孔口夹持器的功用及设计要求

JDZ-5型钻机孔口夹持器如图5-18所示。这是一种液压控制，活动卡瓦摆动式孔口夹持器。它的工作原理是：在机座3的左端安有固定卡瓦4，固定卡瓦可前后移动以适应不同直径钻杆的夹持，固定卡瓦的移动靠调节螺栓1在固定螺母2转动来实现的。连杆6的左端固定活动卡瓦5，右端孔穿入转轴7中，连杆可绕转轴的中心摆动，实现活动卡瓦抬起松开钻杆，活动卡瓦落下依靠挤压力夹紧钻杆。连杆摆动力是依靠液压缸10，液压缸活塞杆端，安装一个齿条9。齿轮8固定在转轴头上。液压缸左端进入液压油时，活塞杆上的齿条右移，使齿轮顺时针旋转，活动卡瓦被抬起，夹持器开口增大，钻杆可自由通过。反之，当液压缸右端进入油时，活塞杆上的齿条左移，齿轮逆时针旋转，活动卡瓦被放下，靠卡瓦与钻杆间的挤压力和钻杆的自重来夹持钻杆。

液压动力头岩心钻机设计与使用

图5-18 JDZ-5型钻机孔口夹持器结构图1—调节螺栓；2—固定螺母；3—机座；4—固定卡瓦；5—活动卡瓦；6—连杆；7—转轴；8—齿轮；9—齿条；10—液压缸

目前，常用的弹簧夹紧液压松开式孔口夹持器，因为是依靠夹持器卡瓦与钻杆间的摩擦力来夹持钻杆，需要很大的夹持力，所以结构复杂、笨重。手动（或脚踏）式孔口夹持器劳动强度大，存在不安全因素。液压控制，活动卡瓦摆动式孔口夹持器，克服现有孔口夹持器的缺点，以实现自动夹紧、松开钻杆，构造简单、体积小、动作迅速、安全可靠。

如本章第一节所述，煤矿井下定向钻进工程中，由于多种原因导致的钻孔坍塌卡钻和沉渣卡钻事故，在采用强力回转、起下钻活动钻具的方法无法解卡的情况下，可选择采用套铣打捞的方法。套铣打捞作业需要使用φ102mm打捞钻杆配套φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆配套φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺来实现，由于目前的ZDY6000LD型钻机采用的动力头最大扭矩为6000N·m，难以满足长钻孔回转套铣钻进的需要，且其卡盘和夹持器最大通孔直径仅有89mm，无法与φ102mm和φ127mm打捞钻杆配套。

为了满足套铣打捞的需要，中煤科工集团西安研究院研制了新型定向长钻孔套铣打捞用全液压坑道钻机动力头及夹持器，该套动力头和夹持器可与ZDY6000LD(A)、ZDY6000LD和ZDY6000LD(F)定向钻机的6000N·m动力头和夹持器互换，通过更换卡瓦可与多种规格钻杆配套，动力头最大扭矩达到12000N·m。

一、打捞动力头

(一)结构介绍

12000N·m打捞用动力头是对ZDY6000系列煤矿用履带式全液压坑道钻机动力头的改型设计，两者结构原理相同，是将原动力头的最大输出转矩增大至12000N·m，主轴通孔直径扩大至135mm，与原钻机相比动力头中心升高了55mm。该打捞动力头由油马达、齿轮箱、管夹、抱紧装置、液压卡盘和拖板组成，其主要技术参数见表7-1，外观如图7-10所示，结构如图7-11所示，零部件明细见表7-2。

表7-1 12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头主要技术参数

图7-10 12000N·m打捞动力头

表7-2 动力头零部件明细

续表

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注:表中序号与图7-11中的编号对应。

图7-11 1200N m动力结构示意图

动力头液压卡盘为油压加紧、弹簧松开的胶筒式结构，具有自动对中、卡紧力大等特点，如图7-12所示。控制液压卡盘的压力油通过箱体上的滤油器和配油套进入主轴中的油孔，经过卡盘上的油孔作用于胶筒，最终实现在回转钻进及起、下钻时夹紧钻杆随同回转器一起运动。卡盘通过更换卡瓦可与φ73mm、φ89mm、φ102mm和φ127mm钻杆配套使用，更换卡瓦时，需用专用工具将卡瓦组的弹簧压缩放入橡胶筒内，液压卡盘结构如图7-13所示，零部件明细见表7-3。

图7-12 液压卡盘

图7-13 液压卡盘结构示意图

表7-3 液压卡盘零部件明细

注:表中序号与图7-13中的编号对应。

抱紧装置为常开式结构，在采用孔底马达钻进工艺时使用，由钻机系统通入高压油，使之抱紧输入轴，防止钻杆转动，外观及结构分别如图7-14、图7-15所示，零部件明细见表7-4。

图7-14 抱紧装置

图7-15 抱紧装置结构示意图

表7-4 抱紧装置零部件明细

续表

注:表中序号与图7-15中的编号对应。

(二)安装与拆卸

在更换动力头时，将连接拖板与刮泥板的十字槽半球头螺钉、连接拖板和夹板及下衬板的六角头螺栓、连接拖板和上衬板的六角头螺栓、顶紧拖板与侧衬板的紧定螺钉松掉，这时可以将拖板连同回转器一起从钻机上拆卸下来。然后将新拖板用上述螺钉及螺栓连接在给进机身上，最后用内六角螺栓将动力头与拖板连接起来。

该动力头通过螺栓与拖板连接，拖板采用卡槽式连接安装在给进装置的油缸上，给进油缸带动拖板及动力头沿机身导轨往复运动，实现钻具的给进和起拔。

二、夹持器

(一)结构介绍

配套使用的夹持器与原夹持器的结构相似，如图7-16、7-17所示，零部件明细见表7-5。为保证夹持器零部件的通用性，卡瓦的轴向定位不再采用插杆和紧定螺钉定位，而采用卡瓦凹面受压、螺栓连接的方法。更换夹持器卡瓦时，松开内六角圆柱头螺钉即可实现卡瓦的更换。

图7-16 打捞动力头配套夹持器

图7-17 打捞动力头配套夹持器结构图

表7-5 打捞动力头配套夹持器零部件明细

注:表中序号与图7-17中的编号对应。

(二)安装与拆卸

更换夹持器时，松掉内六角螺钉，利用六角头螺栓将夹持器顶起，将销钉拆掉，即可将夹持器从钻机上拆卸下来。然后利用垫片调整新夹持器中心高与动力头中心高一致，用销钉将夹持器在给进装置上定位，最后上紧内六角螺钉，并装上六角头螺栓，夹持器的更换即可完成。

三、使用与维护

1.使用

12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头及配套夹持器用于定向钻具的卡钻套铣打捞，用配套φ102mm打捞钻杆+φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆+φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺进行套铣打捞可从动力头后通孔中进行打捞钻杆的加接、拧卸作业，手柄操作方法和原6000N·m动力头相同，详见第三章所述。

2.维护

12000N·m打捞动力头及配套夹持器维护方法和原6000N·m动力头及配套夹持器相同，详见第三章所述。

车螺纹的步骤与方法：（低速车削三角形螺纹Vく5米∕分）

1、车螺纹前对工件的要求：

1）螺纹大径：理论上大径等于公称直径，但根据与螺母的配合它存在有下偏差（—），上偏差为0；因此在加工中，按照螺纹三级精度要求。螺纹外径比公称直径小0.1p。

螺纹外径D=公称直径—0.1p

2） 退刀槽：车螺纹前在螺纹的终端应有退刀槽，以便车刀及时退出。

3） 倒角：车螺纹前在螺纹的起始部位和终端应有倒角，且倒角的小端直径く螺纹底径。

4） 牙深高度（切削深度）：h1=0.6p

2、调整车床：先转动手柄接通丝杠，根据工件的螺距或导程调整进给箱外手柄所示位置。调整到各手柄到位。

3、开车、对刀记下刻度盘读数，向右退出车刀。

4、合上开合螺母，在工件表面上车出一条螺旋线，横向退出车刀，并开反车把车刀退到右端，停车检查螺距是否正确（钢尺）。

5、开始切削，利用刻度盘调整切深（逐渐减小切深）。注意操作中，车刀将终了时应做好退刀、停车准备，先快速退出车刀，然后开反车退回刀架。吃刀深度控制，粗车时t=0.15~0.3mm，精车时tく0.05mm。

六、螺纹的测量：

1、单向测量法：

1） 顶径的测量：螺纹顶径的尺寸，一般都允许有较大的误差，外螺纹顶径可用游标卡尺或千分尺测量，内螺纹顶径可用游标卡尺测量。

2）螺距的测量：螺距一般可用钢尺测量，

3）中径的测量：（1）用螺纹千分尺测量螺纹中径。（2）用三针法测量螺纹中径。三针法测量螺纹中径是一种比较精密的测量方法。

2、综合测量法：综合测量法就是对螺纹的各项尺寸用螺纹量规进行综合性的测量

七、安全生产：

1）车螺纹前检查车床正反车操纵机构及开合螺母等，以防操作失灵。

2）在吃刀时注意不要多摇进一圈，否则会发生车刀撞坏，工件顶弯或飞出等事故。

3） 不能用手模螺纹表面，更不能用棉纱去擦正在旋转的螺纹工件，以防发生事故。

普通车床上加工螺纹一般是用螺纹车刀进行加工。加工的螺纹质量取决于加工者的技术水平、机床的精度和螺纹车刀刃磨的质量。

螺纹梳刀是螺纹机床上常用的刀具，其制造精度较高(一般情况下，螺纹梳刀的螺纹齿由螺纹磨床磨出)，普遍用的是4个一套。在汽车制造等机械行业中应用较多，消耗量也较大。因为螺纹梳刀是成套使用，只要其中损坏一个，就要全套报废，造成浪费。

螺纹梳刀实质上是多齿的螺纹车刀，它既有切削部分又有校准部分，所以螺纹梳刀要比用螺纹车刀加工出的螺纹质量好。由于螺纹梳刀在大规模生产中消耗较多，就可在报废的螺纹梳刀中选一个较好的平体梳刀(也称平体板牙)按图所示加工出梳刀夹持器，将平梳刀夹持其上，用在普通车床上加工长螺纹零件。即使操作者技术水平不高，机床精度较差，也能容易加工出较满意的螺纹。当螺纹导程是1mm左右时，一次走刀便能成型，刀刃的磨损也很均匀。这样做，既能很快加工出较高质量的螺纹，又能充分利用报废的螺纹梳刀，同时操作者也不必要求具有较高的技术水平或等级，实属一举多得。若有条件利用本方法，既能保证加工零件的螺纹质量，又能节约成本，特推荐使用。

按以上方法推理，在加工螺纹时，只要螺纹的导程和螺纹长度合适，使用螺纹切头上报废的圆体螺纹梳刀或使用报废的螺纹铣刀，只要配以事先加工出合适的圆梳刀或螺纹铣刀夹持器也可达到以上效果。圆梳刀或螺纹铣刀夹持器设计可参考圆样板车刀夹持器。以上加工螺纹方法，也可在简易(经济型)数控车床上使用。

GZY-Ⅲ型钻机夹持器是一种弹簧夹紧、液压松开常闭式夹持器（图5-14）。该夹持器由卡瓦2、卡瓦座3、复位弹簧4、活塞7、顶杆6、液压缸8、碟形弹簧9等零件组成。在卡瓦座3内装有两块卡瓦2，卡瓦间装有2个复位弹簧4。液压缸8与卡瓦座3的左端用螺钉11连接。活塞7的右侧和液压缸右腔间装有碟形弹簧9。碟形弹簧是以预压力装入，并用限位螺钉5定位。活塞7中空处的右端为油管接头12，液压油可直达缸左腔。活塞在碟形弹簧张力作用下，通过顶杆6推动卡瓦2。

夹持器的工作原理：夹紧钻杆是靠碟形弹簧的张力，向左推动活塞，使顶杆推动右边的卡瓦左移；向右边推动卡瓦座，使左边的卡瓦右移，两面卡瓦同时相向移动，将钻杆夹紧。这时，复位弹簧压缩。需要松开钻杆时，操纵液压系统使压力油从接油口进入，经活塞中空处，进入液压缸的左腔，使液压缸左移、活塞右移（两者同时相背移动），这时，顶杆和液压缸同时带动卡瓦座使卡瓦放松，弹簧使卡瓦复位而松开钻杆。

液压动力头岩心钻机设计与使用

图5-14 GZY-Ⅲ型钻机夹持器结构图|1，5—限位螺钉；2—卡瓦；3—卡瓦座；4—复位弹簧；6—顶杆；7—活塞；8—液压缸；9—碟形弹簧；10—外壳；11—螺钉；12—油管接头

夹持器安装于孔口，只在升降钻具时使用。在钻进时，应将卡瓦从卡瓦座中取出，以防磨损钻杆。

GZY-50型钻机采用的是液压马达、螺旋传力夹持器，其结构如图5-16所示。由液压马达14、具有正、反螺纹的螺杆11、卡瓦4、5和弹簧卡3等部件组成。两个带有卡瓦4、5的卡瓦座8、10用销轴2连接，另一端为螺母9、12并与螺杆11的正、反螺纹相拧接。在卡瓦座8的后部装有弹簧卡3，用于防止夹持钻具时钻具滑落发生事故。夹持器采用螺旋副作为传动力机构，使夹持器在夹紧时具有增力和自锁性能。

图5-16 GZY-50型钻机夹持器结构图

图5-17 脚踏式夹持器

圆弧平行开合型。两手指工作时作平行开合运动，i指端运动轨迹为一圆弧。夹持器是采用平行四边形传动构带动手指的平行开合的两种情况,直线平行开合型。两手指的运动轨迹为直线，且两夹持面始终保持平行，采用凸轮机构实现两手指的平行合，在各指的滑动块.上开有斜形凸轮槽，当活塞杆，上下动时，通过装在其末端的滚子在凸轮槽中运动，实现手的平行夹持运动。采用齿轮齿条机构，当活塞杆末端的条带动齿轮旋转时，手指上的齿条作直线运动，从而使手指平行开合，以夹持工件。机器人末端执行器根据作业的需要形式繁多，有时了抓取特别复杂形体的工件，还设计有特种手指机构的持器，如具有钢丝绳滑轮机构的多关节柔性手指夹持器、膨胀式橡胶手袋手指夹持器等。

C:\UGS\NX 6.0\MACH\resource\library\tool\metric路径下holder_database.dat文件就是夹持器的文件，修改里面的参数就可以了