详述微孔加工的几种常用的方法
微孔加工工艺,现如今已发展出了几十种微孔加工方法,目前已广泛应用在航空航天、机械军工、自动控制、光电仪器仪表、化学纤维、日用行业和一些高端科技制品等行业中,这一现状使得微孔加工备受重视。当然,每一种都有其优点和缺陷,这主要取决于孔的直径、深度、工件材料和设备要求。不同的加工方法取用不同的材料、不同的精度、不同的粗糙度和不同的微孔尺寸,并且都有一定的适用范围。
科锐精密从事微孔加工近二十年,今天带大家了解一下常用的几种微孔加工工艺方法。
第一、冷却钻头钻孔
在机械加工中,冷却通常所用的方法是将冷却液导入到刀尖,这样有助于排屑并能降低刀具和工件表面产生的摩擦热。尤其是在加工深细孔时,有无冷却对加工的影响更大,因为深细孔加工的刀具比较脆弱,再加上刀具对切屑的二次切削和切屑的堆积会积累大量的热,而热量会加快刀具的失效速度。
使用冷却钻头加工微孔时,有两种冷却方式:外冷却和内冷却。
当使用外冷却液时,刀具本身会阻止冷却液进入切削加工位置,也就是到3~5倍的直径深度后,冷却液就会很难流到刀尖,这时就应该选用带有内冷的钻头。另外,在加工小孔时,采用外冷却液的冷却方式时,当钻头进入工件时,已经流入孔的冷却液产生的压力有时会缴坏钻头。
尽管有内冷能力,但还是不够的,冷却液还需要一定的流动速度从而能够将切屑清出孔外。因此,在使用冷却钻头钻孔时,不同的使用环境,应选用不同的冷却方式。
第二、插铣
插铣又称为Z轴铣削法,是实现高切除率金属切削最有效的加工方法之一。对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工,插铣法的加工效率远远高于常规的端面铣削法。
如果想加工一个小于0.002英寸的孔而又没有直径小于0.002英寸的标准微型钻头时,该怎么解决呢?其实这个时候可以选择用微型端铣刀来冲孔。
现在市面上可以提供最小5微米的端铣刀。但是这种做法却有一个大的弊端,就是这样加工的孔不能太深,因为刀具体不长,没有大的深度直径比率。因此一把直径为0.001英寸的端铣刀只能加工最深0.02英寸的孔。然而同样直径的钻头可以加工得更深,因为钻头的设计使载荷全部作用在刀尖上,进而传递到刀柄上使钻头钻的更深。
虽然端铣刀存在弊端,但在对孔的深度没有要求而又急需的情况下,用微型端铣刀插铣微小孔是个非常可行的方法。
第三、电火花加工法
电火花加工是另一种微孔加工方式。它的原理是基于工件和工具(正负极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸形状和表面质量预定的加工要求。
电火花腐蚀的主要原理是:电火花放电时通道中瞬时产生大量的热,达到很高的温度,足以使金属材料局部融化,气化而被蚀除掉,形成放电凹坑。
电火花加工方法对于材料的去除是靠放电时的电热作用实现的,材料的可加工性主要取决于材料的导电性及其热学性能,而几乎与材料的力学性能无关。这样就突破了传统加工对刀具的限制,可以实现软刀具加工硬的工件。更重要的是,由于加工中工具电极和工件不直接接触,没有机械加工宏观的切削力,因此更适于加工低刚度工件和细微工件,而且可以得到相当高的精密性和精确性。
电火花加工的突出局限性是:主要用于加工金属导电材料,而且加工速度通常会比较慢。
第四、激光微孔加工法
激光打孔是激光微细加工领域的一个重要研究方向,其中准分子激光微孔加工法在微孔加工领域中占有重要地位,而且也得到越来越多的应用。
准分子激光是以准分子气体作为激活介质而产生的激光。准分子激光属于紫外波段,波长短,适于高精度的微细加工。准分子激光加工具有加工质量好,精度高,加工形状可自由设定等特点,能完成激光热加工所不能完成的工作,在微细加工,脆细材料和高分子材料加工等方面具有无可比拟的优越性。但是,准分子激光的光束质量如光斑大,发散角大等特点对微孔加工质量形成了一定得限制。最大的问题是能量利用率低,这会造成加工周期长,浪费资源严重。
总结,我们在实际需要微孔加工时,应该根据其适用范围、材料,精度、尺寸等具体要求来选择合适的微孔加工工艺。
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