Резец для бурения твердых пород

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области горного дела и предназначено для использования в качестве режущего инструмента в горных машинах и оборудовании.
Уровень техники.
Известен, например, унифицированный резец к буровому инструменту (патент РФ № 2319007 на изобретение, МПК E21C35/18, 10.03.2008, [1]), состоящий из головки и хвостовика. Передняя грань головки резца армирована пластиной износостойкого материала, на которой имеется главная режущая кромка. Хвостовик унифицированного резца вставлен в специальный паз на корпусе бурового инструмента.
У аналога [1] главная режущая кромка выполнена в виде выпуклой ломаной линии, содержащей при вершине тупой угол, равный 180°-α, при этом торцевая опорная поверхность конгруэнтна главной режущей кромке, а внешняя боковая грань перпендикулярна ей.
Известны резцы выемочных машин (Сафохин М.С., Александров Б.А., Нестеров В.И. Горные машины и оборудование: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1995. - 463 с., стр. 14, а, б, в, е, [2]), которые содержат хвостовик и головку. Передняя грань головки армирована твердосплавной вставкой. Угол между осью хвостовика и нижней гранью головки составляет: 85° в примере (а), 82° в примере (б), 75° в примере (в) и 15° в примере (е).
Также известен унифицированный резец (а.с. СССР № 1373808 на изобретение, МПК E21C25/38, 15.02.1988, [3]), содержащий хвостовик и ассиметричную головку. Передняя грань головки армирована пластиной с режущими кромками.
Указанный аналог [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
Решаемой технической проблемой является необходимость улучшения показателей бурения.
У аналогов [1, 2] и прототипа [3] качество резания снижено в связи с тем, что для разных пород и условий бурения используются одинаковые углы резания, причем боковые кромки головки выполнены острым. В связи с этим при ударных нагрузках происходит интенсивный износ головки резца. Кроме того, ухудшается отвод шлама, что уменьшает охлаждение и как следствие снижает ресурс резца.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является улучшение качества резания.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что резец для бурения твердых пород содержит головку и хвостовик. При этом головка выполнена ассиметричной и армирована твердотельной режущей пластиной. Отличается тем, что угол α между осью хвостовика и режущей пластиной составляет от -25° до 25°, при этом угол β между режущей пластиной и осью опоры резца составляет от -25° до 25°, причем боковые кромки головки скруглены.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Угол между осью опоры резца и посадочной поверхностью под режущую пластину преимущественно выполнен острым.
Угол γ между осью хвостовика и нижней гранью головки предпочтительно составляет от 45° до 90°.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан вид сбоку на резец для бурения твердых пород (угол α между осью хвостовика и режущей пластиной); на фиг. 2 - вид спереди на резец (угол β между режущей пластиной и осью опоры резца); на фиг. 3 - угол γ между осью хвостовика и нижней гранью головки; на фиг. 4 - вид сверху на резец для бурения твердых пород.
Осуществление технического решения.
Резец для бурения твердых пород (фиг. 1) содержит головку (1) и хвостовик (2).
Головка (1) является режущей частью резца и армирована твердотельной режущей пластиной (3). Головка (1) выполнена ассиметричной. Материал режущей пластины (3) зависит от типа породы.
Угол α между осью хвостовика (2) и режущей пластиной (3) составляет от -25° до 25°. На фиг. 1 показан угол α равный 5°.
В отличие от прототипа [3] угол β между режущей пластиной и осью опоры резца составляет от -25° до 25° (фиг. 2). При этом угол между осью опоры резца и посадочной поверхностью под режущую пластину (3) выполнен острым. Такое решение улучшает резание и снимает ударную нагрузку на резец.
Угол γ между осью хвостовика (2) и нижней гранью головки (1) составляет от 45° до 90°. На фиг. 3 показан угол γ равный 71°.
Боковые кромки головки (1) скруглены (фиг. 4), что также улучшает скорость и качество резания. Радиус скругления составляет 1-15 мм.
Диаметр цилиндрической части хвостовика (2) составляет 10-25 мм.
Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером.
Порядок использования.
Резец для бурения твердых пород закрепляют на исполнительном органе буровой машины. В процессе бурения режущая пластина (3) внедряется в породу и под действием ударной нагрузки происходит разрушение и скалывание породы. При этом вышеуказанные углы α, β и скругленные боковые кромки головки (1) позволяют улучшить качество резания.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в горнодобывающей отрасли промышленности.