微小孔加工技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

              發(fā)布時間:2018-01-19 08:40:44
              目前,制造業(yè)中微小孔加工鉆頭的直徑一般為φ00~φ300μm
              ,刀具材料為超細晶粒硬質(zhì)合金
              ,WC粒徑大致在90~000nm左右
              。過去由于硬質(zhì)合金韌性不足,鉆頭加工可靠性較差
              ,現(xiàn)在這些缺陷已基本消除
              ,工具的抗折斷性能、剛性和耐磨性等均遠比高速鋼鉆頭優(yōu)越
              。微型鉆頭主要用于印刷電路板
              、燃料噴嘴(內(nèi)燃機)、化纖細絲噴嘴等的微小孔加工
              。被加工材料為GFRP
              、合金鋼、不銹鋼
              、特殊陶瓷等

              趨勢
              隨著移動電話功能的增多,印刷電路板線路分布日益向密集方向發(fā)展
              ,電路板的微孔直徑也更加細小
              ,加工難度進一步增大。內(nèi)燃機燃料噴嘴的發(fā)展趨勢也大致如此
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              ;w絲噴嘴的噴出孔小直徑約0μm,噴嘴材料為不銹鋼
              ,要求在不銹鋼上加工出數(shù)百至數(shù)千個噴出孔
              ,加工難度極大。
              高精度制作微型鉆頭的技術(shù)要求很高
              ,直徑越小
              ,制作越困難。目前
              ,市場上可見到的硬質(zhì)合金微型鉆頭中
              ,經(jīng)過研磨的麻花鉆小直徑為φ30μm,扁鉆為φ0μm
              。據(jù)報道
              ,在研究室里采用電解磨削方式,可制作出φ5μm的極小直徑鉆頭

              工具材料
              隨著鉆頭小直徑的微細化
              ,要求工具的抗彎強度
              、剛性、刃尖鋒利度
              、硬度及斷裂韌性均應(yīng)較高
              ,因此,工具廠商不斷研究如何使硬質(zhì)合金晶粒更加微細化
              ,而且已取得可喜的成果。
              存在的問題
              目前市場上銷售的φ00μm以下的微型鉆頭中
              ,尺寸
              、形狀的偏差極不均勻。例如
              ,對市場上φ20μm的3支鉆頭進行測試的結(jié)果
              ,直徑的平均值為20.μm,標準偏差.5μm
              ;芯厚平均值為6.3μm
              ,標準偏差為.7μm,偏差值明顯偏大
              。當然制造出這樣的鉆頭已經(jīng)很不容易
              ,但進一步縮小偏差值,仍是微孔加工需要解決的問題

              超細晶粒硬質(zhì)合金的機械性能
              WC粒徑:300nm
              ;硬度:902Hv;縱彈性模量E:570GPa WC粒徑:90nm
              ;硬度:236Hv
              ;縱彈性模量E:600GPa
              另外,在加工孔出口處的毛刺方面
              ,目前還沒有非常理想的方法
              ,特別是內(nèi)燃機燃料噴嘴,要除去微孔出口處的毛刺極其困難
              ,制造商只能在鉆孔加工后
              ,采用電解磨削方式,將孔出口處周圍的毛刺去掉
              ,否則將嚴重影響效果


              今后發(fā)展方向
              ()進一步細化WC晶粒,以提高微型鉆頭的剛性
              、硬度和韌性

              (2)采用ELID磨削等新技術(shù),使鉆頭表面達到鏡面水平
              ,從而使切削刃更加鋒利
              ,切削阻力進一步減小
              ,工具壽命大幅度延長。
              (3)采用超聲波振動切削
              ,提高加工效率
              。小孔加工,尤其是微孔加工
              ,對鉆頭施以超聲波振動
              ,可減小切削力,實現(xiàn)高速回轉(zhuǎn)
              ,提高切削效率
              ,并可取得排屑流暢和提高鉆入處孔精度的良好效果。目前的超聲波振動技術(shù)
              ,尚不能很好滿足微孔加工要求
              ,今后應(yīng)開發(fā)新型聲波振動技術(shù),并使之在微孔加工中得到廣泛應(yīng)用

              (4)毛刺的產(chǎn)生
              。孔出口處的毛刺和交叉孔加工的毛刺均極難去除
              ,必須對鉆頭形狀加以更大改進和調(diào)整加工孔出口處的切削條件
              ,才能有效毛刺的產(chǎn)生。
              (5)開發(fā)減小鉆頭振動的夾持系統(tǒng)
              。鉆頭安裝在機床主軸夾具上
              ,應(yīng)保證振擺精度在μm以內(nèi)。鉆頭直徑越小
              ,剛性越低
              ,振擺失控將大幅度縮短工具壽命。因此
              ,必須開發(fā)減振性能良好的夾具
              ,將其與微型鉆頭相配合,以提高微小孔加工的精度和延長工具壽命