基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，将需要加工的钻头安装在固定装置中，刀具安装在往复机构中；主动力机构上安装有凸轮，将与凸轮进行接触的滚轮安装在连接臂中，随着凸轮转动始终保持凸轮和滚轮进行接触；固定装置每次转动的工位使得钻头上待加工刀翼位于刀具的工作区域正面，凸轮进行转动使得刀具与钻头进行靠近或者远离，实现对钻头的刀翼加工，凸轮每转一周与固定装置的工位匹配。本发明专利技术利用固定装置与凸轮机构形成配合，使得每条刀翼都得到相同精度的加工，从而保证刀翼精度，使得钻头的精确度满足钻孔时要求，相对于现有加工方式，其提高了加工效率，降低了劳动强度。

A Method for Ensuring the Forming Accuracy of All Blade Wings in the Same PDC Bit

The invention discloses a method for guaranteeing the forming accuracy of all blades in the same PDC bit. The drill bit to be machined is installed in the fixing device and the cutter is installed in the reciprocating mechanism. The active mechanism is equipped with a cam, and the roller contacting the cam is installed in the connecting arm, and the fixing device keeps the cam and the roller in contact with each other as the cam rotates. The position of each rotation makes the blade to be machined on the bit located at the front of the working area of the tool. The cam rotation makes the tool and the bit close or far away, realizes the processing of the blade of the bit. The cam matches the position of the fixing device every rotation. The fixing device is used to form a coordination with the cam mechanism, so that each blade can be processed with the same accuracy, thus ensuring the blade accuracy and making the accuracy of the drill meet the requirements of drilling. Compared with the existing processing methods, the fixing device improves the processing efficiency and reduces the labor intensity.

【技术实现步骤摘要】
基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法
本专利技术涉及PDC钻头加工
，具体涉及一种基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法。
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，以保证钻头钻孔时的稳定性，防止出现偏移或者抖动，目前进行加工时都是人工根据经验手动方式来加工，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上刀翼都是通过人工手动方式进行加工，加工时质量不易控制，最终会影响钻头钻孔的精确度，其目的在于提供一种基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，该方法通过采用机械方式进行加工，利用固定装置与凸轮机构形成配合，使得每条刀翼都得到相同精度的加工，从而保证刀翼精度，使得钻头的精确度满足钻孔时要求。本专利技术通过下述技术方案实现：基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，包括以下步骤：(1)将需要加工的钻头安装在对应的固定装置中，刀具安装在往复机构中；(2)将连接臂顶端与往复机构连接，连接臂中部连接主动力机构，连接臂底端连接辅助动力机构；(3)主动力机构上安装有凸轮，将与凸轮进行接触的滚轮安装在连接臂中，随着凸轮转动始终保持凸轮的轮面和滚轮的轮面进行接触；(4)固定装置每次转动的工位使得钻头上待加工刀翼位于刀具的工作区域正面，随着凸轮进行转动，使得刀具与钻头进行靠近或者远离，实现对钻头的刀翼加工，凸轮每转一周与固定装置的工位匹配。钻头上刀翼数量一般都是三条及三条以上，每条刀翼都决定了钻头钻孔时的稳定性，但是由于刀翼和钻头都是采用铸造或者烧结形成，这个方式成型的结构精度较差，都需要进行精修才能满足要求，将每条刀翼的厚度以及尺寸等保持一致，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，使得刀具对刀翼的切割距离一致，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，加工精度大大提高，在达到每条刀翼沿着钻头体的中心线均匀分布的同时，刀翼厚度一致，在钻井时能够保证钻井的精度。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。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，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。利用将连接臂根据需要设计为多节结构，使得根据需要进行相应角度的转动，再结合凸轮与滚轮，使得整个设备移动达到工作需要的行程。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，刀具安装在工作板朝向固定装置的端面上。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，缓冲弹簧套在缓冲杆的外壁上，下臂和中臂设置在挡板之间，在下臂以及中臂摆动时能够分别与对应的挡板接触。这样下臂在辅助动力机构带动摆动时，能够对下臂和中臂的结合点进行保护，防止高强度、高硬度的撞击造成连接处结构破坏，或者回位时间太长影响加工质量。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术通过采用机械方式进行加工，利用固定装置与凸轮机构形成配合，使得每条刀翼都得到相同精度的加工，从而保证刀翼精度，使得钻头的精确度满足钻孔时要求，相对于现有加工方式，其提高了加工效率，降低了劳动强度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将需要加工的钻头(30)安装在对应的固定装置(28)中，刀具(31)安装在往复机构中；(2)将连接臂顶端与往复机构连接，连接臂中部连接主动力机构，连接臂底端连接辅助动力机构；(3)主动力机构上安装有凸轮(22)，将与凸轮(22)进行接触的滚轮(11)安装在连接臂中，随着凸轮(22)转动始终保持凸轮(22)的轮面和滚轮(11)的轮面进行接触；(4)固定装置每次转动的工位使得钻头上待加工刀翼(29)位于刀具(31)的工作区域正面，随着凸轮(22)进行转动，使得刀具(31)与钻头(30)进行靠近或者远离，实现对钻头(30)的刀翼(29)加工，凸轮(22)每转一周与固定装置的工位匹配。

【技术特征摘要】
1.基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将需要加工的钻头(30)安装在对应的固定装置(28)中，刀具(31)安装在往复机构中；(2)将连接臂顶端与往复机构连接，连接臂中部连接主动力机构，连接臂底端连接辅助动力机构；(3)主动力机构上安装有凸轮(22)，将与凸轮(22)进行接触的滚轮(11)安装在连接臂中，随着凸轮(22)转动始终保持凸轮(22)的轮面和滚轮(11)的轮面进行接触；(4)固定装置每次转动的工位使得钻头上待加工刀翼(29)位于刀具(31)的工作区域正面，随着凸轮(22)进行转动，使得刀具(31)与钻头(30)进行靠近或者远离，实现对钻头(30)的刀翼(29)加工，凸轮(22)每转一周与固定装置的工位匹配。2.根据权利要求1所述的基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，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所述的基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，其特征在于，所述滚轮(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所述的基于保证同一个PDC钻头中所有刀翼加工成型精度的方法，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...

【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