CN111922752B - 一种大直径钻具齿槽加工装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种大直径钻具齿槽加工装置，包括用于承托大直径钻具钻身的承托组件，用于夹持大直径钻具尾部的第一夹爪，与第一夹爪连接的升降组件，以及抵靠大直径钻具的第一顶尖；与第一顶尖可拆卸连接的调整座，调整座上设有沿铅垂线设置的长槽，第一顶尖的柄部与长槽连接，第一夹爪横截面呈V型，第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有滑轮，滑轮的母线与大直径钻具尾部外壁轴线平行且相接触。本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，所加工齿槽与切削层垂直，当合金齿镶在齿槽内，合金齿的切削角度不会发生偏移，提高大直径钻头钻进效率的同时，还提高大直径钻头上合金齿的使用寿命。

Description

一种大直径钻具齿槽加工装置

技术领域

本申请涉及钻具加工领域，更具体地说，尤其涉及一种大直径钻具齿槽加工装置。

背景技术

随着社会主义现代化建设事业的高速发展，大直径钻具用途日趋广泛，诸如用钻探施工特种水利水电工程、建筑桩基、机井工程、国防工程、矿山竖井以及地下油库、安装核设施和特种实验工程钻孔等。

大直径钻具适用于坚硬和极硬岩层的钻进，大直径钻具有良好的力学性能及切削性能得到广泛运用。大直径钻具为直径300mm～1000mm的金属件，重量大，转运转移困难。大直径钻具靠近底部侧壁上设有切削层，该切削层上设有齿槽，齿槽内镶有合金齿，切削层倾斜设置，切削层与钻具本体外壁呈锐角，这样设置使得大直径钻具在钻进过程中，合金齿呈一定角度切入岩层，提高钻具侧壁的切削力，避免钻具侧壁与岩层发生挤压摩擦，提高钻具的使用寿命。

在现有大直径钻具的制造过程中，需要倾斜的切削层在钻齿槽，在钻齿槽时，应保证齿槽的中心线与切削层垂直，若齿槽的中心线与切削层不垂直，合金齿镶在齿槽内，合金齿的的切削角度发生偏移，影响切削性能，使得合金齿的使用磨损加剧，降低所镶合金齿的使用寿命。

因此，如何保证加工后齿槽的中心线与切削层垂直是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种大直径钻具齿槽加工装置，所加工齿槽与切削层垂直，当合金齿镶在齿槽内，合金齿的切削角度不会发生偏移，提高大直径钻头钻进效率的同时，还提高大直径钻头上合金齿的使用寿命。

本申请提供的技术方案如下：

一种大直径钻具齿槽加工装置，包括用于承托大直径钻具钻身的承托组件，

用于夹持所述大直径钻具尾部的第一夹爪，

与所述第一夹爪连接的升降组件；

以及抵靠所述大直径钻具的第一顶尖；

与所述第一顶尖可拆卸连接的调整座；

所述调整座上设有沿铅垂线设置的长槽，所述第一顶尖的柄部与所述长槽连接，所述第一夹爪横截面呈V型，所述第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有滑轮，所述滑轮的母线与所述大直径钻具尾部外壁轴线平行且相接触。

优选地，包括与所述滑轮同心设置的中心轴，

所述第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有第一容纳槽，所述滑轮的端部与所述第一容纳槽抵靠，所述中心轴横穿所述第一容纳槽。

优选地，所述滑轮和所述中心轴均至少设有2个。

优选地，还包括与通过销轴与第一夹爪外侧铰接的第一支撑件，所述第一支撑件底部与所述升降组件连接。

优选地，所述升降组件包括设于所述第一支撑件底部的连接件；

与连接件螺装连接的固定座。

优选地，所述连接件外部套设有操作组件；

所述操作组件包括与所述连接件卡接的卡接盘，

以及沿所述卡接盘径向设置的操作手柄。

优选地，所述承托组件包括第二支撑件，所述第二支撑件开口位置两侧边均设有接触件，所述接触件上设有圆弧凸起部，所述圆弧凸起部与所述大直径钻具的钻身相接触，所述接触件底部设有安装块，所述安装块与所述第二支撑件内的第一安装槽配合。

优选地，靠近所述第二支撑件底部两端分别设有第一支座，两个所述第一支座相对于所述第二支撑件的中心线对称设置。

优选地，包括基础板，所述固定座下方设有第一安装板，

所述基础板上设有第一调节孔系、第二调节孔系和第三调节孔系，通过第一调节孔系与所述调整座可拆卸连接，通过第二调节孔系与所述第一支座可拆卸连接，通过第三调节孔系与所述固定座可拆卸连接。

优选地，所述调整座沿铅垂方向上设有加强筋。

本发明提供的一种大直径钻具齿槽加工装置，包括用于承托大直径钻具钻身的承托组件，用于夹持大直径钻具尾部的第一夹爪，与第一夹爪连接的升降组件，以及抵靠大直径钻具的第一顶尖，与第一顶尖可拆卸连接的调整座，调整座上设有沿铅垂线设置的长槽，第一顶尖的柄部与长槽连接，第一夹爪横截面呈V型，第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有滑轮，滑轮的母线与大直径钻具尾部外壁轴线平行且相接触。现有技术中加工齿槽，通常采用三轴钻床，但是切削层与钻具外壁成夹角，三轴钻床无法在倾斜的切削层上钻齿槽。本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，在钻具切削层上钻齿槽时，将钻具一端用第一顶尖顶紧，钻身用承托组件托起，钻具尾部用第一夹爪夹紧，通过与第一夹爪连接的升降组件来调整钻具尾部的高度，进而使得钻具的中心线与水平面呈夹角，当该夹角调整至一定程度时，使得切削层相对于水平面的姿态发生变化，切削层为水平，此时再由三轴钻床钻齿槽，就可保证齿槽垂直于切削层。较于现有技术的加工方式，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置可适应具有不同倾斜角度的切削层钻齿槽。另一方面，切削层通常在大直径钻具环向设置，即在钻具的周向上设有齿槽，在加工齿槽过程中，还需要使钻具绕自身中心线转动，来完成钻具的周向上所有齿槽的加工。但是大直径钻具外径通常为300mm～1000mm，且为金属件，因此，齿槽加工中钻具转动操作难度也是不容忽视，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，将第一夹爪横截面设置为V型，第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设置滑轮，滑轮的母线与钻具尾部外壁轴线平行且相接触，在钻具即将转动时，对滑轮有作用力，滑轮滚动，且两边的滑轮是相对设置，因为两边滑轮的反作用力相反，当钻具外壁受两个相反的反作用力时，钻具外壁存在力矩，使得钻具获得加速度，使得钻具转动状态加速改变，因此能提高钻具转动的速度，降低钻具因为直径大、重量大所导致的姿态难以改变所带来的加工困难。综上所述，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，所加工齿槽与切削层垂直，当合金齿镶在齿槽内，合金齿的切削角度不会发生偏移，提高大直径钻头钻进效率的同时，还提高大直径钻头上合金齿的使用寿命。还能适应具有不同倾斜角度的切削层钻齿槽，还能使钻具轻松转动，降低钻具因为直径大、重量大所导致的姿态难以改变所带来的加工困难。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的大直径钻具齿槽加工装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的大直径钻具齿槽加工装置的爆炸图；

图3为本发明实施例提供的承托组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供大直径钻具齿槽加工方向示意图。

附图标记说明：1、承托组件；2、第一夹爪；3、升降组件；4、第一顶尖；5、调整座；6、基础板；11、第二支撑件；12、接触件；13、圆弧凸起部；14、安装块；16、第一支座；21、滑轮；22、中心轴；23、第一容纳槽；31、连接件；32、固定座；33、操作组件；331、卡接盘；332、操作手柄；34、第一安装板；51、长槽；52、加强筋。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请如图1至图4所示，本发明提供的一种大直径钻具齿槽加工装置，包括用于承托大直径钻具钻身的承托组件1，用于夹持大直径钻具尾部的第一夹爪2，与第一夹爪2连接的升降组件3，以及抵靠大直径钻具的第一顶尖4，与第一顶尖4可拆卸连接的调整座5，调整座5上设有沿铅垂线设置的长槽51，第一顶尖4的柄部与长槽51连接，第一夹爪2横截面呈V型，第一夹爪2的开口部两倾斜侧边上均设有滑轮21，滑轮21的母线与大直径钻具尾部外壁轴线平行且相接触。现有技术中加工齿槽，通常采用三轴钻床，但是切削层与钻具外壁成夹角，三轴钻床无法在倾斜的切削层上钻齿槽。本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，在钻具切削层上钻齿槽时，将钻具一端用第一顶尖4顶紧，钻身用承托组件1托起，钻具尾部用第一夹爪2夹紧，通过与第一夹爪2连接的升降组件3来调整钻具尾部的高度，进而使得钻具的中心线与水平面呈夹角，当该夹角调整至一定程度时，使得切削层相对于水平面的姿态发生变化，切削层为水平，此时再由三轴钻床钻齿槽，就可保证齿槽垂直于切削层。较于现有技术的加工方式，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置可适应具有不同倾斜角度的切削层钻齿槽。另一方面，切削层通常在大直径钻具环向设置，即在钻具的周向上设有齿槽，在加工齿槽过程中，还需要使钻具绕自身中心线转动，来完成钻具的周向上所有齿槽的加工。但是大直径钻具外径通常为300mm～1000mm，且为金属件，因此，齿槽加工中钻具转动操作难度也是不容忽视，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，将第一夹爪2横截面设置为V型，第一夹爪2的开口部两倾斜侧边上均设置滑轮21，滑轮21的母线与钻具尾部外壁轴线平行且相接触，在钻具即将转动时，对滑轮21有作用力，滑轮21滚动，且两边的滑轮21是相对设置，因为两边滑轮21的反作用力相反，当钻具外壁受两个相反的反作用力时，钻具外壁存在力矩，使得钻具获得加速度，使得钻具转动状态加速改变，因此能提高钻具转动的速度，降低钻具因为直径大、重量大所导致的姿态难以改变所带来的加工困难。综上所述，本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置，所加工齿槽与切削层垂直，当合金齿镶在齿槽内，合金齿的切削角度不会发生偏移，提高大直径钻头钻进效率的同时，还提高大直径钻头上合金齿的使用寿命。还能适应具有不同倾斜角度的切削层钻齿槽，还能使钻具轻松转动，降低钻具因为直径大、重量大所导致的姿态难以改变所带来的加工困难。

其中，大直径钻具齿槽加工装置包括与滑轮21同心设置的中心轴22，第一夹爪2的开口部两倾斜侧边上均设有第一容纳槽23，滑轮21的端部与第一容纳槽23抵靠，中心轴22横穿第一容纳槽23。将滑轮21部分隐藏在第一容纳槽23内，只要满足钻具转动过程中与滑轮21接触即可，且将滑轮21的端部与第一容纳槽23抵靠，这样设置使得滑轮21端部与第一容纳槽23侧壁之间没有间隙，异物无法进入滑轮21的转动位置。通过中心轴22与滑轮21、第一夹爪2之间的连接方式，为滑轮21提供一种安装方式，另一方面，中心轴22是穿过第一夹爪2上的容纳槽，即中心轴22与第一夹爪2的相对位置固定，滑轮21与第一夹爪2的相对位置也固定，在钻具转动过程中，滑轮21姿态不会任意改变，减少钻具转动过程中力和力矩的损失，使得钻具周向上齿槽加工更轻松。

进一步地，滑轮21和中心轴22均至少设有两个，图1给出的是第一夹爪2两侧均设有三个滑轮21，共6个滑轮21，且所有的滑轮21沿第一容纳槽23长度方向排列设置，使得同一侧滑轮21给予钻具的作用力方向均在一条直线上，减少滑轮21力的损失，使得钻具周向上齿槽加工更轻松。

本发明提供的实施例中，大直径钻具齿槽加工装置还包括与通过销轴与第一夹爪2外侧铰接的第一支撑件，第一支撑件底部与升降组件3连接。通过升降组件3来调整钻具尾部相对于钻具前端部的高度L1，来实现钻具姿态的改变，由于钻具直径在300mm～1000mm之间，为了满足其刚性要求，钻具长度也会较长，当L1适当调整时，反映角度上变化就较大。本实施例中，通过将第一夹爪2的两外侧均与第一支撑件通过销轴铰接，当第一夹爪2摆动时，第一夹爪2与钻具外壁接触点位置，在滑轮21母线方向上发生偏移，此时高度L1在小范围内变化，因此本实施例提供的大直径钻具齿槽加工装置，可以实现钻具姿态的粗调和微调，使得切削层倾斜角度的调整更为精准，避免合金齿镶在齿槽后存在间隙，进而使得合金齿在使用过程中磨损加大而出现脱落。

其中，升降组件3包括设于第一支撑件底部的连接件31，与连接件31螺装连接的固定座32。螺纹具有固定的螺距、且直径已知，进而通过螺纹连接使得高度L1的调整更为精准。当连接件31由转动转化为沿其轴线的直线运动，使得与连接件31连接的第一夹爪2高度发生变化，进而调整钻具尾部的高度，这种设置传动效率高，且传动误差小，提高齿槽加工精度。

进一步地，连接件31外部套设有操作组件33，操作组件33包括与连接件31卡接的卡接盘331，以及沿卡接盘331径向设置的操作手柄332，较佳地，操作手柄332设有多个，操作手柄332沿卡接盘331周向均布，由于钻具较大，在卡接盘331360°圆周方向上均设有操作位置，使得钻具姿态调整更快，减少加工辅助时间，降低加工成本。

其中，承托组件1包括第二支撑件11，第二支撑件11开口位置两侧边均设有接触件12，接触件12上设有圆弧凸起部13，圆弧凸起部13与大直径钻具的钻身相接触，接触件12底部设有安装块14，安装块14与第二支撑件11内的第一安装槽配合。通过圆弧凸起部13与钻具钻身接触，钻具钻身为圆柱体，圆柱体与圆弧凸起部13为点接触，使得承托组件1能更好地为钻身提供辅助支撑。接触件12长期与钻身接触，时间长圆弧凸起部13产生磨损，两者之间出现间隙，使得支撑作用的效果降低，

而通过在接触件12底部设置安装块14，将安装块14与第一安装槽配合，可快速更换接触件12，而无需更换整个承托组件1，降低了大直径钻具齿槽加工装置的维护成本。另一方面，安装块14的设置，限制了接触件12沿钻具轴线方向的位移，提高了承托组件1对钻具的辅助支撑效果。

其中，靠近第二支撑件11底部两端分别设有第一支座16，两个第一支座16相对于第二支撑件11的中心线对称设置。在第二支撑件11底部设置两个相对设置的第一支座16，使得钻具内外两侧的支撑力相同，使得钻具沿径向方向不会发生偏移，确保齿槽的加工精度。

本发明提供的实施例中，包括基础板6，固定座32下方设有第一安装板34，基础板6上设有第一调节孔系、第二调节孔系和第三调节孔系，通过第一调节孔系与调整座5可拆卸连接，通过第二调节孔系与第一支座16可拆卸连接，通过第三调节孔系与固定座32可拆卸连接。其中，第一调节孔系、第二调节孔系和第三调节孔系均包括多个孔，各个孔均沿钻具轴向方向排列设置，通过孔位置的不同，来改变调整座5在基础板6上的位置，改变第一支座16在基础板6上的位置，以及固定座32在基础板6上的位置，来使得本申请提供的大直径钻具齿槽加工装置可适应不同长度要求的钻具加工。

其中，调整座5沿铅垂方向上设有加强筋52。为了使得钻具在转动的过程中，不会与底部基础板6发生干涉，而钻具外径尺寸较大，调整座5上的第一顶尖4既能顶到钻具中心处，钻具外壁与基础板6之间有间隙，这就要求调整座5高度较高，为了提高调整座5整体结构刚性，在调整座5沿铅垂方向上设置加强筋52。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种大直径钻具齿槽加工装置，其特征在于，包括用于承托大直径钻具钻身的承托组件，

用于夹持所述大直径钻具尾部的第一夹爪，

与所述第一夹爪连接的升降组件；

以及抵靠所述大直径钻具的第一顶尖；

与所述第一顶尖可拆卸连接的调整座；

所述调整座上设有沿铅垂线设置的长槽，所述第一顶尖的柄部与所述长槽连接，所述第一夹爪横截面呈V型，所述第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有滑轮，所述滑轮的母线与所述大直径钻具尾部外壁轴线平行且相接触；

包括与所述滑轮同心设置的中心轴，

所述第一夹爪的开口部两倾斜侧边上均设有第一容纳槽，所述滑轮的端部与所述第一容纳槽抵靠，所述中心轴横穿所述第一容纳槽；

所述滑轮和所述中心轴均至少设有2个；

还包括与通过销轴与第一夹爪外侧铰接的第一支撑件，所述第一支撑件底部与所述升降组件连接；

所述升降组件包括设于所述第一支撑件底部的连接件；

与连接件螺装连接的固定座；

所述连接件外部套设有操作组件；

所述操作组件包括与所述连接件卡接的卡接盘，

以及沿所述卡接盘径向设置的操作手柄；

所述承托组件包括第二支撑件，所述第二支撑件开口位置两侧边均设有接触件，所述接触件上设有圆弧凸起部，所述圆弧凸起部与所述大直径钻具的钻身相接触，所述接触件底部设有安装块，所述安装块与所述第二支撑件内的第一安装槽配合；

靠近所述第二支撑件底部两端分别设有第一支座，两个所述第一支座相对于所述第二支撑件的中心线对称设置；

包括基础板，所述固定座下方设有第一安装板，

所述基础板上设有第一调节孔系、第二调节孔系和第三调节孔系，通过第一调节孔系与所述调整座可拆卸连接，通过第二调节孔系与所述第一支座可拆卸连接，通过第三调节孔系与所述固定座可拆卸连接；

所述调整座沿铅垂方向上设有加强筋。