微小孔加工技术现状及存在的问题

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　　微小孔加工技术现状及存在的问题摘要：人机界面(HMI)基本概念和问题通风机的分类及应用领域中国机械500强品牌为何缺钙正在兴起的干切削技术勇克磨床新品亮相CIMT 20076000吨压力数控折弯机问世氟化技术在塑料加工中的应用中国刀具涂层材料之单涂层研究论慢走丝切割黄铜线的选用并联机床动态特性研究的理论与意义轴承保持架设计的基本思路我国数控应用技能型人才紧缺变频器频率设定石油储罐工程用高强度钢研究和应用进展国内外孔加工刀具发展概况研究(下)浅谈“甩图纸”与制造企业全面设计数字化台湾邀德国工程师讲解欧洲工具技术“转轮”电极的电火花线切割加工刀具涂层技术现状及其展望合理应用刀具实现航空产品高速加工[标签:tag]概况目前，制造业中微小孔加工钻头的直径一般为φ100～φ300μm，刀具材料为超细晶粒硬质合金，WC粒径大致在90～1000nm左右。过去由于硬质合金韧性不足，钻头加工可靠性较差，现在这些缺陷已基本消除，工具的抗折断性能、刚性和耐磨性等均远比高速钢钻头优越。微型钻.

　　概况

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　　目前，制造业中微小孔加工钻头的直径一般为φ100～φ300μm，刀具材料为超细晶粒硬质合金，WC粒径大致在90～1000nm左右。过去由于硬质合金韧性不足，钻头加工可靠性较差，现在这些缺陷已基本消除，工具的抗折断性能、刚性和耐磨性等均远比高速钢钻头优越。微型钻头主要用于印刷电路板、燃料喷嘴(内燃机)、化纤细丝喷嘴等的微小孔加工。被加工材料为GFRP、合金钢、不锈钢、特殊陶瓷等。

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　　趋势

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　　随着移动电话功能的增多，印刷电路板线路分布日益向密集方向发展，电路板的微孔直径也更加细小，加工难度进一步增大。内燃机燃料喷嘴的发展趋势也大致如此。化纤丝喷嘴的喷出孔最小直径约10μm，喷嘴材料为不锈钢，要求在不锈钢上加工出数百至数千个喷出孔，加工难度极大。

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　　高精度制作微型钻头的技术要求很高，直径越小，制作越困难。目前，市场上可见到的硬质合金微型钻头中，经过研磨的麻花钻最小直径为φ30μm，扁钻为φ10μm。据报道，在研究室里采用电解磨削方式，可制作出φ5μm的极小直径钻头。

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　　工具材料

　　随着钻头最小直径的微细化，要求工具的抗弯强度、刚性、刃尖锋利度、硬度及断裂韧性均应较高，因此，工具厂商不断研究如何使硬质合金晶粒更加微细化，而且已取得可喜的成果。最近，佳友电工公司已开发出粒径为90nm的超细晶粒硬质合金，ァラィト材料公司宣布，他们已试制出粒径为60nm的高级超细晶粒硬质合金。

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　　存在的问题

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　　目前市场上销售的φ100μm以下的微型钻头中，尺寸、形状的偏差极不均匀。例如，对市场上φ20μm的31支钻头进行测试的结果，直径的平均值为20.1μm，标准偏差1.5μm；芯厚平均值为6.3μm，标准偏差为1.7μm，偏差值明显偏大。当然制造出这样的钻头已经很不容易，但进一步缩小偏差值，仍是微孔加工需要解决的问题。

　　超细晶粒硬质合金的机械性能

　　WC粒径：300nm；硬度：1902Hv；纵弹性模量E：570GPa WC粒径：90nm；硬度：2361Hv；纵弹性模量E：600GPa

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　　另外，在抑制加工孔出口处的毛刺方面，目前还没有非常理想的方法，特别是内燃机燃料喷嘴，要除去微孔出口处的毛刺极其困难，制造商只能在钻孔加工后，采用电解磨削方式，将孔出口处周围的毛刺去掉，否则将严重影响喷射效果。

　　今后的课题

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　　(1)进一步细化WC晶粒，以提高微型钻头的刚性、硬度和韧性。

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　　(2)采用ELID磨削等新技术，使钻头表面达到镜面水平，从而使切削刃更加锋利，切削阻力进一步减小，工具寿命大幅度延长。

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　　(3)采用超声波振动切削，提高加工效率。小孔加工，尤其是微孔加工，对钻头施以超声波振动，可减小切削力，实现高速回转，提高切削效率，并可取得排屑流畅和提高钻入处孔精度的良好效果。目前的超声波振动技术，尚不能很好满足微孔加工要求，今后应开发新型声波振动技术，并使之在微孔加工中得到广泛应用。

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　　(4)抑制毛刺的产生。孔出口处的毛刺和交叉孔加工的毛刺均极难去除，必须对钻头形状加以更大改进和调整加工孔出口处的切削条件，才能有效抑制毛刺的产生。

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　　(5)开发减小钻头振动的夹持系统。钻头安装在机床主轴夹具上，应保证振摆精度在1μm以内。钻头直径越小，刚性越低，振摆失控将大幅度缩短工具寿命。因此，必须开发减振性能良好的夹具，将其与微型钻头相配合，以提高微小孔加工的精度和延长工具寿命。 【MechNet】

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