EP0707129B1 - Bohrwerkzeug mit Trägerkörper und Schneidkörpern - Google Patents

Bohrwerkzeug mit Trägerkörper und Schneidkörpern Download PDF

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EP0707129B1
EP0707129B1 EP95810469A EP95810469A EP0707129B1 EP 0707129 B1 EP0707129 B1 EP 0707129B1 EP 95810469 A EP95810469 A EP 95810469A EP 95810469 A EP95810469 A EP 95810469A EP 0707129 B1 EP0707129 B1 EP 0707129B1
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carrier body
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/48Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool with a carrier body and one or more Cutting bodies, their width measured in the radial direction against the drilling direction subsequent to a continuous decrease in one step and the The cutting body protrudes radially and axially beyond the circumferential contour of the carrier body.
  • Drilling tools of the type shown here are used to mine rock. Concrete, Masonry and the like materials.
  • the structure of the carrier body can they are designed differently. What the drilling tools have in common, however, that they have one or more cutting bodies in the end region on the drilling direction, these cutting bodies made of wear-resistant material such as hard metal. Hard material or the like exist.
  • the carrier body for example, there is the possibility. this in shape of a shaft. which carries a helix on the circumference, which is integrally formed or can be connected to it.
  • the carrier body becomes radial and radial towered over by cutting bodies, it being, for example, in the case of smaller diameters to be a single and, in the case of larger diameters, a plurality of cutting bodies can.
  • Such a drilling tool in particular for larger diameters, is for example known from DE-PS 25 43 578.
  • a generic drilling tool for in particular small diameters is for example from DE-C-834 829 known.
  • This drilling tool has a carrier body and an in Drilling direction adjoining, releasably attached cutting body.
  • the one in radial The width of the cutting body measured in the direction decreases in the opposite direction to the drilling direction following a continuous decrease in one stage.
  • the cutting body protrudes the circumferential contour of the carrier body radially and axially.
  • the carrier body as a hollow drill bit.
  • the region of the support body on the drilling direction becomes both axial and protrudes radially from the cutting body, which is distributed over the circumference as a hollow drill bit trained carrier body are arranged.
  • the length of the cutting body is allowed Do not fall below a minimum dimension in the drilling direction, so that between the cutting body and the carrier body has a sufficiently large contact area, which is able to transmit the forces occurring.
  • a hollow core bit is known for example from DE-PS 24 19 548.
  • the cutting bodies have in common that their width measured in the radial direction is opposite to the drilling direction decreases continuously.
  • the invention has for its object to provide a drilling tool in which even with prolonged use, the friction of the cutting body on the wall of the to be manufactured Drilling is not increased in an efficiency reducing manner.
  • the object is achieved in that the step of reducing in a plane formed by the end of the carrier body on the drilling direction side.
  • the decrease according to the invention of the width of the measured in the radial direction Cutting body in the form of a step leads to a kind of waist of the cutting body in its radially measured width.
  • the level of Reduction coincides with the drilling direction end of the support body.
  • the area projecting in the axial direction for forming the length responsible for the friction contributes.
  • the area of the involvement the cutting body is used in the carrier body can not lead to an unacceptable increase the friction of the drilling tool on the wall of the hole to be made.
  • the friction increases with the duration Use to a certain extent.
  • the maximum amount of friction can be determined by the However, the step according to the invention can be limited in such a way that the friction does not yet occur has an impact on efficiency. This maximum amount depends on the choice the arrangement of the stage, where it has been shown that preferred values then arise when the measured in the axial direction from the free end of the Cutting body to the level of reduction about 0.3 to 0.5 times that corresponds to the total length of the cutting body measured in the axial direction.
  • the cutting body 2 is embedded in the carrier body 1.
  • FIG. 1 also shows, the width R des measured in the radial direction increases Cutting body 2 in the area K continuously down to a step S.
  • the step S there is a further decrease in the width R measured in the radial direction
  • the step S essentially falls with the direction of the drilling direction End E of the carrier body 1 together.
  • the dimension B towers above Cutting body 2, the drilling direction end E of the support body 1, the entire Length of the cutting body 2 corresponds to dimension A.
  • the 2 has a carrier body designed as a hollow drill bit 3, in which cutting bodies 4 are embedded.
  • the cutting body 4 protrude the wall thickness of the carrier body 3 in the radial direction and exceed the drilling direction side End E of the carrier body 3.
  • the width R measured in the radial direction decreases the cutting body 4 against the drilling direction continuously in the area K up to the step S.
  • the width R measured in the radial direction Width R decreases the cutting body 4 against the drilling direction continuously in the area K up to the step S.
  • Level S falls - like that in 2 shows the example shown - with the drilling direction end E of the carrier body 3 together.
  • the length B exceeds the cutting body 4 on the drilling direction side End E of the support body 3 in the drilling direction, during the entire length of the Cutting body 4 corresponds to dimension A.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit Trägerkörper und einem oder mehreren Schneidkörpern, deren in radialer Richtung gemessene Breite entgegen der Bohrrichtung anschliessend an eine kontinuierliche Abnahme sich in einer Stufe verringert und die Schneidkörper die Umfangskontur des Trägerkörpers radial sowie axial überragen.
Bohrwerkzeuge der hier in ede stehenden Art dienen dem Abbau von Gestein. Beton, Mauerwerk und dergleichen Materialien. Insbesondere im Aufbau der Trägerkörper können sie unterschiedlich ausgebildet sein. Gemeinsam ist den Bohrwerkzeugen jedoch, dass sie im bohrrichtungsseitigen Endbereich einen oder mehrere Schneidkörper aufweisen, wobei diese Schneidkörper aus verschleissfestem Werkstoff wie Hartmetall. Hartstoff oder dergleichen bestehen.
Aus der Sicht des Trägerkörpers besteht beispielsweise die Möglichkeit. diesen in Form eines Schaftes auszubilden. der am Umfang eine Wendel trägt, die einstückig angeformt oder damit verbunden sein kann. Bohrrichtungsseitig sowie radial wird der Trägerkörper von Schneidkörpem überragt, wobei es sich beispielsweise bei kleineren Durchmessem um einen einzigen und bei grösseren Durchmessem um mehrere Schneidkörper handeln kann. Ein derartiges Bohrwerkzeug, insbesondere für grössere Durchmesser, ist beispielsweise aus der DE-PS 25 43 578 bekannt.
Ein gattungsgemaßes Bohrwerkzeug für insbesondere kleine Durchmesser ist beispielsweise aus der DE-C-834 829 bekannt. Dieses Bohrwerkzeug weist einen Trägerkörper und einen sich in Bohrrichtung daran anschliessenden, lösbar aufgesetzten Schneidkörper auf. Die in radialer Richtung gemessene Breite des Schneidkörpers verringert sich entgegen der Bohrrichtung anschliessend an eine kontinuierliche Abnahme in einer Stufe. Der Schneidkörper überragt die Umfangskontur des Trägerkörpers radial sowie axial.
Darüber hinaus besteht - insbesondere für die Herstellung von Bohrungen grösserer Durchmesser - die Möglichkeit. den Trägerkörper als Hohlbohrkrone auszubilden. In diesem Falle wird der bohrrichtungsseitige Bereich des Trägerkörpers sowohl axial als auch radial von Schneidkörpem überragt, die über den Umfang verteilt an dem als Hohlbohrkrone ausgebildeten Trägerkörper angeordnet sind. Dabei darf die Länge der Schneidkörper in Bohrrichtung ein Mindestmass nicht unterschreiten, damit zwischen Schneidkörper und Trägerkörper eine ausreichend grosse Kontaktfläche vorhanden ist, welche zur Uebertragung der auftretenden Kräfte in der Lage ist. Eine solche Hohlbohrkrone ist beispielsweise aus der DE-PS 24 19 548 bekannt.
Wie die vorgenannten bekannten Bohrwerkzeuge zeigen, ist den Schneidkörpem gemeinsam, dass deren in radialer Richtung gemessene Breite entgegen der Bohrrichtung kontinuierlich abnimmt. Im Falle der Hohlbohrkrone als Trägerkörper bedeutet dies, dass die in radialer Richtung gemessene Breite der Schneidkörper entgegen der Bohrrichtung kontinuierlich sowohl zur Innen- als auch zur Aussenkontur des Trägerkörpers hin abnimmt. Mit dieser Abnahme der Breite der Schneidkörper soll erreicht werden, dass die Reibung der Schneidkörper an der Wandung der herzustellenden Bohrung verringert wird.
Solange die Bohrwerkzeuge neu sind, wird die Zielsetzung einer Verringerung der Reibung weitgehend erreicht. Je länger der Einsatz der Bohrwerkzeuge aber dauert, desto stärker nähert sich die radial gemessene Breite der Schneidkörper aufgrund des Verschleisses in radialer Richtung einem konstanten Mass. Dies führt dazu, dass die an der Wandung der herzustellenden Bohrung reibende Fläche der Schneidkörper entgegen der Bohrrichtung immer länger wird, was dazu führt, dass durch laufende Erhöhung der Reibung der Wirkungsgrad der Bohrwerkzeuge erheblich abnimmt. Im Extremfalle erstreckt sich die an der Wandung der herzustellenden Bohrung reibende Fläche der Schneidkörper über deren gesamte axiale Länge, dh auch über die Länge, um die die Schneidkörper im Trägerkörper eingebettet sind. Dies führt schliesslich zu einer Ueberlastung der Antriebsgeräte und zum Festklemmen der Bohrwerkzeuge in der herzustellenden Bohrung.
Die geschilderte Problematik wird bei den in den letzten Jahren vermehrt Verwendung findenden Vollbohrem mit mehr als einem Schneidkörper noch verstärkt. Diese Bohrwerkzeuge erzeugen kreisrunde Löcher mit engeren Toleranzen als die bisher üblichen, mit einem Schneidkörper versehenen Bohrwerkzeuge. Der Klemmeffekt durch den vorstehend genannten Veschleiss fällt dadurch besonders ins Gewicht, so dass die diesbezügliche Problematik wesentlich verschärft wird. In gleich verschärfter Weise tritt diese Problematik auch bei Bohrwerkzeugen auf, deren Trägerkörper als Hohlbohrkrone mit mehreren Schneidkörpem ausgebildet ist, da auch solche Bohrwerkzeuge zu Bohrungen mit engen Toleranzen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug zu schaffen, bei welchem selbst bei längerem Einsatz die Reibung der Schneidkörper an der Wandung der herzustellenden Bohrung nicht in einer den Wirkungsgrad herabsetzenden Weise erhöht wird.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stufe der Verringerung in einer von dem bohrrichtungsseitigen Ende des Trägerkörpers gebildeten Ebene liegt.
Die erfindungsgemässe Abnahme der in radialer Richtung gemessenen Breite der Schneidkörper in Form einer Stufe führt zu einer Art Taillierung der Schneidkörper in ihrer radial gemessenen Breite. Dies hat zur Folge, dass selbst nach längerem Einsatz der Bohrwerkzeuge die zur Reibung an der Wandung der herzustellenden Bohrung führende Länge der Schneidkörper entgegen der Bohrrichtung bis höchstens zur Stufe reicht. Es wird somit ein noch zulässiger Maximalbetrag an Reibung nicht überschritten, unabhängig von der Länge des Einsatzes der Bohrwerkzeuge.
Unabhängig von der Ausbildung des Trägerkörpers ist es von Vorteil, wenn die Stufe der Verringerung mit dem bohrrichtungsseitigen Ende des Trägerkorperszusammenfällt. Damit wird erreicht, dass maximal der in axialer Richtung überstehende Bereich zur Bildung der für die Reibung verantwortlichen Länge beiträgt. Der Bereich, welcher der Einbindung der Schneidkörper im Trägerkörper dient, kann damit zu keiner unzulässigen Erhöhung der Reibung des Bohrwerkzeuges an der Wandung der herzustellenden Bohrung führen.
Selbst bei den erfindungsgemässen Bohrwerkzeugen nimmt die Reibung mit fortdauerndem Einsatz um ein gewisses Mass zu. Der Maximalbetrag der Reibung kann durch die erfindungsgemässe Stufe jedoch derart begrenzt werden, dass die Reibung noch keinen wirkungsgradmindemden Einfluss hat. Abhängig ist dieser Maximalbetrag von der Wahl der Anordnung der Stufe, wobei sich diesbezüglich gezeigt hat, dass bevorzugte Werte dann entstehen, wenn das in axialer Richtung gemessene Mass vom freien Ende der Schneidkörper bis zur Stufe der Verringerung etwa dem 0,3- bis 0,5-fachen der gesamten in axialer Richtung gemessenen Länge der Schneidkörper entspricht.
Um sicherzustellen, dass der entgegen der Bohrrichtung an die Stufe anschliessende Bereich der Schneidkörper nicht an der Reibung teilnimmt, ist eine ausreichende Reduzierung der in radialer Richtung gemessenen Breite der Schneidkörper im Anschluss an die Stufe sicherzustellen. Dies wird dann erreicht, wenn in bevorzugter Weise sich die in radialer Richtung gemessene Breite der Schneidkörper an der Stufe um mindestens 30 % des Masses reduziert, um welches die Schneidkörper den Trägerkörper entgegen der Bohrrichtung im Anschluss an die Stufe radial überragen. Dies bedeutet, dass sich die in radialer Richtung gemessene Breite der Schneidkörper im Anschluss an die Stufe bis maximal zur Aussenkontur des Trägerkörpers reduzieren kann.
Im Sinne eines symmetrischen Aufbaus der Schneidkörper ist zweckmässigerweise vorgesehen, dass sich die in radialer Richtung gemessene Breite an beiden Breitseiten der Schneidkörper in einer Stufe verringert.
Wie bereits darauf hingewiesen, werden für Bohrungen grösserer Durchmesser bevorzugt Trägerkörper in Form einer Hohlbohrkrone verwendet. Auch bei solchen Trägerkörpern, wo die Schneidkörper über den stirnseitigen Umfang verteilt sind, führt die erfindungsgemässe Taillierung zu den genannten Vorteilen. Demnach ist gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Trägerkörper eine Hohlbohrkrone, wobei die in radialer Richtung gemessene Breite der Schneidkörper entgegen der Bohrrichtung anschliessend an die kontinuierliche Abnahme sich in einer Stufe zur Innen- und Aussenkontur des Trägerkörpers hin verringert. Auch hier sind die Schneidkörper zweckmässigerweise symmetrisch aufgebaut, dh die in radialer Richtung gemessene Breite der Schneidkörper verringert sich an beiden Breitseiten in einer Stufe. Ebenso fällt in bevorzugter Weise die Stufe im wesentlichen mit dem bohrrichtungsseitigen Ende des Trägerkörpers zusammen. Hinausgehend über die genannten Vorteile wird mit der erfindungsgemässen Ausbildung die Entnahme der Bohrkeme wesentlich verbessert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Ansicht des bohrrichtungsseitigen Bereiches eines Bohrwerkzeuges gemäss Erfindung;
Fig. 2
einen Schnitt durch den bohrrichtungsseitigen Bereich eines Bohrwerkzeuges gemäss Erfindung, mit einem als Hohlbohrkrone ausgebildeten Trägerkörper.
Das Bohrwerkzeug gemäss Fig. 1 besteht aus einem Trägerkörper 1 und einem Schneidkörper 2. Der Schneidkörper 2 ist im Trägerkörper 1 eingebettet.
Wie die Fig. 1 femer zeigt, nimmt die in radialer Richtung gemessene Breite R des Schneidkörpers 2 im Bereich K kontinuierlich ab, bis zu einer Stufe S. An der Stufe S erfolgt eine weitere Abnahme der in radialer Richtung gemessenen Breite R. Gemäss dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel fällt die Stufe S im wesentlichen mit dem bohrrichtungsseitigen Ende E des Trägerkörpers 1 zusammen. Um das Mass B überragt der Schneidkörper 2 das bohrrichtungsseitige Ende E des Trägerkörpers 1, wobei die gesamte Länge des Schneidkörpers 2 dem Mass A entspricht.
Das Bohrwerkzeug gemäss Fig. 2 weist einen als Hohlbohrkrone ausgebildeten Trägerkörper 3 auf, in welchen Schneidkörper 4 eingebettet sind. Die Schneidkörper 4 überragen die Wandstärke des Trägerkörpers 3 in radialer Richtung und übersteigen das bohrrichtungsseitige Ende E des Trägerkörpers 3.
Wie die Fig. 2 femer zeigt, verringert sich die in radialer Richtung gemessene Breite R der Schneidkörper 4 entgegen der Bohrrichtung kontinuierlich im Bereich K bis zur Stufe S. An der Stufe S erfolgt eine weitere Verringerung der in radialer Richtung gemessenen Breite R in der Weise, dass die Wandstärke des Trägerkörpers 3 in radialer Richtung nur noch geringfügig von den Schneidkörpem 4 überragt wird. Die Stufe S fällt - wie das in der Fig. 2 gezeigte Beispiel zeigt - mit dem bohrrichtungsseitigen Ende E des Trägerkörpers 3 zusammen. Um die Länge B übersteigen die Schneidkörper 4 das bohrrichtungsseitige Ende E des Trägerkörpers 3 in Bohrrichtung, während die gesamte Länge der Schneidkörper 4 dem Mass A entspricht.
In den Beispielen sowohl gemäss Fig. 1 als auch gemäss Fig. 2 überragt die in radialer Richtung gemessene Breite R der Schneidkörper 2, 4 entgegen der Bohrrichtung anschliessend an die Stufe S den Trägerkörper 1, 3 noch geringfügig. Dieses Ueberragen kann sich im Extremfalle vollständig reduzieren, so dass die in diesem Bereich gemessene radiale Breite der Schneidkörper 2, 4 der in radialer Richtung gemessenen Erstreckung des Trägerkörpers 1, 3 - im Falle einer Hohlbohrkrone deren Wandstärke-entspricht.

Claims (5)

  1. Bohrwerkzeug mit Trägerkörper (1, 3) und einem oder mehreren Schneidkörpem (2, 4), deren in radialer Richtung gemessene Breite (R) entgegen der Bohrrichtung anschliessend an eine kontinuierliche Abnahme (K) sich in einer Stufe (S) verringert und die Schneidkörper (2, 4) die Umfangskontur des Trägerkörpers (1, 3) radial sowie axial überragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (S) der Verringerung in einer von dem bohrrichtungsseitigen Ende (E) des Trägerkörpers (1, 3) gebildeten Ebene liegt.
  2. Schneidkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in axialer Richtung gemessene Mass (B) vom freien Ende der Schneidkörper (2, 4) bis zur Stufe (S) der Verringerung etwa dem 0,3- bis 0,5-fachen der gesamten, in axialer Richtung gemessenen Länge (A) der Schneidkörper (2, 4) entspricht.
  3. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in radialer Richtung gemessene Breite (R) der Schneidkörper (2, 4) an der Stufe (S) um mindestens 30 % des Masses reduziert, um welches die Schneidkörper (2, 4) den Trägerkörper (1, 3) entgegen der Bohrrichtung im Anschluss an die Stufe (S) radial überragen.
  4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in radialer Richtung gemessene Breite (R) an beiden Breitseiten der Schneidkörper (2, 4) in einer Stufe (S) verringert.
  5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (3) eine Hohlbohrkrone ist und die in radialer Richtung gemessene Breite (R) der Schneidkörper (4) entgegen der Bohrrichtung anschliessend an die kontinuierliche Abnahme (K) sich in einer Stufe (S) zur Innen- und Aussenkontur des Trägerkörpers (3) hin verringert.
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