金刚石复合片、轴承外环、轴承内环和PDC轴承的制作方法

金刚石复合片、轴承外环、轴承内环和pdc轴承
技术领域
1.本实用新型涉及轴承技术领域，具体涉及一种改善了力学性能以及更利于装配的pdc轴承、其金刚石复合片、其轴承外环及其轴承内环。

背景技术：

2.现有的pdc轴承包括轴承外环和轴承内环，轴承外环和轴承内环均包括对应的支撑环和多个金刚石复合片。金刚石复合片整体呈圆柱形，金刚石复合片包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，聚晶金刚石层设有背对所述硬质合金基体的工作表面，根据轴承外环和轴承内环的不同，工作表面会对应地加工成内凹弧面或是外凸弧面，轴承外环上金刚石复合片的内凹弧面与轴承内环上金刚石复合片的外凸弧面。
3.现有的该种pdc轴承存在的问题是，金刚石复合片的工作表面是凸面或凹面，但硬质合金基体和聚晶金刚石层的接合面为平面，此设置使聚晶金刚石层各处厚度不均，工作时受力不均而易损；另外，作为轴承的关键配合件，为保证外凸弧面与内凹弧面配合无误，金刚石复合片的安装角度要求较高，而由于现有的金刚石复合片呈圆柱形，安装时难以对其安装位置是否准确作出快速且准确的判断，继而影响生产效率以及生产质量。

技术实现要素：

4.本实用新型的第一目的在于提供一种保证聚晶金刚石层厚度均匀且具有一定的位置识别作用的金刚石复合片，其内部受力情况得到改善而可延长使用寿命，同时易于安装。
5.本实用新型的第二目的在于提供一种耐用且易于安装的pdc轴承的轴承外环。
6.本实用新型的第三目的在于提供一种耐用且易于安装的pdc轴承的轴承内环。
7.本实用新型的第四目的在于提供一种耐用且易于组装的pdc轴承。
8.本实用新型第一目的提供的金刚石复合片包括沿自身厚度方向依次设置的硬质合金基体和聚晶金刚石层，聚晶金刚石层设有背对硬质合金基体的工作表面，工作表面为第一弧面；硬质合金基体与聚晶金刚石层的接合面包括第二弧面；第一弧面与第二弧面同为内凹弧面且二者的凹陷方向相同，或，第一弧面与第二弧面同为外凸弧面且二者的凸起方向相同；第一弧面的中心线与第二弧面的中心线相互平行；金刚石复合片的外周设置有第一识别特征，第一识别特征包括第一图案特征和/或第一轮廓特征。
9.由上述方案可见，首先地，本实用新型将硬质合金基体与聚晶金刚石层的接合面对应于工作表面而设置为凹面或凸面，此设置能使聚晶金刚石层各处的厚度更加接近，聚晶金刚石层各处强度均匀，内部受力更均匀而避免应力集中产生；然后，为了利于将金刚石复合片更快且准确地安装到轴承的支撑环上，本实用新型在金刚石复合片增设了第一识别特征，识别特征可以是利于视觉快速识别的图案特征，也可以是利于触感快速识别并且可以用于定位配合的轮廓特征。因此，本实用新型的金刚石复合片内部受力情况得到改善而可延长使用寿命，同时易于安装。
10.进一步的方案是，第二弧面的直径与第一弧面的直径相等，或，第一弧面的中心线与第二弧面的中心线重合。
11.由上可见，两种设置方式下均能进一步地使聚晶金刚石层各处的厚度相等，进一步改善聚晶金刚石层的内部受力情况。
12.进一步的方案是，在接合面处，硬质合金基体和聚晶金刚石层的一个上设有凸起，硬质合金基体和聚晶金刚石层的另一个上设有凹位，凸起与凹位配合；凸起与凹位的连接处外露于金刚石复合片的外周而形成第一图案特征。
13.由上可见，此设置下，在无需增加图案喷涂或雕刻工艺、不加大制造难度和减慢生产节拍的前提下即可在金刚石复合片的外周形成具有视觉识别效果的第一图案特征，且凸起和凹位的配合还能提升硬质合金基体和聚晶金刚石层之间的结合强度。
14.再进一步的方案是，凸起和凹位沿金刚石复合片的径向延伸于金刚石复合片的外周的相对两侧之间。
15.由上可见，此设置下金刚石复合片的外周形成两处第一识别特征，两处第一识别特征结合能进一步利于对安装位置作出更准确的判断，且此设置利于凸起和凹位的加工或成型，也避免在凸起和凹位处形成应力集中。
16.再进一步的方案是，金刚石复合片的外周设有棱边，棱边设置在硬质合金基体和/或聚晶金刚石层上；第一轮廓特征形成于棱边设置处。
17.由上可见，此设置下，在将金刚石复合片安装到支撑环时，棱边可以与支撑环上安装位内的另一棱边处配合，金刚石复合片的安装角度唯一，具有良好的防呆效果。
18.本实用新型第二目的提供的轴承外环包括第一支撑环和固定在第一支撑环上的多个第一金刚石复合片；第一金刚石复合片采用上述的金刚石复合片，第一弧面为内凹弧面；第一支撑环上设有第一预设位置，第一识别特征与第一预设位置对应。
19.进一步的方案是，第一预设位置上设有第二识别特征，第二识别特征包括第二图案特征和/或第二轮廓特征；第一识别特征与第二识别特征配合。
20.由上述方案可见，采用本实用新型的金刚石复合片使轴承外环更耐用；而在第一支撑环上设有用于与第一识别特征配合的第二识别特征，将金刚石复合片安装到安装位后，能够迅速调整金刚石复合片，第一识别特征对准第二识别特征即安装角度准确，此设置使金刚石复合片的安装更轻易且保证安装准确性。
21.本实用新型第三目的提供的轴承内环包括第二支撑环和固定在第二支撑环上的多个第二金刚石复合片；第二金刚石复合片采用上述的金刚石复合片，第一弧面为外凸弧面；第二支撑环上设有第二预设位置，第一识别特征与第二预设位置对应。
22.进一步的方案是，第二预设位置上设有第三识别特征，第三识别特征包括第三图案特征和/或第三轮廓特征；第一识别特征与第三识别特征配合。
23.由上述方案可见，采用本实用新型的金刚石复合片使轴承外环更耐用；而在第二支撑环上设有用于与第一识别特征配合的第三识别特征，将金刚石复合片安装到安装位后，能够迅速调整金刚石复合片，第一识别特征对准第三识别特征即安装角度准确，此设置使金刚石复合片的安装更轻易且保证安装准确性。
24.本实用新型第四目的提供的pdc轴承包括轴承外环和轴承内环，轴承内环位于轴承外环的内周；轴承外环采用上述的轴承外环；轴承内环采用上述的轴承内环。
附图说明
25.图1为本实用新型pdc轴承第一实施例的结构示意图。
26.图2为本实用新型pdc轴承第一实施例中第一金刚石复合片的结构图。
27.图3为本实用新型pdc轴承第一实施例中第一金刚石复合片的结构分解图。
28.图4为本实用新型pdc轴承第一实施例中第二金刚石复合片的结构图。
29.图5为本实用新型pdc轴承第一实施例中第二金刚石复合片的结构分解图。
30.图6为本实用新型pdc轴承第二实施例中金刚石复合片的硬质合金基体的截面图。
具体实施方式
31.pdc轴承第一实施例
32.参见图1，本实施例的pdc轴承包括轴承外环1001和轴承内环1002，轴承内环1002位于轴承外环1001的内周。轴承外环1001包括第一支撑环1和固定焊接在第一支撑环1上的多个第一金刚石复合片2，轴承内环1002包括第二支撑环3和固定焊接在第二支撑环3上的多个第二金刚石复合片4。为避免多个第一金刚石复合片2与多个第二金刚石复合片4同时相互对齐而产生卡顿，第一金刚石复合片2的数量应当与第二金刚石复合片4的数量具有差值，本实施例中，第二金刚石复合片4比第一金刚石复合片2少一片。其中，第一金刚石复合片2和第二金刚石复合片4均采用本实用新型的金刚石复合片。
33.参见图2和图3，图2所示z轴方向为第一金刚石复合片2的厚度方向，第一金刚石复合片2包括沿z轴正向依次设置的第一硬质合金基体22和第一聚晶金刚石层21，第一硬质合金基体22和第一聚晶金刚石层21之间接合于第一接合面200。
34.第一硬质合金基体22的外周面为第一圆柱面2202，在z轴方向上，第一硬质合金基体22的端面为位于第一接合面200上的内凹弧面2203。内凹弧面2203沿z轴负向而背对第一聚晶金刚石层21凹陷，且第一硬质合金基体22上设置有沿z轴负向凹陷于内凹弧面2203的第一凹槽221，第一凹槽221为本实用新型的凹位，两个第一凹槽221对称地设置在第一硬质合金基体22的两侧，第一凹槽221沿第一硬质合金基体22的径向延伸1毫米并贯穿至第一硬质合金基体22的外周，沿第一凹槽221的延伸方向，第一凹槽221的截面呈半圆形。
35.第一聚晶金刚石层21的外周面为第二圆柱面2102，第二圆柱面2102和第一圆柱面2202构成了第一金刚石复合片2的圆柱形外周轮廓。在z轴方向上，第一聚晶金刚石层21的相对两端分别为第一底面2103和第一工作表面2101，第一底面2103位于第一接合面200处，第一底面2103为沿z轴负向外凸的弧面。第一聚晶金刚石层21还包括沿z轴负向凸起于第一底面2103的第一凸起211，第一凸起211为本实用新型的凸起，两个第一凸起211对称地设置在第一聚晶金刚石层21的两侧，第一凸起211沿第一聚晶金刚石层21的径向延伸1毫米并贯穿至第一聚晶金刚石层21的外周，沿第一凸起211的延伸方向，第一凸起211的截面呈半圆形。第一工作表面2101为本实用新型的第一弧面，第一工作表面2101为内凹弧面，第一工作表面2101沿z轴负向凹陷。
36.参见图2，第一底面2103和内凹弧面2203接合于第一接合面200处，且第一底面2103和内凹弧面2203接合成本实用新型的第二弧面。第一工作表面2101的凹陷方向与由第一底面2103和内凹弧面2203接合成的第二弧面的凹陷方向均为z轴负向，且第一工作表面2101的中心线与第二弧面的中心线相互平行。进一步地，更好的是，第二弧面的直径与第一
工作表面2101的直径相等，或，第二弧面的中心线与第一工作表面2101的中心线重合。其中，第一工作表面2101的中心线指第一工作表面2101所处圆柱面的中心线，第二弧面的中心线指第二弧面所处圆柱面的中心线。
37.另外，参见图2，第一凸起211与第一凹槽221连接，且由于第一凸起211与第一凹槽221均延伸至第一金刚石复合片2的外周，第一凸起211与第一凹槽221的连接处形成了外露于第一金刚石复合片2外周面上的、具有半圆形线条的第一图案特征201。
38.参见图2、图4和图5，第二金刚石复合片4与第一金刚石复合片2结构相近，第二金刚石复合片4包括沿自身厚度方向依次设置的第二硬质合金基体42和第二聚晶金刚石层41，第二硬质合金基体42和第二聚晶金刚石层41之间接合于第二接合面400。
39.第二硬质合金基体42的外周面为第三圆柱面4202，在第二金刚石复合片4的厚度方向上，第二硬质合金基体42的端面为位于第二接合面400上的外凸弧面4203。外凸弧面4203沿厚度方向而朝第二聚晶金刚石层41凸起，且第二硬质合金基体42上设置有沿厚度方向且背向第二聚晶金刚石层41凹陷于外凸弧面4203的第二凹槽421，第二凹槽421为本实用新型的凹位，两个第二凹槽421对称地设置在第二硬质合金基体42的两侧，第二凹槽421沿第二硬质合金基体42的径向延伸1毫米并贯穿至第二硬质合金基体42的外周，沿第二凹槽421的延伸方向，第二凹槽421的截面呈半圆形。
40.第二聚晶金刚石层41的外周面为第四圆柱面4102，第四圆柱面4102和第三圆柱面4202构成了第二金刚石复合片4的圆柱形外周轮廓。在第二金刚石复合片4的厚度方向上，第二聚晶金刚石层41的相对两端分别为第二底面4103和第二工作表面4101，第二底面4103位于第二接合面400处，第二底面4103为沿厚度方向且背向第二硬质合金基体42内凹的弧面。第二聚晶金刚石层41还包括沿厚度方向且朝第二硬质合金基体42凸起于第二底面4103的第二凸起411，第二凸起411为本实用新型的凸起，两个第二凸起411对称地设置在第二聚晶金刚石层41的两侧，第二凸起411沿第二聚晶金刚石层41的径向延伸1毫米并贯穿至第二聚晶金刚石层41的外周，沿第二凸起411的延伸方向，第二凸起411的截面呈半圆形。第二工作表面4101为本实用新型的第一弧面，第二工作表面4101为外凸弧面，第二工作表面4101沿厚度方向且背向第二硬质合金基体42外凸。
41.第二底面4103和外凸弧面4203接合于第二接合面400处，且第二底面4103和外凸弧面4203接合成本实用新型的第二弧面。第二工作表面4101的外凸方向与由第二底面4103和外凸弧面4203接合成的第二弧面的外凸方向相同，且第二工作表面4101的中心线与第二弧面的中心线相互平行。进一步地，更好的是，第二弧面的直径与第二工作表面4101的直径相等，或，第二弧面的中心线与第二工作表面4101的中心线重合。其中，第二工作表面4101的中心线指第二工作表面4101所处圆柱面的中心线，第二弧面的中心线指第二弧面所处圆柱面的中心线。另外，第二凸起411与第二凹槽421的连接处形成了外露于第二金刚石复合片4外周面上的、具有半圆形线条的第二图案特征401。
42.参见图2和图4，本实用新型的金刚石复合片上，对应于其工作表面的外凸或内凹，其两个物料层之间的接合面也同样设置为与工作表面一致的外凸或内凹，如第一金刚石复合片2的第一工作表面2101和第一接合面200均为同方向凹陷的内凹弧面，第二金刚石复合片4的第二工作表面4101和第二接合面400均为同方向外凸的外凸弧面，此设置能使聚晶金刚石层各处的厚度更加接近，聚晶金刚石层各处强度均匀，内部受力更均匀而避免应力集
中产生。
43.参见图1，由于在第一金刚石复合片2和第二金刚石复合片4上分别设置了第一图案特征201和第二图片识别特征401，在将第一金刚石复合片2和第二金刚石复合片4分别安装到对应的第一支撑环1和第二支撑环3时，工作人员或自动化机器人的视觉系统能够迅速将第一图案特征201与第一支撑环1上的第一预设位置进行对齐，同样地，能够迅速将第二图案特征401与第二支撑环3上的第二预设位置进行对齐，因而能够保证第一金刚石复合片2和第二金刚石复合片4第一支撑环1上的第一预设位置第一支撑环1上的第一预设位置第一支撑环1上的第一预设位置第一支撑环1上的第一预设位置第一支撑环1上的第一预设位置安装的准确性，保证产品生产质量。
44.更好地，第一支撑环1上的第一预设位置上设置有第二图案特征，第二支撑环3上的第二预设位置上设置有第三图案特征，此设置能进一步易于对准金刚石复合片的安装位置。
45.pdc轴承第二实施例
46.参见图6，本实施例中，金刚石复合片5的硬质合金基体52的外周设置有一个切口部501，在硬质合金基体52的外周的外周，切口部501处形成了一个平面以及位于平面的两侧边缘的两道棱边。切口部501则为本实施例中的轮廓识别特征。此设置使硬质合金基体52具有“d”型的外轮廓，将pdc轴承的支撑环上的安装位的内轮廓同样设置为“d”型，在安装金刚石复合片5，金刚石复合片5的安装角度唯一，此设置同样能保证金刚石复合片5的安装准确性，保证产品生产质量。
47.另外，更好地，切口部501只设置在硬质合金基体52，而金刚石复合片5的聚晶金刚石层则保持圆形外周轮廓，从而保证其工作性能的完整性和有效性。更好地，在金刚石复合片5的厚度方向上，切口部501只设置在硬质合金基体52的下部，而硬质合金基体52的上部保持原状的圆形外周轮廓，从而保证硬质合金基体52与聚晶金刚石层之间的接合强度。
48.在其他实施例中，金刚石复合片的外周上仅设置一处凸起和凹位。
49.最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.金刚石复合片，包括沿自身厚度方向依次设置的硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层设有背对所述硬质合金基体的工作表面，所述工作表面为第一弧面；其特征在于：所述硬质合金基体与所述聚晶金刚石层的接合面包括第二弧面；所述第一弧面与所述第二弧面同为内凹弧面且二者的凹陷方向相同，或，所述第一弧面与所述第二弧面同为外凸弧面且二者的凸起方向相同；所述第一弧面的中心线与所述第二弧面的中心线相互平行；所述金刚石复合片的外周设置有第一识别特征，所述第一识别特征包括第一图案特征和/或第一轮廓特征。2.根据权利要求1所述的金刚石复合片，其特征在于：所述第二弧面的直径与所述第一弧面的直径相等，或，所述第一弧面的中心线与所述第二弧面的中心线重合。3.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于：在所述接合面处，所述硬质合金基体和所述聚晶金刚石层的一个上设有凸起，所述硬质合金基体和所述聚晶金刚石层的另一个上设有凹位，所述凸起与所述凹位配合；所述凸起与所述凹位的连接处外露于所述金刚石复合片的外周而形成所述第一图案特征。4.根据权利要求3所述的金刚石复合片，其特征在于：所述凸起和所述凹位沿所述金刚石复合片的径向延伸于所述金刚石复合片的外周的相对两侧之间。5.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片，其特征在于：所述金刚石复合片的外周设有棱边，所述棱边设置在所述硬质合金基体和/或所述聚晶金刚石层上；所述第一轮廓特征形成于所述棱边设置处。6.轴承外环，包括第一支撑环和固定在所述第一支撑环上的多个第一金刚石复合片；其特征在于：所述第一金刚石复合片采用上述权利要求1至5任一项所述的金刚石复合片，所述第一弧面为内凹弧面；所述第一支撑环上设有第一预设位置，所述第一识别特征与所述第一预设位置对应。7.根据权利要求6所述的轴承外环，其特征在于：所述第一预设位置上设有第二识别特征，所述第二识别特征包括第二图案特征和/或第二轮廓特征；所述第一识别特征与所述第二识别特征配合。8.轴承内环，包括第二支撑环和固定在所述第二支撑环上的多个第二金刚石复合片；其特征在于：所述第二金刚石复合片采用上述权利要求1至5任一项所述的金刚石复合片，所述第一弧面为外凸弧面；所述第二支撑环上设有第二预设位置，所述第一识别特征与所述第二预设位置对应。9.根据权利要求8所述的轴承内环，其特征在于：所述第二预设位置上设有第三识别特征，所述第三识别特征包括第三图案特征和/或
第三轮廓特征；所述第一识别特征与所述第三识别特征配合。10.pdc轴承，包括轴承外环和轴承内环，所述轴承内环位于所述轴承外环的内周；其特征在于：所述轴承外环采用上述权利要求6或7所述的轴承外环；所述轴承内环采用上述权利要求8或9所述的轴承内环。

技术总结

本实用新型提供一种金刚石复合片、轴承外环、轴承内环和PDC轴承。金刚石复合片包括沿自身厚度方向依次设置的硬质合金基体和聚晶金刚石层，聚晶金刚石层的工作表面为第一弧面；硬质合金基体与聚晶金刚石层的接合面包括第二弧面；第一弧面与第二弧面同为内凹弧面且二者的凹陷方向相同，或，第一弧面与第二弧面同为外凸弧面且二者的凸起方向相同；第一弧面的中心线与第二弧面的中心线相互平行；金刚石复合片的外周设置有第一识别特征。轴承外环包括第一支撑环和第一金刚石复合片。轴承内环包括第二支撑环和第二金刚石复合片。PDC轴承包括轴承外环和轴承内环。本实用新型使PDC轴承使用寿命延长，且更易于安装。且更易于安装。且更易于安装。