CN219012492U - 金刚石孕镶齿复合钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金刚石孕镶齿复合钻头，其包括钻头基体，钻头基体顶部设置有刀头，刀头包括刀头座以及成型于刀头座顶部的切削面；刀头座与钻头基体一体成型；切削面包括多个切削单元，位置相邻的切削单元之间成型有缺口槽；切削单元与刀头筒体结构相匹配，包括切削部以及破碎部，切削部包括两个切削刃，两个切削块上均成型有刃面，且两个切削块上的刃面为处于同一直线上的斜刃，两个切削块之间还成型有间隙槽，破碎部成型有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；金刚石孕镶齿的顶面比切削刃的顶面高2～3mm。本实用新型通过槽、斜刃和金刚石孕镶齿的组合能有效提高钻头的钻进效率，扩大钻头与不同岩层的适应范围，并提高钻头的使用寿命。

Description

金刚石孕镶齿复合钻头

技术领域

本实用新型涉及孕镶金刚石钻头，具体涉及一种适用于软到中硬地层金刚石孕镶齿复合钻头。

背景技术

在现有技术中，对于地质勘探，水利水电等基础工程中对硬质岩层的钻切、钻孔、取样作业主要通过用金刚石钻头实现的。针对软硬交错，千变万化的岩层，各钻头厂家为了使钻头与地层具有较好的适应性，一般都采用5-6种不同耐磨性胎体和多种唇面形状的钻头，这给钻头制造厂商和钻头使用者都带来不便，制造厂商需要加工多种胎体硬度、多种唇面形状的钻头，而使用者针对不同的地质层面，需要停止钻探，更换钻头，影响效率。

基于上述原因，申请人的在先申请专利中公开了一种分层式孕镶金刚石钻头(ZL02279738.6)，这种钻头整体呈套筒状结构，包括基体，非工作层，工作层，基体与工作层之间通过非工作层连接，其中工作层由多个尖齿形成层和多个沟槽形成层组成，尖齿形成层与沟槽形成层间隔分布，尖齿形成层与沟槽形成层的下部共同形成一个完整的平面。其分层式钻头结构可使钻头在与岩层接触的工作过程中自动形成尖齿和沟槽，这种尖齿的形成，使钻头变得更加锋利，因而可提高钻进效率，是一种钻进速度快，钻头寿命长，适应范围广的广谱钻头。但这种钻头的尖齿形成层结构稳定性相对较差，在实际使用过程中存在使用寿命较短的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种金刚石孕镶齿复合钻头，可用于解决上述技术背景中的缺陷。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种金刚石孕镶齿复合钻头，包括钻头基体，所述钻头基体顶部设置有刀头，所述刀头为筒体结构，包括刀头座以及成型于刀头座顶部的切削面；

所述刀头座与钻头基体一体成型；

所述切削面包括多个切削单元，位置相邻的切削单元之间成型有缺口槽；所述切削单元与刀头筒体结构相匹配，包括切削部以及破碎部，所述切削部包括两个独立的切削块，两个切削块上均成型有刃面，且两个切削块上的刃面为处于同一直线上的斜刃，两个切削块之间还成型有间隙槽，所述破碎部成型有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；

所述金刚石孕镶齿的顶面比所述切削刃的顶面高2～3mm。

作为进一步限定，所述刀头座与钻头基体为45号钢一体成型制成。

作为进一步限定，所述钻头基体的下部成型有装配部，所述钻头基体通过装配部与驱动钻头基体转动的钻探设备装配连接。

作为进一步限定，所述刀头的筒体结构截面对应的内径为圆形，外径为正四边形，且在刀头筒体对应的四条直角边位置成型有过渡圆弧面；

所述刀头筒体截面对应正四边形的四个角位置以及四条边的中点位置成型有所述金刚石孕镶齿；

所述切削刃作为斜刃，其刃面与刀头筒体中圆形内径切线之间的夹角为锐角。

作为进一步限定，所述缺口槽在刀头对应筒体截面上的长度之和为刀头筒体截面周长的1/8～1/5。

作为进一步限定，所述金刚石孕镶齿的胎体硬度大于40HRC，而所述切削刃的胎体硬度小于所述金刚石孕镶齿的胎体硬度。

有益效果：本实用新型一种金刚石孕镶齿复合钻头通过对刀头进行结构分析，优化其结构受力，其通过将切削刃加宽配合两个切削刃之间的沟槽，以减少切削刃刃部与待钻切材料之间的接触面积，从而达到减小钻切摩擦力、增加排屑和冷却能力的目的，而切削刃设置为斜刃能优化刃面的受力，配合金刚石孕镶齿对待钻切材料的预冲击，能有效减小钻切阻力，避免采用直刃设计而容易出现的刃面切削高硬材料容易崩伤损坏的问题，可以在保证刀头的锋利度保障使用的安全性以及刀头的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。

其中：1、缺口槽；2、外侧切削块；3、间隙槽；4、刃面；5、内侧切削块；6、金刚石孕镶齿。

具体实施方式

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。

参见图1的一种金刚石孕镶齿复合钻头的较佳实施例，在本实施例中，金刚石孕镶齿复合钻头的主体为45号钢成型的钻头基体，该钻头基体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，仅以能将钻头基体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。

该钻头基体的顶部成型刀头座，刀头座用于装配钻进用的刀头部分，钻头基体在该刀头部分的俯视样式如图所示，该刀头部分整体为如图所示的筒体结构，该筒体结构截面对应的内径为圆形，而外径为正四边形，并在刀头筒体对应的四条直角边位置成型有过渡圆弧面。

刀头部分整体成型于钻头基体上，并与钻头基体一体成型，在刀头部分的正四边形外径与圆形内径上成型有对应槽位，以对钻进用的组合切削结构进行成型。该组合切削结构包括金刚石孕镶齿6以及切削块组合，一个金刚石孕镶齿6和一个切削块组合相贴合，并组成一个切削单元。而位置相邻的切削单元之间预留有一个缺口槽1，在本实施例中，缺口槽1总共为八个，且八个缺口槽1在筒体截面上的长度之和为刀头筒体截面周长的1/6，缺口槽1为排屑及卸力结构，同时还能有效减小组合切削结构与钻切材料之间的接触面积，从而达到减小钻切摩擦力、增加排屑和冷却能力的目的，这样就可以提高刀头的锋利度以及使用的安全性，有效解决了金刚石钻头由于其刀头结构缺陷而容易出现损坏的问题。

在本实施例中，金刚石孕镶齿6对应成型于正四边形外径与圆形内径之间环面上对应正四边形的四个角位置以及四条边的中点位置，对应成型于正四边形外径四角位置的金刚石孕镶齿6的长度大于对应成型于正四边形外径对应四条边中点位置的金刚石孕镶齿6，以使得金刚石孕镶齿6在筒体上不同位置具有较佳的装配间隙，金刚石孕镶齿6与钻头基体在内侧和外侧均预留有间隙以作为排屑空间。

而每个切削块组合均包括一个外侧切削块2和一个内侧切削块5，在筒体环面上不同位置的外侧切削块2和内侧切削块5根据筒体结构定制，以使得其能按照如图样式成型于钻头基体上后，外侧切削块2的外侧面与筒体的正四边形外径、内侧切削块5的内侧面与筒体的圆形内径相匹配(即如图所示样式)。每块外侧切削块2和每块内侧切削块5上均成型有刃面4，而同一切削块组合上的外侧切削块2和内侧切削块5上成型的刃面4处于同一直线上，该直线为斜线，且与刀头筒体结构的圆形内径的切线之间的夹角α为48°。

外侧切削块2与内侧切削块5共同组成切削部，且在外侧切削块2与内侧切削块5之间还成型有间隙槽3，在本实施例中，八个切削块组合中对应的间隙槽3处于同一圆环面上。该间隙槽3可以改变外侧切削块2以及内侧切削块5内外侧的受力以减小钻切阻力，增加排屑效果和散热效果，且倾斜、处于同一直线上的刃面4能在碎岩过程中将岩屑沿刃面4的斜线方向抛出，有利于端面散热和岩屑的及时排出。

金刚石孕镶齿6则作为破碎部成型于切削部后，并与切削部顶靠在一起，金刚石孕镶齿6的下部为矩形块体结构，而上部为向上凸出的弧顶结构。

本实施例的金刚石孕镶齿复合钻头在装配时，保证同一切削单元上切削部处于进刀侧，而破碎部处于出刀侧。

金刚石孕镶齿6、外侧切削块2与内侧切削块5均由采用粉末冶金工艺成型，其由金属粉末和金刚石颗粒混合均匀后经热压烧结成型，通过调整工艺以及使用的金刚石颗粒的晶粒形态来调整对应工艺成型的金刚石孕镶齿6、外侧切削块2、内侧切削块5的硬度，以使得金刚石孕镶齿6的胎体硬度大于40HRC，且对应的外侧切削块2以及内侧切削块5的胎体硬度小于所述金刚石孕镶齿6的胎体硬度，来获得更好的碎岩使用效果。

金刚石孕镶齿6、外侧切削块2、内侧切削块5在胎体烧结成型后嵌装于刀头部分的正四边形外径与圆形内径上成型有对应槽位来完成装配；装配时保证外侧切削块2与内侧切削块5的刃面4处于同一平面，而金刚石孕镶齿6的顶点比上述刃面4顶点高2～3mm即可。

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申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，包括钻头基体，所述钻头基体顶部设置有刀头，所述刀头为筒体结构，包括刀头座以及成型于刀头座顶部的切削面；

所述刀头座与钻头基体一体成型；

所述切削面包括多个切削单元，位置相邻的切削单元之间成型有缺口槽；所述切削单元与刀头筒体结构相匹配，包括切削部以及破碎部，所述切削部包括两个独立的切削块，两个切削块上均成型有刃面，且两个切削块上的刃面为处于同一直线上的斜刃，两个切削块之间还成型有间隙槽，所述破碎部成型有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；

所述金刚石孕镶齿的顶面比所述刃面的顶面高2～3mm。

2.根据权利要求1所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述刀头座与钻头基体为45号钢一体成型制成。

3.根据权利要求1所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述钻头基体的下部成型有装配部，所述钻头基体通过装配部与驱动钻头基体转动的钻探设备装配连接。

4.根据权利要求1所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述刀头的筒体结构截面对应的内径为圆形，外径为正四边形，且在刀头筒体对应的四条直角边位置成型有过渡圆弧面。

5.根据权利要求4所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述刀头筒体截面对应正四边形的四个角位置以及四条边的中点位置成型有所述金刚石孕镶齿。

6.根据权利要求4所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述刃面与刀头筒体中圆形内径切线之间的夹角为锐角。

7.根据权利要求1所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述缺口槽在刀头对应筒体截面上的长度之和为刀头筒体截面周长的1/8～1/5。

8.根据权利要求1所述的金刚石孕镶齿复合钻头，其特征在于，所述金刚石孕镶齿的胎体硬度大于40HRC，而所述刃面的胎体硬度小于所述金刚石孕镶齿的胎体硬度。

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