[发明专利]切削齿及其设计方法、PDC钻头

权利要求书

1.一种切削齿，其特征在于，所述切削齿包括：

具有相对应的第一端面和第二端面的基底；

固定设置在所述基底的所述第一端面上的切削件，所述切削件由聚晶金刚石制成，所述切削件包括：呈柱状的第一切削结构，所述第一切削结构具有第三端面和第四端面，所述第四端面与所述第一端面相固定；第二切削结构，其位于所述第三端面内，所述第二切削结构呈柱状，所述第二切削结构的径向横截面小于所述第一切削结构的径向横截面，所述第二切削结构的上端面具有呈直线状的脊线，所述脊线与所述第一端面之间具有第一预设夹角θ，所述第二切削结构的上端面的所述脊线的两侧区域分别沿着远离所述脊线的方向高度逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的切削齿，其特征在于，所述基底由硬质合金制成，所述切削件通过烧结方式固定设置在在所述基底的所述第一端面上，所述基底在径向方向的横截面与所述第一切削结构在径向方向的横截面的形状和大小完全相同，所述基底在径向方向的横截面与所述第一切削结构在径向方向的横截面的形状为圆形或近似圆形或椭圆形或近似椭圆形。

3.根据权利要求2所述的切削齿，其特征在于，所述第二切削结构的中心与所述第一切削结构的中心相同，所述脊线经过所述第二切削结构的中心，所述第二切削结构的上端面的所述脊线的两侧区域相对称。

4.根据权利要求1所述的切削齿，其特征在于，所述切削齿的切削角α，所述第一预设夹角θ大于等于0度，α+θ小于90度。

5.根据权利要求3所述的切削齿，其特征在于，所述切削齿的结构参数满足以下关系式：

Δh＝Rcosα-(L+r)·sin(α+θ)，

其中，α表示所述切削齿的切削角，R表示第一切削结构的半径，r表示第二切削结构的半径，L表示所述第二切削结构的底面的中心到所述脊线的距离，Δh表示齿高差，即所述脊线高度偏低的一端的端点B在Y轴方向到所述第一切削结构的第三端面的边缘D的距离。

6.根据权利要求5所述的切削齿，其特征在于，所述第一切削结构的半径R等于8.0mm，第二切削结构的半径r等于6.5mm；或者，所述第一切削结构的半径R等于9.5mm，第二切削结构的半径r等于8mm；或者，所述第一切削结构的半径R等于9.5mm，第二切削结构的半径r等于6.5mm。

7.根据权利要求5所述的切削齿，其特征在于，所述切削齿的切削角α在5度至30度之间。

8.根据权利要求5所述的切削齿，其特征在于，所述第一切削结构的半径R等于8.0mm，第二切削结构的半径r等于6.5mm，所述切削齿的切削角α等于15度，所述第二切削结构的底面的中心到所述脊线的距离L等于1.5mm，所述第一预设夹角θ等于35度，齿高差Δh等于1.6mm。

9.一种PDC钻头，其特征在于，所述PDC钻头包括如权利要求1至8中任一所述的切削齿。

10.一种如权利要求1至8中任一所述的切削齿的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

选择第一切削结构的半径R以及第二切削结构的半径r；

获取切削齿安装在PDC钻头上形成的切削角α，

确定所述第二切削结构的底面的中心到脊线的距离L以及所述脊线与第一端面之间具有第一预设夹角θ，并使得所述第一预设夹角θ大于等于0度，α+θ小于90度；

根据所述第一切削结构的半径R、所述第二切削结构的半径r、切削角α、所述第二切削结构的底面的中心到脊线的距离L以及所述脊线与第一端面之间具有第一预设夹角θ确定齿高差Δh，具体计算公式如下：

Δh＝Rcosα-(L+r)·sin(α+θ)。