Буровой резец
DRILLING CUTTER

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а конкретнее к резцам, предназначенным для бурения шпуров в массивах горных пород.
Известен резец для вращательного бурения шпуров РМ ([Михайлов, В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с.], с. 39, рис. 20, в), представляющий собой двухперый резец с симметричными относительно оси резца твердосплавными режущими вставками.
Недостатком бурового резца РМ является ограниченная область применения - бурение шпуров в углях и мягких породах.
Наиболее близким к заявляемому является буровой резец БИ-741А ([Михайлов, В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с/], с. 41, рис. 21, б). Этот резец состоит из корпуса, двух твердосплавных режущих вставок и имеет отрицательный передний угол заточки 15°.
Недостатком бурового резца БИ-741А является наличие концентраторов напряжений на теле твердосплавных режущих вставок, что приводит к их сколам и быстрому затуплению лезвий с выходом из строя всего бурового резца.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение ресурса работы бурового резца.
Решение указанной задачи достигается использованием в конструкции бурового резца твердосплавных режущих вставок в форме эллипсообразного овала Кассини ([Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - 608 с.], с. 106, рис. 50, а).
Технический результат заявляемого изобретения выражается в увеличении ресурса работы бурового резца.
Указанный технический результат достигается тем, что в буровом резце с режущей вставкой, включающем корпус с двумя перьями и двумя твердосплавными вставками на них, согласно изобретению, твердосплавные вставки в осевой плоскости резца выполнены в форме эллипсообразного овала Кассини, при этом лезвия вставок образованы вдоль больших осей овала Кассини, а сами большие оси овалов наклонены к оси резца под острым углом.
Предлагаемый буровой резец с режущей вставкой поясняется чертежом.
2
2
2
2
2
2
4
4
а
а
Заявляемый буровой резец состоит из корпуса 1, двух перьев с твердосплавными вставками 2 в форме эллипсообразного овала Кассини. Под эллипсообразным овалом Кассини ([Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - 608 с.], с. 106, рис. 50, а) понимается кривая четвертого порядка, описываемая уравнением (х+у)-2с(х-у)-(-с)=0, где  и с - постоянные величины, большие нуля, при этом . Он имеет большую СА и малую BD оси ([Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - 608 с.], с. 106, рис. 50, а).
В предлагаемом буровом резце лезвия выполнены вдоль больших осей овала, а для облегчения процесса забуривания большие оси овалов наклонены к оси резца под острым углом α, что обеспечивает касание резцом забоя в точках, приближенных к оси резца.
Эллипсообразный овал Кассини, обладает тем свойством, что прямая линия, проведенная в плоскости овала, имеет с овалом не более двух точек и эта кривая не имеет ни точек перегиба ни точек возврата, ни узловых точек, то есть она является выпуклой по всему периметру ([Выгодский, М.Я. Справочник по высшей математике [Текст] / М.Я. Выгодский. - М.: Наука, 1973. -872 с.], с. 771).
В отличие от обычного эллипса эллипсообразный овал Кассини имеет особые точки с нулевой кривизной, именно это свойство эллипсообразного овала Кассини обеспечивает устойчивое положение твердосплавной вставки во взаимодействии с забоем.
1
2
Работает буровой резец с режущей вставкой в форме эллипсообразного овала Кассини следующим образом: резцу задается вращение в соответствии со стрелкой показанной на чертеже с одновременной осевой подачей на забой. При этом две твердосплавные вставки 2 своими лезвиями начинают срезать горную породу на забое. Точки A и А овалов Кассини при этом имеют исходную нулевую кривизну (k=0), то есть для этих точек центры радиусов кривизны ρ=1/k находятся в бесконечности.
Используемые в конструкции бурового резца твердосплавные вставки 2 в форме эллипсообразного овала Кассини позволяют достигать образования между лезвиями и забоем полного контакта, по которому осуществляется разрушение горной породы, что способствует уменьшению затуплений лезвий в отличие от существующих резцов, в которых основное взаимодействие лезвий с забоем осуществляется в точках бесконечной кривизны.
Таким образом, заявляемый буровой резец с режущей вставкой в форме эллипсообразного овала Кассини за счет твердосплавных вставок в форме эллипсообразного овала Кассини обеспечивает полный контакт при взаимодействии лезвий с забоем, способствуя тем самым уменьшению затуплений лезвий и увеличивая таким образом ресурс работы бурового резца.