CN219130877U

CN219130877U - Pcd钻头

Info

Publication number: CN219130877U
Application number: CN202222535797.8U
Authority: CN
Inventors: 孙思叡
Original assignee: Shanghai Nagoya Precision Tools Co ltd
Current assignee: Shanghai Nagoya Precision Tools Co ltd
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2032-09-23

Abstract

一种PCD钻头，包括一个狭长体构件，具有一条纵向轴线，可安装到旋转机械上的柄部、一个钻尖和钻体，在钻体上设置第一排屑槽和第二排屑槽。在第一排屑槽的槽面上设置第一PCD片，在第二排屑槽的槽面上设置第二PCD片，第二PCD片位于所述纵向轴线的一侧；第一PCD片用于加工成钻尖，该端靠近纵向轴线的一侧向着纵向轴线延伸，并越过纵向轴线，使得纵向轴线位于PCD片上。本实用新型的刀具，将其越过纵向轴线设置单枚PCD片，实现了整个钻头的先端横刃在宽度方向全部为PCD材质，由此提高了钻尖无刀刃点的耐磨性，进而即使有一侧横刃不完全为PCD材料，也能显著提高刀具的使用寿命。

Description

PCD钻头

技术领域

本发明涉及一种孔加工刀具，尤其涉及一种将PCD材料焊接于刀体上制成的刀具，提高孔加工中钻头使用寿命。

背景技术

钻头是一类用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔，并能对已有的孔进行扩孔的刀具的总称。其常规种类如：麻花钻、扁钻、深孔钻、扩孔钻和中心钻等。

为增加有色金属成型孔加工中钻头使用寿命，尤其是难加工材料的切削，以聚晶金刚石(PCD)为材料的刀具提供了解决方案。

PCD钻头是将PCD材料焊接于刀体上制成。一般情况下，将PCD材料于基体材料一起在高温高压下利用金属基粘结剂对金刚石颗粒进行烧结而生产出来的。PCD刀尖可通过放电加工或激光进行切割，并焊接到硬质合金或钢基体上，然后通过刃磨形成PCD钻头，这种刀具在高速加工有色金属(如：铝)以及高磨蚀性合成材料和塑料时特别有效。PCD钻头被广泛应用于铣削有色金属、复合材料、塑料以及极其难加工的超级合金。

即便如此，目前仍仅以钨钢为材料制造PCD钻头的先端(与物料最先接触的切削端头，通称钻尖)横刃部，且在实际加工中，横刃部往往先于PCD主刃损坏，以致于必须更换刀具，而替换下来的刀具或需要再行修磨，或整体报废。为了解决此等问题，产生了整体涂层CVD金刚石刀具，刀具整体各处的磨损率相当，其尺寸大小和尺寸精度受限于涂层工艺。另一种是台阶上采用PCD贴片，整体先端式PCD钻头，包括横刃在内寿命大大延长，但是此种刀具加工困难，且不能满足大直径的加工需要。

为了实现大直径PCD钻头的制作，另有技术采用立体烧结PCD，沿着刃口(包括横刃)很小一部分设置PCD材料，兼顾了可加工性和大直径，但是刀具成品的规格由材料烧结时决定，仅能修磨较少次数，难以根据后续的需要实现非标加工，且材料成本亦昂贵，难以获得。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种PCD钻头，实现刀具的非标加工，满足实际工况的生产需要。

本实用新型的另一个目的在于提供一种PCD钻头，利于刀具应用中的修磨，满足实际工况的生产需要。

本实用新型的再一个目的在于提供一种PCD钻头，提高钻尖无刀刃点的耐磨性，提高有色金属成型孔加工刀具的使用寿命。

本实用新型的又一个目的在于提供一种PCD钻头，使得刀具的加工更为便利，实现低成本制造PCD钻头。

本实用新型提供的这些PCD钻头包括一个狭长体构件，具有一条纵向轴线，可安装到旋转机械上的柄部、一个切削端头(或称：钻尖)和钻体。沿钻的进给方向，钻体是位于钻尖之后的部件，随着钻尖的进给而移动。通常，在钻尖至少含有两条切削刃。在钻体上至少设置一条排屑槽，而更常见的是至少两条排屑槽。排屑槽设置于钻体上，其一端向柄部延伸(或称：槽尾端)，另一端延伸至钻尖(或称：槽前端)。

为了利于将PCD材料固定于刀具上，将含有PCD材料的片状材料(也称：PCD片)固定在排屑槽上，再加工形成钻尖。常见的PCD片通常包括两种材料层叠而成，即基体层和PCD层，其中，基体层通常由金属材料制成，比如：钨钢和硬质合金等材料，PCD层位于基体层之上。将基体层粘结、烧结或焊接于排屑槽上。

对于PCD钻头，其常见的形态比如：在一根圆柱状的金属材料制成的棒料上加工出钻体，再如：在一个由若干各种直径的圆柱状金属材料首尾相接形成的阶梯型的棒料上开设排屑槽，一条排屑槽可以位于几个直径不同的圆柱上，形成钻体，并将PCD片设置于这些直径各异的圆柱上，但是钻尖通常仅有一个，即刀具最先接触物料实施切削的部分。

在一根圆柱状的金属材料制成的棒料或一个由若干各种直径的圆柱状棒料上加工出钻尖和钻体，通过磨削或激光加工的方式以除去金属材料而形成排屑槽。自槽前端至槽尾端，排屑槽形态通常是通直的槽体，或螺旋形态的槽体。

一种PCD钻头，包括第一排屑槽和第二排屑槽，在第一排屑槽的槽面上设置第一PCD片，在第二排屑槽的槽面上设置第二PCD片，第二PCD片位于纵向轴线的一侧，用于加工成所述钻尖上的一侧主刃。第一PCD片用于加工成钻尖上的另一侧主刃及横刃，该PCD片靠近纵向轴线的一侧向着纵向轴线延伸，并越过纵向轴线，使得纵向轴线位于PCD片上。

另一种PCD钻头，第一PCD片所具有的PCD层厚度超过刀具的横刃宽度。

另一种PCD钻头，第一PCD片一侧越过纵向轴线的边沿最远处相距纵向轴线的距离与一个径向的平面与钻体相交所成的圆面的直径的比值为5％～20％。该比值优先选择5％～15％，比如：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％和15％。

另一种PCD钻头，第一PCD片一侧越过纵向轴线的边沿最远处相距纵向轴线的距离与一个径向的平面与钻体相交所成的圆面的直径的比值为10％。

对于具有3条或3条以上切削刃的成型孔加工PCD钻头，上述的PCD技术方案也同样适用，即刀具上包括第一排屑槽的槽面上设置第一PCD片，在第一排屑槽的槽面上设置第一PCD片，第一PCD片的一端用于加工成钻尖，该端靠近纵向轴线的一侧向着纵向轴线延伸，并越过纵向轴线，使得纵向轴线位于PCD片上。

另一种PCD钻头的具体实施方式，在一个由若干种直径的圆柱状金属材料首尾相接形成的阶梯型的棒料上开设排屑槽，一条排屑槽位于几个直径不同的圆柱上，形成钻体，并将PCD片设置于这些直径各异的圆柱上，仅有一个钻尖。

另一种PCD钻头的具体实施方式，还在所述的钻体上设置第三条排屑槽。

另一种PCD钻头的具体实施方式，还在所述的钻体上设置多条排屑槽，使得排屑槽总数大于3。

本实用新型技术方案实现的有益效果：

一般认为成型孔加工的钻头的横刃部需要两条均为PCD材料的刃才能满足加工。本实用新型通过利用PCD片的PCD层厚度这一特征，将其越过纵向轴线设置单枚PCD片，实现了整个钻头的先端横刃在宽度方向全部为PCD材质，由此提高了钻尖无刀刃点的耐磨性，进而即使有一侧(副)切削刃不完全为PCD材料，也能显著提高刀具的使用寿命。

本实用新型的PCD钻头所采用的PCD片更易获得，材料成本显著降低，还根据工况的需求生产不同直径的非标刀具，且刀具的修磨次数也不再受限，显著降低了此种刀具的使用成本。

与立体烧结PCD技术相比，本实用新型的技术方案加工更便利，制造成本更低。对于3条或3条以上切削刃的成型孔加工PCD钻头亦可采用本实用新型的方案，具有通用性。

附图说明

图1为本实用新型PCD钻头一实施例的外形示意图；

图2为图1所示PCD钻头的钻头一角度的示意图；

图3为图1所示PCD钻头的钻头另一角度的放大示意图；

图4为图3所示钻头的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

图1为本实用新型PCD钻头一实施例的外形示意图，图2为图1所示PCD钻头的钻头一角度的示意图，图3为图1所示PCD钻头的钻头另一角度的放大示意图，图4为图3所示钻头的局部放大示意图。如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的PCD钻头包括一个狭长体构件，具有一条纵向轴线400，可安装到旋转机械上的柄部300、一个钻尖100(或称：钻头)和钻体200。在孔加工中，钻尖100是最先接触物料并对物料实施切削的部位，其通常至少包括两条切削刃。随着钻尖100对物料实施切削，在物体上由表及里逐渐形成孔道并逐渐加深，在此孔道不断加深的方向，也称为钻的进给方向。沿钻的进给方向，钻体200是位于钻尖100之后的部件，随着钻尖100的进给而移动，以排出产生的切屑。

本实施例的钻体200是包括由若干直径不同的圆柱状棒料首尾相接而成，图1中，钻体200包括第一圆柱状棒料210和第二圆柱状棒料220，采用磨削或激光加工的方式除去金属材料而在钻体200上形成排屑槽230，排屑槽230的一端向柄部300延伸，即槽尾端232，另一端延伸至钻尖100，即槽前端231。自槽前端231至槽尾端232，排屑槽230为通直形态的槽体，或螺旋形态的槽体。PCD片500设置于在排屑槽230上，并分别位于第一圆柱状棒料210和第二圆柱状棒料220上。

通常在钻体200上至少设置一条排屑槽，而更常见的是至少两条排屑槽。图3中，本实施例钻体上设置至少2条排屑槽，即第一排屑槽233和第二排屑槽234。在第一排屑槽233的槽面上设置第一PCD片510，在第二排屑槽234的槽面上设置第二PCD片520，并位于纵向轴线400的一侧，用于加工成所述钻尖上的一侧主刃。第一PCD片510的一端用于加工成钻尖100上的另一侧主刃及横刃，该端靠近纵向轴线400的一侧向着纵向轴线延伸，并越过纵向轴线400，使得纵向轴线400位于PCD片上。

第一PCD片510一侧越过纵向轴线400的边沿最远处511相距纵向轴线400的距离d与一个径向的平面与钻体相交所成的圆面的直径D的比值为5％～20％。第一PCD片510所具有的PCD层厚度超过刀具的横刃宽度。

将本实施例的PCD钻头用于包括铜、铝及各自合金(如锌铜合金、镍铜合金、锡铜合金、镁铝合金、硅铝合金等)在内的各种有色金属的成型孔加工时，实现了整个钻头的先端横刃在宽度方向全部为PCD材质，由此提高了钻尖无刀刃点的耐磨性，相较于硬质合金钻尖的多台阶孔加工刀具显著提高刀具的使用寿命，详见表1～表3。

表1

表2

表3

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Claims

1.一种PCD钻头，包括一个狭长体构件，具有一条纵向轴线，可安装到旋转机械上的柄部、钻体、一个钻尖、第一排屑槽和第二排屑槽，其特征在于在所述的第一排屑槽的槽面上设置第一PCD片，在所述的第二排屑槽的槽面上设置第二PCD片，所述的第二PCD片位于所述纵向轴线的一侧，用于加工成所述钻尖上的一侧主刃；所述第一PCD片用于加工成所述的钻尖上的另一侧主刃及横刃，该PCD片的一端靠近所述纵向轴线的一侧向着所述纵向轴线延伸，并越过所述的纵向轴线，使得所述的纵向轴线位于PCD片上。

2.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于所述的第一PCD片所具有的PCD层厚度超过刀具的横刃宽度。

3.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于所述的第一PCD片一侧越过所述纵向轴线的边沿最远处相距所述纵向轴线的距离与一个径向的平面与钻体相交所成的圆面的直径的比值为5％～20％。

4.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于所述的第一PCD片一侧越过所述纵向轴线的边沿最远处相距所述纵向轴线的距离与一个径向的平面与钻体相交所成的圆面的直径的比值为10％。

5.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于所述排屑槽的形态是通直的槽体，或螺旋形态的槽体。

6.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于在一根圆柱状的金属材料制成的棒料上加工出所述钻体。

7.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于在一个由若干种直径的圆柱状金属材料首尾相接形成的阶梯型的棒料上开设排屑槽，一条排屑槽位于几个直径不同的圆柱上，形成钻体，并将PCD片设置于这些直径各异的圆柱上，仅有一个钻尖。

8.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于还在所述的钻体上设置第三条排屑槽。

9.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于还在所述的钻体上设置多条排屑槽，使得排屑槽总数大于3。

10.根据权利要求1所述的PCD钻头，其特征在于所述的PCD片包括两种材料层叠而成，即基体层和PCD层，所述基体层由金属材料制成，所述PCD层位于所述基体层之上，将所述基体层粘结、烧结或焊接于所述的排屑槽上。