回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)

依靠鉆具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機(jī)，正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，液壓動(dòng)力頭式鉆

機(jī)，潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。簡單的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)只有鉆進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)完善的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)則有鉆進(jìn)裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉(zhuǎn)盤式水井鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鉆頭分鉆進(jìn)用鉆頭和環(huán)狀鉆進(jìn)用鉆頭兩大類。大、小鍋錐 利用其鍋錐形鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層。根據(jù)鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。切下的土屑落到鍋內(nèi)，提升到地面卸出，其結(jié)構(gòu)簡單,工效低,只能用于一般土層或砂卵石直徑不大于10厘米、含量不超過50%的地層。小鍋錐開孔直徑0.55米，鉆井深度80～100米；大鍋錐開孔直徑1.1米，鉆井深度30～40米。正、反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 常用的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（圖1）,即正循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)由塔架、卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水和電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí)，動(dòng)力機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，由主動(dòng)鉆桿帶動(dòng)鉆頭以30～90轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后通過鉆桿上方的水壓入空心鉆桿，向下流入鉆頭，由水口射出，以冷卻、潤滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)的鉆進(jìn)方式和結(jié)構(gòu)與上述基本相同，但泥漿的循環(huán)方式相反：泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經(jīng)鉆頭水口通過鉆桿內(nèi)腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環(huán)。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內(nèi)腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環(huán)。鉆機(jī)在鉆桿內(nèi)可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強(qiáng)，因而鉆進(jìn)速度較快。適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內(nèi)徑的松散地層，所用鉆桿的內(nèi)徑較大,一般為150～200毫米，可達(dá)300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鉆井深度一般在150米以內(nèi)，井深在50米以內(nèi)時(shí)排屑效率較高。壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)上用空氣壓縮機(jī)代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環(huán)方式,又稱氣舉反循環(huán)（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內(nèi)氣水混合室，使其與鉆桿內(nèi)的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環(huán)形水柱的重力作用下，鉆桿內(nèi)的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井內(nèi)。采用這種鉆機(jī)在井深較大時(shí)(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環(huán)的鉆機(jī)，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區(qū)，以及寒帶凍土地層。

鉆孔的功用：

地質(zhì)鉆孔

地質(zhì)鉆孔

①獲取手地下地質(zhì)實(shí)物資料，即從鉆孔取出巖心、礦心、巖屑或液、氣態(tài)樣品，必要時(shí)從孔壁補(bǔ)取側(cè)壁巖樣礦樣；

②作為地球物理測井的通道，獲取巖礦層各種地球物理信息；

③作為人工通道觀測地下水層水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)；

④有的鉆孔可探采結(jié)合，開采地下水、地?zé)?、油氣等?

鉆探工程已廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)許多部門，按用途，鉆孔可分為如下幾類：

①地質(zhì)普查或勘探鉆孔，用于了解地質(zhì)構(gòu)造、找礦或探明礦產(chǎn)儲(chǔ)量；

②水文地質(zhì)鉆孔，勘察地下水文地質(zhì)情況；

③水井，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及生活而開發(fā)利用或補(bǔ)給地下水資源并有充實(shí)水文地質(zhì)資料作用；

地質(zhì)鉆孔

地質(zhì)鉆孔

④工程地質(zhì)鉆孔，勘察或?yàn)榻ㄖS基、壩址、水庫、橋梁及道路等探明工程基礎(chǔ)狀況；

⑤石油鉆井，勘查和開發(fā)石油、天然氣；

⑥地?zé)徙@孔，勘探和開發(fā)地下熱水與蒸氣資源；

⑦工程基礎(chǔ)施工鉆孔，為加固處理建筑工程基礎(chǔ)而應(yīng)用的基礎(chǔ)樁或管樁所施工的鉆孔；

⑧開發(fā)鉆孔，開采地下鹵水、溶解巖鹽、硫磺、燃燒氣化地下煤炭等；

⑨采礦或隧道等工程的輔助鉆孔，采礦或隧道施工時(shí)為通風(fēng)、排水、探水、探氣、凍結(jié)、運(yùn)輸以及建筑和通訊安裝管線、爆破、取樣、灌漿等所施工的鉆孔。

一、鉆床設(shè)備

常用的鉆床設(shè)備有臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床三種，手電鉆也是常用的鉆孔工具。

⒈臺(tái)式鉆床

簡稱臺(tái)鉆，是一種在工作臺(tái)上作用的小型鉆床，普遍做法就是在原有的搖臂式鉆床上進(jìn)行改裝，利用液壓阻尼器來控制鉆頭的進(jìn)給速度。

普通臺(tái)鉆改自動(dòng)

普通臺(tái)鉆改自動(dòng)

由于加工的孔徑較小，故臺(tái)鉆的主軸轉(zhuǎn)速一般較高，轉(zhuǎn)速可高達(dá)近萬轉(zhuǎn)/分，亦在400轉(zhuǎn)/分左右。主軸的轉(zhuǎn)速可用改變?nèi)悄z帶在帶輪上的位置來調(diào)節(jié)。臺(tái)鉆的主軸進(jìn)給由轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給手柄實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行鉆孔前，需根據(jù)工件高低調(diào)整好工作臺(tái)與主軸架間的距離，并鎖緊固定（結(jié)合掛圖與實(shí)物講解示范）。臺(tái)鉆小巧靈活，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，主要用于加工小型工件上的各種小孔。它在儀表制造、鉗工和裝配中用得較多。

⒉立式臺(tái)鉆

簡稱立鉆。這類鉆床的規(guī)格用鉆孔直徑表示。與臺(tái)鉆相比，立鉆剛性好、功率大，因而允許鉆削較大的孔，生產(chǎn)率較高，加工精度也較高。立鉆適用于單件、小批量生產(chǎn)中加工中、小型零件。

⒊搖臂鉆床

它有一個(gè)能繞立柱旋轉(zhuǎn)的搖臂、搖臂帶著主軸箱可沿立柱垂直移動(dòng)，同時(shí)主軸箱還能搖臂上作橫向移動(dòng)。因此操作時(shí)能很方便地調(diào)整刀具的位置，以對準(zhǔn)被加工孔的中心，而不需移動(dòng)工件來進(jìn)行加工。搖臂鉆床適用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。

⒈準(zhǔn)確劃線

鉆孔前，首先應(yīng)熟悉圖樣要求，加工好工件的基準(zhǔn)；一般基準(zhǔn)的平面度≤0.04mm，相鄰基準(zhǔn)的垂直度≤0.04mm。按鉆孔的位置尺寸要求，使用高度尺劃出孔位置的十字中心線，要求線條清晰準(zhǔn)確；線條越細(xì)，精度越高。由于劃線的線條總有一定的寬度，而且劃線的一般精度可達(dá)到0.25~0.5mm，所以劃完線以后要使用游標(biāo)卡尺或鋼板尺進(jìn)行檢驗(yàn)；若對于劃線后檢驗(yàn)做的不夠，經(jīng)常拿著劃錯(cuò)線的工件進(jìn)行鉆孔，根本保證不了孔的位置精度；特別是在等級(jí)鑒定的考場上，由于學(xué)生們心理緊張擔(dān)心工件不能按時(shí)完成，往往劃完線后不進(jìn)行檢驗(yàn)急于鉆孔，等到發(fā)現(xiàn)孔的位置精度超差較大時(shí)已經(jīng)晚了。因此，要養(yǎng)成劃完線后進(jìn)行檢驗(yàn)的好習(xí)慣。

⒉劃檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓

劃完線并檢驗(yàn)合格后，還應(yīng)劃出以孔中心線為對稱中心的檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓，作為試鉆孔時(shí)的檢查線，以便鉆孔時(shí)檢查和借正鉆孔位置，一般可以劃出幾個(gè)大小不一的檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓，小檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓略大于鉆頭橫刃，大的檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓略大于鉆頭直徑。

⒊打樣沖眼

劃出相應(yīng)的檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓后應(yīng)認(rèn)真打樣沖眼。先打一小點(diǎn)，在十字中心線的不同方向仔細(xì)觀察，樣沖眼是否打在十字中心線的交叉點(diǎn)上，后把樣沖眼用力打正打圓打大，以便準(zhǔn)確落鉆定心。這是提高鉆孔位置精度的重要環(huán)節(jié)，樣沖眼打正了，就可使鉆心的位置正確，鉆孔一次成功；打偏了，則鉆孔也會(huì)偏，所以必須借正補(bǔ)救，經(jīng)檢查孔樣沖眼的位置準(zhǔn)確無誤后方可鉆孔。

打樣沖眼有一小竅門：將樣沖傾斜著樣沖尖放在十字中心線上的一側(cè)向另一側(cè)緩慢移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)，當(dāng)感覺到某一點(diǎn)有阻塞的感覺時(shí)，停止移動(dòng)直立樣沖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)就是十字中心線的中心；此時(shí)在這一點(diǎn)打出的樣沖眼就是十字中心線的中心，也可以多試幾次，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)樣沖總會(huì)在十字中心線的中心處有阻塞的感覺。

⒋裝夾

擦拭干凈機(jī)床臺(tái)面、夾具表表面、工件基準(zhǔn)面，將工件夾緊，要求裝夾平整、牢靠，便于觀察和測量。應(yīng)注意工件的裝夾方式，以防工件因裝夾而變形。

⒌試鉆

鉆孔前必須先試鉆：使鉆頭橫刃對準(zhǔn)孔中心樣沖眼鉆出一淺坑，然后目測該淺坑位置是否正確，并要不斷糾偏，使淺坑與檢驗(yàn)圓同軸。如果偏離較小，可在起鉆的同時(shí)用力將工件向偏離的反方向推移，達(dá)到逐步校正。如果偏離過多，可以在偏離的反方向打幾個(gè)樣沖眼或用鏨子鏨出幾條槽，這樣做的目的是減少該部位切削阻力，從而在切削過程中使鉆頭產(chǎn)生偏離，調(diào)整鉆頭中心和孔中心的位置。試鉆切去鏨出的槽，再加深淺坑，直至淺坑和檢驗(yàn)方格或檢驗(yàn)圓重合后，達(dá)到修正的目的再將孔鉆出。

注意：無論采用什么方法修正偏離，都必須在錐坑外圓小于鉆頭直徑之前完成。如果不能完成，在條件允許的情況下，還可以在背面重新劃線重復(fù)上述操作。

⒍鉆孔

鉗工鉆孔一般以手動(dòng)進(jìn)給操作為主，當(dāng)試鉆達(dá)到鉆孔位置精度要求后，即可進(jìn)行鉆孔。手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，進(jìn)給力量不應(yīng)使鉆頭產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，以免孔軸線歪斜。鉆小直徑孔或深孔時(shí)，要經(jīng)常退鉆排屑，以免切屑阻塞而扭斷鉆頭，一般在鉆孔深度打直徑的3倍時(shí)，一定要退鉆排屑。此后，每鉆進(jìn)一些就應(yīng)退屑，并注意冷卻潤滑，鉆孔的表面粗糙度值要求很小時(shí)，還可以選用3%~5%乳化液、7%硫化乳化液等起潤滑作用的冷卻潤滑液.

鉆孔將鉆透時(shí)，手動(dòng)進(jìn)給用力必須減小，以防進(jìn)給量突然過大、增大切削抗力，造成鉆頭折斷、或使工件隨著鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)造成事故。