微型鉆頭的設(shè)計及使用經(jīng)驗

閔友付

摘 要：在機器制造過程當中，小孔的鉆削加工較為常見，尤其是一些鐘表的零件、電子零件等產(chǎn)品的小孔加工更為突出。文中將結(jié)合實踐經(jīng)驗簡略闡述微型鉆頭在設(shè)計和使用過程中應注意的問題。

關(guān)鍵詞：微型鉆頭;強度;剛性

中圖分類號：TG937文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.013

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和創(chuàng)新，保證小孔鉆削的順利進行。

1 存在的問題

（1）微型鉆頭直徑小、強度不足、螺旋角小、排屑困難，易斷裂。

（2）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?shù)淖鞒鲆恍└倪M。

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)形狀和標準的大直徑鉆頭相似，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行正確的定位并保證孔的尺寸。當然，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，彎曲強度和扭轉(zhuǎn)剛度可相應增加兩倍左右。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到預期的效果。在使用時應注意以下幾點。

鉆孔前，應使用顯微鏡和其他設(shè)備仔細檢查鉆頭。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。

社會在進步，科學在發(fā)展，對于微型鉆頭的改進和研究還會繼續(xù)進行下去，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到令人完全滿意的效果。

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