БУРИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ СО СМЕННЫМИ РЕЗЦАМИ

Полезная модель относится к породоразрушающему инструменту для вращательного бурения горных пород и может быть использована для бурильных работ в промышленном и гражданском строительстве.
Известна конструкция бурильного инструмента со сменными резцами, по патенту на изобретение РФ №2004761, 15.12.1993 г., принятая за прототип.
Бурильный инструмент по прототипу содержит сменные резцы, хвостовики которых выполнены в виде плоского клина с отверстием, а в корпусе инструмента выполнены сквозные клиновые отверстия для свободного размещения хвостовиков. Резец удерживается от выпадения на корпусе с помощью шплинта, пропущенного через отверстие хвостовика.
Свободная посадка хвостовика резца в корпусе и его удержание с помощью шплинта малонадежны из-за люфтов, вызывающих ухудшение эксплуатационных качеств инструмента и вероятности поломки шплинта с потерей резца в процессе бурения. Плоский клин хвостовика, установленный в прямоугольном отверстии корпуса, не позволяет ориентировать резец на заданный угол бурения. Невысокая технологичность конструкции обусловлена сложностью изготовления как самих резцов, так и клиновых отверстий в корпусе, наличием дополнительных элементов - шплинтов, а также операций по выполнению отверстий в хвостовиках. Установка шплинтов препятствует оперативной замене изношенных резцов.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании простой и технологичной конструкции бурильного инструмента, обеспечивающей установку резцов с возможностью регулирования положения их режущей кромки, надежное закрепление резцов и их оперативную замену.
Поставленная задача достигается тем, что бурильный инструмент со сменными резцами включает корпус со сквозными отверстиями, в каждом из которых установлен резец, имеющий стержень с хвостовиком и режущей головкой. Новым является выполнение стержня резца цилиндрическим, переходящим в конический хвостовик, а каждое сквозное отверстие корпуса бурильного инструмента выполнено конгруэнтным коническому хвостовику резца. При этом резцы установлены в корпусе с возможностью поворота вокруг оси для регулирования положения режущей кромки и закреплены с натягом. Оптимальная конусность хвостовика для надежной установки и оперативной замены резца составляет 1:20.
Цилиндрическая форма стержня резца, переходящая в конический хвостовик, предельно проста и технологична. Наличие в корпусе инструмента сквозного конгруэнтного коническому хвостовику отверстия позволяет ориентировать резец на заданный угол бурения и надежно устанавливать с натягом резец и беспрепятственно извлекать его из корпуса при износе.
На фиг.1 приведен схематический чертеж бурильного инструмента, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Бурильный инструмент имеет корпус 1 и сменные резцы 2. Стержень резца выполнен цилиндрическим и переходящим в конический хвостовик 3 с одного конца и в буровую головку 4 - с другого. Конусность хвостовика 3 составляет 1:20. В отверстиях корпуса 1 закреплены втулки 5 со сквозными отверстиями, конгруэнтными коническим хвостовикам 3, в которых с натягом установлены резцы 2. Режущая часть буровой головки 4 резца армирована твердосплавной пластиной 6.
При установке во втулках 5 корпуса 1 резцов 2 возможно регулирование положения пластины 6 поворотом резца во втулке. В требуемом положении резцы закрепляют с натягом в корпусе, бурильный инструмент устанавливают на буровую штангу и подают в скважину. Режущие пластины резцов соприкасаются с породой, инструмент забуривается и внедряется в породу при вращении и поступательном перемещении штанги. Разрушение породы происходит режущими кромками твердосплавных пластин 6 резцов 2. При этом дополнительная осевая нагрузка на резцы увеличивает надежность их установки и самоторможение, предотвращающее поворот резцов относительно корпуса в процессе бурения. В случае выхода из строя резца, инструмент снимают со штанги и незначительными ударами по торцу хвостовика 3 извлекают поврежденный резец, заменяют новым, сохраняя при этом неповрежденные резцы в корпусе. Бурильный инструмент с новыми резцами устанавливают на штангу и продолжают бурение.
Простая и технологичная форма резца, изготавливаемого из цилиндрического стержня - деталь вращения, получается путем его обработки на токарном станке с одной установки. Также практически с одной установки в корпусе выполняются отверстия, в которых закрепляют втулки с коническими отверстиями под хвостовики резцов.
Установка конических хвостовиков в конгруэнтных отверстиях корпуса инструмента позволяет максимально точно ориентировать резцы на заданные углы бурения, обеспечивает надежное их закрепление без привлечения дополнительных деталей и оперативную замену изношенных резцов. Надежная установка без люфтов увеличивает срок службы резцов и улучшает эксплуатационное качество инструмента, способствует улучшению условий разрушения горной породы и наиболее эффективному воздействию на забой. Упрощение конструкции, технологии изготовления, сборки и замены резцов снижает себестоимость инструмента и буровых работ в целом.