目前,制造業(yè)中微小孔加工鉆頭的直徑一般為φ100~φ300μm狭莱,刀具材料為超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金僵娃,WC粒徑大致在90~1000nm左右。過去由于硬質(zhì)合金韌性不足,鉆頭加工可靠性較差默怨,現(xiàn)在這些缺陷已基本消除讯榕,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)越匙睹。微型鉆頭主要用于印刷電路板愚屁、燃料噴嘴(內(nèi)燃機)、化纖細(xì)絲噴嘴等的微小孔加工顺盆。被加工材料為GFRP蛹活、合金鋼、不銹鋼莹遍、特殊陶瓷等匕磅。
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)展巢段,電路板的微孔直徑也更加細(xì)小勘米,加工難度進一步增大。內(nèi)燃機燃料噴嘴的發(fā)展趨勢也大致如此疯忽。化纖絲噴嘴的噴出孔最小直徑約10μm几郎,噴嘴材料為不銹鋼交掌,要求在不銹鋼上加工出數(shù)百至數(shù)千個噴出孔,加工難度極大兑狱。
高精度制作微型鉆頭的技術(shù)要求很高荧孽,直徑越小,制作越困難衣屏。目前躏升,市場上可見到的硬質(zhì)合金微型鉆頭中,經(jīng)過研磨的麻花鉆最小直徑為φ30μm狼忱,扁鉆為φ10μm膨疏。據(jù)報道,在研究室里采用電解磨削方式钻弄,可制作出φ5μm的極小直徑鉆頭佃却。
工具材料
隨著鉆頭最小直徑的微細(xì)化,要求工具的抗彎強度窘俺、剛性饲帅、刃尖鋒利度、硬度及斷裂韌性均應(yīng)較高瘤泪,因此灶泵,工具廠商不斷研究如何使硬質(zhì)合金晶粒更加微細(xì)化,而且已取得可喜的成果。最近赦邻,佳友電工公司已開發(fā)出粒徑為90nm的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金单鹿,ァラィト材料公司宣布,他們已試制出粒徑為60nm的高級超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金跪倘。
存在的問題
目前市場上銷售的φ100μm以下的微型鉆頭中楚辆,尺寸、形狀的偏差極不均勻馏旅。例如甜序,對市場上φ20μm的31支鉆頭進行測試的結(jié)果,直徑的平均值為20.1μm构眶,標(biāo)準(zhǔn)偏差1.5μm驹拢;芯厚平均值為6.3μm,標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7μm希金,偏差值明顯偏大帕吆。當(dāng)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爵林,仍是微孔加工需要解決的問題觅霉。
超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的機械性能
WC粒徑:300nm;硬度:1902Hv臣环;縱彈性模量E:570GPa
WC粒徑:90nm绑警;硬度:2361Hv;縱彈性模量E:600GPa
另外央渣,在抑制加工孔出口處的毛刺方面计盒,目前還沒有非常理想的方法,特別是內(nèi)燃機燃料噴嘴芽丹,要除去微孔出口處的毛刺極其困難北启,制造商只能在鉆孔加工后,采用電解磨削方式拔第,將孔出口處周圍的毛刺去掉咕村,否則將嚴(yán)重影響噴射效果。
今后的課題
(1)進一步細(xì)化WC晶粒楼肪,以提高微型鉆頭的剛性培廓、硬度和韌性。
(2)采用ELID磨削等新技術(shù)春叫,使鉆頭表面達到鏡面水平肩钠,從而使切削刃更加鋒利,切削阻力進一步減小暂殖,工具壽命大幅度延長岂张。
(3)采用超聲波振動切削墓篇,提高加工效率。小孔加工础估,尤其是微孔加工瘾夯,對鉆頭施以超聲波振動,可減小切削力牙德,實現(xiàn)高速回轉(zhuǎn)巧嗡,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庭钢。目前的超聲波振動技術(shù)恋鞋,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)讽钻,并使之在微孔加工中得到廣泛應(yīng)用赵须。
(4)抑制毛刺的產(chǎn)生≡孔出口處的毛刺和交叉孔加工的毛刺均極難去除业嗅,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,才能有效抑制毛刺的產(chǎn)生唉侄。
(5)開發(fā)減小鉆頭振動的夾持系統(tǒng)咒吐。鉆頭安裝在機床主軸夾具上,應(yīng)保證振擺精度在1μm以內(nèi)美旧。鉆頭直徑越小渤滞,剛性越低,振擺失控將大幅度縮短工具壽命榴嗅。因此,必須開發(fā)減振性能良好的夾具陶舞,將其與微型鉆頭相配合嗽测,以提高微小孔加工的精度和延長工具壽命。
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