis of the nozzle may be increased.
  • a retaining ring carrying the mandrel is detachably connected via a tension ring to the nozzle holder, on which the tension ring is rotatably supported.
  • the nozzle is movably supported on its holder via a straight guide;
  • the straight guide can be realized in a simple manner in that the outside of the nozzle has a longitudinal groove in which the nozzle holder engages via a projection, for example in the form of a cylindrical pin.
  • the nozzle on its outlet side facing away from the mandrel is held by an adjusting ring, the support surface of which lies against the nozzle and can be moved in the longitudinal direction of the nozzle holder with respect to the latter in different positions.
  • the mobility of the support surface can be made possible by the fact that the adjusting ring can itself be displaced in the longitudinal direction of the nozzle holder and can be fixed by means of a clamping element.
  • the subject of the invention can also be designed so that the Locking ring forms a screw connection with the nozzle holder and carries a locking screw that can be clamped with the nozzle holder; with the rotation of the locking ring, its support surface also performs a movement in the longitudinal direction of the nozzle holder, with the result that the nozzle can also change its position with respect to the holder.
  • the nozzle and the inlet area preceding it which has an inlet bore narrowing in the direction of movement of the raw material, can in principle be of multiple parts; the inlet area is preferably attached to the nozzle, if possible also detachably.
  • the mandrel In order to ensure that the plastic raw material completely fills the molding space immediately following the mandrel outside the area of the at least one wire, the mandrel is conical in the area in question of its front section; the cone angle should be at least 90 °, but preferably around 120 °.
  • each helical device of the nozzle is designed as a groove or as a projection projecting in the direction of the longitudinal axis of the nozzle. It is possible to equip the drill blank with either a few grooves or protrusions, which can serve as a starting point for the manufacture of chip chambers.
  • the subject of the invention can also be designed in such a way that the nozzle inner wall as helical devices has a plurality of grooves with a small cross section.
  • grooves ensure that the plastic raw material undergoes the necessary twisting as it passes through the nozzle, with the production of a correspondingly shaped flushing hole or several correspondingly shaped flushing holes; After the production of the drill blank, the flat projections caused by the grooves can be removed with little effort by a grinding process.
  • the extrusion tool points in the direction of extrusion (arrow 1) - i.e. Seen from left to right in FIG. 1 - the main components are a retaining ring 2 with a connection threaded bore 2a and external adjustment grooves 2b, a clamping ring 3 with external adjustment grooves 3a, an essentially tubular nozzle holder 4 with radially arranged adjustment bores 4a and a locking ring 5 with an end face arranged adjustment holes 5a.
  • the extrusion tool can be fastened to a support structure, not shown, via which the plastic raw material to be processed is fed via the connection threaded bore 2a.
  • the retaining ring 2 carries on three radially aligned webs 2c a hub 2d in which a mandrel 6 is detachably held by means of a cylindrical pin 7; securing the mandrel in the longitudinal direction (ie in Direction of arrow 1) takes place via a paragraph 6a.
  • Two wires 8 made of elastic plastic emerge from the conical front section 6b of the mandrel; these merge into one another within the mandrel and are therefore part of the same wire section.
  • the plastic should be such that it opposes the deformation occurring during the extrusion process as little as possible resistance to deformation and has the lowest possible frictional resistance with respect to the plastic raw material.
  • the part 6c of the front section, in which the wires 8 protrude beyond it, has the shape of a cone with a cone angle of 120 °; in contrast, the part of the front section in front of it is designed as an acute-angled cone.
  • the wire section forming the two wires 8 is held in the mandrel via two bores 6d and fastened to it by gluing.
  • the detachable connection between the holder 2 and the nozzle holder 4 consists of the already mentioned clamping ring 3, which is supported on the one hand on a flange 4b of the component 4 and on the other hand forms a screw connection via its threaded bore 3c with a threaded section 2d of the holding ring.
  • a rigid connection can be established between the components 2 and 4 either via the sealing surface 4c or the possibility of a rotary adjustment can be created.
  • the nozzle holder 4 has a cylindrical bore 4e between a narrowing initial bore 4d and an expanding end bore 4f, in which there is a nozzle 9 with an upstream inlet region 9a in the longitudinal direction movably supported; the longitudinal axis of the nozzle, which coincides with the axis of the mandrel 6, is designated by 10.
  • the straight guide of the nozzle 9 and the inlet area 9a attached to it consists of a guide pin 11 connected to the nozzle holder 4, which engages in a longitudinal groove 9b in the outer surface of the nozzle. While the nozzle 9 delimits a generally cylindrical mold space 9c, the inlet region 9a has an inlet bore 9d narrowing in the direction of extrusion.
  • the position of the nozzle 9 and the inlet area 9a with respect to the nozzle holder 4 and with respect to the mandrel 6 can be determined or changed by means of the locking ring 5, which forms a screw connection with the nozzle holder 4 in the region of the end bore 4f; this is composed on the one hand of the threaded bore 5b of the component 5 and on the other hand of a threaded section 4g of the component 4.
  • the nozzle 9 is supported on its outlet side facing away from the mandrel 6 on a support surface 5c of the locking ring 5; by rotating the locking ring, the support surface 5c can either be moved towards or away from the mandrel 6.
  • a locking screw 12 is used, via which the components 4 and 5 can be immovably clamped together.
  • the bore 5d of the locking ring 5 is in any case dimensioned larger than the cross section of the molding space 9c.
  • the position of the nozzle 9 and the inlet area 9a with respect to the parts 6b and 6c of the mandrel 6 is Insofar as it changes the deformation of the wires 8 with respect to the longitudinal axis 10 under the influence of the supplied plastic raw material (for example hard metal): the further the part 6c in front of the nozzle 9, the more the wires 8 have the possibility of being underneath Reducing their mutual distance to approach the longitudinal axis 10 of the nozzle.
  • the position of the rinsing bores generated by means of the wires 8 (cf. FIG. 5) within the drill blank can thus be changed continuously and delicately in the desired manner without much time and effort by turning the adjusting ring 5.
  • the nozzle 9 can be designed differently with regard to the design of its inner wall 9c delimiting the molding space 9c (cf. FIGS. 3, 4, 6 and 7). It is essential for the production of a drill blank with at least one internal, helical flushing bore that the inner wall has at least one helical device for twisting the plastic raw material supplied; this twisting device should be such that the raw material is guided at least over an angle of 90 °, preferably over an angle of at least 180 °.
  • the nozzle 9 is equipped with two projections 9e which are opposite each other with respect to the longitudinal axis 10 and project in the direction of these and which extend helically over an angular range of 90 °.
  • the drill blank 13 sketched in FIG. 5 has a helical groove 14 and two internal rinsing holes 15 which are offset to the groove 14. The latter has been produced (in contrast to FIGS. 3 and 4) with a nozzle which only has a projection projecting in the direction of the longitudinal axis of the nozzle.
  • a nozzle 9 shown in Fig. 6 has on the inner space 9c delimiting the inner space 9 'two with respect to the longitudinal axis 10 opposite, cross-sectionally semicircular grooves 9f, which also extend helically over an angular range of 90 °.
  • the use of such a nozzle leads to the formation of a drill blank which has an outer contour equipped with two helical ribs.
  • the inner wall of the nozzle 9 is equipped with a large number of closely spaced grooves 9h, which have a small cross-section and also extend helically over a sufficiently dimensioned angular range, for example of at least 90 °.
  • the advantage of this embodiment is that the small-sized grooves 9h ensure sufficient twisting of the plastic raw material and that a raw tool with a smooth, cylindrical surface can be produced from the resulting drill bit with at least one internal flushing hole with little effort by grinding.
  • the position of the at least one internal flushing hole with respect to the at least one groove or Rib of the drill blank can be influenced in a simple manner in that after loosening the clamping ring, the nozzle holder 4 with the fixing ring 5 attached thereto is rotated with respect to the holding ring 2 by the desired angular dimension, with the result that the position of the on the mandrel 6 held wires 8 changes with respect to the nozzle 9 moving with the nozzle holder 4 (cf. FIG. 1).
  • the eccentrically attached to the mandrel wires 8 are such that they deform helically without great resistance to deformation - the twisting of the plastic raw material in the nozzle - and thus lead to the formation of the internal flushing holes already mentioned.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung aus einem plastischen Rohmaterial aus Hartmetall oder Keramik, mit einer einen Formraum begrenzenden Düse und einem in deren Einlaufbereich angeordneten Dorn, der außerhalb der Düsen-Längsachse zumindest einen in die Düse hineinragenden, elastisch verformbaren Draht trägt, wobei die Innenwand der Düse in der Weise mit zumindest einer wendelförmigen Einrichtung versehen ist, daß das durch die Düse hindurchtretende Rohmaterial eine Verdrillung erfährt.
  • Bei dem gattungsgemäßen Strangpreßwerkzeug - welches mit den Unterlagen der deutschen Gebrauchsmuster 85 36 805 und 85 30 884 vorbeschrieben ist - weist die Innenwand der Düse zumindest einen als Führungssteg dienenden und in Längsrichtung verlaufenden wendelförmigen Vorsprung auf; dieser bewirkt, daß das auf die Strangpreßtemperatur erwärmte Rohmaterial - unabhängig von äußeren Einflußgrößen wie beispielsweise der Materialflußgeschwindigkeit - bereits beim Durchtritt durch die Düse eine Verdrillung erfährt und daß der aus der Düse austretende Bohrerrohling - der Anzahl der Vorsprünge entsprechend - zumindest eine Nute aufweist, von der ausgehend mit verhältnismäßig geringem Bearbeitungsaufwand die späteren Spankammern des Bohrers gefertigt werden können. Da das Rohmaterial dem Strangpreßwerkzeug in plastischem Zustand zugeführt wird, kann der verdrillte Bohrerrohling nach Belieben durch einen Trennvorgang auf die gewünschte Länge gebracht werden.
    Der Anzahl der gewünschten Spülbohrungen entsprechend ist der Dorn des Strangpreßwerkzeugs mit einem oder mehreren Drähten aus einem elastisch verformbaren Material ausgestattet; dieses soll derartig beschaffen sein, daß jeder Draht sich der Schraubbewegung des Rohmaterials im Bereich der Düse mit möglichst geringem Formänderungswiderstand anpaßt und auf diese Weise die Bildung der wendelförmig verlaufenden Spülbohrung im plastischen Rohmaterial bewirkt. Als elastisches Draht-Material kommen in Frage: Kupfer, Kupfer- oder Bundmetallegierungen, Eisen, Eisenlegierungen, Leichtmetalle und Leichtmetallegierungen unter Verwendung insbesondere von Aluminium; als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von Kunststoffen wie Polyamid erwiesen, und zwar auch als Beschichtung für ansonsten metallische Drähte. Durch die gegenseitige Zuordnung von Draht und Vorsprung im Einlaufbereich der Düse läßt sich die Lage der entstehenden Spülbohrung bezüglich der Nute festlegen: Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform mit zwei Nuten und zwei innenliegenden Spülbohrungen der Winkel zwischen den jeweiligen Verbindungslinien 0° oder 90° betragen oder auch gewünschte Zwischenwerte annehmen.
    Nach den bisherigen Erfahrungen sollte der Spiralwinkel des wendelförmigen Vorsprungs in der Düse etwas größer gewählt werden als der für den Bohrerrohling gewünschte Spiralwinkel; in der Regel liegt das diesbezügliche Winkelaufmaß in der Größenordnung zwischen 3 bis 7°.
    Der Nachteil des in Rede stehenden Standes der Technik besteht darin, daß der Dorn nebst Zubehör und die Düse nur nach dem Abbau des Strangpreßwerkzeugs von der zugehörigen Haltekonstruktion zugänglich sind und daher eine Feineinstellung oder Neueinstellung des Strangpreßwerkzeugs umständlich und zeitaufwendig ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Strangpreßwerkzeug in der Weise weiter zu entwickeln, daß die gegenseitige Zuordnung der Bestandteile, welche die Ausbildung des herzustellenden Bohrerrohlings beeinflussen, mit geringem Aufwand, erforderlichenfalls auch während des Strangpreßvorgangs, verändert werden kann.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch ein Strangpreßwerkzeug gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht danach in einer Ausbildung des Strangpreßwerkzeugs, bei welcher die Düse und der Dorn in zueinander unterschiedlichen Stellungen festhaltbar sind. Gemeint ist damit die Möglichkeit, einerseits die Düse und den Dorn gegeneinander verschiebbar auszubilden und anzuordnen und andererseits die beiden genannten Bestandteile in einer gewünschten gegenseitigen Zuordnung zu verriegeln; vorzugsweise sollte der Erfindungsgegenstand so beschaffen sein, daß die gegenseitige Zuordnung stufenlos verändert werden kann.
  • Die Arbeitsweise des Strangpreßwerkzeugs - und damit die Ausbildung des herzustellenden Bohrerrohlings - läßt sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Lösungsgedankens dadurch einstellen, daß die Düse und der Dorn relativ zueinander um die Düsen-Längsachse drehbar gehalten sind; die in Rede stehende Drehverstellung hat zur Folge, daß die zumindest eine innenliegende Spülbohrung bezüglich des Bohrerrohlings - beispielsweise bezüglich einer zugehörigen wendelförmigen Nute - eine im Vergleich zu einer zuvor eingenommenen Ausgangslage geänderte Winkellage einnimmt. Der Erfindungsgegenstand kann jedoch auch in der Weise ausgebildet sein, daß die Düse und der Dorn entweder nur oder zusätzlich zur Möglichkeit der Drehverstellung relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbar gehalten sind. Durch die Verschiebung in Längsrichtung läßt sich in einem bestimmten Bereich die Lage des elastisch verformbaren Drahtes bezüglich der Düsen-Längsachse verändern. Falls also beispielsweise der in den Einlaufbereich der Düse hineinragende Dorn geringfügig vom Formraum weg bewegt wird, erfährt der zumindest eine Draht durch das plastische Rohmaterial eine im Vergleich zur Ausgangslage etwas stärkere Verformung in Richtung auf die Düsen-Längsachse; dies hat zur Folge, daß sich der Abstand der beim Strangpreßvorgang entstehenden Spülbohrung zur Düsen-Längsachse verringert.
    Durch eine Längsverschiebung des Dorns in entgegengesetzter Richtung läßt sich ggf. der Abstand zwischen der zumindest einen Spülbohrung und der Düsen-Längsachse vergrößern.
    Durch Kombination der Längsverstellung mit der Drehverstellung entsteht ein Strangpreßwerkzeug, bei dem sich die Lage der zumindest einen Spülbohrung zusätzlich an die Außenform des Bohrerrohlings anpassen läßt.
    Bei einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist ein den Dorn tragender Haltering über einen Spannring lösbar mit der Düsen-Halterung verbunden, an der sich der Spannring drehbar abstützt. Durch Drehen des Spannrings kann die Verriegelung des Halterings mit der Düsen-Halterung beseitigt werden, so daß der Dorn und die Düse relativ zueinander gedreht werden können; die Verbindung zwischen der Haltekonstruktion des Strangpreßwerkzeugs und dem Haltering kann dabei bestehen bleiben.
    Bei einer alternativen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes stützt die Düse sich über eine Geradführung beweglich an ihrer Halterung ab; die Geradführung läßt sich dabei in einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß die Außenseite der Düse eine Längsnut aufweist, in welche die Düsen-Halterung über einen Vorsprung - beispielsweise in Form eines Zylinderstiftes - eingreift.
  • Vorzugsweise ist die Düse auf ihrer vom Dorn abgewandten Austrittsseite von einem Einstellring gehalten, dessen an der Düse anliegende, in Längsrichtung der Düsen-Halterung bewegliche Stützfläche bezüglich dieser in unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ist. Die Beweglichkeit der Stützfläche kann dabei dadurch ermöglicht sein, daß der Einstellring selbst in Längsrichtung der Düsen-Halterung verschiebbar und über ein Klemmelement feststellbar ist. Der Erfindungsgegenstand kann jedoch auch so ausgestaltet sein, daß der Feststellring mit der Düsen-Halterung eine Schraubverbindung bildet und eine mit der Düsen-Halterung verspannbare Feststellschraube trägt; mit der Drehung des Feststellrings führt dessen Stützfläche gleichzeitig auch eine Bewegung in Längsrichtung der Düsen-Halterung aus mit der Folge, daß auch die Düse ihre Lage bezüglich der Halterung ändern kann.
    Die Düse und der ihr vorausgehende Einlaufbereich, welcher eine sich in Bewegungsrichtung des Rohmaterials verengende Einlaufbohrung aufweist, können grundsätzlich mehrteilig ausgebildet sein; vorzugsweise ist der Einlaufbereich - wenn ggf. auch lösbar - an der Düse befestigt.
  • Um sicher zu stellen, daß das plastische Rohmaterial den Formraum unmittelbar im Anschluß an den Dorn außerhalb des Bereichs des zumindest einen Drahtes vollständig ausfüllt, ist der Dorn in dem in Frage kommenden Bereich seines Vorderabschnitts kegelförmig ausgebildet; der Kegelwinkel sollte dabei mindestens 90°, vorzugsweise jedoch um 120° betragen.
  • Je nach dem, wie die Außenkontur des herzustellenden Bohrerrohlings geformt sein soll, ist jede wendelförmige Einrichtung der Düse als Nute oder als in Richtung auf die Düsen-Längsachse vorkragender Vorsprung ausgebildet.
    Dabei besteht die Möglichkeit, den Bohrerrohling entweder mit einigen wenigen Nuten oder Vorsprüngen auszustatten, welche als Ausgangspunkt für die Herstellung von Spankammern dienen können. Der Erfindungsgegenstand kann jedoch auch in der Weise ausgebildet sein, daß die Düsen-Innenwand als wendelförmige Einrichtungen eine Vielzahl Nuten mit kleinem Querschnitt aufweist. Diese Nuten stellen sicher, daß das plastische Rohmaterial beim Durchlauf durch die Düse die erforderliche Verdrillung mit Erzeugung einer entsprechend geformten Spülbohrung bzw. mehrerer entsprechend geformter Spülbohrungen erfährt; nach der Herstellung des Bohrerrohlings können die durch die Nuten hervorgerufenen flachen Vorsprünge durch einen Schleifvorgang mit geringem Aufwand abgetragen werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der schematisch mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes und eine Ausführungsform eines Bohrerrohlings dargestellt sind.
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Strangpreßwerkzeug,
    Fig. 2
    eine Rückansicht des in Fig. 1 dargestellten Strangpreßwerkzeugs,
    Fig 3
    eine Stirnansicht einer Düse, deren den Formraum begrenzende Innenwand mit zwei sich gegenüberliegenden Vorsprüngen ausgestattet ist,
    Fig. 4
    einen Vertikalschnitt durch die Düse nach Fig. 3,
    Fig. 5
    eine Teilansicht eines Bohrerrohlings, der mit einer wendelförmigen Nute und zwei innenliegenden, ebenfalls wendelförmigen Spülbohrungen ausgestattet ist,
    Fig. 6
    eine Stirnansicht einer Düse, deren Innenwand mit zwei sich gegenüberliegenden Nuten ausgestattet ist, und
    Fig. 7
    eine Stirnansicht einer Düse, deren Innenwand eine Vielzahl Nuten mit kleinem Querschnitt aufweist.
  • Das Strangpreßwerkzeug weist in Strangpreßrichtung (Pfeil 1) - d.h. in Fig 1 von links nach rechts gesehen - als Hauptbestandteile einen Haltering 2 mit einer Anschlußgewindebohrung 2a und außenliegenden Verstellnuten 2b, einen Spannring 3 mit außenliegenden Verstellnuten 3a, eine im wesentlichen rohrförmige Düsen-Halterung 4 mit radial angeordneten Verstellbohrungen 4a und einen Feststellring 5 mit stirnseitig angeordneten Verstellbohrungen 5a auf. Über die Anschlußgewindebohrung 2a kann das Strangpreßwerkzeug an einer nicht dargestellten Tragkonstruktion befestigt werden, über welche auch das zu verarbeitende plastische Rohmaterial zugeführt wird.
  • Der Haltering 2 trägt an drei radial ausgerichteten Stegen 2c eine Nabe 2d, in der ein Dorn 6 über einen Zylinderstift 7 lösbar gehalten ist; die Lagesicherung des Dorns in Längsrichtung (d.h. in Richtung des Pfeiles 1) erfolgt über einen Absatz 6a. Aus dem kegelförmigen Vorderabschnitt 6b des Dorns treten zwei Drähte 8 aus elastischem Kunststoff aus; diese gehen innerhalb des Dorns ineinander über, sind also Bestandteil ein und desselben Drahtabschnitts. Der Kunststoff sollte so beschaffen sein, daß er der beim Strangpreßvorgang auftretenden Verformung einen möglichst geringen Formänderungswiderstand entgegensetzt und bezüglich des plastischen Rohmaterials einen moglichst geringen Reibungswiderstand aufweist. Der Teil 6c des Vorderabschnitts, in dem die Drähte 8 über ihn hinausragen, weist die Form eines Kegels mit einem Kegelwinkel von 120° auf; im Gegensatz dazu ist der davor liegende Teil des Vorderabschnitts als spitzwinkliger Kegel ausgebildet. Der die beiden Drähte 8 bildende Drahtabschnitt ist über zwei Bohrungen 6d im Dorn gehalten und durch Kleben an diesem befestigt.
  • Die lösbare Verbindung zwischen dem Halterung 2 und der Düsen-Halterung 4 besteht aus dem bereits erwähnten Spannring 3, der sich einerseits an einem Flansch 4b des Bestandteils 4 abstützt und andererseits über seine Gewindebohrung 3c mit einem Gewindeabschnitt 2d des Halterings eine Schraubverbindung bildet. Durch Drehen des Spannrings 3 kann zwischen den Bestandteilen 2 und 4 entweder über die Dichtfläche 4c eine starre Verbindung hergestellt oder die Möglichkeit einer Drehverstellung geschaffen werden.
  • Die Düsen-Halterung 4 weist zwischen einer sich verengenden Anfangsbohrung 4d und einer sich erweiternden Endbohrung 4f eine zylindrische Bohrung 4e auf, in der sich eine Düse 9 mit einem vorgeschalteten Einlaufbereich 9a in Längsrichtung beweglich abstützt; die Düsen-Längsachse, welche mit der Achse des Dorns 6 zusammenfällt, ist mit 10 bezeichnet.
    Die Geradführung der Düse 9 und des daran befestigten Einlaufbereichs 9a besteht aus einem mit der Düsen-Halterung 4 verbundenen Führungsbolzen 11, der in eine Längsnut 9b in der Außenfläche der Düse eingreift. Während die Düse 9 einen im allgemeinen zylinderförmigen Formraum 9c begrenzt, weist der Einlaufbereich 9a eine sich in Strangpreßrichtung verengende Einlaufbohrung 9d auf.
  • Die Lage der Düse 9 und des Einlaufbereichs 9a bezüglich der Düsen-Halterung 4 und bezüglich des Dorns 6 läßt sich mittels des Feststellrings 5 festlegen bzw. verändern, der im Bereich der Endbohrung 4f mit der Düsen-Halterung 4 eine Schraubverbindung bildet; diese setzt sich einerseits aus der Gewindebohrung 5b des Bestandteils 5 und andererseits aus einem Gewindeabschnitt 4g des Bestandteils 4 zusammen. Während des Strangpreßvorgangs stützt sich die Düse 9 auf ihrer vom Dorn 6 abgewandten Austrittsseite an einer Stützfläche 5c des Feststellrings 5 ab; durch Drehen des Feststellrings kann die Stützfläche 5c entweder auf den Dorn 6 zu oder von diesem weg bewegt werden. Zur Sicherung der einmal eingestellten Lage der Stützfläche 5c dient eine Feststellschraube 12, über welche die Bestandteile 4 und 5 unbeweglich miteinander verspannbar sind.
    Die Bohrung 5d des Feststellrings 5 ist in jedem Fall größer bemessen als der Querschnitt des Formraums 9c.
    Die Lage der Düse 9 und des Einlaufbereichs 9a bezüglich der Teile 6b und 6c des Dorns 6 ist insofern von Bedeutung als sie die Verformung der Drähte 8 bezüglich der Längsachse 10 unter dem Einfluß des zugeführten plastischen Rohmaterials (beispielsweise Hartmetall) verändert: Je weiter der Teil 6c vor der Düse 9 liegt, um so mehr haben die Drähte 8 die Möglichkeit, sich unter Verringerung ihres gegenseitigen Abstandes der Düsen-Längsachse 10 anzunähern. Die Lage der mittels der Drähte 8 erzeugten Spülbohrungen (vgl. dazu Fig. 5) innerhalb des Bohrerrohlings läßt sich also ohne großen Zeit- und Arbeitsaufwand durch Drehen des Einstellrings 5 stufenlos und feinfühlig in der gewünschten Weise verändern.
  • Je nach der gewünschten Außenform des Bohrerrohlings kann die Düse 9 hinsichtlich der Ausbildung ihrer den Formraum 9c begrenzenden Innenwand 9′ unterschiedlich ausgestaltet sein (vgl. Fig. 3, 4, 6 und 7). Wesentlich für die Herstellung eines Bohrerrohlings mit zumindest einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung ist es, daß die Innenwand zumindest eine wendelförmig verlaufende Einrichtung zur Verdrillung des zugeführten plastischen Rohmaterials aufweist; diese Verdrillungseinrichtung sollte in der Weise beschaffen sein, daß das Rohmaterial mindestens über einen Winkel von 90°, vorzugsweise über einen Winkel von mindestens 180° geführt ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist die Düse 9 mit zwei sich bezüglich der Düsen-Längsachse 10 gegenüberliegenden, in Richtung auf diese vorkragenden Vorsprüngen 9e ausgestattet, die sich wendelförmig über einen Winkelbereich von 90° erstrecken.
    Der in Fig. 5 skizzierte Bohrerrohling 13 weist eine wendelförmige Nute 14 und zwei innenliegende Spülbohrungen 15 auf, die versetzt zu der Nute 14 verlaufen. Letztere ist (abweichend von Fig. 3 und 4) mit einer Düse erzeugt worden, die lediglich einen in Richtung auf die Düsen-Längsachse vorkragenden Vorsprung aufweist.
  • Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform einer Düse 9 weist an der den Formraum 9c begrenzenden Innenwand 9′ zwei sich bezüglich der Düsen-Längsachse 10 gegenüberliegende, im Querschnitt halbkreisförmige Nuten 9f auf, die wendelförmig ebenfalls über einen Winkelbereich von 90° verlaufen.
    Die Verwendung einer derartigen Düse führt zur Bildung eines Bohrerrohlings, der eine mit zwei wendelförmigen Rippen ausgestattete Außenkontur aufweist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Innenwand der Düse 9 mit einer Vielzahl dicht nebeneinanderliegender Nuten 9h ausgestattet, welche einen kleinen Querschnitt aufweisen und sich ebenfalls wendelförmig über einen ausreichend bemessenen Winkelbereich, beispielsweise von mindestens 90°, erstrecken.
    Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die klein bemessenen Nuten 9h eine ausreichende Verdrillung des plastischen Rohmaterials gewährleisten und daß aus dem dabei entstandenen Bohrerrohling mit zumindest einer innenliegenden Spülbohrung mit geringem Aufwand durch Abschleifen ein Rohwerkzeug mit glatter, zylindrischer Oberfläche hergestellt werden kann.
  • Die Lage der zumindest einen innenliegenden Spülbohrung bezüglich der zumindest einen Nute oder Rippe des Bohrerrohlings läßt sich dabei in einfacher Weise dadurch beeinflussen, daß nach Lösen des Spannrings die Düsen-Halterung 4 mit dem daran befestigten Feststellring 5 bezüglich des Halterings 2 um das gewünschte Winkelmaß gedreht wird mit der Folge, daß sich die Lage der am Dorn 6 gehaltenen Drähte 8 bezüglich der mit der Düsen-Halterung 4 mitbewegten Düse 9 ändert (vgl. dazu Fig. 1).
    Die exzentrisch am Dorn befestigten Drähte 8 sind dabei in der Weise beschaffen, daß sie sich ohne großen Formänderungswiderstand - der Verdrillung des plastischen Rohmaterials in der Düse entsprechend - wendelförmig verformen und somit zur Bildung der bereits erwähnten innenliegenden Spülbohrungen führen.

Claims (7)

  1. Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Bohrerrohlings (13) mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung (15), aus einem plastischen Rohmaterial aus Hartmetall oder Keramik, mit einer einen Formraum (9c) begrenzenden Düse (9) und einem in deren Einlaufbereich (9a) angeordneten Dorn (6), der außerhalb der Düsen-Längsachse (10) zumindest einen in die Düse (9) hineinragenden, elastisch verformbaren Draht (8) trägt, wobei die Innenwand (9') der Düse (9) in der Weise mit zumindest einer wendelförmigen Einrichtung (9e, f) versehen ist, daß das durch die Düse (9) hindurchtretende Rohmaterial eine Verdrillung erfährt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein den Dorn (6) tragender Haltering (2) über einen Spannring (3), der sich an der die Düse (9) aufnehmenden Halterung (4) drehbar abstützt, lösbar mit dieser verspannt ist und/oder daß die Düse (9) sich über eine Geradführung (9b, 11) beweglich an ihrer Halterung (4) abstützt, so daß die Düse (9) und der Dorn (6) in zueinander unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ausgebildet sind.
  2. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9) auf ihrer vom Dorn (6) abgewandten Austrittsseite von einem Einstellring (5) gehalten ist, dessen an der Düse anliegende, in Längsrichtung der Düsen-Halterung (4) bewegliche Stützfläche (5c) bezüglich dieser in unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ist.
  3. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellring (5) mit der Düsen-Halterung (4) eine Schraubverbindung (5b, 4g) bildet und eine mit der Düsen-Halterung verspannbare Feststellschraube (12) trägt.
  4. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) in dem Bereich (6c) seines Vorderabschnittes (6b), in dem der zumindest eine Draht (8) übre ihn hinausragt, kegelförmig ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel mindestens 90°, vorzugsweise um 120°, beträgt.
  5. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede wendelförmige Einrichtung als Nute (9f bzw. 9h) ausgebildet ist.
  6. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen-Innenwand als wendelförmige Einrichtungen eine Vielzahl Nuten (9h) mit kleinem Querschnitt aufweist.
  7. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede wendelförmige Einrichtung als in Richtung auf die Düsen-Längsachse (10) vorkragender Vorsprung (9e) ausgebildet ist.
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