CN102528410A - 一种工程薄壁钻基体的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄壁钻头制造技术领域，尤其涉及一种金刚石工程薄壁钻基体的制作工艺，解决传统的金刚石工程薄壁钻基体加工工艺的效率低、精度低、损耗大的问题，包括接头、管体、接头片的部件制作，其特征是接头与接头片通过螺纹连接之后用齿形冲头进行冲压铆接；管体采用板材卷制后进行焊接，利用焊筋处理装置进行焊筋整形，焊筋处理装置包括圆柱滚筒，与圆柱滚筒垂直相交设有弧形压轮，弧形压轮的弧度与薄壁钻基体外径相配；接头片与管体的焊接在组焊车床上完成。降低原材料损耗，具有较高生产效率，产品结构强度、圆柱度、圆周跳动度、端面跳动度等技术指标完全达到设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及薄壁钻头制造技术领域，尤其涉及一种金刚石工程薄壁钻基体的制作工艺。
背景技术
金刚石工程薄壁钻头广泛应用于科研、建筑工程钢筋混凝土的钻孔，墙壁、公路、机场等基础设施、陶瓷、玻璃等建筑材料及脆硬非金属材料的打孔取芯，作为工程易耗品，不仅要求耐磨等使用寿命的技术指标高，且钻头同轴度、同心度要求相当严格。金刚石工程薄壁钻在国内已经有几十年的加工历史，管体加工传统的工艺是直接对壁厚为9mm～12mm的厚壁管进行车加工，最终加工到壁厚为2mm～3mm为成品，其弊端明显，如效率低，车加工时间长；损耗大，原材料的利用率只有20%左右； 精度低，主要表现在表面粗糙度低及同心度方面。而接头和接头片的制作更加单调，生产成本、制造缺陷较大。现有技术中的金刚石薄壁钻头的制造也采用不同的制造方式或结构形式。如专利公开号为CN13957117781的一种薄壁钻头，包括钻头基体和与之固连一体的钻环，钻头基体与钻环的结合面上分别设有防止钻头基体与钻环之间相互转动或同时可以防止钻头基体与钻环之间轴向运动的相互契合的止口和凸卡，使原来的平面结合面变成了曲面，止口设计增加了焊接面积，以增大焊接结合力。这种止口和凸卡的形式增大了制作材料毛坯，增加了不少加工工序。如专利公告号为CN200981130的一种整体成型钻头基体，整体成型钻头基体的钻柄及钻体为一体，其形状是中空薄壁回转体，钻柄和钻体的外径及内径均不车削，钻柄拉伸成直柄或锥柄。成本虽低，但强度有限，只能作为小型钻头基体使用，且一次性钣金拉伸工艺，报废率高。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的金刚石工程薄壁钻基体加工工艺的效率低、精度低、损耗大的问题，以及现有技术中工艺复杂报废率高的缺陷，提供一种工艺合理的工程薄壁钻基体的制作工艺，各部件分体制作，利用独特的装置和工艺进行焊接组装，以得到高精度、易加工、低成本的产品。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种工程薄壁钻基体的制作工艺，包括接头、管体、接头片的部件制作，其特征是所述的接头与接头片连接的一端设有螺纹段，接头与接头片连接一端的内孔端部设有沉孔，沉孔呈锥形孔状，接头与接头片通过螺纹连接之后用齿形冲头进行冲压铆接；所述的管体采用板材卷制后进行焊接，利用焊筋处理装置进行焊筋整形，所述的焊筋处理装置包括圆柱滚筒，与圆柱滚筒垂直相交设有弧形压轮，弧形压轮的弧度与薄壁钻基体外径相配；所述的接头片与管体的焊接在组焊车床上完成，组焊车床包括车床头部与接头配合的连接芯棒、焊接机，车床尾部设有直径大于管体直径的锥形尾顶。工程薄壁钻基体中接头是与钻杆连接的部件，管体与接头通过接头片组合成一体，接头与管体的同轴度要求直接影响整个基体的精度，接头和接头片之间通过螺纹连接，然后由齿形冲头对该组装件进行冲压铆接，使接头连接螺纹段端部发生局部破坏变形而产生应力，技术要求是反转扭力达到1000N不松脱，以达到防止螺纹反转脱落。齿形冲头铆接，可以使接头与接头片局部发生深度变形，同样的压力下强度方面远远高于平头冲压，这种冲压使外螺纹外局部发生变形，可以回避接头内孔中的螺纹变形。
由于薄壁钻头的管体壁厚较薄,所以部件之间的焊接采用小功率激光焊接设备焊接，也可采用自动氩弧焊接，以保证焊接的强度、精度以及外观技术要求。因管体的直径有多种非标件，采用冷轧管形式需要定制轧钢模，成本高且模具损耗大，更重要的原因是国内冷轧管体最大直径只有220mm左右，管体直径受到极大的限制，薄壁管的卷制难度在于其圆度技术要求方面，焊筋处理装置有效地解决了这个问题。组焊车床利用车床原理，在可控的旋转状态下自动进行氩弧焊焊接，焊接时先手动点焊接头片与管体连接部位的圆周上四点，再进行连续焊接。
作为优选，所述的齿形冲头的端部沿圆周设有若干个冲压齿，若干个冲压齿均匀分布，单个冲压齿为锥形体，冲压齿的齿尖部位直径与接头沉孔及螺纹段直径相适配。冲压齿正对沉孔，沉孔提供了冲压齿的定位点和冲压齿挤压外螺纹使螺纹端增径的弹性空间，不易对产品造成质量上的塑性破坏。
作为优选，所述的接头片的内孔设有与接头配合的螺孔，接头中沉孔的直径小于接头与接头片内孔配合处螺纹的齿根圆直径。接头片与接头先通过螺纹连接再进行齿形冲压锁紧，经冲压齿的挤压，接头的螺纹在齿点部位增大，为了达到这一技术要求，沉孔的直径与接头的齿根圆直径保持2mm左右之内。
作为优选，所述的焊筋处理装置中的圆柱滚筒直径小于管体的内径，圆柱滚筒一端设有驱动装置，弧形压轮上设有弧形压轮与圆柱滚筒间距的行程调节装置。焊筋处理装置装有驱动装置同时也可以采用手动调整，现有的工程薄壁钻基体直径尺寸大多小于1m，重量也较小，操作比较方便，弧形压轮根据同一产品的圆度进行上下调节，弧形压轮的弧度根据产品规格的大小进行更换。
作为优选，所述的接头片与管体连接的部位设的定位台阶，定位台阶的直径与管体的内径过渡配合。为达到高精度要求，以基体螺纹和接头端面为基准精车接头片与管体连接的外圆、止口，定位台阶与管体之间的配合间隙较小，之后在定位模具上进行定位。
作为优选，所述的组焊车床上装有的焊接机设有位置调整装置，焊接头对应接头片与管体连接处，组焊车床上装有千分表。焊接机采用氩弧焊机，焊接头在接头片与管体连接处可以进行微调，以达到最佳焊接距离，千分表是在装夹、焊接过程中对产品的同心度进行调试和监测。
作为优选，所述的连接芯棒的一端设有与接头内孔一端的内螺纹配合的螺杆段，锥形尾顶轴向设有锁紧装置。连接芯棒一端的螺纹段和工程薄壁钻的钻头连接杆尺寸相同，连接芯棒的另一端固定在车床夹头中或主轴上，锥形尾顶从管体的尾端进行定位，锥形尾顶和连接芯棒同轴，连接芯棒长度中间部位设有圆柱导向轴和法兰端面，圆柱导向轴的直径与接头中无螺纹段内孔配合。
作为优选，所述的沉槽的深度小于等于2.5mm。沉槽的设置是在铆接过程中以不影响接头内螺纹的质量为准则。
作为优选，所述的管体的厚度小于等于为1.5mm至3.5mm。本发明制作工艺、模具装置适合工程钻基体中的薄壁管体制作。
本发明的有效效果是：大大降低原材料损耗，具有较高生产效率，产品结构强度、圆柱度、圆周跳动度、端面跳动度等技术指标完全达到设计要求。
附图说明
图1是本发明的一种产品结构示意图。
图2是本发明产品的一种接头结构示意图。
图3是本发明制作工艺中的一种齿形冲头结构示意图。
图4是本发明的一种齿形冲头工作状态结构示意图。
图5是本发明的一种焊筋处理装置结构示意图。
图6是本发明的一种组焊车床结构示意图。
图中：1. 接头，11. 沉孔，2. 管体，3. 接头片，4. 齿形冲头，41. 冲压齿，5. 焊筋处理装置，51. 圆柱滚筒，52. 弧形压轮，6. 组焊车床，61. 连接芯棒，62. 焊接机，63. 千分表，64. 锥形尾顶。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
参见图1，本实施例一种工程薄壁钻基体的制作工艺，包括接头1、管体2、接头片3的部件制作，通过以下步骤完成：
一、接头1制作：选用45#钢普通六方管料，通过数控精加工两端面、止口、与钻杆连接的基体螺纹、与接头片连接的螺纹段以及沉孔11冲压槽加工，如图2所示。
二、接头片3的制作：采用Q235A钢板，由车床粗加工外圆，精加工两端面、与接头连接的内螺孔。
三、接头组装：参见图3、图4，接头1螺纹段与接头片3内螺孔连接拧紧，采用45T冲床进行铆接，使用具有16个冲压齿41的齿形冲头4对接头组装件进行冲压铆接，技术要求是反转扭力达到1000N，防止螺纹反转脱落。
四、精加工接头片3：为达到高精度要求，以与钻杆连接的基体螺纹和接头1端面为基准精车接头片3与管体连接部位的外圆和定位台阶。
五、管体2加工：
1、裁板：取3mm厚冷轧板，按管体尺寸计算其长、宽度下料，通过平磨机去毛剌。
2、卷管：双辊高精度卷管机卷制。
3、焊接：通过半自动氩弧焊接机对卷管进行直缝焊接。
4、焊筋处理：先进行外表面焊接筋处理，通过焊筋处理装置5进行焊筋整形，如图5所示，对焊筋进行滚压处理，使焊筋高点复位。焊筋处理装置5包括圆柱滚筒51，与圆柱滚筒垂直相交设有弧形压轮52，弧形压轮52的弧度与薄壁钻基体外径相等。
5、整体整形：通过三辊整形机对管体整形，技术要求毛坯管体的圆度达到0.4mm以内。
6、管体平端面修正：为保证良好的装配性能，通过车床切削对管体进行平端面修正，通过内脏弹性套装置及中心架装置对钢管体装夹进行车削，以达到较高的垂直度要求。
六、组焊车床6焊接：参见图6，准备一支标准的连接芯棒61，调整好焊接机62的焊接头位置，焊接要求对应接头片3与管体2连接处，千分表63设置在管体2的尾部位置，利用千分表63调整管体同心度，连接芯棒61的一端设有与接头1内孔中的内螺纹配合的螺杆段，管体2的尾部用锥形尾顶64顶紧并轴向锁紧。使用焊接机62对接头片3和管体2进行焊接。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、工艺均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1. 一种工程薄壁钻基体的制作工艺，包括接头（1）、管体（2）、接头片（3）的部件制作，其特征是所述的接头（1）与接头片（3）连接的一端设有螺纹段，接头（1）与接头片（3）连接一端的内孔端部设有沉孔（11），沉孔（11）呈锥形孔状，接头（1）与接头片（3）通过螺纹连接之后用齿形冲头（4）进行冲压铆接；所述的管体（2）采用板材卷制后进行焊接，利用焊筋处理装置（5）进行焊筋整形，所述的焊筋处理装置（5）包括圆柱滚筒（51），与圆柱滚筒垂直相交设有弧形压轮（52），弧形压轮（52）的弧度与薄壁钻基体外径相配；所述的接头片（3）与管体（2）的焊接在组焊车床（6）上完成，组焊车床（6）包括车床头部与接头（1）配合的连接芯棒（61）、焊接机（62），车床尾部设有直径大于管体（2）直径的锥形尾顶（64）。
2.根据权利要求1所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的齿形冲头（4）的端部沿圆周设有若干个冲压齿（41），若干个冲压齿（41）均匀分布，单个冲压齿（41）为锥形体，冲压齿（41）的齿尖部位直径与接头（1）沉孔（11）及螺纹段直径相适配。
3.根据权利要求1或2所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的接头片（3）的内孔设有与接头（1）配合的螺孔，接头（1）中沉孔（11）的直径小于接头与接头片内孔配合处螺纹的齿根圆直径。
4.根据权利要求1所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的焊筋处理装置（5）中的圆柱滚筒（51）直径小于管体（2）的内径，圆柱滚筒（51）一端设有驱动装置，弧形压轮（52）上设有弧形压轮与圆柱滚筒间距的行程调节装置。
5.根据权利要求1所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的接头片（3）与管体（2）连接的部位设的定位台阶，定位台阶的直径与管体（2）的内径过渡配合。
6.根据权利要求1或5所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的组焊车床（6）上装有的焊接机（62）设有位置调整装置，焊接头对应接头片（3）与管体（2）连接处，组焊车床（6）上装有千分表（63）。
7.根据权利要求1所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的连接芯棒（61）的一端设有与接头（1）内孔一端的内螺纹配合的螺杆段，锥形尾顶（64）轴向设有锁紧装置。
8.根据权利要求1或7所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的沉槽（11）的深度小于等于2.5mm。
9.根据权利要求1或2或4或5所述的一种工程薄壁钻基体的制作工艺，其特征在于所述的管体（2）的厚度为1.5mm～3.5mm。
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