Rotationswerkzeug mit Hartmetalleinsätzen

Abstract

 Ein Rotationswerkzeug (15), insbesondere ein Bohrwerkzeug, umfaßt eine in Vorschubrichtung vordere Stirnfläche (11) und in Vorschubrichtung über die vordere Stirnfläche (11) vortretende Hartmetalleinsätze (12). Dabei sind die Hartmetalleinsätze (12) lösbar in einem die vordere Stirnfläche (11) bildenden Teil eingelassen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Rotationswerkzeug, insbesondere ein Bohrwerkzeug, mit einer in Vorschubrichtung vorderen Stirnfläche und mit in Vorschubrichtung über die vordere Stirnfläche vortretenden Hartmetalleinsätzen.

[0002] Solche Rotationswerkzeuge sind beispielsweise bekannt als Bohrkronen aus den deutschen Gebrauchsmustern 91 10 283.9, 91 10 284.7, 87 11 846.7 und 86 23 584.2. Sie enthalten Hartmetalleinsätze, die als Schneidelemente dienen. Diese Hartmetalleinsätze werden bei der Herstellung dieser Rotationswerkzeuge durch Löten fest mit dem Rotationswerkzeugkörper verbunden.

[0003] Das Verfahren zur Befestigung der Hartmetalleinsätze an den Rotationswerkzeugkörpern mittels einer Lötverbindung ist sehr aufwendig, kostenintensiv, benötigt spezielles Werkzeug und kann nur von speziell geschulten Fachleuten durchgeführt werden. Für den Anwender eines solchen Rotationswerkzeuges führt dies zu einem umständlichen und teuren Recyclingverfahren, bei dem ein abgenutztes Rotationswerkzeug erst wieder zum Hersteller gebracht werden muß, wo die abgenutzten Stifte entfernt und neue Stifte mit dem aufwendigen Lötverfahren angebracht werden, bevor es erneut einsatzbereit ist. Meist ist es daher billiger ein abgenutztes Rotationswerkzeug durch ein neues zu ersetzen und das abgenutzte wegzuwerfen.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rotationswerkzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die Erneuerung abgenutzter Hartmetalleinsätze einfach, problemlos, kostengünstig und von jedem Bediener durchgeführt werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Rotationswerkzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hartmetalleinsätze lot-, lötfrei und lösbar in einen Teil des Rotationswerkzeugkörpers, das eine vordere Stirnfläche bildet, eingelassen werden. Damit wird eine Erneuerung abgenutzter Rotationswerkzeuge kostengünstig und ohne Spezialwerkzeug möglich.

[0006] Durch die Repararturmöglichkeit der Rotationswerkzeuge vor Ort wird ein kostengünstiger und problemloser Betrieb von Rotationswerkzeugen benutzenden Maschinen erreicht. Beispielsweise erforderte die starke Beschädigung eines einzigen Hartmetalleinsatzes bisher das Auswechseln des gesamten Rotationswerkzeugkörpers. Bei einem Rotationswerkzeug der vorliegenden Erfindung braucht lediglich der beschädigte Hartmetalleinsatz ausgewechselt zu werden. Dabei ist dies ohne besondere Vorkenntnisse von jedem Bediener solcher Maschinen ausführbar.

[0007] Gleichzeitig wird ein umweltfreundlicher Recyclingprozeß ohne umweltbelastende Abfallprodukte erreicht und der Industrieabfall von weggeworfenen Rotatonswerkzeugkörpern entlastet.

[0008] Zur Senkung der Produktionskosten werden die Hartmetalleinsätze als Stifte mit einer Arbeitsspitze ausgeführt. Gibt man den Stiften eine von der Arbeitspitze ausgehend verjüngende konische Form, so sind sie in Öffnungen mit entsprechender, konischer Form in der vorderen Stirnfläche des Rotationswerkzeugs einführbar, wodurch eine feste aber trotzdem jederzeit lösbare Verbindung mit dem Rotationswerkzeugkörper erhaltbar ist. Sind die konischen Öffnungen durchgehend von der vorderen Stirnflache, die den Arbeitsbereich darstellt, bis zur hinteren Stirnfläche ausgeführt, so sind die eingelassenen und festsitzenden Stifte von der hinteren Stirnfläche in Richtung vorderer Stirnfläche ohne großen Aufwand austreibbar und an der vorderen Stirnfläche aus der Öffnung entnehmbar. Beispielsweise sind die Stifte mit einem Dorn und einem Hammer austreibbar, ohne dabei Spezialwerkzeug zu benötigen.

[0009] Die Stifte sind auf, zur Rotationsachse konzentrischen, Kreisen in Ebenen senkrecht zur Rotationsachse angeordnet, wobei jeweils zur Rotationsachse symmetrisch angeordnete Stifte auf einem konzentrischen Kreis liegen. Dadurch werden mehrere Abräumkreise geschaffen, die den Abräumbereich vergrößern und deren radialer Abstand voneinander geringer ist als der maximale Durchmesser der Stifte, wodurch eine größere Anzahl Stifte in der Abräumfläche wirken können. Dies kann auch durch eine spiralige Anordnung der Stifte erreicht werden.

[0010] Eine um die Rotationsachse symmetrische, mittige und durchgehende Öffnung im Rotationswerkzeugkörper ergibt eine Anschlußmöglichkeit an ein Antriebsgestänge und ermöglicht weiterhin z.B. das Einführen eines Zentrierbohrers zur Unterstützung eines als Bohrkrone verwendeten Rotationswerkzeuges.

[0011] Eine Zweiteilung des Rotationswerkzeugkörpers entlang einer Schnittebene senkrecht zur Rotationsachse in eine erste Hälfte mit vorderer Stirnfläche und eine zweite Hälfte mit einer hinterer Stirnfläche und mit Verbindungsflächen an denen die beiden Hälften im zusammengesetzten Zustand aneinanderliegen und miteinander verschraubt werden können, erleichtert das Auswechseln der Hartmetalleinsätze weiter, da es ausreicht statt den ganzen Rotationswerkzeugkörper von einem Antriebsgestänge zu lösen, die erste Hälfte des Rotationswerkzeugkörpers abzunehmen und die darin befindlichen Hartmetalleinsätze auszutauschen.

[0012] Ein Rotationswerkzeug mit konvexer Stirnfläche wird typischerweise als Bohrkrone verwendet.

[0013] Bei Ausdehnung der mittigen Öffnung, so daß nur noch ein schmaler Ring als vordere Stirnfläche vorhanden ist, erhält man ein Rotationswerkzeug, das als Kranzbohrer eingesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform, wird üblicherweise nur ein Kreis von Stiften symmetrisch um die Rotationsachse auf der vorderen Stirnfläche angeordnet.

[0014] Sind die Öffnungen zur Aufnahme der Stifte lediglich in der ersten Hälfte des Rotationswerkzeugkörpers durchgehend ausgeführt, so werden die der vorderen Stirnfläche abgewandten Enden der Öffnungen durch die aufgesetzte zweite Hälfte vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt, wodurch nach dem lösen der Hälften sofort ungehinderter Zugriff auf die die Hartmetalleinsätze tragenden Öffnungen möglich ist, was den Auswechselvorgang wesentlich erleichtert.

[0015] Zur Übertragung des Drehmoments von der zweiten auf die erste Hälfte sind an einer der Verbindungsflächen radiale Erhebungen angeordnet, die in entsprechende Aussparungen in der anderen Verbindungsfläche greifen. Eine kreissymmetrische Erhöhung um die mittige Öffnung an einer der Verbindungsflächen greift in eine entsprechende Aussparung in der anderen Verbindungsfläche, wodurch eine exakte Zentrierung zur Rotationsachse beim Zusammensetzen der beiden Hälften erreicht wird.

[0016] Rotationswerkzeuge, die z. B. als Bohrkronen verwendet werden, erhalten Stifte aus Bornitrit und die Öffnungen zum Einlassen der Stifte sind parallel zur Rotationsachse angeordnet.

[0017] Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

[0018] Darin zeigen:

Figur 1:

eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationswerkzeuges in teilweise geschnittener und perspektivischer Ansicht mit auseinandergezogenen Hälften;

Figur 2:

eine Schnittansicht eines Hartmetalleinsatzes und der zugehörigen Öffnung;

Figur 3:

eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationswerkzeuges in teilweise geschnittener und perspektivischer Ansicht mit auseiandergezogenen Hälften.

[0019] Im folgenden werden für übereinstimmende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.

[0020] Figur 1 zeigt in teilweise geschnittener und perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Rotationswerkzeuges. Eine erste Hälfte 31 eines Rotationswerkzeugkörpers 15 enthält Öffnungen 13 zur Aufnahme von Hartmetalleinsätzen 12, die derart eingeführt sind, daß sie aus einer vorderen Stirnfläche 11 herausragen. Diese Öffnungen 13 erstrecken sich von der vorderen Stirnfläche 11 durchgehend bis zu einer Verbindungsfläche 34 der ersten Hälfte 31 mit einer zweiten Hälfte 32. Die Öffnungen 13 haben ausgehend von der vorderen Stirnfläche 11 in Richtung der Verbindungsfläche 34 eine sich konisch verjüngende Form. Eine entsprechende konisch verjüngende Form weisen die Hartmetalleinsätze 12 auf, so daß eine kraftschlüssige Verbindung ermöglicht wird. Dies zeigt vergrößert und in Schnittansicht die Figur 2. Beim Einführen der Hartmetalleinsätze 12 in die Öffnungen 13 gleitet der Hartmetalleinsatz 12 soweit in die Öffnung 13, bis durch die konische Formgebung ein Kraftschluß durch Reibungskraft ein fester Sitz des Hartmetalleinsatzes 12 erzielt ist. Sitzt der Hartmetalleinsatz 12 fest in der Öffnung 13, so ragt eine Arbeitspitze 14 über die vordere Stirnfläche 11 hinaus.

[0021] Bei abgelöster zweiter Hälfte 32, wie dies in der Figur 1 dargestellt ist, kann ein stiftartiger Gegenstand mit entprechend kleinem Durchmesser von der Verbindungsfläche 34 aus in die Öffnungen 13 greifen und es können beispielsweise mittels eines Hammers die Hartmetalleinsätze 12 in Vorschubrichtung herausgeschlagen werden.

[0022] Die zweite Hälfte 32 des Rotationswerkzeugkörpers 15 ist derart ausgebildet, daß sie sich formschlüssig an die erste Hälfte 31 angefügt. Zur genauen Zentrierung beim Zusammensetzen bezüglich einer Rotationsachse 16 dient eine an einer der beiden Hälften 31 oder 32 angeordnete, kreissymmetrische Erhöhung 50 um eine im Rotationswerkzeugkörper 15 vorhandene mittige Öffnung 20, welche Erhöhung 50 in eine entsprechende Aussparung 51 an der anderen der beiden Hälften 32 oder 31 greift.

[0023] Zur Drehmomentübertragung sind in der zweiten Hälfte 32 radiale Erhebungen 40 angeordnet, die wiederum in entsprechende Aussparungen 41 in der ersten Hälfte 31 eingreifen. Selbstverständlich kann diese Anordnung auch umgekehrt verwirklicht sein.

[0024] Zur Befestigung der beiden Hälften 31 und 32 miteinander dienen Schrauben 21, die durch Öffnungen 22 in der zweiten Hälfte 32 in Gewindebohrungen 23 in der ersten Hälfte greifen.

[0025] Da die Öffnungen 13 zur Aufnahme der Hartmetalleinsätze 12 lediglich in der ersten Hälfte 31 durchgehend ausgeführt sind, werden sie von der aufgesetzten zweiten Hälfte 32 verdeckt und somit vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt.

[0026] Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationswerkzeuges. Hier ist die mittige Öffnung 120 so weit ausgedehnt, daß die vordere Stirnfläche 111 lediglich aus einem schmalen Kranz besteht.

[0027] Die Öffnungen 113 mit den Hartmetalleinsätzen 112 sind in einem Kreis symmetrisch um die Rotationsachse 116 angeordnet. Somit können zylinderförmige Segmente ausgebohrt werden, ohne daß auf dem ganzen Querschnitt der Bohröffnung teure Hartmetalleinsätze 112 notwendig sind.

[0028] Hier übertragen vier radiale Erhebungen 140 in der zweiten Hälfte 132, die in entsprechende Aussparungen 141 in der ersten Hälfte 131 greifen, das Drehmoment von der zweiten Hälfte 132 auf die erste Hälfte 131 des Rotationswerkzeugkörpers 115.

[0029] Eine kreissymmetrische Erhöhung wie in Fig. 1 (Bezugszeichen 50) mit entsprechender Aussparung (Bezugszeichen 51 in Fig. 1) kann auch an diesem Ausführungsbeispiel zur genauen Zentrierung beim Zusammensetzen der beiden Hälften 131 und 132 bezüglich der Rotationsachse 116 angebracht werden. Zur Befestigung der beiden Hälften 131 und 132 können beispielsweise Schrauben, die durch Öffnungen in einer der beiden Hälften 131 und 132 in entsprechende Gewindebohrungen in der entsprechend anderen Hälfte greifen, verwendet werden.

[0030] Das Rotationswerkzeug, wie es oben beispielhaft in möglichen Ausführungsformen beschrieben ist, zeichnet sich aus durch eine sehr einfache Handhabung in Bezug auf die Erneuerung von abgenutzten Hartmetalleinsätzen. Hierfür wird weder teueres Spezialwerkzeug, noch speziell geschultes Personal benötigt.

Ansprüche

1. Rotationswerkzeug , insbesondere Bohrwerkzeug, mit einer in Vorschubrichtung vorderen Stirnfläche (11;111) und mit in Vorschubrichtung über die vordere Stirnfläche (11;111) vortretenden Hartmetalleinsätzen (12;112),
dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetalleinsätze (12;112) lösbar in einen Teil des Rotationswerkzeugkörpers (15;115), das die vordere Stirnfläche (11;111) bildet, eingelassen sind.

2. Rotationswerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in der vorderen Stirnfläche (11;111) Öffnungen (13;113) angeordnet sind.

3. Rotationswerkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetalleinsätze Stifte (12;112) sind mit einer Arbeitsspitze (14;114) und eine konische Form aufweisen, die sich von der Arbeitspitze (14;114) ausgehend verjüngt, und daß die Öffnungen (13;113) entsprechend ausgebildet sind.

4. Rotationswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (13;113) ausgehend von der vorderen Stirnfläche (11;111) durchgehend durch den Rotationswerkzeugkörper (15;115) ausgeführt sind.

5. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (12;112) auf zur Rotationsachse (16) konzentrischen Kreisen in Ebenen senkrecht zur Rotationsachse (16;116) angeordnet sind.

6. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Rotationsachse (16;116) symmetrisch angeordnete Stifte (12;112) jeweils auf einem konzentrischen Kreis liegen.

7. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (12; 112) spiralig angeordnet sind.

8. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationswerkzeugkörper (15;115) eine um die Rotationsachse (16;116) symmetrische, mittige und durchgehende Öffnung (20;120) aufweist.

9. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationswerkzeugkörper (15;115) durch eine Schnittebene senkrecht zur Rotationsachse (16;116) in zwei Teilen ausgeführt ist, in eine erste Hälfte (31;131) mit der vorderen Stirnfläche (11;111) und eine zweite Hälfte (32;132) mit einer hinteren Stirnfläche (33) und mit Verbindungsflächen (34,35;134,135), an denen die beiden Hälften (31,32;131,132) im zusammengesetzten Zustand aneinander liegen.

10. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Stirnfläche (11;111) konvex ist.

11. Rotationswerkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der mittigen Öffnungn (20;120) den größten Teil der Querschnittsfläche des Rotationswerkzeugkörpers (15;115) einnimmt.

12. Rotationswerkzeug nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (12;112) auf einem Kreis um die Rotationsachse (16;116) angeordnet sind.

13. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (13;113) nur durch die erste Hälfte (31;131) des Rotationswerkzeugkörpers (15;115) durchgehend ausgeführt sind.

14. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Verbindungsflächen (34,35;134,135) der beiden Hälften (31,32;131,132) radiale Erhebungen (40;140) angeordnet sind, die in entsprechnende Aussparungen (41;141) in der Verbindungsfläche der anderen Hälfte (32;132) oder (31;131) eingreifen.

15. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Verbindungsflächen (34,35;134,135) der beiden Hälften (31,32;131,132) um die mittige Öffnung (20;120) eine kreissymmetrische Erhöhung (50) angeordnet ist, die auf der Verbindungsfläche der anderen Hälfte (32;132) oder (31;131) in eine entsprechende Aussparung (51) greift.

16. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (31,32;131,132) des Rotationswerkzeugkörpers (15;115) mittels Schrauben (21) fest und lösbar miteinander verbunden sind.

17. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (12;112) aus Bornitrit bestehen.

18. Rotationswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (13;113) parallel zur Rotationsachse (16;116) angeordnet sind.

Zeichnung