專利名稱：鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套，主要用于煤礦井下對巷道頂板或兩幫實(shí)施濕式(水力)鉆孔作業(yè)，屬于巷道支護(hù)與加固技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
錨桿(錨索)支護(hù)是近年來發(fā)展較快的一種井巷加固支護(hù)方法，其優(yōu)點(diǎn)是主動(dòng)支護(hù)、施工簡單方便、巷道支護(hù)成本低等，隨著加固支護(hù)技術(shù)的發(fā)展及推廣，支護(hù)過程中鉆孔進(jìn)尺工作量也越來越多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年我國煤巷支護(hù)各類錨孔累計(jì)進(jìn)尺總量上億米，其中用于煤礦巷道支護(hù)的PDC錨桿鉆頭的消耗就達(dá)400萬只左右，這就要求錨桿鉆頭具有生產(chǎn)加工工藝簡單、成品制作效率高；實(shí)際使用壽命長、鉆進(jìn)效率高，方便裝卸等特點(diǎn)，能夠快速高效成孔。目前，我國煤礦井下所用的金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的結(jié)構(gòu)型式和連接方式主要執(zhí)行MT/T984-2006《煤礦用金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭》標(biāo)準(zhǔn)，鉆頭體切削齒普遍采用兩翼結(jié)構(gòu)， 循環(huán)介質(zhì)通道(水眼)一般位于鉆頭體中部，接頭連接形式采用螺紋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式的鉆頭存在以下五個(gè)問題(1)裝卸不方便，錨孔施工過程中錨桿鉆頭的消耗量很大，需要頻繁裝卸鉆頭，現(xiàn)有螺紋連接結(jié)構(gòu)，雖能保證足夠的連接強(qiáng)度，但使鉆頭裝卸很不方便，且經(jīng)常由于鉆進(jìn)過程中卡鉆或給進(jìn)壓力過大致使螺紋連接鎖死，導(dǎo)致鉆頭卸扣困難，強(qiáng)行扣又容易造成鉆頭切削刃的損傷，使鉆頭提前報(bào)廢；(2)較軟巖層鉆進(jìn)時(shí)排粉不暢，鉆頭采用中心單通道水力循環(huán)系統(tǒng)，由于受鉆頭整體結(jié)構(gòu)的限制，通道數(shù)量和截面積受到一定的限制， 在軟巖鉆進(jìn)過程中，產(chǎn)生的大量巖屑不能及時(shí)排除，經(jīng)常發(fā)生鉆頭堵塞的現(xiàn)象，由于循環(huán)通道堵塞，鉆頭切削齒不能得到及時(shí)的冷卻，容易造成掉片或燒鉆事故；(3)鉆頭與釬桿的連接都需要一個(gè)變徑接頭，由于鉆頭、變徑接手、釬桿均采用螺紋連接形式，在鉆進(jìn)過程中容易鎖死，經(jīng)常更換鉆頭需要和連接頭一起更換，增加了鉆孔施工的成本；(4)鉆進(jìn)過程中遇破碎巖層經(jīng)常會發(fā)生卡鉆現(xiàn)象，卡鉆后有時(shí)需要反轉(zhuǎn)活動(dòng)鉆具，但絲扣形式的連接如果反轉(zhuǎn)容易造成脫扣，而將發(fā)生掉鉆事故；(5)制作加工工藝復(fù)雜，鉆頭的制作方法依然沿用著早期的加工工藝，一只成品錨桿鉆頭需要經(jīng)過打眼、攻絲、銑加工、焊接、修磨等多個(gè)環(huán)節(jié)， 加工制造工藝較為復(fù)雜，加工制造效率偏低，制造成本高。近年來關(guān)于金剛石復(fù)合片鉆頭的研究也有了一些新的進(jìn)展，中國專利 ZL: 200820069609,兩翼錨桿鉆頭，通過在鉆頭體兩翼間設(shè)置直角退屑，增大了鉆頭循環(huán)介質(zhì)通道的過流面積，改善了鉆頭體的循環(huán)排粉和冷卻系統(tǒng)；ZL:201020167062，一種復(fù)合片錨桿鉆頭，對鉆頭體的保徑部分做了改進(jìn)，鉆頭體翼端圓柱面上鑲嵌焊接有硬質(zhì)合金保徑條，提高了鉆頭體的耐磨性和保徑效果，以上改進(jìn)和完善雖取得了一定效果，但是并沒有解決鉆頭裝卸困難和加工工藝復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種能夠解決現(xiàn)有錨桿鉆頭生產(chǎn)制作效率低，制作工藝復(fù)雜；錨孔施工過程中裝卸不便，改善鉆頭體排粉冷卻效果問題的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭。為解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，包括鉆頭體，鉆頭體由切削齒、切削翼構(gòu)成， 切削齒設(shè)置在切削翼的焊接面上，鉆頭體的下端連接有連接桿，連接桿外壁的下端設(shè)置有連接銷孔，切削翼的兩翼端面呈180°反向?qū)ΨQ設(shè)置，切削翼的切削端頂部呈圓弧狀并且平滑延伸至翼部保徑端，在兩個(gè)切削翼之間設(shè)置有兩個(gè)循環(huán)介質(zhì)通道，循環(huán)介質(zhì)通道設(shè)置在鉆頭體的外部并且其通道延伸至連接桿外壁的底部；所述的焊接面與鉆頭體垂面成銳角角度。上述的循環(huán)介質(zhì)通道采用直角槽式結(jié)構(gòu)，循環(huán)介質(zhì)通道的直角槽面分別與切削翼的前后面在同一平面，槽體設(shè)置在連接桿的平面方向內(nèi)，槽深為3 15mm，直角處采用 0. 5 2mm的圓弧。上述的焊接面與鉆頭體垂面之間的夾角為5° 15°。上述的切削翼的翼部保徑端的直徑在25mm 40mm之間。上述的連接桿采用正四方或六方結(jié)構(gòu)，其中連接桿的兩個(gè)面中線位于兩個(gè)切削翼中部，另外兩個(gè)面的中心位于切削翼之間，任意一邊的長度10 15mm之間，直角處采用 0.5 2mm的圓弧倒角。上述的連接桿設(shè)置在循環(huán)介質(zhì)通道的兩個(gè)平面的中心線上，連接桿上的連接銷孔直徑在5 IOmm之間。上述的一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套，連接套的內(nèi)腔上部設(shè)置有插孔，插孔的內(nèi)壁上設(shè)置有水槽，連接套的內(nèi)腔下部設(shè)置有水眼并且延伸至連接套的底端，插孔和水眼之間設(shè)置有退屑槽，連接套的上部設(shè)置有銷孔，鉆頭體下端的連接桿設(shè)置在連接套的插孔內(nèi)并且通過設(shè)置在銷孔內(nèi)的固定銷與連接桿的連接銷孔固定連接，連接套下端的連接頭與釬桿連接。上述的連接套的插孔采用內(nèi)四方或內(nèi)六方結(jié)構(gòu)。上述的固定銷采用彈簧固定銷，包括帶有內(nèi)腔并且兩端設(shè)置有開口的銷體、銷頭、 彈簧，銷體兩端內(nèi)分別設(shè)置銷頭，兩個(gè)銷頭之間設(shè)置彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
1、改變了鉆頭體的加工工藝，以精密鑄造工藝替代機(jī)加工藝，簡化了鉆頭前期制作流程，提高了生產(chǎn)效率；
2、改變了鉆頭的接頭連接形式，改傳統(tǒng)螺旋絲扣連接式為四方或六方插接式，使鉆頭裝卸更方便，同時(shí)避免了在裝卸過程中對鉆頭切削齒造成損傷；
3、改變了循環(huán)介質(zhì)通道的結(jié)構(gòu)形式，改傳統(tǒng)中心孔通道為體外槽式通道，使鉆頭體水力結(jié)構(gòu)及參數(shù)更合理，鉆頭排粉、冷卻效果更好，適用性更強(qiáng)；
4、改變了鉆進(jìn)扭矩的傳遞方式，改傳統(tǒng)的螺旋絲扣傳扭為四方或六方插接式傳扭，，是鉆桿接頭可實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)操作，改進(jìn)了以往卡鉆后只能正轉(zhuǎn)、不能反轉(zhuǎn)的問題，提高了錨桿鉆頭的孔內(nèi)事故處理能力；
5、填補(bǔ)了國內(nèi)錨桿鉆頭鑄造體加工和插接式連接的空白，豐富了錨桿鉆頭產(chǎn)品系列。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是圖1的側(cè)視圖3是連接桿為正四方結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是連接桿為六方結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的連接套的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的固定銷的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明的裝配圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1-7，本發(fā)明包括鉆頭體4，鉆頭體4由切削齒1、切削翼2構(gòu)成，切削齒1設(shè)置在切削翼2的焊接面7上，其特征在于鉆頭體4的下端連接有連接桿5，連接桿5外壁的下端設(shè)置有連接銷孔6，切削翼2的兩翼端面呈180°反向?qū)ΨQ設(shè)置，切削翼2的切削端頂部呈圓弧狀并且平滑延伸至翼部保徑端，在兩個(gè)切削翼2之間設(shè)置有兩個(gè)循環(huán)介質(zhì)通道 3，循環(huán)介質(zhì)通道3設(shè)置在鉆頭體4的外部并且其通道延伸至連接桿5外壁的底部；所述的焊接面7與鉆頭體垂面8成角度。切削齒1選用優(yōu)質(zhì)金剛石復(fù)合片，采用火焰或感應(yīng)釬焊工藝實(shí)現(xiàn)與鉆頭體的焊接。鉆頭體4采用精密鑄造工藝和鉆銑工藝加工而成。具體加工工藝首先，優(yōu)選合金鋼或碳鋼材料，采用鑄造工藝加工鉆頭體毛胚，然后按照要求銑出焊接面；根據(jù)鉆頭體基體強(qiáng)度要求，可進(jìn)行熱處理提高表面強(qiáng)度。上述的循環(huán)介質(zhì)通道3采用直角槽式結(jié)構(gòu)，循環(huán)介質(zhì)通道3的直角槽面分別與切削翼2的前后面在同一平面，槽體設(shè)置在連接桿5的平面方向內(nèi)，槽深為3 15mm，直角處采用0. 5 2mm的圓弧。上述的焊接面7與鉆頭體垂面8之間的夾角為5° 15°。上述的切削翼2的翼部保徑端的直徑在25mm 40mm之間。上述的連接桿5采用正四方或六方結(jié)構(gòu)，其中連接桿5的兩個(gè)面中線位于兩個(gè)切削翼中部，另外兩個(gè)面的中心位于切削翼2之間，任意一邊的長度10 15mm之間，直角處采用0. 5 2mm的圓弧倒角。上述的連接桿5設(shè)置在循環(huán)介質(zhì)通道3的兩個(gè)平面的中心線上，連接桿5上的連接銷孔6直徑在5 IOmm之間。上述的一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套，連接套19的內(nèi)腔上部設(shè)置有插孔9，插孔9的內(nèi)壁上設(shè)置有水槽10，連接套19的內(nèi)腔下部設(shè)置有水眼15并且延伸至連接套19的底端，插孔9和水眼15之間設(shè)置有退屑槽12，連接套19的上部設(shè)置有銷孔11，鉆頭體4下端的連接桿5設(shè)置在連接套19的插孔9內(nèi)并且通過設(shè)置在銷孔11內(nèi)的固定銷15與連接桿5的連接銷孔6固定連接，連接套19下端的連接頭14與釬桿連接。上述的連接套19的插孔9采用內(nèi)四方或內(nèi)六方結(jié)構(gòu)。連接套19是為方便鉆頭裝卸，避免裝卸過程造成鉆頭體或釬桿損傷而專門設(shè)計(jì)的過度接頭，不但起到連接錨桿鉆頭和釬桿的作用，同時(shí)起到傳遞鉆進(jìn)扭矩的作用。目前常用的錨桿鉆頭的連接套均采用兩端螺旋絲扣連接形式，而本發(fā)明的連接套鉆頭連接端接頭形式采用插接式(內(nèi)四方或六方形式)，釬桿連接端接頭形式根據(jù)釬桿的接頭形式確定，可以是螺旋絲扣式，也可是插接式。連接套一般采用優(yōu)特碳鋼(如45#鋼)經(jīng)沖壓成型工藝加工而成。由于內(nèi)四方(六方)插孔比較深，為保證內(nèi)孔成型質(zhì)量和避免沖壓過程中刀具的損傷，采用熱沖壓成型工藝。即，在沖壓前，先采用高頻加熱裝置將工件加熱至600°C左右，然后放入沖壓模具中進(jìn)行沖壓。上述的固定銷15采用彈簧固定銷，包括帶有內(nèi)腔并且兩端設(shè)置有開口的銷體18、 銷頭16、彈簧17，銷體兩端內(nèi)分別設(shè)置銷頭16，兩個(gè)銷頭16之間設(shè)置彈簧17。彈簧固定銷是為了固定鉆頭體和連接套，防止在起下鉆過程中鉆頭體從連接套上脫落而設(shè)計(jì)的一種定位銷。為了彈簧固定銷裝卸方便，該固定銷采用了彈簧銷定位的原理， 采取兩端設(shè)置伸縮頭的方式。該彈簧固定銷可與鉆頭體和連接套裝配在一起，在與鉆頭體和連接套連接時(shí)，先將彈簧固定削插入鉆頭體四方(六方)連接桿的固定銷孔11里，然后把鉆頭體的四方(六方)連接桿壓入連接套的內(nèi)四方(六方)孔里，彈簧銷在到達(dá)連接套的固定銷孔位置后會自動(dòng)彈出，從而起到固定鉆頭體和連接套的作用；卸鉆頭時(shí)，先用專用卡鉗將固定銷兩端的彈簧壓縮，然后將鉆頭體從連接套拔出即可，為防止連接銷生銹失效，固定銷一般采用不銹鋼材料制作。
權(quán)利要求
1.一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于包括鉆頭體G)，鉆頭體(4) 由切削齒(1)、切削翼⑵構(gòu)成，切削齒⑴設(shè)置在切削翼⑵的焊接面(7)上，鉆頭體⑷ 的下端連接有連接桿(5)，連接桿(5)外壁的下端設(shè)置有連接銷孔(6)，切削翼⑵的兩翼端面呈180°反向?qū)ΨQ設(shè)置，切削翼O)的切削端頂部呈圓弧狀并且平滑延伸至翼部保徑端，在兩個(gè)切削翼( 之間設(shè)置有兩個(gè)循環(huán)介質(zhì)通道(3)，循環(huán)介質(zhì)通道C3)設(shè)置在鉆頭體 (4)的外部并且其通道延伸至連接桿( 外壁的底部；所述的焊接面(7)與鉆頭體垂面(8) 成銳角角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于所述的循環(huán)介質(zhì)通道(3)采用直角槽式結(jié)構(gòu)，循環(huán)介質(zhì)通道(3)的直角槽面分別與切削翼O)的前后面在同一平面，槽體設(shè)置在連接桿(5)的平面方向內(nèi)，槽深為3 15mm，直角處采用 0. 5 2mm的圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于所述的焊接面(7)與鉆頭體垂面(8)之間的夾角為5° 15°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于所述的切削翼O)的翼部保徑端的直徑在25mm 40mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于所述的連接桿(5)采用正四方或六方結(jié)構(gòu)，其中連接桿(5)的兩個(gè)面中線位于兩個(gè)切削翼中部，另外兩個(gè)面的中心位于切削翼(2)之間，任意一邊的長度10 15mm之間，直角處采用0. 5 2mm的圓弧倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭，其特征在于所述的連接桿( 設(shè)置在循環(huán)介質(zhì)通道(3)的兩個(gè)平面的中心線上，連接桿( 上的連接銷孔(6) 直徑在5 IOmm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套，其特征在于所述的連接套(19)的內(nèi)腔上部設(shè)置有插孔(9)，插孔(9)的內(nèi)壁上設(shè)置有水槽(10)，連接套(19)的內(nèi)腔下部設(shè)置有水眼(13)并且延伸至連接套(19)的底端，插孔(9)和水眼(13)之間設(shè)置有退屑槽(12)，連接套(19)的上部設(shè)置有銷孔(11)，鉆頭體 (4)下端的連接桿(5)設(shè)置在連接套(19)的插孔(9)內(nèi)并且通過設(shè)置在銷孔(11)內(nèi)的固定銷(15)與連接桿(5)的連接銷孔(6)固定連接，連接套(19)下端的連接頭(14)與釬桿連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套，其特征在于 所述的連接套(19)的插孔(9)采用內(nèi)四方或內(nèi)六方結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套，其特征在于 所述的固定銷(15)采用彈簧固定銷，包括帶有內(nèi)腔并且兩端設(shè)置有開口的銷體(18)、銷頭 (16)、彈簧(17)，銷體兩端內(nèi)分別設(shè)置銷頭(16)，兩個(gè)銷頭(16)之間設(shè)置彈簧(17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄造插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套?，F(xiàn)有的鉆頭雖然經(jīng)過改進(jìn)和完善取得了一定效果，但是并沒有解決鉆頭裝卸困難和加工工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明的鉆頭體的下端連接有連接桿，連接桿外壁的下端設(shè)置有連接銷孔，切削翼的兩翼端面呈180°反向?qū)ΨQ設(shè)置，切削翼的切削端頂部呈圓弧狀并且平滑延伸至翼部保徑端，在兩個(gè)切削翼之間設(shè)置有兩個(gè)循環(huán)介質(zhì)通道，循環(huán)介質(zhì)通道設(shè)置在鉆頭體的外部并且其通道延伸至連接桿外壁的底部；焊接面與鉆頭體垂面成銳角角度。本發(fā)明簡化了鉆頭前期制作流程，提高了生產(chǎn)效率，使鉆頭裝卸更方便，避免了在裝卸過程中對鉆頭切削齒造成損傷。
文檔編號E21B10/43GK102345447SQ20111017309
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者侯超, 劉剛, 孫榮軍, 張曉亮, 李耿, 李鎖智 申請人:中煤科工集團(tuán)西安研究院