本实用新型属于超硬材料精密加工钻切工具技术领域，具体涉及一种均布取向钎焊金刚石钻头。
背景技术：
新材料是支撑我国战略性新兴产业和重大工程不可或缺的物质基础，同时也是我国重点发展的战略性新兴产业之一。高质量发展要求新材料产业从价值链的中低端跃向价值链的中高端。新材料，特别是中高端新材料要飞速发展，对新材料相关加工工具，特别是精密加工工具也提出了新的更高的要求。
钎焊技术是近年来最活跃、最具发展潜力的领域之一，有多种钎焊金刚石工具面世，产品也开始逐步得到推广应用。金刚石钻头作为一种钻切工具，广泛用于各种脆硬材料的加工，如石材、瓷砖、混凝土、玻璃等。但随着难加工材料，如硅、蓝宝石、钛合金复合材料、碳纤维复合材料、功能陶瓷等的应用日益广泛和普及，对其加工技术也提出了越来越苛刻的要求。
随着现代制造业的发展，普通工艺金刚石钻头越来越面临巨大挑战。为了满足材料技术和制造业技术的发展，有必要开发一种具有高锋利、高精度，低能耗、低噪音的新型金刚石钻头，以最大潜能的发挥超硬材料工具各个方面固有的特性，带动新材料制造业上升一个台阶。
传统的金刚石钻头金刚石磨粒都是杂乱无章的固定在工作层表面，容屑空间小，摩擦力大，尺寸精度低，不能进行精密加工。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种均布取向钎焊金刚石钻头，该金刚石钻头钻削刃锋利、容屑空间大，减少了钻切磨削力、降低了钻切温度，尺寸精度高，可以应用于高效精密钻削加工领域。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种均布取向钎焊金刚石钻头，包括：
管体，该管体一端设有金刚石磨粒层，所述管体另一端设有接头，且所述管体设有金刚石磨粒层的一端沿所述管体侧壁方向设有两个相互对称的端部缺口；
所述金刚石磨粒层包括端面金刚石磨粒层和侧面金刚石磨粒层，所述端面金刚石磨粒层和侧面金刚石磨粒层上的若干金刚石磨粒布料点均等距错位排列设置在所述管体表面，且所述金刚石磨粒布料点内布有金刚石磨粒。
更进一步地，所述管体为承载薄壁钢管。
更进一步地，所述管体一端的内侧面和外侧面均设有侧面金刚石磨粒层。
更进一步地，所述侧面金刚石磨粒层上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体侧壁圆周方向等间距排列，且位于同一水平方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于上下相邻两个水平方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
更进一步地，所述端面金刚石磨粒层上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体端面圆周方向等间距排列，且位于同一圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于相邻两个圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
更进一步地，所述端面金刚石磨粒层上的金刚石磨粒布料点的直径小于等于所述侧面金刚石磨粒层上的金刚石磨粒布料点的直径。
更进一步地，所述端面金刚石磨粒层上的金刚石磨粒布料点的分布密度大于等于所述侧面金刚石磨粒层上的金刚石磨粒布料点的分布密度。
更进一步地，所述侧面金刚石磨粒层上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干颗金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍，位于相间的两圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍。
更进一步地，所述端面金刚石磨粒层上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干可金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍，位于相间的两水平圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍。
更进一步地，所述内侧面上的侧面金刚石磨粒层的高度为5mm，所述外侧面上的侧面金刚石磨粒层的高度为10mm，所述金刚石磨粒的粒度为20-200目。
本实用新型根据预先设计的均布参数，通过三维造型定位系统，采用真空吸附形式将金刚石布置到钻头基体表面。本实用新型沿钻头外径采用等距错位排布形式，通过优化不同排金刚石相互重叠的参数，既保证不同受力部位合理分布不同数量的金刚石，又保证整个钻屑工作面都有金刚石参与，使容屑空间最大化。钻削工具钻进过程，内外面和顶面都参与工作，顶部磨料在钻进加工过程，受力状况极其恶劣；侧面磨料仅是减少钻进过程的摩擦，受力状况一般。设计均布参数，顶部和侧面磨料采用不同的高度、不同浓度（浓度决定了金刚石磨料数量的多少）排布，一般顶部金刚石浓度采用50%以上，侧面金刚石浓度采用50%以下。
天然金刚石晶体三个主要晶面100、110、111各晶面各向异性的程度不同，其中100晶面各向异性最严重。金刚石的晶形与性能之间存在着一定的关系，不规则形状的和有棱角的晶粒占比例大的则适合于较轻负荷的应用；晶形完整、饱满结实的金刚石晶粒更适用于较重负荷情况下使用。当晶粒承受重负荷时，最合适的产品是选用非常结实的、完整的立方-八面体晶形的金刚石。这种晶形的金刚石在工作过程中接触面积最小，而抗破碎能力最强，降低设备功率消耗，延长工具寿命。因此，在制造工具时，如果晶向选择不当，即使晶面选择正确，刃磨效率也会大大降低，所以在钻削过程中要选择晶面的耐磨方向，因此，金刚石薄壁钻制造前对金刚石天然晶体的准确定向，是合理选择晶面的基础技术，是制造性能优良工具的必要条件。本实用新型的磨料取金刚石岀刃点为111面与110面结合晶棱朝外，借助弱磁超声振动晶体择优取向。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
第一：本实用新型的均布取向钎焊金刚石钻头磨具中的金刚石磨粒依照预先设计实现有序排布，使金刚石磨粒均匀分布，具有合理的磨粒间距和磨粒数量；并且取金刚石岀刃点为111面与110面结合晶棱朝外，各个金刚石磨粒均参与钻削，有效减少了传统金刚石钻头因金刚石杂乱堆积，磨粒重复钻削而产生的相互干扰，进而增加了工作表面的容屑空间，且钻削刃锋利，能有效降低钻削力和钻削温度，与传统方法制造的钻头相比在钻削性能方面具有明显的优势，且尺寸精度高，可广泛应用于新材料高效精密钻削加工领域，并表现出良好的应用潜力。
第二：本实用新型的均布取向钎焊金刚石钻头与传统方法制造的钻头相比，在钻头金刚石磨料磨损方面，初期两种工艺钻头磨损程度无显著区别；20孔后，有序排布方式钻头磨损速度趋于稳定，而无序排布钻头磨损明显且磨损速度加快；50孔后，无序排布钻头首先丧失钻削能力。表现在钻削力方面，在相同钻削状态下，金刚石磨粒按传统方式分布的钻头钻削力最大，且随时间延长呈现增长趋势；而均布取向的钻头钻削力显著减小，且比较稳定。表现在加工精度方面，在加工相同材料时，金刚石磨粒按传统方式分布的钻头钻孔精度最差，且随时间延长呈现增长趋势；而均布取向的钻头钻孔精度最高，且比较稳定。
总之，与传统方法制造的钻头相比，均布取向钎焊金刚石钻头在钻削性能和钻削精度方面都具有明显的优势。
附图说明
图1是本实用新型的产品整体半剖示意图；
图2是本实用新型的均布金刚石磨粒工作层（ød≠ød）示意图；
图3是本实用新型的均布金刚石磨粒工作层（ød=ød）示意图；
图4是本实用新型的均布形式示意图；
图5是本实用新型的金刚石晶面示意图；
1、管体；1-1、接头；1-2、承载薄壁钢管；1-3、端部缺口；2、金刚石磨粒层；2-1、端面金刚石磨粒层；2-2、侧面金刚石磨粒层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等效形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本实用新型提供一种均布取向钎焊金刚石钻头，包括：
管体1，该管体1一端设有金刚石磨粒层2，所述管体1另一端设有接头1-1，且所述管体1设有金刚石磨粒层2的一端沿所述管体1侧壁方向设有两个相互对称的端部缺口1-3；
所述金刚石磨粒层2包括端面金刚石磨粒层2-1和侧面金刚石磨粒层2-2，所述端面金刚石磨粒层2-1和侧面金刚石磨粒层2-2上的若干金刚石磨粒布料点均等距错位排列设置在所述管体1表面，且所述金刚石磨粒布料点内布有金刚石磨粒。
在一个实施例中，所述管体1为承载薄壁钢管1-2。
在一个实施例中，所述管体1一端的内侧面和外侧面均设有侧面金刚石磨粒层2-2。
在一个实施例中，所述侧面金刚石磨粒层2-2上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体1侧壁圆周方向等间距排列，且位于同一水平方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于上下相邻两个水平方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
在一个实施例中，所述端面金刚石磨粒层2-1上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体1端面圆周方向等间距排列，且位于同一圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于相邻两个圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
在一个实施例中，所述端面金刚石磨粒层2-1上的金刚石磨粒布料点的直径小于等于所述侧面金刚石磨粒层2-2上的金刚石磨粒布料点的直径。
在一个实施例中，所述端面金刚石磨粒层2-1上的金刚石磨粒布料点的分布密度大于等于所述侧面金刚石磨粒层2-2上的金刚石磨粒布料点的分布密度。
在一个实施例中，所述侧面金刚石磨粒层2-2上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干颗金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍，位于相间的两圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍。
在一个实施例中，所述端面金刚石磨粒层2-1上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干可金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍，位于相间的两水平圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍。
在一个实施例中，所述内侧面上的侧面金刚石磨粒层2-2的高度为5mm，所述外侧面上的侧面金刚石磨粒层2-2的高度为10mm，所述金刚石磨粒的粒度为20-200目。
下面结合一个实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
如图1至图5所示，本实用新型的一种均布取向钎焊金刚石钻头，包括：
管体1，该管体1一端设有金刚石磨粒层2，所述管体1另一端设有接头1-1，且所述管体1设有金刚石磨粒层2的一端沿所述管体1侧壁方向设有两个相互对称的端部缺口1-3；
所述金刚石磨粒层2包括端面金刚石磨粒层2-1和侧面金刚石磨粒层2-2，所述端面金刚石磨粒层2-1和侧面金刚石磨粒层2-2上的若干金刚石磨粒布料点均等距错位排列设置在所述管体1表面，且所述金刚石磨粒布料点内布有金刚石磨粒；
所述管体1为承载薄壁钢管1-2；所述管体1一端的内侧面和外侧面均设有侧面金刚石磨粒层2-2。所述侧面金刚石磨粒层2-2上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体1侧壁圆周方向等间距排列，且位于同一水平方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于上下相邻两个水平方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
所述端面金刚石磨粒层2-1上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体1端面圆周方向等间距排列，且位于同一圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于相邻两个圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。所述侧面金刚石磨粒层2-2上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干颗金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍，位于相间的两圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1~5倍。
所述端面金刚石磨粒层2-1上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干可金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍，位于相间的两水平圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5~2.5倍。
在具体制作时，为了实现各个磨粒均参与钻削，有效减少因金刚石磨粒重复钻削而产生的相互干扰，增加了工作表面的容屑空间，沿管体1钻头（即设有金刚石磨粒层2的一端）外径采用等距错位排布形式，金刚石磨粒布料点行和列垂直排列时，即取a°取90°，金刚石磨粒布料点行和列非垂直排列时，即取a°小于90°，承载薄壁钢管1内外表面及端部均匀排布金刚石磨粒布料点2，金刚石磨粒取粒度50/60目，端面和侧面磨粒布料点采用不同的浓度排布，端面金刚石磨粒布料点浓度采用70%，ød取0.4mm，每个布料点布1颗金刚石磨料，相邻列金刚石间距x取金刚石布料区域ød数值的1.25倍，即0.5mm，相间行金刚石间距y取金刚石布料区域ød数值的1.5倍，即取0.6mm；
内侧面和外侧面金刚石磨粒布料点浓度采用40%，ød取0.8mm，每个布料点布3颗金刚石磨料，相邻列金刚石间距x取金刚石布料区域ød数值的1.5倍，即1.2mm，相间行金刚石间距y取金刚石布料区域ød数值的2倍，即1.6mm；侧面金刚石沿外壁布料高度10mm，即取h取10mm，沿内壁布料高度5mm，即取h取5mm。
为了更好实现钻削刃锋利，减少钻削过程摩擦力和发热，本实用新型借助弱磁超声振动晶体择优取向，磨料取金刚石岀刃点为111面与110面结合晶棱朝外。
上述实施例对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
1.均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，包括：
管体(1)，该管体(1)一端设有金刚石磨粒层(2)，所述管体(1)另一端设有接头(1-1)，且所述管体(1)设有金刚石磨粒层(2)的一端沿所述管体(1)侧壁方向设有两个相互对称的端部缺口(1-3)；
所述金刚石磨粒层(2)包括端面金刚石磨粒层(2-1)和侧面金刚石磨粒层(2-2)，所述端面金刚石磨粒层(2-1)和侧面金刚石磨粒层(2-2)上的若干金刚石磨粒布料点均等距错位排列设置在所述管体(1)表面，且所述金刚石磨粒布料点内布有金刚石磨粒。
2.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述管体(1)为承载薄壁钢管(1-2)。
3.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述管体(1)一端的内侧面和外侧面均设有侧面金刚石磨粒层(2-2)。
4.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述侧面金刚石磨粒层(2-2)上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体(1)侧壁圆周方向等间距排列，且位于同一水平方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于上下相邻两个水平方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
5.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述端面金刚石磨粒层(2-1)上的若干金刚石磨粒布料点沿所述管体(1)端面圆周方向等间距排列，且位于同一圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点分别与位于相邻两个圆周方向上的若干金刚石磨粒布料点错位排列。
6.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述端面金刚石磨粒层(2-1)上的金刚石磨粒布料点的直径小于等于所述侧面金刚石磨粒层(2-2)上的金刚石磨粒布料点的直径。
7.根据权利要求1所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述端面金刚石磨粒层(2-1)上的金刚石磨粒布料点的分布密度大于等于所述侧面金刚石磨粒层(2-2)上的金刚石磨粒布料点的分布密度。
8.根据权利要求4所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述侧面金刚石磨粒层(2-2)上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干颗金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1～5倍，位于相间的两圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的1～5倍。
9.根据权利要求5所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述端面金刚石磨粒层(2-1)上的每个金刚石磨粒布料点布一颗或若干可金刚石磨粒，且相邻两列金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5～2.5倍，位于相间的两水平圆周方向上且处于同一竖直方向上的金刚石磨粒布料点之间的间距为所述金刚石磨粒布料点直径的0.5～2.5倍。
10.根据权利要求3所述的均布取向钎焊金刚石钻头，其特征在于，所述内侧面上的侧面金刚石磨粒层(2-2)的高度为5mm，所述外侧面上的侧面金刚石磨粒层(2-2)的高度为10mm，所述金刚石磨粒的粒度为20-200目。
技术总结