RU2510449C1 - Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns - Google Patents
Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510449C1 RU2510449C1 RU2012155467/03A RU2012155467A RU2510449C1 RU 2510449 C1 RU2510449 C1 RU 2510449C1 RU 2012155467/03 A RU2012155467/03 A RU 2012155467/03A RU 2012155467 A RU2012155467 A RU 2012155467A RU 2510449 C1 RU2510449 C1 RU 2510449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crown
- cutters
- shank
- inner rings
- female
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроительной и горной промышленности, в частности к пазовым соединениям с натягом, и может быть использовано при креплении пластинчатых резцов к корпусу буровых коронок.The invention relates to the engineering and mining industries, in particular to slotted joints with interference fit, and can be used for fastening plate cutters to the body of drill bits.
Известен способ соединения твердосплавных резцов к корпусу буровых коронок пайкой при температуре 950-970°C [1]. Достоинством соединения резцов пайкой является возможность крепления резцов к корпусу кольцевой коронки с минимальной шириной. При этом в самозатачивающихся коронках резцы могут быть использованы почти на 100%. Однако существенным недостатком способа соединения пайкой является нагрев твердосплавных резцов и стального корпуса коронки, коэффициент теплового расширения которых отличается почти в два раза. Вследствие этого температурные напряжения в зоне пайки вызывают преждевременный выход из строя резцов буровых коронок.A known method of connecting carbide cutters to the body of the drill bits by soldering at a temperature of 950-970 ° C [1]. The advantage of connecting the cutters by soldering is the ability to attach the cutters to the body of the annular crown with a minimum width. At the same time, in self-sharpening crowns, incisors can be used almost 100%. However, a significant drawback of the method of soldering is the heating of carbide cutters and the steel body of the crown, the coefficient of thermal expansion of which differs almost twice. As a result of this, thermal stresses in the soldering zone cause premature failure of the drill bit cutters.
Известен способ соединения твердосплавных вставок с корпусом шарошечных и ударных долот запрессовкой в цилиндрические гнезда [2]. Благодаря механическому креплению этих вставок термические напряжения во вставках отсутствуют. Механические напряжения в твердосплавных вставках от их запрессовки в стальные корпуса долот незначительны, ввиду высокого модуля упругости твердого сплава по сравнению со сталью. Однако существенным недостатком способа прессового соединения в породоразрушающих инструментах является то, что оно приемлемо только для цилиндрических вставок, работающих в условиях осевого давления или удара. В условиях значительных тангенциальных сил резания и узкого кольцевого забоя прессовое соединение малоприменимо из-за невозможности обеспечения надежной работы соединения.A known method of connecting carbide inserts with a roller cone and hammer drill bits by pressing into cylindrical nests [2]. Due to the mechanical fastening of these inserts, there are no thermal stresses in the inserts. Mechanical stresses in carbide inserts from being pressed into steel bit bodies are insignificant, due to the high elastic modulus of the hard alloy compared to steel. However, a significant drawback of the press joint method in rock cutting tools is that it is acceptable only for cylindrical inserts operating under axial pressure or impact. In conditions of significant tangential cutting forces and a narrow annular face, the press joint is of little use due to the impossibility of ensuring reliable operation of the joint.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ соединения двух листов методом холодной обработки давлением и устройство для его осуществления [3]. Суть способа соединения заключается в том, что два листа соединяются путем надрезки одного из листов и продавливания материала другого в надрезы первого с выдавливанием материала за надрезы с образованием закраин. Положительной особенностью этого способа соединения являются возможность придания необходимой формы (закраин) выдавленному материалу для соединения деталей, чем достигается надежное соединение без вспомогательных элементов и операций. Если сравнить с точечной сваркой, то нет теплового действия, вызывающего коробления листов. Недостаток - узкая область применения, ограниченная тонкими листами, что делает невозможным его применение во многих областях техники, например, в креплении резцов в буровых коронках. Однако более тщательный анализ положительных качеств данного способа позволяет принять его как прототип предлагаемого нового способа соединения резцов к буровой коронке.The closest in technical essence and the achieved effect is the method of joining two sheets by cold forming and a device for its implementation [3]. The essence of the joining method is that two sheets are joined by cutting one of the sheets and forcing the material of the other into cuts of the first with extrusion of the material behind the cuts with the formation of edges. A positive feature of this method of connection is the ability to give the necessary shape (edges) to the extruded material for connecting parts, thereby achieving a reliable connection without auxiliary elements and operations. Compared to spot welding, there is no thermal effect causing warping of the sheets. The disadvantage is a narrow scope, limited to thin sheets, which makes it impossible to use it in many areas of technology, for example, in the attachment of cutters in drill bits. However, a more thorough analysis of the positive qualities of this method allows you to accept it as a prototype of the proposed new method of connecting cutters to the drill bit.
Таким образом, может быть поставлена задача значительного уменьшения внутренних напряжений в буровых резцах кольцевых коронок путем применения некоторых операций способа соединения двух листов. При решении этой задачи достигается определенный технический результат, выражающийся в повышении проходки на буровую коронку или нагрузки на коронку с целью бурения ею более крепких пород.Thus, the task can be set to significantly reduce internal stresses in the drill bits of the annular crowns by applying some operations of the method of joining two sheets. When solving this problem, a certain technical result is achieved, expressed in increasing the penetration of the drill bit or the load on the crown with the aim of drilling stronger rocks.
Поставленная задача решается тем, что сначала буровую коронку снабжают охватывающим и внутренним кольцами, устанавливают их во встречные углубления корпуса коронки, а пластинчатые резцы устанавливают впритык к набегающей стороне радиального промывочного паза, заводя хвостовик резцов между охватывающим и внутренним кольцами, далее с помощью наружных и внутренних пуансонов задавливают до середины ширины радиального паза корпуса коронки охватывающее и внутреннее кольца до взаимного контакта и выдавливают материал охватывающего и внутреннего кольца из-под торца пуансонов до силового контакта с хвостовиком резцов, при этом хвостовик прижимается к набегающей стороне радиального паза, а образовавшиеся впадины соединяются в одну полость с наружными и внутренними промывочными каналами.The problem is solved by first providing the drill bit with the female and inner rings, installing them in the counter recesses of the crown body, and lamellar cutters installed right next to the running side of the radial flushing groove, turning the shank of the cutters between the female and inner rings, then using the outer and inner rings the punches are crushed to the middle of the width of the radial groove of the crown body of the female and the inner ring to mutual contact and squeezed the material of the female and the inside rennego ring from the end of the punch to force contact with the shank cutter, the shank is pressed against the upwind side of the radial slot and connected depressions formed in a single cavity with external and internal flushing channels.
Дальнейшие возможные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов 2-4 формулы изобретения.Further possible embodiments follow from dependent claims 2-4.
В соответствии с п.2 изобретения, пуансоны приводятся в периодический ударный контакт.In accordance with
В соответствии с п.3 изобретения, для упрощения установки внутренний диаметр охватывающего кольца берут равным или большим наружного диаметра коронки, а высоту охватывающего и внутреннего колец и глубину углублений на корпусе коронки берут равными и рассчитывают по формулеIn accordance with
n - число пазов;n is the number of grooves;
h - ширина радиального паза.h is the width of the radial groove.
Далее по изобретению для облегчения установки внутреннего кольца перед сборкой предварительно деформируют по внутреннему диаметру и радиальным пазам корпуса кольцевой буровой коронки.Further, according to the invention, to facilitate the installation of the inner ring before assembly, the inner diameter and radial grooves of the body of the annular drill bit are pre-deformed.
Продавливание охватывающего и внутреннего колец в радиальные пазы, вызывает натяг по внешней и внутренней стороне хвостовика резцов, а выдавливание материала охватывающего и внутреннего колец приводит к прижатию хвостовика резцов к стенке паза корпуса коронки. Таким образом, предлагаемый способ изготовления соединения резцов к коронке обеспечивает их надежное крепление к корпусу коронки.Squeezing the female and inner rings into radial grooves causes an interference fit on the outer and inner sides of the cutter shank, and squeezing the material of the female and inner rings leads to pressing the cutter shank against the wall of the groove of the crown body. Thus, the proposed method of manufacturing the connection of the cutters to the crown ensures their reliable fastening to the body of the crown.
Предлагаемый способ изготовления пазового соединения, несмотря на многооперационность, технологичен при осуществлении и обладает высокой точностью. Высокоамплитудное циклическое тепловое и механическое действие на резец в узлах крепления во время бурения не вызывает его разрушения из-за внутренних напряжений, так как исключена пайка. Изготовление данного соединения продавливанием охватывающего и внутреннего кольца в радиальные пазы корпуса коронки не только фиксирует резцы, но и восстанавливает сообщение между внутренними и внешними промывочными каналами. Таким образом, предлагаемый способ изготовления соединения позволяет применять его для крепления резцов в буровых коронках и в некоторых случаях отказаться от пайки, вызывающей внутренние напряжения в резцах и их преждевременный выход из строя. В силу вышесказанного считаем, что наше предложение обладает новизной и изобретательским уровнем.The proposed method of manufacturing a groove joint, despite the multi-operation, is technologically advanced and has high accuracy. High-amplitude cyclic thermal and mechanical action on the cutter in the attachment points during drilling does not cause its destruction due to internal stresses, since soldering is excluded. The manufacture of this compound by forcing the female and inner rings into the radial grooves of the crown body not only fixes the cutters, but also restores the message between the internal and external washing channels. Thus, the proposed method of manufacturing the connection allows you to use it for fastening the cutters in the drill bits and in some cases to refuse soldering, causing internal stresses in the cutters and their premature failure. In view of the foregoing, we believe that our proposal has novelty and inventive step.
Предлагаемый способ изготовления соединения резцов к коронке имеет следующие преимущества по сравнению с известными:The proposed method of manufacturing the connection of the cutters to the crown has the following advantages compared with the known:
- по сравнению с пайкой крепление резцов осуществляется без наведения внутренних термонапряжений, что приводит к увеличению стойкости резцов при бурении;- compared with soldering, the fastening of the cutters is carried out without inducing internal thermal stresses, which leads to an increase in the resistance of the cutters during drilling;
- расширена область применения пазового соединения, а именно, возможно его применение в креплении резцов к корпусу буровой кольцевой коронки;- the scope of the grooved connection has been expanded, namely, it can be used in fastening cutters to the body of the drill ring core;
- надежно решает задачу крепления резцов к кольцевой буровой коронке охватывающим и внутренним кольцами с формированием ими же промывочного канала.- reliably solves the problem of fastening the cutters to the annular drill bit covering the inner and inner rings with the formation of the washing channel.
Суть изобретения иллюстрируется на примере кольцевой буровой коронки на фиг.1…6. На фиг.1 изображен общий вид пазового соединения резцов к корпусу буровой коронки, изготовленного по предлагаемому способу; на фиг.2 - разрез фиг.1 по А-А; на фиг.3 - фрагмент соединения в разрезе; на фиг.4 - схема расчета высоты охватывающего кольца, обеспечивающего возможность сборки без его разреза; на фиг.5 - внутреннее кольцо, подготовленное к сборке; на фиг.6 - схема продавливания и выдавливания материала охватывающего и внутреннего колец из-под торца пуансонов.The essence of the invention is illustrated by the example of an annular drill bit in figure 1 ... 6. Figure 1 shows a General view of the groove connection of the cutters to the body of the drill bit made by the proposed method; figure 2 is a section of figure 1 along aa; figure 3 is a fragment of the connection in the context; figure 4 is a diagram of calculating the height of the enclosing ring, providing the ability to assemble without cutting it; figure 5 - inner ring prepared for assembly; Fig.6 is a diagram of the forcing and extruding material of the covering and inner rings from under the end face of the punches.
Буровая коронка содержит соединяемые детали корпус коронки 1 и пластинчатые резцы 2 с хвостовиком 3, вспомогательные детали охватывающее кольцо 4 и внутреннее кольцо 5 (фиг.1 и 2). Впадины 6, образованные охватывающим и внутренним кольцами, сообщаются с промывочными каналами 7 и радиальными пазами 8 (фиг.1, 2 и 3). Хвостовик резцов обрабатывается под «ласточкин хвост» или может иметь прямоугольные пазы на боковых сторонах. Для размещения охватывающего и внутреннего кольца на корпусе коронки по его внешнему и внутреннему диаметру изготавливают встречные углубления (прямоугольные или трапециевидные пазы), контуры которых совпадают с контуром хвостовика резцов. Для ограничения движения пластинчатых резцов в продольном направлении хвостовик контактирует верхними и нижними заплечиками своих пазов с охватывающим и внутренним кольцами, при этом торец хвостовика резцов взаимодействует с дном радиального паза корпуса коронки.The drill bit contains connected parts of the
Предлагаемый способ осуществляют следующим способом.The proposed method is carried out in the following way.
Хвостовик резцов обрабатывают под «ласточкин хвост» или изготавливают прямоугольные пазы на боковых сторонах. На корпусе коронки делают встречные углубления так, чтоб их контуры совпадали с контуром хвостовика резцов, и также изготавливают охватывающее и внутреннее кольца с возможностью их установки в эти углубления. Для удобства сборки охватывающее кольцо делают с внутренним диаметром равным или немного более внешнего диаметра коронки R, тогда длина его периметра будет больше на Δℓ, чем нужно для установки в кольцевое углубление с глубиной t, равной высоте охватывающего кольца (фиг.4). Тогда Δℓ, как разница длины окружностей (2π(R+t)-2πR) составит 2πt. Следовательно, чтобы реализовать данное крепление, не разрезая охватывающее кольцо, его объем, соответствующий длине дуги Δℓ, должен быть перемещен в соответствующий радиальный паз 8 корпуса коронки на половину его ширины
Для ширины торца коронки h=9 мм и количества пазов n=3 получим выссоту кольца или глубины кольцевого паза:For the width of the end face of the crown h = 9 mm and the number of grooves n = 3, we obtain the height of the ring or the depth of the annular groove:
При изготовлении внутреннего кольца, чтоб он проходил во внутрь корпуса коронки, предел деформирования материала кольца может быть превышен при задавливании его пуансоном в радиальный паз корпуса коронки. Поэтому кольцо изготавливают с большим диаметром, исходя из возможности деформирования без разрыва. Для этого внутреннее кольцо предварительно деформируют по внутреннему диаметру и радиальным пазам коронки и устанавливают во внутреннее углубление корпуса коронки.In the manufacture of the inner ring so that it extends into the inside of the crown body, the deformation limit of the material of the ring can be exceeded by pressing it with a punch into the radial groove of the crown body. Therefore, the ring is made with a large diameter, based on the possibility of deformation without breaking. To do this, the inner ring is pre-deformed according to the inner diameter and radial grooves of the crown and installed in the inner recess of the crown body.
После установки охватывающего и внутреннего колец в кольцевые углубления корпуса коронки резцы хвостовиком заводят между ними и прижимают к набегающей стороне радиального паза. При этом резцы имеют возможность перемещения только в окружном направлении против вращения коронки, т.е. в сторону радиального паза корпуса коронки. Затем, внешним и внутренним пуансонами продавливают охватывающее и внутреннее кольца до середины радиального паза корпуса коронки до их взаимоконтакта. Для окончательной жесткой фиксации резцов выдавливают материал из-под торца пуансонов до силового контакта с хвостовиком резцов с их прижатием к набегающей стороне радиального паза, образуя прессовую посадку. При этом выдавливание осуществляют 5-10 кратным увеличением давления или приложением ударных нагрузок на пуансоны.After installing the female and the inner rings in the annular recesses of the crown housing, the cutters are inserted between them by the shank and pressed against the incident side of the radial groove. In this case, the cutters can only move in the circumferential direction against the rotation of the crown, i.e. towards the radial groove of the crown body. Then, the inner and inner rings are pressed through the outer and inner punches to the middle of the radial groove of the crown body until they interconnect. For the final rigid fixation of the incisors, the material is squeezed out from under the end of the punches to force contact with the end of the incisors with their pressing against the incident side of the radial groove, forming a press fit. In this case, the extrusion is carried out by a 5-10-fold increase in pressure or by the application of shock loads to the punches.
Источники информацииInformation sources
1. Бурение разведочных скважин. Учеб. для вузов [Текст] / Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов и др.; Под общ. Ред. Н.В. Соловьева. - М.: Высш. шк., 2007. - 904 с.; ил.1. Drilling exploratory wells. Textbook for universities [Text] / N.V. Soloviev, V.V. Krivosheev, D.N. Bashkatov and others; Under the total. Ed. N.V. Solovyov. - M .: Higher. school, 2007 .-- 904 s .; silt.
2. Крылов, К.А. Повышение долговечности и эффективности буровых долот [Текст] / К.А. Крылов, О.А. Стрельцова. - Москва: Недра, 1983. - 208 с.2. Krylov, K.A. Improving the durability and efficiency of drill bits [Text] / K.A. Krylov, O.A. Streltsova. - Moscow: Nedra, 1983. - 208 p.
3. А.с. 1286099 СССР, B21D 39/03. Способ соединения двух листов и устройство для его осуществления [Текст] / Г.Ю. Экольд, X. Маасс. (СССР). - №3868330/25-27; заявл. 21.03.85; опубл. 30.04.1989, Бюл. №16. - 6 с.: ил.3. A.S. 1286099 USSR, B21D 39/03. The method of connecting two sheets and a device for its implementation [Text] / G.Yu. Ekold, X. Maass. (THE USSR). - No. 3868330 / 25-27; declared 03/21/85; publ. 04/30/1989, Bull. No. 16. - 6 p.: Ill.
Claims (4)
где n - число радиальных пазов;
h - ширина радиального паза.3. The method according to claim 1, characterized in that to simplify the installation, the inner diameter of the enclosing ring is taken equal to or slightly larger than the outer diameter of the crown, and the height of the enclosing and inner rings and the depth of the recesses on the crown body are taken equal and calculated by the formula:
where n is the number of radial grooves;
h is the width of the radial groove.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155467/03A RU2510449C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155467/03A RU2510449C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2510449C1 true RU2510449C1 (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=50343094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155467/03A RU2510449C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510449C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1286099A3 (en) * | 1984-03-22 | 1987-01-23 | Герд Юрген Экольд и Ханс Маасе (DE) | Method of joining two sheets and device for effecting same |
RU2120358C1 (en) * | 1997-06-04 | 1998-10-20 | Акционерное общество "Подольский машиностроительный завод" | Tool for deep drilling and method of its manufacture |
RU2122101C1 (en) * | 1997-06-06 | 1998-11-20 | Институт горного дела СО РАН (ИГД СО РАН) | Method of facing drill bit with hard-metal cylindrical inserts |
US5906245A (en) * | 1995-11-13 | 1999-05-25 | Baker Hughes Incorporated | Mechanically locked drill bit components |
US20020096369A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Glowka David A. | Drill bit assembly for releasably retaining a drill bit cutter |
RU2009131603A (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-27 | Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН (RU) | CUTTER THERMO CUTTER |
-
2012
- 2012-12-19 RU RU2012155467/03A patent/RU2510449C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1286099A3 (en) * | 1984-03-22 | 1987-01-23 | Герд Юрген Экольд и Ханс Маасе (DE) | Method of joining two sheets and device for effecting same |
US5906245A (en) * | 1995-11-13 | 1999-05-25 | Baker Hughes Incorporated | Mechanically locked drill bit components |
RU2120358C1 (en) * | 1997-06-04 | 1998-10-20 | Акционерное общество "Подольский машиностроительный завод" | Tool for deep drilling and method of its manufacture |
RU2122101C1 (en) * | 1997-06-06 | 1998-11-20 | Институт горного дела СО РАН (ИГД СО РАН) | Method of facing drill bit with hard-metal cylindrical inserts |
US20020096369A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Glowka David A. | Drill bit assembly for releasably retaining a drill bit cutter |
RU2009131603A (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-27 | Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН (RU) | CUTTER THERMO CUTTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7942216B2 (en) | Drill rod, drill bit, and drilling tool | |
EP2893132B1 (en) | A tubular connection | |
CN104100286A (en) | Anchor rod/anchor cable with constant resistance and large deformation and design method thereof | |
EP1144767A4 (en) | Construction and method for jointing a plurality of steel members using shear rings | |
CN204060749U (en) | A kind of constant resistance and large deformation anchor rod/anchor cable | |
WO2019146359A1 (en) | Degradable downhole plug | |
RU2510449C1 (en) | Manufacturing method of attachment of cutters to housing of drill crowns | |
WO2011044691A1 (en) | Pipe for the technical casing of a geological prospecting drilling rig | |
US2872226A (en) | Stop collar for a well pipe | |
CN114439522B (en) | Improved anchor rod device | |
CN210564538U (en) | A TBM disc hob with grooves on the outer circumference of the cutter ring | |
RU2520646C1 (en) | Crown bit grooved joint | |
RU2359100C1 (en) | Bore bit (versions) | |
CN103147692A (en) | Gear-fixed cutting structure composite drill bit | |
CN203248078U (en) | Disc insert cone bit | |
CN209742843U (en) | Light ball seat | |
JP2018167291A (en) | Method of manufacturing metallic pipe, die, and metallic pipe | |
RU2515361C2 (en) | Multi-row crown bit | |
JPH07252996A (en) | Steel segment | |
CN211258491U (en) | Impacter and impacter snap ring | |
CN210768582U (en) | Power head driving sleeve of rotary drilling rig | |
CN210440319U (en) | A broken hydraulic cylinder for non-excavation pipe jacking engineering | |
CN205078186U (en) | It bores drill bit for impacter to pierce through high wind pressure down --hole of reinforced concrete | |
CN222616551U (en) | An oil storage structure for a guide drill bit sliding bearing | |
CN114941514B (en) | Split type soluble ball seat structure suitable for volume fracturing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171220 |