EP1083294A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

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EP1083294A1
EP1083294A1 EP00810787A EP00810787A EP1083294A1 EP 1083294 A1 EP1083294 A1 EP 1083294A1 EP 00810787 A EP00810787 A EP 00810787A EP 00810787 A EP00810787 A EP 00810787A EP 1083294 A1 EP1083294 A1 EP 1083294A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drilling tool
groove
section
grooves
head
Prior art date
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Granted
Application number
EP00810787A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1083294B1 (de
Inventor
Werner Kleine
Hans-Werner Bongers
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP1083294A1 publication Critical patent/EP1083294A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1083294B1 publication Critical patent/EP1083294B1/de
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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
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58Chisel-type inserts
    • 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
    • E21B10/36Percussion drill bits
    • E21B10/40Percussion drill bits with leading portion
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool, in particular a rock drill, according to the preamble of claim 1.
  • Drilling tools are used to drill holes in concrete, masonry, stone and the like used a drill head with cutting edges made of a cutting material, preferably made of a hard metal.
  • the drilling tools are Usually used in hand-held drilling rigs, which in addition to the rotary drive of the Drilling tool also generate axial blows.
  • the axial blows are on the in the Tool holder of the drilling tool inserted shaft end of the drilling tool released and over the shaft and the drill head into the surface to be machined initiated. In this way, the surface is chipped, chiseled and dismantled chip by chip.
  • the drilling tools have the longest possible service life.
  • Drilling tools A number of drilling tools are known from the prior art, which can be found under normal operating conditions due to satisfactory drilling progress distinguish reasonable effort. Even those under normal operating conditions achievable service lives of these known drilling tools are acceptable. Such a thing Drilling tools are described, for example, in US-A-4,903,787.
  • This well known Drilling tool has a shaft with an insertion end for a hand-held one Drill. At the opposite end there is a drill head, the four Has cutting, which is provided on star-shaped carbide inserts are. The cutting edges are separated from each other by head flour grooves, which are divided into two There are discharge grooves for the drilling dust, which spiral around the shaft.
  • the object of the present invention is therefore to overcome these disadvantages of the drilling tools to remedy the state of the art.
  • a drilling tool is to be created at regardless of the diameter of the drill head, even when creating Drilling in reinforced concrete, the risk of the drill head getting caught on Reinforcing iron is reduced.
  • the drilling tool is said to make good drilling progress have little effort and a long service life.
  • the drilling tool created by the invention in particular a rock drill, includes one with an insertion end Shank, the at least two helically circumferential discharge grooves for drilling dust having.
  • the shaft is equipped with a drill head, which has carbide shaped blades that radially surround the circumference of the drill head tower over.
  • the hard metal cutting edges are separated from each other by head flour grooves, whose number is greater than the number of helical discharge grooves in which they flow out.
  • head flour grooves whose number is greater than the number of helical discharge grooves in which they flow out.
  • the spiral groove section Due to the inventive design of the spiral groove section, the two Connected headmeal grooves that open into the same discharge groove, the tendency to Hooking against reinforcement hits counteracted.
  • a drilling tool for example, three cutting edges and three headroom grooves arranged between them open out one of the head meal grooves directly into the associated discharge groove.
  • the so far known generic drilling tools have the problem that Cutting edge, which, based on the direction of rotation, is immediately in front of the directly into the discharge groove leading edge flour groove arranged in the peripheral area in the axial direction Only a little support is experienced by the drill head material because the relatively large width of the spiral groove section a relatively large part of occupies the axial width of the groove.
  • the spiral groove section now has a significantly smaller passage cross-section.
  • the smaller passage cross section of the spiral groove section is expedient achieved in that the core diameter of the shaft remains largely the same the opening width of the spiral groove section is smaller than that at the shaft circumference measured opening width of the common discharge groove.
  • the core diameter relates refer to the shaft diameter at the base of the helical one on the shaft circumferential discharge grooves. Due to the largely constant core diameter a weakening of the head region of the drilling tool is avoided.
  • the drill head has three cutting edges, the circumference of which is radial protrude and are separated from each other by a headmeal groove.
  • the drill head has an even number of Cutting, for example four cutting edges.
  • the cutting edges protrude the circumference of the drill head radially and are separated from one another by head meal grooves. there the head flour grooves each lead in pairs into a common discharge groove.
  • the drill head of the drilling tool is used for an even load largely symmetrical.
  • the passage cross sections of the spiral groove sections at the transition area of each pair of headmeal grooves into the respective common discharge groove are equally large.
  • the drill head in the case of the drilling tool designed according to the invention in the case of an odd one Number of cutting edges that are in axial extension below at least two of the Cutting extending drill head sections on boundary shoulders of the Headmeal grooves or the spiral groove sections end substantially on the same Cross section of the drilling tool, the drill head can be a shorter design have than the previously known generic drilling tools. At a Even number of cutting edges is advantageous for the axial support of all cutting edges about the same length.
  • the spiral groove sections and the head meal grooves have at least partially the same cross-sectional contour.
  • the grooves can be created with just one tool become.
  • the cutting edges on the drill head of the drilling tool can be used on plate-shaped inserts be made of hard metal, which in groove-shaped recesses in the front of the Drill head attached, for example soldered, are.
  • the drill head can be formed entirely from hard metal.
  • the Carbide head is with the shaft end, for example, by friction welding or similar firmly connected.
  • the carbide head has the advantage that it can be used in almost any shape can be produced.
  • the assembly on the shaft is simplified.
  • the drilling tool 1 comprises a shaft 2, one rear end of which is an insertion end for the Has tool holder of a drill. At the opposite end of the Shank 2, the drilling tool 1 is equipped with a drilling head 5, the cutting 6-9 made of hard metal, which protrude axially and radially from the drill head 5.
  • the illustrated drilling tool 1 has an essentially star-shaped, three-jet Center cutting edge 6 and three peripheral cutting edges 7 - 9, which are at an angular distance of about 120 ° are arranged in the peripheral region of the drill head 5 and the drill head 5 protrude radially. Between the peripheral cutting edges 7-9 are essentially axial running head meal grooves 10 - 12 arranged.
  • the first head meal groove 10 lies between the circumferential cutting edges 7 and 8 and runs in the direction of rotation of the drilling tool the arrow R is indicated, the peripheral cutting edge 8 in front.
  • the second head meal groove 11 is located between the peripheral cutting edges 8 and 9 and is assigned to the peripheral cutting edge 9, who precedes it.
  • the third head meal groove 12 lies between the peripheral cutting edges 7 and 9 and is assigned to the peripheral cutting edge 7.
  • the Head meal grooves 10 - 12 can have different widths b. According to that illustrated embodiment, however, they are essentially the same width.
  • the arrows Y, Z, X and W denote different side views of the drilling tool 1, which for further explanation of the invention in the order given in FIGS. 2-5 are shown.
  • the drilling tool is again with the Reference number 1 provided.
  • the same elements have the same reference numerals as in Fig. 1.
  • the spiral groove section 13 opens into on the side facing away from the viewer a discharge groove 4, which rotates helically around the shaft 2 and the common continuation the head flour grooves 10 and 12 forms.
  • 2 is the common discharge groove 4 shown below another discharge groove 3.
  • the two discharge grooves 3, 4 run around the Shaft 2 helical and alternately follow each other in the axial direction.
  • the passage cross sections and the opening widths of the discharge grooves 3, 4 are for example the same size.
  • the common discharge groove has a larger passage cross section and one has a larger opening width than the second discharge groove.
  • the opening width is second discharge groove 3, for example, designated w.
  • the spiral groove section 13 has a smaller passage cross-section than the helical circumferential on the shaft 2 Discharge groove 3.
  • the core diameter remains largely the same Shaft 2
  • the opening width s of the spiral groove section 13 is smaller than an opening width w the discharge groove 3 on the shaft circumference.
  • the spiral groove section 13 is of two shoulders 14, 17 limited. The shoulder 14 closer to the insertion end goes continuously into the shoulder 15 of the common discharge groove 4 over.
  • the different sized opening widths s and c of the spiral groove section 13 and the common discharge groove 4, into which the spiral groove section 13 opens, are in particular in the side view according to arrow X in Fig. 1 can be seen.
  • the cross-section is of the spiral groove portion 13 about 30% to about 70% of Passage cross section of the common discharge groove (4).
  • the spiral groove section 13 has a depth t that has a ratio of about 1/6 to the nominal drill diameter has about 1/3.
  • FIG. 4 shows the drilling tool 1 according to the invention in a side view according to the arrow X in Fig. 1.
  • the cutting edge 5 radially protruding are again with the Reference numerals 6-9 denote.
  • the illustration shows the two axial headmeal grooves 10 and 11.
  • the circumferential cutting edge 8 associated head meal groove 10 opens into the Spiral groove section 13, which merges into the common discharge groove 4.
  • the for Circumferential cutting edge 9 belonging to the head meal groove 11 opens onto the viewer opposite side in the second discharge groove 3.
  • the opening widths c and w of the two Helical circumferential discharge grooves 4, 3 essentially have the same size. From Fig. 4 it can be seen that as a result of the Formation of the spiral groove section 13 which is axially below the circumferential cutting edges 7- 9 extending drill head sections end in shoulders 17-19, all approximately on the Height of the same cross section of the drilling tool 1.
  • FIG. 5 finally shows the drilling tool from the view according to arrow W in FIG. 1.
  • this side view shows the course of the head meal groove 11, which the Circumferential cutting edge 9 is assigned and ends alone and directly in the second discharge groove 3.
  • the invention is based on the example of a drilling tool with a center cutting edge and three Circumferential cutting has been explained.
  • Tungsten carbide cutting is also provided on a star-shaped, three-jet insert be attached to the front of the shaft.
  • the cutting edges extend sloping axially, from a point in the center to the circumference of the drill head, which it radial tower over.
  • the head meal grooves are arranged between the three cutting edges. At three head meal grooves open two head meal grooves in a spiral groove section.
  • the third Headmeal groove opens into the second discharge groove on the shaft in a spiral shape. It But four hard metal cutting edges can also be provided.
  • the drill head can be made entirely of hard metal and connected to the shank, for example welded.
  • the one-piece design of the drill head offers the Advantage of a simple, almost any shape and is relatively easy to assemble.

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Abstract

Ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Gesteinsbohrer, umfasst einen mit einem Einsteckende versehenen Schaft (2), der wenigstens zwei wendelförmig umlaufende Abfuhrnuten (3, 4) für Bohrmehl aufweist. Am gegenüberliegenden Ende ist der Schaft (2) mit einem Bohrkopf (5) ausgestattet, der aus Hartmetall geformte Schneiden (7 - 9) aufweist, die den Umfang des Bohrkopfes (5) radial überragen. Die Hartmetallschneiden (7 - 9) sind durch Kopfmehlnuten (10 - 12) voneinander getrennt, deren Zahl grösser ist als die Zahl der wendelförmigen Abfuhrnuten (3, 4), in welche sie münden. Dadurch geht wenigstens ein Kopfmehlnutpaar (10, 12) in eine gemeinsame Abfuhrnut (4) über. Am Übergang in die gemeinsame Abfuhrnut ist das Kopfmehlnutpaar (10, 12) durch einen Spiralnutabschnitt (13) verbunden, dessen Durchgangsquerschnitt kleiner ist als der Durchgangsquerschnitt der gemeinsamen Abfuhrnut (4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere einen Gesteinsbohrer, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Erstellung von Bohrungen in Beton, Mauerwerk, Gestein und dgl. werden Bohrwerkzeuge eingesetzt, die einen Bohrkopf mit Schneiden aus einem Schneidwerkstoff, vorzugsweise aus einem Hartmetall, aufweisen. Die Bohrwerkzeuge werden üblicherweise in handgeführte Bohrgeräte eingesetzt, die zusätzlich zum Drehantrieb des Bohrwerkzeugs auch axiale Schläge erzeugen. Die axialen Schläge werden auf das in die Werkzeugaufnahme des Bohrgeräts eingesetzte Schaftende des Bohrwerkzeugs abgegeben und über den Schaft und den Bohrkopf in den zu bearbeitenden Untergrund eingeleitet. Auf diese Weise wird der Untergrund schabend, meisselnd bearbeitet und chipweise abgebaut. Neben den hohen Anforderungen hinsichtlich des erzielbaren Bohrfortschritts und erforderlichen Kraftaufwands sollen die Bohrwerkzeuge auch eine möglichst hohe Standzeit aufweisen.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Bohrwerkzeugen bekannt, die sich unter normalen Einsatzbedingungen durch einen zufriedenstellenden Bohrfortschritt bei vertretbarem Kraftaufwand auszeichnen. Auch die unter normalen Einsatzbedingungen erzielbaren Standzeiten dieser bekannten Bohrwerkzeuge sind akzeptabel. Ein derartiges Bohrwerkzeug ist beispielsweise in der US-A-4,903,787 beschrieben. Dieses bekannte Bohrwerkzeug besitzt einen Schaft mit einem Einsteckende für ein handgeführtes Bohrgerät. Am gegenüberliegenden Ende ist ein Bohrkopf angeordnet, der vier Schneiden aufweist, die an sternförmig angeordneten Hartmetalleinsätzen vorgesehen sind. Die Schneiden sind durch Kopfmehlnuten voneinander getrennt, die in zwei Abfuhrnuten für das Bohrmehl münden, die den Schaft wendelförmig umlaufen. Während dieses bekannte Bohrwerkzeug bei kleineren und mittleren Bohrerdurchmessern die insbesondere vom professionellen Anwender gestellten Anforderungen an sich erfüllt, besteht für Bohrwerkzeuge mit grösserem Durchmesser noch ein gewisses Verbesserungspotential. Insbesondere bei der Erstellung von Bohrungen in armiertem Beton kann es bei Armierungstreffern zu einem Verhaken des Bohrwerkzeuges kommen. Die Gefahr des Verhakens vergrössert sich mit zunehmendem Durchmesser des Bohrkopfes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteilen der Bohrwerkzeuge des Standes der Technik abzuhelfen. Es soll ein Bohrwerkzeug geschaffen werden, bei dem, unabhängig vom Durchmesser des Bohrkopfes, auch bei der Erstellung von Bohrungen in armiertem Beton, die Gefahr eines Verhakens des Bohrkopfes am Armierungseisen verringert ist. Das Bohrwerkzeug soll einen guten Bohrfortschritt bei geringem Kraftaufwand besitzen und eine hohe Standzeit aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Bohrwerkzeug mit den im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsvarianten und/oder Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Das durch die Erfindung geschaffene Bohrwerkzeug, insbesondere ein Gesteinsbohrer, umfasst einen mit einem Einsteckende versehenen Schaft, der wenigstens zwei wendelförmig umlaufende Abfuhrnuten für Bohrmehl aufweist. Am gegenüberliegenden Ende ist der Schaft mit einem Bohrkopf ausgestattet, der aus Hartmetall geformte Schneiden aufweist, die den Umfang des Bohrkopfes radial überragen. Die Hartmetallschneiden sind durch Kopfmehlnuten voneinander getrennt, deren Zahl grösser ist als die Zahl der wendelförmigen Abfuhrnuten, in welche sie münden. Dadurch geht wenigstens ein Kopfmehlnutpaar in eine gemeinsame Abfuhrnut über. Am Übergang in die gemeinsame Abfuhrnut ist das Kopfmehlnutpaar durch einen Spiralnutabschnitt verbunden, dessen Durchgangsquerschnitt kleiner ist als der Durchgangsquerschnitt der gemeinsamen Abfuhrnut.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Spiralnutabschnitts, der die beiden Kopfmehlnuten verbindet, die in die selbe Abfuhrnut münden, wird der Tendenz zum Einhaken bei Armierungstreffern entgegengewirkt. Bei einem Bohrwerkzeug mit beispielsweise drei Schneiden und drei dazwischen angeordneten Kopfmehlnuten mündet eine der Kopfmehlnuten unmittelbar in die zugehörige Abfuhrnut. Während die bislang bekannten gattungsgemässen Bohrwerkzeuge das Problem aufweisen, dass diejenige Schneide, die, bezogen auf die Drehrichtung, unmittelbar vor der direkt in die Abfuhrnut einmündenden Kopfmehlnut im Umfangsbereich angeordnete Schneide in axialer Richtung nur eine geringe Abstützung durch das Bohrkopfmaterial erfährt, da die verhältnismässig grosse Breite des Spiralnutabschnitts einen relativ grossen Teil der axialen Breite der Nut einnimmt. Erfindungsgemäss weist der Spiralnutabschnitt nunmehr einen deutlich kleineren Durchgangsquerschnitt auf. Dadurch verbleibt unterhalb der Umfangsschneide ein längerer Materialsteg stehen, der in der kopfseitigen Begrenzungsschulter des Spiralnutabschnitts endet. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Führung des Bohrwerkzeugs aus. Bei Armierungstreffern und insbesondere beim Durchbohren von Armierungen ist dadurch die Gefahr des Verhakens des kurzen Materialstegs hinter der Armierung verringert.
Der kleinere Durchgangsquerschnitt des Spiralnutabschnitts wird zweckmässigerweise dadurch erreicht, dass bei weitgehend gleichbleibendem Kerndurchmesser des Schaftes die Öffnungsbreite des Spiralnutabschnitts kleiner ist als die am Schaftumfang gemessene Öffnungsbreite der gemeinsamen Abfuhrnut. Der Kerndurchmesser bezieht sich dabei auf den Schaftdurchmesser am Grund der wendelförmigen am Schaft umlaufenden Abfuhrnuten. Durch den weitgehend gleichbleibenden Kerndurchmesser ist eine Schwächung des Kopfbereichs des Bohrwerkzeugs vermieden.
Zur weiteren Verbesserung der Führungseigenschaften des Bohrwerkzeugs im Bohrloch und zur Erhöhung der Armierungstauglichkeit geht die dem Einsteckende näher liegende Begrenzungsschulter des Spiralnutabschnitts stetig in die dem Einsteckende näher liegende Begrenzungsschulter der gemeinsamen Abfuhrnut über. Auf diese Weise sind unstetige, kantenartige Übergänge, die insbesondere bei Armierungstreffern zum Verhaken führen können, vermieden.
Bei der Verringerung des Durchgangsquerschnitts des Spiralnutabschnitts ist zu berücksichtigen, dass dieser nicht beliebig klein gemacht werden kann, da das von der zugehörigen Schneide abgebaute Bohrklein durch den Spiralnutabschnitt in die Abfuhrnut transportiert werden muss. Dazu erweist es sich von Vorteil, wenn der Durchgangsquerschnitt des Spiralnutabschnitts etwa 30% bis etwa 70% des Durchgangsquerschnittes der gemeinsamen Abfuhrnut beträgt.
Für den raschen Abtransport des von den Schneiden erzeugten Bohrkleins erweist sich bei einer ungeraden Anzahl von Kopfmehlnuten von Vorteil, wenn die am Schaft umlaufenden Abfuhrnuten unterschiedlich grosse Durchgangsquerschnitte aufweisen, wobei die gemeinsame Abfuhrnut den grösseren Durchgangsquerschnitt besitzt. Die gemeinsame Abfuhrnut muss das von zwei Schneiden erzeugte Bohrklein abtransportieren. Dem wird durch den grösseren Durchgangsquerschnitt der gemeinsamen Abfuhrnut Rechnung getragen.
Für einen guten Bohrfortschritt bei gleichzeitig geringer Tendenz zum Verhaken bei Armierungstreffern erweist sich ein erfindungsgemäss ausgebildetes Bohrwerkzeug als zweckmässig, dessen Bohrkopf drei Schneiden aufweist, die seinen Umfang radial überragen und durch jeweils eine Kopfmehlnut voneinander getrennt sind.
In einer alternativen Variante der Erfindung weist der Bohrkopf eine gerade Anzahl von Schneiden, beispielsweise vier Schneiden, auf. Die Schneiden überragen den Umfang des Bohrkopfes radial und sind durch Kopfmehlnuten voneinander getrennt. Dabei münden die Kopfmehlnuten jeweils paarweise in eine gemeinsame Abfuhrnut. Aus Gründen einer gleichmässigen Belastung ist der Bohrkopf des Bohrwerkzeugs weitgehend symmetrisch aufgebaut. Die Durchgangsquerschnitte der Spiralnutabschnitte am Übergangsbereich jedes Kopfmehlnutpaars in die jeweilige gemeinsame Abfuhrnut sind dabei gleich gross ausgebildet.
Indem bei dem erfindungsgemäss ausgebildeten Bohrwerkzeug bei einer ungeraden Anzahl von Schneiden die sich in axialer Verlängerung unterhalb von wenigstens zwei der Schneiden erstreckenden Bohrkopfabschnitte an Begrenzungsschultern der Kopfmehlnuten bzw. der Spriralnutabschnitte enden, die im wesentlichen auf dem selben Querschnitt des Bohrwerkzeugs liegen, kann der Bohrkopf eine kürzere Bauweise aufweisen als die bislang bekannten, gattungsgemässen Bohrwerkzeuge. Bei einer geraden Anzahl von Schneiden ist mit Vorteil die axiale Unterstützung aller Schneiden etwa gleich lang.
Aus fertigungstechnischer Sicht erweist es sich von Vorteil, wenn die Spiralnutabschnitte und die Kopfmehlnuten wenigstens teilweise die gleiche Querschnittskontur aufweisen. Bei spanender Herstellung der Nuten können diese mit nur einem Werkzeug erstellt werden.
Die Schneiden am Bohrkopf des Bohrwerkzeugs können an plattenförmigen Einsätzen aus Hartmetall angeordnet sein, die in nutenförmigen Aussparungen in der Stirnseite des Bohrkopfes befestigt, beispielsweise eingelötet, sind. In einer alternativen Ausführungsvariante der Erfindung kann der Bohrkopf gesamthaft aus Hartmetall geformt sein. Der Hartmetallkopf ist mit dem Schaftende beispielsweise durch Reibschweissen oder ähnliches fest verbunden. Der Hartmetallkopf weist den Vorteil auf, dass er in nahezu beliebiger Form herstellbar ist. Die Montage am Schaft ist vereinfacht.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in den Fig. schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1
eine Draufsicht auf den Bohrkopf eines erfindungsgemässen Bohrwerkzeugs;
Fig. 2
eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs gemäss Pfeil Y in Fig. 1;
Fig. 3
eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs gemäss Pfeil Z in Fig. 1;
Fig. 4
eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs gemäss Pfeil X in Fig. 1; und
Fig. 5
eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs gemäss Pfeil W in Fig. 1.
In den Fig. 1 - 5 tragen gleiche Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen. Die in Fig. 1 dargestellte Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Bohrwerkzeugs gemäss der Erfindung gibt eine Übersicht über die nachfolgenden weiteren Seitenansichten, die in Fig. 2 - 5 dargestellt sind. Das Bohrwerkzeug 1 umfasst einen Schaft 2, dessen eines, rückwärtiges Ende ein Einsteckende für die Werkzeugaufnahme eines Bohrgeräts aufweist. Am gegenüberliegenden Ende des Schafts 2 ist das Bohrwerkzeug 1 mit einem Bohrkopf 5 ausgestattet, der Schneiden 6 - 9 aus Hartmetall trägt, die den Bohrkopf 5 axial und radial überragen. Das beispielsweise dargestellte Bohrwerkzeug 1 besitzt eine im wesentlichen sternförmige, dreistrahlige Zentrumsschneide 6 und drei Umfangsschneiden 7 - 9, die in einem Winkelabstand von etwa 120° im Umfangsbereich des Bohrkopfes 5 angeordnet sind und den Bohrkopf 5 radial überragen. Zwischen den Umfangsschneiden 7 - 9 sind im wesentlichen axial verlaufende Kopfmehlnuten 10 - 12 angeordnet. Die erste Kopfmehlnut 10 liegt zwischen den Umfangsschneiden 7 und 8 und läuft in Drehrichtung des Bohrwerkzeugs, die durch den Pfeil R angedeutet ist, der Umfangsschneide 8 vor. Die zweite Kopfmehlnut 11 liegt zwischen den Umfangsschneiden 8 und 9 und ist der Umfangsschneide 9 zugeordnet, der sie vorläuft. Die dritte Kopfmehlnut 12 liegt zwischen den Umfangsschneiden 7 und 9 und ist der Umfangsschneide 7 zugeordnet. Eine am Umfang des Bohrkopfes 5 gemessene Breite der Kopfmehlnuten 10 - 12 trägt das Bezugszeichen b. Die Kopfmehlnuten 10 - 12 können unterschiedliche Breiten b aufweisen. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie jedoch im wesentlichen gleich breit. Die Pfeile Y, Z, X und W bezeichnen verschiedene Seitenansichten des Bohrwerkzeugs 1, die zur näheren Erläuterung der Erfindung in der angegebenen Reihenfolge in den Fig. 2 - 5 dargestellt sind.
In der Seitenansicht gemäss Pfeil Y in Fig. 1 ist das Bohrwerkzeug wiederum mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Kopfmehlnuten 10 und 12, die den Umfangsschneiden 8 bzw. 9 zugeordnet sind, über einen Spiralnutabschnitt 13 verbunden sind. Der Spiralnutabschnitt 13 mündet an der vom Betrachter abgewandten Seite in eine Abfuhrnut 4, die wendelförmig am Schaft 2 umläuft und die gemeinsame Fortsetzung der Kopfmehlnuten 10 und 12 bildet. In Fig. 2 ist die gemeinsame Abfuhrnut 4 unterhalb einer weiteren Abfuhrnut 3 dargestellt. Die zwei Abfuhrnuten 3, 4 umlaufen den Schaft 2 wendelförmig und folgen in axialer Richtung jeweils abwechselnd aufeinander. Die Durchgangsquerschnitte und die Öffnungsbreiten der Abfuhrnuten 3, 4 sind beispielsweise gleich gross. In einer Variante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, das die gemeinsame Abfuhrnut einen grösseren Durchgangsquerschnitt und eine grössere Öffnungsbreite hat als die zweite Abfuhrnut. In Fig. 2 ist die Öffnungsbreite der zweiten Abfuhrnut 3 beispielsweise mit w bezeichnet. Der Spiralnutabschnitt 13 weist einen kleineren Durchgangsquerschnitt auf als die wendelförmig am Schaft 2 umlaufende Abfuhrnut 3. Insbesondere ist bei weitgehend gleichbleibendem Kerndurchmesser des Schafts 2 die Öffnungsbreite s des Spiralnutabschnitts 13 kleiner als eine Öffnungsbreite w der Abfuhrnut 3 am Schaftumfang. Der Spiralnutabschnitt 13 ist von zwei Schultern 14, 17 begrenzt. Die dem Einsteckende nähere Schulter 14 geht kontinuierlich in die Schulter 15 der gemeinsamen Abfuhrnut 4 über.
Die verschieden grossen Öffnungsweiten s und c des Spiralnutabschnitts 13 bzw. der gemeinsamen Abfuhrnut 4, in die der Spiralnutabschnitt 13 mündet, sind insbesondere in der Seitenansicht gemäss Pfeil X in Fig. 1 ersichtlich. Dabei beträgt der Durchgangsquerschnitt des Spiralnutabschnitts 13 etwa 30% bis etwa 70% des Durchgangsquerschnittes der gemeinsamen Abfuhrnut (4). Der Spiralnutabschnitt 13 weist ein Tiefe t auf, die zum Bohrernenndurchmesser ein Verhältnis von etwa 1/6 bis etwa 1/3 aufweist.
Fig. 4 zeigt das erfindungsgemässe Bohrwerkzeug 1 in einer Seitenansicht gemäss Pfeil X in Fig. 1. Die den Bohrkopf 5 radial überragenden Schneiden sind wiederum mit den Bezugszeichen 6 - 9 bezeichnet. Die Darstellung zeigt die beiden axialen Kopfmehlnuten 10 und 11. Die der Umfangsschneide 8 zugehörige Kopfmehlnut 10 mündet in den Spiralnutabschnitt 13, der in die gemeinsame Abfuhrnut 4 übergeht. Die zur Umfangsschneide 9 gehörige Kopfmehlnut 11 mündet an der vom Betrachter abgewandten Seite in die zweite Abfuhrnut 3. Die Öffnungsweiten c bzw. w der beiden wendelförmig am Schaft 2 umlaufenden Abfuhrnuten 4, 3 weisen im wesentlichen die gleiche Grösse auf. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass infolge der erfindungsgemässen Ausbildung des Spiralnutabschnitts 13 die sich axial unterhalb der Umfangsschneiden 7 - 9 erstreckenden Bohrkopfabschnitte in Schultern 17 - 19 enden, die alle etwa auf der Höhe des gleichen Querschnitts des Bohrwerkzeugs 1 liegen.
Fig. 5 schliesslich zeigt das Bohrwerkzeug aus der Sicht gemäss Pfeil W in Fig. 1. In dieser Seitenansicht ist der Verlauf der Kopfmehlnut 11 dargestellt, die der Umfangsschneide 9 zugeordnet ist und allein und direkt in die zweite Abfuhrnut 3 mündet. Die gemeinsame Abfuhrnut 4, in welche die der Umfangsschneide 7 zugehörige Kopfmehlnut 12 und die Kopfmehlnut für die Umfangsschneide 8 münden, beginnt an der vom Betrachter abgewandten Seite des Bohrwerkzeugs 1 und ist unterhalb der zweiten Abfuhrnut 3 angedeutet.
Die Erfindung ist am Beispiel eines Bohrwerkzeugs mit einer Zentrumsschneide und drei Umfangsschneiden erläutert worden. In einer alternativen Ausbildung können die Hartmetallschneiden auch an einem sternförmigen, dreistrahligen Einsatz vorgesehen sein, der im Stirnende des Schafts befestigt ist. Die Schneiden erstrecken sich dabei, axial abfallend, von einer Spitze im Zentrum zum Umfang des Bohrkopfes, den sie radial überragen. Die Kopfmehlnuten sind jeweils zwischen den drei Schneiden angeordnet. Bei drei Kopfmehlnuten münden zwei Kopfmehlnuten in einen Spiralnutabschnitt. Die dritte Kopfmehlnut mündet in die zweite am Schaft wendelförmig umlaufende Abfuhrnut. Es können aber auch vier Hartmetallschneiden vorgesehen sein. In diesem Fall münden jeweils zwei Kopfmehlnuten in einen Spiralnutabschnitt, der in einer der beiden, am Schaft vorgesehenen Abfuhrnuten übergeht. In einer weiteren Variante der Erfindung kann der Bohrkopf gesamthaft aus Hartmetall bestehen und mit dem Schaft verbunden, beispielsweise verschweisst, sein. Die einstückige Ausbildung des Bohrkopfes bietet den Vorteil einer einfachen, nahezu beliebigen Formgebung und ist relativ einfach zu montieren.

Claims (12)

  1. Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer, mit einem ein Einsteckende aufweisenden Schaft (2), der wenigstens zwei wendelförmig umlaufende Abfuhrnuten (3, 4) für Bohrmehl aufweist und mit einem Bohrkopf (5) ausgestattet ist, der aus Hartmetall geformte Schneiden (7 - 9) aufweist, die den Umfang des Bohrkopfes (5) radial überragen und durch Kopfmehlnuten (10 - 12) voneinander getrennt sind, deren Zahl grösser ist als die Zahl der wendelförmigen Abfuhrnuten (3, 4), in welche sie münden, wobei wenigstens ein Kopfmehlnutpaar (10, 12) in eine gemeinsame Abfuhrnut (4) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfmehlnutpaar (10, 12) am Übergang in die gemeinsame Abfuhrnut (4) durch einen Spiralnutabschnitt (13) verbunden ist, dessen Durchgangsquerschnitt kleiner ist als der Durchgangsquerschnitt der gemeinsamen Abfuhrnut (4).
  2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralnutabschnitt (13) eine Öffnungsbreite (s) aufweist, die kleiner ist als die am Schaftumfang gemessene Öffnungsbreite (c) der gemeinsamen Abfuhrnut (4).
  3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Einsteckende näher liegende Begrenzungsschulter (14) des Spiralnutabschnitts (13) stetig in die dem Einsteckende näher liegende Begrenzungsschulter (15) der gemeinsamen Abfuhrnut (4) übergeht.
  4. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsquerschnitt des Spiralnutabschnitts (13) etwa 30% bis etwa 70% des Durchgangsquerschnittes der gemeinsamen Abfuhrnut (4) beträgt.
  5. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ungeraden Anzahl von Kopfmehlnuten (10 - 12) die am Schaft (2) umlaufenden Abfuhrnuten (3, 4) unterschiedlich grosse Durchgangsquerschnitte aufweisen, wobei die gemeinsame Abfuhrnut (4) den grösseren Durchgangsquerschnitt besitzt.
  6. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (5) drei Schneiden (7 - 9) aufweist, die seinen Umfang radial überragen und durch jeweils eine Kopfmehlnut (10 - 12) voneinander getrennt sind.
  7. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ungeraden Anzahl von Schneiden (7 - 9) die sich in axialer Verlängerung unterhalb von wenigstens zwei der Schneiden (8, 9) erstreckenden Bohrkopfabschnitte an Begrenzungsschultern (18, 19) enden, die im wesentlichen auf dem selben Querschnitt des Bohrwerkzeugs (1) liegen.
  8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf eine gerade Anzahl von Schneiden aufweist, die seinen Umfang radial überragen und durch Kopfmehlnuten voneinander getrennt sind, die jeweils paarweise in eine gemeinsame Abfuhrnut münden.
  9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsquerschnitte der Spiralnutabschnitte am Übergangsbereich jedes Kopfmehlnutpaars in die jeweilige gemeinsame Abfuhrnut gleich gross sind.
  10. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei gerader Anzahl von Schneiden die sich in axialer Verlängerung unterhalb der Schneiden erstreckenden Bohrkopfabschnitte an Begrenzungsschultern enden, die alle im wesentlichen auf dem selben Querschnitt des Bohrwerkzeugs liegen.
  11. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralnutabschnitte und die Kopfmehlnuten wenigstens teilweise die gleiche Querschnittskontur aufweisen.
  12. Bohrwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf gesamthaft aus Hartmetall geformt ist.
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