取芯钻头制造技术

一种可以在钻孔中改进钻进效率和延长钻头使用寿命的超硬磨料取芯钻头，包括位于前端的圆柱管形钢体、和位于后端的与所述的圆柱管形钢体成为一体并用于将取芯钻头安装于钻机的旋转主轴的钻头柄，所述的圆柱管形钢体的端部沿轴向伸出至少一个具有预定长度和高度的扇形节块，所述的扇形节块包括按预定的高度设置的多个齿节，所述的各个齿节中的至少一个沿取芯钻头的径向向外或向内伸出，并且所述的各个齿节的表面由粘接金属粘接了单层的超硬磨料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术相关于一种超硬磨料取芯钻头，可应用于石材、玻璃、陶瓷等 材料的钻孔加工。
技术介绍
对于硬脆性材料，例如玻璃、石材、陶瓷和耐火材料等的钻孔加工，采用 常规的金属切削钻头是不能进行加工的，例如钢质麻花钻或硬质合金钻头。只 有采用特殊设计的超硬磨料钻头才能实施加工，材料硬度为最高级别的超硬磨 料对加工提供了耐用的切削刃。总体来说，超硬磨料取芯钻头包括一个圆柱管形钢体，该圆柱管形钢体一 端是带有超硬磨料的工作面，另一端构成一个连接柄，可以连接钻机对材料实 施钻进。在钻头使用中，取芯钻头的线速度一般较低(例如与圆锯片锯切线速 度30m/s相比，其线速度一般仅1 m/s-5m/s),因此在取芯钻头使用中磨料受到 了很大的剪切力。同时，当钻头的工作面钻入工件表面时，钻头在钻进过程中 磨料与工件呈连续接触，如果冷却和排屑不畅，易产生很高的磨擦热。这两方 面的客观因素使现有的取芯钻头存在使用方面的问题。目前常规的取芯钻头有两种， 一种是电镀超硬磨料取芯钻头，另一种是烧 结节块式超硬磨料取芯钻头。电镀取芯钻头的常规形式是通过电镀金属(例如 镍)直接将单层磨料把持于圆柱管形钢体端面，磨料在端面上呈高浓度分布。 在使用过程中，尽管初期钻进效率很高，但由于钻进过程中易受到高剪切力和 高磨擦热，使高浓度堆积的磨料产生钝化，进而使钻进效率很快下降。并由于 这类取芯钻头的单层磨料全部分布在同一工作面上，由于低转速附带来磨屑产 生的强力研磨，很容易使粘接金属磨损，造成磨料的脱落， 一旦出现磨料脱落， 钢体将与工件产生磨擦，产生极高的钻进阻抗，使电镀取芯钻头总体呈低的使 用寿命。另一方面，孕镶烧结节块式超硬磨料取芯钻头在使用中磨料将呈更替形式 的多层出露，这使取芯钻头具有长的使用寿命。但由于超硬磨料属于非金属材 料，采用粉末冶金技术很难以保证粘接金属对磨料实现整体包裹或对磨料产生 化学粘接，因此烧结的节块胎体对磨料只是产生了弱包镶。这使磨料在使用中处于低水平出露(一旦出露过髙将会产生无意义脱落)，因此限定了对材料的侵 入，钻进效率相对较低。同时，烧结取芯钻头一般要具有较厚的节块宽度和圆 管壁厚，来保证烧结节块的自身强度和焊接强度，避免在使用中节块断裂或焊 接失效。增加节块宽度意味着要增加材料切除量，这进一步对烧结节块式取芯 钻头的钻进效率提高构成了限制。此外，在取芯钻头制作过程中由于增加了焊 接步骤，使节块式取芯钻头的精度容易受到影响(例如节块的焊接定位精度和 钢体的热变形)，进而在取芯钻头初期使用时容易在工件的孔边沿产生崩边，影 响钻孔的精度和孔的外观质量。因此，对现有的超硬磨料取芯钻头还存在着改进的需要。
技术实现思路
本技术目的是提出一种新颖的超硬磨料取芯钻头，取芯钻头整体提髙 了磨料的使用率，在使用中体现出高钻进效率、长寿命的特征。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是 一种可以在钻孔中改 进钻进效率和延长钻头使用寿命的超硬磨料取芯钻头，包括位于前端的圆柱管 形钢体、和位于后端的与所述的圆柱管形钢体成为一体并用于将取芯钻头安装 于钻机的旋转主轴的钻头柄，所述的圆柱管形钢体的端部沿轴向伸出至少一个 具有预定长度和高度的扇形节块，所述的扇形节块包括按预定的高度设置的多 个齿节，并且所述的各个齿节的表面由粘接金属粘接了单层的超硬磨料，所述 的各个齿节中的至少一个沿取芯钻头的径向向外或向内伸出。本技术以一种简单而有效的方式体现了一种独特的特征组合，对硬脆 性材料产生出最佳钻进性能。本技术与现有技术相对比具有以下优点(1) 通过取芯钻头主切削面的齿节交错，为冷却液和排屑提供了畅通的排放通道， 改进了钻进性能；(2)通过取芯钻头的齿节交错，在主切削面上交替分布了超 硬磨料，这种有效的热分散形式防止了主切削面产生高磨擦热；(3)通过以上 措施取得的效果，使得扇形节块上粘接金属粘接的单层超硬磨料，在使用中按 扇形节块的髙度方向，呈现出"出露一磨损一脱落一出露"的自循环，使取芯 钻头兼具了单层钻头的高效率特征和孕镶钻头的长寿命特征；(4)通过在齿节 主切削面上按取芯钻头旋转方向形成5° -90°负角的主切削面坡面，在使用初 期减小了取芯钻头与工件的接触面积，减轻工件的孔边沿产生崩边，使钻头顺 利的通过磨合期；(5)由于取芯钻头的超硬磨料不经过节块焊接的二次受热，因此减轻了磨料品质的热衰减，并提髙了取芯钻头的形位精度。使用证明，本技术的超硬磨料取芯钻头在使用性能方面远超出目前常 规使用的超硬磨料取芯钻头。附图说明图1为轴测图，从底侧方向示意性表示了本技术的超硬磨料取芯钻头； 图2为轴测图，从顶侧方向示意性表示了图l所示的超硬磨料取芯钻头； 图3为轴测图，表示了本技术的另一种方案；图4为轴测图，表示了图l所示取芯钻头，按取芯钻头旋转方向形成带负 角的主切削面坡面；图5为轴测图，表示了本技术的又一种方案； 图6为剖视图，表示了本技术在钻孔加工中的状态；图7A、图7B、图7C和图7D,分别以取芯钻头的端向视图，示意性表示 了取芯钻头扇形节块径向伸出齿节的一些变化方案；图8A、图8B、图8C和图8D，分别以取芯钻头的端向局部放大视图，表 示了取芯钻头扇形节块径向伸出的一些变化方案；图9A、图9B和图9C为沿图4的N方向取芯钻头端面展开局部放大视图， 表示了按取芯钻头旋转方向形成带负角的主切削面坡面的一些变化方案；图中1、圆柱管形钢体；2、钻头柄；3、通水孔；4、水口； 5、外伸出齿 节；6、内伸出齿节；8、圆柱管形钢体外壁；9、圆柱管形钢体内壁；10、取 芯钻头；11、扇形节块；12、主切削面；13、外侧切削面；14、内侧切削面； 15、工件；16、原位齿节；17、圆柱管形钢体中径；18、超硬磨料；19、粘接 金属；20、加固筋；21、主切削面顶面；22、主切削面坡面；23、主切削面前 侧面；24、主切削面后侧面；25、齿节侧凹槽；26、齿节顶凹槽。具体实施方式现参见附图来对本技术进行进一步详细的描述。图1和2的轴测图，分别从底面和顶面方向示意性表示了本技术粘接 有超硬磨料18的取芯钻头10的一个典型方案。图1从底面方向示意性表示了 取芯钻头IO包括前端的一个圆柱管形钢体1,和后端与圆柱管形钢体l成为一 体的钻头柄2。钻头柄2可安装于钻机的旋转主轴，钻头柄2的中心有一个通水孔3 (参见图6)，在使用时可通过通水孔3对取芯钻头10内部供给冷却液。其 中，在圆柱管形钢体1的端部沿轴向伸出了六个等间隔分布的、具有预定长度 和髙度的扇形节块11，各扇形节块11均包括按预定的高度分布的四个齿节一_ 两个按取芯钻头10的径向向外伸出的外伸出齿节5、两个按取芯钻头10的径向 向内伸出的内伸出齿节6，所述的两个外伸出齿节5、两个内伸出齿节6交错分 布，以此构成具有交错齿节的取芯钻头10。各外伸出齿节5、内伸出齿节6的 表面由粘接金属19粘接了单层的超硬磨料18。图2从顶面方向示意性表示了取芯钴头10的切削工作面。图示的取芯钻头 IO的切削工作面由等间隔的六个水口 4和六个分段扇形节块11组成。在使用中， 水口 4起到了冷却和排屑通道的作用，扇形节块ll起到了切削作用。当水口 4 数量确定时，宽水口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘接有超硬磨料的取芯钻头，包括位于前端的圆柱管形钢体、和位于后端的与所述的圆柱管形钢体成为一体并用于将取芯钻头安装于钻机的旋转主轴的钻头柄，所述的圆柱管形钢体的端部沿轴向伸出至少一个具有预定长度和高度的扇形节块，所述的扇形节块包括按预定的高度设置的多个齿节，并且所述的各个齿节的表面由粘接金属粘接了单层的超硬磨料，其特征在于：所述的各个齿节中的至少一个沿取芯钻头的径向向外或向内伸出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马若飞，
申请(专利权)人：马若飞，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]