CN211549589U - 一种石墨取芯钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于金刚石模具材料的石墨取芯钻头，包括有中空的刀杆，刀杆的前后两端分别设置中空的刀头和刀柄，其特征在于所述的刀头沿周向开设有向前倾斜的刀片槽，刀片槽中嵌焊有横截面为矩形的块状刀片，所述刀片的顶部相对于刀片前面设置有主刃角、副刃角和后角。本实用新型本实用新型用于石墨棒料中心取芯掏料，棒料取芯可以最大化利用石墨棒料，本实用新型本实用新型可以有效降低刀具加工时的振动，加强加工过程的排屑能力，控制加工过程中刀具排屑不畅导致的摩擦过热。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于金刚石模具材料的石墨取芯钻头，属于石油钻具技术领域。
背景技术
金刚石钻头做为石油钻井的主要工具之一，随着复合片技术的不断更新，金刚石钻头占据的进尺比例越来越大。金刚石钻头制造的技术壁垒较小，随着市场的扩大，制造厂家越来越多，市场竞争也越来越激烈。如何降低制造成本成为制造行业的核心问题。当前胎体金刚石钻头模具材料为特种石墨。石墨材料在光伏产业、冶炼、电火花加工、精密模具、核工业、航空航天工业等领域广泛应用，受到这些产业的影响石墨材料价格昂贵。因此胎体金刚石钻头制造成本中，模具成本是很重要的一部分。为了提高胎体金刚石钻头模具材料的利用率，降低成本，需要开发了一种石墨材料的取芯掏料刀具。
发明内容
本实用新型本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的问题提供一种结构设置合理、切削和排屑性能好的石墨取芯钻头。
本实用新型本实用新型为了解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有中空的刀杆，刀杆的前后两端分别设置中空的刀头和刀柄，其特征在于所述的刀头沿周向开设有向前倾斜的刀片槽，刀片槽中嵌焊有横截面为矩形的块状刀片，所述刀片的顶部相对于刀片前面设置有主刃角、副刃角和后角。
按上述方案，所述的向前倾斜的刀片槽为右旋状，沿周向均布4~6个，右旋的螺旋角为10-25°。
按上述方案，所述的主刃角为7-14°，所述的副刃角为7-14°，其中主刃角的角度大于副刃角的角度，主刃角投影顶面的宽度小于副刃角投影顶面的宽度，且主刃角所对应的主刃面与副刃角所对应的副刃面交汇于顶面。
按上述方案，所述的主刃角设置在顶部的左侧或右侧，分别构成左主刃刀片和右主刃刀片。
按上述方案，所述的后角为10-25°。
按上述方案，所述的刀片顶部和外侧突出于刀头顶面和外周，所述刀片的后侧面沿径向偏转一个角度d，偏转角度为为0-5°。
按上述方案，所述的刀片沿周向交错设置左主刃刀片和右主刃刀片；所述的刀片为硬质合金刀片。
按上述方案，所述的主刃刀片和右主刃刀片分别安设3片，沿周向交错安设。
按上述方案，在刀头外周对应于刀片设置螺旋排屑，排屑槽宽度为5~7mm，深度为1~3mm，排屑槽螺旋角为10-25°，排屑翼宽度为2~4mm。
按上述方案，在导杆上间隔设置多层排屑孔，每层排屑孔为2个，相隔180°布设，相邻层的排屑孔布设方位交错90°。
按上述方案，所述的排屑孔为圆孔，在圆孔对应于旋转方向的反向设置外翻的坡口，利于排屑。
本实用新型本实用新型的有益效果在于：1、本实用新型本实用新型用于石墨棒料中心取芯掏料，棒料取芯可以最大化利用石墨棒料，避免车削加工腔体造成大量石墨车削成粉末，无法利用。2、石墨材料为多层晶体脆性材料，由于脆性破碎所需要的能量小于弹性变形，因此在切削力的作用下，石墨发生脆性破损而不产生弹性变形，即石墨切削加工的材料去除机理为层状破损。在切削过程中，未见很高的切削温度和很大的切削力。实际车削过程中，工件部分因刀具推进而破损，形成切屑，切屑散落于刀具表面或堆积在前刀面，大多数切屑沿前刀面滑动。因此本实用新型本实用新型设计了特殊的刀片角度及布置方式，使得刀具高速旋转时石墨屑由内向外、由刀头方向向刀柄方向排。由于石墨屑为非常细小的粉末，在排屑翼的推动和螺旋排屑槽的搅动加速作用下向外排，石墨屑在取芯孔壁与刀具外壁之间的空腔中做螺旋向后的排屑运动，排屑孔也具有对石墨屑的加速作用。3、本实用新型本实用新型可以有效降低刀具加工时的振动，加强加工过程的排屑能力，控制加工过程中刀具排屑不畅导致的摩擦过热。
附图说明
图1为本实用新型本实用新型一个实施例的正视图。
图2为本实用新型一个实施例刀头部分的正视图。
图3为本实用新型本实用新型一个实施例刀头部分的俯视图。
图4、5、6为本实用新型本实用新型的一个实施例中刀片的主视图、侧视图和俯视图。
图7为本实用新型本实用新型刀杆部分的剖面图。
图8为本实用新型本实用新型取芯刀具性能测试图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
包括有中空的刀杆2，刀杆的前后两端分别设置中空的刀头1和刀柄3，所述的刀头沿周向开设有向前倾斜的刀片槽，所述的向前倾斜的刀片槽为右旋状，沿周向均布6个，右旋的螺旋角为15°，刀片槽中嵌焊有横截面为矩形的块状刀片4，包括有前面8、主侧面11、副侧面 9和后侧面10，所述刀片的顶部7相对于刀片前面8设置有主刃角a、副刃角b和后角e；所述的主刃角a为12°，所述的副刃角b为9°，主刃角投影顶面的宽度小于副刃角投影顶面的宽度，且主刃角所对应的主刃面与副刃角所对应的副刃面交汇于顶面。所述的主刃角设置在顶部的左侧构成左主刃刀片或主刃角设置在顶部的右侧构成右主刃刀片。左主刃刀片和右主刃刀片交错间隔分布在刀头上，由于主刃角和副刃角的不同，分担了切削载荷，减小了刀具的振动，增加了刀具的稳定性，刀具的吃入性更好。所述的后角e为20°。所述的刀片顶部和外侧突出于刀头顶面和外周，所述刀片的后侧面沿径向偏转一个角度d，偏转角度为为3°。
所述的刀片沿周向交错设置左主刃刀片和右主刃刀片，主刃刀片和右主刃刀片分别安设3片，所述的刀片为硬质合金刀片，规格为4*6*10mm。通过钎焊的方式将刀片嵌焊于刀片槽内。在刀头外周对应于刀片设置螺旋排屑6，排屑槽宽度为6mm，深度为2mm，排屑槽螺旋角为15°，排屑翼宽度为3mm。在导杆上间隔设置3层排屑孔5，每层排屑孔为2个，相隔180°布设，相邻层的排屑孔布设方位交错90°。所述的排屑孔为圆孔，在圆孔对应于旋转方向的反向设置外翻的坡口，利于排屑。
依照本实用新型本实用新型的设计方案，加工制作了一把刀具。同时购买了一把市场上同规格的刀具进行对比试切削实验。实验参数及结果如下表1所示。刀具测试过程在相同的参数下，购买的刀具在转速1000r/min,进给速度200mm/min的情况下，没有完成取芯，切刀片崩碎，自制取芯刀轻松完成取芯。
表1 刀具测试数据
对自制刀具进行了进一步测试。在转速为1000r/min不变的情况下增加进给速度，具体测试结果见图8，图表显示增大进给速度的情况下刀片温度升高，取芯完成率下降。当进给200mm/min不变时，转速增加到1300r/min，切削完成后，测试刀片温度为230℃，取芯完成率50%。
Claims (10)
1.一种石墨取芯钻头，包括有中空的刀杆，刀杆的前后两端分别设置中空的刀头和刀柄，其特征在于所述的刀头沿周向开设有向前倾斜的刀片槽，刀片槽中嵌焊有横截面为矩形的块状刀片，所述刀片的顶部相对于刀片前面设置有主刃角、副刃角和后角。
2.按权利要求1所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的向前倾斜的刀片槽为右旋状，沿周向均布4~6个，右旋的螺旋角为10-25°。
3.按权利要求1或2所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的主刃角为7-14°，所述的副刃角为7-14°，其中主刃角的角度大于副刃角的角度，主刃角投影顶面的宽度小于副刃角投影顶面的宽度，且主刃角所对应的主刃面与副刃角所对应的副刃面交汇于顶面。
4.按权利要求3所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的主刃角设置在顶部的左侧或右侧，分别构成左主刃刀片和右主刃刀片。
5.按权利要求3所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的后角为10-25°。
6.按权利要求1或2所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的刀片顶部和外侧突出于刀头顶面和外周，所述刀片的后侧面沿径向偏转一个角度d，偏转角度为为0-5°。
7.按权利要求4所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的刀片沿周向交错设置左主刃刀片和右主刃刀片；所述的刀片为硬质合金刀片。
8.按权利要求7所述的石墨取芯钻头，其特征在于所述的左主刃刀片和右主刃刀片分别安设3片，沿周向交错安设。
9.按权利要求1或2所述的石墨取芯钻头，其特征在于，在刀头外周对应于刀片设置螺旋排屑，排屑槽宽度为5~7mm，深度为1~3mm，排屑槽螺旋角为10-25°，排屑翼宽度为2~4mm。
10.按权利要求1或2所述的石墨取芯钻头，其特征在于在导杆上间隔设置多层排屑孔，每层排屑孔为2个，相隔180°布设，相邻层的排屑孔布设方位交错90°。
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Country Status (1)
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2019
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