专利名称：一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头及制造方法。
背景技术：
现在的金刚石薄壁钻首的结构均是在中间管的前端将薄壁管镦粗，然后采用钎焊 工艺将刀头与钻首的中间管焊接在一起，由于钎焊工艺本身的特点决定了焊接强度很低， 在使用中刀头很容易变形甚至刀头从结合面脱落。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的是提出一种新型高结合强度金 刚石工程薄壁钻头及制造方法，能够提高刀头的连接强度，以提高钻首的使用寿命。为了达到上述目的，本发明提出了一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头，其 特征在于，包括钻首、钻尾及连接件；所述钻首顶部的端面设有沿周向分布的刀块和水口，所述刀块为设置于所述端面 上并沿轴向延伸的凸起，相邻的两个刀块之间形成水口 ；所述刀头底部设有第一连接机构 以连接所述连接件一端；所述筒状本体顶部端面设有沿周向连续的或断续的阶梯状凸起；所述刀块一端设 有与所述阶梯状凸起相适配的凹陷，所述刀块套接于所述阶梯状凸起上并焊接；所述钻尾的一端设有第二连接机构以连接所述连接件的另一端。作为上述技术方案的优选，所述筒状本体具有预定厚度，所述第一连接机构为所 述筒状本体底部外表面的沿周向设置的台阶状凹陷。作为上述技术方案的优选，所述连接件的一端的内表面设有沿周向延伸的连续凹 陷，所述连续凹陷套接于所述钻首的第一连接机构外。作为上述技术方案的优选，所述连接件的一端与所述第一连接机构焊接。作为上述技术方案的优选，所述钻尾的一端设有第二连接机构，第二连接机构为 所述钻尾一端外表面的沿周向设置的台阶状凹陷。作为上述技术方案的优选，所述连接件的另一端的内表面设有沿周向延伸的连续 凹陷，所述连续凹陷套接于所述钻首的第二连接机构外。作为上述技术方案的优选，所述连续凹陷设有内螺纹，所述第二连接机构外表面 设有相适配的外螺纹。作为上述技术方案的优选，所述钻尾表面设有沿周向延伸的扳手卡装面。同时，本发明还提出了前述的新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头的制造方法， 包括步骤101、是筒状本体及刀块形成冷压整体钻首，并将水口垫块放置在所述的水口 ；并将所述冷压整体钻首放置在烧结阴模中，并将烧结芯轴所述套入冷压整体钻首内，以 形成烧结模组合体；
步骤102、将装好的烧结模组合体放入烧结炉炉腔中，并接通保护气体，当在放气 口可以点燃形成放气火焰时，烧结炉开始加热；步骤103、当炉腔温度达到550°C 750°C后并保持20_40分钟；然后将温度升高 到800°C 士 15°C并保持20-40分钟；再将温度升高到880°C 士 15°C并保持20-40分钟；步骤104 ；再将温度升高到900°C -1000°C，并启动升降系统使烧结炉升降压板上 升，使烧结模组合体中的筒状本体底部压紧在烧结炉上压板上；同时对升降压板和/或上 压板进行加压至不小于7吨，加压持续时间不小于5分钟；将温度保持在900°C -IOOO0C，并 保持20-40分钟；步骤105、对烧结炉进行降温，当温度降低到低于200°C时，将烧结模组合体取出并冷却。
作为上述技术方案的优选，所述步骤101具体为步骤101a、通过冷压成型方法将粉料先压制成刀块，然后将刀块与水口挡块间隔 放入烧结阴模的容腔，然后放入筒状本体最后放入烧结芯轴。作为上述技术方案的优选，所述步骤101还可以具体为步骤101b、通过冷压成型方法将粉料与筒状本体同时加压，形成整体冷压钻首，并 在的水口的位置放入水口挡块，然后一起放入烧结阴模的容腔，并将烧结芯轴所述套入冷 压整体钻首内，以形成烧结模组合体。本发明提出了一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头及制造方法，通过连接件 将钻首、钻尾连接在一起。这样既可以方便的更换钻首，又能提高连接的强度。同时，在钻 首端面设有沿周向连续的或断续的阶梯状凸起；所述刀块一端设有与所述阶梯状凸起相适 配的凹陷，所述刀块套接于所述阶梯状凸起上并焊接。这种方式可以极大地提高刀块与钻 首连接的可靠性。
图1为本发明的优选实施例的剖视结构示意图；图2为图1中的钻首的剖视结构示意图；图3为图1的左视图；图4为钻首的筒状本体的一种结构示意图；图5为钻首的筒状本体的另一种结构示意图；图6为图1中的连接件的剖视结构示意图；图7为图1中的钻尾的剖视结构示意图；图8为图7的B-B向剖视结构示意图；图9为本发明实施中制造钻首的设备图10为烧结模组合体的结构示意图；图11为冷压整体钻首的制造设备的结构示意图；图12为另一种冷压整体钻首的制造设备的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明优选实施例如图1所示，一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头，包括钻首1、连接件2及钻尾3。其中，如图2、图3所示，所述钻首1包括筒状本体1. 3，以及固 定连接于所述筒状本体1. 3顶部端面设有沿周向分布的刀块1. 1和水口 1. 5，所述刀块1. 1 为设置于所述端面上并沿轴向延伸的凸起，相邻的两个刀块之间形成水口 1.5;所述刀头 底部设有第一连接机构1. 4以连接所述连接件2的一端。如图4、图5所示，所述钻首1筒 状本体1.3顶部端面设有连续的凸起121或断续的阶梯状凸起122 ；所述刀块1. 1 一端设有 与所述阶梯状凸起121或122相适配的凹陷，所述刀块1. 1套接于所述阶梯状凸起121或 122上并焊接；所述钻尾3的一端设有第二连接机构3. 1以连接所述连接件2的另一端。如图2所示，所述钻首1包括一筒状本体1. 3，所述筒状本体1. 3具有预定厚度，所 述第一连接机构1. 4为所述筒状本体1. 3底部外表面的沿周向设置的台阶状凹陷。如图1、图6所示的，所述连接件2的一端的内表面设有沿周向延伸的连续凹陷 2. 1，所述连续凹陷套接于所述钻首的第一连接机构外。如图1所示的，可以通过焊接4将 钻首1和连接件2固定在一起。如图7所示的，所述钻尾3的一端设有第二连接机构3. 1，第二连接机构3. 1为所 述钻尾3 —端外表面的沿周向设置的台阶状凹陷。如图1所示，所述连接件2的另一端的内表面设有沿周向延伸的连续凹陷2. 2，所 述连续凹陷2. 2套接于所述钻首的第二连接机构3. 1外。作为上述技术方案的优选，所述连续凹陷2. 2设有内螺纹，所述第二连接机构3. 1 外表面设有相适配的外螺纹，以使连接件2与钻尾3螺接在一起，以便于拆卸和安装。如图8所示，所述钻尾3表面设有沿周向延伸的扳手卡装面3. 4，以便于通过扳手 对连接件2和钻尾3进行拆装。如图7所示，钻尾3的底部设有螺纹孔3. 2，以与钻机连接。所述定位锥孔3. 3与 钻机输出轴的锥面配合，以定位。本发明还提出了一种前述的新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头的制造方法，包 括步骤101、为了制造如图2所示的钻首，通过筒状本体1.3及刀块1. 1形成如图10 所示的冷压整体钻首1. 6，并将水口垫块2. 2放置在如图3所示的水口 1. 5中。然后如图 10所示的，在然后将装配好的冷压整体钻首1. 6放置在如图10所示的烧结阴模2. 1中，并 将烧结芯轴2. 3套入冷压整体钻首1. 6内，以形成烧结模组合体3。步骤102、将装好的烧结模组合体3放入如图9所示的烧结炉炉腔A中，并接通保 护气体5，当在放气口可以点燃形成放气火焰6时，烧结炉开始加热。步骤103、当炉腔温度达到550°C 750°C后并保持20_40分钟；然后将温度升高 到800°C 士 15°C并保持20-40分钟；再将温度升高到880°C 士 15°C并保持20-40分钟；步骤104 ；再将温度升高到900°C -1000°C，并启动升降系统使烧结炉升降压板上 升，使烧结模组合体中的筒状本体底部压紧在烧结炉上压板上；同时对升降压板和/或上 压板进行加压至不小于7吨，加压持续时间不小于5分钟；将温度保持在900°C -IOOO0C，并 保持20-40分钟；步骤105、对烧结炉进行降温，当温度降低到低于200°C时，将烧结模组合体3取出 并冷却。
其中，步骤101中，烧结模组合体3可以为整体式的，也可以为分体式的。整体式的可以为在筒状本体1.3上压制出一个刀块1. 1，形成整体冷压钻首1.6，并在的水口 1.5的位置放入水口挡块2. 2，然后一起放入烧结阴模2. 1的容腔，最后放入烧 结芯轴2. 3。分体式的可以为将按要求混合好的粉料1. 5均勻放入由冷压阴模1. 2、下冲头 1. 1和冷压芯轴1. 3构成的空腔，然后放入冷压上冲3. 1，在油压机上按箭头方向施加压力 450Mpa，脱模后即为冷压刀头3. 2。对于整体式的，可以采用如图12所示的方式在筒状本体1. 3具有阶梯状凸起的 一端，将混合好的用于制造刀块1. 1的粉料6均勻的放入到制造设备中，并在筒状本体1. 3 内放入冷压芯轴7。然后将冷压印模5的下冲头5. 1施加压力450Mpa，脱模后即为冷压整 体钻首1.6。当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技 术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头，其特征在于，包括钻首、钻尾及连接件；所述钻首顶部的端面设有沿周向分布的刀块和水口，所述刀块为设置于所述端面上并沿轴向延伸的凸起，相邻的两个刀块之间形成水口；所述钻首底部设有第一连接机构以连接所述连接件一端；所述筒状本体顶部端面设有沿周向连续的或断续的阶梯状凸起；所述刀块一端设有与所述阶梯状凸起相适配的凹陷，所述刀块套接于所述阶梯状凸起上所述钻尾的一端设有第二连接机构以连接所述连接件的另一端。
2.一种如权利要求1所述的新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头的制造方法，其特征 在于，包括步骤101、使筒状本体及刀块形成冷压整体钻首，并将水口垫块放置在所述的水口 ；并 将所述冷压整体钻首放置在烧结阴模中，并将烧结芯轴所述套入冷压整体钻首内，以形成 烧结模组合体；步骤102、将装好的烧结模组合体放入烧结炉炉腔中，并接通保护气体，当在放气口可 以点燃形成放气火焰时，烧结炉开始加热；步骤103、当炉腔温度达到550°C 750°C后并保持20-40分钟；然后将温度升高到 8000C 士 15°C并保持20-40分钟；再将温度升高到880°C 士 15°C并保持20-40分钟；步骤104 ；再将温度升高到900°C -1000°C，并启动升降系统使烧结炉升降压板上升，使 烧结模组合体中的筒状本体底部压紧在烧结炉上压板上；同时对升降压板和/或上压板进 行加压至不小于7吨，加压持续时间不小于5分钟；将温度保持在90(TC -100(TC，并保持 20-40分钟；步骤105、对烧结炉进行降温，当温度降低到低于200°C时，将烧结模组合体取出并冷却。
3.根据权利要求2所述的新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头的制造方法，其特征在 于，所述步骤101具体为步骤101a、通过冷压成型方法将粉料先压制成刀块，然后将刀块与水口挡块间隔放入 烧结阴模的容腔，然后放入筒状本体最后放入烧结芯轴。
4.根据权利要求2所述的新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头的制造方法，其特征在 于，所述步骤101还可以具体为步骤101b、通过冷压成型方法将粉料与筒状本体同时加压，形成整体冷压钻首，并在的 水口的位置放入水口挡块，然后一起放入烧结阴模的容腔，并将烧结芯轴所述套入冷压整 体钻首内，以形成烧结模组合体。
全文摘要
本发明提出了一种新型高结合强度金刚石工程薄壁钻头及制造方法，包括钻首、钻尾及连接件；所述钻首包括一筒状本体及设置于所述筒状本体顶部端面的刀块，所述筒状本体顶部端面设有连续的或断续的阶梯状凸起；所述刀块一端设有与所述阶梯状凸起相适配的凹陷，所述刀块套接于所述阶梯状凸起上并焊接；所述钻尾的一端设有第二连接机构以连接所述连接件的另一端。本发明通过高温高压方法将所述筒状本体与所述刀块连接为一体，这种方式可以可以提高刀块与筒状本体连接的可靠性。
文档编号E21B10/46GK101824967SQ20101016039
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者冯振联, 张展飞, 张爱兵, 李锋, 王伟, 苗健, 金礼国, 高学玉 申请人:石家庄环球新世纪工具有限公司