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目前对于玻璃、陶瓷等非金属硬脆材料的小孔加工(直径φ1mm—φ3mm),国内外主要存在着两种加工方法:机械加工和特种加工。采用特种加工的方法,加工成本高,设备繁杂,不易试验现场加工。考虑到加工技术的实用性、经济性以及易操作性,往往采用机械加工的办法来加工孔。但是机械法在加工孔径方面,对于φ4mm以下的小孔己很难进行加工,孔径越小,加工难度就越大,不仅钻头容易发生折断,而且孔加工后容易出现崩边。因此,探索并选择一种适合非金属硬脆材料小孔加工的工具与技术(机械加工),其实用性好,成本低,可以很好地改进小孔钻削的工艺,具有重要的现实意义。
以玻璃、陶瓷为硬脆材料的研究对象,用现有的两种钻头—金刚石钻头与麻花钻头,进行了各种加工条件及加工参数下的钻孔试验。探讨分析了钻头种类,钻头直径,主轴转速,进给方式,材料厚度等因素对孔加工质量及钻头使用寿命的影响。对于孔加工质量,其衡量指标分别为孔入口及出口处的崩边情况,孔的圆度,孔壁的表面质量。钻头使用寿命的衡量方法为观察各种钻头在钻孔过程中的磨损及破损情况。通过一系列的钻孔试验,得出了各种钻头的钻孔结果,并用理论进行了分析,这对于生产实践具有一定的指导意义。
对现有钻头的不足进行了分析,在此基础上选择了一种小扁钻来改进非金属硬脆材料小孔钻削的工艺。对所选择的小扁钻进行了玻璃钻孔过程的有限元模拟,由模拟结果看来,该钻头适合于玻璃材料的小孔钻削。
本文最后对小扁钻进行了研制,并用该钻头进行了各种条件及参数下的钻孔试验。试验结果表明,该钻头的孔加工效果好,使用寿命长,能够很好地改进小孔钻削的工艺,适合用于非金属硬脆材料的小孔加工。