公元前2世纪,中国已有用人力并借助竹弓弹力使锥形钻头冲击地层而钻进的原始冲击式钻机,后曾在中国农村中长期使用。直至20世纪50年代,才从国外引进钢丝绳冲击式钻机,60年代初开始发展大、小锅锥、冲抓锥等简易水井钻机。1966年前后开始研制正循环转盘式钻机,1974年前后研制成功反循环转盘式钻机和复合式钻机,70年代末创制了潜孔振动回转式钻机。欧美各国在19世纪主要使用钢丝绳冲击式钻机,19世纪60年代,法国首先使用转盘回转式钻机,以后传入美国并得到迅速发展。20世纪50年代,开始发展反循环转盘回转式钻机,以后又出现了用压缩空气代替泥浆作为洗井介质的转盘回转式钻机,至70年代发展了液压动力头回转式钻机。
有的转盘式钻机同时备有泥浆泵和空气压缩机,可根据情况选用不同的洗井方式。
液压动力头式钻机 回转式钻机的一种。由液压马达通过减速器驱动,并以沿塔架上下移动的动力头代替转盘式钻机上的转盘和水,驱动钻杆和钻头旋转切削岩层。可用直径达1米的大型钻头钻凿大口径水井,其特点是钻进速度快,钻具的装卸和下井管较简便,接长钻杆时无需提升钻具,简免了卷扬机、提升滑车、转盘、水、方钻杆等一系列部件。潜孔振动回转式钻机 是以振动和回转运动相结合的方式钻进岩层的一种回转式钻机。钻具由钻头、振动器、消振器和导向筒等组成(图3)。振动器产生的激振力使整个钻具作锥摆运动。钻头通过摩擦圈套装在振动器外壳的外面,一方面随振动器作频率约为1000转/分、振幅约9毫米的水平圆周振动;另一方面又绕振动器轴线作3~12转/分的低速旋转运动以破碎岩层,而钻杆则不转,并借消振器避免将振动传给钻杆。采用压缩空气反循环方式洗井,使岩屑通过位于振动器中心的导管和钻杆内腔排出井外。这种钻机结构简单,钻进效率高。井孔直径为600毫米左右,钻进深度可达150米。
一、钻床设备
常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种,手电钻也是常用的钻孔工具。
⒈台式钻床
简称台钻,是一种在工作台上作用的小型钻床,普遍做法就是在原有的摇臂式钻床上进行改装,利用液压阻尼器来控制钻头的进给速度。
普通台钻改自动
普通台钻改自动
由于加工的孔径较小,故台钻的主轴转速一般较高,转速可高达近万转/分,亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。在进行钻孔前,需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离,并锁紧固定(结合挂图与实物讲解示范)。台钻小巧灵活,使用方便,结构简单,主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。
⒉立式台钻
简称立钻。这类钻床的规格用钻孔直径表示。与台钻相比,立钻刚性好、功率大,因而允许钻削较大的孔,生产率较高,加工精度也较高。立钻适用于单件、小批量生产中加工中、小型零件。
⒊摇臂钻床
它有一个能绕立柱旋转的摇臂、摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动,同时主轴箱还能摇臂上作横向移动。因此操作时能很方便地调整刀具的位置,以对准被加工孔的中心,而不需移动工件来进行加工。摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。
钻孔用的夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。
⒈钻头夹具:常用的是钻夹头和钻套。
⑴钻夹头:适用于装夹直柄钻头。钻夹头柄部是圆锥面,可与钻床主轴内孔配合安装;头部三个爪可通过 ;紧固扳手转动使其同时张开或合拢。
⑵钻套:又称过渡套筒,用于装夹锥柄钻头。钻套一端孔安装钻头,另一端外锥面接钻床主轴内锥孔。
⒉工件夹具:常用的夹具有台虎钳、平口钳、V形铁和压板等。装夹工件要牢固可靠,但又不准将工件夹得过紧而损伤过紧,或使工件变形影响钻孔质量(特别是薄壁工件和小工件)。