[发明专利]一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微孔钻削加工方法，特别是铝合金、铜合金零件平面、圆柱面上直径Φ0.1mm以下、深径比大于8∶1微孔的钻削加工方法。

背景技术

大深径比(大于8)的微孔(孔径小于Φ0.5mm)加工是一项世界性的加工难题。目前，常用的微孔加工主要有钻、冲、磨等机械加工方式及电火花、超声、激光、电解、电子束加工等特种加工方式。目前，在机械加工方法中，由于钻削加工微孔可以实现大深径比、高表面质量和较高的加工精度等诸多优点，钻削加工一直是微孔加工中应用最广、使用性最强的一种方法[1][2]。

国际上，英国切尔西的RIFF公司在厚度为0.02”(0.508mm)的材料上加工出直径为Φ0.002”(Φ0.0508mm)的微孔；美国加州的UKAM公司推出直径为Φ0.001”(Φ0.0254mm)微小金刚石钻头，马里兰州的National Jet公司生产出直径Φ0.02～Φ0.03mm的微钻，但均无相应微孔深度的说明；日本住友电工公司生产出最小直径为Φ30μm的硬质合金钻头，但最大加工深度为60μm，深径比仅为2。国内目前主要是利用钻模板定位钻削、高速钻削、振动钻削等工艺方法开展一些直径大于Φ0.1mm的微小孔加工试验研究，尚未形成成熟、可靠的钻削加工直径在Φ0.1mm以下、深径比大于8∶1微孔的工艺方法。

微孔钻削加工目前主要存在以下问题(例如参考文献[1][2][3])：

①微细钻头刀具直径小、刚度低，刃长极为有限，为了避免不必要的长度损失需进行精密对刀。但对刀时极其容易出现微细钻头与工件发生轻微接触而导致钻头折断问题。

②微细钻头刀具直径小、刚度低，入钻位置易偏移，严重影响入钻位置精度，进而影响微孔尺寸和形状精度，甚至直接导致钻头折断。

③微细钻头刀具直径小，容屑空间非常有限，排屑又困难，造成切屑堵塞，增加刀具的发热和磨损，降低刀具使用寿命甚至折断。

④轴向钻削力相对较大，出口处毛刺产生较多，去除困难，易堵塞微孔。

[1]唐英等.“微小孔加工技术现状及发展趋势”.新技术新工艺，2007(2)：52-54.

[2]马星辉等.“精密微小孔加工技术进展.电加工与模具”，2008(5)：13-18.

[3]程军等.“微小孔钻削工艺的研究现状”，机械工程师，2007(11)：9-11。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种容易控制的超深微孔的钻削加工方法，解决微细钻头与加工件间的精密对刀问题，以及铝合金、铜合金零件平面、圆柱面上的超深微孔(直径Φ0.1mm以下、深径比大于8∶1)的精密加工问题。

本发明的技术解决方案是：一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法，步骤如下：

(1)选择设备和微细钻头：

(1.1)选择的数控机床应满足：主轴转速不低于30000rpm、主轴径向跳动误差不大于0.003mm，单轴的定位、重复定位误差不大于0.005mm，有精密的微细钻头夹持装置；

(1.2)选择的微细钻头应满足：微细钻头夹持部分的圆柱度要求小于0.005mm；

(2)将需微孔加工的零件装夹在机床上；

(3)装夹微细钻头，保证装夹后微细钻头夹持部分的径向跳动误差小于等于0.006mm；

(4)将微细钻头与零件进行非接触式对刀；

(5)在步骤(1)选择的数控机床上进行微孔钻削加工，数控机床的主轴速度设置在50mm/s～100mm/s，钻削进给速度设置在0.01μm/rev～1μm/rev。

所述步骤(5)中的使用Φ0.05mm钻头加工铝合金材料的零件时主轴转速优选在20000rpm～30000rpm范围内，进给速度优选在0.01μm/rev～0.05μm/rev范围内。

所述步骤(4)中非接触式对刀的实现步骤如下：

(4.1)使用万用表或欧姆表设置在欧姆档；

(4.2)将万用表或欧姆表一端导线连接在零件端，另一端导线连接在微细钻头端；

(4.3)将数控机床进给方式调整到手动模式，使用手轮逐格进给移动，观测万用表或欧姆表中电阻值的变化；

(4.4)将电阻值有突变的位置点作为对刀点，并记录此时机床坐标值。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明使用专用微孔钻削工艺参数进行数控高速钻削，提高了微细钻头的自定心能力，降低了加工时的轴向钻削力，提高了刀具使用寿命，微孔尺寸和形状精度也得到了有效控制。