RU2167259C1

RU2167259C1 - Boring bit for rotary drilling

Info

Publication number: RU2167259C1
Application number: RU2000109545A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Прядко; С.И. Прокушенко; Н.А. Полынцев
Original assignee: Прядко Юрий Андреевич; Прокушенко Сергей Иванович; Полынцев Николай Александрович
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: drilling of holes accommodating roof bolting. SUBSTANCE: boring bit includes body with tail part and two points carrying two hard-alloy plates anchored asymmetrically relative to rotation axis which form core-starting section together with internal surfaces of point. Each plate has major cutting edge in the form of polygonal line composed of two unequal sections with point of bend in vertex of point. Relation of projection of larger section of major cutting edge of each plate on to plane parallel to longitudinal axis of boring bit to corresponding projection of lesser section is 2.6-3.0. Relation of projection of larger section of major cutting edge on to longitudinal axis of boring bit to corresponding projection of lesser section is also 2.6-3.0 and relation of height of point to distance between two extreme internal points of major cutting edges of both points amounts to 1.4-1.7. EFFECT: enhanced drilling speed, reduced energy consumption for rock drilling. 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к резцам для вращательного бурения, и может быть использовано при бурении шпуров под анкерную крепь. The invention relates to a rock cutting tool, namely to cutters for rotary drilling, and can be used when drilling holes for anchor support.

Известно, что при бурении породы от конструкции породоразрушающего инструмента зависит очень многое. Поиски рациональной конструкции инструмента ведутся постоянно и в настоящее время известно очень большое количество различных конструкций. It is known that a lot depends on the construction of a rock cutting tool when drilling rock. The search for a rational tool design is ongoing and a very large number of different designs are currently known.

Известен резец для вращательного бурения пород, содержащий корпус с хвостовиком, два образующих рассечку пера с закрепленными на них двумя симметричными относительно оси вращения твердосплавными пластинами, образующими совместно с внутренней поверхностью перьев кернозаходный участок, каждая из пластин выполнена с главной режущей кромкой в виде ломаной линии, состоящей из двух участков, с точкой перегиба в вершине пера (см., например, резец РП-7 К.И. Иванов и др. Техника бурения, М.: Недра, 1987, с. 199). Known cutter for rotary drilling of rocks, containing a housing with a shank, two forming a dissecting pen with two carbide inserts symmetrical with respect to the axis of rotation, forming a core section along with the inner surface of the feathers, each of the plates is made with a main cutting edge in the form of a broken line, consisting of two sections, with an inflection point at the top of the pen (see, for example, RP-7 cutter K.I. Ivanov et al. Drilling technique, M .: Nedra, 1987, p. 199).

Недостатком этого резца, значительно снижающим скорость бурения и увеличивающим энергоемкость разрушения породы, является выполнение твердосплавных пластин симметричными относительно оси вращения резца, а также нерациональное соотношение высоты пера (глубины рассечки) к расстоянию между двумя крайними внутренними точками главных режущих кромок обоих перьев. The disadvantage of this cutter, which significantly reduces the drilling speed and increases the energy consumption of rock destruction, is the implementation of carbide inserts symmetrical with respect to the axis of rotation of the cutter, as well as the irrational ratio of the height of the pen (cutting depth) to the distance between the two extreme internal points of the main cutting edges of both feathers.

Вследствие выполнения твердосплавных пластин симметричными относительно оси вращения резца, происходит удвоение линии резания, т.к. обе пластины своими главными режущими кромками разрушают одну и ту же зону поверхности забоя шпура. Это ведет к снижению удельной осевой нагрузки на режущие кромки, уменьшению углубления резца за один оборот, т.е. снижению скорости бурения. Увеличенная глубина рассечки ведет к скоплению шлама в полости кернообразования и, как следствие, его переизмельчению и повышению энергоемкости бурения. Due to the implementation of carbide inserts symmetrical about the axis of rotation of the cutter, the cutting line is doubled, because both plates with their main cutting edges destroy the same area of the surface of the bottom hole. This leads to a decrease in the specific axial load on the cutting edges, to a decrease in the recess of the cutter per revolution, i.e. decrease in drilling speed. The increased depth of cut leads to the accumulation of sludge in the core formation cavity and, as a result, to its regrinding and to increase the energy consumption of drilling.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является резец для вращательного бурения, содержащий корпус с хвостовиком, два образующих рассечку пера с закрепленными на них двумя асимметричными относительно оси вращения твердосплавными пластинами, образующими совместно с внутренней поверхностью перьев кернозаходный участок, каждая из пластин выполнена с главной режущей кромкой в виде ломаной линии, состоящей из двух разновеликих участков, с точкой перегиба в вершине пера (см. , например, авторское свидетельство СССР N 1620588, М.кл. E 21 В 10/42, 15.01.91). The closest in technical essence and the achieved result to the present invention is a cutter for rotary drilling, comprising a body with a shank, two forming a cut of the pen with two carbide plates asymmetric with respect to the axis of rotation, forming a core section along with the inner surface of the feathers, each of the plates made with the main cutting edge in the form of a broken line, consisting of two different sections, with an inflection point at the top of the pen (see, for example, vtorskoe Certificate USSR N 1620588, M.kl. E 21 10/42, 1/15/91).

Этот резец за счет выполнения твердосплавных вставок асимметричными относительно оси вращения резца, имеет лучшие эксплуатационные показатели, чем резец РП-30. Однако принятые в нем соотношения геометрических размеров асимметричных пластин и высоты перьев не обеспечивают оптимальной работы резца, особенно при бурении вертикальных восходящих шпуров под анкерную крепь. This cutter, due to the performance of carbide inserts asymmetric with respect to the axis of rotation of the cutter, has better operational performance than the RP-30 cutter. However, the ratios of the geometric dimensions of the asymmetric plates and the heights of the feathers adopted in it do not ensure the optimal operation of the cutter, especially when drilling vertical ascending holes for anchor support.

В то же время, эмпирическим путем посредством проведения большого числа экспериментов, было установлено, что при определенных соотношениях геометрических размеров твердосплавных асимметричных пластин, а, конкретно, расположения в пространстве главной режущей кромки каждой из пластин, а также при достижении определенного соотношения между высотой и диаметром образующегося при бурении керна, можно значительно повысить скорость бурения при тех же характеристиках эксплуатационного оборудования. At the same time, empirically, through a large number of experiments, it was found that with certain ratios of the geometric dimensions of the carbide asymmetric inserts, and, specifically, the location in space of the main cutting edge of each of the inserts, as well as when a certain ratio between height and diameter is achieved formed during core drilling, it is possible to significantly increase the drilling speed with the same characteristics of production equipment.

Технический результат, достигаемый применением резца для вращательного бурения по настоящему изобретению, заключается в повышении скорости бурения и снижению энергозатрат на разрушение буримой породы. Это достигается за счет того, что в резце для вращательного бурения, содержащем корпус с хвостовиком, два пера, образующих рассечку, с закрепленными на них двумя асимметричными относительно оси вращения твердосплавными пластинами, образующими совместно с внутренней поверхностью перьев кернозаходный участок, а каждая из пластин выполнена с главной режущей кромкой в виде ломаной линии, состоящей из двух разновеликих участков, с точкой перегиба в вершине пера, отношение проекции на плоскость, перпендикулярную продольной оси резца большего участка главной режущей кромки каждой из пластин к соответствующей проекции меньшего участка, составляет 2,6-3,0, отношение проекции большего участка главной режущей кромки на продольную ось резца к соответствующей проекции меньшего участка составляет 2,6-3,0, а отношение высоты пера (глубины рассечки) к расстоянию между двумя крайними внутренними точками главных режущих кромок обоих перьев составляет 1,4-1,7. The technical result achieved by the use of the rotary drilling cutter of the present invention is to increase the drilling speed and reduce energy consumption for the destruction of drill rock. This is achieved due to the fact that in a rotary drilling cutter containing a body with a shank, two feathers forming a cut, with two carbide plates asymmetric relative to the axis of rotation fixed to them, forming a core section along with the inner surface of the feathers, and each of the plates is made with the main cutting edge in the form of a broken line, consisting of two different-sized sections, with an inflection point at the top of the pen, the ratio of projection onto a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cutter is larger section of the main cutting edge of each of the plates to the corresponding projection of the smaller section is 2.6-3.0, the ratio of the projection of the larger section of the main cutting edge to the longitudinal axis of the cutter to the corresponding projection of the smaller section is 2.6-3.0, and the ratio of height pen (cutting depth) to the distance between the two extreme internal points of the main cutting edges of both feathers is 1.4-1.7.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен резец для вращательного бурения (фронтальная проекция). The invention is illustrated by the drawing, which shows a cutter for rotary drilling (frontal projection).

Резец содержит корпус 1 с хвостовиком 2, два пера 3, образующих рассечку 4, с закрепленными на них двумя асимметричными относительно оси вращения твердосплавными пластинами 5, образующими совместно с внутренней поверхностью перьев 4 кернозаходный участок. Каждая из пластин выполнена с главной режущей кромкой 6 в виде ломаной линии, состоящей из двух разновеликих участков, с точкой 7 перегиба в вершине пера. Отношение величины "а" проекции большего участка главной режущей кромки на горизонтальную плоскость к величине "b" проекции меньшего участка главной режущей кромки на горизонтальную плоскость составляет 2,6-3,0. The cutter contains a housing 1 with a shank 2, two feathers 3, forming a cut 4, with two carbide plates 5 asymmetric with respect to the axis of rotation fixed to them, forming a core section together with the inner surface of the feathers 4. Each of the plates is made with the main cutting edge 6 in the form of a broken line, consisting of two different sections, with an inflection point 7 at the top of the pen. The ratio of the magnitude "a" of the projection of a larger portion of the main cutting edge on the horizontal plane to the magnitude "b" of the projection of the smaller portion of the main cutting edge on the horizontal plane is 2.6-3.0.

При таком соотношении указанных величин зона забоя шпура, одновременно обрабатываемая главными режущими кромками 6 обоих перьев 3, сведена к минимуму, что повышает удельную осевую нагрузку на лезвия и исключает переизмельчение бурового шлама. With such a ratio of the indicated values, the borehole bottom zone, which is simultaneously machined by the main cutting edges 6 of both feathers 3, is minimized, which increases the specific axial load on the blades and eliminates overgrinding of drill cuttings.

Вторым важным параметром данного резца является отношение величины "c", являющейся проекцией большего участка главной режущей кромки 6 на продольную ось резца к величине "e" - проекции меньшего участка главной режущей кромки 6 на продольную ось резца. Эта величина в данном резце составляет 2,6-3,0 и определяет соотношение углов наклона участков главной режущей кромки 6 к плоскости забоя. Данный оптимальный промежуток определен в процессе проведения экспериментальных исследований. The second important parameter of this cutter is the ratio of the value "c", which is the projection of a larger portion of the main cutting edge 6 on the longitudinal axis of the cutter to the value "e" - the projection of the smaller portion of the main cutting edge 6 on the longitudinal axis of the cutter. This value in this cutter is 2.6-3.0 and determines the ratio of the angles of inclination of the sections of the main cutting edge 6 to the face plane. This optimal interval was determined in the process of conducting experimental studies.

Третье соотношение, в большой степени определяющее работу настоящего резца, является отношение высоты пера 3 "H" к диаметру образующегося керна или к расстоянию "d" между двумя крайними внутренними точками главных режущих кромок 6 обоих перьев 3. Это отношение составляет 1,4-1,7. Данное отношение также является эмпирической величиной, определенной в процессе проведения экспериментов. The third ratio, to a large extent determining the operation of the real cutter, is the ratio of the height of the pen 3 "H" to the diameter of the core formed or to the distance "d" between the two extreme internal points of the main cutting edges 6 of both feathers 3. This ratio is 1.4-1 , 7. This ratio is also an empirical quantity determined during the experiment.

Резец описываемой конструкции применяется преимущественно при бурении шпуров под анкерную крепь. При этом периферия забоя шпура обрабатывается главными режущими кромками 6 обоих перьев 3. Стенки шпура обрабатываются наружными боковыми режущими кромками 8, а внутренние боковые режущие кромки 9 формируют центральную керновую часть, которая впоследствии раздавливается и выносится из шпура в виде крупных породных сколов, что снижает энергоемкость разрушения породы и ведет к повышению скорости бурения. The cutter of the described design is used mainly when drilling holes for anchor support. In this case, the periphery of the borehole bottom is machined by the main cutting edges 6 of both feathers 3. The borehole walls are machined by the outer side cutting edges 8, and the inner side cutting edges 9 form the central core part, which is subsequently crushed and removed from the borehole in the form of large rock chips, which reduces energy consumption destruction of the rock and leads to an increase in drilling speed.

Claims

A rotary drilling cutter, comprising a body with a shank, two feather cuttings with two carbide inserts asymmetric with respect to the axis of rotation, forming a core section along with the inner surface of the feathers, each of the plates is made with a main cutting edge in the form of a broken line, consisting of two different-sized sections, with an inflection point at the top of the pen, characterized in that the ratio of the projection onto a plane perpendicular to the axis of the cutter of a larger section of the main cutting the flanges of each of the plates to the corresponding projection of the smaller section is 2.6 - 3.0, the ratio of the projection of the larger section of the main cutting edge to the longitudinal axis of the cutter to the corresponding projection of the smaller section is 2.6 - 3.0, and the ratio of the height of the pen to the distance between the two extreme internal points of the main cutting edges of both feathers is 1.4 - 1.7.