[0001] 本发明涉及金刚石工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种磨钻两用多功能金刚石打孔钻。

[0002] 在建筑行业，金刚石打孔钻已广泛应用于花岗岩、大理石，混凝土、陶瓷等材料钻孔加工生产活动中。例如卫浴洗脸池下水孔开孔，花岗岩表面钻孔等。传统的金刚石打孔钻大多采用分齿，单个刀头焊接面积小，焊接强敌低，容易在钻进过程中掉齿造成薄壁钻无法工作甚至报废。在现有技术中对于钻孔需要另外选用打磨头重复打磨。以卫浴件为例，现有技术中的薄壁钻只能用于钻孔，若需对孔边沿进一步修整，打磨成一定锥度便于安装卫浴下水配件都需要另外配扩孔器进一步修整，工艺操作繁琐。另外，金刚石打孔钻的钻进速度还严重受到金刚石刀头的制约，对于花岗岩或大理石等石材的钻孔过程，在高速钻进条件下容易导致金刚石被抛光或磨平，甚至发生大面积的早脱现象，导致使用寿命显著降低。

[0003] 为了获得兼有良好锋利度、使用寿命和承载性能的综合性能，本发明提供了一种磨钻两用多功能金刚石打孔钻。

[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

[0005] 一种磨钻两用多功能金刚石打孔钻，包括薄壁钻管座，其特征在于：所述薄壁钻管座包括薄壁钻底座，以及位于所述薄壁钻底座上的薄壁钻管体；所述薄壁钻管体上钎焊有整体式的金刚石刀头，所述薄壁钻底座的上表面上间隔地设置有多个金刚石打磨块；并且所述金刚石打磨块与薄壁钻管体之间的夹角a为钝角。

[0006] 其中，所述薄壁钻底座内设置有与转轴配合的安装部，所述安装部自所述薄壁钻底座的底部延伸至所述薄壁钻管体的底部内。

[0007] 作为优选地，所述金刚石打磨块与薄壁钻管体之间的夹角a满足：100°≤a≤150°，更优选夹角a满足：120°≤a≤150°。

[0008] 作为优选地，所述金刚石刀头为圆柱环形刀头，并且其上形成有切削槽，所述切削槽的高度为所述圆柱环形刀头高度的1/5～1/3。

[0009] 其中，所述薄壁钻管座由20号钢加工而成，并且所述20号钢的元素组成为：0.17～0.24wt％的碳、0.17～0.37wt％硅、0.35～0.65wt％的锰，硫≤0.035，磷≤0.035，铬≤
0.25，镍≤0.25，铜≤0.25，余量为铁以及不可避免的其他杂质。

[0010] 其中，所述金刚石刀头采用的金刚石颗粒的静压强度大于所述金刚石打磨块采用的金刚石颗粒的静压强度。

[0011] 其中，所述金刚石刀头采用的金刚石颗粒的静压强度为30～40kg，金刚石打磨块采用的金刚石颗粒的静压强度为25～35kg。

[0012] 其中，所述金刚石刀头和金刚石打磨块均由金属粉料和金刚石颗粒依次经过混料、冷压、热压烧结而成，其中热压烧结的温度为760～850℃，压力为200～300kg/cm2，保温时间为1～5分钟。

[0013] 其中，所述金刚石刀头采用的金属粉料由25～35wt％的铜粉，5～15wt％钴粉，2～9wt％的镍、2～8wt％的锡粉、0～2wt％的钛粉、1～2wt％的钛的易分解化合物，以及余量的铁粉。

[0014] 其中，所述钛的易分解化合物选自草酸钛、乳酸钛、乙酰丙酮钛、乙酸钛以及月桂酸等中的一种或多种。

[0015] 其中，所述金刚石打磨头采用的金属粉料由25～35wt％的铜粉，5～15wt％钴粉，2～9wt％的镍、2～8wt％的锡粉以及余量的铁粉组成。

[0016] 与最接近的现有技术相比，本发明的磨钻两用多功能金刚石打孔钻具有以下有益效果：

[0017] ①本发明的金刚石打孔钻可将石材的打孔和打磨过程一次完成，显著提高了加工效率。

[0018] ②采用整体式设计结构的金刚石刀头，出刃速度快，而且胎体对金刚石的把持力强，使得金刚石颗粒能够保持较高的出刃高度，不会发生过早发生脱落的现象，能够满足对花岗岩、大理石等高速钻孔的使用要求。附图说明

[0019] 图1为实施例的磨钻两用多功能金刚石打孔钻的俯视图。

[0020] 图2为图1沿着A方向的剖切结构示意图。

[0021] 以下将结合具体实施例对本发明的磨钻两用多功能金刚石打孔钻做进一步的阐述，以对本发明的技术方案做出更完整和清楚的说明。

[0022] 实施例1

[0023] 如图1-2所示，本实施例的磨钻两用多功能金刚石打孔钻，包括薄壁钻管座10，所述薄壁钻管座10包括薄壁钻底座11，以及位于所述薄壁钻底座11上的薄壁钻管体13。所述薄壁钻底座11内设置有与转轴(旋转驱动部件，例如电机驱动的旋转驱动部件)配合的安装部12，所述安装部12自所述薄壁钻底座11的底部延伸至所述薄壁钻管体13的底部内。在本发明中，所述薄壁钻管座由20号钢加工而成，所述20号钢的元素组成为：0.17～0.24wt％的碳、0.17～0.37wt％硅、0.35～0.65wt％的锰，硫≤0.035，磷≤0.035，铬≤0.25，镍≤0.25，铜≤0.25，余量为铁以及不可避免的其他杂质。20钢虽然强度一般，但是韧性、塑性好，具有良好的抗冲击性能，而且成本较低，可加工性能好，能够满足金刚石打孔钻的使用要求，另外其焊接性能良好，易于与金刚石刀头和金刚石打磨块焊接。

[0024] 在本实施例中，所述金刚石刀头20为圆柱环形刀头，并且其上形成有切削槽，所述切削槽的高度为所述圆柱环形刀头高度的1/5～1/3。圆柱环形刀头的厚度大于所述薄壁钻管体的厚度。采用整体式设计结构的金刚石刀头，使得打孔钻在钻孔过程中更具冲击性，不掉齿，有利于提高钻进速度。金刚石打磨块30均匀地分布在所述圆锥形座12的周围，并且每一个金刚石打模块30具有基本相同的形状和尺寸，以使得在打磨时能保持顺畅地运行。作为优选地，所述金刚石打磨块与薄壁钻管体之间的夹角a满足：100°≤a≤150°，更优选夹角a满足：120°≤a≤150°。

[0025] 在本实施例中，所述金刚石刀头和金刚石打磨块均由金属粉料和金刚石颗粒采用热压烧结工艺形成。所述金刚石刀头采用的金属粉料由25～35wt％的铜粉，5～15wt％钴粉，2～9wt％的镍、2～8wt％的锡粉、0～2wt％的钛粉、1～2wt％的钛的易分解化合物，以及余量的铁粉组成。所述钛的易分解化合物选自草酸钛、乳酸钛、乙酰丙酮钛、乙酸钛以及月桂酸等中的一种或多种。金刚石打磨头采用的金属粉料由25～35wt％的铜粉，5～15wt％钴粉，2～9wt％的镍、2～8wt％的锡粉以及余量的铁粉组成。热压烧结的温度为760～850℃，压力为200～300kg/cm2，保温时间为1～5分钟，热压烧结需要在保护性气氛(例如还原气氛)下进行。在本发明中，所述金刚石刀头采用的金刚石颗粒的静压强度大于所述金刚石打磨块采用的金刚石颗粒的静压强度。对于金刚石刀头而言，需要满足高速钻进的要求，因而需要采用高强度的金刚石颗粒。而对于金刚石打磨头而言，为了在磨削时容易形成局部破碎以形成微小的磨削刃，可以采用强度相对较小的金刚石颗粒；如果也采用与金刚石刀头相同强度的金刚石颗粒，反而可能导致金刚石颗粒的表面的棱角钝化并发生石墨化，形成抛光磨平的状态，从而不利于钻孔的打磨。对于金刚石颗粒的强度可以根据加工的石材的种类来选择，例如对于花岗岩和大理石的钻孔打磨工艺而言，所述金刚石刀头采用的金刚石颗粒的静压强度可选30～40kg，金刚石打磨块采用的金刚石颗粒的静压强度可选25～35kg。金刚石打磨块可采用粒度相对均一的粒径，例如可采用规格为30/40的金刚石颗粒。
金刚石刀头可采用规格为30/40(425-600μm)以及40/50(300-425μm)的金刚石颗粒。另外，金刚石浓度也是金刚石刀头和金刚石打磨头的设计中需要考虑的因素。在行业中，金刚石浓度是孕镶钻头胎体工作层内，表征单位体积中金刚石的含量的术语，其单位通常采用克拉/cm3。生产中用的浓度制主要是采用“金刚石制品国际浓度标准”，即100％的浓度表示每立方厘米中含金刚石4.39克拉。75％浓度相应约为3.3克拉/cm3。对于花岗岩以及大理石石材的钻孔和打磨工艺，采用的金刚石浓度为30％～50％即可。在本发明中，金刚石刀头采用的金属粉料中添加有Ti以及Ti的易分解的化合物，其在热压烧结过程中一方面分解形成的气体有利于胎体的弱化(从而可以使得金刚石刀头较早的出刃)，而分解形成的高活性的碳以及钛的氧化物等可形成TiC等骨架强化相，而且能够进一步提高金刚石颗粒与胎体的把持力，从而能够保证出刃高度并且防止过早的脱落，从而使得本发明的金刚石刀头能够适应高速钻进的使用要求。以大理石的钻进实验为例，通过在金刚石刀头中引入钛的易分解的化合物，可将平均出刃高度由67μm提高至75μm，切割指数Z(单位为cm3/(gmin)由35.26提高至41.53，显著提高了金刚石刀头的钻进性能。

[0026] 本实施例所述的磨钻两用多功能金刚石打孔钻的制备工序可简述如下：

[0027] 1、薄壁钻管座加工

[0028] 根据图纸要求，以20号钢钢管为原料车加工(可结合焊接和热处理工艺)形成薄壁钻管座。

[0029] 2、金刚石刀头的热压烧结

[0030] 按照配比，选取铜粉、钴粉、镍粉、锡粉、钛粉、钛的易分解化合物，以及铁粉等粉末原料混料得到金属粉料，采用静压强度为30～40kg、粒度为30/40、40/50(各占50％)的金刚石颗粒，将金属粉料与金刚石颗粒混匀(金刚石颗粒按照30～50％的浓度设计添加)，然后根据设计的尺寸和形状压制成型，热压烧结，砂轮打磨制备金刚石刀头以及金刚石打磨头。热压烧结的温度为760～850℃，压力为200～300kg/cm2，保温时间1～5分钟。

[0031] 3、金刚石打磨头的热压烧结

[0032] 按照配比，选取铜粉、钴粉、镍粉、锡粉以及铁粉等粉末原料混料得到金属粉料，采用静压强度为30～40kg、粒度为30/40的金刚石颗粒，将金属粉料与金刚石颗粒混匀(金刚石颗粒按照30～50％的浓度设计添加)，然后根据设计的尺寸和形状压制成型，热压烧结，砂轮打磨制备金刚石刀头以及金刚石打磨头。热压烧结的温度为760～850℃，压力为200～2
300kg/cm，保温时间1～5分钟。

[0033] 4、高频焊接

[0034] 将加工好的薄壁钻管座固定在高频焊接机的夹具上，将银焊片粘上银焊剂后放在金刚石刀头焊接面上，然后将薄壁钻管体与金刚石刀头固定在一起，启动高频感应加热设备进行加热到银焊片熔化即可冷却，完成金刚石刀头的焊接；采用相同的焊接方法将金刚石打磨块焊接在薄壁钻底座的上表面上。

[0035] 5、打磨、喷漆、检验

[0036] 焊接后用砂轮开刃对金刚石刀头和金刚石打磨块进行打磨使金刚石充分暴露，再2
进行表面喷漆，烘干，最后以600N/mm强度标准对每个金刚石刀头进行抗弯检测，合格后印刷包装入库。

[0037] 使用时将钻机头与薄壁钻底座上的安装部配合，通电后进行钻进打孔，并且随后可连续进行钻出圆孔周边的打磨并形成一定的锥度，从而可以方便后续地安装。由于本实施例采用的是整体式金刚石刀头，具有钻进速度快切安全性好的特点，而且钻孔与打磨可无间断的连续进行极大地提高了加工效率。

[0038] 对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。