RU2258792C1

RU2258792C1 - Rotary drilling cutter

Info

Publication number: RU2258792C1
Application number: RU2004116388/03A
Authority: RU
Inventors: П.К. Дундуа (RU); П.К. Дундуа; В.Е. Лобачев (RU); В.Е. Лобачев; В.И. Бергер (RU); В.И. Бергер; Г.А. Мартыненкова (RU); Г.А. Мартыненкова; Н.Н. Негробова (RU); Н.Н. Негробова; И.В. Капитонов (RU); И.В. Капитонов; вцев В.И. Кудр (RU); В.И. Кудрявцев
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-08-20

Abstract

FIELD: rock cutting equipment, particularly cutters for drilling blast-holes, preferably used for anchoring means, in rock having rock-hardness ratio of 6-8.

SUBSTANCE: cutter has 26-28 mm diameter. Cutter comprises body with shank, two wings with hard alloy plate secured in each wing body. Plate comprises main cutting edge having ridge and is arranged in wing body groove. The groove is formed as a pocket. One pocket side facing outer wing surface, which touches well surface, has dimension equal to doubled dimension of that of another side facing inner wing surface. The plate is installed in the pocket so that negative cutting angle of not more than 29° is created. Outer wing body surface from cutting edge facing side opposite to cutter rotation direction has radius not exceeding cutter diameter along ascending screw generator.

EFFECT: increased reliability of plate connection, increased service life of the cutter, reduced drilling resistance.

4 dwg

Description

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.The invention relates to a rock cutting tool, namely to cutters designed for rotary drilling of holes, mainly under anchor support for rocks with a strength factor (f) from 6 to 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.Known cutter for rotary drilling from the description of the patent of the Russian Federation for the invention No. 2167259, IPC 7 E 21 B 10/42, published 05/20/2001, bull.№14. The cutter contains a housing with a shank, two feathers, carbide inserts fixed in the body of each feather, and has a main cutting edge with a top. Each carbide insert has a main cutting edge in the form of a broken line, consisting of different sections, and the stated ratio of the projection values on the longitudinal axis of the cutter provides an increase in drilling speed and a reduction in energy consumption for drilling.

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.However, the described cutter has the disadvantage that, as a rule, the plate is soldered to the pen along two mutually perpendicular planes, therefore, a significant surface of the plate remains open and is under drilling under the action of axial and lateral loads, tending to move and tear it from the place of solder on the body pen. Such fastening of the carbide plate is unreliable, reduces the life of the cutter and requires replacement. In addition, the presence of a protruding sharp edge on the body of the pen, from the outside, facing the surface of the well, which at the time of drilling begins to interact with the rock, creates additional resistance when drilling.

Техническая задача изобретения - повышение надежности крепления твердосплавной пластины, увеличение срока службы резца, уменьшение сопротивления при бурении.The technical task of the invention is to increase the reliability of fastening carbide plates, increasing the life of the cutter, reducing resistance when drilling.

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.The problem is solved due to the fact that in a cutter containing a body with a shank, two feathers with a carbide plate fixed in the body of each of them, having a main cutting edge with an apex, a carbide plate is placed in the groove of the pen body, made in the form of a pocket, and the size one side of the pocket facing the outer surface of the pen in contact with the surface of the well is not less than twice the corresponding size of the other side of the pocket facing the inner surface of the pen and is installed in the pocket a negative cutting angle of not more than 29 °, and the outer surface of the pen body from the cutting edge, facing in the direction opposite to the direction of rotation of the cutter, is made along a radius not exceeding the diameter of the cutter along a descending helical generatrix.

Размер твердосплавной пластины по высоте составляет от одной четвертой до одной третьей от общего размера корпуса резца по высоте.The size of the carbide plate in height is from one fourth to one third of the total size of the tool body in height.

Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

- на фиг.1 - вид резца спереди;- figure 1 is a front view of the cutter;

- на фиг.2 - вид сверху на резец;- figure 2 is a top view of the cutter;

- на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1;- figure 3 is a section along aa in figure 1;

- на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.1.- figure 4 is a section along BB in figure 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).The cutter comprises a housing 1 with a shank 2 having an internal thread for connection with a rod (not shown), two feathers 3 with a carbide plate 4 fixed in the body of each feather 3. The carbide plates 4 are located symmetrically with respect to the axis of rotation of the cutter. In the body of each pen 3 there is a groove 5, made in the form of a pocket. The height of one (larger) side C of the pocket facing the outer surface of the pen 3 in contact with the inner cylindrical surface of the well is not less than two times the corresponding size of the other (smaller) side G of the pocket facing the inner surface of the pen 3. Carbide plate 4 is soldered to the surface of the pocket and installed in it with a negative cutting angle of not more than 29 °. The outer surface of the body of the pen 3 (Fig. 3, section AA) from the cutting edge, facing the opposite direction of rotation of the cutter, is made in radius (in Fig. 3 - radius 25 mm) not exceeding the diameter of the cutter, preferably in helical descending generatrix (figure 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.The optimal diameter of the cutter is 26-28 mm, which is determined by the diameter of the drill holes for the anchor support, and the size of the carbide plate in height is from 1/4 to 1/3 of the total body size of 1 cutter in height.

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.The maximum size of the carbide plate 4 in width along the point farthest from the axis of rotation of the cutter corresponds to the radius of the tool body 1, the thickness of the plate 4 is located symmetrically on both sides of the diametrical longitudinal plane of the cutter. In this case, the lateral outer surface of the carbide plate 4 is directed at an angle of not more than 7 ° relative to the vertical plane passing perpendicular to the diametrical longitudinal plane of the cutter, which ensures smooth insertion of the plate into the cylindrical outer surface of the housing 1 of the cutter. To supply the flushing fluid in the housing 1 of the cutter there is an opening 6 made along the axis of the cutter with a diameter of 3 mm.

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.The described geometrical features of the incisor were adopted as a result of experiments on a full-sized breed stand, as well as on the basis of comparison with existing types of incisors for the same purposes.

Работает резец 1 следующим образом.Works cutter 1 as follows.

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.Drilling and drilling of holes occurs when the tip of the cutter is in contact with the rock, then when rotating in the opposite direction of the radius of rounding on the outside of the pen 3 and during translational motion, the rock is smoothly introduced and destroyed by the cutting edge. Due to the fact that the carbide plate 4 is soldered into the pocket 5, it is protected from the effects of the forces arising during drilling and tending to move it. The presence on the outer surface of a smooth transition along the radius along the downward helical generatrix from the cutting edge to the housing 1 of the cutter reduces the dynamic forces during the introduction of the cutter and its penetration into the rock.

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.The angle of 7 °, adopted for the lateral surface of the carbide plate 4, is passed to the same result, turning into the cylindrical surface of the tool body 1, providing a smooth introduction of the tool during its translational motion.

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.Thus, the fastening of the plate in the pocket and the smooth geometry of the outer forms of the cutter provide an increase in the reliability of the cutter, an increase in its service life, which is aimed at improving the efficiency of drilling holes for anchor support.

Claims

A rotary drilling cutter comprising a body with a shank, two feathers with a carbide insert fixed in the body of each of them, having a main cutting edge with an apex, characterized in that the carbide insert is placed in the groove of the pen body, made in the form of a pocket, the size of one side the pocket facing the outer surface of the pen in contact with the surface of the well is at least twice the corresponding size of the other side of the pocket facing the inner surface of the pen and is installed in the pocket not with a negative cutting angle is not more than 29 °, and the outer surface of the pen body by the cutting edge facing in the direction opposite the tool rotational direction is formed on radius not greater than the diameter of the tool, preferably in a downward spiral generatrix.