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Title:
DRILLING TOOL WITH DRILL BIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/037020
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drilling tool with a base (32), having a central axis of rotation (24), and a drill bit (34), detachably connected to the base (32). The drill bit (34) has a coupling part (96), which can be coupled with a coupling receptacle (94) on the face of the base (32) and has at least two convexly curved centring portions (40), which are arranged such that they are distributed over the circumference and engage with an exact fit in complementary concavely curved centring portions (42) of the coupling receptacle (94). The coupling part (96) has a complementary driver stop (46), meshing with a rotary driver (44) of the coupling receptacle (94). It is claimed as novel that the centring portions (40, 42) of the coupling part (96) and/or of the coupling receptacle (94) have clamping surfaces (48, 50), which run onto each other in the manner of a rotary wedge until the driver stop (46) and the rotary driver (44) come up against each other counter to a predetermined direction of rotation.

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JP2000198011TWIST DRILL
Inventors:
KRETZSCHMANN UWE (DE)
SCHNEIDER RICO (DE)
SCHUETT HENRY (DE)
LUIK MATTHIAS (DE)
OETTLE MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/059286
Publication Date:
March 26, 2009
Filing Date:
July 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KOMET GROUP HOLDING GMBH (DE)
HORN P HARTMETALL WERKZEUGFAB (DE)
KRETZSCHMANN UWE (DE)
SCHNEIDER RICO (DE)
SCHUETT HENRY (DE)
LUIK MATTHIAS (DE)
OETTLE MATTHIAS (DE)
International Classes:
B23B51/02; B23C5/10
Domestic Patent References:
WO2003070408A12003-08-28
WO1998010881A11998-03-19
WO2008014367A12008-01-31
Foreign References:
US4443136A1984-04-17
EP0813459A11997-12-29
EP1306153A12003-05-02
US5957631A1999-09-28
US20020168239A12002-11-14
Attorney, Agent or Firm:
WOLF, Eckhard, (Stuttgart, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Bohrwerkzeug mit einem eine zentrale Drehachse (24) aufweisenden Grundkörper (32) und einer mit dem Grundkörper (32) lösbar verbun- denen Bohrkrone (34) , wobei die Bohrkrone (34) ein mit einer stirnseitigen Kupplungsaufnahme (94) des Grundkörpers (32) kuppelbares Kupplungsteil (96) aufweist, das mindestens zwei über den Umfang verteilt angeordnete, konvex gekrümmte Zentrierabschnitte (40) aufweist, die in hierzu komplementäre, konkav gekrümmte Zentrierab- schnitte (42) der Kupplungsaufnahme (94) passgenau eingreifen, und wobei das Kupplungsteil (96) mindestens einen mit einem Drehmitnehmer (44) der Kupplungsaufnahme (94) kämmenden komplementären Mitnehmeranschlag (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierabschnitte (40,42) des Kupplungsteils (96) und/oder der Kupplungsaufnahme (94) bis zum gegenseitigen Anschlag des Mitnehmeranschlags (46) und des Drehmitnehmers (44) entgegen einer vorgegebenen Arbeitsdrehrichtung aufeinander drehkeilartig auflaufende Spannflächen (48,50) aufweisen.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils einer der einander zugewandten Zentrierabschnitte (40,42) zumindest abschnittsweise unter Bildung eines Kraftschlusses elastisch verformbar oder verbiegbar ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannflächen (48,50) des Kupplungsteils (96) und/oder der Kupplungsaufnahme (94) in ihrem Umriss einander diametral gegenüberliegende archimedische Spiralen bilden.

4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannflächen (48,50) des Kupplungsteils (96) und/oder der Kupplungsaufnahme (94) einander diametral gegenüberliegende, zur Drehachse (24) und zueinander exzentrische Kreisab- schnitte (40',40") bilden.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Zentrierabschnitte (42) der Kupplungsaufnahme (94) im Querschnitt zur Drehachse konzentrische Teilkreise mit einem vorge- gebenen Radius (R1 ) bilden, und dass die konvexen Zentrierabschnitte

(40) des Kupplungsteils (96) aus einem zur Drehachse konzentrischen teilkreisförmigen Führungsabschnitt (40') und einem dem aufnahmesei- tigen Radius (R1 ) entsprechenden Radius (R1 ) und einen sich daran tangential anschließenden, zur Drehachse exzentrischen teilkreisför- migen Spannabschnitt (40") mit einem gegenüber dem aufnahmeseiti- gen Radius (R1 ) größeren Radius (R2',R2") aufweisen, wobei die exzentrischen Spannabschnitte (40") des Kupplungsteils (96) und die teilkreisförmigen Zentrierabschnitte (42) der Kupplungsaufnahme (94) in ihrer Spannstellung kraftschlüssig gegeneinander anliegen.

6. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (96) und die Kupplungsaufnahme (94) an ihrer Trennstelle (30) bajonettverschlussartig gegeneinander verdrehbar sind.

7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannflächen (48,50) einander paarweise zugewandte, sich zu einem Konus mit zur Drehachse (24) konzentrischer Konusachse ergänzende Konusflächen bilden.

8. Bohrwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das

Kupplungsteil (96) und die Kupplungsaufnahme (94) einander zugewandte, in der Kupplungsstellung unter der Einwirkung der konischen Spannflächen (48,50) gegeneinander gepresste, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Planflächenabschnitte (52,54) aufweisen.

9. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die konischen Spannflächen (48,50) in der Spannstellung einen Form- Schluss zwischen der Kupplungsaufnahme (94) und dem Kupplungsteil

(96) bilden.

10. Bohrwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel 1 bis 8° beträgt.

11. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der kupplungsteilseitige Konuswinkel (2°) steiler als der kupplungsaufnahmeseitige Konuswinkel (2,2°) ist.

12. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmeranschläge (46) und die Drehmitnehmer (44) paarweise eine im Kupplungszustand einen Formschluss zwischen dem Grundkörper und der Bohrkrone bildende Anschlagschräge (60) aufweisen.

13. Bohrwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel der Anschlagschräge 8 bis 15° beträgt.

14. Bohrwerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagschräge des Mitnehmeranschlags (46) der Bohrkro-

ne (44) eine ebene oder ballige Flächenpartie (60') bildet, die durch zwei einander gegenüberliegende Randpartien (60", 60'") begrenzt ist, von denen eine konkav und die andere konvex gekrümmt ist, und die unter Einschluss eines spitzen Winkels unmittelbar oder mittelbar über eine Freisparung (62) in jeweils einen zur Drehachse (24) der Bohrkrone (34) senkrechten Planflächenabschnitt (52,53) übergehen.

15. Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die spitzen Winkel der Randpartien (60", 60'") im Wesentlichen gleich groß sind und einem durch den Anstellwinkel der Anschlagschräge (60) verminderten rechten Winkel entsprechen.

16. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (96) und die Kupplungsaufnahme (94) einen vorzugsweise zylindrischen, konischen oder balligen Zentrierzapfen (56) und eine hierzu komplementäre Zentrierausnehmung (58) als Vorzentrierungsmittel aufweisen.

17. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bohrkrone (34) zwei stirnseitige, etwa um 180° gegeneinander versetzt angeordnete Schneiden (16) aufweist.

18. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (34) und der Grundkörper (32) mindes- tens zwei über die Trennstelle (30) hinweg ineinander übergehende

Spanfördernuten (22) aufweisen.

19. Bohrwerkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfördernuten (22) entlang dem Grundkörper (32) zumindest partiell gewendelt sind.

20. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (34) aus einem härteren Werkstoff als der Grundkörper (32) besteht.

21. Bohrwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (34) als Pressteil oder Gießteil aus Hartmetall oder Keramikmaterial gebildet ist.

22. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) mindestens im Bereich seiner als Anlage- oder Spannflächen für die Bohrkrone (34) ausgebildeten Funktionsflächen gehärtet ist.

23. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Freiflächen oder Nebenfreiflächen (20', 20") der Bohrkrone (34) mindestens zwei in Umfangsrichtung einen Winkelabstand voneinander aufweisende randoffene Schlüsseleingriffe (64) angeordnet sind.

24. Bohrwerkzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlüsseleingriffe (64) einen Winkelabstand von etwa 180° voneinander aufweisen.

25. Bohrwerkzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlüsseleingriffe (64) eine axiale Randöffnung aufweisen.

26. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlüsseleingriffe (64) eine radiale Randöffnung aufweisen.

27. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlüsseleingriffe (64) im Wesentlichen parallel zur Drehachse (24) ausgerichtete, durch einen Eingriffsboden (66) be- grenzte Schlüsselanschlagsflächen (68) aufweisen.

28. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) zumindest zwei an ihren Flanken durch Rippen (26) begrenzte Spanfördernuten (22) aufweist, dass in den Rippen (26) des Grundkörpers (32) je ein Kühlmittelkanal angeordnet ist, der am bohrkronenseitigen Ende des Grundkörpers eine innerhalb einer der Spanfördernuten (22) angeordnete Austrittsöffnung (36) aufweist.

29. Bohrwerkzeug nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (36) eine entlang den Spanfördernuten (22) verlaufende randoffene Rinne bilden oder in eine solche münden, wobei die Rinne in jeweils eine in der Bohrkrone (34) angeordnete, zu einer der Hauptschneiden (16) führende Rinne übergehen.

30. Bohrwerkzeug nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spanfördernuten (22) und zumindest einer der Kühlmittelkanäle (28) wendeiförmig gekrümmt ist.

Description:

Bohrwerkzeug mit Bohrkrone

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einem eine zentrale Drehachse aufweisenden Grundkörper und einer mit dem Grundkörper lösbar verbundenen Bohrkrone, wobei die Bohrkrone ein mit einer stirnseitigen Kupplungsaufnahme des Grundkörpers kuppelbares Kupplungsteil aufweist, das mindestens zwei über den Umfang verteilt angeordnete, konvex gekrümmte Zentrierabschnitte aufweist, die in hierzu komplementäre, konkav gekrümmte Zentrierabschnitte der Kupplungsaufnahme passgenau eingreifen, und wobei das Kupplungsteil mindestens einen mit einem Drehmitnehmer der Kupplungsaufnahme kämmenden komplementären Mitnehmeranschlag aufweist.

Es ist ein Bohrwerkzeug dieser Art bekannt (EP 0 813 459 B1 ), bei welchem die Kupplung zwischen dem Grundkörper und dem Kupplungsteil mit Hilfe einer Spannschraube erfolgt, die durch eine Gewindebohrung im Grundkörper hindurchgreift und mit ihrer Kegelspitze in eine exzentrische Konussenkung der Bohrkrone eingreift. Die Konussenkung im Grundkörper und die Kegelspitze der Spannschraube sorgen dafür, dass zwischen dem Grundkörper und der Bohrkrone eine Planflächenverspannung erfolgt. Die Verwendung zusätzlicher Spannmittel erschwert die Handhabung des bekannten Bohrwerkzeugs beim Bohrkronenwechsel. Auch die Herstellung der einzelnen Bauteile ist relativ kompliziert und führt zu einer Materialschwächung im Bereich der Trennstelle.

Ausgehend hiervon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, dessen Handhabung beim Bohrkronenwechsel relativ einfach ist und das trotz kleiner Bau- große seiner Bauteile eine hohe Formstabilität und Wiederholgenauigkeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü- chen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, dass eine besonders einfache Auswechselbarkeit der Bohrkrone bei hoher Wechselgenauigkeit dadurch erzielt werden kann, dass zwischen der Bohrkrone und dem Grundkörper ein stabiler Form- und Kraftschluss erzielt wird, der die Verwendung zusätzlicher Spannmittel entbehrlich macht. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Zentrierabschnitte des Kupplungsteils und/oder der Kupplungsaufnahme bis zum Anschlagen des Drehanschlags gegen den Drehmitnehmer entgegen einer vorgegebe- nen Arbeitsdrehrichtung aufeinander drehkeilartig auflaufende Spannflächen aufweisen. Der angestrebte Kraftschluss wird dadurch erreicht, dass jeweils zumindest einer der einander zugewandten Zentrierabschnitte elastisch verformbar oder verbiegbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spannfläche des Kupplungsteils und/oder der Kupplungsaufnahme in ihrem Umriss einander diame-tral gegenüberliegende archimedische Spiralen mit bezüglich der Drehachse entgegen der vorgegebenen Arbeitsdrehrichtung abnehmendem Radius bilden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spannflächen des Kupplungsteils und/oder der Kupplungsaufnahme in ihrem Umriss einander diametral gegenüberliegende, bezüglich der Drehachse exzentrische Kreisabschnitte bilden. Um die Montage zu erleichtern und dennoch den erwünschten Kraftschluss zu erhalten, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die konkaven

Spannflächen der rundkörperseitigen Kupplungsaufnahme in ihrem Umriss- schnitt zur Drehachse konzentrische Teilkreise mit einem vorgegebenen Radius bilden, und dass die konvexen Spannflächen des bohrkronenseitigen Kupplungsteils aus einem zur Drehachse konzentrischen teil kreisförmigen Führungsabschnitt mit einem dem aufnahmeseitigen Radius entsprechenden Radius und einem sich daran tangential anschließenden, zur Drehachse exzentrischen teilkreisförmigen Spannabschnitt mit einem gegenüber dem aufnahmeseitigen Radius größeren Radius aufweisen, wobei die teilkreisförmigen exzentrischen Spannabschnitte des Kupplungsteils und die teil- kreisförmigen konzentrischen Spannflächen der Kupplungsaufnahme in ihrer Spannstellung kraftschlüssig gegeneinander anliegen. Der Radius des exzentrischen teilkreisförmigen Spannabschnitts des Kupplungsteils ist dabei um seine Exzentrizität größer als der Radius des konzentrischen Führungsabschnitts. Eine besonders einfache Montage wird dadurch erzielt, dass das Kupplungsteil und die Kupplungsaufnahme an der Trennstelle bajonettverschlussartig gegeneinander verdrehbar sind.

Ein zusätzlicher Formschluss wird bei der Montage der Bohrkrone gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Spannflächen einander paarweise zugewandte, sich zu einem Konus mit zur vorgegebenen Drehachse konzentrischer Konusachse ergänzenden Konusflächen bilden. Zweckmäßig weisen hierzu das Kupplungsteil und die Kupplungsaufnahme einander zugewandte, in der Kupplungsstellung unter der Einwirkung der konischen Spannflächen gegeneinander gepresste, im We- sentlichen senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Planflächen oder Planflächenabschnitte auf. Dadurch ergibt sich neben dem Formschluss zusätzlich ein Reibschluss im Bereich der Planflächenabschnitte. Vorteilhafterweise beträgt der Konuswinkel der einander ergänzenden Konusflächen 1 ° bis 8°, wobei der kupplungsteilseitige Konuswinkel geringfügig steiler als der kupp- lungsaufnahmeseitige Konuswinkel sein kann, um im gespannten Zustand

unter Berücksichtigung der Verformung eine flächige kraftschlüssige Verbindung im Bereich der Konusflächen zu erhalten.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Drehmitnehmer der Kupplungsaufnahme und der hierzu komplementäre Mitnehmeranschlag am Kupplungsteil eine im Kupplungszustand einen Form- schluss zwischen dem Grundkörper und der Bohrkrone bildende Anschlagschräge aufweist. Der Anstellwinkel der Anschlagschräge beträgt dabei zweckmäßig 8° bis 15°. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- düng bildet die Anschlagschräge des Mitnehmeranschlags der Bohrkrone eine ebene oder ballige Flächenpartie, die durch zwei einander gegenüberliegende Randpartien begrenzt ist, von denen eine konkav und die andere konvex gekrümmt ist und die unter Einschluss eines spitzen Winkels unmittelbar oder mittelbar über eine Freisparung über jeweils einen zur Drehach- se der Bohrkrone senkrechten Planflächenabschnitt übergehen. Da die Planflächenabschnitte parallel zueinander ausgerichtet sind, sind die spitzen Winkel der Randpartien im Wesentlichen gleich groß und entsprechen einem durch den Anstellwinkel der Anschlagschräge verminderten rechten Winkel.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsteil und die Kupplungsaufnahme einen vorzugsweise zylindrischen, konischen oder balligen Zentralzapfen und eine hierzu komplementäre Zentralausnehmung als Vorzentrierungsmittel aufweisen.

An der Bohrkrone ist mindestens eine in der vorgegebenen Drehrichtung um die Drehachse wirksame Schneide angeordnet. Vorteilhafterweise sind zwei oder drei stirnseitige, etwa um 180° oder 120° gegeneinander versetzt angeordnete Schneiden vorgesehen. Weiter weisen die Bohrkrone und der Grundkörper vorteilhafterweise zwei oder drei über die Trennstelle hinweg ineinander übergehende Spanfördernuten auf, die vorteilhafterweise entlang

dem Grundkörper zumindest partiell gewendelt sind. Die Spanfördernuten sind dabei in ihren Flanken zweckmäßig durch Rippen begrenzt, wobei in den Rippen des Grundkörpers je ein Kühlmittelkanal angeordnet ist, der am bohrkronenseitigen Ende des Grundkörpers eine innerhalb einer der Span- fördernuten angeordnete Austrittsöffnung aufweist. Die Austrittsöffnung kann dabei eine entlang den Spanfördernuten verlaufende randoffene Rinne bilden oder in eine solche münden, wobei die Rinnen in jeweils eine in der Bohrkrone angeordnete, zu einer Schneidkante führende Rinne übergehen.

Vorteilhafterweise besteht die Bohrkrone aus einem härteren Werkstoff als der Grundkörper. Beispielsweise ist die Bohrkrone als Pressteil oder Gießteil aus Hartmetall oder Keramikmaterial gebildet. Andererseits kann der Grundkörper zumindest im Bereich seiner als Anlage- oder Spanflächen für die Bohrkrone ausgebildeten Funktionsflächen gehärtet sein.

Um die Bohrkrone mit einfachen Handgriffen mit dem Grundkörper verbinden oder von diesem lösen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass im Freiflächen- oder Nebenfreiflächenbereich der Bohrkrone mindestens zwei in Umfangsrichtung einen Winkelabstand voneinander aufweisende randoffene Schlüsseleingriffe angeordnet sind, die zweckmäßig einen Winkelabstand von etwa 180° voreinander aufweisen. Die Schlüsseleingriffe weisen bevorzugt eine axiale und eine radiale Randöffnung auf. Um die Schlüsselkräfte auf die verschiedenen Schlüsseleingriffe gleich zu verteilen, ist es von Vorteil, wenn die Schlüssel- eingriffe im Wesentlichen parallel zur Drehachse ausgerichtete, durch einen Eingriffsboden begrenzte Schlüsselanschlagflächen aufweisen, die in Schließ- und öffnungsrichtung etwa gleich hoch sind. Um dies zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die Eingriffsböden der Schlüsseleingriffe schräg zu einer zur Drehachse senkrechten Umfangsebene verlaufen, wobei die Ein- griffsböden zumindest in Umfangsrichtung etwa parallel zur zugehörigen Freifläche oder Nebenfreifläche ausgerichtet sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Bohrwerkzeugs mit Bohrkrone;

Fig. 1 c einen vergrößerten Ausschnitt des Bohrwerkzeugs nach Fig.

1 a;

Fig. 2a und b zwei Seitenansichten der Bohrkrone des Bohrwerkzeugs in verschiedenen Drehstellungen;

Fig. 3a und b eine weitere Seitenansicht und eine Draufsicht der Bohrkrone zur Veranschaulichung der Schlüsselaufnahmen;

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der Kupplungsaufnahme am

Grundkörper;

Fig. 5a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Grundkörpers;

Fig. 5c einen Schnitt entlang der Schnittlinie C - C der Fig. 5b in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6a und b eine Seitenansicht und eine Untenansicht einer Bohrkrone mit

Maßangaben;

Fig. 7a bis d Draufsichten auf das Bohrwerkzeug mit verschiedenen Drehlagen der Bohrkrone gegenüber dem Grundkörper zur Veran- schaulichung des Eindrehens der Bohrkrone in den Grundkörper;

Fig. 8 ein Schema der ineinander greifenden, im Umriss teilkreisförmigen Spannflächen des Kupplungsteils und der Kupplungsaufnahme zur Erläuterung der Anordnung und Wirkung der exzentrischen Spannabschnitte des

Kupplungsteils.

Die in der Zeichnung dargestellten Bohrwerkzeuge sind an einer Trennstelle 30 zweigeteilt und bestehen aus einem einen Bohrerschaft 14 tragenden Grundkörper 32 und einer eine Bohrerspitze 10 aufweisenden Bohrkrone 34. Die Bohrkrone 34 und der Grundkörper 32 sind an der Trennstelle 30 form- und kraftschlüssig miteinander verbindbar. Während der Grundkörper 32 vorzugsweise aus Werkzeugstahl oder aus einem Schnellarbeitsstahl besteht, ist die Bohrkrone 34 als Formteil aus einem Schneidstoff aus der Gruppe Hartmetall oder Keramik gebildet, das als gesintertes Pulverspritz- gussteil oder -pressteil hergestellt und gesintert wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Bohrkrone 34 aus einem verschleißfest beschichteten Werkzeugstahl herzustellen.

Das in Fig. 1 a bis c dargestellte Bohrwerkzeug weist eine Bohrerspitze 10, einen an die Bohrerspitze anschließenden Spanabfuhrteil 12 und einen rückwärtig am Spanabfuhrteil 12 angeformten Bohrerschaft 14 auf. Die Bohrerspitze 10 enthält zwei Hauptschneiden 16 und, eine die Hauptschneiden 16 spitzenseitig miteinander verbindende Querschneide 18 sowie an die Hauptschneiden 16 und die Querschneide 18 anschließende Hauptfreiflä- chen 20' und Nebenfreiflächen 20". Von den Hauptschneiden 16 aus erstrecken sich über den Spanabfuhrteil 12 zwei wendeiförmige Spanfördernuten 22, die auf der Seite des Grundkörpers bis zum Bohrerschaft 14 reichen. Die Trennstelle 30 befindet sich zwischen den Spanfördernuten 22 im Bereich des Spanabfuhrteils 12. Die Spanfördernuten 22 sind an ihren Flanken durch Rippen 26 begrenzt, in denen je ein Kühlmittelkanal 28 angeordnet ist. Die Kühlmittelkanäle 28 sind mit der gleichen Steigung wie die Rippen 26

gewendelt und gehen zur Bohrkronenseite hin in einen geradlinigen Kanalabschnitt 28' über. Die Kanalabschnitte 28' werden dort von den gewendel- ten Spanfördernuten 22 unter Bildung einer ovalen, in die Spanfördernut weisenden Austrittsöffnung 36 angeschnitten. Die Austrittsöffnungen sind so positioniert, dass sie auf die zugehörigen Hauptschneiden 16 der Bohrkrone 34 gerichtet sind. Die Austrittsöffnungen 36 können in eine nicht dargestellte entlang der zugehörigen Spanfördernut 22 verlaufende randoffene Rinne münden. Letztere kann in jeweils eine in der Bohrkrone 34 angeordnete, zu einer der Hauptschneiden 16 führende, nicht dargestellte Rinne überge- hen.

Die radial über den Außenumfang der Bohrkrone 34 überstehenden Schneidkantenecken 84 gehen in eine Führungskante 86 über, an die in Umfangsrichtung eine sich über einen Teilumfang der Bohrkrone erstre- ckende, radial über den Außenumfang überstehende Führungsrippe 88 angrenzt.

Die in Spanablaufrichtung unmittelbar hinter den Hauptschneiden 16 beginnenden Spanfördernuten 22 sind auf der Seite der Schneiden durch je eine Spanfläche 90 begrenzt.

An ihrer den Haupt- und Nebenfreiflächen 20', 20" gegenüberliegenden Seite ist die Bohrkrone 34 mit einem Kupplungsteil 96 versehen, das unter Bildung der Trennstelle 30 mit einer stirnseitig am Grundkörper 32 angeordneten Kupplungsaufnahme 94 kuppelbar ist. Das Kupplungsteil 96 weist zu diesem Zweck zwei über den Umfang verteilt angeordnete, konvex gekrümmte Zentrierabschnitte 40 auf, die in hierzu komplementäre, konkav gekrümmte Zentrierabschnitte 42 der Kupplungsaufnahme 94 eingreifen. Weiter weist das Kupplungsteil 96 einen mit einem Drehmitnehmer 44 der Kupplungsaufnah- me 94 kämmenden komplementären Mitnehmeranschlag 46 auf.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Zentrierabschnitte 40,42 des Kupplungsteils 96 und der Kupplungsaufnahme 94 bis zum Anschlagen des Mitnehmeranschlags 46 entgegen einer durch die Schneidrichtung der Hauptschneiden 16 bestimmten Arbeitsdrehrichtung um die Dreh- achse 24 auf einander drehkeilartig auflaufende Spannflächen 48,50 aufweisen. Die Spannflächen 48,50 des Kupplungsteils 96 und/oder der Kupplungsaufnahme 94 weisen zu diesem Zweck einander diametral gegenüberliegende, zueinander exzentrische Kreisabschnitte auf (vgl. Fig. 6b sowie Fig. 7a bis d), die einen bezüglich der Drehachse 24 entgegen der vorgege- benen Arbeitsdrehrichtung abnehmenden Radius aufweisen. Wenn dazuhin zumindest eine der einander zugewandten Spannflächen unter Bildung eines Kraftschlusses elastisch verform- oder verbiegbar ist, kommt es zu der genannten drehkeilartigen Verspannung. Hinzu kommt, dass die Spannflächen 48,50 einander zugewandte, sich zu einem Konus mit zur vorgegebe- nen Drehachse 24 konzentrischer Konusachse ergänzende Konusflächen 42,44 bilden (vgl. Fig. 6a und Fig.4), deren Konuswinkel in Spannrichtung divergieren und bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Seite der Bohrkrone 34 2° und auf der Seite des Grundkörpers 32 2,2° beträgt. Die Bohrkrone 34 und der Grundkörper 32 weisen außerdem einander zuge- wandte Planflächenabschnitte 52,54 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 24 ausgerichtet sind und die in der Kupplungsstellung unter der Einwirkung der konischen Spannflächen 48,50 paarweise gegeneinander gepresst werden.

Wie aus Fig. 7a bis d zu ersehen ist, werden die Bohrkrone und der Grundkörper mit ihrem Kupplungsteil 96 und der Kupplungsaufnahme 94 bajonettverschlussartig miteinander verbunden. Zur Vorzentrierung weist die Bohrkrone 34 einen am freien Ende ihres Kupplungsteils 96 überstehenden zylindrischen Zentrierzapfen 56 auf, der in eine komplementäre Zentrieröff- nung 58 am Boden der Kupplungsaufnahme 94 eingreift. Beim Weiterdrehen von der Winkelstellung W1 über W2, W3 in die Winkelstellung W4 greift

zunächst das Kupplungsteil 96 mit dem Radiusteil R1 der Zentrierabschnitte 42 in die komplementären Zentrierabschnitte 40 der Kupplungsaufnahme 94 ein und gleitet allmählich mit den konischen Spannflächen 50 auf den Spannflächen 48 der Zentrierabschnitte 40 auf, bis in der Stellung der Fig. 7d der Winkel W4 = 0 erreicht ist und der Mitnehmeranschlag 46 der Bohrkrone 34 gegen den Drehmitnehmer 44 der Kupplungsaufnahme anschlägt. Bei dieser Drehung werden die in Fig. 6b und 8 erkennbaren Exzenterbewegungen wirksam, die zu einer Verspannung des Kupplungsteils 96 und der Kupplungsaufnahme 44 an ihren Spannflächen 48,50 führen.

Zur Erläuterung der bei der Montage auftretenden Exzenterbewegungen zwischen dem Kupplungsteil 96 und der Kupplungsaufnahme 44 sind in dem Schema der Fig. 8 die teilkreisförmigen Umrisslinien der Spannflächen 48,50 mit den zugehörigen Mittelpunkten und Radien angegeben. Hieraus ist er- sichtlich, dass die konkav gekrümmten Zentrierabschnitte 42 der Kupplungsaufnahme 94 im Querschnitt zur Drehachse konzentrische Teilkreise mit einem vorgegebenen Radius R1 bilden und dass die konvexen Zentrierabschnitte 40 des Kupplungsteils 96 jeweils aus einem zur Drehachse 24 konzentrischen Führungsabschnitt 40' und mit einem dem aufnahmeseitigen Radius R1 entsprechenden Radius R1 ' und einen sich daran tangential anschließenden, zur Drehachse 24 mit vorgegebener Exzentrizität e exzentrischen teilkreisförmigen Spannabschnitt 40" mit einem größeren Radius R2',R2" = R1 +e aufweisen, wobei die exzentrischen Spannabschnitte 40" des Kupplungsteils 96 und die teilkreisförmigen Zentrierabschnitte 42 der Kupplungsaufnahme 94 in ihrer Spannstellung kraftschlüssig gegeneinander anliegen. Die Radien R1 sind dabei auf den in der Drehachse liegenden Mittelpunkt und die Radien R2' bzw. R2" auf die hierzu exzentrischen Mittelpunkte M2' und M2" bezogen. Das Kupplungsteil 96 und die Kupplungsaufnahme 94 werden beim Kupplungsvorgang an der Trennstelle bajonettverschlussartig gegeneinander verdreht. Zugleich kommt es aufgrund der Konizität der Zentrierabschnitte 42,40 zu einer

zität der Zentrierabschnitte 42,40 zu einer Planflächenverspannung an den Planflächenabschnitten 54,52 (Fig. 1 c).

Wie insbesondere aus Fig. 2a und b in Verbindung mit Fig. 4 zu ersehen ist, kommt es auch im Bereich des Drehmitnehmers 44 und des Mitnehmeranschlags 46 aufgrund der Anschlagschräge 60 zu einem Formschluss. Der Anstellwinkel der Anschlagschräge 60 beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 11 °. Aus Fig. 2a und b ist ferner erkennbar, dass die Anschlagschräge 60 der Bohrkrone eine ebene oder ballige Flächenpartie 60' bildet, die durch zwei einander gegenüberliegende Randpartien 60", 60'" begrenzt ist, von denen eine (60") konkav und die andere (60'") konvex gekrümmt ist. Die Randpartien gehen unter Einschluss eines spitzen Winkels unmittelbar oder mittelbar über eine Freisparung 62 in jeweils einen zur Drehachse 24 der Bohrkrone 34 senkrechten Planflächenabschnitt 52,53 über. Aus Toleranzgründen dient entweder der Planflächenabschnitt 52 oder der Planflächenabschnitt 53 zusammen mit dem komplementären Planflächenabschnitt 54 des Grundkörpers zur Planflächenverspannung. Die spitzen Winkel (79°) der Randpartien 60",60'" sind im Wesentlichen gleich groß und entsprechen einem durch den Anstellwinkel (11 °) der Anschlagschräge 60 verminderten rechten Winkel (90°). Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass an den Anschlagstellen keine Kerbwirkung an der Bohrkrone 34 auftritt, die beim Spannvorgang zu einem Materialbruch führen könnte.

Um das Ein- und Ausspannen der Bohrkrone 34 am Grundkörper 32 zu er- leichtern, sind im Bereich der Nebenfreiflächen 20" der Bohrkrone zwei in Umfangsrichtung einen Winkelabstand von etwa 180° voneinander aufweisende Schlüsseleingriffe 64 angeordnet, die sowohl in axialer als auch in radialer Richtung randoffen sind. Die Schlüsseleingriffe 64 haben im Wesentlichen parallel zur Drehachse 24 ausgerichtete, durch einen Eingriffsbo- den 66 begrenzte Schlüsselanschlagsflächen 68, die in Schließ- und öffnungsrichtung etwa gleich hoch sind (vgl. Fig. 3a). Die Eingriffsböden 66 der

Schlüsseleingriffe 64 sind demgemäß schräg zu einer zur Drehachse 24 senkrechten Umfangsebene ausgerichtet (vgl. Fig. 2a, b, Fig. 3a). Dementsprechend sind die Eingriffsböden zumindest in Umfangsrichtung etwa parallel zur zugehörigen Nebenfreifläche 20" ausgerichtet (vgl. Fig. 3a).

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug mit einem eine zentrale Drehachse 24 aufweisenden Grundkörper 32 und einer mit dem Grundkörper 32 lösbar verbundenen Bohrkrone 34. Die Bohrkrone 34 weist ein mit einer stirnseitigen Kupplungs- aufnähme 94 des Grundkörpers 32 kuppelbares Kupplungsteil 96 auf, das mindestens zwei über den Umfang verteilt angeordnete, konvex gekrümmte Zentrierabschnitte 40 aufweist, die in hierzu komplementäre, konkav gekrümmte Zentrierabschnitte 42 der Kupplungsaufnahme 94 passgenau eingreifen. Das Kupplungsteil 96 weist einen mit einem Drehmitnehmer 44 der Kupplungsaufnahme 94 kämmenden komplementären Mitnehmeranschlag 46 auf. Als neu wird beansprucht, dass die Zentrierabschnitte 40,42 des Kupplungsteils 96 und/oder der Kupplungsaufnahme 94 bis zum gegenseitigen Anschlag des Mitnehmeranschlags 46 und des Drehmitnehmers 44 entgegen einer vorgegebenen Drehrichtung aufeinander drehkeilartig auflau- fende Spannflächen 48,50 aufweisen.