微小深孔數(shù)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(shè)備，摸索出最優(yōu)機(jī)械鉆孔工藝參數(shù)，提出了微小深孔數(shù)控高速鉆削加工的新技術(shù)，解決了 φ0. 3 深 15mm 的微小深孔加工難題。
關(guān)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(guī)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(jī)械鉆孔、激光打孔、電火花小孔機(jī)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)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(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、實(shí)用性最強(qiáng)的麻花鉆機(jī)械鉆孔。但是對(duì)于φ0. 3mm 深 15mm 的微小深孔，這些方法都難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)銅質(zhì)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(huì)有一層再鑄層或熱影響產(chǎn)物，孔越深難度越大，孔尺寸誤差越大。
電火花小孔機(jī)加工所用電極為銅電極，加工銅質(zhì)材料電極損耗大，不能完成深孔加工。機(jī)械鉆孔加工微小孔也存在局限性，使用鉆床或數(shù)控機(jī)床加工 φ0. 5 左右孔深度不超過 3mm ～ 4mm，孔過深將會(huì)出現(xiàn)孔加工偏或鉆頭斷裂的情況，導(dǎo)致零件報(bào)廢。
各種加工方法加工范圍見表 1 所示:2 工藝技術(shù)攻關(guān)選用材料為 H62 銅合金的母材作為研究對(duì)象，銅塊厚度 15mm，要求加工 φ0. 3mm 的通孔。根據(jù)零件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)因素，確定采用機(jī)械鉆孔方案，設(shè)備選用 TC － S2Z 高速鉆攻中心。
主要從刀具選擇、刀柄和夾具優(yōu)化、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等幾方面開展工藝研究，實(shí)現(xiàn)深小孔的加工。
2. 1 刀具選擇
對(duì)微小深孔的加工，普通材質(zhì)鉆頭易斷且有效刃長(zhǎng)不夠，為此特別定制了帶涂層的硬質(zhì)合金高強(qiáng)度通徑鉆頭，直徑 φ0. 4mm，刃長(zhǎng) 20mm，全長(zhǎng) 45mm，如圖 1 所示。
2. 2 刀柄、夾套
采用普通鉆夾頭進(jìn)行深孔加工，由于夾持精度不夠，鉆頭擺動(dòng)較大，鉆頭常常發(fā)生斷裂。為保證夾持精度，采用了進(jìn)口小型鉆頭專用刀柄和鉆夾頭，鉆頭穩(wěn)定性大大提高，如圖 2 所示。
2. 3 工藝參數(shù)
對(duì)微小孔加工進(jìn)行切削試驗(yàn)，在 3000r/min，6000r / min，9000r / min 的不同主軸轉(zhuǎn)速下考察進(jìn)給速度對(duì)鉆削軸向力和扭矩的影響。進(jìn)給速度為20 ～100mm / min。隨著進(jìn)給速度增加，軸向力和扭矩逐漸減小; 進(jìn)給速度為 36mm/min 時(shí)，軸向力和扭矩最小; 之后，隨著進(jìn)給速度增加，軸向力和扭矩又開始逐漸 增 大。在 主 軸 轉(zhuǎn) 速 9000r/min，進(jìn) 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(shí)鉆屑難以排除，進(jìn)刀到一定深度后極易造成刀具斷裂，必須及時(shí)抬刀，將鉆屑排除后再進(jìn)行鉆削。對(duì)每次進(jìn)刀深度在 0. 2mm、0. 1mm、0. 05mm、0. 02mm 進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明進(jìn)刀深度為 0. 05mm 時(shí)鉆頭不易斷裂且加工效率最優(yōu)。
通過對(duì)機(jī)械鉆孔工藝參數(shù)試驗(yàn)研究，選用合適刀具、設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了 φ0. 3mm 的微小深孔高速鉆削加工，徑深比達(dá)到 1∶ 50，該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)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(jié)論
微小深孔數(shù)控高速鉆削加工技術(shù)使用高速鉆攻中心機(jī)床，選用硬質(zhì)合金加長(zhǎng)鉆頭，采用合理的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速 度和加工 路徑，實(shí)現(xiàn)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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