EP0985081B1 - Verfahren zur herstellung eines gesteinbohrers - Google Patents
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- E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
- E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
Definitions
- the invention relates to a method for producing a Rock drill according to the preamble of claim 1.
- Known drilling tools exist for processing rock from a drill head with inserted carbide insert, an attached spiral shaft with spiral conveyor and a clamping shaft for inserting the drilling tool into a drive machine, such as Impact drill or the like.
- the spiral conveyor spiral of rock drills will be machined or non-cutting to the flutes into the generally cylindrical starting material.
- the spiral conveyor has the Main task that solved by the carbide cutting edge Material, i.e. the drilling dust or cuttings from the borehole nowzu specialn.
- Conveyor groove cross section chosen such that a Diameter ratio of the core diameter to Delivery spiral diameter of approx. 0.5 results. Too big Conveying groove cross section has the disadvantage that the Core diameter of the conveyor spiral is greatly weakened, what can lead to breaks. Apart from that elaborate production of the conveyor grooves must also be very high quality alloy tool steels are used to to meet the requirements.
- Drilling tool also for use as a rock drill with a Fitting a hard metal cutting edge has become known, which consists of a rolled basic profile with two longitudinal ribs and its spiral by twisting or twisting the Basic profile is produced.
- Drilling tool is the ratio of helix diameter to Core diameter> 0.5, as is usual with rock drill bits.
- the conveyor helix formed by the twisted longitudinal ribs is comparatively expensive due to its shape.
- the invention is based, an extreme task to create inexpensive to manufacture drilling tool at what is the lowest cost for the raw material and yet a full-fledged drilling tool is available stands.
- This task is based on a process for Production of a rock drill according to the generic term of Claim 1 according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.
- the invention is based on the finding that the Drilling performance of drilling tools also significantly through the achievable delivery volume of drilling dust in the drilling dust grooves is determined.
- This is what conventional drills in generally one or two, exceptionally three Funding spiral grooves are available that have a corresponding Groove cross-section must have to the removal of the To allow drilling dust.
- the required groove cross section however, basically weakens the core cross section of the Drilling tool in the helical area, which is particularly the case with Drilling tools with small diameters of e.g. 2 mm to 6 mm can lead to strength problems in the spiral shaft.
- the present invention can solve the problem of Weakening of the core cross-section as a result of introduced According to the invention, solve feed spiral grooves by instead of usually two conveyor spiral grooves six such grooves can be used by twisting a Hexagonal steel. This will make the work performance the drilling dust production of usually one or two Grooves distributed over six spiral feed grooves, which the Groove depth can be kept much lower and therefore a particularly high spiral shaft stiffness is achieved.
- the rock drill 1 shown in FIGS. 1 to 3 has a drill head 2, a helical shaft 3 and a Clamping shank 4.
- the drill head 2 has a commercially available roof-shaped hard metal cutting plate 5, with their Outside diameter D forms the nominal drill diameter.
- a commercially available hexagonal steel is used as the starting material for producing the rock drill, as is available in a wide variety of dimensions, for example in DIN 176, DIN 1015 or DIN 59110 (hexagonal wire rod).
- the key width s is used to determine the respective dimensions.
- the diagonal 8 placed through the respective points 7 of the hexagonal profile 6 has a length of d 1 . If such a hexagonal profile is twisted as shown in FIGS. 1 to 3, the longitudinal edges 7 'lie on the circumference 10 of the conveyor helix thus formed. In the illustration in FIG.
- the hexagonal profile 6 of the clamping shank 4 is held over a length l 1 and the remaining part of the hexagonal profile is twisted through a length l 2 by, for example, 360 °.
- the key surface 11 shown in FIG. 3 is accordingly rotated once through 360 °, for example.
- the ratio of the diameter D of the hard metal cutting plate 5 to the diameter d 1 of the conveying helix 3 and thus the protrusion of the hard metal cutting plate is selected in conventional dimensions by conventional drilling tools.
- Drilling tests have shown that with such a tool with hexagon profile in standard impact drills good drilling results can be achieved. It is from great advantage that the manufacturing cost of such Drilling tool reduced enormously against usual manufacturing costs can be, since no machining for Production of the spiral conveyor is more required.
- a particular advantage of using such hexagonal profile bars also lies in the shape of the Clamping shank, the key surfaces 11 due to their Arrangement automatically clamping surfaces in a conventional Three-jaw chuck of an impact drill or the like form.
- the drilling tool can be firm and form-fitting be clamped into the processing machine without it to the otherwise very frequent spinning of the drilling tool in the processing machine comes.
- the jaws of the three-jaw chuck are closed frequently used drilling machines do not have enough grip for offer a conventional circular cylindrical clamping shank.
- the positive clamping by means of a hexagonal clamping shaft therefore also offers considerable Benefits.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Gesteinsbohrers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Bohrwerkzeuge zur Bearbeitung von Gestein bestehen
aus einem Bohrerkopf mit eingesetzter Hartmetallschneidplatte,
einem sich daran anschließenden Wendelschaft
mit spiralförmiger Förderwendel sowie einem Einspannschaft
zum Einsetzen des Bohrwerkzeugs in eine Antriebsmaschine, wie
Schlagbohrmaschine oder dergleichen.
Die spiralförmige Förderwendel von Gesteinsbohrern werden
spanabhebend oder auch spanlos hergestellt, um die Spannuten
in das allgemein zylindrische Ausgangsmaterial einzubringen.
Dabei hat die Förderwendel bei Gesteinsbohrern die
Hauptaufgabe, dass durch die Hartmetallschneide gelöste
Material, d.h. das Bohrmehl oder Bohrklein aus dem Bohrloch
herauszufördern. Um einer ausreichenden Förderung des
Bohrmehls gerecht zu werden, wird bei bekannten Bohrern der
Fördernutquerschnitt etwa derart gewählt, dass sich ein
Durchmesserverhältnis des Kerndurchmessers zum
Förderwendeldurchmesser von ca. 0,5 ergibt. Ein zu großer
Fördernutquerschnitt hat jedoch den Nachteil, dass der
Kerndurchmesser der Förderwendel stark geschwächt ist, was
durchaus zu Brüchen führen kann. Abgesehen von der
aufwendigen Herstellung der Fördernuten müssen auch sehr
hochwertige legierte Werkzeugstähle zum Einsatz kommen, um
den Anforderungen gerecht zu werden.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 69 33 778 U1 ist ein
Bohrwerkzeug auch zur Verwendung als Gesteinsbohrer mit einer
Bestückung einer Hartmetallschneide bekannt geworden, welches
aus einem gewalzten Grundprofil mit zwei Längsrippen besteht
und dessen Förderwendel durch Verdrehung bzw. Verwindung des
Grundprofils hergestellt wird. Bei einem derartigen
Bohrwerkzeug ist das Verhältnis Wendeldurchmesser zu
Kerndurchmesser > 0,5, wie sonst bei Gesteinsbohrern üblich.
Die durch die verdrillten Längsrippen gebildete Förderwendel
ist infolge ihrer Formgebung vergleichsweise teuer.
Ähnliche Verhältnisse sind bei der bekannten EP 0 361 189 A1
gegeben, die ähnliche Grundprofile als Ausgangsmaterial für
eine Förderwendel verwenden, die in verdrillter Form die
Bohrmehlnuten bilden.
Aus dem weiterhin bekanntem Dokument US 4,749,051 A ist ein
Werkzeug aus der Bergbaubearbeitung bekannt geworden, bei
welchem mehrere stangenförmige Bohrbestandteile
zusammengeschraubt werden, um möglichst lange Bohrwerkzeuge
zu erhalten. Dabei geschieht die Förderung des Bohrkleins
nicht durch eine verdrillt Förderwendel, sondern durch einen
Spülvorgang mittels einer zentralen Spülbohrung.
Der zum Patentanspruch 1 nächstliegende Stand der Technik
gemäß dem Dokument FR-A-62 86 65 zeigt ebenfalls einen
Gesteinsbohrer. Das Bohrwerkzeug weist jedoch keine
Hartmetall-Schneidplatte und auch keine ausgeprägte
Förderwendel zum Abtransport des Bohrmehls auf. Die
Bohrmehlnuten werden durch einen spanabhebenden
Bearbeitungsvorgang hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein äußerst
kostengünstig herzustellendes Bohrwerkzeug zu schaffen, bei
welchem geringste Kosten für das Ausgangsmaterial anfallen
und dennoch ein vollwertiges Bohrwerkzeug zur Verfügung
steht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur
Herstellung eines Gesteinsbohrers nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die
Bohrleistung von Bohrwerkzeugen maßgeblich auch durch das
erzielbare Fördervolumen an Bohrmehl in den Bohrmehlnuten
bestimmt wird. Hierfür stehen bei herkömmlichen Bohrern im
allgemeinen eine oder zwei, ausnahmsweise auch drei
Förderwendelnuten zur Verfügung, die einen entsprechenden
Nutenquerschnitt aufweisen müssen, um den Abtransport des
Bohrmehls zu ermöglichen. Der erforderliche Nutenquerschnitt
schwächt jedoch grundsätzlich den Kernquerschnitt des
Bohrwerkzeugs im Wendelbereich, was insbesondere bei
Bohrwerkzeugen mit kleinen Durchmessern von z.B. 2 mm bis
6 mm zu Festigkeitsproblemen im Wendelschaft führen kann.
Die vorliegende Erfindung kann aber das Problem der
Schwächung des Kernquerschnitts infolge eingebrachter
Förderwendelnuten erfindungsgemäß dadurch lösen, indem
anstelle von üblicherweise zwei Förderwendelnuten sechs
solcher Nuten verwendet werden, die durch Verdrillung eines
Sechskantstahls entstehen. Hierdurch wird die Arbeitsleistung
der Bohrmehlförderung von üblicherweise einer oder zweier
Nuten auf sechs Förderwendelnuten verteilt, wodurch die
Nutentiefe sehr viel geringer gehalten werden kann und damit
eine besonders hohe Wendelschaftsteifigkeit erzielt wird.
Es hat sich demzufolge als äußerst überraschend gezeigt, dass
beispielsweise ein lediglich im Bereich der Förderwendel
verdrillter, im Querschnitt polygonförmiger Sechskant-Profilstab
eine Vielzahl von Förderwendeln bildet, die einen
sehr positiven Bohrmehltransport bewerkstelligen. Die
Verdrillung eines im Querschnitt sechseckigen Profilstabes im
Bereich der Förderwendel führt deshalb zu brauchbaren
Ergebnissen insbesondere für Bohrwerkzeuge mit kleineren
Nenndurchmessern beim Einsatz in handelsüblichen Dreh- bzw.
Schlagbohrmaschinen. Ein Flügel- oder Rippenprofil ist daher
nicht erforderlich. Ein solches Sechskantprofil ist auch
äußerst kostengünstig herstellbar.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in den
nachfolgenden Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Gesteinsbohrers mit Sechskantquerschnitt,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Gesteinsbohrers nach Fig. 1,
- Fig. 2a
- eine Draufsicht des Gesteinsbohrers nach Fig. 2,
- Fig. 2b
- eine vergrößerte Darstellung der Fig. 2a,
- Fig. 2c
- die Ansicht auf das untere Ende des Gesteinsbohrers nach Fig. 2,
- Fig. 3
- den Gesteinsbohrer nach Fig. 2 um 90° gedreht,
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Gesteinsbohrer 1
besitzt einen Bohrerkopf 2, einen Wendelschaft 3 sowie ein
Einspannschaft 4. Der Bohrerkopf 2 weist eine handelsübliche,
dachförmige Hartmetall-Schneidplatte 5 auf, die mit ihrem
Außendurchmesser D den Bohrernenndurchmesser bildet.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figuren 1 bis 3 wird als
Ausgangsmaterial zur Herstellung des Gesteinsbohrers ein als
Massenprodukt vorliegender handelsüblicher Sechskantstahl
verwendet, wie er beispielsweise in DIN 176, DIN 1015 oder
DIN 59110 (6-Kant-Walzdraht) in den verschiedensten
Abmessungen zur Verfügung steht. Dabei dient die
Schlüsselweite s zur Bestimmung der jeweiligen Abmaße. Die
durch die jeweiligen Punkte 7 des Sechskantprofils 6 gelegte
Diagonale 8 weist eine Länge von d1 auf. Verdrillt man ein
solches Sechskantprofil entsprechend der Darstellung in den
Figuren 1 bis 3 so liegen die Längskanten 7' auf dem Umkreis
10 der so gebildeten Förderwendel. Bei der Darstellung in
Fig. 3 wird beispielsweise das Sechskantprofil 6 des
Einspannschafts 4 über eine Länge l1 festgehalten und der
restliche Teil des Sechskantprofils über eine Länge l2 um
z.B. 360° verdrillt. Dies ergibt einen Spiral- oder
Drallwinkel von α ≅ 20° bis 30°, wobei der Spiralwinkel α der
Winkel der Nuten gegen die Bohrerachse 9 am äußeren
Durchmesser des Wendelschaftes ist. Die in Fig. 3
dargestellte Schlüsselfläche 11 wird demzufolge z.B. einmal
um 360° verdreht.
Durch diese Maßnahme entsteht zwischen dem Umkreis 10 und den
Schlüsselflächen 11 ein in Fig. 2b schraffiert dargestellter
Raum 12, der als Bohrmehlnut dient. Dieses Volumen wird noch
durch den Umkreis 13 vergrößert, der sich durch den
materialabtragenden Durchmesser D der Hartmetallschneide 5
ergibt.
Das Verhältnis des Durchmessers D der Hartmetall-Schneidplatte
5 zum Durchmesser d1 der Förderwendel 3 und
damit der Überstand der Hartmetall-Schneidplatte wird in
üblichen Maßen von herkömmlichen Bohrwerkzeugen gewählt.
Bohrversuche haben ergeben, dass mit einem solchen Werkzeug
mit Sechskantprofil in handelsüblichen Schlagbohrmaschinen
gute Bohrergebnisse erzielt werden können. Dabei ist es von
großem Vorteil, dass die Herstellungskosten für ein solches
Bohrwerkzeug gegen üblichen Herstellungskosten enorm gesenkt
werden können, da keinerlei spanabhebende Bearbeitung zur
Herstellung der Förderwendel mehr erforderlich ist.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung derartiger Sechskantprofilstäbe,
liegt auch in der Formgebung des
Einspannschafts, dessen Schlüsselflächen 11 aufgrund ihrer
Anordnung automatisch Einspannflächen in einem herkömmlichen
Dreibackenfutter einer Schlagbohrmaschine oder dergleichen
bilden. Insofern kann das Bohrwerkzeug fest und formschlüssig
in die Bearbeitungsmaschine eingespannt werden, ohne dass es
zu dem sonst sehr häufigen Durchdrehen des Bohrwerkzeuges in
der Bearbeitungsmaschine kommt. Dies vor allem deshalb, da
die Spannbacken des Dreibackenfutters durch verschluss an
häufig genutzten Bohrmaschinen keinen genügenden Halt für
einen herkömmlichen kreiszylindrischen Einspannschaft bieten.
Die formschlüssige Einspannung mittels eines Sechskant-Einspannschaftes
bietet deshalb ebenfalls erhebliche
Vorteile.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und
beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst
auch vielmehr alle Abwandlungen und Varianten im Rahmen der
Schutzrechtsansprüche.
- 1
- Gesteinsbohrer
- 2
- Bohrerkopf
- 3
- Wendelschaft
- 4
- Einspannschaft
- 5
- Hartmetall-Schneidplatte
- 6
- Sechskantprofil
- 7, 7'
- Eckpunkte / Längskante
- 8
- Diagonale
- 9
- Längsachse / Bohrerachse
- 10
- Umkreis
- 11
- Schlüsselfläche / Spannfläche
- 12
- Raum / Bohrmehlnut
- 13
- Umkreis
Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsbohrers mit einem Bohrerkopf (2), einem Einspannschaft (4) und einem Wendelschaft (3), dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wendelschaft (3) aus einem flügellosen bzw. rippenlosen Sechskantprofil (6) durch mechanisches Verdrillen hergestellt wird, wobei die Bohrmehlnuten (12) des Wendelschaftes durch den Verdrillvorgang des Sechskantprofils (6) gebildet werden und dass der Bohrerkopf (2) durch das Einsetzen einer Hartmetallschneidplatte in dem durch Verdrillen hergestellten Wendelschaft (3) gebildet wird.
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