[發明專利]聚晶金剛石鉆頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201210362520.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103658769A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉敏
• 申請（專利權）人: 深圳市中天精密工具有限公司
• 主分類號: B23B51/02
• 分類號: B23B51/02;B23P15/32;B23K1/008
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 蔡民軍

技術領域

本發明涉及一種聚晶金剛石（PCD）鉆頭。此外，本發明還涉及制造該聚晶金剛石鉆頭的方法。

背景技術

如本領域內所已知的，鉆頭是用于形成孔或進行孔表面加工的刀具。因此，通常希望鉆頭能較長時間穩定地保證孔的一定尺寸精度和表面粗糙度。常用的鉆頭材料包括整體硬質合金鉆頭和高速鋼鉆頭。在一些高要求的孔加工過程中，現在大量使用整體硬質合金鉆頭。但對于某些高硬度、難加工的非金屬材料（如碳纖維）和有色金屬加工中，希望提供更高強度的鉆頭，例如聚晶金剛石（PCD）材料的鉆頭。

但是，現有的聚晶金剛石鉆頭通常是提供用于鉆井等領域，這種鉆頭直徑較大，并且一種通常的制造方式是直接在硬質合金刀體上鑲嵌上和成型有聚晶金剛石部分。例如中國實用新型專利ZL?201020061311.6中公開了一種金剛石鉆頭，包括工作層和分布在工作層中的PCD燒結體,所述的PCD燒結體為柱狀體或長方體形或圓柱形，分布排列在鉆頭的工作層胎體中，該鉆頭可廣泛應用于地質勘探、石油鉆井和工程勘察以及地質災害的治理中。這種鉆頭例如不適用于需要精確的加工尺寸的上述硬非金屬材料或有色金屬的加工（如鉆孔）中，并且其也不適用于加工或鉆探較小直徑的孔。

為此，希望提供一種鉆頭，其可適用于精確加工場合，而且也能夠造得直徑較小以便加工較小的孔。并且，最好該鉆頭具有良好的力學性能，并且對硬材料的加工不會明顯降低其力學性能或切削性能。

發明內容

對此，本發明提供一種構造成繞回轉軸線轉動的鉆頭，包括：沿所述回轉軸線延伸的剛性刀體；和焊接在所述剛性刀體末端上的沿所述刀體的徑向延伸的刀片，所述刀片限定出彼此平行且相反的第一側面和第二側面，在所述刀片的末端具有在垂直于所述回轉軸線的所述平面的投影傾斜于所述第一和第二側面且經過所述回轉軸線的橫刃。所述刀片包括由一層聚晶金剛石（PCD）層和一層硬質合金層層合而成的第一PCD刀片部和第二PCD刀片部，所述第一和第二PCD刀片部共同限定出一拼接界面，所述拼接界面布置成不與所述橫刃相交。在所述第一側面中限定出將第一PCD刀片部的硬質合金層與所述剛性刀體焊接的第一固定部分，在所述第二側面中限定出將第二PCD刀片部的硬質合金層與所述剛性刀體焊接的第二固定部分，其中所述第一固定部分與所述第二固定部分在垂直于所述回轉軸線的平面上看彼此關于所述回轉軸線基本旋轉對稱。

相比于現有技術的采用PCD鉆頭，本發明的鉆頭提供一種緊湊的結構，而且通過這樣的由兩個雙層PCD復合片（由PCD層和硬質合金層構成）構成的刀片能夠充分例如PCD復合片中PCD層的切削性能，并且還可借助于硬質合金層牢固地焊接緊固到刀體上。由于使用了這種拼接的兩個雙層PCD復合片，該PCD鉆頭還可具有相對較薄的厚度，并進而實現較小尺寸的鉆頭。而且通過使得拼接界面在刀片延伸方向上與橫刃偏置，即拼接界面避開橫刃，可以不明顯影響切削性能。

根據進一步優選的實施例，所述第一和第二PCD刀片部的PCD層具有相同的厚度，且硬質合金層也具有相同的厚度，其中所述第一PCD刀片部的硬質合金層外表面與第二PCD刀片部的PCD層的外表面平齊并限定出所述第一側面，所述第二PCD刀片部的硬質合金層外表面與第一PCD刀片部的PCD層的外表面平齊并限定出所述第二側面。通過這樣設置，兩片PCD刀片部的PCD層的厚度關于旋轉軸線將是旋轉對稱的，其中該厚度是沿橫向于刀片的延伸方向測得。這樣非常地有利于橫刃乃至整個刀片的受力對稱以及刀具壽命。

進一步優選地，所述剛性刀體具有用于容納所述刀片的一凹槽，其中所述第一和第二固定部分分別位于所述凹槽的相對的側壁中。

根據一個特別優選的實施例，所述剛性刀體包括硬質合金刀體。

優選地，所述焊接是真空對稱焊接。

根據進一步優選的實施例，所述刀片包括加工時首先切削工件的切削刃、位于所述切削刃之后的第一后角部和第二后角部以及位于切削刃之前的在所述第一和第二PCD刀片部的PCD層中分別限定出的前刀面，其中第一后角部具有在10°-15°范圍內的第一后角和小于等于0.05mm的后角寬度，且第二后角部具有在18°-25°范圍內的第二后角。在鉆頭的橫刃中還限定出了鉆頭的最末端，即鉆尖。

根據另一優選實施例，所述刀片具有朝末端方向漸縮的第一漸縮部分和與該第一漸縮部分相連的朝刀柄方向漸縮的第二微漸縮部分，所述第一漸縮部分在平行于所述側面的平面內限定出朝鉆尖方向的頂角，所述第二微漸縮部分具有在0.1/100至0.15/100范圍內的倒錐。