резец для вращательного бурения

Формула изобретения

Резец для вращательного бурения, содержащий корпус с хвостовиком, два пера с закрепленной в теле каждого из них твердосплавной пластиной, имеющей главную режущую кромку с вершиной, отличающийся тем, что твердосплавная пластина размещена в пазу тела пера, выполненном в виде кармана, причем размер одной стороны кармана, обращенной к внешней поверхности пера, контактирующей с поверхностью скважины, не менее чем в два раза превышает соответствующий размер другой стороны кармана, обращенной к внутренней поверхности пера, и установлена в кармане с отрицательным углом резания, составляющим не более 29°, а внешняя поверхность тела пера от режущей кромки, обращенная в сторону, противоположную направлению вращения резца, выполнена по радиусу, не превышающему диаметр резца, предпочтительно по нисходящей винтовой образующей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к резцам, предназначенным для вращательного бурения шпуров, преимущественно под анкерную крепь по породам с коэффициентом крепости (f) от 6 до 8.

Известен резец для вращательного бурения из описания к патенту РФ на изобретение №2167259, МПК 7 Е 21 В 10/42, опубликованному 20.05.2001, бюл.№14. Резец содержит корпус с хвостовиком, два пера, твердосплавные пластины, закрепленные в теле каждого пера, и имеет главную режущую кромку с вершиной. Каждая твердосплавная пластина имеет главную режущую кромку в виде ломаной линии, состоящей из разновеликих участков, а заявленное соотношение величин проекций на продольную ось резца обеспечивает повышение скорости бурения и снижение энергозатрат на бурение.

Однако описанный резец имеет недостаток в том, что, как правило, пластина припаивается к перу по двум взаимно перпендикулярным плоскостям, поэтому значительная поверхность пластины остается открытой и находится при бурении под действием осевых и боковых нагрузок, стремящихся сдвинуть и сорвать ее с места припоя на теле пера. Такое крепление твердосплавной пластины ненадежно, снижает срок службы резца и требуется его замена. Кроме этого наличие выступающей острой кромки на теле пера, с внешней стороны, обращенной к поверхности скважины, которая в момент начала бурения взаимодействует с породой, создает дополнительное сопротивление при бурении.

Техническая задача изобретения - повышение надежности крепления твердосплавной пластины, увеличение срока службы резца, уменьшение сопротивления при бурении.

Поставленная задача решается за счет того, что в резце, содержащем корпус с хвостовиком, два пера с закрепленной в теле каждого из них твердосплавной пластиной, имеющей главную режущую кромку с вершиной, твердосплавная пластина размещена в пазу тела пера, выполненном в виде кармана, причем размер одной стороны кармана, обращенной к внешней поверхности пера, контактирующей с поверхностью скважины, не менее, чем в два раза превышает соответствующий размер другой стороны кармана, обращенной к внутренней поверхности пера, и установлена в кармане с отрицательным углом резания, составляющим не более 29°, а внешняя поверхность тела пера от режущей кромки, обращенная в сторону, противоположную направлению вращения резца, выполнена по радиусу, не превышающему диаметр резца, по нисходящей винтовой образующей.

Размер твердосплавной пластины по высоте составляет от одной четвертой до одной третьей от общего размера корпуса резца по высоте.

Изобретение поясняется чертежами, где

- на фиг.1 - вид резца спереди;

- на фиг.2 - вид сверху на резец;

- на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1;

- на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.1.

Резец содержит корпус 1 с хвостовиком 2, имеющим внутреннюю резьбу для соединения со штангой (не показана), два пера 3 с закрепленной в теле каждого пера 3 твердосплавной пластиной 4. Твердосплавные пластины 4 расположены симметрично относительно оси вращения резца. В теле каждого пера 3 имеется паз 5, выполненный в виде кармана. Высота одной (большей) стороны С кармана, обращенной к внешней поверхности пера 3, контактирующей с внутренней цилиндрической поверхностью скважины, не менее, чем в два раза превышает соответствующий размер другой (меньшей) стороны Г кармана, обращенной к внутренней поверхности пера 3. Твердосплавная пластина 4 припаяна к поверхности кармана и установлена в нем с отрицательным углом резания, составляющим не более 29°. Внешняя поверхность тела пера 3 (фиг.3, сечение А-А) от режущей кромки, обращенная в сторону, противоположную направлению вращения резца, выполнена по радиусу (на фиг.3 - радиус 25 мм), не превышающему диаметр резца, предпочтительно по винтовой нисходящей образующей (фиг.1).

Оптимальный диаметр резца - 26-28 мм, что определяется диаметром буримых шпуров под анкерную крепь, а размер твердосплавной пластины по высоте составляет от 1/4 до 1/3 от общего размера корпуса 1 резца по высоте.

Максимальный размер твердосплавной пластины 4 по ширине по наиболее удаленной от оси вращения резца точке соответствует радиусу корпуса 1 резца, по толщине пластина 4 расположена симметрично по обе стороны от диаметральной продольной плоскости резца. При этом боковая наружная поверхность твердосплавной пластины 4 направлена под углом не более 7° относительно вертикальной плоскости, проходящей перпендикулярно диаметральной продольной плоскости резца, что обеспечивает плавное вписывание пластины в цилиндрическую наружную поверхность корпуса 1 резца. Для подачи промывочной жидкости в корпусе 1 резца имеется отверстие 6, выполненное по оси резца, диаметром 3 мм.

Описанные геометрические особенности резца приняты в результате экспериментов на полноразмерном породном стенде, а также на основании сравнения с существующими типами резцов для тех же целей.

Работает резец 1 следующим образом.

Забуривание и бурение шпуров происходит при соприкосновении вершины резца с породой, далее при вращении в направлении, противоположном направлению радиусного скругления на внешней стороне пера 3 и при поступательном движении происходит плавное внедрение и разрушение породы режущей кромкой. За счет того, что твердосплавная пластина 4 впаяна в карман 5, она защищена от воздействия усилий, возникающих при бурении и стремящихся ее сдвинуть. Наличие на наружной поверхности плавного перехода по радиусу по нисходящей винтовой образующей от режущей кромки к корпусу 1 резца уменьшает динамические усилия при внедрении резца и его заглублении в породу.

На тот же результат направлен принятый для боковой поверхности твердосплавной пластины 4 угол в 7°, переходящей в цилиндрическую поверхность корпуса 1 резца, обеспечивающий плавное внедрение резца при его поступательном движении.

Таким образом, крепление пластины в кармане и плавная геометрия наружных форм резца обеспечивают повышение надежности резца, увеличение срока его службы, что направлено на повышение эффективности бурения шпуров под анкерную крепь.