CN105397438A - 一种组合钻具的制造方法 - Google Patents

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唐莉梅
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Wuhan Jiangzuan Hengli Engineering Drilling Tools Co Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/32—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools twist-drills

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种组合钻具的制造方法，涉及钻具制造领域，包括棒料热处理，得到无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，在棒料上轧制两个对称的螺旋槽，设定定位装置后磨削两个螺旋槽，再对螺旋槽进行磨加工，使该段螺旋槽具有钻芯增量，最后加工外螺纹；此外，轧制内径与钻体相匹配的中空外杆，并在中空外杆一端加工与钻体钻柄一端外螺纹相匹配的内螺纹。本发明的一种组合钻具的制造方法具有更好的韧性，更高的疲劳强度和耐延迟断裂性能，而且制成定的钻具同时具有较高精度和较好的物理性能。

Description

一种组合钻具的制造方法
技术领域
本发明涉及钻具制造领域，具体涉及一种组合钻具的制造方法。
背景技术
在岩石中钻孔是采矿、建筑、隧道等行业中非常重要的一项工作，例如钻锚索孔、爆破孔等。在钻孔时，都要用到钻具，根据钻孔的原理不同，使用不同的钻具。无论哪种工作原理，一个共同的特点是：都要用钻杆将动力机械的动力传递到钻头上，以完成钻孔作业。传统轧制钻表面粗糙，影响出屑，螺旋槽几何形状差、精度低，两个螺旋槽对称性但不到标准而报废。而随着钻孔要求的提高，传统钻具自重大，强度不高，实际使用效果不理想也不经济，因此要求拥有更好使用效果的钻具进一步满足钻孔作业需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种组合钻具的制造方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种组合钻具的制造方法，其包括以下步骤：
步骤一、在锰系贝氏体钢中添加硅元素得到的锰-硅系贝氏体钢，空冷获得无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，再低温回火；
步骤二、在棒料上轧制两个对称的螺旋槽，制成粗坯，并为粗坯预留螺旋槽的导程长度和槽底的磨削量；
步骤三、在磨槽机螺旋线导程延长线上设定定位装置，且所述定位装置的定位探头与砂轮的磨削点的距离为一个导程长；
步骤四、将所述粗坯的第一个螺旋槽与所述定位装置的所述定位探头抵触后由一支撑板支撑，再将粗坯推入磨槽机的弹簧夹头，启动所述砂轮磨削；
步骤五、对靠近钻头的一段螺旋槽进行磨加工，使该段螺旋槽具有钻芯增量；
步骤六、将所述粗坯转位180度，再依次按步骤四、步骤五磨削第二个螺旋槽，并在螺旋槽的终点形成切削刃和钻头；
步骤七、在钻体钻柄一端加工外螺纹；
步骤八、轧制内径与钻体相匹配的中空外杆，并在中空外杆一端加工与钻体钻柄一端外螺纹相匹配的内螺纹；
步骤九、将钻体中空外杆与钻体组装。
在上述技术方案的基础上，在步骤二中所述螺旋槽具有从所述螺旋槽的起点到终点的在45度至50度范围内的恒定螺旋角。
在上述技术方案的基础上，钻头处磨削过程中形成80度至95度的钻头角。
在上述技术方案的基础上，步骤五中靠近钻头的一段螺旋槽的钻芯增量为1/10至1/9。
在上述技术方案的基础上，所述螺旋槽为左螺旋。
在上述技术方案的基础上，所述钻头直径为d，所述钻芯厚度值为0.45d。
在上述技术方案的基础上，所述步骤五中靠近钻头一段具有钻芯增量的螺旋槽轴向长度为整个钻体长度的1/4。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的一种组合钻具的制造方法使用无碳化物贝氏体/马氏体复相组织制造钻体，具有更好的韧性，更高的疲劳强度和耐延迟断裂性能。
(2)本发明的一种组合钻具的制造方法通过对轧制和磨削工艺的合理运用，使得到的钻具同时具有较高精度和较好的物理性能，而且耐用度好，节省使用成本。
附图说明
图1为本发明实施例中一种组合钻具的制造方法各部件示意图。
图中：1-粗坯，2-顶棒，3-定位装置，4-支撑板，5-弹簧夹头，6-砂轮，7-定位探头。
具体实施方式
本发明实施例提供一种组合钻具的制造方法，其包括以下步骤：
步骤一、在锰系贝氏体钢的基础上添加硅元素得到的锰-硅系贝氏体钢，而后空冷获得无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，再低温回火。
在此步骤中，将热处理后得到的材料切割成所需长度的钻具棒料。与等强度的回火马氏体相比，无碳化物贝氏体/马氏体复相组织具有更好的韧性，更高的疲劳强度和耐延迟断裂性能，用该材料制造的钻具强度重量比高，重量轻。
而且经低温回火后，钻具具有高的强度和一定的韧性，适用于各类韧性要求高的调质件以及需表面淬火的调质件。实际使用过程中，经过处理的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，不但减轻整了个钻柱的重量，而且这种材料特性能够满足现场复杂使用工况下钻具性能的要求。
步骤二、在棒料上轧制两个对称的螺旋槽，制成粗坯1，并在为粗坯1预留螺旋槽的导程长度和槽底的磨削量。
在步骤二中螺旋槽具有从螺旋槽的起点到终点的在45度至50度范围内的恒定螺旋角。钻头处磨削过程中形成80度至95度的钻头角。
步骤三、在磨槽机螺旋线导程延长线上设定定位装置3，定位装置3的定位探头7与砂轮6的磨削点的距离为一个导程长。
定位装置3为常见的弹簧钢珠结构，弹簧抵持钢珠，钢珠作为定位探头7起到定位作用。
步骤四、将粗坯1的第一个螺旋槽与定位装置3的定位探头7抵触后由一支撑板4支撑，再将粗坯1推入磨槽机的弹簧夹头5，启动砂轮6磨削。此外，在钻头处用一顶棒2抵持钻头，配合磨砂轮7削螺旋槽，保持加工过程的稳定和精度。
步骤五、对靠近钻头的一段螺旋槽进行磨加工，使该段螺旋槽具有钻芯增量。
步骤五中靠近钻头的一段螺旋槽的钻芯增量为1/10至1/9；螺旋槽为左螺旋。除了靠近钻头段具有钻芯增量，螺旋槽在整个钻体长度上没有钻芯增量，钻芯厚度值为钻头直径d的0.45d。
增加钻芯增量有助于保证钻头强度，满足使用要求。
步骤六、将粗坯1转位180度，再依次按步骤四、步骤五磨削第二个螺旋槽，并在螺旋槽的终点形成切削刃和钻头。
轧制，磨削，通过对轧制和磨削工艺的合理运用，使得到的钻具同时具有较高精度和较好的物理性能，而且耐用度好，节省使用成本。
步骤七、在钻体钻柄一端加工外螺纹。
步骤八、轧制钻体中空外杆，并在中空外杆一端加工与钻体钻柄一端外螺纹相匹配的内螺纹。
步骤九、将钻体中空外杆与钻体组装。
使用钻体中空外杆，使得钻孔过程中钻杆不与孔壁发生旋转摩擦，减少了钻具的损耗，使得钻头能够高速旋转，提高了钻孔速度和效率。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种组合钻具的制造方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一、在锰系贝氏体钢中添加硅元素得到的锰-硅系贝氏体钢，空冷获得无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，再低温回火；
步骤二、在棒料上轧制两个对称的螺旋槽，制成粗坯(1)，并为所述粗坯(1)预留螺旋槽的导程长度和槽底的磨削量；
步骤三、在磨槽机螺旋线导程延长线上设定定位装置(3)，且所述定位装置(3)的定位探头(7)与砂轮(6)的磨削点的距离为一个导程长；
步骤四、将所述粗坯(1)的第一个螺旋槽与所述定位装置(3)的所述定位探头(7)抵触后由一支撑板(4)支撑，再将所述粗坯(1)推入磨槽机的弹簧夹头(5)，启动所述砂(6)轮磨削；
步骤五、对靠近钻头的一段螺旋槽进行磨加工，使该段螺旋槽具有钻芯增量；
步骤六、将所述粗坯(1)转位180度，再依次按步骤四、步骤五磨削第二个螺旋槽，并在螺旋槽的终点形成切削刃和钻头；
步骤七、在钻体钻柄一端加工外螺纹；
步骤八、轧制内径与钻体相匹配的中空外杆，并在中空外杆一端加工与钻体钻柄一端外螺纹相匹配的内螺纹；
步骤九、将钻体中空外杆与钻体组装。
2.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：在步骤二中所述螺旋槽具有从所述螺旋槽的起点到终点的在45度至50度范围内的恒定螺旋角。
3.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：钻头处磨削过程中形成80度至95度的钻头角。
4.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：步骤五中靠近钻头的一段螺旋槽的钻芯增量为1/10至1/9。
5.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：所述螺旋槽为左螺旋。
6.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：所述钻头直径为d，所述钻芯厚度值为0.45d。
7.如权利要求1所述的一种组合钻具的制造方法，其特征在于：所述步骤五中靠近钻头一段具有钻芯增量的螺旋槽轴向长度为整个钻体长度的1/4。
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