EP3352932A1 - Werkzeug zum aufrauen einer bohrlochoberfläche - Google Patents

Werkzeug zum aufrauen einer bohrlochoberfläche

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Publication number
EP3352932A1
EP3352932A1 EP16767279.9A EP16767279A EP3352932A1 EP 3352932 A1 EP3352932 A1 EP 3352932A1 EP 16767279 A EP16767279 A EP 16767279A EP 3352932 A1 EP3352932 A1 EP 3352932A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
head
slot
tool head
longitudinal axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16767279.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter Lederle
Michael Wiedemann
Peter Ostermeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3352932A1 publication Critical patent/EP3352932A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/0018—Drills for enlarging a hole
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/002—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor with vibration damping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0042—Devices for removing chips
    • B23Q11/0046—Devices for removing chips by sucking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B28D1/146—Tools therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/70—Drills with vibration suppressing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/06—Use of elastic deformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/30—Chip guiding or removal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/62—Use of suction

Definitions

  • the invention relates to a tool for roughening a borehole surface, comprising a coupling portion for clamping the tool in a drilling tool and a tool head for machining the borehole surface, wherein the coupling portion (12) at a first end of a tool shank (16) and the tool head (14) an opposite, second end of the tool shank (16) is arranged and being provided on the tool head circumferentially arranged cutting means.
  • the mortar composition in the cured state cooperates with the borehole wall in a form-fitting manner. This can be achieved by at least part of the borehole wall being roughened by machine or provided with a profiling.
  • Tools and methods for roughening a borehole surface of the type mentioned above therefore serve in particular to increase the carrying capacity of chemical mortar compositions in diamond-drilled holes.
  • the comparatively smooth inner circumferential surface of a borehole is structured and provided, for example, with defined undercuts.
  • DE 31 43 462 A1 and DE 38 19 650 A1 each describe tools on the tool shank of which a conical or crowned contact surface is provided, which enables a user to manually superimpose a wobbling motion on the tool rotation. In this way, the tool head is deflected in the radial direction and penetrates into the borehole surface.
  • DE 196 10 442 A1 proposes an asymmetrical arrangement of the tool cutting edges, so that the tool has an imbalance which generates a tumbling motion during drilling operation.
  • the present invention is based on the technical problem to provide a tool for roughening a borehole surface, which the the disadvantages described above, or at least to a lesser extent and in particular reliably allows the roughening of a borehole surface, wherein the influence of the user is minimized and at the same time the ease of use is increased.
  • a tool for roughening a borehole surface comprising a coupling portion for clamping the tool in a drill and a tool head for machining the borehole surface, wherein the coupling portion at a first end of a tool shaft and the tool head at an opposite, second End of the tool shaft is arranged and being provided on the tool head circumferentially arranged cutting means.
  • the tool head has at least one laterally continuous slot which, starting from an end face of the tool head, extends axially along a tool longitudinal axis.
  • the tool also has a suction channel extending at least partially axially along the longitudinal axis of the tool for sucking away drilling dust, wherein the suction channel runs from the end face of the tool head inside the tool shank and opens on the circumference into a connection opening in the tool shank.
  • the connection opening may be, for example, a transverse, in particular obliquely oriented to the tool longitudinal axis bore.
  • the tool head Due to the fact that the tool head is slotted on the end side in the axial direction, the tool head is subdivided into cantilevered webs which can deflect radially inwards. This radial compression of the tool head allows penetration into a borehole.
  • the circumferentially arranged cutting means can therefore resiliently press in the radial direction against the surface to be roughened borehole. In this manner, by inserting the tool into a wellbore, a radial biasing force can be generated between the tool and the wellbore surface which, upon tool rotation, causes the cutting means to penetrate into the wellbore surface.
  • the radial cutting forces are therefore generated by a resilient elastic bias, without a tumbling movement or eccentric movement of the tool is required.
  • the user therefore only has to perform a translatory tool movement corresponding to a drilling process.
  • the vibrations of the tool during the Roughening can thus be minimized.
  • the wear of the cutting means can be reduced by the radial elasticity of the tool head.
  • the cutting means can avoid collision structures, such as reinforcing iron or hard rock, in which the cutting means are displaced in a radially inward direction upon contact with these materials.
  • the circumferentially arranged cutting means describe an enveloping circle whose diameter is greater than the nominal diameter of the borehole to be machined.
  • the webs with their circumferentially arranged cutting means are displaced through the borehole surface in a radially inward direction, so that the slot of the tool head is narrowed.
  • the bias of the tool in this case depends only on the dimensions of the tool and the nominal diameter of the borehole. Thus, a defined, radial bias of the tool can be generated.
  • the suction can already be sucked out of the well during the roughening of the resulting drilling dust. In this way, an accumulation of drilling dust in the bottom of a blind hole boring well as a smearing of the roughened borehole surface by drilling dust can be avoided.
  • the slots may be considered part of the suction channel.
  • the suction opening can be varied on the tool head.
  • An optimal suction of the tool is achieved by the direct extraction of Bohrstaubes at the place of origin, this means at the head of the tool so at the head of the tool head in the area of the cutting means.
  • longitudinal bores can open from the end face of the tool head in the longitudinal bore of the shaft and thus transport the Bohrstaub from the head of the tool, through the tool shank to the suction.
  • Another way to put the suction end face is to extend the longitudinal bore through the tool head by means of a conduit means, such as a hose or the like, through the slot to the head end of the tool head.
  • the conduit means must be flexible and temperature stable so as not to interfere with the movement of the bars when engaging the wellbore. Furthermore, the conduit means must have a sufficiently large diameter in order not to hinder the extraction of the drilling dust and any accumulating cuttings. Thus, the suction of air through the sides of the slot, which can lead, especially with wider and longer slots, that little drilling dust is sucked, prevented and placed the air flow to the head end of the tool head. Alternatively, other options are conceivable to keep the slot flexible and yet seal.
  • a further development of the tool according to the invention can be achieved by providing an adapter which surrounds the tool shank in the area of the connection opening and which has a connecting piece for connecting a suction device, the adapter having a cavity which peripherally surrounds the shaft in the area of the connection opening, so that a connection for discharging drilling dust is formed between the connection opening and the connecting piece.
  • the adapter With the aid of the adapter, it is therefore possible to connect the tool to a suction device in a simple manner.
  • the cavity enclosing the shaft circumferentially in the area of the connection opening ensures that suction can take place in the region of the tool head at any time during rotation of the tool shaft.
  • the drilling dust can be fed to the suction channel via the slit (s) both at the front and at the side.
  • the tool shank is rotatably mounted in the adapter according to an advantageous embodiment, wherein the tool is sealed in particular to the environment.
  • the suction may therefore take place during the roughening process in such a way that the shank of the tool rotates relative to the adapter while the adapter is resting on itself.
  • the sealing of the tool allows a safe catching of the drilling dust, whereby a pollution of the environment is avoided.
  • the tool head may have at least two, radially resilient webs extending along the slot, which bear the peripheral cutting means at their free end portions adjacent to the end face.
  • the arrangement of the cutting means near the end face the deflection of the webs is favored in the direction of the tool longitudinal axis, and the borehole is roughened to the end.
  • the axial longitudinal extension of the slot may correspond to a multiple of the axial longitudinal extension of the free end portion on which the cutting means are arranged. The further the slot extends into the tool head in the axial direction, the greater is the lever arm provided by the webs, so that the radially inwardly directed compression of the cutting means arranged in the region of the end sections is facilitated.
  • the tool head may have at least two intersecting slots, which extend from an end face of the tool head axially along the tool longitudinal axis.
  • the tool head can consequently have four webs which extend along the slots and which carry the cutting means on the circumference in each case. With the number of slots increases the radial elasticity of the tool, so that the tool can be easily inserted into a wellbore.
  • a plurality of intersecting slots may be provided in the region of the tool head.
  • a first slot may have a greater length along the tool longitudinal axis than a second slot.
  • the slots of the tool head can intersect at an angle less than or equal to 90 °.
  • the slots can penetrate the tool head in particular substantially perpendicular to each other.
  • an angle position of the slots deviating from 90 ° can alternatively be provided so that the webs have different cross sections. If, for example, two slits form an angle smaller than 90 °, then four webs are formed.
  • a first pair of webs arranged opposite one another in this case has a smaller wall thickness than a second pair of webs arranged adjacent to these webs.
  • the tool is designed symmetrically.
  • the tool can be designed such that the tool has a homogeneous radial stiffness, so that during the roughening dynamic loads or an imbalance due to the tool bias can be avoided.
  • at least two webs can be formed point-symmetrical to a tool longitudinal axis.
  • at least two webs may be formed mirror-symmetrically to a tool plane, wherein the tool longitudinal axis lies in the tool plane.
  • a slot may be formed in the tool in such a way, which have at least two webs facing each other, substantially parallel Plinkenen.
  • the slot width at the head end of the tool head is preferably dimensioned so that the two webs just do not touch at maximum necessary deflection of the cutting means.
  • the slot width depends on the nominal diameter of the borehole, for which the tool according to the invention is to be used.
  • the dimensioning of the slot width at the opposite end of the slot, ie at the end of the tool head facing away from the base of the slot defines the spring stiffness of the webs and may necessarily be smaller than the required slot width at the head of the tool head. This can be made possible, for example, via a gradation in the slot progression.
  • the slot has an area in the direction of the tool longitudinal axis, starting from the head end of the tool head to a greater width than over the adjoining area in the direction of its end face facing away from the bottom.
  • a designed tool is particularly suitable for small hole diameter.
  • the slot may have a concave fillet on its base facing away from the end face. This rounding off can be formed by a through bore, in particular introduced transversely to the longitudinal extension of the slot into the tool head. The rounding reduces a notch effect in the area of the base of the slot and adjusts the spring stiffness or the contact force of the cutting means to the borehole wall.
  • the cutting means of the tool may comprise at least two radially extending carbide and / or diamond pins pointing away from the tool longitudinal axis.
  • the pins preferably each form a geometrically determined cutting edge, which allow a defined introduction of furrows or undercuts in the borehole surface. This makes it possible to produce the pins used from a hard and the webs of an elastic material.
  • the pins end radially outwards, in particular in a truncated cone or hemispherical shape.
  • a plurality of carbide and / or diamond pins are provided, which are distributed in the axial direction and / or circumferentially on the tool head.
  • a web may carry a single or a plurality of hard metal pins.
  • the carbide pins can be circumferentially distributed on the web or arranged axially along the tool longitudinal direction consecutively.
  • two or more, in particular three, hard metal pins can be provided on a web.
  • the hard metal pins can be tightly packed in an axial direction in an end section of the web which is assigned to the end side or can be arranged closely adjacent to one another.
  • the cemented carbide pins may be arranged circumferentially distributed on an outer circumferential surface of the web at the same axial height with an angular distance from one another.
  • the tool head may be substantially circular cylindrical in accordance with a further embodiment of the tool.
  • the diameter of the cylinder in the radial direction limiting outer lateral surfaces is preferably smaller than the nominal diameter of a borehole to be machined.
  • the tool shank has at least twice, preferably at least three times, the length of the tool head in the axial direction.
  • the diameter of the tool shank may be less than the diameter of the tool head.
  • the tool can be made easy and flexible in this way, which improves overall handling during operation.
  • the slot is at least partially filled with an elastic filling material, in particular an elastomer according to a development of the tool according to the invention.
  • an elastic filling material in particular an elastomer according to a development of the tool according to the invention.
  • the filler material By the filler material, the radial stiffness of the tool head can be increased. Further, the filling material may serve to dampen vibrations during machining of the wellbore surface.
  • the suction channel may be formed in the tool head by the at least one slot and in the axial direction of the slot through a bore which is coupled to the slot or slots.
  • the suction channel may be formed by a bore extending up to the end face into which the at least one slot opens radially.
  • the slot if there are multiple slots, preferably all the slots, are preferably linear and beyond the center axis of the tool.
  • a geometrically determined cutting geometry is provided in the region of the tool head in addition to the peripheral cutting means, in particular in the manner of a drill.
  • the end face of the tool head may have an axially split along the tool longitudinal direction or slotted drill bit.
  • two webs each of which carries cutting means in the region of an outer lateral surface, can each form a cutting wedge on the face side.
  • the cutting edge may be formed by a cutting plate mounted on the web or by the web itself.
  • the nominal diameter of the borehole may preferably be smaller than the diameter of an enveloping circle defined by the circumferential cutting means.
  • the borehole surface can be roughened from a well bottom over the entire length measured in the axial direction.
  • a cleaning after treatment of the well such as rinsing or blowing, can be dispensed with in this case, since the resulting during the Aufraureas dust is sucked directly.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a tool according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 2 shows the tool according to the invention from FIG. 1 in a sectional view;
  • FIG. 1 shows an embodiment of a tool according to the invention in a perspective view.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the tool head with a cutting edge geometry
  • Fig. 6 shows an embodiment of the tool head with a gradation in the slot profile.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a tool 10 for roughening a borehole surface.
  • the tool 10 has a coupling portion 12 for clamping the tool 10 into a drill (not shown), a tool head 14 for machining a borehole surface (not shown), and a tool shank 16 connecting a coupling portion 12 and tool head 14.
  • the coupling portion 12 is at a first end and the tool head 14 is disposed at a second end of the tool shank 16 opposite the first end.
  • the tool shank 16 has more than twice the length of the tool head 14 along an axial direction a.
  • the diameter of the tool shank 16 corresponds to that of the coupling section 12 and is less than the diameter of the tool head 14.
  • the tool head 14 is substantially cylindrical and has circumferentially arranged, radially projecting hard metal pins 18.
  • the carbide pins 18 are turned radially outward and extend in a radial direction r1 transversely to the axial direction a.
  • the tool head 14 has a slot 20, which extends from an end face 22 of the tool head 14 axially along a tool longitudinal axis A and laterally from a lateral surface portion to an opposite runs, that is laterally continuous and divides the tool head 14.
  • the tool head 14 thus has two webs 24 extending along the slot 20.
  • the webs 24 carry at their end faces 22 adjacent to the free end portions 26, the peripheral hard metal pins 18.
  • the webs 24 are designed mirror-symmetrically to a plane spanned by the axial direction a and the radial direction r2.
  • the webs 24 have mutually facing planar surfaces 28 which have a constant distance from one another.
  • the slot 20 has a substantially constant gap width.
  • the slot has at its end facing away from the end face 22 a concave fillet 30.
  • the fillet 30 is a radial through hole.
  • the tool 10 is inserted with its tool head 14 into a borehole.
  • the tool 10 is clamped with the coupling portion 12 in a drill.
  • the nominal diameter of the borehole is less than an outer shell circle diameter of the tool 10 defined by the hard metal pins 18.
  • the carbide pins 18 are therefore displaced radially inwardly of the borehole surface in the direction of the tool longitudinal axis A.
  • the slot 20 is narrowed in this way. In this condition, the carbide pins 18 abut the wellbore surface and are resiliently biased against the wellbore surface via the resiliently inwardly bent lands 24.
  • Tool rotation caused by the drilling tool causes the hard metal pins 18 to penetrate the wellbore surface and introduce furrows or undercuts into the wellbore surface.
  • the borehole may be a blind hole.
  • the tool 10 For roughening the borehole surface, the tool 10 only has to be introduced translationally along its tool longitudinal axis A into the borehole.
  • the radial cutting forces are solely due to the resilient elastic bias of the tool head 14 reached, so that no radial force has to be initiated by the user in the tool 10.
  • FIG. 2 shows the tool 10 according to the invention in a sectional view.
  • the tool 10 has an axially extending along the tool longitudinal axis A suction channel 1 1 for extracting drilling dust.
  • the suction channel 1 1 extends from the end face 22 of the tool head 14 within the tool shaft 16, wherein it is formed in this area by the slot 20.
  • the slot opens into a central bore 40 (here blind hole), which extends to close to the coupling portion 12.
  • In the bore 40 peripherally opens a radial connection opening 13th
  • an adapter 15 which surrounds the tool shank 16 on the circumference is provided.
  • the adapter 15 has a cavity 17 and a connecting piece 19.
  • the connecting piece 19 is provided for connecting a suction device (not shown).
  • the cavity 17 encloses the shaft 16 circumferentially in the region of the connection opening 13. In this way, a connection for discharging drilling dust between the connection opening 13 and the connecting piece 19 is formed.
  • the tool shank 16 is rotatably mounted in the adapter 15.
  • the tool 10 is sealed to the environment.
  • the tool shank 16 which is driven by a drill, rotates within the stationary adapter 15.
  • An extraction device is connected to the connecting piece 19. Through the cavity 17 ensures that the suction is ensured during the rotation of the tool shank 16 in each angular position.
  • the drilling dust can be supplied to the suction channel 1 1 via the slots 20 both frontally and laterally.
  • the bore 40 can also extend to the end face 22, so that here a hole with a uniform cross-section is present.
  • the one or more slots 20 then open radially in this central bore 40th
  • FIGS. The representations of the tool heads 14 are to be understood only as examples. It is understood that for each of the variants shown, the slots 20 open in the axial direction in the suction channel 1 1 or pass over, so that a suction of drilling dust in the region of the tool head is made possible. In particular, the slots 20 can be considered as part of the suction channel 1 1.
  • FIGS. 3a to 3c illustrate three different variants for the arrangement of slots 20 in the region of the tool head 14.
  • FIG. 3a shows a tool head 14 in a perspective view and a front view.
  • the tool head 14 has two slots 20 intersecting in the central axis of the tool, so that a total of four webs 22 are formed, each of which carries a hard metal pin 18.
  • the tool head 14 is constructed symmetrically.
  • Figure 3b also shows a tool head 14 with two intersecting slots 20, but with one of the slots 20 along the tool longitudinal axis having a greater length than the other slot.
  • FIG. 3 c shows a further variant of a tool head 14, which differs from the variants described above in that the slots 20 do not penetrate the tool head 14 at a right angle, but are oriented at an angle to one another.
  • the pairs of oppositely arranged webs 24 therefore have different wall thicknesses and cross-sections, as the front view can be seen.
  • Figures 4a and 4b show variants for the arrangement of hard metal pins 18 in the region of the tool head 14.
  • Figure 4a shows an axial arrangement of the carbide pins
  • Figure 4b shows a circumferential distribution, in which the carbide pins are arranged relative to the tool longitudinal axis at an angular distance from each other.
  • Figure 5 shows an embodiment of the tool head 14 with a cutting geometry 34.
  • the webs 24 are frontally shaped in the manner of a drill, wherein through the slot 20 a along the tool longitudinal axis A split drill bit is formed.
  • the tool head 14 can be made separately and attached to the shaft detachable or non-detachable.
  • Figure 6 shows an embodiment of the tool head 14 with a gradation in the slot profile, so that the slot 20, 20 'has a different slot width along the tool axis A, wherein the slot over an area (slot 20) in the direction of the tool longitudinal axis, starting from the head end of Tool head a greater width than over the subsequent area (slot 20 ') in the direction of its end face facing away from the bottom. Due to the wider slot area 20, the webs 24 at the end of the tool head corresponding to the borehole diameter in the direction of the tool longitudinal axis A can compress far enough, in particular with small borehole diameters, whereby the spring force is adjusted by the narrower slot 20 '.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche, mit einem Kopplungsabschnitt (12) zum Einspannen des Werkzeugs (10) in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf (14) zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei an dem Werkzeugkopf (14) umfangsseitig angeordnete Schneidmittel (18) vorgesehen sind. Es wird in zuverlässiger Weise das Aufrauen einer Bohrlochoberfläche dadurch ermöglicht, dass der Werkzeugkopf (14) wenigstens einen seitlich durchgehenden Schlitz (20) aufweist, der ausgehend von einer Stirnseite (22) des Werkzeugkopfs (14) axial entlang einer Werkzeuglängsachse (A) erstreckt ist,und dass das Werkzeug (10) einen sich zumindest teilweise axial entlang der Werkzeuglängsachse (A) erstreckenden Absaugkanal (11) zum Absaugen von Bohrstaub aufweist, wobei der Absaugkanal (11) ausgehend von der Stirnseite (22) des Werkzeugkopfs (14) innerhalb des Werkzeugschafts (16) verläuft und umfangsseitig in eine Anschlussöffnung (13) im Werkzeugschaft (16) mündet.

Description

Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche, mit einem Kopplungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeugs in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei der Kopplungsabschnitt (12) an einem ersten Ende eines Werkzeugschafts (16) und der Werkzeugkopf (14) an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts (16) angeordnet ist und wobei an dem Werkzeugkopf umfangsseitig angeordnete Schneidmittel vorgesehen sind.
Zur Befestigung von Bauteilen an Untergründen ist es bekannt, profilierte Ankerstangen mittels einer chemischen Mörtelmasse in vorgefertigten Sacklochbohrungen des Untergrunds festzulegen. Die Sacklochbohrungen können mithilfe diamantbestückter Werkzeuge hergestellt werden. Die Bohrlochwand eines solchen Bohrlochs kann, abhängig von dem Material des Untergrunds, sehr glatt sein. Um auch hohe an der Ankerstange angreifende Zugkräfte zuverlässig auf den Untergrund zu übertragen, ist es von Vorteil, wenn die Mörtelmasse im ausgehärtet Zustand formschlüssig mit der Bohrlochwand zusammenwirkt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens ein Teil der Bohrlochwand maschinell aufgeraut bzw. mit einer Profilierung versehen wird.
Werkzeuge und Verfahren zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche der eingangs genannten Art dienen daher insbesondere dazu, die Tragfähigkeit von chemischen Mörtelmassen in diamantgebohrten Löchern zu erhöhen. Die vergleichsweise glatte innere Mantelfläche eines Bohrlochs wird dabei strukturiert und beispielsweise mit definierten Hinterschnitten versehen. Es sind verschiedene Konzepte bekannt, derartige Hinterschnitte in eine Bohrlochoberfläche einzubringen. So beschreiben die DE 31 43 462 A1 und die DE 38 19 650 A1 jeweils Werkzeuge, an deren Werkzeugschaft eine konische bzw. ballige Anlagefläche vorgesehen ist, die es einem Anwender ermöglicht, der Werkzeugrotation manuell eine Taumelbewegung zu überlagern. Auf diese Weise wird der Werkzeugkopf in radialer Richtung ausgelenkt und dringt in die Bohrlochoberfläche ein.
Ferner ist es aus DE 103 34 150 A1 bekannt, einen Werkzeugkopf exzentrisch an einem Werkzeugschaft anzuordnen und auf diese Weise eine radiale Auslenkung der umfangsseitig an dem Werkzeugkopf angeordneten Schneiden zu erreichen.
Die DE 196 10 442 A1 schlägt eine asymmetrische Anordnung der Werkzeugschneiden vor, sodass das Werkzeug eine Unwucht aufweist, die im Bohrbetrieb eine Taumelbewegung erzeugt.
Bei den vorbekannten Lösungen ist nachteilig, dass sowohl der Bediener als auch das Bohrgerät aufgrund der Taumelbewegung des Werkzeugs stark durch Vibrationen belastet werden. Zudem ist das Ergebnis des Aufrauvorgangs abhängig von der Anwendungsdauer sowie der Maschinenführung des jeweiligen Anwenders. Weiter sind die zum Aufrauen üblicherweise verwendeten Schneidelemente, wie zum Beispiel Hartmetall- oder Diamantschneidkörper, starkem Verschleiß ausgesetzt, insbesondere, wenn diese während des Aufrauvorgangs auf Armierungseisen oder hartes Gestein treffen. Weiter besteht das Problem, dass während des Aufrauvorgangs anfallender Bohrstaub dazu führen kann, dass die Aufrauung nicht die gewünschte Qualität erreicht. So kann sich der Bohrstaub am Bohrlochgrund einer Sacklochbohrung sammeln, sodass eine in das Bohrloch eingebrachte chemische Mörtelmasse nicht über die volle Tiefe eingebracht werden kann. Zudem kann der Bohrstaub die bereits aufgeraute Bohrlochwand verschmieren, sodass es zu einer Glättung der im Bereich der Bohrlochwand erzeugten Rautiefe kommen kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochfläche anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere in zuverlässiger Weise das Aufrauen einer Bohrlochoberfläche ermöglicht, wobei der Einfluss des Anwenders minimiert und gleichzeitig der Anwendungskomfort erhöht wird.
Die voranstehend beschriebene technische Problemstellung wird durch ein Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche gelöst, mit einem Kopplungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeugs in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei der Kopplungsabschnitt an einem ersten Ende eines Werkzeugschafts und der Werkzeugkopf an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts angeordnet ist und wobei an dem Werkzeugkopf umfangsseitig angeordnete Schneidmittel vorgesehen sind. Der Werkzeugkopf weist wenigstens einen seitlich durchgehenden Schlitz auf, der sich ausgehend von einer Stirnseite des Werkzeugkopfs axial entlang einer Werkzeuglängsachse erstreckt. Das Werkzeug weist zudem einen sich zumindest teilweise axial entlang der Werkzeuglängsachse erstreckenden Absaugkanal zum Absaugen von Bohrstaub auf, wobei der Absaugkanal ausgehend von der Stirnseite des Werkzeugkopfs innerhalb des Werkzeugschafts verläuft und umfangsseitig in eine Anschlussöffnung im Werkzeugschaft mündet. Die Anschlussöffnung kann beispielsweise eine quer, insbesondere schräg zur Werkzeuglängsachse orientierte Bohrung sein.
Dadurch, dass der Werkzeugkopf stirnseitig in axialer Richtung geschlitzt ist, wird der Werkzeugkopf in frei auskragende Stege unterteilt, die radial nach innen einfedern können. Durch dieses radiale Einfedern des Werkzeugkopfs wird das Eindringen in ein Bohrloch ermöglicht. Die umfangsseitig angeordneten Schneidmittel können daher in radialer Richtung federnd elastisch gegen die aufzurauende Bohrlochoberfläche drücken. Auf diese Weise kann durch das Einführen des Werkzeugs in ein Bohrloch eine radiale Vorspannkraft zwischen dem Werkzeug und der Bohrlochoberfläche erzeugt werden, die bei einer Werkzeugrotation ein Eindringen der Schneidmittel in die Bohrlochoberfläche bewirkt. Die radialen Schnittkräfte werden daher durch eine federnd elastische Vorspannung erzeugt, ohne dass eine Taumelbewegung oder Exzenterbewegung des Werkzeugs erforderlich ist. Der Anwender muss daher lediglich eine einem Bohrvorgang entsprechende translatorische Werkzeugbewegung durchführen. Die Vibrationen des Werkzeugs während des Aufrauvorgangs können folglich minimiert werden. Zudem kann der Verschleiß der Schneidmittel durch die radiale Elastizität des Werkzeugkopfs reduziert werden. So können die Schneidmittel während des Aufrauvorgangs Kollisionsstrukturen wie Armierungseisen oder hartem Gestein ausweichen, in dem die Schneidmittel beim Kontakt mit diesen Materialien in radial nach innen gewandter Richtung verdrängt werden bzw. einfedern.
Insbesondere beschreiben die umfangsseitig angeordneten Schneidmittel einen Hüllkreis, dessen Durchmesser größer ist als der Nenndurchmesser des zu bearbeitenden Bohrlochs. Beim Einführen eines solchen Werkzeugs in das jeweilige Bohrloch werden die Stege mit ihren umfangsseitig angeordneten Schneidmitteln durch die Bohrlochoberfläche in radial nach innen gewandter Richtung verdrängt, sodass der Schlitz des Werkzeugkopfs verengt wird. Die Vorspannung des Werkzeugs ist in diesem Fall lediglich abhängig von den Dimensionen des Werkzeugs und dem Nenndurchmesser des Bohrlochs. Damit kann eine definierte, radiale Vorspannung des Werkzeugs erzeugt werden.
Über den Absaugkanal kann bereits während des Aufrauvorgangs der anfallende Bohrstaub aus dem Bohrloch abgesaugt werden. Auf diese Weise können ein Ansammeln von Bohrstaub im Bohrlochgrund einer Sacklochbohrung sowie ein Zuschmieren der aufgerauten Bohrlochoberfläche durch Bohrstaub vermieden werden. Da die Schlitze in den Absaugkanal übergehen, können die Schlitze als Teil des Absaugkanals betrachtet werden.
Um die Aussaugeigenschaften des Werkzeuges zu beeinflussen und entsprechend den Bohrlochdimensionen, insbesondere der Bohrlochtiefe anzupassen und die Reinigung zu verbessern, kann die Aussaugöffnung am Werkzeugkopf variiert werden.
Ein optimales Absaugverhalten des Werkzeugs wird durch die direkte Absaugung des Bohrstaubes am Ort der Entstehung erreicht, dies bedeutet am Kopfende des Werkzeuges also am Kopfende des Werkzeugkopfes im Bereich der Schneidmittel. Um den Luftstrom der Absaugung in den Bereich der Schneidkörper zu legen, können Längsbohrungen von der Stirnseite des Werkzeugkopfes in die Längsbohrung des Schaftes münden und somit den Bohrstaub vom Kopfende des Werkzeugs, durch den Werkzeugschaft bis zum Absaugstutzen transportieren. Eine weitere Möglichkeit die Absaugung stirnseitig zu legen, besteht darin, die Längsbohrung durch den Werkzeugkopf mittels eines Leitungsmittels, wie ein Schlauch oder ähnliches, durch den Schlitz bis zum Kopfende des Werkzeugkopfs zu verlängern. Damit wird die Absaugung von Bohrstaub in unmittelbarer Nähe zu den Schneidmitteln sichergestellt und zwar unabhängig von der Werkzeugkopflänge und damit der Schlitzlänge sowie der Schlitzbreite. Das Leitungsmittel muss flexibel und temperaturstabil sein, um die Bewegung der Stege bei Eingriff in das Bohrloch nicht zu behindern. Ferner muss das Leitungsmittel einen hinreichend großen Durchmesser aufweisen, um das Absaugen des Bohrstaubs und von gegebenenfalls anfallenden Bohrklein nicht zu behindern. Somit wird das Ansaugen von Luft durch die Seiten des Schlitzes, was besonders bei breiteren und längeren Schlitzen dazu führen kann, dass wenig Bohrstaub abgesaugt wird, verhindert und der Luftstrom an das Kopfende des Werkzeugkopfes gelegt. Alternativ sind weitere Möglichkeiten denkbar, den Schlitz flexibel zu halten und dennoch abzudichten.
Erfindungsgemäß wird daher ein Werkzeug angegeben, das in zuverlässiger Weise das Aufrauen einer Bohrlochoberfläche ermöglicht, wobei der Einfluss des Anwenders minimiert und gleichzeitig der Anwendungskomfort erhöht wird.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs kann dadurch erreicht werden, dass ein den Werkzeugschaft im Bereich der Anschlussöffnung umfangsseitig umgreifender Adapter vorgesehen ist, der einen Anschlussstutzen zum Anschließen einer Absaugvorrichtung aufweist, wobei der Adapter einen Hohlraum aufweist, der den Schaft im Bereich der Anschlussöffnung umfangsseitig umschließt, sodass zwischen der Anschlussöffnung und dem Anschlussstutzen eine Verbindung zum Abführen von Bohrstaub gebildet ist. Mithilfe des Adapters kann daher in einfacher Weise eine Anbindung des Werkzeugs an eine Absaugevorrichtung erfolgen. Der den Schaft im Bereich der Anschlussöffnung umfangsseitig umschließende Hohlraum gewährleistet, dass bei einer Rotation des Werkzeugschafts zu jedem Zeitpunkt eine Absaugung im Bereich des Werkzeugkopfs erfolgen kann. Der Bohrstaub kann dem Absaugkanal über den/die Schlitze sowohl stirnseitig als auch seitlich zugeführt werden. Der Werkzeugschaft ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung drehbar in dem Adapter gelagert, wobei das Werkzeug insbesondere zur Umgebung hin abgedichtet ist. Die Absaugung kann daher während des Aufrauvorgangs in einer Weise erfolgen, dass der Schaft des Werkzeugs relativ zu dem Adapter rotiert, während der Adapter an sich stillsteht. Die Abdichtung des Werkzeugs ermöglicht ein sicheres Auffangen des Bohrstaubs, wobei eine Verschmutzung der Umgebung vermieden wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des Werkzeugs kann der Werkzeugkopf wenigstens zwei sich entlang des Schlitzes erstreckende, radial federnde Stege aufweisen, die an ihren an die Stirnseite angrenzenden, freien Endabschnitten die umfangsseitigen Schneidmittel tragen. Durch die Anordnung der Schneidmittel nahe der Stirnseite wird das Einfedern der Stege in Richtung der Werkzeuglängsachse begünstigt, und das Bohrloch wird bis zum Ende aufgeraut. Insbesondere kann die axiale Längserstreckung des Schlitzes einem Vielfachen der axialen Längserstreckung des freien Endabschnitts entsprechen, an dem die Schneidmittel angeordnet sind. Je weiter der Schlitz in axialer Richtung in den Werkzeugkopf hineinreicht, umso größer ist der durch die Stege bereitgestellte Hebelarm, sodass das radial nach innen gerichtete Einfedern der im Bereich der Endabschnitte angeordneten Schneidmittel erleichtert wird. Nach einer Weiterbildung des Werkzeugs kann der Werkzeugkopf wenigstens zwei sich kreuzende Schlitze aufweisen, die sich ausgehend von einer Stirnseite des Werkzeugkopfs axial entlang der Werkzeuglängsachse erstrecken. Der Werkzeugkopf kann folglich vier entlang der Schlitze erstreckte Stege aufweisen, die umfangsseitig jeweils die Schneidmittel tragen. Mit der Anzahl der Schlitze erhöht sich die radiale Elastizität des Werkzeugs, sodass das Werkzeug besonders einfach in ein Bohrloch eingeführt werden kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Mehrzahl sich kreuzender Schlitze im Bereich des Werkzeugkopfs vorgesehen sein.
Um eine unterschiedliche Eindringtiefe der umfangsseitigen Schneidmittel während des Aufrauvorgangs zu erreichen, kann ein erster Schlitz entlang der Werkzeuglängsachse eine größere Länge aufweisen, als ein zweiter Schlitz. Die Schlitze des Werkzeugkopfs können sich unter einem Winkel kleiner oder gleich 90° kreuzen. So können die Schlitze den Werkzeugkopf insbesondere im Wesentlichen senkrecht zueinander durchdringen. Zur Anpassung der radialen Steifigkeit einzelner Stege kann alternativ eine von 90° abweichende Winkelstellung der Schlitze vorgesehen werden, sodass die Stege unterschiedliche Querschnitte besitzen. Schließen beispielsweise zwei Schlitze einen Winkel kleiner 90° ein, so sind vier Stege gebildet. Ein erstes einander paarweise gegenüberliegend angeordnetes Stegepaar weist in diesem Fall eine geringere Wandstärke auf, als ein zweites, benachbart zu diesen Stegen angeordnetes Stegepaar. Somit können die radiale Steifigkeit der Stege und damit die Eindringtiefe der Schneidkörper während des Aufrauvorgangs eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist das Werkzeug symmetrisch gestaltet. Insbesondere kann das Werkzeug derart ausgeführt sein, dass das Werkzeug eine homogene radiale Steifigkeit aufweist, sodass während des Aufrauvorgangs dynamische Lasten bzw. eine Unwucht aufgrund der Werkzeugvorspannung vermieden werden. So können wenigstens zwei Stege punktsymmetrisch zu einer Werkzeuglängsachse gebildet sein. Alternativ oder ergänzend können wenigstens zwei Stege spiegelsymmetrisch zu einer Werkzeugebene gebildet sein, wobei die Werkzeuglängsachse in der Werkzeugebene liegt. Insbesondere kann ein Schlitz derart in das Werkzeug eingeformt sein, das wenigstens zwei Stege einander zugewandte, im Wesentlichen parallele Planebenen aufweisen.
Für eine optimale Funktionalität des erfindungsgemäßen Werkzeugs kann es notwendig werden, den Schlitz über die Länge variabel auszugestalten. Die Schlitzbreite am Kopfende des Werkzeugkopfes ist bevorzugt so dimensioniert, dass sich die beiden Stege bei maximal notwendiger Einfederung der Schneidmittel gerade nicht berühren. Damit hängt die Schlitzbreite von dem Nenndurchmesser des Bohrlochs ab, für welches das erfindungsgemäße Werkzeug verwendet werden soll. Die Dimensionierung der Schlitzbreite am gegenüberliegenden Ende des Schlitzes, also an dem der Stirnseite des Werkzeugkopfes abgewandten Grund des Schlitzes definiert die Federsteifigkeit der Stege und kann notwendigerweise kleiner dimensioniert sein, als die erforderliche Schlitzbreite am Kopfende des Werkzeugkopfes. Dies kann beispielsweise über eine Abstufung im Schlitzverlauf ermöglicht werden. Gemäß einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs weist der Schlitz über einen Bereich in Richtung der Werkzeuglängsachse, ausgehend vom Kopfende des Werkzeugkopfes eine größere Breite auf als über den anschließenden Bereich in Richtung seines der Stirnseite abgewandten Grundes. Ein derart gestaltetes Werkzeug eignet sich insbesondere für kleine Bohrlochdurchmesser. Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs kann der Schlitz an seinem der Stirnseite abgewandten Grund eine konkave Ausrundung aufweisen. Diese Ausrundung kann durch eine insbesondere quer zur Längserstreckung des Schlitzes in den Werkzeugkopf eingebrachte Durchgangsbohrung gebildet sein. Mithilfe der Ausrundung wird eine Kerbwirkung im Bereich des Grunds des Schlitzes reduziert und die Federsteifigkeit respektive die Anpresskraft der Schneidmittel an die Bohrlochwand eingestellt.
Die Schneidmittel des Werkzeugs können wenigstens zwei sich radial erstreckende, von der Werkzeuglängsachse wegweisende Hartmetall- und/oder Diamantstifte umfassen. Die Stifte bilden bevorzugt jeweils eine geometrisch bestimmte Schneide, die ein definiertes Einbringen von Furchen bzw. Hinterschneidungen in die Bohrlochoberfläche ermöglichen. Damit ist es möglich, die eingesetzten Stifte aus einem harten und die Stege aus einem elastischen Material herzustellen. Die Stifte enden radial nach außen insbesondere in einer Kegelstumpf- oder Halbkugelform. Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind eine Mehrzahl von Hartmetall- und/oder Diamantstiften vorgesehen, die in axialer Richtung und/oder umfangsseitig an dem Werkzeugkopf verteilt angeordnet sind. So kann beispielsweise ein Steg einen einzelnen oder eine Mehrzahl von Hartmetallstiften tragen. Die Hartmetallstifte können an dem Steg umfangsseitig verteilt oder axial entlang der Werkzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sein. So können an einem Steg beispielsweise zwei oder mehr, insbesondere drei, Hartmetallstifte vorgesehen sein. Die Hartmetallstifte können in einem der Stirnseite zugeordneten Endabschnitt des Stegs in axialer Richtung dicht gepackt bzw. eng benachbart zueinander angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend können die Hartmetallstifte auf einer äußeren Mantelfläche des Stegs auf gleicher axialer Höhe jedoch mit einem Winkelabstand zueinander umfangsseitig verteilt angeordnet sein.
Der Werkzeugkopf kann nach einer weiteren Ausgestaltung des Werkzeugs im Wesentlichen kreiszylinderförmig sein. Der Durchmesser der den Zylinder in radialer Richtung begrenzenden äußeren Mantelflächen ist bevorzugt kleiner als der Nenndurchmesser eines zu bearbeitenden Bohrlochs. Bevorzugt definieren auf der äußeren Mantelfläche angeordnete, in radialer Richtung nach außen weisende Hartmetall- und oder Diamantstifte den maximalen Durchmesser des Werkzeugs, wobei der Durchmesser eines durch die Hartmetall- oder Diamantstifte definierten Hüllkreises insbesondere größer ist als der Nenndurchmesser des zu bearbeitenden Bohrlochs. Durch das Einbringen eines oder mehrerer stirnseitiger Schlitze kann der zylinderförmige Werkzeugkopf in mehrere Stege unterteilt werden, deren äußere Mantelflächen in einem Schnitt quer zur Werkzeuglängsachse Kreissegmente, wie zum Beispiel einen Halb- oder Viertelkreis, beschreiben. Im Bereich eines Schlitzes können diese Stege einander zugewandte Planflächen aufweisen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Werkzeugs kann zudem dadurch angegeben werden, dass der Werkzeugschaft in axialer Richtung wenigstens die doppelte, bevorzugt wenigstens die dreifache Länge des Werkzeugkopfs aufweist. Mit einem in dieser Weise gestalteten Werkzeug ist auch die Bearbeitung tiefer Bohrungen ohne weiteres möglich.
Der Durchmesser des Werkzeugschafts kann geringer sein als der Durchmesser des Werkzeugkopfs. Das Werkzeug kann auf diese Weise leicht und flexibel gestaltet werden, wobei sich insgesamt die Handhabung im Betrieb verbessert.
Um die radialen Vorspannkräfte beim Betrieb des Werkzeugs zu erhöhen, ist der Schlitz gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs zumindest abschnittsweise mit einem elastischen Füllmaterial, insbesondere einem Elastomer, gefüllt. Durch das Füllmaterial kann die radiale Steifigkeit des Werkzeugkopfs erhöht werden. Weiter kann das Füllmaterial zur Dämpfung von Vibrationen bzw. Schwingungen während der Bearbeitung der Bohrlochoberfläche dienen.
Der Absaugkanal kann im Werkzeugkopf durch den zumindest einen Schlitz gebildet sein und in axialer Richtung nach dem Schlitz durch eine Bohrung, die mit dem oder den Schlitzen gekoppelt ist. Alternativ hierzu kann der Absaugkanal durch eine sich bis zur Stirnseite erstreckende Bohrung gebildet sein, in welche der zumindest eine Schlitz radial mündet. Der Schlitz, wenn mehrere Schlitze vorhanden sind, vorzugsweise sämtliche Schlitze, verlaufen vorzugsweise linear und darüber hinaus durch die Mittelachse des Werkzeugs. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist im Bereich des Werkzeugkopfs zusätzlich zu den umfangsseitigen Schneidmitteln eine geometrisch bestimmte Schneidengeometrie vorgesehen, insbesondere nach Art eines Bohrers. So kann die Stirnseite des Werkzeugkopfs eine axial entlang der Werkzeuglängsrichtung gespaltene bzw. geschlitzte Bohrerspitze aufweisen. Insbesondere können zwei Stege, die im Bereich einer äußeren Mantelfläche jeweils umfangsseitig Schneidmittel tragen, stirnseitig jeweils einen Schneidkeil ausbilden. Auf diese Weise kann ein axiales Eindringen des Werkzeugs insbesondere im Bereich eines Bohrlochgrunds erleichtert werden. Die Schneidkante kann durch eine am Steg angebrachte Schneidplatte oder durch den Steg selbst ausgebildet sein. Der Nenndurchmesser des Bohrlochs kann bevorzugt kleiner sein als der Durchmesser eines durch die umfangsseitigen Schneidmittel definierten Hüllkreises. Durch das Einführen des Werkzeugs in das Bohrloch wird das Werkzeug in einem solchen Fall in radialer Richtung federnd elastisch verspannt, wobei der Schlitz des Werkzeugs verengt wird. Durch eine Werkzeugrotation bewirken diese Verspannkräfte beim Aufrauen der Bohrlochoberfläche ein Eindringen der Schneidmittel in die Bohrlochoberfläche. Dabei können durch eine rein translatorische Werkzeugführung des Bedieners entlang einer Bohrlochlängsachse Hinterschneidungen die Bohrlochoberfläche eingebracht werden.
Die Bohrlochoberfläche kann ausgehend von einem Bohrlochgrund über die gesamte in axialer Richtung gemessene Länge aufgeraut werden. Auf eine reinigende Nachbehandlung des Bohrlochs, wie zum Beispiel Spülen oder Ausblasen, kann in diesem Fall verzichtet werden, da der während des Aufrauprozesses entstehende Bohrstaub direkt abgesaugt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 2 das erfindungsgemäße Werkzeug aus Fig. 1 in einer Schnittansicht;
Fig. 3a - 3c Varianten zur Anordnung der Schlitze im Bereich des Werkzeugkopfs in perspektivischer und Frontansicht;
Fig. 4a, 4b Varianten zur Anordnung von Hartmetallstiften im Bereich des
Werkzeugkopfs; und
Fig. 5 eine Ausgestaltung des Werkzeugkopfs mit einer Schneidengeometrie
Fig. 6 eine Ausgestaltung des Werkzeugkopfs mit einer Abstufung im Schlitzverlauf.
Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung eines Werkzeugs 10 zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche.
Das Werkzeug 10 hat einen Kopplungsabschnitt 12 zum Einspannen des Werkzeugs 10 in ein Bohrgerät (nicht dargestellt), einen Werkzeugkopf 14 zur Bearbeitung einer Bohrlochoberfläche (nicht dargestellt) und einen Kopplungsabschnitt 12 und Werkzeugkopf 14 verbindenden Werkzeugschaft 16. Der Kopplungsabschnitt 12 ist an einem ersten Ende und der Werkzeugkopf 14 an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende des Werkzeugschafts 16 angeordnet.
Der Werkzeugschaft 16 weist entlang einer axialen Richtung a mehr als die doppelte Länge des Werkzeugkopfs 14 auf. Der Durchmesser des Werkzeugschafts 16 entspricht dem des Kopplungsabschnitts 12 und ist geringer als der Durchmesser des Werkzeugkopfs 14.
Der Werkzeugkopf 14 ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist umfangsseitig angeordnete, radial abstehende Hartmetallstifte 18 auf. Die Hartmetallstifte 18 sind radial nach außen gewandt und erstrecken sich in einer radialen Richtung r1 quer zur axialen Richtung a.
Der Werkzeugkopf 14 weist einen Schlitz 20 auf, der sich ausgehend von einer Stirnseite 22 des Werkzeugkopfs 14 axial entlang einer Werkzeuglängsachse A erstreckt und seitlich von einem Mantelflächenabschnitt zu einem entgegengesetzten verläuft, das heißt seitlich durchgehend ist und den Werkzeugkopf 14 teilt. Der Werkzeugkopf 14 weist somit zwei sich entlang des Schlitzes 20 erstreckende Stege 24 auf. Die Stege 24 tragen an ihren an die Stirnseite 22 angrenzenden, freien Endabschnitten 26 die umfangsseitigen Hartmetallstifte 18. An jedem Steg 24 sind zum Beispiel drei in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnete Hartmetallstifte 18 vorgesehen. Es versteht sich, dass alternativ oder ergänzend Diamantstifte als Schneidmittel vorgesehen sein können.
Die Stege 24 sind spiegelsymmetrisch zu einer von der axialen Richtung a und der radialen Richtung r2 aufgespannten Ebene gestaltet. Die Stege 24 weisen einander zugewandte Planflächen 28 auf, die einen konstanten Abstand zueinander haben. Mit anderen Worten hat der Schlitz 20 eine im Wesentlichen konstante Lückenweite.
Der Schlitz hat an seinem der Stirnseite 22 abgewandten Grund eine konkave Ausrundung 30. Die Ausrundung 30 ist eine radiale Durchgangsbohrung.
Zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche wird das Werkzeug 10 mit seinem Werkzeugkopf 14 in ein Bohrloch eingeführt. Das Werkzeug 10 ist dabei mit dem Kopplungsabschnitt 12 in ein Bohrgerät eingespannt. Der Nenndurchmesser des Bohrlochs ist kleiner als ein durch die Hartmetallstifte 18 definierter äußerer Hüllkreisdurchmesser des Werkzeugs 10. Beim Einführen des Werkzeugkopfs 14 in das Bohrloch werden die Hartmetallstifte 18 daher durch die Bohrlochoberfläche radial in Richtung der Werkzeuglängsachse A nach innen verdrängt. Der Schlitz 20 wird auf diese Weise verengt. In diesem Zustand liegen die Hartmetallstifte 18 an der Bohrlochoberfläche an und sind über die elastisch nach innen gebogenen Stege 24 federnd elastisch gegen die Bohrlochoberfläche gespannt.
Eine durch das Bohrgerät bewirkte Werkzeugrotation führt dazu, dass die Hartmetallstifte 18 in die Bohrlochoberfläche eindringen und Furchen bzw. Hinterschneidungen in die Bohrlochoberfläche einbringen. Bei dem Bohrloch kann es sich um ein Sackloch handeln.
Zum Aufrauen der Bohrlochoberfläche muss das Werkzeug 10 lediglich translatorisch entlang seiner Werkzeuglängsachse A in das Bohrloch eingeführt werden. Die radialen Schnittkräfte werden einzig durch die federnd elastische Vorspannung des Werkzeugkopfs 14 erreicht, sodass keine radiale Kraft durch den Anwender in das Werkzeug 10 eingeleitet werden muss.
Figur 2 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug 10 in einer Schnittansicht. Das Werkzeug 10 hat einen sich axial entlang der Werkzeuglängsachse A erstreckenden Absaugkanal 1 1 zum Absaugen von Bohrstaub. Der Absaugkanal 1 1 verläuft ausgehend von der Stirnseite 22 des Werkzeugkopfs 14 innerhalb des Werkzeugschafts 16, wobei er in diesem Bereich durch den Schlitz 20 gebildet ist. Der Schlitz mündet in eine zentrische Bohrung 40 (hier Sacklochbohrung), welche bis nahe an den Kopplungsabschnitt 12 reicht. In die Bohrung 40 mündet umfangsseitig eine radiale Anschlussöffnung 13.
Im Bereich der Anschlussöffnung 13 ist ein den Werkzeugschaft 16 umfangsseitig umgreifender Adapter 15 vorgesehen. Der Adapter 15 weist einen Hohlraum 17 und einen Anschlussstutzen 19 auf. Der Anschlussstutzen 19 ist zum Anschließen einer Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Der Hohlraum 17 umschließt den Schaft 16 im Bereich der Anschlussöffnung 13 umfangsseitig. Auf diese Weise ist eine Verbindung zum Abführen von Bohrstaub zwischen der Anschlussöffnung 13 und dem Anschlussstutzen 19 gebildet. Der Werkzeugschaft 16 ist drehbar in dem Adapter 15 gelagert.
Das Werkzeug 10 ist zur Umgebung hin abgedichtet.
Während des Aufrauvorgangs rotiert der über ein Bohrgerät angetriebene Werkzeugschaft 16 innerhalb des feststehenden Adapters 15. An dem Anschlussstutzen 19 ist dabei eine Absaugvorrichtung angeschlossen. Durch den Hohlraum 17 wird gewährleistet, dass die Absaugung während der Rotation des Werkzeugschafts 16 in jeder Winkelstellung sichergestellt ist. Der Bohrstaub kann dem Absaugkanal 1 1 über die Schlitze 20 sowohl stirnseitig als auch seitlich zugeführt werden.
Alternativ zu der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform kann die Bohrung 40 auch bis zur Stirnseite 22 verlaufen, sodass hier eine Bohrung mit gleichmäßigem Querschnitt vorhanden ist. Der oder die Schlitze 20 münden dann radial in diese zentrische Bohrung 40. Nachfolgend werden anhand der Figuren 3 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele des Werkzeugkopfs 14 gezeigt. Die Darstellungen der Werkzeugköpfe 14 sind jeweils lediglich exemplarisch zu verstehen. Es versteht sich, dass für jede der gezeigten Varianten die Schlitze 20 in axialer Richtung in den Absaugkanal 1 1 münden bzw. übergehen, sodass ein Absaugen von Bohrstaub im Bereich des Werkzeugkopfs ermöglicht wird. Insbesondere können die Schlitze 20 als Teil des Absaugkanals 1 1 betrachtet werden.
Die Figuren 3a bis 3c veranschaulichen drei verschiedene Varianten zur Anordnung von Schlitzen 20 im Bereich des Werkzeugkopfs 14. Figur 3a zeigt einen Werkzeugkopf 14 in einer perspektivischen Ansicht und einer Frontalansicht. Der Werkzeugkopf 14 weist zwei sich in der Mittelachse des Werkzeugs kreuzende Schlitze 20 auf, sodass insgesamt vier Stege 22 gebildet sind, die jeweils einen Hartmetallstift 18 tragen. Der Werkzeugkopf 14 ist symmetrisch aufgebaut.
Figur 3b zeigt ebenfalls einen Werkzeugkopf 14 mit zwei sich kreuzenden Schlitzen 20, wobei jedoch einer der Schlitze 20 entlang der Werkzeuglängsachse eine größere Länge aufweist als der andere Schlitz.
Figur 3c zeigt eine weitere Variante eines Werkzeugkopfs 14, der sich von den voranstehend beschriebenen Varianten dadurch unterscheidet, dass die Schlitze 20 den Werkzeugkopf 14 nicht unter einem rechten Winkel durchdringen, sondern schräg zueinander orientiert sind. Die einander paarweise gegenüberliegend angeordneten Stege 24 weisen daher unterschiedliche Wandstärken und Querschnitte auf, wie der Frontalansicht zu entnehmen ist.
Die Figuren 4a und 4b zeigen Varianten zur Anordnung von Hartmetallstiften 18 im Bereich des Werkzeugkopfs 14. Figur 4a zeigt eine axiale Anordnung der Hartmetallstifte, während Figur 4b eine umfangsseitige Verteilung darstellt, bei der die Hartmetallstifte relativ zur Werkzeuglängsachse unter einem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Figur 5 zeigt eine Ausgestaltung des Werkzeugkopfs 14 mit einer Schneidengeometrie 34. Die Stege 24 sind stirnseitig nach Art eines Bohrers geformt, wobei durch den Schlitz 20 eine entlang der Werkzeuglängsachse A gespaltene Bohrerspitze gebildet ist. Natürlich kann der Werkzeugkopf 14 separat hergestellt und am Schaft lösbar oder unlösbar angebracht sein.
Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung des Werkzeugkopfs 14 mit einer Abstufung im Schlitzverlauf, so dass der Schlitz 20, 20' eine entlang der Werkzeugachse A unterschiedliche Schlitzbreite aufweist, wobei der Schlitz über einen Bereich (Schlitz 20) in Richtung der Werkzeuglängsachse, ausgehend vom Kopfende des Werkzeugkopfes eine größere Breite auf als über den anschließenden Bereich (Schlitz 20') in Richtung seines der Stirnseite abgewandten Grundes. Durch den breiteren Schlitzbereich 20 können insbesondere bei kleinen Bohrlochdurchmessern die Stege 24 am Werkzeugkopfende entsprechend des Bohrlochdurchmessers in Richtung der Werkzeuglängsachse A weitgenug einfedern, wobei die Federkraft durch den schmaleren Schlitz 20' eingestellt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Werkzeug zum Aufrauen einer Bohrlochoberfläche, mit einem Kopplungsabschnitt (12) zum Einspannen des Werkzeugs (10) in ein Bohrgerät und einem Werkzeugkopf (14) zur Bearbeitung der Bohrlochoberfläche, wobei der Kopplungsabschnitt (12) an einem ersten Ende eines Werkzeugschafts (16) und der Werkzeugkopf (14) an einem entgegengesetzten, zweiten Ende des Werkzeugschafts (16) angeordnet ist und wobei an dem Werkzeugkopf (14) umfangsseitig angeordnete Schneidmittel (18) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Werkzeugkopf (14) wenigstens einen seitlich durchgehenden Schlitz (20) aufweist, der sich ausgehend von einer Stirnseite (22) des Werkzeugkopfs (14) axial entlang einer Werkzeuglängsachse (A) erstreckt, und
dass das Werkzeug (10) einen sich zumindest teilweise axial entlang der Werkzeuglängsachse (A) erstreckenden Absaugkanal (1 1 ) zum Absaugen von Bohrstaub aufweist, wobei der Absaugkanal (1 1 ) ausgehend von der Stirnseite (22) des Werkzeugkopfs (14) innerhalb des Werkzeugschafts (16) verläuft und umfangsseitig in eine Anschlussöffnung (13) im Werkzeugschaft (16) mündet.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein den Werkzeugschaft (16) im Bereich der Anschlussöffnung (13) umfangsseitig umgreifender Adapter (15) vorgesehen ist, der einen Anschlussstutzen (19) zum Anschließen einer Absaugvorrichtung aufweist, wobei der Adapter (15) einen Hohlraum (17) aufweist, der den Werkzeugschaft (16) im Bereich der Anschlussöffnung (13) umfangsseitig umschließt, so dass zwischen der Anschlussöffnung (13) und dem Anschlussstutzen (19) eine Verbindung zum Abführen von Bohrstaub gebildet ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (16) drehbar in dem Adapter (15) gelagert ist, wobei das Werkzeug (10) insbesondere zur Umgebung hin abgedichtet ist.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (14) wenigstens zwei sich entlang des Schlitzes (20) erstreckende, radial federnde Stege (24) aufweist, die an ihren an die Stirnseite (22) angrenzenden, freien Endabschnitten (26) die umfangsseitigen Schneidmittel (18) tragen.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (14) wenigstens zwei sich kreuzende Schlitze (20) aufweist, die sich ausgehend von einer Stirnseite (22) des Werkzeugkopfs (14) axial entlang der Werkzeuglängsachse (A) erstrecken.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schlitz (20) entlang der Werkzeuglängsachse (A) eine größere Länge aufweist, als ein zweiter Schlitz
(20).
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (20) sich unter einem Winkel kleiner oder gleich 90° kreuzen.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) zumindest abschnittsweise symmetrisch gestaltet ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (20) an seinem der Stirnseite (22) abgewandten Grund eine Ausrundung (30) aufweist.
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidmittel (18) wenigstens zwei radial von der Werkzeuglängsachse weg weisende Hartmetall- und/oder Diamantstifte umfassen, insbesondere dass eine Mehrzahl von Hartmetallstiften und/oder Diamantstiften (18) vorgesehen sind, die in axialer Richtung und/oder umfangsseitig an dem Werkzeugkopf (14) verteilt angeordnet sind.
1 1 . Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (14) im Wesentlichen zylinderförmig ist und/oder eine ballige Außenkontur hat.
12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (16) in axialer Richtung (a) wenigstens die doppelte, bevorzugt wenigstens die dreifache Länge des Werkzeugkopfs (14) aufweist.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (16) einen geringeren Durchmesser aufweist als der Werkzeugkopf (14).
14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugkanal (14) im Werkzeugkopf durch den zumindest einen Schlitz (20) gebildet ist und in axialer Richtung nach dem Schlitz (20) durch eine Bohrung gebildet ist oder dass der Absaugkanal (14) durch eine sich bis zur Stirnseite (22) erstreckende Bohrung gebildet ist, in welche der zumindest Schlitz (20) radial mündet.
15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Werkzeugkopfs (14) zusätzlich zu den umfangsseitigen Schneidmitteln (18) eine geometrisch bestimmte Schneidengeometrie (34) vorgesehen ist, insbesondere nach Art eines Bohrers.
16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schlitz (20, 20') entlang der Werkzeuglängsachse (A) unterschiedliche Breiten aufweist.
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