一种一次性基桩钻头及其制作方法与流程

本发明涉及钻头领域，尤其涉及一种一次性基桩钻头及其制作方法。

背景技术：

我公司从2009年开始做钻井钻头的加工生产和出口贸易，某国一个钻头批发商从2012年开始采购修复的废旧铣齿三牙轮钻头，采购数量巨大，我们从国内市场上一直为此客户收购废旧铣齿三牙轮钻头，按照客户要求修复后供应给该客户。但是随着石油行业的工程数量减少，废旧三牙轮钻头数量越来越少，加上客户的需求量很大，废旧三牙轮钻头的采购上逐渐供不应求。

由于这个钻头是用在一种建筑用的小型基桩上，钻头不是靠螺纹连接到钻杆上的，而是钻杆、钻头焊接到一起，每个基桩孔钻进15-20米的软岩石后，通过钻杆内孔注水泥浆，水泥浆从钻头的喷孔中流出从而注满整个桩孔，注浆凝固后，钻杆能起到钢筋的作用，而钻头在完成这个钻孔工作后永远的留在了基桩底部。因为钻头永远留在了基桩底部，不能钻完一个孔后重复使用，属于一次性钻头，所以这个钻头的采购价格是很难涨上去的。

鉴于此，我公司决心研发一种新产品来代替之前的废旧牙轮钻头，这种新产品需要满足两个方面：1.能够有效率的完成15-20米的软岩石钻进工作；2.成本要低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种一次性基桩钻头及其制作方法，解决现在没有一次性基桩钻头，且常规方法生产一次性基桩钻头制造成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种一次性基桩钻头，包括，

三个形状相同，可拼接成一个轴型整体的牙爪；所述牙爪包括主体部和连接部，所述主体部的横截面为双面弧形的扇形，三个牙爪的主体部拼接后形成中间带有连接孔的轴形；

设置在第一个所述牙爪上的第一牙轮；所述第一牙轮与牙爪可转动连接，形成第一牙轮掌；

设置在第二个所述牙爪上的第二牙轮；所述第二牙轮与牙爪可转动连接，形成第二牙轮掌；

设置在第三个所述牙爪上的第三牙轮；所述第三牙轮与牙爪可转动连接，形成第三牙轮掌；

三个所述牙爪拼接完成后，所述第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮朝向同一条轴线。

进一步的，所述连接部上开设有滚珠卡槽；所述第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮的内轴孔内设置有与所述滚珠卡槽配合的滚珠副槽；所述第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮通过滚珠卡设在所述滚珠卡槽和滚珠副槽内，实现与所述牙爪的可转动连接。

再进一步的，所述第一牙轮包括分层次设置的第一齿牙、第二齿牙和第三齿牙。

再进一步的，所述第二牙轮包括分层次设置的第四齿牙、第五齿牙和第六齿牙。

再进一步的，所述第三牙轮包括分层次设置的第七齿牙、第八齿牙和第九齿牙。

再进一步的，三个所述牙爪焊接连接为一个整体。

一种一次性基桩钻头的制作方法，

第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮选用35crmo钢材，通过水玻璃铸造法，铸造出半成品，将半成品进行粗车，然后进行热处理，牙轮整体硬度达到40-45(hrc),然后进行数控车床精车；

牙爪选用35crmo钢材，通过水玻璃铸造法，铸造出半成品，加工制作落弹塞销孔，将半成品进行粗车，然后进行热处理，牙爪整体硬度达到40-45(hrc),然后进行数控车床精车；

在牙爪的连接部涂抹锂基脂，第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮的内轴孔涂抹锂基脂，将在牙轮轴承外侧部位装配橡胶密封圈，将牙爪和牙轮相连，滚珠通过落弹塞销孔卡住牙轮和牙爪，使用塞销封好落弹塞销孔、焊接封好，完成第一牙轮掌、第二牙轮掌和第三牙轮掌的制作。

通过工装将第一牙轮掌、第二牙轮掌和第三牙轮掌焊接到一起，组装成成品。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

本发明利用三个形状相同的牙爪拼接成一个整体的轴形，用于与外部的转动轴连接，带动其转动，结构更加稳定，更加适应基桩的一次性使用；三个牙爪上分别可转动地连接有不同的牙轮，对岩石粉碎效率更高；本发明根据具体的工程需要和机加工成本，采用铸造工艺获得钻头毛坯，通过热处理使特定材质(35crmo)的钢材达到硬度40-45(hrc)获得最佳成本效益，使本发明完美的适应了这种一次性基桩和注浆工艺。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明的第一牙轮结构示意图；

图2为本发明的第二牙轮结构示意图；

图3为本发明的第三牙轮结构示意图；

图4为本发明的牙爪结构示意图；

图5为本发明的第一牙轮掌结构示意图；

图6为本发明的第二牙轮掌结构示意图；

图7为本发明的第三牙轮结构示意图；

图8为本发明主视图；

图9为本发明轴测图；

附图标记说明：1、牙爪；101、主体部；102、连接部；103、连接孔；2、第一牙轮；201、第一齿牙；202、第二齿牙；203、第三齿牙；3、第二牙轮；301、第四齿牙；302、第五齿牙；303、第六齿牙；4、第三牙轮；401、第七齿牙；402、第八齿牙；403、第九齿牙；5、第一牙轮掌；6、第二牙轮掌；7、第三牙轮掌；8、滚珠卡槽。

具体实施方式

如图1-9所示，一种一次性基桩钻头，包括三个形状相同可拼接成一个轴型整体的牙爪1，还包括第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4。所述牙爪1包括主体部101和连接部102，所述主体部101的横截面为双面弧形的扇形，三个牙爪1的主体部101拼接后形成中间带有连接孔103的轴形(参考图9)。所述连接部102上开设有滚珠卡槽8；所述第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4的内轴孔内开设有与所述滚珠卡槽8配合的滚珠副槽(图中未示出)。所述第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4通过滚珠卡设在所述滚珠卡槽8和滚珠副槽内，实现与所述牙爪1的可转动连接，具体地，牙爪上开设有通向滚珠卡槽8的落弹塞销孔，将第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4与牙爪配合后，通过落弹塞销孔向滚珠卡槽8和滚珠副槽内塞入滚珠，卡住牙轮和牙爪，然后使用塞销封好落弹塞销孔，焊接封好，完成第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4与牙爪的可转动连接。

第一牙轮2安装在第一个所述牙爪1上，形成第一牙轮掌5。第二牙轮3安装在第二个所述牙爪1上，形成第二牙轮掌6。第三牙轮4安装在第三个所述牙爪1上，形成第三牙轮掌7。将三个牙轮掌焊接为一个整体，其中所述第一牙轮2、第二牙轮3和第三牙轮4朝向同一条轴线。使用时将焊接完成的本发明通过连接孔连接在转动轴上，由转动轴带动本钻头转动，完成软岩石的绞碎、钻洞。

其中更为具体地，所述第一牙轮2包括分层次设置的第一齿牙201、第二齿牙202和第三齿牙203。所述第二牙轮3包括分层次设置的第四齿牙301、第五齿牙302和第六齿牙303。所述第三牙轮4包括分层次设置的第七齿牙401、第八齿牙402和第九齿牙403。使本发明对软岩石的绞碎更彻底，效率更高。

一种一次性基桩钻头传统石油工业用三牙轮钻头由三个牙轮掌片焊接到一起，然后用车床加工出连接螺纹，牙轮掌片由牙爪和牙轮构成，钢材为锻件，材质主要为mnnimo特种钢材。我们分析如果用锻造钢材去做这种一次性基桩钻头，成本造价会非常高，远远超出预算。排除了使用锻造钢材作为原材料后，我们把目光投向铸造钢材。通过分析岩石硬度、钻进工作量以及车床加工刀具的损耗等因素，经过反复测试和实验，我们发现采用35crmo铸造钢材作为原料，并且通过热处理调脂工艺把成品的硬度调到洛氏硬度40-45，在此硬度下既能保证钻头完成预期工作量也不至于因为硬度太高造成机加工上的高能耗。于是，经过半年的努力，第一支一次性基桩钻头在我厂诞生。这是一个新产品，在此之前我们从来没有在全球行业中以及展会中见到过、听说过类似产品，在中国市场上也没有这种钻头，因为我国还没有这种一次性基桩和注浆工艺。

一种一次性基桩钻头的制作方法，如上述的第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮选用35crmo钢材，通过水玻璃铸造法，铸造出半成品，将半成品进行粗车，然后进行热处理，牙轮整体硬度达到40-45(hrc),然后进行数控车床精车。

牙爪选用35crmo钢材，通过水玻璃铸造法，铸造出半成品，加工制作落弹塞销孔，将半成品进行粗车，然后进行热处理，牙爪整体硬度达到40-45(hrc),然后进行数控车床精车。

在牙爪的连接部涂抹锂基脂，第一牙轮、第二牙轮和第三牙轮的内轴孔涂抹锂基脂，将在牙轮轴承外侧部位装配橡胶密封圈，将牙爪和牙轮相连，滚珠通过落弹塞销孔卡住牙轮和牙爪，使用塞销封好落弹塞销孔、焊接封好，完成第一牙轮掌、第二牙轮掌和第三牙轮掌的制作。

通过工装将第一牙轮掌、第二牙轮掌和第三牙轮掌焊接到一起，组装成成品。

本方法采用了低成本的铸造钢材，这在三牙轮钻头原料选取上有创造性，通过热处理使钢材达到一定硬度，既能够钻进15-20米的软岩石，这个硬度又不至于太硬造成机加工的高能耗，获得最佳成本效益，避免了高成本。使本发明完美的适应了这种一次性基桩和注浆工艺。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。