SU1114779A1

SU1114779A1 - Single-cutter drilling bit

Info

Publication number: SU1114779A1
Application number: SU823493086A
Authority: SU
Inventors: Родион Михайлович Богомолов; Леонард Григорьевич Бутаков; Юлия Александровна Саморокова; Владимир Иванович Заворухин
Original assignee: Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш"
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-06-01
Publication date: 1984-09-23

Abstract

1. БУРОВОЕ ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус с наклонной цапфой и установленную на ней сферическую шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, оснащенную вставками с рабочими головками , кромка которых образована двум поверхност ми, одна из которых , ориентированна в сторону вращени - выпукла , отличающеес тем, что, с целью повьпиени его эффективности в работе путем исключени непоражаемых участков забо , режуща кромка вставок выполнена по радиусу RI,, св занному с радиусом долота Pvg соотношением Ь рд 0,9-1,1, а длцна ее Lr св зана с Rg соотношением Уи 0,38-0,58. 2. Долото по п. 1, отличающеес тем, что, с целью самозатачивани режущей кромки и лучшего удалени разрушенной породы, друга (О поверхность рабочей головки вставки, ориентированна в сторону, противоположную вращению корпуса, имеет вогнутую форму. Jib Nj ;01. A single-bit drilling drill bit, comprising a housing with an inclined pin and a spherical roller cutter mounted on it centered on the intersection of the axes of the bit and the pin, fitted with inserts with working heads, the edge of which is formed by two surfaces, one of which is oriented in the direction of rotation - convex, characterized in that, in order to improve its performance by eliminating non-invasive downhole areas, the cutting edge of the inserts is made along the radius RI, associated with the radius of the Pvg bit by the ratio L rd 0.9-1.1, and for at its Lr associated with Rg ratio Vu 0,38-0,58. 2. Chisel according to claim 1, characterized in that, for the purpose of self-sharpening the cutting edge and better removal of broken rock, the other (O, the surface of the working head of the insert, oriented in the direction opposite to the rotation of the body, has a concave shape. Jib Nj; 0

Description

1111 Изобретение относитс к породоразрушающему инструменту, а именно к одношарошечным буровым долотам. Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонной цапфой, на которой посредством запорного пальца установлена коническа шарошка, армированна твердосплавными зубками со сферической рабочей головкой . Основным недостатком данного доло- 1 та вл етс то, что коническа шарошка имеет значительно меньшие размеры, чем диаметр скважины, поэтому в процессе работы долота шарошка перекатываетс вокруг оси скважины. Это 1 чет за собой уменьшение устойчивости волота и возникновение поперечных Kcut лебаний шарсмики, что снижает эффективность работы долота, что усугубл етс малой вооруженностью долота и малым 2 ресурсом работы опоры. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому: результату вл етс буровое одношарошечное долото, содержащее корпус с на клонной цапфой и установленную на ней сферическую Шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, осна щенную вставками с рабочими головками , режуща кромка которых образована двум поверхност ми, одна из которых, ориентированна в сторону вращени корпуса , выпукла . Использование сферической шарощки позвол ет увеличить во оруженность и мощность опоры и обеспечивает плавную, без больших динамических ударов работу шарошки 2j . Однако примен емые дл вооружени шарошки вставки цилиндрической формы с указанной рабочей головкой не обеспёчивают эффективной работы долота из-за резкого снижени механической скорости бурени даже при небольшом износе твердосплавных вставок и невозможности обеспечени достаточно полного перекрыти забо вставками цилиндрической формы, заз-оры между которыми, исход из услови технологичности изготовлени , должны быть не менее диаметра хвостовика вставок . Цель изобретени - повьш1ение эффективности работы долота путем исключени непоражаемых участков забо , обеспечени самозатачивани режущей кромки и лучшего удалени разрушенной породы. . 9 Цель достигаетс тем, что в буровом одношарошечном долоте, содержащем корпус с наклонной цапфой и установленную на ней сферическую шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, оснащенную вставками с рабочими головками, режуща кромка которых образована двум поверхност ми , одна из. крторых ориентированна в сторону вращени корпуса , выпукла , режуща кромка вставок выполнена по радиусу Rt, св занному с радиусом долота Rg соотношением Ь/р 0,9-1,1, а длина ее L св зана с Rg соотношением / ,58. При этом друга поверхность рабочей головки вставки, ориентированна в сторону, противополс сную вращению корпуса, имеет вогнутую форму. На фиг. 1 изображен общий вид долота с продольной схемой размещени вставок на фиг. 2 - вставка, вид сбоку, на фиг. 3 - то же, план; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2 на жг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 2f ка фиг. 6 - схема размещени вставок на шарошке. Буровое долото включает корпус 1 и сферическую шарошку 2, армированную тве15досплавными вставками 3, которые в зависимости от свойств разбуриваемых пород могут устанавливатьс под различными углами к продольной оси шарошки. Режуща кромка 4 рабочей головки 5 вставки 3 образов на двум поверхност ми: выпуклой 6, ориентированной в сторону вращени корпуса 1, и вогнутой 7. Заостренна выпукло-вогнута кромка 4 может быть образована по разному, например пересечением двух торов, имеющих одну ось. При этом радиус на вогнутой поверхности Rj меньше ради-, уса RJ поверхности тора на выпуклой стороне. При необходимости на вогнутой стороне могут быть размещены поперечные ребра жесткости. Длина Li режущей кромки составл ет (0,380|58 )Rg, а радиус ее Rj равен 0,91 ,1, радиуса долота Rg. Основание 8 вставки 3 может иметь различную форму , обеспечивающую надежное ее .закрепление в теле шарошки 2 любым известным способом - пайкой, завальцовкой , заливкой твердеющим материалом, и т.д. Угол наклона вставок 3 относительно радиуса шарошки 2 выбираетс 1111 The invention relates to a rock cutting tool, namely to single cone drill bits. A roller bit is known, which includes a housing with an inclined trunnion, on which a conic roller cutter, reinforced with carbide teeth with a spherical working head, is installed by means of a locking pin. The main disadvantage of this bit is that the tapered roller cutter is much smaller than the borehole diameter, therefore, in the process of the bit work, the roller cutter rolls around the borehole axis. This is 1 even for a reduction in the stability of the groove and the occurrence of Kcut transverse shansmiki, which reduces the efficiency of the bit, which is aggravated by the small arm of the bit and a small 2 resource of the support. The closest to the invention is the technical essence and the achieved: the result is a single-bit drill bit, containing a body with a clone pin and a spherical Sharoshka installed on it with the center at the intersection of the axes of the bit and axle, equipped with inserts with working heads, the cutting edge of which is formed by two surfaces, one of which, oriented in the direction of rotation of the body, is convex. The use of a spherical ball-cutter increases the weaponry and power of the support and ensures smooth work of the roller cutter 2j without large dynamic impacts. However, cylindrical inserts used for arming the cutter with the specified working head do not ensure the effective operation of the bit due to a sharp decrease in the mechanical drilling rate even with slight wear of carbide inserts and the impossibility of ensuring a sufficiently complete blocking of the cylindrical flank inserts, the gaps between which, From the condition of manufacturability, there must be no less than the shank diameter of the inserts. The purpose of the invention is to improve the performance of the bit by eliminating innocent downhole areas, ensuring self-sharpening of the cutting edge and better removal of broken rock. . 9 The goal is achieved by the fact that in a single-bit drill bit, containing a housing with an inclined pin and a spherical roller mounted on it centered at the intersection of the axes of the bit and pin, equipped with inserts with working heads, cutting the edge of which is formed by two surfaces, one of them. respectively, oriented in the direction of rotation of the body, convex, the cutting edge of the inserts is made along the radius Rt associated with the bit radius Rg by the ratio L / p 0.9-1.1, and its length L is associated with the Rg by the ratio I, 58. At the same time, the surface of the working head of the insert, which is oriented in the direction opposite to the rotation of the housing, has a concave shape. FIG. 1 shows a general view of a bit with a longitudinal arrangement of inserts in FIG. 2 is an inset, side view, in FIG. 3 - the same plan; in fig. 4 is a section A-A in FIG. 2 on the burn 5 is a section BB in FIG. 2f ka of FIG. 6 shows the arrangement of inserts on the roller cutter. The drill bit includes a housing 1 and a spherical roller cutter 2 reinforced with hard alloy inserts 3, which, depending on the properties of the rock being drilled, can be set at different angles to the longitudinal axis of the cutter. The cutting edge 4 of the working head 5 of the insert 3 has images on two surfaces: a convex 6, oriented in the direction of rotation of the housing 1, and a concave 7. The pointed convex-concave edge 4 can be formed differently, for example, by intersection of two tori having the same axis. In this case, the radius on the concave surface Rj is smaller than the radius of the torus surface on the convex side. If necessary, transverse stiffeners can be placed on the concave side. The length Li of the cutting edge is (0.380 | 58) Rg, and its radius Rj is 0.91, 1, the bit radius Rg. The base 8 of the insert 3 can have a different shape, ensuring its reliable fixing in the body of the roller cutter 2 by any known method - soldering, rolling, pouring hardening material, etc. The angle of inclination of the inserts 3 relative to the radius of the cutter 2 is selected

из услови обеспечени наилучшего самозатачивани режущей кромки во врем бурени .to ensure the best possible self-sharpening of the cutting edge during drilling.

На фиг. 2-6 показан вариант с плоким основанием и боковыми плоскими гран ми, выполненными со скосом под острым углом об в сторону рабочей породоразрушающей кромки. Короткие торщ. вставки могут иметь плоскую или цилиндрическую поверхность (на фиг. 3 показано пунктиром).FIG. Figures 2-6 show a version with a flat base and lateral flat edges made with a bevel at an acute angle about in the direction of the working rock cutting edge. Short floor inserts may have a flat or cylindrical surface (shown in Fig. 3 by the dotted line).

Фрезерованный паз - гнездо также выполн етс различной формы, ответной форме вставки 3, например с таким же углом ct . , . The milled slot-socket is also made of a different form, the reciprocal form of the insert 3, for example, with the same angle ct. ,

Величина угла заострени режущей кромки А выбираетс с учетом прочностных свойств разбуриваемых пород, величины трени и эффективности резани ,The angle of the sharp edge of the cutting edge A is selected taking into account the strength properties of the drilled rocks, the amount of friction and cutting efficiency,

Предлагаема выпукло-вогнута форма обеспечивает легкий и интенсивный сход стружки породы по вогнуто поверхности, а выпукла обратна поверхность обеспечивает максимальную прочность режущего клина (например, по сравнению с обратной плоской поверхностью ) .The proposed convex-concave shape provides an easy and intensive gathering of rock chips over the concave surface, and the convex reverse surface provides the maximum strength of the cutting wedge (for example, compared to the reverse flat surface).

Выполнение радиуса режущей кромки RK равным 0,9-1,1 радиуса долота Rj обусловленно допусками на изготовление вставок и самого долота и кинематикой работы одношарошечного долота, при которой во врем вращени щарошки 2 вставки 3 осуществл The execution of the cutting edge radius RK equal to 0.9-1.1 of the bit radius Rj is determined by the tolerances for the production of the inserts and the bit itself and the kinematics of the single-bit bit operation, during which during the rotation of the sharoshka 2 of the insert 3

«от сложное планетарное пространствен ное перемещение по поверхности сферы диаметром, равным диаметру долота.“From a complex planetary spatial displacement along the surface of a sphere with a diameter equal to the diameter of the bit.

Выполнение радиуса режущей кр.омки 4 меньше 0,9 Rg ведет к образованию неперекрытых зон на забое, так . как в зтом случае уменьшаетс контактна поверхность вставок с забоем, а при выполнении режущей кромки с радиусом , больше 1,1 Rg, ухудшаетс вписываейость шарошки в заданный диаметр , причем в этом случае в работе участвуют только концевые участки режущей кромки 4.Performing the radius of the cutting edge of the blade 4 less than 0.9 Rg leads to the formation of undisguised zones on the bottom, so. as in this case, the contact surface of the inserts with the bottom is reduced, and when the cutting edge is made with a radius greater than 1.1 Rg, the fit of the cone into a predetermined diameter deteriorates, and in this case only the ends of the cutting edge 4 are involved.

Выбор длины LI режущей кромки 4, равной 0,38-0,58, позвол ет резко увеличить перекрытие забо , исключив непоражаемые участки, ширина которых определ етс величиной зазора между вставками. Ликвидащ1 непоражаемых участков на забое обеспечивает повьш1ение механической скорости бурени .The choice of the length LI of the cutting edge 4, equal to 0.38-0.58, makes it possible to dramatically increase the overlap of the bottom, excluding non-invasive areas, the width of which is determined by the size of the gap between the inserts. Liquidating the innocent areas at the bottom provides for increasing the mechanical speed of drilling.

Таким образом, применение вставок предлагаемой формы дл вооружени одношарошечных долот позвол ет повысить эффективность работы последних за счет самозатачивани режущей кроМКи, минимального темпа прироста контактной поверхности при абразивном износе вставок, лучшего удалени разрушенной породы по вогнутой поверхности и исключени непоражаемых участков на забое .Thus, the use of inserts of the proposed form for armament of single-cone bits makes it possible to increase the efficiency of the latter due to self-sharpening cutting edge, the minimum growth rate of the contact surface with abrasive wear of the inserts, better removal of broken rock on the concave surface and elimination of intact areas on the bottom.

фиг 6Fig 6

Claims

1. DRILLING SINGLE-TORCH CHISEL, containing a body with an inclined pin and mounted on it a spherical cone with a center at the intersection of the axes of the bit and the pin, equipped

It is illustrated by inserts with working heads, the cutting edge of which is formed by two surfaces, one of which, oriented in the direction of rotation, is convex, characterized in that, in order to increase its efficiency in work by eliminating unaffected sections of the bottom, the cutting edge of the inserts is made in radius R ^ associated with the radius of the bit Rg by the ratio ^ b / p _a = 0.9-1.1, and for its length Lr is connected with. Rg with the ratio ^L b / _R9 = 0.38-0.58.

2. Chisel pop. 1, characterized in that, in order to self-sharpen the cutting edge and better remove the destroyed rock, the other surface of the working head of the insert, oriented in the direction opposite to the rotation of the body, has a concave shape.

.su _nu 1114779>