在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备制造技术

技术编号:20920137 阅读:22 留言:0更新日期:2019-04-20 10:27
本发明专利技术公开了一种在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,包括连接臂,所述连接臂的顶端连接有能够进行往复运动的往复机构,连接臂的底端连接有辅助动力机构,辅助动力机构能够带动连接臂转动,连接臂中安装有传动机构,传动机构连接有主动力机构,主动力机构带动连接臂进行运动。本发明专利技术通过往复式动作的原理,结合钻头自身结构,能够形成对钻头上每条刀翼的尺寸统一,保证了刀翼沿着钻头体的中心线均匀分布,使得钻头加工质量得到保证,提高钻头加工的精确度,而且加工效率高,降低了劳动强度。

Equipment for realizing automatic reciprocating motion in PDC bit processing

The invention discloses a device which can realize automatic reciprocating motion in the process of PDC bit processing, including a connecting arm. The top end of the connecting arm is connected with a reciprocating mechanism capable of reciprocating motion, the bottom end of the connecting arm is connected with an auxiliary power mechanism, the auxiliary power mechanism can drive the rotation of the connecting arm, a transmission mechanism is installed in the connecting arm, and the transmission mechanism is connected with an active mechanism. The force mechanism and the active mechanism drive the connecting arm to move. By the principle of reciprocating action and combining with the structure of the bit itself, the invention can form a uniform size of each blade on the bit, ensure the uniform distribution of the blade along the center line of the bit body, ensure the processing quality of the bit, improve the accuracy of the bit processing, and have high processing efficiency and reduce the labor intensity.

【技术实现步骤摘要】
在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备
本专利技术涉及钻头加工
,具体涉及一种在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备。
技术介绍
PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称。是地质钻探行业常用的一种钻井工具。其实它的演变是从金刚钻演变来的,主要分为以下两类:1、胎体式PDC钻头:胎体式金刚石复合片钻头是将金刚石复合片通过钎焊方式焊接在钻头胎体上的一种切削型钻头。胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成,用人造聚晶金刚石复合片钎焊在碳化钨胎体上,用天然金刚石保径。2、钢体式PDC钻头:钢体PDC钻头,是用镍、铬、钼合金机械加工成形。经过热处理后在钻头体上钻孔,将人造聚晶金刚石复合片压入(紧配合)钻头体内,用柱状碳化钨保径。按照适用行业分类:1、地质勘探用复合片钻头:主要用于地质勘察勘探的复合片钻头,适用于软到中硬岩层,现在有些厂家新研发的新型复合片可以应用到十级硬度的岩层。2、煤田钻采用复合片钻头:主要是用于煤矿上煤层钻探采挖。一般来讲煤田的岩层相对较软,复合片钻头被大量应用,如锚杆钻头,三翼钻头等。3、石油勘探用复合片钻头:主要是应用在油气田的钻采用钻头。目前来说,油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高,要求最高的。可以说是复合片钻头里面的贵族了。近年间,PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。如果将20世纪80年代的齿与当今的齿进行比较的话,差异是相当大的。由于混合工艺与制造工艺的变化,当今的切削齿的质量性能要好得多,使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化,以提高切削齿的韧性。层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。除了材料和制造工艺方面的发展以外,PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。现在,PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区,如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。这种向新领域中的扩展,对金刚石(固定切削齿)钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。最初,PDC钻头只能被用于软页岩地层中,原因是硬的夹层会损坏钻头。但由于新技术的出现以及结构的变化,目前PDC钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。PDC钻头正越来越多地为人们所选用,特别是随着PDC齿质量的不断提高,这种情况越发凸显。由于钻头设计和齿的改进,PDC钻头的可定向性也随之提高,这进一步削弱了过去在马达钻井中牙轮钻头的优势。目前,PDC钻头每天都在许多地层的钻井应用中排挤掉牙轮钻头的市场。目前进行PDC钻头进行加工时,都是采用烧结或者浇注成型,而成型后由于钻头本身结构的特殊性,需要对其轮廓进行加工,形成钻头对应面的结构,目前进行加工时都是人工根据经验来加工,加工时质量不易控制,会影响钻头钻孔的精确度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有钻头加工时依靠人工经验加工,使得外形结构尺寸不一致,影响钻头的精确度,其目的在于提供一种在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,该设备通过往复式动作的原理,结合钻头自身结构,能够形成对钻头外形加工尺寸的统一,使得钻头加工质量得到保证,提高钻头加工的精确度。本专利技术通过下述技术方案实现:在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,包括连接臂,所述连接臂的顶端连接有能够进行往复运动的往复机构,连接臂的底端连接有辅助动力机构,辅助动力机构能够带动连接臂转动,连接臂中安装有传动机构,传动机构连接有主动力机构,主动力机构带动连接臂进行运动。在油气开采中,需要使用钻头进行钻孔,因此对于钻头的精确度要求高,防止在钻孔过程中造成孔倾斜或者不规则,PDC钻头的结构主要包括钻头体,切削齿安装在钻头体的刀翼上,每个钻头体一般都设置有三条及三条以上的刀翼,每条刀翼都要求是沿着钻头体的中心线均匀设置,但是在实际烧结或者浇注时,刀翼的厚度或者结构以及钻头体本身都有一些偏差,这时候就需要对其进行加工,使得刀翼以及钻头体都能够满足要求,目前加工方式都是人工加工,工人根据经验用锉刀或者其它工具,手动地将每条刀翼加工,使得所有的刀翼厚度相同,沿着钻头体的中心线均匀设置,这种加工方式效率低,同时对工人的经验要求高,很多时候都是多年的工作经验才能达到加工质量,每加工一次都需要测量一次,基本都要三天以上才能加工出一个,这种方式严重影响了钻头的生产效率,同时加工出的钻头精度也无法保障,这对于油气开采中存在很大的隐患,为了解决上述问题,本方案设计了在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,这种设备利用连接臂的顶端连接有能够进行往复运动的往复机构,而在连接臂的底端连接有辅助动力机构,通过辅助动力机构能够带动连接臂转动,在连接臂中安装有传动机构,传动机构连接有主动力机构,主动力机构带动连接臂进行运动,利用这种结构设计,结合钻头上刀翼的设置位置,每个刀翼的加工轨迹统一,使得刀翼成型结构一致,加工出的钻头精度满足要求,而且加工效率大大提供,基本十几分钟就能够加工出一个钻头,降低了工人的劳动强度。根据连接臂的动作需求,将连接臂设计为依次连接的上臂、中臂和下臂,上臂与往复机构连接,且上臂能够绕着与中臂的连接处转动,传动机构安装在中臂处,下臂与辅助动力机构连接,且下臂能够绕着与中臂的连接处转动,传动机构包括滚轮和凸轮,滚轮安装在中臂处且能够绕着自身轴线转动,凸轮与主动力机构的转轴连接,在凸轮转动过程中凸轮和滚轮能够保持接触。由于需要达到每条刀翼和钻头体的结构保持一致,因此加工时就需要将每条刀翼的厚度以及尺寸等保持一致,每个钻头上都有若干条刀翼,传统人工加工对于每条刀翼加工始终会有不一致的地方,影响后续钻井时的精度,本方案则是利用滚轮和凸轮结合的原理,保证每条刀翼加工时连接臂摆动轨迹一致,即主动力机构带动凸轮转动,凸轮带动滚轮转动,使得连接臂每个周期摆动轨迹统一,则往复机构每次往复动作一致,即每条刀翼与工具接触后余留的尺寸一致,刀翼最终成型后的质量统一,达到每条刀翼沿着钻头体的中心线均匀分布,在钻井时能够保证钻井的精度。而往复机构包括导轨,导轨顶面内凹形成导向槽,导向槽中设置有导向块,且导向块的侧壁与导向槽的侧壁匹配,导向槽顶面凸起形成安装台,安装台靠近中臂,安装台上固定有导向轴,导向轴一端穿过导向块,且导向块能够在导向槽中沿着导向轴的外壁移动,导向轴的外壁上套有弹簧,弹簧的两端分别与安装台和导向块固定,导向块顶部设置有工作板,且工作板设置在导轨上方,工作板顶部与上臂连接。往复机构的作用是形成往复运动,使得每条刀翼加工得到的参数能够保持一致,通过连接臂摆动带动其移动,再配合导向槽和导向块的结构特征,限定其移动轨迹,防止在加工时收到切削力度而产生轨迹偏移,弹簧能够使得回位动作迅速。为了防止连接臂摆动冲击力度太大,还设置了缓冲机构,将下臂和中臂的连接处位于缓冲机构之间,使得在下臂以及中臂摆动时能够分别与缓冲机构接触,为了保证缓冲时两侧都能够得到缓冲,缓冲机构包括两组,每组缓冲机构均包括挡板、缓冲弹簧、缓冲杆、支撑杆以及安装板,缓冲弹簧、缓冲杆和支撑杆设置在挡板和安装板之间,挡板靠近连接臂,支撑杆均与对应的挡板远离连接臂的端面固定,缓冲弹簧和缓冲杆均设置在支撑杆和安装板之间,且缓冲弹簧同时与支撑杆和安装板固定,缓冲本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,其特征在于,包括连接臂,所述连接臂的顶端连接有能够进行往复运动的往复机构,连接臂的底端连接有辅助动力机构(15),辅助动力机构(15)能够带动连接臂转动,连接臂中安装有传动机构,传动机构连接有主动力机构(8),主动力机构(8)带动连接臂进行运动。

【技术特征摘要】
1.在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,其特征在于,包括连接臂,所述连接臂的顶端连接有能够进行往复运动的往复机构,连接臂的底端连接有辅助动力机构(15),辅助动力机构(15)能够带动连接臂转动,连接臂中安装有传动机构,传动机构连接有主动力机构(8),主动力机构(8)带动连接臂进行运动。2.根据权利要求1所述的在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,其特征在于,所述连接臂包括依次连接的上臂(5)、中臂(7)和下臂(14),上臂(5)与往复机构连接,且上臂(5)能够绕着与中臂(7)的连接处转动,传动机构安装在中臂(7)处,下臂(14)与辅助动力机构(15)连接,且下臂(14)能够绕着与中臂(7)的连接处转动。3.根据权利要求2所述的在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,其特征在于,所述传动机构包括滚轮(11)和凸轮(22),滚轮(11)安装在中臂(7)处且能够绕着自身轴线转动,凸轮(22)与主动力机构(8)的转轴(21)连接,在凸轮(22)转动过程中凸轮(22)和滚轮(11)能够保持接触。4.根据权利要求2所述的在PDC钻头加工过程中能够实现自动往复式运动的设备,其特征在于,所述往复机构包括导轨(26),导轨(26)顶面内凹形成导向槽(24),导向槽(24)中设置有导向块(27),且导向块(27)的侧壁与导向槽(24)的侧壁匹配,导向槽(24)顶面凸起形成安装台(23),安装台(23)靠近中臂(7),安装台(23)上固定有导向轴(25),导向轴(25)一端穿过导向块(27),且导向块...

【专利技术属性】
技术研发人员:李义政
申请(专利权)人:成都明杰科技有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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