ПОВОРОТНЫЙ РЕЗЕЦ Российский патент 1995 года по МПК E21C35/18 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к породоразрушающему инструменту горных и строительных машин, и может быть использовано в исполнительных органах угледобывающих машин и проходческих комбайнов, а также при разрушении искусственных материалов, например асфальто-бетонных покрытий.

Известен породоразрушающий инструмент, содержащий рабочую головку, державку для размещения в канале резцедержателя с опорными поверхностями и установленную на опорной поверхности державки втулку, в которой установлена с возможностью вращения державка резца [1] В известном из породоразрушающем инструменте с помощью промежуточной втулки, которая расположена между резцедержателем и державкой резца, обеспечивается повышение надежности работы инструмента за счет снижения возможности заклинивания резца в канале резцедержателя при его повороте вокруг продольной оси симметрии. В данной конструкции втулка выполняет функции подшипника, обеспечивающего поворот резца в резце- держателе. Однако введение в конструкцию дополнительного элемента промежуточной втулки усложняет конструкцию инструмента, что приводит к неоправданному увеличению затрат на его изготовление и эксплуатацию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является поворотный резец, который включает рабочую головку с упорной поверхностью для взаимодействия с передней торцевой поверхностью резце- держателя и державку для размещения в канале резцедержателя с опорными поверхностями [2]
Непременным условием эффективной работы поворотного резца в процессе резания углей или горных пород является непрерывность его поворота вокруг продольной оси. В противном случае, при прекращении вращения, на головке твердосплавной вставки и на рабочей головке образуются площадки износа, препятствующие его дальнейшему вращению, и резец начинает работать как обычный тангенциальный, причем не с лучшими геометрическими параметрами. В известной из [2] конструкции поворотного резца для обеспечения его вращения на поверхности рабочей головки выполнены винтовые выемки. Однако, необходимость выполнения винтовых выемок на рабочей головке резца требует дополнительных затрат на изготовление резца и, следовательно, приводит к его удорожанию. Необходимость выполнения выемок сложной (винтовой) формы требует применения специальной оснастки для их изготовления, что приводит к усложнению технологии изготовления резца. Кроме того, в процессе эксплуатации не исключено заштыбование выемок частицами разрушаемого материала или износ рабочей головки, при котором происходит стирание выемок, что может привести к заклиниванию резца (прекращению его поворота) в канале резцедержателя.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию такого поворотного резца, который при максимальной простоте конструкции и минимальных затратах на его изготовление обеспечивал бы устойчивый поворот его в резцедержателе в эксплуатационных условиях.

Поставленная задача решена тем, что поворотный резец, содержащий рабочую головку с упорной поверхностью для взаимодействия с передней торцевой поверх- ностью резцедержателя и державку для размещения в канале резцедержателя с опорными поверхностями, выполнен с покрытием в виде слоя твердого материала на полимерной основе с низким коэффициентом трения, который расположен на опорных поверхностях державки и/или на упоpной поверхности рабочей головки и соединен с ними, при этом адгезионная прочность покрытия на срез превышает удельную силу трения между резцедержателем и резцом в месте их контакта при вращении резца.

Следует отметить, что обеспечение поворота резца вокруг его продольной оси в процессе разрушения материала является известной задачей, что подтверждается вышеуказанными источниками информации [1, 2] Однако в отличии от известных конструкции поворотных резцов решение известной задачи обеспечивается иным, ранее не известным путем. Предложенный путь решения известной задачи позволяет получить вполне определенные новые преимущества, а именно упростить конструкцию резца и технологию его изготовления, что в итоге приведет к удешевлению инструмента. Одновременно предложенное изобретение позволит повысить устойчивость поворота резца в эксплуатационных условиях.

На фиг. 1 изображен поворотный резец с покрытием на опорных поверхностях державки и на упорной поверхности рабочей головки; на фиг. 2 поворотный резец с покрытием на упорной поверхности рабочей головки; на фиг. 3 поворотный резец с покрытием на опорных поверхностях державки; на фиг. 4 исполнительный орган горной машины с поворотным резцом.

Поворотный резец содержит рабочую головку 1 и державку 2. Рабочая головка 1 имеет упорную поверхность 3 для взаимодействия с передней торцевой поверхностью 4 резцедержателя 5. Преимущест- венно рабочая головка 1 имеет коническую форму и может быть армирована твердосплавной вставкой 6. Державка 2 имеет опорные поверхности 7 и установлена в канале 8 резцедержателя 5 с возможностью поворота вокруг своей продольной оси. Преимущественно державка 2 имеет цилиндрическую форму и на ее боковой поверхности могут быть выполнены кольцевые проточки 9 для размещения стопорного элемента 10, устанавливающего резец от выпадания из канала 8 резцедержателя 5. Резец имеет покрытие 11 в виде слоя твердого материала на полимерной основе с низким коэффициентом трения. В качестве материала для покрытия может быть использован, например Компонор, который представляет собой высоконаполненную полимерную композицию, полученную путем полимеризации мономера или смеси мономеров на поверхности наполнителя. В частности, композиционный материал Компонор РЕ 3-03 является продуктом полимеризации этилена на поверхности каталитически активированного дисперсионного минерального наполнителя. Компонор отличается высокими ударопрочностью, жесткостью и износостойкостью при сохранении химических и антифрикционных характеристик полиэтилена. Кроме того, в качестве материала покрытия 11 может быть использованы сополимеры полиформальдегида с диоксоланом: СФД-ДМ (наполнитель дисульфид молибдена) и СФД-ВМ (наполнитель сульфат бария); сополимер поликарбоната с фторопластом ДАК-42 с добавлением дисульфата молибдена или графитонаполненный капрон АТМ-2, являющийся хорошим антифрикционным материалом.

Покрытие 11 расположено на опорных поверхностях 7 державки 2 и на упорной поверхности 3 рабочей головки 1, или только на упорной поверхности 3 рабочей головки 1, или на опорных поверхностях 7 державки 2. Адгезионная прочность покрытия 11 на срез превышает удельную силу трения между резцедержателем 5 и резцом в месте их контакта при вращении (повороте) резца.

Поворотный резец работает следующим образом. В канале 8 резцедержателя 5, который закреплен на корпусе исполнительного органа горной машины (не показан), размещают державку 2 резца и установкой стопорного элемента 10 в кольцевой проточке 9 на державке 2 закрепляют резец от выпадания из канала 8 резцедержателя 5. При перемещении корпуса исполнительного органа рабочая головка 1 резца вступает во взаимодействие с разрушаемым материалом. В принципе поворот резца происходит в основном в результате различных сочетаний составляющих усилия, действующего на резец в процессе его взаимодействия с разрушаемым материалом. При этом немаловажную роль играют боковые усилия. Для улучшения условий поворота резца обычно его располагают под некоторым углом к плоскости, нормальной к поверхности резания и проходящей через направление перемещения резца или через вектор скорости. На интенсивность поворота резца оказывают влияние свойства разрушаемых материалов и в первую очередь пластичность, параметры режима разрушения (глубина, шаг и скорость резания) и геометрия инструмента (форма и размеры твердосплавной вставки 6, форма и размеры рабочей головки 1).

При вращении резца вокруг его продольной оси расположенное на упорной поверхности 3 рабочей головки 1 покрытие 11 взаимодействует с передней торцевой поверхностью 4 резцедержателя 5 (фиг. 1 и 2), а расположенное на опорных поверхностях 7 державки 2 покрытие 11 взаимодействует со стенками канала 8 резцедержателя 5 (фиг. 1 и 3). Поскольку покрытие 11 выполнено в виде слоя материала с низким коэффициентом трения, то улучшаются условия вращения резца относительно резцедержателя 5 и вероятность заклинивания резца в резцедержателе 5 снижается.

Если державка 2 имеет опорную поверхность 7, которая установлена с возможностью взаимодействия с соответствующим выступом в канале 8 резцедержателя 5 (фиг. 4), то в начальный момент работы резца его взаимодействие с резцедержателем 5 осуществляется только по опорной поверхности 7 державки 2 резца. После определенного износа в процессе эксплуатации расположенного на опорной поверхности 7 покрытия 11 в работу вступает расположенное на упорной поверхности 3 рабочей головки 1 резца покрытие 11. Таким образом последовательное включение в работу сначала покрытия 11, которое расположено на опорной поверхности 7, а затем покрытия 11, которое размещено на упорной поверхности 3, обеспечивает поддержание интенсивности поворота резца во время всего срока его службы.

Условие, при котором адгезионная прочность покрытия 11 на срез превышает удельную силу трения между резцедержателем 5 и резцом в месте их контакта при вращении резца, обеспечивает необходимую прочность соединения покрытия 11 с резцом при его эксплуатации.

Сущность изобретения: поворотный резец содержит рабочую головку с упорной поверхностью и державку с опорными поверхностями. Резец выполнен с покрытием в виде слоя твердого материала на полимерной основе с низким коэффициентом трения. Слой материала расположен на опорных поверхностях державки и/или на упорной поверхности рабочей головки и соединен с ними. Адгезионная прочность покрытия на срез превышает удельную силу трения между резцедержателем и резцом в месте их контакта при вращении резца. 4 ил.

ПОВОРОТНЫЙ РЕЗЕЦ, включающий рабочую головку с упорной поверхностью для взаимодействия с передней торцевой поверхностью резцедержателя и державку для размещения в канале резцедержателя с опорными поверхностями, отличающийся тем, что он выполнен с покрытием в виде слоя твердого материала на полимерной основе с низким коэффициентом трения, который расположен на опорных поверхностях державки и/или на упорной поверхности рабочей головки и соединен с ними, при этом адгезионная прочность покрытия на срез превышает удельную силу трения между резцедержателем и резцом в месте их контакта при вращении резца.