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。
⒈钻头转速高。
⒉摩擦严重、散热困难、热量多、切削温度高。
⒊切削量大、排屑困难、易产生振动。
⒋钻头的刚性和精度都较差,故钻削加工精度低,一般尺寸精度为IT11~IT10,粗糙度为Ra100~25。
准确划线
钻孔前,首先应熟悉图样要求,加工好工件的基准;一般基准的平面度≤0.04mm,相邻基准的垂直度≤0.04mm。按钻孔的位置尺寸要求,使用高度尺划出孔位置的十字中心线,要求线条清晰准确;线条越细,精度越高。由于划线的线条总有一定的宽度,而且划线的一般精度可达到0.25~0.5mm,所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验;若对于划线后检验做的不够,经常拿着划错线的工件进行钻孔,根本保证不了孔的位置精度;特别是在等级鉴定的考场上,由于学生们心理紧张担心工件不能按时完成,往往划完线后不进行检验急于钻孔,等到发现孔的位置精度超差较大时已经晚了。因此,要养成划完线后进行检验的好习惯。