徐向陽 楊芳紅 李鐵民

(西安電子工程研究所 西安 710100)

微小深孔數(shù)控高速鉆削加工工藝

徐向陽 楊芳紅 李鐵民

(西安電子工程研究所 西安 710100)

通過選用合適刀具、設備，摸索出最優(yōu)機械鉆孔工藝參數(shù)，提出了微小深孔數(shù)控高速鉆削加工的新技術，解決了φ0.3深15mm的微小深孔加工難題。

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的深孔[1]。

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(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[2]，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(xiàn)。

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(shù)控機床加工φ0.5左右孔深度不超過3mm～4mm，孔過深將會出現(xiàn)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(jù)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(yōu)化、工藝參數(shù)設計等幾方面開展工藝研究，實現(xiàn)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。

表1 孔的各種加工方法對比表

序號加工方法加工范圍直徑徑深比適應性1機械鉆孔φ0.51∶8各種材料2激光打孔φ0.011∶15超硬、絕緣3電火花小孔機φ0.031∶30黑色金屬4高速鉆削加工φ0.41∶20有色金屬

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(fā)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(wěn)定性大大提高，如圖2所示。

2.3 工藝參數(shù)

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??；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(yōu)。

通過對機械鉆孔工藝參數(shù)試驗研究，選用合適刀具、設備，實現(xiàn)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(yè)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(shù)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(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。

[1] 王世清，深孔加工技術[M]. 西北工業(yè)大學出版社，2003.10.

[2] 何英，朱紅鋼，韓野. 航空發(fā)動機小孔特種加工技術[J]. 航空制造技術.2011,4.

[3] 王峻，現(xiàn)代深孔加工技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005.

[4] 程軍，焦鋒.微小孔鉆削工藝的現(xiàn)狀研究[J].機械工程師.2007，(11)：9-11.

[5] 唐英，陳澤，吳權.鋁合金高速微小孔鉆削工藝[J].航空制造技術.2011,5.

[6] 劉晉春.特種加工[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

Digitally-ControlledHigh-SpeedDrillingofDeepTinyHole

Xu Xiangyang, Yang Fanghong, Li Tiemin

(Xi’an Electronic Engineering Research Institute, Xi’an 710100)

Through selecting proper drilling tools and equipment, and by using optimum mechanical drilling parameters, a new technology for digitally-controlled high-speed drilling of deep tiny holes is put forward, difficulty of machining deep tiny hole with φ0.3 and depth of 15mm is overcame.

deep tiny hole; drilling

2016-03-22

徐向陽(1977-),男，高級工程師。主要從事雷達微波器件精密加工和裝配工藝研究和工藝設計工作。

TN705

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1008-8652(2017)03-079-02