Инструмент для нанесения профильных углублений на стенки шпуров Советский патент 1987 года по МПК E21C37/00 

1 . .1 Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым инструментам, применяемым при буровзрывной проходке горных выработок и добычи блочного камня.

Цель изобретения - снижение энергоемкости резания и повьшение стойкости инструмента за счет ведения резания большей ступенью каждого резца вне зоны ядра уплотнения, образуемого при резании меньшей ступенью резца.

На фиг.1 изображен предлагаемый инструмент; на фиг.2 и 3 - то же, варианты исполнения; на фиг.4 - ВИД А на фиг.2.

Инструмент дпя нанесения профильных углублений на стенки шпуров (фиг.1) состоит из корпуса 1, кондуктора 2, между которыми выполнена кольцевая проточка 3 для выноса шлама, твердосплавных резцов 4, продольно закрепленных на корпусе 1 бошей ступенью, а меньшей ступенью 5 на кондукторе 2. Меньшие ступени 5 выполнены в виде двух параллельных трехгранных лезвий 6.

Инструмент устанавливается с 25 возможностью перемещения на переход- нике, соединяющем буровую коронку со штангой. Такая конструкция позволяет сочетать нарезку углублений с процессом бурения. При раздельном

Режущая кромка 7 меньше ступени„

..-- эп выполнении операции бурения и нарез

5 резцов по сравнению с режущей кром- 30 „

кой 8 большей ступени твердосплавных резцов 4 расположена на меньшем расстоянии от оси 9 инструмента. Внешние боковые грани 10 меньшей ступени 5 резцов и боковые грани 11 боль- з5 шей ступени каждого твердосплавного резца 4 лежат в одной плоскости. Большие ступени и меньшие ступени 5 имеют общую плоскость симметрии, проходящую через ось инструмента 9. 40

В предлагаемом инструменте каждая ступень в поперечном сечении может иметь форму равнобедренного треугольника (фиг.2 и 4). В этом случае режущая кромка 7 меньшей ступени 5 рас- 45 емким процессом, так как осуществля- положена по сравнению с режущей кром- ется на свободную поверхность вне кой 8 большей ступени на меньшем рас- .стоянии от оси 9 инструмента.

ки углублений инструмент соединяется со штангой посредством резьбового или конусного соединения.

Перемещаясь под действием импульс ных нагрузок вдоль шпура, меньшие ступени 5 резцов осуществляют скол части породного забоя, причем стенка шпура является свободной поверхностью. Буровой шлам при этом выносится чере.з зазор между стенкой шпура и переходником.

Скальшание оставшейся части забоя большими ступенями, закрепленными на корпусе 1, не будет энергозоны ядра уплотнения, вынос шлама : осуществляется по кольцевой проточке 3. Свободная поверхность после 50 скола части забоя меньшей ступенью 5 имеет концентраторы напряжений, расположенные вдоль линии нанесения углублений, что обеспечивает дополнительное направленное ослабление

Угол приострения оС, меньшей ступени твердосплавных резцов 4, образованный боковыми гранями 10 меньшей ступени 5, и угол приострения oij , образованный боковыми гранями П

большей ступени, находятся в соотно- оставшейся части породного массива.

. -, ,. ппРазрушение породы за пределами контушении , , 60° oi, 6 90

Большая и меньшая 5 ступени имеют общую плоскость симметрии, проходящую через ось 9 инструмента.

ра профильного углубления исключается ввиду наличия у ступеней резцов общей плоскости симметрии.

0

380

В инструменте по фиг.З меньшие ступени 5 в поперечном сечении имеют форму равносторонней трапеции.

Режущая кромка 7 меньшей ступени 5 удалена на меньшее расстояние от оси 9 инструмента, чем режущая кромка 8 большей ступени на корпусе 1.

Угол наклона боковых сторон О меньшей ступени 5 к плоскости симметрии больше или равен углу наклона бо-. ковых сторон 11 большей ступени на корпусе I.

Различная удаленность режущих кромок 7 и 8 соответственно от оси 9 инструмента достигается за счет уменьшения по высоте ступеней твердосплавных резцов или за счет выполнения кондуктора 2 меньшего диаметра, чем корпус I.

Инструмент для нанесения профиль- Ьых углублений на стенки шпуров работает следующим образом.

Инструмент устанавливается с 5 возможностью перемещения на переход- нике, соединяющем буровую коронку со штангой. Такая конструкция позволяет сочетать нарезку углублений с процессом бурения. При раздельном

5

0

„

„

емким процессом, так как осуществля- ется на свободную поверхность вне

ки углублений инструмент соединяется со штангой посредством резьбового или конусного соединения.

Перемещаясь под действием импульсных нагрузок вдоль шпура, меньшие ступени 5 резцов осуществляют скол части породного забоя, причем стенка шпура является свободной поверхностью. Буровой шлам при этом выносится чере.з зазор между стенкой шпура и переходником.

Скальшание оставшейся части забоя большими ступенями, закрепленными на корпусе 1, не будет энерго45 емким процессом, так как осуществля- ется на свободную поверхность вне

зоны ядра уплотнения, вынос шлама : осуществляется по кольцевой проточке 3. Свободная поверхность после 50 скола части забоя меньшей ступенью 5 имеет концентраторы напряжений, расположенные вдоль линии нанесения углублений, что обеспечивает дополнительное направленное ослабление

ра профильного углубления исключается ввиду наличия у ступеней резцов общей плоскости симметрии.

Инструмент, изображенный на фиг.2 применяется при работе в монолитных породах. В породах средней трещино- ватости у меньших ступеней 5 при попадании в трещины возможны сколы режущей кромки, что сниз|;ает стойкость инструмента. В такиХ породах применяется инструмент, показанный на фиг.1, в котором одно из лезвий 6 при прохождении в трещины выполняет роль стабилизатора, исключающего отклонение от заданного направления, а также уменьшает возможность скола режущей кромки у второго. В породах сильнотрещиноватых меньшие ступени

. Наилучшим является вариант, при котором стойкости обеих ступеней резцов будут равными или наибольшими, а углы об наименьшими, т.е. действие концентратора напряжения будет наибольшее. Из таблицы видно, что такие условия выполняются при соотношении

60°6e 2 od, , «:, 90°.

Формула изобр.етения

1. Инструмент для нанесения профильных углублений на стенки шпуров включающий соосные последовательно установленные и связанные между собой кондуктор и корпус, продольно установленные на боковой поверхности инструмента твердосплавные ступенчатые резцы с трехгранной формой поперечного- сечения большей ступени и общей для обеих ступеней плоскостью симйетрии, проходящей через продольную ось инструмента, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости резания и повьшге- ния стойкости инструмента за счет ве

имеют в поперечном сечении форм у трапеции, что повышает их стойкость при прохождении трещин.

Изменение соотношения между углами в пределах указанной выше зависимости определяется физико-механическими свойствами пород. По результатам экспериментальных данных предельные значения углов для различных пород следующие: с, oi-j 90 для пород с коэффициентом пластичности по Шрейнеру и вьш1е;о, о

(к,

2

60 при .

Результаты экспериментов приве- дены -в таблице.

дения резания большей ступенью каждого резца вне зоны ядра уплотнения,

образуемого при резании меньше ступенью резца, меньшие ступени твердосплавных резцов установлены на направляющем кондукторе, а на наружной поверхности корпуса перед кондуктором и между ступенями твердосплавных резцов выполнена кольцевая проточка.

2. Инструмент по п. 1, о т л и - чающийся тем, что, с целью

снижения энергоемкости резания и повышения стойкости инструмента в породах средней трещиноватости, меньшая ступень каждого твердосплавного резца выполнена в виде двух параллельных трехгранных лезвий, внешние боковые грани которьк лежат в плоскостях расположения соответствующих боковых граней большей ступени твердосплавного резца.

3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью Снижения энергоемкости резания и по- вьш1ения стойкости инструмента в сильнотрещиноватых породах, меньшая ступень каждого твердосплавного лезвия в поперечном сечении имеет форму равносторонней трапеции, угол наклона боковых сторон которой к плоскости симметрии больше или равен углу наклона граней большей ступени.

4. Инструмент по п. 1, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы инструмента в слаботрещиноватых породах, каждая ступень каждого твердосплав- ног( лезвия в поперечном сечении имеет форму равнобедренного треугольника, а углы, образованные равными боковыми гранями твердосплавных резцов, равны

60 odj Л,

где oL,

и 60 «:, 90

об, угол, образованный равными боковыми гранями меньшей ступени твердосплавного резца;

угол, образованный равными боковыми гранями большей ступени твердосплавного резца.

Изобретение касается буровзрывных работ и позволяет снизить энергоемкость процесса резания и повысить стойкость инст;румента за счет ведения резания большей ступенью (С) каждого резца вне зоны ядра уплотнения, образуемого при резании меньшей С резца. Инструмент включает соJ7 / В в) ьоосные последовательно установленные и связанные между собой кондуктор (К) 2 и корпус 1. На боковой поверхности инструмента установлены твердосплавные ступенчатые резцы 4 с большей и меньшей 5 С, плоскость симметрии которых проходит через продольную ось инструмента. Большие С имеют трехгранную форму поперечного сечения, а С 5 установлены на К 2. На наружной поверхности корпуса 1 перед К 2 и между С резцов 4 выполнена кольцевая проточка 3. В зависимости от степени трещиноватости породы С могут иметь и другие варианты выполнения. Перемещаясь под действием импульсных нагрузок вдоль шпура,С 5 резцов 4 осуществляют скол части породного массива. Стенка шпура при этом является свободной поверхностью. Оставшаяся часть забоя скалывается большими С на свободную поверхность вне зоны ядра уплотнения. Шлам вьшо- сится по проточке 3. 3 з,п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. // i ГчЭ 00 со со 00

S

JJ

иг.д

Вид А

ФигЛ

Составитель О.Попов Редактор Л.Веселовская Техред И.Попович

Заказ 7396/28 , Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор А.Тяско