RU2670306C1 - Asymmetric cutter for a drilling tool - Google Patents
Asymmetric cutter for a drilling tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670306C1 RU2670306C1 RU2017128632A RU2017128632A RU2670306C1 RU 2670306 C1 RU2670306 C1 RU 2670306C1 RU 2017128632 A RU2017128632 A RU 2017128632A RU 2017128632 A RU2017128632 A RU 2017128632A RU 2670306 C1 RU2670306 C1 RU 2670306C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutter
- tail
- angle
- cutting
- drilling tool
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 59
- 210000000887 face Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 20
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 5
- 210000004283 incisor Anatomy 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000721076 Echinodorus cordifolius Species 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- -1 loam Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к сфере горной промышленности, в частности к конструкциям съемных режущих элементов бурового оборудования и для вращательного бурения скважин различного назначения в нескальных грунтах и могут быть использованы в промышленном и гражданском строительстве.The present invention relates to the field of the mining industry, in particular to the structures of removable cutting elements of drilling equipment and for rotary drilling of wells for various purposes in non-rocky soils and can be used in industrial and civil construction.
Из уровня техники известен резец для шнековых буров, в частности РБМ-35 (http://sdm-zavod.ru/products/tools/rezh-instrument/rbm-35). Устройство характеризуется выполнением корпуса, содержащим удлиненную хвостовую часть клиновидной формы и рабочую часть, чьи плоскости симметрии находятся в одной плоскости. Рабочая часть содержит главную режущую грань, ориентированную под углом к горизонтальной плоскости с установленной на ней режущей пластиной. Резец применяется для бурения нескальных грунтов для инженерных скважин. Недостатком указанного устройства является то, что при установке крайних (формирующих диаметр скважины) резцов в такое положение при котором их режущие части встают с оптимальными углами для резания грунта. Резцедержатели и (или) хвостовые части корпуса данных резцов выступают за условный диаметр скважины и трутся о стенку скважины, изменяя ее диаметр в большую сторону, создавая дополнительное сопротивление при бурении, как вращению, так и поступательному движению инструмента, вследствие чего, преждевременно изнашиваются сами.From the prior art known cutter screw augers, in particular RBM-35 (http://sdm-zavod.ru/products/tools/rezh-instrument/rbm-35). The device is characterized by the implementation of the body, containing an elongated tail part of the wedge-shaped form and the working part, whose planes of symmetry are in the same plane. The working part contains the main cutting edge, oriented at an angle to the horizontal plane with a cutting plate mounted on it. The cutter is used for drilling non-rocky soils for engineering wells. The disadvantage of this device is that when installing the extreme (forming the diameter of the hole) cutters in a position in which their cutting parts stand with optimal angles for cutting the soil. The tool holders and (or) the tail parts of the body of these cutters protrude beyond the nominal diameter of the well and rub against the wall of the well, changing its diameter in a large direction, creating additional resistance during drilling, both rotation and translational movement of the tool, as a result, they wear out prematurely.
Если же крайний резец ставят на бур-головку так, что его резцедержатель или корпус не выступает за условный диаметр скважины, то режущая часть данного резца не встает в положение, близкое к оптимальному, для эффективного резания грунта. В данном случае, резец наклонен на 19 градусов к оси вращения бур-головки, что не создает оптимальных условий для резания. Дополнительно к этому, боковые поверхности резцов при отсутствии 100% перекрытия, будут упираться в дно скважины, создавая излишнее сопротивление осевому усилию при забуривании.If the extreme cutter is placed on the drill head so that its tool holder or body does not protrude beyond the nominal diameter of the well, then the cutting part of this cutter does not take a position close to optimal for effective cutting of the soil. In this case, the cutter is inclined by 19 degrees to the axis of rotation of the bur-head, which does not create optimal conditions for cutting. In addition to this, the side surfaces of the incisors, in the absence of 100% overlap, will abut the bottom of the well, creating excessive resistance to axial force when drilling.
Для уменьшения сил резания грунта при бурении целесообразно применять резец, конструкция которого позволяет производить резание грунта в положении, To reduce the cutting forces of the soil during drilling, it is advisable to use a cutter, the design of which allows cutting of the soil in a position
близком к оптимальному. Одним из способов достижения такого результата является применение резца, вертикальные плоскости симметрии рабочей и хвостовой частей которого находятся под некоторым углом друг к другу, а также повернуты относительно друг друга.close to optimal. One way to achieve this result is to use a cutter, the vertical planes of symmetry of the working and tail parts of which are at some angle to each other, and also rotated relative to each other.
В связи с изложенным, иным аналогом технического решения является устройство по патенту США на изобретение №5143163 «Digging tooth (буровой наконечник)» (заявители Reedrill Inc., Kennametal Inc. [US], з. №US 07751914 от 1991-08-29, публ. 1992-09-01, МПК Е21В 10/44; Е21В 10/56). Согласно описанию, техническое решение представляет собой сменный буровой наконечник (резец) для шнекового бурильного инструмента и включает вытянутую рабочую часть и хвостовик, находящийся в зависимости от указанной рабочей части, с возможностью соединения с опорным блоком шнека. Рабочая часть включает продолговатые главную и заднюю поверхности и первую и вторую боковые поверхности. Указанные поверхности завершаются передней поверхностью, содержащей цилиндрические вставки. Рабочая часть ориентирована под некоторым углом к продольной оси хвостовика. Указанное техническое решение не обеспечивает: оптимальных условий для резания грунта по следующим причинам. Рабочая часть не повернута вокруг оси симметрии хвостовой части, следовательно, резец невозможно установить на корпус инструмента так, чтобы режущая кромка резца (подразумевается линия, проходящая через вершины твердосплавных, впаянных конусов) находилась на прямой линии, идущей от оси вращения бурового инструмента в плоскости нормальной (перпендикулярной) к оси вращения бурового инструмента, или находилась в положении близком к данному, так чтобы боковая поверхность крайнего резца (формирующего диаметр скважины) не врезалась в боковую стенку скважины, кроме как в положение, когда ось вращения бура будет лежать в плоскости симметрии данного резца. Но такое положение невозможно считать достаточно близким к оптимальному. У данного резца с внешней стороны рабочей части отсутствует дополнительная грань, выполненная под углом менее 90° к передней поверхности, а вместо указанной грани выполнена выпуклая радиусная поверхность. Кроме того, резец по указанному патенту не обеспечивает высокой прочности устройства, при воздействии на него в. процессе резания грунта изгибающих нагрузок, так как хвостовая часть с поперечным сечением в виде ромба при прочих равных условиях (площади поперечного сечения, величине воздействующих сил) In connection with the above, another analogue of the technical solution is the device according to US patent No. 5,143,163 “Digging tooth (drill bit)” (applicants Reedrill Inc., Kennametal Inc. [US], j. No. US 07751914 from 1991-08-29 , published 1992-09-01, IPC E21B 10/44; E21B 10/56). According to the description, the technical solution is a replaceable drill bit (cutter) for auger boring tool and includes an elongated working part and a shank, depending on the specified working part, with the possibility of connection with the auger support unit. The working part includes elongated main and rear surfaces and the first and second side surfaces. These surfaces are completed with a front surface containing cylindrical inserts. The working part is oriented at a certain angle to the longitudinal axis of the shank. The specified technical solution does not provide: optimal conditions for cutting the soil for the following reasons. The working part is not rotated around the axis of symmetry of the tail section, therefore, the cutter cannot be installed on the tool body so that the cutting edge of the tool (meaning the line through the tops of hard-alloyed, soldered cones) is on a straight line running from the axis of rotation of the drilling tool in the normal plane (perpendicular) to the axis of rotation of the drilling tool, or was in a position close to this, so that the side surface of the extreme tool (forming the diameter of the hole) does not crash into the side borehole wall, except in a situation where the drill axis of rotation will lie in the symmetry plane of the cutter. But such a situation cannot be considered close enough to the optimum. This cutter on the outside of the working part has no additional face, made at an angle of less than 90 ° to the front surface, and instead of the specified face there is a convex radius surface. In addition, the cutter on the specified patent does not provide a high strength of the device, when exposed to it. the process of cutting the soil bending loads, since the tail section with a cross section in the form of a rhombus, ceteris paribus (cross-sectional area, the magnitude of the acting forces)
сопротивляется изгибу лучше, чем хвостовик с прямоугольным сечением при отношении длин сторон примерно 1 к 2, когда его загибают по длинной стороне.resists bending better than a shank with a rectangular cross section with an aspect ratio of about 1 to 2 when it is bent on the long side.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой группой изобретений, является снижение сил резания грунта при бурении, снижение реактивного крутящего момента на бурильном инструменте, снижение материалоемкости изделия, снижение, вследствие этого, затрат энергии, расходуемой на бурение, и продление срока службы буровой машины, в составе которой используется техническое решение.The technical problem to be solved by the proposed group of inventions is to reduce the cutting forces of the soil during drilling, to reduce the reactive torque on the drilling tool, to reduce the material consumption of the product, to reduce, as a result, the energy expended on drilling, and to extend the service life of the drilling machine, which technical solution is used.
Техническая проблема решается следующим образом. Резец для бурового инструмента, содержит хвостовую часть, с возможностью установки в резцедержатель, рабочую часть, повернутую под углом к продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовой части, включающую главную, заднюю, боковые поверхности и режущую часть. Рабочая часть резца повернута под углом, град.: 16÷28 вокруг продольной оси симметрии хвостовой части и наклонена влево под углом, град.: 18÷31 относительно вертикальной плоскости симметрии хвостовой части по направлению к центру окружности вращения. В месте сопряжения рабочей и хвостовой частей с внутренней стороны резца выполнена радиусная выемка, с внешней стороны рабочей части выполнена дополнительная грань, расположенная под углом к главной поверхности 65÷80°, а главная режущая кромка образована главной и задней поверхностями.The technical problem is solved as follows. Cutter for drilling tools, contains the tail part, with the possibility of installation in the tool holder, the working part, rotated at an angle to the longitudinal vertical plane of symmetry of the tail part, including the main, rear, side surfaces and the cutting part. The working part of the tool is turned at an angle, degrees: 16 ÷ 28 around the longitudinal axis of symmetry of the tail and tilted to the left at an angle, degrees: 18 ÷ 31 relative to the vertical plane of symmetry of the tail towards the center of the circle of rotation. In the place of pairing of the working and tail parts, on the inside of the cutter, a radius cutout is made, on the outside of the working part, an additional face is made, which is 65 углом80 ° at an angle to the main surface, and the main cutting edge is formed by the main and rear surfaces.
Общими с аналогом признаками являются наличие хвостовой и рабочей частей, наклон рабочей части относительно продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовой части и наличие главной, задней и боковых поверхностей.Common with analogue signs are the presence of the tail and working parts, the inclination of the working part relative to the longitudinal vertical plane of symmetry of the tail part and the presence of the main, rear and side surfaces.
В общем случае, техническое решение отличается от аналога тем, что рабочая часть резца,. ориентированная под углом к продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовой части, повернута вокруг оси симметрии хвостовой части, против часовой, стрелки влево по направлению к центру окружности вращения, на угол 16÷28°, включающую главную, заднюю, боковые поверхности и режущую часть, отличающийся тем, что рабочая часть ориентирована под углом 18÷31° к продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовой части, в месте сопряжения рабочей и хвостовой частей с внутренней стороны резца выполнена радиусная выемка, с внешней стороны рабочей части выполнена дополнительная грань, под углом к главной поверхности 65÷80°, пересечение главной поверхности и дополнительной грани с внешней стороны образуют вспомогательную режущую In general, the technical solution differs from the analogue in that the working part of the cutter ,. oriented at an angle to the longitudinal vertical plane of symmetry of the tail section, rotated around the axis of symmetry of the tail section, counterclockwise, arrows to the left towards the center of the circle of rotation, at an angle of 16 ÷ 28 °, including the main, rear, side surfaces and the cutting part, characterized by that the working part is oriented at an angle of 18 ÷ 31 ° to the longitudinal vertical plane of symmetry of the tail part, in the place of conjugation of the working and tail parts on the inner side of the cutter, a radius groove is made; eyes part is formed further face, at an angle to the principal surface 65 ÷ 80 °, the intersection of the major surface faces and further to the outer sides form minor cutting
кромку, а главная режущая кромка образована пересечением (в месте пересечения главной и задней поверхностей) главной и задней поверхностями. В частном случае выполнения, режущая часть снабжена, по меньшей мере, одним твердосплавным режущим элементом.the edge, and the main cutting edge is formed by the intersection (at the intersection of the main and rear surfaces) of the main and rear surfaces. In the particular case of execution, the cutting part is provided with at least one carbide cutting element.
В ином частном случае выполнения, асимметричный резец для бурильного инструмента отличается от своей реализации в общем случае тем, что хвостовая часть выполнена в виде четырехгранной усеченной пирамиды с углом между двумя противоположными гранями, град.: 3÷12 и углами между смежными гранями, град.: 75÷105.In another particular case of execution, an asymmetrical cutter for a drilling tool differs from its implementation in general in that the tail section is made in the form of a tetrahedral truncated pyramid with an angle between two opposite faces, deg .: 3 ÷ 12 and angles between adjacent faces, deg. : 75 ÷ 105.
Предпочтительно, резец в ином частном случае выполнения, отличается от своей реализации в общем случае тем, что в хвостовой части выполнен, по меньшей мере, один глухой паз.Preferably, the cutter in another particular case of execution differs from its implementation in the general case in that at least one blind groove is made in the tail section.
В частном случае выполнения, угол заострения составляет, град.: 30÷75.In the particular case of execution, the angle of tapering is, degrees: 30 ÷ 75.
В частном случае выполнения, дополнительная грань расположена под углом, равным углу поворота рабочей части относительно продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовой части.In the particular case of execution, the additional face is located at an angle equal to the angle of rotation of the working part relative to the longitudinal vertical plane of symmetry of the tail part.
Резец для бурового инструмента состоит из двух основных частей: хвостовой и рабочей. Хвостовая часть предназначена для крепления в приемном отверстии (кармане) резцедержателя и обеспечивает устойчивое положение резца при производстве буровых работ. Рабочая часть непосредственно участвует в разбуривании грунта. Оптимальным положением рабочей части является такое положение, при котором результирующий вектор сил резания будет минимальным, а ресурс резца максимальным, при прочих равных условиях. Поворот рабочей части резца относительно хвостовой части позволяет разместить хвостовую часть крайнего, формирующего диаметр скважины, резца вместе с карманом внутрь воображаемого цилиндра скважины, так что бы они не терлись о стенку скважины, создавая дополнительное сопротивление вращению и портя стенку скважины. Вместе с тем, выполнение дополнительной грани на внешней боковой поверхности рабочей части резца обеспечивает снижение сопротивления при резании за счет того, что рабочая часть не выступает за границу разбуриваемой скважины, а по границе разбуриваемой скважины вращается только вспомогательная режущая кромка. С внутренней стороны резца, т.е. с той, которая при установке резца в резцедержатель находится ближе к центральной оси скважины, выполнена радиусная выемка, находящаяся в месте The cutter for the drilling tool consists of two main parts: tail and working. The tail part is designed for mounting in the receiving hole (pocket) of the tool holder and provides a stable position of the tool in the production of drilling operations. The working part is directly involved in the drilling of the soil. The optimal position of the working part is such a position in which the resulting vector of cutting forces will be minimal and the cutter's resource maximum, ceteris paribus. Turning the working part of the cutter relative to the tail part allows you to place the tail part of the outermost, forming the diameter of the well, the cutter with the pocket inside an imaginary cylinder of the well, so that they do not rub against the borehole wall, creating additional resistance to rotation and spoiling the borehole wall. At the same time, the execution of an additional face on the outer side surface of the working part of the cutter reduces the resistance during cutting due to the fact that the working part does not protrude beyond the boundary of the drilled well, and only the auxiliary cutting edge rotates along the boundary of the drilled well. From the inside of the cutter, i.e. with the one that is located closer to the center axis of the well when installing the tool into the tool holder, a radius cut is made in place
перехода от хвостовой части резца к рабочей. Форма выемки зависит от технологии ее выполнения. Целесообразно выполнение выемки, в виде участка поверхности, образованной поверхностью второго порядка, имеющей, по меньшей мере, пару центров окружностей. Радиусная выемка служит как для снижения сопротивления при забуривании, так и для снятия концентрации напряжений на участке сопряжения хвостовой и рабочей частей резца. Угол наклона рабочей части от 18 до 31 градусов, обеспечивает оптимальное расположение хвостовой части при оптимальном положении рабочей части для резания грунта, так как угол 18° является минимально допустимым для невывода хвостовой части за границу воображаемого цилиндра скважины, а при угле более 31° произойдет сопряжение корпусов резцедержателей двух соседних резцов.the transition from the tail of the cutter to working. The shape of the excavation depends on the technology of its implementation. It is advisable to perform a notch, in the form of a surface area formed by a surface of the second order, having at least a pair of centers of circles. Radius notch serves both to reduce the resistance when drilling, and to relieve stress concentration at the interface of the tail and working parts of the tool. The inclination angle of the working part is from 18 to 31 degrees, provides the optimal location of the tail section at the optimum position of the working part for cutting the soil, as the angle of 18 ° is minimal for not outputting the tail part beyond the boundary of the imaginary cylinder of the well, and at an angle of more than 31 ° a pairing will occur cases of tool holders of two adjacent incisors.
Главной поверхностью рабочей части резца является та, по которой разбуриваемый грунт сходит в процессе бурения. Задней поверхностью рабочей части является грань, обращенная к поверхности резания (дну скважины). Боковые поверхности содержат радиусную выемку и дополнительную грань, соответственно. Главная и задняя поверхности образуют режущую часть, преимущественно, двумя способами: пересечением и переходом, т.е. в первом случае режущая часть является режущей кромкой, во втором - передней поверхностью, в которую, как описано в частном случае и примерах выполнения, могут быть установлены твердосплавные зубья или иные режущие элементы. Вспомогательные режущие кромки образуются пересечением главной поверхности с боковыми поверхностями.The main surface of the working part of the cutter is the one on which the drilled soil comes off while drilling. The back surface of the working part is the face facing the cutting surface (the bottom of the well). The side surfaces contain a radius notch and an additional face, respectively. The main and rear surfaces form the cutting part, mainly in two ways: by intersection and transition, i.e. in the first case, the cutting part is the cutting edge, in the second - the front surface, in which, as described in the particular case and examples of execution, carbide teeth or other cutting elements can be installed. Auxiliary cutting edges are formed by the intersection of the main surface with the side surfaces.
В рамках настоящего изобретения, резец может быть использован без дополнительного твердосплавного элемента, при условии соответствия материала, из которого он выполнен, требованиям по твердости для производства бурильных работ на соответствующем грунте. Тем не менее, в частном случае, предусмотрено снабжение режущей части резца твердосплавными элементами, улучшающими его эксплуатационные качества. В таком случае, требования к материалу, из которого должен быть изготовлен резец, могут быть снижены. Твердосплавный элемент может быть выполнен как в виде пластины, так и в виде нескольких шипообразных зубьев, что более подробно описано в примерах осуществления изобретения. Твердосплавный элемент может располагаться как непосредственно на. режущей части, так и частично, на главной поверхности. Требования к твердости указанного элемента задаются исходя из твердости In the framework of the present invention, the cutter can be used without an additional carbide element, provided that the material from which it is made conforms to the requirements for hardness for drilling operations on the relevant soil. However, in the particular case, the cutting part of the cutter is provided with carbide elements to improve its performance. In this case, the requirements for the material from which the cutter is to be made can be reduced. The carbide element can be made in the form of a plate, and in the form of several spike-shaped teeth, as described in more detail in the embodiments of the invention. The carbide element can be positioned directly on. cutting part, and partially, on the main surface. The requirements for the hardness of the specified element are based on the hardness
разбуриваемого грунта. Твердосплавный элемент может быть припаян к рабочей части резца, получен нанесением твердосплавного слоя газопламенным напылением, или запрессовкой в предварительно высверленные отверстия на режущей части твердосплавных зубьев.drilled soil. The carbide element can be soldered to the working part of the cutter, obtained by applying a carbide layer by flame spraying, or by pressing into pre-drilled holes on the cutting part of carbide teeth.
Иной частный случай выполнения предполагает выполнение хвостовой части резца в форме усеченной четырехгранной пирамиды. Такая форма выполнения хвостовой части позволяет резцу фиксироваться в приемном отверстии резцедержателя, создавая подпор для резца при бурении и препятствуя повороту резца вокруг оси симметрии хвостовика. Предельные величины углов выбраны с целью обеспечения надежного и удобного монтажа резца в приемное отверстие резцедержателя, равно как и его демонтажа из приемного отверстия резцедержателя.Another particular case of execution involves the execution of the tail part of the cutter in the form of a truncated four-sided pyramid. This form of execution of the tail part allows the tool to be fixed in the receiving hole of the tool holder, creating a support for the tool when drilling and preventing the tool from turning around the axis of symmetry of the shank. The limiting values of the angles are chosen in order to ensure reliable and convenient installation of the cutter in the receiving hole of the tool holder, as well as its removal from the receiving hole of the tool holder.
Угол заострения, т.е. угол между главной и задней поверхностями, (или продолжениями указанных поверхностей, в случае, когда поверхности переходят в режущую часть), в совокупности с передним углом (угол между передней поверхностью и главной плоскостью, в которой лежат ось вращения бур-головки и режущая кромка резца), задним углом (угол между задней поверхностью и задней плоскостью которая перпендикулярна оси вращения бур-головки и проходит через режущую кромку резца) выбраны таким образом, что обеспечивают оптимальное соотношение сил резания к прочности и ресурсу резца при бурении мерзлых глин, суглинков, песков, супесей. При изменении угла заострения в меньшую сторону изменяются соответственно передний и задний углы, что уменьшает силы резания (реактивный крутящий момент и осевое усилие на забой), но ведет к уменьшению прочности и ресурса резца. При увеличении угла заострения получают противоположный результат.The taper angle, i.e. the angle between the main and rear surfaces, (or the continuations of these surfaces, when the surfaces go into the cutting part), together with the front angle (the angle between the front surface and the main plane, in which the axis of rotation of the drill head and the cutting edge of the tool lie ), the back angle (the angle between the back surface and the back plane which is perpendicular to the axis of rotation of the drill head and passes through the cutting edge of the tool) is selected so that they provide the optimum ratio of cutting forces to strength and res Su cutter during drilling of frozen clay, loam, sand, sandy loam. When the taper angle changes to the lower side, the front and rear corners change accordingly, which reduces the cutting forces (reactive torque and axial force on the face), but leads to a decrease in the strength and life of the tool. By increasing the taper angle, the opposite result is obtained.
В частном случае выполнения, дополнительная грань находится под углом от 10 до 25 градусов к плоскости, перпендикулярной главной плоскости рабочей части резца. Такое. расположение позволяет исключить излишний контакт внешней боковой поверхности рабочей части с грунтом при вращательном бурении, в особенности, если резец установлен в непосредственной близости к периферийной (цилиндрической) поверхности скважины.In the particular case of execution, the additional face is at an angle from 10 to 25 degrees to the plane perpendicular to the main plane of the working part of the tool. That is. the arrangement makes it possible to eliminate unnecessary contact of the outer side surface of the working part with the ground during rotary drilling, especially if the cutter is installed in close proximity to the peripheral (cylindrical) surface of the well.
Долото инструмента (породоразушающая часть) для вращательного бурения имеет несколько распределенных по площади основания резцедержателей, каждый из которых содержит открытое монтажное отверстие The tool bit (the breeding part) for rotary drilling has several tool holders distributed throughout the base, each of which contains an open mounting hole
для приема хвостовой части резца. При работе бурильного инструмента все резцы подвержены высоким нагрузкам, а резцы, расположенные ближе к периферии разбуриваемой скважины - особенно высоким нагрузкам, совершают больше работы чем все остальные так как траектория их движения больше, что приводит к наиболее сильному их износу. Вследствие этих повышенных нагрузок принимающий хвостовик крайнего, внешнего резца и резцедержатель также подвержены сравнительно высоким нагрузкам.for receiving the tail of the cutter. During the operation of a drilling tool, all the cutters are subject to high loads, and the cutters located closer to the periphery of the drilled well, especially high loads, do more work than all the others, since the trajectory of their movement is greater, which leads to their strongest wear. Due to these increased loads, the receiving shank of the outer, outer cutter and the tool holder are also subject to relatively high loads.
Вследствие этого, при производстве буровых работ необходимо регулярно заменять изнашивающиеся резцы бурильного оборудования.As a result, in the course of drilling operations, it is necessary to regularly replace the wear tools of drilling equipment.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими схематическими рисунками:The invention is illustrated by the following schematic drawings:
Фиг. 1 - асимметричный резец для бурильного инструмента с двухгранной режущей пластиной, главный вид;FIG. 1 - asymmetric cutter for a boring tool with a dihedral cutting plate, main view;
Фиг. 2 - асимметричный резец для бурильного инструмента с двухгранной режущей пластиной, вид сверху;FIG. 2 is an asymmetric cutter for a drilling tool with a dihedral cutting plate, top view;
Фиг. 3 - асимметричный резец для бурильного инструмента с двухгранной режущей пластиной, вид спереди;FIG. 3 is an asymmetric cutter for a boring tool with a dihedral cutting plate, front view;
Фиг. 4 - асимметричный резец для бурильного инструмента с плоской режущей пластиной, вид сверху;FIG. 4 is an asymmetric cutter for a drilling tool with a flat cutting plate, top view;
Фиг. 5 - асимметричный резец для бурильного инструмента с плоской режущей пластиной, вид спереди;FIG. 5 is an asymmetric cutter for a drilling tool with a flat cutting plate, front view;
Фиг. 6 - асимметричный резец для бурильного инструмента с твердосплавными шипами, вид сверху;FIG. 6 - asymmetric cutter for drilling tools with carbide studs, top view;
Фиг. 7 - асимметричный резец для бурильного инструмента с твердосплавными шипами, вид спереди;FIG. 7 - asymmetric cutter for boring tools with carbide studs, front view;
Фиг. 8 - асимметричный резец для бурильного инструмента с хвостовой частью цилиндрической формы;FIG. 8 is an asymmetrical cutter for a drilling tool with a cylindrical tail;
Фиг. 9 - асимметричный резец для бурильного инструмента с резцедержателем, установленный на бур-головке, общий вид;FIG. 9 is an asymmetric cutter for a boring tool with a tool holder mounted on a drill head, general view;
На фигурах обозначены следующие позиции:The figures indicate the following positions:
1 - резец для бурового инструмента;1 - cutter for drilling tools;
2 - хвостовая часть;2 - tail section;
3 - рабочая часть;3 - working part;
4 - главная поверхность;4 - the main surface;
5 - задняя поверхность;5 - back surface;
6 - радиусная выемка;6 - radius notch;
7 - дополнительная грань;7 - additional side;
8 - режущий элемент;8 - cutting element;
9 - паз хвостовой части;9 - tail groove;
Ниже приведены примеры конкретного осуществления изобретения.Below are examples of specific embodiments of the invention.
Асимметричный резец 1 для бурильного инструмента (фиг. 1-3) содержит корпус, состоящий из хвостовой 2 и рабочей 3 частей. Рабочая часть содержит главную 4 и заднюю 5 поверхности, а также две боковые поверхности. На внутренней боковой поверхности выполнена радиусная выемка 6 для снижения сопротивления при бурении грунта. На внешней боковой поверхности выполнена дополнительная грань 7. Пересекаясь, главная и задняя поверхности образуют режущую часть. На главной поверхности и режущей части размещен породоразрушающий режущий элемент 8. Он может иметь плоскую верхнюю поверхность, ограниченную фронтальной и боковой режущими кромками (фиг. 4, 5), а может содержать две пересекающиеся грани, образующие верхнюю поверхность (фиг. 1-3). Таким образом, в зависимости от механических свойств грунта, для которого предназначен резец, его режущие элементы 8 могут иметь различную форму, в большей или меньшей степени повышающую эффективность разрушения грунта в забое. Так в отличие от описанных выше, режущие элементы могут иметь форму в виде шипов (Фиг. 6, 7), облегчающих разрушение талых грунтов с небольшим содержанием (до 30% по объему) небольших валунов. На хвостовой части резца выполнен паз 9 для фиксации стопорного элемента лепестка резцедержателя.
Для повышения ударной прочности резца прямолинейные кромки могут быть скруглены радиусом.To increase the impact strength of the cutter, the straight edges can be rounded with a radius.
Хвостовая часть резца выполнена в виде четырехгранной усеченной пирамиды с углом между противоположными гранями 3°, Хвостовая часть резца в поперечном сечении имеет форму ромба, с углами 90°. Углы могут быть 75 и 105° соответственно. Поворот рабочей часть резца вокруг продольной оси симметрии хвостовой части выполнен под углом, 21°, а наклон рабочей части относительно вертикальной плоскости симметрии хвостовой части по направлению к центру окружности вращения под углом, 24° (Фиг. 1). Представленное на Фиг. 8 исполнение резца характеризуется выполнением хвостовой части, The tail part of the cutter is made in the form of a tetrahedral truncated pyramid with an angle between the opposite faces of 3 °. The tail part of the cutter in cross section has the shape of a rhombus, with angles of 90 °. Angles can be 75 and 105 ° respectively. The turn of the working part of the cutter around the longitudinal axis of symmetry of the tail part is made at an angle of 21 °, and the inclination of the working part relative to the vertical plane of symmetry of the tail part towards the center of the circle of rotation at an angle of 24 ° (Fig. 1). Presented in FIG. 8 the performance of the cutter is characterized by the execution of the tail,
преимущественно, цилиндрической формы. Такая форма выполнения, соответственно, требует сходной формы приемного отверстия резцедержателя для установки резца. Фиксация резца в приемном отверстии осуществляется шплинтом.mostly cylindrical. This form of execution, respectively, requires a similar shape of the receiving opening of the tool holder to install the cutter. Fixing the cutter in the receiving hole is done with a pin.
Пример размещения резцов, установленных в резцедержатели на бур-головке показан на Фиг. 9.An example of placement of the incisors installed in the tool holders on the drill head is shown in FIG. 9.
Предложенные устройства могут быть изготовлены с использованием известных технологий обработки материалов и машиностроения, применяемых при изготовлении бурового оборудования. Предложенные устройства могут быть использованы, преимущественно, при бурении инженерных скважин в нескальных грунтах, в том числе для бурения мерзлых грунтов.The proposed device can be manufactured using known technologies for processing materials and engineering used in the manufacture of drilling equipment. The proposed device can be used mainly in the drilling of engineering wells in non-rocky soils, including for drilling frozen soils.
Предложенные. варианты реализации изобретения иллюстрируют предпочтительные варианты реализации технического решения. Объем правовой охраны не может быть органичен конкретными примерами исполнения, а определяется формулой изобретения.Proposed. Embodiments of the invention illustrate preferred embodiments of the technical solution. The scope of legal protection cannot be limited to specific examples of execution, but is determined by the claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128632A RU2670306C1 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Asymmetric cutter for a drilling tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128632A RU2670306C1 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Asymmetric cutter for a drilling tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2670306C1 true RU2670306C1 (en) | 2018-10-22 |
Family
ID=63923422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017128632A RU2670306C1 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Asymmetric cutter for a drilling tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670306C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204042U1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-05-04 | Николай Николаевич Базыкин | Hard rock drill |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766029A (en) * | 1954-04-23 | 1956-10-09 | Cincinnati Mine Machinery Co | Adjustable and renewable mounting of cutter bits in cutter chain sockets |
| SU977765A1 (en) * | 1980-04-07 | 1982-11-30 | Государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт угольного машиностроения "Гипроуглемаш" | Device for securing cutting tools of mining machines |
| SU1305296A1 (en) * | 1985-11-27 | 1987-04-23 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Cutting bit for rotary drilling of blast holes |
| US4684176A (en) * | 1984-05-16 | 1987-08-04 | Den Besten Leroy E | Cutter bit device |
| SU682645A1 (en) * | 1977-06-10 | 1988-01-23 | Государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт угольного машиностроения "Гипроуглемаш" | Device for securing cutting tool |
| US5143163A (en) * | 1991-08-29 | 1992-09-01 | Kennametal Inc. | Digging tooth |
| RU2280161C2 (en) * | 2001-05-23 | 2006-07-20 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Rotary cutting tool and fixing bush for above tool fixation |
-
2017
- 2017-08-10 RU RU2017128632A patent/RU2670306C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766029A (en) * | 1954-04-23 | 1956-10-09 | Cincinnati Mine Machinery Co | Adjustable and renewable mounting of cutter bits in cutter chain sockets |
| SU682645A1 (en) * | 1977-06-10 | 1988-01-23 | Государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт угольного машиностроения "Гипроуглемаш" | Device for securing cutting tool |
| SU977765A1 (en) * | 1980-04-07 | 1982-11-30 | Государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт угольного машиностроения "Гипроуглемаш" | Device for securing cutting tools of mining machines |
| US4684176A (en) * | 1984-05-16 | 1987-08-04 | Den Besten Leroy E | Cutter bit device |
| SU1305296A1 (en) * | 1985-11-27 | 1987-04-23 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Cutting bit for rotary drilling of blast holes |
| US5143163A (en) * | 1991-08-29 | 1992-09-01 | Kennametal Inc. | Digging tooth |
| RU2280161C2 (en) * | 2001-05-23 | 2006-07-20 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Rotary cutting tool and fixing bush for above tool fixation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204042U1 (en) * | 2020-09-17 | 2021-05-04 | Николай Николаевич Базыкин | Hard rock drill |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7578080B2 (en) | Cutting tooth for a ground working implement | |
| US4716977A (en) | Specially shaped cutting element for earth boring apparatus | |
| US4838366A (en) | Drill bit | |
| US5467836A (en) | Fixed cutter bit with shear cutting gage | |
| US5829540A (en) | Mine roof drill bit and cutting insert therefor | |
| CN108625788B (en) | Novel pdc and cone combined drill bit | |
| PL109504B1 (en) | Drill bit | |
| US4550791A (en) | Two-prong rotary bit, especially for use with roof drills, and insert therefor | |
| AU2015309212B2 (en) | Drill bit with recessed cutting face | |
| US20130192902A1 (en) | Drill Bit | |
| RU2670306C1 (en) | Asymmetric cutter for a drilling tool | |
| US8418784B2 (en) | Central cutting region of a drilling head assembly | |
| RU2696741C1 (en) | Blade bit with wear-resistant cutting structure (embodiments) | |
| RU2553108C1 (en) | Cutter for rotary drilling | |
| CN210370507U (en) | Boron nitride diamond bit for coal mine | |
| CN1079045C (en) | Rotary impact type twist drill | |
| RU2558097C1 (en) | Four-stage three-bladed rotary bit for rotary blasthole drilling | |
| JP3332842B2 (en) | Drilling cutters and drilling disc cutters | |
| AU715044B2 (en) | Borers | |
| GB2426988A (en) | Tubular drill shoe | |
| CN210738482U (en) | Wear-resisting type of hard rock digs pick soon | |
| GB2149329A (en) | A two-prong rotary bit, especially for use with roof drills, and insert therefor | |
| RU2723779C1 (en) | Rock cutting elements of cutting and cutting-chipping type | |
| CN221299082U (en) | Drilling tooth structure for spiral drilling machine | |
| RU107544U1 (en) | COMBINED WEAPON VANET |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190811 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220127 |