淺析一種便攜式鉆孔工具設(shè)計

明曉峰

摘? 要：鉆孔是現(xiàn)代生產(chǎn)過程中常見的一種作業(yè)模式，鉆孔工具的多樣化為具體操作提供了選擇性。電動鉆孔是最普遍的，快捷而省力，需要電力為動力支撐。手動鉆孔是以往的一種作業(yè)工具，靠人為力量施加，曾經(jīng)也有廣泛的應(yīng)用。對比兩種常用的鉆孔工具，在不同的應(yīng)用中會有不同的效果和要求。在考慮到工具的適用性和作業(yè)環(huán)境條件的不同，本文從創(chuàng)新角度出發(fā)，探討一種便攜式鉆孔工具的簡約設(shè)計。

關(guān)鍵詞：鉆孔，手動，轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)

引言

作為一種在實體材料上加工出孔的工具，鉆具得到了普遍應(yīng)用。鉆孔是旋轉(zhuǎn)作用的結(jié)果，無論是石油勘探從地面向地下鉆的井孔，還是在其它生產(chǎn)生活領(lǐng)域向具體的實物材料上鉆的各種孔，在孔的形成過程中都用到了鉆孔工具。鉆孔不同于敲擊，常見的驅(qū)動方式是電動或機械驅(qū)動，但手動驅(qū)動在具體操作環(huán)境中也常發(fā)揮重要的作用。電動鉆孔工具需要電力支持，否則無法使用，機械（氣動）鉆孔工具需要機械動力，而機械的驅(qū)動往往也是需要電力支撐的。所以，如果沒有電，電動工具就會失去其全部或部分功能性，而手動鉆具結(jié)構(gòu)則沒有這種限制。所以，有一種手動鉆具作為電動鉆具的備用和替代是必要的。

1鉆孔工具的適用性

在油氣勘探現(xiàn)場，除常規(guī)井眼鉆孔外其它為了生產(chǎn)生活也經(jīng)常需要鉆孔。這種鉆孔作業(yè)多見于設(shè)備設(shè)施上的掛件需要，有時也為了制作特殊工具。鉆孔的常見工具時手電鉆，因為手電鉆應(yīng)用簡便，便于攜帶，更加適合于小孔徑鉆孔需要。但是，手電鉆在使用起來有其優(yōu)點也有其缺點，即如果沒有電力驅(qū)動則無法使用，因為手電鉆沒有手動鉆孔的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)，為此也限制了其適用范圍。同時，某些作業(yè)需要斷電操作，這也為手電鉆的應(yīng)用造成了限制。在電力系統(tǒng)還沒有搭建完成時，如果需要鉆孔就必須有一種新的鉆孔工具，否則就會延誤生產(chǎn)影響生活。手動鉆孔工具在過去有廣泛的應(yīng)用，無論是木材加工還是鑿石工藝，但這種類似的工具也很難應(yīng)用到現(xiàn)代生產(chǎn)生活物品的加工制作中，因為材質(zhì)發(fā)生著變化。所以，作為一種補充和結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計一種符合現(xiàn)代生產(chǎn)生活需要的便攜式手動鉆孔工具是必要的。

2便攜式鉆孔工具的創(chuàng)新設(shè)計

創(chuàng)新設(shè)計一種便攜式鉆孔工具，考慮到工具結(jié)構(gòu)的作業(yè)特殊性，將其材質(zhì)選擇為鑄鋼制，由夾頭、底座碗、撐架、轉(zhuǎn)碗、頂齒輪、底齒輪、頂座碗、轉(zhuǎn)輪、握柄等組成。

（1）夾頭。夾頭用于夾持鉆頭，錐形，主要由壓碗腔、旋絲帽和轉(zhuǎn)柄組成。① 壓碗腔。壓碗腔的上部為圓柱狀，內(nèi)部車絲扣，下部為錐形，壓碗腔內(nèi)設(shè)置三個壓塊，壓塊用彈簧連接，用于夾持鉆頭。壓塊沿壓碗腔的錐形內(nèi)壁上下滑動，在滑動過程中可以變化三個壓塊間的內(nèi)徑，從而用于夾持不同直徑的鉆頭，在同一平面上同時壓按三個壓塊的是壓碗，② 壓碗。壓碗為一圓盤，轉(zhuǎn)桿底部壓按在壓碗上，夾頭的旋絲帽在壓碗腔上部旋進旋出，從而壓按壓碗，③ 旋絲帽。轉(zhuǎn)桿的底部車有外絲供轉(zhuǎn)柄和旋絲帽旋高旋低，壓緊壓碗、頂住壓塊，④ 轉(zhuǎn)柄。轉(zhuǎn)柄下部為車有外絲的空心旋絲帽，轉(zhuǎn)柄的中間開有絲孔，絲孔和轉(zhuǎn)桿咬絲吻合，⑤ 背帽六角螺絲。背帽六角螺絲咬合轉(zhuǎn)桿，當(dāng)夾頭緊密夾持住鉆頭后，用背帽六角螺絲緊固定位。

（2）底座碗。底座碗為錐形，中間有通孔，轉(zhuǎn)桿居中穿過通孔。底座碗用作撐架的底撐座。撐架焊接在底座碗和頂座碗的外壁上。

（3）撐架。撐架為長方形，用方鋼焊接而成，撐架內(nèi)通過橫撐連接驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)的頂?shù)X輪及轉(zhuǎn)碗等。

（4）轉(zhuǎn)碗。轉(zhuǎn)碗為三層盤對接結(jié)構(gòu)，分別為頂盤、中盤和底盤。頂盤和底盤單面開鑿滾珠槽，中盤雙面開鑿滾珠槽，三個盤的中間開轉(zhuǎn)桿通孔，將三個盤壓按對接，將頂盤、底盤和轉(zhuǎn)桿焊接在一起，形成一個三層結(jié)構(gòu)的機械軸承結(jié)構(gòu)。在撐架內(nèi)，從上到下分別設(shè)置轉(zhuǎn)碗-1、轉(zhuǎn)碗-2、轉(zhuǎn)碗-3、轉(zhuǎn)碗-4和轉(zhuǎn)碗-5，形成同軸轉(zhuǎn)動的五個轉(zhuǎn)碗結(jié)構(gòu)，五個同軸轉(zhuǎn)碗為轉(zhuǎn)桿居中轉(zhuǎn)動提供居中和傳動支撐。① 轉(zhuǎn)碗-1。轉(zhuǎn)碗-1位于撐架內(nèi)框的上部，轉(zhuǎn)碗-1的頂盤和底盤同徑，中盤不同徑。轉(zhuǎn)碗-1的上部為頂座碗，轉(zhuǎn)碗-1的中盤通過和橫撐焊接對焊在撐架上，橫撐為方鋼，轉(zhuǎn)碗-1和轉(zhuǎn)碗-2的中間轉(zhuǎn)桿上焊接頂齒輪。轉(zhuǎn)碗-4和轉(zhuǎn)碗-5的中間轉(zhuǎn)桿上焊接底齒輪。轉(zhuǎn)碗-3為握柄和轉(zhuǎn)輪提供握持結(jié)構(gòu)，② 轉(zhuǎn)碗-2。轉(zhuǎn)碗-2位于撐架內(nèi)頂齒輪的下部，轉(zhuǎn)碗-2的頂盤和底盤同徑，中盤不同徑，中盤通過和橫撐焊接對焊在撐架上，橫撐為方鋼，轉(zhuǎn)碗-2的下部通過轉(zhuǎn)桿連接轉(zhuǎn)碗-3，③ 轉(zhuǎn)碗-3。轉(zhuǎn)碗-3位于撐架內(nèi)居中位置，轉(zhuǎn)碗-3的頂盤和底盤同徑，中盤不同徑，中盤通過和橫撐焊接對焊在撐架上，橫撐為方鋼，轉(zhuǎn)碗-3為握柄和轉(zhuǎn)輪提供支撐結(jié)構(gòu)，④ 轉(zhuǎn)碗-4。轉(zhuǎn)碗-4位于撐架內(nèi)底齒輪的上部，轉(zhuǎn)碗-4的頂盤和底盤同徑，中盤不同徑，轉(zhuǎn)碗-4的上部為連接轉(zhuǎn)碗-3的轉(zhuǎn)桿，中盤通過和橫撐焊接對焊在撐架上，橫撐為方鋼，⑤ 轉(zhuǎn)碗-5。轉(zhuǎn)碗-5位于撐架內(nèi)底座碗的上部，轉(zhuǎn)碗-5的頂盤和底盤同徑，中盤不同徑，中盤通過和橫撐焊接對焊在撐架上，橫撐為方鋼。

（5）頂、底齒輪。頂、底齒輪為錐形，中間開設(shè)供轉(zhuǎn)桿穿過的通孔，頂部齒輪和轉(zhuǎn)桿焊接在一起，底齒輪中間開設(shè)供轉(zhuǎn)桿穿過的通孔，底部齒輪和轉(zhuǎn)桿焊接在一起。頂、底齒輪的齒咬合轉(zhuǎn)輪齒，頂、底齒輪轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)桿沿轉(zhuǎn)碗形成的垂直轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。

（6）頂座碗。頂座碗為錐形，中間有絲孔，撐桿擰入絲孔中。頂座碗用作撐架的頂撐座。撐架焊接在頂座碗和底座碗的外壁上。頂座碗的底部鑿凹圓，用作轉(zhuǎn)桿穿過轉(zhuǎn)碗-1的轉(zhuǎn)動空間。

（7）轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪為三個碗狀的盤疊扣組成，瓦盤-1和瓦盤-2同徑，瓦盤-1的緣邊上有咬齒，咬齒咬合頂、底齒輪上的齒，瓦盤-2無齒，瓦盤-1和瓦盤-2疊焊在一起，瓦盤-3一側(cè)開絲孔，搖把擰接在絲孔中。瓦盤-3和瓦盤-2疊焊在一起。三個瓦盤的中間開有孔，瓦盤套入到伸出桿上，可轉(zhuǎn)動。

（8）握柄。握柄的一端焊接在轉(zhuǎn)碗-3的中盤上，相對于轉(zhuǎn)碗-3中盤的另一面上焊接一段伸出桿，伸出桿內(nèi)車有內(nèi)絲孔，可擰入固定螺絲，防止轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)輪從伸出桿上脫落。

（9）撐桿。撐桿用于對整個手動鉆結(jié)構(gòu)提供力的支撐，可手握，撐桿的上部設(shè)置一錐形按柄。

3結(jié)語

便攜式鉆孔工具轉(zhuǎn)碗的居中轉(zhuǎn)動作用，實現(xiàn)了垂直軸向同軸傳動設(shè)計，撐架內(nèi)的部件為焊接結(jié)構(gòu)確保不變形，整體堅固結(jié)實，應(yīng)用環(huán)境廣。該鉆孔結(jié)構(gòu)無需特殊維護，僅需潤滑即可，可長期應(yīng)用。握柄可用作輔助扶撐，撐桿居中可施加垂向重力，轉(zhuǎn)輪可拆卸，盤疊結(jié)構(gòu)增加了人性化操作的流暢度。