專利名稱：一種用于牙輪鉆頭的鑿形齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種用于石油、天然氣和地質(zhì)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。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，楔形齒是用于牙輪鉆頭的一種主要的切削齒形，用于鉆鑿中軟至 中硬地層。楔形齒齒冠兩側(cè)通常有兩個對稱的平面型楔面，楔面與齒柱相交。在牙輪鉆頭 的實際使用過程中，因楔形齒受較大彎矩作用，楔面與齒柱相交處應(yīng)力集中，易先期出現(xiàn)破 損，從而影響牙輪鉆頭的使用性能。錐楔齒是在楔形齒的基礎(chǔ)上進行改進，增大了楔面角，使楔面與齒冠相交，而不與 齒柱相交，相交處與齒柱間有較小的距離H(如圖5所示)。這種設(shè)計雖然對楔形齒的應(yīng)力 集中有所改善，但由于齒冠表面仍然存在相貫線，還是不能很好的解決應(yīng)力集中問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供了一 種應(yīng)力分布狀況好、切削效率高和使用壽命長的用于牙輪鉆頭的鑿形齒。本實用新型為解決上述存在的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為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(wǎng)格所構(gòu)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(cè)向光順相接。按上述方案，所述的兩條正交的空間曲線一條為正向空間曲線，另一條為側(cè)向空 間曲線，所述的正向空間曲線由兩側(cè)向上內(nèi)傾的直線或曲線與頂部上凸曲線光順連接而 成，正向空間曲線兩側(cè)直線或曲線與底面的夾角為60° 80°，所述的側(cè)向空間曲線由兩 側(cè)向上內(nèi)傾的直線或曲線與頂部上凸曲線光順連接而成，側(cè)向空間曲線兩側(cè)直線或曲線與 底面的單側(cè)夾角為50° 70°。按上述方案，所述的頂部曲線由圓弧、拋物線、雙曲線或樣條曲線中的一條或多條 組成。按上述方案，兩側(cè)向上內(nèi)傾的曲線為圓弧或樣條曲線。按上述方案，所述的鑿形齒由硬質(zhì)合金制成，或由硬質(zhì)合金與金剛石層復(fù)合而成。本實用新型的有益效果在于1、整個齒冠側(cè)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(yīng)力集中，提高了牙齒的結(jié)構(gòu)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(yīng)力分布，增強牙齒的攻擊性能，提高牙齒的破巖切削效率。

圖1為現(xiàn)有楔形齒的主視圖。[0013]圖2為圖1的左視圖。圖3為圖1的俯視圖。圖4為現(xiàn)有楔形齒的立體視圖。圖5為現(xiàn)有錐楔齒的主視圖。圖6為圖4的左視圖。圖7為圖4的俯視圖。圖8為現(xiàn)有錐楔齒的立體視圖。圖9為第一個實施例的立體視圖。圖10為圖9中正向空間曲線的正面圖。圖11為圖9中側(cè)向空間曲線的正面圖。圖12為本實用新型另一個實施例的立體視圖。圖13為圖12中正向空間曲線的正面圖。圖14為圖12中側(cè)向空間曲線的正面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。現(xiàn)有楔形齒齒形如圖1-4所示，齒冠2上的相貫線3與齒柱1相交于一點，在牙輪 鉆頭正常工作時，牙齒的該點區(qū)域應(yīng)力集中，易導(dǎo)致牙齒破損，影響鉆頭的使用性能。圖5-8 為現(xiàn)有錐楔齒的視圖，齒冠2上的相貫線3不與齒柱相交，相貫線3的最低點與齒柱1間的 垂直距離為H，這種設(shè)計雖然可以改善牙齒的應(yīng)力集中，但由于齒冠表面存在相貫線，應(yīng)力 集中現(xiàn)象仍然較突出。本實用新型的一個實施例如圖9-圖11所示，包括齒柱1和齒冠2，齒柱為圓柱狀， 齒柱上端為齒冠，整個齒冠表面平滑光順，無相貫線，可使牙齒應(yīng)力集中現(xiàn)象大為減少，提 高了牙齒的結(jié)構(gòu)強度。齒冠2是由兩個垂直相交平面中的兩條正交空間曲線即正向空間曲 線6(圖中虛線所示)和側(cè)向空間曲線7(圖中虛線所示)及齒冠與齒柱相連的底圓5形成 的空間網(wǎng)格所構(gòu)成的向上收縮的扁錐狀光順曲面；所述的正向空間曲線6由兩側(cè)向上內(nèi)傾 的直線A1B1、ElFl與頂部曲線光順連接而成，兩側(cè)直線與底面的夾角為70°，頂部曲線由 兩側(cè)的過渡圓弧B1C1、D1E1 (半徑R2 = 2. 5mm)與中間圓弧ClDl (半徑Rl = 20mm)連接組 成；所述的側(cè)向空間曲線7由兩側(cè)向上內(nèi)傾的直線A2B2、C2D2與頂部圓弧B2C2(半徑R3 = 20mm)光順連接而成，兩側(cè)直線與底面的夾角為60° ；齒頂表面呈橢球面狀，微向上凸起。本實用新型的另一個實施例如圖12-圖14所示，其與上一個實施例的不同之處 在于所述的正向空間曲線6由兩側(cè)向上內(nèi)傾的直線H1J1、KlLl與頂部樣條曲線JlKl光順 連接而成，兩側(cè)直線與底面的夾角為65° ；所述的側(cè)向空間曲線7由兩側(cè)向上內(nèi)傾的圓弧 H2J2、K2L2(半徑R4 = 30mm)與頂部樣條曲線J2K2光順連接而成，由此構(gòu)成向上收縮、齒 頂微凸的扁錐狀光順曲面。
權(quán)利要求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(wǎng)格所構(gòu)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(cè)向光順相接。
2.按權(quán)利要求1所述的用于牙輪鉆頭的鑿形齒，其特征在于所述的兩條正交的空間 曲線一條為正向空間曲線，另一條為側(cè)向空間曲線，所述的正向空間曲線由兩側(cè)向上內(nèi)傾 的直線或曲線與頂部上凸曲線光順連接而成，正向空間曲線兩側(cè)直線或曲線與底面夾角為 60° 80°，所述的側(cè)向空間曲線由兩側(cè)向上內(nèi)傾的直線或曲線與頂部上凸曲線光順連接 而成，側(cè)向空間曲線兩側(cè)直線或曲線與底面夾角為 50° 70°。
3.按權(quán)利要求2所述的用于牙輪鉆頭的鑿形齒，其特征在于所述的頂部曲線由圓弧、 拋物線、雙曲線或樣條曲線中的一條或多條組成。
4.按權(quán)利要求2所述的用于牙輪鉆頭的鑿形齒，其特征在于兩側(cè)向上內(nèi)傾的曲線為圓 弧或樣條曲線。
5.按權(quán)利要求2所述的用于牙輪鉆頭的鑿形齒，其特征在于所述的正向空間曲線的頂 部曲線由兩側(cè)的過渡圓弧與中間圓弧連接組成。
6.按權(quán)利要求1或2所述的用于牙輪鉆頭的鑿形齒，其特征在于所述的鑿形齒由硬質(zhì) 合金制成，或由硬質(zhì)合金與金剛石層復(fù)合而成。
專利摘要本實用新型涉及到一種用于石油、天然氣和地質(zhì)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(wǎng)格所構(gòu)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(cè)向光順相接。本實用新型的有益效果在于1、整個齒冠側(cè)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(yīng)力集中，提高了牙齒的結(jié)構(gòu)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(yīng)力分布，增強牙齒的攻擊性能，提高牙齒的破巖切削效率。
文檔編號E21B10/50GK201771431SQ20102053315
公開日2011年3月23日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者陳東方, 韓秀明 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司