一种PCD钻头及其加工方法与流程

一种pcd钻头及其加工方法
技术领域
1.本发明涉及钻头技术领域，具体涉及一种pcd钻头及其加工方法。


背景技术：

2.pcd钻头为金刚石聚晶钻头，一般用于对由单晶硅、石英、陶瓷等硬质易碎材料制成的待加工件进行钻孔加工，目前的pcd钻头的先端角的中心刃面为锥形凸起刃面，即先端角的中心点为最突出部分，该类pcd钻头在对硬质易碎材料进行钻孔加工时，先端角的中心点最先与待加工件进行接触研磨，而在高速旋转加工时，中心点转速较小，趋近于静止状态，因此容易使得待加工件产生裂纹，而裂纹的尺寸大于需要孔洞的孔径时，待加工件只能做报废处理，导致产品的良品率较低，资源浪费较大，增大了企业的生产成本。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种pcd钻头,以解决上述存在的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种pcd钻头，包括钻柄与钻针，钻柄的一端延伸形成有钻杆，钻针为pcd复合材质钻针，钻针一端连接在钻杆上，另一端形成有先端角，先端角上形成有多个呈中心对称的刃面，刃面包括位于中部的中心刃面与位于边缘的倾斜刃面，中心刃面为凹形刃面。
5.优选地，凹形刃面为自中心朝边缘而逐渐增高。
6.优选地，倾斜刃面为两组，分别位于中心刃面的两侧，每组倾斜刃面包括自中心刃面朝钻杆方向依序排布的第一倾斜刃面、第二倾斜刃面、第三倾斜刃面。
7.优选地，两个第一倾斜刃面、两个第二倾斜刃面、两个第三倾斜刃面均呈中心对称。
8.优选地，钻针上开设有两个螺旋排屑槽。
9.优选地，第三倾斜刃面的深度自中心刃面朝钻杆方向而逐渐变小。
10.优选地，第三倾斜刃面的一侧凸伸形成有研磨凸棱。
11.优选地，研磨凸棱包括自中心刃面朝钻杆方向依序排布的第一研磨凸棱与第二研磨凸棱，且第一研磨凸棱的凸伸高度大于第二研磨凸棱的凸伸高度。
12.优选地，钻柄、钻杆、钻针为同轴依序排布，钻杆的外径与钻针的外径相适配，钻针一端通过焊接方式固定连接在钻杆上。
13.本发明还提供一种用于上述任一所述的pcd钻头的加工方法，其加工步骤为：
14.s100、焊接：通过高温加热焊材将pcd复合材料制成的钻针毛坯与钻柄毛坯高强度焊接在一起，从而形成第一阶段料材；
15.s200、段差：将第一阶段料材进行外径、刃面加工，通过高精度检测仪检测第一阶段料材的外径尺寸与同心度，直至加工至符合要求尺寸，从而形成第二阶段料材；
16.s300、开螺旋排屑槽：把外径、刃面加工好的第二阶段料材通过激光进行螺旋排屑槽加工，从而形成第三阶段料材；
17.s400、先端角开倾斜刃面：通过对第三阶段料材的先端角进行开刃，加工出倾斜刃面，从而形成第四阶段料材；
18.s500、中心刃面成型：把先端角中心的凸起部分去除，形成凹形刃面，且凹形刃面要形成后角，最终得到成品的pcd钻头。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本发明包括钻柄与钻针，钻柄的一端延伸形成有钻杆，钻针为pcd复合材质钻针，钻针一端连接在钻杆上，另一端形成有先端角，先端角上形成有多个呈中心对称的刃面，刃面包括位于中部的中心刃面与位于边缘的倾斜刃面，中心刃面为凹形刃面，在对待加工件进行钻孔加工时，通过凹形刃面的边缘侧刃高速旋转最先与待加工件进行接触研磨，能够快速顺利实现对待加工件的研磨钻孔，避免孔洞产生裂纹，提高了产品的良品率，减少了一定的资源浪费，降低了企业的生产成本。
附图说明
21.图1是本发明实施例1的俯视图及局部放大示意图；
22.图2是本发明实施例1的正视图及局部放大示意图；
23.图3是本发明实施例1在一个角度下的示意图及局部放大示意图；
24.图4是本发明实施例1在另一个角度下的示意图及局部放大示意图；
25.图5是本发明实施例2的俯视图及局部放大示意图；
26.图6是本发明实施例2的正视图及局部放大示意图；
27.图7是本发明实施例2的在一个角度下的示意图及局部放大示意图；
28.附图标注：1钻柄，2钻杆，3钻针，4凹形刃面，5平刃面，6第一倾斜刃面，7第二倾斜刃面，8第三倾斜刃面，9第一研磨凸棱，10第二研磨凸棱，11螺旋排屑槽。
具体实施方式
29.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
30.实施例1。
31.参阅图1-4所示，作为本发明的实施例，提供一种pcd钻头,包括钻柄1与钻针3，钻柄1的一端延伸形成有钻杆2，钻针3为pcd复合材质钻针，钻柄1、钻杆2、钻针3为同轴依序排布，钻杆2的外径与钻针3的外径相适配，钻针3一端通过焊接方式固定连接在钻杆2上，另一端形成有先端角，先端角上形成有多个呈中心对称的刃面，刃面包括位于中部的中心刃面与位于边缘的倾斜刃面，中心刃面为凹形刃面4，凹形刃面4为自中心朝边缘而逐渐增高，即凹形刃面4自边缘朝中心方向逐渐倾斜内凹，如图3所示，凹形刃面4的内凹角a小于180
°
。
32.本发明的pcd钻头用于对由单晶硅、石英、陶瓷等硬质易碎材料制成的待加工件进行钻孔加工，在对待加工件进行钻孔加工时，由于先端角的中心点为内凹设置，使得凹形刃面4的边缘侧刃是最先与待加工件进行接触研磨，而在高速旋转加工时，凹形刃面4的边缘侧刃的转速较大，因此能够快速顺利实现对待加工件的研磨钻孔，避免孔洞产生裂纹，提高
了产品的良品率，减少了一定的资源浪费，降低了企业的生产成本。
33.本实施例中，倾斜刃面为两组，分别位于中心刃面的两侧，每组倾斜刃面包括自中心刃面朝钻杆2方向依序排布的第一倾斜刃面6、第二倾斜刃面7、第三倾斜刃面8，第一倾斜刃面6、第二倾斜刃面7、第三倾斜刃面8的倾斜角度为自中心刃面朝钻杆2方向而逐渐朝中轴线倾斜靠近，自，两个第一倾斜刃面6、两个第二倾斜刃面7、两个第三倾斜刃面8均呈中心对称，该设置使得pcd钻头能够分成三层级对待加工件进行磨削钻孔，且磨削角度依次变化，加工更加顺畅柔和。即凹形刃面4初步对待加工件磨削形成的凹孔，之后通过第一倾斜刃面6、第二倾斜刃面7、第三倾斜刃面8这三个层级将凹孔逐步进行扩大，最终形成符合要求孔径尺寸。相比于现有技术中的先端角呈直线形锥角结构的钻头的一次磨削成型加工过程，本实施例中通过多斜面结构的先端角加工出来的孔洞的孔壁质量更好，没有损伤层，光滑度更高。
34.本实施例中，钻针3上开设有两个螺旋排屑槽11，螺旋排屑槽11的螺旋角为30
°
。然而，本领域技术人员应理解，在其他实施例中，螺旋排屑槽11的螺旋角也可以是10
°
～55
°
中的其他任意角度，并不局限于本实施例中所公开的30
°
，本领域技术人员可以根据具体需要具体设计。
35.本实施例中，第三倾斜刃面8的深度自中心刃面朝钻杆2方向而逐渐变小，第三倾斜刃面8的一侧凸伸形成有研磨凸棱，研磨凸棱包括自中心刃面朝钻杆2方向依序排布的第一研磨凸棱9与第二研磨凸棱10，且第一研磨凸棱9的凸伸高度大于第二研磨凸棱10的凸伸高度，该设置使得代加工件的孔洞的研磨加工效果更好，孔洞内壁更加光滑且不会出现圈纹。
36.本发明还提供一种用于pcd钻头的加工方法，其加工步骤为：
37.s100、焊接：通过高温加热焊材将pcd复合材料制成的钻针毛坯与钻柄毛坯高强度焊接在一起，从而形成第一阶段料材；
38.s200、段差：将第一阶段料材进行外径、刃面加工，通过高精度检测仪检测第一阶段料材的外径尺寸与同心度，直至加工至符合要求尺寸，从而形成第二阶段料材；
39.s300、开螺旋排屑槽11：把外径、刃面加工好的第二阶段料材通过激光进行螺旋排屑槽11加工，从而形成第三阶段料材；
40.s400、先端角开倾斜刃面：通过对第三阶段料材的先端角进行开刃，加工出倾斜刃面，从而形成第四阶段料材，提升待加工件的孔洞内壁的光洁度；
41.s500、中心刃面成型：把先端角中心的凸起部分去除，形成凹形刃面4，且凹形刃面4要形成后角，最终得到成品的pcd钻头。
42.其中，步骤s300包括：
43.s310、抛光：将加工完螺旋排屑槽11后的第二阶段料材通过用金钢石砂轮进行抛光，从而提升螺旋排屑槽11的光洁度，便于进行排屑。
44.其中，后角是切削刃面与后切削面之间的夹角，后角的大小一般在6
°
～12
°
之间。后角的作用是增强pcd钻头的强度和刚性，保持刀具的稳定性。
45.实施例2，为了简要起见，本实施例主要描述与实施例1不同之处。
46.参阅图5-7所示，作为本发明的实施例，还提供一种pcd钻头,其中心刃面为一个平刃面5，如图6所示，可将平刃面理解为内凹角b为180
°
的凹形刃面，即平刃面5与钻针3的中
轴线互相垂直，在对待加工件进行钻孔加工时，先端角的中心点在平刃面5上，使得平刃面5的整个平面是最先与待加工件进行接触研磨，而在高速旋转加工时，平刃面5的转速较大，因此能够快速顺利实现对待加工件的研磨钻孔，避免孔洞产生裂纹，提高了产品的良品率，减少了一定的资源浪费，降低了企业的生产成本。
47.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种pcd钻头,其特征在于：包括钻柄与钻针，钻柄的一端延伸形成有钻杆，钻针为pcd复合材质钻针，钻针一端连接在钻杆上，另一端形成有先端角，先端角上形成有多个呈中心对称的刃面，刃面包括位于中部的中心刃面与位于边缘的倾斜刃面，中心刃面为凹形刃面。2.根据权利要求1所述的pcd钻头,其特征在于：凹形刃面为自中心朝边缘而逐渐增高。3.根据权利要求1所述的pcd钻头,其特征在于：倾斜刃面为两组，分别位于中心刃面的两侧，每组倾斜刃面包括自中心刃面朝钻杆方向依序排布的第一倾斜刃面、第二倾斜刃面、第三倾斜刃面。4.根据权利要求3所述的pcd钻头,其特征在于：两个第一倾斜刃面、两个第二倾斜刃面、两个第三倾斜刃面均呈中心对称。5.根据权利要求1所述的pcd钻头,其特征在于：钻针上开设有两个螺旋排屑槽。6.根据权利要求3所述的pcd钻头,其特征在于：第三倾斜刃面的深度自中心刃面朝钻杆方向而逐渐变小。7.根据权利要求3所述的pcd钻头,其特征在于：第三倾斜刃面的一侧凸伸形成有研磨凸棱。8.根据权利要求7所述的pcd钻头,其特征在于：研磨凸棱包括自中心刃面朝钻杆方向依序排布的第一研磨凸棱与第二研磨凸棱，且第一研磨凸棱的凸伸高度大于第二研磨凸棱的凸伸高度。9.根据权利要求1所述的pcd钻头,其特征在于：钻柄、钻杆、钻针为同轴依序排布，钻杆的外径与钻针的外径相适配，钻针一端通过焊接方式固定连接在钻杆上。10.一种用于上述权利要求1-9中任一所述的pcd钻头的加工方法，其特征在于：包括以下加工步骤：s100、焊接：通过高温加热焊材将pcd复合材料制成的钻针毛坯与钻柄毛坯高强度焊接在一起，从而形成第一阶段料材；s200、段差：将第一阶段料材进行外径、刃面加工，通过高精度检测仪检测第一阶段料材的外径尺寸与同心度，直至加工至符合要求尺寸，从而形成第二阶段料材；s300、开螺旋排屑槽：把外径、刃面加工好的第二阶段料材通过激光进行螺旋排屑槽加工，从而形成第三阶段料材；s400、先端角开倾斜刃面：通过对第三阶段料材的先端角进行开刃，加工出倾斜刃面，从而形成第四阶段料材；s500、中心刃面成型：把先端角中心的凸起部分去除，形成凹形刃面，且凹形刃面要形成后角，最终得到成品的pcd钻头。

技术总结
本发明涉及钻头技术领域，具体公开了一种PCD钻头及其加工方法，包括钻柄与钻针，钻柄的一端延伸形成有钻杆，钻针为PCD复合材质钻针，钻针一端连接在钻杆上，另一端形成有先端角，先端角上形成有多个呈中心对称的刃面，刃面包括位于中部的中心刃面与位于边缘的倾斜刃面，中心刃面为凹形刃面。本发明在对待加工件进行钻孔加工时，通过凹形刃面的边缘侧刃高速旋转最先与待加工件进行接触研磨，从而能够快速顺利实现对待加工件的研磨钻孔，避免孔洞产生裂纹，提高了产品的良品率，减少了一定的资源浪费，降低了企业的生产成本。降低了企业的生产成本。降低了企业的生产成本。


技术研发人员：刘光达 石锡祥 张金贤 陈振林 刘中远 王俊鑫
受保护的技术使用者：厦门麦达智能科技有限公司
技术研发日：2023.08.24
技术公布日：2023/10/19