Tittel: Styrelist for dybdeboringsverktøy og borkrone

Transkript

1 1 Tittel: Styrelist for dybdeboringsverktøy og borkrone Den foreliggende oppfinnelse vedrører en styrelist til opptak av flatetrykket som oppstår på borkroner utstyrt med skjæreverktøy og ført på borestenger, med hvilke dype borehull kan bringes inn i tilsvarende arbeidsstykker, som avstøttes med overflater som har sliteoverflater, på boringsoverflatene til de oppstående borehullene. Dessuten vedrører oppfinnelsen en borkrone med slike styrelister. En slik styrelist og en slik borkrone er kjent fra EP90390 A1. 1 Fra DE er eksempelvis en dybdeboringsfremgangsmåte med en asymmetrisk skjæreanordning kjent, der styringen av skjæreverktøyet følger ved hjelp av et flerpunktsanlegg i boringen. Derved avstøttes skjæreverktøyet med minst to styrelister og et slipt biskjær fortrinnsvis uten frivinkel i boringen som det selv har tilveiebrakt. I tillegg til styrefunksjonen bevirker denne kontinuerlige avstøttingen ved hjelp av styrelistene en ekstra glatting og dermed forbedrebæring av avsponingskrefter via styrelistene i skjæringsplanet på arbeidsstykket. Disse styrelistene blir ved mindre verktøy loddet inn i borkronen. Ved større verktøy er det tilveiebrakt utbyttbare styrelister. Derved blir styrelistene låst fast på husbæreren til borkronen med festemidler utformet som skruer. 2 Fra EP A1 er det kjent en styrelist, der overflaten som avstøttes på boringsoverflaten til det oppstående borehullet, er oppdelt i to sliteområder som ligger etter hverandre gjennom en fordypning som forløper på tvers. Fordypningen skal brukes til det senkede opptaket av festemidler utformet som skruer, for å kunne feste og løse styrelisten lett utbyttbart på borkronen. Ved dette er det en ulempe at det tilveiebrakte sliteområdet til overflaten forringes ved fordypningens flate. Slitasjen forhøyes derigjennom, og standtiden til en slik styrelist forringes. 3 Fra DE A er det kjent å lagre styrelisten dreibart i en styrehylse. Dermed dreier bare borkronen seg om lengdeaksen, mens styrelistene er utformet bevegelig i det vesentlige koaksialt i borkronens fremdriftsretning.

2 2 Fra WO 88/3 A1 er det videre kjent en innretning for styring av et boreverktøy for fremstilling av boringer. Derved er styrelistene radialt bevegbare i slisseaktige utsparinger. I DE A1 er det beskrevet en borkrone, der knivinnsatsen er forskyvbart forbundet med et borkroneskaft, og der radialkreftene som forekommer ved skjæring, avstøttes ved hjelp av støttelister i borehullet. Fra DE er det til sist kjent et dybdeboringsverktøy der styrelistene er anordnet fjærende lagret. 1 De kjente utbyttbare styrelistene har riktignok stått sin prøve, men standtidene deres gjennom den relativt høye slitasjen er imidlertid relativt lave. Dette er særlig en ulempe ved større boredybder, da hele borestangen med borkrone med trekkes ut av arbeidsstykket for å bytte styrelistene. Dette arbeidet er tidsog dermed kostnadskrevende, og i tillegg til arbeidskostnadene kommer de egentlige verktøykostnadene og betydelige kostnader for dødtider, under hvilke boremaskinen ikke kan produsere. Det er derfor den foreliggende oppfinnelsens oppgave å tilveiebringe styrelister, med hvilke verktøykostnadene kan senkes ved hjelp av lengre standtider og produktiviteten ved dybdeboring kan forhøyes. 2 Denne oppgaven løses ved trekkene angitt i krav 1, særlig ved at overflaten til en styrelist er utstyrt med minst et konkavt lengdespor som strekker seg i lengderetning, hvorved det er tilveiebrakt sliteområder som strekker på begge sider av lengdesporet. Ved disse tiltakene fordeles det absolutte flatetrykket over flere sliteområder. 3 Det spesifikke flatetrykket på styrelistenes overflater som står i slitekontakt med den akkurat tilveiebrakte boringsoverflaten, blir derigjennom forringet. Slitasjen på de kontaktende overflatene til styrelistene forminskes, og deres standtider blir vesentlig forlenget.

3 3 Innbringingen av dybdeboringer, der rør med relativt tykke vegger bores av massivt stangmateriale, skjer i mer eller mindre lange boreskritt. Disse boreskrittene er som regel nødvendige for å bytte ut slitte verktøykomponenter, eksempelvis styrelistene, og for å kontrollere de verktøyrelaterte borehullparametrene. Slike borehullparametre er eksempelvis målavvik som er betinget gjennom slitasje av styrelistene. Ved disse enkelte boreskrittene må hele borestangen sammen med borkronen trekkes ut av arbeidsstykket. Etter kontrollen og utbyttingen av slitedelene må borestangen kjøres inn i boringen igjen for å kunne fortsette med neste boreskritt. 1 Under trekkingen av borestangen og utbyttingen av slitedeler står produksjonen til dybdeboringsmaskinen stille. Ved hjelp av styrelistenes utførelsesform ifølge oppfinnelsen kan boreskrittene vesentlig forlenges og dødtiden til dybdeboringsmaskinen reduseres. Kostnadene kan merkbart senkes, og produktiviteten til en slik relativt dyr dybdeboringsmaskin kan tydelig forhøyes. Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er gjenstand for de uselvstendige kravene. 2 En ytterligere oppgave for oppfinnelsen er å tilveiebringe en borkrone med slike fordelaktige styrelister. Denne oppgaven løses ved trekkene angitt i krav 8, særlig ved en borkrone som er utstyrt med styrelister for opptak av flatetrykket som oppstår ved skjæreverktøy, er ført på en borestang og kan bringes inn i lange borehull i tilsvarende arbeidsstykker, og der styrelistene avstøttes med overflater som har sliteområder, på boringsoverflatene til de oppstående borehullene, hvorved styrelistene har trekkene ifølge krav 1 og de øvrige uselvstendige kravene. 3 Ved styrelistene ifølge oppfinnelsen er overflaten utstyrt med et lengdespor som strekker seg i lengderetning, hvorved sliteområdene strekker seg på begge sider av lengdesporet. Derigjennom oppstår det på hver styrelist minst to sliteområder som er skilt fra hverandre, på hvilke reaksjonskreftene som oppstår via

4 4 skjæretrykket til skjæreverktøyet, kan fordeles og avstøttes. Fortrinnsvis er det på sirkelomkretsen til borkronen tilveiebrakt styrelister som ligger omtrent overfor skjæreverktøyet i en avstand på ca. 90 til 1, med hvilke reaksjonskreftene til skjæreverktøyet kan befinne seg i et trepunktsanlegg og kan fordeles på minst fire sliteområder. Den spesifikke slitasjen blir derigjennom tydelig forminsket og standtidene forhøyet. Ved en fordelaktig utførelsesform er det tilveiebrakt at overflaten på begge sider av lengdesporet som strekker seg i lengderetning, har en dobbel radiusgeometri i tverretning. På begge sider av lengdesporet danner de derigjennom sliteområder. 1 I en foretrukket utførelsesform av styrelistene ifølge oppfinnelsen er lengdesporet utformet konkavt og avfaset på begge sider på de doble radiusgeometriene. Derigjennom unngås spenningspisser og det oppstår jevne, gradvise overganger. Derved er også flere lengdespor forløpende ved siden av hverandre mulig, slik at antallet sliteområder økes. 2 I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen danner styrelistene motsatt av borkronen et ringrom, som fortsettes radialt utover over hele lengden av borestangen. Gjennom dette ringrommet og lengdesporene mellom radiusgeometriene kan kjølesmøremidler føres til borkronens skjæreverktøyer. Samtidig kan disse kjølesmøremidlene, som kan stå under relativt høyt trykk fra ca. til 0 bar og derover, spyle ut oppstående borespon gjennom en sponkjeft til borkronen i den hule borestangen og bære dem ut fra den oppstående boringen. I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er det tilveiebrakt at sidekantområdene mellom overflaten og undersiden, som forløper på tvers av de doble radiusgeometriene, er utstyrt med avrundinger eller prismeformede avskråninger. Gjennom disse tiltakene blir flatetrykkene som virker på sliteområdene, optimalt overført på styrelistlagringene til borkronen og jevnt fordelt. 3 I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan kroneområdene ved begge ender av styrelisten mellom overflaten og undersiden, som forløper langs de

5 doble radiusgeometriene, være utstyrt med langsavrundinger i borkronens arbeidsretning. Likeså kan sidekantområdene mellom overflaten og undersiden, som forløper på tvers av den doble radiusgeometrien, være utstyrt med prismeformede avskråninger eller avrundinger. Styrelistlagringene på borkronene er utformet tilsvarende prismeformet eller avrundet. Derigjennom oppstår det en kvasi-flytende lagring av styrelistene på borkronen, ved hjelp av hvilke de innvirkende skjæretrykkene optimalt kan fordeles. 1 Likeledes som under skjæredriften kan det ved inn- og utkjøringen av borkronen forekomme slitespisser på styrelistene. For forringing av disse slitespissene er det i en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebrakt at sliteområdene motsatt av kroneområdene ved begge ender er utstyrt med øvre avfasinger, at sidekantområdene motsatt av kroneområdene ved begge ender er utstyrt med sideavfasinger og at sidekantområdene og kroneområdene ved begge ender motsatt av undersiden er utstyrt med nedre avfasinger. 2 3 Oppfinnelsen blir i det følgende forklart nærmere ved hjelp av eksempelvise utførelsesformer under henvisning til de vedlagte tegningene, her viser: Figur 1 et lengdesnitt gjennom en vanlig borkrone, med styrelist for avstøtting på den oppstående boringsoverflaten til et arbeidsstykke; Figur 2 frontvisning av en borkrone ifølge figur 1, med trepunktsanlegg i en oppstående boring og en sponkjeft for utbæring av oppstående borespon; Figur 3 isometrisk angivelse av en styrelist ifølge oppfinnelsen, med en overflate med to sliteområder for avstøtting av reaksjonskreftene til skjæreverktøyet, som er avgrenset mot hverandre av et konkavt avfaset lengdespor på tilordnede radiusgeometrier; Figur 4 tverrsnitt gjennom en styrelist ifølge oppfinnelsen langs snittlinjen IV - IV i figur 3, med en overflate med flere sliteområder som er skilt fra hverandre, for avstøtting av reaksjonskreftene til skjæreverktøyet og med prismeformede avskråninger på undersiden for fordelt innledning av reaksjonskreftene i borkronen; Figur 4a

6 6 1 skjematisk angivelse av en styrelist ifølge oppfinnelsen i henhold til figur 4, med to lengdespor for dannelse av flere radiusgeometrier for opptak og findelt fordeling av reaksjonskreftene til skjæreverktøyet; Figur lengdesnitt gjennom en styrelist ifølge oppfinnelsen langs snittlinjen V - V i figur 3; Figur 6 tverrsnitt gjennom en styrelist ifølge oppfinnelsen i henhold til figur 3, med en avrundet underside for kvasi-flytende lagring i styrelistlagringene til borkronen, for jevnt fordelt innledning av reaksjonskreftene avhengig av deres opprinnelsesretning og størrelse; Figur 7 lengdesnitt gjennom en styrelist ifølge oppfinnelsen i henhold til figur 3, med en avrundet underside i lengderetning, for kvasi-flytende lagring i styrelistlagringene til borkronen, for jevnt fordelt innledning av reaksjonskreftene avhengig av deres opprinnelsesretning og størrelse. I figur 1 er en borkrone skjematisk angitt, som er ført på en borestang 11 og driver en dyp boring inn i et arbeidsstykke 13 ved hjelp av et skjæreverktøy 12. Borkronen avstøtter seg med styrelister 14, hvorav det her bare er angitt én, på den siden som ligger overfor skjæreverktøyet Styrelistene 14 er utformet i det vesentlige firkantet. De hviler i borkronen i styrelistlagringene 1, og holdes med styrelistholdere 16 i styrelistlagringene 1. Styrelistholderne 16 kan eksempelvis være forsenkede skruer som er forbundet med styrelistholderne 16 ved styrelistboringer 17. Styrelistene 14 avstøtter borkronen på den nettopp oppståtte boringsoverflaten 18, som derved samtidig glattes. Da styrelistene 14 stikker ut radialt over borkronen, oppstår det overfor boringsoverflaten 18 og borestangen 11 radialt utvendig et ringrom 19, gjennom hvilket kjølesmøremidler utenfra kan presses under relativt høyt trykk på ca. til 0 bar frem til borkronen. 3 Kjølesmøremidlene, eksempelvis boreolje eller lignende emulsjoner, fører bort varmen som oppstår på skjæreverktøyet 12, smører dem og spyler de

7 7 oppstående boresponene bort utover. Som figur 2 viser, er borkronen dertil utstyrt med en sponkjeft. Avhengig av lengden til den allerede lagde boringen, kan spyletrykket variere og stilles inn tilsvarende høyt. Som figurene 3 og 4 viser er overflaten 21 til en styrelist 14 ifølge oppfinnelsen krummet konvekst i lengderetning. I toppunktet til den konvekst krummede overflaten 21 er det tilveiebrakt et konkavt utformet lengdespor 22. Derigjennom blir overflaten 21 delt opp i to omtrent like store sliteområder 21, som hver danner en radiusgeometri 24. Disse doble radiusgeometriene 24 går jevnt avfaset over i det konkave lengdesporet Ved en annen utførelsesform av oppfinnelsen, som den skjematisk er angitt i figur 4a, kan overflaten 21 også være utstyrt med to eller flere lengdespor 22. Avhengig av størrelsen på skjæreverktøyets 12 reaksjonskrefter som må tas opp, kan det forekommende flatetrykket dermed fordeles på et flertall radiusgeometrier. Styrelisten 14 som er angitt i figur 4 er på sine kroneområder 2 ved begge ender utstyrt med øvre avfasinger 26. Disse øvre avfasingene 26 letter innføringen av borkronen, og danner en gradvis overgang til sliteområdene 23 til overflatens 21 radiusgeometrier Ned til undersiden 27 er sidekantområdene 28 av styrelisten 14 ifølge oppfinnelsen utstyrt med prismeformede avskråninger 29. Med de prismeformede avskråningene 29 kan de varierende høye flatetrykkene, som overføres av skjæreverktøyet 12 på radiusgeometriene 24, overføres jevnt på styrelistlagringene 1 til borkronen ; på den måten unngås slitespisser. Ned til sin underside 26 er styrelisten 14 utstyrt med nedre avfasinger på sine kroneområder 2 ved begge ender. De nedre avfasingene skal lette utbyttingen og monteringen av styrelistene 14 i borkronens styrelistlagringer 1. 3 Som figurene 4 og viser, er sidekantområdene 28 utstyrt i begge ender med avfasede sideavfasinger 31, som likeledes skal lette innføringen av borkronen.

8 8 Ved utførelsesformen angitt i figur 6 er undersiden 27 av styrelisten 14 ifølge oppfinnelsen utstyrt med en tverravrunding 32. Med denne tverravrundingen 32 er styrelisten 14 lagret kvasi-flytende i en tilsvarende utformet styrelistlagring 1 til borkronen. Skjæreverktøyets 12 varierende høye reaksjonskrefter kan på den måten jevnt overføres til borkronen. Ved utførelsesformen angitt i figur 7 er styrelistens 14 underside 27 ifølge oppfinnelsen utstyrt med en langsavrunding 33 i sin lengderetning. Også med denne langsavrundingen 33 kan styrelisten 14 lagres kvasi-flytende i en tilsvarende utformet styrelistlagring 1 til borkronen, slik at skjæreverktøyets 12 varierende høye reaksjonskrefter også her jevnt kan overføres til borkronen. 1

9 9 Henvisningstall 1 2 borkrone 11 borestang 12 skjæreverktøy 13 arbeidsstykke 14 styrelist 1 styrelistlagring 16 styrelistholder 17 styrelistboring 18 boringsoverflate 19 ringrom sponkjeft 21 overflate 22 lengdespor 23 sliteområde 24 radiusgeometri 2 kroneområde ved begge ender 26 øvre avfasing 27 underside 28 sidekantområde 29 avskråning nedre avfasing 31 sideavfasing 32 tverravrunding 33 langsavrunding

10 P a t e n t k r a v 1. Styrelist (14) for en borkrone () som er utstyrt med et skjæreverktøy og ført på en borestang (11), med hvilken dype borehull kan bringes inn i tilsvarende arbeidsstykker, som avstøtter borkronen () under opptak av flatetrykket som oppstår ved boring, med en overflate som har et sliteområde, på boringsoverflaten til det oppstående borehullet, k a r a k t e r i s e r t v e d at overflaten (21) til styrelisten (21) er utstyrt med minst et konkavt lengdespor (22) som strekker seg i lengderetning, og at sliteområder (23) strekker seg på begge sider av det langsgående sporet (22) Styrelist ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at overflaten (21) til styrelisten (14) på begge sider av lengdesporet (22) som strekker seg i lengderetning, har en dobbel radiusgeometri (24) i tverretning, hvorved de doble radiusgeometriene (24) er utformet som sliteområder (23). 3. Styrelist ifølge krav 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at de doble radiusgeometriene (24) går jevnt avfaset over i det konkave lengdesporet (22). 4. Styrelist ifølge krav 1 og 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at styrelisten (14) er utstyrt med avfasinger (26) på sine kroneområder (2) ved begge ender, som utgjør en gradvis overgang til sliteområdene (23) til overflatens (21) radiusgeometrier (24). 2. Styrelist ifølge krav 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at sidekantområdene (28) mellom overflaten (21) og styrelistens (14) underside (27), som forløper på tvers av de doble radiusgeometriene (24), er utstyrt med prismeformede avskråninger (29) som er lagret flytende i prismeformet eller avrundet utformet styrelistlagring (1) i borkronen (). 6. Styrelist ifølge krav 4, k a r a k t e r i s e r t v e d at styrelistens (14) kroneområder (26) ved begge ender er utstyrt med øvre avfasinger (26) og med sideavfasinger (31).

11 11 7. Styrelist ifølge krav 1 til 6, k a r a k t e r i s e r t v e d at den består av et keramikkmateriale, et hardmetall, et komposittmateriale eller lignende egnet materiale. 8. Borkrone () som er utstyrt med et skjæreverktøy og kan bringes inn på en borestang (11) for boring av dype borehull i tilsvarende arbeidsstykker, og til hvilken det er tilordnet minst en styrelist (14) som har et sliteområde på sin overflate, til opptak av flatetrykket som oppstår ved boring, med hvilken borkronen () avstøttes på boringsoverflaten til det oppstående borehullet, k a r a k t e r i s e r t v e d at det brukes radiale, utvendig liggende styrelister (14) til opptak av flatetrykket som oppstår ved boring, som er utstyrt med sliteområder (23) i lengderetning som er skilt fra hverandre, hvorved overflaten til styrelisten (14) er utstyrt med et konkavt lengdespor (22) som strekker seg i lengderetning, og sliteområdene (23) strekker seg på begge sider av lengdesporet (22) Borkrone ifølge krav 8, k a r a k t e r i s e r t v e d at borkronen () har prismeformede avskråninger (29) til opptak av minst en styrelist (14).. Borkrone ifølge krav 8, k a r a k t e r i s e r t v e d at det brukes radiale, utvendig liggende styrelister (14) ifølge krav 1 til 7.

12 12

13 13

14 14

15 1