微小径钻头加工技术现状及存在的问题

目前，制造业中的micro孔加工钻头直径一般为φ100～φ300μm。刀具材料为超细晶粒硬质合金，WC粒径约为90～1000nm。过去，由于硬质合金韧性不足，钻头加工可靠性差，这些缺陷已基本消除。刀具的抗断性、刚度和耐磨性远远优于高速钢钻头。Micro drill主要用于印刷电路板、燃料喷嘴（内燃机）、化纤长丝喷嘴等的Micro孔加工。加工材料有GFRP、合金钢、不锈钢、特种陶瓷等。

发展趋势

随着手机功能的增加，印刷电路板的电路分布越来越向密度方向发展，电路板的micro孔直径也越来越小，加工难度进一步加大。内燃机燃料喷嘴的发展趋势也大致相同。化学长丝喷嘴的排放孔最小直径约10μm。喷嘴材料为不锈钢。需要在不锈钢上加工数百到数千次喷射，这非常难加工，制造高精度微型钻头的技术要求非常高。直径越小，制作就越困难。目前，市场上的硬质合金微型钻头可以看到最小直径的研磨麻花钻。φ30μm。用于φ10μm的扁平钻头。据报道，实验室可使用电解磨削来生产φ5μm的极小直径钻头。

材料分类

非常小直径钻头。随着钻头最小直径的小型化，要求工具的弯曲强度、刚度、锐边、硬度和断裂韧性应较高。因此，刀具制造商继续研究如何细化硬质合金的晶粒，并取得了可喜的成果。

存在的问题　　

目前市场上销售的φ100μm以下的微钻头，尺寸和形状的偏差非常不均匀。例如，市场上的φ20μM，31位M的平均直径为20.1μM，标准偏差为1.5μM，平均芯厚为6.3μM，标准偏差为1.7μM，偏差值明显过大。当然，制造这种钻头并不容易，但进一步降低偏差值仍然是510超细晶硬质合金的微孔加工。

机械性能

WC粒度：300nm；

硬度：1902hv；

纵向弹性模量E:570gpa WC

粒径：90nm；

硬度：2361hv；

纵向弹性模量E:600gpa

此外，目前还没有理想的方法来抑制加工孔出口处的毛刺，尤其是内燃机的燃油喷嘴。清除micro孔出口处的毛刺非常困难。制造商只能在钻孔孔加工后通过电解研磨去除孔出口周围的毛刺，否则会严重影响注射效果。　

未来发展方向

（1）进一步细化WC晶粒，提高微钻头的刚度、硬度和韧性；　

（2）采用ELID磨削等新技术，使钻头表面达到镜面水平，使刃口更锋利，进一步降低切削阻力，大大延长刀具的使用寿命；

（3）采用超声波振动切削，提高加工效率。小型孔加工，尤其是微型孔加工，在钻头上施加超声波振动可以降低切削力，实现高速旋转，提高切削效率，实现平稳的切屑去除，提高钻孔精度。目前的超声振动技术已不能满足micro孔机械加工的要求。未来，应开发一种新的声振动技术，并广泛应用于micro孔加工；

（4）抑制毛刺的产生孔出口处的毛刺和交叉孔加工的毛刺极难去除。必须大大改善钻头的形状，调整加工孔出口处的切削条件，以有效抑制毛刺的产生；

（5）开发夹紧系统以减少钻头振动。钻头安装在机床主轴夹具上，摆动精度应保证在1μM以内。钻头直径越小，刚度越低，振动失控将大大缩短刀具的使用寿命。因此，有必要研制一种具有良好减振性能的夹具，并将其与微型钻头相匹配，以提高micro孔加工的精度，延长刀具的使用寿命。