精密微孔加工:现状与发展
概述
精密微孔加工是一种高精度加工技术,以高速旋转的细高速钢或硬质合金钻头通过NC数控机床在工件表面上钻出直径0.1-2.0毫米的小孔。精密微孔加工广泛应用于航空航天、光学仪器、汽车制造、电子信息、生物医学等领域,是现代制造业不可或缺的重要工艺。
发展历程
精密微孔加工起源于瑞典,20世纪60年代初期由于国防需求的高精度孔加工需求,瑞典L.Karlsson教授率先提出了从几何形状、点线分布、结构密度、孔径尺寸等方面找出孔加工的规律,建立了以数学模型为基础的分析和设计方法,并开始研制微钻。
1970年代初,美国著名的GEM公司推出了当时最先进的微孔加工中心——Microform 50,标志着微钻技术正式进入工业化应用阶段。
近年来,随着微加工技术的快速发展,国内外学者对微钻的物理机理、孔加工精度、加工表面质量、刀具寿命等方面的研究取得了一系列的重大进展,推动了微孔加工技术的快速发展。
关键技术
1.刀具
微钻采用的刀具材料是高速钢或硬质合金,其切削区域的几何形状、尺寸和表面质量对孔加工精度有直接影响。
2.NC数控系统
在微孔加工中,对于孔的深度、直径、间距、圆度、表面质量和孔隙率等要求严格,因此,需要采用高精度的数控系统来保证加工精度和重现性。
3.冷却液
微孔加工需求致密的冷却液喷洒方式,冷却液要有效地降温切削区以保持切削稳定,也要具有强的冲击力以将金属屑排出孔内,并避免热处理自由程中产生的氧化和氢脆的问题。
4.工装
微孔加工速度比较快,需要更高的刚度和扣力,因此需要选用高精度、高刚性的工装,以保证工件与刀具之间的齿合精度。
未来展望
在工业制造中,精密孔是一种不可替代的工艺,在未来的生产和创新中,微孔加工必将逐渐成为重要的加工工艺,能够承载起精密制造中的大量任务。随着工件材料的不断更新和人们对产品质量的要求越来越高,微孔加工技术将变得越来越重要。预计在未来几年内,微孔加工技术将继续得到快速发展和应用。