正基對螺旋鉆頭做為主要研究對象，對其在運動學(xué)、力學(xué)和零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料以及加工工藝進(jìn)行理論計算，有限元靜動態(tài)模擬室內(nèi)外實驗等方面進(jìn)行研究。

一  運動學(xué)分析、通過分析刀頭的運動軌跡、計算出鉆齒的切入與切出角，并推導(dǎo)出鉆齒的布局、位置及齒數(shù)。鉆頭轉(zhuǎn)速與給進(jìn)速度對鉆頭切削面積和側(cè)壁殘余形貌的關(guān)系。以運動學(xué)做為基礎(chǔ)進(jìn)行了鉆掘力學(xué)的研究。

二  力學(xué)分析：基于不同的巖石層的破碎的臨界點，將機械能量{zd0}限度的傳遞給鉆牙。使其處于{zy}的切削狀態(tài)。

三  碎巖的研究：通過理論、分析出各種巖層的物理特性，并通過各種實驗，制定出各種巖層需要克服巖石的摩擦力和剪切（擠壓/拉伸）巖石的反力、通過我們自己獨有的軟件模糊計算出鉆進(jìn)時所需的綜合力和掩飾的可鉆性。設(shè)計鉆頭結(jié)構(gòu)，確定鉆頭用途。并且確保具有真實性和參考性。

注：巖土破碎分析：分析掩飾的鉆削是一個復(fù)雜的受力過程，它涉及彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)和熱力學(xué)等。如果是脆性或塑脆性的巖石，這個過程包括巖石產(chǎn)生滑移形成小的碎屑，累積大滑移和側(cè)邊擠壓造成崩裂而形成的體積破碎塊。由于碎片的不連續(xù)性，使作用在鉆齒上瞬時推壓力和扭矩理論上產(chǎn)生的急劇波動。

巖石的硬度是巖石抵抗其它物體壓入或破壞所反應(yīng)出來的阻力，巖石所含礦物質(zhì)不同、巖石的裂隙以及巖石顆粒直徑等因素都會影響巖石的硬度，巖石的軟硬是相對的，可以從多方面來判斷其軟硬性質(zhì)。地質(zhì)上一般用可鉆性級別來對巖石分級，如果按巖石的壓入硬度對其進(jìn)行可鉆性分級，對巖石分軟、中軟、硬、堅硬、極硬等分為十二個級別。表5-1按單一的巖石壓入硬度，盡管可以對巖石進(jìn)行巖性的分析，但不能真正反應(yīng)巖石鉆進(jìn)時所需的軸壓和回轉(zhuǎn)驅(qū)動力。

 按壓入巖石硬度的巖石可鉆性分級