集束式钻进器及孔的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种集束式钻进器，变速传动系统和由变速传动系统驱动的集束刀组，所述集束刀组包括用于钻中心孔的中心钻和布置于中心钻外圆周的铣刀，所述铣刀可围绕所述中心钻的轴线公转的同时自转用于铣削所述中心孔的内壁。一种孔的加工方法，采用上述集束式钻进器进行加工。本发明专利技术具有大孔可一次性加工完成；孔壁铣削时马达扭矩小；可实现孔壁螺旋槽加工；钻头散热效果好的优点。钻头散热效果好的优点。

【技术实现步骤摘要】
集束式钻进器及孔的加工方法


[0001]本专利技术涉及一种土层或岩石层的钻进装置以及孔的加工方法，具体涉及一种集束式钻进器及孔的加工方法。

技术介绍

[0002]现有矿用钻孔技术是钻头围绕钻孔中心旋转，沿孔轴向推进，实现周向切削和轴向切削，完成孔的加工。主要有两种方式，一种是孔外动力驱动钻杆，如图1所示，钻杆01在外动力的作用下转动，钻头02在钻杆的带动下转动，钻杆01带动钻头02围绕孔中心旋转实现钻进切削，实现钻孔。另一种是利用孔内的孔底马达03，如图2所示，钻杆01在孔内不转动，钻杆孔内有高压介质，该高压介质作用于孔底马达03，孔底马达03旋转，带动钻头02旋转，实现孔的钻进；与此同时钻杆01轴向推进，完成钻孔施工。现有的集束式钻头主要是刀片的集成方式或者多动力的外置式集成，对深孔和定向施工难度大。其主要缺点有：(1)单次钻进能力小，加工大直径钻孔时，需多次扩孔才能完成，效率低；(2)钻孔所需扭矩大；(3)钻头连续切削，散热效果差，寿命短；(4)孔型加工单一，只能加工简单的圆柱形孔。
[0003]因此，需要一种集束式钻进器及其使用方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供集束式钻进器及其使用方法，能够实现(1)对大孔一次性加工完成；(2)进行孔壁铣削时马达扭矩小；(3)钻头散热效果好；(4)可加工孔壁有螺旋槽的孔。
[0005]本专利技术的集束式钻进器，包括变速传动系统和由变速传动系统驱动的集束刀组，所述集束刀组包括用于钻中心孔的中心钻和布置于中心钻外圆周的铣刀，所述铣刀可围绕所述中心钻的轴线公转的同时自转用于铣削所述中心孔的内壁。
[0006](1)中心钻先钻中心孔，随后铣刀对中心孔的孔壁进行切削，即可对中心孔进行扩孔，中心孔及扩孔同时进行，可实现对大孔一次性加工完成。(2)当中心钻和铣刀的轴向进给速度较低时，可加工圆柱形孔；当中心钻和铣刀的轴向进给速度较高时，可加工孔壁带有螺纹槽的异形孔，该异形孔可改善传统岩石锚固效果。(3)本专利技术中通过变速传动系统可提高铣刀的转速，从而降低钻孔时马达的输出速度、减小扭矩。(4)加工中心孔时，钻孔刀具转速低，所产生的热量少；孔壁切削时，铣刀为断续切削(断续切削指的是孔壁切削时，铣刀始终保持仅部分刀头与孔壁接触并进行切削)，铣刀散热效果好，可延长铣刀的使用寿命。
[0007]进一步，所述变速传动系统包括太阳轮、行星轮以及行星架；所述太阳轮为定轮，所述中心钻与所述行星架传动连接且由所述行星架驱动旋转；所述铣刀设置于行星架由所述行星架驱动围绕所述中心钻的轴线公转且所述行星轮驱动自转。通过行星轮驱动铣刀，铣刀可自转的同时可围绕中心钻轴线公转。在铣刀转速不变的情况下，可降低钻孔时马达的输出速度、减小扭矩。
[0008]进一步，所述行星轮设有第一动力输出轴，所述第一动力输出轴转动配合设置于
行星架，铣刀传动配合设置于所述第一动力输出轴。
[0009]进一步，所述铣刀与行星轮之间还传动配合有增速轮，在马达输入转速不变的情况下，可根据需求进一步提高铣刀的转速。
[0010]进一步，所述中心钻的顶端高于铣刀的顶端且中心钻的加工半径与铣刀的加工半径部分重叠，易于中心钻和铣刀的分布及安装。
[0011]进一步，所述铣刀的侧边缘突出于行星架的侧边缘，即变速传动系统位于铣刀的加工面积内，以防止行星架转动时与所加工孔壁相抵。
[0012]进一步，所述行星架内部设有用于容纳太阳轮和行星轮的空间。
[0013]进一步，所述行星架包括行星轮座和连接端盖，所述行星轮座朝向所述连接端盖的一侧端面上设有支撑件，所述支撑件沿轴向与所述连接端盖的周侧相连。
[0014]进一步，所述太阳轮沿轴向设有用于冷却中心钻介质通过的冷却介质通道，可降低中心钻工作时的温度。
[0015]一种孔的加工方法，使用上述的集束式钻进器，加工步骤包括：
[0016](1)将集束式钻进器连接到钻孔装备；
[0017](2)定子中心输入压力介质使转子转动，转子带动太阳轮和行星轮转动，行星轮自转的同时围绕太阳轮公转；
[0018](3)钻孔装备轴向推移，中心钻首先接触加工物质并开始在加工物质上钻削中心孔；
[0019](4)随着钻孔装备推进，铣刀接触加工物质并开始进行孔壁的铣削；
[0020](5)钻孔装备继续推进，中心钻完成中心孔的钻削，同时铣刀完成孔壁的铣削。
[0021]针对现有钻孔中存在的问题，采用本专利技术的集束式钻进器，实现铣刀自转的同时，也完成绕孔中心的公转。在钻孔装备轴向推力的作用下，实现孔壁的铣削式钻进，具有一次加工大孔径、效率高、刀具寿命高和异形螺旋孔的加工特点，可广泛用于煤矿井下以及岩石桩基工程施工。
[0022]本专利技术的有益效果是：(1)可实现小扭矩加工大孔，且可一次完成大孔的加工；(2)铣刀断续切削，散热效果好，寿命高；(3)采用单个铣刀亦可完成孔壁螺旋槽的加工，从而改善传统的岩石锚固效果。(4)由于铣削刀直径小，可实现高转速切削。
附图说明
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0024]图1为本专利技术
技术介绍
中孔外动力驱动钻杆的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术
技术介绍
中利用孔内孔底马达驱动钻头的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术集束式钻进器的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术集束式钻进器的剖视图；
[0028]图5为本专利技术集束式钻进器中动力装置的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术集束式钻进器中太阳轮的半剖图；
[0030]图7为本专利技术集束式钻进器中变速传动系统的结构示意图；
[0031]图8为本专利技术集束式钻进器所加工的异形孔示意图。
[0032]图中，1为动力装置，1
‑
1为定子，1
‑
11为第一卡齿，1
‑
2为转子，1
‑
3为支架连接件，
[0033]2为变速传动系统，
[0034]2‑
1为行星架，2
‑
11为星轮支座，2
‑
12为连接端盖，2
‑
121为导向凸台， 2
‑
122为冷却通道密封槽，2
‑
123为装配孔，2
‑
13为支撑件，
[0035]2‑
2为太阳轮，2
‑
21为输入轴，2
‑
22为导向沉孔，2
‑
24为第二卡齿， 2
‑
26为冷却介质通道，
[0036]2‑
3为行星轮，2
‑
31为第一动力输出轴，2
‑
4为增速轮，2
‑
5为传动轮，
[0037]3为中心钻，4为铣刀。
具体实施方式
[0038]下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集束式钻进器，其特征在于，包括：变速传动系统和由变速传动系统驱动的集束刀组，所述集束刀组包括用于钻中心孔的中心钻和布置于中心钻外圆周的铣刀，所述铣刀可围绕所述中心钻的轴线公转的同时自转用于铣削所述中心孔的内壁。2.根据权利要求1所述的集束式钻进器，其特征在于：所述变速传动系统包括太阳轮、行星轮以及行星架；所述太阳轮为定轮，所述中心钻与所述行星架传动连接且由所述行星架驱动旋转；所述铣刀设置于行星架由所述行星架驱动围绕所述中心钻的轴线公转且所述行星轮驱动自转。3.根据权利要求2所述的集束式钻进器，其特征在于：所述行星轮设有第一动力输出轴，所述第一动力输出轴转动配合设置于行星架，铣刀传动配合设置于所述第一动力输出轴。4.根据权利要求3所述的集束式钻进器，其特征在于：所述铣刀与行星轮之间还传动配合有增速轮。5.根据权利要求1所述的集束式钻进器的使用方法，其特征在于：所述中心钻的钻头突出于所述铣刀的加工面且所述中心钻的加工半径与所述铣刀的加工半径部分重叠。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学忠，闫保永，史春宝，朱利民，雷丰励，陈航，田乐意，阮绍刚，李和祥，罗华，邱响林，叶强波，陈泽平，王杰，孟祥辉，郝少楠，郭向勇，刘思聪，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：