DE3915722C2

DE3915722C2 - Großlochbohrer

Info

Publication number: DE3915722C2
Application number: DE19893915722
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Peters; Wilhelm Poerschke
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1989-05-13
Filing date: 1989-05-13
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2009-05-14
Also published as: DE3915722A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Großlochbohrer mit einem Werkzeug träger für auswechselbare Schneidwerkzeuge mit einem im wesent lichen zylindrischen Schaft, der in einer entsprechenden Aufnah mebohrung des Werkzeugträgers über Spann- und Haltemittel lösbar gehalten ist, insbesondere für das Bohren in Weichgestein und Mineralien wie Kali und Salz.

Großlochbohrer dieser Art werden für die Herstellung von Bohrlö chern im Durchmesserbereich von 200 bis 600 mm vornehmlich im Kali- und Salz-Bergbau benötigt, wobei diese Großbohrlöcher als Einbruchhilfe für die umgebenden Sprenglöcher dienen.

Solche Werkzeuge müssen neben der allgemein gültigen Anforderung nach Stabilität und Verschleißfestigkeit auch einen hohen Bohr fortschritt ermöglichen, um eine wirtschaftliche Bohrarbeit zu gewährleisten. In der Regel sind solche Großlochbohrer mit einem zentralen Pilotbohrer und mehreren äußeren Schneidwerkzeugen be stückt, die auf unterschiedlichen Schneidbahnen arbeiten und auswechselbar im Werkzeugträger angebracht sind. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit werden die Schneiden der Schneidwerk zeuge mit Hartstoff und/oder Hartmetall bestückt, was eine nicht unbeträchtliche Verlängerung der Lebensdauer ermöglicht.

Um die Stillstandszeiten des Großlochbohrers beim Wechsel eines Schneidwerkzeuges minimal zu halten, ist bereits vorgeschlagen worden, das Schaftende mit einem Gewinde auszustatten, womit dieses an dem Werkzeugträger unter Verwendung einer Mutter fest schraubbar ist. Die Verschraubung nach dem Durchsteckprinzip verlangt jedoch entsprechend lange Bohrungen im Werkzeugträger bzw. Schaftlängen des Schneidwerkzeuges, also einen hohen Raum bedarf, der auf Kosten der Stabilität des Werkzeugträgers geht. Alternativ hierzu ist es möglich, den Schneidwerkzeugschaft durch eine Gewindeschraube festzusetzen, die in den Werkzeugträ ger eingeschraubt ist und deren Ende in eine Auskerbung des Schneidwerkzeugschaftes eingreift. Diese Ausführungsvariante hat den Nachteil, daß sich die Gewindeschraube mit Bohrklein leicht zusetzen kann und vor dem Wechsel des Schneidwerkzeuges erst mühsam freigelegt werden muß. Auch müssen bei den vorgenannten Lösungen jeweils Vorkehrungen getroffen werden, die ein Lösen der Schraubverbindungen verhindern.

Zur Vereinfachung und um die Verbindung robuster zu gestalten, hat man schließlich vorgeschlagen, den Schneidwerkzeugschaft über eine Konusbefestigung (Kegelverbindung) selbsthemmend zu befestigen, wobei der konische Schaft ein geringes Übermaß ge genüber der Aufnahmebohrung besitzt und durch Einschlagen in eine entsprechend geformte Aufnahmebohrung eingetrieben werden muß. Der Nachteil dieser Verbindung besteht darin, daß eine hohe Fertigungsgenauigkeit des Schaftes gefordert ist, damit trotz der Überbestimmung die ringförmige Anschlagschulter des Schneid werkzeuges zu einer Plananlage im Sitz des Werkzeugträgers kom men kann. Auch besteht bei dieser Befestigungsart die Gefahr, daß sich der Werkzeugschaft aus der Aufnahmebohrung lockert und zu einem Verlust des Schneidwerkzeuges führt.

Schließlich sind bei zylindrischen Schneidwerkzeugschäften auch Schnäppersicherungen derart bekannt, daß federnd gelagerte Stif te in entsprechende Ringnuten der Aufnahmebohrung bei erreichtem Preßsitz gedrückt werden, die dann als Befestigungsstifte die nen. Der Nachteil dieser Verbindung besteht darin, daß zusätz liche Hilfsmittel zum Lösen der Schnäpperverbindung gefordert werden, die häufig schwer zugänglich sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Großlochbohrer so weiterzubilden, daß die Schneidwerk zeuge in der Aufnahmebohrung ohne Spiel festgesetzt werden kön nen, wobei das Auswechseln der Schneidwerkzeuge schnell, pro blemlos und ohne besondere Hilfsmittel erfolgen kann. Die Ver bindung soll insbesondere auch bei hohen Vibrationen, die am Bohrwerk entstehen, einen sicheren Halt der Schneidwerkzeuge ge währleisten.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merk male gelöst. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß der im wesentlichen konische Mantelbereich des Bolzens mit der Kontaktzone des Werkzeugschaftes eine selbsthemmende Klemmver bindung eingeht, wobei zur Herstellung der Verbindung der Bolzen bzw. dessen Konus in die Klemmverbindung durch Schlagen auf das eine Bolzenende getrieben werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Bohrungen des Werkzeugträgers senkrecht zueinander angeordnet, wobei vorzugs weise der Werkzeugschaft eine ringnutförmige Ausnehmung als Kon taktzone für die Klemmverbindung aufweist. Hierdurch wird eine ideale Anlagefläche geschaffen, die einen außerordentlich festen Sitz des Schneidwerkzeuges im Werkzeugträger schafft. Beim Ein treiben des Bolzens zieht dessen konische Mantelfläche gleich zeitig das Schneidwerkzeug zur Auflagefläche. Bevorzugt weist die ringnutförmige Ausnehmung des Schneidwerkzeugschaftes im Längsquerschnitt einen gleich großen Radius auf, wobei die Über gangszone zwischen der ringnutförmigen Ausnehmung und dem Schaftmantel abgerundet ist oder eine Fase besitzt. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt der Kegelwinkel des konischen Mantelbereiches des Bolzens zwischen 3 und 7°.

Um ein schnelles Lösen des Schneidwerkzeuges aus der Klemmver bindung zu gestatten, endet der konische Mantelbereich in einer Ringnut, deren Tiefe und Breite mindestens so groß ist, daß bei entsprechend verschobenem Bolzen der Schaft des Schneidwerkzeu ges freigegeben wird. Insbesondere um den Verlust des Bolzens beim Lösen der Klemmverbindung zu vermeiden, sind beide Enden des Bolzens im Durchmesser größer als der Durchmesser der Boh rung. Insbesondere empfiehlt es sich, den Bolzen an beiden Enden mit einem Bolzenkopf auszustatten, der eine ringförmige An schlagfläche aufweist. Ist der der Ringnut näherliegende Bolzen kopf als abschraubbare Hutmutter ausgebildet, kann der Bolzen auch ohne großen Aufwand - etwa nach plastischer Verformung oder bei Bolzenbruch - entfernt bzw. ausgetauscht werden. Vorzugweise ist die Kegelverbindung hinsichtlich ihrer Lage so abgestimmt, daß die Klemmung das Schneidwerkzeug in den Sitz des Werkzeug trägers preßt, wodurch gewährleistet wird, daß auch über längere Einsatzzeit des Schneidwerkzeuges kein Lösen bzw. Aufweiten der Bohrung für die Aufnahme des Schneidwerkzeuges entsteht. Um ein Lösen des Schneidwerkzeuges während der Bohrarbeit völlig auszu schließen, wird ferner vorgeschlagen, daß die Eintreib- und Klemmrichtung des Bolzens entgegen der Drehrichtung des Bohrers gerichtet ist.

Vorzugsweise besitzt der Bolzen eine höhere Härte als der Schaft des Schneidwerkzeuges, so daß dessen gesamte Einsatzzeit die eines einzelnen Schneidwerkzeuges übertrifft. Durch diese Maß nahme ist es nicht erforderlich, bei jedem Schneidwerkzeugwech sel auch den Bolzen auszutauschen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsquerschnitt durch eine Aufnahmeboh rung eines Werkzeugträgers mit darin befestig tem Schneidwerkzeug,

Fig. 2a, b einen Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1, die das Schneidwerkzeug in gespanntem bzw. gelöstem Zustand darstellt,

Fig. 2c eine Ansicht nach Pfeil IIc in Fig. 2a,

Fig. 3 ein Schneidwerkzeug in einer Seitenansicht und

Fig. 4 einen Bolzen in Seitenansicht.

In einem im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannten Werk zeugträger 10 ist ein ebenfalls im Prinzip nach dem Stand der Technik bekanntes Schneidwerkzeug 11 mit einer hartmetall- bzw. hartstoffbestückten Schneide 12 und einem Schaft 13 befestigt. Der zylindrische Schaft 13 ruht in einer entsprechend ausgebil deten Aufnahmebohrung 15 des Werkzeugträgers 10, der eine zu sätzliche, senkrecht dazu geführte Bohrung 16 aufweist, welche die Aufnahmebohrung 15 teilweise überschneidet. In dieser Boh rung 16 ist der Haltebolzen 17 angeordnet, der zum Zweck der Klemmung einen konischen Mantelbereich 18 aufweist. Wie aus Fig. 2a und 2b ersichtlich, kann durch Verschieben des Bolzens 17 entlang der Längsachse 19 der konische Mantelbereich 18 mit der Kontaktzone 20, die als ringnutförmige Ausnehmung des Werkzeug schaftes 13 ausgebildet ist, eine Klemmverbindung eingehen. Der konische Mantelbereich 18 endet in einer Ringnut 21, die bei entsprechender, in Fig. 2b dargestellter Stellung des Bolzens 17 den Schneidwerkzeugschaft 13 freigibt.

Einzelheiten des Schneidwerkzeuges bzw. dessen Schaftes und des Bolzens sind aus Fig. 3 und 4 ersichtlich. Das Schneidwerkzeug 11 besitzt eine ringförmige Anlagefläche 14, die in einem entspre chend ausgebildeten Sitz 28 des Werkzeugträgers 10 Aufnahme fin det. Die Kontaktzone 20 des Schaftes für die Klemmverbindung ist als ringnutförmige Ausnehmung ausgebildet, wobei die Übergangs zonen 29 abgerundet sind. Diese ringnutförmige Ausnehmung 20 be findet sich in Höhe der Bohrung 16 für den Haltebolzen. Die Breite B₁ der ringnutförmigen Ausnehmung ist geringfügig, vor zugsweise etwa 0,5 mm kleiner gewählt als der Durchmesser d₃ des zylinderförmigen Bolzenteils. Am freien Ende besitzt der Schaft 13 einen Zentrierkonus, der eine optimale Lage des Schneidwerkzeuges 11 im Werkzeugträger 10 sichert.

Der in Fig. 4 dargestellte Bolzen besitzt im oberen Bereich ein Gewindestück 30, worüber eine Hutmutter 22 als Bolzenkopf ge schraubt ist. Das andere Ende des Bolzens ist ebenfalls mit einem Bolzenkopf 23 versehen, wobei die Bolzenköpfe 22 und 23 jeweils als Aufschlagflächen zum Ein- bzw. Austreiben des Bol zens aus der Klemmung dienen. Dabei verhindern die ringförmigen Anschlagflächen 24 und 25 der Bolzenköpfe 22 und 23 ein Heraus gleiten des Bolzens aus der Bohrung 16 bei entferntem Schneid werkzeugschaft 13. Etwa im mittleren Teil des Bolzens besitzt dieser auf der einen Seite einen konischen Mantelbereich 18, dessen Kegelwinkel α 5° beträgt. Der konische Mantelbereich 18 endet in einer Ringnut 21, deren Radius r in Abstimmung mit der Überlappungsfläche der beiden Bohrungen 15 und 16 so gewählt ist, daß bei der in Fig. 2b dargestellten Lage des Bolzens 17 der Schaft 13 des Schneidwerkzeuges 11 freigegeben wird.

Das Spannen bzw. Lösen des Schneidwerkzeuges 11 geschieht fol gendermaßen:

Soll das Schneidwerkzeug 11 ausgetauscht werden, so wird der ge spannte Bolzen in Richtung des Pfeiles 27 (Fig. 2b) so weit her ausgeschlagen, bis die ringförmige Anschlagfläche 24 am Werk zeugträger 10 zur Anlage kommt. In dieser Stellung liegt der Schaft 13 der Ringnut 21 des Bolzens klemmungsfrei gegenüber, so daß der Schaft 13 aus der Aufnahmebohrung 15 entfernt werden kann. Nunmehr wird der Schaft 13 eines neuen Schneidwerkzeuges 11 in die Aufnahmebohrung 15 eingeschoben und anschließend der Bol zen durch Schlag auf den Bolzenkopf 23 in Richtung des Pfeiles 26 getrieben. Hierbei kommen die ringnutförmige Ausnehmung 20 des Schaftes 13 und der konische Mantelbereich 18 des Bolzens zur klemmenden Anlage (Fig. 2a). Da vorzugsweise die Eintreib- und Klemmrichtung 26 des Bolzens 17 entgegen der Drehrichtung des Bohrers gerichtet ist, bleibt die Klemmung auch während des Bohrbetriebs aufrechterhalten. Im übrigen sind der konische Man telbereich 18, der Schaft 13 und die Bohrungen 15 und 16 hin sichtlich ihrer Lage so aufeinander abgestimmt, daß beim Ein treiben des Bolzens 17 in Richtung des Pfeiles 26 das Schneid werkzeug 11 fest in den Sitz 28 des Werkzeugträgers 10 einge preßt wird. Die erfindungsgemäße Klemmverbindung ist einfach und leicht lösbar, gewährleistet aber dennoch eine vibrationsfeste Verbindung.

Bezugszeichenliste

10 Werkzeugträger
11 Schneidwerkzeug
12 hartmetall-/hartstoffbestückte Schneide
13 Schaft
14 Anlagefläche
15 Aufnahmebohrung
16 Bohrung
17 Haltebolzen
18 konischer Mantelbereich
19 Längsachse
20 Kontaktzone
21 Ringnut
22 Bolzenkopf
23 Bolzenkopf
24 ringförmige Anschlagfläche
25 ringförmige Anschlagfläche
26 Klemm-/Eintreibrichtung des Bolzens (Pfeil)
27 Austreibrichtung
28 Sitz des Werkzeugträgers
29 Übergangszonen
30 Gewindestück
α Kegelwinkel
d₁ Durchmesser der Bolzenenden
d₂ Durchmesser der Bohrung
d₃ Durchmesser des zylindrischen Bolzenteils
R Radius des Schaftes
r Radius der Ringnut des Bolzens

Claims

1. Großlochbohrer mit einem Werkzeugträger (10) für auswechselbare Schneidwerkzeuge (11) mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft (13), der in einer entsprechenden Aufnahmebohrung (15) des Werkzeugträgers (10) über Spann- und Haltemittel lösbar gehalten ist, insbesondere für das Bohren in Weichgestein und Mineralien wie Kali und Salz, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann- und Haltemittel ein Bolzen (17) ist, der einen im wesentlichen konischen Mantelbereich (18) aufweist und der in einer die Aufnahmebohrung (15) des Werkzeugträgers (10) teilweise überschneidenden und diese kreuzenden Bohrung (16) des Werkzeugträgers (10) derart bewegbar geführt ist, daß bei einer Bewegung des Bolzens (17) entlang seiner Längsachse (19) der konische Mantelbereich (18) mit der Kontaktzone (20) des Werkzeugschaftes (13) eine selbsthemmende Klemmverbindung eingeht bzw. diese löst.

2. Großlochbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15, 16) des Werkzeugträgers (10) senkrecht zueinander angeordnet sind.

3. Großlochbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (13) eine ringnutförmige Ausnehmung (20) als Kontaktzone für die Klemmverbindung aufweist.

4. Großlochbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringnutförmige Ausnehmung (20) im Längsquerschnitt des Schaftes (13) im wesentlichen einen gleich großen Radius (R) aufweist.

5. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangszonen (29) zwischen der ringnutförmigen Ausnehmung (20) und dem Schaftmantel abgerundet sind oder eine Fase aufweisen.

6. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel (α) des konischen Mantelbereiches (18) des Bolzens (17) zwischen 3 und 7° liegt, vorzugsweise 5° beträgt.

7. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Mantelbereich (18) in einer Ringnut (21) endet, deren Tiefe und Breite mindestens so groß ist, daß bei entsprechend verschobenem Bolzen (17) der Schaft (13) des Schneidwerkzeuges (11) aus der Kegelverbindung freigegeben ist.

8. Großlochbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Bolzens (17) einen Durchmesser (d₁) aufweisen, der größer als der Durchmesser (d₂) der Bohrung (16) für den Bolzen (17) ist.

9. Großlochbohrer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (17) an beiden Enden jeweils einen Bolzenkopf (22, 23) mit einer ringförmigen Anschlagfläche (24, 25) aufweist.

10. Großlochbohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der der Ringnut (21) näherliegende Bolzenkopf (22) eine abschraubbare Hutmutter ist.

11. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelverbindung hinsichtlich ihrer Lage so abgestimmt ist, daß die Klemmung das Schneidwerkzeug (11) in den Sitz des Werkzeugträgers (10) preßt.

12. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintreib- und Klemmrichtung (26) des Bolzens (17) entgegen der Drehrichtung des Bohrers gerichtet ist.

13. Großlochbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (17) aus einem Werkstoff größerer Härte als der des Schaftmaterials des Schneidwerkzeuges (11) besteht.