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Modelling of Tool Workpiece Interactions—Coefficient of Restitution for Hammer Drilling of Concrete

  • T. Bruchmueller
  • Nicolas Huegel
  • Simon Wacker
  • S. Matthiesen
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Abstract

In product development of hammer drills simulation models and physical replacement models are used for validation purposes. These models require a consideration of the interaction of the drill bit with concrete to be accurate. Current simulation models focus on either crack formation, rock fracture mechanisms or on penetration rate predictions. Physical replacement models currently aim to evaluate vibration emissions on hammer drill users. A model of the drill bit and concrete interaction based on realistic hammer drilling including impact and drilling direction is not yet available for hammer drill product validation. This contribution introduces the coefficient of restitution as a modelling approach for the interaction between drill bit and concrete. Furthermore, a new measurement system and a study varying feed force, concrete and drilling depth for correlations with the coefficient of restitution are presented.

Modellierung von Werkzeug-Werkstück Interaktionen – der Restitutionskoeffizient für Hammerbohren von Beton

Zusammenfassung

In der Produktentwicklung von Bohrhämmern werden Simulationsmodelle und physikalische Ersatzmodelle zur Validierung eingesetzt. Diese Modelle erfordern eine Berücksichtigung der Wechselwirkung des Bohrers mit dem Beton. Aktuelle Simulationsmodelle konzentrieren sich entweder auf Rissbildung, Gesteinsbruchmechanismen oder auf das Vorhersagen der Bohrgeschwindigkeit. Physikalische Ersatzmodelle zielen aktuell darauf ab, die Vibrationsemissionen bei den Anwendern von Hammerbohrern zu bewerten. Ein Modell der Bohrer-Betoninteraktion auf der Grundlage eines realistischen Hammerbohrens einschließlich Schlag und Bohrrichtung steht für die Produktvalidierung des Hammerbohrers noch nicht zur Verfügung. Dieser Beitrag stellt die Stoßzahl als Modellierungsansatz für die Interaktion zwischen Bohrer und Beton vor. Darüber hinaus werden ein neues Messsystem und eine Studie mit dem Einfluss der Vorschubkraft, des Betons und Bohrtiefe auf die Stoßzahl vorgestellt.

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2018

Authors and Affiliations

  1. 1.IPEK—Institut für ProduktentwicklungKarlsruher Institut für Technologie (KIT)KarlsruheGermany

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