正基對螺旋鉆頭做為主要研究對象，對其在運動學、力學和零部件的結構參數、材料以及加工工藝進行理論計算，有限元靜動態模擬室內外實驗等方面進行研究。
一 運動學分析、通過分析刀頭的運動軌跡、計算出鉆齒的切入與切出角，并推導出鉆齒的布局、位置及齒數。鉆頭轉速與給進速度對鉆頭切削面積和側壁殘余形貌的關系。以運動學做為基礎進行了鉆掘力學的研究。
二 力學分析：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。
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時所需的綜合力和掩飾的可鉆性。設計鉆頭結構，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雜的受力過程，它涉及彈性力學、塑性力學、斷裂力學和熱力學等。如果是脆性或塑脆性的巖石，這個過程包括巖石產生滑移形成小的碎屑，累積大滑移和側邊擠壓造成崩裂而形成的體積破碎塊。由于碎片的不連續性，使作用在鉆齒上瞬時推壓力和扭矩理論上產生的急劇波動。
巖石的硬度是巖石抵抗其它物體壓入或破壞所反應出來的阻力，巖石所含礦物質不同、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。地質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，盡管可以對巖石進行巖性的分析，但不能真正反應巖石鉆進時所需的軸壓和回轉驅動力。
按壓入巖石硬度的巖石可鉆性分級
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巖石
類別
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軟
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中軟
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中硬
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硬
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堅硬
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極硬
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巖石
級別
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I
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II
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III
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IV
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V
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VI
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VII
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VIII
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IX
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X
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XI
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XII
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壓入
硬度
Mpa
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＜
100
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100
～250
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250
～500
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500
～1000
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1000
～1500
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1500
～2000
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2000
～3000
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3000
～4000
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4000
～5000
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5000
～6000
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6000
～7000
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＞
7000
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