西安航天动力试验技术研究所 陕西西安 710100
摘要：本文阐述了微孔处理的主要技术难点，介绍了微孔处理的研究和应用，以及微孔处理的关键技术和应用领域。最后，指出了目前微孔处理技术中存在的问题和研究方向。
关键词：特种加工；微小孔；难加工材料
过去几年，材料的发展方向是高强度和硬度高，常常小孔、深孔加工材料具有高硬度和高强度（例如模具，硬质合金、陶瓷材料和聚晶金刚石等）。这些小孔是用传统方法加工的，效率很低。现代科学技术和工业生产的发展对困难材料的加工技术提出了迫切的要求。
一、钳工小孔加工技术的现状
目前，从小孔中最常用的加工方法主要有机械加工、电解加工、电火花加工、超声加工等各种加工技术具有不同的特征。本文介绍了这些小孔处理技术的特点、现状和趋势。
1.机械加工。（1）加工钻削。如制造手表，最先取得了小孔的机加工工艺用钻头小孔加工技术，已经能够稳步改善，随着新技术的实施，从而形成特别的加工方法来处理小孔。例如，手动单轴精密钻机、曲柄柄控制的组孔钻机、用于加工小精密孔的精密车床等。自1980年代以来，由于数控和CAD/CAM技术的不断发展，小孔处理技术已转向高度自动化和无人化。（2）冲小孔。在制造仪器仪表时，经常会在板件上遇到的零件许多小孔。目前主要采用冲孔的方法来处理板上的孔洞。冲孔生产效率非常高，特别适用于大型批建设项目，该方法的生产成本远低于钻孔的方法，及其磨损相对缓慢，使用寿命相对较长，这种加工孔的方法通常有一个稳定的大小。但有时也会出现无冲孔现象，主要是因为在一定的板厚下，冲孔直径小于一定值，因为冲孔强度相对较小，且刚度有限，所以无法进行。从目前的情况来看，冲孔技术主要应用于一些有孔零件的加工，如手表、仪器等。该技术的研究和发展方向是如何提高小冲头的强度和刚度，以及具体的导向和保护方法。加工方式有很多，不同的工艺技术有不同的特点和适用范围，在具体使用过程中要仔细把握。
2.加工超声。超声加工主要使用振动超声波工具对磨料进行冲击，然后用磨料对工件进行加工。微小的超声加工主要是利用超声波发生器超声换能器，激励每一个振动的不锈钢管，通过振动冲击研磨、加工或加工粉碎材料具体区域，与工具，满足加工小孔。这种加工工艺有几个主要特点：第一，它适用于坚硬、易碎的材料的加工，如玻璃上的小孔的精密加工，不适用于金属材料；其次，可以在不存在残余表面应力或燃烧等现象的情况下，以一般精度约为5微米的方式加工；第三，这一过程需要结构更简单、成本更低的机床。超声波加工主要用于加工坚硬、易碎的非金属材料和形状孔。目前超声微孔技术在我国的应用还不够广泛，缺乏专业的数控机床，发展缓慢。因此，该工艺的开发是为了研究和开发专用机床，提高加工效率。
3.激光加工。激光自20世纪60年代以来就为人所知，并在许多方面得到了应用。首次用红宝石激光器在刀片上打出小孔是1962开始的，从而加速了技术的发展，激光钻石打孔取代了传统的钨丝磨料钻孔，随着时间的推移而变得越来越复杂。这项技术的原理，产生高温是激光焦点，从而导致材料的熔化或气化瞬间和爆炸式喷洒化学物质熔化或气化，从而形成工作上戏的锥度小孔。激光技术在小孔介绍几个主要特点：第一，金属和非金属、电阻参数，其中的熔点和硬度，韧性相对较高，可经过机加工和这一速度较快，产量相对较高，且不容易变形。其次，这种方法可以将激光聚焦成非常细的光束。直径大于1微米的小孔也可以加工，通常深度/直径比大于10。第三，由于这种加工方式是非接触式的，也可以加工刚性较低的零件，如薄壁、弹性零件等，也可以在加工难度较大的零件上钻孔。但是激光射孔设备比较昂贵，因此这项技术的主要研究方向是降低成本和提高工作质量。
二、小孔加工存在的问题
1.小直径钻头，强度低，再加上麻花钻小尺寸的螺旋槽较窄，不易清除碎片，使得钻头在钻孔过程中很容易断裂。
2.小直径钻头，钻头速度在钻孔过程中必然很高，这增加了钻头之间的摩擦和已经加工工件表面和表面工作期间，这导致了大量的热量，除了切削液轻而易举地就有可能把热量从窄小螺旋槽内无法快速退火，从而增加钻削区的温度，钻头磨损加重，导致即使是退火，致使切削性能的丧失。
3.小直径钻头在钻孔时，求进给力不应过大，一般采用手动，但手动进给会导致力度不均匀，不小心钻头会损坏。
4.钻头太细，钻头导致硬度差，容易弯曲。尤其是当直径小于1mm和工件表面较为粗糙，5.当钻尖横刃碰到突出高点或者过硬的质点，钻头极易偏离原定的钻孔位置，如图1所示。
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三、小孔加工方法及注意事项
1.钻小孔时的切割速度选择：钻床的精度一般不高，转速过高时容易发生振动，不利于钻孔。一般来说，直径为2-3mm的转速可达1500-2000转/分钟，直径小于1mm的转速可达2000-3000转/分钟。如果精度较高，则钻头转速可大于3000~4000转/分钟。
2.刚开始钻削时，钻头的水平刃不能集中在光滑的表面上，钻头直径小，容易弯曲和打滑，如图2所示。因此，必须降低钻进过程中的进给压力，以保证钻进开始时的正确位置。在条件允许的情况下，可以先用刚性好的中心钻，先钻相同直径的导孔，再用钻头进行钻削，如图3所示。
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3.在进给钻孔时，必须考虑手动推力和方向，在切割机移动时，必须提供缓冲空间，以防止切割机断裂。但是，当钻非常小的孔（小于1毫米）时，由于主轴的进给力过低，很难直接感觉到这些孔，因此可以根据其重量在进给手柄上安装一个小而重的锤。
4.钻孔过程中，应注意在适当的时候将钻头进行除尘，并根据所使用的材料选择足够数量的冷却润滑剂。在实践中，小孔的切割速度总是很高，工作时间也很短，这使得空气冷却成为可能，有时不需要冷却润滑剂。
5.孔粗糙度问题：属于范围的小孔，为了获得一定的匹配精度类似于一般的大小孔，这不仅是匹配的精度保证，那么孔的表面粗糙度也确定匹配的一个主要条件。一般情况下，为了获得与大孔相同的要求，小孔的表面粗糙度往往优于大孔1~2级，这是小孔加工的一个主要特点。
6.当钻深超过钻头的有效长度并且是通孔时，如果工件的形状允许，就在两边钻孔。第一侧的工件钻井要求，总量的一半深度深，然后一个平行的垫片施压钻床工作台，精钻适合和导料销跟静态孔，导料销压入洞，小的导料销能够进入工件钻孔，但没有明显的差距，然后把工件仪表导销和盘子，将钻压实后，两侧均能保证孔的同心度。
7.当使用非常细的麻花钻时，钻芯的直径会变小，容易破碎。在这种情况下，可以制作一个小的平面钻。小扁钻为圆柱形，无螺旋槽，比同直径麻花钻强度大，不易折断。一点用金属丝或麻花钻柄，先端2Φ=110~120°角，前角γ=0°，α=15~20°角，直径较小的角度越小，除了磨角后锥和副之间的比较，来减少摩擦。然后用酒精灯加热，在油中冷却，以获得它的硬度。
钳工技术应用于小孔加工，有效解决了小孔低效、甚至无法处理的问题，传统方法的小洞，并得以满足，在某种程度上，一些领域先进产品和新产品的微微、小孔及微细深孔需求。将复合加工技术应用于小孔加工，更有效地解决小孔加工问题，将是小孔加工技术的发展方向。
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