1.一种多层金刚石取心钻头,其特征在于,取心钻头包括钻头钢体(1),所述钻头钢体(1)为圆柱状的中空结构;所述钻头钢体(1)的一端设有连接螺纹,所述钻头钢体的另一端设有胎块安装头(11),所述胎块安装头(11)的端面上沿周向设有多个金刚石胎块(2),各个所述金刚石胎块(2)呈倾斜状设置于所述胎块连接头的周向上,从而形成以所述中空结构圆心为中心的偏心齿结构;所述胎块安装头的外壁上还设有多层金刚石胎块(2),各层所述金刚石胎块(2)之间设有水口(9),所述水口(9)的内侧设有隔水片(6)。
2.根据权利要求1所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述胎块安装头(11)上设有胎块嵌入槽(8),所述胎块嵌入槽(8)贯穿于所述钻头钢体(1)的外壁,并沿竖直方向呈多层排列,所述金刚石胎块(2)沿竖直方向焊接于所述胎块安装头的端面上和所述胎块嵌入槽(8)内;所述水口(9)与所述胎块嵌入槽(8)平行设置,并沿竖直方向多层排列。
3.根据权利要求1所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述胎块安装头端面上相邻的金刚石胎块(2)之间形成有水口槽(5),所述水口槽(5)呈倾斜状贯穿于所述胎块安装头的壁面,所述水口槽(5)的内侧设有内水槽(51),所述水口槽(5)的外侧设有外水槽(52);
所述胎块安装头外壁上相邻的所述金刚石胎块(2)之间设有水口(9),所述水口(9)的内侧设有内水槽(51),所述水口(9)的外侧设有外水槽(52);和/或,所述隔水片(6)包括多个,各个所述隔水片(6)沿竖直方向设置于所述水口(9)内,并与所述钻头钢体(1)的内壁相连接。
4.根据权利要求3所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述水口(9)包括外水路槽和内水路槽,所述水口(9)与所述水口槽(5)沿所述钻头钢体(1)的外壁竖直连接;和/或,所述胎块安装头端面上相邻的金刚石胎块(2)之间形成有抗扭后衬(3),所述抗扭后衬(3)沿水平方向的正投影为直角三角形。
5.根据权利要求1所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述胎块安装头端面上相邻的金刚石胎块(2)之间形成有高度差β,所述高度差β满足0mm≤β≤20mm;和/或,所述胎块安装头外壁上相邻金刚石胎块(2)或水口(9)之间的底面形成有高度差γ,所述高度差γ满足0mm≤γ≤27mm;和/或,所述胎块安装头壁面上最低层相邻所述金刚石胎块(2)或水口(9)之间的底面形成有高度差δ,所述高度差δ满足0mm≤δ≤13mm。
6.根据权利要求2所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述水口(9)和所述胎块嵌入槽(8)之间设有保径条。
7.根据权利要求1至6任一项所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,所述金刚石胎块(2)包括胎块工作层(22)和胎块非工作层(21);所述胎块工作层(22)的胎体内含有切削材料和预合金粉末,所述胎块非工作层(21)内无切削材料;相邻两层金刚石胎块(2)之间,上一层的金刚石胎块(2)的工作层底面高于下一层金刚石胎块(2)非工作层的顶面;所述切削材料为金刚石。
8.根据权利要求1至6任一项所述的多层金刚石取心钻头,其特征在于,相邻所述金刚石胎块(2)之间的倾斜角α相同;和/或,所述金刚石胎块的顶部为锥状的切削齿;和/或,所述金刚石胎块为条状的偏心齿。
9.一种多层金刚石取心钻头制造方法,其特征在于,该制造方法包括以下过程:
s1:钢体的车削加工:利用车床加工钢体的内外壁,从而使所述钢体形成圆柱状的中空结构;在加工过程中,使所述钢体通孔内壁最底层胎块嵌入槽以下部分的内径尺寸小于上半部分的内径,从而形成一个可以放置石墨模具的凸台;
s2:钢体的铣削加工:将取心钻头的三维模型输入数控机床中,利用数控机床对所述钢体进行加工;加工部分包括胎块连接头(11)、抗扭矩后衬(3)、胎块嵌入槽(8)、水口槽(5)、外水槽(52)、保径条嵌入槽以及水口(9);在加工过程中,所述胎块嵌入槽(8)为贯穿钢体的窗口状结构,所述水口(9)部分应距离所述通孔(4)部分1-2mm形成薄壁结构,从而形成隔水片(6)初期结构;
s3:金刚石胎块的制作:通过进行配料、装料、烧块的步骤制作金刚石胎块;所述金刚石胎块包括胎块工作层和胎块非工作层,所述胎块工作层的胎体内含有切削材料和预合金粉末,所述胎块非工作层无切削材料,切削材料为金刚石;在制作成型过程中,所述金刚石胎块的顶部为锥状的切削齿结构;
s4:石墨模具的加工:加工成型两个尺寸不同的石墨模具,两个石墨模具直径尺寸差为3mm至5mm;尺寸较小的石墨模具的直径与钢体通孔的直径相同,并且尺寸较小的石墨模具的高度为钢体内壁的凸台顶面到钢体胎块连接头顶部的距离;
s5:金刚石胎块以及保径条的焊接:将石墨模具放置于所述钢体的通孔内,并落在所述凸台上;将金刚石胎块放置于所述钢体胎块安装头的端面和所述胎块嵌入槽(8)中,通过石墨模具保证内外径尺寸;之后,分别对金刚石胎块与保径条进行高频焊接固定;
s6:钢体的成品加工:加工所述钢体内通孔内壁上的连接螺纹或钢体外壁上的连接螺纹。
10.根据权利要求9所述的多层金刚石取心钻头制造方法,其特征在于,所述制造方法还包括以下过程:
s7:内水槽的加工:在线切割加工床上对所述钢体内壁进行线切割加工内水槽;和/或,
s8:隔水片的电火花加工:利用预先制备两种铜电极薄片,进行电火花加工;将隔水片(6)的薄壁结构侧向切割成u型缝隙,只有顶边与所述钢体通孔的内壁相连接,形成隔水片;和/或,
s9:钻头的深加工:除去取心钻头表面的氧化层,在磨床上进行精加工。