微小深孔數控高速鉆削加工工藝
2019-1-24 來源： 西安電子工程研究所 作者：徐向陽 楊芳紅 李鐵民
【摘要】通過選用合適刀具、設備，摸索出最優機械鉆孔工藝參數，提出了微小深孔數控高速鉆削加工的新技術，解決了 φ0. 3 深 15mm 的微小深孔加工難題。
關鍵詞: 微小深孔 鉆削加工
0 、概述
孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類 . 一般規定孔深與孔徑之比大于 5 的孔稱為深孔。微小深孔通常指直徑小于 2mm 的深。某毫米波器件材料為 H62 銅合金，需要加工直徑φ0. 3mm 深 15mm 的 微 小 深 孔，要 求 孔 偏 差 小 于0. 1mm，采用普通機械鉆孔、激光打孔、電火花小孔機打孔等方法都沒成功，成為了該類零件制造的加工瓶頸。
1 、國內外現狀
加工微小孔的工藝方法有很多，如激光束、電子束、離子束和電火花加工等，以及在國內外應用最廣泛、實用性最強的麻花鉆機械鉆孔。但是對于φ0. 3mm 深 15mm 的微小深孔，這些方法都難以實現。對銅質母材來講，由于其高的反射特性，采用激光等高能束方法效果不好，需要較高功率，在加工表面常會有一層再鑄層或熱影響產物，孔越深難度越大，孔尺寸誤差越大。
電火花小孔機加工所用電極為銅電極，加工銅質材料電極損耗大，不能完成深孔加工。機械鉆孔加工微小孔也存在局限性，使用鉆床或數控機床加工 φ0. 5 左右孔深度不超過 3mm ～ 4mm，孔過深將會出現孔加工偏或鉆頭斷裂的情況，導致零件報廢。
各種加工方法加工范圍見表 1 所示:2 工藝技術攻關選用材料為 H62 銅合金的母材作為研究對象，銅塊厚度 15mm，要求加工 φ0. 3mm 的通孔。根據零件材質和結構因素，確定采用機械鉆孔方案，設備選用 TC － S2Z 高速鉆攻中心。
主要從刀具選擇、刀柄和夾具優化、工藝參數設計等幾方面開展工藝研究，實現深小孔的加工。
2. 1 刀具選擇
對微小深孔的加工，普通材質鉆頭易斷且有效刃長不夠，為此特別定制了帶涂層的硬質合金高強度通徑鉆頭，直徑 φ0. 4mm，刃長 20mm，全長 45mm，如圖 1 所示。
2. 2 刀柄、夾套
采用普通鉆夾頭進行深孔加工，由于夾持精度不夠，鉆頭擺動較大，鉆頭常常發生斷裂。為保證夾持精度，采用了進口小型鉆頭專用刀柄和鉆夾頭，鉆頭穩定性大大提高，如圖 2 所示。
2. 3 工藝參數
對微小孔加工進行切削試驗，在 3000r/min，6000r / min，9000r / min 的不同主軸轉速下考察進給速度對鉆削軸向力和扭矩的影響。進給速度為20 ～100mm / min。隨著進給速度增加，軸向力和扭矩逐漸減小; 進給速度為 36mm/min 時，軸向力和扭矩最小; 之后，隨著進給速度增加，軸向力和扭矩又開始逐漸 增 大。在 主 軸 轉 速 9000r/min，進 給 速 度 為36mm / min 條件下鉆孔，軸向力和扭矩最小。深小孔加工時鉆屑難以排除，進刀到一定深度后極易造成刀具斷裂，必須及時抬刀，將鉆屑排除后再進行鉆削。對每次進刀深度在 0. 2mm、0. 1mm、0. 05mm、0. 02mm 進行試驗，結果表明進刀深度為 0. 05mm 時鉆頭不易斷裂且加工效率最優。
通過對機械鉆孔工藝參數試驗研究，選用合適刀具、設備，實現了 φ0. 3mm 的微小深孔高速鉆削加工，徑深比達到 1∶ 50，該技術在行業內處于領先水平。圖 3 所示為 TC － S2Z 高速鉆攻中心鉆削深小孔加工情況。
3 、結論
微小深孔數控高速鉆削加工技術使用高速鉆攻中心機床，選用硬質合金加長鉆頭，采用合理的主軸轉速、進給速 度和加工 路徑，實現了 φ0. 3mm 深15mm 的微小深孔鉆削加工，解決了徑深比較大的有色金屬零件小孔加工難題。
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