螺旋式孕镶金刚石钻头的制作方法

1.本实用新型涉及金刚石钻头制造设备技术领域，具体涉及一种螺旋式孕镶金刚石钻头。


背景技术：

2.钻头是目前钻探中应用最为广泛的工具耗材，其中，孕镶金刚石钻头是经过特种工艺把金刚石微粉与特殊配方的粉末成型于刚体上制成的一类钻头结构，具有钻进效率高，使用寿命长等特点，它还具有很好的胎体耐磨性、抗冲蚀性及冲击性，胎体的线膨胀系数较高，胎体与缸体结合强度高，孕镶胎体金刚石分布均匀等优点，被广泛应用在高转速的液压式钻机中。
3.在钻探的实际作业中，尤其是深井作业中，所钻地层跨越地质年代多，地层岩性变化大，可钻性纵向差异大，使钻头在软到中硬地层的钻进中不能获得较高的机械钻速，钻头的适用性受到限制，使得一些特定齿型的钻头的工作稳定性及其攻击能力欠佳，同时也存在排屑不稳定的情况，阻碍钻速的提高，也会因为降低钻头保径能力，导致钻探质量下降，钻头使用寿命缩短；而中途换刀又会导致钻探成本的提升。
4.基于上述原因，有必要设计出一种具有较佳适用范围广的钻头来适应较多种类地层的岩性变化，在保证切削齿的攻击能力和抗冲击能力的同时具有较佳的保径能力，以在深井作业中降低换刀频率，提高经济效益。


技术实现要素：

5.本实用新型所解决的技术问题在于提供一种螺旋式孕镶金刚石钻头，以解决上述技术背景中的缺陷。
6.本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
7.螺旋式孕镶金刚石钻头，包括钻头体，所述钻头体的下部设置有装配部，所述钻头体通过装配部与钻探设备装配连接；
8.所述钻头体的上端外围环面上成型有多个保径体，所述钻头体在位置相邻的保径体之间成型有排屑槽；所述保径体包括第一类保径体以及第二类保径体，第一类保径体和第二类保径体均为向钻头体表面外凸的螺旋结构，且第一类保径体以及第二类保径体在钻头体外环面上的轮廓线处于同一圆面上；
9.所述第一类保径体上成型有刀翼，所述刀翼在进刀侧具有外凸弧面，刀翼在该外凸弧面上成型有以若干聚晶金刚石复合片组合成型的切削面；并在切削面后部的第一类保径体上成型有多个第一类孕镶齿；
10.所述第二类保径体上成型有带上凸弧面的冠顶，并在所述冠顶上成型有多个第二类孕镶齿。
11.作为进一步限定，所述排屑槽为内凹弧面结构，且排屑槽的横截面尺寸自上而下连续增加以提高排屑槽的排屑能力。
12.作为进一步限定，所述钻头体上还设置有水孔，所述水孔包括第一类水孔以及第二类水孔，所述第一类水孔与所述排屑槽的数量一致，成型于所述排屑槽内侧的钻头体上；而所述第二类水孔成型于钻头体表面上对应第一类水孔内侧的空隙位置上；
13.所述第一类水孔为直孔；而所述第二类水孔为出口朝向钻头体外圆周刀翼侧的斜孔。
14.作为进一步限定，所述第一类孕镶齿具有突出第一类保径体表面的顶面；所述第二类孕镶齿具有突出第二类保径体表面的顶面。
15.作为进一步限定，所述第一类孕镶齿与所述第二类孕镶齿结构一致，下部为圆柱体，上部为与圆柱体对接为一体的半球面。
16.作为进一步限定，所述第一类保径体上组成切削面的聚晶金刚石复合片在切削面方向上的单片宽度为13～15mm，而所述第一类孕镶齿的直径为18～22mm。
17.有益效果：本实用新型的螺旋式孕镶金刚石钻头对中硬地层有较佳的适用性，其第一类保径体上切削面与第一类孕镶齿组合的保径能力强，配合带第二类孕镶齿的第二类保径体能在中硬地层的钻进中能获得较高的机械钻速，抗冲击能力和攻击能力，同时配合第一类保径体与第二类保径体的双螺旋结构能有效提高钻头在钻进过程中的稳定性，使其在中硬地层中钻进时即便在较长换刀间隙条件下相比于常规带直线形保径体的金刚石钻头依然具有较长的使用寿命。
附图说明
18.图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。
19.其中：1、第一类保径体；2、排屑槽；3、第二类保径体；4、第二类孕镶齿；5、第一类水孔；6、第二类水孔；7、切削面；8、第一类孕镶齿；9、钻头体。
具体实施方式
20.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
21.参见图1的一种螺旋式孕镶金刚石钻头的较佳实施例，在本实施例中，螺旋式孕镶金刚石钻头的主体为45号钢成型的钻头体9，该钻头体9的下部成型有装配部，该装配部可以标准件，也可以为根据实际钻探设备需求改进的非标件，仅以能将钻头体9在对应的钻探设备上进行装配连接并实现旋转钻进功能即可。
22.该钻头体9与市面上其他钻头结构一样，其截面为圆形，并在钻头体9的圆形截面顶面上成型有六个保径体，六个保径体包括三个第一类保径体1以及三个第二类保径体3，第一类保径体1与第二类保径体3错位设备，并均匀分布于钻头体9顶面对应的截面圆上；第一类保径体1和第二类保径体3均为向钻头体9表面外凸的螺旋结构，第一类保径体1与第二类保径体3作为螺旋结构的旋向一致，且该旋向使得第一类保径体1具有向进刀侧方向(在本实施例中为逆时针方向)外凸的弧面；第一类保径体1以及第二类保径体6在钻头体9外环面上的外轮廓线处于同一个大于钻头体9外径的圆面上。
23.第一类保径体1上成型有对应第一类保径体1上进刀侧外凸弧面的刀翼，该刀翼上成型有以十片聚晶金刚石复合片并列组合成型的切削面7，而组成切削面7的这十片聚晶金
刚石复合片尺寸一致，厚度为3mm，并在切削面方向上的单片宽度为15mm。
24.每个第一类保径体1在切削面7后部3mm位置均成型有两个第一类孕镶齿8，这两个第一类孕镶齿8中位置靠外的一个直径为18mm，而位置靠内的一个直径为20mm，并在切削面7对应钻头体9的截面圆心侧1.5mm位置成型还有一个直径为18mm的第一类孕镶齿8，这三个第一类孕镶齿8具有突出第一类保径体1表面的顶面，第一类孕镶齿8埋入第一类保径体1内的部分为圆柱体，而探出第一类保径体1表面的部分为与下部圆柱体对接为一体的半球面。
25.第二类保径体6上成型有带上凸弧面的冠顶，并在冠顶面上成型有七个如图所示样式排列的直径为18mm的第二类孕镶齿4，这七个第二类孕镶齿4具有突出第二类保径体3表面的顶面，而相对应的，第二类孕镶齿4埋入第二类保径体3内的部分为圆柱体，而探出第二类保径体3表面的部分为与下部圆柱体对接为一体的半球面。
26.在本实施例中，钻头通过第一类保径体1和第二类保径体3组成的钻进结构来进行钻进作业，其上对应的第一类孕镶齿8以及第二类孕镶齿4为人造金刚石颗粒制成，在钻压作用下第一类孕镶齿8以及第二类孕镶齿4使地层中的岩面处于极高的应力状态下使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性，进而在切削面7扭矩作用下使钻头体切削破岩并吃入地层。
27.而在上述过程中，第一类孕镶齿8与第二类孕镶齿4的组合使得中硬地层的岩面在极高应力状态下钻头体9的表面具有更佳的工作稳定性及其攻击能力，在此情况下，切削面7与不同直径第一类孕镶齿8的布齿条件下使钻头在中、硬地层的钻进中能获得较高的机械钻速，并较大幅度提高切削面7上切削齿聚晶金刚石复合片的攻击能力和抗冲击能力，在保证切削性能的情况下，延长其使用寿命。
28.在本实施例中，六个保径体中位置相邻的第一类保径体1与第二类保径体3之间还成型有排屑槽2，即钻头体9的顶面上成型有六个排屑槽2，这六个排屑槽2在向钻头体9表面向内侧凹陷，且凹陷的排屑槽2的横截面尺寸自上而下连续增加以提高排屑槽2的排屑能力。
29.同时，为保证金刚石钻头的连续作业性能，在钻头体9的顶面上还设置有两组水孔结构，即对应图中的第一类水孔5以及第二类水孔6，其中，第一类水孔5设置于排屑槽3内侧，即对应位置相邻的第一类保径体1与第二类保径体3之间的位置；同时，第二类保径体3具有短于第一类保径体1的长度尺寸，以在钻头体9上对应第二类保径体3内侧短出的位置空间中成型第二类水孔6。在本实施例中，第一类水孔5为低压水孔，其孔型为直孔，以使得其在连接水槽时，喷出水从第一类水孔5以直线方式向纸外喷出；而第二类水孔6为高压水孔(即第二类水孔6的出水水压大于第一类水孔5的出水水压)，其孔型为出口朝向钻头体9的外圆周刀翼侧的斜孔，以使得其在连接水槽时，喷出水从第二类水孔6以斜向方式向钻头体9外圆周刀翼侧喷出；第一类水孔5与第二类水孔6的组合使得刀翼在内外两侧形成高低压流场，使得水流能用于冷却外还能有利于岩屑的顺利排出，而通过刀翼的切削量配比水槽的过流面积也能提高钻头对高机械钻速的承受能力。
30.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本技术所附权
利要求书所限定的保护范围之内。