一种快速自锁式钻头及刀杆的制作方法

1.本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种快速自锁式钻头及刀杆。


背景技术：

2.硬质合金钻头是靠钻压和自身旋转产生的冲击载荷破碎岩石的。在凿岩钻进中，钻头经受高频率的冲击载荷，且受到扭转、弯曲、拉伸、压缩等多种复合应力的作用，在高速回转碰撞的环境下经受岩石、岩粉和矿水等工作介质的磨损与腐蚀；国内外使用的牙轮钻头，多为三牙轮钻头。这种钻头的特点是：轴压和冲击载荷分布范围较大且均匀，并能充分利用有效空间，钻进平稳。牙轮钻头用硬质合金齿的尺寸和形状必须适用于岩石的特性，要求耐磨性好，强度高，不易碎裂和折断。牙轮钻头使用的硬质合金齿主要有：球形齿，锥球齿，楔形齿，边楔齿和用于轮背与爪尖的平顶齿等；钢质的圆筒状钻头体上因镶焊有碳化钨的硬质合金切削具而得名。硬质合金切削具的形状和其在钻头上镶焊的数量,排列方式、镶焊角度的不同,称为底出刃、内出刃和外出刃,以保证有通水和排粉的间隙。钻头体的上部是丝扣连接岩心管,钻头体侧部开有水槽,底部唇面上亦开有水口。水槽和水口都是保证冲洗液的流通,达到排除岩粉和冷却钻头的作用。钻进粘土层和页岩地层时为了加大间隙,在硬合金钻头的内外侧壁焊上肋骨,称肋骨式钻头。在研磨性高的硬地层可以使用针状硬质合金自磨式钻头。
3.现有技术中通常采用螺钉固定来实现刀头的可更换，并没有自锁功能，并且螺钉固定的方式更换不便，不具备简单的易装卸的自锁快速固定和解除功能，故亟需一种新的钻头结构和装夹结构，以实现钻头的快速组装和拆卸。


技术实现要素：

4.针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种快速自锁式钻头及刀杆，现有技术中通常采用螺钉固定来实现刀头的可更换，并没有自锁功能，本发明通过将传统高速钢钻头或者整体合金钻头拆分为合金钻头部分和刀杆部分，采用此结构相较于高速钢钻头提高了使用寿命，相较于整体合金钻头，降低了成本；同时该结构能快速将合金钻头拆卸更换、装夹自锁，且重复装夹，具有较强的推广意义。
5.为实现上述目的，本发明提供一种快速自锁式钻头，包括：非规则圆柱体和设于所述非规则圆柱体顶部的沿轴心中心对称设置的两合金钻头部，所述合金钻头部底部设有第一横向定位平面；所述合金钻头部包括设于顶部的横刃部，所述横刃部开设有分削槽，所述横刃部的侧边连接有螺旋切削刃；所述横刃部与所述螺旋切削刃的前刀面设有排削槽，所述排屑槽延伸至所述非规则圆柱体侧壁；所述横刃部与所述螺旋切削刃远离所述前刀面的后端设有第一径向定位平面；所述非规则圆柱体的侧壁向外延伸有用于过盈配合连接的v型凸台。
6.在一个具体的方案中：所述合金钻头部顶部位于所述横刃部的后端设有端向避让面，侧壁设有径向避让面，所述端向避让面和所述径向避让面之间开设有用于拧紧钻头的
卡槽。
7.在一个具体的方案中：两个所述合金钻头部的横刃部上分别开设有用于减小切削屑宽度的第一分屑槽和第二分屑槽，所述第一分屑槽和所述第二分屑槽不沿轴心中心对称设置。
8.在一个更为优选的方案中：所述第一分屑槽和所述第二分屑槽之间相距的距离不小于一个分屑槽的宽度。
9.在一个具体的方案中：所述横刃部包括沿轴心依次向外设置的中心横刃、定位横刃和横刃，所述定位横刃与所述横刃呈前高后低的台阶状分布，两者高度相差0.2mm-1mm。
10.在一个更为优选的方案中：所述非规则圆柱靠进所述排削槽一侧向内收缩低于圆柱面，靠近所述v型凸台一侧为标准圆柱面。
11.在一个更为优选的方案中：在所述非规则圆柱的底部端面设有向内凹陷的中心锥面。
12.一种快速自锁式刀杆，用于装夹锁定所述的一种快速自锁式钻头，包括：杆座和设于所述杆座顶部沿轴心中心对称设置的两定位部，所述定位部包括一级定位块和二级定位块，所述一级定位块与所述二级定位块均为圆弧状定位块，导向圆弧面朝向所述杆座轴心方向；所述二级定位块设于所述一级定位块顶部，二级定位块的侧壁设有用于与所述第一径向定位面抵持适配的第二径向定位面，所述一级定位块与所述第二径向定位面相接的顶面设有用于与所述第一横向定位面抵持适配的第二横向定位面；所述导向圆弧面与所述杆座相接的位置设有用于与所述v型凸台过盈配合适配的v型圆弧状定位槽。
13.在一个更为优选的方案中：两个所述定位部之间间隔设有第二排屑槽，所述第二排屑槽延伸至所述杆座侧壁。
14.在一个更为优选的方案中：所述一级定位块远离所述第二径向定位面的一侧面与顶面的连接位置设有倾斜的倒角面，所述倒角面开设有连通至所述杆座底部的冷却水孔。
15.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种快速自锁式钻头，包括：非规则圆柱体和设于非规则圆柱体顶部的沿轴心中心对称设置的两合金钻头部，合金钻头部底部设有第一横向定位平面；合金钻头部包括设于顶部的横刃部，横刃部开设有分削槽，横刃部的侧边连接有螺旋切削刃；横刃部与螺旋切削刃的前刀面设有排削槽，排屑槽延伸至非规则圆柱体侧壁；横刃部与螺旋切削刃远离前刀面的后端设有第一径向定位平面；非规则圆柱体的侧壁向外延伸有用于过盈配合连接的v型凸台；一种快速自锁式刀杆，用于装夹锁定的一种快速自锁式钻头，包括：杆座和设于杆座顶部沿轴心中心对称设置的两定位部，定位部包括一级定位块和二级定位块，一级定位块与二级定位块均为圆弧状定位块，导向圆弧面朝向杆座轴心方向；二级定位块设于一级定位块顶部，二级定位块的侧壁设有用于与第一径向定位面抵持适配的第二径向定位面，一级定位块与第二径向定位面相接的顶面设有用于与第一横向定位面抵持适配的第二横向定位面；导向圆弧面与杆座相接的位置设有用于与v型凸台过盈配合适配的v型圆弧状定位槽；本发明通过将传统高速钢钻头或者整体合金钻头拆分为合金钻头部分和刀杆部分，采用此结构相较于高速钢钻头提高了使用寿命，相较于整体合金钻头，降低了成本；同时该结构能快速将合金钻头拆卸更换、装夹自锁，且重复装夹，具有较强的推广意义。
附图说明
16.图1为本发明的正视图；
17.图2为本发明的钻头内部剖视图；
18.图3为本发明的钻头三维视图；
19.图4为本发明的非规则圆柱剖面视图；
20.图5为本发明的刀杆三维视图；
21.图6为本发明的刀杆正视图；
22.图7为本发明的刀杆内部剖视图。
23.主要元件符号说明如下：
24.1.钻头；
25.11.合金钻头部；111.定位横刃；112.横刃；113.中心横刃；114.第一分屑槽；115.排削槽；116.螺旋切削刃；117.v型凸台；118.第一径向定位平面；119.前刀面；120.第二分屑槽；121.卡槽；122.端向避让面；123.径向避让面；
26.12.非规则圆柱体；
27.13.第一横向定位平面；
28.14.中心锥面；
29.2.刀杆；
30.21.一级定位块；211.顶面；212.倒角面；213.冷却水孔；214.第二径向定位平面；
31.22.二级定位块；221.第二横向定位平面；
32.23.第二排屑槽；
33.24.杆座；
34.25.导向圆弧面；
35.26.v型圆弧状定位槽。
具体实施方式
36.为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为示
例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理的最广范围相一致。
40.现有技术中通常采用螺钉固定来实现刀头的可更换，并没有自锁功能，并且螺钉固定的方式更换不便，不具备简单的易装卸的自锁快速固定和解除功能，故亟需一种新的钻头结构和装夹结构，以实现钻头的快速组装和拆卸。
41.为了解决现有技术中存在的缺陷和不足，发明具体的提供一种快速自锁式钻头1及刀杆2，请参阅图1-图7，一种快速自锁式钻头1，包括：非规则圆柱体12和设于所述非规则圆柱体12顶部的沿轴心中心对称设置的两合金钻头部11，所述合金钻头部11底部设有第一横向定位平面13；所述合金钻头部11包括设于顶部的横刃部，所述横刃部开设有分削槽，所述横刃部的侧边连接有螺旋切削刃116；所述横刃部与所述螺旋切削刃116的前刀面119设有排削槽115，所述排屑槽延伸至所述非规则圆柱体12侧壁；所述横刃部与所述螺旋切削刃116远离所述前刀面119的后端设有第一径向定位平面118；所述非规则圆柱体12的侧壁向外延伸有用于过盈配合连接的v型凸台117；第一径向定位平面118在进行旋转时，用于与刀杆2相互抵持，从而达到限制其继续旋转的效果，而第一横向定位平面13的目的在于，在钻头1进行安装时，通过第一横向定位平面13底部与刀杆2进行抵持，从而受力进行加工；在一个实施例中，合金钻头部11分设有中心横刃113、定位横刃111、横刃112、倒角面212、第一分屑槽114和第二分屑槽120、端向避让平面；螺旋切削刃116、倒角、径向避让平面；沿螺旋切削刃116设有前刀面119及排削槽115、中心处设有中心排削槽115；在径向避让面123尾部设有第一径向定位平面118、相邻排削槽115设有圆柱平面；合金钻头下部设有非规则圆柱、底部设有v型凸台117。在端向避让平面和径向避让面123设有卡槽121，在非规则圆柱底部设有中心锥面14。
42.在一个具体的实施例中提及：请参阅图1-图7，所述合金钻头部11顶部位于所述横刃部的后端设有端向避让面122，侧壁设有径向避让面123，所述端向避让面122和所述径向避让面123之间开设有用于拧紧钻头1的卡槽121；卡槽121主要用于定制的装夹工具的装夹，装夹工具的装夹端通过伸入卡槽121内从而对整个钻头1进行装夹并旋转锁定，由于钻头1的切削部位是脆弱的，若是装夹工件直接的与钻头1的切削部位进行装夹刚性接触，则会导致钻头1刀刃发生刚性碰撞从而损坏，不利于后续加工。
43.在一个具体的实施例中提及：请参阅图1-图7，两个所述合金钻头部11的横刃部上分别开设有用于减小切削屑宽度的第一分屑槽114和第二分屑槽120，所述第一分屑槽114和所述第二分屑槽120不沿轴心中心对称设置；所述第一分屑槽114和所述第二分屑槽120的设置能够在钻头1进行加工时，有效的减小钻动时产生的切削铁屑的宽度，这样有利于在加工之后对铁屑进行排出，分屑槽的设置会打断连续切削的刃面长度，这样原本十分宽的切削屑就被打断变成多个宽度较小的切屑；而特意设置第一分屑槽114和第二分屑槽120为不沿轴心中心对称设置，是为了避免因为分屑槽的设置导致产生未被钻到的位置，这样即使在前置合金钻头1部的分屑槽未切削到的部分，后续的合金钻头部11错开该位置的分屑
槽则能够进行切削，而后置合金钻头部11的分屑槽未切削的部分则由前置合金钻头部11再次切削，如此循环进行加工，切割铁屑的同时完成加工。
44.在一个更为优选的实施例中提及：请参阅图1-图7，所述第一分屑槽114和所述第二分屑槽120之间相距的距离不小于一个分屑槽的宽度；所述第一分屑槽114和所述第二分屑槽120之间大于或等于一个分屑槽的宽度能够有效的避免两个分屑槽在旋转进行加工的时候的分屑位置重叠，造成产生未加工位置的问题。
45.在一个具体的实施例中提及：请参阅图1-图7，所述横刃部包括沿轴心依次向外设置的中心横刃113、定位横刃111和横刃，所述定位横刃111与所述横刃呈前高后低的台阶状分布，两者高度相差0.2mm-1mm；凸出的定位横刃111台阶在进行钻头1旋转加工时，能够起到中心定位作用，避免受力的中心发生偏移；保证加工精度的同时还能够保证加工安全，避免产生意外。
46.在一个更为优选的实施例中提及：请参阅图1-图7，所述非规则圆柱靠近所述排削槽115一侧向内收缩低于圆柱面，靠近所述v型凸台117一侧为标准圆柱面；如此设置的非规则圆柱，因为非规则圆柱靠近所述v型凸台117一侧为标准圆柱面，在拧紧过程中标准圆柱面与刀杆2下端导向圆弧面25间隙较小(单边间隙0.02～0.05mm，优选的为0.05mm)，具有一定的导向定位作用。
47.在一个更为优选的实施例中提及：请参阅图1-图7，在所述非规则圆柱的底部端面设有向内凹陷的中心锥面14。
48.一种快速自锁式刀杆，请参阅图1-图7，用于装夹锁定所述的一种快速自锁式钻头1，包括：杆座24和设于所述杆座24顶部沿轴心中心对称设置的两定位部，所述定位部包括一级定位块21和二级定位块22，所述一级定位块21与所述二级定位块22均为圆弧状定位块，导向圆弧面25朝向所述杆座24轴心方向；所述二级定位块22设于所述一级定位块21顶部，二级定位块22的侧壁设有用于与所述第一径向定位面抵持适配的第二径向定位面，所述一级定位块21与所述第二径向定位面相接的顶面211设有用于与所述第一横向定位面抵持适配的第二横向定位面；所述导向圆弧面25与所述杆座24相接的位置设有用于与所述v型凸台117过盈配合适配的v型圆弧状定位槽26；两导向圆弧面25在所述的钻头1安装于杆座24上时，与所述的非规则圆柱以及合金钻头部11的圆柱状侧壁紧贴适配连接，同时第一径向定位平面118在进行旋转时，用于与刀杆2的第二径向定位平面214相互抵持，从而达到限制其继续旋转的效果，而第一横向定位平面13的目的在于，在钻头1进行安装时，通过第一横向定位平面13底部与刀杆2的第二横向定位平面221进行抵持，从而受力进行加工；底部的v型圆弧状定位槽26用于与钻头1的底部v型凸台117进行过盈配合，从而到达一个紧锁适配的结构。
49.在一个优选的实施例中，请参阅图1-图7，第二排屑槽23为螺旋排削槽，二级定位块22顶部设有平台和倒角面212、倒角面212上开设有冷却水孔213；上端设有导向圆弧面25、第二径向定位面、导向圆弧面25和径向第二径向定位面之间设有避让圆弧角、导向圆弧面25末端设有倒角、导向圆弧面25端设有第二横向定位面、与第二排屑槽23相交处设有倒角、沿导向圆弧面25和第二径向定位面底部设有避让槽；下端设有另一导向圆弧面25、另一导向圆弧面25上边缘设有倒角，另一导向圆弧面25与第二排屑槽23相交处设有倒角，另一导向圆弧面25底部设有v型弧状定位槽。
50.在一个更为优选的实施例中提及：请参阅图1-图7，两个所述定位部之间间隔设有第二排屑槽23，所述第二排屑槽23延伸至所述杆座24侧壁；第二排屑槽23和第一排屑槽的设置均是为了加工时能够更好的进行排出铁屑，当第一排屑槽旋转至与第二排屑槽23的位置时形成一个完整的排屑槽通道。
51.在一个更为优选的实施例中提及：请参阅图1-图7，所述一级定位块21远离所述第二径向定位面的一侧面与顶面211的连接位置设有倾斜的倒角面212，所述倒角面212开设有连通至所述杆座24底部的冷却水孔213；冷却水孔213用于连接至外部的冷却液管，这样在进行加工时，能冷却液管能够对冷却水孔213不断的输送冷却液，从而达到不断冷却高温的钻头1的效果。
52.以下对本技术的具体的锁定方式做一个介绍，请参阅图1-图7，：
53.自锁方式：如装夹视图，将合金钻头1底部v型凸台117正对第二排屑槽23，因非规则圆柱，靠近所述第一排削槽一侧低于圆柱面，故钻头1能轻松放入刀杆2夹持部，放入后第一横向定位平面13与第二横向定位平面221接触；此时再将用定制工具的夹持部位放入卡槽121，通过定制工具将钻头1右旋，因非规则圆柱靠凸台侧为标准圆柱面，在拧紧过程中标准圆柱面与刀杆2下端导向圆弧面25间隙较小(单边间隙0.02～0.05mm，优选的为0.05mm)，具有一定的导向定位作用。在旋转拧紧的同时，v型凸台117上表面与v型弧状定位槽上表面过盈配合，直到合金钻头1第一径向定位平面118与刀杆2第二径向定位平面214接触，则自锁完成。因钻头1使用旋转方向与自锁方向一致且v型凸台117通过过盈配合拉紧，合金钻头1使用安全不会脱落。
54.更换合金钻头1时，用相同工具反向拧松，即可取出合金钻头1，进行快速更换。
55.本发明的优势在于：
56.本发明通过将传统高速钢钻头或者整体合金钻头拆分为合金钻头部分和刀杆部分，相较于整体合金钻头，降低了成本；同时该结构能快速将合金钻头拆卸更换、装夹自锁，且重复装夹，具有较强的推广意义。
57.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种快速自锁式钻头，其特征在于，包括：非规则圆柱体和设于所述非规则圆柱体顶部的沿轴心中心对称设置的两合金钻头部，所述合金钻头部底部设有第一横向定位平面；所述合金钻头部包括设于顶部的横刃部，所述横刃部开设有分削槽，所述横刃部的侧边连接有螺旋切削刃；所述横刃部与所述螺旋切削刃的前刀面设有排削槽，所述排屑槽延伸至所述非规则圆柱体侧壁；所述横刃部与所述螺旋切削刃远离所述前刀面的后端设有第一径向定位平面；所述非规则圆柱体的侧壁向外延伸有用于过盈配合连接的v型凸台。2.根据权利要求1所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，所述合金钻头部顶部位于所述横刃部的后端设有端向避让面，侧壁设有径向避让面，所述端向避让面和所述径向避让面之间开设有用于拧紧钻头的卡槽。3.根据权利要求1所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，两个所述合金钻头部的横刃部上分别开设有用于减小切削屑宽度的第一分屑槽和第二分屑槽，所述第一分屑槽和所述第二分屑槽不沿轴心中心对称设置。4.根据权利要求3所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，所述第一分屑槽和所述第二分屑槽之间相距的距离不小于一个分屑槽的宽度。5.根据权利要求1所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，所述横刃部包括沿轴心依次向外设置的中心横刃、定位横刃和横刃，所述定位横刃与所述横刃呈前高后低的台阶状分布，两者高度相差0.2mm-1mm。6.根据权利要求1所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，所述非规则圆柱靠进所述排削槽一侧向内收缩低于圆柱面，靠近所述v型凸台一侧为标准圆柱面。7.根据权利要求1所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，在所述非规则圆柱的底部端面设有向内凹陷的中心锥面。8.一种快速自锁式刀杆，用于装夹锁定权利要求1-7任意一项所述的一种快速自锁式钻头，其特征在于，包括：杆座和设于所述杆座顶部沿轴心中心对称设置的两定位部，所述定位部包括一级定位块和二级定位块，所述一级定位块与所述二级定位块均为圆弧状定位块，导向圆弧面朝向所述杆座轴心方向；所述二级定位块设于所述一级定位块顶部，二级定位块的侧壁设有用于与所述第一径向定位面抵持适配的第二径向定位面，所述一级定位块与所述第二径向定位面相接的顶面设有用于与所述第一横向定位面抵持适配的第二横向定位面；所述导向圆弧面与所述杆座相接的位置设有用于与所述v型凸台过盈配合适配的v型圆弧状定位槽。9.根据权利要求1所述的一种快速自锁式刀杆，其特征在于，两个所述定位部之间间隔设有第二排屑槽，所述第二排屑槽延伸至所述杆座侧壁。10.根据权利要求1所述的一种快速自锁式刀杆，其特征在于，所述一级定位块远离所述第二径向定位面的一侧面与顶面的连接位置设有倾斜的倒角面，所述倒角面开设有连通至所述杆座底部的冷却水孔。

技术总结
本发明涉及一种快速自锁式钻头及刀杆，包括：非规则圆柱体和两合金钻头部，合金钻头部底部设有第一横向定位平面；横刃部与螺旋切削刃远离前刀面的后端设有第一径向定位平面；非规则圆柱体的侧壁向外延伸有用于过盈配合连接的V型凸台；刀杆用于装夹锁定的一种快速自锁式钻头，包括：二级定位块的侧壁设有用于与第一径向定位面抵持适配的第二径向定位面，一级定位块设有第二横向定位面；导向圆弧面与杆座相接的位置设有V型圆弧状定位槽；本发明通过将传统高速钢钻头或者整体合金钻头拆分为合金钻头部分和刀杆部分，相较于整体合金钻头，降低了成本；同时该结构能快速将合金钻头拆卸更换、装夹自锁，且重复装夹，具有较强的推广意义。广意义。广意义。


技术研发人员：原文 王光兵 林建勇
受保护的技术使用者：成都邦普切削刀具股份有限公司
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2022/3/8