石油開(kāi)采常利用鉆井技術(shù)，先將鉆具破碎巖石，向地下鉆進(jìn)，鉆出一定深度的井眼，獲取石油。鉆頭作為鉆井的主力軍，它核心部件是由金剛石復(fù)合片（PDC）組成。

金剛石復(fù)合片被稱(chēng)為自然界最硬的物質(zhì)。其采用金剛石微粉與硬質(zhì)合金基片在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成的復(fù)合材料，因此既具有金剛石的高硬度、高耐磨性與導(dǎo)熱性，又具有硬質(zhì)合金的強(qiáng)度與抗沖擊韌性，是鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。

本文將與您探討：如此硬的金剛石，在激光方案中表面成型的應(yīng)用。

激光加工因效率高、無(wú)接觸、工件熱變形小、無(wú)材料損耗、性價(jià)比出眾等加工特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，且激光束易控制，與精密機(jī)械、精密測(cè)量技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)金剛石復(fù)合片表面加工的高自動(dòng)化和高精化。

隨著石油勘探面臨的環(huán)境越來(lái)越苛刻，尤其是傳統(tǒng)平面金剛石復(fù)合片鉆頭遇到高研磨性地層、極堅(jiān)硬巖層、堅(jiān)韌夾層等地質(zhì)巖層時(shí)，鉆頭難吃進(jìn)，同時(shí)亦發(fā)生平面金剛石復(fù)合片不出刃、崩齒等嚴(yán)重失效形式。此時(shí)，需將鉆頭上的金剛石復(fù)合片平面結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)成屋脊?fàn)畹牟灰?guī)則形貌，以提升鉆頭的鉆探能力和效率。如下圖所示。

普通振鏡很難實(shí)現(xiàn)此要求，如果引入3D動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)激光加工工藝，那么一切都變得皆有可能。實(shí)驗(yàn)中我們采用動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)，結(jié)合光纖mopa光纖激光器（100w）。在加工過(guò)程中的不規(guī)則形面處，動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)Z向動(dòng)態(tài)軸前后移動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)整焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)磨平面，外圓，倒角等眾多造型的一次性精密3D減材制造。原理如下圖。

另外，在激光裝備設(shè)計(jì)中搭載旁軸視覺(jué)、同軸視覺(jué)高精度位置控制系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高加工過(guò)程中的精準(zhǔn)定位。激光雕刻效果如下圖。