EP0363734A2 - Drilling tool with a helical conveying part - Google Patents

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EP0363734A2
EP0363734A2 EP89117878A EP89117878A EP0363734A2 EP 0363734 A2 EP0363734 A2 EP 0363734A2 EP 89117878 A EP89117878 A EP 89117878A EP 89117878 A EP89117878 A EP 89117878A EP 0363734 A2 EP0363734 A2 EP 0363734A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drilling
pitch
angle
drilling tool
helix
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.)
Granted
Application number
EP89117878A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0363734A3 (en
EP0363734B1 (en
Inventor
Bernhard Moser
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.)
Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Robert Bosch Power Tools GmbH
Original Assignee
Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
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 Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG, Hawera Probst GmbH filed Critical Hawera Probst Hartmetall Werk Zeugfabrik Ravensburgh KG
Publication of EP0363734A2 publication Critical patent/EP0363734A2/en
Publication of EP0363734A3 publication Critical patent/EP0363734A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0363734B1 publication Critical patent/EP0363734B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/22—Rods or pipes with helical structure
    • 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
    • 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
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/58—Chisel-type inserts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/909—Having peripherally spaced cutting edges
    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool according to the preamble of claim 1.
  • a drilling tool of the generic type has become known from EP-B1 0 126 409.
  • the drilling dust groove does not run with a constant slope over its entire length. Rather, it has its smallest slope in the area of the drill head, while it preferably has a continuously increasing slope in the remaining area. This avoids the constant spacing of the cross-sectional jumps that are present in drilling tools with a constant pitch, which result when the drilling dust groove transitions to the helix bars.
  • cross-sectional jumps that are constant in their spacing cause disadvantages with regard to vibration superposition, resonance phenomena and sound emission.
  • the known device proposes therefore a constantly changing slope of the conveyor helix.
  • partial areas with constant incline are also provided, which, however, extend over a different number of pitch heights.
  • the core of the known device is to obtain a conveyor helix with a small pitch and thus a large lateral support surface as the drill guide surface in the area of the drill head.
  • this slope should increase continuously or continuously in the direction of the drill chuck.
  • columns 5 to 7 also describe that the drilling dust grooves in the range of small pitch angles, i.e. H. in particular in the drill head area, have an almost rectangular cross section, the respective back surface or outer lateral surface of the grooved web forming almost a right-angled flank angle to the drilling dust support surface.
  • the drilling dust grooves in the range of small pitch angles i.e. H. in particular in the drill head area
  • have an almost rectangular cross section the respective back surface or outer lateral surface of the grooved web forming almost a right-angled flank angle to the drilling dust support surface.
  • the helical area with a small slope relatively wide drilling dust support surfaces for the resulting drilling dust and thus reliable removal grooves for the drilling dust are formed.
  • the known publication also states that the rectangular cross-sectional shape of the drilling dust grooves is not required in the region of a large groove pitch. With increasing helix in the direction of the drill clamping end, the drilling dust bearing surface adjoining the lateral back surface of the groove webs becomes ever narrower, the initially rectangular flank angle increasing more and more, and finally forms only a curved connection to the respective back surface. Due to the increasing cross-section of the grooving groove, a sufficient feed and transport of drilling dust is guaranteed.
  • This known publication therefore shows drilling dust grooves with a changing gradient, the bearing surface of the drilling dust groove being formed in areas with a low gradient as a wide bearing surface which is almost perpendicular to the lateral back surface of the groove webs, while this with increasing gradient as a narrowing bearing surface with a gradually curved transition to the lateral one Back surface of the grooved runs.
  • the surface normal, i.e. H. the vertical force vector on this drilling dust bearing surface therefore changes its direction as the incline changes.
  • drilling dust grooves are shown in DE-PS 1 291 707, 19 27 754.
  • the drilling dust bearing surfaces are shown as undercut, bulbous or pocket-shaped curves, the radially outer transition surface of which to the lateral surface of the drill or back surface includes an acute flank angle, which is also approximately 90 °, preferably 75 ° to 80 ° (see PS 19 27 754, column 4, Line 37 ff.). If this specified flank angle ß ⁇ 90 °, the undercut drilling groove is designated with a "positive" flank angle. If the transition from the wing to the side forms an angle ⁇ > 90 °, this is referred to as a "negative" flank angle.
  • the invention is based on the object of developing a drilling tool of the type described at the outset, the advantages of the subject matter of EP 0 126 409 being retained, but the drilling dust extraction and thus the drilling performance being to be further improved.
  • flank angle of the drilling dust support surface changes with the subject matter of EP 0 126 409 with the changing pitch of the conveying helix, the wide drilling dust supporting surface adjoining the axially parallel back surface of the grooved web gradually increasing with increasing helix of the conveying helix gradually becoming an arc curved narrow wing for the drilling dust.
  • the initially rectangular flank angle to the back surface parallel to the axis becomes an obtuse angle> 90 °. This angle corresponds to the angle ß in PS 19 27 754.
  • flank angle ⁇ is also larger, so that the surface normal or the vertical force vector on the drilling dust support surface is directed ever more obliquely outwards and an outwardly directed, increasing radial force component is established.
  • drilling dust extraction with an outward radial force component behaves differently than that with a radially inward force component (positive flank angle), especially with regard to increased wall friction between drilling dust and drill hole and the associated supporting effect between the drill hole and the drilling tool.
  • the present invention provides, in particular, that a change between a positive and negative flank angle ⁇ and thus a reversal of the direction of the radial force component initially directed inwards and then directed outwards occurs per pitch height "h" of the conveying helix pitch.
  • the drilling dust in the drilling dust groove ie on the drilling dust support surface
  • a changing radial, tangential and axial force action ie the radial, tangential and axial force vectors on the Drill dust particles change their size and the radial force vector also changes its direction within a pitch.
  • the changing flank angle ⁇ is achieved particularly expediently and simply by changing the groove pitch within a pitch "h". Compared to EP 0 126 409, however, it is not a steadily increasing incline that is chosen, but rather an incline that changes within a pitch or pitch "h", with a small pitch initially changing into a larger pitch and this in turn becoming a small pitch Slope runs out. This changes the initially positive flank angle (ß ⁇ 90 °) to a negative flank angle (ß> 90 °) in order to then become positive again.
  • the change of the flank angle can, however, in principle also be produced with a constant slope, namely through a special tool configuration.
  • the drilling dust support surface according to the invention e.g. B. over 90 or 180 ° angular rotation in the flank angle or in the slope have constant or constantly changing wing sections, which, however, always begin at the drill head with a positive flank angle (ß ⁇ 90 °), which changes into a negative flank angle (ß> 90 °) and finally leads to a positive flank angle within a slope.
  • the gradient ratio between the large gradient height for a negative flank angle (ß> 90 °) and the low gradient height for a positive flank angle (ß ⁇ 90 °) is advantageously h2: h1 ⁇ 1.2 to 2.5 and is in particular at a value of h2: h1 ⁇ 1.6 ( ⁇ 2: ⁇ 1 ⁇ 1.2 - 2.5, especially ⁇ 1.6).
  • the drilling tool 1 shown in FIG. 1 consists of a drilling head 2 with hard metal cutting elements 3 and a drilling dust conveying helix 4 adjoining the drilling head and an adjoining drill shaft 5.
  • the conveying helix is designed as a two-start conveying helix, i. H.
  • the conveyor spiral 4 is formed by two conveyor grooves 6, 7 arranged offset by 180 °.
  • the conveying grooves 6, 7 are delimited by the conveying spiral webs 8 with their outer, axially parallel back surfaces 9. A widening of the cross-section of the drilling tool accordingly occurs in this area.
  • a groove area with a low or low pitch angle is designated with ⁇ 1 and a groove area with a large pitch angle with ⁇ 2 in FIG.
  • ⁇ 1 a groove area with a low or low pitch angle
  • ⁇ 2 a groove area with a large pitch angle with ⁇ 2 in FIG.
  • the drilling dust carrying surfaces 10 of the drilling dust grooves 6, 7 are in their Shown in more detail.
  • the conveyor helix 4 has the small pitch angle ⁇ 1
  • the associated flank angle ß1 between the axially parallel back surface 9 of the conveyor helix webs 8 is less than 90 ° (ß1 ⁇ 90 °), so that one speaks of a positive flank angle.
  • the drilling dust support surface 10 ' is formed with an undercut, as is also shown in DE-PS 19 27 754. According to the sectional view II, this state is shown in radial section in FIG. 3.
  • the surface normal 11, i. H. the force vector 11 standing vertically on the drilling dust supporting surface 10 is inclined inward in the direction of the drill axis 15, which leads to a radially inward force component or force vector 12 and a tangential force vector 13 as a resultant of the force vector 11.
  • the area tangent to the drilling dust support surface is designated by reference numeral 14.
  • flank angle ß2 between drilling dust support surface 10 and the lateral, axial back surface 9 is greater than 90 ° (ß2> 90 °) (support surface 10 ⁇ ) (support surface 10 ⁇ )
  • This state is defined as a negative flank angle.
  • it is Surface normal 11 ', ie the force vector 11' perpendicular to the drilling dust bearing surface 10 'or surface tangent 14' is directed outwards, ie away from the drill symmetry plane 16, which leads to a radially outward force vector 12 'and a tangential force vector 13'.
  • the radially outward force vector 12 ' causes the drilling dust particles to be accelerated outwards.
  • the friction between the borehole and the drilling tool increases.
  • the surface tangent of the drilling dust support surface 10, 10 ', 10 ⁇ is denoted by reference numerals 14 and 14'. This surface tilts back and forth like a rocker, as shown in FIG. 2.
  • the force vectors 11, 12, 13 and 11 ', 12', 13 'entered in Fig. 3 and 4 occur analogously by the axial impact stress of the tool in Fig. 2 as axially, tangentially and radially acting force vectors.
  • these force vectors, each associated with the different drilling dust grooves 10 ', 10 ⁇ , are also designated in FIG. 2 with the reference numerals according to FIGS. 3 and 4, although the magnitude of these force vectors differs from FIGS. 3 and 4.
  • Fig. 5 the change within a pitch "h” is shown schematically in its development.
  • the first Bohrmehlnut 6 this begins at the drill head 2 with the flat pitch angle ⁇ 1 (Bohrmehlnut 6 ') and goes after a rotation angle of the drilling tool of ⁇ 1 ⁇ 90 ° into the steeper pitch angle ⁇ 2.
  • This area is identified in FIG. 1 by reference number 6.
  • This area is marked in Fig. 1 with 6 ⁇ . Accordingly, the pitch angle changes from ⁇ 1 to ⁇ 2 within a pitch, with a total change in pitch heights after each angular rotation of 180 °.
  • the support areas 6 ', 6, 6 ⁇ , d. H. the angular ranges ⁇ 1, ⁇ 2 formed as slope sections with a constant slope.
  • the gradient course can also be gradual, i.e. H. with a continuously changing slope.
  • Reference number 18 shows a conventional gradient with a constant gradient over a pitch.
  • the drill head 2 has a V-shaped or triangular cross-section, as is shown schematically in FIGS. 6 and 7.
  • the two side flanks 19, 20 of the drill head 2 are flat or concave in order to form the transition to the drill dust grooves 6, 7.
  • the one-piece main cutting plate 21 forms the bisector to the two side flanks 19, 20, wherein an additional secondary cutting plate 22 can preferably be arranged at an acute angle ⁇ to the main cutting plate 21.
  • the secondary cutting plate 22 can also be roof-shaped like the main cutting plate 21.
  • the angle ⁇ is approximately 40 to 70 °.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described. Rather, it also encompasses all professional training courses without their own inventive content.

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Abstract

Es wird ein Bohrwerkzeug, insbesondere zum Einsatz in axial schlagenden Antriebsmaschinen zum Bohren in Gestein, Beton o. dgl., vorgeschlagen, welches sowohl schwingungstechnisch durch Variation der Querschnittssprünge als auch bohrtechnisch durch Optimierung des Bohrmehltransports ausgelegt ist. Um schwingungstechnisch die durch die Nutenstege (8) hervorgerufenen Querschnittssprünge in asymmetrisch angeordnete axiale Lagen anzuordnen, wechselt die Fördernutensteigung (d1, d2) ständig ihre Größe innerhalb einer Ganghöhe (h). Weiterhin wechselt der radiale, tangentiale und axiale Kraftvektor, der auf das Bohrmehl einwirkt, ständig seine Größe, wobei der radiale Kraftvektor auch seine Richtung ändert. Hierdurch ist das Bohrmehl einer ständigen wechselnden Beschleunigung unterworfen.A drilling tool is proposed, in particular for use in axially striking drive machines for drilling in rock, concrete or the like, which is designed both in terms of vibration by varying the cross-sectional jumps and in terms of drilling technology by optimizing the transport of drilling dust. In order to arrange the cross-sectional jumps caused by the groove webs (8) in asymmetrical axial positions in terms of vibration technology, the conveyor groove pitch (d1, d2) constantly changes its size within a pitch (h). Furthermore, the radial, tangential and axial force vector, which acts on the drilling dust, constantly changes its size, the radial force vector also changing its direction. As a result, the drilling dust is subject to a constantly changing acceleration.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drilling tool according to the preamble of claim 1.

Ein Bohrwerkzeug der gattungsgemäßen Art ist aus der EP-B1 0 126 409 bekannt geworden. Bei diesem bekannten Bohrwerkzeug verläuft die Bohrmehlnut nicht mit konstanter Steigung über ihre ganze Länge. Sie hat vielmehr im Bereich des Bohrkopfes ihre geringste Steigung, während sie im übrigen Bereich vorzugsweise eine stetig ansteigende Steigung aufweist. Hierdurch werden die bei Bohrwerkzeugen mit gleichbleibender Steigung vorhandenen gleichbleibende Abstände der Querschnittssprünge vermieden, die sich beim Übergang der Bohrmehlnut zu den Wendelstegen ergeben. In ihrem Abstand gleichbleibende Querschnittssprünge bewirken nach Erkenntnis dieser Vorveröffentlichung Nachteile hinsichtlich der Schwingungsüberlagerung, Resonanzerscheinungen und Schallemission. Um die Schlagenergie des Schlagimpulses und damit eine höhere Zerspanenergie optimal umzusetzen, sowie um eine Abnahme der Schallemission zu erhalten, schlägt die bekannte Einrichtung deshalb eine sich stetig verändernde Steigung der Förderwendel vor. In besonderen Ausführungsbeispielen sind auch Teilbereiche mit gleichbleibender Steigung vorgesehen, die sich jedoch über eine unterschiedliche Anzahl von Ganghöhen erstrecken. Kern der bekannten Einrichtung ist es jedoch, im Bereich des Bohrkopfes eine Förderwendel mit kleiner Steigung und damit eine große seitliche Abstützfläche als Bohrerführungsfläche zu erhalten. Diese Steigung soll jedoch in Richtung Bohrereinspannschaft sich stetig oder kontinuierlich vergrößern.A drilling tool of the generic type has become known from EP-B1 0 126 409. In this known drilling tool, the drilling dust groove does not run with a constant slope over its entire length. Rather, it has its smallest slope in the area of the drill head, while it preferably has a continuously increasing slope in the remaining area. This avoids the constant spacing of the cross-sectional jumps that are present in drilling tools with a constant pitch, which result when the drilling dust groove transitions to the helix bars. According to this prior publication, cross-sectional jumps that are constant in their spacing cause disadvantages with regard to vibration superposition, resonance phenomena and sound emission. In order to optimally implement the impact energy of the impact pulse and thus a higher cutting energy, and to obtain a decrease in the noise emission, the known device proposes therefore a constantly changing slope of the conveyor helix. In special exemplary embodiments, partial areas with constant incline are also provided, which, however, extend over a different number of pitch heights. The core of the known device, however, is to obtain a conveyor helix with a small pitch and thus a large lateral support surface as the drill guide surface in the area of the drill head. However, this slope should increase continuously or continuously in the direction of the drill chuck.

In der bekannten Druckschrift ist in Spalte 5 bis 7 weiterhin beschrieben, daß die Bohrmehlnuten im Bereich kleiner Steigungswinkel, d. h. insbesondere im Bohrer-­Kopfbereich, einen nahezu rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die jeweilige Rückenfläche bzw. äußere Mantelfläche des Nutenstegs nahezu einen rechtwinkligen Flankenwinkel zur Bohrmehltragfläche bildet. Im Förderwendelbereich mit kleiner Steigung werden demnach verhältnismäßig breite Bohrmehltragflächen für das anfallende Bohrmehl und damit zuverlässige Abfuhrnuten für das Bohrmehl gebildet.In the known publication, columns 5 to 7 also describe that the drilling dust grooves in the range of small pitch angles, i.e. H. in particular in the drill head area, have an almost rectangular cross section, the respective back surface or outer lateral surface of the grooved web forming almost a right-angled flank angle to the drilling dust support surface. In the helical area with a small slope, relatively wide drilling dust support surfaces for the resulting drilling dust and thus reliable removal grooves for the drilling dust are formed.

Die bekannte Druckschrift führt weiterhin aus, daß im Bereich großer Nutensteigung die rechteckige Querschnittsform der Bohrmehlnuten nicht erforderlich sei. Mit zunehmender Förderwendelsteigung in Richtung Bohrereinspannende wird die an die seitliche Rückenfläche der Nutenstege sich anschließende Bohrmehltragfläche immer schmäler, wobei sich der zunächst rechtwinklige Flankenwinkel immer mehr vergrößert, und bildet zum Schluß lediglich einen gekrümmten Anschluß an die jeweilige Rückenfläche. Durch den mit zunehmender Steigung großen Nutenquerschnitt der Bohrmehlnut sei ein ausreichender Bohrmehlvorschub und -transport gewährleistet.The known publication also states that the rectangular cross-sectional shape of the drilling dust grooves is not required in the region of a large groove pitch. With increasing helix in the direction of the drill clamping end, the drilling dust bearing surface adjoining the lateral back surface of the groove webs becomes ever narrower, the initially rectangular flank angle increasing more and more, and finally forms only a curved connection to the respective back surface. Due to the increasing cross-section of the grooving groove, a sufficient feed and transport of drilling dust is guaranteed.

In der bekannten Druckschrift ist hierzu weiterhin ausgeführt, daß selbstverständlich auch bei Förderwendelbereiche mit großer Steigung die annähernd rechteckige Querschnittsform der Abfuhrnuten beibehalten werden könnte, d. h. ein rechteckiger Querschnitt über die ganze Länge der Bohrmehlnut.In the known publication, it is further stated that, of course, the approximately rectangular cross-sectional shape of the discharge grooves could also be maintained in the case of conveying helix areas with a large slope. H. a rectangular cross-section over the entire length of the drilling dust groove.

Diese bekannte Druckschrift zeigt deshalb Bohrmehlnuten mit sich verändernder Steigung, wobei die Tragfläche der Bohrmehlnut in Bereichen niedriger Steigung als breite, zur seitlichen Rückenfläche der Nutenstege nahezu rechtwinklige Tragfläche ausgebildet ist, während diese mit größer werdender Steigung als schmäler werdende Tragfläche mit allmählich bogenförmigem Übergang zur seitlichen Rückenfläche der Nutenstege verläuft. Die Flächennormale, d. h. der senkrechte Kraftvektor auf diese Bohrmehltragfläche ändert demnach bei sich ändernder Steigung auch in seiner Richtung.This known publication therefore shows drilling dust grooves with a changing gradient, the bearing surface of the drilling dust groove being formed in areas with a low gradient as a wide bearing surface which is almost perpendicular to the lateral back surface of the groove webs, while this with increasing gradient as a narrowing bearing surface with a gradually curved transition to the lateral one Back surface of the grooved runs. The surface normal, i.e. H. the vertical force vector on this drilling dust bearing surface therefore changes its direction as the incline changes.

Eine Darstellung derartiger Bohrmehlnuten ist in den DE-PS'en 1 291 707, 19 27 754 dargestellt. Hier sind die Bohrmehltragflächen als hinterschnittene, bauchförmige oder taschenförmige Rundungen dargestellt, deren radial äußere Übergangsfläche zur seitlichen Bohrermantelfläche oder Rückenfläche einen spitzen Flankenwinkel einschließt, der ebenfalls annähernd 90°, vorzugsweise 75° bis 80° beträgt (siehe PS 19 27 754, Spalte 4, Zeile 37 ff.). Ist dieser angegebene Flankenwinkel ß < 90°, so bezeichnet man die hinterschnittene Bohrmehlnut mit einem "positiven" Flankenwinkel. Bildet der Übergang der Tragfläche zur Seitenfläche einen Winkel ß > 90°, so wird dies mit einem "negativen" Flankenwinkel bezeichnet.An illustration of such drilling dust grooves is shown in DE-PS 1 291 707, 19 27 754. Here the drilling dust bearing surfaces are shown as undercut, bulbous or pocket-shaped curves, the radially outer transition surface of which to the lateral surface of the drill or back surface includes an acute flank angle, which is also approximately 90 °, preferably 75 ° to 80 ° (see PS 19 27 754, column 4, Line 37 ff.). If this specified flank angle ß <90 °, the undercut drilling groove is designated with a "positive" flank angle. If the transition from the wing to the side forms an angle β> 90 °, this is referred to as a "negative" flank angle.

Die sich in der eingangs genannten EP 0 126 409 infolge der Steigungsänderungen ergebende Bohrmehltragflächenänderung entspricht demnach einem allmählichen Übergang des neutralen Flankenwinkels (ß ∼ 90°) zu einem negativen Flankenwinkel (ß > 90°).The in the aforementioned EP 0 126 409 due to the Changes in the drilling dust bearing surface resulting in slope correspond to a gradual transition from the neutral flank angle (ß ∼ 90 °) to a negative flank angle (ß> 90 °).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs bezeichnenden Art weiterzubilden, wobei die Vorteile des Gegenstandes der EP 0 126 409 beibehalten, jedoch die Bohrmehlförderung und damit die Bohrleistung weiter verbessert werden soll.The invention is based on the object of developing a drilling tool of the type described at the outset, the advantages of the subject matter of EP 0 126 409 being retained, but the drilling dust extraction and thus the drilling performance being to be further improved.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.Starting from a drilling tool according to the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegeben.Further advantageous and expedient refinements and developments of the subject matter according to the invention are specified in the subclaims.

Wie zuvor angegeben, ändert sich beim Gegenstand der EP 0 126 409 der Flankenwinkel der Bohrmehltragfläche mit der sich ändernden Steigung der Förderwendel, wobei die bei geringer Förderwendelsteigung sich rechtwinklig an die achsparallele Rückenfläche des Nutenstegs anschließende breite Bohrmehltragfläche mit größer werdender Förderwendelsteigung allmählich übergeht in eine bogenförmig gekrümmte schmälere Tragfläche für das Bohrmehl. Dabei wird der zunächst rechtwinklige Flankenwinkel zur achsparallelen Rückenfläche zu einem stumpfen Winkel > 90°. Dieser Winkel entspricht dem Winkel ß in der Druckschrift PS 19 27 754.As previously stated, the flank angle of the drilling dust support surface changes with the subject matter of EP 0 126 409 with the changing pitch of the conveying helix, the wide drilling dust supporting surface adjoining the axially parallel back surface of the grooved web gradually increasing with increasing helix of the conveying helix gradually becoming an arc curved narrow wing for the drilling dust. The initially rectangular flank angle to the back surface parallel to the axis becomes an obtuse angle> 90 °. This angle corresponds to the angle ß in PS 19 27 754.

Bei einem positiven Flankenwinkel (ß < 90°) ist die Flächennormale bzw. der Kraftvektor auf die Bohrmehltragfläche nach innen, d. h. zur Bohrerachse hin gerichtet, wodurch sich auf das Bohrmehl eine resultierende radiale Kraftkomponente einstellt, die zur Bohrerachse hin gerichtet ist; umgekehrt ist bei einem negativen Flankenwinkel diese radiale Kraftkomponente nach außen gerichtet. Im Falle der Druckschrift EP 0 126 409 wirkt demnach bei einer zunächst rechtwinklig angeordneten Bohrmehltragfläche (ß = 90°) keine radiale Kraftkomponente, sondern lediglich der als Flächennormale ausgerichtete Kraftvektor auf die Bohrmehlteilchen. Durch die größer werdende Nutensteigung wird der Flankenwinkel ß ebenfalls größer, so daß die Flächennormale bzw. der senkrechte Kraftvektor auf die Bohrmehltragfläche immer schräger nach außen gerichtet ist und sich eine nach außen gerichtete, größer werdende radiale Kraftkomponente einstellt. Die Bohrmehlförderung mit nach außen gerichteter radialer Kraftkomponente (negativer Flankenwinkel) verhält sich jedoch anders wie diejenige mit radial nach innen gerichteter Kraftkomponente (positiver Flankenwinkel), insbesondere im Hinblick auf eine verstärkte Wandreibung zwischen Bohrmehl und Bohrloch und der damit verbundenen Abstützwirkung zwischen Bohrloch und Bohrwerkzeug.With a positive flank angle (ß <90 °) the surface normal or the force vector is on the Drilling dust support surface inwards, ie directed towards the drill axis, which results in a resulting radial force component on the drilling dust, which is directed towards the drill axis; conversely, with a negative flank angle, this radial force component is directed outwards. In the case of the document EP 0 126 409, therefore, with a drilling dust supporting surface initially arranged at a right angle (β = 90 °), no radial force component acts on the drilling dust particles, but only the force vector which is oriented as a surface normal. Due to the increasing groove pitch, the flank angle β is also larger, so that the surface normal or the vertical force vector on the drilling dust support surface is directed ever more obliquely outwards and an outwardly directed, increasing radial force component is established. However, drilling dust extraction with an outward radial force component (negative flank angle) behaves differently than that with a radially inward force component (positive flank angle), especially with regard to increased wall friction between drilling dust and drill hole and the associated supporting effect between the drill hole and the drilling tool.

Gegenüber der EP 0 126 409 sieht die vorliegende Erfindung insbesondere vor, daß pro Steigungshöhe "h" der Förderwendelsteigung ein Wechsel zwischen einem positiven und negativen Flankenwinkel ß und damit eine Richtungsumkehr der zunächst nach innen gerichteten und dann nach außen gerichteten radialen Kraftkomponente eintritt. Durch diese Maßnahme wird das Bohrmehl in der Bohrmehlnut, d. h. auf der Bohrmehltragfläche ständig einer sich ändernden radialen, tangentialen und axialen Krafteinwirkung unterzogen, d. h. die radialen, tangentialen und axialen Kraftvektoren auf die Bohrmehlteilchen ändern ihre Größe und der radiale Kraftvektor auch seine Richtung innerhalb einer Steigungshöhe. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, daß sich innerhalb einer Ganghöhe ein Förderwendelbereich mit positivem Flankenwinkel (ß < 90°) befindet, der über eine rechtwinklige Anordnung (ß = 90°) der Bohrmehltragfläche übergeht in einen negativen Flankenwinkel (ß > 90°), um danach wieder zum Ausgangspunkt (ß < 90°) zurückzukehren. Hierdurch wechselt insbesondere die zunächst radial nach innen gerichtete Kraftkomponente zu einer radial nach außen gerichteten Kraftkomponente und kehrt in die Ausgangslage zurück. Gleichzeitig ändert sich auch die axiale und tangentiale Kraftkomponente auf die Bohrmehlteilchen, so daß eine sich ständig ändernde Beschleunigung auf die Bohrmehlteilchen innerhalb einer Ganghöhe einwirkt, was insgesamt zu einem positiven Bohrmehltransport und zu einer erheblichen Leistungssteigerung führt.Compared to EP 0 126 409, the present invention provides, in particular, that a change between a positive and negative flank angle β and thus a reversal of the direction of the radial force component initially directed inwards and then directed outwards occurs per pitch height "h" of the conveying helix pitch. As a result of this measure, the drilling dust in the drilling dust groove, ie on the drilling dust support surface, is constantly subjected to a changing radial, tangential and axial force action, ie the radial, tangential and axial force vectors on the Drill dust particles change their size and the radial force vector also changes its direction within a pitch. According to the invention, it is therefore provided that within a pitch there is a conveying helix area with a positive flank angle (ß <90 °), which passes through a right-angled arrangement (ß = 90 °) of the drilling dust support surface into a negative flank angle (ß> 90 °), and then to return to the starting point (ß <90 °). As a result, in particular the force component initially directed radially inward changes to a force component directed radially outward and returns to the starting position. At the same time, the axial and tangential force components on the drilling dust particles change, so that a constantly changing acceleration acts on the drilling dust particles within one pitch, which leads overall to a positive drilling dust transport and to a considerable increase in performance.

Besonders zweckmäßig und einfach wird der sich ändernde Flankenwinkel ß durch Veränderung der Nutensteigung innerhalb einer Ganghöhe "h" erzielt. Gegenüber der EP 0 126 409 wird jedoch nicht eine sich stetig vergrößernde Steigung, sondern eine, innerhalb einer Ganghöhe oder Steigungshöhe "h" sich ändernde Steigung gewählt, wobei innerhalb einer Ganghöhe zunächst eine kleine Steigung in eine größere Steigung übergeht und diese wiederum zu einer kleinen Steigung ausläuft. Hierdurch wechselt der zunächst positive Flankenwinkel (ß < 90°) in einen negativen Flankenwinkel (ß > 90°), um danach wieder positiv zu werden. Die Änderung des Flankenwinkels ist jedoch grundsätzlich auch bei einer gleichbleibenden Steigung herstellbar und zwar durch besondere Werkzeugkonfiguration.The changing flank angle β is achieved particularly expediently and simply by changing the groove pitch within a pitch "h". Compared to EP 0 126 409, however, it is not a steadily increasing incline that is chosen, but rather an incline that changes within a pitch or pitch "h", with a small pitch initially changing into a larger pitch and this in turn becoming a small pitch Slope runs out. This changes the initially positive flank angle (ß <90 °) to a negative flank angle (ß> 90 °) in order to then become positive again. The change of the flank angle can, however, in principle also be produced with a constant slope, namely through a special tool configuration.

Alternativ kann die Bohrmehltragfläche gemäß der Erfindung z. B. über 90 oder 180° Winkeldrehung im Flankenwinkel bzw. in der Steigung gleichbleibende oder sich stetig ändernde Tragflächenabschnitte aufweisen, die jedoch grundsätzlich am Bohrkopf mit einem positiven Flankenwinkel (ß < 90°) beginnen, der übergeht in einen negativen Flankenwinkel (ß > 90°) und schließlich wieder zu einem positiven Flankenwinkel führt und zwar innerhalb einer Steigungshöhe.Alternatively, the drilling dust support surface according to the invention e.g. B. over 90 or 180 ° angular rotation in the flank angle or in the slope have constant or constantly changing wing sections, which, however, always begin at the drill head with a positive flank angle (ß <90 °), which changes into a negative flank angle (ß> 90 °) and finally leads to a positive flank angle within a slope.

Das Steigungsverhältnis zwischen großer Steigungshöhe für einen negativen Flankenwinkel (ß > 90°) und geringer Steigungshöhe für einen positiven Flankenwinkel (ß < 90°) beträgt vorteilhafterweise h₂ : h₁ ∼ 1,2 bis 2,5 und liegt insbesondere bei einem Wert von h₂ : h₁ ∼ 1,6 (α₂ : α₁ ∼ 1,2 - 2,5, insbesondere∼1,6).The gradient ratio between the large gradient height for a negative flank angle (ß> 90 °) and the low gradient height for a positive flank angle (ß <90 °) is advantageously h₂: h₁ ∼ 1.2 to 2.5 and is in particular at a value of h₂: h₁ ∼ 1.6 (α₂: α₁ ∼ 1.2 - 2.5, especially ∼1.6).

Besonders vorteilhaft ist auch die Ausbildung des Bohrkopfes mit einem dreieckförmigen Querschnitt zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit.It is also particularly advantageous to design the drill head with a triangular cross section to increase the performance.

Weitere Einzelheiten und nähere Erläuterungen ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigen

  • Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs,
  • Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Förderwendel,
  • Fig. 3 einen Radialschnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 1 und 2,
  • Fig. 4 einen Radialschnitt entlang der Schnittlinie II-­II in Fig. 1 und 2,
  • Fig. 5 eine Darstellung des Nutensteigungsverlaufes innerhalb einer Ganghöhe,
  • Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für den Bohrkopf und
  • Fig. 7 eine Stirnansicht von Fig. 6.
Further details and detailed explanations result from the exemplary embodiment described below. Show it
  • 1 is a side view of the drilling tool according to the invention,
  • 2 shows an axial section through the conveyor helix,
  • 3 shows a radial section along the section line II in FIGS. 1 and 2,
  • 4 shows a radial section along the section line II-II in FIGS. 1 and 2,
  • 5 shows a representation of the course of the groove pitch within a pitch,
  • Fig. 6 shows an embodiment for the drill head and
  • 7 is an end view of FIG. 6.

Das in Fig. 1 dargestellte Bohrwerkzeug 1 besteht aus einem Bohrkopf 2 mit Hartmetall-Schneidelementen 3 und einer sich am Bohrkopf anschließenden Bohrmehl-Förderwendel 4 und sich daran anschließendem Bohrerschaft 5. Beim Ausführungsbeispiel ist die Förderwendel als zweigängige Förderwendel ausgebildet, d. h. die Förderwendel 4 wird durch zwei, um 180° versetzt angeordnete Fördernuten 6, 7 gebildet. Die Fördernuten 6, 7 werden durch die Förderwendelstege 8 mit ihren äußeren, achsparallelen Rückenflächen 9 begrenzt. In diesem Bereich tritt demnach eine Querschnittsverbreiterung des Bohrwerkzeugs ein.The drilling tool 1 shown in FIG. 1 consists of a drilling head 2 with hard metal cutting elements 3 and a drilling dust conveying helix 4 adjoining the drilling head and an adjoining drill shaft 5. In the exemplary embodiment, the conveying helix is designed as a two-start conveying helix, i. H. the conveyor spiral 4 is formed by two conveyor grooves 6, 7 arranged offset by 180 °. The conveying grooves 6, 7 are delimited by the conveying spiral webs 8 with their outer, axially parallel back surfaces 9. A widening of the cross-section of the drilling tool accordingly occurs in this area.

Zur Erzeugung von Bohrmehltragflächen mit unterschiedlichem Flankenwinkel, ist in Fig. 1 ein Nutenbereich mit niedrigem oder geringem Steigungswinkel mit α₁ und ein Nutenbereich mit großem Steigungswinkel mit α₂ bezeichnet. Schon aus Fig. 1 ist klar ersichtlich, daß - vom Bohrkopf 2 beginnend - die zunächst kleine Nutensteigung α₁ allmählich ansteigt bis zum Maximalwert α₂ und dann wieder zurückgeht auf die Nutensteigung α₁. Dies geschieht innerhalb einer Ganghöhe "h" (360° Drehung), d. h. die am Bohrkopf 2 schmale Fördernut 6′ benötigt eine Ganghöhe "h", um wieder zu dem schmalen Fördernutenbereich 6˝ zu gelangen.To produce drilling dust bearing surfaces with different flank angles, a groove area with a low or low pitch angle is designated with α 1 and a groove area with a large pitch angle with α 2 in FIG. Already from Fig. 1 it is clear that - starting from the drill head 2 - the initially small groove pitch α₁ gradually increases to the maximum value α₂ and then goes back to the groove pitch α₁. This happens within a pitch "h" (360 ° rotation), i. H. the narrow conveying groove 6 'on the drill head 2' requires a pitch "h" to get back to the narrow conveying groove area 6˝.

In der Schnittdarstellung der Wendel nach Fig. 2 sind die Bohrmehltragflächen 10 der Bohrmehlnuten 6, 7 in ihrer Formgebung näher dargestellt. Weist die Förderwendel 4 den kleinen Steigungswinkel α₁ auf, so ist der zugehörige Flankenwinkel ß₁ zwischen achsparalleler Rückenfläche 9 der Förderwendelstege 8 kleiner als 90° (ß₁ < 90°), so daß man von einem positiven Flankenwinkel spricht. Hierdurch ist die Bohrmehltragfläche 10′ mit einer Hinterschneidung ausgebildet, wie dies auch in der DE-PS 19 27 754 dargestellt ist. Entsprechend der Schnittdarstellung I-I ist dieser Zustand im Radialschnitt in Fig. 3 dargestellt.In the sectional view of the helix according to FIG. 2, the drilling dust carrying surfaces 10 of the drilling dust grooves 6, 7 are in their Shown in more detail. If the conveyor helix 4 has the small pitch angle α₁, the associated flank angle ß₁ between the axially parallel back surface 9 of the conveyor helix webs 8 is less than 90 ° (ß₁ <90 °), so that one speaks of a positive flank angle. As a result, the drilling dust support surface 10 'is formed with an undercut, as is also shown in DE-PS 19 27 754. According to the sectional view II, this state is shown in radial section in FIG. 3.

Durch die Hinterschneidung mit sogenanntem positiven Flankenwinkel ist die Flächennormale 11, d. h. der auf der Bohrmehltragfläche 10 senkrecht stehende Kraftvektor 11 nach innen in Richtung Bohrerachse 15 geneigt, was zu einer radial nach innen gerichteten Kraftkomponente bzw. Kraftvektor 12 und einem tangentialen Kraftvektor 13 als Resultierende des Kraftvektors 11 führt. Die Flächentangente an die Bohrmehltragfläche ist mit Bezugszeichen 14 bezeichnet. Bei dieser Anordnung werden die Bohrmehlteilchen in die Bohrmehlnut hinein und nicht radial nach außen gedrückt.Due to the undercut with a so-called positive flank angle, the surface normal 11, i. H. the force vector 11 standing vertically on the drilling dust supporting surface 10 is inclined inward in the direction of the drill axis 15, which leads to a radially inward force component or force vector 12 and a tangential force vector 13 as a resultant of the force vector 11. The area tangent to the drilling dust support surface is designated by reference numeral 14. With this arrangement, the drilling dust particles are pressed into the drilling dust groove and not radially outwards.

Ist die Bohrmehltragfläche 10 rechtwinklig (neutraler Flankenwinkel) zur seitlichen Rückenfläche 9 angeordnet, d. h. ß = 90°, so steht die Flächennormale bzw. der Kraftvektor 11 parallel zur Bohrersymmetrieebene 16, d. h. es sind keine nach innen oder außen gerichteten radialen Kräfte vorhanden.Is the drilling dust support surface 10 arranged at right angles (neutral flank angle) to the lateral back surface 9, i. H. ß = 90 °, the surface normal or the force vector 11 is parallel to the plane of symmetry 16, d. H. there are no inward or outward radial forces.

Wird der Flankenwinkel ß₂ zwischen Bohrmehltragfläche 10 und seitlicher, axialer Rückenfläche 9 größer als 90° (ß₂ > 90°) (Tragfläche 10˝), so entspricht dies der Schnittdarstellung in Fig. 4. Dieser Zustand wird als negativer Flankenwinkel definiert. In diesem Fall ist die Flächennormale 11′, d. h. der auf die Bohrmehltragfläche 10˝ bzw. Flächentangente 14′ senkrecht stehende Kraftvektor 11′ nach außen, d. h. weg von der Bohrersymmetrieebene 16 gerichtet, was zu einem radial nach außen gerichteten Kraftvektor 12′ und einem tangentialen Kraftvektor 13′ führt. Der radial nach außen gerichtete Kraftvektor 12′ bewirkt, daß die Bohrmehlteilchen nach außen beschleunigt werden. Außerdem erhöht sich die Reibung zwischen Bohrloch und Bohrwerkzeug.If the flank angle ß₂ between drilling dust support surface 10 and the lateral, axial back surface 9 is greater than 90 ° (ß₂> 90 °) (support surface 10˝), this corresponds to the sectional view in Fig. 4. This state is defined as a negative flank angle. In this case it is Surface normal 11 ', ie the force vector 11' perpendicular to the drilling dust bearing surface 10 'or surface tangent 14' is directed outwards, ie away from the drill symmetry plane 16, which leads to a radially outward force vector 12 'and a tangential force vector 13'. The radially outward force vector 12 'causes the drilling dust particles to be accelerated outwards. In addition, the friction between the borehole and the drilling tool increases.

Durch den ständigen Wechsel des radial nach innen gerichteten Kraftvektors 12 zu einem radial nach außen gerichteten Kraftvektor 12′ ist eine sich ständig ändernde radiale Krafteinwirkung auf die Bohrmehlteilchen gegeben, was zu einer starken Auflockerung führt. Mit der Änderung der radialen Kraftvektoren 12, 12′ ändert sich auch der tangentiale Kraftvektor 13, 13′ in seiner Größe, so daß es auch hier zu einer wechselnden tangentialen Beschleunigung der Bohrmehlteilchen kommt.Due to the constant change of the radially inward force vector 12 to a radially outward force vector 12 'is a constantly changing radial force on the drilling dust particles, which leads to a strong loosening. With the change in the radial force vectors 12, 12 ', the tangential force vector 13, 13' changes in size, so that here too there is an alternating tangential acceleration of the drilling dust particles.

In Fig. 3 und 4 ist die Flächentangente der Bohrmehltragfläche 10, 10′, 10˝ mit Bezugszeichen 14 bzw. 14′ bezeichnet. Diese Fläche kippt entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ständig wippenartig hin und her.3 and 4, the surface tangent of the drilling dust support surface 10, 10 ', 10˝ is denoted by reference numerals 14 and 14'. This surface tilts back and forth like a rocker, as shown in FIG. 2.

Die in Fig. 3 und 4 eingetragenen Kraftvektoren 11, 12, 13 bzw. 11′, 12′, 13′ treten sinngemäß durch die axiale Schlagbeanspruchung des Werkzeugs in Fig. 2 als axial, tangential und radial wirkende Kraftvektoren auf. Der Einfachheit halber sind diese, jeweils zu den unterschiedlichen Bohrmehlnuten 10′, 10˝ zugehörigen Kraftvektoren ebenfalls in Fig. 2 mit den Bezugszeichen nach Fig. 3 und 4 bezeichnet, obwohl diese Kraftvektoren in ihrem Betrag unterschiedlich zu Fig. 3 und 4 sind.The force vectors 11, 12, 13 and 11 ', 12', 13 'entered in Fig. 3 and 4 occur analogously by the axial impact stress of the tool in Fig. 2 as axially, tangentially and radially acting force vectors. For the sake of simplicity, these force vectors, each associated with the different drilling dust grooves 10 ', 10˝, are also designated in FIG. 2 with the reference numerals according to FIGS. 3 and 4, although the magnitude of these force vectors differs from FIGS. 3 and 4.

In Fig. 5 ist die innerhalb einer Ganghöhe "h" wechselnde Steigung in ihrer Abwicklung schematisch dargestellt. Betrachtet man z. B. die erste Bohrmehlnut 6, so beginnt diese am Bohrerkopf 2 mit dem flachen Steigungswinkel α₁ (Bohrmehlnut 6′) und geht nach einem Drehwinkel des Bohrwerkzeugs von γ ₁∼90° in den steileren Steigungswinkel α₂ über. Dieser Bereich ist in Fig. 1 mit Bezugszeichen 6 gekennzeichnet. Der steilere Steigungswinkel α₂ geht nach einem Drehwinkel von γ ₂∼180° wieder in den flacheren Steigungswinkel α₁ über, wobei dieser in der Darstellung nach Fig. 5 einen Drehwinkel von γ₁ = 90° umfaßt. Dieser Bereich ist in Fig. 1 mit 6˝ gekennzeichnet. Innerhalb einer Ganghöhe wechselt demnach der Steigungswinkel von α₁ nach α₂, wobei insgesamt ein Wechsel der Steigungshöhen nach jeweils einer Winkeldrehung von 180° erfolgt.In Fig. 5 the change within a pitch "h" is shown schematically in its development. Looking at z. B. the first Bohrmehlnut 6, this begins at the drill head 2 with the flat pitch angle α₁ (Bohrmehlnut 6 ') and goes after a rotation angle of the drilling tool of γ ₁∼90 ° into the steeper pitch angle α₂. This area is identified in FIG. 1 by reference number 6. The steeper slope angle α₂ changes after a rotation angle of γ ₂∼180 ° back into the flatter slope angle α₁, which in the illustration according to FIG. 5 comprises an angle of rotation of γ₁ = 90 °. This area is marked in Fig. 1 with 6˝. Accordingly, the pitch angle changes from α₁ to α₂ within a pitch, with a total change in pitch heights after each angular rotation of 180 °.

In Fig. 5 sind die Abstützbereiche 6′, 6, 6˝, d. h. die Winkelbereiche γ ₁, γ ₂ als Steigungsabschnitte mit jeweils gleichbleibender Steigung ausgebildet. Entsprechend der zusätzlich gestrichelt eingezeichneten Steigungslinie 17 kann der Steigungsverlauf jedoch auch allmählich, d. h. mit sich stetig ändernder Steigung erfolgen. Mit Bezugszeichen 18 ist ein herkömmlicher Steigungsverlauf mit gleichbleibender Steigung über eine Ganghöhe eingezeichnet.In Fig. 5, the support areas 6 ', 6, 6˝, d. H. the angular ranges γ ₁, γ ₂ formed as slope sections with a constant slope. Corresponding to the gradient line 17, which is also shown in dashed lines, the gradient course can also be gradual, i.e. H. with a continuously changing slope. Reference number 18 shows a conventional gradient with a constant gradient over a pitch.

Die Änderung des Flankenwinkels ß wird demnach zweckmäßigerweise über eine Änderung der Steigung α der Fördernuten 6, 7 bewirkt. Mit entsprechenden Werkzeugen kann jedoch auch eine derartige Änderung des Winkels ß und damit der gewünschten Kraftvektoren 11, 12, 13 auch bei gleichbleibender Nutensteigung erzielt werden.The change in the flank angle β is therefore expediently brought about by changing the slope α of the conveying grooves 6, 7. With appropriate tools, however, such a change in the angle β and thus the desired force vectors 11, 12, 13 can also be achieved even with a constant groove pitch.

Eine weitere Leistungssteigerung des Werkzeugs ist dadurch möglich, daß man die erfindungsgemäße Nutenausbildung mit einem speziellen Bohrerkopf, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, kombiniert. Hierfür ist der Bohrerkopf 2 im Querschnitt V-förmig oder dreieckförmig ausgebildet, wie dies in den Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt ist. Die beiden Seitenflanken 19, 20 des Bohrerkopfes 2 sind eben oder konkav gewölbt ausgebildet, um den Übergang zu den Bohrmehlnuten 6, 7 zu bilden. Die einstückige Hauptschneidplatte 21 bildet die Winkelhalbierende zu den beiden Seitenflanken 19, 20, wobei vorzugsweise eine zusätzliche Nebenschneidplatte 22 im spitzen Winkel δ zur Hauptschneidplatte 21 angeordnet sein kann. Die Nebenschneidplatte 22 kann ebenfalls dachförmig wie die Hauptschneidplatte 21 ausgebildet sein. Der Winkel δ beträgt ungefähr 40 bis 70°.A further increase in the performance of the tool is possible by combining the groove design according to the invention with a special drill head, as shown in FIGS. 6 and 7. For this purpose, the drill head 2 has a V-shaped or triangular cross-section, as is shown schematically in FIGS. 6 and 7. The two side flanks 19, 20 of the drill head 2 are flat or concave in order to form the transition to the drill dust grooves 6, 7. The one-piece main cutting plate 21 forms the bisector to the two side flanks 19, 20, wherein an additional secondary cutting plate 22 can preferably be arranged at an acute angle δ to the main cutting plate 21. The secondary cutting plate 22 can also be roof-shaped like the main cutting plate 21. The angle δ is approximately 40 to 70 °.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen ohne eigenen erfinderischen Gehalt.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described. Rather, it also encompasses all professional training courses without their own inventive content.

Claims (8)

1. Bohrwerkzeug zum Einsatz in axial schlagenden Antriebsmaschinen zum Bohren in Gestein, Beton o. dgl., mit einem Bohrkopf, einer sich hieran anschließenden ein- oder zweigängigen spiralförmigen Förderwendel und einem sich hieran anschließenden Einspannschaft, wobei die Bohrmehlnut der Förderwendel über ihre Länge unterschiedliche Steigungswinkel und/oder die Bohrmehltragfläche einen sich verändernden Flankenwinkel ß zur achsparallelen Rückenfläche der Nutenstege aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrmehltragfläche (10, 10′, 10˝) der Förderwendel (4, 6, 7) über eine Steigungshöhe "h" einen sich kontinuierlich oder intermittierend verändernden Flankenwinkel ß aufweist, wobei der Flankenwinkel von einem Wert ß < 90° zu einem Wert ß > 90° und danach zu dem Ausgangswert wechselt.1.Drilling tool for use in axially striking drive machines for drilling in rock, concrete or the like, with a drill head, a single or double-start spiral spiral helix and a subsequent clamping shaft, the drilling dust groove of the spiral helix varying over its length Pitch angle and / or the drilling dust support surface has a changing flank angle ß to the axially parallel back surface of the groove webs, characterized in that the drilling dust support surface (10, 10 ′, 10˝) of the conveying helix (4, 6, 7) over a pitch height "h" one has continuously or intermittently changing flank angle β, the flank angle changing from a value β <90 ° to a value β> 90 ° and then to the initial value. 2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Flankenwinkels ß durch eine Änderung der Förderwendelsteigung α eintritt, wobei ein positiver Flankenwinkel (ß₁ < 90°) einem kleinen Steigungswinkel α₁ und ein negativer Flankenwinkel (ß₂ > 90°) einer größeren Steigung α₂ der Förderwendel zugeordnet ist.2. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the change in the flank angle ß occurs by a change in the helix α, wherein a positive flank angle (ß₁ <90 °) a small pitch angle α₁ and a negative flank angle (ß₂> 90 °) of a larger one Slope α₂ is assigned to the conveyor spiral. 3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwendelsteigung α jeder Bohrmehlnut (6, 7) innerhalb einer Steigungshöhe "h" zwischen einem Minimalwert α₁ zu einem Maximalwert α₂ und danach wieder zu dem Minimalwert α₁ wechselt.3. Drilling tool according to claim 1 or 2, characterized in that the helix pitch α of each Bohrmehlnut (6, 7) within a pitch "h" between a minimum value α₁ to a maximum value α₂ and then changes back to the minimum value α₁. 4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Steigungen α₂, α₁ das 1,2 bis 2,5fache, insbesondere das 1,6fache beträgt (α₂ = 1,2 - 2,5·α₁).4. Drilling tool according to claim 2 or 3, characterized in that the ratio of the slopes α₂, α₁ is 1.2 to 2.5 times, in particular 1.6 times (α₂ = 1.2 - 2.5 · α₁). 5. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Steigungshöhe "h" sich der kleinere Steigungswinkel α₁ über einen Umfangswinkel von 2 x γ₁ ∼ 90°, und der dazwischen liegende größere Steigungswinkel α₂ über einen Umfangswinkel von γ₂ ∼ 180° erstreckt.5. Drilling tool according to one or more of claims 2 to 4, characterized in that within a pitch "h" the smaller pitch angle α₁ over a circumferential angle of 2 x γ₁ ∼ 90 °, and the intermediate larger pitch angle α₂ over a circumferential angle of γ₂ ∼ extends 180 °. 6. Bohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Umfangsabschnitte γ₁, γ₂ die Förderwendelsteigung α₁, α₂ konstant ist.6. Drilling tool according to claim 5, characterized in that within the circumferential sections γ₁, γ₂ the helical pitch α₁, α₂ is constant. 7. Bohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Umfangsabschnitte γ ₁, γ₂ die Förderwendelsteigung α₁, α₂ sich stetig ändert.7. Drilling tool according to claim 5, characterized in that within the peripheral sections γ ₁, γ₂ the helix slope α₁, α₂ changes continuously. 8. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerkopf im Querschnitt V-förmig oder dreieckförmig ausgebildet ist, mit zwei ebenen oder konkav gewölbten Seitenflanken 19, 20 als Übergang zu den Bohrmehlnuten 6, 7, wobei die einstückige Hauptschneidplatte 21 die Winkelhalbierende zu den beiden Seitenflanken bildet und wobei vorzugsweise wenigstens eine zusätzliche Nebenschneidplatte 22 im spitzen Winkel zur Hauptschneidplatte 21 vorgesehen ist.8. Drilling tool according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the drill head is V-shaped or triangular in cross section, with two flat or concave side flanks 19, 20 as a transition to the drilling dust grooves 6, 7, the one-piece main cutting plate 21 forms the bisector to the two side flanks and preferably at least one additional secondary cutting plate 22 is provided at an acute angle to the main cutting plate 21.
EP89117878A 1988-10-12 1989-09-27 Drilling tool with a helical conveying part Expired - Lifetime EP0363734B1 (en)

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DE3834675A DE3834675A1 (en) 1988-10-12 1988-10-12 DRILLING TOOL

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EP0363734A2 true EP0363734A2 (en) 1990-04-18
EP0363734A3 EP0363734A3 (en) 1991-03-06
EP0363734B1 EP0363734B1 (en) 1993-05-05

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EP (1) EP0363734B1 (en)
DE (2) DE3834675A1 (en)

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