直徑小于3.175mm的鉆頭，通常稱(chēng)為微鉆。要使微鉆在使用中發(fā)揮高效率，必須考慮一系列因素：如鉆頭本身的各項要素、加工參數、孔深、安裝的完善性及工件的結構等。要把這些相互影響又對鉆削過(guò)程十分敏感的因素處理好，需要有科學(xué)的創(chuàng )新精神。 “在很多場(chǎng)合，使用微鉆你得邊琢磨邊干?！北M管目前工具制造商已經(jīng)在微鉆的材料和幾何參數方面完成了很多開(kāi)發(fā)，不需要每件事都從頭試驗，但是要把鉆削過(guò)程中諸多因素都加以很好控制，仍然不是一項簡(jiǎn)單的工作。

微鉆的長(cháng)徑比顯著(zhù)加大

    眾所周知，鉆頭的長(cháng)度和直徑之比越大，其彎曲傾向增加。減小長(cháng)徑比，可以減小撓曲力，從而避免鉆頭折斷和孔徑誤差加大。較深的孔要求鉆頭有較大的長(cháng)徑比。通?？咨畛^(guò)3倍直徑就是“深孔”，而微鉆的孔深一般都要超過(guò)這個(gè)限度。如直徑為3.175mm的鉆頭加工孔深31.75mm的孔，長(cháng)徑比達10:1；而直徑為0.508mm的鉆頭加工孔深25.4mm的孔，其長(cháng)徑比達到50：1。所以，隨著(zhù)鉆頭直徑減小和脆性的增加，撓曲便成為產(chǎn)生很多問(wèn)題的根源。而控制鉆頭的脆性，就要在刀具基體的硬度和韌性之間加以權衡。一般說(shuō)來(lái)，高速鋼鉆頭容許有一定的撓度并能承受相應的彎曲力，但是，高速鋼具有的這種彈性變形能力和較低的硬度，也使其耐磨性降低，從而限制了刀具的壽命。而硬質(zhì)合金則具有高剛性和高硬度，所以能使刀具壽命較長(cháng)、加工精度較高。硬質(zhì)合金的高耐磨性使其制成微鉆后速度達到高速鋼的3倍，且壽命也能提高；同時(shí)，硬質(zhì)合金的高剛性有助于正確定位和保持孔的尺寸。然而，硬質(zhì)合金也不是萬(wàn)能的，剛性高會(huì )使其容易崩裂。
    用M35鈷高速鋼做微型鉆頭，可以在硬質(zhì)合金和普通高速鋼(M2、M7)之間取得較好的折衷。他說(shuō)：“切削時(shí)在孔中產(chǎn)生熱，加上刀具的輾壓，使切削刃變鈍，并劃出溝道，最終導致工具損壞。而較高的含鈷量，使M35的抗熱性增加，并能較長(cháng)時(shí)間保持刀刃鋒利?！?/span>

此外，硬質(zhì)合金鉆頭需要仔細地安裝和使用，精確的同心度特別重要，因為不同心造成的側向負荷會(huì )導致鉆頭崩裂。應盡量在鉆頭旋轉的機床(如加工中心)上使用微鉆，他指出，加工中心的主軸能給予鉆頭正確的中心線(xiàn)定位，而車(chē)床上工件的偏心會(huì )導致鉆頭撓曲。因此，假如在車(chē)床上使用微鉆，則必須把每個(gè)影響同心度的因素事先調整好，特別對硬質(zhì)合金鉆頭更要注意，因其不能適應彎曲變形。假如在車(chē)床上使用微鉆，最好把刀具轉塔的安裝孔重新鏜一刀，并且使用可調式鏜孔刀夾，以便把鉆頭和工件的同心度調至最佳狀態(tài)。要把刀夾的跳動(dòng)降至最小限度。為此，應首選熱縮性刀夾，其次是液壓刀夾。要求刀夾套筒端面處的最大跳動(dòng)值在0.005～0.0076mm范圍內。

消除初始定心誤差

    任何鉆頭工作時(shí)，開(kāi)始幾轉至關(guān)重要。因為開(kāi)始切削時(shí)，鉆頭承受偏心力。此外，工件表面的不規則形狀會(huì )引起橫向滑步，導致刀具彎曲、折斷，或者至少是增大孔的偏差。對于直徑3mm以下的鉆頭，建議先用剛性好的定心鉆打一個(gè)深度為1～2倍直徑的初始孔。定心鉆的鉆尖頂角應等于或大于最終鉆孔的微鉆頂角。若定心鉆的頂角較小，則隨后微鉆切入時(shí)，兩切削刃比頂尖先接觸工件，容易引起崩刃。如果不用定心鉆，則可采用這樣的方法：使微鉆開(kāi)始切入時(shí)的進(jìn)給量遠低于隨后的正常進(jìn)給量。例如鉆頭直徑1.613mm，孔深12.7mm，正常進(jìn)給量規定為0.0508mm/r，開(kāi)始用0.0127mm/r的進(jìn)給量推進(jìn)0.254mm，也可推進(jìn)到刃帶開(kāi)始接觸工件，然后再轉為正常進(jìn)給。這種辦法同樣可防止鉆頭滑步。 微鉆使用中的另一挑戰是要盡量提高轉速，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力，但就最大轉速規范而言，鉆頭往往走在機床的前面。有的機床在其最高轉速下運行，仍未達到微鉆的最佳切削速度。例如直徑為1mm的鉆頭，切削速度達到91.44m/min，要求機床主軸轉速達到28000r/min。被加工材料的硬度，對于確定微鉆切削速度和進(jìn)給量的初始推薦值有很大影響。用直徑為1.32mm的整體硬質(zhì)合金鉆頭加工1018低碳鋼(20HRC)時(shí)，其切削速度選用91.44m/min，進(jìn)給量選用0.038mm/r。但是該鉆頭加工塑料和合成材料時(shí)，切削速度可達198.12m/min，進(jìn)給量達0.127mm/r。加工難加工材料(如鎳基合金、鈦合金)時(shí)，切削速度僅為15.24～18.29m/min，進(jìn)給量?jì)H為0.0305mm/r。

分步鉆孔序列

    通常，鉆削微型深孔采用分步鉆孔序列，即周期性退出鉆頭，以便折斷切屑，防止堵塞。分步鉆孔也有助于防止在孔底持續擠壓，這一點(diǎn)在加工冷作硬化材料時(shí)尤為重要。一般認為分步切削就得把鉆頭完全退出來(lái)，其實(shí)不然。若采用中斷進(jìn)給(幾轉或短時(shí))，同樣可以斷屑。另外，完全退出鉆頭還易產(chǎn)生喇叭口以及將部分切屑留在孔內，所以不得不對其再切削。這些情況都是不希望出現的。許多問(wèn)題往往發(fā)生在鉆孔深度的最后20%這一段內。這是因為隨著(zhù)孔的逐漸加深、切屑排出十分困難的原因所致。具體的解決辦法因工件及材料的狀況而異。應用工程師應按具體情況確定分步切削方案。
    談到加工線(xiàn)路板的微鉆，雖然從鉆頭材質(zhì)和直徑大小來(lái)看，同設計用于加工韌性材料的微鉆十分相似，但是，兩者的切削幾何參數卻有很大差異。
  雖然經(jīng)過(guò)仔細安裝調試，線(xiàn)路板鉆頭也可用于加工較硬的材料，但寧肯精心制備適用于韌性工件材料的專(zhuān)門(mén)鉆頭。一個(gè)重要的方向是盡量縮短槽長(cháng)，以提高鉆頭的強度。用戶(hù)要求鉆削25.4mm的深孔，但我們提供的鉆頭槽長(cháng)不一定要達到25.4mm，一般提供槽長(cháng)為9.525mm或12.7mm的鉆頭即可。有些線(xiàn)路板鉆頭制成所謂“階梯式柄部?！崩?，一支直徑為0.1524mm的鉆頭，鉆削孔深為1.524mm，槽全長(cháng)也制成1.524mm，但鉆頭工作部分直徑不直接從槽尾連接到直徑3.175mm的柄部，而是通過(guò)一個(gè)0.762mm中間直徑加以過(guò)渡。鉆削韌性材料時(shí)，鉆頭伸出長(cháng)度應盡量短，所以加一段過(guò)渡直徑的結構是不可取的。從幾何參數的角度來(lái)看，線(xiàn)路板鉆頭通常采用較大的螺旋角，溝槽截面尺寸也較其它微鉆薄。而對于加工不銹鋼和其它難加工材料的微鉆，則采用較小的螺旋角和較厚的溝槽截面尺寸。
    他還指出，為了減小微鉆上的應力，制成倒錐——直徑向柄部方向減小——是十分必要的。倒錐量一般為0.005～0.127mm。因為鉆頭槽長(cháng)常小于25.4mm，所以每25.4mm長(cháng)度上的倒錐通常為0.0127～0.0254mm。只要鉆孔有深度，就需要倒錐度。特別是對鈦合金等加工中出現“回縮”的材料，若沒(méi)有適當的倒錐度，鉆頭將被膠結在孔里。為克服鈦合金加工時(shí)“回縮”現象的獨特方法：要求工具廠(chǎng)供應的鉆頭鉆尖處徑向跳動(dòng)處于公差上限，這樣在鉆孔時(shí)擴張量較大，工件“回縮”也不至于抱住鉆頭。 

內冷卻效果好

    實(shí)踐證明，采用內冷卻鉆頭對提高深孔加工的生產(chǎn)率十分有效。它的優(yōu)點(diǎn)不僅在于把切削液直接送到鉆尖處，起冷卻作用，而且還能發(fā)揮強制排屑和幫助斷屑的作用。在孔深大于3倍直徑時(shí)，采用內冷卻鉆頭加工時(shí)其效果更為明顯，但迄今為止，內冷卻鉆頭往往限于直徑3mm以上的鉆頭。  
      正確使用HPC(高壓冷卻)系統，能極大地提高生產(chǎn)率。他回顧一家用戶(hù)的實(shí)際例子：鉆頭直徑1.397mm，孔深13.335mm，工件材料為302不銹鋼。以往采用常規冷卻(壓力為4個(gè)大氣壓)，采用鈷高速鋼鉆頭，轉速為1600r/min，單件工時(shí)42秒，鉆頭壽命175件。 
    后來(lái)采用雙鉆頭加工新工藝：首先，采用三菱公司的MZE型整體硬質(zhì)合金定心鉆，無(wú)冷卻，轉速為6000r/min，進(jìn)給量0.0254mm/r，定心孔深2.54mm。第二步，內冷卻微鉆，轉速9000rpm，進(jìn)給量0.0203mm/r，分步切削步長(cháng)1.397mm，冷卻液壓力達102個(gè)大氣壓。兩支鉆頭的單件加工工時(shí)合計為16.5秒(節省工時(shí)60%)，刀具壽命增加到875件。獲得如此巨大的好處，代價(jià)僅為每個(gè)零件刀具費用提高3.3%。冷卻壓力至少達到68個(gè)大氣壓，隨鉆頭上的兩個(gè)微小冷卻孔尺寸而變。冷卻孔最小直徑為0.1524mm，用于直徑最小的鉆頭。為了確保充分的冷卻液流量，必須保證有足夠的壓力。對于大尺寸鉆頭，內冷卻孔直徑達到1.524mm，在68個(gè)大氣壓下，其冷卻液流量達16.4升/分，而在同樣壓力下，用微鉆鉆削時(shí)的冷卻液流量?jì)H為1.89升/分。
   冷卻系統應能濾掉尺寸小至5微米的質(zhì)點(diǎn)；使用的精密過(guò)濾套，不論采用內密封還是外密最新生產(chǎn)的內冷卻微鉆系列(最小直徑1mm)，增加了鉆芯增量，這有助于保證鉆頭強度。內冷卻螺旋孔貫穿鉆體，位置可貼近槽的前部或背部。因為它有助于切屑排出孔外。內冷卻鉆頭應能大大減少分步切削次數，在加工冷作硬化型材料如304或316號不銹鋼時(shí)尤其重要。

小孔帶來(lái)大挑戰

 “必須懂得，你所選用的冷卻液和刀具幾何角度能帶來(lái)什么效果?！爆F有的鉆削數據，通常都用于鉆頭旋轉的場(chǎng)合，不得不自行開(kāi)發(fā)許多適用于螺旋機床和加工中心的微鉆應用程序。定心是決竅，必須使機床處于良好狀態(tài)，主軸徑向跳動(dòng)要小于0.0025mm；內冷卻微鉆的主要優(yōu)點(diǎn)是可提高刀具壽命和切削速度。與不用冷卻液的硬質(zhì)合金鉆頭相比，內冷卻鉆頭的刀具壽命提高到3倍，切削速度提高30%，具體隨工件材料而異。對于長(cháng)期應用微鉆的場(chǎng)合，對整個(gè)切削系統的每一個(gè)要素加以?xún)?yōu)化則顯得格外重要。
   對于小批量生產(chǎn)，可使用價(jià)格低廉的標準工具。但對于特定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)車(chē)間應對整個(gè)工序流程進(jìn)行分析和優(yōu)化。對于某種特定的工件材料，采用專(zhuān)用的鉆頭、鉆尖幾何參數、槽長(cháng)、螺旋角以及柄部的直徑和長(cháng)度，可以獲得最佳的使用效果。若再對使用鉆頭的機床進(jìn)行認真分析，將會(huì )使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。在一臺特殊機床上，用一直徑為0.0381mm的鉆頭加工一種不銹鋼醫用零件，工件和刀具的轉速均為5000rpm，反向旋轉。對加工過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，如調整機床的同心度，結果生產(chǎn)率成倍提高。

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