DE4110245C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehbohrkopf mit an exzentrisch angeordneten Tragelementen befestigten Schneidplatten, insbesondere aus Hartmetall, deren jeweilige Hauptschneide an eine äußere bzw. innere Nebenschneide angrenzt.

Solche Drehbohrköpfe werden beispielsweise zum Bohren von Sprenglöchern in Mineralgestein verwendet. Dabei dringen die Bohrer unter hohen Drehzahlen und hoher Vorschubgeschwindigkeit in das Gestein ein. Diese starke mechanische Belastung des Drehbohrkopfes führt zu schnellem Verschleiß der Schneidplatten. Daher ist es erforderlich, die Schneidplatten nach einer gewissen Betriebsdauer nachzuschleifen oder auszutauschen.

Aus der französischen Patentschrift 12 65 613 sind Schneidplatten für Drehbohrköpfe bekannt, deren Hauptschneide dachförmig angewinkelt ausgebildet ist und gerade Schneidkanten aufweist. Diese Schneidplatten zeichnen sich durch eine gute Schneidleistung aus, sind aber gleichzeitig besonders im Bereich der Spitze der Hauptschneide einem starken Verschleiß unterworfen. Beim Nachschleifen solcher Schneidplatten besteht das weitere Problem, daß die innen liegenden, zur Mittelachse des Drehbohrkopfes hin gerichteten Bereiche der Hauptschneide der Schneidplatten nur schwer zugänglich sind. Daher ist es bisher erforderlich, diese Schneidplatten nachzuschleifen.

Es ist versucht worden, die Probleme beim Nachschleifen durch eine Vergrößerung des zwischen den angewinkelten Bereichen der Hauptschneide eingeschlossenen Winkels zu mindern. Die Standzeit der so veränderten Schneidplatten konnte jedoch nur geringfügig verbessert werden.

Neben den Schneidplatten mit geraden Hauptschneiden sind aus der Praxis Schneidplatten bekannt, die eine kreiszylindrische Form mit einer halbkreisförmigen Hauptschneide aufweisen. Diese Schneidplatten haben zwar den Vorteil, daß bei ihnen im Bereich der Hauptschneide keine Spitzen ausgebildet ist, die frühem Verschleiß unterworfen sind, doch ist bei diesen Schneidplatten das Nachschleifen der Hauptschneide besonders schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, einen gattungsgemäßen Drehbohrkopf mit langer Standzeit und guten Schneidleistungen zu schaffen, der leicht herzustellen und auf einfache Weise nachzuschleifen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptschneide der Schneidplatten einen nach außen gekehrten kreisbogenförmigen Abschnitt umfaßt, der sich über den größten Teil des Abstandes der Nebenschneiden erstreckt und dessen Radius größer ist als der halbe Abstand der inneren und äußeren Nebenschneide.

Die Form der Hauptschneide ermöglicht es, daß sich die Abschnitte der Hauptschneide annähernd dachförmig unter Ausbildung einer stumpfen Spitze treffen. Diese stumpfe Spitze ist nur einem geringen Verschleiß unterworfen, weil nun die beim Bohren erforderliche Schneidarbeit und die daraus resultierende Belastung der Hauptschneide gleichmäßig auf die gesamte Hauptschneide verteilt wird. Die gleichmäßige Belastung der Hauptschneide führt so zu einer deutlichen Verlängerung der Standzeit.

Da die übrigen Abschnitte der Hauptschneide nur sehr klein sind und bei einem geringen Anteil an der Schneidarbeit nur wenig belastet sind, sind sie einem geringeren Verschleiß unterworfen, wodurch das Nachschleifen der Schneidplatten vereinfacht und die dafür nötige Zeit verkürzt werden kann.

Besonders einfach ist das Nachschleifen des Drehbohrkopfes dann, wenn der Radius des kreisbogenförmigen Abschnittes kleiner ist als der Umfangsdurchmesser des Drehbohrkopfes. Auf diese Weise kann der Drehbohrkopf in eine automatische Schleifvorrichtung eingespannt werden, in der die Abmaße der Schneidplatten anhand eines auf dem Drehbohrkopf selbst angebrachten Bezugspunkt bestimmt werden. Dabei ist es möglich, den Drehbohrkopf in einer einfachen Schleifbewegung nachzuschleifen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Mittelpunkt des Radius des kreisförmigen Abschnittes der Schneidplatten auf der Mittelachse des Drehbohrkopfes liegt.

Die Lebensdauer der Schneidplatten kann dadurch erhöht werden, daß der Mittelpunkt des Radius des kreisbogenförmigen Abschnittes jeweils im Bereich zwischen der Mittelachse des Drehbohrkopfes und der Längsachse des zugehörigen Tragelements liegt. Auf diese Weise kann der vertikale Abstand zwischen den Nebenschneiden und dem bogenförmigen Abschnitt der Hauptschneide vergrößert werden, ohne daß ein spitzer Winkel im Bereich der Hauptschneide entsteht. Dadurch steht zusätzliches Schneidplattenmaterial zum Nachschleifen und Bohren zur Verfügung. Gleichzeitig wird auf diese Weise die Stabilität der Schneidplatte erhöht.

Soll die Schneidleistung erhöht werden, so kann dazu der Mittelpunkt des Radius des kreisbogenförmigen Abschnitts der Schneidplatten außerhalb des Bereichs zwischen der Mittelachse und des Drehbohrkopfes und der Längsachse des zugehörigen Tragelements verlegt werden.

Das Verschleißverhalten kann dadurch noch verbessert werden, daß die Schneidplatten einen negativen Spanwinkel aufweisen, weil auf diese Weise der Keilwinkel vergrößert werden kann. Dabei ist es zur Verbesserung der Stabilität und der Standzeit der Schneidplatten günstig, wenn die Spanfläche der Schneidplatten in mindestens zwei Abschnitte geteilt ist, die jeweils unterschiedliche Spanwinkel aufweisen. Für den praktischen Einsatz besonders geeignet ist in diesem Fall eine Schneidplatte, deren an die Hauptschneide angrenzender Abschnitt einen größeren Spanwinkel aufweist als die übrigen Abschnitte. Dabei ist es besonders günstig, wenn der Spanwinkel des an die Hauptschneide angrenzenden Abschnittes größer oder gleich 5° ist, insbesondere 7 bis 10° beträgt.

Die Belastung der Hauptschneide der Schneidplatte kann besonders gering gehalten werden, wenn der Freiwinkel der Hauptschneide größer 10° ist, insbesondere 20 bis 30° beträgt.

Die Schneidplatten lassen sich besonders leicht herstellen, wenn die Schneidplatten eine kreiszylindrische Grundform aufweisen, bei der der bogenförmige Abschnitt der Hauptschneide durch eine bogenförmige Sekante gebildet ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine frontale Ansicht auf einen Drehbohrkopf;

Fig. 2 eine seitliche Ansicht des Drehbohrkopfes nach Fig. 1;

Fig. 3 eine frontale Aufsicht auf eine Schneidplatte im neuen Zustand;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Schneidplatte nach Fig. 3;

Fig. 5 die Schneidplatte nach Fig. 3 nach dem letzten Anschliff.

Ein Drehbohrkopf 1 für Mineralgesteinsbohrungen weist einen Aufnahmeschaft 2, einen zylindrischen Meißelkörper 3, eine Spülbohrung 4 und einstückig mit dem Meißelkörper 3 ausgebildete, fingerartige Tragelemente 5 auf. Die Tragelemente 5 sind exzentrisch, axial symmetrisch auf der Oberseite des Meißelkörpers 3 angeordnet, wobei ihr Durchmesser vom Rand der Spülbohrung 4 bis zum äußeren Rand des Meißelkörpers 3 reicht. An der Spitze der Tragelemente 5, und zwar an deren senkrechten, einander zugewandten Stirnseiten 5a sind stoffschlüssig Schneidplatten 6 aus Hartmetall oder anderem Schneidstoff befestigt.

Die Schneidplatten 6 haben die Grundform eines Kreiszylinders, dessen Durchmesser d gleich der Breite der Stirnseite 5a der Tragelemente 5 ist. Ihre Hauptschneide 7 ist beginnend an dem äußeren Schneidepunkt 8, an dem die Hauptschneide 7 mit der äußeren Nebenschneide 8a der Schneidplatte 6 zusammentrifft, jeweils in einen bogenförmig nach außen gewölbten äußeren Abschnitt 7a, einen mittleren Abschnitt 7b, der sich von dem äußeren Abschnitt 7a über ca. vier Fünftel des Durchmessers d der Schneidplatte 6 erstreckt, und einen ebenfalls bogenförmigen inneren Abschnitt 7c aufgeteilt, der an die innere Nebenschneide 8b der Schneidplatte 6 angrenzt.

Der die Krümmung des bogenförmigen mittleren Abschnitts 7b bestimmende Radius R ist gleich dem Durchmesser D des Meißelkörpers 3. Sein für die mittleren Abschnitte 7b der Hauptschneide 7 beider Schneidplatten 8 gleicher Mittelpunkt M liegt auf der Mittelachse 8c des Drehbohrkopfes 1. Der Radius des äußeren 7a und des inneren bogenförmigen Abschnittes 7c der Hauptschneide 7 ist jeweils gleich dem halben Durchmesser d der Schneidplatten 6.

Die Spanfläche 9 der Schneidplatte 6 ist durch eine waagerechte Kante 10 in einen oberen ebenen Abschnitt 9a und einen unteren ebenen Abschnitt 9b geteilt. Der Spanwinkel s′ des unteren Abschnittes 9b ist gleich Null, während der Spanwinkel s des oberen, an die Hauptschneide 7 angrenzenden Abschnittes 9a negativ ist und einen Wert zwischen 7° und 10° hat. Der Freiwinkel f der Freifläche 11 der Schneidplatte 6 beträgt 20° bis 30°.

Beim Nachschleifen des mittleren Abschnitts 7b der Hauptschneide 7 wird die Höhe h des oberen Abschnitts 9a der Spanfläche 9 und gleichzeitig die Breite b des äußeren Abschnitts 7a verringert. Die kreiszylindrischen Schneidplatten 6 sind verbraucht, wenn durch das Nachschleifen die Breite des äußeren Abschnitts 7a gleich Null ist und der mittlere Abschnitt 7b im Schneidepunkt 8 an die Nebenschneide 8a angrenzt. Ein weiteres Nachschleifen der Schneidplatten würde zum Unterschreiten des vorgegebenen Durchmessers des Bohrers führen.

Bezugszeichenliste

 1 Drehbohrkopf
 2 Aufnahmeschaft
 3 Meißelkörper
 4 Spülbohrung
 5 Tragelemente
 6 Schneidplatte
 7 Hauptschneide
 7a äußerer Abschnitt
 7b mittlerer Abschnitt
 7c innerer Abschnitt
 8 Schneidepunkt
 8a, 8b Nebenschneide
 8c Mittelachse
 9 Spanfläche
 9a oberer ebener Abschnitt
 9b unterer ebener Abschnitt
10 waagerechte Kante
11 Freifläche
s Spanwinkel
s′ Spanwinkel
f Freiwinkel
h Höhe
b Breite
M Mittelpunkt
D Durchmesser
d Abstand
R Radius

Claims (11)

1. Drehbohrkopf mit an exzentrisch angeordneten Tragelementen (5) befestigten Schneidplatten (6), insbesondere aus Hartmetall, deren jeweilige Hauptschneide (7) an eine äußere (8a) bzw. innere Nebenschneide (8b) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneide der Schneidplatten (6) einen nach außen gekehrten, kreisbogenförmigen Abschnitt (7b) umfaßt, der sich über den größten Teil des Abstandes (d) der Nebenschneiden (8a, 8b) erstreckt und dessen Radius (R) größer ist als der halbe Abstand (d) der inneren und äußeren Nebenschneide (8a, 8b).

2. Drehbohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) des kreisbogenförmigen Abschnittes (7b) kleiner ist als der Umfangsdurchmesser (D) des Drehbohrkopfes (1).

3. Drehbohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (M) des Radius (R) des kreisbogenförmigen Abschnittes (7b) der Schneidplatten (6) auf der Mittelachse (8) des Drehbohrkopfes (1) liegt.

4. Drehbohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (M) des Radius (R) des kreisbogenförmigen Abschnitts (7b) jeweils im Bereich zwischen der Mittelachse (8c) des Drehbohrkopfes (1) und der Längsachse des zugehörigen Tragelements (5) liegt.

5. Drehbohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (M) des Radius (R) des kreisbogenförmigen Abschnitts (7b) der Schneidplatten (6) außerhalb des Bereichs zwischen der Mittelachse (8c) des Drehbohrkopfes (1) und der Längsachse des zugehörigen Tragelementes liegt.

6. Drehbohrkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (6) einen negativen Spanwinkel (s) aufweisen.

7. Drehbohrkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche (9) in mindestens zwei Abschnitte (9a, 9b) geteilt ist, die jeweils unterschiedliche Spanwinkel (s, s′) aufweisen.

8. Drehbohrkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Hauptschneide (7) angrenzende Abschnitt (9a) der Spanfläche (9) einen größeren Spanwinkel (s) aufweist als der Abschnitt (9b).

9. Drehbohrkopf nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel (s) des an die Hauptschneide (7) angrenzenden Abschnittes (9a) größer oder gleich 5° ist, insbesondere 7 bis 10°.

10. Drehbohrkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel (f) der Hauptschneide (7) größer 10° ist, insbesondere 20 bis 30°.

11. Drehbohrkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (6) eine kreiszylindrische Grundform aufweisen, bei der der bogenförmige Abschnitt (7b) der Hauptschneide (7) durch eine bogenförmige Sekante gebildet ist.