FR2543212A1

FR2543212A1 - Boring tool with diamond cutting inserts

Info

Publication number: FR2543212A1
Application number: FR8404195A
Authority: FR
Inventors: Helmut Muller; Hartwig Pietsch; Norbert Reiter; Julius Sprang
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1984-09-28
Also published as: SE8401486L; SE8401486D0; DE3310632A1

Abstract

The tool (1) has a cylindrical stem (3) with a tapped hole (6) for securing to a boring bar. On top are mounted three equally spaced cutting elements (2), each with an adjacent hole (7) for supplying a boring medium. Each cutting element is approximately triangular in section, with a rounded external surface. Each element has a hard metal base plate (31) with a main external cutting edge (16) and an inner cutting edge (17) sloping down towards the middle. They carry a cutting surface (25) which carries the diamond material layer (39). This layer forms between a quarter and two thirds of the combined area of the cutting edges (16,17). Its thickness is between a third and a half of the thickness of the base plate. The cutting angle of the base plate is between 0 and 15 degrees, and the cutting angle of the diamond insert (32) is between -5 and -25 degrees.

Description

L'invention concerne un fleuret rotatif comportant au moins deux ailes de coupe équipées chacune d'une plaquette de coupe munie d'une are te de coupe intérieure et d'une arête de coupe extérieure, ainsi que d'une pointe de coupe constituée par ces aretes. The invention relates to a rotary mill comprising at least two cutting flanges each equipped with a cutting insert provided with an inner cutting edge and an outer cutting edge, as well as with a cutting tip consisting of these edges.

Le brevet américain 2.740. 611 décrit un fleuret rotatif dont les ailes de coupe comportent des plaquettes de coupe en métal dur. US Patent 2,740. 611 discloses a rotary mill whose cutting wings have hard metal cutting inserts.

Dans la roche très dure, donc abrasive, il n'est guère possible de réaliser en une seule fois des trous de forage de grande longueur compte tenu de l'usure rapide de ce type de fleuret Ce fleuret doit en effet être remplacé frequemment en vue de son réalésage. In very hard rock, so abrasive, it is hardly possible to make at one time drill holes of great length given the rapid wear of this type of foil This foil must indeed be frequently replaced in view its reborage.

Par ailleurs, la revue allemande Erzmetall 35 (1982) n" 11 pressente sur les pages 575 et suivantes, notamment sur la page 579, un fleuret rotatif dont les plaquettes de coupe en métal dur portent sur toute la surface de coupe un revetement en matériau diamante polycristallin d'une épaisseur d'environ 0, 5 mm. Malgre la bonne tenue relative de ces fleurets dans certaines qualités de roches, il arrive que dans les forages étroits et de grande profondeur, les couples de rotation et les forces d'appui élevés conduisent à la deformation des ailes de coupe et provoquent finalement la cassure dLu revêtement diamanté. On the other hand, the German magazine Erzmetall 35 (1982) No. 11 recites on pages 575 and following, in particular on page 579, a rotary foil whose hard metal cutting inserts cover the entire cutting surface with a coating of material polycrystalline diamond with a thickness of about 0.5 mm Despite the good relative performance of these foils in certain grades of rock, it happens that in narrow and deep drilling, torque and support forces High levels lead to the deformation of the cutting wings and finally cause the breakage of the diamond coating.

Il incombe à l'invention de produire un fleuret rotatif dont la durée de vie correspond à celle d'un fleuret rotatif comportant des plaquettes de coupe revêtues d'un matériau diamanté sur toute la surface de coupe, mais dont les risques de cassure sont très nettement infe- rieurs à ceux encourus par un tel fleuret rotatif. It is the object of the invention to produce a rotary foil whose life corresponds to that of a rotary foil comprising cutting inserts coated with a diamond material on the entire cutting surface, but whose risk of breakage is very high. significantly less than those incurred by such a rotating foil.

Le problème ainsi pose est résolu par la présente invention, par le fait que chacune des plaquettes de coupe se compose d'une plaquette de base en métal dur, ainsi que d'une pastille en métal dur, qui constitue l'arête de coupe principale extérieure et une partie de l'are te de coupe principale intérieure et qui, à la surface de coupe constituée par les deux aretes de coupe principale, porte une couche de matériau diamante. L'utilisation d'un enrobage diamanté à la hauteur de l'arete de coupe extérieure la plus sollicitée prolonge sensiblement la durée
d'utilisation, donc la durée de vie, du fleuret par rapport aux outils de perforation traditionnels équipés de pièces en métal dur.The problem thus posed is solved by the present invention, by the fact that each of the cutting inserts consists of a base plate made of hard metal, as well as a hard metal pellet, which constitutes the main cutting edge. and a portion of the inner main cutting are te and which, at the cutting surface constituted by the two main cutting edges, carries a layer of diamond material. The use of a diamond coating at the height of the outermost cutting edge prolongs the duration
of use, therefore the life of the foil compared to traditional perforation tools equipped with hard metal parts.

En limitant la couche diamantée à la seule arete de coupe extérieure ainsi qu'à une partie seulement de l'arête de coupe intérieure, l'on réduit très nettement les prix de fabrication comparés aux fleurets dont la totalité de la surface de coupe est revenue d'une couche diamantée. By limiting the diamond layer to only the outer cutting edge as well as to only a portion of the inner cutting edge, the manufacturing costs are very much reduced compared to the foils whose entire cutting surface has returned. a diamond layer.

Pour autant que llarete de coupe principale extérieure et l'arête de coupe principale intérieure forment un angle obtus qui soit très nettement supérieur à 90 , l'on peut avec une couche diamantée relativement étroite revenir également une grande partie de l'arête de coupe int érieure.Provided that the outer main cutting edge and the inner main cutting edge form an obtuse angle which is very much greater than 90, a relatively narrow diamond layer can also be returned to a large extent of the inner cutting edge. érieure.

En limitant l'angle de coupe négatif à la surface diamantée relativement patit, on dispose d'une place suffisante pour donner aux ailes de coupe la résistance voulue et pour réduire ainsi les risques de cassure de la plaquette de coupe. En disposant la majeure partie de la surface de coupe sous forme d'un angle de coupe neutre, voire positif, on facilite le dégagement de la poussière de forage en arjnLéliorallt ainsi la capacité et la puissance de forage
D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexes. Sur ces dessins la figure 1 est une vue de dessus d'un fleuret a trois ailes de coupe, la figure 2 représente une coupe transversale du fleuret selon la ligne
II-II de la figure 1, la figure 3 représente une projection de la plaquette de coupe avec vue
sur la surface de coupe agrandie, la figure 4 représente une vue latérale de la plaquette de coupe avec
vue dans le sens de la fiche IV de la figure 3. La pastille
diamantée est indiquée par une ligne mixte, la figure 5 représente une coupe transversale selon la ligne V-V de la
plaquette de coupe de la figure 3, et la figure 6 représente une vue de dessus de la plaquette de coupe avec
vue sur les faces de dépouille principales. By limiting the negative cutting angle to the relatively smooth diamond surface, sufficient space is available to give the cutting wings the desired strength and thereby reduce the risk of breakage of the cutting insert. By placing most of the cutting surface in the form of a neutral or even positive cutting angle, the clearance of the drilling dust is facilitated by improving the drilling capacity and power.
Other features and advantages of this invention will emerge from the description below, given solely by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings. In these drawings, FIG. 1 is a plan view of a foil with three cutting wings, FIG. 2 represents a cross section of the foil along the line.
II-II of Figure 1, Figure 3 shows a projection of the cutting insert with a view
on the enlarged cutting surface, FIG. 4 shows a side view of the cutting insert with
in the direction of sheet IV of Figure 3. The pellet
diamond is indicated by a mixed line, Figure 5 shows a cross-section along the line VV of the
cutting insert of Figure 3, and Figure 6 shows a top view of the cutting insert with
view of the main draft faces.

Le fleuret rotatif se compose d'un corps de base 1 et de trois ailes de coupe 2. Le corps de base 1 comporte une tige cylindrique 3 avec deux plateaux de serrage parallèles 4 et un évidement 6 taraudé en 5. L'amenée du fluide de forage se fait au travers des canalisations 7 qui ont été ménagées dans le corps de base 1 et qui relient l'évidement 6 aux compartiments limités chacun par deux ailes de coupe 2. The rotary mill consists of a base body 1 and three cutting wings 2. The base body 1 comprises a cylindrical rod 3 with two parallel clamping plates 4 and a recess 6 tapped in 5. The fluid supply drilling is done through the pipes 7 which have been formed in the base body 1 and which connect the recess 6 to the compartments each limited by two cutting wings 2.

Les ailes de coupe 2 comportent des gradins dont les surfaces d'appui 11 évoluent essentiellement dans le sens de l'avancement "V", ainsi que des surfaces d'appui radiales placées transversalement aux surfaces d'appui 11, c'est-à-dire dans le sens de la coupe "S". Le gradin formé par les surfaces d'appui 11 et 12 loge des pastilles 13 qui sont fixées sur les ailes de coupe 2 à l'aide de vis 14. The cutting wings 2 comprise steps whose bearing surfaces 11 evolve essentially in the direction of travel "V", as well as radial bearing surfaces placed transversely to the bearing surfaces 11, that is to say say in the direction of the "S" section. The step formed by the bearing surfaces 11 and 12 houses pellets 13 which are fixed on the cutting wings 2 by means of screws 14.

La plaquette de coupe 13 présente une arête de coupe principale extérieure 16 et une arête de coupe principale intérieure 17. A la hauteur du point de jonction, entre l'arrête de coupe principale extérieure 16 et l1arete de coupe principale inférieure 17, se trouve la pointe de coupe 19. La plaquette de coupe 13 comporte par ailleurs une surface d'appui arrière 21 et une surface d'appui inférieure 22, qui assurent l'appui contre les surfaces d'appui 11 et 12 des ailes de coupe 2. Les fractions des surfaces situées entre les aretes de coupe principales 16 et 17 et la surface d'appui arrière 21 constituent les faces de dépouille extérieure et intérieure principales 23, 24. La surface entre les ares de coupe principales 16 et 17 et la surface d'appui inférieure 22 constitue la surface de coupe 25. La plaquette de coupe 13 est constituée essentiellement d'une plaque de base ou plaque porteuse 31 d'une épaisseur "B" et d'une pastille 32 d'une épaisseur "b". The cutting insert 13 has an outer main cutting edge 16 and an inner main cutting edge 17. At the junction point, between the outer main cutting edge 16 and the lower main cutting edge 17, is the cutting tip 19. The cutting insert 13 further comprises a rear bearing surface 21 and a lower bearing surface 22, which bear against the bearing surfaces 11 and 12 of the cutting wings 2. The portions of the surfaces between the main cutting edges 16 and 17 and the rear bearing surface 21 constitute the main outer and inner clearance faces 23, 24. The surface between the main cutting ares 16 and 17 and the surface of The lower support 22 constitutes the cutting surface 25. The cutting insert 13 consists essentially of a base plate or carrier plate 31 of a thickness "B" and a pellet 32 having a thickness "b".

A proximité de l'arrête de coupe principale 16, la plaque de base 31 présente un évidement 33 comportant une surface d'appui latérale 34 et une surface d'appui inférieure 35. In the vicinity of the main cutting edge 16, the base plate 31 has a recess 33 having a lateral bearing surface 34 and a lower bearing surface 35.

La pastille 32 présente la forme d'un prisme à base carrée comportant une surface d'appui inférieure et une surface d'appui latérale36, 37. Cette pastille 32 s'appuie par ses faces d'appui 36, 37, contre les surfaces d'appui 34, 35 de l'évidement 33 et se trouve fixée par un procédé de brasure approprié sur la plaque de base 31. L'arête longitudinale de la pastille 32 qui n'est pas touchée par les surfaces d'appui 36, 37, constitue l'arête de coupe principale 16. The pellet 32 has the shape of a square base prism having a lower bearing surface and a lateral bearing surface 36, 37. This pellet 32 is supported by its bearing surfaces 36, 37, against the surfaces of 34, 35 of the recess 33 and is fixed by a suitable brazing process on the base plate 31. The longitudinal edge of the pellet 32 which is not touched by the bearing surfaces 36, 37 , constitutes the main cutting edge 16.

La surface 25' de la pastille 32, décalée par rapport à la surface d'appui latérale 36 sur une distance "b", constitue une fraction de la surface descoupe totale 25. La surface 23' opposée à la surface d'appui inférieure 37 constitue une fraction de la face de dépouille principale extérieure 23. La face extreme 24' de la pastille 32, placée à droite sur la figure 3, constitue une fraction de la surface de dépouille principale intérieure 24 et forme ainsi une fraction 17' de l'arete de coupe principale intérieure 17. The surface 25 'of the wafer 32, offset from the lateral bearing surface 36 by a distance "b", constitutes a fraction of the total cutting surface 25. The surface 23' opposite the lower bearing surface 37 is a fraction of the outer main stripping face 23. The end face 24 'of the wafer 32, located on the right in FIG. 3, constitutes a fraction of the inner main stripping surface 24 and thus forms a fraction 17' of the inner main cutting edge 17.

La surface partielle 25' de la surface de coupe 25 constituée par la pastille 32 porte un revêtement en matériau diamanté polycristallin qui stdtend jusqu'à l'arSte latérale gauche 40 de la figure 3, d'une part, et jusqu'à ltarEte de coupe principale extérieure 16 et jusqu'à la fraction 17' de la surface de coupe principale intérieure 17, d'autre part. The partial surface 25 'of the cutting surface 25 constituted by the wafer 32 carries a coating of polycrystalline diamond material which extends to the left lateral artery 40 of FIG. 3, on the one hand, and up to the edge of the outer main section 16 and up to the fraction 17 'of the inner main cutting surface 17, on the other hand.

La pastille 32 présente sur sa surface de coupe 25', portant un revêtement diamanté, un angle de coupe négatif ïd'environ -10". La fraction de la surface de coupe 25 constituée par la plaque de base 31 présente un angle de coupe neutre (9 = 0". Les fractions 23' et 24' des faces de dépouille principales extérieures et intérieures 23, 24, constituées par la pastille 32, forment un angle de dépouille positif o < ' (et cgtX non représenté sur le dessin). The pad 32 has on its diamond-coated cutting surface 25 'a negative cutting angle θ of about -10 ° C. The fraction of the cutting surface 25 constituted by the base plate 31 has a neutral cutting angle (9 = 0 ") Fractions 23 'and 24' of the outer and inner main flanks 23, 24, formed by the pellet 32, form a positive flank angle o <'(and cgtX not shown in the drawing).

Selon un exemple de réalisation différent, la fraction de la surface de coupe constituée par la plaque de base 31 peut présenter également un angle de coupe positif, ce qui fait que l'arête de coupe intérieure 17 précède, dans le sens S de la coupe la surface de coupe placée sous cette arete 17. According to a different embodiment, the fraction of the cutting surface formed by the base plate 31 may also have a positive cutting angle, so that the inner cutting edge 17 precedes, in the direction S of the cut the cutting surface placed under this edge 17.

Selon encore un autre exemple de réalisation, la plaque de base 31 de la plaquette de coupe 13, au lieu d'entre maintenue par une vis, peut etre fixée sur le corps de base selon une méthode de brasage ou un dispositif de serrage approprie. According to yet another embodiment, the base plate 31 of the cutting insert 13, instead of being held by a screw, can be fixed to the base body according to a brazing method or an appropriate clamping device.

Claims

ELEVENDICATIONS

1 - rotary foil comprising at least two cutting flanges each equipped with a cutting insert, each having an inner cutting edge and an outer cutting edge, and a cutting tip constituted by these ridges, characterized in that each cutting inserts (13) are composed of a hard metal base plate (31) and a hard metal pellet (32) which constitutes the outer main cutting edge (16) and a part thereof of the inner main cutting edge (17), and which at the cutting surface (25) formed by the two main cutting edges (16 and 17) carries a layer of diamond material (39).

2 - rotating foil according to claim 1, characterized in that the sum of the partial lengths of the main cutting edges (16, 1? '), Constituted3 by the layer (39) of diamond material, is between a quarter and two thirds the total length of the main cutting edges (16, 17)

3 - rotary foil according to one of claims 1 or 2, characterized in that the thickness (b) of the pellet (32) is between one third and one half of the thickness (B) of the base plate (31).

4 - Rotary foil according to one of the preceding claims, characterized in that - the cutting angle of the base plate (31) is between 0 and + 15 "- the cutting angle. () Of the pastille (32) is between -5 and - 25 ".