DE10306645B3

DE10306645B3 - Schlagdrehbohrer mit Hartstoffschneiden

Info

Publication number: DE10306645B3
Application number: DE2003106645
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Schad; Serhey Khandozhko; Reinhard Bertsch; Cord-Henrik Surberg
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2023-02-19

Abstract

Ein Schlagdrehbohrer (2) mit mehreren im Bohrkopf (3) befestigten Hartstoffschneiden (4a, 4b), von denen zumindest eine erste Hartstoffschneide (4a) starr mit dem Bohrkopf (3) verbunden ist, wobei zumindest eine tangential versetzte, zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) axial nachgiebig versetzbar geführt ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet einen von einer Werkzeugmaschine drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer mit mehreren Hartstoffschneiden in einem Bohrkopf, insbesondere für Gestein.
Bei üblichen, über ihr Einsteckende drehend und schlagend beauflagten, Schlagdrehbohrern sind im Bohrkopf mit einem Bohrradius R Hartstoffschneiden mit mehreren tangential versetzten Schneidkanten befestigt, die starr mit dem Bohrkopf verbunden sind und insbesondere den Schlagimpuls zur oberflächlichen Zermürbung des spröden Materials nutzen. Damit verbunden ist notwendigerweise eine schnelle Abstumpfung der Schneidkanten auf einen, über die Nutzungsdauer gemittelten, Kantenradius grösser R/20. Diese stumpfe Schneidkante ist nicht für die scherende Bearbeitung des Materials optimiert, da die Drehung nicht primär der Schneidwirkung einer scharfen Schneidkante, wie bei der spanenden Bearbeitung duktiler Materialien, sondern der Umsetzung der stumpfen Schneidkante für den nächsten Schlag sowie optional der Entfernung des Bohrmehls über eine Wendel dient.

Nach der EP169402B1 ist bei einem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer eine axial zum Bohrkopf freiliegende Hartstoffschneide mit zwei diametralen Schneidkanten seitlich im Bohrkopf verlötet. Nach der US5184925 ist axial zwischen der Hartstoffschneide mit zwei diametralen Schneidkanten und dem Bohrkopf ein steifer Befestigungsbalken angeordnet. In all diesen Schlagdrehbohrern dienen die stumpfen Schneidkanten primär zur oberflächlichen Zermürbung des spröden Materials.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Steigerung des Bohrfortschritts bei Schlagdrehbohrern.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäss sind bei einem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer im Bohrkopf mehrere Hartstoffschneiden befestigt, von denen zumindest eine erste Hartstoffschneide starr mit dem Bohrkopf verbunden ist, wobei zumindest eine tangential versetzte zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf axial nachgiebig versetzbar geführt ist.

Durch je eine zum Bohrkopf starr verbundene und eine axial nachgiebig versetzbar geführte Hartstoffschneide wird bei dem drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer ein und derselbe Oberflächenbereich des zu bearbeitenden Materials wiederholt alternierend mit der starr verbundenen Hartstoffschneide mit einer durch die Schläge abgestumpften Schneidkante zuerst zermürbt und mit der axial nachgiebig versetzbar geführten Hartstoffschneide mit einer durch Schläge kaum abgestumpften Schneidkante, welche somit länger scharf bleibt, anschliessend scherend abgetragen. Dieser scherende Abtrag der bereits zermürbten Materialschicht über die axial nachgiebig versetzbar geführte zweite Hartstoffschneide steigert wesentlich den Bohrfortschritt bezüglich eines Schlagdrehbohrers mit ausschliesslich starr verbundenen ersten Hartstoffeinsätzen.

Vorteilhaft ist die erste Hartstoffschneide als eine sich diametral über den Bohrkopf erstreckende, in einen ersten Axialschlitz eingelötete Schneidplatte ausgebildet, wodurch die sich längs des Schafts des Schlagdrehbohrers fortpflanzenden Schlagimpulse optimal über die Schneidplatte in das Material einleitbar sind.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf in einem zweiten Axialschlitz axial begrenzt beweglich geführt, optional formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten und Führungsstege an sich axial erstreckenden Seitenflächen des Axialschlitzes bzw. der zweiten Hartstoffschneide, wodurch hohe Scherkräfte von der zweite Hartstoffschneide auf den Bohrkopf übertragen werden können.

Vorteilhaft verläuft der zweite Axialschlitz radial, wodurch bei der Scherung keine Radialkraftkomponenten auf die zweite Hartstoffschneide einwirken.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide als PKD (polykristlliner Diamant) – Einsatz ausgebildet, welcher weiter vorteilhaft einen rechteckigen Sockel zum drehfest orientierten Einsatz in Sacklöcher oder Axialschlitze aufweist, wodurch die Stirnkante des PKD – Einsatzes über die gesamte Nutzungsdauer eine scharfe Schneidkante ausbildet.

Vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf über eine axial dazwischen angeordnete Feder wie eine Blattfeder oder Spiralfeder gelagert, wodurch die axial flexible Lagerung über ein Bauteil erzielt wird.

Alternativ vorteilhaft ist die zweite Hartstoffschneide im Bohrkopf über einen axial dazwischen angeordneten Elastomerkörper gelagert, wodurch dessen im Vergleich zum Bohrkopf aus Stahl wesentlich geringerer Elastizitätsmodul die axial flexible Lagerung über ein Medium erzielt.

Vorteilhaft ist der Elastomerkörper im Bohrkopf am Boden eines axialen Sackloches angeordnet, welches die zweite Hartstoffschneide dichtend abschliesst, wodurch sich im Elastomerkörper ein allseitiger hydrostatischer Druck ausbildet, der mit seinem im Vergleich zum Bohrkopf aus Stahl wesentlich geringeren Kompressionsmodul die axial flexible Lagerung bewirkt sowie zugleich ein Wegdrücken oder Verunreinigen des Elastomerkörpers verhindert.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
1 als Schlagdrehbohrer,
2 einer Einzelheit,
3 als Variante der Einzelheitl,
4 als Variante der Einzelheit,
Nach 1 sind bei einem über ein Einsteckende 1 drehend und schlagend angetriebenen Schlagdrehbohrer 2 in einem Bohrkopf 3 mehrere Hartstoffschneiden 4a, 4b befestigt.
Nach 2 ist eine erste Hartstoffschneide 4a starr mit dem Bohrkopf 3 verbunden und eine dazu tangential versetzte zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 axial nachgiebig versetzbar geführt. Die erste Hartstoffschneide 4a ist als eine sich diametral über den Bohrkopf 3 erstreckende, in einen ersten Axialschlitz 5a eingelötete Schneidplatte mit einer stumpfen Schneidkante 6 ausgebildet. Die zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 in einem radialen, zweiten Axialschlitz 5b axial begrenzt beweglich geführt, indem sie formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten 7 und Führungsstege 8 an sich axial erstreckenden Seitenflächen des zweiten Axialschlitzes 5b bzw. der zweiten Hartstoffschneide 4b ineinander eingreift. Die als Nebenschneide mit einer PKD-Schicht 9 mit einer scharfen Schneidkante 6 und einem rechteckigen Sockel 10 ausgebildete zweite Hartstoffschneide 4b ist im Bohrkopf 3 über einen axial dazwischen angeodneten Elastomerkörper 11 nachgiebig versetzbar gelagert. Eine auf die zweite Hartstoffschneide 4b einwirkende Normalkraft F_N führt somit zu einem vom Elastomerkörper 11 bestimmten axialen Eindringen X in den Bohrkopf 3.
Nach 3 ist die zweite Hartstoffschneide 4b im Bohrkopf 3 über ein axial dazwischen angeordnetes Feder 12 in Form einer Spiralfeder axial nachgiebig versetzbar gelagert.
Nach 4 ist der Elastomerkörper 11 im Bohrkopf 3 am Boden eines axialen Sackloches 13 angeordnet, welchen die zweite Hartstoffschneide 4b dichtend abschliesst.

Claims

Schlagdrehbohrer mit mehreren im Bohrkopf (3) befestigten Hartstoffschneiden (4a, 4b), von denen zumindest eine erste Hartstoffschneide (4a) starr mit dem Bohrkopf (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine tangential versetzte, zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) axial nachgiebig versetzbar geführt ist.
Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hartstoffschneide (4a) als eine sich diametral über den Bohrkopf (3) erstreckende, in einen ersten Axialschlitz (5a) eingelötete, Schneidplatte ausgebildet ist.
Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) in einem zweiten Axialschlitz (5b) axial begrenzt beweglich geführt ist, optional formschlüssig über einander zugeordnete Führungsnuten (7) und Führungsstege (8) an sich axial erstreckenden Seitenflächen des Axialschlitzes (5b) bzw. der zweiten Hartstoffschneide (4b).
Schlagdrehbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Axialschlitz (5b) radial verläuft.
Schlagdrehbohrer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) als PKD – Einsatz ausgebildet ist, welcher optional einen rechteckigen Sockel (10) aufweist.
Schlagdrehbohrer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) über eine axial dazwischen angeordnete Feder (12) gelagert ist.
Schlagdrehbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartstoffschneide (4b) im Bohrkopf (3) über einen axial dazwischen angeordneten Elastomerkörper (11) gelagert ist.
Schlagdrehbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (11) im Bohrkopf (3) am Boden eines axialen Sackloches (12) angeordnet ist, welchen die zweite Hartstoffschneide (4b) dichtend abschliesst.