微细孔加工技术方法及其应用

《微细孔加工技术方法及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、微细孔加工技术方法及其应用　　摘要：工业技术、材料科学以及加工技术的进步，使得工业成品朝着短、小、轻、薄方向发展，多功能细小产品的微细加工技术显得尤为重要。文章综述了传统的钻屑加工技术存在的问题，介绍了超声振动磨削加工、镭射加工、微放电加工、电子束加工等新兴非传统微细孔加工技术，分析了技术的原理、特点和应用。　　关键词：微细孔加工；超声振动磨削加工；镭射加工；微放电加工；电子束加工文献标识码：A　　中图分类号：TG66文章编号：1009-2374（2016）32-0050-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.024　　一般

2、将直径在0.1～0.4毫米之间的孔称为微细孔，直径小于0.1毫米的称为超细孔。常见微细孔的应用主要有四大领域：（1）精密模具，如钟表地盘、空气轴承等；（2）医疗器具，如手术针、流道导入管等；（3）电子零件，如IC基板、光线电缆连接器等；（4）微细喷嘴，如柴油引擎喷嘴、雾化器等。目前微细孔加工主要有传统加工和非传统加工，传统加工以钻削为主，非传统加工主要有超声振动磨削加工、镭射加工、微放电加工、电子束加工等。以下对微细孔加工的几种加工方法及其应用进行阐述。　　1传统加工技术7　　传统的微细孔加工技术是使用刀具对加工材料进行切削，通过机械力的钻削方式加工微细孔。随着现代

3、技术的发展，高速钻削技术已经在微细孔加工领域应用，其加工方式是机械力加工，运用这种方式能够加工出高深径比、孔差异性较小的孔，且速度较快，但由于微细孔钻头直径小、刚性较差，在钻削深孔时，容易受到排屑阻碍，使加工中断。在加工速度提高后，对钻头的磨损速度也会加快，需要经常更换刀具。钻削加工属于接触加工，在钻头高速旋转状态下出孔时，会给加工材料造成一定的毛边损伤，需要进行后期的修边处理，因此这种微细孔加工技术主要在电子板以及软金属材料中应用。　　2非传统加工技术　　2.1超声振动磨削加工　　1993年，日本九州工业技术研究所开始在电解沉积钻石磨轮增加超声振动，进行硬脆材料的

4、钻孔研究，以替代传统游离磨粒的超声加工，该方法为超声振动磨削微细孔加工。利用频率40kHz超声作用在直径粒度0.27～1.0mm、粒度100～1000的电解沉积钻石磨轮上面，然后以回转数3000rpm、进给量0.14～4.2mm/min以及在外侧供油条件下，在厚度3mm铝及氧化锆板材上面进行钻孔加工。结果表明在超声振动时，铝CIP材料、HIP材料两者轴方向平均研磨阻抗均明显减少，即使增加钻孔的深度，研磨阻抗仍然维持很低的数值。附加超声振动的加工方法，由于能够降低平均加工阻抗，抑制微小径刀具变形，所以适合微细孔加工。目前孔加工用电解沉积钻石磨轮的最小直径是0.135m

5、m。　　超声振动加工使加工精度显著提高，在倾斜面上孔加工的适用性强，在展延性材料上的适用性及直径50μ7m等极小径钻头适用性强，其加工特性如下：　　2.1.1由于超声振动，摩擦降低使切屑变薄并增加切削、排除部件零碎杂质的速度，钻头中心侧及棱角侧的切屑排出速度差缩短，横向卷绕切屑变小，形成平滑螺旋状或带状的切屑，使切屑排出更为顺畅，因此在不分级进刀的前提下可进行深孔加工。　　2.1.2由于超声振动，在孔加工入口处钻头振动有一定的抑制效果，所以不易产生应变圆，利用凿尖锤的作用力控制钻头，使钻头对加工对象间歇性接触，降低钻头弹性变形恢复力及摩擦力，减少径向作用力的变化。　

6、　2.1.3由于增加了超声振动，在倾斜孔加工时的应力缩小。　　2.1.4通过超声振动，使用直径60μm极小径钻头在不锈钢钻孔加工时变得更容易。　　该加工属于非传统加工，在硬质合金和非金属材料上应用广泛，也在玻璃、陶瓷等非导电体材料上使用较多。　　2.2镭射加工　　镭射加工是利用高能量密度的光束，照射到材料表面，使材料升温到气化温度去除材料的加工方法。在工业界的应用十分广泛，但使用的范围限制在以热加工方式的红外线镭射和紫外光镭射冷加工模式的技术上。　　所谓的紫外光指的是波长分布在150～400nm之间的光源，目前被使用在工业应用上的紫外光镭射主要有两种：一种是气态的准

7、分子镭射（ExcimerLaser）；另一种是利用Nd：YAG电射的光源经过非线性倍频晶体转换技术（nonlinearcrystal7conversion）而将红外光波长转换成紫外光。准分子镭射是利用两种在常态下不起反应的气体，但在激发态会结合成不稳定分子后迅速解离而放出紫外光。一般工业上常用的种类主要包括XeCl（308nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）三种波长的准分子镭射。准分子镭射是一种脉冲式的镭射，每个脉冲能携带的能量是目前所有紫外光镭射中最高的。准分子镭射又是一种多模的镭射，在实际加工作业时，能够在瞬间发出数十个平方毫米的电射光束，通过