专利名称：钎焊金刚石薄壁钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻头，更具体地说，本发明涉及一种金刚石薄壁钻头。
背景技术：
金刚石钻头主要用于在陶瓷、玻璃等硬质物品上打孔，这些物品的表面硬度比较高，采用普通的钢质钻头无法正常的打孔，由于金刚石钻头硬度比陶瓷和玻璃高，所以能在这些硬质物品上打孔。金刚石薄壁钻头是一种新型的钻孔工具，由基体和刀头组成，具有钻孔尺寸精确、 速度快、对材料周边无损坏和不需要后续工序等特点。主要应用于在各种建筑材料中钻进小孔和大直径孔眼，尤其是对于工程翻新或建筑改建时电线或管道的铺设有利，此外在混凝土深切、切大直径孔时其也是必不可少的工具。普通的金刚石薄壁钻头，在钻头钻削时，一般情况下，采用一定压力的冷却液通过钻头的空心部位注入，通过钻头和被加工材料的内外孔壁的微小间隙形成通路，达到冷却和排屑效果。现有的金刚石薄壁钻头，其钻齿的内外表面都为平整表面，主要依靠端面辅以内外表面钻削被加工材料，使钻头缓慢钻入被加工材料中，形成钻孔。由于钻头在钻削被加工材料时，会产生大量的钻削热量，且钻下的粉屑不易排泄，积累在钻削处，阻碍钻头的深入，使钻进速度减慢，且堆积的粉屑由于摩擦生热；此外，工作时，由于钻头与被加工材料的孔壁间隙极小，难以注入足够的冷却液降温和排屑，因此，钻削时容易使钻头或被加工材料因温度升高发生变形、导致钻头失效。例如，中国实用新型专利C拟818026Y公开了一种电镀金刚石薄壁齿状钻头，包括钻头基体，钻头基体的一端为夹柄，另一端为钻体，钻体薄壁上设有进水孔，钻体的前端为刃口，刃口的外周薄壁上设有机械挤压成型的凹凸花纹。该装置能够在陶瓷和玻璃上打孔， 但由于该刃口处的齿状花纹为凹凸的直齿，导致钻孔速度慢，效率低。中国发明专利申请CN1807668A公开了 “一种金刚石钻头胎体粉”，其胎体粉的组份和含量按重量百分比计为球形烧结WC颗粒，粒度为125-500微米20%-75%,球形铸造 WC粉末，粒度为38-150微米20%-70%,镍粉5_20%。这种钻头胎体粉的缺点是大量的细粉导致胎体粉末的流动性差，烧结后易出现钻头胎体疏松等烧结缺陷。致使钻头胎体实际的强度不是很理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中有关金刚石薄壁钻头结构基体设计方面以及金刚石磨粒所使用的材料方面的缺陷，从基体结构入手(必要地)、进一步的从基体结构和金刚石磨粒材料两方面(优选地，非必要地)对钎焊金刚石薄壁钻头进行改进，并提供一种切割效率高、使用寿命长的钎焊金刚石薄壁钻头。本发明的金刚石薄壁钻头适用于包括混凝土、石材、玻璃、陶瓷等非金属材料及铁、铝等金属材料的钻孔、取芯操作。为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案
一种钎焊金刚石薄壁钻头，包括同轴设置的钻头基体和呈筒状的钻头，所述钻头基体分为上杆体和下杆体，所述上杆体的一端和下杆体的内端轴向固连，上杆体的另一端用于和电钻机相连；其特征在于，所述的钻头的外端边缘上具有若干个钻齿，所述的钻齿呈非连续地排列，相邻的钻齿之间具有U型槽，所述的钻齿为圆弧形，并且其表面以钎焊的方式施加有金刚石磨粒。采用本发明的金刚石薄壁钻头，在材料或其它条件相同的情况下，与本领域常用的连续的尖锐的斜齿相比尽管切割效率稍有下降(降低了 3-5% )，但是使用寿命提高了 17H较佳地，本发明的金刚石薄壁钻头中，所述上杆体的直径小于下杆体且两者的连接处具有一个挡肩。当上杆体装在电钻机上后，挡肩将限制上杆体继续深入电钻机的内部。较佳地，本发明的金刚石薄壁钻头中，所述的钻头基体内部具有一个内腔，所述的内腔轴向贯穿所述的钻头。所述的钻头基体的侧壁上具有一个或多个与其内腔相连通的进水口。当钻头在打孔的时候，随着加工时间的推移，钻刃部分的温度会上升的很快，这时需要通过进水口将冷却液注射到钻头基体的内腔里，冷却液沿着钻体的内壁流到钻刃上，从而使钻刃保持在一个适当的温度区间内。较佳地，在本发明的金刚石薄壁钻头中，所述的钻齿的个数为4-15个，沿钻头的周向均勻分布。更优选地，钻齿的个数为5个。较佳地，在本发明的金刚石薄壁钻头中，所述钻头与钻头基体为一体成型。较佳地，在本发明的金刚石薄壁钻头中，所述钻头的一端和钻头基体的内端轴向固连。较佳地，在本发明的金刚石薄壁钻头中，所述钻头和钻头基体的下杆体的壁厚为 2-10mm。优选地壁厚为2. 5_5mm。较佳地，在本发明的金刚石薄壁钻头中，所述钻头的直径为25_150mm。较佳地，为了进一步提高本发明的金刚石薄壁钻头的切割效果和使用寿命，本发明的钻头金刚石磨粒层采用钎焊法制备，并且特别设计了适用于本申请45号钢基体的钎焊焊料。所述的钎焊焊料的组成和含量为Si 5. 7-7. 2wt%, Cr :4. 5-7. 5wt%, B 3. 0-3. 7wt%,Mn :1. 2-2. 5wt%,Zn :12. 5-17. 5wt%，余量为 Ni。固液相温度为825-871 °C。 采用本发明的钎焊焊料与Ni-Fe-B-Si (US4776862)相比溶点显著降低，对金刚石不产生烧伤，而且具有良好的润湿性和延展性。在45号钢基体的发明结构的钻头上使用本发明的钎料与常用的Ni-Cr-B-Si钎料相比，本发明的钻头能够实现金刚石的自锐具备连续加功能力，通过钻进实验，也发现本发明的钻齿磨耗较少，寿命延长了 4. 2-10.5%。本发明的金刚石薄壁钻头的外端具有单向排列的圆弧形钻齿，当钻头转动时，钻齿在工件的表面切割，从而在工件上钻孔。因为钻齿具有圆弧形表面，在钻削时最顶端金刚石先参与钻削，一段时间之后顶端金刚石被磨平，破碎。高度降低之后，后面的金刚石随即露出，继续对钻削工件进行钻孔。从而达到了持续钻削的效果。另外，在钻头基体上开设进水口，能够在打孔的过程中及时冷却钻齿，结合圆弧形非连续的钻齿形状，从而显著延长了钻齿的寿命。另外，依据与科学合理的结构设计和钎焊焊料地设计，本发明的金刚石钻头可设计成规格从直径25-150mm的系列产品，而且可以实现连续钻进，提高了钻进效率，并且显著延长了金刚石钻头的使用寿命。
图1为本发明一个实施例的金刚石薄壁钻头的平面示意图。
具体实施例方式下面本发明将结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。申请人在此需要申明的是，实施例和附图仅是为了进一步说明本发明的技术方案，绝不能将其解释为对发明保护范围的限制。实施例1参见图1，图1为本实用新型一个实施例的金刚石薄壁钻头基体的平面示意图。本实施例的金刚石薄壁钻头，包括同轴设置的钻头基体1和呈筒状的钻头2，所述的钻头的外端边缘上具有5个钻齿3，所述的钻齿呈非连续地排列，所述的钻齿为圆弧形，相邻的钻齿之间具有U型槽，且其表面施加有金刚石磨粒4，述钻头基体分为上杆体12和下杆体11，所述上杆体12的一端和下杆体11的内端轴向固连，上杆体12的另一端用于和电钻机相连， 所述上杆体12的直径小于下杆体11且两者的连接处具有一个挡肩13，所述的钻头基体内部具有一个内腔14，所述的内腔轴向贯穿所述的钻头，所述的钻头基体的侧壁15上具有与其内腔相连通的进水口 16，所述钻头2与钻头基体1为一体成型，所述钻头和钻头基体的下杆体的壁厚为2. 5mm，所述钻头的直径为50mm ；基体材料为45号钢。钎焊工艺为钎焊焊料为Ni-Cr-B-Si粉末(其中Ni :82wt%, Cr :12wt%, B 4wt%, Si :4wt% ),40-50目平均粒径为0. 36mm的金刚石(浓度为55% )；加入适量的乙醇充分混合均勻，得到混合物料，在真空钎焊炉钎焊得到成品，加热温度为980°C。厚度为 8mm ο实施例2与实施例1相比，区别在于钎焊焊料不同。钎焊工艺为钎焊焊料为，Si :6. Owt
Cr 4. 8wt B 3. 2wt %, Mn :1. 8wt Zn :15. 6wt %，余量为 Ni0,40-50 目平均粒径为 0.36mm的金刚石(浓度为55%)；加入适量的乙醇充分混合均勻，得到混合物料，在真空钎焊炉钎焊得到成品，加热温度为850°C。厚度为8mm。通过对钻头的钻进实验表面采用本发明结构的钻头具有金刚石出刃高、钻进速度快、连续钻进、磨损均勻的特点。而实施例2与实施例1相比，钻齿的磨损速度更低，寿命进一步提高了 4. 2-10. 5%0以上所述，仅为本发明的优选的实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明要求保护的范围内。
权利要求
1.一种钎焊金刚石薄壁钻头，包括同轴设置的钻头基体和呈筒状的钻头，所述钻头基体分为上杆体和下杆体，所述上杆体的一端和下杆体的内端轴向固连，上杆体的另一端用于和电钻机相连；其特征在于，所述的钻头的外端边缘上具有若干个钻齿，所述的钻齿呈非连续地排列，相邻的钻齿之间具有U型槽，所述的钻齿为圆弧形，并且其表面以钎焊的方式施加有金刚石磨粒。
2.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于所述上杆体的直径小于下杆体且两者的连接处具有一个挡肩。
3.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述的钻头基体内部具有一个内腔，所述的内腔轴向贯穿所述的钻头；所述的钻头基体的侧壁上具有一个或多个与其内腔相连通的进水口。
4.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述的钻头基体内部具有一个内腔，所述的内腔轴向贯穿所述的钻头。
5.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述的钻齿的个数为4-15 个，沿钻头的周向均勻分布。
6.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述钻头与钻头基体为一体成型。
7.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述钻头的一端和钻头基体的内端轴向固连。
8.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述钻头和钻头基体的下杆体的壁厚为2-10mm。
9.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述钻头的直径为 25-150mmo
10.根据权利要求1所述的钎焊金刚石薄壁钻头，特征在于所述的钎焊焊料的组成和含量为:Si 5. 7-7. 2wt Cr :4. 5-7. 5wt %, B :3. 0-3. 7wt Mn 1. 2-2. 5wt Zn 12. 5-17. 5wt%，余量为 Ni。
全文摘要
本发明涉及一种钎焊金刚石薄壁钻头，包括同轴设置的钻头基体和呈筒状的钻头，所述钻头基体分为上杆体和下杆体，所述上杆体的一端和下杆体的内端轴向固连，上杆体的另一端用于和电钻机相连；其特征在于，所述的钻头的外端边缘上具有若干个钻齿，所述的钻齿呈非连续地排列，相邻的钻齿之间具有U型槽，所述的钻齿为圆弧形，并且其表面以钎焊的方式施加有金刚石磨粒。本发明涉及的金刚石薄壁钻头具有切割效率高、使用寿命长的优点，可以应用于混凝土、石材、玻璃、陶瓷等非金属材料以及铁、铝等金属材料的钻孔、取芯操作。
文档编号C03B33/00GK102275228SQ201110204528
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者华川海 申请人:江苏华昌工具制造有限公司