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鉆頭發(fā)展簡(jiǎn)史

在PDC的生產(chǎn)技術(shù)尚未成熟，或者說(shuō)PDC鉆頭剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)之前的一段時(shí)間，就有廠(chǎng)家用無(wú)硬質(zhì)合金襯底的聚晶人造金剛石取代天然大顆粒金剛石來(lái)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(diǎn)是具有高熱穩(wěn)定性，即耐1000℃～1100℃的高溫，可直接燒結(jié)到由碳化鎢粉未及粘結(jié)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(chǎn)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(kuò)孔器的制造，鉆進(jìn)礦山7級(jí)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(jìn)行試驗(yàn)，以鉆進(jìn)同一井深2400m為例，聚晶鉆頭與硬質(zhì)合金鉆頭相比，每口井可節(jié)約1.1～1.2萬(wàn)元，并節(jié)省78%的時(shí)間；聚晶鉆頭與牙輪鉆頭相比，節(jié)省成本50%以上，鉆井時(shí)間減少5～8天。另外1.8×5mm聚晶體制造的地質(zhì)取芯鉆頭、擴(kuò)孔器以及2.5×5mm聚晶體用于冶金、煤田及地質(zhì)孕鑲鉆頭的保徑，其效果也與天然金剛石相近。

選用鉆頭的考慮因素

選用鉆頭的考慮因素

加工精度

選用鉆頭時(shí)，先需要考慮鉆削加工的尺寸精度要求。一般來(lái)說(shuō)，被加工孔徑越小，其公差也越小。因此，鉆頭制造商通常根據(jù)被加工孔的名義直徑尺寸對(duì)鉆頭進(jìn)行分類(lèi)。

加工穩(wěn)定性

除了考慮鉆孔精度要求外，選擇鉆頭時(shí)還需考慮加工機(jī)床的穩(wěn)定性。機(jī)床穩(wěn)定性對(duì)于鉆頭的安全使用壽命和鉆孔精度至關(guān)重要，因此需要仔細(xì)檢驗(yàn)機(jī)床主軸、夾具及附件的工作狀態(tài)。此外，還應(yīng)考慮鉆頭自身的穩(wěn)定性。

排屑與冷卻液

排屑是鉆削加工中不容忽視的問(wèn)題。事實(shí)上，鉆削加工中遇到較多的問(wèn)題就是排屑不暢（加工低碳鋼工件時(shí)尤其如此），且無(wú)論使用何種鉆頭均無(wú)法回避這一問(wèn)題。加工車(chē)間經(jīng)常采用外部注入冷卻液的方式輔助排屑，但這種方法只有在被加工孔深小于孔徑以及減小切削參數(shù)的情況下才有效。此外，必須選用與鉆頭直徑相匹配、合適的冷卻液種類(lèi)、流量和壓力。

每孔加工成本

生產(chǎn)率或每孔加工成本是影響鉆孔加工重要的因素。為提高生產(chǎn)率，鉆頭制造商正致力于研究可集成多種操作工序的加工方法，并開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速加工的鉆削刀具。鉆頭具有優(yōu)異的加工經(jīng)濟(jì)性。鉆頭磨損后，用戶(hù)不必更換整個(gè)鉆體，只需更換齒冠即可，其購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用只相當(dāng)于焊接式或整體鉆頭重磨一次的費(fèi)用。

鉆頭的材料是中一種常用的合金材料，其特點(diǎn)是具有很高的硬度和耐磨性

鉆頭的材料是中一種常用的合金材料，其特點(diǎn)是具有很高的硬度和耐磨性。從構(gòu)成上來(lái)說(shuō)，是以一種或多種難熔的碳化物，如碳化鎢、碳化鈦等的粉末為主要成分，加入作為粘接劑的金屬粉末如鈷、鎳等，經(jīng)粉末冶金制成造而成的合金材料。通常用于制造切削刀具、冷作模具以及高耐磨零件等。具有極高的硬和耐磨性。常溫下，它的硬度可以達(dá)到69到81HRC，耐磨性表現(xiàn)也相當(dāng)不錯(cuò)。因此，這種材料制作的刀具切削速度可以比高速具快4到7倍，使用壽命不僅不會(huì)低于后者，反而比高速具長(zhǎng)5到80倍，可以用于切削硬度達(dá)到50HRC的高硬度材料。具有較好的耐蝕性、性和耐高溫性。制作的刀具，通常能夠很好地抵抗大氣、酸、堿等造成的腐蝕，不容易發(fā)生氧化，還可以在900到1000度的高溫下保持堅(jiān)硬。材料可以用于制作車(chē)刀、銑刀、刨刀、鉆頭等各種不同類(lèi)型的刀具，適用于不同種類(lèi)的加工工藝和工件材料。其中，鎢鈷類(lèi)適合黑色金屬及、色金屬的短切屑加工以及非金屬材料的加工；鎢鈦鈷類(lèi)則更適合鋼等黑色金屬的長(zhǎng)切屑加工。在同類(lèi)合金中，如果鈷含偏多，就更適合粗加工；鈷含量偏少，更適合于精加工。

過(guò)去，人們一直認(rèn)為鉆削加工必須在較低的進(jìn)給量和切削速度下進(jìn)行，這種觀(guān)點(diǎn)在使用普通鉆頭的加工條件下曾經(jīng)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(shí)上，通過(guò)正確選用合適的鉆頭可以大幅度提高鉆削生產(chǎn)率，降低每孔加工成本。