专利名称：一种高效高强度复合钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能穿越地层尤其是硬质沙地层的高效高强度钻头，可广泛运用于 高层建筑地下设施、地铁车站基坑围护和江河提坝加固等地下深基础工程的需要。
背景技术：
在城市高层建筑、地铁车站深基坑围护、江河提坝防渗加固和软土基改良加固等 地下基础工程的建设过程中，目前大量采用SMW工法设备建造地下连续墙，即使用多轴钻 机进行连续钻掘，并将土和水泥浆在原位置混合搅拌并插入型钢来建造地下挡土防水墙的 技术，起到挡土、防渗作用。在现有技术中，多轴钻机的钻头一般采用经过改进的长螺旋钻机钻具和钻头，如 一种新型钻具，专利号为ZL200720070011.2，它是采用两片螺旋叶片固定在钻杆前端部、 三排刀体交叉排列固定在2个螺旋叶片底边、刀体头部堆焊碳化钨等技术，当多轴钻机在 硬质沙地层进行钻孔作业时，会导致刀头刃口磨损严重、刀头脱落、叶片磨损断裂等质量问 题，不仅影响钻孔作业的施工效率，而且使钻孔质量不稳定，直接影响地下连续墙施工质 量。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中存在的不足，提供一种钻进能力强、刀头强度 高、刀头和翼片耐磨性好、钻孔成槽质量高和作业效率成倍提高的高效高强度复合钻头。本发明通过以下技术方案来实现本发明涉及一种高效高强度复合钻头，包括钻管、由下刀头和下刀把组成的下刀 体、由内刀头和内刀把组成的内刀体、叶片、由外刀头和外刀把组成的外刀体；其中，钻管中 间设有通孔，下刀体固定在钻管的下端部；内刀体固定在钻管下部的外周面上，叶片有2 6，以放射形均布地固定在钻管下部的外周面上并位于内刀体的上方；叶片上固定外刀体； 所述的下刀体中的下刀头、内刀体中的内刀头及外刀体中的外刀头分别与下刀把、内刀把 和外刀把焊接成一体；下刀头、内刀头和外刀头的前端分别具有下切削刃、内切削刃和外切 削刃；所述的下刀体、内刀体和外刀体的安装方向是使其下刀头、内刀头和外刀头安装成面 向钻管的旋转方向。本发明可以是，所述的下刀体有2 4个，所述杆体的下端部设有法兰，下刀体的 安装方向是使其下刀头安装成面向钻管的旋转方向，下刀体的下刀把径向对称焊接固定在 钻管的下端部法兰处。本发明还可以是，所述的内刀体有2 4个，内刀体的安装方向是使其内刀头安装 成面向钻管的旋转方向，内刀体的内刀把是径向对称焊接固定在钻管的下部外周面。本发明还可以是，所述的下刀头、内刀头和外刀头采用感应钎焊工艺分别焊接固 定在下刀把、内刀把和外刀把的端部。本发明还可以是，所述的叶片的叶面各自是朝同一方向倾斜的，与钻管的轴向中心线的夹角α =50 70° ；叶片的下边与钻管的下端部法兰平面之间的夹角β = 20-40°，且叶片的叶面沿径向对称焊接固定在钻管的下部外周面上。本发明还可以是，所述的外刀体通过外刀把焊接固定在叶片的下边上，并且外刀体在每一叶片上安装有2 4个，除了叶片自由端上的外刀体外，每一叶片上的外刀体的位 置与另一叶片上外刀体的位置在旋转位置上是交叉排列的。本发明还可以是，所述的下刀头、内刀头和外刀头采用硬质合金块制成。本发明还可以是，所述的下刀把、内刀把、叶片和外刀把采用碳钢或低合金钢材质 制成。本发明还可以是，所述的叶片的自由端为与钻管同轴心的圆弧面，该圆弧面上设 有网状耐磨层。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述图1为本发明高效高强度复合钻头的结构示意图；图2为图1的仰视图；图3为图1的A-A向剖视图；图4为图1的B-B向剖视图；图5为图1的C-C向剖视图；图6为图其的D-D向剖视图。
具体实施例方式如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种高效高强度复合钻头，包括钻管1、由 下刀头21和下刀把22组成的下刀体2、由内刀头31和内刀把32组成的内刀体3、叶片4、 由外刀头51和外刀把52组成的外刀体5 ；其中，钻管1中间设有通孔11，用来水泥浆的灌 注；下刀体2固定在钻管1的下端部，下刀体有2 4个，杆体1的下端部设有法兰13，下刀 体2的安装方向是使其下刀头21安装成面向钻管1的旋转方向，下刀体2的下刀把22径向 对称焊接固定在钻管1的下端部法兰13处；内刀体3固定在钻管1下部的外周面上，内刀 体3有2 4个，内刀体3的安装方向是使其内刀头31安装成面向钻管1的旋转方向，内 刀体3的内刀把32是径向对称焊接固定在钻管1的下部外周面12 ；叶片4有2 6，以放 射形均布地固定在钻管1下部的外周面12上并位于内刀体3的上方；叶片4的叶面41各 自是朝同一方向倾斜的，与钻管1的轴向中心线的夹角α =50 70° ；叶片4的下边42 与钻管1的下端部法兰11平面之间的夹角β = 20-40°，且叶片4的叶面42沿径向对称 焊接固定在钻管1的下部外周面12上；下刀头21、内刀头31和外刀头51的前端分别具有 下切削刃211、内切削刃311和外切削刃511 ；下刀体2中的下刀头21、内刀体3中的内刀头 31及外刀体5中的外刀头51分别与下刀把22、内刀把32和外刀把52焊接成一体，下刀头 21、内刀头31和外刀头51采用感应钎焊工艺分别焊接固定在下刀把22、内刀把32和外刀 把52的端部，有效增加下刀头21与下刀把22、内刀头31与内刀把32以及外刀头51与外 刀把52的粘结强度，防止下切削刃211、内切削刃311和外切削刃511在钻掘石块等硬性物 质时出现刀头脱落断裂；叶片4上固定外刀体5，外刀体5通过外刀把52焊接固定在叶片4的下边42上，并且外刀体5在每一叶片4上安装有2 4个，除了叶片自4由端上的外刀 体5外，每一叶片4上的外刀体5的位置与另一叶片4上外刀体5的位置在旋转位置上是 交叉排列的，即一排外刀体5的位置固定在另一排相邻两个外刀体5的空隙中，以保证复合 钻头在钻进过程中能全部并均勻地钻掘泥土及硬沙土 ；下刀把22、内刀把32、叶片4和外刀 把52采用碳钢或低合金钢材质制成，可增加其强度；叶片4的自由端为与钻管1同轴心的 圆弧面，该圆弧面上设有网状耐磨层43，以增加叶片4与钻管1同轴心的侧面的耐磨性，减 缓叶片的磨损情况，有效提高钻孔成桩质量；下刀体2、内刀体3和外刀体5的安装方向是 使其下刀头21、内刀头31和外刀头51安装成面向钻管1的旋转方向，有利于钻孔作业时往 上输送泥土浆或沙土浆。 本发明发明高效高强度复合钻头，通过在钻管的端部和前端外圆上设置下刀体、 内刀体和外刀体三层切削刀体，多轴钻机钻进过程中能实现下刀体、内刀头和外刀头同步 钻掘切削，钻孔作业效率成倍提高；同时刀头与刀把采用感应钎焊工艺焊接，有效提高了刀 头和刀把的结合强度，尤其在坚硬的硬沙土地质钻孔作业时，能避免刀头脱落或崩裂、刀头 和翼片磨损快的情况；翼片与杆体同轴心的自由端圆弧面上有网状耐磨层，并保证钻孔成 槽后连续墙表面质量。
权利要求
一种高效高强度复合钻头，包括钻管(1)、由下刀头(21)和下刀把(22)组成的下刀体(2)、由内刀头(31)和内刀把(32)组成的内刀体(3)、叶片(4)、由外刀头(51)和外刀把(52)组成的外刀体(5)；其中，钻管(1)中间设有通孔(11)，下刀体(2)固定在钻管(1)的下端部；内刀体(3)固定在钻管(1)下部的外周面上，叶片(4)有2～6，以放射形均布地固定在钻管(1)下部的外周面上并位于内刀体(3)的上方；叶片(4)上固定外刀体(4)；所述的下刀体(2)中的下刀头(21)、内刀体(3)中的内刀头(31)及外刀体(5)中的外刀头(51)分别与下刀把(22)、内刀把(32)和外刀把(52)焊接成一体；下刀头(21)、内刀头(31)和外刀头(51)的前端分别具有下切削刃(211)内切削刃(311)和外切削刃(511)；所述的下刀体(2)、内刀体(3)和外刀体(5)的安装方向是使其下刀头(21)、内刀头(31)和外刀头(51)安装成面向钻管(1)的旋转方向。
2.根据权利要求1所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的下刀体(2)有 2 4个，所述杆体(1)的下端部设有法兰(13)，下刀体(2)的安装方向是使其下刀头(21) 安装成面向钻管(1)的旋转方向，下刀体(2)的下刀把(22)径向对称焊接固定在钻管(1) 的下端部法兰(13)处。
3.根据权利要求1所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的内刀体(3)有 2 4个，内刀体(3)的安装方向是使其内刀头(31)安装成面向钻管(1)的旋转方向，内刀 体(3)的内刀把(32)是径向对称焊接固定在钻管(1)的下部外周面(12)。
4.根据权利要求1所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的下刀头(21)、内 刀头(31)和外刀头(51)采用感应钎焊工艺分别焊接固定在下刀把(22)、内刀把(32)和外 刀把(52)的端部。
5.根据权利要求1所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的叶片(4)的叶面 (41)各自是朝同一方向倾斜的，与钻管⑴的轴向中心线的夹角α =50 70° ；叶片(4) 的下边(42)与钻管⑴的下端部法兰(11)平面之间的夹角β = 20-40°，且叶片(4)的 叶面(41)沿径向对称焊接固定在钻管(1)的下部外周面(12)上。
6.根据权利要求1所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的外刀体(5)通过 外刀把(52)焊接固定在叶片(4)的下边(42)上，并且外刀体(5)在每一叶片(4)上安装 有2 4个，除了叶片(4)自由端上的外刀体外，每一叶片(4)上的外刀体(5)的位置与另 一叶片(4)上外刀体(5)的位置在旋转位置上是交叉排列的。
7.根据权利要求1或4所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的下刀头(21)、内刀头(31)和外刀头(51)采用硬质合金块制成。
8.根据权利要求1或5所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的下刀把(22)、内刀把(32)、叶片(4)和外刀把(52)采用碳钢或低合金钢材质制成。
9.根据权利要求1或5或8所述的高效和高强度复合钻头，其特征在于所述的叶片(4) 的自由端为与钻管(1)同轴心的圆弧面，该圆弧面上设有网状耐磨层(43)。
全文摘要
一种高效高强度复合钻头，包括钻管、由下刀头和下刀把组成的下刀体、由内刀头和内刀把组成的内刀体、叶片、由外刀头和外刀把组成的外刀体；下刀体固定在钻管的下端部；内刀体固定在钻管下部的外周面上，叶片有2～4，以放射形均布地固定在钻管下部的外周面上并位于内刀体的上方；叶片上固定外刀体；下刀体中的下刀头、内刀体中的内刀头及外刀体中的外刀头分别与下刀把、内刀把和外刀把焊接成一体；下刀头、内刀头和外刀头的前端分别具有下切削刃、内切削刃和外切削刃；下刀体、内刀体和外刀体的安装方向是使其下刀头、内刀头和外刀头安装成面向钻管的旋转方向。该钻头作业效率倍增，刀头和刀把结合强度高，减缓刀头和翼片磨损，保证施工质量。
文档编号E21B10/55GK101812973SQ20101012829
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者张国柱, 朱亚萍, 黄敏, 龚秀刚 申请人:上海工程机械厂有限公司