CN101737011A - 胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油、地质、煤炭钻井用钻头的烧结模具，更具体地说，公开了一种胎体聚晶金刚石复合片钻头的烧结模具。本发明中的胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具的烧结底膜上采用石墨替代齿，通过调整石墨替代齿的高度和角度控制钻头的空间结构参数；通过调整石墨替代齿在烧结底模上的排列形状控制PDC钻头的布齿密度和刮刀形状。
Description
技术领域
本发明公开了一种石油、地质、煤炭钻井用钻头的烧结模具加工方法，更具体地说，公开了一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具。
背景技术
PDC钻头(聚晶金刚石复合片)切削齿的空间结构参数的控制技术是衡量PDC钻头模具优劣的主要指标。PDC钻头的空间结构由三个基本参数确定：切削齿的切削角度、切削齿的侧转角、切削齿的出刃高度。如图1所示，切削齿的切削角1是切削齿绕水平直径线旋转一个角度，切削齿切削平面和切削齿轴线所成的角；切削齿的出刃高度2是切削齿在固结体外部分的高度。如图2所示，切削齿的侧转角1是切削齿中心与钻头旋转中心的连线与切削齿水平直径之间的夹角。
公知的PDC钻头结构基本如图3所示，在钻头体1头部延伸出一片状的钻头刀翼2，钻头刀翼2的端面上预先设置有若干内凹的凹坑。PDC钻头的切削齿可分为两部分：焊接部分3和出刃部分4。该凹坑的形状尺寸与切削齿的焊接部分3相对应，将切削齿的焊接部分3嵌在凹坑内进行焊接，使钻头的切削齿稳固地固定在钻头刀翼2的端面上。
上述模具加工方法请参阅图4，是利用五轴连动铣床在预制的钻头烧结底具2上铣出PDC钻头切削齿的空间位置和形状，然后将与PDC切削齿形状、尺寸一致的切削齿石墨替代块1粘贴在铣切出的凹坑内定位，从而形成PDC钻头烧结模具。这种方法存在以下问题：从加工角度，必须利用五轴连动铣床加工，加工工艺复杂，同时由于钻头模具形状复杂，某些部位的切削齿即使用五轴连动铣床也无法加工，因此加工精度难以控制。如果不采用五轴连动的数控铣床加工模具，则切削齿的空间位置难以保证精度，且加工工艺复杂。钻头设计角度，钻头冠部形状、布齿密度都受到限制；另外这种加工方法一套模具只能加工一个钻头，材料利用率低，不利于批量生产，造成材料的巨大浪费，同时大量报废的石墨模具对环境造成污染。
本发明将切削齿的出刃部分在石墨替代齿上加工去除，形成如图6的结构，石墨替代齿的铣切高度1为切削齿的出刃高度，铣切角度2为切削齿的切削角度。根据设计要求在石墨底模上将石墨替代齿的位置画出，侧转角由划线位置确定。石墨替代齿在底模上的排列形状控制PDC钻头的布齿密度和刮刀形状。与文件1公开的方法相比，本发明对于PDC钻头切削齿空间结构参数控制精度高，石墨替代齿的采用方法更具有创造性，烧结模具的加工方法简单易用。
发明内容
本发明中的胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，在钻头烧结模具的烧结底膜上切削齿焊接部分采用石墨替代齿的方法，工艺简单，可以保证钻头的空间结构参数的精确度，模具可用多次使用，有利于批量生产。
一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，所述胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具的烧结底膜上采用石墨替代齿，通过调整石墨替代齿的高度和角度控制钻头的空间结构参数；通过调整石墨替代齿在烧结底模上的排列形状控制钻头的布齿密度和刮刀形状。
所述石墨替代齿的高度和钻头切削齿的出刃高度的尺寸一致。
所述石墨替代齿的角度和钻头切削齿的切削角、侧转角的角度一致。
所述石墨替代齿在烧结底模上的排列形状控制钻头的布齿密度和刮刀形状。
附图说明
图1为PDC钻头切削齿切削角和出刃高度的示意图。
图2为PDC钻头切削齿侧转角的示意图。
图3为目前PDC钻头及切削齿的示意图。
图4为传统加工方法加工钻头烧结模具的示意图。
图5为本发明钻头烧结模具的示意图。
图6为本发明石墨替代齿示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
如5所示，根据钻头设计要求在钻头烧结底模2上将石墨替代齿的位置画出，侧转角由划线位置确定，再将制作出的石墨替代齿1粘贴在标记位置上，形成图5的结构，即完成钻头模具的加工。
如图6所示，在石墨替代齿的加工过程中，石墨替代齿的铣切高度1为切削齿的出刃高度，石墨替代齿的铣切角度2为切削齿的切削角。
最后所说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳的实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，其特征在于：所述胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具的烧结底膜上采用石墨替代齿，通过调整石墨替代齿的高度和角度控制钻头的空间结构参数；通过调整石墨替代齿在烧结底模上的排列形状控制钻头的布齿密度和刮刀形状。
2.根据权利要求1中所述的胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，其特征在于：所述石墨替代齿的高度和钻头切削齿的出刃高度的尺寸一致。
3.根据权利要求1中所述的胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，其特征在于：所述石墨替代齿的角度和钻头切削齿的切削角、侧转角的角度一致。
4.根据权利要求1中所述的胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具，其特征在于：所述石墨替代齿在烧结底模上的排列形状控制钻头的布齿密度和刮刀形状。
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