CN1446658A - 使用曝光液体制造微型钻头的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供使用曝光液体制造微型钻头的方法及装置，该方法包括：曝光液体涂敷工艺，把具有已加工的钻尖的微型钻头放入曝光液体中；螺旋槽曝光工艺，通过从激光照射仪扫描激光束并同时使微型钻头的已涂敷曝光液体的钻尖旋转着前进，在曝光液体涂敷表面上加工螺旋槽；螺旋槽蚀刻工艺，把微型钻头的涂敷表面放入蚀刻溶液中，溶解螺旋槽处的金属，在该螺旋槽中已借助激光束的照射除去曝光液体涂敷膜；以及钻头涂层清洗工艺，通过把已蚀刻的钻尖放入超声波清洗机中清洗钻头涂层。

Description

使用曝光液体制造微型钻头的方法和装置

技术领域

本发明涉及通过使用曝光液体来加工微米级钻头(drill)的螺旋槽，更具体地，涉及使用曝光液体制造微型钻头的方法和装置，其中通过加工钻尖(drill bit)的直径、接着在钻尖上涂敷曝光液体、然后使用激光照射仪简单地使螺旋槽成形，并最后蚀刻此螺旋槽来制造微型钻头。

背景技术

钻头加工是机械加工技术中一种基本的加工方法，此方法的趋势是逐渐增加速度以提高生产率。近来，为了与电子产品的智能功用、多样化、微型化等同步，也要求钻头加工的微型化。

由于高科技医疗仪器或使用小型元件开发新材料，因此钻头加工近来以微米级进行，从而迫切需要开发一种新的微米级钻头，用于加工这些元件并评估这些新材料的加工能力。

如图1中加工流程所示，这种微米级钻头通过以下工艺加工微型钻尖(SK、SKS、HSS、硬质合金)：工艺①-用金刚石砂轮磨削无心轴部分；工艺②-用金刚石砂轮磨削端部；工艺③-第一次磨削锥尖以形成钻尖；工艺④-斜削钻尖并磨削钻尖直径；工艺⑤-第一次加工钻头槽；工艺⑥-第二加工钻头槽；工艺⑦-加工钻尖；工艺⑧-磨削圆锥和钻尖直径；工艺⑨-磨削顶角；以及工艺⑩-检查并处理制成品。

在以上工艺中，钻头槽(螺旋槽)加工是最复杂的，且直径非常微小，为100μm～30μm。因此在批量生产时，在机械加工中难以加工直径小于80μm的槽，因为存在各种限制如次品率、加工能力、生产率和用于此加工的金刚石砂轮问题。

现在，已知一些国家加工微型钻头的制造技术能使微型钻头的直径低至50μm，但还未工业化。

发明概述

本发明的目的是实现高度微型化的批量生产，并在螺旋槽加工中不出现次品，本发明是一种高科技的微型加工技术。

本发明通过使钻尖浸入曝光液体中，能以预定深度和宽度并沿着预定的螺旋角加工蚀刻部分。

因此，本发明提供一种使用曝光液体制造微型钻头的方法，该方法包括：曝光液体涂敷工艺，把具有已加工的钻尖的微型钻头放入曝光液体中使已加工的钻尖浸入曝光液体中；螺旋槽曝光工艺，通过从激光照射仪扫描激光束并同时使微型钻头已涂敷曝光液体的钻尖旋转着前进，在曝光液体涂敷表面上加工螺旋槽；螺旋槽蚀刻工艺，把微型钻头的涂敷表面放入蚀刻溶液中，溶解螺旋槽处的金属，在该螺旋槽中借助激光束的照射已除去曝光液体涂敷膜；以及钻头涂层清洗工艺，通过把已蚀刻的钻尖放入超声波清洗机中而清洗钻头涂层。

附图简述

结合附图，在以下详细描述中更加完全地描述本发明优选实施例的这些和其它的特征、方面和优点。在附图中：

图1示出加工微型钻头的常规流程；

图2示出根据本发明加工微型钻头的流程；

图3示出在本发明的已加工钻尖上涂敷曝光液体的工艺；

图4示出在本发明的钻尖上照射螺旋槽的工艺；

图5示出在本发明的钻尖上蚀刻螺旋槽的工艺；

图6示出清洗本发明钻尖的工艺；以及

图7示出根据本发明的微型钻头的加工状态。

实现本发明的最佳方式

下面，结合附图描述本发明的优选实施例。

本发明的微型钻头1根据图2所示的流程形成，并通过以下实施例详细描述。(第一实施例)直径100μm～30μm的钻头

(1)仿形加工

在准备材料并把该材料固定到机床或专用机器上，使其具有一定长度的无螺纹部分之后，用金刚石砂轮进行无心轴磨削。

(2)端部加工

使用金刚石砂轮对具有已加工的外观的材料的两端进行端部磨削。

(3)顶角加工

使用金刚石砂轮在一端磨削顶角，以加工钻尖2。

(4)钻尖直径加工

使用金刚石砂轮在具有已加工顶角的一端磨削钻尖2的直径和圆锥部分。

(5)曝光液体涂敷

把其钻尖2直径已加工的微型钻头1插入到以固定间隔形成多个插入孔14的钻头固定架11中，然后，由于空气孔12连接到插入孔14，因此空气通过空气软管连接单元13从外界吸入。

通过使用真空泵而从外界吸入空气，从而使微型钻头1不与插入孔14分离。

微型钻头1通过曝光液体涂敷工艺浸入曝光液体中，该工艺包括降低钻头固定架11，然后充分浸渍(涂敷)待浸泡的微型钻头1的钻尖2，然后取出微型钻头1，使曝光液体(感光溶液)干燥。

(6)螺旋槽曝光

已浸过曝光液体的微型钻头1从钻头固定架11分离后，在螺旋槽曝光工艺(20)中固定到套爪卡盘21中，然后用伺服电机23、23′使微型钻头1沿X轴方向直线运动，同时用伺服电机22使套爪卡盘21绕U轴旋转。

在套爪卡盘21前面，伺服电机26、26′、27、27′分别安装在套爪卡盘21的两侧，并且安装在伺服电机26、26′、27、27′上的CNC激光照射仪24、25沿X和Y轴是可运动的，以便根据输入程序来加工螺旋槽4。

也就是说，如果前后移动套爪卡盘21并同时从钻头螺旋角程序扫描激光束(0.1μm～0.5μm)到已根据钻头螺旋角程序涂敷了曝光液体的表面上，激光束就在对应于钻尖2所需的螺旋槽4的位置上从该表面除去涂层。

此时，优选地，调整钻尖2的螺旋槽4的宽度和深度以及钻头螺旋角，并且通过照射激光束除去曝光液体涂敷膜而形成螺旋槽4。

另外，所形成的螺旋槽的直线运动精度为0.1μm，表面粗糙度为0.1～0.5μm。

(7)螺旋槽蚀刻

在通过图7所示的螺旋槽曝光工艺激光束照射钻尖2的螺旋槽4的形状之后，多个微型钻头1插入到钻头固定架11的插入孔14中。

如果空气软管连接单元13通过空气孔12从外部真空泵吸入空气，微型钻头1固定于钻头固定架11上的状态就得以保持。

把微型钻头1固定在其上的钻头固定架11放入容器31中进行蚀刻，容器31借助位置传感器33而包含一定液面高度的蚀刻溶液。

把微型钻头1置于蚀刻溶液32中，使不多于60％的曝光液体16的涂敷部分浸在容器31中以进行蚀刻。

随后，被激光束曝光的部分(螺旋槽)起化学反应，以便溶解(挖去)钻尖2的螺旋槽4。

在螺旋槽蚀刻工艺30中，螺旋槽4被蚀刻以获得最佳的工艺条件。

(8)钻头涂层清洗

蚀刻后，微型钻头1的螺旋槽4已被加工，把固定有该微型钻头1的钻头固定架11放入到配置有容器42的超声波清洗机41中以进行曝光液体的超声波清洗，容器42借助位置传感器44而包含一定液面高度的清洗液。

(9)检查和完工

通过检查外观并包装微型钻头1，制造微型钻头1的程序就到此完成。

本发明可以实现高度微型化的批量生产，并且在螺旋槽加工中不出现次品，本发明是一种微型钻头加工方法中的高科技的微型加工技术。

本发明通过使钻尖浸入到曝光液体中，能根据预定的长度、宽度和螺旋角蚀刻螺旋槽。

与常规磨削方法相比，尽管本发明比磨削方法多花十倍的时间，但通过把许多钻尖(大约200多个)插入到钻头固定架中然后一次性地蚀刻它们，就可以制造多几十倍的微型钻头。

Claims (5)

1.一种使用曝光液体制造微型钻头(1)的方法，该方法借助无心轴磨削、端部磨削、顶角磨削和钻尖直径磨削来形成微型钻头，其中，该方法包括：

曝光液体涂敷工艺，把具有已加工的钻尖的微型钻头放入曝光液体中使已加工的钻尖浸入曝光液体中；

螺旋槽曝光工艺，通过扫描来自激光照射仪的激光束并同时使微型钻头的已涂敷曝光液体的钻尖旋转着前进，在曝光液体涂敷表面上加工螺旋槽；

螺旋槽蚀刻工艺，把微型钻头的涂敷表面放入蚀刻溶液中，溶解螺旋槽处的金属，在螺旋槽中借助于激光束的照射已除去了曝光液体的涂敷膜；以及

钻头涂层清洗工艺，通过把已蚀刻的钻尖放入超声波清洗机中清洗钻头涂层。

2.一种使用曝光液体制造微型钻头(1)的装置，该装置借助无心轴磨削、端部磨削、顶角磨削和钻尖直径磨削而形成微型钻头，其中，该装置由以下工艺形成：

曝光液体涂敷工艺(10)，把具有已加工的钻尖(2)的微型钻头(1)固定到至少形成两个插入孔(14)的钻头固定架(11)中，并把微型钻头(1)放入到包含曝光液体(16)的容器(15)中，使已加工的钻尖(2)浸入曝光液体(16)中；

螺旋槽曝光工艺(20)，通过扫描来自激光照射仪(24)(25)的激光束并同时用伺服电机(22)使已涂敷曝光液体(16)并固定到套爪卡盘(21)上的微型钻头(1)旋转着直线前进，在曝光液体涂敷表面(3)上的将形成螺旋槽(4)的位置上除去曝光液体；

螺旋槽蚀刻工艺(30)，把微型钻头(1)的涂敷表面(3)放入包含蚀刻溶液(32)的容器(31)中，溶解螺旋槽(4)处的金属，在螺旋槽(4)中借助于激光束的照射已除去曝光液体涂敷表面(3)；以及

钻头涂层清洗工艺(40)，通过放入超声波清洗机(41)的清洗液(43)中，清洗已蚀刻的钻尖(2)的曝光液体涂敷表面(3)。

3.如权利要求2所述的使用曝光液体制造微型钻头(1)的装置，其中，微型钻头(1)插到钻头固定架(11)的插入孔(14)中，并通过空气孔(12)连接到空气软管连接单元(13)，使微型钻头(1)通过真空泵的空气抽吸而固定到钻头固定架(11)。

4.如权利要求1所述的使用曝光液体制造微型钻头(1)的方法，其中，扫描与螺旋槽尺寸一致的激光束(0.1μm～0.5μm)，从而在曝光液体涂敷表面上曝光出螺旋槽的形状。

5.如权利要求2所述的使用曝光液体制造微型钻头(1)的装置，其中，扫描与螺旋槽尺寸一致的激光束(0.1μm～0.5μm)，从而在曝光液体涂敷表面上曝光出螺旋槽的形状。

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