DE19652208A1 - Drill bit for drilling anchoring points in rock - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Bohrer, insbesondere Bohrer zum Bohren von Löchern bzw. Bohrungen für Firstanker bzw. Gebirgsanker.The invention relates to drills, in particular drills for Drilling holes or holes for ridge anchors or Mountain anchors.
Bei einem vorbekannten Bohrer zur Herstellung derartiger Löcher ist ein zylindrischer Körper mit Arbeitskopf und gegenüberliegendem Einspannende mit Gewindefortsatz zur Aufnahme in einer geeigneten Bohrmaschine bzw. Bohrvor richtung vorgesehen. Der Arbeitskopf weist zwei gegenüber liegende PCD- (Polykristalliner Diamant) Schneidelemente auf, welche jeweils eine abgerundete Schneidkante für den Bohrer darstellen. Jedes PCD-Schneidelement weist eine PCD-Beschichtung auf, welche mit einem Sinterkarbid-Trä ger verbunden und scheibenförmig ausgebildet ist.In a previously known drill for the production of such Holes is a cylindrical body with a working head and opposite clamping end with thread extension for Recording in a suitable drill or drilling machine direction provided. The working head faces two horizontal PCD (polycrystalline diamond) cutting elements which each have a rounded cutting edge for the Represent drill. Each PCD cutting element has one PCD coating, which with a cemented carbide Trä ger connected and disc-shaped.
Bei dem vorbekannten Bohrer ist nachteilig, daß die gekrümmten Seitenkanten des PCD-Schneidelementes relativ schnell verschleißen, so daß der Bohrungsdurchmesser mit zunehmender Bohrerabnutzung kleiner wird.In the known drill it is disadvantageous that the curved side edges of the PCD cutting element relative wear out quickly, so that the bore diameter with increasing drill wear becomes smaller.
Ein anderer bekannter Bohrer weist einen zylindrischen Körper mit einem Arbeitskopf und gegenüberliegendem endseitigen Innengewinde zur Aufnahme einer Bohrerstange auf. Der Arbeitskopf besitzt zwei beabstandete Sinterkarbid- Schneidelemente, die jeweils eine punkt förmige Schneidspitze darstellen. Die Sinterkarbid-Schneid elemente verschleißen schnell, insbesondere für den Fall, daß der First bzw. das Gebirge aus hartem Sandstein oder ähnlichem Material besteht, auf welches man manchmal im Bergbau stößt. - Hier setzt die Erfindung ein.Another known drill has a cylindrical one Body with a working head and opposite internal thread at the end for receiving a drill rod on. The working head has two spaced apart Sintered carbide cutting elements, each one point represent shaped cutting tip. The cemented carbide cutting elements wear out quickly, especially for the In case the ridge or the mountains are made of hard sandstone or similar material that you sometimes insist on encountered in mining. - This is where the invention begins.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer, insbesondere zum Bohren von Löchern für Firstanker bzw. Gebirgsanker zu schaffen, der sich durch hohe Verschleiß festigkeit unter Beibehaltung des Bohrungsdurchmessers auszeichnet.The invention has for its object a drill, especially for drilling holes for ridge anchors or To create rock anchors that stand out due to high wear strength while maintaining the bore diameter distinguished.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Bohrer, insbesondere einen Bohrer zur Herstellung von Löchern bzw. Bohrungen für Firstanker vor, mit einem zylindrischen Körper mit Arbeitskopf und gegenüber liegendem Einspannende für eine Bohrmaschine, wobei der Arbeitskopf zumindest zwei gegenüberliegende PCD-Schneid elemente besitzt, die jeweils eine nach oben gekrümmte - gleichsam konvexe - Schneidkante und eine geradlinige oder im wesentlichen geradlinige Außenkante aufweisen, wobei die Außenkante zur Definition des Bohreraußenmaßes bzw. Bohrlochmaßes eingerichtet ist. Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß der zylindrische Körper Ausnehmungen unterhalb jedes Schneidelementes aufweist, welche zur Aufnahme von während des Bohrereinsatzes anfallenden Spänen und anderen Bohrabfällen eingerichtet sind. Darüber hinaus kann der Bohrer zumindest eine Durchgangsbohrung mit einer Öffnung zwischen den Schneidelementen im zylindrischen Körper für hierdurch fließende Spülflüssig keit besitzen. Dabei ist die Durchgangsbohrung vorzugs weise zentral oder im wesentlichen zentral im Vergleich zum zylindrischen Körper angeordnet. The invention proposes a solution to this problem Drill, in particular a drill for the production of Holes or holes for ridge anchors before, with a cylindrical body with working head and opposite horizontal clamping end for a drilling machine, the Working head at least two opposite PCD cutting has elements, each of which is curved upwards - as it were convex - cutting edge and a straight line or have substantially straight outer edge, wherein the outer edge to define the outer dimension of the drill or Borehole dimension is set up. Further is preferred provided that the cylindrical body recesses has below each cutting element, which for Recording of those occurring during the use of the drill Chips and other drilling waste are set up. About that In addition, the drill can have at least one through hole with an opening between the cutting elements in the cylindrical body for flushing liquid flowing through it possess. The through hole is preferred wise central or essentially central in comparison arranged to the cylindrical body.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in hartem Material, unter Verwendung eines vorbeschriebenen Bohrers, wonach der Bohrer in Rotation versetzt und in das Material vorge trieben wird. Bei dem Material handelt es sich typischer weise um Stein, wie harten Sandstein, Pottasche (Kalium karbonat) oder Steinkohle. Die Bohrung kann zur Aufnahme eines Firstankers bzw. Gebirgsankers eingerichtet sein.The invention also relates to a method for Drilling a hole in hard material, under Use of a previously described drill, after which the Drill set in rotation and pre-cut into the material is driven. The material is more typical wise around stone, like hard sandstone, potash (potassium carbonate) or hard coal. The hole can be used for recording a ridge anchor or rock anchor.
Das PCD-Schneidelement weist vorzugsweise eine PCD-Beschichtung auf, welche mit einem Sinterkarbid-Sub strat verbunden ist. Das Sinterkarbid-Substrat wird mit dem Arbeitskopf des zylindrischen Körpers verbunden, und zwar vorzugsweise durch Hartlöten. In der Regel ist das PCD-Schneidelement in geeignet eingeformten Taschen im Arbeitskopf angeordnet.The PCD cutting element preferably has one PCD coating on which with a cemented carbide sub strat is connected. The cemented carbide substrate comes with connected to the working head of the cylindrical body, and preferably by brazing. Usually it is PCD cutting element in suitably molded pockets in the Working head arranged.
Bei dem PCD-Schneidelement handelt es sich um jedwede bekannte und kommerziell erwerbbare Ausführung. Beispiele für derartige Schneidelemente sind unter den Marken "Syndite", "Syndrill" und "Compax" bekannt.The PCD cutting element is any known and commercially available version. Examples for such cutting elements are among the brands "Syndite", "Syndrill" and "Compax" known.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following, the invention is based on only one Exemplary embodiment drawing closer explained; show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of the invention,
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht nach Fig. 1, FIG. 2 shows a side view according to FIG. 1,
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf Fig. 1, Fig. 3 shows a plan view of Fig. 1,
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf eine PCD-Scheibe aus welcher ein Schneidelement hergestellt wird, welches sich zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Bohrer eignet und FIG. 4 shows a plan view of a PCD disk from which a cutting element is produced which is suitable for use in the drill according to the invention and
Fig. 5 bis 9 zeigen jeweils Aufsichten auf PCD-Scheiben aus denen jeweils alternative Schneidelemente für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Bohrer hergestellt werden können. Fig. 5 to 9 are plan views of PCD disks show can be prepared from each of which alternative cutting elements for use in the inventive drill bit.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Bohrer zur Herstellung von Löchern bzw. Bohrungen in einem harten Material wie Stein, z. B. hartem Sandstein, Pottasche (Kaliumkarbonat) oder Steinkohle gezeigt, wobei die Bohrung zur Aufnahme eines Firstankers geeignet ist. Der Bohrer weist einen zylindrischen Körper 10 mit einem Arbeitskopf 12 und gegenüberliegendem Einspannende 14 auf. Das gegenüber liegende Einspannende 14 besitzt einen Gewindefortsatz 16, welcher zur Aufnahme in einer Bohrerstange mit ent sprechendem Gegengewinde eingerichtet ist.In Figs. 1 to 3, a drill for making holes or bores in a hard material such as stone, z. B. hard sandstone, potash (potassium carbonate) or hard coal, the bore is suitable for receiving a ridge anchor. The drill has a cylindrical body 10 with a working head 12 and an opposing clamping end 14 . The opposite clamping end 14 has a threaded extension 16 which is arranged to be received in a drill rod with a corresponding mating thread.
Der Arbeitskopf weist zwei identische PCD-Schneidelemente 18 auf. Jedes Schneidelement 18 besitzt eine PCD-Beschich tung 20, welche mit einem Sinterkarbid-Substrat 22 verbunden ist. Jedes Schneidelement 18 weist eine nach oben gekrümmte, gleichsam konvexe, Schneidkante 24 und eine geradlinige Außenkante 26 auf. The working head has two identical PCD cutting elements 18 . Each cutting element 18 has a PCD coating 20 , which is connected to a cemented carbide substrate 22 . Each cutting element 18 has an upwardly curved, as it were convex, cutting edge 24 and a rectilinear outer edge 26 .
Der zylindrische Körper 10 ist mit Ausnehmungen 28 ausge rüstet, welche jeweils unterhalb jedes Schneidelementes 18 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 28 erstrecken sich über einen beträchtlichen Teil der Länge des Körpers 10 unterhalb der Schneidelemente 18 und stellen Mittel zur Aufnahme und Ableitung von während des Bohrereinsatzes anfallenden Spänen und anderen Bohrabfällen dar.The cylindrical body 10 is equipped with recesses 28 , which are each arranged below each cutting element 18 . The recesses 28 extend over a considerable part of the length of the body 10 below the cutting elements 18 and represent means for receiving and discharging chips and other drilling waste generated during the use of the drill.
Jedes Schneidelement 18 ist in einer in den Arbeitskopf 12 des zylindrischen Körpers 10 eingeformten Tasche 30 ange ordnet. Während des Betriebes wird der Bohrer in Richtung des Pfeiles A in Rotation versetzt. Es sei betont, daß die Tasche 30 gegenüber der Vertikalen in Rotationsrichtung geneigt ist und dementsprechend dafür sorgt, daß die Frontfläche der PCD-Beschichtung 20 in Richtung auf die Schneidkante 24 in einem negativen Spanwinkel von regel mäßig 5° bis 30° und vorzugsweise ca. 15° angeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, daß es sich hierbei um einen besonders effektiven Schneidwinkel bzw. Spanwinkel für die Schneidelemente 18 handelt.Each cutting element 18 is in a molded into the working head 12 of the cylindrical body 10 pocket 30 is arranged. During operation, the drill is rotated in the direction of arrow A. It should be emphasized that the pocket 30 is inclined with respect to the vertical in the direction of rotation and accordingly ensures that the front surface of the PCD coating 20 in the direction of the cutting edge 24 at a negative rake angle of regularly 5 ° to 30 ° and preferably approximately 15 ° is arranged. It has been found that this is a particularly effective cutting angle or rake angle for the cutting elements 18 .
Im Betrieb wird der Bohrer in herkömmlicher Weise in einer Bohrmaschine bzw. Bohrvorrichtung eingespannt und mit einer hohen Geschwindigkeit in Rotation versetzt sowie in den Stein vorgetrieben. Die gekrümmte Schneidkante 24 stellt die Arbeitskante des Bohrers dar, während die geradlinige Außenkante 26 das Bohreraußenmaß bzw. Bohrlochmaß definiert. Es hat sich herausgestellt, daß die Außenkanten 26 keinem schnellen Verschleiß unterliegen, so daß Bohrlöcher mit gleichmäßigem Durchmesser erzeugt werden.In operation, the drill is clamped in a conventional manner in a drilling machine or drilling device, rotated at high speed and driven into the stone. The curved cutting edge 24 represents the working edge of the drill, while the straight outer edge 26 defines the drill outer dimension or borehole dimension. It has been found that the outer edges 26 are not subject to rapid wear, so that boreholes with a uniform diameter are produced.
Das PCD (Polykristalliner Diamant), welches auf Sinterkarbid oder dergleichen aufliegt, wird hergestellt und verkauft in Form einer Scheibe. Die für den erfindungsgemaßen Bohrer geeigneten Schneideinsätze können aus PCD-Scheiben hergestellt werden, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen läßt sich ein Schneidelement 18 bzw. ein entsprechender Schneideinsatz, wie er in den Ausführungs beispielen nach den Fig. 1 bis 3 eingesetzt wird, ent sprechend den gestrichelten Linien in Fig. 4 aus der Scheibe ausschneiden. Als Alternative können zwei Schneid elemente 18 aus einer einzigen Scheibe bzw. Einzelscheibe herausgeschnitten werden, sofern diese Scheibe in der in Fig. 5 gestrichelt dargestellten Weise geschnitten wird. Die gemäß der Ausführungsform in Fig. 5 herausge schnittenen Schneidelemente 18 sind mit einer Längskante 32 versehen, welche die äußere Kante des Bohrermaßes des Schneidelementes 18 darstellt. In allen Fällen dient ein äußerer bzw. umfangseitiger Teil der Scheibe als gekrümmte Schneidkante 24, so daß Zuschnitt und Anschrägung gespart werden.The PCD (polycrystalline diamond), which rests on cemented carbide or the like, is manufactured and sold in the form of a disc. The cutting inserts suitable for the drill according to the invention can be produced from PCD disks, as shown in FIGS. 4 and 5. With reference to these drawings, a cutting element 18 or a corresponding cutting insert, as used in the embodiment examples according to FIGS. 1 to 3, cut out accordingly from the disc in accordance with the dashed lines in FIG. 4. As an alternative, two cutting elements 18 can be cut out of a single disk or single disk, provided that this disk is cut in the manner shown in dashed lines in FIG. 5. The cutting elements 18 cut out according to the embodiment in FIG. 5 are provided with a longitudinal edge 32 , which represents the outer edge of the drill dimension of the cutting element 18 . In all cases, an outer or circumferential part of the disk serves as a curved cutting edge 24 , so that cutting and beveling are saved.
Die Fig. 6 bis 9 zeigen alternative Vorgehensweisen beim Heraus schneiden von zwei Schneidelementen 18 aus einer Einzelscheibe bzw. einzigen Scheibe. In jedem Fall stellt die Längskante 32 die äußere Kante des Bohrermaßes des Schneidelementes 18 dar. FIGS. 6 to 9 show alternative procedures for cutting out two cutting elements 18 of a single disk or single disk. In any case, the longitudinal edge 32 represents the outer edge of the drill dimension of the cutting element 18 .
Es liegt in der Natur von PCD, daß es an scharfen Ecken und Kanten absplittert. Derartiges Absplittern reduziert die Serviceintervalle. Dementsprechend werden Ecken nach dem Ausschnitt aus der Scheibe abgerundet, und zwar typischerweise mit einem Radius von ca. 1 bis 3 mm. Die Kanten der PCD-Schneidelemente 18 werden vorzugsweise angeschrägt, und zwar mit einer Schrägung von ca. 0,5 bis 1,0 mm × 45°. Der große Radius der gekrümmten Schneidkante 24 verhindert in diesem Bereich ein Absplittern.It is in the nature of PCD that it splinters off at sharp corners and edges. Such chipping reduces service intervals. Accordingly, corners are rounded off after being cut out of the pane, typically with a radius of approximately 1 to 3 mm. The edges of the PCD cutting elements 18 are preferably beveled, with a bevel of approximately 0.5 to 1.0 mm × 45 °. The large radius of the curved cutting edge 24 prevents chipping in this area.
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