微型钻头的设计及使用经验

我们通常将直径小于3.175 mm的钻头称为微型钻头，简称为微钻。如果要使微型钻头在正常使用过程中发挥较高的效率，我们必须考虑较多的因素：例如钻头自身的各项参数、实际需要加工的孔深、工件安装的完善性以及工件的结构等。只有明确小孔钻削过程中容易出现的问题，才能有针对性地加以改进和创新，保证小孔钻削的顺利进行。
　　1 存在的问题
　　（1）微型钻头直径小、强度不足、螺旋角小、排屑困难，易断裂。
　　（2）微钻在钻削小孔时切削速度高，产生的切削热较高且散热困难，尤其是工件和钻头的接触位置温度更高，这就加剧了微钻的磨损程度。
　　（3）因为微钻的刚性比较差，而且容易弯曲损坏，从而会导致钻出来的孔产生倾斜的现象。
　　以上是目前微型钻头在实际应用中存在的主要问题，针对这些问题，我们可以在其结构设计时适当的作出一些改进。
　　2 微钻的结构设计
　　我们日常所说的微钻一般都是指直径在1～3 mm之间的钻头，微钻头的结构形状和标准的大直径钻头相似，它们都是由螺旋角、钻芯直径、顶角等结构构成，然而钻头柄部的形式和其他钻头的结构参数却有所不同。微钻头通常选用W6Mo5Cr4V2高速钢作为材料。虽然W6Mo5Cr4V2高速钢有着非常多的好处，但是用它来做微型钻头的材料反而不是特别理想。W6Mo5Cr4V2高速钢允许有一定范围的挠度而且能够承受相应的弯曲力。然而，它具有的这种弹性变形的能力和较低的硬度，也容易使它的耐磨性降低，從而降低了微钻的使用寿命。硬质合金材料具有较高的硬度和较好的刚性，硬质合金的高耐磨性使其做成微型钻头后速度可以达到高速钢微钻的3倍之多，而且它的寿命也能够有所提高;与此同时，硬质合金较好的刚性也有助于钻孔时能够进行正确的定位并保证孔的尺寸。当然，硬质合金也不是万能的，它的高刚性会让其更容易崩裂，但是细晶粒硬质合金，它的耐磨性和韧性均在一定程度上有所提高，目前已研究出粒径为0.5 μm以下的WC-Co超细晶粒硬质合金，该种材料的性能比普通的硬质合金的性能更加优异，因此用它来作为微钻头的材料是最合适不过的。
　　对于微型钻头来说，小直径钻头端部的面积可以增加30%左右，弯曲强度和扭转刚度可相应增加两倍左右。此时，钻芯不能形成正锥度，否则会减小切屑槽的截面积，从而阻碍切屑的清除。
　　当微钻顶角增大的时候，切削厚度以及单位长度上切削刃的载荷也会相应地增大。而且在钻削小顶角的孔时，钻头对中的精度较高，抖动和偏摆较小，可以提高钻孔的加工精度。此次，微钻的顶角选择在90°～105°之间。
　　3 微型钻头的使用方法和注意事项
　　微型钻头在使用时如果方法不正确，就算设计得再好在加工时也无法达到预期的效果。在使用时应注意以下几点。
　　钻孔前，应使用显微镜和其他设备仔细检查钻头。如果使用低磨削精度的钻头，不仅会降低钻孔精度，而且在严重的情况下还会使钻头断裂。
　　微型钻头芯较厚大，切削刃相对较小，如果按一般的周速计算进行加工，不仅会失去钻头的动平衡，降低孔的加工精度，而且还易造成钻头折断。
　　为了破碎碎屑，防止堵塞，通常采用分步钻进的方法钻取小直径的深孔，即周期性地从钻孔中退出。逐步钻孔也有助于防止钻头继续在孔底挤压，这在冷加工硬化材料的加工中尤为重要。一般认为，逐步切削必须完全取出钻头，但事实并非如此。如果使用中断送料（多次旋转或短时间），则切屑也可能破碎。
　　社会在进步，科学在发展，对于微型钻头的改进和研究还会继续进行下去，我们期待着有一天会研发出更好的材料，更合理的加工方法，使小直径孔的加工能达到令人完全满意的效果。