EP0778391B1 - Drehschlag-Wendelbohrer - Google Patents

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EP0778391B1
EP0778391B1 EP96810657A EP96810657A EP0778391B1 EP 0778391 B1 EP0778391 B1 EP 0778391B1 EP 96810657 A EP96810657 A EP 96810657A EP 96810657 A EP96810657 A EP 96810657A EP 0778391 B1 EP0778391 B1 EP 0778391B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting edges
supplementary
cutting
drill
shaft
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
EP96810657A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0778391A3 (de
EP0778391A2 (de
Inventor
Werner Kleine
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 EP0778391A2 publication Critical patent/EP0778391A2/de
Publication of EP0778391A3 publication Critical patent/EP0778391A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0778391B1 publication Critical patent/EP0778391B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/44Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK 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
    • E21B10/58Chisel-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 twist drill for drilling work in solid rock is known, the a drill shaft with two spirals running on the shaft for the Has drilling dust.
  • Tungsten carbide cutting edges are provided at the shaft end Chisel and abrasively process the subsurface to create a drill hole.
  • the Tungsten carbide blades are arranged in a cross shape in the end face of the shaft end protrude axially beyond the end face.
  • the hard metal cutting edges on the one hand, on a continuous, over the diameter of the population extending hard metal plate, and provided on additional hard metal elements, the along a diameter of the shaft standing at 90 ° to the hard metal plate are arranged.
  • Between the main cutting edges arranged on the hard metal plate and the additional cutting edges are each essentially axially parallel to the shaft extending grooves provided, which open into the Abfuhmuten on the shaft. These serve the removal of the resulting from the abrasive processing of the surface Drill dust.
  • the main and additional cutting edges also have a radial projection opposite the jacket of the shank to prevent jamming of the drilling tool in the To prevent drilling. This well-known twist drill allows a moderate Drilling performance with reasonable wear of the carbide cutting edges.
  • a rotary impact twist drill is known, one along of a diameter of the shank and arranged carbide pins formed additional cutting edges, each having an axial and a radial Have protrusion over the shaft. They are on the carbide insert Main cutting of the drilling tool provided. The additional cutting edges are opposite axially reset the main cutting edges and essentially only meet Management functions for the drilling tool.
  • This improved rotary impact twist drill are the main and additional cutting edges in one that deviates from 90 ° Angle to each other.
  • the arrangement is selected such that in relation to the direction of rotation of the drilling tool that leading the cutting insert Additional cutting edge with this includes an angle that is greater than 90 °, while the additional cutting edge following the insert with it an acute angle includes.
  • This embodiment has the advantage that the area which the respective main cutting edge is upstream, expanded and the mouth of a widened main courage allowed. In the narrower area, to the trailing one Additional cutting edge, a narrow additional handling is provided. At this "X-like" arrangement of the insert and the secondary cutting edges is due to the Cutting plate upstream widened Kleinfahmuten an improved Drill dust removal and adequate guidance is ensured via the additional cutting edges.
  • the prerequisite should be created to Cutting insert and the additional cutting edges with regard to their specific stress to be able to optimize.
  • the central part of the Carbide cutting insert by the axial blows of the rotary impact drill others Is subjected to loads as the peripheral areas of the insert or the Additional cutting edges, which primarily cause shear forces.
  • the object of the present invention is therefore a rotary impact twist drill to be modified in such a way that these different loads of Carbide cutting can be taken into account.
  • the performance should of the drilling tool at least remain and a very good removal of the Bohrmehls be guaranteed.
  • DE 4306981 A discloses a rotary impact twist drill with a drill shank that with at least one spiraling along its length Main discharge groove is equipped for drilling dust and at the shaft end with a cutting plate and is equipped with additional cutting edges that are substantially X-shaped to each other in the End face at the end of the drill shaft are arranged and fixed and the end face and protrude axially or radially from the casing of the drill shaft, the additional cutting edges project peripheral regions of the cutting plate axially and / or radially, with reference to the direction of rotation of the rotary impact twist drill the angle between the additional cutting edges and the trailing insert is smaller than 90 ° and each additional cutting edge is one Main discharge groove is upstream.
  • a rotary impact twist drill which is the features stated in the characterizing section of claim 1.
  • the additional cutting edges project beyond the peripheral areas of the Cutting plate axially and / or radially. Relative to the direction of rotation of the rotary impact twist drill is the angle between the additional cutting edges and the subsequent one Cutting plate less than 90 °.
  • Each additional cutting edge is one of the main tasks upstream.
  • the broad main delivery paths for the drilling dust are covered in front of the direction of rotation of the drilling tool, the additional cutting edges.
  • the removed material is conveyed directly into the main discharge paths.
  • the Arrangement of the insert and the additional cutting edges in the shape of an X, in which the additional cutting edges leading in relation to the direction of rotation of the drilling tool form an acute angle of less than 90 ° with the following insert, allows to broaden the main process. This way is an even better one Removal of drilling dust guaranteed.
  • the cutting edges of the insert only fulfill Management function for the rotary impact twist drill and can with regard to their Task can be further optimized.
  • additional removal paths are provided which are related to the direction of rotation of the Rotary impact twist drill are located downstream of the additional cutting edges.
  • the Additional execution paths are in the narrowed area between the preceding ones Additional cutting and the insert arranged.
  • the guiding function of the peripheral areas of the cutting plate is thereby further improved that the end faces of the Cutting plate are curved, their curvature of the curvature of the Jacket of the drill shaft is aligned. If the over the shaft coat protruding areas of the insert in contact with the borehole wall come, because of the curved shape of their end faces they only slide on the Along the borehole wall and make practically no contribution to the abrasive Material removal. This reduces the friction of the drilling tool in the borehole.
  • the Center area preferably axially thickened. That way it becomes very high impact load on the center area of the insert, especially when Tapping into account.
  • the cutting insert is divided into segments, which are connected to each other via thin material webs. That way, be on The insert creates predetermined breaking points that prevent the insert breaks uncontrollably if it is subjected to excessive mechanical stress.
  • segmented design of the Insert material usually an expensive, special hard metal, can be saved can.
  • the radial distance of the additional cutting edges from the raised central area of the segmented cutting insert is greater than the length of the material webs.
  • a breakthrough drill Frictional resistance when drilling the hole The non-abrasive machined annular area of the subsurface has a very low stability and is simply through the leading insert or the face of the shaft crushed.
  • the insert is made of an impact-resistant material.
  • the Additional cutting edges which provide the main material removal, exist at this embodiment of the invention advantageously made of a harder material than that Cutting board. In this way, the cutting edges are different according to their Stress optimized.
  • the additional cutting edges lie on one another Diameter opposite and are the same distance from the center of the end face arranged.
  • Additional cutting edges are preferably load-bearing as edge-shaped cutting edges Tungsten carbide plate formed.
  • the embodiment of a rotary impact twist drill shown in supervision in FIG. 1 comprises a shaft 1 with two main discharge grooves 4, 5 for drilling dust.
  • the shaft 1 On its one shaft end 10, the shaft 1 is equipped with a cutting plate 6 which in a groove 9 extending over the diameter of the shaft 1, for example by soldering.
  • the cutting plate 6 has an approximately roof-shaped design Tungsten carbide blades 7, which rise from a surface 3 above Knife tip 8 withdraw axially outwards to the jacket 2 of the shaft 1.
  • additional cutting edges 11 are arranged in the end face, the longitudinal axis L includes an acute angle with the longitudinal extent of the cutting plate 6.
  • two additional cutting edges 11 are diametrically opposed to each other arranged opposite, their longitudinal axes L with a diameter of Shank 1 collapse.
  • the cutting plate 6 and the Additional cutting 11 essentially the shape of an X.
  • the additional cutting edges 11 at the same distance from the center of the End face 3 arranged.
  • the additional cutting edges 11 have one in relation to the jacket 2 of the shaft 1 radial projection r, which is greater than the radial projection s of the cutting plate 6.
  • the radial projection of the insert is at least 50% of the radial one Overhang of the additional cutting edges.
  • the additional cutting edges 11 Envelope circle H fixed, which is indicated by dashed lines in Fig. 1.
  • each additional cutting edge 11 is one of the main discharge paths 4, 5 upstream.
  • secondary removal grooves 14, 15 are arranged for drilling dust, which preferably open into the main discharge grooves 4, 5 along the shaft 1.
  • the axially parallel end faces 13 are the Cutting plate 6 is curved.
  • the curvature of the end faces 13 is the Curvature of the jacket 2 of the shaft 1 adjusted and preferably part of a Cylindrical surface.
  • the axially parallel end faces 12 of the. Envelope circle H fixing additional cutting edges 11 are preferably designed as cutting edges 22 to increase their abrasive effect.
  • FIGS. 4 and 5 show a further embodiment of an inventive Rotary percussion drill spiral. It comprises a shaft 1 with two main discharge grooves 4, 5 for drilling dust and is at its one shaft end 10 with a cutting plate 6 equipped, which is segmented.
  • the cutting plate 6 in a central cutting edge 17 and divided into peripheral segments 18 which are narrow Material webs 19 are connected to one another, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the central cutting edge 17 projects beyond the peripheral segments 18 and points in its Center area a cross-sectional thickening 20.
  • Which is about the diameter of the shaft 1 extending groove 9 has a in the central region of the end face 3 Recess 16 on which to accommodate the thickened center region 20 of the Cutting plate 6 is formed. In this way, the cutting plate 6 is positively in the groove 9 fixed.
  • the additional cutting edges 11 protrude beyond the peripheral segments 18 of the cutting insert both axially and radially.
  • the distance of the additional cutting edges 11 from the raised one The area of the central cutting edge 17 is greater than the length of the thin material webs 19.
  • the peripheral segments 18 only perform management functions for the Rotary percussion flute drill bit.
  • the actual cutting performance is from the additional cutting edges 11 and to a smaller extent also taken over by the central cutting edge 17. Since the Cutting plate 6 and in particular the central cutting edge 17 in the example shown segmented variant of the insert primarily axial Axial impact on the tool, it is from Advantage to produce the cutting plate 6 from an impact-resistant material.
  • the Additional blades 11, which perform the actual mining performance and high subject to abrasive forces are made of a harder material than that Cutting plate 6. In both cases, these are suitable hard metal alloys, which are known per se from the prior art.
  • the end faces 23 parts of a cylindrical surface the curvature of the curvature of the Shell 2 of the shaft 1 largely corresponds.
  • FIGS. 1 and 3 are views shown. 7 is a front view from the direction of the Use with the borehole wall engaging free end face 12 of the Additional cutting edge 11.
  • the additional cutting edge 11 has approximately roof-shaped cutting edges 24 on. Its free end face 12 is also designed as a cutting edge 22 to make it abrasive To increase the effect in use.
  • the foot part 25 of the additional cutting edge is for example, rounded and is even better in shape the bottom of the receiving groove 26 in the shaft 1 adjusted.
  • the receiving grooves 26 for the additional cutting edges are, as shown in FIGS. 1 and 3, for example, as separate Grooves formed. In this way, the additional cutting edges 11 can be used independently from each other in their orientation to the cutting plate 6 are arranged. But it is also conceivable, the additional cutting edges 11 in a single, over the diameter of the Arrange shaft 1 extending receiving groove 26 and there for example by Fix in place.
  • the additional cutting edges protrude the peripheral areas of the cutting plate axially or radially or both axially and radial.
  • the additional cutting edges thus take over the function of main cutting edges and experience the greatest shear stress when drilling a hole. Since the actual material removal on the additional cutting edges are the broad ones Main procedure for drilling dust, related to the direction of rotation of the Drilling tool, the additional cutting edges. That way it will removed material is conveyed directly into the main discharge path.
  • the arrangement of the Cutting insert and the additional cutting edges in the form of an X in which the covered additional cutting edges leading in the direction of rotation of the drilling tool with the subsequent cutting insert an acute angle less than 90 ° allowed it to spread the main business. This way an even better discharge of the drilling dust guaranteed.
  • the cutting edges of the insert only fulfill Management function for the rotary impact twist drill and can with regard to their Task can be further optimized.

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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-C-30 20 284 ist ein Wendelbohrer für Bohrarbeiten in festem Gestein bekannt, der einen Bohrerschaft mit zwei spiralförmig am Schaft verlaufenden Abfuhmuten für das Bohrmehl aufweist. Am Schaftende sind Hartmetallschneiden vorgesehen, die den Untergrund zur Erstellung eines Bohrloches meisselnd und abrasiv bearbeiten. Die Hartmetallschneiden sind kreuzförmig in der Stimfläche des Schaftendes angeordnet ragen axial über die Stimfläche hinaus. Insbesondere sind die Hartmetallschneiden einerseits an einer durchgehenden, sich über den Durchmesser des Bohnerschaftes erstreckenden Hartmetallplatte, und an zusätzlichen Hartmetallelementen vorgesehen, die entlang eines in 90° zur Hartmetallplatte stehenden Durchmessers des Schaftes angeordnet sind. Zwischen den an der Hartmetallplatte angeordneten Hauptschneiden und den Zusatzschneiden sind jeweils im wesentlichen achsparallel zum Schaft verlaufende Nuten vorgesehen, die in die Abfuhmuten am Schaft münden. Diese dienen der Abfuhr des bei der abrasiven Bearbeitung des Untergrundes entstehenden Bohrmehls. Die Haupt- und Zusatzschneiden besitzen auch einen radialen Überstand gegenüber dem Mantel des Schaftes, um ein Verklemmen des Bohrwerkzeuges in der Bohrung zu verhindern. Dieser bekannte Wendelbohrer erlaubt eine mässige Bohrleistung bei vertretbarer Abnutzung der Hartmetallschneiden.
Aus der EP-B-0 452 255 ist ein Drehschlag-Wendelbohrer bekannt, der eine entlang eines Durchmessers des Schaftes angeordnete Schneidplatte und von Hartmetallstiften gebildete Zusatzschneiden aufweist, welche jeweils einen axialen und einen radialen Überstand über den Schaft aufweisen. An der Schneidplatte aus Hartmetall sind die Hauptschneiden des Bohrwerkzeuges vorgesehen. Die Zusatzschneiden sind gegenüber den Hauptschneiden axial zurückgesetzt und erfüllen im wesentlichen nur Führungsfunktionen für das Bohrwerkzeug. Bei diesem verbesserten Drehschlag-Wendelbohrer sind die Haupt- und die Zusatzschneiden in einem von 90° abweichenden Winkel zueinander angeordnet. Insbesondere ist die Anordnung derart gewählt, dass bezogen auf die Drehrichtung des Bohrwerkzeugs die der Schneidplatte vorlaufende Zusatzschneide mit dieser einen Winkel einschliesst, der grösser ist als 90°, während die der Schneidplatte nachfolgende Zusatzschneide mit ihr einen spitzen Winkel einschliesst. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Bereich, welcher der jeweiligen Hauptschneide vorgelagert ist, erweitert ist und die Mündung einer verbreiterten Hauptabfuhmut erlaubt. Im schmäleren Bereich, zur nachlaufenden Zusatzschneide hin, ist noch eine schmale Zusatzabfuhmut vorgesehen. Bei dieser "X-artigen" Anordnung der Schneidplatte und der Nebenschneiden ist durch die der Schneidplatte vorgelagerten verbreiterten Hauptabfuhmuten eine verbesserte Bohrmehlabfuhr und über die Zusatzschneiden eine ausreichende Führung gewähleistet.
Es besteht dennoch der Wunsch, die Bohrleistung des Drehschlag-Wendelbohrers noch weiter zu verbessern. Insbesondere soll die Voraussetzung geschaffen werden, um die Schneidplatte und die Zusatzschneiden im Hinblick auf ihre spezifische Beanspruchung optimieren zu können. Dabei ist zu beachten, dass der zentrale Teil der Hartmetallschneidplatte durch die axialen Schläge des Drehschlag-Bohrgerätes anderen Belastungen unterworfen ist als die peripheren Bereiche der Schneidplatte oder die Zusatzschneiden, an denen vornehmlich Scherkräfte auftreten. Insbesondere beim Anbohren eines Bohrloches muss die gesamte Schlagenergie des Drehschlag-Bohrgerätes vom zentralen Teil der Hartmetallschneidplatte aufgenommen werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Drehschlag-Wendelbohrer dahingehend zu modifizieren, dass diesen unterschiedlichen Belastungen der Hartmetallschneiden Rechnung getragen werden kann. Dabei soll die Leistungsfähigkeit des Bohrwerkzeuges zumindest erhalten bleiben und ein sehr guter Abtransport des Bohrmehls gewährleistet sein.
Die DE 4306981 A offenbart einen Drehschlag-Wendelbohrer mit einem Bohrerschaft, der mit wenigstens einer, spiralförmig entlang seiner Längserstreckung verlaufenden Hauptabfuhrnut für Bohrmehl ausgestattet ist und am Schaftende mit einer Schneidplatte und mit Zusatzschneiden ausgestattet ist, die im wesentlichen X-förmig zueinander in der Stirnfläche am Ende des Bohrerschaftes angeordnet und fixiert sind und die Stirnfläche und den Mantel des Bohrerschaftes axial bzw. radial überragen, wobei die Zusatzschneiden die peripheren Bereiche der Schneidplatte axial und/oder radial überragen, wobei bezogen auf die Drehrichtung des Drehschlag-Wendelbohrers der Winkel zwischen den Zusatzschneiden und der nacheilenden Schneidplatte kleiner ist als 90° und jeder Zusatzschneide eine Hauptabfuhrnut vorgelagert ist.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch einen Drehschlag-Wendelbohrer, welcher die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Gemäss der Erfindung überragen die Zusatzschneiden die peripheren Bereiche der Schneidplatte axial und/oder radial. Bezogen auf die Drehrichtung des Drehschlag-Wendelbohrers ist der Winkel zwischen den Zusatzschneiden und der nachfolgenden Schneidplatte kleiner als 90°. Dabei ist jeder Zusatzschneide eine Hauptabfuhmut vorgelagert. Indem die Zusatzschneiden die peripheren Bereiche der Schneidplatte axial oder radial bzw. sowohl axial als auch radial überragen, übernehmen die Zusatzschneiden die Funktion von Hauptschneiden und erfahren bei Erstellung eines Bohrloches die grösste Scherbeanspruchung. Da der eigentliche Materialabtrag an den Zusatzschneiden erfolgt, sind die breiten Hauptabfuhmuten für das Bohrmehl, bezogen auf die Drehrichtung des Bohrwerkzeuges, den Zusatzschneiden vorgelagert. Auf diese Weise wird das abgetragene Material direkt in die Hauptabfuhmuten gefördert. Die Anordnung der Schneidplatte und der Zusatzschneiden in der Form eines X, bei welcher die in Bezug auf die Drehrichtung des Bohrwerkzeugs vorauseilenden Zusatzschneiden mit der nachfolgenden Schneidplatte einen spitzen Winkel kleiner als 90° einschliessen, erlaubt es die Hauptabfuhmuten zu verbreitern. Auf diese Weise ist eine noch bessere Abfuhr des Bohrmehls gewährleistet. Die Schneiden der Schneidplatte erfüllen nur noch Führungsfunktion für den Drehschlag-Wendelbohrer und können hinsichtlich ihrer Aufgabe weiter optimiert werden. Für eine weitere Verbesserung der Abfuhr des Bohrmehls erweist es sich als vorteilhaft, wenn Zusatzabfuhmuten vorgesehen sind, die in Bezug auf die Drehrichtung des Drehschlag-Wendelbohrers den Zusatzschneiden nachgelagert sind. Die Zusatzabfuhmuten sind im verengten Bereich zwischen den vorlaufenden Zusatzschneiden und der Schneidplatte angeordnet.
Da die Schneidplatte infolge ihrer auf die Führung des Bohrwerkzeuges reduzierten Aufgaben nur mehr geringen Scherkräften ausgesetzt ist, ist auch die Gefahr eines Lockems der nur entlang ihrer Längsseiten eingefassten Schneidplatte reduziert. Die Zusatzschneiden, welche den Hauptmaterialabtrag besorgen, erstrecken sich nicht über den gesamten Durchmesser des Schaftes und sind somit zumindest mit einem Grossteil ihres axialen Umfanges in den Bohrerschaft eingebettet. Dadurch ist bei den Zusatzschneiden trotz der grossen auf sie wirkenden Scherkräfte die Gefahr eines Lockems reduziert.
Beim Materialabtrag von der Bohrlochwandung durch die Zusatzschneiden tendiert das Schaftende zum seitlichen Ausweichen. Für den Rundlauf des Bohrwerkzeuges ist es von Vorteil, wenn der radiale Überstand der Schneidplatte wenigstens 50% des radialen Überstands der Zusatzschneiden beträgt. Auf diese Weise kann das Ausweichen des Schaftendes nur in einem sehr begrenzten Ausmass erfolgen und es ist ein ausreichender Rundlauf gewährleistet.
Die Führungsfunktion der peripheren Bereiche der Schneidplatte werden dadurch weiter verbessert, dass die achsparallel zur Schaftachse verlaufenden Stirnflächen der Schneidplatte gekrümmt ausgebildet sind, wobei ihre Krümmung der Krümmung des Mantels des Bohrerschaftes angeglichen ist. Wenn die über den Schaftmantel hinausragenden Bereiche der Schneidplatte in Berührung mit der Bohrlochwandung kommen, gleiten sie wegen der gekrümmten Form ihrer Stirnflächen nur an der Bohrlochwandung entlang und leisten praktisch keinen Beitrag zum abrasiven Materialabtrag. Dadurch ist die Reibung des Bohrwerkzeuges in dem Bohrloch reduziert.
Um den Drehschlag-Wendelbohrer beim Anbohren und während des Erstellens eines Bohrloches ausreichend zu zentrieren, überragt der Zentrumsbereich der Schneidplatte vorzugsweise die peripheren Bereiche und die Zusatzschneiden. Dabei ist der Zentrumsbereich vorzugsweise axial verdickt ausgebildet. Auf diese Weise wird der sehr hohen Schlagbelastung des Zentrumsbereiches der Schneidplatte insbesondere beim Anbohren Rechnung getragen.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Schneidplatte in Segmente unterteilt, die über dünne Materialstege miteinander verbunden sind. Auf diese Weise werden an der Schneidplatte Sollbruchstellen geschaffen, die verhindern, dass die Schneidplatte unkontrolliert bricht, wenn sie übergrosser mechanischer Beanspruchung unterworfen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die segmentierte Ausbildung der Schneidplatte Material, in der Regel ein teures, spezielles Hartmetall, eingespart werden kann.
Insbesondere bei Drehbohr-Wendelbohrem grosser Durchmesser ist es von Vorteil, wenn der radiale Abstand der Zusatzschneiden vom erhabenen zentralen Bereich der segmentierten Schneidplatte grösser ist als die Länge der Materialstege. Bei einem derart nach dem Muster eines Durchbruchsbohrers ausgebildeten Bohrwerkzeug ist der Reibungswiderstand beim Erstellen des Bohrlochs Der nicht abrasiv bearbeitete ringförmige Bereich des Untergrundes weist eine sehr geringe Stabilität auf und wird einfach durch die führende Schneidplatte oder die Stirnfläche des Schaftes zerkleinert.
Es ist von Vorteil, wenn die Schneidplatte aus einem schlagzähen Material besteht. Auf diese Weise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass insbesondere der Zentrumsbereich der Schneidplatte einer hohen Schlagbelastung durch die vom Drehbohrgerät auf das Bohrwerkzeug übertragenen axialen Schläge ausgesetzt ist. Die Zusatzschneiden, welche den hauptsächlichen Materialabtrag besorgen, bestehen bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung mit Vorteil aus einem härteren Material als die Schneidplatte. Auf diese Weise sind die Schneiden gemäss ihren unterschiedlichen Beanspruchungen optimiert.
Bei einem aus Gründen einer symmetrischen Belastung vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen die Zusatzschneiden einander auf einem Durchmesser gegenüber und sind im gleichen Abstand vom Zentrum der Stimfläche angeordnet.
Für die Wirksamkeit der den hauptsächlichen Materialabtrag besorgenden Zusatzschneiden sind diese vorzugsweise als dachkantförmige Schneiden tragende Hartmetallplättchen ausgebildet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1
eine Stimansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Drehschlag-Wendelbohrers gemäss der Erfindung;
Fig. 2
eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Drehschlag-Wendelbohrers gemäss der Erfindung;
Fig. 3
eine Stimansicht des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 2;
Fig. 4
eine Seitenansicht einer segmentierten Schneidplatte;
Fig. 5
eine Aufsicht der Schneidplatte gemäss Fig. 4; und
Fig. 6 und 7
zwei Seitenansichten einer Zusatzschneide
Das in Fig. 1 in Aufsicht dargestellte Ausführungsbeispiel eines Drehschlag-Wendelbohrers umfasst einen Schaft 1 mit zwei Hauptabfuhmuten 4, 5 für Bohrmehl. An seinem einen Schaftende 10 ist der Schaft 1 mit einer Schneidplatte 6 ausgestattet, die in einer sich über den Durchmesser des Schaftes 1 erstreckenden Nut 9, beispielsweise durch Einlöten, fixiert ist. Die Schneidplatte 6 besitzt etwa dachkantförmig ausgebildete Hartmetallschneiden 7, die von einer sich über der Stirnfläche 3 erhebenden Schneidenspitze 8 nach aussen zum Mantel 2 des Schaftes 1 axial zurücktreten. Zusätzlich sind in der Stirnfläche Zusatzschneiden 11 angeordnet, deren Längsachse L mit der Längserstreckung der Schneidplatte 6 einen spitzen Winkel einschliesst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Zusatzschneiden 11 einander diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei ihre Längsachsen L mit einem Durchmesser des Schaftes 1 zusammenfallen. Auf diese Weise bilden die Schneidplatte 6 und die Zusatzschneiden 11 im wesentlichen die Form eines X. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zusatzschneiden 11 im gleichen Abstand vom Zentrum der Stirnfläche 3 angeordnet.
Die Zusatzschneiden 11 besitzen gegenüber dem Mantel 2 des Schaftes 1 einen radialen Überstand r, der grösser ist als der radiale Überstand s der Schneidplatte 6. Dabei beträgt der radiale Überstand der Schneidplatte wenigstens 50% des radialen Überstands der Zusatzschneiden. Auf diese Weise legen die Zusatzschneiden 11 den Hüllkreis H fest, der in Fig. 1 strichliert angedeutet ist. Bezogen auf die Drehrichtung R des Drehschlag-Wendelbohrers ist jeder Zusatzschneide 11 eine der Hauptabfuhmuten 4, 5 vorgelagert. Zwischen den Zusatzschneiden 11 und der in Drehrichtung R nacheilenden Schneidplatte 6 sind Nebenabfuhmuten 14, 15 für Bohrmehl angeordnet, die vorzugsweise entlang des Schaftes 1 in die Hauptabfuhmuten 4, 5 münden.
Wie in Fig. 1 angedeutet, sind die achsparallel verlaufenden Stirnflächen 13 der Schneidplatte 6 gekrümmt ausgebildet. Die Krümmung der Stirnflächen 13 ist dabei der Krümmung des Mantels 2 des Schaftes 1 angeglichen und vorzugsweise Teil einer Zylinderfläche. Die achsparallel orientierten Stirnflächen 12 der den . Hüllkreis H festlegenden Zusatzschneiden 11 sind vorzugsweise als Schneiden 22 ausgebildet, um ihre abrasive Wirkung noch zu erhöhen.
Fig. 2 und 3 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrers. Er umfasst einen Schaft 1 mit zwei Hauptabfuhmuten 4, 5 für Bohrmehl und ist an seinem einen Schaftende 10 mit einer Schneidplatte 6 ausgestattet, die segmentiert ausgebildet ist. Insbesondere ist die Schneidplatte 6 in eine Zentralschneide 17 und in periphere Segmente 18 unterteilt, die über schmale Materialstege 19 miteinander verbunden sind, wie in Fig. 4 und 5 näher dargestellt ist. Die Zentralschneide 17 überragt die peripheren Segmente 18 und weist in ihrem Zentrumsbereich eine Querschnittsverdickung 20 auf. Die sich über den Durchmesser des Schaftes 1 erstreckende Nut 9 weist im Zentrumsbereich der Stimfläche 3 eine Ausnehmung 16 auf, die zur Aufnahme des verdickten Zentrumsbereichs 20 der Schneidplatte 6 ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Schneidplatte 6 formschlüssig in der Nut 9 fixiert.
Die Zusatzschneiden 11 überragen die peripheren Segmente 18 der Schneidplatte sowohl axial als auch radial. Der Abstand der Zusatzschneiden 11 vom erhabenen Bereich der Zentralschneide 17 ist grösser als die Länge der dünnen Materialstege 19. Damit erfüllen die peripheren Segmente 18 nur mehr Führungsfunktionen für den Drehschlag-Wendelbohrer. Die eigentliche Abbauleistung wird von den Zusatzschneiden 11 und zu einem kleineren Anteil auch von der Zentralschneide 17 übernommen. Da die Schneidplatte 6 und insbesondere die Zentralschneide 17 bei der beispielsweise dargestellten segmentierten Variante der Schneidplatte in erster Linie axialen Belastungen durch die axialen Schläge auf das Werkzeug ausgesetzt ist, ist es von Vorteil, die Schneidplatte 6 aus einem schlagzähen Material herzustellen. Die Zusatzschneiden 11, welche die eigentliche Abbauleistung vollbringen und hohen abrasiven Kräften unterworfen sind, bestehen aus einem härteren Material als die Schneidplatte 6. In beiden Fällen handelt es sich dabei um geeignete Hartmetall-Legierungen, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die seitlichen Stirnflächen 13 der Schneidplatte 6, bzw., im Fall der beispielsweise dargestellten segmentierten Schneidplatte, die seitlichen Stirnflächen 23 der peripheren Segmente 18 gekrümmt ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Stimflächen 23 Teile einer Zylinderfläche, deren Krümmung der Krümmung des Mantels 2 des Schaftes 1 weitgehend entspricht.
In Fig. 6 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer Zusatzschneide 11 in zwei Seitenansichten dargestellt. Fig. 7 ist dabei eine Stimansicht aus Richtung der im Einsatz mit der Bohrlochwandung in Eingriff stehenden freien Stirnfläche 12 der Zusatzschneide 11. Die Zusatzschneide 11 weist etwa dachkantförmige Schneiden 24 auf. Ihre freie Stirnfläche 12 ist gleichfalls als Schneide 22 ausgebildet, um ihre abrasive Wirkung im Einsatz noch zu erhöhen. Das Fussteil 25 der Zusatzschneide ist beispielsweise abgerundet ausgebildet und ist auf diese Weise noch besser der Form des Grundes der Aufnahmenut 26 im Schaft 1 angeglichen. Die Aufnahmenuten 26 für die Zusatzschneiden sind, wie in Fig. 1 und 3 beispielsweise dargestellt, als separate Nuten ausgebildet. Auf diese Weise können die Zusatzschneiden 11 unabhängig voneinander in ihrer Ausrichtung zur Schneidplatte 6 angeordnet werden. Es ist aber auch denkbar, die Zusatzschneiden 11 in einer einzigen, sich über den Durchmesser des Schaftes 1 erstreckenden Aufnahmenut 26 anzuordnen und dort beispielsweise durch Einlöten zu fixieren.
Bei dem erfindungsgemässen Drehschlag-Wendelbohrer überragen die Zusatzschneiden die peripheren Bereiche der Schneidplatte axial oder radial bzw. sowohl axial als auch radial. Damit übernehmen die Zusatzschneiden die Funktion von Hauptschneiden und erfahren bei Erstellung eines Bohrloches die grösste Scherbeanspruchung. Da der eigentliche Materialabtrag an den Zusatzschneiden erfolgt, sind die breiten Hauptabfuhmuten für das Bohrmehl, bezogen auf die Drehrichtung des Bohrwerkzeuges, den Zusatzschneiden vorgelagert. Auf diese Weise wird das abgetragene Material direkt in die Hauptabfuhmuten gefördert. Die Anordnung der Schneidplatte und der Zusatzschneiden in der Form eines X, bei welcher die bezogen auf die Drehrichtung des Bohrwerkzeugs vorauseilenden Zusatzschneiden mit der nachfolgenden Schneidplatte einen spitzen Winkel kleiner als 90° einschliessen, erlaubt es, die Hauptabfuhmuten zu verbreitem. Auf diese Weise ist eine noch bessere Abfuhr des Bohrmehls gewährleistet. Die Schneiden der Schneidplatte erfüllen nur noch Führungsfunktion für den Drehschlag-Wendelbohrer und können hinsichtlich ihrer Aufgabe weiter optimiert werden.

Claims (9)

  1. Drehschlag-Wendelbohrer mit einem Bohrerschaft (1), der mit wenigstens einer, spiralförmig entlang seiner Längserstreckung verlaufenden Hauptabfuhmut (4, 5) für Bohrmehl ausgestattet ist und am Schaftende (10) mit einer Schneidplatte (6) und mit Zusatzschneiden (11) ausgestattet ist, die im wesentlichen X-förmig zueinander in der Stirnfläche (3) am Ende des Bohrerschaftes (1) angeordnet und fixiert sind und die Stirnfläche (3) und den Mantel (2) des Bohrerschaftes (1) axial bzw. radial überragen, wobei die Zusatzschneiden (11) die peripheren Bereiche der Schneidplatte (6) axial und/oder radial überragen, sowie, bezogen auf die Drehrichtung (R) des Drehschlag-Wendelbohrers, der Winkel zwischen den Zusatzschneiden (11) und der nacheilenden Schneidplatte (6) kleiner ist als 90° und jeder Zusatzschneide (11) eine Hauptabfuhmut (4, 5) vorgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzabfuhrnuten (14, 15) für Bohrmehl vorgesehen sind, die bezogen auf die Drehrichtung (R) des Drehschlag-Wendelbohrers den Zusatzschneiden (11) nachgelagert sind, sowie entlang des Schaftes(1)in die Hauptabfuhmuten(4, 5) münden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Überstand (s) der Schneidplatte (6) wenigstens 50% des radialen Überstands der Zusatzschneiden (r) beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die achsparallel zur Schaftachse verlaufenden Stirnflächen (13; 23) der Schneidplatte (6) gekrümmt ausgebildet sind, wobei ihre Krümmung der Krümmung des Mantels (2) des Bohrerschaftes (1) angeglichen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrumsbereich der Schneidplatte (6) die peripheren Bereiche und die Zusatzschneiden (11) überragt und vorzugsweise eine axiale Verdickung (20) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (6) in Segmente (17, 18) unterteilt ist, die über dünne Materialstege (19) miteinander verbunden sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand der Zusatzschneiden (11) vom erhabenen zentralen Bereich (17) der segmentierten Schneidplatte (6) grösser ist als die Länge der Materialstege (19).
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (6) aus einem schlagzähen Material besteht und dass die Zusatzschneiden (11) aus einem härteren Material bestehen als die Schneidplatte (6).
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschneiden (11) einander auf einem Durchmesser des Schaftes (1) gegenüberliegen und im gleichen Abstand vom Zentrum der Stirnfläche (3) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschneiden (11) als dachkantförmige Schneiden (22, 24) tragende Hartmetallplättchen ausgebildet sind.
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