一种带球头齿面的金刚石复合片钻头的制作方法

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1.本实用新型涉及金刚石钻头技术领域，具体涉及一种带球头齿面的金刚石复合片钻头。

背景技术：

2.在现有技术中，对于地质勘探，水利水电等基础工程中经常需要对岩层进行钻切处理，其处理过程中需要使用金刚石钻头进行作业，针对软硬交错，千变万化的岩层，各钻头厂家为了使钻头与岩层以及使用效果具有较好的适应性，一般都会设计出具有不同型号和品类的钻头。
3.对于一些中、高硬度岩层的非取样作业，需要钻头具有高强度、高耐磨和抗冲击的性能，且由于在复杂岩层中金刚石钻头在钻进过程中要承受很复杂振动、冲击和碰撞的反作用力，这使得现有单一齿型/刃面结构的金刚石钻头由于需要配合钻屑的排出，设置于外环的钻齿数量受到限制，使得其在使用时容易出现局部磨损较快的问题，不利于冲击岩层的同时也会在一定程度上会影响了钻进效率，另外，使得单一齿型/刃面结构的金刚石钻头在高转速的情况下损坏几率也较大，会在一定程度上影响钻头的使用寿命。

技术实现要素：

4.本实用新型所解决的技术问题在于提供一种带球头齿面的金刚石复合片钻头，以解决上述技术背景中的缺陷。
5.本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
6.一种带球头齿面的金刚石复合片钻头，包括钻头基体，所述钻头基体的底部成型有装配部，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，所述钻头基体的顶部成型有第一钻切部以及第二钻切部；
7.所述第一钻切部包括第一钻切基座，所述第一钻切基座具有半球形顶面，并在所述半球形顶面上嵌装有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；
8.所述第二钻切部包括第二钻切基座，所述第二钻切基座为环形，其上表面上间隔成型有多个截面为扇环形的装配座，每个装配座的顶面上均成型有斜面槽，并在斜面槽内嵌镶有聚晶金刚石复合片。
9.作为进一步限定，所述第一钻切基座与所述第二钻切基座与所述钻头基体为45号钢一体成型制成。
10.作为进一步限定，所述第二钻切基座上位置相邻的装配座之间预留有间隙槽作为排屑槽。
11.作为进一步限定，所述第一钻切基座与所述第二钻切基座之间成型有环形间隙槽，所述环形间隙槽为盲槽，并在槽底成型有间隔设置的水孔；
12.所述第二钻切基座上的装配座底部设置有与所述环形间隙槽相连通的连通孔作为辅助排屑孔/排水孔。
13.作为进一步限定，所述第二钻切基座具有高出第一钻切基座的顶面。
14.作为进一步限定，所述第一钻切部上成型的金刚石孕镶齿有两组，两组金刚石孕镶齿以所述第一钻切基座半球形顶面的顶点为圆心同心排布，且位置靠外的一组金刚石孕镶齿的齿径和齿高大于位置靠内一组金刚石孕镶齿。
15.作为进一步限定，所述金刚石孕镶齿的下部为柱体，上部具有凸起部，所述柱体为圆柱体或者矩形截面柱体，金刚石孕镶齿通过下部柱体嵌装于所述第一钻切基座中；而所述凸起部为半球面凸起或者剖面为半圆形的弧顶凸起，且所述凸起部整体高于所述第一钻切基座表面。
16.作为进一步限定，所述金刚石孕镶齿的胎体硬度大于40hrc，而所述聚晶金刚石复合片的胎体硬度小于所述金刚石孕镶齿的胎体硬度。
17.有益效果：本实用新型的带球头齿面的金刚石复合片钻头通过带金刚石孕镶齿的第一钻切部与带聚晶金刚石复合片的第二钻切部进行配合，其通过金刚石孕镶齿挤压岩层，使岩层中的岩面处于极高的应力状态下使岩石发生岩性转变，能够高效软化岩层块，使其由脆性变为塑性，进而在扭矩作用下使聚晶金刚石复合片削破岩片并吃入岩层；同时其受力面设计合理，能在高转速条件下达到减小钻切摩擦力、增加排屑和冷却能力的目的，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，在中、硬度的复杂岩层中钻进时，具有较佳的钻探效率，而且配合钻体结构能够快速冲掉钻探过程中形成的碎屑和钻齿段上的碎屑。
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、第二钻切基座；2、排屑槽；3、装配座；4、内圈金刚石孕镶齿；5、外圈金刚石孕镶齿；6、聚晶金刚石复合片；7、连通孔；8、第一钻切基座；9、水孔；10、钻头基体；11、隔块；12、水腔；13、螺纹装配部。
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的一种带球头齿面的金刚石复合片钻头的较佳实施例，在本实施例中，该金刚石复合片钻头的主体为由45号钢成型的钻头基体10，该钻头基体10的下部成型有螺纹装配部13，该螺纹装配部13用于与钻探用的主设备装配连接，以通过并实现钻头的旋转钻进功能；钻头基体10以及螺纹装配部13内具有水腔，水腔在钻头装配后与高压供水管路相连，而在水腔12顶面则衬装有一块与水腔12截面相匹配的隔块11。
22.钻头基体10与市面上其他钻头结构一样，其截面为圆形，并在钻头基体10的顶部成型有刀头组件，该刀头组件包括第一钻切部以及第二钻切部。
23.在本实施例中，第一钻切部包括作为基体的第一钻切基座8，该第一钻切基座8为一个半球体结构，而第二钻切部包括作为基体的第二钻切基座1，第二钻切基座1整体为一个外包第一钻切基座8并与第一钻切基座8同心设置的筒体结构；第一钻切基座8、第二钻切基座1为与钻头基体10同材质的45号钢成型一体，且第二钻切基座1的半球面顶面具有高出
第一钻切基座8顶面8mm的高度。
24.第一钻切基座8的半球体结构表面成型有两组金刚石孕镶齿，两组金刚石孕镶齿均呈环状设置，并以第一钻切基座8半球形顶面的顶点为圆心同心排布，其内侧为内圈金刚石孕镶齿4，外侧为外圈金刚石孕镶齿5；在本实施例中，内圈金刚石孕镶齿4共八颗，外圈金刚石孕镶齿5共六颗，且外圈金刚石孕镶齿5的齿径和齿高大于内圈金刚石孕镶齿4的齿径和齿高。
25.在本实施例中，内圈金刚石孕镶齿4与外圈金刚石孕镶齿5的结构相似，均包括下部埋嵌结构以及上部的半球面凸起，其下部埋嵌结构为圆柱体，而半球面凸起与圆柱体的顶面相匹配，并凸出第一钻切基座8的球体表面，使得内圈金刚石孕镶齿4与外圈金刚石孕镶齿5的结构样式如图所示，而通过调整外圈金刚石孕镶齿5与内圈金刚石孕镶齿4的齿径和齿高，使得内圈金刚石孕镶齿4与外圈金刚石孕镶齿5的齿顶面与第一钻切基座8的半球体结构顶点处于同一平面以形成协同作业面，不仅能够高效软化岩层块，也能提高提高钻齿段钻探效率。而在另外的实施例中，内圈金刚石孕镶齿4与外圈金刚石孕镶齿5也可以采用另外的齿结构，这种齿结构的下部埋嵌结构为矩形截面柱体，而半球面凸起则通过与下部埋嵌结构的矩形截面柱体顶面相匹配的剖面为半圆形的弧顶凸起进行替换，其使用效果类似。
26.第二钻切基座1的环面上设置有多个装配座3，这些装配座3的截面为扇环形结构，并在顶面上成型有斜面槽，该斜面槽中嵌镶有聚晶金刚石复合片6，通过斜面槽装配的聚晶金刚石复合片6具有斜向的进刀面，以方便对通过两组金刚石孕镶齿软化后的岩层进行切削钻进。而为了方便在岩层块软化后进行作业，第二钻切基座1高出第一钻切基座8的顶面，且成型于第一钻切基座8上的内圈金刚石孕镶齿4与外圈金刚石孕镶齿5的胎体硬度为45hrc，而聚晶金刚石复合片6的胎体硬度为40hrc。
27.第二钻切基座1上位置相邻的装配座3之间成型有排屑槽2；同时在第一钻切基座8与第二钻切基座1之间成型有环状的盲槽作为环形间隙槽，而在该环形间隙槽的槽底面对应环面上间隔设置有穿过环形间隙槽槽底以及隔块11以实现与水腔12相连的水孔9。在本实施例中，这种间隔设置的切削面能有效减少聚晶金刚石复合片6作为切削结构与岩层的接触面积，提高切削结构的冲击性能以及钻头整体的钻探效率，同时通过排屑槽2配合水孔9上的高压出水能够快速冲掉钻探过程中形成的碎屑和钻齿段上的碎屑。
28.另外，在本实施例中，为了优化上述排屑效果，在第二钻切基座1上装配座3的底部设置有与环形间隙槽相连通的连通孔7，该连通孔7通过与环形间隙槽相连通可以在水孔9上高压出水的辅助下在第二钻切基座1的外侧面上进行辅助排水和排屑，以使得水孔9更好地发挥其作用来将钻探过程中部分粘滞在第一钻切基座8表面以及环形间隙槽中的碎屑沿环形间隙槽经从连通孔7冲洗后快速排出。
29.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。

技术特征：

1.一种带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，包括钻头基体，所述钻头基体的底部成型有装配部，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，所述钻头基体的顶部成型有第一钻切部以及第二钻切部；所述第一钻切部包括第一钻切基座，所述第一钻切基座具有半球形顶面，并在所述半球形顶面上嵌装有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；所述第二钻切部包括第二钻切基座，所述第二钻切基座为环形，其上表面上间隔成型有多个截面为扇环形的装配座，每个装配座的顶面上均成型有斜面槽，并在斜面槽内嵌镶有聚晶金刚石复合片。2.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第一钻切基座与所述第二钻切基座与所述钻头基体为45号钢一体成型制成。3.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第二钻切基座上位置相邻的装配座之间预留有间隙槽作为排屑槽。4.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第一钻切基座与所述第二钻切基座之间成型有环形间隙槽，所述环形间隙槽为盲槽，并在槽底成型有间隔设置的水孔。5.根据权利要求4所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第二钻切基座上装配座底部设置有与所述环形间隙槽相连通的连通孔。6.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第二钻切基座具有高出第一钻切基座的顶面。7.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述第一钻切部上成型的金刚石孕镶齿有两组，两组金刚石孕镶齿以所述第一钻切基座半球形顶面的顶点为圆心同心排布，且位置靠外的一组金刚石孕镶齿的齿径和齿高大于位置靠内一组金刚石孕镶齿。8.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述金刚石孕镶齿的下部为柱体，上部具有凸起部，所述柱体为圆柱体或者矩形截面柱体，金刚石孕镶齿通过下部柱体嵌装于所述第一钻切基座中；所述凸起部为半球面凸起或者剖面为半圆形的弧顶凸起；所述凸起部整体高于所述第一钻切基座表面。9.根据权利要求1所述的带球头齿面的金刚石复合片钻头，其特征在于，所述金刚石孕镶齿的胎体硬度大于40hrc，而所述聚晶金刚石复合片的胎体硬度小于所述金刚石孕镶齿的胎体硬度。

技术总结

本实用新型公开了一种带球头齿面的金刚石复合片钻头，其包括钻头基体，钻头基体的底部成型有装配部，顶部设置有刀头组件，刀头组件的顶面上成型有第一钻切部以及第二钻切部；第一钻切部包括第一钻切基座，第一钻切基座具有半球形顶面，并在半球形顶面上嵌装有顶面向上凸起的金刚石孕镶齿；第二钻切部包括第二钻切基座，第二钻切基座为环形，其上表面上间隔成型有多个截面为扇环形的装配座，每个装配座的顶面上均成型有斜面槽，并在斜面槽内嵌镶有聚晶金刚石复合片。本实用新型在中-硬岩层中钻进时具有适配速度快、进尺多、寿命长、工作平稳的优点。稳的优点。稳的优点。