RU2647519C1

RU2647519C1 - Drill cutter for rotary drilling of holes

Info

Publication number: RU2647519C1
Application number: RU2016145026A
Authority: RU
Inventors: Леонид Трофимович Дворников; Сергей Михайлович Никитенко; Виктор Александрович Корнеев; Петр Александрович Корнеев
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-03-16

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drill cutter for rotary drilling of holes consists of a body and two blades equipped with hard-alloy inserts. Cemented carbide inserts in zones of high stress concentrations are reinforced with elements made of super hard materials such as boron nitride, technical diamonds in the form of trihedral pyramid, one of which flat angles is blunt-more than 90°, and two other flat angles are acute.

EFFECT: increased service life and the field of rotary drill bit utilisation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к угольной промышленности, а точнее к буровым резцам с твердосплавными режущими вставками.The invention relates to the coal industry, and more specifically to drill cutters with carbide cutting inserts.

Известен резец для вращательного бурения шпуров РП (Михайлов В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с., стр. 40, рис. 21 а, в), представляющий собой двухперый резец с симметричными относительно оси резца твердосплавными режущими вставками.Known cutter for rotary drilling of RP holes (Mikhailov V.G. Mining tools [Text] / V.G. Mikhailov, M.G. Krapivin. - M .: Nedra, 1970. - 216 p., P. 40, fig. 21 a, c), which is a two-feather cutter with carbide cutting inserts symmetrical about the axis of the cutter.

Недостатком бурового резца РП является ограниченная область применения - бурение шпуров в углях и породах малой крепости.The disadvantage of the drill cutter RP is a limited scope - drilling holes in coals and rocks of small strength.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой резец БИ-741А (Михайлов В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с., стр. 40, рис. 21 б). Этот резец состоит из корпуса и двух твердосплавных режущих вольфрамокобальтовых (ВК) вставок с двумя концентраторами напряжений в виде трехгранных углов (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 186, рис. 33) каждый.Closest to the proposed one is the drill bit BI-741A (Mikhailov V.G. Mining tools [Text] / V.G. Mikhailov, M.G. Krapivin. - M .: Nedra, 1970. - 216 p., P. 40 , Fig. 21 b). This cutter consists of a body and two carbide cutting tungsten-cobalt (VK) inserts with two stress concentrators in the form of trihedral angles (I. Bronstein. Mathematics Handbook [Text] / I. N. Bronstein, K. A. Semendyaev. - M. : Science, 1986. - 544 p., P. 186, fig. 33) each.

Недостатком бурового резца БИ-741А является ограниченная прочность используемых твердосплавных вставок, которая не позволяет их использование при бурении крепких горных пород с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову (Протодьяконов М.М. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола [Текст] / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер. - М.: Госгортехиздат, 1960. - 104 с. ) выше f=8.The disadvantage of the BI-741A drill cutter is the limited strength of the carbide inserts used, which does not allow their use in drilling strong rocks with a coefficient of strength according to M.M. Protodyakonov (MM Protodyakonov Investigation of the process of coal destruction by the method of large cleavage [Text] / MM Protodyakonov, RI Teder. - M .: Gosgortekhizdat, 1960. - 104 pp.) Above f = 8.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса и области применения резца на горные породы с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову (Протодьяконов М.М. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола [Текст] / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер. - М.: Госгортехиздат, 1960. - 104 с.) до f=10÷12.The objective of the present invention is to increase the resource and scope of the cutter on rocks with a coefficient of strength according to M.M. Protodyakonov (MM Protodyakonov Investigation of the process of coal destruction by the method of coarse cleavage [Text] / MM Protodyakonov, RI Teder. - M .: Gosgortekhizdat, 1960. - 104 pp.) To f = 10 ÷ 12.

Решение поставленной задачи достигается использованием в конструкции резца комбинированных режущих вставок, оснащенных элементами из сверхтвердых материалов типа нитрида бора или технических алмазов.The solution to this problem is achieved by using combined cutting inserts in the design of the cutter, equipped with elements of superhard materials such as boron nitride or industrial diamonds.

Положительный результат заявляемого изобретения заключается в увеличении области применения резцов для вращательного бурения шпуров на горные породы выше средней и высокой крепости.A positive result of the claimed invention is to increase the scope of cutters for rotary drilling of holes on rocks above medium and high strength.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается буровой резец для вращательного бурения шпуров, состоящий из корпуса и двух перьев, оснащенных твердосплавными вставками, при этом твердосплавные вставки резца в зонах высоких концентраций напряжений армируются элементами из сверхтвердых материалов (нитрида бора, технических алмазов), выполненных в виде трехгранной пирамиды, один из плоских углов которой выполняется тупым (более 90°), а два других плоских угла - острыми.The specified technical result is achieved by the fact that a boring tool for rotary drilling of holes is proposed, consisting of a body and two feathers equipped with carbide inserts, while carbide inserts of the cutter in zones of high stress concentrations are reinforced with elements of superhard materials (boron nitride, industrial diamonds) made in the form of a trihedral pyramid, one of the planar angles of which is obtuse (more than 90 °), and the other two planar angles are sharp.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан вид спереди предлагаемого бурового резца для вращательного бурения шпуров, на фигуре 2 его вид сверху, а на фигуре 3 элемент режущих вставок, используемых в резце.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a front view of the proposed drill tool for rotary drilling of holes, in figure 2 its top view, and in figure 3 element of the cutting inserts used in the tool.

Предлагаемый буровой резец для вращательного бурения шпуров состоит из корпуса резца 1, перьев 2 и режущих вставок 3. При этом внутренний 4' и внешний 4ʺ относительно оси вращения резца х-х трехгранные углы (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 186, рис. 33) режущих вставок, являющиеся концентраторами напряжения вставок, выполняются в виде элементов из сверхтвердых материалов - нитрида бора или технических алмазов. Эти элементы представляют собой трехгранные пирамиды (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 187, рис. 2.42) и составляют единое целое с основным материалом режущих вставок 3. Известно, что любая трехгранная пирамида состоит из основания и трех граней. При этом каждая из граней имеет свой плоский угол в вершине пирамиды. На фигуре 3 приведен элемент режущих вставок, представляющий собой трехгранную пирамиду, у которой плоский угол BCD выполняется тупым, а плоские углы ВСА и ACD - острыми.The proposed drill bit for rotary drilling of holes consists of the body of the cutter 1, feathers 2 and cutting inserts 3. Moreover, the inner 4 'and outer 4ʺ relative to the axis of rotation of the cutter x-trihedral angles (Bronstein I.N. Math Handbook [Text] / I.N. Bronstein, K.A. Semendyaev. - M .: Nauka, 1986. - 544 p., P. 186, Fig. 33) of the cutting inserts, which are the stress concentrators of the inserts, are made in the form of elements of superhard materials - nitride boron or industrial diamonds. These elements are trihedral pyramids (Bronstein I.N. Handbook of mathematics [Text] / I.N. Bronstein, K.A. Semendyaev. - M .: Nauka, 1986. - 544 p., P. 187, fig. 2.42) and constitute a single whole with the main material of the cutting inserts 3. It is known that any trihedral pyramid consists of a base and three faces. In addition, each of the faces has its own flat angle at the top of the pyramid. The figure 3 shows the element of the cutting inserts, which is a trihedral pyramid, in which the flat angle BCD is obtuse, and the flat angles of the BCA and ACD are sharp.

Работает предлагаемый буровой резец для вращательного бурения шпуров следующим образом: резцу задается вращательное движение относительно его оси х-х и осевая подача на забой вдоль оси вращения. В процессе вращательного движения и одновременной подачи на забой режущие вставки 3 срезают горную породу. При этом основная нагрузка прикладывается к внутренним 4' и внешним 4ʺ трехгранным углам режущих вставок 3, представляющих собой концентраторы напряжений. Использование для изготовления внутренних и внешних трехгранных углов 4' и 4ʺ сверхтвердых материалов (нитрида бора, технических алмазов) позволяет обеспечить их высокую прочность и возможность расширения области применения резца на горные породы выше средней и высокой крепости.The proposed drill cutter for rotary drilling of holes works as follows: the cutter is set to rotate about its axis x-x and axial feed to the bottom along the axis of rotation. In the process of rotational movement and simultaneous supply to the face, the cutting inserts 3 cut the rock. In this case, the main load is applied to the inner 4 'and outer 4ʺ trihedral corners of the cutting inserts 3, which are stress concentrators. The use of superhard materials (boron nitride, industrial diamonds) for the manufacture of internal and external trihedral angles 4 'and 4ʺ allows us to ensure their high strength and the possibility of expanding the scope of the cutter on rocks above medium and high strength.

Claims

A drill cutter for rotary drilling of holes, consisting of a body and two feathers equipped with carbide inserts, characterized in that the carbide inserts of the cutter in zones of high stress concentrations are reinforced with elements of superhard materials - boron nitride, industrial diamonds made in the form of a trihedral pyramid, one of the flat angles of which are obtuse - more than 90 °, and the other two flat angles are sharp.