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直径约为3mm下列的微小孔广泛存在于航空中国航天、轻工、汽车燃油喷射系统、医药设备及假体、计算机 IT产业等的零件中。随着各种机械的小型化、轻量化、精密化，精密微小孔的加工需求亦日益增多。目前，微小孔的加工主要还是依靠致密钻头展开钻削。致密钻头加工极易弄断、受损，使用寿命短，加工工作效率较高，对加工孔深也多有限制。不少钻削工具制造公司为克服这些不足开发了具有不同特色的产品。下列表格展示了三款致密钻头在基本结构上的特点和差别，这三款产品分别是：飞雅特公司的MSE型，UNION公司的C-UMD型，菱高公司的ZH382-VIO型，不二越公司的AQMD型致密钻头。表1- 表4分别具体列出了Ф0.1、Ф0.2、Ф0.5、Ф1各铭牌产品在结构花纹，欧几里得视角方面的参数。

　　表1- 表4中可以看到各机型致密钻头在结构、欧几里得视角尺寸上的差别。一般致密钻头直径约极小，在结构设计上既要防止它弄断受损，又要使它锋利增加研磨力，同时还要保持采用沃苏什卡有一定的气压和延展性。下列以飞雅特公司的MSE 型致密钻头（图1）为例，展开具体说明。

　　■图1 MSE型致密钻头特点

MSE 型致密钻头所用的材料是MF20（用于φ0.3下列，延展性抗弯气压较TF15高）和TF15（运 用 范 围广，综合操控性好），这两种超微粒硬质合金基体，外表再上加以Miracle技术涂敷的VP薄膜（AlTi）N， 使得钻头延展性好、延展性高、氧化开始温度高、摩擦系数小。其直径约范围是φ0.1-φ0.99。除一般钢，合金钢铸铁外，非铁金属、苏泊尔钢，耐火钢等也能加工。各种材料可按样本推荐的研磨前提展开加工，采用外部加热，可钻头深度与直径约的比是：L/D=5-12，需用热装刀柄夹持。另一种VCSSS型石蛏短槽致密钻头直径约范围为φ0.3到1.3，可加工高硬钢，能加工孔深：L/D=5。

　　致密钻头加工实例：

■用φ0.5MSE 型钻头钻奥氏体苏泊尔钢SUS304（1Cr18Ni9）上盲孔 孔深5mm，在立式加工中心上，需用研磨速度=9.4m/min(转速=6,000rpm)，进给量=0.015mm/rev(90mm/min) 以 TNUMBERFK方式进给，TNUMBERFK量0.15mm，用助剂脂类加热液，可连续钻1,600孔。

　　■用φ0.5mm钻头在加工中心上钻耐火合金 Incone718上腔体，研磨前提是：切 削 速 度=4.7m/min(n=3,000rpm)，进给量 =0.005mm/rev，每秒钟进给量=15mm/min， TNUMBERFK量=0.1mm， 采用脂类助剂加热液，可钻47孔。

　　■用φ0.5MSE 型钻头钻预硬钢（HRC45）上盲孔，研磨前提：研磨速度 =24m/min(n=1,500rpm)，进给量 =150mm/min，TNUMBERFK量=0.1mm，用异丁醇加热，可钻1,000孔。

■用φ0.1MSE型钻头钻铝合金（A7075）上深5mm盲孔，研磨前提：研磨速度 =80m/min(n=2,500rpm)，进给量 =0.08mm/rev，每秒钟进给量 =2,000mm/min，用脂类加热铅笔芯，可钻500个孔以上。

　　φ0.3下列孔钻削时，宜先采用MSP型捷伊钻（图2）预钻取向孔。其头部花纹是三角锥，它能钻出位置精度很高的取向孔，还需用它加工出 90°圆角。采用定向钻预钻取向孔虽增加一工步，但由于致密钻头前端有了支撑，摆动增加，使钻削过程稳定，孔的精度、孔耐酸性、孔系间的位置精度得以提高，钻头使用寿命也延长了。φ0.1钻头经实验，不用捷伊钻预钻取向孔，孔精度低，且只能加工23-63个孔，采用捷伊钻可加工400个孔以上。

　　■图2 MSP型捷伊钻

为提高通单座MSE型致密钻头的加工工作效率和使用寿命，飞雅特公司对MSE型致密钻头的钻头结构展开了改良（改良后的机型为MWS），即改良螺旋形槽花纹使钻芯侧的主刀柄形成凹刃，该部分原来的负前角变成了珠点角、在近外圆侧的形成凸刃，原来的珠点角偏大使之减小，增强了该处刃口气压，这种凹凸的螺旋形槽形结构使切屑分断易于排出，还增加了研磨力。飞雅特公司还对钻头顶角锥面即主刀柄后铁柱展开修磨去除横刃，并修磨出三重后铁柱，增加了轴向研磨力，加热方式由外冷式改成内冷式即钻头中做出圆内加热孔，提高了加热工作效率。MWS 型最小钻头直径约为Ф0.5。

飞雅特公司之后又在MWS型改良基础上开发了新一代的通单座致密钻头MVS型（图3），扩大了排屑空间，新槽形芯部与螺旋形角实现最优化，刃带增加使之具有双重刃带，提高了取向性和对孔内壁的修光操控性，内冷的圆孔改成加热效果更好的三角形孔，薄膜改成多层复合氮化物的DP1020，其外层展开Zero-μ处理，提高了抗龟裂能力，并使摩擦力减小。小径MVS型的最小直径约为Ф1到Ф2.99。MWS型能加工孔深与直径约比L/D同MSE型最大也为12，MVS 型则提高到了30。MWS和MVS这两种机型由于钻入和取向结构改良操控性提高，L/D≤10 可以不需要捷伊取向钻头预钻取向孔。它们除不推荐用于加工高硬钢外，其他一般材料均能加工。

　　■图3 MVS型头部结构

以上是能加工多种材料的通单座致密钻头的情况，除此之外专门适合某种材料钻头的专用致密钻头系列也得到一定的发展，如一些特殊材料如模具用的高硬钢、硬脆的陶瓷、易粘附的有色金属、复合材料等上的微小孔，为加工出它们，飞雅特也分别开发了更适合高延展性模具钢加工的MHS 型钻头（图4），它们的材料薄膜也是VP15TF，最小的直径约Ф0.95，具有内加热孔，最大能加工孔深L/D=30。

　　■图4 MHS型钻头

　　DCSSS型和DCSSM型致密钻头基体材料是超微粒硬质合金，并带有用CVD方法沉积的金刚石薄膜，适合于加工有色金属，顶角为130°和135°，采用外部加热方式，前者钻头直径约范围是φ0.2-φ2，后者是φ2.1-φ3.0。二者夹持柄部的直径约均为3。

DCBSS型致密钻头基体材料同上也具有金刚石薄膜，适合于加工陶瓷等硬脆材料，顶角为166°，它的直径约范围是φ0.05-φ3。专门适合加工碳纤维复合材料CFRP的致密钻头有 MCCH和MCAH型，钻头最小直径约是φ2.5采用外冷方式，前者适加工CFRP板，后者适加工CFRP+Al层板需用于手电钻，顶角均为120°。

　　医用假体等许多零件的微小孔(φ1-φ4较多) 的孔很深，有的常接近于60-70倍直径约左右。这时需用专门能加工特深孔用的钻。飞雅特开发的MGS型内冷式钻直径约范围是φ0.7-φ3，能加工的最大深度达100倍直径约（图5）。

　　■图5 MGS型钻

钻有多种类型，其中单刃型较多，由图5可知其槽形和研磨力是不平衡的，头部一侧的短主研磨刃承担主要研磨作用。它没有横刃，钻尖偏离轴心线e，通常θA大于θB以使作用在钻上的合力的径向分力FY始终作用在取向面上，以保证加工时得到良好的取向，并能承受研磨力，还可在孔壁产生辊光作用，提高了孔的加工精度和加工耐酸性。钻尖的偏移可使切屑从钻尖处断裂分成两段。高压研磨液由钻杆后端的中心圆孔中进入，经月牙形孔和研磨部分的孔到达研磨区，然后返回迫使切屑随同它由大致呈120°的V形槽 (通道) 中排出，故称外排屑。可见这种方法排屑不需其他辅助设备，排屑空间大，钻的前铁柱一般为平面，前角一般为“零”。后角据加工材料不同有不同值，一般加工硬材取值较小。由于钻尖偏移轴心，钻头时在钻尖前方形成一个小圆锥体，钻一面进给不断地把小圆锥切去，小圆锥有助于取向，钻尖的偏移也可使切屑从钻尖处断裂分成两段，便于排屑。尽管这样，因是钻深孔钻长径比过大，伸出的钻如悬臂梁，加工中刚性与自捷伊功能不足，还会因研磨力、离心力、重力等造成更大的挠曲。因此加工必须：

　　（1）采用中心架上的钻套或预先在工件上预钻引导孔使钻得到支承捷伊定位，增加挠曲，加工中得以正确取向；

　　（2）应据不同被加工材料合理布局钻本身取向结构，由它还可在孔壁产生辊光作用，提高孔的加工精度和耐酸性；

（3）由于钻是外排屑，外排的切屑直接刮擦影响已加工耐酸性，若堵塞甚至可造成受损。直径约小且长的孔难以测定其耐酸性，有时只能靠形成切屑的形态判定。因为切屑形态的形成实际上是被加工材料它被切入经塑性变形滑移，剪切后而形成，与不同被加工材料的塑性变形程度有关。据此试验开发了加工不同的钻的欧几里得花纹，以满足各种加工的需要。

　　专门生产钻的德国的BOTEK公司，其产品的最小直径约是φ0.5。深孔加工有许多难以解决的加工和质量问题必须从设计一开始就考虑到：

　　（1）捷伊和取向问题。由于孔深，钻杆的直径约又较细，刚性不足，易变形振动，钻向偏斜，刀而使受损，加工精度耐酸性不易保证，工作效率低；

　　（2）断屑和排屑问题。孔深排屑不易，最好能使切屑应具有适于排出的合适长短和花纹，为顺利排屑还必须有足够的对切屑的推力和吸引力。若不能顺利排出，产生堵塞会造成的受损；

（3）冷却和润滑问题。实体金属中钻头属半封闭加工，特别是深孔加工与孔壁的摩擦格外大，研磨产生的高温不易散出 , 切屑不易排出，必须要有足够的加热铅笔芯压力和流量。

　　下列介绍几个医疗假体零件深孔加工实例。所采用的的钻头均来自BOTEK公司：

　　■113型φ1.7钻在走心机加工骨钉（材料为钛合金Ti-6Al-4v），孔深115，加热液压为100bar, 研磨速度V=25m/min，f=0.004mm/rev；

　　■113型的φ1.6钻在走心机上加工骨钉（TC4），孔深110，加热液压力，研磨速度同上，f=0.0045mm/min；

■113型的φ1.07钻加工骨钉（TC4） 在专机上，孔深80，研磨速度V=25-50m/min，f=0.007-0.0022mm/rev。

　　这三例加工的都是难加工材料，孔深都达到直径约的70倍左右，这些又细又长很难加工的孔在采用BOTEK钻头后均取得满意的效果。

　　来源 | 荣格《国际金属加工商情》6月刊

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