微小徑鉆頭加工技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前，制造業(yè)中的micro孔加工鉆頭直徑一般為φ100～φ300μm。刀具材料為超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，WC粒徑約為90～1000nm。過(guò)去，由于硬質(zhì)合金韌性不足，鉆頭加工可靠性差，這些缺陷已基本消除。刀具的抗斷性、剛度和耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于高速鋼鉆頭。Micro drill主要用于印刷電路板、燃料噴嘴（內(nèi)燃機(jī)）、化纖長(zhǎng)絲噴嘴等的Micro孔加工。加工材料有GFRP、合金鋼、不銹鋼、特種陶瓷等。

發(fā)展趨勢(shì)

隨著手機(jī)功能的增加，印刷電路板的電路分布越來(lái)越向密度方向發(fā)展，電路板的micro孔直徑也越來(lái)越小，加工難度進(jìn)一步加大。內(nèi)燃機(jī)燃料噴嘴的發(fā)展趨勢(shì)也大致相同?；瘜W(xué)長(zhǎng)絲噴嘴的排放孔最小直徑約10μm。噴嘴材料為不銹鋼。需要在不銹鋼上加工數(shù)百到數(shù)千次噴射，這非常難加工，制造高精度微型鉆頭的技術(shù)要求非常高。直徑越小，制作就越困難。目前，市場(chǎng)上的硬質(zhì)合金微型鉆頭可以看到最小直徑的研磨麻花鉆。φ30μm。用于φ10μm的扁平鉆頭。據(jù)報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室可使用電解磨削來(lái)生產(chǎn)φ5μm的極小直徑鉆頭。

材料分類(lèi)

非常小直徑鉆頭。隨著鉆頭最小直徑的小型化，要求工具的彎曲強(qiáng)度、剛度、銳邊、硬度和斷裂韌性應(yīng)較高。因此，刀具制造商繼續(xù)研究如何細(xì)化硬質(zhì)合金的晶粒，并取得了可喜的成果。

存在的問(wèn)題　　

目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的φ100μm以下的微鉆頭，尺寸和形狀的偏差非常不均勻。例如，市場(chǎng)上的φ20μM，31位M的平均直徑為20.1μM，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5μM，平均芯厚為6.3μM，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7μM，偏差值明顯過(guò)大。當(dāng)然，制造這種鉆頭并不容易，但進(jìn)一步降低偏差值仍然是510超細(xì)晶硬質(zhì)合金的微孔加工。

機(jī)械性能

WC粒度：300nm；

硬度：1902hv；

縱向彈性模量E:570gpa WC

粒徑：90nm；

硬度：2361hv；

縱向彈性模量E:600gpa

此外，目前還沒(méi)有理想的方法來(lái)抑制加工孔出口處的毛刺，尤其是內(nèi)燃機(jī)的燃油噴嘴。清除micro孔出口處的毛刺非常困難。制造商只能在鉆孔孔加工后通過(guò)電解研磨去除孔出口周?chē)拿蹋駝t會(huì)嚴(yán)重影響注射效果?！?/p>

未來(lái)發(fā)展方向

（1）進(jìn)一步細(xì)化WC晶粒，提高微鉆頭的剛度、硬度和韌性；　

（2）采用ELID磨削等新技術(shù)，使鉆頭表面達(dá)到鏡面水平，使刃口更鋒利，進(jìn)一步降低切削阻力，大大延長(zhǎng)刀具的使用壽命；

（3）采用超聲波振動(dòng)切削，提高加工效率。小型孔加工，尤其是微型孔加工，在鉆頭上施加超聲波振動(dòng)可以降低切削力，實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，提高切削效率，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的切屑去除，提高鉆孔精度。目前的超聲振動(dòng)技術(shù)已不能滿足micro孔機(jī)械加工的要求。未來(lái)，應(yīng)開(kāi)發(fā)一種新的聲振動(dòng)技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于micro孔加工；

（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極難去除。必須大大改善鉆頭的形狀，調(diào)整加工孔出口處的切削條件，以有效抑制毛刺的產(chǎn)生；

（5）開(kāi)發(fā)夾緊系統(tǒng)以減少鉆頭振動(dòng)。鉆頭安裝在機(jī)床主軸夾具上，擺動(dòng)精度應(yīng)保證在1μM以?xún)?nèi)。鉆頭直徑越小，剛度越低，振動(dòng)失控將大大縮短刀具的使用壽命。因此，有必要研制一種具有良好減振性能的夾具，并將其與微型鉆頭相匹配，以提高micro孔加工的精度，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。