钻头基础知识
初中物理钻头知识点总结
初中物理钻头知识点总结
本文将着重介绍物理学中一个重要的知识点——钻头。
钻头是指用于钻孔或在地下开凿等工程中的钻石、硬质合金等刀具的统称。
在石油勘探、地质勘测和矿山开采等领域中，钻头扮演着重要的角色。
首先，我们来了解一下钻头的类型。
按功能来分，钻头可分为地质钻头、机械工程用的钻头、石油勘探用的钻头等。
按结构来分，钻头有钻头头部、钻头身段、连接部分、钻头内部的压力平衡系统、切削系统、冷却装置。
钻头的切削原理是指利用钻头上的刀具对被加工物体进行切削，使被加工物体去除一定的金属材料，并将加工后的表面形成一定形状和尺寸的工件。
在切削系统中，刀具的设计、材料的选择、刀尖的形状都对切削效果有着重要的影响。
另外，钻头的冷却装置也是一个很重要的组成部分。
在切削过程中，钻头的工件和刀具都会产生大量的热量，如果不及时散热，将会导致刀具的温升过高，甚至造成刀具的失效。
因此，冷却装置对切削效果和刀具的使用寿命都有重要影响。
在钻头的使用过程中，我们还需要考虑到钻头的使用寿命问题。
钻头的使用寿命是指钻头在一定的使用条件下能够连续工作的时间。
决定钻头使用寿命的因素有很多，比如工件的材料、硬度，切削速度、切削深度等等。
正确选用合适的钻头，并注意切削条件的选择，都是延长钻头使用寿命的关键。
总的来说，钻头是一种非常重要的刀具，广泛应用于石油勘探、地质勘测、矿山开采等领域。
了解钻头的类型、结构、切削原理、冷却装置、使用寿命等知识，对于正确使用和维护钻头都至关重要。
希望本文能对大家对钻头有更深入的了解。
钻具基础知识
钻具基础知识一、钻柱的组成与功用（一）钻柱的组成钻柱(Drilling String)是钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称.它包括方钻杆(Square Kelly)、钻杆(Drill Pipe)、钻铤(Drill Collar)、各种接头(Joint)及稳定器(Stabilizer)等井下工具。
（二）钻柱的功用(1)提供钻井液流动通道；(2)给钻头提供钻压；(3)传递扭矩；(4)起下钻头；(5)计量井深；(6)观察和了解井下情况（钻头工作情况、井眼状况、地层情况）；(7)进行其它特殊作业（取芯、挤水泥、打捞等）；(8)钻杆测试( Drill-Stem Testing),又称中途测试。
1. 钻杆（1）作用：传递扭矩和输送钻井液，延长钻柱。
（2）结构：管体+接头（3）规范：壁厚：9 ～11mm，一般是9.19mm。
外径：根据各种钻杆情况而定，如常用的127，140等。
长度：一般在9.5m左右。
常用钻杆规范（内径、外径、壁厚、线密度等（2）接头及螺纹螺纹连接条件：尺寸相等，丝扣类型相同，公母螺纹相匹配。
钻杆接头特点：壁厚较大，外径较大，强度较高。
钻杆接头类型：内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）；NC系列●内平式：主要用于外加厚钻杆。
特点是钻杆通体内径相同，钻井液流动阻力小；但外径较大，容易磨损。
●贯眼式：主要用于内加厚钻杆。
其特点是钻杆有两个内径，钻井液流动阻力大于内平式，但其外径小于内平式。
●正规式：主要用于内加厚钻杆及钻头、打捞工具。
其特点是接头内径＜加厚处内径＜管体内径，钻井液流动阻力大，但外径最小，强度较大。
这种类型接头均采用V型螺纹，但扣型、扣距、锥度及尺寸等都有很大的差别。
NC型系列接头NC23，NC26，NC31，NC35，NC38，NC40，NC44，NC46，NC50，NC56，NC61，NC70，NC77等。
NC—National Coarse Thread，（美国）国家标准粗牙螺纹。
钻头基本知识.
PDC钻头的正确使用
由于金刚石抗冲击性能差（脆性大），因此上下钻 台不能碰撞硬物，井下不得有落物，井底有落物时 应起钻，严禁顿钻和溜钻。 下钻遇阻严禁强行下压，应接方钻杆开泵冲划，但 不超过 30 米大段划眼。在下钻到最后两单根时， 接方钻杆冲划到井底并开大排量循环，将井底循环 干净。然后，用小钻压，低转速钻进0.5米，进行 井底造型。
金刚石钻头
4).金刚石钻头的破岩机理：概括地讲，金刚石钻头 以磨削（研磨）方式破碎岩石，类似于砂轮磨削 金属的过程。 对塑性地层，以“犁削”作用为主； 对脆性地层，以压碎、剪切作用为主； 对坚硬地层，以刻划、微切削作用为主。
5).金刚石钻头的正确使用 适用于硬、研磨性地层，涡轮钻井，深井钻井， 取心作业。寿命长，进尺高。 钻头下井前，井底打捞干净，确保没有金属落物。 开始先用小钻压、低转速跑合，然后用合适钻压 和高转速钻进。 采用大排量钻进。
8.取心钻头
取心钻头的功用是环形破碎地层，形成岩心。目前， 常用的有刮刀取心钻头、领眼式硬质合金取心钻头、 硬质合金取心钻头和金刚石取心钻头等。 为了提高岩心收获率，除在下部使用扶正器外，首 先要求取心钻头工作稳定。因此钻头的切削元件要 对称分布，其耐磨性应一致，以免在钻进时发生歪 斜，从而破坏及折断岩心。同时要求钻头底面（井 底）与岩心爪的距离尽可能短些，使岩心形成后很 快就能进入内岩心筒被保护起来，从而避免破坏和 冲蚀。
6.金刚石钻头（Diamond Bit)
金刚石钻头按其使用地层可分为： 普通金刚石钻头、聚晶金刚石复合片钻头（简 称 PDC 钻头）两大类，其中聚晶金刚石复合片 钻头适用于软至中硬地层，而普通金刚石钻头 适用于及坚硬和研磨性高的地层。
金刚石钻头
1).金刚石钻头的结构 金刚石钻头为无活动部件的整体式钻头。由钢体、胎体 （冠部和保径部分）、水眼及水槽、金刚石切削刃等部分 组成。 2).金刚石钻头的应用及优缺点 金刚石为碳在高温高压下形成的结晶体，正四面体晶体结 构。在单位晶胞中，碳原子位于四面体的顶角及中心。每 个碳原子与邻近的四个碳原子形成四个共价键。因共价键 结合力强，故金刚石具有极高的硬度（莫氏硬度10）、抗 压强度（8800MPa）和耐磨性钢的9000倍）。 3).其缺点是： 脆性大，受冲击载荷易碎裂； 具有热敏性，高温下（450℃以上）石墨化。
石油钻井工程基础知识PPT课件
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第二章 钻井液基础知识
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– 第二章、钻井液基础知识 –钻井液在钻井中的作用。
1、清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，保证 钻头不断地破碎地层，使钻进不中断。
2、平衡地层中的流体（油、气、水）压力，防 止井喷、井漏等井下复杂情况，保护油气层。
• 主要用作聚合物钻井液的降滤失剂，抗 盐、抗钙、抗温能力强。
• ⑶水解聚丙烯腈胺盐
• 代号NH4－HPAN或NPAN，主要用作防塌降 滤失剂，抑制能力强，不提粘，耐高温， 使用时碱度不宜过高。
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• 3、腐植酸类
• 利用褐煤中的腐植酸进行磺化或硝化而 形成的各种盐类。它既有降滤失作用， 又有降粘作用。
• ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、 喷、漏和井塌等事故；
• ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
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• 2、粘度和切力过低也不利于钻井，如： • ⑴洗井不良，井眼净化效果差； • ⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故； • ⑶岩屑过细影响录井。
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• 三）、滤失量和泥饼质量与钻井工作的关系
3、平衡岩石侧压力，并在井壁形成泥饼，保持 井壁稳定，防止地层坍塌。
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4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底， 帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。
5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度， 避免沉砂卡钻。另外承受钻杆和套管的 部分重力。
6、润滑并冷却钻头，钻具。
7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等 对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染 和损害。
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二、钻井中地质录井工作
1、钻时录井
钻头的主要参数
钻头的主要参数
1. 钻头直径
钻头直径是指钻头切削部分的最大外径。
钻头直径决定了钻孔的直径大小,是钻头最重要的参数之一。
钻头直径必须与所需钻孔直径相匹配。
2. 总长度
钻头总长度是指从钻头柄端到钻头尖端的全长。
总长度决定了钻头的最大钻孔深度。
3. 锥度角
锥度角是指钻头前端锥形切削部分的半雕角。
锥度角决定了钻头进给时的切削力和切屑排出情况。
通常锥度角在118°-135°之间。
4. 螺旋角
螺旋角是指主切削刃与钻柄轴线的夹角。
螺旋角影响切屑的流动和排出情况。
较大的螺旋角有利于切屑排出。
5. 刃磨角
刃磨角是指主切削刃与钻柄轴线的夹角。
刃磨角影响切削力和切削温度。
合理的刃磨角可以减小切削力和切削温度。
6. 材质
钻头材质包括高速钢、硬质合金、陶瓷等。
不同材质适用于不同加工对象。
硬质合金钻头耐磨性好,适合钻金属;高速钢钻头价格便宜,
适合钻木材等非金属。
以上是钻头的主要参数,正确选择和匹配各参数对钻孔质量和效率至关重要。
钻头的主要参数
钻头的主要参数钻头的主要参数是指影响钻头性能和适用范围的关键参数，钻头的选择和使用取决于这些参数的特性。
以下是钻头的主要参数及其相关内容：1. 刀具材料：钻头的刀具材料是影响钻头性能的重要因素之一。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷和金刚石等。
不同材料具有不同的硬度、耐磨性和热稳定性，选择合适的刀具材料可以提高钻头的寿命和效率。
2. 刀具形状：钻头的刀具形状也是影响其性能的关键参数。
常见的刀具形状包括直柄钻头、T型钻头、锥柄钻头、螺旋钻头等。
不同形状的钻头适用于不同的钻孔任务，选择合适的刀具形状可以提高钻头的钻孔精度和效率。
3. 刀具直径：钻头的直径是指钻头刀具的直径尺寸，通常以毫米或英寸为单位。
钻头的直径决定了钻孔的尺寸和精度，选择合适直径的钻头可以确保钻孔的质量和准确度。
4. 刀具长度：钻头的长度是指钻头刀具的长度尺寸，不同长度的钻头适用于不同深度的钻孔任务。
选择合适长度的钻头可以提高钻头的稳定性和钻孔的精度。
5. 刀具涂层：钻头的涂层是钻头表面的一层特殊涂层，可以提高钻头的硬度、耐磨性和热稳定性。
常见的钻头涂层包括TiN涂层、TiCN涂层、TiAlN涂层等，选择合适的涂层可以提高钻头的寿命和性能。
6. 刀具刃数：钻头的刃数是指钻头刀具的切削刃数目，刃数的多少影响钻头的切削效率和钻孔的表面质量。
通常，刃数越多的钻头切削效率越高，但钻头的切削力和振动也会增加。
7. 刀具钻头的冷却方式：钻头的冷却方式是钻头的冷却和润滑的关键参数，不同的钻头冷却方式包括内冷钻头、外冷钻头、内外冷钻头等。
选择合适的冷却方式可以降低钻头的温度和摩擦，延长钻头的寿命和提高钻头的钻孔质量。
钻头的主要参数包括刀具材料、刀具形状、刀具直径、刀具长度、刀具涂层、刀具刃数和刀具钻头的冷却方式等，选择合适的钻头参数可以提高钻头的性能和钻孔的质量，确保钻孔任务的顺利进行。
钻头方面的基础知识
钻头方面的基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN钻削与钻头钻削用各种钻头进行钻孔、扩孔或锪孔的切削加工。
钻孔是用麻花钻、扁钻或中心孔钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔。
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
锪孔是用锪孔钻在预制孔的一端加工沉孔、锥孔、局部平面或球面等，以便安装紧固件。
钻削方式主要有两种：①工件不动，钻头作旋转运动和轴向进给，这种方式一般在钻床、镗床、加工中心或组合机床上应用；②工件旋转，钻头仅作轴向进给，这种方式一般在车床或深孔钻床上应用。
麻花钻的钻孔孔径范围为～100mm，采用扁钻可达125mm。
对于孔径大于100mm的孔，一般先加工出孔径较小的预制孔(或预留铸造孔)，而后再将孔径镗削到规定尺寸。
钻削时，钻削速度v是钻头外径的圆周速度(米/分)；进给量f是钻头(或工件)每转钻入孔中的轴向移动距离(mm/r)。
图2是麻花钻的钻削要素，由于麻花钻有两个刀齿，故每齿进给量a f=f/2(mm/齿)。
切削深度a p有两种：钻孔时按钻头直径d的一半图2 麻花钻的钻削要素计算；扩孔时按(d-d0)/2计算，其中d0为预制孔直径。
每个刀齿切下的切屑厚度a0=a f sin K r，单位为mm。
式中K r为钻头顶角的一半。
使用高速钢麻花钻钻削钢铁材料时，钻削速度常取16～40米/分，用硬质合金钻头钻孔时速度可提高1倍。
钻削过程中，麻花钻头有两条主切削刃和一条横刃，俗称“一尖(钻心尖)三刃”，参与切削工作，它是在横刃严重受挤和排屑不利的半封闭状态下工作，所以加工的条件比车削或其他切削方法更为复杂和困难，加工精度较低，表面较粗糙。
钻削钢铁材料的精度一般为IT13～10，表面粗糙度为R a 20～μm ，扩孔精度可达IT10～9，表面粗糙度为R a 10～μm 。
钻削加工的质量和效率很大程度上决定于钻头切削刃的形状。
在生产中往往用修磨的方法改变麻花钻头切削刃的形状和角度以减少切削阻力，提高钻削性能，中国的群钻就是采用这种方法创制出来的。
钳工基础知识——孔加工
钳工基础知识培训
二、麻花钻的结构特点
1.麻花钻的组成 麻花钻按其功用的不同 ,
可以分为三部分: 1.钻柄.2.钻颈.3.钻体 钻柄: 钻头上供装夹用的部分, 并用以 传递钻孔所需的动力(扭矩和轴向力)。 钻颈: 位于刀体和钻柄之间的过渡部分。 通常用作砂轮退刀用的空刀槽。 钻体: 钻头的工作部分, 由切削部分 (即钻尖)和导向部分组成。
麻花钻的刃磨要经过较长期的实践 , 才会较好的掌握刃磨的技巧和技能。
钳工基础知识培训
第二节 钻床 （P202—214）
一、钻床的种类
钻床种类很多，常用的有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床和手电钻等。 （1）台式钻床 图4-6所示是一台最大钻孔直径为Φ12的台式钻床。 二、钻头的装夹工具 （2）立式钻床 立式钻床是钻床中较为普遍的一种，它有多种型号，最大钻孔
Ra50—Ra12.5μm。所以钻孔只能加工精度要求不高的孔或作为孔 的粗加工，如法兰孔的加工等。
钻头的切削运动由以下两种运动合成。 （1）主运动 是由机床或人力提供的主运动，它使刀具和工件之 间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件并切除切削层。
钳工基础知识培训
（2）进给运动 是由机床或人 力提供的使刀具与工件之间产 生附加的相对运动，加上主运 动，可不断地或连续切除切削 层，并得出具有所需要几何特 性的正加工表面。如图4-1所 示。
图-1 标准麻花钻的刃磨角度 图 -2 标准麻花钻的刃磨方法
钳工基础知识培训
为保证钻头中心处磨出较大的后角 ,还应作适当的右移运动 , 刃磨时两手 动作的配合要谐调自然 ,不断反复 ,两后面经常轮换 ,至达到刃磨要求为止。
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The Tool Company
钻头
The Tool Company
钻尖钻芯的几种形式 (DIN 1412 )
A型 B型 C型 D型 E型
小横刃 小横刃 且 修整前角
十字形钻尖
小横刃 带倒角，专门用于加工灰铸铁
带自定心钻尖，用于加工金属薄板 和 质地 较软的有色金属(铝, 铜)
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HSCO GT 80 w型 带内冷孔
有表面bright 和 TiN
标准品范围：5 ～20,0 mm by Xu_Hanguang
GU 500
简洁明快 通用性好
The Tool Company
GT 500
新品 性价比好
by Xu_Hanguang
GU 500
代码 长度规格 槽长 刀具材料 涂层 钻尖 钻芯 槽型 钻芯锥度 柄部形式 Ø 范围 mm
加工同样的孔深 GT 100型钻头的退刀次数
明显要少
The Tool Company
直柄麻花钻 type Ti – 钛型
圆弧后刀面 顶角: 130 度 螺旋角: 比标准的(30度)大 钻芯锥度: 比 N型大 直径公差 Ø : h 8
螺旋角 35度
by Xu_Hanguang
The Tool Company
by Xu_Hanguang
The Tool Company
#511
#512
5xd
3xd
DIN338
DIN1897
HSCO
TIN
双后刀面，顶角118°
Form C – 劈形钻尖
NP181
v15% h30% v15% h20%
圆柱柄 DIN 1835A
2,00 ~ 20,00 mm
GU 500 钻尖型式
The Tool Company
适用于:
• 加工金属薄板件 • 质地较软的有色金属 • 预铸孔的加工
缺点: • 钻尖强度差 • 受力分布不理想
by Xu_Hanguang
The Tool Company
高速钢钻头
The Tool Company
Art.-Nr. 653
DIN 最大钻深
Type N
Rz=6,8 µm IT-quality=IT12 检测深度=5 mm
by Xu_Hanguang
100 µm
Ratio drill
by Xu_Hanguang
The Tool Company
工件: 42CrMo4V
Vc=70 m/min f=0,25 mm/U 直径=14,5 mm 实际孔径=14,509 mm 位移AV=22,8 µm IT-Quality=IT8 p-IK=40 bar 检测深度=5,0 mm
RT 100 F DIN 6537 L
RT 100 F
圆弧后刀面 = 140° 钻芯: Ratio – 劈形钻尖 芯厚: 大于标准 适于加工长屑材料, 强度达 1400 N/mm²的材 料如 热处理钢, 高合金钢, 不锈钢 及 铜 铝
by Xu_Hanguang
The Tool Company
无倒角
1897 DZ (3xD)
338
DZ
(5xD)
340
DZ
345 MK
Type H HSS
224
B
206
B
218
B
246
B
Art.-Nr. 207
Type W DIN 338
Type W
螺旋角 = 30°- 40° 圆弧后刀面 顶角 = 130°-140° 主要用来加工质地较软 切屑较长的 材料，例如铝，铝合金，铝镁合金 和 铜。
by Xu_Hanguang
3xd 1xd
Type GT: 宽大的排屑槽，适宜加工孔深为 3 x D 以上的孔
退刀次数 : 2
d 10 x d
3xd 1xd
by Xu_Hanguang
Type GT Type N
The Tool Company
5xd
1,5 x d
1,5 x d
1,5 x d
1xd 1xd 1xd 1xd 0,5 x d
by Xu_Hanguang
Art.-Nr. 206
Type H DIN 338
Type H
螺旋角 = 10°-15° 圆弧后刀面 顶角 = 118° 主要用来加工硬而脆的材料，例如 黄铜, 镁合金, 青铜 和 硬塑料。
by Xu_Hanguang
The Tool Company
DIN drilling depth
拉伸强Hö度her不feste
超过
Stähle bis
88550N0/mm2
N/mm²的钢
by Xu_Hanguang
非All合gem金ein钢e
Baustähle
GT 500
优质粉末冶金 高速钢
GT 500
The Tool Company
by Xu_Hanguang
GT 500
代码 长度规格 槽长 刀具材料 涂层 钻尖 钻芯 槽型度 钻芯锥度 柄部形式 Ø范围 mm
502 FN
503 FN
504 FN
670
SS
671
SS
GT100 HSCO
622 FN
658
SS
2459 FF
336 FN
618 FN 619 FN
The Tool Company
麻花钻 GT100(抛物钻)
刃带氮化处理
TIN coated
by Xu_Hanguang
FireX coated
d
by Xu_Hanguang
The Tool Company
#513
#515
5xd
3xd
DIN338
DIN1897
PM-HSS-E
Fire
圆弧后刀面,顶角 130°
mod. FormA/B
NP109
NP116
30%
20%
DIN 1835A 圆柱柄
2,0-13,0
2,0-13,0
GT 500 –钻尖型式
S
1259
305 D
2997
S
1146 B
311 D
317 D
by Xu_Hanguang
Art.-Nr. 245
The Tool Company
Type N DIN 345
DIN
Type N – 莫氏锥柄
345 MK
螺旋角 = 20°-30° 圆弧后刀面
MK
341 MK MK
顶角 = 118°
The Tool Company
使用整体硬质合金RT钻头对机床的要求
功率大, 刚性好 主轴无轴向窜动 要使用正确的刀柄 ，使装夹刀柄后最大同轴度误差: 0,02
mm (推荐使用液压膨胀刀柄 或 热胀刀柄) 高速自动进给,无振动 在使用带内冷的RT钻头时,液压要足够大
by Xu_Hanguang
339 DZ DZ DZ
340 DZ DZ DZ
1869 Series 1 DZ Series 2 DZ Series 3 DZ
223 D 653 S
S
2460 F
F
205 D
651
SS
2456 FF
211 D 561 B 666 S
217 D
667
SS
204 D
235 D 236 D 237 D
301 B 660 S
Type N
5xd
by Xu_Hanguang
1,5 x d
1,5 x d
1,5 x d
1xd 1xd 1xd 1xd 0,5 x d
The Tool Company
TYPE N
Type N : 标准槽型
退刀次数 : 8
d 10 x d
The Tool Company
TYPE GT
Type GT
HSS
HSCO
Typ N DIN 1897
Type N – 圆柱柄
螺旋角 = 20°-30° 圆弧后刀面 顶角 = 118° 标准钻头，主要用来加工拉伸强度不超 过1200 N/mm²合金或非合金钢, 灰铸铁, 球墨铸铁 以及 粉末金属
1897 DZ DZ
(3xD) DZ
338 DZ DZ
(5xD) DZ
直柄麻花钻 Type VA (V2A/V4A)
圆弧后刀面 顶角: 130 度 螺旋角: 比标准的(30度)大 钻芯锥度: 标准 直径公差 Ø : h 8
螺旋角 35度
by Xu_Hanguang
The Tool Company
HSS 直柄麻花钻
带内冷孔
标准品范围： 3 ～13,00 mm by Xu_Hanguang
346 MK
标准钻头，主要用来加工拉伸强度不超
过1200 N/mm²合金或非合金钢, 灰铸铁, 1870
球墨铸铁 以及 粉末金属。
Series 1 MK
Series 2 MK
Type N
HSS
HSCO
245 D
654
SS
345 D
661
SS
257 D
655
SS
357 D
251 D
351 D
266 D 267 D
The Tool Company
by Xu_Hanguang
双后刀面，劈形钻尖
The Tool Company
GU 500 特殊的槽型截面
by Xu_Hanguang
槽型