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WO1998054434A1 - Drilling tool, especially a rock drill - Google Patents

Drilling tool, especially a rock drill Download PDF

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Publication number
WO1998054434A1
WO1998054434A1 PCT/DE1998/001358 DE9801358W WO9854434A1 WO 1998054434 A1 WO1998054434 A1 WO 1998054434A1 DE 9801358 W DE9801358 W DE 9801358W WO 9854434 A1 WO9854434 A1 WO 9854434A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drilling tool
tool according
profile
shaft
twisted
Prior art date
Application number
PCT/DE1998/001358
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Peetz
Original Assignee
Hawera Probst Gmbh
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 Hawera Probst Gmbh filed Critical Hawera Probst Gmbh
Priority to EP98933546A priority Critical patent/EP0985080A1/en
Priority to JP50008599A priority patent/JP2002500713A/en
Publication of WO1998054434A1 publication Critical patent/WO1998054434A1/en

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry

Definitions

  • Drilling tool in particular rock drill
  • the invention relates to a drilling tool, in particular a rock drill according to the preamble of claim 1.
  • Drilling tools and in particular rock drills generally consist of a drill head equipped with a hard metal cutting insert, a helical shaft with a conveying helix for drilling dust or drilling cuttings and a clamping shank which is designed depending on the machine type of the drive machine.
  • the feed spiral is usually produced by machining, but possibly also without cutting.
  • Drilling tools are also known from DE 69 33 778-U or also from EP 0 361 189 AI which consist of profiled bars with one or more attached wings or ribs, the conveying helix being produced by twisting such a rod-shaped or rod-shaped blank .
  • the clamping end of the drilling tool according to DE 69 33 778 forms a positive entrainment in a conventional chuck with three movable jaws (3-jaw chuck) z.
  • a rod-shaped blank with at least one lateral rib is used used, which is twisted into a conveyor spiral.
  • the clamping shaft is designed as a hexagonal profile, which is attached in one piece to the conveyor spiral.
  • each rod-shaped starting material must be provided with at least one, preferably two or even three longitudinal ribs or wings in order to obtain a sufficiently large helical groove for the transport of drilling dust.
  • this requires more expensive, not commercially available bar material as the starting product.
  • the invention has for its object to provide an inexpensive manufacture for a drilling tool, in particular a machining operation for the production of the feed spiral should be dispensed with.
  • This object is achieved on the basis of a drilling tool according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of claim 1.
  • Advantageous and expedient developments of the drilling tool according to claim 1 are specified in the subclaims.
  • the invention is based on the astonishing knowledge per se that the production of an effective conveyor helix is also possible through a ribless or wingless polygonal profile which is twisted to produce the conveyor helix.
  • the prior art usually proposes profiles with at least one rib-shaped attachment for this purpose.
  • the present invention uses a polygonal profile bar such as z. B. a conventional hexagonal steel with a hexagonal profile as a blank, which is twisted into a spiral conveyor.
  • the invention is based on the knowledge that the drilling performance of drilling tools is largely determined by what can be achieved Flow rate of drilling dust in the drilling dust grooves is determined.
  • Flow rate of drilling dust in the drilling dust grooves is determined.
  • conventional drills there are generally one or two, in exceptional cases also three, conveyor helical grooves available, which must have a corresponding groove cross section in order to enable the drilling dust to be transported away.
  • the required groove cross section basically weakens the core cross section of the drilling tool in the helical area, which can lead to strength problems in the helical shaft, in particular in the case of drilling tools with small diameters of, for example, 2 mm to 6 mm.
  • the present invention can solve the problem of the weakening of the core cross section as a result of introduced spiral spiral grooves according to the invention by replacing two spiral spiral grooves, e.g. six such grooves are used, which can be twisted e.g. of a hexagon steel.
  • a profile rod which is twisted only in the area of the conveying helix and has a polygonal cross section forms a multiplicity of conveying spirals which bring about very positive drilling dust transport.
  • the twisting, in particular, of a cross-sectionally hexagonal profile bar in the area of the conveyor helix therefore leads to useful results, in particular for drilling tools with smaller nominal diameters when used in commercially available turning or impact drills.
  • Hexagonal, square or triangular profiles can be used, the latter resulting in enlarged drilling dust grooves when twisted.
  • such rod-shaped blanks with a clamping shank required depending on the application, for. B. in an extrusion process or a forging process and the spiral section is used to produce the spiral conveyor z. B. subsequently twisted.
  • a special clamping shank can also be subsequently connected to a correspondingly produced, possibly already twisted conveyor spiral section by means of a suitable welding process.
  • a rod-shaped starting material can also be used as the polygonal profile, which has at least three symmetrically arranged and evenly or preferably concavely curved side faces, which in twisted form lead to enlarged drilling dust grooves.
  • Such a polygonal profile can also form the helical shaft in a twisted form and the clamping shaft in an untwisted form.
  • a hard metal insert is used on the face side of such a manufactured and twisted profile to form the drill head.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a drilling tool
  • FIG. 2 shows a side view of the drilling tool according to FIG. 1,
  • FIG. 2a shows a plan view of the drilling tool according to FIG. 2, 2b is an enlarged view of the illustration of FIG. 2a,
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment with a profile bar which is approximately triangular in cross section in the direction of the section line I-I in FIG. 2,
  • FIG. 5 shows the embodiment of FIG. 4 with concave side surfaces
  • FIGS. 1 to 3 shows an initial blank in side view for producing the drilling tool according to FIGS. 1 to 3,
  • Fig. 6a is a plan view of the blank according to Fig. 6 and
  • FIG. 7 shows a side view of the blank according to FIG. 6.
  • the rock drill 1 shown in FIGS. 1 to 3 consists in a first embodiment of a drill head 2, a helical shank 3 and a clamping shank 4.
  • the drill head has a commercially available roof-shaped hard metal cutting plate 5 which forms the nominal drill diameter D.
  • the helical shaft 3 consists of a hexagonal profile rod 6 as the starting material, as is shown in each case in a side view in FIGS. 6, 7.
  • This hexagonal profile bar can 6 and 7 can be produced in an extrusion process or a forging process together with a cylindrical clamping shank 4, the cylindrical clamping shank 4 having the diameter d 3 .
  • the hexagonal profile 6 is characterized by its width across flats s, the diagonal 8 being represented by the corner points 7 or by the longitudinal edges 7 'in FIG. 2b. If you twist such a profile about the longitudinal central axis 9 z. B. by 360 °, the result is shown in FIGS. 1 to 3 spiral conveyor with a circumference 10 with a
  • Diameter di which corresponds to the length of the diagonals 8 through the corner points 7.
  • the helix angle ⁇ of the groove increase, measured in relation to the longitudinal central axis, is 9 ⁇ 20-40 °.
  • the six key surfaces 11 of the hexagonal profile rod thus form the bottom of the drill groove groove in the twisted state, while the longitudinal edges 7 "of the hexagon profile form the line-shaped boundaries of the respective drill dust groove 12.
  • the drill dust groove 12 is consequently defined by the surface sections 11 and Circle 10 formed, as shown hatched in Fig. 2b.
  • the circumference 13 with the diameter D forms the outer boundary of the borehole due to the formation of the hard metal cutting edge 5, so that the actual drilling dust groove is formed between the circumference 13 and the drilling dust groove base 11.
  • the hexagonal profile 6 of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 is varied in the exemplary embodiment according to FIG. 4.
  • a circular basic profile 6 ' is used, with three key surfaces 11' spaced at a circumferential angle of 120 °, which are connected to one another via circular arc sections 14.
  • the diameter of this circumference 14 in turn corresponds to that Diameter d in Fig. 2b. If you twist one
  • Triangular profile results in the drilling dust grooves 12 'as shown in Fig. 4.
  • the arc angle ⁇ of the key surfaces 11 ' is the same size or greater than the arc angle ⁇ of the circular arc sections 14.
  • the angle ⁇ is z. B. ⁇ «60-70, preferably 65 °, the angle ⁇ is ⁇ « 50-60, preferably 55 °.
  • the key surface 11 'for enlarging the drilling dust groove 12' in FIG. 4 can also be arranged closer to the center of the circle 15, as is indicated, for example, by the auxiliary line 16.
  • the drilling dust groove 12 ′ increases when the circular arc section 14 is reduced.
  • the embodiment according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 essentially in that the key surfaces are designed as concave key surfaces 12 ′′ in order to further enlarge the drilling dust grooves 12 ′′.
  • Such an initial profile 6 ′′ also forms the circumference d lf in the twisted state as described for FIGS . 1 to 3.
  • the clamping shaft 14 with its diameter d 3 can, depending on the application, be adapted to the chuck of a hammer drill or an impact drill.
  • this clamping shaft 4 is designed as a conventional hammer drilling machine clamping shaft, as is standardized for hammer drilling machines.
  • connection between the spiral shaft 3 and the clamping shaft 4 takes place either via the manufacturing method by means of a Extrusion blank or a forging blank as shown in Fig. 6 and 7, wherein after the production of the blank, the feed spiral is produced by twisting the initial profile.
  • a rod-shaped polygonal profile can also be used, which is clamped at two ends and subsequently twisted in opposite directions. This can be connected to the clamping shank using a suitable welding process.
  • the order of the manufacturing steps can also be varied.
  • clamping shank can also be used as an untwisted polygonal profile, i. H. for example as a hexagonal profile 6 'or as a cross-sectionally triangular profile 6', 6 '' according to the representations in FIGS. 2b, 4 and 5.
  • the hard metal cutting insert 5 is inserted symmetrically into the triangular cross section of the twisted conveying spiral, i. H. the longitudinal axis 17 of the hard metal cutting edge points in the direction of a tip 18 of the triangular cross section.
  • the polygonal profile to be twisted for the conveying helix can also be a square profile or rectangular profile, provided that this should not simultaneously serve as a clamping shaft - in the untwisted state.

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Abstract

The invention relates to a drilling tool, especially a rock drill. According to the invention, the helical stem consists of a polygonal rod without wings or ribs. Said rod is twisted to form a cutting twist. The clamping stem is configured for accommodation in a hammer drill machine.

Description

"Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer""Drilling tool, in particular rock drill"
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drilling tool, in particular a rock drill according to the preamble of claim 1.
Stand der Technik;State of the art;
Bohrwerkzeuge und insbesondere Gesteinsbohrer bestehen im Allgemeinen aus einem mit einer Hartmetall-Schneidplatte bestückten Bohrerkopf, aus einem Wendelschaft mit Förderwendel für Bohrmehl bzw. Bohrklein und aus einem Einspannschaft, welcher je nach Maschinentyp der Antriebsmaschine ausgebildet ist.Drilling tools and in particular rock drills generally consist of a drill head equipped with a hard metal cutting insert, a helical shaft with a conveying helix for drilling dust or drilling cuttings and a clamping shank which is designed depending on the machine type of the drive machine.
Üblicherweise wird die Förderwendel bei einem Gesteinsbohrer durch spanabhebende Bearbeitung, ggf. jedoch auch spanlos hergestellt. Aus der DE 69 33 778-U oder auch aus der EP 0 361 189 AI sind auch Bohrwerkzeuge bekannt geworden, die aus Profilstäben mit einem oder mehreren angesetzten Flügeln oder Rippen bestehen, wobei die Förderwendel durch eine Verdrillung eines solchen stangenförmigen oder stabförmigen Rohlings hergestellt wird. Dabei bildet das Einspannende des Bohrwerkzeugs gemäß der DE 69 33 778 eine formschlüssige Mitnahme in einem üblichen Spannfutter mit drei beweglichen Backen (3-Backenfutter) z. B. einer entsprechenden Schlagbohrmaschine.In the case of a rock drill, the feed spiral is usually produced by machining, but possibly also without cutting. Drilling tools are also known from DE 69 33 778-U or also from EP 0 361 189 AI which consist of profiled bars with one or more attached wings or ribs, the conveying helix being produced by twisting such a rod-shaped or rod-shaped blank . The clamping end of the drilling tool according to DE 69 33 778 forms a positive entrainment in a conventional chuck with three movable jaws (3-jaw chuck) z. B. a corresponding impact drill.
Auch beim Bohrwerkzeug gemäß der EP 0 361 389 wird ein stangenförmiger Rohling mit wenigstens einer seitlichen Rippe verwendet, der zu einer Förderwendel verdrillt ist. Der Einspannschaft ist als Sechskantprofil ausgebildet, welches an der Förderwendel einstückig befestigt ist.In the drilling tool according to EP 0 361 389, too, a rod-shaped blank with at least one lateral rib is used used, which is twisted into a conveyor spiral. The clamping shaft is designed as a hexagonal profile, which is attached in one piece to the conveyor spiral.
Bei den genannten Bohrwerkzeugen wird grundsätzlich der gemeinsame Gedanke verfolgt, das jedes stangenförmige Ausgangsmaterial zumindest mit einer, vorzugsweise zwei oder auch drei Längsrippen oder Flügeln versehen werden muß, um eine ausreichend große Förderwendelnut für den Bohrmehltransport zu erhalten. Dies setzt aber teureres, nicht handelsübliches Stangenmaterial als Ausgangsprodukt voraus.In the case of the drilling tools mentioned, the basic principle is pursued that each rod-shaped starting material must be provided with at least one, preferably two or even three longitudinal ribs or wings in order to obtain a sufficiently large helical groove for the transport of drilling dust. However, this requires more expensive, not commercially available bar material as the starting product.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung:Object and advantages of the invention:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Herstellung für ein Bohrwerkzeug zu schaffen, wobei insbesondere auf eine spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung der Förderwendel verzichtet werden soll. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Bohrwerkzeugs nach Anspruch 1 angegeben.The invention has for its object to provide an inexpensive manufacture for a drilling tool, in particular a machining operation for the production of the feed spiral should be dispensed with. This object is achieved on the basis of a drilling tool according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of claim 1. Advantageous and expedient developments of the drilling tool according to claim 1 are specified in the subclaims.
Der Erfindung liegt die an sich erstaunliche Erkenntnis zugrunde, daß die Herstellung einer wirksamen Förderwendel auch durch ein rippenloses oder flügelloses Mehrkantprofil möglich ist, welches zur Herstellung der Förderwendel verdrillt wird. Üblicherweise schlägt der Stand der Technik hierfür grundsätzlich Profile mit wenigstens einem rippenförmigen Ansatz vor. Demgegenüber verwendet die vorliegende Erfindung jedoch als Ausgangsmaterial einen Polygon-Profilstab wie z. B. einen herkömmlichen Sechskantstahl mit einem Sechskantprofil als Rohling, welcher zu einer Förderwendel verdrillt wird.The invention is based on the astonishing knowledge per se that the production of an effective conveyor helix is also possible through a ribless or wingless polygonal profile which is twisted to produce the conveyor helix. The prior art usually proposes profiles with at least one rib-shaped attachment for this purpose. In contrast, however, the present invention uses a polygonal profile bar such as z. B. a conventional hexagonal steel with a hexagonal profile as a blank, which is twisted into a spiral conveyor.
Die Erfindung geht an sich von der Erkenntnis aus, daß die Bohrleistung von Bohrwerkzeugen maßgeblich 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.The invention is based on the knowledge that the drilling performance of drilling tools is largely determined by what can be achieved Flow rate of drilling dust in the drilling dust grooves is determined. For conventional drills, there are generally one or two, in exceptional cases also three, conveyor helical grooves available, which must have a corresponding groove cross section in order to enable the drilling dust to be transported away. However, the required groove cross section basically weakens the core cross section of the drilling tool in the helical area, which can lead to strength problems in the helical shaft, in particular in the case of drilling tools with small diameters of, for example, 2 mm to 6 mm.
Die vorliegende Erfindung kann aber das Problem der Schwächung des Kernquerschnitts infolge eingebrachter Förderwendelnuten erfindungsgemäß dadurch lösen, indem anstelle von üblicherweise zwei Förderwendelnuten z.B. sechs solcher Nuten verwendet werden, die durch Verdrillung z.B. eines Sechskantstahls entstehen. Hierdurch wird die Arbeitsleistung der BohrmehlfOrderung von üblicherweise einer oder zweier Nuten auf z.B. sechs Förderwendelnuten verteilt, wodurch die Nutentiefe sehr viel geringer gehalten werden kann und damit eine besonders hohe Wendelschaftsteifigkeit erzielt wird.However, the present invention can solve the problem of the weakening of the core cross section as a result of introduced spiral spiral grooves according to the invention by replacing two spiral spiral grooves, e.g. six such grooves are used, which can be twisted e.g. of a hexagon steel. As a result, the workload of drilling dust extraction from usually one or two grooves to e.g. six feed spiral grooves distributed, whereby the groove depth can be kept much smaller and thus a particularly high spiral shaft stiffness is achieved.
Es hat sich demzufolge als äußerst überraschend gezeigt, daß beispielsweise ein lediglich im Bereich der Förderwendel verdrillter, im Querschnitt polygonförmiger Profilstab eine Vielzahl von Förderwendeln bildet, die einen sehr positiven Bohrmehltransport bewerkstelligen. Die Verdrillung insbesondere eines im Querschnitt sechseckigen Profilstabes im Bereich der Förderwendel führt deshalb zu brauchbaren Ergebnissen insbesondere für Bohrwerkzeuge mit kleineren Nenndurchmessern beim Einsatz in handelsübliche Dreh- bzw. Schlagbohrmaschinen.It has therefore turned out to be extremely surprising that, for example, a profile rod which is twisted only in the area of the conveying helix and has a polygonal cross section forms a multiplicity of conveying spirals which bring about very positive drilling dust transport. The twisting, in particular, of a cross-sectionally hexagonal profile bar in the area of the conveyor helix therefore leads to useful results, in particular for drilling tools with smaller nominal diameters when used in commercially available turning or impact drills.
Verwendet werden können Sechskantprofile, Vierkant- oder Dreikantprofile, wobei letztere bei dessen Verdrillung vergrößerte Bohrmehlnuten ergeben. In bevorzugter Ausführungsform werden derartige stangenförmige Rohlinge mit einem je nach Anwendungsfall erforderlichen Einspannschaft z. B. in einem Fließpreßverfahren oder einem Schmiedeverfahren hergestellt und der Wendelabschnitt wird zur Herstellung der Förderwendel z. B. nachfolgend verdrillt. Ein spezieller Einspannschaft kann auch nachträglich durch ein geeignetes Schweißverfahren mit einem entsprechend hergestellten, ggf. bereits verdrillten Förderwendelabschnitt verbunden werden.Hexagonal, square or triangular profiles can be used, the latter resulting in enlarged drilling dust grooves when twisted. In a preferred embodiment, such rod-shaped blanks with a clamping shank required depending on the application, for. B. in an extrusion process or a forging process and the spiral section is used to produce the spiral conveyor z. B. subsequently twisted. A special clamping shank can also be subsequently connected to a correspondingly produced, possibly already twisted conveyor spiral section by means of a suitable welding process.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann auch ein stangenförmiges Ausgangsmaterial als Mehrkantprofil verwendet werden, welches wenigstens drei symmetrisch angeordnete und eben oder vorzugsweise konkav gewölbte Seitenfläche aufweist, die in verdrillter Form zu vergrößerten Bohrmehlnuten führen. Ein solches Mehrkantprofil kann insgesamt auch in verdrillter Form den Wendelschaft und in unverdrillter Form den Einspannschaft bilden.In a special embodiment of the invention, a rod-shaped starting material can also be used as the polygonal profile, which has at least three symmetrically arranged and evenly or preferably concavely curved side faces, which in twisted form lead to enlarged drilling dust grooves. Such a polygonal profile can also form the helical shaft in a twisted form and the clamping shaft in an untwisted form.
Einem solchen hergestellten und verdrillten Profil wird stirnseitig eine Hartmetall-Schneidplatte zur Bildung des Bohrerkopfes eingesetzt.A hard metal insert is used on the face side of such a manufactured and twisted profile to form the drill head.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnungen erläuternden Ausführungsbeispiel. Es zeigen:Further details and advantages result from the exemplary embodiment explained below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für ein Bohrwerkzeug,1 is a perspective view of a first embodiment of a drilling tool,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1,2 shows a side view of the drilling tool according to FIG. 1,
Fig. 2a eine Draufsicht auf das Bohrwerkzeug nach Fig. 2, Fig. 2b eine vergrößerte Darstellung der Abbildung nach Fig. 2a,2a shows a plan view of the drilling tool according to FIG. 2, 2b is an enlarged view of the illustration of FIG. 2a,
Fig. 3 das Bohrwerkzeug nach Fig. 2 in Seitenansicht,3 the drilling tool according to FIG. 2 in side view,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem im Querschnitt etwa dreieckförmigen Profilstab in Richtung der Schnittlinie I-I in Fig. 2,4 shows a further exemplary embodiment with a profile bar which is approximately triangular in cross section in the direction of the section line I-I in FIG. 2,
Fig. 5 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit konkav gewölbten Seitenflächen,5 shows the embodiment of FIG. 4 with concave side surfaces,
Fig. 6 ein Ausgangsrohling in Seitenansicht zur Herstellung des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1 bis 3,6 shows an initial blank in side view for producing the drilling tool according to FIGS. 1 to 3,
Fig. 6a eine Draufsicht auf den Rohling nach Fig. 6 undFig. 6a is a plan view of the blank according to Fig. 6 and
Fig. 7 eine Seitenansicht des Rohlings nach Fig. 6.7 shows a side view of the blank according to FIG. 6.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele:Description of the embodiments:
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gesteinsbohrer 1 besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Bohrerkopf 2, aus einem Wendelschaft 3 sowie einem Einspannschaft 4. Der Bohrerkopf weist eine handelsübliche, dachförmige Hartmetall- Schneidplatte 5 auf, die den Bohrernenndurchmesser D bildet.The rock drill 1 shown in FIGS. 1 to 3 consists in a first embodiment of a drill head 2, a helical shank 3 and a clamping shank 4. The drill head has a commercially available roof-shaped hard metal cutting plate 5 which forms the nominal drill diameter D.
Der Wendelschaft 3 besteht als Ausgangsmaterial aus einem Sechskantprofilstab 6, wie er in den Fig. 6, 7 jeweils in Seitenansicht dargestellt ist. Dieser Sechskantprofilstab kann gemäß der Darstellung in den Fig. 6 und 7 in einem Fließpreßverfahren oder einem Schmiedeverfahren gemeinsam mit einem zylindrischen Einspannschaft 4 hergestellt werden, wobei der zylindrischen Einspannschaft 4 den Durchmesser d3 aufweist.The helical shaft 3 consists of a hexagonal profile rod 6 as the starting material, as is shown in each case in a side view in FIGS. 6, 7. This hexagonal profile bar can 6 and 7 can be produced in an extrusion process or a forging process together with a cylindrical clamping shank 4, the cylindrical clamping shank 4 having the diameter d 3 .
Das Sechskantprofil 6 wird durch seine Schlüsselweite s charakterisiert, wobei die Diagonale 8 durch die Eckpunkte 7 bzw. durch die Längskanten 7' in Fig. 2b dargestellt ist. Verdrillt man ein solches Profil um die Längsmittelachse 9 z. B. um 360°, so ergibt sich die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte spiralförmige Förderwendel mit einem Umkreis 10 mit einemThe hexagonal profile 6 is characterized by its width across flats s, the diagonal 8 being represented by the corner points 7 or by the longitudinal edges 7 'in FIG. 2b. If you twist such a profile about the longitudinal central axis 9 z. B. by 360 °, the result is shown in FIGS. 1 to 3 spiral conveyor with a circumference 10 with a
Durchmesser di, welcher der Länge der Diagonalen 8 durch die Eckpunkte 7 entspricht. Der Drallwinkel α der Nutensteigerung beträgt gemessen zur Längsmittelachse 9 α « 20 - 40°.Diameter di, which corresponds to the length of the diagonals 8 through the corner points 7. The helix angle α of the groove increase, measured in relation to the longitudinal central axis, is 9 α 20-40 °.
Die im Ausgangsrohling der Fig. 6 und 7 gebildeten sechs Schlüsselflächen 11 des Sechskantprofilstab bilden demzufolge im verdrillten Zustand den Bohrmehlnutengrund, während die Längskanten 7 " des Sechskantprofils die linienförmigen Begrenzungen der jeweiligen Bohrmehlnut 12 bilden. Die Bohrmehlnut 12 wird demzufolge durch die Flächenabschnitte 11 und den Umkreis 10 gebildet, wie dies in Fig. 2b schraffiert dargestellt ist.6 and 7, the six key surfaces 11 of the hexagonal profile rod thus form the bottom of the drill groove groove in the twisted state, while the longitudinal edges 7 "of the hexagon profile form the line-shaped boundaries of the respective drill dust groove 12. The drill dust groove 12 is consequently defined by the surface sections 11 and Circle 10 formed, as shown hatched in Fig. 2b.
Selbstverständlich bildet der Umkreis 13 mit dem Durchmesser D die äußere Begrenzung des Bohrloches aufgrund der Ausbildung der Hartmetall-Schneide 5, so daß sich die eigentliche Bohrmehlnut zwischen dem Umkreis 13 und dem Bohrmehlnutengrund 11 bildet.Of course, the circumference 13 with the diameter D forms the outer boundary of the borehole due to the formation of the hard metal cutting edge 5, so that the actual drilling dust groove is formed between the circumference 13 and the drilling dust groove base 11.
Das Sechskantprofil 6 des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 3 wird im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 variiert. Hier wird ein kreisförmiges Grundprofil 6' verwendet, mit drei in einem Umlaufwinkel von 120° beabstandeten Schlüsselflächen 11', die über Kreisbogenabschnitte 14 miteinander verbunden sind. Der Durchmesser dieses Umkreises 14 entspricht wiederum dem Durchmesser d\ in Fig. 2b. Verdrillt man ein solchesThe hexagonal profile 6 of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 is varied in the exemplary embodiment according to FIG. 4. Here, a circular basic profile 6 'is used, with three key surfaces 11' spaced at a circumferential angle of 120 °, which are connected to one another via circular arc sections 14. The diameter of this circumference 14 in turn corresponds to that Diameter d in Fig. 2b. If you twist one
Dreikantprofil so ergeben sich die Bohrmehlnuten 12' wie in Fig. 4 dargestellt.Triangular profile results in the drilling dust grooves 12 'as shown in Fig. 4.
Die Senkrechten auf die Schlüsselflächen 11' in Fig. 4, durch den Mittelpunkt 15, schließen einen Winkel ß = 120° ein.4, through the center 15, enclose an angle β = 120 °.
Der Bogenwinkel γ der Schlüsselflächen 11' ist gleich groß oder größer, als der Bogenwinkel δ der Kreisbogenabschnitte 14. Der Winkel γ beträgt z. B. γ « 60-70, vorzugsweise 65°, der Winkel δ beträgt δ « 50-60, vorzugsweise 55°.The arc angle γ of the key surfaces 11 'is the same size or greater than the arc angle δ of the circular arc sections 14. The angle γ is z. B. γ «60-70, preferably 65 °, the angle δ is δ« 50-60, preferably 55 °.
Selbstverständlich kann die Schlüsselfläche 11' zur Vergrößerung der Bohrmehlnut 12' in Fig. 4 auch näher zum Kreismittelpunkt 15 angeordnet sein, wie dies bspw. durch die Hilfslinie 16 angedeutet ist. Hierdurch vergrößert sich die Bohrmehlnut 12' bei Verkleinerung des Kreisbogenabschnitts 14.Of course, the key surface 11 'for enlarging the drilling dust groove 12' in FIG. 4 can also be arranged closer to the center of the circle 15, as is indicated, for example, by the auxiliary line 16. As a result, the drilling dust groove 12 ′ increases when the circular arc section 14 is reduced.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 4 im Wesentlichen dadurch, daß die Schlüsselflächen als konkav ausgebildete Schlüsselflächen 12 ' ' ausgebildet sind, um die Bohrmehlnuten 12'' noch weiter zu vergrößern. Auch ein solches Ausgangsprofil 6'' bildet im verdrillten Zustand den Umkreis dlf wie zu Fig. 1 bis 3 beschrieben.The embodiment according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 essentially in that the key surfaces are designed as concave key surfaces 12 ″ in order to further enlarge the drilling dust grooves 12 ″. Such an initial profile 6 ″ also forms the circumference d lf in the twisted state as described for FIGS . 1 to 3.
Der Einspannschaft 14 mit seinem Durchmesser d3 kann je nach Anwendungsfall an das Bohrfutter einer Hammerbohrmaschine oder auch einer Schlagbohrmaschine angepaßt werden. Insbesondere wird dieser Einspannschaft 4 als herkömmlicher Hammerbohrmaschinen- Einspannschaft ausgebildet, wie er für Hammerbohrmaschinen genormt ist.The clamping shaft 14 with its diameter d 3 can, depending on the application, be adapted to the chuck of a hammer drill or an impact drill. In particular, this clamping shaft 4 is designed as a conventional hammer drilling machine clamping shaft, as is standardized for hammer drilling machines.
Die Verbindung zwischen Wendelschaft 3 und Einspannschaft 4 erfolgt entweder über das Herstellungsverfahren mittels eines Fließpreßrohlings oder eines Schmiederohlings gemäß der Darstellung in Fig. 6 und 7, wobei nach Herstellung des Rohlings die Förderwendel durch Verdrillung des Ausgangsprofils hergestellt wird. Es kann jedoch auch ein stangenförmiges Mehrkantprofil verwendet werden, welches an zwei Enden eingespannt und nachfolgend gegenläufig verdrillt wird. Dieses kann mittels eines geeigneten Schweißverfahrens mit dem Einspannschaft verbunden werden. Selbstverständlich kann auch die Reihenfolge der Herstellungsschritte variiert werden.The connection between the spiral shaft 3 and the clamping shaft 4 takes place either via the manufacturing method by means of a Extrusion blank or a forging blank as shown in Fig. 6 and 7, wherein after the production of the blank, the feed spiral is produced by twisting the initial profile. However, a rod-shaped polygonal profile can also be used, which is clamped at two ends and subsequently twisted in opposite directions. This can be connected to the clamping shank using a suitable welding process. Of course, the order of the manufacturing steps can also be varied.
Weiterhin kann auch der Einspannschaft als unverdrilltes Mehrkantprofil verwendet werden, d. h. zum Beispiel als Sechskantprofil 6 ' oder als in Querschnitt dreieckförmiges Profil 6', 6'' gemäß den Darstellungen in den Fig. 2b, Fig. 4 und 5.Furthermore, the clamping shank can also be used as an untwisted polygonal profile, i. H. for example as a hexagonal profile 6 'or as a cross-sectionally triangular profile 6', 6 '' according to the representations in FIGS. 2b, 4 and 5.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 wird die Hartmetall-Schneidplatte 5 symmetrisch in den dreieckförmigen Querschnitt der verdrillten Förderwendel eingesetzt, d. h. die Längsachse 17 der Hartmetall-Schneide zeigt in Richtung einer Spitze 18 des dreieckförmigen Querschnitts.In the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, the hard metal cutting insert 5 is inserted symmetrically into the triangular cross section of the twisted conveying spiral, i. H. the longitudinal axis 17 of the hard metal cutting edge points in the direction of a tip 18 of the triangular cross section.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. Insbesondere kann das zu verdrillende Mehrkantprofil für die Förderwendel auch ein Vierkantprofil oder Rechteckprofil sein, sofern dieses nicht gleichzeitig - in unverdrilltem Zustand - als Einspannschaft dienen soll. Bezugszeichenliste:The invention is not limited to the exemplary embodiment described. Rather, it also encompasses all professional further training within the framework of intellectual property rights claims. In particular, the polygonal profile to be twisted for the conveying helix can also be a square profile or rectangular profile, provided that this should not simultaneously serve as a clamping shaft - in the untwisted state. Reference symbol list:
1. Gesteinsbohrer1. Rock drill
2. Bohrerkopf2. Drill head
3. Wendelschaft3. Spiral shaft
4. Einspannschaft4. Team
5. HM-Schneidplatte5. HM cutting insert
6. Sechskantprofilstab6. Hexagon profile bar
7. Eckpunkte/ Längskante7. Corner points / longitudinal edge
8. Diagonale8. Diagonal
9. Längsmittelachse9. Longitudinal central axis
10. Umkreis10th radius
11. Schlüsselfläche11. Key surface
12. Bohrmehlnut12. Drill dust groove
13. Umkreis13. Circle
14. Kreisbogenabschnitt14. Circular arc section
15. Mittelpunkt15. Center point
16. Hilfslinie16th auxiliary line
17. Längsachse von 517. Longitudinal axis of 5
18. Spitze 18th tip

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Bohrwerkzeug, insbesondere Gesteinsbohrer mit einem Bohrerkopf, einem Einspannschaft und einem dazwischen liegenden Wendelschaft, der aus einem verdrillten Profilstab gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der noch unverdrillte Wendelschaft (3) aus einem Polygon-Profilstab besteht, welcher zu einer Förderwendel (3) verdrillt ist und daß das Einspannende wahlweise zur Aufnahme in einer Hammerbohrmaschine oder einem Dreibackenfutter einer Bohrbzw. Schlagbohrmaschine ausgebildet ist.1. drilling tool, in particular rock drill with a drill head, a clamping shank and an intermediate spiral shank, which is formed from a twisted profile rod, characterized in that the still untwisted spiral shank (3) consists of a polygonal profile rod, which to a conveyor helix (3 ) is twisted and that the clamping end can either be held in a hammer drill or a three-jaw chuck of a drill or Impact drill is designed.
2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial für das Bohrwerkzeug ( 1) aus einem Fließpreßrohling oder Schmiederohling oder ähnlichem besteht, mit einem im Querschnitt polygonartigen Mehrkantprofil (6, 6', 6'") im Bereich des Wendelschaftes (3) und einem vorzugsweise zylindrischen Einspannschaft (4 ) , wobei der Wendelschaft (3) zu einer Förderwendel verdrillt ist.2. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the starting material for the drilling tool (1) consists of an extrusion blank or forging blank or the like, with a polygonal cross-sectional profile (6, 6 ', 6' ") in the region of the helical shaft (3rd ) and a preferably cylindrical clamping shaft (4), the spiral shaft (3) being twisted into a conveying spiral.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannschaft (4) mittels eines Schweißverfahrens mit dem Wendelschaft (3) verbunden ist.3. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the clamping shaft (4) is connected to the helical shaft (3) by means of a welding process.
4. Bohrwerkzeug nach einem der der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelschaft (3) und ggf. der Einspannschaft (4) nach Art eines handelsüblichen Sechskantprofils (6) ausgebildet ist, welches zur Bildung der Förderwendelnuten verdrillt ist. 4. Drilling tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the helical shaft (3) and possibly the clamping shaft (4) is designed in the manner of a commercially available hexagonal profile (6) which is twisted to form the conveyor helical grooves.
5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsprofil für den Wendelschaft ( 3 ) und ggf . für den Einspannschaft (4 ) aus einem kreiszylindrischen Querschnitt besteht, mit wenigstens drei symmetrisch angeordneten, ebenen oder konkav gewölbten5. Drilling tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the starting profile for the helical shaft (3) and, if necessary. for the clamping shank (4) consists of a circular cylindrical cross section, with at least three symmetrically arranged, flat or concave arches
Seitenflächen (11', 11''), deren jeweiliger Bogenwinkel γ gleich groß oder größer ist als der Bogenwinkel δ des dazwischen liegenden zylindrischen Kreisbogenabschnitts ( 14 ) .Side surfaces (11 ', 11' '), the respective arc angle γ of which is equal to or greater than the arc angle δ of the cylindrical circular arc section (14) lying between them.
6. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannschaft als Hammerbohrmaschinen-Einspannschaft ausgebildet ist.6. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping shaft is designed as a hammer drill clamping shaft.
7. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf eine dachförmige Hartmetall- Schneidplatte (5) aufweist.7. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the drilling head has a roof-shaped hard metal cutting plate (5).
8. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall-Schneidplatte (5) symmetrisch in einem im Querschnitt sechskantförmigen oder dreieckförmigen Förderwendel-Profilstab (6, 6', 6*') eingesetzt ist, wobei die Längsachse (17) der Hartmetall- Schneidplatte durch die Eckpunkte (7 ) des Sechskantprofils (6) oder durch die Spitze (8) des dreieckförmigen Querschnitts verläuft.8. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the hard metal cutting insert (5) is used symmetrically in a hexagonal or triangular-shaped conveyor coil profile bar (6, 6 ', 6 *'), the longitudinal axis (17) the carbide insert through the corner points (7) of the hexagonal profile (6) or through the tip (8) of the triangular cross-section.
9. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der noch unverdrillte Wendelschaft (3) aus einem im Querschnitt symmetrischen und flügellosen bzw. rippenlosen Polygon-Profilstab oder Mehrkantprofilstab besteht.9. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the still untwisted helical shaft (3) consists of a cross-sectionally symmetrical and wingless or ribless polygonal profile bar or polygonal profile bar.
10. Bohrwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelschaft (3) aus einem verdrillten, im Querschnitt vierkant- oder rechteckförmigen Profilstab besteht. 10. Drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the helical shaft (3) consists of a twisted, square or rectangular profile bar in cross section.
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