CN115922925A 审中 一种扩底锚栓钻头及其加工装置
技术领域 [0001]本发明涉及带导向部件的钻头领域,具体为一种扩底锚栓钻头及其加工装置。 背景技术 [0002]后扩孔型锚栓是指在混凝土基材打完直孔后,在孔的底部再次扩孔,扩孔后的型腔与锚栓张开的键片构成互锁机构,实现后锚固连接。在GB50367-2013《建筑混凝土结构加固设计规范》中,定义这类构造的锁键锚栓统称为后扩底锚栓。 [0003]在对混凝土基材打完直孔后,需要利用专门的钻头插入到孔中,在孔的底部需要专门的扩孔钻头进行扩孔处理,而常用的扩孔钻头的扩孔部位都是与钻杆本体固定连接的,在插入到孔内部时不方便。例如公开号为CN206677253U的中国专利一种后扩底锚栓专用钻头,刀具与转体固定连接,刀具的直径略大于钻体的直径,在扩孔时,倾斜钻体才能完成钻孔,使用时不方便。而且在扩孔的过程中产生的碎屑灰尘也会对钻体和刀具造成阻力,影响钻体和刀具的转动,严重时还会影响钻体的抽出。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种扩底锚栓钻头及其加工装置,以解决上述背景技术中提出的问题。 [0005]为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种扩底锚栓钻头,包括钻杆本体以及箱体,箱体远离钻杆本体的一侧固定安装有钻柄,钻杆本体靠近箱体的一端通过螺纹安装有连接杆,钻杆本体的另一端通过螺纹安装有与钻杆本体同轴心的胎架; [0006]钻杆本体和胎架上开设有同轴设置的安装孔,安装孔的轴心与钻杆本体轴心重合;安装孔的内部滑动安装有推杆,推杆的一端通过螺栓与箱体连接在一起,推杆的另一端安装有能够向外侧转动的刀具; [0007]胎架上开设有用于放置刀具的放置槽,放置槽中通过螺栓固定安装有楔块;推动推杆往前运动时,楔块使得刀具向外侧转动张开; [0008]箱体安装在连接杆的外侧,并能够在连接杆的外侧滑动,箱体在连接杆的轴向方向滑动时,能够带着推杆在钻杆本体中滑动。 [0009]优选的,推杆的外侧开设有沿着轴向分布的内风槽,钻杆本体和胎架的外侧开设有互相连通的外风槽, [0010]钻杆本体远离胎架的一端周侧壁上开设有环形槽,环形槽的底部固定安装有叶片; [0011]扩孔时,钻杆本体伸入孔中,转动,带着叶片转动,叶片向外侧排风,风从钻杆本体和箱体之间进入到内风槽中,并从放置槽中流入到孔中; [0012]风和灰尘一起进入到外风槽中,并从外风槽向外侧流动,从而排出灰尘。 [0013]优选的,刀具包括刀柄,刀柄上镶嵌有刀片,刀柄和刀片之间采用铜焊焊接在一起,刀柄通过销钉连接有刀架,刀架固定安装在推杆的一端。 [0014]刀柄伸出放置槽外部的一侧开设有用于放置刀片的镶嵌槽,刀片的外侧与镶嵌槽的内侧壁之间放置有铜片,焊接时,采用激光对铜片融化,从而将刀片与刀柄固定在一起。 [0015]优选的,刀柄的两侧开设有夹持孔,夹持孔到刀片的上侧的距离与夹持孔到刀片的竖直侧面的距离相同,刀柄远离刀片的一侧开设有销轴孔。 [0016]一种扩底锚栓钻头的加工装置,包括激光器和固定安装在激光器上的光路管,激光器产生的激光能够照射到光路管中; [0017]光路管内腔上部设置有凹透镜,凹透镜的外侧周面上固定安装有安装环,安装环位于光路管的内部; [0018]光路管的内腔底部还固定安装有凸透镜环,凸透镜环位于凹透镜的正下方; [0019]凸透镜环开设有安装口,安装口中固定安装有凸透镜; [0020]凸透镜产生的聚焦光束A能够对铜片进行融化; [0021]凸透镜环产生的聚焦光束B位于聚焦光束A的外周,能够对铜片以及焊接部位进行预加热,聚焦光束A和聚焦光束B同心布置。 [0022]优选的,安装环能够在光路管中轴向滑动,安装环的外侧固定安装有至少2个对称设置的滑块,光路管的内侧壁开设有用于安装滑块的滑槽,滑块能够在滑槽中滑动, [0023]其中一个滑块上安装有丝杆,丝杆的一端与滑槽的侧壁转动连接,另一端安装有电机,由电机带着转动,电机固定安装在滑槽的边缘处。 [0024]加工装置还包括位于激光器正下方的加工台,加工台上通过螺栓固定安装有夹持座,夹持座上安装有L形承载座,L形承载座的边缘处转动安装有夹板,夹板与L形承载座直径形成顶部开口的U形放置槽,刀柄放置在U形放置槽中。 [0025]优选的,夹持座上开设有轴孔,L形承载座的外侧壁固定安装有转动轴,转动轴插入到轴孔中; [0026]U形放置槽的内侧壁固定安装有与夹持孔匹配的夹持环,且转动轴与夹持环同轴心设置, [0027]U形放置槽的内侧壁还固定安装有与销轴孔匹配的定位柱; [0028]夹持座上固定安装有伺服电机,伺服电机用于带着转动轴转动; [0029]焊接时,伺服电机能够带着转动轴转动,使得夹持环远离转动轴的一端向下转动,使得刀柄处于竖直的状态。 [0030]优选的,L形承载座水平板的边缘处开设有凹槽,夹板的两侧固定安装有转轴,转轴安装在凹槽中,并且能够在凹槽中转动,转轴的外侧固定安装有扭簧,给转轴和夹板提供扭转力,对刀柄提供夹紧力。 [0031]与现有技术相比,本发明的有益效果是: [0032]本发明通过设置箱体、钻杆本体以及在钻杆本体内部滑动的推杆,并在推杆的端部转动安装的能够往外转动的刀具,不推动箱体和推杆的情况下,刀具处于收纳的状态,刀具收纳在胎架的放置槽中,从而方便把钻杆本体放入到孔中。在对孔扩底时,向内部按压箱体和推杆,能够使得刀具往外部转动,并张开,随着钻杆本体的转动,实现对孔的扩底。在扩底结束之后,反向拉动箱体和推杆,使得刀具收纳在放置槽中,从而便于钻杆的取出,使用非常方便,避免了扩孔过程中导致的刀具卡死的情况出现,方便钻杆放入到孔中以及从孔中取出。 [0033]扩孔过程中产生的粉末碎屑直接进入到放置槽中,以及台架的孔中,避免粉末碎屑在钻杆本体和孔的侧壁之间造成堆积。 附图说明 [0034]图1为本发明实施例1的剖视图; [0035]图2为本发明实施例1整体的结构图; [0036]图3为本发明的实施例2的剖视图; [0037]图4为本发明实施例1整体的结构图; [0038]图5为本发明实施例2推杆的结构图; [0039]图6为本发明刀柄和刀片的结构图; [0040]图7为本发明刀柄、刀片和铜片的结构图; [0041]图8为本发明刀片和刀柄的焊接示意图; [0042]图9为本发明激光焊接装置的结构图; [0043]图10为本发明光路管和透镜的爆炸图; [0044]图11为本发明凹透镜和凸透镜焊接状态的剖视图; [0045]图12为本发明凹透镜和凸透镜淬火加热状态的剖视图; [0046]图13为本发明聚焦光束A和聚焦光束B的俯视图; [0047]图14为本发明夹持座和L形承载座的爆炸图; [0048]图15为本发明L形承载座的结构图; [0049]图16为本发明刀柄水平放置的结构图; [0050]图17为本发明钻头位于孔中的状态图。 [0051]图中:1、钻杆本体;2、箱体;211、限位环;212、胎架;3、钻柄;4、连接杆;5、推杆;51、推杆定位圈;6、刀柄;61、夹持孔;62、销轴孔;7、楔块;8、环形槽;9、叶片;10、外风槽;11、内风槽;12、刀片;13、铜片;14、夹持座;15、转动轴;16、夹持环;17、L形承载座;18、伺服电机;19、转轴;20、扭簧;21、夹板;22、定位柱;23、激光器;24、光路管;25、凸透镜;26、凸透镜环;27、滑块;28、安装环;29、凹透镜;30、丝杆;31、加工台。 具体实施方式 [0052]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。 [0053]实施例1 [0054]请参阅图中所示,本实施例公开了一种扩底锚栓钻头,包括钻杆本体1以及箱体2,箱体2远离钻杆本体1的一侧固定安装有钻柄3,钻柄3为四坑圆饼柄头。 [0055]钻柄3直接与电钻连接,给钻杆本体1提供动力,带着钻杆本体1转动。钻杆本体1靠近箱体2的一端安装有连接杆4。钻杆本体1靠近箱体2的一端开设有安装孔,安装孔中开设有内螺纹,连接杆4的外侧开设有外螺纹,连接杆4通过螺纹安装在安装孔中。如图1图2所示。 [0056]钻杆本体1的另一端通过内外螺纹安装有与钻杆本体1同轴设置的胎架212。 [0057]钻杆本体1和胎架212上开设有同轴设置的安装孔,安装孔的轴心与钻杆本体1轴心重合。安装孔的内部安装有推杆5,推杆5能够在安装孔中沿着钻杆本体1的轴向方向滑动,如图1所示。 [0058]推杆5的一端通过内六角螺栓固定安装有推杆定位圈51,推杆定位圈51通过内六角螺栓与箱体2固定连接在一起,从而把推杆5与箱体2连接在一起。如图1所示。 [0059]推杆5的另一端安装有能够向外侧转动的刀具。在胎架212上开设有用于放置刀具的放置槽,放置槽中通过内六角螺栓固定安装有楔块7;推动推杆5往前运动时,如图1中的箭头方向,楔块7使得刀具向外侧转动张开,刀具对孔的内壁进行扩孔加工。 [0060]箱体2安装在连接杆4的外侧周面上,并能够在连接杆4的外侧滑动,如图1所示。连接杆4伸入到箱体2的内腔中,箱体2在连接杆4的轴向方向滑动时,能够带着推杆5在钻杆本体1中轴向滑动。 [0061]图1所示,在箱体2的内腔开口出通过内六角螺栓固定安装有限位环211,限位环211同样能在连接杆4的外侧滑动,连接杆4远离钻杆本体1的一侧固定安装有挡环,避免限位环211从连接杆4上脱落。 [0062]连接杆4的挡环为长方体结构,箱体2在转动时,能够带着连接杆4和钻杆本体1一起转动。 [0063]刀具包括刀柄6,刀柄6上镶嵌有刀片12,刀柄6和刀片12之间采用铜焊焊接在一起,如图8所示。刀柄6上开设有销轴孔62,销轴孔62中安装有销钉,刀柄6能够绕着销钉向外侧转动,销钉的两端固定连接有刀架,刀架固定安装在推杆5的一端。 [0064]图6所示。在对推杆5施加压力时,推杆5往内部滑动(如图1箭头所示),而刀柄6在楔块7的作用下向外侧张开,实现扩底。 [0065]在打孔时,把钻柄3安装在电钻上,由电钻提供动力。然后把钻杆本体1、胎架212插入到开设的孔中。然后向孔的内部(或者墙面方向)施加压力,(该压力由施工人员按压提供),使得箱体2带着推杆5往孔的深度方向滑动,从而使得刀柄6和刀片12一起向外侧转动,并对孔施加压力,在钻杆本体1转动时,刀片12能够对孔的内部进行扩孔加工。 [0066]扩孔过程中,扩孔过程中产生的粉末碎屑直接进入到放置槽中,以及台架的孔中,避免粉末碎屑在钻杆本体和孔的侧壁之间造成堆积,如图1所示c处所示,往后拉动推杆5时,刀架槽留有更多的空间,能够用来盛放更多的粉末碎屑。 [0067]扩孔完成之后,向外侧拔出钻杆本体1即可。在拔出的过程中,先往外侧拔动箱体2,使得箱体2带着推杆5往外侧移动,推杆5在往外侧移动的过程中,由于放置槽对刀柄6和刀片12的限位作用,使得刀柄6和刀片12回到放置槽中,从而比较直接方便的拔出钻杆本体1。避免刀柄6和刀片12处于张开状态导致的钻杆本体1拔不出的情况出现。 [0068]实施例2 [0069]与实施例1的基础上作出的进一步改进: [0070]由于在扩孔时,孔的内部会产生粉末碎屑,在钻孔加工时,碎屑堆积在一起增加钻头的阻力,甚至会导致钻杆在孔中卡死的情况。而且在扩孔结束之后,还要对孔中的粉末进行吹气处理,清除粉末才能安装锚栓。由此,还对推杆5和钻杆作出了进一步的改进,以解决孔中粉末的问题。 [0071]推杆5的外侧开设有沿着轴向分布的内风槽11,用于往孔的内部进风,如图3图5所示,进风方向如图3中箭头所示。 [0072]钻杆本体1和胎架212的外侧开设有互相连通的外风槽10,如图4所示,两个外风槽10位于同一直线上。在扩孔的过程中,产生的碎屑粉末能够落在外风槽10中,避免粉末碎屑钻杆本体1接触,不会地辐热钻杆出现卡死的情况。 [0073]钻杆本体1远离胎架212的一端周侧壁上开设有环形槽8,环形槽8的底部固定安装有叶片9,在对孔进行扩底时,钻杆本体1在转动时,能够带着叶片9转动,叶片9在转动时,能够往外部排风,从而带着孔中的气流往外部流动,气体在往外部流动时,如图17中虚线箭头所示。能够带着孔中的碎屑粉末一起排出,实现对孔的清理,避免碎屑粉末残留在孔中。叶片9在转动时,给气体提供流动的动力。 [0074]钻杆本体1安装在孔中时,叶片9刚好位于孔的开口边缘处,能够往外排风。 [0075]在叶片9转动时,由于叶片9位于钻杆本体1的边缘处,其转速比较快,在转动时,会跟随钻杆本体1转动,叶片9转动时,在离心力的作用下会向外侧排风,同时叶片9还会往钻杆本体1的轴向方向排风,如图3中虚线箭头所示,从而抽出孔中的风。 [0076]扩孔时,钻杆本体1伸入孔中,由电钻带着钻杆本体1转动,从而带着叶片9转动,叶片9向外侧排风,风从钻杆本体1和箱体2之间进入到内风槽11中,并从放置槽中流入到孔中,如图3中的箭头所示。 [0077]风和灰尘一起进入到外风槽10中,并从外风槽10向外侧流动,从而排出碎屑、粉末、灰尘。避免了灰尘对钻杆造成影响,而且灰尘排出之后不需要对孔进行清灰处理,可以直接安装锚栓,省去了清灰的过程。 [0078]刀柄6伸出放置槽外部的一侧开设有用于放置刀片12的镶嵌槽。如图刀片12为L形结构,刀片12的外侧与镶嵌槽的内侧壁之间放置有铜片13。同样,铜片13也为L形结构,且铜片13的一侧与刀片12的侧壁接触,另一侧与刀柄6接触,如图7所示。 [0079]在焊接时,将铜片13放在刀片12和镶嵌槽的侧壁之间,在焊接时,激光直接融化铜片13,从而将刀片12与镶嵌槽焊接在一起。把铜片13设置在两者之间,激光在融化铜片13时,可以直接将刀片12和刀柄6焊接在一起,如图8所示。相比于现有的直接采用铜条,对铜条进行氩弧焊的方式焊接,铜条需要硼砂等助燃剂,采用激光焊接不会产生多余的杂质,而且融化的铜条直接位于刀片12与镶嵌槽侧壁之间,不会往外流动,能够保证焊接部的洁净。在激光器的移动由丝杆带动,和普通的激光器移动的方式相同,在此不做赘述。 [0080]由此,本申请设计了一种激光焊接加工装置,用于对刀片12和刀柄之间的焊接。该装置包括激光器23、加工台31和固定安装在激光器23上的光路管24,加工台31位于激光器23的正下方,如图9所示。激光器23产生的激光能够照射到光路管24中,如图11图12所示。 [0081]光路管24内腔上部设置有凹透镜29,凹透镜29的外侧周面上固定安装有安装环28,安装环28位于光路管24的内部,并与光路管24的内侧壁固定连接。激光光线照射在凹透镜29上,凹透镜29能够发散激光线,如图11图12中的虚线箭头和实线箭头所示。 [0082]光路管24的内腔底部还固定安装有凸透镜环26,凸透镜环26位于凹透镜29的正下方,凸透镜环26与光路管24的内腔下侧壁固定连接。 [0083]凸透镜环26开设有安装口,安装口中固定安装有凸透镜25,如图10所示。凹透镜29中心处产生的光线照射在凸透镜25上,凸透镜25能够对光线聚焦,凸透镜25产生的聚焦光束A能够对铜片13进行融化,如图11中实线箭头所示。凸透镜25的折射率大于凸透镜环26折射率,在凸透镜25形成高温聚焦点时,凸透镜环26能够形成高温的光圈。 [0084]凹透镜29边缘处产生的光线照射在凸透镜环26上,凸透镜环26能够对光线聚焦,凸透镜环26产生的聚焦光束B位于聚焦光束A的外周,如图11图12中虚线箭头所示。聚焦光束B能够对铜片13以及焊接部位进行预加热,聚焦光束A和聚焦光束B同心布置,如图13所示。 [0085]在对铜片13进行照射融化时,将聚焦光束A和聚焦光束B同时照射在焊接铜片13上,聚焦光束A温度比较高能够融化铜片13。聚焦光束B比聚焦光束A温度低,能够对铜片13以及焊接处进行预加热。由于聚焦光束B的直径大于聚焦光束A的直径,即聚焦光束B的面积大于聚焦光束A的面积,在对铜片13进行激光照射焊接时,聚焦光束B的会进行大面积的照射,从而实现较大面积的预加热。在聚焦光束A移动时,会对预加热部分的铜片13加热融化。在预加热时,还能够使得刀柄6、刀片12和铜片13上的氢气溢出,避免在焊接时导致气泡的情况出现。 [0086]在聚焦光束A移动时,由于聚焦光束B照射范围比较大,且聚焦光束B小于聚焦光束A的温度,在焊接点移动焊接时,聚焦光束A的焊点移动,而聚焦光束B照射在融化的焊接处,能够对焊接处进行保温处理,避免铜焊点温度下降过快,避免由于焊缝冷却很快,过剩的氢来不及逸出,形成氢气孔的情况。 [0087]实施例3 [0088]在实施例2的基础上作出的进一步改进: [0089]安装环28设置为能够在光路管24中轴向滑动的结构。安装环28的外侧固定安装有2个对称设置的滑块27,如图10所示。光路管24的内侧壁开设有用于安装滑块27的滑槽,滑块27能够在滑槽中滑动。 [0090]其中一个滑块27上安装有丝杆30,丝杆30的一端与滑槽的侧壁转动连接,丝杆30的另一端安装有电机,并与电机的输出轴固定连接,由电机带着转动,电机固定安装在滑槽的边缘处,电机能够给丝杆30提供动力。 [0091]在进行铜焊时,可以根据不同的情况,利用丝杆30调节凹透镜29与凸透镜之间的距离。 [0092]在需要对铜片13进行融化焊接时,凹透镜29距离凸透镜25比较近,如图11所示,该种情况下,凹透镜29的折射光面比较小,光束相对比较集中如图11中箭头所示(实线箭头和虚线箭头组成的比较小折射光面)。能够使得比较多的激光线束进入到凸透镜25中,并由凸透镜25折射成温度非常高的光点,从而对铜片进行融化。如图11中实线箭头所示。而进入到凸透镜环26的激光线则比较少,经过凸透镜环26的折射,激光线会形成温度稍微低一点的圆形光圈,从而对焊接部周围的金属进行加热处理。如图11中虚线箭头所示。 [0093]凸透镜25产生的激光束还具有加热淬火的效果。在使用淬火功能是,丝杆30带着安装环28和凹透镜29向上移动,使得凹透镜29距离凸透镜25比较远的位置,如图12所示。该种情况下,凹透镜29的折射光面比较大,光束相对分散,如图12中箭头所示(实线箭头和虚线箭头组成的比较大折射光面),进入到凸透镜25中的光束相对较少,并由凸透镜25折射成温度相对比较高的光点,从而对焊接部位进行高温加热处理,如图11中实线箭头所示。而进入到凸透镜环26的激光线相对比较多,经过凸透镜环26的折射,激光线会形成温度相对比较高的圆形光圈,如图12中虚线箭头所示,从而对焊接部周围的金属进行加热处理。在对焊接部位进行加热之后,关闭激光器,工件会快速自然冷却(热量会快速传递给刀柄6未加热的部分以及加工台31),从而达到淬火的效果。 [0094]在进一步的实施例中,为了便于对刀柄的夹持,在加工台31的顶部平面上通过螺栓固定安装有夹持座14,夹持座14上安装有L形承载座17,L形承载座17的边缘处转动安装有夹板21,夹板21与L形承载座17直径形成顶部开口的U形放置槽,刀柄6放置在U形放置槽中,如图14所示。 [0095]L形承载座17水平板的边缘处开设有凹槽,如图15所示。夹板21的两侧固定安装有转轴19,转轴19安装在凹槽中,并且能够在凹槽中转动,转轴19的外侧固定安装有扭簧20,扭簧20的一端与凹槽的侧壁固定连接,另一端和转轴19固定连接,给转轴19和夹板21提供扭转力,对刀柄6提供夹紧力,对刀柄6进行夹持。 [0096]在放置刀柄6时,向外侧转动夹板21,使得U形放置槽的开口增大,从而方便放入刀柄6,刀柄6放置好之后,松开夹板21,在牛扭簧20的作用下,夹板21会恢复到原来的位置,并对刀柄6夹紧。 [0097]在放置刀柄6之前,需要把刀片12和铜片13一起放入到镶嵌槽中,与刀柄6组合好,然后再把刀柄6放置在U形放置槽即可。 [0098]在刀柄6的两侧开设有夹持孔61,夹持孔61到刀片12的上侧的距离与夹持孔61到刀片12的竖直侧面的距离相同,如图16中a和b的距离相同。 [0099]U形放置槽的内侧壁固定安装有与夹持孔61匹配的夹持环16,U形放置槽的内侧壁还固定安装有与销轴孔62匹配的定位柱22,刀柄6放置在U形放置槽中时,夹持环16刚好卡在夹持孔61中,而定位柱22则刚好卡入销轴孔62中,从而对刀柄6进行定位。 [0100]夹持座14上开设有轴孔,L形承载座17的外侧壁固定安装有转动轴15,转动轴15与夹持环16同轴心设置。转动轴15插入到轴孔中,并且能够在轴孔中转动。 [0101]夹持座14上固定安装有伺服电机18,伺服电机18用于带着转动轴15转动。伺服电机能够带着转动轴15转动90度,即从水平状态转动至竖直的状态。伺服电机18转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出,当信号电压为零时无自转现象,能够实现自锁。(该技术为现有技术,在此不做赘述)。 [0102]焊接时,把夹持座14保持在水平的位置,把刀柄6放置在U形放置槽中,便可以使用激光对焊接处的铜片进行加热融化焊接。在对刀柄6的上面焊接完成之后,伺服电机18带着转动轴15转动,使得夹持环16的远离转动轴15的一端向下转动,使得刀柄6处于竖直的状态,从而对刀柄6和刀片12的侧面进行焊接。而由于转动轴15的轴心与刀片12的上面和竖直侧面的垂直距离相同,在夹持座14处于竖直状态时,刀片12和刀柄6的侧面位于水平位置,而且该水平位置与夹持座14处于水平状态时的刀片12的位置重合,即夹持座14转动90度之后,位于上部的平面保持在原来的水平面上。在激光焊接时,不需要调节激光的高度,使用更加方便。 [0103]尽管已经示出和描述了本发明的例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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