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鉆頭發(fā)展簡史

在PDC的生產技術尚未成熟，或者說PDC鉆頭剛開始開發(fā)之前的一段時間，就有廠家用無硬質合金襯底的聚晶人造金剛石取代天然大顆粒金剛石來制造表鑲鉆頭。聚晶體的形狀有一端為圓錐的圓柱形、三角塊形、圓片形及矩形、塊形等多種，如GE公司的Geoset、Fomset，Beers公司的Syndax3以及鄭州三磨所的TSP，它們的共同特點是具有高熱穩(wěn)定性，即耐1000℃～1100℃的高溫，可直接燒結到由碳化鎢粉未及粘結金屬組成的鉆頭胎體的冠部作為鉆齒，破碎與切削地層。1969～1975年鄭州三磨所分別生產了幾種不同直徑的JR20SN一2聚晶體，首先用于保徑的孕鑲鉆頭和擴孔器的制造，鉆進礦山7級以下的地層，而后用6x 6mm聚晶體制造石油鉆頭，在勝利油田進行試驗，以鉆進同一井深2400m為例，聚晶鉆頭與硬質合金鉆頭相比，每口井可節(jié)約1.1～1.2萬元，并節(jié)省78%的時間；聚晶鉆頭與牙輪鉆頭相比，節(jié)省成本50%以上，鉆井時間減少5～8天。另外1.8×5mm聚晶體制造的地質取芯鉆頭、擴孔器以及2.5×5mm聚晶體用于冶金、煤田及地質孕鑲鉆頭的保徑，其效果也與天然金剛石相近。

鉆頭發(fā)展簡史
在上世紀80年代初期我國自主研發(fā)的PDC尚未成功之前，6×6mm聚晶體曾大量用于石油、鉆井的取芯鉆頭和式的鉆進鉆頭。三角塊形聚晶也曾大量用于制造中硬至硬地層(如石灰?guī)r、白云巖)、輕微研磨性地層的取芯或鉆進鉆頭。自90年代國產PDC大規(guī)模生產之后，聚晶人造金剛石逐漸退出了鉆井市場，被PDC取代。石油、鉆井用PDC鉆頭的研發(fā)與應用經歷了一個相當長的時間，早期PDC的抗沖擊性不高、存在分層現(xiàn)象，加上鉆頭設計制造方面存在問題及石油、鉆井具有風險性，占據鉆井市場較大份額的牙輪鉆頭制造廠商表現(xiàn)不是那么積極，因此PDC鉆頭的研發(fā)和應用遇到了較大的困難與阻力。美國在1973～1975年間采用GE公司生產的8.38×2.8mm、金剛石層為0.5mm厚的PDC(Compax)焊接到硬質合金齒柱上再安裝到鋼體鉆頭上進行試驗，大量的原始試驗數據表明：PDC可取代用于鉆進硬和磨蝕性很高的巖石的表鑲鉆頭上的天然金剛石。但考慮到PDC的結構與性能特點以及石油、地層大都為軟一中硬地層，于是鉆頭制造廠商把PDC應用重點放到了具有重大市場前景的石油鉆井市場。美國Tulsa大學鉆井研究中心參與了的平面PDC鉆頭設計，并對PDc本身進行了關鍵性試驗。在此期間GE公司在南得克薩斯州、科羅拉多州、猶他州、上密歇根州進行了4只PDC鉆頭的試驗，暴露了PDC柱齒、鉆頭設計與制造方面的一些問題。
隨著鉆頭的出現(xiàn)，鉆削加工的概念也發(fā)生了變化

一直認為鉆削加工必須在較低的進給量和切削速度下進行，這種觀點在使用普通鉆頭的加工條件下曾經是正確的。如今，隨著鉆頭的出現(xiàn)，鉆削加工的概念也發(fā)生了變化。

事實上，通過正確選用合適的鉆頭，可以大幅度提高鉆削生產率，降低每孔加工成本。

鉆頭分為四種基本類型：

整體鉆頭、可轉位刀片鉆頭、焊接式鉆頭和可更換齒冠鉆頭。那么，在選擇鉆頭時應該注意些什么呢?

1.加工精度

選用鉆頭時，首先需要考慮鉆削加工的尺寸精度要求。一般來說，被加工孔徑越小，其公差也越小。因此，鉆頭制造商通常根據被加工孔的名義直徑尺寸對鉆頭進行分類。在上述四種類型的鉆頭中，整體鉆頭的加工精度(φ10mm整體鉆頭的公差范圍為0～0.03mm)，因此它是加工孔的選擇;焊接式鉆頭或可更換齒冠鉆頭的公差范圍為0～0.07mm，比較適合一般精度要求的孔加工;安裝可轉位刀片的鉆頭比較適合重載粗加工，雖然它的加工成本通常低于其它幾種鉆頭，但其加工精度也比較低，公差范圍為0～0.3mm(取決于鉆頭的長徑比)，因此它一般用于精度要求不高的孔加工，或者通過換裝鏜刀片完成孔的精加工。

2.加工穩(wěn)定性

除了考慮鉆孔精度要求外，選擇鉆頭時還需考慮加工機床的穩(wěn)定性。機床穩(wěn)定性對于鉆頭的安全使用壽命和鉆孔精度至關重要，因此需要仔細檢驗機床主軸、夾具及附件的工作狀態(tài)。