EP0778390B1 - Drehschlag-Wendelbohrer - Google Patents

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EP0778390B1
EP0778390B1 EP96810629A EP96810629A EP0778390B1 EP 0778390 B1 EP0778390 B1 EP 0778390B1 EP 96810629 A EP96810629 A EP 96810629A EP 96810629 A EP96810629 A EP 96810629A EP 0778390 B1 EP0778390 B1 EP 0778390B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
pinshaped
guiding elements
casing
embedded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96810629A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0778390A2 (de
EP0778390A3 (de
Inventor
Werner Kleine
Werner Bongers
Axel Neukirchen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP0778390A2 publication Critical patent/EP0778390A2/de
Publication of EP0778390A3 publication Critical patent/EP0778390A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0778390B1 publication Critical patent/EP0778390B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • 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
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58—Chisel-type inserts

Definitions

  • the invention relates to a rotary impact twist drill according to the generic Preamble of claim 1.
  • Rotary impact twist drills are drilling tools that are used in conjunction with axial impact assisted Rotary drilling rigs are used. In particular, it concerns in usually around rock or masonry drills that are used for the rotary impact creation of holes or breakthroughs in concrete or masonry can be used.
  • a rotary impact twist drill is known which has a shaft has at least one lead in its coat, spiraling from the shaft end runs in the direction of the insertion end of the tool. Are at the end of the shaft Carbide cutting edges are provided, which are in front of the end face of the shaft end. The cutting edges are arranged on hard metal pins, which come from the end face of the Stick out.
  • the known rotary impact twist drill at least one central hard metal pin and two on a diameter of Shanked opposing peripheral hard metal pins.
  • the peripheral carbide pins are set back from the central pin and are of the same type inserted into the end face of the shaft end that they are radial over their entire length protrude over the outer surface of the shaft. They have a polygonal one Cross-sectional profile and are used inclined to the axis of the shaft, that essentially only the cutting edges at their foremost free end with the Drill hole wall come into engagement.
  • the above central carbide pin works like a centering element, however, this known rotary impact twist drill in Operation due to insufficient lateral guidance in the borehole. It can it may happen that the location hole is too large or the drilling tool even tilted in the location hole.
  • By the opposite of the axis of the shaft inclined arrangement of the peripheral carbide pins do not act on all sides edged carbide pins have relatively high radial forces that lead to loosening and The peripheral hard metal pins can fall out.
  • EP-A-0 226 537 which forms the generic generic term, is a rotary impact twist drill proposed the one over the entire diameter of the Has drill shaft extending carbide cutting plate, which in a continuous groove is inserted in the end face of the shaft.
  • the Cutting plate In addition to the Cutting plate are provided cutting pins that come from the end face of the shaft end Stick out of the shaft or from the jacket of the shaft.
  • the free ends of the Cutting pins are in the spanned by the cutting edges of the hard metal plate Surface of revolution.
  • the free ends of the shaft protruding from the jacket of the shaft When drilling, cutting pins come into contact with the wall of the borehole and roughen it during the drilling process. While in this known rotary impact twist drill there is already some guidance of the drilling tool in the hole the predominantly abrasive effect of the abutting against the borehole wall Cutting pins are given a certain stiffness, which is the achievable Mining capacity in the underground reduced.
  • the object of the present invention is therefore a rotary impact twist drill to improve in such a way that an optimal guidance of the drilling tool in the Location hole is guaranteed.
  • a rotary impact twist drill is to be created be, which is easy to operate, has no tendency to tilt and one high mining performance allowed.
  • the rotary impact twist drill according to the invention is intended moreover, be simple and inexpensive to manufacture.
  • a rotary impact twist drill which the in characterizing section of claim 1 has features.
  • at least one pin-shaped is in the area of the shaft end Guide element embedded in the shaft, its longitudinal axis essentially runs perpendicular to the longitudinal axis of the shaft.
  • the free end face of the pen-shaped Guide element has a protrusion compared to the sheath of the shaft, the is smaller than the radial projection of the insert with the hard metal cutting edges.
  • the protrusion of the insert will be an excellent guide for the drilling tool achieved in the borehole without the disadvantage of a certain stiffness as a result of having to put up with an abrasive effect. This makes the prerequisites for given a high drilling performance.
  • the pin-shaped guide element does not accept Part of the dismantling process, it has only management functions. This can do that Guide element without having to consider a cutting edge geometry, be very robust. By placing the pin-shaped guide element over its is embedded in the entire circumference, there is an optimal hold in the shaft.
  • two or more are pin-shaped Guide elements are provided, each in pairs in diagonally opposite Quadrants of a cross section are arranged perpendicular to the axis of the shaft.
  • the arranged in pairs for reasons of symmetry. This way sufficient scope for the arrangement of the extraction grooves for the drilling dust.
  • a carbide cutting insert which fits into a groove in the end face of the Shaft end is used, can be in the space between the pin-shaped Guiding elements and the cutting plate a Abfuhmut be provided.
  • the arrangement of the pin-shaped guide elements can be varied standing space can be varied, so that wider Hauptffuhmuten are provided can, which are upstream of the main cutting edges on the cutting plate. in the Area between a pin-shaped guide element and that in the direction of rotation the subsequent part of the cutting plate can also have a narrower performance be provided.
  • the pin-shaped guide elements are advantageously diagonal to one another arranged opposite one another, their longitudinal axes lying on one diameter.
  • the angle at which the pin-shaped guide elements are radial protruding insert on the circumference of the jacket are offset, depending on Needs vary.
  • An acute angle is advantageously chosen such that one wide main output in the direction of rotation of the drilling tool of a main cutting edge is upstream.
  • the pin-shaped guide elements preferably at a distance from the end face of the stem embedded in the sheath, which is about 1/4 to about 3/4 of the embedded Length of the carbide cutting edges is.
  • the distance relates to the location of the Longitudinal axes of the guide elements. In this way, the Drilling tool in the exact area due to the cutting attack the hard metal cutting on the borehole wall the greatest stress is subject.
  • the guide pins can be equidistant from the end face of the shaft or embedded at different intervals in the shaft.
  • the pin-shaped guide elements compared to the jacket Have a projection that is at least half the radial projection of the Carbide cutting corresponds. In the case of pebble hits, this tends to be the insert to avoid supporting end of the shaft to the side.
  • the pen-shaped ones work Management elements counter. The extent of the protrusion of the pen-shaped Guide elements thus defines the maximum distance that the free front end of the Dodge shaft. In this way, the greatest possible concentricity guaranteed without the pin-shaped guide elements permanently engaging with the borehole wall.
  • the free end face of the pin-shaped from the jacket of the shaft Guide elements is at least partially curved, the abrasive Effect of the guide elements in contact with the borehole wall clearly reduced.
  • the free end face preferably has that at least in regions Curvature of a spherical surface or a cylindrical surface, the curvature is matched to that of the sheath of the shaft.
  • the pin-shaped guide elements are circular Have cross-section.
  • the mounting holes in the shaft can be very easily with circular cross section can be created.
  • a depth stop on the guide elements as an assembly aid. This can for example by one or more on the jacket of the guide elements arranged guide pins can be realized.
  • the pin-shaped guide elements can be pointed have an enlarged head that bears against the jacket of the shaft during assembly and towering over it to the extent desired.
  • the guide elements are in one through groove embedded in the shaft end, which extends over a diameter of the Shaft extends. This further facilitates the manufacture of the tool. It there is no need to drill holes with a more or less precisely defined depth.
  • the guide elements is in addition to the groove for the Insert another groove milled into the shaft end, which in the desired Angle to the receiving groove for the insert is inclined.
  • This groove can be is a continuous groove, but grooves can also be milled in do not lie on a common diameter.
  • the fixation of the guide elements in the groove can be done, for example, by soldering.
  • FIGS. 1 and 2 of the inventive Rotary impact twist drill comprises a shaft 1 which is provided with two main discharge grooves 4, 5 is equipped for cuttings that run in a spiral shape in its casing 2.
  • a cutting plate 6 is arranged, which with Carbide cutting 7 is equipped.
  • the preferably roof-shaped Tungsten carbide blades 7 extend axially recessed from a blade tip 8 outside to the jacket 2 of the shank 1.
  • the insert is 6 in a groove 9 in the front end 3 of the shaft 1 fixed, which extends over its diameter.
  • the guide elements 11 are embedded in the shaft 1 such that their longitudinal axes L essentially run perpendicular to the longitudinal axis A of the shaft 1.
  • the rotary impact twist drill can have two guide elements 11 exhibit. However, only a single guide element 11 can also be provided, as indicated in the side view of the rotary impact twist drill in Fig. 1. at the arrangement of more than one guide element 11 in the shaft end 10, as shown in Fig. 2, preferably in pairs in diagonally opposite Quadrants of a cross section perpendicular to the longitudinal axis A of the shaft 1 intended. As shown, the longitudinal axes L of the guide elements 11 are arranged on a diameter of the shaft 1. However, this arrangement is not absolutely necessary.
  • the guide elements 11 can also be in the shaft end 10 in this way be embedded that their longitudinal axes in the cross-sectional plane of the shaft 1 straight lines deviating from a diameter, which are parallel or inclined to can run a diameter.
  • the guide elements 11 are embedded in the shaft 1 such that their longitudinal axis has a distance from the front end 3 of the shaft 1 which is approximately 1/4 to is about 3/4 of the embedded length of the cutting plate 6. As can be seen from Fig. 2, are the guide elements 11 over about 3/5 to about 3/4 of their longitudinal extent l in the Shaft 1 embedded.
  • guide elements 11 have a circular cross section. This is but not absolutely necessary, the guide elements 11 can also be one have polygonal cross-section, for example be hexagonal or octagonal.
  • the guide element 11 shown in Fig. 3 has two identically designed End faces 12 to enable the guide element to also be rotated through 180 ° can be embedded in the shaft 1.
  • the end face 12 of the in FIGS. 1 and 3 shown guide element 11 is in its curvature to the curvature of the jacket 2 of the shaft 1 adjusted.
  • the end face 12 initially has one annular portion 14 of a spherical surface on the cylindrical part 13 of the Connects guide element 11.
  • the radius of curvature corresponds to the spherical surface essentially the radius of curvature of the jacket 2 at the shaft end 10.
  • the of the central area 15 of the end face 12 which is enclosed in the annular area 14 for example the curvature of a cylindrical surface; but he could also be trained.
  • the guide element 21 shown in Fig. 4 is with a depth stop as Installation aid equipped.
  • the Depth stop formed by an annular shoulder 24, which on the cylindrical Section 23 of the guide element connects.
  • the free end face 12 of the Guide element 21 is provided on a mushroom-shaped head 22, which the cylindrical region 23 of the guide element 21 protrudes.
  • the radius of curvature of the Free end face 12 is the radius of curvature of the jacket 2 at the shaft end 10 equalized.
  • the end face 12 can consist of different surface sections be composed, as explained using the exemplary embodiment in FIG. 3.
  • the Free end face 12 of the guide element 21 can, however, as shown in FIG. 4, be formed by a spherical surface section with a suitable radius of curvature.
  • the guide elements 11 inserted in bores vertically to the shaft axis A and over their entire circumference in embedded the shaft 1.
  • 4 and 5 is an alternative embodiment of the Shown rotary twist drill according to the invention, in which the Guide elements 31 are embedded in a groove 16 in the front end 3 of the shaft.
  • the guide elements 31 are fixed in the groove 16 which is open at the end 3 for example by soldering.
  • the additional groove 16 can, as shown, as continuous groove can be formed, which extends over a diameter D of the shaft 1st extends and preferably at an acute angle with respect to the receiving groove 9 is inclined for the cutting plate 6.
  • any Guide element separate grooves may be provided on a not with a Diameter D are coinciding lines, which are parallel or inclined runs a diameter D and opens only at one point of the jacket 2.
  • the depth the additional groove (s) 16 is dimensioned such that the longitudinal axes L of the Guide elements 31 have a distance from the end face 3 of the shaft 1 which is about 1/4 to about 3/4 of the embedded length of the cutting plate 6.
  • At least one pin-shaped on the rotary impact twist drill according to the invention Guide element is provided, whose protrusion relative to the jacket of the Shank is smaller than the radial protrusion of the insert, becomes a excellent guidance of the drilling tool achieved in the borehole without the disadvantage a certain stiffness due to an abrasive effect have to. This creates the prerequisites for high drilling performance.
  • the pin-shaped guide element does not participate in the dismantling process, it has only Leadership functions and can therefore, regardless of a cutting geometry have to be trained to be very robust.
  • the essentially vertical Alignment of its longitudinal axis to the axis of the shaft facilitates the manufacture of the inventive rotary impact twist drill.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschlag-Wendelbohrer gemäss dem gattungsbildenden Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Drehschlag-Wendelbohrer sind Bohrwerkzeuge, die in Verbindung mit axialschlagunterstützten Drehbohrgeräten eingesetzt werden. Insbesondere handelt es sich dabei in der Regel um Gesteins- oder Mauerwerksbohrer, die für die drehschlagende Erstellung von Bohrungen oder Durchbrüchen in Beton oder Mauerwerk verwendbar sind. Aus der DE-A-39 19 264 ist ein Drehschlag-Wendelbohrer bekannt, der einen Schaft mit wenigstens einer Abfuhmut in seinem Mantel aufweist, die vom Schaftende spiralförmig in Richtung des Einsteckendes des Werkzeuges verläuft. Am Schaftende sind Hartmetallschneiden vorgesehen, die der Stimfläche des Schaftendes vorgelagert sind. Die Schneiden sind an Hartmetallstiften angeordnet, welche aus der Stirnfläche des Schaftendes herausragen. Insbesondere weist der bekannte Drehschlag-Wendelbohrer wenigstens einen zentralen Hartmetallstift und zwei an einem Durchmesser des Schaftendes einander gegenüberliegende periphere Hartmetallstifte auf.
Die peripheren Hartmetallstifte sind gegenüber dem Zentralstift zurückgesetzt und derart in die Stimfläche des Schaftendes eingesetzt, dass sie über ihre gesamte Länge radial über die Mantelfläche des Schaftes vorstehen. Sie besitzen ein polygonales Querschnittsprofil und sind gegenüber der Achse des Schaftes derart geneigt eingesetzt, dass im wesentlichen nur die Schneiden an ihrem vordersten freien Ende mit der Bohrlochwandung in Eingriff kommen. Zwar wirkt der vorstehende zentrale Hartmetallstift wie ein Zentrierorgan, jedoch weist dieser bekannte Drehschlag-Wendelbohrer im Betrieb nur eine unzureichende Seitenführung im Bohrloch auf. Dadurch kann es vorkommen, dass die erstellte Aufnahmebohrung zu gross wird oder das Bohrwerkzeug sogar in der Aufnahmebohrung verkantet. Durch die gegenüber der Achse des Schaftes geneigte Anordnung der peripheren Hartmetallstifte wirken auf die nicht allseitig eingefassten Hartmetallstifte relativ hohe Radialkräfte, die zu einer Lockerung und zum Herausfallen der peripheren Hartmetallstifte führen können.
In der den gattungsgemässen Oberbegriff bildenden EP-A-0 226 537 ist ein Drehschlag-Wendelbohrer vorgeschlagen, der eine sich über den gesamten Durchmesser des Bohrerschaftes erstreckende Hartmetall-Schneidplatte aufweist, die in eine durchgehende Nut in der Stimseite des Schaftes eingesetzt ist. Zusätzlich zu der Schneidplatte sind Schneidstifte vorgesehen, die am Schaftende aus der Stimfläche des Schaftes bzw. aus dem Mantel des Schaftes herausragen. Die freien Stirnenden der Schneidstifte liegen in der von den Schneiden der Hartmetallplatte aufgespannten Rotationsfläche. Die den Mantel des Schaftes überragenden freien Stirnenden der Schneidstifte stehen beim Bohren in Kontakt mit der Bohrlochwandung und rauhen diese beim Bohrvorgang auf. Während bei diesem bekannten Drehschlag-Wendelbohrer bereits eine gewisse Führung des Bohrwerkzeuges in der Bohrung vorliegt, ist wegen der vornehmlich abrasiven Wirkung der an der Bohrlochwandung anliegenden Schneidstifte doch eine gewisse Schwergängigkeit gegeben, welche die erzielbare Abbauleistung im Untergrund verringert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Drehschlag-Wendelbohrer dahingehend zu verbessem, dass eine optimale Führung des Bohrwerkzeuges in der Aufnahmebohrung gewährleistet ist. Es soll ein Drehschlag-Wendelbohrer geschaffen werden, der im Betrieb leichtgängig ist, keine Tendenz zum Verkanten aufweist und eine hohe Abbauleistung erlaubt. Der erfindungsgemässe Drehschlag-Wendelbohrer soll überdies einfach und kostengünstig in seiner Herstellung sein.
Diese Aufgaben werden durch einen Drehschlag-Wendelbohrer gelöst, der die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Gemäss der Erfindung ist im Bereich des Schaftendes wenigstens ein stiftförmiges Führungselement in den Schaft eingebettet, wobei seine Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Schaftes verläuft. Die freie Stimfläche des stiftförmigen Führungselementes weist gegenüber dem Mantel des Schaftes einen Überstand auf, der kleiner ist als der radiale Überstand der Schneidplatte mit den Hartmetallschneiden. Indem am Bohrwerkzeug wenigstens ein stiftförmiges Führungselement vorgesehen ist, dessen Überstand gegenüber dem Mantel des Schaftes kleiner ist als der radiale Überstand der Schneidplatte, wird eine ausgezeichnete Führung des Bohrwerkzeuges im Bohrloch erzielt, ohne den Nachteil einer gewissen Schwergängigkeit infolge einer abrasiven Wirkung in Kauf nehmen zu müssen. Dadurch sind die Vorraussetzungen für eine hohe Bohrleistung gegeben. Das stiftförmige Führungselement nimmt nicht am Abbauprozess teil, es hat ausschliesslich Führungsfunktionen. Dadurch kann das Führungselement, ohne Rücksicht auf eine Schneidengeometrie nehmen zu müssen, sehr robust ausgebildet werden. Indem das stiftförmige Führungselement über seinen gesamten Umfang im Schaft eingebettet ist, ergibt sich ein optimaler Halt im Schaft. Die im wesentlichen senkrechte Ausrichtung seiner Längsachse zur Achse des Schaftes erleichtert die Herstellung des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers. In der Vorbereitung des Schaftes muss nur eine senkrecht zur Achse des Schaftes verlaufende Bohrung ausreichender Tiefe erstellt werden, in welche das stiftförmige Führungselement eingesetzt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind zwei oder mehrere stiftförmige Führungselemente vorgesehen, die jeweils paarweise in diagonal gegenüberliegenden Quadranten eines Querschnittes senkrecht zur Achse des Schaftes angeordnet sind. Die paarweise Anordnung erfolgt aus Symmetriegründen. Auf diese Weise ergibt sich ausreichend Spielraum für die Anordnung der Abfuhmuten für das Bohrmehl. Im Fall einer Hartmetallschneiden tragenden Schneidplatte, die in eine Nut in der Stimfläche des Schaftendes eingesetzt ist, kann jeweils im Raum zwischen den stiftförmigen Führungselementen und der Schneidplatte eine Abfuhmut vorgesehen sein. Durch Variation der Anordnung der stiftförmigen Führungselemente kann der zur Verfügung stehende Platz variiert werden, so dass breitere Hauptabfuhmuten vorgesehen werden können, die jeweils den Hauptschneiden an der Schneidplatte vorgelagert sind. Im Bereich zwischen einem stiftförmigen Führungselement und dem in Drehrichtung nachfolgenden Teil der Schneidplatte kann zusätzlich noch eine schmälere Abfuhmut vorgesehen sein.
Aus Symmetriegründen und aus Gründen eines optimierten Rundlaufs des Drehschlag-Wendelbohrers sind die stiftförmigen Führungselemente mit Vorteil einander diagonal gegenüberliegend angeordnet, wobei ihre Längsachsen auf einem Durchmesser liegen. Der Winkel, unter dem die stiftförmigen Führungselemente gegenüber der radial überstehenden Schneidplatte am Umfang des Mantels versetzt sind, kann je nach Bedarf variieren. Mit Vorteil wird ein spitzer Winkel derart gewählt, dass jeweils eine breite Hauptabfuhmut in Umdrehungsrichtung des Bohrwerkzeuges einer Hauptschneide vorgelagert ist.
Zur Gewährleistung einer sicheren Einbettung in den Schaft des Bohrwerkzeuges sind die stiftförmigen Führungselemente vorzugsweise in einem Abstand von der Stirnfläche des Schaftes in den Mantel eingebettet, der etwa 1/4 bis etwa 3/4 der eingebetteten Länge der Hartmetallschneiden beträgt. Der Abstand bezieht sich dabei auf die Lage der Längsachsen der Führungselemente. Auf diese Weise erfolgt die Führung des Bohrwerkzeuges genau in demjenigen Bereich, der aufgrund des schneidenden Angriffs der Hartmetallschneiden an der Bohrlochwandung den grössten Beanspruchungen unterworfen ist. Dabei können die Führungsstifte im gleichen Abstand von der Stirnfläche des Schaftes oder auch in verschiedenen Abständen in den Schaft eingebettet sein.
Um eine möglichst gute Masshaltigkeit des erstellten Bohrloches zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn die stiftförmigen Führungselemente gegenüber dem Mantel einen Überstand aufweisen, der wenigstens dem halben radialen Überstand der Hartmetallschneiden entspricht. Im Fall von Kieseltreffem tendiert das die Schneidplatte tragende Ende des Schaftes zur Seite hin auszuweichen. Dem wirken die stiftförmigen Führungselemente entgegen. Das Ausmass des Überstands der stiftförmigen Führungselemente definiert somit die maximale Strecke, die das freie Vorderende des Schaftes ausweichen kann. Auf diese Weise ist ein grösstmöglicher Rundlauf gewährleistet, ohne dass die stiftförmigen Führungselemente permanent in Eingriff mit der Bohrlochwandung sind.
Indem die aus dem Mantel des Schaftes hervorragende freie Stimfläche der stiftförmigen Führungselemente wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet ist, wird die abrasive Wirkung der Führungselemente bei einem Kontakt mit der Bohrlochwandung deutlich reduziert. Vorzugsweise weist die freie Stimfläche wenigstens bereichsweise die Krümmung einer Kugelfläche oder einer Zylinderfläche auf, wobei die Krümmung derjenigen des Mantel des Schaftes angeglichen ist.
Besonders vorteilhaft für die Herstellung des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers ist es, wenn die stiftförmigen Führungselemente einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Aufnahmebohrungen im Schaft können sehr einfach mit kreisförmigem Querschnitt erstellt werden. Beim Einsetzen der stiftförmigen Führungselemente braucht insbesondere bei Ausführungsvarianten mit kugelflächenförmig gekrümmten Stirnflächen nicht auf die axiale Orientierung geachtet werden. Bei einer symmetrischen Ausbildung der Stimflächen der stiftförmigen Führungselemente muss bei der Montage nicht auf die Ausrichtung der Führungselemente geachtet werden. Auf diese Weise spielt es keine Rolle, ob die Führungsstifte mit der einen oder mit der anderen ihrer beiden Stirnflächen voran eingesetzt werden. Dies stellt eine Erleichterung bei der Montage der stiftförmigen Führungselemente in den Schaft des Drehschlag-Wendelbohrers dar.
Um auf einfache Weise zu gewährleisten, dass die stiftförmigen Führungselemente einen definierten Überstand gegenüber dem Mantel des Schaftes aufweisen, ist es von Vorteil, an den Führungselementen einen Tiefenanschlag als Montagehilfe vorzusehen. Dies kann beispielsweise durch einen oder mehrere am Mantel der Führungselemente angeordnete Führungsstifte realisiert sein. In einer Abkehr von der symmetrischen Ausbildung der Stirnflächen können die stiftförmigen Führungselemente einen pitzförmig erweiterten Kopf besitzen, der bei der Montage am Mantel des Schaftes anliegt und diesen im gewünschten Ausmass überragt. Durch das Anbringen von Tiefenanschlägen an den stiftförmigen Führungselementen müssen die im wesentlichen vertikal zur Achse des Schaftes verlaufenden Aufnahmebohrungen nicht exakt bezüglich ihrer Tiefe kontrolliert werden. Es muss nur eine Mindesttiefe gewährleistet sein. Der Überstand der Stimfläche der stiftförmigen Führungselemente ist durch den Tiefenanschlag definiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Führungselemente in eine durchgehende Nut im Schaftende eingebettet, die sich über einen Durchmesser des Schaftes erstreckt. Dies erleichtert die Herstellung des Werkzeuges noch weiter. Es müssen keine Bohrungen mit mehr oder weniger genau definierter Tiefe erstellt werden. Für die Aufnahme der Führungselemente wird zusätzlich zur Aufnahmenut für die Schneidplatte eine weitere Nut in das Schaftende eingefräst, welche im gewünschten Winkel zur Aufnahmenut für die Schneidplatte geneigt ist. Bei dieser Nut kann es sich um eine durchgehende Nut handeln, es können aber auch Nuten eingefräst werden, die nicht auf einem gemeinsamen Durchmesser liegen. Die Fixierung der Führungselemente in der Nut kann beispielsweise durch Löten erfolgen.
Es erweist sich als vorteilhaft für die Stabilität der im Schaft fixierten Führungselemente, wenn diese zu etwa 3/5 bis etwa 3/4 ihrer Längserstreckung in den Schaft eingebettet sind.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Drehschlag-Wendelbohrers gemäss der Erfindung;
Fig. 2
eine teilweise geschnittene Stimansicht des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1;
Fig. 3 und 4
zwei Ausführungsbeispiele von stiftförmigen Führungselementen;
Fig. 5
eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers; und
Fig. 6
eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 5
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers umfasst einen Schaft 1, der mit zwei Hauptabfuhmuten 4, 5 für Bohrklein ausgestattet ist, die spiralenförmig in seinem Mantel 2 verlaufen. Am Stimende 3 des Schaftes 1 ist eine Schneidplatte 6 angeordnet, die mit Hartmetallschneiden 7 ausgestattet ist. Die vorzugsweise dachkantförmigen Hartmetallschneiden 7 verlaufen von einer Schneidenspitze 8 axial zurückgesetzt nach aussen zum Mantel 2 des Schaftes 1. Die Schneidplatte ist 6 in einer Nut 9 im Stirnende 3 des Schaftes 1 fixiert, die sich über dessen Durchmesser erstreckt. Beispielsweise ist die Schneidplatte 6 durch Löten in der Nut 9 befestigt.
Im Bereich des Schaftendes 10 sind zwei stiftförmige Führungselemente 11 in den Schaft 1 eingebettet, die mit ihrer freien Stirnfläche 12 den Mantel 2 des Schaftes 1 überragen. Der radiale Überstand r der Führungselemente 11 ist kleiner als der radiale Überstand s der Schneidplatte 6 und entspricht wenigstens dem halben radialen Überstand s der Schneidplatte 6. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Führungselemente 11 nicht am Abbauprozess teilnehmen, sondern blosse Führungsfunktion für den Drehschlag-Wendelbohrer erfüllen. Die Führungselemente 11 sind derart in den Schaft 1 eingebettet, dass ihre Längsachsen L im wesentlichen senkrecht zur Längsachse A des Schaftes 1 verlaufen.
Der Drehschlag-Wendelbohrer kann, wie in Fig. 2 dargestellt, zwei Führungselemente 11 aufweisen. Es kann aber auch nur ein einzelnes Führungselement 11 vorgesehen sein, wie es in der Seitenansicht des Drehschlag-Wendelbohrers in Fig. 1 angedeutet ist. Bei der Anordnung von mehr als einem Führungselement 11 im Schaftende 10 sind diese, wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise paarweise in diagonal gegenüberliegenden Quadranten eines Querschnittes senkrecht zur Längsachse A des Schaftes 1 vorgesehen. Gemäss der Darstellung sind die Längsachsen L der Führungselemente 11 auf einem Durchmesser des Schaftes 1 angeordnet. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Führungselemente 11 können auch derart im Schaftende 10 eingebettet sein, dass ihre Längsachsen in der Querschnittsebene des Schaftes 1 auf von einem Durchmesser abweichenden Geraden liegen, die parallel oder geneigt zu einem Durchmesser verlaufen können. In vorteilhafter Weise schliessen die Längsachsen L der Führungselemente 11 mit der Schneidplatte 6 einen spitzen Winkel ein. Auf diese Weise können die den Hartmetallschneiden 7 in Drehrichtung vorlaufenden Hauptabfuhmuten 4,5 breiter ausgebildet werden.
Die Führungselemente 11 sind derart in den Schaft 1 eingebettet, dass ihre Längsachse gegenüber dem Stirnende 3 des Schaftes 1 einen Abstand aufweist, der etwa 1/4 bis etwa 3/4 der eingebetteten Länge der Schneidplatte 6 beträgt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Führungselemente 11 über etwa 3/5 bis etwa 3/4 ihrer Längserstreckung l in den Schaft 1 eingebettet.
Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für Führungselemente 11. In beiden Fällen besitzen die Führungselemente 11 einen kreisförmigen Querschnitt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Führungselemente 11 können auch einen polygonalen Querschnitt aufweisen, beispielsweise 6- oder 8-eckig ausgebildet sein.
Das in Fig. 3 dargestellte Führungselement 11 besitzt zwei identisch ausgebildete Stimflächen 12, um zu ermöglichen, dass das Führungselement auch um 180° gedreht in den Schaft 1 eingebettet werden kann. Die Stimfläche 12 des in Fig. 1 und 3 dargestellten Führungselements 11 ist in ihrer Krümmung an die Krümmung des Mantels 2 des Schafts 1 angeglichen. Insbesondere weist die Stimfläche 12 zunächst einen ringförmigen Abschnitt 14 einer Kugelfläche auf, der an den zylindrischen Teil 13 des Führungselements 11 anschliesst. Der Krümmungsradius der Kugelfläche entspricht dabei im wesentlichen dem Krümmungsradius des Mantels 2 am Schaftende 10. Der von der Ringfläche 14 eingeschlossene zentrale Bereich 15 der Stimfläche 12 besitzt beispielsweise die Krümmung einer Zylinderfläche; er könnte aber auch eben ausgebildet sein.
Das in Fig. 4 dargestellte Führungselement 21 ist mit einem Tiefenanschlag als Montagehilfe ausgestattet. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Tiefenanschlag durch eine Ringschulter 24 gebildet, welche an den zylindrischen Abschnitt 23 des Führungselements anschliesst. Die freie Stimfläche 12 des Führungselements 21 ist an einem pilzförmig erweiterten Kopf 22 vorgesehen, der den zylindrischen Bereich 23 des Führungselements 21 überragt. Der Krümmungsradius der freien Stimfläche 12 ist dem Krümmungsradius des Mantels 2 am Schaftende 10 angeglichen. Dabei kann die Stirnfläche 12 aus unterschiedlichen Flächenabschnitten zusammengesetzt sein, wie anhand des Ausführungsbeispiels in Fig. 3 erläutert. Die freie Stimfläche 12 des Führungselements 21 kann aber auch, wie in Fig. 4 dargestellt, von einem Kugelflächenabschnitt mit geeignetem Krümmungsradius gebildet sein.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Führungselemente 11 in Bohrungen vertikal zur Schaftachse A eingesetzt und über ihren gesamten Umfang in den Schaft 1 eingebettet. In Fig. 4 und 5 ist ein altematives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers dargestellt, bei dem die Führungselemente 31 in eine Nut 16 im Stirnende 3 des Schaftes eingebettet sind. Die Fixierung der Führungselemente 31 in der zum Stimende 3 offenen Nut 16 erfolgt beispielsweise durch Einlöten. Die zusätzliche Nut 16 kann, wie dargestellt, als durchgehende Nut ausgebildet sein, die sich über einen Durchmesser D des Schaftes 1 erstreckt und vorzugsweise unter einem spitzen Winkel gegenüber der Aufnahmenut 9 für die Schneidplatte 6 geneigt ist. Als Altemative können aber auch für jedes Führungselement separate Nuten vorgesehen sein, die auf einer nicht mit einem Durchmesser D zusammenfallenden Geraden liegen, welche parallel oder geneigt zu einem Durchmesser D verläuft und nur an einer Stelle des Mantels 2 mündet. Die Tiefe der zusätzlichen Nut(en) 16 ist derart bemessen, dass die Längsachsen L der Führungselemente 31 von der Stirnfläche 3 des Schaftes 1 einen Abstand besitzen, der etwa 1/4 bis etwa 3/4 der eingebetteten Länge der Schneidplatte 6 beträgt.
Indem am erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrer wenigstens ein stiftförmiges Führungselement vorgesehen ist, dessen Überstand gegenüber dem Mantel des Schaftes kleiner ist als der radiale Überstand der Schneidplatte, wird eine ausgezeichnete Führung des Bohrwerkzeuges im Bohrloch erzielt, ohne den Nachteil einer gewissen Schwergängigkeit infolge einer abrasiven Wirkung in Kauf nehmen zu müssen. Dadurch sind die Vorraussetzungen für eine hohe Bohrleistung gegeben. Das stiftförmige Führungselement nimmt nicht am Abbauprozess teil, es hat ausschliesslich Führungsfunktionen und kann daher, ohne Rücksicht auf eine Schneidengeometrie nehmen zu müssen, sehr robust ausgebildet werden. Indem das stiftförmige Führungselement über einen wesentlichen Teil seiner Längserstreckung im Schaft eingebettet ist, ergibt sich ein optimaler Halt im Schaft. Die im wesentlichen senkrechte Ausrichtung seiner Längsachse zur Achse des Schaftes erleichtert die Herstellung des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers.

Claims (10)

  1. Drehschlag-Wendelbohrer mit einem Schaft (1), der wenigstens eine, vorzugsweise spiralförmig in seinem Mantel verlaufende Hauptabfuhmut (4, 5) für Bohrklein aufweist und an seinem einen Schaftende (10) eine Schneidplatte (6) mit Hartmetallschneiden (7) aufweist, welche die Stimfläche (3) des Schaftendes (10) axial und den Mantel (2) des Schaftes (1) radial überragen, wobei im Bereich des Schaftendes (10) wenigstens ein stiftförmiges Führungselement (11; 21; 31), dessen Längsachse (L) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A) des Schaftes (1) verläuft, in den Schaft (1) eingebettet ist, welches eine freie Stirnfläche (12) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (12) gegenüber dem Mantel (2) des Schaftes (1) einen radialen Überstand (r) aufweist, der kleiner ist als der radiale Überstand (s) der Schneidplatte (6).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein stiftförmiges Führungselement (11; 21; 31) vorgesehen ist, wobei die Führungselemente (11; 21; 31) jeweils paarweise in diagonal gegenüberliegenden Quadranten eines Querschnittes senkrecht zur Achse (A) des Schaftes (1) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) paarweise diagonal gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ihre Längsachsen (L) vorzugsweise auf einem Durchmesser des Schaftes (1) liegen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) derart in den Schaft (1) eingebettet sind, dass der Abstand ihrer Längsachse (L) von der Stimfläche (3) des Schaftes (1) etwa 1/4 bis etwa 3/4 einer eingebetteten Länge der Schneidplatte (6) beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Überstand (r) der stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) gegenüber dem Mantel (2) des Schaftes (1) wenigstens dem halben radialen Überstand (s) der Schneidplatte (6) entspricht.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stimflächen (12) der stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sind und vorzugsweise Teil einer Kugelfläche oder einer Zylinderfläche sind, wobei die Krümmung derjenigen des Mantels (2) des Schaftes (1) angeglichen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (11; 21; 31) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und symmetrisch ausgebildete Stimflächen (12) besitzen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmigen Führungselemente (21) einen Tiefenanschlag als Montagehilfe aufweisen, vorzugsweise einen pilzförmig erweiterten Kopf (22) besitzen, der den Mantel (2) des Schaftes (1) überragt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) in zusätzlichen Nuten (16) im Schaftende (10) angeordnet sind, welche vorzugsweise auf einem Durchmesser (D) des Schaftes (1) liegen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 3/5 bis 3/4 der Längserstreckung der stiftförmigen Führungselemente (11; 21; 31) in den Schaft (1) eingebettet sind.
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