Способ изготовления лапы бурового шарошечного долота Советский патент 1991 года по МПК E21B10/00 

Изобретение относится к области изготовления породоразрушающего инструмента, а более конкретно к обработке граней двугранного угла на лапах буровых шарошечных долот.

Целью изобретения является повышение точности изготовления бурового долота за счет совмещения конструкторской и технологической баз.

На фиг. 1 показаны лапа 1 долота, грань 2 двугранного угла, цапфа 3 лапы, ось 4 цапфы, плоскость 5. параллельная оси цапфы, проходящая через ребро, шариковая беговая дорожка 6, другая грань 7, исполнительные размеры: La - от грани 2 до касательной а по поверхности шариковой беговой дорожки, Ц - от грани 7 до касательной b на поверхности шариковой беговой дорожки, 0 - угол между гранями двугранного угла, 0 - у2 угол от оси цапфы до грани 2, х - точки касания касательных на поверхности шариковой беговой дорожки.

На фиг. 2 показаны лапа долота по стрелке А на фиг. 1, ребро 8 двугранного угла, установочные элементы 01 и средства 02 зажима.

О

о

GJ ел о

На фиг. 3 показаны лапа по стрелке Б на фиг. 2, размеры U и La от граней 2 и 7 соответственно до центра О шариковой беговой дорожки, уг - угол между осью 4 цапфы и гранью 7, дополнительное средство 03 зажима.

На фиг. 4 показаны вид на лапу по стрелке В на фиг. 2,0- диаметр шариковой беговой дорожки, d - диаметр тороидальной поверхности, f - угол между осью 4 цапфы и гранью 2; fi - угол между осью 4 цапфы и гранью 7.

На фиг. 5 показаны лапы 1 и часть плиты 9.

На фиг. 6 показаны вид на лапу по стрелке Г на фиг. 5, - размер от грани 2 до центра шарика (ролика) 10.

На фиг. 7 показаны вид на лапу по стрелке Г на фиг. 5, повернутую на грань 7, Lb - размер от грани 7 до центра шарика (ролика) 10.

На фиг. 8 показаны вид на лапу по стрелке В на фиг. 2, ролики 11, малая дорожка 12, большая дорожка 13, Н - размер от грани 2 до центра шарика 10, Hi - размер от грани 2 до центра другого шарика 10, L- размер между центрами шариков 10, h - размер от грани 2 до центр а ролика 11 на большой дорожке, hi - размер от грани 2 до центра ролика 11 на малой дорожке, I - размер между центрами роликов 11, Ф - диаметр большой дорожки, Фт - диаметр малой дорожки.

На фиг. 9 показаны OK - перпендикуляр от центра О шариковой беговой дорожки на грань 2, OOi - перпендикуляр к линии пересечения ОтОа, образованной пересечением плоскости ООтОа, с гранью 2, ON - перпендикуляр от центра О шариковой беговой дорожки на грань 7, ОК02 - плоскость, проходящая через ось 4 цапфы, перпендикулярна к грани 2, 00i02 - плоскость, про- ходящая через ось 4 цапфы параллельно ребру 8 и параллельно плоскости 5, 00 21N - плоскость, проходящая через ось 4 цапфы, перпендикулярная к грани 7, ОКОт - плоскость, проходящая через центр О, перпендикулярная ребру 8, OOi1 N - плоскость, проходящая через центр О, перпендикуляр- ная ребру 8, ft - угол в плоскости 00i02, Э- угол между гранями 2 и 7 в плоскости, перпендикулярной ребру 8, f - угол в плоскости ОК02, fi - угол в плоскости 002 N, уг-угол в плоскости OOi N, 0-y2 - угол в плоскости OKOi.

На фиг. 10 показаны вид на лапу 1 по стрелке В на фиг. 2 в плоскости угла f ,

D 4- d

- расстояние от центра О до центра

л

тороидальной поверхности d.

На фиг. 11 показан вид на лапу 1 по стрелке В на фиг. 2 в плоскости угла f 1.

На фиг. 12 показаны h - hi - размер между центрами роликов относительно грани 2, С - расстояние между центрами роликов,

ф - Ф1

- величина ступени, а - угол

между прямыми I и С, аи - угол между прямыми С и (h - hi).

Двугранный угол лапы обрабатывается от установочных элементов 01, при этом лапа закреплена средствами 02 и 03 зажима. Последний выполняет функции дополнительного самоустанавливающегося зажима, поэтому рассчитываем исполнительные размеры от граней 2 и 7 до точек касания касательных а и b на поверхности шариковой беговой дорожки 6 (фиг. 1 и 2).

Определяем размер Ц от грани 2 (фиг. 10):

U - U ( cosf -1; (фмг. 3)

La

D +d

cosf - -x + LA

Определяем размер ъ от грани 7 (фиг. 11);

Lb Lb

. ,D + d4 t d L2 (-j-) cosf 1 2

D +d

COSf 1 - + L2

sinf

Для определения угла f имеем уг- лы/9и().

Из треугольника O020i (фиг. 9) получаем sin/З Д; из трегоульника OKOi полокучаем sln(0 - yi) - из треугольника

sinf

ОКОа получаем slnf

00isin(e-yz) OOi

OK

002

ИпД sin sin(e K):

sinf sin/J sin(© - Ґi) Для определения угла fi имеем углы/3 и Yi Из треугольника OOi 02 (фиг. 9)

получаем sin/ из треугольника

002 OOi N получаем sinxz

00 ника О02 N получаем slnf i

из треугольON

. Отсюда

ры

оо|

OOislnyz

sinfi stn/

sinf i sin/ sinft

Для того, чтобы вышеуказанные разме- отличались стабильностью и высокой

точностью, необходимо их согласовать с измеряемыми размерами. Для этого измерение линейных размеров Ц и осуществляется в том же порядке - от граней 2 и 7 (фиг. 5, 6, 7) до точек касания касательных а и b на поверхности шариковой беговой дорожки, а измерение угловых размеров f и f 1 (фиг. 4) осуществляется оттех же граней 2 и 7 до исполнительных поверхностей на цапфе (фиг. 8). Для измерения размера Lb относительно грайи 7 лапа 1 устанавливается на плиту 9 гранью 7 (фиг. 7). От поверхности плиты мерителем (на фигурах не показан) находим точку на поверхности шариковой беговой дорожке 6, определяемую разностью максимального расстояния центра тороидальной поверхности и радиуса этой поверхности, и вычисляем Lb: Lb L ь - гш, где гш - радиус шарика.j

Поворачиваем лапу на грань 2 (фиг. 6), тем самым мерителем находим наивысшую точку на шариковой беговой дорожке 6 и вычисляем La:

La La - ГШ.

Для измерения угла f лапу устанавлива- ем на плите 9 гранью 2. От грани 2 (фиг. 8) мерителем измеряем размеры Н и HI, другим мерителем замеряем размер L. Из соот

Н

Hi . . -L sinf

вычисляем угол

относит .. лоьно центровых отверстий: f arcsin(-г---)

При отсутствии центровых отверстий измерение угла f осуществляется относи- тельно исполнительных поверхностей (фиг. 8 и 12). Мерителем замеряем размеры h - hi (I - величина постоянная, заложенная в ме- рителе). Истинное положение цапфы относительно грани 2 определяется размером h - hi. На основании этого размера можно получить истинное значение угла f:

f 90 -(ai + а) , где а- угол, определяемый из выражений

ф - хм

2,Ф - Фк

-у- tga; а arc tg();

а -угол, определяемый из выражений -- cosai; ai arccos(),

где С - расстояние между центрами роли- ков, определяемое из выражений

C cosa: C cola0 5

0

5

0

5 0

5

0

Измерение угла fi осуществляется от грани 7 аналогично измерению угла f.

С получением истинных значений углов f и f1 представляется возможным вычислить истинное значение углов yi и(0 - уз) .

slnfi sin/ , где угол величина известная и достоверная.

sinfi. ,slnfK

ИпД : arcsln) Аналогично вычисляем угол 0 - yi. Из выражения slnf sin/3 sin(0 -yi) получаем

SK©-П) ),-arc 51пф.

С получением истинных значений углов У2.Н& - YI представляется возможность проверить качественное изготовление лапы с помощью уравнения fi + (0 - yi) - Э , т.е. сумма вычисленных углов должна равняться замеренному углу 0.

Использование изобретения обеспечивает стабильность получения основных параметровдолота(диаметр, разновысотность, радиальное биение) и тем самым повышение показателей бурения.

Формула изобретения

Способ изготовления лапы бурового шарошечного долота, включающий механическую обработку граней двугранного угла, при которой лапу базируют за шариковую беговую дорожку, а последующий контроль ее положения и положения оси цапфы осуществляют от двугранного угла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления бурового долота за счет совмещения конструкторской и технологической баз, обработку граней двугранного угла лапы ведут, определяя положение шариковой беговой дорожки поочередным измерением расстояния от граней двугранного угла до точек на шариковой беговой дорожке, определяемых разностью максимального расстояния центра тороидальной поверхности шариковой беговой дорожки и радиуса этой поверхности, а угловое положение оси цапфы определяют, измеряя расстояние от тех же граней двугранного угла до исполнительных поверхностей на цапфе в плоскостях, проходящих через ось цапфы перпендикулярно соответствующим граням.

Изобретение относится к области изготовления породоразрушающего инструмента и предназначено для обработки граней двугранного угла на лапах буровых шарошечных долот. Цель изобретения - повышение точности изготовления бурового долота за счет совмещения конструкторской и технологической баз. Способ включает механическую обработку граней двугранного угла, при которой лапу базируют за шариковую беговую дорожку и осуществляют контроль ее положения и положения оси цапфы от двугранного угла. Положение шариковой беговой дорожки определяют поочередным измерением расстояния от граней двугранного угла до точек на шариковой беговой дорожке, определяемых разностью максимального расстояния центра ее тороидальной поверхности и радиуса этой поверхности. Угловое положение оси цапфы определяют, измеряя расстояние от тех же граней двугранного угла до исполнительных поверхностей на цапфе в плоскостях, проходящих через ось цапфы перпендикулярно соответствующим граням. 12 ил.

0/ M&L

Вид Ј

U

фаг- /

Фиг.З.

г

биЭв

фаг./

Ъ&Ј х-У ЬиЗГ

. поВернутй

9иг7 &и& & noЈef н &то

// fo 1/Х

фиг 2.

в

Вид & лоёе/энуто

Фие.Ю

Виа В noSffHymo

Фиг.-н

(

Фиг. 12