CN110521532A - 一种整体式旋钻头及便携式旋钻机以及树蔸粉碎方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的旋钻头包括：固定尖、主切削刃及排屑槽，主切削刃和排屑槽均布在圆锥面上，在锥尖设置有突出的固定尖，采用高速工具钢整体成型，利用旋转的固定尖和主切削刃从树蔸中心开始向下和向周边钻削树蔸，直至树蔸被完全粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，钻削效率高。本发明还提供一种的便携式旋钻机，包括：手扶架、动力装置、传动杆及旋钻头，采用可拆卸连接，能够将便携式旋钻机分拆成便于搬运的部件，以便于运到森林复杂地带，重新组装后就地粉碎病树树蔸。本发明还提供一种树蔸粉碎方法，在不必挖出树蔸的情况下，采用便携式旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎，能够及时有效地控制松线虫疫情。
Description
技术领域
本发明属于林业机械领域，具体涉及一种整体式旋钻头及便携式旋钻机以及树蔸粉碎方法。
背景技术
松材线虫是通过松褐天牛补充营养的伤口进入木质部，寄生在树脂道中。在大量繁殖的同时移动，逐渐遍及全株，并导致树脂道薄壁细胞和上皮细胞的破坏和死亡，造成植株失水，最后整株枯死。被松材线虫侵染了的松树是松褐天牛产卵的对象。翌年松褐天牛羽化时又会携带大量线虫，并接种到“健树”上，如此循环，导致松材线虫的传播。
林地清理、砍除和烧毁病树和垂死树，清除病株残体，这是一种较可靠的防治对策，以切断松材线虫的传播途径，达到防治松材线虫的目的，但对病株地下部分的树蔸处理则比较困难。
目前国外有大型机械可用于粉碎树蔸，如德国制造的树根粉碎机，将树根用小型拔树机械拔出地面，驾驶员驾驶树根粉碎机用前置大型滚轮刀具来回滚切整颗树根，从而达到粉碎树蔸、防治松材线虫的目的。但大型机械体积和质量过大，难以进入森林复杂地带，不能随时随地粉碎树蔸，不能及时有效地控制松线虫疫情。
目前国内还没有在不挖出整颗树蔸的情况下粉碎树蔸的小型机械，不能做到随时随地粉碎病树树蔸，难以控制松线虫疫情。
通过专利检索暂未检索到与本发明相同技术的专利文献报道，检索到了与本发明有关系下述专利：
申请号为“CN201821688911.8”、申请日为“2018.10.18”、公开号为“CN209201953U”、公开日为“2019.08.06”、名称为“一种粉碎钻头及竹蔸粉碎机”、申请人为“珠海巧力林业机械科技有限公司”的实用新型专利。该实用新型公开了一种粉碎钻头，包括定位钻头和刀体，所述刀体安装在定位钻头的上端，所述刀体由中心向外延伸出至少两块侧翼部，所述侧翼部的下端安装有切削刀片，所述切削刀片由内端至外端向上倾斜。该实用新型还公开了一种竹蔸粉碎机，包括机架，所述机架上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出端连接有上述的粉碎钻头。该粉碎机具有粉碎钻头，粉碎钻头利用定位钻头钻进竹蔸，有力地破坏树蔸的竹节部位，切削刀片由内端至外端向上倾斜，有层次地递进切削并粉碎竹蔸的孔壁和根须，粉碎更加细碎化，由于采用向外延伸的侧翼部安装切削刀片，间隙较大，非常利于排屑，对竹蔸清理干净彻底。
由于该实用新型采用在由中心向外延伸出侧翼部上安装切削刀片，其侧翼部较为单薄，其强度和刚度较低，不适用粉碎硬度比竹蔸大的树蔸；而且其侧翼部直径大、倾斜度小，其切削阻力大，也不适用粉碎硬度比竹蔸大的树蔸。而且该实用新型根本没有涉及感染了松线虫的病树树蔸进行就地粉碎和处理，以防止病树在搬运过程中沿途传播，以切断松线虫的传播途径，及时有效地控制松线虫疫情等内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供：一种整体式旋钻头及便携式旋钻机以及树蔸粉碎方法，以便在不挖出树蔸的前提下，
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种整体式旋钻头，包括：固定尖、主切削刃及排屑槽，所述旋钻头为整体成型，数条所述主切削刃均布设置在一个圆锥面上，在所述主切削刃之间设置有排屑槽，所述固定尖设置在所述圆锥的锥顶。
工作时启动旋钻机，将固定尖对准树蔸正中心，稍用力往下压，利用固定尖钻出定位孔；在下压的过程中，利用靠近固定尖的主切削刃的前端切削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，更大范围的主切削刃随着树蔸被粉碎而深入锥形孔中，将锥形孔的周边钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎，对于直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，适用于钻削较硬的树蔸。
进一步地，所述主切削刃为螺旋叶片状, 所述螺旋叶片的螺旋角从固定尖开始逐渐增大，螺旋叶片的螺旋方向与旋钻头的旋钻方向相反，以便于排屑。所述螺旋叶片的螺旋角为：圆锥螺旋线的切线与通过切点的圆锥面直母线之间所夹的锐角。
进一步地，所述螺旋夹角从靠近圆锥顶处的30°逐渐增大到圆锥底处的60°，使钻头的排屑更为顺畅。
进一步地，所述固定尖为四棱锥形，以增加固定尖强度和刚度。
进一步地，所述固定尖与所述主切削刃之间还设置有横切刃，所述横切刃与旋钻头中心线的横切刃夹角为锐角，利用横切刃来扩大定位孔，便于主切削刃钻削，减少钻削阻力。
进一步地，所述横刃与旋钻头中心线的夹角为75°。
进一步地，所述整体式旋钻头采用高速工具钢加工而成，以提高整体式旋钻头的硬度，延长整体式旋钻头的使用寿命。
进一步地，所述旋钻头的底部设有轴向的连接柱，所述连接柱设置有径向的销钉孔，以便与旋钻机快速连接。
本发明还涉及一种便携式旋钻机，包括：手扶架、动力装置、传动杆及旋钻头，所述手扶架为带把手的框架，所述动力装置安装在手扶架的框架上，所述旋钻头为上述的整体式旋钻头，所述传动杆的上端与所述动力装置的输出轴可拆卸连接，所述传动杆的下端与所述旋钻头可拆卸连接。这种可拆卸连接可以将便携式旋钻机分拆成便于搬运的部件，以便于运到森林复杂地带，重新组装后就地粉碎病树树蔸。对于之间直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。
本发明还提供采用上述便携式旋钻机进行树蔸粉碎的方法：在不必挖出树蔸的情况下，采用旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎。工作时先启动旋钻机，将固定尖对准树蔸正中心，稍用力往下压，固定尖钻出定位孔；靠近固定尖的主切削刃的前端切削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，更大范围的主切削刃随着树蔸被粉碎而深入锥形孔中，将锥形孔的周边钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎，对于直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，适用于钻削较硬的树蔸。
上述树蔸粉碎方法的具体步骤为：
步骤一：到达作业现场后，将动力装置、传动杆及钻头依次组装成便携式旋钻机；
步骤二：启动动力装置，检查、测试便携式旋钻机；
步骤三：握住手扶架，将旋钻头的固定尖对准树蔸正中心；
步骤四：稍用力往下压，钻头钻削树蔸；
步骤五：树蔸粉碎后，将钻头对准下一个树蔸正中心，继续粉碎；
步骤六：完成树蔸粉碎工作后，关闭动力装置，将便携式旋钻机分解成动力装置、传动杆及钻头，以便于搬运。
本发明的有益效果为：使用本发明的整体式旋钻头时：利用固定尖钻出定位孔；利用靠近固定尖的主切削刃前端钻削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，更大范围的主切削刃随着树蔸被粉碎而深入锥形孔，将锥形孔的周边钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎，对于直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，适用于钻削较硬的树蔸。
本发明的便携式旋钻机采用可拆卸连接，可以将便携式旋钻机分拆成便于搬运的部件，以便于运到森林复杂地带，重新组装后就地粉碎病树树蔸。
本发明还提供采用上述便携式旋钻机进行树蔸粉碎的方法：在不必挖出树蔸的情况下，采用旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎。能够及时有效地控制松线虫疫情。
附图说明
图1为整体式旋钻头的正视结构示意图；
图2为整体式旋钻头的局部放大示意图；
图3为整体式旋钻头的的仰视结构示意图；
图4为便携式旋钻机的正视结构示意图；
图5为便携式旋钻机的传动杆的剖视结构示意图；
图中：1—动力装置、2—手扶架、3—传动杆、4—整体式旋钻头、401—固定尖、402—主切削刃、403—排屑槽、404—连接柱、405—销孔、406—横切刃、5—销钉。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：
本发明的整体式旋钻头如图1至图3所示：所述整体式旋钻头包括：固定尖401、主切削刃402及排屑槽403，所述旋钻头4为整体成型，设置有数条均布在一个圆锥的锥面上的主切削刃402，所述圆锥体的圆锥顶角为60°，所述主切削刃402之间设置有排屑槽403，所述固定尖401设置在所述圆锥的锥顶。
工作时启动旋钻机，将固定尖对准树蔸正中心，稍用力往下压，利用固定尖401钻出定位孔；在下压的过程中，利用靠近固定尖401的主切削刃402的前端切削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，更大范围的主切削刃402随着树蔸被粉碎而深入锥形孔中，将锥形孔的周边钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎。对于直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，适用于钻削较硬的树蔸。
所述主切削刃402为螺旋叶片状, 螺旋叶片的螺旋角为：圆锥螺旋线的切线与通过切点的圆锥面直母线之间所夹的锐角。所述螺旋叶片的螺旋角从固定尖401开始逐渐增大，从靠近固定尖401处的30°逐渐增大到圆锥底处的60°，使钻头的排屑更为顺畅。其螺旋方向F与旋钻头使用时的旋钻方向相反。
所述主切削刃402优选设置为三条，这样兼顾了旋钻头的强度和钻削效率，钻削阻力最小，对动力装置的功率要求低，钻削效率高。
所述固定尖401用于旋钻头钻削时能够定位在树蔸的中心，所述固定尖401为四棱锥形，这种四棱锥形固定尖401具有较好的强度和刚度。
在固定尖401和主切削刃402之间还设置有横切刃406，所述横切刃406与旋钻头4中心线(MN)的横切刃夹角α为60°～80°的锐角，优选为75°。利用横切刃406来扩大定位孔，便于主切削刃钻削，减少钻削阻力。
所述整体式旋钻头最大直径为200mm, 对于直径小于旋钻头4的树蔸一次即可完全粉碎。
在所述整体式旋钻头的底部设有轴向的圆柱状的连接柱404，上述连接柱404设置有销孔405，所述连接柱404的直径、及销孔405的位置和大小优选与所述动力装置1的输出轴的直径、及销孔的位置和大小相同，以便传动杆3两端的结构相同，便于传动杆3加工，也便于传动杆3两端能够通用，降低加工成本、安装更为方便。
所述整体式旋钻头4采用高速工具钢整体加工而成，采用五轴机床进行加工，以便能够按设计要求加工出复杂的螺旋叶片式主切削刃402，以保证加工精度、提高加工效率。
加工完毕后再进行下述热处理，以提高整体式旋钻头4的硬度，延长整体式旋钻头4的使用寿命。
热处理流程：
①淬火：先预热700～750℃，再加热至1000～1050℃在空气中冷却。
②回火：加热至150～200℃，在此温度中停留，然后在空气中冷却。
③硬度：HRC 61以上。
④退火：加热至800～850℃，在此温度保温1～3小时，在炉中任其渐冷。
⑤锻制：1050～950℃。
本发明的便携式旋钻机的实施例一如图4和图5所示，包括：手扶架2、动力装置1、传动杆3和旋钻头4。
所述手扶架2为带把手的框架，所述手扶架2的框架上有与所述动力装置1的底座上对应的螺栓孔，用螺栓组件将动力装置1安装在手扶架2的框架上。
所述传动杆3的上端与所述动力装置1的输出轴可拆卸连接，所述传动杆3的下端与所述旋钻头4可拆卸连接。这种可拆卸连接可以将便携式旋钻机分拆成便于搬运的部件，以便于运到森林复杂地带，重新组装后就地粉碎病树树蔸。
所述传动杆3为圆管，优选壁厚为3～5mm的圆管，在圆管的两端设置有分别与动力装置1及旋钻头4匹配的可拆卸连接部件。以减轻传动杆3的重量，增加便携式机的便携性。
所述传动杆3两端分别设有与动力装置1的输出轴和旋钻头4底部连接柱404匹配的可拆卸连接部件，所述可拆卸连接部件可以是销孔与销钉，也可以是键槽和平键，也可以是花键连接，也可以是法兰螺栓连接，还可以是螺纹连接。本实施例采用的是销孔与销钉的连接方式，所述传动杆3的圆管两端的内径稍大于所述动力装置1的输出轴和旋钻头4底部连接柱404的外径。在所述动力装置1的输出轴上设置有销孔，在所述旋钻头4底部连接柱404上设置有销孔405，在所述传动杆3两端设置有销孔301；所述传动杆3的上端套在所述动力装置1的输出轴上，当所述传动杆3上端的销孔301与所述动力装置1的输出轴上的销孔重合时插入销钉5固定；所述传动杆3的下端套在所述旋钻头4底部连接柱404上，当所述传动杆3下端的销孔301与所述旋钻头4底部连接柱404上的销孔405重合时插入销钉5固定。使得动力装置1能够带动旋钻头4旋转，从而钻削树蔸。采用销孔、销钉连接的方式可以简化固定连接部件，降低成本。
所述动力装置1选择适用于野外作业的汽油机、柴油机或充电式电机，优选选择单位重量输出功率较大的两冲程汽油机，尽可能减少动力装置1的重量。所述所述动力装置1的底座上有与手扶架2的框架连接的螺栓孔，所述动力装置1的输出轴有径向的销孔。
实施例二与实施例一区别在于：实施例一的传动杆3是上下两端都是采用销钉5分别与所述动力装置1的输出轴的销孔和旋钻头4底部连接柱404的销孔405连接。而实施例二中的所述动力装置1的输出轴和旋钻头4底部连接柱404都是设置了外螺纹，所述传动杆3是上下两端设置了与所述动力装置1的输出轴和旋钻头4底部连接柱404的外螺纹配合的内螺纹，螺纹的旋向与旋钻头4钻削时的旋向相同，以保证旋转机工作时旋钻头4只会越旋越紧、不会松脱。
本发明还提供采用上述便携式旋钻机进行树蔸粉碎的方法：在不必挖出树蔸的情况下，采用上述的便携式旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎，包括下述步骤：
步骤一：到达作业现场后，先组装便携式旋钻机；
步骤二：启动动力装置，检查、测试便携式旋钻机；
步骤三：握住手扶架，将旋钻头对准树蔸正中心；
步骤四：稍用力往下压，旋钻头钻削树蔸；
步骤五：树蔸粉碎后，将旋钻头对准下一个树蔸中心，继续粉碎；
步骤六：完成树蔸粉碎工作后，关闭动力装置将便携式旋钻机拆解，以便于搬运。
综上所述，本发明的有益效果为：使用本发明的整体式旋钻头时：利用固定尖钻出定位孔；利用靠近固定尖的主切削刃前端钻削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，更大范围的主切削刃随着树蔸被粉碎而深入锥形孔，将锥形孔的周边钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎。对于直径不大于200mm的树蔸一次就能全部粉碎。这种整体式旋钻头的强度和刚度大，适用于钻削较硬的树蔸。
本发明的便携式旋钻机采用可拆卸连接，可以将便携式旋钻机分拆成便于搬运的部件，以便于运到森林复杂地带，重新组装后就地粉碎病树树蔸。
本发明还提供采用上述便携式旋钻机进行树蔸粉碎的方法：在不必挖出树蔸的情况下，采用旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎。能够及时有效地控制松线虫疫情。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (10)
1.一种整体式旋钻头，包括：固定尖（401）、主切削刃（402）及排屑槽（403），其特征在于：所述旋钻头（4）为整体成型，数条所述主切削刃（402）均布设置在一个圆锥面上，在所述主切削刃（402）之间设置有排屑槽（403），所述固定尖（401）设置在所述圆锥的锥顶。
2.根据权利要求1所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述主切削刃（402）为螺旋叶片状, 所述螺旋叶片的螺旋角从靠近固定尖（401）开始逐渐增大，螺旋叶片的螺旋方向（F）与旋钻头的旋钻方向相反。
3.根据权利要求2所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述螺旋夹角从靠近圆锥顶处的30°逐渐增大到圆锥底处的60°。
4.根据权利要求1所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述固定尖（401）为四棱锥形。
5.根据权利要求1所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述固定尖（401）与所述主切削刃（402）之间还设置有横切刃（406），所述横切刃（406）与旋钻头（4）中心线(MN)的横切刃夹角（α）为锐角。
6.根据权利要求5所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述横刃（406）与旋钻头（4）中心线的夹角（α）为75°。
7.根据权利要求1所述的整体式旋钻头，其特征在于：所述整体式旋钻头（4）采用高速工具钢整体加工而成。
8.一种便携式旋钻机，包括：手扶架（2）、动力装置（1）、传动杆（3）及旋钻头（4），所述手扶架（2）为带把手的框架，所述动力装置（1）安装在手扶架（2）的框架上，其特征在于：所述旋钻头（4）为根据权利要求1至7中任意一项所述的整体式旋钻头，所述传动杆（3）的上端与所述动力装置（1）的输出轴可拆卸连接，所述传动杆（3）的下端与所述旋钻头（4）可拆卸连接。
9.一种树蔸粉碎方法，其特征在于： 在不必挖出树蔸的情况下，采用根据权利要求8所述的便携式旋钻机直接对处在土壤中的树蔸进行就地粉碎；
工作时先启动旋钻机，将固定尖（401）对准树蔸正中心，稍用力往下压，固定尖（401）钻出定位孔；靠近固定尖（401）的主切削刃（402）钻削定位孔周边，将定位孔扩大，形成锥形孔：在重力和压力的作用下，旋钻头（4）随着树蔸被粉碎而深入锥形孔，锥形孔的周边被主切削刃（402）钻削粉碎，直至树蔸被完全粉碎。
10.根据权利要求9所述的树蔸粉碎方法，所述树蔸粉碎方法的具体步骤为：
步骤一：到达作业现场后，将动力装置（1）、传动杆（3）及钻头（4）依次组装成便携式旋钻机；
步骤二：启动动力装置（1），检查、测试便携式旋钻机；
步骤三：握住手扶架（2），将旋钻头（4）对准树蔸正中心；
步骤四：稍用力往下压，旋钻头（4）钻削树蔸；
步骤五：树蔸粉碎后，将旋钻头（4）对准下一个树蔸正中心，继续粉碎；
步骤六：完成树蔸粉碎工作后，关闭动力装置（1），将便携式旋钻机分解成动力装置（1）、传动杆（3）及旋钻头（4），以便于搬运。
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