NO312476B1

NO312476B1 - Skj¶reinnsats for et freseverktöy som brukes i borehull

Info

Publication number: NO312476B1
Application number: NO19981107A
Authority: NO
Inventors: Christopher Paul Hutchinson
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2002-05-13
Also published as: NO981107D0; AU720053B2; AU7136796A; DE69628931T2; WO1997011251A1; EP0851964B1; DE69628931D1; US5626189A; EP0851964A1; NO981107L

Description

Denne oppfinnelse vedrører en skjæreinnsats for et freseverk-tøy som brukes i borehull, hvilken skjæreinnsats også for øvrig er av den art som er definert i den innledende del av patentkrav 1.

Freseverktøy anvendes blant annet for å skjære ut vinduer eller lommer i et rør, f.eks. ved avviksboring og forbibo-ring; og for å fjerne materiale i et borehull, for eksempel overflødig eller fastsittende rør, foringsrør, produksjonsrør og fastkilte verktøy.

Formen og beskaffenheten til skjæreinnsatsene påvirker i ve-sentlig grad ytelsen til freseverktøyet i borehullet.

I GB-A-2 280 692 beskrives en typisk skjæreinnsats som danner grunnlag for angivelsene i den innledende del av patentkrav 1.

I overensstemmelse med ett aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det skaffet til veie en skjæreinnsats for bruk i et freseverktøy for borehull, hvilken skjæreinnsats omfatter en sokkeldel med et fotstykke som kan monteres på en overflate av nevnte freseverktøy og en skjæreflate med lineære avgrensningsflater som strekker seg fra en første kant av skjæreinnsatsen til en andre kant av denne, hvilken skjæreflate har et antall oppadragende kammer som strekker seg mellom de lineære avgrensningsflater, idet skjæreinnsatsen er kjennetegnet ved minst to slike skjæreflater med lineære av-grensningsf later som i det vesentlige er parallelle til hverandre .

Nevnte formål er ifølge oppfinnelsen realisert ved at en skjæreinnsats utformet i overensstemmelse med de i den innledende del av patentkrav 1 angitte angivelser, dessuten er anordnet og innrettet i samsvar med den karakteriserende del av patentkrav 1.

Et annet arrangement av skjæreinnsatser av angjeldende art med tilknytning til den foreliggende oppfinnelse, er vist og beskrevet i EP 385 673, som heller ikke foregriper oppfinnelsen slik den kommer til uttrykk i patentkrav 1.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkrav 2-15.

Foreliggende oppfinnelse skaffer likeledes til veie et frese-verktøy for borehull forsynt med en skjæreinnsats i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse.

Ved å sørge for lineære avgrensningsflater blir avskjæret under fresingen i borehullet delt opp i flere mindre strimler, nemlig en strimmel for hver skjæreflate, og ikke en eneste relativt bred strimmel, slik det gjøres i kjente skjæreinnsatser.

Skjæreinnsatsens sokkeldel kan, sett ovenfra eller nedenfra, enten ha stort sett sirkulært, kvadratisk, ovalt, rektangulært eller triangulært tverrsnitt.

For en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse henvises det nå til utføringsformer som er vist i de etterføl-gende tegninger, hvor: Fig. IA viser et perspektivriss av en første utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. IB viser et planriss ovenfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. IA; Fig. 1C viser et delriss sett fra siden av skjæreinnsatsen vist i Fig. IA; Fig. ID viser et frontriss av skjæreinnsatsen vist i Fig. IA; Fig. 1E viser et riss sett nedenfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. IA; Fig. 1F viser et riss sett bakfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. IA; Fig. 2A viser et perspektivriss av en andre utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2B viser et planriss ovenfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. 2A (risset nedenfra er kvadratisk); Fig. 2C viser et sideriss av skjæreinnsatsen vist i Fig. 2B; Fig. 2D viser et tverrsnittriss etter linjen 2D-2D i Fig. 2B; Fig. 2E viser en forstørrelse av et parti av skjæreinnsatsen innsirklet og betegnet med henvisningen 2E i Fig. 2B; Fig. 2F viser et tverrsnittriss av en avskjærbrytende fordyp-ning i et sentralt parti av skjæreinnsatsen vist i Fig. 2D; Fig. 2G viser et tverrsnittriss av en avskjærbryteende for-dypning i et sideparti av skjæreinnsatsen vist i Fig. 2D; Fig. 2H viser et tverrsnittsriss etter linjen 2H-2H i Fig. 2E; Fig. 3A viser et perspektivriss av en tredje utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3B viser et planriss ovenfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. 3A; Fig. 3C viser et planriss nedenfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. 3A; Fig. 3D viser et frontriss av skjæreinnsatsen vist i Fig. 3A; Fig. 3E viser et riss bakfra av skjæreinnsatsen vist i Fig. 3A; Fig. 4A viser et planriss ovenfra av en fjerde utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4B viser et tverrsnittriss etter linjen 4B-4B i Fig. 4A; Fig. 4C viser et tverrsnittriss etter linjen 4C-4C i Fig. 4A; Fig. 5A viser et perspektivriss av en femte utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 5B viser et perspektivriss av skjæreinnsatsen vist i Fig. 5A, vist når det freses flere strimler med avskjær fra et foringsrør; Fig. 6A viser én utføringsform av et freseverktøy med utstyrt med skjæreinnsatser i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 6B viser, i forstørret målestokk, et parti av freseverk-tøyet i henhold til Fig. 6A; Fig. 7 viser en annen utføringsform av freseverktøyet forsynt med skjæreinnsatser ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 8 viser et planriss av en sjette utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 9 viser et perspektivriss av en sjuende utføringsform av en skjæreinnsats ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det henvises nå til fig. IA - 1F hvor det er vist en skjæreinnsats som generelt er betegnet med henvisningstall 10. Skjæreinnsatsen 10 har en sokkeldel 20 med fire sideflater 21, 22, 23, 24. Sokkeldelen 20 er vist kvadratisk, men den kan ha rektangulært, sirkulært, ovalt, triangulært eller en hvilken som helst annen ønsket tverrsnittform. Sokkeldelens 20 øvre flate har tre skjæreflater 25, 26 og 27. Skjæreflåtene 25 og 27 har en høyde t slik det er vist i fig. IA. Skjæref laten 26, som ligger mellom skjæreflåtene 25 og 27, har en høyde t + h, slik det er vist i fig. IA. Hver skjæreflate 25, 26, 27 har et antall avskjærbrytende fordypninger 28 utformet i samme, med mellomliggende kammer 29 mellom hvert par fordypninger. Sideflaten 21 er som vist i siderisset lik sideflaten 23.

Sokkeldelen 20 har en bredde w og en lengde 1, svarende til hverandre i den kvadratiske utførelse vist i Fig. IA. Hver av skjæreflåtene 25, 26, 27 har en bredde a som svarer til en tredel av bredden w. Sideflater 16 og 18 strekker seg oppover fra skjæreflåtene 25 og 27 til skjæreflaten 26. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme at de tre skjæreflater 25, 26, 27 har ulike bredde eller at to skjæreflater har den samme bredde, enten mindre enn eller større enn bredden av den tredje skjæreflate.

I visse foretrukne utføringsformer kan t + h variere mellom ca. 5 mm og ca. 7 mm; og h variere mellom ca. 0,8 mm og ca. 2,3 mm. I én utføringsform er 1 og w omtrent 13 mm; t er ca. 2,3 mm; a er ca. 4,2 mm; og h er ca. 1,5 mm. T er vinkelen mellom kammens 29 overflate og skjæreflatens 26 sider. I en-kelte foretrukne utføringsformer er T nitti grader eller mellom åtti og nitti grader. I visse foretrukne utføringsformer av foreliggende skjæreinnsatser eller verktøy med slike skjæreinnsatser, lages det avskjær med tykkelse som varierer mellom ca. 0,38 mm og 0,64 mm, lengde mellom ca. 13 mm og ca. 38 mm, og bredde mellom ca. 3,2 mm og ca. 4,3 mm. I én utfø-rings form dannes det avskjær med ca. 0,4 mm tykkelse, ca. 4,3 mm bredde og ca. 38 mm lengde.

Fig. 1C viser én av de sponbrytende fordypninger 28 med inn-til hverandre liggende kammer 29. S er avstanden fra en kant av kammen 29 til fordypningens 28 midte. L er bredden av kammen 29. d er fordypningens 28 dybde, f er vinkelen mellom et parti av fordypningen 28 og en vertikal linje som er trukket fra en kant av en kam 29 (ikke vist i Fig. 1C). g er en vinkel mellom et parti av fordypningen 28 og en vertikal linje trukket igjennom ryggens 29 indre kant (Fig. 1C). R er krum-ningsradien for vinkelen V. V er en vinkel mellom nitti og ett hundre og ti grader.

I én foretrukket utføringsform varierer L mellom 0,13 mm og 0,38 mm. I én spesiell utføringsform er L 0,25 mm, V er 102 grader, f er 33 grader, g er 45 grader, R er 0,76 mm, D er 1,12 mm og d er 0,56 mm.

Fig. 2A viser en skjæreinnsats som generelt er betegnet med henvisningstall 40. Skjæreinnsatsen 40 har en sokkeldel 39, fire sideflater 41, 42, 43, 44, skjæreflater 45, 46 og 47, og et antall med avskjærbrytende fordypninger 48. Vinklede inn-vendige sidevegger 49 i midten av skjæreinnsatsen 40 strekker seg fra de ytre skjæreflater 45, 47 ned til den midtre skjæref late 46.

I visse utføringsformer har skjæreinnsatsen 40, som er vist i

Fig. 2A-2H, benevnte størrelser følgende foretrukne spenn i dimensjon:

A (opptil 13 mm)

B (6,5 mm til 8,7 mm)

C (3,2 mm til 4,3 mm)

D (fra 4,8 mm)

E (1/5 mm til 2,9 mm)

F (0,1 mm til 0,5 mm)

G (4,9 mm til 6,7 mm)

H (0,8 mm til 2,34 mm)

K 0° til 10°

L 0° til 45°

M 0° til 45°

N 0" til 0,2' '

P 0° til 45°

Q 25° til 45°

R 0,02'' til 0,04''

S 0° til 45°

T 0° til 45°

V 0° til 45°

W 0" til 0,2"

Bokstaver N, W, Ri henholdsvis fig. 2F, 2G og 2H angir radi-er i avskjærbrytende fordypninger.

Som vist i fig. 2A har skjæreinnsatsen 40 tre skjæreflater 45, 46 og 47 med lineære avgrensningsflater som strekker seg fra én kant til en annen kant av skjæreinnsatsen. Skjæreflåtene ligger hver i et plan, og disse plan er som vist ikke sammenfallende. De ytre skjæreflåters 45 og 47 plan danner en vinkel som er større enn 180° med den midtre skjæreflates 46 plan. Strømmene av avskjær som dannes av de to ytre skjæreflater 45 og 47 vil føres fra den avskjærstrøm som dannes av den midtre skjæreflate. I en annen utføringsform er de ytre plans vinkel i forhold til midtplanet mindre enn 180°, og strømmene av avskjær som dannes av de ytre skjæreflater vil bli rettet mot den avskjærstrøm som dannes av den midtre skjæreflate. Det ligger innenfor oppfinnelsens idé å tilveie-bringe en skjæreinnsats med bare to skjæreflater, f. eks. to av hvilke som helst skjæreflater på enhver skjæreinnsats som vist eller beskrevet.

Fig. 3A viser en skjæreinnsats 60 ifølge den foreliggende oppfinnelse som har en sokkeldel 19, fire sideflater 61, 62, 63 , 64, skjæreflater 65, 66 og 67, samt et antall avskjærbrytende fordypninger 68 med mellomliggende kammer 69. De to sider av skjæreinnsatsen 60, av hvilke én er vist i fig. 3A, ser likedan ut. Fig. 4A - 4C viser en skjæreinnsats 70 med sokkeldel 75 med fire sideflater og et antall skråflater 76 i rader 71, Spis-sene 79 på skråflatene i én rad, er forskjøvet i forhold til spisser i en annen rad. Fig. 5A og 5B viser skjæreinnsatser 80 og 81, utformet av Ro-bert Taylor og inngående i den foreliggende oppfinnelse. Skjæreinnsatsen 80 har et antall kryssende kammer 82, 83, slik at det dannes avskjærbrytende fordypninger 84. Skjæreinnsatsen 81 har et antall kryssende kammer 85, 86, slik at det dannes avskjærbrytende fordypninger 87. Som det er vist i Fig. 5B avskjærer skjæreinnsatsen 81 tre strimler 89 i foringsrøret 88.

Det skal bemerkes at alle skjæreflåtene i utføringsformene i fig. 4A, 4B, 4C, 5A og 5B ligger i samme plan. Imidlertid blir bredden på avskjæret holdt smal ved hjelp av avgrens-ningsf låtene i skjæreflåtene. Fig. 6A og 6B viser en pilotfres 110 ifølge den foreliggende oppfinnelse som ligner på en kjent pilotfres, A-I TDS, men som er forsynt med skjæreinnsatser 102 ifølge den foreliggende oppfinnelse, tilsvarende enhver skjæreinnsats som er vist eller omtalt i beskrivelse eller patentkrav, på skjær 104 i et fresverktøylegeme 106 med en øvre gjenget ende 108 og en nedre pilotfresende 112. Fig. 7 viser en pilotfres 150 ifølge den foreliggende oppfinnelse, og som f. eks. er av en type tilsvarende den er omtalt i US patent 4,984,488, med skjæreinnsatser 100 i henhold til den foreliggende oppfinnelse, tilsvarende enhver skjæreinnsats som er vist eller omtalt i beskrivelse eller patentkrav, på skjær 151. Foreliggende skjæreinnsatser kan også brukes på de nedre ender av de i fig. 6A og i fig. 7 viste freseverk-tøy. Fig. 8 viser en skjæreinnsats 200 ifølge den foreliggende oppfinnelse, med en elliptisk sokkeldel 205 og en øvre skjæref late som har en gruppe avskjærbrytende fordypninger 202, lignende gruppen i Fig. 2B og lignende fordypningene i Fig. IA og 1C. Sokkeldelen 205 ser ut som i planrisset ovenfra når den betraktes nedenfra, men er uten fordypninger eller hakk. Den midtre skjæreflate er lavere enn de to skjæreflåtene på sidene. Fig. 9 viser en skjæreinnsats 250 utformet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Den har en sirkulær sokkeldel 255 og tre skjæreflater 256, 257 og 258. Skjæreflåtene er hver dekket av avskjærbrytende fordypninger 252 atskilt ved kammer 259.

Claims

1. Skjæreinnsats (10; 40; 60; 70; 80; 200; 250) for et freseverktøy som brukes i borehull, hvor skjæreinnsatsen omfatter en sokkeldel med et fotstykke utformet for mon-tering på en flate av nevnte borehullsfreseverktøys kropp, og en skjæreflate som strekker seg fra en første kant (22) av skjæreinnsatsen til en andre kant (24) av denne, hvilken skjæreflate avgrenses av skjæreinnsatsens nevnte første og andre kanter (22, 24) og av første og andre rette begrensningsflater (23, 16, 18, 21) som strekker seg fra nevnte første kant (22) til nevnte andre kant (24), hvilken skjæreflate har et antall ryg-ger (29; 69; 79; 83; 259) som strekker seg fra nevnte første rette begrensingsflate til nevnte andre rette be-grensningsflate, karakterisert ved at skjærinnsatsen omfatter minst to skjæreflater (25, 26, 27; 45, 46, 47; 65, 66, 67; 71, 72, 73, 74; 83; 202; 256, 257, 258) hvis rette begrensningsflater er i det vesentlige parallelle med hverandre, og at minst én av nevnte skjæreflater (26; 46; 66; 202; 257) er anordnet i annen avstand fra nevnte fotstykke enn den eller de øv-rige skjæreflater.

2. Skjæreinnsats ifølge krav 1, karakterisert ved at et antall sponbrytende fordypninger (28; 48; 68; 76; 87; 202; 252) er anordnet i hver skjæreflate.

3. Skjæreinnsats ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte sponbrytende fordypninger har en oval omkretsform sett mot respektive skjæref late.

4. Skjæreinnsats ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte antall sponbrytende fordypninger er anordnet i et mønster av kryssende fordypninger som dekker i det vesentlige alle skjæreflåtene.

5. Skjæreinnsats ifølge et hvilket som helst av de foregå-ende krav, karakterisert ved at den omfatter tre skjæreflater som innbefatter en første skjæreflate ved en ytre sidekant, en andre, midtre skjæreflate og en tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant, hvor nevnte andre, midtre skjæreflate er anordnet mellom den første skjæreflate ved den ene ytre sidekant og den tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant.

6. Skjæreinnsats ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte andre, midtre skjæreflate i en retning som er parallell med nevnte rette begrensningsflater (21, 16, 18, 23) rager utenfor den første skjæreflate ved den ene ytre sidekant og den tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant.

7. Skjæreinnsats ifølge krav 6, karakterisert ved at den andre, midtre skjæreflate rager ca. 0,7 mm til ca. 2,3 mm utenfor den første skjæreflate ved den ene ytre sidekant og den tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant.

8. Skjæreinnsats ifølge krav 7, karakterisert ved at den første skjæreflate ved den ene ytre sidekant og den tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant rager utenfor den andre, midtre skjæreflate i en retning som er parallell med nevnte rette begrensningsflater.

9. Skjæreinnsats ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte første skjæreflate ved den ene ytre sidekant og nevnte tredje skjæreflate ved den annen ytre sidekant rager mellom 0,7 millimeter og 2,3 millimeter utenfor den andre, midtre skjæreflate.

10. Skjæreinnsats ifølge et hvilket som helst av de foregå-ende krav, karakterisert ved at i det minste én av skjæreflåtene ligger i et første plan som danner en vinkel med et andre plan i hvilket en annen av nevnte skjæreflater ligger.

11. Skjæreinnsats ifølge krav 10, karakterisert ved at vinkelen mellom nevnte første og andre plan er større enn 180°.

12. Skjæreinnsats ifølge krav 10, karakterisert ved at vinkelen mellom nevnte første og andre plan er mindre enn 180°.

13. Skjæreinnsats ifølge et hvilket som helst av de foregå-ende krav, karakterisert ved at nevnte sokkeldel er rektangulær.

14. Skjæreinnsats ifølge krav 13, karakterisert ved at nevnte sokkeldel er kvadratisk.

15. Skjæreinnsats ifølge krav 1, karakterisert ved at ryggene på én av nevnte skjæreflater er anordnet forsatt i forhold til ryggene på en tilgrensende skjæreflate.