Una broca tricónica es una herramienta de perforación de rocas que se encuentra en las industrias de minería y perforación de pozos. Las brocas constan de tres cabezas giratorias en forma de cono equipadas con varias filas de dientes concéntricos. Las cabezas están inclinadas en un ángulo de aproximadamente 45 ° y dispuestas alrededor del cuerpo de la broca con sus vértices mirando hacia adentro uno hacia el otro. Cada cabezal está equipado con un cojinete para garantizar una rotación suave. La broca tricónica se coloca típicamente en el extremo de una sarta de perforación y se gira contra la cara de perforación, lo que hace que los dientes de las cabezas corten el material de la cara y hagan avanzar el orificio de perforación.
Esta broca en particular fue desarrollada por ingenieros de Sharp-Hughes Tool Company en 1933 utilizando las dos brocas cónicas de la compañía como diseño base. El diseño original de dos brocas cónicas presentaba un par de conos giratorios opuestos equipados con filas de dientes. Cuando se gira contra una pared de roca en el extremo de una sarta de perforación, la fricción rotacional de doble eje en los dientes de la cabeza desgasta el material de roca para formar un agujero. La broca tricónica siguió el concepto de diseño bastante de cerca, con la excepción de la adición de un tercer cabezal. Esta configuración demostró ser mucho más eficiente, por lo que se perforaba más rápido y con menos desgaste de las cabezas de las brocas individuales.
El concepto básico que sustenta la eficiencia de las brocas de cono giratorio es la acción de doble eje de la broca. Al perforar, el cuerpo de la broca gira alrededor de su propio eje, mientras que las cabezas giran alrededor del suyo formando un ángulo con el eje del cuerpo. Esta acción multieje es un mecanismo de corte particularmente efectivo, lo que hace que la broca tricónica sea una opción común para operaciones de perforación profunda. El diseño también es rentable porque las tres cabezas de perforación mejoran el desgaste de las brocas a la relación de avance de la broca.
Las brocas tricónicas consisten en un cuerpo de broca cilíndrico equipado con tres puntos de montaje de cabeza dispuestos en un patrón de hoja de trébol alrededor de su circunferencia. Las cabezas de las brocas tienen forma de cono y están equipadas con cojinetes integrales que garantizan una rotación suave bajo cargas pesadas. Las cabezas están unidas al cuerpo de la broca en un ángulo de aproximadamente 45 ° con sus puntos de vértice mirando hacia el centro del cuerpo. Cada cabezal está equipado con varias filas concéntricas de dientes endurecidos que forman los puntos de apoyo o de corte de la broca.
Hay dos diseños básicos de dientes de cabeza de broca que se utilizan en la broca tricónica: fresado e inserto. El diente del molino tiene un perfil plano en forma de cuña mientras que el tipo de inserto tiene forma de cono redondeado. Cuando se gira bajo presión contra la cara de la roca, los dientes causan un tipo de falla por aplastamiento del material, lo que hace que una capa de roca se separe en cada rotación de la broca. Aunque las cabezas de las brocas se pueden restaurar cuando están desgastadas, las cabezas generalmente se descartan una vez que los dientes se desgastan o rompen.