CN102380760B - 金刚石工程薄壁钻基体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄壁钻头制造技术领域，尤其涉及一种金刚石工程薄壁钻基体的加工方法，为了解决传统的金刚石工程薄壁钻基体加工工艺的效率低、精度低、损耗大的问题，其特征是金刚石工程薄壁钻基体由钢管体、接头片和接头组成，接头片的外径与钢管体的外径相等，接头片与钢管体连接部位设有凸台，凸台的外径与钢管体的内径间隙配合，接头片的内孔一周均匀分布若干个齿凹，接头的一端设有与齿凹配合的齿凸，钢管体的加工夹持采用中心架的弹性套装置，所述的弹性套装置设有管状弹性套，弹性套内孔一端设有钢管体定位座，弹性套筒壁上沿轴向设有若干条通槽，弹性套外径上装有定位套和锁紧螺母。原材料损耗低，生产效率高。

Description

金刚石工程薄壁钻基体的加工方法

技术领域

本发明涉及薄壁钻头制造技术领域，尤其涉及一种金刚石工程薄壁钻基体的加工方法。

背景技术

金刚石工程薄壁钻头广泛应用于科研、建筑工程钢筋混凝土的钻孔，墙壁、公路、机场等基础设施、陶瓷、玻璃等建筑材料及脆硬非金属材料的打孔取芯，作为工程易耗品，不仅要求耐磨等使用寿命的技术指标高，且钻头同轴度、同心度要求相当严格。金刚石工程薄壁钻在国内已经有几十年的加工历史，传统的工艺是直接对壁厚为9mm～12mm的厚壁管进行车加工，最终加工到壁厚为2mm～3mm为成品，其弊端明显，如效率低，车加工时间长；损耗大，原材料的利用率只有20%左右； 精度低，主要表现在表面粗糙度低及同心度方面。现有技术中的金刚石薄壁钻头的制造也采用不同的制造方式或结构形式，如专利公开号为CN1243053A的一种金刚石薄壁钻头的制造，采用专用的金刚石薄壁钻头制造模具，将金刚石粉末及钢管基体装入或装配在该模具的阴模中,并装上压头，一起放入液压机中进行压制，压制成包括钢管基体在内的金刚石薄壁钻头坯料，将该坯料放入带保护气氛的烧结炉中进行烧结。这是一种粉末冶金制作的钻头与钢管基体结构的方式，其中的钢管基体无新工艺。又如专利公开号为CN13957117781的一种薄壁钻头，包括钻头基体和与之固连一体的钻环，钻头基体与钻环的结合面上分别设有防止钻头基体与钻环之间相互转动或同时可以防止钻头基体与钻环之间轴向运动的相互契合的止口和凸卡，使原来的平面结合面变成了曲面，止口设计增加了焊接面积，以增大焊接结合力。这种止口和凸卡的形式增大了制作材料毛坯，增加了不少加工工序。再如专利公告号为CN200981130的一种整体成型钻头基体，整体成型钻头基体的钻柄及钻体为一体，其形状是中空薄壁回转体，钻柄和钻体的外径及内径均不车削，钻柄拉伸成直柄或锥柄。成本虽低，但强度有限，只能作为小型钻头基体使用，且一次性钣金拉伸工艺，报废率高。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的金刚石工程薄壁钻基体加工工艺的效率低、精度低、损耗大的问题，以及现有技术中工序复杂报废率高的缺陷，提供一种结构合理的金刚石工程薄壁钻基体的加工方法，采用拉伸精钆方式获得所需精度的钢管体，利用特殊设计的弹性套装置对钢管体装夹和有效车削，并把薄壁钻基体各组成部件的连接部分进行特殊合理的结构处理，以得到精度高、易加工的产品目的。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种金刚石工程薄壁钻基体的加工方法，其特征是所述的金刚石工程薄壁钻基体由钢管体、接头片和接头组成，接头片的外径与钢管体的外径相等，接头片与钢管体连接部位设有凸台，凸台的外径与钢管体的内径间隙配合，接头片的内孔一周均匀分布若干个齿凹，接头的一端设有与齿凹配合的齿凸，钢管体的加工夹持采用中心架的弹性套装置，所述的弹性套装置设有管状弹性套，弹性套内孔一端设有钢管体定位座，弹性套筒壁上沿轴向设有若干条通槽，弹性套外径上装有定位套和锁紧螺母。

薄壁钻基体的钢管体经冷轧获得，具有较高表面的粗糙度、圆柱度等硬性技术基础，每件钢管体采用无变形切割，无变形切割由无变形切管装置完成，无变形切管装置对钢管体的一端进行内孔定位，要车床上实现高精度无变形的单件钢管体切割。由于薄壁钻头的钢管体壁厚较薄,所以部件之间的焊接采用小功率激光焊接设备焊接，也可采用自动氩弧焊接，以保证焊接的强度、精度以及外观技术要求。焊接工艺中设置精度定位装置和工装夹具。

接头片内孔中的齿凹和接头的一端设有的齿凸设置，增加了接头与接头片之间的装配精度，我们采用过渡配合的方式，既容易装配又有一定的过盈量，在焊接工艺中不会因起焊收尾变形而影响产品质量，接头片的外径一般设计成比管体大0.15mm，并通过氩弧焊接机进行焊接。

由于车床中心架对薄壁管的损伤较大，容易导致钢管弯曲变形及表面磨损，采用薄壁管中心架及辅助工装夹具来避免此类缺陷。

作为优选，所述的钢管体制作的原材料采用冷钆方式获得，每支钢管体采用无变形切割装置切取。冷钆方式获得的钢管体钢性、表面粗糙度、管体圆度、直线度等较高的特点，

作为优选，所述的钢管体加工夹持用的弹性套装置中的弹性套外径上设有锥形体，定位套的一端设有与锥形体配合的锥孔，定位套的另一端设有挡圈，挡圈的另一端与锁紧螺母相贴。弹性套在不受外力作用下，通槽处于平行的自然状态，钢管体定位座部位对产品钢管体一端的外径进行定位，旋动锁紧螺母，由螺母的一端对挡圈进行挤压，挡圈对定位套产生轴向推力，轴向推力作用在弹性套的锥形体部位，从而对弹性套产生径向挤压，在通槽缩小时，钢管体被夹紧，松开锁紧螺母时，弹性套的通槽伸展，自然弹开，钢管体松开。

作为优选，所述的弹性套筒壁上沿轴向设有的通槽端部设有防裂孔，所述的防止裂孔直径大于通槽的宽度。防裂孔使通槽的端部各连续侧边成为弧形面，这样不仅通槽在伸缩时增加弹性力，且不会因应力集中损坏通槽。

作为优选，所述的接头片内孔一周设有的若干个齿凹通过一次性冲压获得，齿凹的深度小于0.5mm。齿凹成方齿形或弧形或三角形，齿凹与齿凸的配合使装配物两者之间增加摩擦力，以及回转方向的粘合力。

作为优选，所述的接头一端设有的齿凸通过一次性挤压获得，齿凸的高度小于0.5mm。齿凹与齿凸的配合尺寸较小，一般设6个配合点，均匀分布且尺寸大小相等的齿凹与齿凸装配方向任意，效率高且容易保证装配后的精度。

作为优选，所述的弹性套内孔一端设有的钢管体定位座是位于弹性套内孔端部设一节孔径大于弹性套内孔的孔段，通槽穿过定位座部分。钢管体定位座针对一种规格的钢管体设计，由于钢管体采用冷钆形式获得，其外圆的各项技术指标较高，加工余量较小，钢管体定位座的内孔与钢管体外径间隙配合即可。

作为优选，所述的薄壁钻基体成型后检验同心度采用检验轴装置，检验轴装置模仿金刚石工程薄壁钻的钻头连接杆设计，包括两件相互平行的轴承座，检验主轴垂直穿过轴承座并通过轴承与轴承座固定，检验主轴的一端设有薄壁钻基体连接头，薄壁钻基体连接头的沿轴向内侧设有扳手着力点。根据薄壁钻的特点，薄壁钻基体的一端是连接在钻机的钻杆上，另一端用来焊接刀头且无任何支点，薄壁钻基体连接头用来与薄壁钻基体连接，用扳手支点在扳手着力点进行辅助紧固产品，在转动检验主轴时，薄壁钻基体做回转动作，由测量仪表对其测出同轴度等所需要的值。

作为优选，所述的无变形切割装置设有中心线相互平行的尾座装置和轨道轴，尾座装置的一端装有法兰主轴，法兰主轴的端部连接规格套连接头，由规格套连接头对钢管体的一端内孔进行定位，钢管体的另一端通过机床夹头夹紧，轨道轴的一端设有可调节刀架，刀架上装有车刀，轨道轴上装有锁紧轴套，由锁紧轴套定位车刀的轴向位置。钢管体沿尾座装置中心轴方向安装，车刀沿钢管体表面垂直方向切进，法兰主轴和规格套连接头对管体全方位定位，规格套连接头可以按不同规格钢管体进行更换，轨道轴可以调节刀架轴向位置，再由锁紧轴套锁定，刀架具有与尾座装置中心轴垂直方向的移动功能，以保证车刀沿钢管体径向切割。

本发明的有效效果是：大大降低原材料损耗，生产效率大幅度提高，产品圆柱度、圆周跳动度、端面跳动度等技术指标能完全到设计要求，大大超出传统工艺生产的产品。

附图说明

图1是发明的一种产品结构示意图。

图2是本发明产品的一种接头和接头片组合结构示意图。

图3是本发明产品的一种接头片结构示意图。

图4是本发明产品的一种接头端部结构示意图。

图5是本发明的一种弹性套装置结构示意图。

图6是本发明的一种检验轴装置结构示意图。

图中：1. 钢管体，2. 接头片，21. 凸台，22. 齿凹，3. 接头，31. 齿凸，4. 弹性套，5. 定位套，6. 锁紧螺母，7. 挡圈，8. 检验轴装置，81. 轴承座，82. 检验主轴。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，本实施例一种金刚石工程薄壁钻基体的加工方法，首先确定金刚石工程薄壁钻基体的组成部分，它由钢管体1、接头片2和接头3三个部件组成，其中，钢管体1的原材料采用冷钆方式获得，接头片2的外径与钢管体1的外径在焊接后车制抛光到相等尺寸，接头3的外形为六角螺母形。

接头片2与钢管体1连接部位设有凸台21，如图2所示，凸台21的外径与钢管体1的内径间隙配合。接头片2的内孔一周均匀分布8个齿凹22，如图3所示，齿凹22通过压力设备一次性冲压成型，齿凹22的深度为0.3mm。接头3的一端设有与齿凹22配合的齿凸31，如图4所示，齿凸31通过压力机及冲压模沿轴向进行一次性挤压获得，齿凸31的高度为0.29mm。齿凸31和齿凹22的底面都为圆弧面，两侧形成22度弧度角。

钢管体1的端面、端部内孔及部分外表面加工时，采用中心架的弹性套装置进行装夹，参见图5，弹性套装置设有管状弹性套4，弹性套4内孔一端设有钢管体定位座，钢管体定位座的长度为30mm，弹性套4筒壁上沿轴向设有6条通槽，通槽端部设有直径是通槽宽度3倍的防裂孔，弹性套4外径上装有定位套5和锁紧螺母6。这里弹性套外径上设有锥形体，定位套5的一端设有与锥形体锥度相同的锥孔，定位套5的另一端装一个挡圈7，挡圈7的另一端与锁紧螺母6相贴。

单支钢管体1采用无变形切割装置切取，无变形切割装置设有中心线相互平行的尾座装置和轨道轴，尾座装置的一端装有法兰主轴，法兰主轴的端部连接规格套连接头，通过规格套连接头对钢管体1的一端内孔进行定位，钢管体1的另一端通过机床夹头夹紧，轨道轴的一端装有可调节刀架，刀架用来装车刀或割刀，轨道轴上装有锁紧轴套，由锁紧轴套定位车刀的轴向位置。

薄壁钻基体成型后检验同心度等技术指标时，采用检验轴装置8，检验轴装置8模仿金刚石工程薄壁钻的钻头连接杆设计而成，包括两件相互平行的轴承座81，一支检验主轴82垂直穿过轴承座81并通过轴承固定在轴承座中，检验主轴82的一端设计成薄壁钻基体连接头，薄壁钻基体连接头设有内螺纹，薄壁钻基体连接头的沿轴向一侧的外圆上设有扳手着力点，反手着力点是紧固产品时的扳手支力点。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、工艺均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种金刚石工程薄壁钻基体，其特征是所述的金刚石工程薄壁钻基体由钢管体（1）、接头片（2）和接头（3）组成，接头片（2）的外径与钢管体（1）的外径相等，接头片（2）与钢管体（1）连接部位设有凸台（21），凸台（21）的外径与钢管体（1）的内径间隙配合，接头片（2）的内孔一周均匀分布若干个齿凹（22），接头（3）的一端设有与齿凹（22）配合的齿凸（31），钢管体（1）的加工夹持采用中心架的弹性套装置，所述的弹性套装置设有管状弹性套（4），弹性套（4）内孔一端设有钢管体（1）定位座，弹性套（4）筒壁上沿轴向设有若干条通槽，弹性套（4）外径上装有定位套（5）和锁紧螺母（6）；弹性套装置中的弹性套外径上设有锥形体，定位套（5）的一端设有与锥形体配合的锥孔，定位套（5）的另一端设有挡圈（7），挡圈（7）的另一端与锁紧螺母（6）相贴。

2.根据权利要求1所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的钢管体（1）制作的原材料采用冷轧方式获得，每支钢管体采用无变形切割装置切取。

3.根据权利要求1或2所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的弹性套（4）筒壁上沿轴向设有的通槽端部设有防裂孔，所述的防裂孔直径大于通槽的宽度。

4.根据权利要求1所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的接头片（2）内孔一周设有的若干个齿凹（22）通过一次性冲压获得，齿凹（22）的深度小于0.5mm。

5.根据权利要求1或4所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的接头（3）一端设有的齿凸（31）通过一次性挤压获得，齿凸（31）的高度小于0.5mm。

6.根据权利要求1或2所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的弹性套（4）内孔一端设有的钢管体（1）定位座是位于弹性套内孔端部设一节孔径大于弹性套内孔的孔段，通槽穿过定位座部分。

7.根据权利要求1所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的薄壁钻基体成型后检验同心度采用检验轴装置（8），检验轴装置（8）模仿金刚石工程薄壁钻的钻头连接杆设计，包括两件相互平行的轴承座（81），检验主轴（82）垂直穿过轴承座（81）并通过轴承与轴承座固定，检验主轴（82）的一端设有薄壁钻基体连接头，薄壁钻基体连接头的沿轴向内侧设有扳手着力点。

8.根据权利要求2所述的金刚石工程薄壁钻基体，其特征在于所述的无变形切割装置设有中心线相互平行的尾座装置和轨道轴，尾座装置的一端装有法兰主轴，法兰主轴的端部连接规格套连接头，由规格套连接头对钢管体的一端内孔进行定位，钢管体的另一端通过机床夹头夹紧，轨道轴的一端设有可调节刀架，刀架上装有车刀，轨道轴上装有锁紧轴套，由锁紧轴套定位车刀的轴向位置。

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