断续刃凿岩钻头 本实用新型属于凿岩工具。
凿岩钻头按切削刃的形状可分为片形和球齿形两大类。片形钻头主要有一字形、Y形、十字形和X形,其硬质合金片垂直固嵌在钻头端面上,由于刃片长且厚,刃线是连续的,不仅增加了硬质合金的用量,也降低了单位刃长的破岩功率。其优点是刃片侧面与岩孔平行接触,抗径向磨损强,缩径慢;刃锋尖锐,剪切破岩效率高;刃锋磨钝后,修复容易。但由于结构限制,边缘部分刃数过稀,中心部分刃数过密,破岩负荷和磨损不均,中心部位岩屑重复破碎,影响了钻进效率。球齿形钻头的显著优点是硬质合金用量较少,可以按破岩面积合理布齿;齿冠磨钝周期较长,钻进速度较片形钻头快;但为了保证边齿与钻头体有足够的结合强度,边齿与钻头轴线要倾斜配置(斜角一般为30°-40°左右),由此带来凿岩过程中因边齿磨损,造成缩径快;因弯曲疲劳应力作用,齿易碎脱;球形齿钝平后不易修复等弊病。
本实用新型的目的是提供一种“断续刃凿岩钻头”,它能综合吸取现用片形与球齿形钻头的优点,克服了固有的弊病。其特征是将长而厚的片状连续刃改进为短而薄的柱或片状断续刃,突破了现用片形钻头的布刃方式,可以按孔径及岩性合理配置刃长和刃数,相应减少硬质合金用量,同时有效克服片形钻头刃面破岩负荷和磨损不均,中部岩屑重复破碎等固有弊病。与球齿形钻头相比,断续刃凿岩钻头全部采用楔刃破岩,对岩石的剪切劈破作用优于钝园形球齿,凿速显然会更快。由于边刃垂直固嵌,抗疲劳冲击负荷和抗径向磨损能力增强,从而克服了球齿钻头边齿易翻脱和缩径的弊病。在凿岩过程中边刃同时与岩孔的侧面和底面接触,破岩负荷最大,磨损情况较中间刃严重得多,到一定凿岩进尺后,由于刃口磨钝,凿岩速度明显下降,必需及时修磨,不然会加剧钻头损坏。由于断续刃凿岩钻头的刃口呈放射状分布,修磨远比球形齿容易,修复楔形刃口使之锐利,现场使用者易于实施;球齿由于修磨困难,现场多半不进行修复,一直用到报废为止。断续刃凿岩钻头可修磨4次以上,及时修磨不仅经常保持有较高的凿岩速度,还可成倍延长钻头使用寿命,这是显而易见的。
本实用新型是具有不同直径和不同刃长与刃数的断续刃凿岩钻头,包括钢制钻头体1、片或柱状楔形切削刃2和除屑孔3。其特征是片或柱状楔形切削刃2垂直断续固嵌在钻头体1的顶部端面上,刃长方向断续间隔3~5mm,刃口呈放射状分布,钻头直径范围φ32mm到φ280mm,钻头尾部结构与现行钎头通用除屑孔3布置在钻头体1地端面及侧面,根据需要可选择1~6个除屑孔,孔径φ4-φ18mm。根据钻头直径、岩性和机型要求,楔形切削刃数和刃长的配置有多种组合形成,一般情况钻头外环楔形刃数可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14个;中部楔形刃数可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14个。钻头直径增大,岩石抗压强度增高,机型冲击功率加大,楔形切削刃的刃数和刃长也相应增加。
上述片或柱状楔形切削刃的刃角为90°~135°;刃长6~10mm为柱状,11~18mm为柱或片状,刃长大于18mm为片状。材质选用硬质合金,也可选用含金刚石成份的超硬材料或超硬陶瓷制作。
钢制钻头体直径大于φ55mm时可以是整体的,为便于加工中环楔刃槽也可分成两体,芯部单独制作并固嵌入钻头体中。本实用新型的加工工艺与现行钎头的制作工艺基本相同。钻头体1的硬度HRC35~40,钻头尾部与钎杆采用锥体、螺纹或键槽连接,楔刃与钻头体采用感应钎焊或过盈固嵌工艺。
图1为有4个片状楔形切削刃和三个柱状楔形切削刃的断续刃凿岩钻头A-A向局剖正视图。
图2为图1的俯视图。
图3为有10个片状楔形切削刃和三个柱状楔形切削刃的断续刃凿岩钻头B-B向局剖正视图。
图4为图3的俯视图。
1-钢制钻头体,2-柱状或片状楔形切削刃,3-除屑孔。本实用新型提供的图1图2示例钻头为外环4个片状楔形刃、中部3个柱状楔形切削刃的φ65mm断续刃凿岩钻头。楔形切削刃垂直固嵌在钻头体1的顶部端面上,呈放射状均匀分布,边刃隙角3°,片状刃长15mm、宽10mm、高15mm,柱状刃φ10mm、高15mm,刃角均为110°。有3个除屑孔,端面1个,侧面2个。钻头尾部为锥形或螺纹结构。图3图4为外环6个片状楔形刃、中环4个片状楔形刃、芯部3个柱状楔形刃的布刃组合,适用于φ89-φ115mm断续刃凿岩钻头,钻头芯部单独制作,过盈压入钻头体中,有3个除屑孔,端面1个,侧面2个,钻头尾部为花键结构。
本实用新型提供的断续刃凿岩钻头适用于各类凿岩工程,与现有片形或球齿形钻头相比,钻进速度可提高25~30%左右,凿岩延米数提高5倍左右,制造成本下降10~20%。