一種礦用牙輪鉆頭合金齒的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及礦山鉆探時使用的牙輪鉆頭，具體涉及牙輪鉆頭的齒冠結構的改進。
【背景技術】
[0002]目前，礦山鉆探工程所用的牙輪鉆頭主要包括鋼齒牙輪鉆頭(也稱為銑齒牙輪鉆頭)和鑲齒牙輪鉆頭兩類。由于礦山鉆探工程鉆遇地層巖石堅硬，而鑲齒牙輪鉆頭的牙齒硬度及耐磨性大大高于鋼齒牙輪鉆頭牙齒的硬度及耐磨性，因此，鑲齒牙輪鉆頭得到更廣泛的使用。
[0003]鑲齒牙輪鉆頭是在牙輪殼體上鉆出許多齒孔，齒孔深度與合金齒的齒體的高度相同，然后將合金齒的齒體鑲嵌到齒孔里，齒孔與合金齒為過盈配合。現有技術中，合金齒的材料一般是WC-Co合金。合金齒齒冠的形狀一般為圓錐狀。
[0004]礦用牙輪鉆頭工作過程中，合金齒齒冠沖擊地層巖石，在巖石表面產生沖擊坑，逐漸把細小的巖肩從地層巖石上剝離出來。
[0005]由于礦用鉆探設備技術的大幅度提升，為了提高鉆探速度，礦用牙輪所承受的鉆壓也提高到空前水平。以97/8礦用鉆頭為例，鉆壓已經提高到300KN。現有技術合金齒在工作過程中出現的主要問題:一是齒冠下部強度不足，合金齒容易在下部出現斷裂。而斷裂的合金齒失去了對巖石的破碎作用，進而影響到礦用牙輪鉆頭的機械鉆速。二是齒冠的在工作中不斷磨損，齒冠上部磨損后，合金齒頂面的面積快速增大，即合金齒對巖石的攻擊性快速減小，導致礦用牙輪鉆頭的機械鉆速快速下降，因此礦用牙輪鉆頭的合金齒還需改進。
[0006]通過國內檢索發現以下專利與本實用新型有相似之處:
[0007]申請號為201220206000.3，名稱為“一種用于牙輪鉆頭的偏球齒”的實用新型，此實用新型涉及一種用于石油、天然氣和地質鉆井的牙輪鉆頭偏球齒，特別涉及一種用于牙輪鉆頭外排齒的偏球齒。包括齒柱和齒冠兩部分，其特征在于所述的齒冠表面是由兩條上弓正交的空間曲線和底圓形成的空間網格所構成的半球狀光順曲面，且齒冠頂點偏離齒柱中心軸線。此實用新型的有益效果在于:1、由于齒冠偏向側靠近牙輪背錐面，能形成更大的保徑接觸面，增強使牙輪鉆頭保徑能力；2、在相同保徑接觸面積的前提下，能增大齒孔與牙輪背錐面的最小距離，提高外排齒的固齒力；3、外排齒同時承擔切削井底和井壁的功能，牙齒受地層巖石反作用力的作用點靠近齒冠偏向側，有利于改善外排齒的受力狀況。
[0008]申請號為201420532303.3，名稱為“一種韌性陶瓷牙輪鉆頭牙齒”的實用新型，此實用新型涉及用于石油、天然氣鉆探的一種韌性陶瓷牙輪鉆頭牙齒，它由齒冠和齒柱構成，采用經過燒結的韌性陶瓷，再按齒柱過盈量為0.1 - 0.3mm加工成韌性陶瓷牙齒，通過壓齒機將韌性陶瓷牙齒安裝在牙爪的牙輪上。此實用新型的優點是韌性陶瓷牙輪鉆頭牙齒與硬質合金牙齒相比，既提高了韌性和抗沖擊能力，又具有原料、生產成本較低、不使用鎢鈷類稀有貴重金屬。
[0009]申請號為201020533157.8，名稱為“一種用于牙輪鉆頭的鑿形齒”的實用新型，此實用新型涉及到一種用于石油、天然氣和地質鉆井的牙輪鉆頭合金切削齒，特別涉及到一種用于牙輪鉆頭的鑿形齒。包括齒柱和齒冠兩部分，其特征在于所述的齒冠表面是由兩條正交的空間曲線和底圓形成的空間網格所構成的向上收縮的扁錐狀光順曲面，齒冠頂端的齒頂呈橢球面或球面狀，并與齒冠側向光順相接。此實用新型的有益效果在于:1、整個齒冠側面和頂部無相貫線，表面平滑光順，減小了切削齒受工作載荷時的應力集中，提高了牙齒的結構強度和抗沖擊性能，因而延長了切削齒的有效使用壽命；2、齒頂表面呈上凸的橢球面或球面狀，相對于平頂齒，可改善齒頂應力分布，增強牙齒的攻擊性能，提高牙齒的破巖切削效率。
[0010]以上實用新型雖然都是牙輪鉆頭的齒部結構的改進，但都不具有本實用新型中齒冠頂部為球冠，齒冠中部為向內凹陷的回轉體，齒冠底部為向外凸出的回轉體的結構，其頂部母線、中部母線和底部母線也不是圓弧，因此其產生的技術效果也會與本實用新型不同。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型要解決的技術問題是:針對齒冠下部強度不足，合金齒容易在下部出現斷裂，以及齒冠的在工作中不斷磨損，齒冠上部磨損后，合金齒頂面的面積快速增大，導致礦用牙輪鉆頭破損嚴重，機械鉆速快速下降，而提出一種齒冠頂部小，齒冠頂部到齒冠底部為內凹陷的過渡方式，齒冠底部為向外凸出的結構。
[0012]針以上述問題，本實用新型提出的技術方案是:一種礦用牙輪鉆頭合金齒，由齒冠和齒體組成，其中齒冠包括齒冠頂部、齒冠中部和齒冠底部，齒冠上有頂部母線、中部母線和底部母線，上述母線的交界處有上相貫線、中相貫線和下相貫線；齒體包括齒柱和齒底，齒體上有底相貫線和齒柱母線，齒冠頂部為球冠，齒冠中部為向內凹陷的回轉體，齒冠底部為向外凸出的回轉體，頂部母線、中部母線和底部母線為三段圓弧。
[0013]進一步地，齒底處設有夾角為10°_16°的安裝導向角，齒底是一個上端大而下端小的圓臺。
[0014]進一步地，頂部母線與中部母線的在上相貫線處相切，使得齒冠頂部與齒冠中部形成平滑的過渡。
[0015]進一步地，中部母線與底部母線在中相貫線處相切，使得齒冠中部與齒冠底部形成平滑的過渡。
[0016]進一步地，底部母線與齒柱母線在下相貫線處相切，使得齒冠底部與齒柱形成平滑的過渡。
[0017]進一步地，上相貫線、中相貫線、下相貫線和底相貫線都是封閉的圓形，并且是互相平行的。
[0018]進一步地，齒柱為一圓柱體，齒柱母線為平直的線段，齒柱的母線與底相貫線垂直。
[0019]進一步地，頂部母線的圓弧半徑為3-6mm，中部母線的圓弧半徑為15_20mm，底部母線的圓弧半徑為10_15mm。
[0020]本實用新型的優點是:
[0021]1.齒冠頂部小，齒冠頂部到齒冠中部為內凹陷的過渡方式，使得齒冠中部的截面尺寸變化緩慢，從而在合金齒的齒冠有一定磨損的情況下，仍能保持合金齒對巖石的攻擊性，避免了礦用牙輪鉆頭由于合金齒磨損導致鉆頭機械鉆速低的問題；
[0022]2.齒冠底部向外凸出，齒冠底部較大，使得齒冠底部強度顯著提高，從而提高了合金齒冠部的抗斷裂能力，能有效防止齒冠斷裂，避免了礦用牙輪鉆頭由于合金齒斷裂所導致鉆頭機械鉆速低的問題；
[0023]3.本實用新型結構簡單，齒冠采用流線形光滑過渡，制造工藝簡單；且體積小，生產成本低。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的剖視結構示意圖；
[0025]圖2為演不圖1中的底部母線是一個圓上的圓弧的不意圖；
[0026]圖3為本實用新型在牙輪鉆頭中的分布示意圖；
[0027]圖中:11齒冠頂部、12齒冠中部、13齒冠底部、14上相貫線、15中相貫線、16下相貫線、17頂部母線、18中部母線、19底部母線、21齒柱、22齒底、