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EP0351699A2 - Hohlbohrwerkzeug - Google Patents

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Publication number
EP0351699A2
EP0351699A2 EP89112719A EP89112719A EP0351699A2 EP 0351699 A2 EP0351699 A2 EP 0351699A2 EP 89112719 A EP89112719 A EP 89112719A EP 89112719 A EP89112719 A EP 89112719A EP 0351699 A2 EP0351699 A2 EP 0351699A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting segments
carrier body
drilling tool
hollow drilling
cutting
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.)
Withdrawn
Application number
EP89112719A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0351699A3 (de
Inventor
Eugen Dr. Magyari
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP0351699A2 publication Critical patent/EP0351699A2/de
Publication of EP0351699A3 publication Critical patent/EP0351699A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles
    • 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
    • E21B10/48—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type
    • 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
    • Y10T408/44—Cutting by use of rotating axially moving tool with means to apply transient, fluent medium to work or product
    • Y10T408/45—Cutting by use of rotating axially moving tool with means to apply transient, fluent medium to work or product including Tool with duct
    • Y10T408/455—Conducting channel extending to end of Tool
    • 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
    • Y10T408/895—Having axial, core-receiving central portion

Definitions

  • the invention relates to a hollow drilling tool with a tubular support body and at its front end arranged in the feed direction, hard material-containing cutting segments.
  • Hollow drilling tools known from DE-GM 85 15 322 are used in particular for producing larger diameter bores in concrete, masonry, stone and the like.
  • the cutting segments contain abrasive cutting bodies, in particular synthetically produced diamonds, embedded as hard material in a metal matrix.
  • the radial radial extent of the cutting segments is usually greater than the wall thickness of the tubular support body, so that cutting is carried out and the wall of the support body does not come into contact with the surface to be processed.
  • the object of the invention is to create a hollow drilling tool which, in addition to good free-cutting properties, is also simple and economical to produce.
  • this is achieved in that the cutting segments are arranged offset on the carrier body in such a way that a part of the cutting segments essentially projects beyond the inner contour of the carrier body and a part of the cutting segments essentially projects beyond the outer contour of the carrier body.
  • the cutting segments are thus offset relative to one another in the radial direction. Since only a part of the cutting segments essentially the inner contour and only a part If the cutting segments essentially protrude beyond the outer contour of the carrier body, the cutting segments can be made thinner in the radial direction than the known segments which substantially project beyond the carrier body on both sides. In this way, savings in hard materials of up to about 30% are possible, and in addition to the hard materials, the corresponding amount of matrix material can also be saved. Since only some of the cutting segments slide along the outer or inner wall of the hollow bore to be created, the friction with respect to the entire hollow drilling tool is also reduced.
  • the radial offset and the thinner design of the cutting segments result in large flow cross sections for the cooling and rinsing water or for the "drilling mud" between the cutting segments offset inwards and the borehole wall or between the cutting segments offset outwards and the drill core.
  • the inner contour and essentially the outer contour of the supporting body are alternately arranged cutting segments along the circumference of the supporting body.
  • cutting segments alternately process the outside and inside of the bore to be created, which leads to a good distribution of the cutting forces.
  • the staggered arrangement of the cutting segments can be compared to the setting of a saw blade, which prevents jamming in the surface to be processed and also ensures sufficient removal of the surface to be processed.
  • All of the cutting segments substantially projecting beyond the outer contour of the carrier body are advantageously arranged on the same radius.
  • the cutting segments projecting beyond the outer contour of the carrier body thus slide all along the outer wall of the bore to be created and lead to good centering of the hollow drilling tool, along with high surface quality and precise geometry of the bore.
  • All of the cutting segments that essentially project beyond the inner contour of the carrier body are expediently arranged on the same radius, which in particular promotes the good guidance and the concentricity of the hollow drilling tool.
  • the cutting segments advantageously protrude the inner and outer contours of the carrier body by essentially the same amount.
  • the same bodies can be used for the cutting segments projecting beyond the inner contour and the outer contour of the carrier body. Since the cutting segments project substantially beyond the inner and outer contours of the carrier body, the cutting forces occurring on the individual cutting segments are also approximately the same.
  • the cutting segments are expediently at least partially embedded in substantially U-shaped recesses in the carrier body that are open toward the front end.
  • the insertion of the cutting segments into recesses in the carrier body provides good support for the cutting segments in the carrier body.
  • the cutting segments can be connected to the carrier body by soldering or welding.
  • the hollow drilling tool shown in FIGS. 1 and 2 consists of a tubular support body 1 with a front end 1a and a rear end 1b in the feed direction. At the rear end 1b is a connection piece 2 with the Carrier body 1 connected. The connecting piece 2 is used to connect the hollow drilling tool with a drive device, not shown.
  • the carrier body 1 is provided at its front end 1a with U-shaped recesses 1c for receiving cutting segments 3, 4. As shown in FIG. 2 in particular, the cutting segments 3, 4 are arranged offset in the radial direction with respect to the carrier body 1.
  • the cutting segments 3 are arranged opposite the carrier body in such a way that they protrude beyond the outer contour of the carrier body 1.
  • the cutting segments 4 are arranged offset with respect to the carrier body 1 in such a way that they project beyond the inner contour of the carrier body 1. 1 shows, in particular, the cutting segments 3, 4 protrude the inner and outer contours of the carrier body 1 by essentially the same amount A. In particular in the case of larger hollow drilling tools, the same bodies can also be used for the cutting segments 3, 4, since the difference between the two Inner radius and the outer radius is relatively small.
  • the cutting segments 3, 4 are soldered into the recesses 1c of the carrier body 1 and are thus connected to the carrier body 1 on three sides.
  • the radial displacement of the cutting segments 3, 4 creates annular gaps 5 of large flow cross section between the outwardly displaced cutting segments 3 and the borehole core for the cooling water supplied through a bore 1d and between the inwardly displaced cutting segments 4 and the borehole wall of annular gaps 6 of large flow cross section for the resulting drilling mud.

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Abstract

Das Hohlbohrwerkzeug besteht aus einem Trägerkörper (1) und in dessen vorderes Ende eingelassenen Schneidsegmenten (3, 4). Die Schneidsegmente (3, 4) sind im Trägerkörper (1) derart versetzt angeordnet, dass sie wechselweise im wesentlichen die Innenkontur und im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpers (1) überragen. Durch die zwischen den Schneidsegmenten (3, 4) und der Bohrlochwandung bzw dem Bohrkern entstehenden Ringspalte (5, 6) ist eine gute Abfuhr des Bohrgutes möglich.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hohlbohrwerkzeug mit einem rohr­förmigen Trägerkörper und an dessen in Vorschubrichtung vor­derem Ende angeordneten, Hartstoff enthaltenden Schneidseg­menten.
  • Aus dem DE-GM 85 15 322 bekannte Hohlbohrwerkzeuge werden insbesondere zur Herstellung von Bohrungen grösseren Durch­messers in Beton, Mauerwerk, Gestein und dergleichen ver­wendet. Die Schneidsegmente enthalten dabei als Hartstoff in eine Metallmatrix eingebettete, abrasive Schneidkörper, ins­besondere synthetisch hergestellte Diamanten. Die Schneid­segmente sind in ihrer radialen Erstreckung meist grösser als die Wandstärke des rohrförmigen Trägerkörpers, so dass ein Freischneiden erfolgt und die Wandung des Trägerkörpers mit dem zu bearbeitenden Untergrund nicht in Kontakt kommt.
  • Die Herstellung solcher Hohlbohrwerkzeuge ist insbesondere aus der Sicht der Materialkosten aufwendig, da die Schneid­segmente einen grossen Querschnitt aufweisen und somit zur Herstellung der Schneidsegmente sehr viel Hartstoff benötigt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlbohrwerk­zeug zu schaffen, das nebst guten Freischneid-Eigenschaften auch einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.
  • Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Schneidsegmente am Trägerkörper derart versetzt angeordnet sind, dass ein Teil der Schneidsegmente im wesentlichen die Innenkontur des Trägerkörpers und ein Teil der Schneidseg­mente im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpers überragt.
  • Die Schneidsegmente sind somit in radialer Richtung relativ zueinander versetzt angeordnet. Da nur ein Teil der Schneid­segmente im wesentlichen die Innenkontur und nur ein Teil der Schneidsegmente im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpers überragt, können die Schneidsegmente in ra­dialer Richtung dünner als die bekannten, den Trägerkörper beidseits wesentlich überragenden Segmente hergestellt wer­den. Dabei sind Einsparungen an Hartstoffen bis zu etwa 30 % möglich, wobei neben den Hartstoffen auch die entsprechende Menge an Matrixmaterial eingespart werden kann. Da nur noch ein Teil der Schneidsegmente an der Aussen- bzw Innenwandung der zu erstellenden Hohlbohrung entlanggleitet, wird auch die Reibung, bezogen auf das gesamte Hohlbohrwerkzeug herabge­setzt. Durch das radiale Versetzen und die dünnere Ausbil­dung der Schneidsegmente entstehen zwischen den nach innen versetzten Schneidsegmenten und der Bohrlochwandung bzw zwischen den nach aussen versetzten Schneidsegmenten und dem Bohrkern grosse Durchflussquerschnitte für das Kühl- und Spülwasser bzw für den "Bohrschlamm".
  • Zweckmässigerweise sind entlang des Umfanges des Träger­körpers wechselweise im wesentlichen die Innenkontur und im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpes überragende Schneidsegmente angeordnet. Es bearbeiten somit wechselweise Schneidsegmente die Aussen- und die Innenseite der zu er­stellenden Bohrung, was zu einer guten Verteilung der Schnitt­kräfte führt. Die versetzte Anordnung der Schneidsegmente ist zu vergleichen mit der Schränkung eines Sägeblattes, mit der ein Verklemmen im zu bearbeitenden Untergrund verhindert wird, und zudem ein ausreichendes Abtragen des zu bearbei­tenden Untergrundes gewährleistet ist.
  • Alle im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpers über­ragenden Schneidsegmente sind vorteilhaft auf demselben Ra­dius angeordnet. Die die Aussenkontur des Trägerkörpers über­ragenden Schneidsegmente gleiten somit alle der Aussenwan­dung der zu erstellenden Bohrung entlang und führen zu einer guten Zentrierung des Hohlbohrwerkzeuges, nebst hoher Ober­flächengüte und genauer Geometrie der Bohrung.
  • Alle im wesentlichen die Innenkontur des Trägerkörpers über­ragenden Schneidsegmente sind zweckmässig auf dem selben Radius angeordnet, was insbesondere die gute Führung und den Rundlauf des Hohlbohrwerkzeuges fördert.
  • Die Schneidsegmente überragen vorteilhaft die Innen- und Aussenkontur des Trägerkörpes im wesentlichen um dasselbe Mass. Somit können insbesondere bei grösseren Hohlbohrwerk­zeugen für die die Innenkontur und die Aussenkontur des Träger­körpers überragenden Schneidsegmente dieselben Körper ver­wendet werden. Da die Schneidsegmente die Innen- und Aussen­kontur des Trägerkörpers im wesentlichen um dasselbe Mass überragen, sind auch die an den einzelnen Schneidsegmenten auftretenden Schnittkräfte etwa gleich gross.
  • Die Schneidsegmente sind zweckmässig wenigstens teilweise in im wesentlichen U-förmigen, zum vorderen Ende hin offenen Ausnehmungen des Trägerkörpers eingelassen. Das Einlassen der Schneidsegmente in Ausnehmungen des Trägerkörpers er­gibt eine gute Abstützung der Schneidsegmente im Träger­körper. Die Schneidsegmente können durch Löten oder Schweis­sen mit dem Trägerkörper verbunden werden.
  • Die Erfindung soll nachstehend, anhand der sie beispiels­weise wiedergebenden Zeichnungen, näher erläutert werden.
    Es zeigen:
    • Fig. 1 ein erfindungsgemässes Hohlbohrwerkzeug, teilweise im Längsschnitt,
    • Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht des in Fig. 1 dar­gestellten Hohlbohrwerkzeuges, in Richtung des Pfeiles II.
  • Das aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Hohlbohrwerkzeug besteht aus einem rohrförmigen Trägerkörper 1 mit einem in Vorschub­richtung vorderen Ende 1a und einem rückwärtigen Ende 1b. Am rückwärtigen Ende 1b ist ein Anschlussstutzen 2 mit dem Trägerkörper 1 verbunden. Der Anschlussstutzen 2 dient dem Verbinden des Hohlbohrwerkzeuges mit einem nicht dargestell­ten Antriebsgerät. Der Trägerkörper 1 ist an seinem vorderen Ende 1a mit U-förmigen Ausnehmungen 1c zur Aufnahme von Schneidsegmenten 3, 4 versehen. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind die Schneidsegmente 3, 4 gegenüber dem Trägerkör­per 1 in radialer Richtung versetzt angeordnet. Die Schneid­segmente 3 sind gegenüber dem Trägerkörper so angeordnet, dass sie die Aussenkontur des Trägerkörpers 1 überragen. Die Schneidsegmente 4 sind gegenüber dem Trägerkörper 1 derart versetzt angeordnet, dass sie die Innenkontur des Trägerkör­pers 1 überragen. Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, überragen die Schneidsegmente 3, 4 die Innen- und Aussenkontur des Trä­gerkörpers 1 im wesentlichen um dasselbe Mass A. Insbeson­dere bei grösseren Hohlbohrwerkzeugen können für die Schneid­segmente 3, 4 auch dieselben Körper verwendet werden, da der Unterschied zwischen dem Innenradius und dem Aussenradius relativ gering ist. Die Schneidsegmente 3, 4 sind in die Ausnehmungen 1c des Trägerkörpers 1 eingelötet und sind somit auf drei Seiten mit dem Trägerkörper 1 verbunden. Durch das radiale Versetzen der Schneidsegmente 3, 4 entstehen zwischen den nach aussen versetzten Schneidsegmenten 3 und dem Bohr­lochkern Ringspalte 5 von grossem Durchflussquerschnitt für das durch eine Bohrung 1d zugeführte Kühlwasser und zwischen den nach innen versetzten Schneidsegmenten 4 und der Bohr­lochwandung Ringspalte 6 von grossem Durchflussquerschnitt für den entstehenden Bohrschlamm.

Claims (6)

1. Hohlbohrwerkzeug mit einem rohrförmigen Trägerkörper (1) und an dessen in Vorschubrichtung vorderem Ende angeordneten, Hartstoff enthaltenden Schneidsegmenten (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidsegmente (3, 4) am Trägerkörper (1) derart versetzt angeordnet sind, dass ein Teil der Schneidsegmente (4) im wesentlichen die Innenkontur des Trägerkörpers (1) und ein Teil der Schneidseg­mente (3) im wesentlichen die Aussenkontur des Trä­gerkörpers (1) überragt.
2. Hohlbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass entlang des Umfanges des Trägerkörpers (1) wechselweise im wesentlichen die Innenkontur und im wesentlichen die Aussenkontur des Trägerkörpers (1) überragende Schneidsegmente (3, 4) angeordnet sind.
3. Hohlbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, dass alle im wesentlichen die Aussen­kontur des Trägerkörpers (1) überragenden Schneidseg­mente (3) auf demselben Radius angeordnet sind.
4. Hohlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, dass alle im wesentlichen die Innenkontur des Trägerkörpers (1) überragenden Schneid­segmente (4) auf demselben Radius angeordnet sind.
5. Hohlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, dass die Schneidsegmente (3, 4) die Innen- und Aussenkontur des Trägerkörpers (1) im wesentlichen um dasselbe Mass (A) überragen.
6. Hohlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, dass die Schneidsegmente (3, 4) wenigstens teilweise in im wesentlichen U-förmigen, zum vorderen Ende (1a) hin offenen Ausnehmungen (1c) des Trägerkörpers (1) eingelassen sind.
EP89112719A 1988-07-20 1989-07-12 Hohlbohrwerkzeug Withdrawn EP0351699A3 (de)

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DE3824502A DE3824502A1 (de) 1988-07-20 1988-07-20 Hohlbohrwerkzeug
DE3824502 1988-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0351699A2 true EP0351699A2 (de) 1990-01-24
EP0351699A3 EP0351699A3 (de) 1990-06-20

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EP89112719A Withdrawn EP0351699A3 (de) 1988-07-20 1989-07-12 Hohlbohrwerkzeug

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