本发明与回转式钻土机有关，更准确地说，本发明涉及回转式钻土机的刀具组件。这种刀具组件包括：一个钻进头;至少一个具有一根轴的回转刀具，轴的端部从刀具的端部伸出;一个设置在钻进头上用于安装回转刀具的安装件，该安装件上有两个彼此分开的支腿，支腿的自由端上为回转刀具轴的端部提供了弧形的支承面;带有弧形支承面的紧固件，紧固件装在安装件支腿的端部，用于将回转刀具轴紧固在安装件上。本发明还涉及到将回转刀具紧固到钻进头上的紧固结构。 这种用于钻大直径孔（诸如天井、隧道等）的刀具组件已是众所周知的。例如，当打天井或钻其它类似孔时，大体上可按下述方式进行。首先从上向下钻一个称之为导向孔的小直径孔。在将导向孔钻到下部后，将一个大直径的钻进头安装到钻杆上。在该钻进头就位后，使其旋转并同时将其沿导向孔的方向用液压方法向上拉。由于钻进头一边旋转一边向上拉，钻进头上的旋转刀具就破碎土壤，从而钻出大直径天井。
由于刀具组件以这种方式操作，所以钻进头的刀具结构就显得特别重要。刀具及其紧固结构必须能承受极大的冲击应力、压应力、轴向应力和扭转应力。另外，刀具结构必须紧密，以防杂物进入轴颈部分。除了结构要稳固外，刀具的紧固结构必须能满足用常规工具就能够拆卸的要求。
在本领域中，目前已经知道了各种各样的刀具紧固结构。例如，已知的解决方案包括：3612196、3705635、3863994、4241799和4448271号美国专利说明书中所公开地各种方案。
有些已知的方案是非常复杂的，其紧固结构对于磨损也较敏感，即紧固结构不能补偿由磨损产生的间隙，因此其寿命较短。其原因是，由磨损产生的间隙会大大地加速磨损过程。
本发明的目的是提供一种刀具组件和一种刀具的紧固结构，利用这种刀具组件和紧固结构可以克服上述先有技术中的缺陷。本发明的这个目的是通过采用本发明的刀具组件及其紧固结构来实现的。所述刀具组件及其紧固结构的特征是：在围绕旋转刀具轴端部的紧固件上，弧形支承面中部的弧度应使轴的端部和紧固件支承面中部之间构成一个沿着所述轴的周边逐渐变窄的间隙;所述组件还包括一个刚性咬合件，该件设置在刀具轴端部并从此轴的外周向外径向伸出，在刀具轴转动时，此咬合件压紧在紧固件的支承面上，以此阻止刀具轴沿此方向转动。
本发明的优点是结构简单，使得本发明装置的制造费用较低。本发明的操作也是非常有利的，因为在本发明中刀具不会象有些先有技术方案那样被卡住。刀具可以用常规的工具拆换。本发明的方案能阻止刀具轴转动，而不受钻进头转动方向的影响。本发明方案还能自动地补偿由磨损产生的任何间隙，因此，磨损不会导致连接机构的早期失效。
图1是配备有本发明刀具组件的钻进头的总体侧视图;
图2是图1实施例中刀具结构的分解图;
图3是沿图2中箭头Ⅲ-Ⅲ所示方向的局部剖视图;
图4是刀具轴端结构的侧视图;
图5是本发明另一实施例的刀具紧固结构的总体侧视图。
图1总体地示出了用于回转式钻土机上的钻进头。先期钻出的导向孔用标号1表示。钻进头总体用标号2表示。利用安装件3将多个刀具4固定在钻进头2上。举例来说，安装件3可通过焊接固定在钻进头上。
如图所示，钻进头2是在钻成导向孔之后紧固到钻杆（图上未示出）上的。在紧固上钻进头之后，钻进头便一边向上拉一边转动，使刀具4挤压并破碎土壤，由此获得大直径的井孔。在本说明书的开始部分，大体上描述了钻井过程。钻进头的回转及提升方向分别用箭头M和N表示。
图2至图4示出了一个刀具的紧固结构。图2至图4中所用标号与图1中所用的相同。一个旋转刀具4紧固在安装件3上，举例来说，安装件3如图所示可以是一个鞍形件。旋转刀具有一根轴5，轴的两端从刀具4的两端伸出。而安装件3具有两个彼此分开的支腿6、7，支腿的自由端带有支承刀具轴5端部的弧形支承面8、9。
上述结构还包括两个带有弧形支承面10、11的紧固件12、13。紧固件12、13用螺栓14、15和螺纹件16紧固到支腿6、7上，由此将支承在支腿6、7上的刀具紧固在安装件上。
紧固件12、13上的支承面中部的弧度，应使轴5的端部和该支承面中部之间构成一个沿着轴5的周边逐渐变窄的缝隙。举例来说，这种结构可以采用这样的方式来实现：使紧固件12、13的支承面中部的曲率半径S1小于安装件的支承面8、9的曲率半径S2。而且，紧固件12、13的支承面中部的曲率中心A的位置与该支承面上其它部分的曲率中心B的位置不同，例如前者高于后者。
另外，在轴5的端部配置了一个从轴的外周径向向外伸出的刚性咬合件。当轴转动时，此咬合件紧压着紧固件12、13的支承面，从而阻止轴朝此方向转动。举例来说，这种结构可以用一个圆柱销17作为咬合件来实现，圆柱销17装配在轴5端部的轴向槽18中。另一种可行方案是利用装配在轴中的一个凸出件19（如图5所示）构成咬合件，凸出件19上面对紧固件支承面的表面20的曲率半径S3小于紧固件支承面中部的曲率半径S1。由于图5所示的实施例在其它方面均与图2至图4所示的实施例相同，故对于相同的部分图5中使用了与图2至图4中相同的标号。
为了防止刀具4的轴向运动，在轴5的端部设置了径向凸缘21，凸缘21支承在安装件支腿6、7上的支承面22上。
原则上讲，本发明的组件是以下述方式操作的。初始时，即还没有钻孔时，该组件的状态如图4或图5所示。当开始钻大直径井孔时，使刀具4与土壤接触并绕轴5旋转。由于钻进头的这种旋转运动和提升运动，轴5受力而沿箭头K、R所示方向（取决于旋转方向）转动，这种转动导致咬合件17或19压紧到紧固件12、13的支承面上，从而阻止了轴沿此方向的转动。应该注意到，所述组件的操作並不受刀具轴的转动方向和钻进头的旋转方向的影响，也就是说，在任何情况下都可以阻止刀具轴的转动。还需注意的是，所述组件还能补偿由磨损产生的任何间隙，这是因为咬合件随时都压紧在紧固件的支承面上，而阻止了刀具轴转动的缘故。刀具轴在转动停止前所转过的距离自然会随着磨损而增大，但是，刀具轴总会绝对可靠地停转的。
对上述实施例的描述并不意味着要限定本发明，而应清楚地认识到，本发明及其所用部件并不是必须与附图所示的完全相同，其它的解决方案也是可行的。因此，很明显，刀具可以是其它类型的，而不必采用图中所示的。另外可以采用任何适宜的方式将刀具装在轴上，刀具的数量也视需要而定。本发明也不限于如图所示的钻进头，如此等等。