NO180348B - Freseverktöy for avskjæring av metalldeler som skal fjernes fra et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et freseverktøy innrettet til å anbringes nede i et borehull for avskjæring av metalldeler som skal fjernes fra borehullet.

Et vanlig freseverktøy har et antall blader som er fordelt rundt verktøyets ytterflate med bladenes undersider i anlegg mot den øvre, sirkelformete endeflate av rørledningen eller foringsrøret, når enden av røret skal bortskjæres eller bortfreses gradvis. Under dreieverktøyets rotasjonsbevegelse vil hvert blad fjerne en bit eller spon fra den øvre ende av røret. Hastigheten under inntrengingen i røret eller bortfre-singen av dette avhenger normalt av flere faktorer, f.eks. verktøyets rotasjonshastighet, tyngden på verktøyet, antallet og typen av blader og hastigheten hvormed sponene eller flakene fjernes fra brønnen. Normale inntrengningshastigheter har hittil ligget mellom 2,5 og 3,5 meter pr. time, og verktøyene har måttet utskiftes etter at 15 meter eller mindre er fjernet av foringsrøret. Det kan også dannes dreiespon av mer enn 15 cm lengde, og disse har tendens til å krølles og sammenfiltres, og det har iblant forekommet dreiespon av et par meters lengde.

Fra NO A 87 0032, tilsvarende US 4 796 709 er det kjent et freseverktøy av den innledningsvis angitte art, som er utformet med midler som virker til å avlede metallspon fra metalldelen som avskjæres, og derved bevirker avbryting av metallsponet. Som eksempler på teknikkens stand kan forøvrig vises til US patentskrifter nr. 4 259 033 som beskriver skjæreinnsatser med sponbrytere og nr. 2 337 322 som viser et boreverktøy med skjæreinnsatser.

En kritisk faktor for oppnåelse av en høy inntrengningshastighet er fjerningen av metallskrapmaterialet, og hastigheten hvormed dette materiale fjernes er ofte den begrensende faktor for freseprosessen. Lange dreiespon eller flak kan iblant sammenfiltres og derved nedsette fjerningshastigheten.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å frembringe et skjære-verktøy av den innledningsvis angitte art som i større grad enn hva som er mulig med kjente freseverktøy f.eks. som beskrevet i ovennevnte US 4 796 709, er istand til å nedbryte det fraskilte metallspon, slik at metallsponet lettere fjernes og freseverktøyets inntrengningshastighet derved økes.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen, ved et freseverktøy som angitt i de etterfølgende krav.

Således vil det trekk som er angitt i den karakteriseren-de del av krav 1 innebære en innbyrdes "dobbelt forskyvning" av skjærelementene, som fører til at det dannes et stort antall små metallspon istedenfor lange sponstrimler. Som følge av skjærelementenes dobbeltforskyvning vil hvert skjærelement følge en bane forskjellig fra den som følges av skjærelementene i en naborekke på et gitt blad, og forskjellig fra den som følges av skjærelementene i motsvarende rekker på de tilgrensende blader. Derved vil hvert skjærelement under drift av verktøyet hele tiden skjære i arbeidsstykket istedenfor å føl-ge banen til et annet skjærelement. Den maksimalt mulige skjærevirkning vil følgelig finne sted, og sammen med den i og for seg kjente sponbryter-ujevnhet på skjærelementets forside fører til at metallet fraskilles i form av korte, forholdsvis brede spon som lett fjernes fra borehullet via borefluidet. Derved økes inntrengningshastigheten gjennom gjenstanden som skal fjernes fra borehullet, eller hastigheten hvormed gjenstanden fjernes, opptil tre eller fire ganger den hastighet som tidligere har vært oppnåelig.

Skjæreverktøyet kan omfatte styrefreser, profilfreser, rørkuttere, skrapfreser, startfreser, opprømmere, konusfreser, f6ringsrørfreser, freserør eller andre og lignende, vanlig benyttete skjæreverktøy med hardmetallskjær som er innleiret i matrisematerialet.

Den viste utførelsesform av oppfinnelsen har spesiell befatning med et skjæreverktøy som kan nedføres i et ytre foringsrør, for kapping, sliping eller fresing av en seksjon eller lengde av et eksisterende foringsrør som på forhånd er installert i brønnen. Såvel i foreliggende beskrivelse som i kravene er uttrykket "foringsrør" ment å omfatte rør, forings-rør, ledningsrør og andre, lignende rørdeler som er installert i en brønn.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende, under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur IA viser et lengdesnitt av et kjent freseverktøy for gradvis bortfresing av overenden av et indre foringsrør, for fjerning av en forutbestemt seksjon eller lengde av røret fra brønnen. Figur IB viser et forstørret delsnitt av det kjente freseverktøy ifølge figur IA, som illustrerer skjærevirkningen av et kjent blad med en fremre skjæreflate i flukt med rotasjonsaksen og med brutte skjærinnsatser i et tilfeldig møns-ter. Figur 1 viser et lengdesnitt av en utførelsesform av skjæreverktøyet ifølge oppfinnelsen, hvor de påmonterte, forbedrete blader danner en vinkel med verktøyhuset, for å skjære inn i den øvre, ringformete ende av et innerrør som er installert i en brønn, for fjerning av en seksjon av innerrøret. Figur 2 viser et snitt, stort sett langs linjen 2-2 i figur 1, som illustrerer plasseringen av skjærebladene rundt den sylindriske del av freseverktøyet ifølge figur 1. Figur 3 viser et snitt, stort sett langs linjen 3-3 i figur 1, av de forbedrete skjæreblader på freseverktøyet. Figur 4 viser et perspektivriss av freseverktøyet ifølge figur 1-3, hvor skjærebladenes nedre skjæreflate ligger an mot og trenger inn i innerrørets øvre, ringformete ende, for å fjerne eller bortfrese en forutbestemt rørseksjon ved omdan-ning til et stort antall metallspon av praktisk talt ensartet størrelse. Figur 5 viser et forstørret utsnitt av figur 1 av et blad med skjærelementer av hardmetall som er fastgjort til bladets forside. Figur 6 viser et forstørret sideriss av bladet, stort sett langs linjen 6-6 i figur 5, hvor bladets nedre skjærekant ligger an mot innerrørets øvre ende under en freseprosess. Figur 7 viser et lengdesnitt av en annen versjon av oppfinnelsen hvor bladene er anordnet langs skjæreverktøyets lengdeakse og hvor hvert av de påmonterte skjærelementer har en fremre skjæreflate med forutbestemt og aksial, negativ egg-eller sponvinkel. Figur 8 viser et snitt, stort sett langs linjen 8-8 i figur 7, av skjæreverktøyet ifølge figur 7. Figur 9 viser et snitt, stort sett langs linjen 9-9 i figur 7. Figur 10 viser et snitt stort sett langs linjen 10-10 i figur 9. Figur 11 viser et forstørret utsnitt av figur 10 hvor et enkeltskjærelement løsner og styrer en metallspon nedad. Figur 12 viser et forstørret planriss av det nedre endeparti av et blad som er demontert fra verktøyhuset og hvor noen av skjærelementene er fjernet fra de forsenkninger på bladet som tjener for nøyaktig plassering av skjærelementene. Figur 13 viser et planriss i likhet med figur 12, av et tilgrensende blad hvor de horisontale rekker av skjærelementer er forskjøvet i forhold til rekkene av skjærelementer på bladet ifølge figur 12. Figur 14 viser en fremgangsmåte for plassering av skjærelementer i nøyaktige posisjoner på et blad ved at samtlige skjærelementer for bladet monteres på forhånd i det ønskete mønster. Figur 15 viser et forstørret delsnitt av en mal til for-håndsmontering av skjærelementene ifølge figur 14. Figur 16 viser et forstørret snitt av et modifisert blad med skjærelement, hvor forsenkningen er anordnet i en ønsket vinkel, for opprettelse av en negativ, aksial eggvinkel for skjærelementets fremre skjæreflate. Figur 17 viser et snitt, stort sett langs linjen 17-17 i figur 16, hvorav det fremgår at forsenkningen ifølge figur 16 heller radialt for opprettelse av en negativ, radial eggvinkel. Figur 18 viser et planriss av en annenn versjon av skjærelementer som har halvsirkelformete forsider og er montert på et blad i innbyrdes forskjøvne, horisontale rekker. Figur 19 viser et planriss av en annen versjon av oppfinnelsen omfattende rekker av skjærelementer med henholdsvis triangulære og sirkulære forsider. Figur 20 viser et planriss av en ytterligere versjon av oppfinnelsen hvor skjærelementene har vinkel- eller V-formete forsider og er montert i to vertikalt fluktende rekker på et blad. Figur 21 viser et planriss av det nedre endeparti av et rettlinjet blad med modifiserte forsenkninger for opptakelse av skjærelementene. Figur 22 viser et planriss i likhet med figur 21 av andre, modifiserte forsenkninger for opptakelse av skjærelementene . Figur 23 viser et delsnitt av et verktøyhus med et modifisert bladsystem for opprettelse av en negativ, radial eggvinkel for skjærelementene. Figur 24 viser et delsnitt i likhet med figur 23 av et ytterligere, modifisert bladsystem for opprettelse av en positiv, radial eggvinkel for skjærelementene. Figur 25 viser et del-sideriss av et verktøyhus som på yttersiden er forsynt med påmonterte spiralblader.

Det henvises først til figur IA som viser et freseverktøy T av kjent type med et antall blader B som er fordelt rundt ytterperiferien av verktøyet T. Bladene B har nedre skjære-kanter E som bringes i anlegg i skjærende stilling mot den øvre, ringformete ende av et innerrør IC som er installert i et ytterrør OC i en brønn. Bladene B vil gradvis bortskjære en forutbestemt seksjon av innerrøret med innbefatning av skjøter J mellom rørlengdene som normalt har en lengde av ca.

9 m.

Bladene B er fastsveiset på yttersiden av freseverktøyets T sylindriske verktøyhus, og strekker seg i vertikal retning

parallelt med freseverktøyets T langsgående rotasjonsakse. På forsidene av bladene B er det fastgjort hardmetallskjær A i et tilfeldig mønster i en matrise M, for opprettelse av en skjæreflate. Det fremgår av figur IB at den nedre skjærekant E på bladet B forløper vinkelrett mot forsiden av bladet B og

fores langs den ringformete endeflate av innerrøret IC, for frembringelse av et antall relativt lange metallspon eller -flak C av ulike former og størrelser. Metallsponene eller metallflakene C kan ha en relativt vidt varierende tykkelse av 0,03 - 0,5 mm, og en stor del av sponene har en lengde over 150 mm grunnet den relativt ujevne rotasjonsbevegelse grunnet kontakten mellom undersidene av bladene B og den øvre ende av innerrøret IC. Med en slik utstrakt variasjon i metallflak eller dreiespon vil særlig de sammenkrøllete eller sammenrul-lede dreiespon av stor lengde iblant sammenflettes eller sammentvinnes i en masse som vil hemme fjerningen av metallspon ved hjelp av borefluid som gjennomm en midtkanal utstrøm-mer fra den nedre ende av freseverktøyet T og tilbakeføres gjennom ringkanalen i foringsrøret.

Ved bruk av det kjente freseverktøy T som er vist i figur IA og IB og utstyrt med ca. 8 blader for bortfresing av en foringsrørseksjon med en ytterdiameter av 245 mm, har det hittil vært normalt med en inntrengning av 2,5 - 3,5 m pr. time og en bladslitasje av 11 - 17 mm for hver meter fjernet rørseksjon.

Det er i figur 1-6 vist en utførelsesform av frese-eller skjæreverktøyet 10 ifølge oppfinnelsen, som er tilpasset for bortskjæring eller bortfresing av den ringformete ende 12 av et innerrør 14 med tilhørende kopling 15 som er installert i et ytterrør 16 i en brønn. Freseverktøyet 10 er opphengt fra overflaten for å dreies på kjent måte ved hjelp av et egnet drivverk som også er innrettet for å overføre en forutbestemt belastning på verktøyet 10.

Frese- eller skjæreverktøyet 10 omfatter en sylindrisk, nedre seksjon 18 som danner en perifer ytterflate 20. Det nedre endeparti av seksjonen 18 danner en stabilisator med påmonterte stabiliseringsribber 22 som befinner seg i kort avstand fra innerveggen av innerrøret 14, for nøyaktig plassering av freseverktøyet 10 i innerrøret 14. Et konisk endeparti 24 tjener som føring for styring av verktøyet 10 i den øvre ende av foringsrøret 14.

I freseverktøyet 10 er det anordnet en midtkanal 26 for opptakelse av borefluid som pumpes fra overflaten, for å ut-strømme fra enden av verktøyet 10 og 28. Det utstrømmende borefluid fjerner metallsponene, -partiklene, -flakene eller metallskrapmaterialet fra freseprosessen, fra ringkanalen 30 utenfor freseverktøyet 10, ved å spyle skrapmaterialet til overflaten for deponering. Det er anordnet en relativt liten klaring av ca. 1,6 mm mellom stabiliseringsribbene 22 på verk-tøyet 10 og innerveggen av innerrøret 14, for muliggjøring av en minimal sidebevegelse av verktøyet 10 under rotasjonen.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen er den forbedrete bladkonstruksjon som er utformet med henblikk på maksimal skjærevirkning ved minimal belastning og minimal friksjonskontakt mellom bladene og den øvre, ringformete ende 12 av innerrøret 14 som skal bortfreses og fjernes. Bladkonstruksjonen ved utførelsesformen ifølge figur 1-6 omfatter et antall generelt identiske, rettlinjete blader 32 som i størst mulig antall er anordnet rundt ytterperiferien 20 av den sylindriske seksjon 18 med tilstrekkelig avstand for effektiv fjerning av metallflakene eller dreiesponene fra ringkanalen 30 ved hjelp av borefluid. En avstand S som vist i figur 3, av minst 25 mm mellom bladene 32 langs periferien 20 antas nødvendig for opprettelse av tilstrekkelig mellomrom for tilfredsstillende fjerning av metallspon og skrapmateriale, og det foretrekkes en avstand S av ca. 50 mm. Avstanden S kan ha en størrelse av ca. 75 mm under visse driftsforhold, og gi effektive resultater. En avstand S av 25 - 75 mi mellom bladene 32 ved ytterflaten 20 gir de beste resultater. For et freseverktøy 10 for fjerning av et foringsrør 14 av ytterdiameter 245 mm har anvendelsen av 12 blader 32 som er anordnet i 30° vinkel i forhold til hverandre rundt ytterflaten 20 vist seg å gi de beste resultater. Det påpekes at figur 2-4 viser verktøyet 10 med 12 påmonterte blader 32 mens det i figur 1, av illu-strasjonsmessige grunner, bare er vist 3 blader, idet de øvrige blader er utelatt. Det bør imidlertid bemerkes at det rundt verktøyet 10 ifølge figur 1 vil være påmontert 12 blader 32.

Hvert blad 32 omfatter en plan, fremre flate eller side 34, en plan og motsatt beliggende, bakre flate eller side 36 samt en nedre skjære- og sliteflate 38 som strekker seg vinkelrett mellom sidene 34 og 36 innen bladet 32 tas i bruk. Undersiden 32 vil befinne seg i kontakt med og føres langs en øvre, ringformet ende 12 av innerrøret 14 som bortskjæres og fjernes under freseprosessen. For fastgjøring av bladene 32 til den perifere ytterflate 20 er en egnet støtte- eller for-ankringsstang 40 plassert i overgangssonen mellom baksiden 36 og den perifere ytterflate 20 og fastsveiset i stilling, som vist i figur 2, med de langstrakte bladene 32 forløpende i en vinkel A som vist i figur 1, i forhold til freseverktøyets 10 vertikale rotasjonsakse L, fortrinnsvis for opprettelse av en negativ, aksial eggvinkel, f.eks. av optimalt 5°. Vinkelen A har en optimal størrelse av 3 - 15°, men det antas at en vinkel A av 2 - 20° under visse omstendigheter vil fungere tilfredsstillende. Under visse forhold kan også en aksial eggvinkel som er positiv eller lik 0° kunne fungere tilfredsstillende.

Da hvert av de rettlinjete blader er montert på den sylindriske seksjon 18 i skråstilling i forhold til seksjonens lengdeakse L, som vist i figur 1, har forsiden 34 en radial eggvinkel som vil variere fra en maksimal, positiv verdi ved underenden av bladet 32 til 0° i den sone hvor bladet 32 skjærer lengdeaksen L, og til en maksimal, negativ verdi ved overenden av bladet 32.

Grunnet skråstillingen av hvert blad 32 vil dessuten forsiden 34 helle eller skråne bakover fra sin overende til underenden i forhold til rotasjonsaksen og det dannes derved en negativ, aksial eggvinkel B med skjærekanten 39 på undersiden 38, og skjærekanten 39 kan derved trekkes over og langs endeflaten 12 i skjærende stilling, hvorved det oppnås en meget effektiv, jevn skjærevirkning. Det bør bemerkes, at innen bladene 32 er påført noen slitasje vil undersiden 38 forløpe vinkelrett mot forsiden 34, og vinkel B som vist i figur 1, er derved lik vinkel A. Etter bruk av bladene 32 er det imidlertid dannet en horisontal og plan sliteflate som vist i figur 6.

Forsiden 34 er forsynt med et antall hardmetallskjær av forutbestemt størrelse og form som er anordnet i et symmetrisk mønster og fortrinnsvis består av et antall sylindriske skjærelementer i form av hardmetaIlskiver eller knotter 42 som ved hensiktsmessig lodding e.l. er fastgjort til den plane side av underdelen 43 av bladet 32. Skivene 42 er fortrinnsvis plassert i flere forskjøvne, horisontale rekker med tre og fire skiver som generelt vist i figur 5, og i et antall stort sett vertikale kolonner. En skive 42 som har vist seg å fungere på tilfredsstillende måte, har en tykkelse av 4,8 mm og en dia-meter av 9,5 mm, og leveres under varemerket Sandvik S6 av the Sandvik Company, Houston, Texas. Hver av de sylindriske skiver 42 har en forside 42A som utgjør en del av flatestør-relsen av forsiden 34, en motsatt beliggende bakside 42B som flukter med underdelen 43, en fremre og ytre skjærekant 42C rundt forsiden 42A, som danner den skjærekanten 39 på undersiden 38, som tvinges eller trenger inn i foringsrørets 14 øvre, ringformete endeflate 12, som vist i figur 6, og en ringformet side eller flate 42D rundt skiven 42 mellom sidene 42A og 42B. Forsidene 42A av skivene 42 forløper i plan med forsiden 34 og danner en vinkel A med rotasjonsaksen, hvorved det opprettes en negativ, aksial eggvinkel for siden 42D som danner skjærekanten 39. I forsiden 42A er det fortrinnsvis anordnet en forsenket sone eller fordypning som kan oppta metallflak eller -spon 44 og medvirke til å brekke disse, og derved danne en sponbryter. Når skjæreprosessen gjennomføres med et ubrukt blad 32, vil undersiden 38 som dannes av den nederste del av siden 42D og underkantpartiet 47 av bladet 32 forløpe vinkelrett mot flaten 23 og i en vinkel B som vist i figur 1, i forhold til foringsrørets 14 ringformete endeflate 12.

Etter at den nederste rekke av skiver 42 er påført den første slitasje, vil imidlertid undersiden 38 endres til en plan, horisontal flate som vist i figur 6, som dannes av den plane, horisontale sliteflate på underkantpartiet 47 av blad-sokkelen 43 og det nederste, horisontale parti av siden 42D. Etter at den første, horisontale og plane sliteflate 38 er dannet som vist i figur 5, av den nederste rekke av skiver 42 og underdelen 43, vil den gradvise slitasje i lengderetningen av bladene 32 foregå langs et horisontalplan som vist i figur 6. Skjæreflåtene som dannes av skivene 42, består således av skjærekanten 42C og sidenes 42A og 42D partier i tilgrensning til skjærekanten 42C.

Det er konstatert at den passende skjære- eller inntreng-ningsdybde, målt fra endeflaten 12 som vist ved D i figur 6, utgjør ca. 0,1 mm. Når bladet 32 skjærer eller inntrenger i denne dybde av ca. 0,1 mm, som vist i figur 6, og med jevn rotasjonsbevegelse, har metallsponene 44 vist seg å ha en generelt liten lengde av 25 - 75 mm. Under slike omstendigheter kan det være ønskelig å benytte en sponbryter, f.eks. i form av en fordypning i siden 42C av skivene 42, som vil medvirke til oppbrekking av relativt korte spon 44, slik at skrapmaterialet bestående av metallspon 44 lettvint kan fjernes fra brønnen ved hjelp av borefluid. Den begrensende faktor i forbindelse med inntrengningshastigheten er ofte, som tidligere nevnt, fjerningshastigheten for metallskrapmaterialet, og det er viktig at metallsponene 44 har liten lengde, for ikke å kunne sammenfiltres med andre dreiespon og danne en stor masse av skrapmateriale. Hvis det ihvertfall av største-delen av alt skrapmetallmateriale dannes dreiespon 44 med en tykkelse av 0,05 - 0,13 mm og en lengde av 25 - 75 mm, vil det oppnås en meget effektiv fjerning av metallsponene med en motsvarende, høy inntrengningshastighet for freseverktøyet 10.

For at bladet 32 skal gi tilstrekkelig støtte for hardmetallskivene 42, er det konstatert at underdelen 43 bør ha en optimal tykkelse Tl som vist i figur 6, som tilsvarer to ganger tykkelsen T2 av skiven 42, for å få tilstrekkelig styrke men uten å utøve en relativt stor friksjonsmotstand mot freseprosessen. En tykkelse Tl tilsvarende 1-3 ganger tykkelsen T2 har vist seg å fungere tilfredsstillende. I forholdet to til én kan således bladunderdelen 43 ha en tykkelse Tl av 9,6 mm, når skivene 42 har en tykkelse T2 av 4,8 mm. For å redusere friksjonsmotstanden som oppstår når underdelen 43 beveges langs endeflaten 12, kan dessuten underdelen 43 være fremstilt av bløtt stål med en Brinell-hardhetsgrad av ca. 145 og et optimalt Brinell-hardhetsområde av 130 - 160. Hardmetallskivene 42 har en Rockwell A-hardhet av 85 - 88, hvilket er 7 - 9 ganger hardere enn materialet i bladet 32. Det antas, at for å oppnå tilfredsstillende resultater, bør skivene 32 være ca. 4 ganger hardere enn underdelen 43.

Foringsrøret 14 har en Brinell-hardhet av ca. 200, og hardmetallskivene 42 er ca. fem ganger hardere enn forings-røret 14. Da underdelen 43 består av et materiale som er syv ganger bløtere enn hardmetallskivene 42, vil den plane slite-flaten 47 lettvint bortslites med et minimum av friksjon hvorved det utvikles et minimum av varme og kreves et vridningsmoment av minimumsstørrelse for dreiing av freseverktøyet 10, slik det er ønskelig.

Snittdybden D som er vist i figur 6, er valgt for å oppnå maksimal inntrengningshastighet med et stort antall blader som hvert for seg har samme skjæredybde eller inntrengning D. Videre er det ønskelig å frembringe relativt korte metallflak eller -spon 44 uten tendens til å sammenflettes med andre spon og danne en sammenfiltret masse som kan hemme fjerningen av slikt metallskrap. Skråstillingen av sideflaten 42A i kontakt med metallsponene 44 vil, særlig hvis det i sideflaten er anordnet en fordypning, medvirke til løsbryting av metallspon 44 med en relativt liten lengde av eksempelvis 25 - 75 mm, og da sponene 44 har en betydelig tykkelse, vil sammenkrøllingen eller oppbøyingen av sponendene begrenses.

Freseverktøyet 10 har en rotasjonshastighet som vil gi bladene 32 en overflatehastighet langs foringsrørets 14 øvre, ringformete endeflate 12 av 90 - 105 m pr. minutt ved en optimal snittdybde av ca. 0,1 mm for hvert blad. Under drift med en slik hastighet har et vridningsmoment av 345 - 415 kgm vist seg å være tilstrekkelig for dreiing av freseverktøyet 10. En overflatehastighet av 60 - 135 m pr. minutt langs endeflaten 12 antas å være tilfredsstillende under visse forhold.

Som tidligere nevnt, vil det ved anvendelse av bladene 32 ifølge oppfinnelsen som vist i figur 1 - 6, på den måten som er beskrevet i det ovenstående, oppnås en inntrengningshastighet av 9 - 14 m pr. time, hvilket er tre til fire ganger mer enn hittil mulig. Dette skyldes den nye bladkonstruksjon for freseverktøyet 10 som er vist og beskrevet, og anvendelsen av et stort antall blader 32 som er tettplassert med en innbyrdes avstand av 25 - 75 mm hvor hvert blad 32 skjærer en bit eller i en snittdybde D av en betydelig størrelse av 0,05 - 0,13 mm fra en negativ eggvinkel på en hardmetallskive, og hvor det med minimal motstand og friksjon som følge av den horisontale, plane sliteflate på bladene, oppnås en jevn rotasjonsbevegelse av freseverktøyet 10 med maksimal inntrengingshastighet. Bladene 42 bortslites gradvis, idet hver rekke av skiver 42 bortslites suksessivt i en kontinuerlig freseprosess. For et blad av lengde ca. 305 mm kan det eksempelvis bortfreses en rørsek-sjon eller -lengde av ca. 60 m fra et foringsrør 14. Bladkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å bortfrese en rørlengde av 1,8 - 2,4 m for hver cm slitasje av bladet 32.

Som et spesielt eksempel kan nevnes, at det under bort-sliping av enden av et foringsrør 14 av kvalitet N-80 med en tyngde av 70 kg/m samt en ytterdiameter av 245 mm, og ved anvendelse av et freseverktøy 10 med 12 blader 32 ifølge oppfinnelsen som er anordnet med en innbyrdes vinkelavstand av 30°, ble oppnådd en dybde av 27 m i løpet av 3 timer ved en inntrengningshastighet av ca. 9 m/h, en rotasjonshastighet av 170 omdreininger pr. minutt og en påført tyngde av ca. 5450 kg.

Det er i figur 7-13 vist et freseverktøy 10A for bortskjæring eller bortfresing av den øvre ende 12A av et forings-rør 14A, og med en sylindrisk, nedre seksjon 18A med et antall langsgående slisser 48 som strekker seg langs lengdeaksen LI. Et antall forbedrete blader 32A og 32B er innmontert i slisse-ne 48 og fastgjort, f.eks. ved sveising, til seksjonen 18A. Hvert av bladene 32A og 32B har en plan, fremre flate eller side 34A og en plan, bakre flate eller side 36A. Bladene 32A og 32B som er rettlinjet og av langstrakt, stort sett rektan-gulær form, er montert på den sylindriske seksjon 18A.

Hvert av bladene 32A og 32B er på forsiden 34A forbundet med et antall skjærelementer 42E. Skjærelementene 42E er anordnet i et antall horisontale rekker R og RI på forsiden 34A av hvert av bladene 32A og 32B. Skjærelementene 42E i tilgrensende rekker R og RI er, slik det særlig fremgår av figur 12, anordnet i sik-sak eller forskjøvet i forhold til hverandre, idet skjærelementet 42E i rekken R overlapper skjærelementene 42E i tilgrensende rekker RI horisontalt. Fire skjærelementer 42E er vist i hver av rekkene R og RI. Det bør imidlertid bemerkes at det i hver rekke må anordnes minst to skjærelementer 42E, og så mange som ønskelig med henblikk på tykkelsen av foringsrøret som skal bortfreses.

Det nedre endeparti av det tilgrensende blad 32B er vist i figur 13, og det fremgår at rekken R og bladet 32A ifølge figur 12 forløper i samme horisontalplan som rekken RI på bladet 32B, for at skjærelementene 42E på bladet 32A skal forsky-ves horisontalt i forhold til skjærelementene 42E på det tilgrensende blad 32B, slik at skjærelementene 42E på tilgrensende blader vil følge forskjellige skjærebaner. I figur 8 er bladene 32A vist anordnet vekselvis med bladene 32B, og skjærelementene 42E i rekken R på bladet 32A vil derved følge en konsentrisk bane som dekker de tomme soner som avgrenses mellom skjærelementene 42E i rekken RI på bladet 32B.

I den viste versjon ifølge figur 7 - 13 er hvert av skjærelementene 42E identisk og av stort sett rettavkortet

kjegleform med en generelt plan forside 42F, en generelt plan bakside 42G og en kjeglestumpformet ytterside 42H som strekker seg mellom sidene 42F og 42G. Det er dannet en relativt skarp kant 421 i overgangen mellom yttersiden 42H og forsiden 42F.

Den generelt plane forside 42F innbefatter en ringformet flate 42J ved kanten 421, som forsterker kanten 421, og et ringformet spor 42K som skråner innad fra flaten 42J og danner en bueflate 42L i tilgrensning til et sirkelformet midtparti 42M av forsiden 42F. Som vist i figur 11 vil metallspon eller

-flak S opptas i det skrånende spor 42K og ledes langs dette

med den utstrukne ende av metallsponen S rettet fremad og nedad ved hjelp av bueflaten 42L, hvorved l<y>sbrytingen av metallsponen eller -flaket S fra den øvre ende 12A av forin-gsrøret 14A lettes. Forsiden 42F har en negativ, aksial eggvinkel Al som er vist i figur 11 og som stort sett er lik den viste vinkel A ved utførelsesformen ifølge figur 1-6. Skråsti11ingen av forsiden 42F i kombinasjon med det ringformete spor 42K og den derav dannete bueflate 42L vil medvirke til løsbryting av metallspon S med en relativt liten lengde av eksempelvis 25 - 75 mm, og da sponene S har en betydelig tykkelse vil sammenkrøllingen eller oppbøyingen av sponendene begrenses, hvorved sammenfUtringen av metallsponene reduseres, slik at sponene lettere kan fjernes fra brønnhullet.

For nøyaktig plassering av hvert skjærelement 42E på bladene 32A og 32B, er det i forsiden 34A anordnet en fordypning eller forsenkning 50 for opptakelse av det respektive skjærelement 42E. Forsenkningen 50 kan ha relativt liten dybde og avgrenser et flateparti 52 som er litt større enn ytterflaten av skjærelementets 42E bakside 42G, for opptakelse av skjærelementet 42E. Forsenkningene 50 skråner vertikalt i en vinkel Al for opprettelse av den ønskete, aksiale og negative eggvinkel på skjærelementet 42E, idet sidene 42F og 42G er beliggende i parallelle plan, og er anordnet i et forutbestemt mønster på forsiden 34A, for opptakelse av skjærelementene 42E. Skjærelementene 42E forankres, f.eks. fastloddes, til siden 34A etter at elementene 42E er plassert i stilling i forsenkningene 50. Grunnet den nøyaktige plassering av skjærelementene 42E på siden 34A vil skjærelementene 42E rage like langt utad fra siden 34A, med sine forsider 42F plassert parallelt. Hvert av skjærelementene 42E vil derved påføres en jevn belastning av praktisk talt samme størrelse under freseprosessen.

I betraktning av det relativt store antall skjærelementer 42E på hvert av bladene 32A og 32B, er det ønskelig å kunne montere skjærelementene 42E på forhånd i det ønskete mønster, innen skjærelementene 42A anbringes i forsenkningene 50. Som vist i figur 14 og 15, er det i dette øyemed anordnet en mal 54 som er forsynt med åpninger eller forsenkninger 55 i det forutbestemte mønster. Malen 54 kan være tilvirket av et varmeabsorberende materiale i det ønskete mønster, og skjærelementene 42E anbringes i åpningene 55, som vist i figur 14 og 15. Malen 54 med de påmonterte skjærelementer 42E plasseres flate mot flate mot bladet 32A hvoretter skjærelementene 42E inntvinges i de tilhørende forsenkninger. Et nikkel-sølv-loddemateriale på bladet 32A oppvarmes deretter sammen med bladet til en temperatur av ca. 980°C, hvorved loddematerialet fyller tomrommene mellom de enkelte skjærelementer 42E slik at disse som er nøyaktig plassert i forsenkningene 50, forbindes med forsiden 34A. Malen 54 kan alternativt være tilvirket av loddematerialet og utstyrt med åpninger for opptakelse av skjærelementene. Loddematerialet med skjærelementene kan i såfall plasseres i flate-mot-flatekontakt med bladet 32A, for fastlodding.

Skjærelementene 42E kan om ønskelig anbringes individuelt i forsenkningene 50 og fastloddes til forsiden 34A på bladene 32A og 32B. Grunnet bruken av forsenkninger 50 som plasse-ringsmerker, vil skjærelementene 42E anbringes nøyaktig i stilling på bladene.

Figur 16 og 17 viser modifiserte forsenkninger 50P for nøyaktig plassering av skjærelementene 42P. Som vist i figur 16, forløper den vertikale bunnflate i forsenkningen 50P parallelt med forsiden 34P og baksiden 36P av bladet 32P. Baksiden 42R av skjærelementet 42P ligger an mot forsenknin-gens 50P bunnflate, parallelt med denne. Forsiden 42S av skjærelementet 42P har den ønskete, aksiale og negative eggvinkel. Det fremgår av figur 17 at bunnflaten i forsenkningen 50P skråner bakover i horisontalretning i forhold til rotasjonsretningen, og danner derved en negativ, radial eggvinkel. Om ønskelig kan forsenkningen 50P skråne horisontalt fremover i forhold til rotasjonsretningen, for opprettelse av en positiv, radial eggvinkel som kan være hensiktsmessig for fjerning av bløtere materiale, f.eks. rørdeler av aluminium eller plast. Ved bruk av en negativ, radial eggvinkel vil metallsponene ledes utad fra foringsrøret som bortfreses, mens derimot en positiv, radial eggvinkel vil lede metallsponene innad i foringsrøret.

Skjærelementer for bladene kan fremstilles i ulike dimensjoner og fasonger, og freseprosessen vil i alle fall forløpe vellykket og effektivt dersom skjærene er plassert stort sett side om side i et forutbestemt mønster. Figur 18-20 viser eksempler på skjærelementer av ulike former og dimensjoner, som vil fungere tilfredsstillende i forbindelse med oppfinnelsen. Figur 18 viser halvsirkelformete skjærelementer 42S som er montert på forsiden 34S av bladet 32S. Skarpe, bueformete kanter 56 vil stadig være vendt mot foringsrørets øvre, ringformete ende, for bortfresing av røret. De halvsirkelformete skjærelementer 42S er anordnet horisontalt forskjøvet i innbyrdes tilgrensende rekker, som ved de øvrige versjoner av oppfinnelsen. Figur 19 viser en kombinasjon av generelt sylindriske skiver 42X og triangulære elementer 42Y som er montert på forsiden 34X av bladet 32X i innbyrdes tilgrensende og horisontalt forskjøvne rekker. Figur 20 viser en annen utførelsesform med vinkel- eller V-formete skjærelementer 42Z som er montert i to vertikale rekker på forsiden 34Z av bladet 32Z. Hvert av skjærelementene 42Z har en nedre, V-formet skjærekant 60 som er permanent vendt mot foringsrørets øvre ende, for bortfresing av forings-røret . Figur 21 og 22 viser modifiserte forsenkninger for inn-montering av skjærelementer som derved får en radial eggvinkel. Figur 21 viser et rettlinjet blad 65 med en påmontert, nedre rekke av skjærelementer, hvor skjærelementene er fjernet fra forsenkningene 50A, 50B, 50C og 50D i en tilgrensende rekke. Forsenkningene 50A, 50B, 50C og 50D har forskjellige dybder som varierer fra en minimumsdybde i forsenkningen 5OA til en maksimumsdybde i forsenkningen 5OD nærmest ytterkanten av bladet 65. Bunnflatene i forsenkningene 50A - 50D skråner bakover i forhold til rotasjonsretningen og er beliggende i

samme vertikalplan, slik at skjærelementene 66 som er av samme form og størrelse, får en negativ, radial eggvinkel.

I likhet med figur 21 viser figur 22 et rettlinjet blad 70 med et antall skjærelementer 71 av samme form og størrelse. De viste forsenkninger 50E, 50F, 50G og 50H hvorfra skjærelementene 71 er fjernet, har forskjellige dybder som varierer fra en maksimumsdybde i forsenkningen 50E til en minimumsdybde i forsenkningen 50H nærmest ytterkanten av bladet 70. Bunnflatene i forsenkningene 50E - 50H heller forover i forhold til rotasjonsretningen og er beliggende i samme vertikalplan, hvorved skjærelementene 71 får en positiv, radial eggvinkel som kan være fordelaktig under visse forhold, eksempelvis dersom det er nødvendig at metallflakene eller dreiesponene ledes innad i foringsrøret som bortfreses. Figur 23 og 24 viser ytterligere modifikasjoner for anordning av en radial eggvinkel på skjærelementene. Figur 23 viser rette blad 75 som er montert på verktøyseksjonens 18B ytre omkrets langs den langsgående rotasjonsakse L2, men som heller bakover i radialretning på seksjonen 18B i forhold til rotasjonsaksen, hvorved skjærelementene 76 som er montert på forsiden av bladene 75 får en negativ radial eggvinkel. Figur 24 er lik figur 23, men viser rettlinjete blader 80 som er montert på verktøyseksjonen 18C langs den langsgående rotasjonsakse L3, men som heller forover i radialretning i forhold til seksjonen 18C, hvorved skjærelementene 81 som er montert på forsiden av bladet 80, får en positiv, radial eggvinkel. Figur 25 viser en annen modifikasjon med et antall spiralblader 85 som er montert i et spiralmønster på yttersiden av verktøyseksjonen 18D. Skjærelementer 86 av samme type som skjærelementene 42E ifølge figur 7-13, er montert på forsiden av spiralbladene 85 og er i sin fremre skjæreflate forsynt med en fordypning som fungerer som en sponbryter som vil gi en effektiv skjærevirkning. Spiralbladene 85 kan etter ønske ha positiv eller negativ, radial eggvinkel, som vist ved utførelsesformene ifølge figur 23 og 24.

Det fremgår av det ovenstående at det ifølge oppfinnelsen er frembragt et skjære- eller freseverktøy med en forbedret bladkonstruksjon som vil gi en inntrengningshastighet eller hastighet under fjerning av en gjenstand eller del som bortfreses i en eksisterende brønn, som er tre eller fire ganger større enn tidligere. Ved frembringelsen av et skjæreverktøy med en slik forbedret bladkonstruksjon som muliggjør effektiv og hurtig fjerning av metallskrapmaterialet fra brønnen under de ovennevnte driftsforhold, er det oppnådd et meget forbedret resultat.

Det bør bemerkes at selv om bladene ifølge oppfinnelsen er vist forankret til verktøyhuset, kan de om ønskelig være montert for svingebevegelse i radialretning på verktøyhuset, eller fastgjort på armer som i sin tur er montert for svingebevegelse i radialretning på verktøyhuset. Bladene ifølge oppfinnelsen kan også være innmontert i undersiden eller bunnen av et verktøyhus, som ved freserør e.l.

Det er åpenbart at de utførelsesformer av oppfinnelsen som er beskrevet og vist detaljert, vil kunne endres og modi-fiseres innenfor rammen av de etterfølgende krav.

Claims (10)

1. Freseverktøy (10) innrettet til å anbringes nede i et borehull for avskjæring av metalldeler (14, 15) som skal fjernes fra borehullet, omfattende: en verktøystamme (18) som er innrettet til å opptas i borehullet og til å opplagres ved sin øvre ende for omdreining om en lengdeakse; et antall med innbyrdes avstand på verktøystammen (18) anordnete, utadragende blad (32) som hvert omfatter en hoved-del (43) med en i forhold til dreieretningen fremre flate (34); et antall med liten innbyrdes avstand på den fremre flate (34) av hoveddelen (43) til hvert blad (32) fastgjorte skjærelementer (42) av hardt skjærmateriale i forutbestemt størrelse og form og anordnet i et forutbestemt, stort sett symmetrisk mønster på hoveddelen (43) i forhold til andre av skjærelementene (42), idet skjærelementene (42) er anordnet i et antall tverrgående rekker på hvert blad (32) hvor skjærelementene (42) i hver rekke er forskjøvet i tverretningen i forhold til skjærelementene (42) i naborekkene, hvorved de konsentriske skjærebaner til skjærelementene (42) i nevnte naborekker (R, RI) er innbyrdes forskjøvet i tverretningen, idet hvert skjærelement (42) har en frittlagt skjærforside (42A, 42F) som danner en skjæreflate, en bakside (42B, 42R, 42G) som er festet til hoveddelens (43) fremre flate (34), en mellom nevnte sider beliggende omkretsflate (42H), og en forholdsvis skarp kant (42C, 421) utformet i overgangen mellom forsiden (42A, 42F) og omkretsflaten (42H), idet hvert skjær-elements (42) forside er utformet med en sponbrytende overflate-ujevnhet (42K) som virker til å avlede et metallspon (44, S) fra metalldelen som avskjæres, og derved bevirke avbryting av metallsponet (44, S), karakterisert ved at skjærelementene (42) i hver rekke på hvert blad (32) er forskjøvet i tverretningen i forhold til skjærelementene (42) i motsvarende rekker på de tilgrensende bladene (32A, 32B), slik at skjærelementene (42) i motsvarende rekker på tilgrensende blader (32A, 32B) følger forskjellige konsentriske skjær-baner.

2. Freseverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter et antall posisjonsmarkeringer (50) som er nøyaktig anordnet på hoveddelens (43) forside (34), idet hvert skjærelement (42) er plassert på en av posisjonsmarke-ringene (50) og derved nøyaktig plassert i det forutbestemte mønster.

3. Freseverktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at hver posisjonsmarkering (50) omfatter en i hoveddelens (43) forside (34) utformet utsparing som er dimensjo-nert til å oppta ett enkelt skjærelement (42).

4. Freseverktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at overflate-ujevnheten (42K) i forsiden (42A, 42F) av hvert skjærelement (42) omfatter et i forsiden utformet, ringformet spor med et bueformet tverrsnitt (42L) innrettet til å oppta en ende av metallsponet (44, S) og til å lede metallspon-enden mot omdreiningsretnin-gen.

5. Freseverktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert blad (32) er et spiralblad montert rundt verktøystammens ytre omkrets (20).

6. Freseverktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert blad (32) har en negativ radial sponvinkel.

7. Freseverktøy ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at hvert blad (32) har en positiv sponvinkel.

8. Freseverktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert skjærelement (42) er halvsirkelformet.

9. Freseverktøy ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at skjærelementene (42) er vekselvis sirkelformet og triangelformet.

10. Freseverktøy ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at skjærelementene (42Z) er vinkelformet.