胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具的製作方法

2023-06-04 14:42:46 1

專利名稱：胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種石油、地質、煤炭鑽井用鑽頭的燒結模具加工方法，更具體地
說，公開了一種胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具。
背景技術：
PDC鑽頭(聚晶金剛石複合片)切削齒的空間結構參數的控制技術是衡量PDC鑽頭模具優劣的主要指標。PDC鑽頭的空間結構由三個基本參數確定切削齒的切削角度、切削齒的側轉角、切削齒的出刃高度。如圖l所示，切削齒的切削角l是切削齒繞水平直徑線旋轉一個角度，切削齒切削平面和切削齒軸線所成的角；切削齒的出刃高度2是切削齒在固結體外部分的高度。如圖2所示，切削齒的側轉角l是切削齒中心與鑽頭旋轉中心的連線與切削齒水平直徑之間的夾角。 公知的PDC鑽頭結構基本如圖3所示，在鑽頭體1頭部延伸出一片狀的鑽頭刀翼2，鑽頭刀翼2的端面上預先設置有若干內凹的凹坑。PDC鑽頭的切削齒可分為兩部分焊接部分3和出刃部分4。該凹坑的形狀尺寸與切削齒的焊接部分3相對應，將切削齒的焊接部分3嵌在凹坑內進行焊接，使鑽頭的切削齒穩固地固定在鑽頭刀翼2的端面上。
上述模具加工方法請參閱圖4，是利用五軸連動銑床在預製的鑽頭燒結底具2上銑出PDC鑽頭切削齒的空間位置和形狀，然後將與PDC切削齒形狀、尺寸一致的切削齒石墨替代塊1粘貼在銑切出的凹坑內定位，從而形成PDC鑽頭燒結模具。這種方法存在以下問題從加工角度，必須利用五軸連動銑床加工，加工工藝複雜，同時由於鑽頭模具形狀複雜，某些部位的切削齒即使用五軸連動銑床也無法加工，因此加工精度難以控制。如果不採用五軸連動的數控銑床加工模具，則切削齒的空間位置難以保證精度，且加工工藝複雜。鑽頭設計角度，鑽頭冠部形狀、布齒密度都受到限制；另外這種加工方法一套模具只能加工一個鑽頭，材料利用率低，不利於批量生產，造成材料的巨大浪費，同時大量報廢的石墨模具對環境造成汙染。 本發明將切削齒的出刃部分在石墨替代齒上加工去除，形成如圖6的結構，石墨替代齒的銑切高度1為切削齒的出刃高度，銑切角度2為切削齒的切削角度。根據設計要求在石墨底模上將石墨替代齒的位置畫出，側轉角由劃線位置確定。石墨替代齒在底模上的排列形狀控制PDC鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。與文件1公開的方法相比，本發明對於PDC鑽頭切削齒空間結構參數控制精度高，石墨替代齒的採用方法更具有創造性，燒結模具的加工方法簡單易用。

發明內容
本發明中的胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，在鑽頭燒結模具的燒結底膜上切削齒焊接部分採用石墨替代齒的方法，工藝簡單，可以保證鑽頭的空間結構參數的精確度，模具可用多次使用，有利於批量生產。 —種胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，所述胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具的燒結底膜上採用石墨替代齒，通過調整石墨替代齒的高度和角度控制鑽頭的空間結
構參數；通過調整石墨替代齒在燒結底模上的排列形狀控制鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。 所述石墨替代齒的高度和鑽頭切削齒的出刃高度的尺寸一致。 所述石墨替代齒的角度和鑽頭切削齒的切削角、側轉角的角度一致。 所述石墨替代齒在燒結底模上的排列形狀控制鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。


圖1為PDC鑽頭切削齒切削角和出刃高度的示意圖。 圖2為PDC鑽頭切削齒側轉角的示意圖。 圖3為目前PDC鑽頭及切削齒的示意圖。 圖4為傳統加工方法加工鑽頭燒結模具的示意圖。 圖5為本發明鑽頭燒結模具的示意圖。 圖6為本發明石墨替代齒示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明中的具體實施例作進一步詳細說明。 如5所示，根據鑽頭設計要求在鑽頭燒結底模2上將石墨替代齒的位置畫出，側轉
角由劃線位置確定，再將製作出的石墨替代齒1粘貼在標記位置上，形成圖5的結構，即完
成鑽頭模具的加工。 如圖6所示，在石墨替代齒的加工過程中，石墨替代齒的銑切高度1為切削齒的出刃高度，石墨替代齒的銑切角度2為切削齒的切削角。 最後所說明的是，以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳的實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
一種胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，其特徵在於所述胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具的燒結底膜上採用石墨替代齒，通過調整石墨替代齒的高度和角度控制鑽頭的空間結構參數；通過調整石墨替代齒在燒結底模上的排列形狀控制鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。
2. 根據權利要求1中所述的胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，其特徵在於所述 石墨替代齒的高度和鑽頭切削齒的出刃高度的尺寸一致。
3. 根據權利要求1中所述的胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，其特徵在於所述 石墨替代齒的角度和鑽頭切削齒的切削角、側轉角的角度一致。
4. 根據權利要求1中所述的胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具，其特徵在於所述 石墨替代齒在燒結底模上的排列形狀控制鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。
全文摘要
本發明公開了一種石油、地質、煤炭鑽井用鑽頭的燒結模具，更具體地說，公開了一種胎體聚晶金剛石複合片鑽頭的燒結模具。本發明中的胎體聚晶金剛石複合片鑽頭燒結模具的燒結底膜上採用石墨替代齒，通過調整石墨替代齒的高度和角度控制鑽頭的空間結構參數；通過調整石墨替代齒在燒結底模上的排列形狀控制PDC鑽頭的布齒密度和刮刀形狀。
文檔編號E21B10/46GK101737011SQ200810172488
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者王鎮全 申請人:王鎮全