EP0706870A1 - Hohlbohrkrone mit einem hohlzylindrischen Trägerkörper - Google Patents

Hohlbohrkrone mit einem hohlzylindrischen Trägerkörper Download PDF

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EP0706870A1
EP0706870A1 EP95810465A EP95810465A EP0706870A1 EP 0706870 A1 EP0706870 A1 EP 0706870A1 EP 95810465 A EP95810465 A EP 95810465A EP 95810465 A EP95810465 A EP 95810465A EP 0706870 A1 EP0706870 A1 EP 0706870A1
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cross
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drill bit
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    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/895—Having axial, core-receiving central portion

Definitions

  • the invention relates to a hollow drill bit with a hollow cylindrical carrier body, the end region on the drilling direction side having open recesses in the drilling direction, which serve to accommodate cutting bodies which project axially beyond the carrier body and on its inner and outer contours.
  • Hollow drill bits are used to produce large holes in components, such holes mostly being used to pass lines and the like.
  • Masonry, concrete, stone and the like can be used as the material for the components.
  • the construction of the hollow drill bits is largely known per se and generally consists of a hollow cylindrical carrier body, the end region of which on the drilling direction side has open cutouts.
  • cutting bodies are arranged which serve to actually break down the material of the components to be machined.
  • the cutting bodies can consist of hard metal, polycrystalline diamond flakes, diamond cutting edges consisting of diamond grains which are embedded in matrix material and the like.
  • the connection between the cutting body and the carrier body can be made by soldering, welding or sintering connections.
  • these known hollow drill bits Due to the difference between the wall thickness of the carrier body and the dimension of the cutting body measured in the radial direction, these known hollow drill bits are located only a relatively small connection area is available, which can be used for a soldered connection, for example. Since the hollow core bits are exposed to considerable stresses due to the torques which occur and any impact forces which may occur, the cutting bodies can come loose from the carrier body, so that the hollow core bit as a whole is unusable.
  • the entire end region of the support body on the drilling direction side is provided with a larger wall thickness all round, this larger wall thickness corresponding to the radially measured dimension of the cutting body.
  • the disadvantage of detaching the cutting bodies can thereby largely be remedied, but with the purchase of a further very significant disadvantage, namely the increase in the friction of the carrier body within the bore to be produced due to the circumferential end region with greater wall thickness.
  • the invention has for its object to provide a hollow core bit, which on the one hand leads to high efficiency and on the other hand has a high life expectancy.
  • the object is achieved in that the carrier body of the hollow drill bit has cross-sectional reinforcements limited to the area surrounding the cutouts.
  • the cross-sectional reinforcements of the carrier body limited according to the invention to the surrounding area of the cutouts lead to such an enlargement of the connecting area that the cutting bodies are sufficiently held in the cutouts even under high loads.
  • Common, known measures such as soldering, welding or sintering connections are sufficient for the connection.
  • the partial cross-sectional reinforcements do not significantly increase the friction between the carrier body and the bore to be produced in the component, especially not in such a way that excessive heat is generated occurs. Because the cross-sectional reinforcements do not extend over the entire circumference of the carrier body, sufficient space is still available for the removal of the dismantled material. This also eliminates the risk of compression of the mined material, which can lead to a drop in performance.
  • the cross-sectional reinforcements can only project beyond the wall thickness of the support body, for example, only on the outer contour; this from the point of view that the greatest friction occurs on the outer contour and material that has largely been removed must also be removed on the outer contour.
  • the carrier body in such a way that the cross-sectional reinforcements protrude beyond the wall thickness only on the inner contour.
  • This application is suitable, for example, for hollow core bits, which are primarily used to produce shorter holes.
  • an optimal compromise can be to have both the inner contour and the outer contour of the carrier body protrude from the cross-sectional reinforcements.
  • the wall thickness of the carrier body in the area of the cross-sectional reinforcements expediently corresponds to 1.2 to 1.8 times the remaining wall thickness of the carrier body.
  • the cross-sectional reinforcements can be adapted to the respective application and the diameter ratio under consideration.
  • the distribution in the circumferential direction of the cross-sectional reinforcements is expediently symmetrical, based on the cutouts.
  • the dimension of the cross-sectional reinforcements measured in the axial direction is also advantageously matched to the respective applications.
  • the cross-sectional reinforcements expediently then extend at the base of the recesses counter to the drilling direction by an amount which corresponds to 0.5 to 1.4 times the width of the recesses measured in the circumferential direction of the carrier body.
  • the carrier body 1 shows a hollow core bit according to the invention with carrier body 1 and cutting bodies 2. Contrary to the drilling direction, the carrier body 1 is provided with a bottom 1a which is penetrated by a threaded bore 1b so that an adapter can be accommodated therein.
  • the cutting bodies 2 are arranged in recesses 1c of the carrier body 1.
  • the carrier body 1 has cross-sectional reinforcements 1d in the vicinity of these recesses 1c.
  • the cross-sectional reinforcements 1d project beyond the wall thickness T of the carrier body 1 by way of example both on the inner and on the outer contour.
  • the wall thickness Q in the area of the cross-sectional reinforcements 1d is thus greater than the remaining wall thickness T of the carrier body 1, the wall thickness Q in the area of the cross-sectional reinforcements 1d corresponding substantially less to approximately the same as the radially measured dimension of the cutting bodies 2.
  • the cross-sectional reinforcements 1d in the circumferential direction of the carrier body 1 adjoin the recesses 1c on both sides, namely by the dimension U measured in the circumferential direction of the carrier body 1.
  • This dimension U corresponds to a Proportion of the width B of the cutouts 1c measured in the circumferential direction.
  • the cross-sectional reinforcements 1d extend counter to the direction of drilling beyond the base of the recesses 1c, namely by the dimension G, as again shown in FIG. 1 and in particular in FIG. 2.
  • the carrier body 1 can be produced in various ways. However, non-cutting shaping is preferably used. There are also various possibilities for the connection between the carrier body 1 and the cutting body 2. However, a soldered connection is preferably used.

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Abstract

Die Hohlbohrkrone besteht aus einem hohlzylindrischen Trägerkörper (1) mit Schneidkörpern (2). Die Schneidkörper (2) sind in Aussparungen (1c) derart gelagert, dass die Innen- und Aussenkontur sowie die bohrrichtungsseitige Stimseite des Trägerkörpers (1) überragt wird. Im Umgebungsbereich der Aussparungen (1c) weist der Trägerkörper (1) Querschnittsverstärkungen (1d) auf, so dass ausreichend grosse Verbindungsflächen für die Schneidkörper (2) zur Verfügung stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hohlbohrkrone mit einem hohlzylindrischen Trägerkörper, dessen bohrrichtungsseitiger Endbereich in Bohrrichtung offene Aussparungen aufweist, die der Aufnahme von Schneidkörpem dienen, welche den Trägerkörper axial sowie an seiner Innen- und Aussenkontur überragen.
  • Hohlbohrkronen dienen der Herstellung grosser Bohrungen in Bauteilen, wobei solche Bohrungen zumeist der Durchführung von Leitungen und dergleichen dienen. Als Material für die Bauteile kommt Mauerwerk, Beton, Gestein und dergleichen in Betracht.
  • Der Aufbau der Hohlbohrkronen ist an sich weitgehend bekannt und besteht in der Regel aus einem hohlzylindrischen Trägerkörper, dessen bohrrichtungsseitiger Endbereich offene Aussparungen aufweist. In diesen offenen Aussparungen sind Schneidkörper angeordnet, die dem eigentlichen Abbau des Materials der jeweils zu bearbeitenden Bauteile dienen. Die Schneidkörper können aus Hartmetall, polykristallinen Diamantplättchen, Diamantschneiden bestehend aus Diamantkömem, die in Matrixmaterial eingelagert sind und dergleichen bestehen. Die Verbindung zwischen den Schneidkörpem und dem Trägerkörper kann über Löt-, Schweiss- oder Sinterverbindungen erfolgen.
  • Zur Gewährleistung, dass das abgebaute Material der Bauteile abgeführt werden kann und die Reibung des Trägerkörpers innerhalb der herzustellenden Bohrung nicht zu gross wird, sind bei den bekannten Hohlbohrkronen Massnahmen vorgesehen, die zu einem Ringspalt zwischen Trägerkörper und Bohrung im Bauteil führen. Dazu ist es bekannt, das in radialer Richtung gemessene Mass der Schneidkörper etwas grösser zu wählen, als die Wandstärke des Trägerkörpers, so dass die Schneidkörper die Innen- und Aussenkontur des Trägerkörpers überragen. Eine solche Hohlbohrkrone ist beispielsweise aus der DE-OS 39 30 250 bekannt.
  • Aufgrund der Differenz zwischen Wandstärke des Trägerkörpers und dem in radialer Richtung gemessenen Mass der Schneidkörper steht bei diesen bekannten Hohlbohrkronen nur eine relativ kleine Verbindungsfläche zur Verfügung, welche beispielsweise für eine Lötverbindung herangezogen werden kann. Da die Hohlbohrkronen aufgrund der auftretenden Drehmomente und gegebenenfalls einwirkenden Schlagkräfte erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt sind, kann es zu einem Loslösen der Schneidkörper vom Trägerkörper kommen, so dass die Hohlbohrkrone als Ganzes unbrauchbar wird.
  • Bei der aus der CH-PS 414438 bekannten Hohlbohrkrone ist der gesamte bohrrichtungsseitige Endbereich des Trägerkörpers umlaufend mit einer grösseren Wandstärke versehen, wobei diese grössere Wandstärke dem radial gemessenen Mass der Schneidkörper entspricht. Damit entsteht keine Differenz zwischen Wandstärke des Trägerkörpers und dem radial gemessenen Mass der Schneidkörper, so dass das gesamte in radialer Richtung gemessene Mass der Schneidkörper für die Verbindung mit dem Trägerkörper zur Verfügung steht. Der Nachteil des Loslösens der Schneidkörper kann dadurch weitgehend behoben werden, allerdings unter Erkauf eines weiteren ganz wesentlichen Nachteiles, nämlich dem Anstieg der Reibung des Trägerkörpers innerhalb der herzustellenden Bohrung aufgrund des umlaufenden Endbereiches mit grösserer Wandstärke. Darüber hinaus kann aufgrund des in diesem Endbereich fehlenden Ringspaltes das abgebaute Material nicht entweichen. Nebst der durch die Reibung entstehenden Wärme erfolgt zusätzlich eine Verdichtung des abgebauten Materials, so dass die dadurch entstehenden Ueberbeanspruchungen nebst einem Leistungsabfall wiederum zu einem vorzeitigen Ausfall der Hohlbohrkrone als Ganzes führen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlbohrkrone zu schaffen, die einerseits zu einem hohen Wirkungsgrad führt und andererseits eine hohe Lebenserwartung aufweist.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Trägerkörper der Hohlbohrkrone auf den Umgebungsbereich der Aussparungen begrenzte Querschnittsverstärkungen aufweist.
  • Die erfindungsgemäss auf den Umgebungsbereich der Aussparungen begrenzten Querschnittsverstärkungen des Trägerkörpers führen zu einer derartigen Vergrösserung der Verbindungsfläche, dass die Schneidkörper in den Aussparungen selbst unter hohen Beanspruchungen ausreichend gehaltert sind. Es reichen für die Verbindung übliche, bekannte Massnahmen wie Löt-, Schweiss- oder Sinterverbindungen aus. Nebst dieser Vergrösserung der Verbindungsflächen wird durch die partiellen Querschnittsverstärkungen die Reibung zwischen Trägerkörper und herzustellender Bohrung im Bauteil nicht wesentlich erhöht, vor allem in der Weise nicht, dass eine zu hohe Wärmeentwicklung auftritt. Dadurch, dass sich die Querschnittsverstärkungen nicht über den gesamten Umfang des Trägerkörpers erstrecken, steht für die Abfuhr des abgebauten Materials noch ausreichend Raum zur Verfügung. Damit ist auch die Gefahr einer Verdichtung des abgebauten Materials, welche zu einem Leistungsabfall führen kann, behoben.
  • Die Querschnittsverstärkungen können die Wandstärke des Trägerkörpers beispielsweise nur an der Aussenkontur überragen; dies unter dem Gesichtspunkt, dass die grösste Reibung an der Aussenkontur auftritt und ebenfalls an der Aussenköntur überwiegend abgebautes Material abgeführt werden muss. Demgegenüber besteht aber auch die Möglichkeit, den Trägerkörper derart auszubilden, dass die Querschnittsverstärktungen die Wandstärke nur an der Innenkontur überragen. Dieser Anwendungsfall ist beispielsweise für Hohlbohrkronen geeignet, welche vomehmlich der Herstellung kürzerer Bohrungen dienen. Ein optimaler Kompromiss kann jedoch darin bestehen, sowohl die Innenkontur als auch die Aussenkontur des Trägerkörpers von den Querschnittsverstärkungen überragen zu lassen.
  • Unabhängig davon, ob es sich um ein Ueberragen an der Innenkontur, an der Aussenkontur oder an beiden Konturen handelt, entspricht zweckmässigerweise die Wandstärke des Trägerkörpers im Bereich der Querschnittsverstärkungen dem 1,2- bis 1,8-fachen der restlichen Wandstärke des Trägerkörpers.
  • In Umfangsrichtung können die Querschnittsverstärkungen dem jeweiligen Anwendungsfall und den in Betracht kommenden Durchmesserverhältnissen angepasst werden. Dabei entspricht vorteilhafterweise das in Umfangsrichtung des Trägerkörpers gemessene Mass der Querschnittsverstärkungen beidseits der Aussparungen je dem 0,3- bis 1-fachen der in Umfangsrichtung des Trägerkörpers gemessenen Breite der Aussparungen. Die Verteilung in Umfangsrichtung der Querschnittsverstärkungen erfolgt zweckmässigerweise symmetrisch, bezogen auf die Aussparungen.
  • Auch das in axialer Richtung gemessene Mass der Querschnittsverstärkungen ist vorteilhafterweise auf die jeweiligen Anwendungsfälle abgestimmt. Dabei erstrecken sich die Querschnittsverstärkungen zweckmässigerweise anschliessend an den Grund der Ausnehmungen entgegen der Bohrrichtung um ein Mass, das dem 0,5- bis 1,4-fachen der in Umfangsrichtung des Trägerkörpers gemessenen Breite der Aussparungen entspricht.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen, welche ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch eine Hohlbohrkrone gemäss Erfindung;
    Fig. 2
    eine vergrösserte Ansicht des Details A der Fig. 1;
    Fig. 3
    einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2.
  • Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Hohlbohrkrone mit Trägerkörper 1 und Schneidkörpern 2. Entgegen der Bohrrichtung ist der Trägerkörper 1 mit einem Boden 1a versehen, welcher von einer Gewindebohrung 1b durchsetzt ist, so dass ein Adapter darin aufgenommen werden kann.
  • Wie die Fig. 1 und auch die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die Schneidkörper 2 in Aussparungen 1c des Trägerkörpers 1 angeordnet. Der Trägerkörper 1 weist im Umgebungsbereich dieser Aussparungen 1c Querschnittsverstärkungen 1d auf.
  • Wie die Fig. 1 und insbesondere die Fig. 3 zeigt, überragen die Querschnittsverstärkungen 1d die Wandstärke T des Trägerkörpers 1 beispielhaft sowohl an der Innen- als auch an der Aussenkontur. Die Wandstärke Q im Bereich der Querschnittsverstärkungen 1d ist damit grösser als die restliche Wandstärke T des Trägerkörpers 1, wobei die Wandstärke Q im Bereich der Querschnittsverstärkungen 1d im wesentlichen kleiner bis annähernd gleich dem radial gemessenen Mass der Schneidkörper 2 entspricht.
  • Wederum aus Fig. 1 und insbesondere aus Fig. 2 ist femer ersichtlich, wie sich die Querschnittsverstärkungen 1d in Umfangsrichtung des Trägerkörpers 1 beidseits an die Aussparungen 1c anschliessen und zwar jeweils um das in Umfangsrichtung des Trägerkörpers 1 gemessene Mass U. Dieses Mass U entspricht einem Anteil der in Umfangsrichtung gemessenen Breite B der Aussparungen 1c. Darüber hinaus erstrecken sich die Querschnittsverstärkungen 1d entgegen der Bohrrichtung über den Grund der Ausnehmungen 1c hinaus und zwar um das Mass G, wie wiederum Fig. 1 und insbesondere Fig. 2 zeigt.
  • Herstellen lässt sich der Trägerkörper 1 in verschiedenartiger Weise. In bevorzugter Weise kommt jedoch eine spanlose Umformung zur Anwendung. Ebenso bestehen verschiedene Möglichkeiten der Verbindung zwischen Trägerkörper 1 und Schneidkörpem 2. In bevorzugter Weise findet jedoch eine Lötverbindung Anwendung.

Claims (6)

  1. Hohlbohrkrone mit einem hohlzylindrischen Trägerkörper (1), dessen bohrrichtungsseitiger Endbereich in Bohrrichtung offene Aussparungen (1c) aufweist, die der Aufnahme von Schneidkörpem (2) dienen, welche den Trägerkörper (1) axial sowie an seiner Innen- und Aussenkontur überragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) auf den Umgebungsbereich der Aussparungen (1c) begrenzte Querschnittsverstärkungen (1d) aufweist.
  2. Hohlbohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverstärkungen (1d) die Wandstärke (T) des Trägerkörpers (1) an der Aussenkontur überragen.
  3. Hohlbohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverstärkungen (1d) die Wandstärke (T) des Trägerkörpers (1) an der Innenkontur überragen.
  4. Hohlbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (Q) des Trägerkörpers (1) im Bereich der Querschnittsverstärkungen (1d) dem 1,2- bis 1,8-fachen der restlichen Wandstärke (T) des Trägerkörpers (1) entspricht.
  5. Hohlbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in Umfangsrichtung des Trägerkörpers (1) gemessene Mass (U) der Querschnittsverstärkungen (1d) beidseits der Aussparungen (1c) je dem 0,3 bis 1-fachen der in Umfangsrichtung des Trägerkörpers (1) gemessenen Breite (B) der Aussparungen (1c) entspricht.
  6. Hohlbohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsverstärkungen (1d) anschliessend an den Grund der Ausnehmungen (1c) entgegen der Bohrrichtung um ein Mass (G) erstrecken, das dem 0,5-bis 1,4-fachen der in Umfangsrichtung des Trägerkörpers (1) gemessenen Breite (B) der Aussparungen (1c) entspricht.
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