明晓峰

摘  要：钻孔是现代生产过程中常见的一种作业模式，钻孔工具的多样化为具体操作提供了选择性。电动钻孔是最普遍的，快捷而省力，需要电力为动力支撑。手动钻孔是以往的一种作业工具，靠人为力量施加，曾经也有广泛的应用。对比两种常用的钻孔工具，在不同的应用中会有不同的效果和要求。在考虑到工具的适用性和作业环境条件的不同，本文从创新角度出发，探讨一种便携式钻孔工具的简约设计。

关键词：钻孔，手动，转动，结构

引言

作为一种在实体材料上加工出孔的工具，钻具得到了普遍应用。钻孔是旋转作用的结果，无论是石油勘探从地面向地下钻的井孔，还是在其它生产生活领域向具体的实物材料上钻的各种孔，在孔的形成过程中都用到了钻孔工具。钻孔不同于敲击，常见的驱动方式是电动或机械驱动，但手动驱动在具体操作环境中也常发挥重要的作用。电动钻孔工具需要电力支持，否则无法使用，机械（气动）钻孔工具需要机械动力，而机械的驱动往往也是需要电力支撑的。所以，如果没有电，电动工具就会失去其全部或部分功能性，而手动钻具结构则没有这种限制。所以，有一种手动钻具作为电动钻具的备用和替代是必要的。

1钻孔工具的适用性

在油气勘探现场，除常规井眼钻孔外其它为了生产生活也经常需要钻孔。这种钻孔作业多见于设备设施上的挂件需要，有时也为了制作特殊工具。钻孔的常见工具时手电钻，因为手电钻应用简便，便于携带，更加适合于小孔径钻孔需要。但是，手电钻在使用起来有其优点也有其缺点，即如果没有电力驱动则无法使用，因为手电钻没有手动钻孔的旋转传动结构，为此也限制了其适用范围。同时，某些作业需要断电操作，这也为手电钻的应用造成了限制。在电力系统还没有搭建完成时，如果需要钻孔就必须有一种新的钻孔工具，否则就会延误生产影响生活。手动钻孔工具在过去有广泛的应用，无论是木材加工还是凿石工艺，但这种类似的工具也很难应用到现代生产生活物品的加工制作中，因为材质发生着变化。所以，作为一种补充和结合，创新设计一种符合现代生产生活需要的便携式手动钻孔工具是必要的。

2便携式钻孔工具的创新设计

创新设计一种便携式钻孔工具，考虑到工具结构的作业特殊性，将其材质选择为铸钢制，由夹头、底座碗、撑架、转碗、顶齿轮、底齿轮、顶座碗、转轮、握柄等组成。

（1）夹头。夹头用于夹持钻头，锥形，主要由压碗腔、旋丝帽和转柄组成。① 压碗腔。压碗腔的上部为圆柱状，内部车丝扣，下部为锥形，压碗腔内设置三个压块，压块用弹簧连接，用于夹持钻头。压块沿压碗腔的锥形内壁上下滑动，在滑动过程中可以变化三个压块间的内径，从而用于夹持不同直径的钻头，在同一平面上同时压按三个压块的是压碗，② 压碗。压碗为一圆盘，转杆底部压按在压碗上，夹头的旋丝帽在压碗腔上部旋进旋出，从而压按压碗，③ 旋丝帽。转杆的底部车有外丝供转柄和旋丝帽旋高旋低，压紧压碗、顶住压块，④ 转柄。转柄下部为车有外丝的空心旋丝帽，转柄的中间开有丝孔，丝孔和转杆咬丝吻合，⑤ 背帽六角螺丝。背帽六角螺丝咬合转杆，当夹头紧密夹持住钻头后，用背帽六角螺丝紧固定位。

（2）底座碗。底座碗为锥形，中间有通孔，转杆居中穿过通孔。底座碗用作撑架的底撑座。撑架焊接在底座碗和顶座碗的外壁上。

（3）撑架。撑架为长方形，用方钢焊接而成，撑架内通过横撑连接驱动钻头旋转的顶底齿轮及转碗等。

（4）转碗。转碗为三层盘对接结构，分别为顶盘、中盘和底盘。顶盘和底盘单面开凿滚珠槽，中盘双面开凿滚珠槽，三个盘的中间开转杆通孔，将三个盘压按对接，将顶盘、底盘和转杆焊接在一起，形成一个三层结构的机械轴承结构。在撑架内，从上到下分别设置转碗-1、转碗-2、转碗-3、转碗-4和转碗-5，形成同轴转动的五个转碗结构，五个同轴转碗为转杆居中转动提供居中和传动支撑。① 转碗-1。转碗-1位于撑架内框的上部，转碗-1的顶盘和底盘同径，中盘不同径。转碗-1的上部为顶座碗，转碗-1的中盤通过和横撑焊接对焊在撑架上，横撑为方钢，转碗-1和转碗-2的中间转杆上焊接顶齿轮。转碗-4和转碗-5的中间转杆上焊接底齿轮。转碗-3为握柄和转轮提供握持结构，② 转碗-2。转碗-2位于撑架内顶齿轮的下部，转碗-2的顶盘和底盘同径，中盘不同径，中盘通过和横撑焊接对焊在撑架上，横撑为方钢，转碗-2的下部通过转杆连接转碗-3，③ 转碗-3。转碗-3位于撑架内居中位置，转碗-3的顶盘和底盘同径，中盘不同径，中盘通过和横撑焊接对焊在撑架上，横撑为方钢，转碗-3为握柄和转轮提供支撑结构，④ 转碗-4。转碗-4位于撑架内底齿轮的上部，转碗-4的顶盘和底盘同径，中盘不同径，转碗-4的上部为连接转碗-3的转杆，中盘通过和横撑焊接对焊在撑架上，横撑为方钢，⑤ 转碗-5。转碗-5位于撑架内底座碗的上部，转碗-5的顶盘和底盘同径，中盘不同径，中盘通过和横撑焊接对焊在撑架上，横撑为方钢。

（5）顶、底齿轮。顶、底齿轮为锥形，中间开设供转杆穿过的通孔，顶部齿轮和转杆焊接在一起，底齿轮中间开设供转杆穿过的通孔，底部齿轮和转杆焊接在一起。顶、底齿轮的齿咬合转轮齿，顶、底齿轮转动带动转杆沿转碗形成的垂直转动轴线转动。

（6）顶座碗。顶座碗为锥形，中间有丝孔，撑杆拧入丝孔中。顶座碗用作撑架的顶撑座。撑架焊接在顶座碗和底座碗的外壁上。顶座碗的底部凿凹圆，用作转杆穿过转碗-1的转动空间。

（7）转轮。转轮为三个碗状的盘叠扣组成，瓦盘-1和瓦盘-2同径，瓦盘-1的缘边上有咬齿，咬齿咬合顶、底齿轮上的齿，瓦盘-2无齿，瓦盘-1和瓦盘-2叠焊在一起，瓦盘-3一侧开丝孔，摇把拧接在丝孔中。瓦盘-3和瓦盘-2叠焊在一起。三个瓦盘的中间开有孔，瓦盘套入到伸出杆上，可转动。

（8）握柄。握柄的一端焊接在转碗-3的中盘上，相对于转碗-3中盘的另一面上焊接一段伸出杆，伸出杆内车有内丝孔，可拧入固定螺丝，防止转动时转轮从伸出杆上脱落。

（9）撑杆。撑杆用于对整个手动钻结构提供力的支撑，可手握，撑杆的上部设置一锥形按柄。

3结语

便携式钻孔工具转碗的居中转动作用，实现了垂直轴向同轴传动设计，撑架内的部件为焊接结构确保不变形，整体坚固结实，应用环境广。该钻孔结构无需特殊维护，仅需润滑即可，可长期应用。握柄可用作辅助扶撑，撑杆居中可施加垂向重力，转轮可拆卸，盘叠结构增加了人性化操作的流畅度。