鉆頭

人類認(rèn)識(shí)和使用鉆頭的歷史可以上溯到史前時(shí)代。燧人氏“鉆木取火”所使用的石鉆，可以看作原始的鉆頭?，F(xiàn)代工業(yè)加工中廣泛使用的麻花鉆（俗稱鉆頭），是一種形狀復(fù)雜的實(shí)工件孔加工刀具，誕生于一百多年前。如何改進(jìn)鉆頭的切削刃采用新型的刃磨法改進(jìn)鉆尖、橫刃的幾何形狀。現(xiàn)在，全世界每年消耗的各類鉆頭數(shù)以億計(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國的汽車制造業(yè)，機(jī)械加工中鉆孔工序的比重約占50%；而在飛機(jī)制造業(yè)，鉆孔工序所占的比重則更高。盡管鉆頭的使用如此廣泛，但眾所周知，鉆削加工也是復(fù)雜的機(jī)械加工方法之一。正因?yàn)槿绱?，人們一直致力于鉆頭的改進(jìn)和鉆削過程的研究。

①鉆頭數(shù)學(xué)模型和幾何設(shè)計(jì)研究：包括螺旋溝槽、后刀面、主刃和橫刃數(shù)學(xué)模型的建立，橫向截形與鉆尖結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，切削角度（分布）的計(jì)算與控制，鉆頭結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析，鉆尖幾何形狀與切削和排屑性能關(guān)系的研究。

②鉆頭制造方法研究：包括鉆頭幾何參數(shù)與后刀面刃磨參數(shù)之間關(guān)系的建立與優(yōu)化，鉆頭制造精度和刃磨質(zhì)量的評(píng)價(jià)與制造誤差的測(cè)控，鉆頭螺旋溝槽加工工具截形的設(shè)計(jì)計(jì)算，鉆頭加工設(shè)備特別是數(shù)控磨床與加工軟件的開發(fā)等。

③鉆削過程與鉆削質(zhì)量研究：包括影響鉆削過程的各種因素及出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象的分析、建模與監(jiān)控（如鉆削力、切削刃應(yīng)力和溫度分布的測(cè)量、建模和預(yù)報(bào)）；現(xiàn)代工業(yè)加工中廣泛使用的麻花鉆（俗稱鉆頭），是一種形狀復(fù)雜的實(shí)工件孔加工刀具，誕生于一百多年前。鉆頭磨損、破損機(jī)理與鉆頭壽命的研究；鉆頭的變形、偏斜、入鉆時(shí)的打滑和鉆尖擺動(dòng)現(xiàn)象的研究；鉆削工藝（如振動(dòng)鉆削、高速鉆削、深孔鉆削、鉆削過程的穩(wěn)定性等）與鉆削質(zhì)量（孔的位置精度、直線度、表面粗糙度、圓柱度、直徑、孔口毛刺等）的研究。

④鉆削機(jī)理與各種鉆頭（如群鉆、槍鉆、干切削鉆頭、微孔、深孔鉆頭、長鉆頭、可轉(zhuǎn)位鉆頭、合成材料加工用鉆頭、木工鉆頭、多螺旋槽鉆頭等）的研究。

⑤鉆削過程模型驗(yàn)證和鉆頭性能評(píng)估過程的自動(dòng)化，切削條件及鉆頭形狀選用數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫的建立等。

    鉆頭是鉆井設(shè)備的關(guān)鍵構(gòu)成，其關(guān)鍵功效是破粹巖層、產(chǎn)生井眼。當(dāng)前，在煤礦抽采、治理過程中，由于煤層松軟、煤層透氣性差，地層壓力大，鉆孔變形乃至鉆孔在極短時(shí)間內(nèi)壓死閉合。旋轉(zhuǎn)鉆頭是現(xiàn)階段石油制造行業(yè)廣泛應(yīng)用的鉆頭，在機(jī)械設(shè)備的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆頭會(huì)造成旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動(dòng)全部鉆頭造成徑向健身運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)侵削、碾磨使巖層產(chǎn)生裂縫并粉碎，具有往下鉆探的功效。鉆頭是關(guān)鍵的鉆井設(shè)備之一，依據(jù)辦公環(huán)境、地區(qū)自然環(huán)境的不一樣，鉆頭的規(guī)格型號(hào)、樣子也理應(yīng)大不一樣，在做好石油鉆井工作中時(shí)，理應(yīng)以實(shí)際必須、實(shí)際方案設(shè)計(jì)為依據(jù)，有效地、科學(xué)地挑選鉆頭 。在實(shí)際的鉆井工作上科學(xué)挑選鉆頭、有效明確鉆井液，進(jìn)而提升石油鉆井的工作效能、工作中品質(zhì)，才可以使石油鉆井充分發(fā)揮本身的使用價(jià)值，為推動(dòng)石油工作的發(fā)展趨勢(shì)做出一定的奉獻(xiàn)。

1988年鄭州三磨所自主研制的價(jià)格十分低廉的PDC投放市場(chǎng)后，加速了我國PDC鉆頭國產(chǎn)化的步伐，先后出現(xiàn)了江漢鉆頭廠鉆井研究所、大港石油總機(jī)廠、勝利油田鉆井院、大慶石油管理局鉆頭廠等一批PDC鉆頭制造廠，完全國產(chǎn)化的PDC鉆頭在大慶油田、中田、大港油田、勝利油田、遼河油田、吉林油田等地區(qū)得到了推廣和普及。當(dāng)鉆頭使用一段時(shí)間之后，應(yīng)該適當(dāng)重磨，以增加鉆頭的使用壽命，判斷標(biāo)準(zhǔn)為在兩條主切削刃全長內(nèi)，磨損深度應(yīng)小于0。

由于20世紀(jì)90年代初國產(chǎn)PDC的性能還不令人滿意以及部分鉆頭廠家鉆頭設(shè)計(jì)與制造水平相對(duì)較低，鉆井效果尚不太理想，直到鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司投產(chǎn)后，在PDC制造技術(shù)上堅(jiān)持不懈地進(jìn)行研究和創(chuàng)新，產(chǎn)品的規(guī)格與國外產(chǎn)品一致，產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性提高，才基本上滿足國內(nèi)外鉆頭客戶用于鉆進(jìn)軟一中硬地層鉆頭的技術(shù)要求，目前該公司主要致力于開發(fā)適合于硬地層、夾層、深井等難攻地層鉆頭用的PDC。高爐開口鉆頭特點(diǎn)：高爐開口鉆頭是高爐開口機(jī)用鉆頭，是鋼廠打鋼包用鉆頭，是鐵廠出鐵口用鉆頭，又被稱為高爐出鐵口釬頭，高爐開機(jī)鉆頭，高爐開口鉆頭等。另外，在鉆頭制造方面，除川石一克里斯坦森金剛石鉆頭公司、新疆帝陛艾斯鉆頭工具公司外，又涌現(xiàn)了一批具有高質(zhì)量水平的鉆頭制造公司：如成都百施特金剛石鉆頭公司、武漢億斯達(dá)工具公司、成都迪剛石鉆頭公司及四川川石金剛石鉆頭公司等?？梢韵嘈牛痪玫膶?，國產(chǎn)PDC鉆頭的使用效果及應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)隨著PDC品質(zhì)的改善以及鉆頭設(shè)計(jì)、制造水平的提高而迅速進(jìn)步。

當(dāng)今，在世界鉆井市場(chǎng)上，在鉆頭制造技術(shù)與生產(chǎn)數(shù)量上占主導(dǎo)地位的公司有休斯(BakerHughes)公司、DBS(HaIliburton的Secarity DBS)公司、(Smith International)公司以及瑞特(Hycalog Tool—Reed)公司四家