CN102069209A - 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 - Google Patents
一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102069209A CN102069209A CN 201010617542 CN201010617542A CN102069209A CN 102069209 A CN102069209 A CN 102069209A CN 201010617542 CN201010617542 CN 201010617542 CN 201010617542 A CN201010617542 A CN 201010617542A CN 102069209 A CN102069209 A CN 102069209A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- drill
- machine tool
- rev
- copper alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 26
- 238000003754 machining Methods 0.000 title description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241000299354 Acalles micros Species 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法，(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。
Description
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。
(2)本发明采用非接触式微米级精密对刀，对刀时微细钻头无需与工件接触就能精确确定相互位置，避免了微细钻头刀具出现折断问题。
(3)本发明使用专用微孔钻削工艺参数进行高速钻削，减少了出口处毛刺的产生，提高了微孔加工质量。
(4)本发明微孔钻削加工时不需使用钻模定位或预先加工导孔，对加工设备的要求不高，操作方法简单、效率高且稳定可靠。
(5)本发明首次在国内实现了铝合金零件平面、圆柱面上的直径小于Φ0.05mm、深径比9∶1微孔的高速钻削加工。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为微细钻头刃部几何参数示意图；2a为钻头局部主视图，2b为2a的右视图，2c为2a的E-E剖视图，2d为2b的F-F剖视图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明。
本发明主要包括设备和微细钻头选择、零件装夹、微细钻头装夹、非接触式对刀、钻削程序编制和微孔钻削加工等步骤。本发明的非接触式对刀采用“电阻值法”进行非接触式的微米级对刀，钻削程序编制是本发明的重点，其涉及了钻削加工过程的进退刀方式、进退刀位置点、主轴速度、进给速度等关键工艺参数，其他工艺过程属于常规工艺过程。
本发明的实现步骤如下：
1.设备和微细钻头选择
(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。
(2)选择的微细钻头应满足：
a.微细钻头应具有足够的刚性、韧性，良好的几何结构以利于排屑，并拥有较好的耐磨损能力和较长的刀具寿命，见图2。
例如：当钻削加工Φ0.05mm微孔，选用微细钻头螺旋角25°，顶角105°，钻头直径50μm，钻芯直径20μm，横刃斜角127°，槽型圆弧半径15μm。
b.微细钻头应有装卡用的夹持部分，刃部直径根据孔径要求确定。
c.微细钻头夹持部分的圆柱度要求小于0.005mm。
上述微细钻头可由ATOM公司提供，最小钻头直径可达到Φ0.03mm。
2.将铝合金零件装夹在机床上。
3.装卡微细钻头，保证装卡后微细钻头夹持部分的径向跳动误差小于等于0.006mm。
4.非接触式对刀
(1)使用万用表或欧姆表设置在欧姆档；
(2)万用表或欧姆表一端导线连接在与工件一端，另一端导线连接在微细钻头一端；
(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)将电阻值有突变的位置点作为对刀零点，并记录此时机床坐标值。
5.按下述参数要求编制微孔钻削数控程序：
(1)钻削加工的起始点：对刀点退后0.01mm～0.1mm；
(2)主轴速度：主轴速度一般设置在50mm/s～100mm/s；
(3)钻削进给速度：进给速度一般设置在0.01μm/rev～1μm/rev；
(4)进刀方式：机床主轴从安全位置快速逼近钻削加工的起始点位置，以0.01～1μm/rev速度进给到给定钻削深度；
(5)退刀方式：以F1～5mm/min速度移动至钻削加工的起始点，再快速移动到安全位置。
6.执行微孔钻削数控程序，即可完成微孔的钻削加工。
实施例：
按照上述步骤，使用Φ0.05mm微细钻头在厚度0.45mm的铝合金零件上进行微孔加工，微细钻头装夹后钻头夹持部分的径向跳动误差小于0.003mm，实施结果见下表：
从上表可以看出，对于Φ0.05mm微细钻头的主轴转速在20000rpm～30000rpm、进给速度在0.01μm/rev～0.05μm/rev范围内时均可实现微孔的钻削加工。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (3)
1.一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法，其特征在于步骤如下：
(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0.006mm；
(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。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法，其特征在于所述步骤(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。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法，其特征在于所述步骤(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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010106175425A CN102069209B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010106175425A CN102069209B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102069209A true CN102069209A (zh) | 2011-05-25 |
| CN102069209B CN102069209B (zh) | 2012-11-14 |
Family
ID=44028086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010106175425A Active CN102069209B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102069209B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102335775A (zh) * | 2011-09-14 | 2012-02-01 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种适用于数控加工的高精度微孔钻削加工方法 |
| CN102601406A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 北京中科科仪股份有限公司 | 一种微孔成型方法 |
| CN102873364A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-16 | 遵义市飞宇电子有限公司 | 一种在玻封合金上加工微孔的方法 |
| CN103769642A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-05-07 | 柳州正菱集团有限公司 | 一种汽车刹车调整臂铸件高速13mm钻孔的加工方法 |
| CN104475795A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-01 | 保定市立中车轮制造有限公司 | 一种铝合金车轮打孔工艺 |
| CN105414588A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-23 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种多连精度孔的加工方法 |
| CN105817522A (zh) * | 2015-01-04 | 2016-08-03 | 丹阳市美帝凯医疗器械有限公司 | 一种微孔的便捷式制造方法 |
| CN107175352A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-19 | 江苏密斯欧智能科技有限公司 | 一种自动化精密制孔方法 |
| CN107984174A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-04 | 株洲钻石钻掘工具有限公司 | 用于直径大于16mm的齿孔加工工艺 |
| CN110587223A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-20 | 贵州永红航空机械有限责任公司 | 一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法 |
| CN110605425A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 上海惠而顺精密工具股份有限公司 | 硬质合金印制电路板蜡烛钻 |
| CN113681637A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-23 | 广州弘高科技股份有限公司 | 一种电路板测试针床开孔设备及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1478626A (zh) * | 2002-07-29 | 2004-03-03 | 日立比亚机械股份有限公司 | 多层电路板、测量用检测器、定位孔加工装置及其方法 |
| WO2004108332A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 穿孔された多孔質樹脂基材及び穿孔内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法 |
| CN1582220A (zh) * | 2001-05-21 | 2005-02-16 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 钻孔装置及钻孔方法 |
-
2010
- 2010-12-22 CN CN2010106175425A patent/CN102069209B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1582220A (zh) * | 2001-05-21 | 2005-02-16 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 钻孔装置及钻孔方法 |
| CN1478626A (zh) * | 2002-07-29 | 2004-03-03 | 日立比亚机械股份有限公司 | 多层电路板、测量用检测器、定位孔加工装置及其方法 |
| WO2004108332A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 穿孔された多孔質樹脂基材及び穿孔内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102335775A (zh) * | 2011-09-14 | 2012-02-01 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种适用于数控加工的高精度微孔钻削加工方法 |
| CN102601406A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 北京中科科仪股份有限公司 | 一种微孔成型方法 |
| CN102873364A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-16 | 遵义市飞宇电子有限公司 | 一种在玻封合金上加工微孔的方法 |
| CN102873364B (zh) * | 2012-09-28 | 2015-10-28 | 遵义市飞宇电子有限公司 | 一种在玻封合金上加工微孔的方法 |
| CN103769642A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-05-07 | 柳州正菱集团有限公司 | 一种汽车刹车调整臂铸件高速13mm钻孔的加工方法 |
| CN104475795A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-01 | 保定市立中车轮制造有限公司 | 一种铝合金车轮打孔工艺 |
| CN105817522A (zh) * | 2015-01-04 | 2016-08-03 | 丹阳市美帝凯医疗器械有限公司 | 一种微孔的便捷式制造方法 |
| CN105414588A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-23 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种多连精度孔的加工方法 |
| CN107175352A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-19 | 江苏密斯欧智能科技有限公司 | 一种自动化精密制孔方法 |
| CN107984174A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-04 | 株洲钻石钻掘工具有限公司 | 用于直径大于16mm的齿孔加工工艺 |
| CN107984174B (zh) * | 2017-12-06 | 2019-07-05 | 株洲钻石钻掘工具有限公司 | 用于直径大于16mm的齿孔加工工艺 |
| CN110605425A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 上海惠而顺精密工具股份有限公司 | 硬质合金印制电路板蜡烛钻 |
| CN110587223A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-20 | 贵州永红航空机械有限责任公司 | 一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法 |
| CN110587223B (zh) * | 2019-09-26 | 2020-08-28 | 贵州永红航空机械有限责任公司 | 一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法 |
| CN113681637A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-23 | 广州弘高科技股份有限公司 | 一种电路板测试针床开孔设备及方法 |
| CN113681637B (zh) * | 2021-08-26 | 2022-10-25 | 广州弘高科技股份有限公司 | 一种电路板测试针床开孔设备及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102069209B (zh) | 2012-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102069209A (zh) | 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法 | |
| CN103406736B (zh) | 数码相机镜筒塑胶模具精密组合件加工工艺 | |
| CN109676380A (zh) | 一种用于加工中心的激光辅助钻削装置及其操作方法 | |
| CN105750843A (zh) | 一种钼合金薄壁长管的内孔加工方法 | |
| CN101653847A (zh) | 一种微纳放电加工孔的方法和系统 | |
| CN205129105U (zh) | 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工装置 | |
| CN203371141U (zh) | 电火花深盲孔加工导向装置 | |
| CN201940784U (zh) | 一种大长径比有色金属阶梯深孔的加工装置 | |
| CN109128723B (zh) | 一种曲轴连杆颈v型贯通式减重孔的加工方法 | |
| CN209223236U (zh) | 一种车削深孔的工艺装置 | |
| CN104475887B (zh) | 低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法 | |
| CN102151920B (zh) | 超硬微小半球偶件的电火花加工方法 | |
| CN103722203A (zh) | 一种金属铍多孔系深孔加工方法 | |
| CN204584328U (zh) | 可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块 | |
| CN207464378U (zh) | 多轴多功能线切割机床 | |
| CN201791990U (zh) | 用于加工高精度细长深孔的专用刀具 | |
| CN117245129A (zh) | 高硬度闭式三元叶轮的流道型腔减振型粗加工铣削方法 | |
| CN204893530U (zh) | 一种用于转子类零件加工的夹具 | |
| CN202555861U (zh) | 一种钻孔限位装置 | |
| CN206047249U (zh) | 一种浮动刀柄 | |
| CN116638326B (zh) | 一种基于超声滚压的形性一体化车削加工装置 | |
| CN201711777U (zh) | 一次装夹结合焊接钻多孔变位机 | |
| CN111230237A (zh) | 柔性波纹结构件大深径比阵列微孔电火花加工装置及方法 | |
| CN221715648U (zh) | 一种高精度数控车床用精准定位装置 | |
| CN215468318U (zh) | 一种导向钻头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |