一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻及加工方法，包括手柄、钻杆连接件、PCD刀头、硬质合金钻头、和钻杆，PCD刀头、钻杆和钻头内设有冷却孔，钻杆插入钻杆连接件和手柄中。PCD刀头具有外切削刃、第一后角面、钻尖、刀尖后角面、内切削刃、前刃面和后刃面，前刃面与后刃面之间构成外排屑槽。PCD刀头端部设有第二后角面，内刃后角面，过油面，倒角面。PCD刀头包括PCD层和硬质合金层，PCD刀头由圆柱体PCD复合片经由特种加工方法切割得到，PCD刀头硬质合金层和硬质合金钻头端部采用高频感应进行焊接。本发明专利技术的大长径比微小深孔加工用PCD枪钻，刀头全部采用PCD聚晶金刚石，可有效减少钻头磨损，提高钻杆及整个刀具的使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻及加工方法


[0001]本专利技术涉及一种用于大长径比微小深孔加工的超硬钻尖枪钻及其加工方法，属于机械加工


技术介绍

[0002]随着汽车和航空航天行业的不断发展，具有高强度特点的高硅铝合金、碳纤维复合材料、陶瓷基复合材料等新型材料得到广泛运用。采用传统刀具(硬质合金)加工这些新型材料过程中刀具会极易剧烈磨损，进而造成被加工件加工精度与表面质量下降，并且影响加工效率。目前直径小于2mm的传统硬质合金深孔枪钻用于高硅铝合金等新型材料加工时磨损严重，引起微小深孔加工质量严重下降，常常无法满足使用要求而鲜有应用，并且大长径比微小深孔枪钻由于其直径较小也大大提高了其加工难度。
[0003]为了减少刀具磨损，提高加工精度，常规的做法是在普通合金刀具的刀刃上附加一种高硬度材料(如聚晶金刚石、氮化硼等)。聚晶金刚石(PCD)具有高硬度、高强度、高耐磨性、导热性好的特点，由这类材料所制造的微小深孔刀具不仅能够降刀具磨损、延长使用寿命，还能够提高加工质量，在解决大长径比微小深孔加工中轴线偏斜难题上具有显著优势。
[0004]然而，传统的方法是在通过烧结将聚晶金刚石等材料通过粘结在刀刃或者刀体上，这种方法具有以下缺点：1.聚晶金刚石的烧结温度通常要达到1400℃，在此温度下硬质合金容易变形，导致加工失败；2、在使用时钻头温度会急剧上升，在此温度下刀刃和聚晶金刚石的热膨胀系数不同，容易导致聚晶金刚石与刀具脱落，损坏刀具；3、传统的烧结工艺复杂，成本较高。尤其是对用于微小深孔加工的大长径比枪钻来说，上述缺点更为明显。

技术实现思路

[0005]本专利技术专利的目的是：为解决现有技术的不足，防止或缓解常规硬质合金枪钻在钻进过程中的扭矩较大和刀具磨损较为严重问题，特提供一种适合于直径1mm
‑
2mm大长径比微小深孔加工用的PCD超硬枪钻，以适用于复合材料深孔加工需求。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术专利解决此问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种大长径比微小深孔加工PCD枪钻，由手柄、钻杆连接件、钻杆、硬质合金钻头、PCD刀头组成，钻杆、硬质合金钻头与PCD刀头内设有冷却孔。所述钻杆插入钻杆连接件和手柄中，其连接方式采用螺纹连接或者焊接。所述PCD刀头具有外切削刃、第一后角面、钻尖、刀尖后角面、内切削刃、前刃面和后刃面，前刃面与后刃面之间构成排屑槽，所述PCD刀头端部设有第二后角面，内刃后角面，过油面和倒角面，第二后角面与竖直平面的夹角θ1为20
°‑
40
°
，内刃后角面与竖直面的夹角θ2为20
°‑
30
°
，过油面与竖直面的夹角θ3为15
°‑
30
°
，倒角面与水平面的夹角θ4为10
°
。PCD刀头A包括PCD层和硬质合金层，PCD刀头由圆柱体PCD复合片经由特种加工方法切割得到。
[0007]本专利技术还提供一种大长径比微小深孔加工PCD枪钻的加工方式：采用PCD复合片，圆柱体PCD复合片由PCD层和硬质合金层基座组成，用电火花线切割或者激光切割方式对圆
柱体PCD复合片中PCD层进行刃型切割和材料去除，得到PCD钻尖和排屑槽。其中，电火花线切割采用低速走丝，激光切割采用连续激光。PCD刀头冷却孔加工方式采用：1、采用激光脉冲穿孔，脉冲穿孔要同时注意调节脉冲宽度和频率以保证孔表面质量；2、采用电火花穿孔机对PCD复合片进行穿孔，并注意调节脉冲间隔、脉冲宽度、加工电流、加工留量等。由两种特种加工方式得到的PCD冷却孔的形状精度和位置精度和钻杆截面上冷却孔上保持一致。钻头和钻杆材料采用K10或K20硬质合金，对PCD刀头硬质合金层和硬质合金钻头端部采用高频感应进行焊接，进而实现PCD刀头和钻杆的有效连接。
[0008]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：1、本专利技术刀头全部采用PCD聚晶金刚石，与硬质合金枪钻相比，PCD枪钻刀具硬度更高，摩擦因子更小，耐磨性和导热性更好，因此PCD枪钻可显著减小切削力，可有效减少钻杆的扭矩，防止刀具断裂失效，提高钻进速度；同时，可有效减少钻头磨损，提高钻杆及整个刀具的使用寿命；2、本专利技术的PCD刀头采用高频感应焊接与硬质合金层进行连接，加工过程简单，连接性能好，并且可以有效减少加工过程中对枪钻本体的损害。
附图说明
[0009]图1是本专利技术一种大长径比微小深孔加工PCD枪钻的结构示意图；
[0010]图2是PCD枪钻的PCD刀头，是图1中A的放大图；
[0011]图3是大长径比微小深孔加工PCD刀头的正视图；
[0012]图4是钻杆截面剖视图；
[0013]图5是激光切割PCD复合片示意图。
[0014]附图标记：A、PCD刀头，A
a
、外切削刃，A
b
、第一后角面，A
c
、第二后角面，A
d
、钻尖，A
e
、刀尖后角面，A
f
、内切削刃，A
g
、内刃后角面，A
h
、过油面，A
i
、倒角,A
j
、PCD层，A
k
、硬质合金层，1、钻头，2、钻杆，3、钻杆连接件，4、手柄，5、圆形冷却孔，6、排屑槽，6a、前刃面，6b、后刃面，7、肾形冷却孔。
具体实施方式
[0015]图1
‑
4示出了一种小直径PCD超硬枪钻，它包括手柄4和钻杆连接件3，还包括PCD刀头A，硬质合金钻头1和钻杆2。PCD刀头A、钻杆2和钻头1内设有圆形冷却孔5或一个肾形冷却孔7，钻杆2插入钻杆连接件3和手柄4中，其连接方式采用螺纹连接或者焊接。所述PCD刀头A具有外切削刃A
a
、第一后角面A
b
、钻尖A
d
、刀尖后角面A
e
、内切削刃A
f
、前刃面6a和后刃面6b，前刃面6a与后刃面6b之间构成外排屑槽6。所述PCD刀头端部设有第二后角面A
c
，内刃后角面A
g
，过油面A
h
，倒角面A
i
，第二后角面A
c
与竖直平面的夹角θ1为20
°‑
40
°
，内刃后角面A
g
与竖直面的夹角θ2为20
°‑
30
°
，过油面A
h
与竖直面的夹角θ3为15
°‑
30
°
，倒角面A
i
与水平面的夹角θ4为10
°
，前刃面6a与后刃面6b之间的夹角θ5为90
°‑
120
°
。PCD刀头结构包括钻尖、排屑槽和冷却孔。PCD刀头A包括PCD层A
j
和硬质合金层A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻，包括手柄4、钻杆连接件3、钻杆2、硬质合金钻头1和PCD刀头A，其特征在于，所述PCD刀头A与硬质合金钻头1采用焊接连接，PCD刀头A的直径为1
‑
2mm、长度为6
‑
12mm，硬质合金钻头1直径为1
‑
2mm、长度为10
‑
40mm，手柄4长度为60
‑
120mm、直径为10
‑
25mm，钻杆连接件3直径为3
‑
6mm、长度为10
‑
30mm，钻杆直径为0.8
‑
1.8mm、长度为320mm。2.根据权利要求1所述的一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻，其特征在于：所述PCD刀头A具有外切削刃A
a
、第一后角面A
b
、钻尖A
d
、刀尖后角面A
e
、内切削刃A
f
、前刃面6a和后刃面6b，前刃面6a与后刃面6b之间构成外排屑槽6。3.根据权利要求2所述的一种大长径比微小深孔加工用PCD枪钻，其特征在于：PCD刀头端部设有第二后角面A
c
，内刃后角面A
g
，过油面A
h
，倒角面A
i
，第二后角面A
c
与竖直平面的夹角为20
°‑
40
°
，内刃后角面A
g
与竖直面的夹角为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，马悦，李泽坤，杜宇超，
申请(专利权)人：北京尖刃智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：