RU2212510C2

RU2212510C2 - Bit for blasthole drilling

Info

Publication number: RU2212510C2
Application number: RU2001133224A
Authority: RU
Inventors: Л.Т. Дворников; С.И. Прокушенко; Н.А. Полынцев; Д.С. Вечужанин; В.В. Калинин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Горный инструмент"
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-09-20

Abstract

FIELD: mining, more specifically, bits for blasthole drilling in rocks. SUBSTANCE: bit includes wings provided with hard alloy inserts and shank. Edges are made in form of equidimensional rectilinear sections. Points of edge bending are located on flat curve convex towards face, particularly, on arch circumscribing the circumference edge. EFFECT: simplified bit design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а конкретнее к резцам, используемым для бурения шпуров в горных породах. The invention relates to mining, and more particularly to cutters used to drill holes in rocks.

Известны буровые резцы типов РП-7, БИ-741В [1, стр.58, первые два резца на рис. 3.22], армированные твердосплавными вставками с заостренным режущим лезвием. Недостатком таких резцов является невозможность обеспечить изменение задних углов резания в зависимости от радиуса рассматриваемой точки лезвия. Дело в том, что любая точка лезвия резца совершает винтовое движение, она, вращаясь вокруг оси резца, имеет окружную скорость резания V_P и, одновременно, весь резец подается на забой со скоростью V_П. Рабочие, т.е. появляющиеся в процессе бурения углы резания буровых резцов показаны на рис. 3.4, б в [1] на стр.25, где в частности показан угол θ и линия АL_P. Далее в [1] на стр.27 - последний абзац, показано, что линия AL_P есть реальная линия резания. При наличии скоростей резания V_P и подачи V_П, угол θ определяется зависимостью (3.8)

Т. к. резец вращается с угловой скоростью ω, то скорость резания определяется зависимостью
V_p = ωρ, (2)
где ρ - радиус рассматриваемой точки. Резцы, приведенные в [1] на стр. 58, имеют начальный диаметр 42 мм, обозначим его через D, и наименьший диаметр 8 мм - называемый диаметром рассечки, обозначим его через d, тогда ρ будет изменяться от d/2 до D/2.Known drill cutters of types RP-7, BI-741V [1, p. 58, the first two cutters in Fig. 3.22], reinforced with carbide inserts with a pointed cutting blade. The disadvantage of such incisors is the inability to provide a change in the rear cutting angles depending on the radius of the considered point of the blade. The fact is that any point of the blade of the cutter makes a helical movement, it, rotating around the axis of the cutter, has a peripheral cutting speed V _P and, at the same time, the entire cutter is fed to the face with a speed of V _P. Workers, i.e. cutting angles appearing during drilling are shown in fig. 3.4, b in [1] on page 25, where in particular the angle θ and the line AL _{P are} shown. Further in [1] on page 27 - the last paragraph, it is shown that the line AL _P is the real cutting line. In the presence of cutting speeds V _P and feed V _P , the angle θ is determined by the dependence (3.8)

Since the cutter rotates with an angular velocity ω, the cutting speed is determined by the dependence
V _p = ωρ, (2)
where ρ is the radius of the point under consideration. The cutters shown in [1] on page 58 have an initial diameter of 42 mm, denote it by D, and the smallest diameter of 8 mm - called the cut diameter, denote it by d, then ρ will vary from d / 2 to D / 2 .

Если подставить в (1) значение V_P из (2), то получим

При постоянной скорости подачи V_П угол θ тем больше, чем меньше значение ρ. Согласно рис. 3.4,б [1, стр.25] возможно появление таких углов θ, когда задняя поверхность резца "ляжет" на забой. В этом случае процесс резания-бурения прекратится или станет высокоэнергоемким процессом. Чтобы этого не происходило, необходимо во вращающихся резцах обеспечить переменным вдоль лезвия задний угол резания α_c (рис.3.4в [1] стр.25).If we substitute in (1) the value of V _P from (2), then we obtain

At a constant feed rate V _{P, the} angle θ is greater, the smaller the value of ρ. According to fig. 3.4, b [1, p.25], the appearance of such angles θ is possible when the rear surface of the cutter "lies" on the face. In this case, the cutting-drilling process will cease or become a highly energy-intensive process. To prevent this from happening, it is necessary to provide the rear cutting angle α _c along the blade with alternating along the blade (Fig. 3.4c [1] p. 25).

Резцы РП-7 и БИ-741В (рис.3.22 в [1]) этому условию не удовлетворяют, задние углы резания α_c в них создаются при заточке практически одинаковыми по всей длине лезвия.Cutters RP-7 and BI-741B (Fig. 3.22 in [1]) do not satisfy this condition, the rear cutting angles α _c in them are created when sharpening almost the same along the entire length of the blade.

Наиболее близким к заявляемому является резец БИ-741С (см. [2] стр.111, рис. III.50). Основной особенностью этого резца является криволинейность режущего лезвия при плоской передней поверхности твердосплавной пластины. Преимущество такого выполнения заключается в том, что при этом задний угол резания выполняется меняющимся вдоль лезвия резца, т.е. в радиальном направлении. Этот резец обеспечивает равное сопротивление резанию вдоль всего лезвия. Closest to the claimed is the cutter BI-741C (see [2] p. 111, Fig. III.50). The main feature of this cutter is the curvilinearity of the cutting blade with a flat front surface of the carbide plate. The advantage of this embodiment is that in this case, the rear cutting angle is performed varying along the cutter blade, i.e. in the radial direction. This cutter provides equal cutting resistance along the entire blade.

Однако и резцу БИ-741С присущи недостатки. Существенными из них являются сложность изготовления криволинейной кромки лезвия и необходимость обеспечения заточки лезвия с переменным задним углом резания. However, the BI-741C cutter also has disadvantages. The essential ones are the complexity of manufacturing a curved edge of the blade and the need to ensure sharpening of the blade with a variable rear cutting angle.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции резца БИ-741С, принятого за прототип, и обеспечение гарантированного изменения задних углов резания вдоль лезвия. The objective of the present invention is to simplify the design of the cutter BI-741C, adopted as a prototype, and to ensure a guaranteed change in the rear cutting angles along the blade.

Реализуемая в новой конструкции резца идея заключается в том, что лезвия создаются квазикриволинейными, т. е. примерно криволинейными, выполняются кусочно-линейчатыми с прямолинейными, равновеликими участками, образующими точки перегиба. The idea implemented in the new design of the cutter is that the blades are created quasi-curvilinear, i.e. approximately curvilinear, performed piecewise-linear with straight, equal sections forming inflection points.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в резце для бурения шпуров, включающем перья, оснащенные твердосплавными пластинами, и хвостовик, лезвия выполняются в виде равновеликих прямолинейных участков, при этом точки перегиба лезвия располагаются на общей для них плоской выпуклой в сторону забоя кривой, в частности на дуге описывающей лезвие окружности. The solution of this problem is achieved by the fact that in a cutter for drilling holes, including feathers equipped with carbide inserts, and a shank, the blades are made in the form of equal rectilinear sections, while the inflection points of the blades are located on a common curve, convex towards the bottom of the face, in particular on an arc describing a blade of a circle.

Конструкция предлагаемого резца приведена на фиг., где обозначены:
1 - левое перо резца; 2 - правое перо резца; 3 - хвостовик резца, который может выполняться в виде резьбового с внутренней или наружной резьбой или в виде конусного соединения со штангой; 4 - припаиваемая к корпусу резца твердосплавная пластина; D - наружный диаметр резца; d - диаметр рассечки резца; А, В, С, Д - точки перегиба кусочно-линейчатого лезвия с равными участками α; О - центр кривизны описывающей кусочно-линейчатое лезвие кривой, в частности дуги описывающей окружности.The design of the proposed cutter is shown in Fig., Where indicated:
1 - the left feather of the cutter; 2 - the right feather of the cutter; 3 - the shank of the cutter, which can be performed in the form of a threaded with internal or external thread or in the form of a conical connection with a rod; 4 - a carbide plate soldered to the cutter body; D is the outer diameter of the cutter; d is the diameter of the cutter cutter; A, B, C, D are the inflection points of a piecewise ruled blade with equal sections of α; O is the center of curvature describing a piecewise ruled blade of a curve, in particular an arc describing a circle.

Из чертежа видно, что центр кривизны О находится на пересечении нормалей, проведенных из середин равновеликих прямолинейных участков, при этом описывающая точки перегиба лезвия А, В, С, Д кривая обращена выпуклостью вверх, т.е. в сторону забоя буримого шпура. Участки АВ, ВС, СД лезвия могут затачиваться на всей их длине с одной установки относительно обрабатывающего инструмента. Углы же заточки разных участков выбираются разными и такими, что задний угол резания вдоль лезвия остается квазипостоянным. Чем большее количество равновеликих участков принимается на лезвии с равными длинами α, тем менее задние углы резания на всех участках будут отличаться от оптимального, принимаемого для криволинейных лезвий. It can be seen from the drawing that the center of curvature O is located at the intersection of the normals drawn from the midpoints of equal rectilinear sections, while the curve describing the inflection points of the blades A, B, C, D is turned upward, i.e. towards the bottom of the drill hole. Sections AB, BC, LED blades can be sharpened along their entire length from one installation relative to the processing tool. The sharpening angles of different sections are chosen different and such that the rear cutting angle along the blade remains quasi-constant. The larger the number of equal-sized areas taken on the blade with equal lengths α, the less the rear cutting angles in all areas will differ from the optimal accepted for curved blades.

Работает резец следующем образом. С помощью хвостовика 3, посредством внутренней или наружной резьбы или с помощью конусного соединения резец соединяется с буровой штангой. Буровой штанге задается вращение и осуществляется ее подача на забой. Резец, вращаясь и поступательно двигаясь вдоль собственной геометрической оси, совпадающей с осью буровой штанги, лезвиями входит в контакт с забоем и начинает разрушать его, образуя шпур. Так как каждое лезвие резца выполнено кусочно-линейчатым с перегибами, располагающимися на заданной выпуклой в сторону забоя плоской кривой, в частности на дуге описывающей лезвие окружности, оно точками перегиба врезается в разрушаемую породу и стабилизируется в движении в направлении оси шпура. В силу того, что каждый участок кусочно-линейчатого лезвия выполнен с различным углом заточки, рабочий задний угол резания вдоль лезвия описывается квазипостоянным, что приводит к высокой производительности бурения и низкой энергоемкости процесса. The cutter works as follows. By means of a shank 3, by means of an internal or external thread or by means of a conical connection, the cutter is connected to the drill rod. The drill rod is set to rotate and is fed to the bottom. The cutter, rotating and translationally moving along its own geometric axis, coinciding with the axis of the drill rod, blades comes into contact with the face and begins to destroy it, forming a hole. Since each blade of the cutter is made piecewise ruled with bends located on a given plane curve convex towards the face, in particular on an arc describing a circle of a blade, it cuts into the rock to be destroyed by bending points and stabilizes in the direction of the borehole axis. Due to the fact that each section of a piecewise-linear blade is made with a different sharpening angle, the working rear cutting angle along the blade is described as quasi-constant, which leads to high drilling performance and low energy consumption of the process.

Источники информации
1. М.Г. Крапивин. Горные инструменты. М.: Недра, 1979 г., 264 с.Sources of information
1. M.G. Krapivin. Mountain tools. M .: Nedra, 1979, 264 p.

2. О. Д. Алимов, Л.Т. Дворников. Бурильные машины. М.: Машиностроение, 1976 г., 296 с. 2. O. D. Alimov, L.T. Janitors. Drilling machines. M .: Engineering, 1976, 296 p.

Claims

A cutter for drilling holes, including feathers equipped with carbide inserts, and a shank, characterized in that the blades are made in the form of equal rectilinear sections, while the inflection points of the blades are located on a common plane convex towards the bottom of the face curve, in particular on the arc describing the blade circles.