微型鉆頭的設(shè)計及使用經(jīng)驗

我們通常將直徑小于3.175 mm的鉆頭稱為微型鉆頭，簡稱為微鉆。如果要使微型鉆頭在正常使用過程中發(fā)揮較高的效率，我們必須考慮較多的因素：例如鉆頭自身的各項參數(shù)、實際需要加工的孔深、工件安裝的完善性以及工件的結(jié)構(gòu)等。只有明確小孔鉆削過程中容易出現(xiàn)的問題，才能有針對性地加以改進(jìn)和創(chuàng)新，保證小孔鉆削的順利進(jìn)行。
　　1 存在的問題
　?。?）微型鉆頭直徑小、強(qiáng)度不足、螺旋角小、排屑困難，易斷裂。
　?。?）微鉆在鉆削小孔時切削速度高，產(chǎn)生的切削熱較高且散熱困難，尤其是工件和鉆頭的接觸位置溫度更高，這就加劇了微鉆的磨損程度。
　　（3）因為微鉆的剛性比較差，而且容易彎曲損壞，從而會導(dǎo)致鉆出來的孔產(chǎn)生傾斜的現(xiàn)象。
　　以上是目前微型鉆頭在實際應(yīng)用中存在的主要問題，針對這些問題，我們可以在其結(jié)構(gòu)設(shè)計時適當(dāng)?shù)淖鞒鲆恍└倪M(jìn)。
　　2 微鉆的結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　我們?nèi)粘Ｋf的微鉆一般都是指直徑在1～3 mm之間的鉆頭，微鉆頭的結(jié)構(gòu)形狀和標(biāo)準(zhǔn)的大直徑鉆頭相似，它們都是由螺旋角、鉆芯直徑、頂角等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，然而鉆頭柄部的形式和其他鉆頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)卻有所不同。微鉆頭通常選用W6Mo5Cr4V2高速鋼作為材料。雖然W6Mo5Cr4V2高速鋼有著非常多的好處，但是用它來做微型鉆頭的材料反而不是特別理想。W6Mo5Cr4V2高速鋼允許有一定范圍的撓度而且能夠承受相應(yīng)的彎曲力。然而，它具有的這種彈性變形的能力和較低的硬度，也容易使它的耐磨性降低，從而降低了微鉆的使用壽命。硬質(zhì)合金材料具有較高的硬度和較好的剛性，硬質(zhì)合金的高耐磨性使其做成微型鉆頭后速度可以達(dá)到高速鋼微鉆的3倍之多，而且它的壽命也能夠有所提高;與此同時，硬質(zhì)合金較好的剛性也有助于鉆孔時能夠進(jìn)行正確的定位并保證孔的尺寸。當(dāng)然，硬質(zhì)合金也不是萬能的，它的高剛性會讓其更容易崩裂，但是細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，它的耐磨性和韌性均在一定程度上有所提高，目前已研究出粒徑為0.5 μm以下的WC-Co超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，該種材料的性能比普通的硬質(zhì)合金的性能更加優(yōu)異，因此用它來作為微鉆頭的材料是最合適不過的。
　　對于微型鉆頭來說，小直徑鉆頭端部的面積可以增加30%左右，彎曲強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度可相應(yīng)增加兩倍左右。此時，鉆芯不能形成正錐度，否則會減小切屑槽的截面積，從而阻礙切屑的清除。
　　當(dāng)微鉆頂角增大的時候，切削厚度以及單位長度上切削刃的載荷也會相應(yīng)地增大。而且在鉆削小頂角的孔時，鉆頭對中的精度較高，抖動和偏擺較小，可以提高鉆孔的加工精度。此次，微鉆的頂角選擇在90°～105°之間。
　　3 微型鉆頭的使用方法和注意事項
　　微型鉆頭在使用時如果方法不正確，就算設(shè)計得再好在加工時也無法達(dá)到預(yù)期的效果。在使用時應(yīng)注意以下幾點。
　　鉆孔前，應(yīng)使用顯微鏡和其他設(shè)備仔細(xì)檢查鉆頭。如果使用低磨削精度的鉆頭，不僅會降低鉆孔精度，而且在嚴(yán)重的情況下還會使鉆頭斷裂。
　　微型鉆頭芯較厚大，切削刃相對較小，如果按一般的周速計算進(jìn)行加工，不僅會失去鉆頭的動平衡，降低孔的加工精度，而且還易造成鉆頭折斷。
　　為了破碎碎屑，防止堵塞，通常采用分步鉆進(jìn)的方法鉆取小直徑的深孔，即周期性地從鉆孔中退出。逐步鉆孔也有助于防止鉆頭繼續(xù)在孔底擠壓，這在冷加工硬化材料的加工中尤為重要。一般認(rèn)為，逐步切削必須完全取出鉆頭，但事實并非如此。如果使用中斷送料（多次旋轉(zhuǎn)或短時間），則切屑也可能破碎。
　　社會在進(jìn)步，科學(xué)在發(fā)展，對于微型鉆頭的改進(jìn)和研究還會繼續(xù)進(jìn)行下去，我們期待著有一天會研發(fā)出更好的材料，更合理的加工方法，使小直徑孔的加工能達(dá)到令人完全滿意的效果。