[0019] 以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
[0020] 如图1～图4，是本发明的复合钻头的实施例，具体地：
[0021] 一种复合钻头，包括PDC钻头组件1、牙轮组件2、连接件3和第一复位部件4；所述PDC钻头组件1包括主连接柱11、壳体12和安装通孔13，所述主连接柱11与所述壳体12的顶部连接，所述安装通孔13的顶部和底部分别设于所述主连接柱11和所述壳体12上，所述壳体12上设有刀翼1225，所述刀翼1225的数量为两个以上，所述刀翼1225上设有聚晶金刚石切削齿，所述壳体12表面设有外喷嘴1226，所述外喷嘴1226与所述安装通孔13连通；所述牙轮组件2包括牙轮连接柱21、牙轮本体22和牙轮喷头23，所述牙轮本体22与所述牙轮连接柱21可旋转连接，所述牙轮喷头23与所述牙轮连接柱21的底部连接，所述牙轮组件2设于所述安装通孔13中，所述牙轮连接柱21与所述安装通孔13在上下方向上可滑动连接；所述牙轮连接柱21中设有主流道215，所述主流道215与所述牙轮喷头23和所述外喷嘴1226均连通；
所述连接件3与所述牙轮连接柱21和所述安装通孔13均连接，所述牙轮连接柱21与所述安装通孔13上下可移动连接，当复合钻头的转速超过设定的阈值后，所述连接件3与所述牙轮连接柱21脱离连接；当复合钻头的转速低于设定的阈值后，所述第一复位部件4驱动所述连接件3与所述牙轮连接柱21恢复连接；所述第一复位部件4为磁铁、电机或气缸。
[0022] 在本发明的复合钻头的使用过程中，复合钻头的转速低于设定的阈值时，连接件3与所述牙轮连接柱21和所述安装通孔13均连接，牙轮组件2隐藏于安装通孔13中，依靠刀翼1225上的聚晶金刚石切削齿对地层进行切削，从而实现掘进，掘速度高；同时，钻井液从主流道215中流到牙轮喷头23和外喷嘴1226中，牙轮喷头23中的钻井液从安装通孔13的底部对钻进碎屑进行冲刷，本发明的复合钻头能够起到普通PDC钻头的作用；当本发明的复合钻头遇到地层空洞时，复合钻头转速加快，连接件3与所述牙轮连接柱21脱离连接，牙轮组件2在钻井液的挤压作用下移动，牙轮本体22的下端移动到安装通孔13的外部，牙轮本体22能够对地层空洞部位中的岩石进行冲击破碎，防止在转速加快的情况下聚晶金刚石切削齿受到墩击，当牙轮与岩石发生撞击后，复合钻头的转速逐步下降，当所述复合钻头的转速低于设定的阈值后，在复位部件的作用下，牙轮组件2复位到安装通孔13中，连接件3重新与牙轮组件2相连。本发明中的连接件3具体可以通过离心力、电机或气缸的作用与牙轮连接柱21脱离连接，连接件3可以通过磁铁、电机或气缸的作用与牙轮连接柱21从新连接，因此本发明的第一复位部件4可以是磁铁、电机或气缸，其中磁铁包括永磁体和电磁铁。本发明的好处在于，具有掘进速度高的好处，并且能保护聚晶金刚石切削齿不受墩击，复合钻头具有较高的寿命，适用于复杂的地质条件。
[0023] 优选的实施例中，还包括阻尼部件5，所述安装通孔13的顶部设有限位台阶111，所述阻尼部件5与所述牙轮连接柱21的顶部和所述限位台阶均连接；所述牙轮连接柱21上和所述安装通孔13中分别设有连接键214和连接槽112，所述连接键214和连接槽112上下滑动连接；所述连接件3包括内连接头31、水平连接部32和外连接头33，所述连接件3由磁性金属制成；所述牙轮连接柱21上设有第一内连接槽213，所述第一内连接槽213中设有所述第一复位部件4，所述第一复位部件4为永磁体，所述内连接头31与所述第一复位部件4相互吸引，所述内连接头31与所述第一内连接槽213可拆卸连接；所述壳体12内设有第二内连接槽1222，所述第二内连接槽1222与所述第一内连接槽213连通，所述内连接头31与所述第一内连接槽213脱离连接后能够完全移动到所述第二内连接槽1222中；所述壳体12内还设有外连接槽1223和连接孔1224，所述外连接槽1223与所述外连接头33横向可移动连接，所述连接孔1224的两端分别与所述第二内连接槽1222和所述外连接槽1223连通，所述连接孔1224与所述水平连接部32滑动连接。本实施例中，在连接件3与牙轮组件2脱离连接的情况下，连接键214和连接槽112用于实现PDC钻头组件1和牙轮组件2之间的相对移动方向为上下方向。当复合钻头低速转动时，内连接头31在第一复位部件4的作用下与第一内连接槽213连接，当复合钻头高速转动时，内连接头31在离心力的作用下与第一复位部件4脱离连接，内连接头31移动到第二内连接槽1222中，外连接头33和水平连接部32分别在外连接槽1223和连接孔1224中移动，连接件3与牙轮连接柱21脱离连接，钻井液能够牙轮部件的底部推动到安装通孔13外，牙轮本体22起到防墩击的作用；当复合钻头恢复低速转动时，由于所述第一内连接槽213的竖向尺寸大于所述内连接部的竖向尺寸，当复合钻头恢复低速转动时，内连接头31所受离心力减小，内连接头31能够退回第一内连接槽213中，然后吸引第一复位部件
4向上移动复位，也可以通过控制钻井液的压力来辅助牙轮组件2复位。其中，阻尼部件5可选为液压阻尼器、弹簧或相互排斥的一对磁铁等，阻尼部件5的作用是在牙轮组件2复位的过程中防止连接件3与内连接槽112的槽壁发生刚性碰撞，以保护连接件3。另外，可以在外连接槽1223中设置弹簧，避免外连接槽1223与外连接头33发生碰撞。
[0024] 进一步优选的实施例中，所述壳体12包括上壳体121和下壳体122，所述外连接槽1223的上部和下部、所述连接孔1224的上部和下部以及所述第二内连接槽1222的上部和下部分别设于所述上壳体121和所述下壳体122上；所述上壳体121和所述下壳体122上分别设有定位台阶1211和定位凸起1221，所述定位台阶1211与所述定位凸起1221相互连接，所述上壳体121与所述下壳体122焊接相连，所述上壳体121的外径小于所述下壳体122的外径，所述刀翼1225设于所述下壳体122上。本实施例中，外连接槽1223、连接孔1224和第二内连接槽1222的加工简单，将刀翼1225设于下壳体122上，能够保证刀翼1225与下壳体122一体成型，提高刀翼1225的强度。定位台阶1211和定位凸起1221用于提高上壳体121与下壳体
122之间的装配精度。
[0025] 一些实施例中，所述牙轮本体22呈截头球形，所述牙轮本体22的表面设有三排以上的合金冲击齿221，所述牙轮本体22与所述牙轮连接柱21通过轴承相互连接，所述牙轮喷头23设于所述牙轮的上方，所述牙轮喷头23的喷射方向朝下。压力喷头中喷出的钻井液不仅能够冲击压力上的碎屑或泥包，还能从安装通孔13中向下冲击PDC钻头组件1上的碎屑或泥包，本发明的牙轮组件2采用的是单牙轮，具有抗冲击强度高的好处。
[0026] 一些实施例中，所述牙轮连接柱21上设有呈长条形的通槽212，所述通槽212与所述外喷嘴1226连通。无论牙轮组件2设于安装通孔13中还是部分露出安装通孔13外，通过长条形的通槽212都能够连通外喷嘴1226。
[0027] 本发明还提供一种复合钻头的加工方法，用于生产上述的复合钻头，包括以下步骤：A1、制取主连接柱11坯体、上壳体121坯体和下壳体122坯体，机加工出主连接柱11的外形、上壳体121的外形和下壳体122的外形；在主连接柱11、上壳体121和下壳体122上加工出安装通孔13，并在所述主连接柱11上加工出限位台；A2、分别在上壳体121和下壳体122上加工出所述外连接槽1223的上部和下部、所述连接孔1224的上部和下部以及所述第二内连接槽1222的上部和下部；A3、在下壳体122的刀翼1225上焊接聚晶金刚石片；A4、装配主连接柱11、上壳体121和下壳体122；还包括以下步骤：B1、制取牙轮连接柱21坯体、牙轮本体22坯体和牙轮喷头23坯体；B2、取环形铁块作为固定块，在牙轮连接柱21上加工出通槽212和第一内连接槽213，在第一内连接槽213中加工出凹陷的固定槽，在固定槽中安装第一永磁体，在第一内连接槽213中焊接所述固定块，所述固定块将所述磁体固定在所述固定槽中；在牙轮连接柱21坯体中加工出主流道215，牙轮连接柱21坯体的侧壁上加工出通槽212，所述通槽
212与所述主流道215连通；B3、将牙轮本体22坯体和牙轮喷头23坯体加工成牙轮本体22和牙轮喷头23，将牙轮连接柱21、牙轮本体22和牙轮喷头23装配为一体，制得牙轮组件2；还包括步骤C1，C1、制备连接件3；在步骤A4、B3和C1之后还有包括步骤D1，D1、将连接件3、上壳体
121和下壳体122相连；D2、将牙轮组件2与所述安装通孔13相连，连接件3的内连接部在第一永磁体的作用下移动到所述内连接槽112中；D3、在牙轮连接柱21和所述定位台阶1211之间安装弹簧或第二复位部件。
[0028] 进一步优选的实施例中，所述阻尼部件5为弹簧，预先在牙轮连接柱21的顶部和定位台阶1211上加工螺纹孔，步骤D3中安装阻尼部件5的具体方法包括，将弹簧置入牙轮连接柱21的顶部与定位台阶1211之间，用螺钉将阻尼部件5的两端分别连接在定位台阶1211上和牙轮连接柱21上。
[0029] 在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0031] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0032] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0034] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
