CN111745361A - 一种pcd三明治钻头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PCD三明治钻头的制造方法，所述钻头包括刀体和刀头，所述刀体前端设置为螺旋槽或直槽，刀体前端面上设置有刀窝槽，所述刀窝槽内焊接所述刀头，所述刀头过所述刀体端面中心，所述钻头的制造方法包括以下步骤：S1：选择刀体材料和刀头材料；S2：在刀体上加工刀窝槽；S3：在刀窝槽内焊接刀头；S4：磨成型。本发明采用“三明治”式的夹心结构大大节约刀坯成本，且刀具为PCD钻头，加工时PCD全部参与切削，大大提高刀具寿命，最后通过进口设备加工成型，工艺简单，制造成本低。

Description

一种PCD三明治钻头的制造方法

技术领域

本发明属于刀具加工技术领域，尤其涉及一种PCD三明治钻头的制造方法。

背景技术

一直以来，采用硬质合金钻头加工碳纤维及金属基复合材料都表现出寿命低，而且纤维材料容易撕裂等问题，使用时耐磨效果较差，而目前产业上采用硬质合金钻头+金刚石涂层的方法也是权宜之计，难以满足航空航天及武器制造的要求。

发明内容

本发明提供一种PCD三明治钻头的制造方法，旨在解决上述存在的问题，采用本专利的三明治PCD钻头可达到较高的使用寿命(可以重复修磨)，此外，该钻头还可用于各种陶瓷复合材料的钻孔加工，是一种高效、耐磨的新型钻头。

本发明是这样实现的，一种PCD三明治钻头的制造方法，所述钻头包括刀体和刀头，所述刀体前端设置为螺旋槽或直槽，刀体前端面上设置有刀窝槽，所述刀窝槽内焊接所述刀头，所述刀头过所述刀体端面中心，所述钻头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择刀体材料和刀头材料；

S2：在刀体上加工刀窝槽；

S3：在刀窝槽内焊接刀头；

S4：磨成型。

进一步的，在步骤S1中，所述刀头材料采用整体PCD，所述刀体材料采用硬质合金。

进一步的，当钻头直径＜5mm时，采用0.5～1.5mm厚度的整体PCD刀头；当钻头直径≥5mm时，采用0.5～3.0mm厚度的整体PCD刀头。

进一步的，在步骤S2中，利用线切割在刀体端面切一条与刀头厚度相匹配的刀窝槽，刀窝槽比刀头厚0.03～0.3mm。

进一步的，在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊在刀窝槽内焊接刀头。

进一步的，所述焊接温度为600℃～900℃。

进一步的，在步骤S4中，利用电腐蚀(简称EDM)设备加工钻头的端刃及外圆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用“三明治”式的夹心结构大大节约刀坯成本，且刀具为PCD钻头，加工时PCD全部参与切削，大大提高刀具寿命，最后通过进口设备加工成型，工艺简单，制造成本低；本发明将一片聚晶金刚石(Poly-CrystallineDiamond简称PCD)材料镶焊在一根硬质合金棒料一端的中心，刃磨出麻花钻类似的钻尖形状，硬质合金棒料上留有相应的容屑槽；本发明的钻头结构可替代硬质合金钻头及金刚石涂层钻头的使用场合，同时该钻头还可用于各种陶瓷复合材料的钻孔加工，有效的提升了钻孔的效率和耐磨性能，通过对PCD的二次更换，还可以对钻头进行二次回收使用。

附图说明

图1为本发明中螺旋容屑槽PCD三明治钻头结构示意图；

图2为本发明中直容屑槽PCD三明治钻头结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种PCD三明治钻头的制造方法，所述钻头包括刀体和刀头，所述刀体前端设置为螺旋槽或直槽，刀体前端面上设置有刀窝槽，所述刀窝槽内焊接所述刀头，所述刀头过所述刀体端面中心，所述钻头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择刀体材料和刀头材料；

S2：在刀体上加工刀窝槽；

S3：在刀窝槽内焊接刀头；

S4：磨成型。

本实施方式中，采用整体PCD镶嵌式焊接在硬质合金基体端面，且过中心，在加工工件时全部PCD参与切削，由于PCD的高耐磨性和韧性，使得刀具寿命大大提高。该钻头结构简单，耐磨性好，适合于碳纤维及金属基复合材料的钻孔加工。

本发明设计的刀具结构为“三明治”式，相比一般的PCD钻头“对接式”，不仅节省材料，而且较好地解决了钻头的过心问题。

在步骤S1中，所述刀头材料采用整体PCD，所述刀体材料采用硬质合金。

当钻头直径＜5mm时，采用0.5～1.5mm厚度的整体PCD刀头；当钻头直径≥5mm时，采用0.5～3.0mm厚度的整体PCD刀头。

在步骤S2中，利用线切割在基体端面切一条与刀头厚度相匹配的刀窝槽，刀窝槽比刀头厚0.03～0.3mm，使刀头能配合焊接。

在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊在刀窝槽内焊接刀头，所述焊接温度为600℃～900℃。

在步骤S4中，利用电腐蚀(简称EDM)设备加工钻头的刃部及外圆。

三明治型PCD钻头是指将整体PCD像三明治那样镶嵌焊进合金基体，再磨成型的钻头。

本发明采用“三明治”式的夹心结构大大节约刀头成本，且刀具为PCD钻头，加工时PCD全部参与切削，大大提高刀具寿命，最后通过进口设备加工成型，工艺简单，制造成本低；本发明将一片聚晶金刚石(Poly-Crystalline Diamond简称PCD)材料镶焊在一根硬质合金棒料一端的中心，刃磨出麻花钻类似的钻尖形状，硬质合金棒料上留有相应的容屑槽；本发明的钻头结构可替代硬质合金钻头及金刚石涂层钻头的使用场合，同时该钻头还可用于各种陶瓷复合材料的钻孔加工，有效的提升了钻孔的效率和耐磨性能，通过对PCD钻头的修磨，可以进一步节约成本。

试验例1

螺旋槽PCD三明治钻头φ8×60×100

(1)准备材料：合金棒φ8×100(带螺旋容屑槽)，PCD刀头

(2)利用线切割加工刀窝槽，加工前检测刀头尺寸，包括厚度，宽度，要求加工后的刀窝槽与刀头匹配。

(3)利用真空焊焊接刀头，要求不能有缝隙。

(4)通过EDM(数控)设备先加工α角度120°，如图1，再加工螺旋容屑槽，最后加工刃口。

本方法的优点是：1.结构过心，增加钻头寿命；2.节省材料，直接节省制造成本；3.原料易得，PCD整体可以轻易买到；4.加工工艺简单，利用设备优势加工一次成型；5.螺旋容屑槽型更方便于排屑。

试验例2

直槽PCD三明治钻头φ10×60×100

(1)准备材料：合金棒φ10×100(带直槽)，PCD刀坯

(2)利用线切割加工刀窝槽，加工前检测刀头尺寸，包括厚度，宽度，要求加工后的刀窝槽与刀头匹配。

(3)利用真空焊焊接刀头，要求不能有缝隙。

(4)通过EDM(数控)设备先加工α角度120°，如图2，再加工直容屑槽，最后加工刃口。

本方法的优点是：1.结构过心，增加钻头寿命；2.节省材料，直接节省制造成本；3.原料易得，PCD整体坯可以轻易买到；4.加工工艺简单，利用设备优势加工一次成型；5.直容屑槽型强度更高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种PCD三明治钻头的制造方法，其特征在于：所述钻头包括刀体和刀头，所述刀体前端设置为螺旋槽或直槽，刀体前端面上设置有刀窝槽，所述刀窝槽内焊接所述刀头，所述刀头过所述刀体端面中心，所述钻头的制造方法包括以下步骤：

S1：选择刀体材料和刀头材料；

S2：在刀体上加工刀窝槽；

S3：在刀窝槽内焊接刀头；

S4：磨成型。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S1中，所述刀头材料采用整体PCD，所述刀体材料采用硬质合金。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：当钻头直径＜5mm时，采用0.5～1.5mm厚度的整体PCD刀头；当钻头直径≥5mm时，采用0.5～3.0mm厚度的整体PCD刀头。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S2中，利用线切割在刀体端面切一条与刀头厚度相匹配的刀窝槽，刀窝槽比刀头厚0.03～0.3mm。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S3中，利用真空焊或保护气氛焊在刀窝槽内焊接刀头。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述焊接温度为600℃～900℃。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤S4中，利用电腐蚀设备加工钻头的端刃及外圆。

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