Результат интеллектуальной деятельности: Буровой резец для вращательного бурения шпуров

Изобретение относится к угольной промышленности, а точнее к буровым резцам с твердосплавными режущими вставками.

Известен резец для вращательного бурения шпуров РП (Михайлов В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с., стр. 40, рис. 21 а, в), представляющий собой двухперый резец с симметричными относительно оси резца твердосплавными режущими вставками.

Недостатком бурового резца РП является ограниченная область применения - бурение шпуров в углях и породах малой крепости.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой резец БИ-741А (Михайлов В.Г. Горные инструменты [Текст] / В.Г. Михайлов, М.Г. Крапивин. - М.: Недра, 1970. - 216 с., стр. 40, рис. 21 б). Этот резец состоит из корпуса и двух твердосплавных режущих вольфрамокобальтовых (ВК) вставок с двумя концентраторами напряжений в виде трехгранных углов (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 186, рис. 33) каждый.

Недостатком бурового резца БИ-741А является ограниченная прочность используемых твердосплавных вставок, которая не позволяет их использование при бурении крепких горных пород с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову (Протодьяконов М.М. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола [Текст] / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер. - М.: Госгортехиздат, 1960. - 104 с. ) выше f=8.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса и области применения резца на горные породы с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову (Протодьяконов М.М. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола [Текст] / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер. - М.: Госгортехиздат, 1960. - 104 с.) до f=10÷12.

Решение поставленной задачи достигается использованием в конструкции резца комбинированных режущих вставок, оснащенных элементами из сверхтвердых материалов типа нитрида бора или технических алмазов.

Положительный результат заявляемого изобретения заключается в увеличении области применения резцов для вращательного бурения шпуров на горные породы выше средней и высокой крепости.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается буровой резец для вращательного бурения шпуров, состоящий из корпуса и двух перьев, оснащенных твердосплавными вставками, при этом твердосплавные вставки резца в зонах высоких концентраций напряжений армируются элементами из сверхтвердых материалов (нитрида бора, технических алмазов), выполненных в виде трехгранной пирамиды, один из плоских углов которой выполняется тупым (более 90°), а два других плоских угла - острыми.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан вид спереди предлагаемого бурового резца для вращательного бурения шпуров, на фигуре 2 его вид сверху, а на фигуре 3 элемент режущих вставок, используемых в резце.

Предлагаемый буровой резец для вращательного бурения шпуров состоит из корпуса резца 1, перьев 2 и режущих вставок 3. При этом внутренний 4' и внешний 4ʺ относительно оси вращения резца х-х трехгранные углы (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 186, рис. 33) режущих вставок, являющиеся концентраторами напряжения вставок, выполняются в виде элементов из сверхтвердых материалов - нитрида бора или технических алмазов. Эти элементы представляют собой трехгранные пирамиды (Бронштейн И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука, 1986. - 544 с., стр. 187, рис. 2.42) и составляют единое целое с основным материалом режущих вставок 3. Известно, что любая трехгранная пирамида состоит из основания и трех граней. При этом каждая из граней имеет свой плоский угол в вершине пирамиды. На фигуре 3 приведен элемент режущих вставок, представляющий собой трехгранную пирамиду, у которой плоский угол BCD выполняется тупым, а плоские углы ВСА и ACD - острыми.

Работает предлагаемый буровой резец для вращательного бурения шпуров следующим образом: резцу задается вращательное движение относительно его оси х-х и осевая подача на забой вдоль оси вращения. В процессе вращательного движения и одновременной подачи на забой режущие вставки 3 срезают горную породу. При этом основная нагрузка прикладывается к внутренним 4' и внешним 4ʺ трехгранным углам режущих вставок 3, представляющих собой концентраторы напряжений. Использование для изготовления внутренних и внешних трехгранных углов 4' и 4ʺ сверхтвердых материалов (нитрида бора, технических алмазов) позволяет обеспечить их высокую прочность и возможность расширения области применения резца на горные породы выше средней и высокой крепости.