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。
冲击式钻
靠钻具的垂直往复运动,使钻头冲击井底以破碎岩层。其结构简单,但没有循环洗井系统,岩屑的清除与钻机不能同时进行,因而工效较低。钻井深度一般在250米以内,有的可达500~600米。主要类型如下述。冲抓锥 一种简单的冲击式钻机,利用钻具本身的重量冲击地层。钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣,当钻具在自身重量作用下向下运动时,抓瓣张开,各抓瓣在直径约1米的圆周上切入岩层,然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具,抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入尖锥体内,提出井口后再张开抓瓣卸出岩屑。冲抓锥的钻井深度通常为40~50米,深可达100~150米。钢丝绳冲击式钻机 由桅杆和其顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具(包括钻杆和钻头)、电动机等组成(图4)。作业时,电动机通过传动装置驱动冲击机构,带动钢丝绳使钻具作上下往复运动。向下运动时靠钻具本身重量使钻头切入并破碎岩层,向上运动则靠钢丝绳的牵引。钻具下落的高度即冲程大小,根据岩层情况确定,一般为0.5~1米,硬岩层用大值;冲击频率常用为30~60次/分。切下的岩屑用抽砂筒清出地面,也可用将钻头与抽砂筒合成一体的抽筒钻具,钻进与清除岩屑同时进行,使切下的岩屑直接进入抽筒,积满后提升钻具,将岩屑倒出。为提高钻头的耐磨性和钻进速度,常在钻头端部堆焊钨钢粉,成为合金补焊钻头。复合式钻机
手动水井钻机配件平板阀推力轴承采用锂基润滑脂,每次维修后应检查润滑脂的消耗情况,若发现变质、污染或缺少,应立即给予更换或补充,阀腔应在每次维修时及时进行冲洗,重新加注密封脂,以润滑阀板和阀座。维修过程中,若阀杆密封填料密封处发生轻微泄漏时,可通过阀盖上的密封脂注入阀注入密封脂,阻止泄漏,但施工完毕后应及时进行密封更换。在对阀门进行补注密封脂之前,一定要先考虑阀体的内部压力,所使用的高压注塑枪的压力一定要大于阀内部压力,才能将密封脂成功注入。在注塑枪内装入7903密封脂,通过软管连接到阀门阀盖上的注入阀。操作注塑枪,注入密封脂。
⒈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。
⒉划检验方格或检验圆
划完线并检验合格后,还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆,作为试钻孔时的检查线,以便钻孔时检查和借正钻孔位置,一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆,小检验方格或检验圆略大于钻头横刃,大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。
⒊打样冲眼
划出相应的检验方格或检验圆后应认真打样冲眼。先打一小点,在十字中心线的不同方向仔细观察,样冲眼是否打在十字中心线的交叉点上,后把样冲眼用力打正打圆打大,以便准确落钻定心。这是提高钻孔位置精度的重要环节,样冲眼打正了,就可使钻心的位置正确,钻孔一次成功;打偏了,则钻孔也会偏,所以必须借正补救,经检查孔样冲眼的位置准确无误后方可钻孔。
打样冲眼有一小窍门:将样冲倾斜着样冲尖放在十字中心线上的一侧向另一侧缓慢移动,移动时,当感觉到某一点有阻塞的感觉时,停止移动直立样冲,就会发现这一点就是十字中心线的中心;此时在这一点打出的样冲眼就是十字中心线的中心,也可以多试几次,你就会发现样冲总会在十字中心线的中心处有阻塞的感觉。
⒋装夹
擦拭干净机床台面、夹具表表面、工件基准面,将工件夹紧,要求装夹平整、牢靠,便于观察和测量。应注意工件的装夹方式,以防工件因装夹而变形。
⒌试钻
钻孔前必须先试钻:使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑,然后目测该浅坑位置是否正确,并要不断纠偏,使浅坑与检验圆同轴。如果偏离较小,可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移,达到逐步校正。如果偏离过多,可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽,这样做的目的是减少该部位切削阻力,从而在切削过程中使钻头产生偏离,调整钻头中心和孔中心的位置。试钻切去錾出的槽,再加深浅坑,直至浅坑和检验方格或检验圆重合后,达到修正的目的再将孔钻出。
注意:无论采用什么方法修正偏离,都必须在锥坑外圆小于钻头直径之前完成。如果不能完成,在条件允许的情况下,还可以在背面重新划线重复上述操作。
⒍钻孔
钳工钻孔一般以手动进给操作为主,当试钻达到钻孔位置精度要求后,即可进行钻孔。手动进给时,进给力量不应使钻头产生弯曲现象,以免孔轴线歪斜。钻小直径孔或深孔时,要经常退钻排屑,以免切屑阻塞而扭断钻头,一般在钻孔深度打直径的3倍时,一定要退钻排屑。此后,每钻进一些就应退屑,并注意冷却润滑,钻孔的表面粗糙度值要求很小时,还可以选用3%~5%乳化液、7%硫化乳化液等起润滑作用的冷却润滑液.
钻孔将钻透时,手动进给用力必须减小,以防进给量突然过大、增大切削抗力,造成钻头折断、或使工件随着钻头转动造成事故。