面向PDC钻头的三轴数控机床改进模块研究*

马少华　鹿德台　马建民　 刘振东

(中国石油大学(华东)石油工业训练中心，山东 青岛 266580)



面向PDC钻头的三轴数控机床改进模块研究*

马少华鹿德台马建民 刘振东

(中国石油大学(华东)石油工业训练中心，山东 青岛 266580)

对常用三轴数控机床进行改进设计以适用于PDC钻头加工。首先分析PDC钻头的加工特征，明确加工工艺。然后根据PDC钻头的实际加工情况和三轴数控机床的特点，设计机床改进模块和控制软件。最后与三轴机床结合，试加工PDC钻头。解决了普通三轴数控机床无法加工PDC钻头和五轴数控机床加工PDC钻头的高成本等问题。

PDC钻头；五轴数控机床；三轴数控机床；改进模块

1　研究意义

在油田开发中，钻井占据重要地位，据估计，在某些油田的投资开发中，钻井投资占35%～40%[1]。聚晶金刚石复合片PDC钻头是钻井作业中的重要工具，目前其进尺量已占钻井总进尺量的60%左右[2]。PDC钻头结构无运动部件，整个钻头是一个整体，适用于软到中等硬度均质地层中破岩。与应用广泛的牙轮钻相比，PDC钻头工作稳定、钻速提高2倍以上、进尺速度提高4～6倍[3]。高效率、低成本地生产PDC钻头已成为当前石油工业中的迫切需求。

随着能源等行业的发展，PDC钻头的功能更加高端、设计更加复杂，齿窝、水孔等带有空间复杂位置度要求的特征已经超出了三轴加工中心的加工范围[4]。目前PDC钻头的生产多采用五轴加工中心。但是，这仅使用了五轴加工中心的空间斜孔等小部分多轴加工能力，浪费了五轴加工中心的大部分功能，高成本的五轴加工中心造成了PDC钻头的高成本。……