EP1527252A1 - Bohrer, insbesondere steinbohrer - Google Patents

Bohrer, insbesondere steinbohrer

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EP1527252A1
EP1527252A1 EP03739852A EP03739852A EP1527252A1 EP 1527252 A1 EP1527252 A1 EP 1527252A1 EP 03739852 A EP03739852 A EP 03739852A EP 03739852 A EP03739852 A EP 03739852A EP 1527252 A1 EP1527252 A1 EP 1527252A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill
cutting
cutting edges
tip
angle
Prior art date
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Application number
EP03739852A
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English (en)
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Inventor
Ronald Huber
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Ceratizit Austria GmbH
Original Assignee
Ceratizit Austria GmbH
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/75—Stone, rock or concrete
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/18—Configuration of the drill point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/50—Drilling tools comprising cutting inserts

Definitions

  • US 2,879,036 and EP 0 761 927 describe such drills with cutting plates in which the centering tip is stepped away from the edge regions.
  • the cutting edges of the centering tip and the cutting edges of the edge regions are at the same height with respect to the direction of rotation and each have a rake angle of 90 °.
  • the cutting edges of the centering tip are set back in relation to the cutting edges of the edge regions with respect to the direction of rotation.
  • the rake surfaces of the cutting edges of the centering point have a rake angle ⁇ which is in the range from 50 ° to 60 °, while their free surfaces have a clearance angle ⁇ in the range from 30 ° to 40 °. This results in a wedge angle ⁇ between 80 ° and 100 °.
  • a centering tip is robust and suitable for chiseling, but it has only bad ones
  • the object of the present invention is to provide a drill, in particular a stone drill with a centering tip, which in addition to good chisel properties also has good cutting properties. According to the invention, this is achieved in that the cutting edges of the centering tip have a rake angle ⁇ in the range from 70 ° to 90 ° and a wedge angle ⁇ in the range from 50 ° to 70 °, at least in the area immediately adjacent to the cutting edges.
  • Rake angle ⁇ a good cutting action of the centering tip is achieved without surprisingly no deterioration of the chiseling action of the centering tip and without the wear of the centering tip, which is particularly highly stressed in the center area, reaching a level which would undesirably reduce the service life of the drill.
  • a particularly good centering and drilling effect is achieved when the cutting edges are set back about a third of the thickness of the cutting plate and run parallel to the cutting edges of the edge areas.
  • the width of the centering tip b is in the range of 25% - 50% of the drill diameter d.
  • the good drilling effect of the drill according to the invention can also be further improved in that the envelope of the cutting edges of the centering tip is offset from the envelope of the cutting edges of the edge sections in the drill center by a certain distance a in the direction of the drill axis.
  • a distance a in the order of 10% to 15% of the drill diameter has proven itself.
  • the tip angle ⁇ i of the cutting edges of the centering tip is smaller than the tip angle ⁇ 2 of the cutting edges of the edge sections.
  • the tip angle ⁇ i is advantageously approximately 130 °, while the tip angle ⁇ 2 is approximately 150 °. It is also advantageous if the rake faces of the cutting edges
  • Fig. 3 shows the drill head of FIG. 1 in plan view
  • the cutting edges -4-4 'of the centering point enclose a tip angle ⁇ i of 130 ° with one another, while the cutting edges -3-3'- of the edge sections enclose a tip angle ⁇ of 150 ° with one another.
  • the cutting edges -3-3'- of the edge areas are formed by the abutment of the rake faces -5-5'- and the flank faces -7-7 ', including a wedge angle ⁇ of 50 °.
  • the rake angle ⁇ is 90 °.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bohrer (1), insbesondere Steinbohrer mit einem länglichen Schaft (15) und einer Schneidplatte (2) mit dachförmig geneigten Schneidkanten (3, 3'); (4, 4') an einem Ende. Jede Schneidkante (3, 3'); (4, 4') wird durch das Aneinandergrenzen einer in Drehrichtung (17) des Bohrers (1) vor der Schneidkante (3, 3'); (4, 4') liegenden Spanfläche (5, 5'; 6, 6') und einer in Drehrichtung (17) des Bohrers (1) hinter der Schneidkante (3, 3'); (4, 4') liegenden Freifläche (7, 7'); (8, 8'), welche jeweils einen Keilwinkel y miteinander einschliessen, gebildet. Die Schneidplatte (2) weist im Zentrumsbereich des Bohrers (1), eine gegenüber den Randbereichen abgesetzte Zentrierspitze auf, bei der die Schneidkanten (4, 4'), gegenüber den Schneidkanten (3, 3') der Randbereiche in Drehrichtung (17) zurückgesetzt sind. Die Schneidkanten (4, 4') der Zentrierspitze weisen zumindest im unmittelbar an die Schneidkanten (4, 4')- angrenzenden Bereich einen Spannwinkel a im Bereich 20 von 70° bis 90° und einen Keilwinkel y im Bereich von 50° bis 70° auf.

Description

BOHRER, INSBESONDERE STEINBOHRER
Die Erfindung betrifft einen Bohrer, insbesondere Steinbohrer mit einem länglichen Schaft und einer Schneidplatte mit dachförmig geneigten Schneidkanten an einem Ende, wobei jede Schneidkante durch das Aneinandergrenzen einer in Drehrichtung des Bohrers vor der Schneidkante liegenden Spanfläche und einer in Drehrichtung des Bohrers hinter der Schneidkante liegenden Freifläche, welche jeweils einen Keilwinkel γ miteinander einschließen, gebildet wird und wobei die Schneidplatte im Zentrumsbereich des Bohrers eine gegenüber den Randbereichen abgesetzte Zentrierspitze aufweist, bei der die Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten der Randbereiche im Drehrichtung zurückgesetzt sind.
Die US 2 879 036 sowie die EP 0 761 927 beschreiben beispielsweise derartige Bohrer mit Schneidplatten, bei denen die Zentrierspitze stufenförmig von den Randbereichen abgesetzt ist. Bei der Schneidplattenausführung gemäß der US 2 879 036 liegen die Schneidkanten der Zentrierspitze und die Schneidkanten der Randbereiche in Bezug auf die Drehrichtung auf gleicher Höhe und weisen jeweils einen Spanwinkel von 90° auf. Bei der Schneidplatte gemäß der EP 0 761 927 sind die Schneidkanten der Zentrierspitze gegenüber den Schneidkanten der Randbereiche in Bezug auf die Drehrichtung zurückversetzt. Die Spanflächen der Schneidkanten der Zentrierspitze weisen einen Spanwinkel α auf, der im Bereich von 50° bis 60° liegt, während ihre Freiflächen einen Freiwinkel ß im Bereich von 30° bis 40° aufweisen. Das ergibt einen Keilwinkel γ zwischen 80° und 100°. Eine derartige Zentrierspitze ist zwar robust und eignet sich zum Meißeln, sie besitzt jedoch nur schlechte
Schneideigenschaften, was insgesamt den Bohrfortschritt pro Zeiteinheit verringert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bohrer insbesondere Steinbohrer mit Zentrierspitze zu schaffen, der neben guten Meißeleigenschaften auch gute Schneideigenschaften aufweist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Schneidkanten der Zentrierspitze zumindest im unmittelbar an die Schneidkanten angrenzenden Bereich einen Spanwinkel α im Bereich von 70° bis 90° und einen Keilwinkel γ im Bereich von 50° bis 70° aufweisen.
Durch den schlanken Keilwinkel γ in Verbindung mit dem speziellen
Spanwinkel α wird eine gute Schneidwirkung der Zentrierspitze erreicht, ohne dass überraschenderweise eine Verschlechterung der Meißelwirkung der Zentrierspitze auftritt und ohne dass der Verschleiß der insbesondere im Zentrumsbereich extrem beanspruchten Zentrierspitze ein Maß erreicht, welches die Standzeit des Bohrers in unerwünschter Weise herabsetzten würde.
Ein besonders guter Zentrier- und Anbohreffekt wird dann erreicht, wenn die Schneidkanten etwa ein Drittel der Stärke der Schneidplatte zurückgesetzt sind und parallel zu den Schneidkanten der Randbereiche verlaufen.
Weiters ist es von Vorteil, wenn die Breite der Zentrierspitze b im Bereich von 25 % - 50 % vom Bohrerdurchmesser d liegt.
Der gute Anbohreffekt des erfindungsgemäßen Bohrers kann auch dadurch zusätzlich verbessert werden, dass die Hüllkurve der Schneidkanten der Zentrierspitze gegenüber der Hüllkurve der Schneidkanten der Randabschnitte im Bohrerzentrum mit einem bestimmten Abstand a in Richtung der Bohrerachse abgesetzt ist. Dabei hat sich ein Abstand a in der Größenordung von 10 % bis 15 % vom Bohrerdurchmesser bewährt.
Ein weiterer positiver Effekt hinsichtlich guter Anbohrwirkung wird dadurch erzielt, dass der Spitzenwinkel δi der Schneidkanten der Zentrierspitze kleiner ist, als der Spitzenwinkel δ2 der Schneidkanten der Randabschnitte. Der Spitzenwinkel δi beträgt vorteilhafterweise etwa 130°, während der Spitzenwinkel δ2 etwa 150° beträgt. Von Vorteil ist es auch, wenn die Spanflächen der Schneidkanten der
Zentrierspitze einen unmittelbar an die Schneidkanten angrenzenden ebenen Bereich aufweisen, der in zentral und nach unten auslaufende kurvenförmige Flächen übergeht, wobei der ebene Bereich einen Spanwinkel α von etwa 90° aufweist. Auf diese Weise wird ein besonders guter Abtransport des abgearbeiteten Materials erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen;
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Bohrerkopfes eines erfindungsgemäßen Bohrers
Fig. 2 den Bohrerkopf nach Fig. 1 in Vorderansicht senkrecht zu den Hauptschneidkanten
Fig. 3 den Bohrerkopf nach Fig. 1 in Draufsicht
Fig. 4 die Schneidplatte des Bohrerkopfes nach Fig. 3 im Schnitt A - A Fig. 5 die Schneidplatte des Bohrerkopfes nach Fig. 3 im Schnitt B - B
Entsprechend den Figuren 1 bis 3 weist der erfindungsgemäße Bohrer -1- einen, nur teilweise dargestellten, länglichen Schaft -15- mit wendeiförmig verdrallten Nuten -16-, zur Abfuhr des ausgebohrten Materials, auf. Die Drehrichtung des Bohrers um die Drehachse D ist durch den Pfeil -17- angedeutet. Zur Ausbildung des Bohrerkopfes ist das Ende des Schaftes -15- mit einem Schlitz quer zur Drehachse D des Bohrers -1- versehen, in den mit etwas umfangsseitigem Überstand eine Schneidplatte -2- aus Hartmetall eingelötet ist. Die Schneidplatte -2- weist eine Zentrierspitze mit zwei dachförmig aneinandergrenzende Schneidkanten -4-4'-, sowie an die Zentrierspitze angrenzende Randabschnitte mit dachförmig geneigten Schneidkanten -3-3' auf. Die Schneidkanten -4-4' der Zentrierspitze schließen miteinander einen Spitzenwinkel δi von 130° ein, während die Schneidkanten -3-3'- der Randabschnitte einen Spitzenwinkel δ von 150° miteinander einschließen. Die Schneidkanten -3-3'- der Randbereiche werden durch das Aneinandergrenzen der Spanflächen -5-5'- und der Freiflächen -7-7' unter Einschluss eines Keilwinkels γ von 50° gebildet. Der Spanwinkel α beträgt 90°. Die Schneidkanten -4-4' der Zentrierspitze sind in Bezug auf die Drehrichtung des Bohrers gegenüber den Schneidkanten -3-3'- um ein Drittel der Schneidplattenstärke s zurückgesetzt und werden durch das Aneinandergrenzen der Spanflächen -6-6'- und der Freiflächen -8-8' gebildet. Die Spanflächen -6-6'- weisen jeweils einen unmittelbar an die Schneidkanten -4-4'- angrenzenden ebenen Bereich -11-11'- auf, der einen Spanwinkel α von 90° aufweist. Der ebene Bereich -11-11'- geht in eine zentral auslaufende kurvenförmige Fläche -12-12' und in eine nach unten auslaufende kurvenförmige Fläche -13-13'- über. Die Hüllkurve -9- der Schneidkanten -4-4'- der Zentrierspitze ist gegenüber der Hüllkurve -10- der Schneidkanten -3-3' der Randabschnitte im Bohrerzentrum um einen Abstand a in der Größenordung von 14 % des Bohrerdurchmessers d abgesetzt.
Die Figuren stellen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls darauf beschränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Bohrer (1 ), insbesondere Steinbohrer mit einem länglichen Schaft (15) und einer Schneidplatte (2) mit dachförmig geneigten Schneidkanten (3,3'; 4,4') an einem Ende, wobei jede Schneidkante (3,3'; 4,4') durch das Aneinandergrenzen einer in Drehrichtung (17) des Bohrers (1 ) vor der
Schneidkante (3,3'; 4,4') liegenden Spanfläche (5,5'; 6,6') und einer in Drehrichtung (17) des Bohrers (1) hinter der Schneidkante (3,3'; 4,4') liegenden Freifläche (7,7'; 8,8'), welche jeweils einen Keilwinkel γ miteinander einschließen, gebildet wird und wobei die Schneidplatte (2) im Zentrumsbereich des Bohrers (1 ), eine gegenüber den Randbereichen abgesetzte Zentrierspitze aufweist, bei der die Schneidkanten (4,4') gegenüber den Schneidkanten (3, 3') der Randbereiche in Drehrichtung (17) zurückgesetzt sind d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schneidkanten (4,4') der Zentrierspitze zumindest im unmittelbar an die Schneidkanten angrenzenden Bereich einen Spanwinkel α im Bereich von 70° bis 90° und einen Keilwinkel γ im Bereich von 50 ° bis 70° aufweisen.
2. Bohrer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Schneidkanten (4,4') der Zentrierspitze etwa um ein Drittel der Stärke s der Schneidplatte (2) zurückgesetzt sind und parallel zu den Schneidkanten (3,3') der Randbereiche verlaufen.
3. Bohrer nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b der Zentrierspitze im Bereich von 25 % bis 50 % vom Bohrerdurchmesser d liegt.
4. Bohrer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkurve (9) der Schneidkanten (4,4') der Zentrierspitze gegenüber der
Hüllkurve (10) der Schneidkanten (3,3') der Randabschnitte im Bohrerzentrum um einen Abstand a in Richtung der Bohrerachse abgesetzt ist.
5. Bohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a im Bereich von 10 % bis 15 % vom Bohrerdurchmesser d liegt.
6. Bohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der Spitzenwinkel δi der Schneidkanten (4,4') der Zentrierspitze kleiner ist als der Spitzenwinkel δ2 der Schneidkanten (3,3') der Randabschnitte.
7. Bohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel δi etwa 130° beträgt.
8. Bohrer nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel δ2 etwa 150° beträgt.
9. Bohrer nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächen (6,6') der Schneidkanten (4,4') der Zentrierspitze einen unmittelbar an die Schneidkanten (4,4') angrenzenden ebenen
Bereich (11,11') aufweisen, der in zentral und nach unten auslaufende kurvenförmige Flächen (12,12'; 13,13') übergeht, wobei der ebene Bereich (11 ,11') einen Spanwinkel α von etwa 90° aufweist und der Keilwinkel γ etwa 60° beträgt.
10. Schneidplatte zur Verwendung in einem Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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