一种预设切割面倒棱的PDC钻齿及其切割夹具的制作方法

一种预设切割面倒棱的pdc钻齿及其切割夹具
技术领域
1.本实用新型涉及超硬材料领域，特别涉及一种预设切割面倒棱的pdc钻齿及其切割夹具。


背景技术：

2.pdc钻齿（金刚石复合片钻齿）因其高耐磨、高硬度等特性，广泛应用于各类钻探领域，其中目前使用最为广泛的领域为地址勘探、煤田采掘等。由于钻齿在实际使用中仅使用其圆周的1/3~1/2，如使用整片pdc作为钻齿，是对材料和成本的双重浪费，因而许多应用中习惯将圆柱形pdc钻齿进行切割使用。这一方案既能降低使用成本，同时也能更大程度上利用材料特性。
3.然而切割后的pdc钻齿，其切割面往往位于钻头水口位置，常收到较大冲击力而导致此处易出现崩损情况，从而导致钻齿异常过早失效。目前常用的做法是在钻齿切割后，在切割面进行倒棱加工，然而加工既对金刚石材料产生了一定的损耗，同时加工也产生了额外的时间和费用成本，导致目前实际切割钻齿的综合使用成本下降有限。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：如何降低成本，提供一种预设切割面倒棱的pdc钻齿及其切割夹具。
5.本实用新型的技术方案具体为：
6.一种预设切割面倒棱的pdc钻齿，由聚晶金刚石层与硬质合金组成，二者沿圆柱形轴向方向呈两层分布，两层间结合面为平面或非平面；在pdc钻齿的聚晶金刚石层的表面设置v形凹槽，v形凹槽在轴向剖面上呈v型形状，v形凹槽切割后形成切割面倒棱，v形凹槽夹角α为60~120
°
，v形凹槽最深处距聚晶金刚石层上表面高度为0.2~1.5mm。
7.pdc钻齿的直径为6.0~25.4mm，整体高度为3.0~20.0mm，其中，聚晶金刚石层厚度为0.5~4.0mm。
8.v形凹槽数量为1~4条，在金刚石层表面呈均匀或非均匀分布。
9.一种pdc钻齿的切割夹具，由定位板与装夹框组成，其中，定位板上设有与v形凹槽相对应的v形突起；装夹框内设置用于安放pdc钻齿的安装槽；在安装槽的内壁上设置定位槽，相对于定位槽的另一侧的安装槽槽壁上设置紧固螺丝。
10.定位槽在水平切面上的形状为v型。
11.在装夹框侧方设置装夹柄。
12.定位板与装夹框通过不同磁极的磁铁进行定位结合。
13.磁铁包括设置在定位板上的第一磁铁和设置在装夹框上的第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁位置相对应，且磁极相反。
14.本实用新型的有益效果为：本实用新型在钻齿制备之初即在成品切割面位置预设倒棱，既能保证产品材料利用最大化，同时也是对后续加工的一种提质增效。使用该钻齿制
备的钻头使用成本低，钻进效率高，加工工序简洁。配合专用切割夹具，钻齿切割精度提升明显，且加工效率进一步提高。
附图说明
15.图1为一种预设切割面倒棱的pdc钻齿俯视图；
16.图2为另一种预设切割面倒棱的pdc钻齿俯视图；
17.图3为图1的a-a剖面图；
18.图4为图3的b处局部放大图；
19.图5为预设切割面倒棱的pdc钻齿切割夹具装夹剖面示意图；
20.图6为钻齿放置于定位板上的俯视图；
21.图7为pdc钻齿于装夹框上装夹完成后主视示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
24.如图1、图2、图3、图4所示，一种预设切割面倒棱的pdc钻齿，pdc钻齿整体为圆柱形，由聚晶金刚石层1与硬质合金2组成，二者沿圆柱形轴向方向呈两层分布，硬质合金2位于下方，聚晶金刚石层1位于上方，两层间结合面为平面或非平面。
25.pdc钻齿的直径d为6.0~25.4mm，整体高度h为3.0~20.0mm，其中，聚晶金刚石层1厚度d为0.5~4.0mm。
26.如图4所示，在pdc钻齿的聚晶金刚石层1的表面设置v形凹槽5，v形凹槽5在轴向剖面上呈v型形状，v形凹槽5切割后形成切割面倒棱，v形凹槽5夹角α为60~120
°
，v形凹槽5最深处距聚晶金刚石层1上表面高度h为0.2~1.5mm。
27.v形凹槽5数量为1~4条，在金刚石层表面呈均匀或非均匀分布。当设置一条v形凹槽5时，其长度等于直径d，如图1所示；当设置两条v形凹槽5时，两条v形凹槽5可以垂直设置，也可以平行设置，平行设置时，v形凹槽5的长度小于直径d；当设置三条或四条v形凹槽5时，若每条v形凹槽5长度等于直径d，则相邻v形凹槽5之间存在夹角，夹角可以相等，也可以不等；若每条v形凹槽5长度小于直径d， 则v形凹槽5在金刚石层表面平行排布。
28.具体实施例可以如表1所示：
[0029][0030]
表1。
[0031]
如图5所示，一种pdc钻齿切割夹具，夹具由定位板3与装夹框4组成，二者通过不同磁极的磁铁6进行定位结合。
[0032]
如图6所示，定位板3上设有与v形凹槽5相对应的v形突起301，每一个v形突起301均与一条v形凹槽5相对应。
[0033]
如图7所示，装夹框4内设置安装槽404，安装槽404用于安放pdc钻齿。安装槽404的槽口可以朝下，也可以朝上，图5中，安装槽404的槽口朝下，槽口处设置定位板3。在安装槽404的内壁上设置定位槽401，定位槽401在水平切面上的形状为v型。相对于定位槽401的另一侧的安装槽404槽壁上设置紧固螺丝402，紧固螺丝402穿过安装槽的槽壁，进入安装槽槽内，并顶紧pdc钻齿。为方便切割，在装夹框4侧方设置装夹柄405。
[0034]
磁铁6包括设置在定位板3上的第一磁铁302和设置在装夹框4上的第二磁铁403，第一磁铁302和第二磁铁403位置相对应，且磁极相反。
[0035]
工作时，将pdc钻齿放在定位板3上，使得pdc钻齿上的v形凹槽5与定位板3上的v形突起301相配合；然后，盖上装夹框4，使定位槽401定位pdc钻齿的圆柱侧边，然后旋拧紧固螺丝402，使得紧固螺丝402顶紧pdc钻齿的另一侧边，这样，pdc钻齿依靠定位槽401及紧固螺丝402固定于装夹框4内。同时，定位板3和装夹框4上的磁极相互吸引盖紧，由此完成对pdc钻齿的夹紧。
[0036]
pdc钻齿切割夹具使用方法为：
[0037]
a）将待切割钻齿半成品放置定位板3上，保证v形凹槽5与定位板3上的v形突起301紧密贴合；
[0038]
b）将装夹框4按定位槽401放置在定位板3上，并使用紧固螺丝402将pdc钻齿装夹紧固；
[0039]
c）将装夹框4从定位板3上取下，将装夹柄405安装在线切割装夹台上，即可进行切割加工。
[0040]
预设切割面倒棱的pdc钻齿，在钻齿制备之初即在成品切割面位置预设倒棱，既能保证产品材料利用最大化，同时也是对后续加工的一种提质增效。使用该钻齿制备的钻头使用成本低，钻进效率高，加工工序简洁。配合专用切割夹具，钻齿切割精度提升明显，且加工效率进一步提高。
[0041]
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。