旋转锥形钻头

摘要

旋转锥形钻头包括：主体、悬自主体的巴掌以及从巴掌延伸的支承轴。巴掌包括在钻头的运转过程中受磨损的表面边缘和/或在钻头的运转过程中受磨损的前缘(例如在外表面或台肩表面)。锥体可安装至支承轴。具有边缘的硬质材料片的底面用巴掌的贴合表面定位在该硬质材料片的边缘限定巴掌的表面边缘的至少一部分和/或巴掌的前缘的至少一部分的位置。表面的定位可使用可流动的材料如铜焊材料进行。

权利要求

1.旋转锥形钻头，其包括：

主体；

悬自所述主体的巴掌，其中所述巴掌包括表面边缘；

从所述巴掌延伸的支承轴；

安装至所述支承轴的锥体；

特征在于：

至少一个具有边缘和底面的预形成的硬质材料片；和

将所述硬质材料片的底面连接至所述巴掌的贴合的表面的粘结材料，其中所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的表面边缘的至少一部分。

2.权利要求1所述的钻头，其特征在于连接所述硬质材料片的底面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述巴掌的贴合表面之间。

3.权利要求2所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

4.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述粘结材料是铜焊材料。

5.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片具有宽度w和厚度t，其中比t/w<0.5。

6.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片具有宽度w和厚度t，其中比t/w<0.2。

7.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片具有宽度w和厚度t，其中比t/w<0.1。

8.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片由固态碳化钨制造。

9.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片是聚晶金刚石复合片或浸渍金刚石片段中的一种。

10.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片是多晶立方氮化硼复合片。

11.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的巴掌尖边缘。

12.权利要求11所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述巴掌尖边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

13.权利要求12所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

14.权利要求13所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

15.权利要求12所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

16.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的前巴掌尖边缘。

17.权利要求16所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述前巴掌尖边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

18.权利要求17所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

19.权利要求18所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

20.权利要求17所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

21.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘包括从巴掌尖的前缘延伸的所述巴掌的前侧表面。

22.权利要求21所述的钻头，其特征在于：进一步包括在所述表面边缘内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

23.权利要求22所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

24.权利要求23所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

25.权利要求22所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

26.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的前巴掌尖边缘并且延伸至所述巴掌的外巴掌尖表面。

27.权利要求26所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述表面边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

28.权利要求27所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

29.权利要求28所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

30.权利要求27所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

31.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的前巴掌尖边缘，并且延伸至所述巴掌的前侧表面。

32.权利要求31所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述表面边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

33.权利要求32所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

34.权利要求33所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

35.权利要求32所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

36.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的台肩前缘。

37.权利要求36所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述表面边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

38.权利要求37所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

39.权利要求38所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

40.权利要求37所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

41.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的台肩前缘，并且延伸至所述巴掌的前侧表面。

42.权利要求41所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述表面边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

43.权利要求42所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

44.权利要求43所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

45.权利要求42所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

46.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述表面边缘是所述巴掌的台肩前缘，并且延伸至所述巴掌的台肩表面。

47.权利要求46所述的钻头，其特征在于：进一步包括从所述表面边缘延伸的在所述巴掌内形成的开槽，并且其中所述硬质材料片的底面连接至的所述巴掌的贴合表面是所述开槽的基底表面。

48.权利要求47所述的钻头，其特征在于将所述硬质材料片的底面连接至所述开槽的基底表面的所述粘结材料包括可流动的粘结材料，其被放置在所述硬质材料片的底面和所述开槽的基底表面之间。

49.权利要求48所述的钻头，其特征在于所述可流动的粘结材料是铜焊材料。

50.权利要求47所述的钻头，其特征在于所述开槽包括多个平的并且邻近的基底表面。

51.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定巴掌尖边缘的至少一部分。

52.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定前缘的至少一部分。

53.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定横向前缘的至少一部分。

54.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的弯曲外表面的至少一部分，并且由巴掌尖边缘向内延伸。

55.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的弯曲外表面的至少一部分，并且由巴掌尖的前缘向内延伸。

56.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的弯曲外表面的至少一部分，并且由巴掌尖的横向前缘向外延伸。

57.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的外表面的至少一部分，并且由前台肩边缘向外延伸。

58.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片的边缘限定所述巴掌的外表面的至少一部分，并且由前台肩边缘向内延伸。

59.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面在所述巴掌的外保径表面之内或旁边形成。

60.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面通过在外保径表面内提供的并且由前缘向内延伸的开槽在所述巴掌的外保径表面内形成。

61.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合表面在所述巴掌的前表面之内或旁边形成。

62.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面通过在前表面内提供的并且由前缘向外延伸的开槽在所述巴掌的前表面内形成。

63.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面处于邻近台肩表面的所述巴掌的前缘。

64.权利要求63所述的钻头，其特征在于所述台肩表面进一步包括在所述台肩表面内形成的压力补偿器开口。

65.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面处于邻近外保径表面的所述巴掌的前缘。

66.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面在所述巴掌的台肩表面之内或旁边形成。

67.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述贴合的基底表面通过在台肩表面内提供的并且由前缘向内延伸的开槽在所述巴掌的台肩表面内形成。

68.权利要求67所述的钻头，其特征在于所述台肩表面进一步包括在所述台肩表面内形成的压力补偿器开口。

69.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述粘结材料未暴露在外面并且未受到可能的磨损。

70.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述粘结材料具有均匀的厚度。

71.权利要求1所述的钻头，其特征在于所述硬质材料片由比用于制造所述钻头的巴掌的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。

说明书

旋转锥形钻头

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2010年10月1日提交的名称为“Wear Resistant Material at the Shirttail Edge and Leading Edge of a Rotary Cone Drill Bit(旋转锥形钻头的巴掌尖边缘和前缘处的抗磨材料)”的美国专利申请号12/896,406的权益，其公开内容在此通过引用以其全部内容并且以法律允许的最大范围并入。本申请还要求2011年6月9日提交的名称为“Wear Resistant Material at the Leading Edge of a Rotary Cone Drill Bit(旋转锥形钻头的前缘处的抗磨材料)”的美国专利申请号13/156,458的权益，其公开内容在此通过引用以其全部内容并且以法律允许的最大范围并入。

背景技术

[0003] 发明的技术领域

[0004] 本发明涉及钻地钻头，并且更具体地涉及具有可旋转牙轮的钻地钻头，也称为旋转锥形钻头。

[0005] 相关技术的描述

[0006] 参照图1A、1B、2A和2B，其中图1A和1B各自图解了现有技术旋转锥形钻头10的等距视图，并且图2A和2B分别各自图解了图1A和1B的现有技术旋转锥形钻头10的一部分的横截面视图。巴掌12悬自(depend from)钻头10的主体部分14。巴掌12包括支承轴(bearing shaft)16，其在向下并且径向向内的方向延伸。支承轴16包括圆筒形支承面18。牙轮锥体(cutter cone)20被安装至支承轴16，并且由支承面18支撑以旋转。在可选的实施中，牙轮锥体20通过一组滚柱轴承支撑以在支承轴16上旋转。锥体20的形状和构造以及它与支承轴16的可旋转连接在本领域是众所周知的。在密封轴承实施中，锥体20和支承轴16之间的轴承(轴颈或滚柱)通过润滑剂(如润滑脂)润滑，润滑剂以本 领域技术人员众所周知的方式填充邻近轴承的区域以及旋转锥形钻头内的其它通道21。该润滑剂通过使用例如以o-形环22形式的弹性密封件被保持在旋转锥形钻头内，弹性密封件被定位于锥体20的底部附近的内圆筒形表面26和支承轴16的底部附近的外圆筒形表面
28之间的密封盖24内。润滑系统进一步包括压力补偿组合件27，其安装在形成于巴掌12的上台肩表面25内的开口29中。开口29被连接至通道21。图1B和2B图解其中开口29仅仅形成于台肩表面25内的实施。但是，将理解，开口29可部分地形成于台肩表面25内并且部分地形成于巴掌12的外(保径面或巴掌尖边缘)表面30内(台肩表面25以下)。
仍进一步，开口29可形成于巴掌的外表面30内。

[0007] 巴掌12的外表面30在接近锥体20的半圆边缘32处终止。与表面30相连的巴掌12的区域在本领域被称为“巴掌尖区域”，并且边缘32在本领域被称为“巴掌尖边缘”。提供巴掌尖边缘32，其中表面30的末端部分(例如，巴掌尖表面或外保径面)过渡至平行于锥体20的底部(并且垂直于支承轴16)定向的并且在支承轴16的底部定位的内部径向表面34。在旋转锥形钻头10上，钻头故障的主要形式之一可追溯至巴掌尖磨损。在这种巴掌尖磨损的一种形式中，巴掌尖边缘32磨损，内部径向表面34的径向宽度由于该磨损减小，并且在密封轴承内的弹性o-形环22密封件被暴露。如果轴承改为是敞式(非密封或空气)轴承，则巴掌尖边缘的磨损可使空气轴承暴露。

[0008] 现有技术教导了延缓巴掌尖磨损的两种方法。图3图解了第一种方法，其中焊接的表面硬化材料40层被施加至表面30，沿着巴掌尖边缘32的至少一部分延伸。表面硬化材料一般是施加至表面30的碳化钨硬金属40的沉积。该材料一般是镍焊接介质中携带的粒状碳化钨。当旋转锥形钻头在高研磨性岩层中运转时，该方案未很好地起作用，因为表面硬化材料40磨损太快。主要是焊接介质，一般是镍，造成材料上焊接相对差的性能。图4图解了第二种方法，其中碳化钨插入物42被压装入在巴掌尖边缘32附近的表面30内形成的孔44内。尽管这些插入物42提供更好的抗磨性(与使用表面硬化材料比较)，但是插入物42未对巴掌尖边缘32提供保护。对此的原因是孔44必须被定位在离巴掌尖边缘32一些看得出的距离处，以便压装适当地起作用并且在 外围保持插入物42。例如，一般从孔44的边缘至巴掌尖边缘32提供至少0.125英寸的间距d1。因而，图4的方法起到主要保护巴掌尖边缘32附近但不是精确处于巴掌尖边缘32的巴掌尖区域的作用。而且，为了适当地被保持，压装插入物42一般必须具有厚度t(孔44的相应深度)，以使插入物的厚度与插入物的直径d’(在插入物是圆的情形)或插入物的宽度w(其它形状)的比超过大约
0.5(即，t/d’≥0.5；或t/w≥0.5)。

[0009] 因此，在本领域对于提供保护巴掌尖边缘(例如，巴掌尖边缘32)的改进方法存在需要。

[0010] 再次参照图1A、1B、2A和2B，巴掌尖区域内的巴掌12的外表面30(例如，台肩表面25下方)横向终止于前巴掌尖边缘50和后巴掌尖边缘52。前巴掌尖边缘50在旋转锥形钻头10的操作过程中特别易于磨损。现有技术教导了延缓前巴掌尖边缘50的磨损的两种方法。图5图解了第一种方法，其中焊接的表面硬化材料40被施加至表面30，沿着前巴掌尖边缘50的至少一部分延伸。表面硬化材料一般是碳化钨硬金属40的沉积。该材料一般是镍焊接介质内携带的粒状碳化钨。当旋转锥形钻头在高研磨性岩层中运转时，该方案未很好地起作用，因为表面硬化材料40磨损太快。主要是焊接介质，一般是镍，造成材料上焊接相对差的性能。图6图解了第二种方法，其中碳化钨插入物42被压装入在前巴掌尖边缘
50附近的表面30内形成的孔44内。尽管这些插入物42提供更好的抗磨性(与使用表面硬化材料比较)，但是插入物42未对前巴掌尖边缘50提供保护。对此的原因是孔44必须被定位在离前巴掌尖边缘50一些看得出的距离处，以便压装适当地起作用并且在外围保持插入物42。例如，一般从孔44的边缘至前缘50提供至少0.125英寸的间距d2。因而，图
6的方法起到主要保护前巴掌尖边缘50附近但不是精确处于前巴掌尖边缘50的巴掌尖区域的作用。而且，为了适当地被保持，压装插入物42一般必须具有厚度t(孔44的相应深度)，以使插入物的厚度与插入物的直径d’(在插入物是圆的情形)或插入物的宽度w(其它形状)的比超过大约0.5(即，t/d’≥0.5；或t/w≥0.5)。

[0011] 虽然未在图5和6中明确显示，显示的保护机构可选地或另外地可被提供在巴掌12的前侧表面54上。该前侧表面54在前巴掌尖边缘50邻近巴掌12的外表面30。

[0012] 因而，在本领域对于还提供保护巴掌尖的前巴掌尖边缘(例如，前缘50)和/或前侧表面(例如，前侧表面54)(其中后者在前巴掌尖边缘邻近巴掌的外表面(例如，外表面30))的改进方法存在需要。

[0013] 再次参照图1A、1B、2A和2B，巴掌12的台肩表面25横向终止于前台肩边缘51和后台肩边缘53。前台肩边缘51在旋转锥形钻头10的运转过程中，更特别地当钻头10从井眼移除时，同样易于磨损。这是因为台肩边缘51可能在钻出的孔已变窄的情况中不得不以类似于切割或研磨性方式起作用，以移除地层材料。前台肩边缘51和台肩表面25还易于受到落入井眼内并且必须被去除的地层材料的损害。前台肩边缘51和台肩表面25的磨损可能对于开口29和安装于那个开口29内的压力补偿组合件27具有不利影响，其可能导致润滑系统的过早故障。

[0014] 因而，本领域对于提供还保护前巴掌尖边缘(例如，前巴掌尖边缘50)和/或前台肩边缘(例如，前台肩边缘51)和/或以及巴掌的前侧表面(例如，前侧表面54)的改进方法存在需要。该改进的保护方法可以以任何方式与台肩表面(例如，台肩表面25)的进一步保护结合。所述保护方法或机构可被结合或在单独的钻头上进行。

发明内容

[0015] 可选择本文所述的改进的保护机构中的一个或多个用于旋转锥形钻头上。

[0016] 在一个实施方式中，旋转锥形钻头包括：主体、悬自主体的巴掌和从巴掌延伸的支承轴。巴掌包括表面边缘。具有边缘的硬质材料片的底面用巴掌的基本上贴合的表面定位在该硬质材料片的边缘限定巴掌的表面边缘的至少一部分之处。钻头可进一步包括安装至支承轴的锥体。

[0017] 在一个实施方式中，旋转锥形钻头包括：主体、悬自主体的巴掌和从巴掌延伸的支承轴。钻头可进一步包括安装至支承轴的锥体。巴 掌包括表面边缘。具有边缘的硬质材料片的底面用巴掌的基本上贴合的表面定位在该硬质材料片的边缘限定巴掌的表面边缘之一的至少一部分之处。表面边缘可处于巴掌尖边缘或处于前巴掌尖边缘或处于前台肩边缘以及一些组合。不止一个的硬质片材料可位于巴掌上相同的表面边缘或不同的表面边缘。另外或作为可选，硬质片材料可被布置在台肩表面的基本上贴合的表面上和/或在巴掌尖的前侧表面(其在前巴掌尖边缘处邻近巴掌的外表面)上。

[0018] 在一个实施方式中，旋转锥形钻头包括：主体、悬自主体的巴掌和从巴掌延伸的支承轴。巴掌包括表面边缘。该边缘与巴掌的外表面或巴掌的台肩表面(外表面上方)或二者相连。该边缘是半圆的或曲线的。半圆的或曲线的边缘可接近安装至支承轴的锥体。该边缘可以是特别或更加易于在钻头的操作过程中磨损的边缘。在巴掌的所述外表面之内或旁边的位置中，硬质材料片被基本上贴合巴掌的表面布置。外表面可以从巴掌尖边缘向内延伸。外表面可从巴掌尖的前缘向内延伸。外表面可从巴掌尖的前缘向外延伸。外表面可通过巴掌的横向前缘限定。

[0019] 在一个实施方式中，旋转锥形钻头包括：主体、悬自主体的巴掌和从巴掌延伸的支承轴。巴掌包括在钻头的操作过程中受到磨损的表面。该表面可与巴掌的外表面或台肩表面(或二者)相连或与巴掌的侧表面(外表面上方)相连。具有边缘的硬质材料片的底面用巴掌的基本上贴合的表面定位在硬质材料片的边缘限定巴掌表面的至少一部分的位置中。该位置可以在由巴掌尖边缘向内延伸的巴掌的弯曲外表面内和/或旁边。该位置可以在由巴掌尖前缘向内延伸的巴掌的弯曲外表面内和/或旁边。该位置可以在由巴掌尖前缘向外延伸的巴掌前侧表面内和/或旁边。该位置可以在台肩前缘内和/或旁边。

[0020] 在任何前述实施方式中，硬质材料片的底面可通过粘结材料连接至贴合的基底表面，该贴合的基底表面在巴掌的外保径表面和/或巴掌的前表面和/或巴掌的巴掌尖表面和/或巴掌的前台肩表面之内和/或旁边形成。贴合的基底表面可通过提供于外保径表面内的并且由边缘向内延伸的开槽在巴掌的外保径表面内形成。贴合的基底表面可通过提供于前表面内的并且由前缘向外延伸的开槽在巴掌的前表面内形成。 贴合的基底表面可通过提供于台肩表面内的并且由巴掌尖边缘向内延伸的开槽在巴掌的台肩表面内形成。贴合的基底表面可通过提供于台肩表面内的并且由前台肩边缘向内延伸的开槽在巴掌的台肩表面内形成。

[0021] 在任何前述实施方式中，进行连接的贴合表面可包括：在巴掌的外表面之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的台肩表面之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的侧表面(邻近外表面或台肩表面)之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的外表面内形成的开槽的基底表面、在巴掌的台肩表面内形成的开槽的基底表面和/或在巴掌的前侧表面(邻近外表面或台肩表面)内形成的开槽的基底表面。

[0022] 在任何前述实施方式中，进行连接的贴合表面可包括仅一小部分或延伸部分。在任何前述实施方式中，进行连接的贴合表面可包括下列的任何组合：在巴掌的外巴掌尖表面之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的前侧表面之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的前台肩表面之内或旁边形成的基底表面、在巴掌的外巴掌尖表面内形成的开槽的基底表面、在巴掌的前侧表面内形成的开槽的基底表面和/或在巴掌的前台肩表面内形成的开槽的基底表面。

[0023] 在任何前述实施方式中，形成时开槽可包括期望表面的仅一小部分或延伸部分。另外或作为可选，形成时开槽可包括多个基本上平的(或非平的)以及接近的(或邻近的)基底表面，其中为每个平的(或非平的)基底表面提供具有贴合的底面的插入物。在一些实施方式中，插入物可以以平铺的边缘接边缘构造布置。

[0024] 在任何前述实施方式中，用于定位硬质材料片的材料可包括在硬质材料片的底面与巴掌的基底表面之间放入的可流动的粘结材料。那种材料可包括例如铜焊材料。那种材料还可结合焊剂、粘合剂、树脂等中的一种或多种。可在钻头上使用所述材料的各种组合。

[0025] 在任何前述实施方式中，硬质材料片由比用于制造钻头的巴掌和/或巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。例如，硬质材料片可包括聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact)中的一种或多种，或由材料如碳化钨制造，或包括多晶立方氮化硼复合片，或包括浸渍的金刚石部分。任何片的厚度可在0.050至0.500英寸的任何范 围内。对于不止一种硬质材料片，所述硬质材料片的各种组合可在钻头上使用。片可具有任何期望的形状，例如，但不限于多边形形状、圆形形状、椭圆形形状等及其变型。

[0026] 附图简述

[0027] 本发明的其它特征和优势将在几个非限制性实例的后面描述中参照附图变得清楚，其中：

[0028] 图1A和1B图解现有技术旋转锥形钻头的等距视图；

[0029] 图2A和2B图解图1的现有技术旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图；

[0030] 图3图解施加沿着巴掌尖边缘的至少一部分延伸的表面硬化材料层；

[0031] 图4图解了使用在巴掌尖边缘附近的碳化钨插入物；

[0032] 图5图解了施加沿着巴掌尖前缘的至少一部分延伸的表面硬化材料层；

[0033] 图6图解使用了在巴掌尖前缘附近的碳化钨插入物；

[0034] 图7A和7B图解了包括用于巴掌尖边缘和巴掌尖前缘的保护机构的旋转锥形钻头的等距视图；

[0035] 图8图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括巴掌尖边缘保护机构的实施方式；

[0036] 图9和10图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于保护巴掌尖前缘和台肩的机构的实施方式；

[0037] 图11和12图解了巴掌的一部分的等距视图，并且包括用于巴掌尖边缘的保护机构；

[0038] 图13图解了旋转锥形钻头的等距视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌尖边缘和巴掌尖前缘的保护机构；

[0039] 图14图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括巴掌尖边缘保护机构的实施方式；

[0040] 图15和16图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于保护巴掌尖前缘的机构的实施方式；

[0041] 图17和18图解了巴掌的一部分的等距视图，并且包括用于巴掌尖边缘的保护机构；

[0042] 图19和20图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的另外横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于在巴掌尖和台肩处保护巴掌前缘的机构的实施方式；

[0043] 图21图解了旋转锥形钻头的等距视图，所述旋转锥形钻头包括用于在巴掌尖和台肩处的巴掌前缘的保护机构；和

[0044] 图22、23、24和25图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于在巴掌尖和台肩处保护巴掌前缘的机构的实施方式。

[0045] 附图详述

[0046] 现在参照图7A和7B，各自图解了旋转锥形钻头110的等距视图，旋转锥形钻头110包括用于巴掌尖边缘和巴掌尖前缘(也称为横向前缘)的保护机构以及用于巴掌前缘的保护机构。巴掌112悬自钻头110的主体部分114。巴掌112包括在向下和径向向内方向延伸的支承轴(未显示，见图8附图标记116或图2B附图标记16)。牙轮锥体120被安装至支承轴并且被支撑其上以转动。巴掌112的外表面130终止于接近锥体120的半圆缘
132处。另外，巴掌112的外保径面或巴掌尖130(位于钻头的保径面处)终止于接近锥体
120的半圆缘132处(图7B)。与表面130相连的巴掌112的区域在本领域被称为“巴掌尖区域”，并且边缘132在本领域被称为“巴掌尖边缘”。巴掌112的外表面130(其可被称为外保径面或巴掌尖表面130)横向终止于前巴掌尖边缘150和巴掌尖的后缘152(也称作后巴掌尖边缘152)处。巴掌尖的横向前缘150和横向后缘152包括沿着巴掌112的长度延伸的巴掌尖边缘132的延伸。巴掌尖区域进一步包括前侧表面154，其在前巴掌尖边缘150处邻近巴掌112的外表面130。巴掌112进一步包括(布置在外表面130上方并且由外表面130向内成一定角度的)台肩表面125。巴掌112的台肩表面125横向终止于前台肩边缘151和后台肩边缘153处。台肩的横向前缘151和横向后缘153分别包括沿着巴掌112的长度延伸的巴掌尖边缘150和152的延伸(并且可被称为巴掌112的横向前缘)。巴掌进一 步包括前侧表面154，其在前巴掌尖边缘150和前台肩边缘151处邻近巴掌112的外表面130和台肩表面125。

[0047] 虽然，例如，图解为包括密封轴承系统，但将理解，本发明适用于密封和非密封(空气)轴承钻头。一些图解显示了密封轴承系统。润滑系统包括安装于在巴掌112的上台肩表面125中形成的开口129内的压力补偿组合件127(参见，例如，图7B)。图7B图解了其中开口129仅仅在台肩表面125内形成的实施。但是，将理解，开口129可部分地形成于台肩表面125内并且部分地形成于巴掌112的外表面130内(台肩表面125下方)。可选地，开口129可仅仅形成于外表面130内。

[0048] 为了保护巴掌尖边缘132，在巴掌112的外表面130内提供开槽134，其由巴掌尖边缘132向内延伸，并且将硬质片插入物136附着至开槽134内的基底表面(图7A)。也参见图8。为了保护巴掌尖的横向前缘150，开槽138被提供于巴掌112的外表面130内，由巴掌尖的前缘150向内延伸，并且将硬质片插入物140附着至开槽138内的基底表面。也参见图9。为了保护前侧表面154，开槽142被提供于巴掌112的前侧表面154内，由巴掌尖的前缘150向外延伸，并且将硬质片插入物144附着至开槽142内的基底表面。也参见图10。开槽可在期望的位置，特别是在钻头的操作过程中易受磨损的巴掌上的位置，被铣至或浇铸至巴掌112的外表面130和/或前侧表面154内，并且根据需要可具有平的或弯曲的基底表面几何形状，并且与插入物136、140和144的底面贴合。

[0049] 虽然以上所述的保护机构在图7A中图解，但是将理解，图解的保护机构中的任何一个或多个可被选择用在旋转锥形钻头110上。虽然图7A图解了沿着巴掌尖边缘132使用几个硬质片插入物136，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分的巴掌尖边缘132延伸的一个开槽134，在该开槽134内附着单个硬质片插入物136。虽然图7A和7B图解了沿着巴掌尖前缘150使用几个硬质片插入物140，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分的巴掌尖前缘150延伸的一个开槽138，在该开槽138内附着单个硬质片插入物140。虽然图7A和7B图解了沿着巴掌尖前缘150使用几个硬质片插入物144，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分的巴掌尖前缘150延伸的一个开槽142，在该开 槽142内附着单个硬质片插入物144。在前述实施的每一个中，选择用于接受保护的边缘的部分(巴掌尖边缘132和/或前巴掌尖边缘150)将是在旋转锥形钻头110的操作过程中最易受磨损的边缘的该部分。

[0050] 现在参照图8，其图解了包括巴掌尖边缘保护机构实施方式的旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图。在该实施方式中，开槽134被提供于巴掌112的外表面130内，由巴掌尖边缘132向内延伸。开槽134可被铣至或浇铸至巴掌112的外表面130内。开槽134由基底表面160、后壁162以及两个侧壁164限定(也参见图7A)。基底表面160可以例如是基本平的表面或可选地弯曲的表面。硬质片插入物136被附着在开槽134内。在优选的实施方式中，硬质片插入物的底面被附着至开槽134的基本上贴合的基底表面160。
插入物的底面可例如包括与平的基底表面贴合的平的表面，或具有与弯曲的基底表面贴合的弯曲的表面。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号
2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图8中显示，但是将理解，粘结材料存在于贴合的底面和基底表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片插入物136具有一定厚度，使得当在开槽134内附着时，片状插入物136的上表面166与巴掌112的外表面130基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的外表面130，或稍微凹入巴掌112的外表面130以下。而且，硬质片插入物136被制成一定大小，使得与开槽134的后壁162相对的片状插入物的边缘168限定巴掌尖边缘132(或与巴掌尖边缘132重合或几乎重合)。硬质片插入物
136由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如固态碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。

[0051] 提供巴掌尖边缘132，其中表面130的末端部分过渡至平行于锥体120的底部(垂直于支承轴116)定向并且在支承轴116的底部定位的内部径向表面192。硬质片插入物136起到防止巴掌尖边缘132的磨损和内部径向表面192的腐蚀的作用。虽然密封轴承系统被图解，但是将理解，根据本发明的边缘保护适于密封的和非密封的(空气)轴承钻头。

[0052] 硬质片插入物136具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于巴掌尖边缘132的方向上测量)。硬质片插入物136是薄插入物。在该情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物136通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘得以保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，例如，图4))。

[0053] 图11和12图解巴掌130的一部分的等距视图，并且包括用于图8中显示的巴掌尖边缘132的保护机构。锥体120已经从图11和12中省略，显示硬质片插入物136如何被布置在巴掌尖边缘132处。图11和12进一步显示了开槽134如何提供在巴掌112的外表面130内，由巴掌尖边缘132向内延伸。巴掌尖材料的部分190在每个开槽134的基底表面160处保留(邻近内部径向表面192)，并且正是在基底表面160处进行至硬质片插入物136的粘合(例如，通过铜焊)。以此方式，粘结材料未被暴露在外面，并且未受到可能的磨损。插入物可具有0.050至0.500英寸范围的厚度。

[0054] 如图12中显示的，在期望保护沿着巴掌尖边缘132的延伸长度以连续方式延伸的情况中，开槽同样沿着边缘132的那个延伸长度以连续方式延伸。在一个实施方式中，基底表面随着钻头的半径弯曲，因而一个或多个包括的插入物的底面将具有贴合的曲线。在另一实施方式中，开槽被形成为包括多个基本上平的并且邻接的基底表面160，并且为每个平的表面提供具有贴合的平的底面的硬质片插入物136，并且插入物以平铺的边缘接边缘构造布置(参见，指示邻接的平铺边缘的虚线附图标记137)。

[0055] 现在参照图9，其图解旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌的横向前缘包括巴掌尖的横向前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽138提供在巴掌112的外表面130内，由巴掌尖的横向前缘150向内延伸。开槽138可铣至或浇铸至巴掌112的外表面130内。开槽138由基底表面170、后壁172和两个侧壁174限定(也参见图7A)。硬质片插入物140附着在开槽138内。在优选的实施方式中，硬质片插入物的底面附着至开槽138的基底表面170。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图9中显示，但是将理解，粘结材料存在于底面和基底表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片插入物140具有一定厚度，使得当在开槽138内附着时，片状插入物140的上表面176与巴掌112的外表面130基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的外表面130，或稍微凹入巴掌112的外表面130以下。而且，硬质片插入物140被制成一定大小，使得与开槽138的后壁172相对的片状插入物的边缘178限定巴掌尖的前缘150(前表面154)(或与巴掌尖的前缘150重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。此外，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0056] 硬质片插入物140具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘150的方向上测量)。硬质片插入物140是薄插入物。在该情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即， t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物140通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，图4))。

[0057] 现在参照图10，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌尖的横向前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽142被提供在巴掌112的前侧表面154内，由巴掌尖的横向前缘150向外延伸。开槽142可铣至或浇铸至巴掌112的前侧表面154内。开槽142由基底表面180、后壁182和两个侧壁184限定(也参见图7A)。硬质片插入物144附着在开槽142内。在优选的实施方式中，硬质片插入物的底面附着至开槽142的基底表面180。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图10中显示，但是将理解，粘结材料存在于底面和基底表面之间。硬质片插入物144具有一定厚度，使得当在开槽142内附着时，片状插入物144的上表面186与巴掌112的前侧表面154基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的前侧表面154，或稍微凹入巴掌112的前侧表面154以下。而且，硬质片插入物144被制成一定大小，使得与开槽
138的后壁172相对的片状插入物的边缘188限定巴掌尖的前缘150(外表面130)(或与巴掌尖的前缘150重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0058] 硬质片插入物144具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘150的方向上测量)。硬质片插入物144是薄插入物。在该情况中，插入物 的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物144通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，图4))。

[0059] 现在参照图13，其图解了旋转锥形钻头210的等距视图，所述旋转锥形钻头210包括用于巴掌尖边缘和巴掌尖前缘的保护机构。巴掌212悬自钻头210的主体部分214。巴掌212包括在向下和径向向内方向延伸的支承轴(未显示，参见图14附图标记216)。牙轮锥体220被安装至支承轴并且在其上被支撑以转动。巴掌212的外表面230终止于接近锥体220的半圆缘232处。与表面230相连的巴掌212的区域在本领域被称为“巴掌尖区域”，并且边缘232还被称为“巴掌尖边缘”。巴掌212的外表面230横向终止于前巴掌尖边缘250和巴掌尖后缘252处。巴掌尖的前缘250和后缘252包括沿着巴掌212的长度延伸的巴掌尖边缘232的延伸。巴掌尖区域进一步包括前侧表面254，其在前巴掌尖边缘250处与巴掌212的外表面230邻近。虽然例如图解为包括密封轴承系统，但是将理解本发明适用于密封和非密封(空气)轴承钻头。

[0060] 为了保护巴掌尖边缘232，将硬质片236附着至基底表面231，其提供在巴掌212的弯曲外表面230之内或旁边，由巴掌尖边缘232向内延伸。也参见图14。为了保护巴掌尖的前缘250，将硬质片240附着至基底表面231，其提供在巴掌212的弯曲外表面230之内或旁边，由巴掌尖前缘250向内延伸。也参见图15。为了保护前侧表面254，将硬质片244附着至基底表面231，其提供在巴掌212的前侧表面254之内或旁边，由巴掌尖前缘250向外延伸。也参见图16。虽然所有三个保护机构在图13中被图解，但是将理解，可选择任何一个或多个保护机构，用在旋转锥形钻头210上。基底表面231优选地沿着边缘232和边缘250进行机械加工或浇铸成为巴掌尖区域的外表面，并且根据需要可具有平的或弯曲的表面几何形状，并且其贴合片236、240和244的底面。

[0061] 虽然图13主要图解了多边形片的使用，但是将理解片可具有任何期望的形状(包括圆形形状、椭圆形形状等)。而且，如图13中显示，片可具有不同的尺寸，可能取决于放置位置选择尺寸。

[0062] 虽然图13图解了沿着巴掌尖边缘232使用几个硬质片236，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分的巴掌尖边缘232延伸的一个片236。虽然图13图解沿着巴掌尖前缘250使用几个硬质片(例如，片240)，但是将理解可改为提供沿着全部或一部分的巴掌尖前缘250延伸的一个片240。在前述实施的每一个中，选择接受保护的边缘(巴掌尖边缘232和/或前巴掌尖边缘250)的部分是在旋转锥形钻头210的运转过程中最易受到磨损的那个边缘部分。

[0063] 现在参照图14，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括巴掌尖边缘保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片236的底面260附着至基本上贴合的基底表面231，其提供在巴掌212的弯曲外表面230之内或旁边并且由巴掌尖边缘232向内延伸。片236进一步由后边缘262和两个侧边缘264限定(也参见图13)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上平行的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图14中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和外表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片236被制成一定大小，使得它的前边缘268限定巴掌尖边缘232(或与巴掌尖边缘232重合或几乎重合)。片236的厚度可在0.050至
0.500英寸的范围内。硬质片236由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0064] 提供巴掌尖边缘232，其中表面230的末端部分过渡至平行于锥体220的底部(垂直于支承轴216)定向并且在支承轴216的底部定位的内部径向表面292。硬质片236起到防止巴掌尖边缘232的磨损和内部径向表面292的腐蚀的作用。虽然密封轴承系统被图解，但是将理解根据本发明的边缘保护适于密封的和非密封的(空气)轴承钻头。

[0065] 硬质片236具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于巴掌尖边缘232的方向上测量)。硬质片236是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0066] 图17和18图解了巴掌230的一部分的等距视图，并且包括用于图13中显示的巴掌尖边缘232的保护机构。锥体220已经从图17和18中省略，以显示硬质片136如何在巴掌尖边缘232处被定位。正是在外表面230之内或旁边形成的基底表面231处进行粘合(例如，通过铜焊)至每个硬质片236的贴合底面260。以此方式，粘结材料未被暴露在外面，并且未受到可能的磨损。

[0067] 如图18中显示的，期望保护沿着巴掌尖边缘232的延伸长度以连续方式延伸。在一个实施方式中，基底表面随着钻头的半径弯曲，因而一个或多个包括的片的底面将具有贴合的曲线。在另一实施方式中，基底表面被形成为包括多个基本上平的并且邻近的基底表面260，并且为每个平的表面提供具有贴合的平底面的硬质片236，并且片以平铺的边缘接边缘构造被布置(参见，指示邻近平铺边缘的虚线附图标记237)。

[0068] 现在参照图15，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌尖的前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片240的底面270附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的外表面230之内或旁边，并且由前巴掌尖边缘250向内延伸。片240进一步由后边缘272和两个侧边缘274限定(也参见图13)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、 焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图15中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和变平的表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片240被制成一定大小，使得它的前边缘278限定巴掌尖的前缘250(或与巴掌尖的前缘250重合或几乎重合)。片
240的厚度可在0.050至0.500英寸的范围内。硬质片240由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0069] 硬质片240具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘250的方向上测量)。硬质片240是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0070] 现在参照图16，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌尖的前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片244的底面280附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的前表面254之内或旁边，并且由前巴掌尖边缘250向外延伸。片244进一步由后边缘282和两个侧边缘284限定(也参见图13)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图16中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和前侧表面上的变平表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面 和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片244被制成一定大小，使得它的前边缘288限定巴掌尖的前缘250(或与巴掌尖的前缘250重合或几乎重合)。片244的厚度可在0.050至0.500英寸的范围内。硬质片244由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0071] 硬质片244具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘250的方向上测量)。硬质片244是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0072] 所述在巴掌尖边缘和/或前巴掌尖边缘处使用开槽和片施加的保护的图解仅是举例；将理解，所述保护机构可施加于易受磨损的钻头的任何边缘。

[0073] 在包括前台肩边缘和/或前巴掌尖边缘的巴掌的横向前缘处使用片保护的进一步图解也仅通过实例提供，将理解，保护机构可施加于易受磨损的钻头的任何边缘(包括巴掌尖边缘和后缘).

[0074] 为了保护巴掌的横向前缘150和表面130，开槽138提供在巴掌112的外表面130内，由前缘150向内延伸，并且硬质片插入物140附着至开槽138内的基底表面。也参见图9。为了保护横向前缘150和前侧表面154，开槽142提供在巴掌112的前侧表面154内，由巴掌尖前缘150向外延伸，并且硬质片插入物144附着至开槽142内的基底表面。也参见图10。为了保护台肩前缘151和前侧表面154，开槽142提供在巴掌112的前侧表面154内，由台肩前缘151向外延伸，并且硬质片插入物144附着至开槽142内的基底表面。也参见图19。为了保护台肩前缘151和台肩表面125，开槽138提供在巴掌112的台肩表面125内，由前缘151向内延伸，并且硬质片插入物140附着至开 槽138内的基底表面。也参见图20。在一些情况中这种在表面125上的安装可能由于开口129的尺寸和布置是不切实际的。开槽可在期望的位置，特别是在钻头的运转过程中易受磨损的巴掌上的位置，被铣至或浇铸至巴掌112的外表面130、台肩表面125和/或前侧表面154内，并且根据需要可具有平的或弯曲的基底表面几何形状，并且其与插入物140和144的底面贴合。

[0075] 多个保护机构在图7B中被进一步图解。将理解，图解的保护机构中的任何一个或多个可被选择用于旋转锥形钻头110上。虽然图7B图解了沿着前缘150使用几个硬质片插入物140，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分前缘150延伸的一个开槽138，在该开槽138内附着单个硬质片插入物140。虽然图7B图解了沿着前缘150使用几个片插入物144，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分前缘150延伸的一个开槽142，在该开槽142内附着单个硬质片插入物144。虽然图7B图解了沿着台肩前缘151使用单个硬质片插入物144，但是将理解，具有多个插入物的多个开槽可被提供，并且进一步地可提供沿着全部或一部分台肩前缘151延伸的一个开槽142，在该开槽142内附着单个硬质片插入物
144。虽然图7B图解了沿着台肩前缘151使用单个硬质片插入物140，但是将理解，具有多个插入物的多个开槽可被提供，并且进一步地可提供沿着全部或一部分台肩前缘151延伸的一个开槽138，在该开槽138内附着单个硬质片插入物140。在前述实施的每一个中，选择接受保护的边缘(前巴掌尖边缘150和/或台肩前缘151)的部分是在旋转锥形钻头110的运转过程中最易受磨损的边缘部分。

[0076] 虽然图7B主要图解了多边形片插入物的使用，但是将理解，片插入物可具有任何期望形状(包括圆形形状、椭圆形形状、半圆形形状等)。而且，片插入物可具有不同尺寸，可能取决于布置位置选择尺寸。

[0077] 再次参照图9，其也图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌的横向前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽138提供在巴掌112的外表面130内，由横向前缘150向内延伸。开槽138可被铣至或浇铸至巴掌112的外表面130内。开槽138由基底表面170、后壁172和两个侧壁174限定(也参见图7B)。硬质片插入物140被附着在开槽138内。在一个或多个实施方式中， 硬质片插入物的底面附着至开槽138的基底表面170。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图9中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和基底表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片插入物140具有一定厚度，使得当在开槽138内附着时，片状插入物140的上表面176与巴掌112的外表面130基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的外表面130，或稍微凹入巴掌112的外表面130以下。而且，硬质片插入物140被制成一定大小，使得与开槽138的后壁172相对的片状插入物的边缘178限定巴掌尖的前缘150(前表面154)(或与巴掌尖的前缘150重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0078] 如前所述，硬质片插入物140具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘150的方向上测量)。硬质片插入物140是薄插入物。在该情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物
140通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，图6))。

[0079] 再次参照图10，其也图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌的横向前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽142提供在巴掌112的前侧表面154内，由横向前 缘150向外延伸。开槽142可被铣至或浇铸至巴掌112的前侧表面154内。开槽142由基底表面180、后壁182和两个侧壁184限定(也参见图7B)。硬质片插入物144附着在开槽142内。在一个或多个实施方式中，硬质片插入物的底面附着至开槽142的基底表面180。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图7B中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和基底表面之间。硬质片插入物144具有一定厚度，使得当在开槽142内附着时，片状插入物144的上表面186与巴掌112的前侧表面
154基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的前侧表面154，或稍微凹入巴掌112的前侧表面154以下。而且，硬质片插入物144被制成一定大小，使得与开槽138的后壁172相对的片状插入物的边缘188限定前缘150(外表面130)(或与前缘150重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。
在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0080] 如前所述，硬质片插入物144具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘150的方向上测量)。硬质片插入物144是薄插入物。在该情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物
144通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见图6))。

[0081] 现在参照图19，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于台肩横向前缘151的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽142提供在巴掌112的前侧表面154内，由台肩横向前缘151向外延伸。开槽142可被铣至或浇铸至巴掌112的前侧表面154内。开槽142由基底表面180、后壁182和两个侧壁184限定(也参见图7B)。硬质片插入物144附着在开槽142内。在优选的实施方式中，硬质片插入物的底面附着至开槽142的基底表面180。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图19中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和基底表面之间。硬质片插入物144具有一定厚度，使得当在开槽142内附着时，片状插入物144的上表面186与巴掌112的前侧表面154基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的前侧表面154，或稍微凹入巴掌112的前侧表面154以下。而且，硬质片插入物144被制成一定大小，使得与开槽138的后壁172相对的片状插入物的边缘188限定前缘151(台肩表面125)(或与前缘151重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0082] 例如，图19的硬质片插入物144具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘151的方向上测量)。硬质片插入物144是薄插入物。在该情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小 于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物
144通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，图6))。

[0083] 现在参照图20，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于巴掌的横向前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，开槽138提供在巴掌112的台肩表面125内，由横向前缘151向内延伸。开槽138可被铣至或浇铸至巴掌112的台肩表面125内。开槽138由基底表面170、后壁172和两个侧壁174限定(也参见图7B)。硬质片插入物140附着在开槽138内。在优选的实施方式中，硬质片插入物的底面附着至开槽138的基底表面170。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图20中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和基底表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片插入物140具有一定厚度，使得当在开槽138内附着时，片状插入物140的上表面176与巴掌112的台肩表面125基本上齐平，或稍微暴露超过巴掌112的台肩表面125，或稍微凹入巴掌112的台肩表面125以下。而且，硬质片插入物140被制成一定大小，使得与开槽138的后壁172相对的片状插入物的边缘178限定巴掌尖的前缘151(前表面154)(或与巴掌尖的前缘151重合或几乎重合)。硬质片插入物140由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片插入物由如碳化钨、聚晶金刚石复合片(PDC)、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，在该实施中的粘结材料未暴露在外面并且未遭受可能的磨损。

[0084] 例如，图20的硬质片插入物140具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘151的方向上测量)。硬质片插入物140是薄插入物。在该 情况中，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，插入物的厚度t与插入物的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。这是允许的，因为硬质片插入物140通过粘合至它们的底面而不是它们的外围边缘被保持(如现有技术中使用的压装插入物的情况(参见，图6))。

[0085] 现在参照图21，其图解了包括用于巴掌前缘的保护机构的旋转锥形钻头210的等距视图。巴掌212悬自钻头210的主体部分214。巴掌212包括在向下和径向向内方向延伸的支承轴(未显示，参见图2B附图标记16)。牙轮锥体220安装至支承轴并且在其上被支撑以转动。巴掌212的外保径面或巴掌尖表面230(位于钻头的保径面处)终止于接近锥体220的半圆缘232处。与外保径面或巴掌尖表面230相连的巴掌212的区域在本领域被称为“巴掌尖区域”，并且边缘232在本领域被称为“巴掌尖边缘”。巴掌212的外表面230横向终止于前巴掌尖边缘250和后巴掌尖边缘252处。巴掌尖的前缘250和后缘252包括沿着巴掌212的长度延伸的巴掌尖边缘232的延伸。巴掌212进一步包括台肩表面225(在外表面230上方)。巴掌212的台肩表面225横向终止于前台肩边缘251和后台肩边缘253处。台肩的横向前缘251和横向后缘253分别包括沿着巴掌212的长度延伸的巴掌尖边缘250和252的延伸(并且可被称为巴掌212的横向前缘)。巴掌进一步包括前侧表面254，其在前巴掌尖边缘250和前台肩边缘251处邻近巴掌212的外表面230和台肩表面225。

[0086] 图解的钻头利用密封轴承系统。润滑系统包括压力补偿组合件127，其安装在形成于巴掌212的上台肩表面225中的开口129内。图20图解了其中开口129仅形成于台肩表面225内的实施。但是，将理解，开口129可部分地形成于台肩表面225内并且部分地形成于巴掌212的外表面230内(台肩表面225下方)。可选地，开口129可仅形成于外表面230内。

[0087] 为了保护巴掌212的前缘250和外表面230，将硬质片240附着至基底表面231，其提供在巴掌212的弯曲外表面230之内或旁边，由前缘250向内延伸。也参见图22。为了保护前缘250和前侧表面254， 将硬质片244附着至基底表面231，其提供在巴掌212的前侧表面254之内或旁边，由前缘250向外延伸。也参见图23。为了保护台肩前缘251和前侧表面254，将硬质片244附着至基底表面231，其提供在巴掌212的前侧表面254之内或旁边，由前缘251向外延伸。也参见图24。为了保护巴掌212的前缘251和台肩表面225，将硬质片240附着至基底表面231，其提供在巴掌212的弯曲台肩表面225之内或旁边，由前缘251向内延伸。也参见图25。在许多情况中这种在台肩表面225上的安装可能由于开口129的尺寸和布置是不切实际的。

[0088] 虽然多个保护机构在图21中图解，但是将理解，图解的保护机构中的任何一个或多个可被选择用在旋转锥形钻头210上。基底表面231优选地被沿着边缘250和边缘251机械加工或浇铸成为巴掌尖区域的外表面，并且根据需要可具有平的或弯曲的表面几何形状，并且其与片240和244的底面贴合。

[0089] 虽然图21主要图解了多边形片的使用，但是将理解片可具有任何期望的形状(包括圆形形状、椭圆形形状、半圆形形状等)。而且，片可具有不同尺寸，可能取决于布置位置选择尺寸。

[0090] 虽然图21图解了沿着前缘250使用几个片240，但是将理解，可改为提供沿着全部或一部分前缘250延伸的一个片240。虽然图21图解了沿着前缘250使用几个片244，但是将理解可改为提供沿着全部或一部分前缘250延伸的一个片244。虽然图21图解了沿着前缘251使用单个硬质片244，但是将理解可改为提供多个片244，或可使用沿着全部或一部分前缘251延伸的单个片。虽然图21图解了沿着前缘251使用单个硬质片240，但是将理解，可改为使用多个片240，或可使用沿着全部或一部分前缘251延伸的单个片。在前述实施的每一个中，选择接受保护的边缘(边缘250和/或边缘251)的部分是在旋转锥形钻头210的运转过程中最易受到磨损的边缘部分。

[0091] 现在参照图22，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片240的底面270附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的弯曲外表面230之内或旁边，并且由前巴掌尖边缘250向内延伸。片240进一步由后边缘272和两个侧边缘274限定 (也参见图21)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图22中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和变平的表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片240被制成一定大小，使得它的前边缘278限定巴掌尖的前缘250(或与巴掌尖的前缘250重合或几乎重合)。片240的厚度可在
0.050至0.500英寸的范围内。硬质片240由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0092] 例如，图22的硬质片具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘250的方向上测量)。硬质片240是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0093] 现在参照图23，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片244的底面280附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的前表面254之内或旁边，并且由前巴掌尖边缘250向外延伸。片244进一步由后边缘282和两个侧边缘284限定(也参见图21)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、 粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图23中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和前侧表面上的变平的表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片244被制成一定大小，使得它的前边缘288限定巴掌尖的前缘250(或与巴掌尖的前缘250重合或几乎重合)。片
244的厚度可在0.050至0.500英寸的范围内。硬质片244由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0094] 硬质片244具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘250的方向上测量)。硬质片244是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0095] 现在参照图24，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于台肩225的前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片244的底面280附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的前表面254之内或旁边，并且由前台肩边缘251向外延伸。片244进一步由后边缘282和两个侧边缘284限定(也参见图21)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如，平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如，美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图13中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和前侧表面上的变平的表面之间。
粘结材料优选地在贴合的底 面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片244被制成一定大小，使得它的前边缘288限定前缘251(或与前缘251重合或几乎重合)。片244的厚度可在0.050至0.500英寸的范围内。硬质片244由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0096] 例如，图24的硬质片244具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘251的方向上测量)。硬质片244是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0097] 现在参照图25，其图解了旋转锥形钻头的巴掌的一部分的横截面视图，所述旋转锥形钻头包括用于前缘的保护机构的实施方式。在该实施方式中，硬质片240的底面270附着至基本上贴合的基底表面231，其形成于巴掌212的台肩表面225之内或旁边，并且由前缘251向内延伸。片240进一步由后边缘272和两个侧边缘274限定(也参见图21)。将底面附着至基底表面的方式可例如包括任何合适的粘附材料，其介于基本上贴合的(例如平行的)表面之间，包括通过毛细管作用在基本上贴合的表面之间可流动的粘结材料，如铜焊材料、焊剂、粘合剂、树脂等(参见，例如美国专利申请公开号2009/0038442，其公开内容在此通过引用以其全部内容并入)。由于绘图比例，粘结材料未明确地在图25中显示，但是将理解粘结材料存在于底面和变平的表面之间。粘结材料优选地在贴合的底面和基底表面之间具有基本上均匀的厚度。硬质片240被制成一定大小，使得它的前边缘278限定前缘251(或与前缘251重合或几乎重合)。片240的厚度可在0.050至0.500英寸的范围内。硬质片240由比用于制造钻头的巴掌和巴掌尖的材料更耐磨的 材料或材料的组合制造。在优选的实施中，硬质片由如碳化钨、PDC、多晶立方氮化硼复合片、浸渍金刚石片段等的材料制造。这些材料优于现有技术中已知的碳化钨表面硬化上的传统焊接，因为它们更致密并且不易于磨损和腐蚀。再次，该实施中的粘结材料未被暴露在外面并且未受到可能的磨损。发生粘合的贴合表面可以例如随着钻头的半径弯曲，或具有任何选择的弯曲构造。

[0098] 例如，图25的硬质片240具有厚度t和宽度w(其中宽度在垂直于前缘251的方向上测量)。硬质片240是薄插入物。在该情况中，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.5(即，t/w<0.5)。更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比显著小于0.5(即，t/w<<0.5)。甚至更具体地，片的厚度t与片的宽度w的比小于0.2(即，t/w<0.2)，并且可甚至小于0.1(即，t/w<0.1)。

[0099] 再次注意，所述的开槽和片插入物可具有任何选择的几何形状，因而允许对钻头的复合表面施以保护。插入物边缘接边缘的平铺允许施加保护在复合曲面上连续延伸。可选地，可提供具有复合弯曲底面的单个插入物。

[0100] 所述的硬质片可具有任何选择的几何形状，因而允许对钻头的复合表面施以保护。

[0101] 在前台肩边缘和/或前巴掌尖边缘处使用开槽和片施加的保护的图解仅是举例，将理解所述的保护机构可被施加至易受磨损的钻头的任何边缘(包括巴掌尖边缘和后缘)。

[0102] 虽然方法和设备的优选实施方式已经在附图中图解并在前述详述中描述，但是将理解本发明不限于公开的实施方式，而是能够在不脱离由权利要求阐述和限定的本发明精神的情况下进行许多重新布置、改进和替换。