EP2108783A2 - Cutting head base body and cutting head for a heading or a shearing machine and method for their production - Google Patents

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EP2108783A2
EP2108783A2 EP09155812A EP09155812A EP2108783A2 EP 2108783 A2 EP2108783 A2 EP 2108783A2 EP 09155812 A EP09155812 A EP 09155812A EP 09155812 A EP09155812 A EP 09155812A EP 2108783 A2 EP2108783 A2 EP 2108783A2
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EP
European Patent Office
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cutting head
holders
head core
core
casting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09155812A
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EP2108783A3 (en
Inventor
Klaus Ertmer
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Erkat Spezialmaschinen und Service GmbH
Original Assignee
Erkat Spezialmaschinen und Service GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Erkat Spezialmaschinen und Service GmbH filed Critical Erkat Spezialmaschinen und Service GmbH
Publication of EP2108783A2 publication Critical patent/EP2108783A2/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/06Machines slitting solely by one or more cutting rods or cutting drums which rotate, move through the seam, and may or may not reciprocate
    • E21C25/10Rods; Drums
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C25/00Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/16Machines slitting solely by one or more rotating saws, cutting discs, or wheels
    • E21C25/18Saws; Discs; Wheels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C27/00Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/22Mineral freed by means not involving slitting by rotary drills with breaking-down means, e.g. wedge-shaped drills, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially perpendicular to the working face, e.g. MARIETTA-type
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18Mining picks; Holders therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19Means for fixing picks or holders

Definitions

  • the present invention relates to a cutting head and a cutting head body for a tunneling machine or for a mining machine and a method for producing the cutting head body.
  • Propulsion and mining machines are used, for example, in mining, opencast mining and civil engineering.
  • Cutting heads serve, for example, the creation of trenches in the ground, the breaking up of roads and other sealed surfaces or also the tunneling during tunneling.
  • a cutting head for propulsion and mining machines which has a cutting head core of a plurality of annular core discs and an attached Stirnkalotte.
  • On the circumference of the forehead calotte several chisel holders are distributed to which chisels are attached.
  • the chisel holders also serve as conveyor elements.
  • the bit holder are attached to corresponding bit holder approaches on Stirnkalotte by screw, whereby the production of this prior art cutting head requires a lot of effort.
  • the DE 35 14 446 A1 shows a cutting head of an extraction or driving machine having at its periphery helical, chisel-set webs, the spaces of which serve the material removal.
  • the webs for holding the chisel are welded to the circumference of the cutting head. The welding of the webs proves to be costly, since an accurate positioning of the webs is to ensure.
  • the DE 33 26 859 C2 shows a multi-part cutting roller for a mining mining machine with an approximately conical facing the excavation end ring and a tubular body, the abbouhyroid work has a larger diameter than the offset side.
  • On the pipe body at least one helical spiral is arranged, which has as well as the closing ring several bit holder for the attachment of Schrißißeln.
  • the tubular body is preferably formed as a casting with the same wall thickness, to which the coil is welded to the bit holders. This weld requires accurate positioning of the coil and bit holders.
  • the production of the welded connection is complicated because it can not be automated.
  • the connection point to be produced is only cumbersome to reach from all sides.
  • Another disadvantage of this known Schrämwalze is that the cutting roller when welding the coil and the chisel holder can forgive up to 5 mm.
  • the US 2,800,302 relates to a cutting head body for a mining machine, such as a masonry drill or auger.
  • the cutting head body is rotatable about a fixedly coupled shaft. It is made in one piece and has frustoconical openings for attaching chisels.
  • the openings are preferably made using a machine tool, in particular by drilling and extend obliquely to the axis of rotation of the cutting head body. In these openings, the chisels are pressed.
  • the object of the invention is based on the US 2,800,302 therein, a cutting head body or a cutting head for a propulsion or mining machine provide, for which no increased effort for largely arbitrary arrangement and attachment of the bit holder is required.
  • the cutting head according to the invention is intended for a propulsion or for a mining machine and has a cutting head body with cutting head core and a plurality of differently shaped chisel holders.
  • the chisel holders are used to hold chisels. These may be interchangeable or non-replaceable chisels.
  • the cutting head core and at least several of the bit holder consist of a single cast workpiece.
  • the cutting head according to the invention thus does not have a separately produced connection between the cutting head core and the cast chisel holders, such as a welded or screwed connection, which was produced only after the production of the cast workpiece. This eliminates all additional fasteners between cutting head core and chisel holders.
  • the different shape of the bit holder facilitates demolding of the cast workpiece during its manufacture.
  • the cutting head core and the cast chisel holder are made of the same cast material.
  • the cutting head moreover has one or more active drive units or is connected via power transmission means with a central drive unit of the cutting head supporting construction machine.
  • the main advantage of the cutting head according to the invention is that it can be produced with little effort and yet has accurately aligned and highly resilient tool holder for receiving the chisel.
  • chisel holder for example, in outstanding positions on the cutting head core, be mounted as individual components on the cast workpiece.
  • all bit holders and the cutting head core consist of a single cast workpiece.
  • the cutting head core is formed as a hollow cylinder.
  • the bit holders are circumferentially distributed on the outer shell on the cutting head core.
  • Such an embodiment is suitable for propulsion and mining machines with a wide range of applications.
  • the cutting head core can also be adapted to other applications, for example by a conical basic shape or by a stepped shape.
  • the bit holders may be concentrated on particular areas of the surface of the cutter core.
  • the bit holders are preferably distributed with a pitch error on an outer shell of the cutter head core, i. the bit holder are not exactly evenly distributed on the outer shell of the cutting head core arranged. Such a design helps to avoid resonances in the operation of the cutting head.
  • the cutting head according to the invention may comprise further components, for example an intermediate ring for fastening the cutting head core or webs for material removal.
  • an intermediate ring for fastening the cutting head core or webs for material removal may also comprise a plurality of cutting head body, each having bit holder and together with these consist of a single cast workpiece.
  • the method according to the invention for producing a cutting head for a tunneling machine or for a mining machine comprises first a step for providing a casting mold for casting a cutting head main body with a cutting head core and with a plurality of differently shaped bit holders.
  • This shape can be a permanent or lost shape.
  • the mold has a cavity which includes the shape of the cutter core to be manufactured, including the bit holders.
  • the casting mold is poured with a casting material.
  • the casting material can be introduced by gravity or by a generated overpressure in the mold.
  • a solidification of the cast material so that a solid cast workpiece is formed.
  • This cast workpiece forms the cutting head body with the differently shaped chisel holders formed thereon.
  • the cutting head core and the cast chisel holders are thus formed by a single cast workpiece.
  • a demolding of the cast workpiece takes place, in which the casting mold is removed from the cast workpiece.
  • the particular advantage of the inventive method for producing a cutting head is that the production of the cutting head core and the bit holder can be done in a single step and also the step for connecting the cutting head core can be completely eliminated with the bit holders.
  • the inventive method requires no complex alignment of the bit holder with respect to the cutting head core.
  • the inventive method preferably includes a post-processing step of the cast workpiece, wherein the surface of the cast workpiece is machined by a machining process, such as milling.
  • a machining process such as milling.
  • recesses can be introduced into the bit holder by means of a machining process. These recesses serve for later picking up the chisel. These may be continuous recesses or recesses with a blind hole.
  • the recesses for receiving the chisel can alternatively be achieved by molding in the mold.
  • the machining process steps are preferably carried out with a CNC machine tool.
  • CNC machine tools are suitable, in which a machining in several levels and multiple axes can be done so that the cast workpiece is only once to clamp in the CNC machine tool. All steps for reworking the surface of the casting workpiece as well as the introduction of all recesses in the bit holder can be carried out automatically by such a CNC machine tool.
  • the mold is preferably designed as a multipart permanent mold, so that a simple demolding of the cast workpiece can be done. Through the use of multi-part molds detailed shaped chisel holder can be realized.
  • the casting material used is preferably molten steel.
  • the method according to the invention is also suitable for other cast materials that meet the requirements with regard to the material of the cutting head.
  • Fig. 1 shows an exploded view of a mold 01 and a cast workpiece 02, which illustrates a step for removing the cast workpiece 02 according to the inventive method for producing a cutting head.
  • the mold 01 is designed in several parts and comprises a lower case 03, a top case 04 and two filling elements 06.
  • the lower case 03, the upper case 04 and the filling elements 06 are joined together so that they form the casting mold 01.
  • the cavity formed in the casting mold substantially corresponds to the shape of the cast workpiece 02 to be cast.
  • the cavity of the casting mold 01 is possibly slightly larger in size than the workpiece 02 to be produced, in order to enable a later surface treatment of the cast workpiece 02.
  • the mold does not fill all the later required cavities of a cutting head body to be produced, since these cavities are also created as part of a post-processing.
  • the assembled mold 01 After providing the assembled mold 01, it is filled with molten steel as a casting material. After cooling and solidification of the steel, the cast workpiece 02 is formed. Subsequently, the upper box 04 can be removed from the lower box 03 so that the cast workpiece 02 can be taken out of the lower box 03. Finally, the filling elements 06 are to be taken out of the cast workpiece 02, whereby the casting process is completed.
  • the casting process described can be performed with different materials or alloys that are selected according to the strength requirements of the cutting head to be produced.
  • a sintering process could also be selected to make the cutting head body.
  • metal injection process into consideration MIM - Metal Injection Molding
  • Such and comparable production methods should be covered within the meaning of the invention with the generic term of the casting used here.
  • the cast workpiece 02 after demolding is a cutting head body consisting of a cutting head core 07 with a plurality of chisel holders 08.
  • the cutting head core 07 and the chisel holder 08 are formed by the single cast workpiece 02 and represent a precursor of a cutting head according to the invention. If necessary, the cast workpiece a Hardening process be subjected.
  • Fig. 2 shows a sectional view of in Fig. 1 shown arrangement.
  • the cutting head core 07 with the chisel holders 08 and the corresponding cavities in the lower case 03 and in the upper case 04 of the casting mold 01 are shown.
  • the bit holder 08 are not arranged rotationally symmetrically on the outer shell of the hollow cylindrical cutting head core 07. Instead, the arrangement was chosen such that undercuts on Gusstechnik GmbH 02 are avoided and so the cast workpiece 02 can be produced at a reasonable cost in a casting process.
  • the bit holder 08 purposefully different shapes, unlike conventional snow heads, in which the bit holders are welded to the cutting head core.
  • the arrangement and shaping of the chisel holder 08 also facilitates removal of the cast workpiece 02.
  • Fig. 3 shows the cutting head body 02 in a perspective detail view.
  • the cutting head core 07 with the plurality of chisel holders 08 is illustrated on the lateral surface of the cutting head core 07.
  • the bit holder 08 have a different shape and an asymmetrical arrangement on the lateral surface. It can be seen that in this embodiment in the chisel holders 08 still no recesses for the attachment of the chisel are available. In modified embodiments, however, such recesses can be produced by appropriate shaping at least in their basic dimensions in the casting process. This reduces the expense of subsequent machining.
  • Fig. 4 shows the cutting head body 02 after being machined in a CNC machine tool.
  • Recesses 09 have been milled into the bit holder 08 and made clearances 10.
  • the recesses 09 are used later for picking chisels. Due to the clearances, the simple attachment of the chisel shafts, for example with retaining rings allows.
  • the recesses 09 may be incorporated as blind holes in the bit holders when internal securing possibilities for the bits are used.
  • the final chisel-occupied cutting head can be used in a tunneling machine or in a mining machine.

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Abstract

The base body has a cutting head core (7) and chisel holders (8) consisting a casting workpiece (2), where the chisel holders are molded by a casting mold (1) in a different manner. The cutting head core is designed in a hollow cylindrical shape, and the chisel holders are distributed extensively on an outer casing of the cutting head core. An intermediate ring is provided for the attachment of the cutting head core at adjacent machine parts. The chisel holders comprise recesses that are provided for holding of chisels. An independent claim is also included for a method for manufacturing a cutting head base body for a road heading machine or for a mining machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneidkopf und einen Schneidkopfgrundkörper für eine Vortriebsmaschine oder für eine Gewinnungsmaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schneidkopfgrundkörpers. Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen finden beispielsweise im Berg- und Tagebau sowie im Tiefbau Anwendung. Schneidköpfe dienen beispielsweise dem Anlegen von Gräben im Erdreich, dem Aufbrechen von Straßen und anderen versiegelten Oberflächen oder auch dem Vortrieb beim Tunnelbau.The present invention relates to a cutting head and a cutting head body for a tunneling machine or for a mining machine and a method for producing the cutting head body. Propulsion and mining machines are used, for example, in mining, opencast mining and civil engineering. Cutting heads serve, for example, the creation of trenches in the ground, the breaking up of roads and other sealed surfaces or also the tunneling during tunneling.

Aus der DE 24 48 753 ist ein Schneidkopf für Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen bekannt, der einen Schneidkopfkern aus einer Mehrzahl kreisringförmiger Kernscheiben und einer aufgesetzten Stirnkalotte aufweist. Auf dem Umfang der Stirnkalotte sind mehrere Meißelhalter verteilt, an denen Meißel befestigt werden. Die Meißelhalter dienen zugleich als Fördereinrichtungselemente. Die Meißelhalter sind an entsprechenden Meißelhalteransätzen auf der Stirnkalotte durch Schraubverbindungen befestigt, wodurch die Herstellung dieses vorbekannten Schneidkopfes einen hohen Aufwand erfordert.From the DE 24 48 753 a cutting head for propulsion and mining machines is known which has a cutting head core of a plurality of annular core discs and an attached Stirnkalotte. On the circumference of the forehead calotte several chisel holders are distributed to which chisels are attached. The chisel holders also serve as conveyor elements. The bit holder are attached to corresponding bit holder approaches on Stirnkalotte by screw, whereby the production of this prior art cutting head requires a lot of effort.

Die DE 35 14 446 A1 zeigt einen Schneidkopf einer Gewinnungs-oder Vortriebsmaschine, der an seinem Umfang schraubenlinienförmig verlaufende, mit Meißeln besetzte Stege aufweist, deren Zwischenräume der Materialabförderung dienen. Die Stege zur Halterung der Meißel sind am Umfang des Schneidkopfes angeschweißt. Das Anschweißen der Stege erweist sich als aufwändig, da eine genaue Positionierung der Stege zu gewährleisten ist.The DE 35 14 446 A1 shows a cutting head of an extraction or driving machine having at its periphery helical, chisel-set webs, the spaces of which serve the material removal. The webs for holding the chisel are welded to the circumference of the cutting head. The welding of the webs proves to be costly, since an accurate positioning of the webs is to ensure.

Die DE 33 26 859 C2 zeigt eine mehrteilige Schrämwalze für eine Gewinnungsmaschine des Bergbaus mit einem etwa konischen dem Abbaustoß zugekehrten Schlussring und einem Rohrkörper, der abbaustoßseitig einen größeren Durchmesser als versatzseitig aufweist. Am Rohrkörper ist mindestens eine schraublinienartig verlaufende Wendel angeordnet, die ebenso wie der Schlussring mehrere Meißelhalter für die Befestigung von Schrämmeißeln aufweist. Der Rohrkörper ist vorzugsweise als Gießteil mit gleicher Wanddicke ausgebildet, an welchem die Wendel mit den Meißelhaltern angeschweißt ist. Diese Schweißverbindung setzt eine genaue Positionierung der Wendel und der Meißelhalter voraus. Die Herstellung der Schweißverbindung ist aufwändig, da sie nicht automatisiert werden kann. Die herzustellende Verbindungsstelle ist nur umständlich von allen Seiten zu erreichen. Ein weiterer Nachteil dieser vorbekannten Schrämwalze besteht darin, dass sich die Schrämwalze beim Anschweißen der Wendel und der Meißelhalter um bis zu 5 mm verziehen kann.The DE 33 26 859 C2 shows a multi-part cutting roller for a mining mining machine with an approximately conical facing the excavation end ring and a tubular body, the abboustoßseitig has a larger diameter than the offset side. On the pipe body at least one helical spiral is arranged, which has as well as the closing ring several bit holder for the attachment of Schrißißeln. The tubular body is preferably formed as a casting with the same wall thickness, to which the coil is welded to the bit holders. This weld requires accurate positioning of the coil and bit holders. The production of the welded connection is complicated because it can not be automated. The connection point to be produced is only cumbersome to reach from all sides. Another disadvantage of this known Schrämwalze is that the cutting roller when welding the coil and the chisel holder can forgive up to 5 mm.

Die US 2,800,302 betrifft einen Schneidkopfgrundkörper für eine Gewinnungsmaschine, beispielsweise einen Steinbohrer oder Erdbohrer. Der Schneidkopfgrundkörper ist über einen fest angekoppelten Schaft drehbar. Er ist einstückig ausgeführt und weist kegelstumpfartig ausgebildete Öffnungen zum Befestigen von Meißeln auf. Die Öffnungen sind vorzugsweise mithilfe einer Werkzeugmaschine, insbesondere durch Bohren gefertigt und erstrecken sich schräg zur Drehachse des Schneidkopfgrundkörpers. In diese Öffnungen sind die Meißel eingepresst.The US 2,800,302 relates to a cutting head body for a mining machine, such as a masonry drill or auger. The cutting head body is rotatable about a fixedly coupled shaft. It is made in one piece and has frustoconical openings for attaching chisels. The openings are preferably made using a machine tool, in particular by drilling and extend obliquely to the axis of rotation of the cutting head body. In these openings, the chisels are pressed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend von der US 2,800,302 darin, einen Schneidkopfgrundkörper bzw. einen Schneidkopf für eine Vortriebs- oder Gewinnungsmaschine bereitzustellen, für den kein erhöhter Aufwand zur weitgehend beliebigen Anordnung und Befestigung der Meißelhalter erforderlich ist. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schneidkopfgrundkörpers anzugeben.The object of the invention is based on the US 2,800,302 therein, a cutting head body or a cutting head for a propulsion or mining machine provide, for which no increased effort for largely arbitrary arrangement and attachment of the bit holder is required. In addition, it is an object of the invention to provide a method for producing such a cutting head body.

Diese Aufgabe wird durch einen Schneidkopfgrundkörper gemäß dem beigefügten Anspruch 1, einen Schneidkopf nach Anspruch 6 sowie durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 7 gelöst.This object is achieved by a cutting head body according to the appended claim 1, a cutting head according to claim 6 and by a method according to the attached independent claim 7.

Der erfindungsgemäße Schneidkopf ist für eine Vortriebs- oder für eine Gewinnungsmaschine vorgesehen und weist einen Schneidkopfgrundkörper mit Schneidkopfkern und mehreren unterschiedlich geformten Meißelhaltern auf. Die Meißelhalter dienen der Aufnahme von Meißeln. Hierbei kann es sich um austauschbare oder nicht austauschbare Meißel handeln. Erfindungsgemäß bestehen der Schneidkopfkern und zumindest mehrere der Meißelhalter aus einem einzigen Gusswerkstück. Der erfindungsgemäße Schneidkopf weist somit keine separat herzustellende Verbindung zwischen dem Schneidkopfkern und den gegossenen Meißelhaltern, wie beispielsweise eine Schweiß-oder Schraubverbindung, auf, welche erst nach der Fertigung des Gusswerkstückes hergestellt wurde. Damit entfallen sämtliche zusätzlichen Verbindungselemente zwischen Schneidkopfkern und Meißelhaltern. Die unterschiedliche Formung der Meißelhalter erleichtert das Entformen des Gusswerkstückes bei dessen Herstellung. Der Schneidkopfkern und die gegossenen Meißelhalter bestehen aus demselben Gusswerkstoff. In bekannter Weise besitzt der Schneidkopf darüber hinaus eine oder mehrere aktive Antriebseinheiten oder ist über Kraftübertragungsmittel mit einer zentralen Antriebseinheit der den Schneidkopf tragenden Baumaschine verbunden.The cutting head according to the invention is intended for a propulsion or for a mining machine and has a cutting head body with cutting head core and a plurality of differently shaped chisel holders. The chisel holders are used to hold chisels. These may be interchangeable or non-replaceable chisels. According to the invention, the cutting head core and at least several of the bit holder consist of a single cast workpiece. The cutting head according to the invention thus does not have a separately produced connection between the cutting head core and the cast chisel holders, such as a welded or screwed connection, which was produced only after the production of the cast workpiece. This eliminates all additional fasteners between cutting head core and chisel holders. The different shape of the bit holder facilitates demolding of the cast workpiece during its manufacture. The cutting head core and the cast chisel holder are made of the same cast material. In a known manner, the cutting head moreover has one or more active drive units or is connected via power transmission means with a central drive unit of the cutting head supporting construction machine.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Schneidkopfes besteht darin, dass er aufwandsarm herstellbar ist und dennoch genau ausgerichtete und hoch belastbare Meißelhalter zur Aufnahme der Meißel aufweist.The main advantage of the cutting head according to the invention is that it can be produced with little effort and yet has accurately aligned and highly resilient tool holder for receiving the chisel.

Bei dem erfindungsgemäßen Schneidkopf können weitere Meißelhalter, beispielsweise an herausragenden Positionen am Schneidkopfkern, als einzelne Bauteile am Gusswerkstück angebracht sein. Vorzugsweise bestehen jedoch alle Meißelhalter und der Schneidkopfkern aus einem einzigen Gusswerkstück.In the cutting head according to the invention further chisel holder, for example, in outstanding positions on the cutting head core, be mounted as individual components on the cast workpiece. Preferably, however, all bit holders and the cutting head core consist of a single cast workpiece.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidkopfes ist der Schneidkopfkern hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Meißelhalter sind umfänglich auf dem Außenmantel am Schneidkopfkern verteilt. Eine derartige Ausführung ist für Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen mit einem großen Anwendungsfeld geeignet. Der Schneidkopfkern kann jedoch auch an andere Anwendungen angepasst sein, beispielsweise durch eine konische Grundform oder durch eine abgestufte Form. Ebenso können die Meißelhalter auf bestimmte Bereiche der Oberfläche des Schneidkopfkerns konzentriert sein.In a preferred embodiment of the cutting head according to the invention, the cutting head core is formed as a hollow cylinder. The bit holders are circumferentially distributed on the outer shell on the cutting head core. Such an embodiment is suitable for propulsion and mining machines with a wide range of applications. However, the cutting head core can also be adapted to other applications, for example by a conical basic shape or by a stepped shape. Likewise, the bit holders may be concentrated on particular areas of the surface of the cutter core.

Die Meißelhalter sind bevorzugt mit einem Teilungsfehler auf einem Außenmantel des Schneidkopfkerns verteilt, d.h. die Meißelhalter sind nicht exakt gleich verteilt auf dem Außenmantel des Schneidkopfkerns angeordnet. Eine derartige Ausführung hilft, Resonanzen beim Betrieb des Schneidkopfes zu vermeiden.The bit holders are preferably distributed with a pitch error on an outer shell of the cutter head core, i. the bit holder are not exactly evenly distributed on the outer shell of the cutting head core arranged. Such a design helps to avoid resonances in the operation of the cutting head.

Der erfindungsgemäße Schneidkopf kann weitere Komponenten, beispielsweise einen Zwischenring zur Befestigung des Schneidkopfkerns oder Stege zur Materialabförderung aufweisen. Der erfindungsgemäße Schneidkopf kann auch mehrere Schneidkopfgrundkörper umfassen, die jeweils Meißelhalter aufweisen und gemeinsam mit diesen aus einem einzigen Gusswerkstück bestehen.The cutting head according to the invention may comprise further components, for example an intermediate ring for fastening the cutting head core or webs for material removal. Of the Cutting head according to the invention may also comprise a plurality of cutting head body, each having bit holder and together with these consist of a single cast workpiece.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schneidkopfes für eine Vortriebsmaschine oder für eine Gewinnungsmaschine umfasst zunächst einen Schritt zur Bereitstellung einer Gussform zum Gießen eines Schneidkopfgrundkörpers mit einem Schneidkopfkern und mit mehreren unterschiedlich geformten Meißelhaltern. Bei dieser Form kann es sich um eine Dauerform oder um eine verlorene Form handeln. Die Gussform weist einen Hohlraum auf, welcher die Form des herzustellenden Schneidkopfkerns einschließlich der Meißelhalter beinhaltet. In einem nächsten Schritt wird die Gussform mit einem Gusswerkstoff ausgegossen. Der Gusswerkstoff kann durch Schwerkrafteinwirkung oder durch einen erzeugten Überdruck in die Gussform eingebracht werden. Anschließend kommt es zu einem Erstarren des Gusswerkstoffes, sodass ein festes Gusswerkstück ausgebildet wird. Dieses Gusswerkstück bildet den Schneidkopfgrundkörper mit den daran angeformten unterschiedlich geformten Meißelhaltern. Der Schneidkopfkern und die gegossenen Meißelhalter sind somit durch ein einziges Gusswerkstück gebildet. Schließlich erfolgt ein Entformen des Gusswerkstückes, bei welchem die Gussform vom Gusswerkstück entfernt wird.The method according to the invention for producing a cutting head for a tunneling machine or for a mining machine comprises first a step for providing a casting mold for casting a cutting head main body with a cutting head core and with a plurality of differently shaped bit holders. This shape can be a permanent or lost shape. The mold has a cavity which includes the shape of the cutter core to be manufactured, including the bit holders. In a next step, the casting mold is poured with a casting material. The casting material can be introduced by gravity or by a generated overpressure in the mold. Subsequently, a solidification of the cast material, so that a solid cast workpiece is formed. This cast workpiece forms the cutting head body with the differently shaped chisel holders formed thereon. The cutting head core and the cast chisel holders are thus formed by a single cast workpiece. Finally, a demolding of the cast workpiece takes place, in which the casting mold is removed from the cast workpiece.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schneidkopfes besteht darin, dass die Herstellung des Schneidkopfkerns und der Meißelhalter in einem einzigen Schritt erfolgen kann und zudem der Arbeitsschritt zum Verbinden des Schneidkopfkerns mit den Meißelhaltern vollständig entfallen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine aufwändige Ausrichtung der Meißelhalter gegenüber dem Schneidkopfkern.The particular advantage of the inventive method for producing a cutting head is that the production of the cutting head core and the bit holder can be done in a single step and also the step for connecting the cutting head core can be completely eliminated with the bit holders. The inventive method requires no complex alignment of the bit holder with respect to the cutting head core.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet vorzugsweise einen Nachbearbeitungsschritt des Gusswerkstückes, bei welchem die Oberfläche des Gusswerkstückes durch ein zerspanendes Verfahren, beispielsweise Fräsen, bearbeitet wird. Ebenso können mithilfe eines zerspanenden Verfahrens Ausnehmungen in die Meißelhalter eingebracht werden. Diese Ausnehmungen dienen der späteren Aufnahme der Meißel. Hierbei kann es sich um durchgehende Ausnehmungen oder um Ausnehmungen mit einem Sackloch handeln. Die Ausnehmungen zur Aufnahme der Meißel können alternativ auch durch Ausformungen in der Gussform erzielt werden.The inventive method preferably includes a post-processing step of the cast workpiece, wherein the surface of the cast workpiece is machined by a machining process, such as milling. Likewise, recesses can be introduced into the bit holder by means of a machining process. These recesses serve for later picking up the chisel. These may be continuous recesses or recesses with a blind hole. The recesses for receiving the chisel can alternatively be achieved by molding in the mold.

Die zerspanenden Verfahrensschritte sind bevorzugt mit einer CNC-Werkzeugmaschine durchzuführen. Hierfür eignen sich insbesondere CNC-Werkzeugmaschinen, bei denen eine Bearbeitung in mehreren Ebenen und mehreren Achsen erfolgen kann, sodass das Gusswerkstück nur ein einziges Mal in die CNC-Werkzeugmaschine einzuspannen ist. Sämtliche Schritte zur Nachbearbeitung der Oberfläche des Gusswerkstückes sowie die Einbringung sämtlicher Ausnehmungen in die Meißelhalter können automatisiert von einer solchen CNC-Werkzeugmaschine ausgeführt werden.The machining process steps are preferably carried out with a CNC machine tool. For this purpose, in particular CNC machine tools are suitable, in which a machining in several levels and multiple axes can be done so that the cast workpiece is only once to clamp in the CNC machine tool. All steps for reworking the surface of the casting workpiece as well as the introduction of all recesses in the bit holder can be carried out automatically by such a CNC machine tool.

Die Gussform ist bevorzugt als mehrteilige Dauerform ausgeführt, sodass eine einfache Entformung des Gusswerkstückes erfolgen kann. Durch die Verwendung mehrteiliger Gussformen können detailreich geformte Meißelhalter realisiert werden. Als Gusswerkstoff kommt bevorzugt geschmolzener Stahl zur Anwendung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch für andere Gusswerkstoffe, welche den Anforderungen in Bezug auf das Material des Schneidkopfes gerecht werden, geeignet.The mold is preferably designed as a multipart permanent mold, so that a simple demolding of the cast workpiece can be done. Through the use of multi-part molds detailed shaped chisel holder can be realized. The casting material used is preferably molten steel. However, the method according to the invention is also suitable for other cast materials that meet the requirements with regard to the material of the cutting head.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1:
eine Explosionsdarstellung einer Gussform mit einem Gusswerkstück, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
Fig. 2:
eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung;
Fig. 3:
das in Fig. 1 gezeigte Gusswerkstück in einer Detailansicht; und
Fig. 4:
einen erfindungsgemäßen Schneidkopfgrundkörper, der noch nicht mit Meißeln bestückt ist, in einer perspektivischen Ansicht.
Further advantages, details and developments of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1:
an exploded view of a mold with a cast workpiece, which has been prepared according to the inventive method;
Fig. 2:
a sectional view of in Fig. 1 shown arrangement;
3:
this in Fig. 1 shown cast workpiece in a detail view; and
4:
a cutting head body according to the invention, which is not yet equipped with chisels, in a perspective view.

Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Gussform 01 und eines Gusswerkstückes 02, welche einen Schritt zum Entformen des Gusswerkstückes 02 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schneidkopfes veranschaulicht. Die Gussform 01 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst einen Unterkasten 03, einen Oberkasten 04 sowie zwei Füllelemente 06. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Unterkasten 03, der Oberkasten 04 und die Füllelemente 06 zusammengefügt, sodass sie die Gussform 01 ausbilden. Der in der Gussform ausgebildete Hohlraum entspricht im Wesentlichen der Form des zu gießenden Gusswerkstückes 02. Der Hohlraum der Gussform 01 ist ggf. in seinen Abmessungen geringfügig größer als das herzustellende Werkstück 02 gehalten, um eine spätere Oberflächenbearbeitung des Gusswerkstückes 02 zu ermöglichen. Fig. 1 shows an exploded view of a mold 01 and a cast workpiece 02, which illustrates a step for removing the cast workpiece 02 according to the inventive method for producing a cutting head. The mold 01 is designed in several parts and comprises a lower case 03, a top case 04 and two filling elements 06. To carry out the method according to the invention, the lower case 03, the upper case 04 and the filling elements 06 are joined together so that they form the casting mold 01. The cavity formed in the casting mold substantially corresponds to the shape of the cast workpiece 02 to be cast. The cavity of the casting mold 01 is possibly slightly larger in size than the workpiece 02 to be produced, in order to enable a later surface treatment of the cast workpiece 02.

Weiterhin füllt die Gussform nicht sämtliche später benötigten Hohlräume eines herzustellenden Schneidkopfgrundkörpers aus, da diese Hohlräume ebenfalls im Rahmen einer Nachbearbeitung geschaffen werden. Nach der Bereitstellung der zusammengefügten Gussform 01 wird diese mit geschmolzenem Stahl als Gusswerkstoff gefüllt. Nach dem Abkühlen und Erstarren des Stahls ist das Gusswerkstück 02 ausgebildet. Anschließend kann der Oberkasten 04 vom Unterkasten 03 abgenommen werden, sodass das Gusswerkstück 02 aus dem Unterkasten 03 herausgenommen werden kann. Schließlich sind die Füllelemente 06 aus dem Gusswerkstück 02 herauszunehmen, wodurch der Gießvorgang beendet ist.Furthermore, the mold does not fill all the later required cavities of a cutting head body to be produced, since these cavities are also created as part of a post-processing. After providing the assembled mold 01, it is filled with molten steel as a casting material. After cooling and solidification of the steel, the cast workpiece 02 is formed. Subsequently, the upper box 04 can be removed from the lower box 03 so that the cast workpiece 02 can be taken out of the lower box 03. Finally, the filling elements 06 are to be taken out of the cast workpiece 02, whereby the casting process is completed.

Es ist darauf hinzuweisen, dass der beschriebene Gussvorgang mit unterschiedlichen Materialien bzw. Legierungen ausgeführt werden kann, die nach den Festigkeitsanforderungen an den herzustellenden Schneidkopf ausgewählt werden. Anstelle des herkömmlichen Gießens könnte auch ein Sinterprozess gewählt werden, um den Schneidkopfgrundkörper herzustellen. Insbesondere für die Herstellung kleinerer Schneidköpfe kommt auch die Herstellung durch Metallspritzverfahren in Betracht (MIM - Metal Injection Molding), wobei solche Verfahren heute noch sehr teuer sind. Solche und vergleichbare Herstellungsverfahren sollen im Sinne der Erfindung mit vom hier verwendeten Oberbegriff des Gießens erfasst sein.It should be noted that the casting process described can be performed with different materials or alloys that are selected according to the strength requirements of the cutting head to be produced. Instead of conventional casting, a sintering process could also be selected to make the cutting head body. In particular, for the production of smaller cutting heads is also the production by metal injection process into consideration (MIM - Metal Injection Molding), such methods are still very expensive today. Such and comparable production methods should be covered within the meaning of the invention with the generic term of the casting used here.

Das Gusswerkstück 02 stellt nach dem Entformen einen Schneidkopfgrundkörper dar, bestehend aus einem Schneidkopfkern 07 mit mehreren Meißelhaltern 08. Der Schneidkopfkern 07 und die Meißelhalter 08 sind durch das einzige Gusswerkstück 02 ausgebildet und stellen eine Vorstufe eines erfindungsgemäßen Schneidkopfes dar. Bei Bedarf kann das Gusswerkstück einem Härteprozess unterzogen werden.The cast workpiece 02 after demolding is a cutting head body consisting of a cutting head core 07 with a plurality of chisel holders 08. The cutting head core 07 and the chisel holder 08 are formed by the single cast workpiece 02 and represent a precursor of a cutting head according to the invention. If necessary, the cast workpiece a Hardening process be subjected.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Es sind insbesondere der Schneidkopfkern 07 mit den Meißelhaltern 08 und den korrespondierenden Hohlräumen im Unterkasten 03 und im Oberkasten 04 der Gussform 01 dargestellt. Die Meißelhalter 08 sind nicht rotationssymmetrisch auf dem Außenmantel des hohlzylinderförmigen Schneidkopfkerns 07 angeordnet. Stattdessen wurde die Anordnung derart gewählt, dass Hinterschneidungen am Gusswerkstück 02 vermieden sind und so das Gusswerkstück 02 mit einem vertretbaren Aufwand in einem Gießvorgang herstellbar ist. Um eine derartige Anordnung der Meißelhalter 08 zu ermöglichen, weisen die Meißelhalter 08 gezielt unterschiedliche Formen auf, anders als bei herkömmlichen Schneiköpfen, bei denen die Meißelhalter am Schneidkopfkern angeschweißt werden. Die Anordnung und Formung der Meißelhalter 08 erleichtert zudem das Entformen des Gusswerkstückes 02. Fig. 2 shows a sectional view of in Fig. 1 shown arrangement. In particular, the cutting head core 07 with the chisel holders 08 and the corresponding cavities in the lower case 03 and in the upper case 04 of the casting mold 01 are shown. The bit holder 08 are not arranged rotationally symmetrically on the outer shell of the hollow cylindrical cutting head core 07. Instead, the arrangement was chosen such that undercuts on Gusswerkstück 02 are avoided and so the cast workpiece 02 can be produced at a reasonable cost in a casting process. In order to allow such an arrangement of the bit holder 08, the bit holder 08 purposefully different shapes, unlike conventional snow heads, in which the bit holders are welded to the cutting head core. The arrangement and shaping of the chisel holder 08 also facilitates removal of the cast workpiece 02.

Fig. 3 zeigt den Schneidkopfgrundkörper 02 in einer perspektivischen Detailansicht. Es sind insbesondere der Schneidkopfkern 07 mit den mehreren Meißelhaltern 08 auf der Mantelfläche des Schneidkopfkerns 07 dargestellt. Die Meißelhalter 08 weisen eine unterschiedliche Formung und eine unsymmetrische Anordnung auf der Mantelfläche auf. Es ist erkennbar, dass bei dieser Ausführungsform in den Meißelhaltern 08 noch keine Ausnehmungen für die Befestigung der Meißel vorhanden sind. Bei abgewandelten Ausführungsformen können solche Ausnehmungen durch entsprechende Formengestaltung jedoch zumindest in ihren Grundabmessungen im Gießprozess erzeugt werden. Dies reduziert den Aufwand einer nachfolgenden zerspanenden Bearbeitung. Fig. 3 shows the cutting head body 02 in a perspective detail view. In particular, the cutting head core 07 with the plurality of chisel holders 08 is illustrated on the lateral surface of the cutting head core 07. The bit holder 08 have a different shape and an asymmetrical arrangement on the lateral surface. It can be seen that in this embodiment in the chisel holders 08 still no recesses for the attachment of the chisel are available. In modified embodiments, however, such recesses can be produced by appropriate shaping at least in their basic dimensions in the casting process. This reduces the expense of subsequent machining.

Fig. 4 zeigt den Schneidkopfgrundkörper 02, nachdem er in einer CNC-Werkzeugmaschine bearbeitet wurde. Während des Schrittes der Nachbearbeitung in der CNC-Werkzeugmaschine wurden Ausnehmungen 09 in die Meißelhalter 08 eingefräst und Freimachungen 10 angebracht. Die Ausnehmungen 09 dienen der späteren Aufnahme von Meißeln. Durch die Freimachungen wird die einfache Befestigung der Meißelwellen, beispielsweise mit Sicherungsringen ermöglicht. Fig. 4 shows the cutting head body 02 after being machined in a CNC machine tool. During the post-processing step in the CNC machine tool Recesses 09 have been milled into the bit holder 08 and made clearances 10. The recesses 09 are used later for picking chisels. Due to the clearances, the simple attachment of the chisel shafts, for example with retaining rings allows.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Ausnehmungen 09 als Sacklöcher in den Meißelhalterungen eingearbeitet sein, wenn innen liegende Sicherungsmöglichkeiten für die Meißel zum Einsatz kommen.In modified embodiments, the recesses 09 may be incorporated as blind holes in the bit holders when internal securing possibilities for the bits are used.

Der abschließend noch mit Meißeln besetzte Schneidkopf kann in einer Vortriebsmaschine oder in einer Gewinnungsmaschine verwendet werden.The final chisel-occupied cutting head can be used in a tunneling machine or in a mining machine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

01 -01 -
Gussformmold
02 -02 -
Gusswerkstück / SchneidkopfgrundkörperCast workpiece / cutting head body
03 -03 -
Unterkastenlower box
04 -04 -
Oberkastentop box
05 -05 -
--
06 -06 -
Füllelementeinfill
07 -07 -
SchneidkopfkernCutting head core
08 -08 -
Meißelhaltertoolholders
09 -09 -
Ausnehmungenrecesses
10 -10 -
Freimachungfranking

Claims (14)

Schneidkopfgrundkörper für eine Vortriebsmaschine oder für eine Gewinnungsmaschine mit einem Schneidkopfkern (07) und mehreren Meißelhaltern (08), wobei der Schneidkopfkern (07) und zumindest mehrere der Meißelhalter (08) aus einem einzigen Gusswerkstück (02) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Meißelhalter (08) unterschiedlich geformt sind.A cutter head body for a tunneling machine or mining machine comprising a cutter head core (07) and a plurality of bit holders (08), the cutter core (07) and at least one of the bit holders (08) consisting of a single casting (02), characterized in that the bit holders (08) are shaped differently. Schneidkopfgrundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopfkern (07) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und die Meißelhalter (08) umfänglich auf dem Außenmantel des Schneidkopfkerns (07) verteilt sind.Cutting head body according to claim 1, characterized in that the cutting head core (07) is formed in a hollow cylindrical shape and the bit holders (08) are distributed circumferentially on the outer surface of the cutting head core (07). Schneidkopfgrundkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Meißelhalter (08) mit einem Teilungsfehler auf dem Außenmantel des Schneidkopfkerns (07) verteilt sind.Cutting head body according to claim 2, characterized in that the bit holder (08) with a pitch error on the outer surface of the cutting head core (07) are distributed. Schneidkopfgrundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin einen Zwischenring zur Befestigung des Schneidkopfkerns (07) an angrenzenden Maschinenteilen umfasst.Cutting head body according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises an intermediate ring for fixing the cutting head core (07) to adjacent machine parts. Schneidkopfgrundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Meißelhalter (08) Ausnehmungen (09) zur Aufnahme von Meißeln besitzen.Cutting head body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bit holders (08) have recesses (09) for receiving chisels. Schneidkopf für eine Vortriebsmaschine oder für eine Gewinnungsmaschine mit einem Schneidkopfgrundkörper, bestehend aus einem Schneidkopfkern (07) und mehreren Meißelhaltern (08), in denen jeweils ein Meißel befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopfgrundkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.Cutting head for a tunneling machine or for a mining machine with a cutting head main body, consisting of a cutting head core (07) and a plurality of chisel holders (08), in each of which a chisel is fixed, characterized in that the cutting head main body is designed according to one of claims 1 to 5. Verfahren zur Herstellung eines Schneidkopfgrundkörpers für eine Vortriebsmaschine oder für eine Gewinnungsmaschine, die folgenden Schritte umfassend: - Bereitstellen einer Gussform (01) zum Gießen eines Schneidkopfkerns (07) mit mehreren unterschiedlich geformten Meißelhaltern (08); - Ausgießen der Gussform (01) mit einem Gusswerkstoff; - Verfestigen des Gusswerkstoffes zur Ausbildung eines Gusswerkstückes (02), welches den Schneidkopfkern (07) mit den unterschiedlich geformten Meißelhaltern (08) bildet; und - Entformen des Gusswerkstückes (02). A method of manufacturing a cutting head body for a tunneling machine or mining machine, comprising the steps of: - providing a mold (01) for casting a cutting head core (07) having a plurality of differently shaped bit holders (08); - Pouring the mold (01) with a cast material; - solidifying the casting material to form a cast workpiece (02), which forms the cutting head core (07) with the differently shaped bit holders (08); and - Removal of the cast workpiece (02). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gusswerkstück (02) einem Härteprozess unterzogen wird.A method according to claim 7, characterized in that the cast workpiece (02) is subjected to a hardening process. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Abschnitte der Oberfläche des Gusswerkstückes (02) durch ein zerspanendes Verfahren nachbearbeitet wird.A method according to claim 7 or 8, characterized in that at least sections of the surface of the cast workpiece (02) is reworked by a machining process. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Meißelhaltern (08) Ausnehmungen (09) zur Aufnahme von Meißeln beim Ausgießen der Gussform (01) frei gelassen werden.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the chisel holders (08) recesses (09) for receiving chisels when pouring the mold (01) are left free. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entformen des Gusswerkstücks (02) Ausnehmungen (09) zur Aufnahme von Meißeln durch ein zerspanendes Verfahren in die Meißelhalter (08) eingebracht werden.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that after demolding of the cast workpiece (02) recesses (09) for receiving chisels by a machining process in the bit holder (08) are introduced. Verfahren nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zerspanende Verfahren durch eine CNC-Werkzeugmaschine ausgeführt wird.A method according to claim 9 or 11, characterized in that the machining process is performed by a CNC machine tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussform (01) mehrteilig ausgeführt ist.Method according to one of claims 7 to 12, characterized in that the casting mold (01) is designed in several parts. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussform (01) mit geschmolzenem Stahl als Gusswerkstoff ausgegossen wird.Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that the casting mold (01) is poured with molten steel as a casting material.
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