微小徑鉆頭加工技術現狀及存在的問題

目前，制造業中的micro孔加工鉆頭直徑一般為φ100～φ300μm。刀具材料為超細晶粒硬質合金，WC粒徑約為90～1000nm。過去，由于硬質合金韌性不足，鉆頭加工可靠性差，這些缺陷已基本消除。刀具的抗斷性、剛度和耐磨性遠遠優于高速鋼鉆頭。Micro drill主要用于印刷電路板、燃料噴嘴（內燃機）、化纖長絲噴嘴等的Micro孔加工。加工材料有GFRP、合金鋼、不銹鋼、特種陶瓷等。

發展趨勢

隨著手機功能的增加，印刷電路板的電路分布越來越向密度方向發展，電路板的micro孔直徑也越來越小，加工難度進一步加大。內燃機燃料噴嘴的發展趨勢也大致相同。化學長絲噴嘴的排放孔最小直徑約10μm。噴嘴材料為不銹鋼。需要在不銹鋼上加工數百到數千次噴射，這非常難加工，制造高精度微型鉆頭的技術要求非常高。直徑越小，制作就越困難。目前，市場上的硬質合金微型鉆頭可以看到最小直徑的研磨麻花鉆。φ30μm。用于φ10μm的扁平鉆頭。據報道，實驗室可使用電解磨削來生產φ5μm的極小直徑鉆頭。

材料分類

非常小直徑鉆頭。隨著鉆頭最小直徑的小型化，要求工具的彎曲強度、剛度、銳邊、硬度和斷裂韌性應較高。因此，刀具制造商繼續研究如何細化硬質合金的晶粒，并取得了可喜的成果。

存在的問題　　

目前市場上銷售的φ100μm以下的微鉆頭，尺寸和形狀的偏差非常不均勻。例如，市場上的φ20μM，31位M的平均直徑為20.1μM，標準偏差為1.5μM，平均芯厚為6.3μM，標準偏差為1.7μM，偏差值明顯過大。當然，制造這種鉆頭并不容易，但進一步降低偏差值仍然是510超細晶硬質合金的微孔加工。

機械性能

WC粒度：300nm；

硬度：1902hv；

縱向彈性模量E:570gpa WC

粒徑：90nm；

硬度：2361hv；

縱向彈性模量E:600gpa

此外，目前還沒有理想的方法來抑制加工孔出口處的毛刺，尤其是內燃機的燃油噴嘴。清除micro孔出口處的毛刺非常困難。制造商只能在鉆孔孔加工后通過電解研磨去除孔出口周圍的毛刺，否則會嚴重影響注射效果。　

未來發展方向

（1）進一步細化WC晶粒，提高微鉆頭的剛度、硬度和韌性；　

（2）采用ELID磨削等新技術，使鉆頭表面達到鏡面水平，使刃口更鋒利，進一步降低切削阻力，大大延長刀具的使用壽命；

（3）采用超聲波振動切削，提高加工效率。小型孔加工，尤其是微型孔加工，在鉆頭上施加超聲波振動可以降低切削力，實現高速旋轉，提高切削效率，實現平穩的切屑去除，提高鉆孔精度。目前的超聲振動技術已不能滿足micro孔機械加工的要求。未來，應開發一種新的聲振動技術，并廣泛應用于micro孔加工；

（4）抑制毛刺的產生孔出口處的毛刺和交叉孔加工的毛刺極難去除。必須大大改善鉆頭的形狀，調整加工孔出口處的切削條件，以有效抑制毛刺的產生；

（5）開發夾緊系統以減少鉆頭振動。鉆頭安裝在機床主軸夾具上，擺動精度應保證在1μM以內。鉆頭直徑越小，剛度越低，振動失控將大大縮短刀具的使用壽命。因此，有必要研制一種具有良好減振性能的夾具，并將其與微型鉆頭相匹配，以提高micro孔加工的精度，延長刀具的使用壽命。