ansys微型钻头的钻头参数对钻头强度及刚度影响的有限元研究(3)

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微型钻头与常规钻头一样按类型可分为直柄麻花钻、定柄麻花钻等，钻面也可分为麻花钻与群钻等。常见的微钻钻面为麻花钻，进而分为 ST 型与 UC 型微钻。UC 型钻头用于高质量的钻孔，钻孔温度低，较少的钉头、胶渣、折断率现象。由于损坏率比较低，大大减少了钻孔是其扭矩阻力，6 层以上的 PCB 板会更好钻削。而 ST 型钻头操作简单，直径控制容易，较多的研磨次数，它的使用范围比较大，可以应用于一般用途，利于一般直径钻孔和双面板及 6 层以下多面板。

图 2.1 UC 型微钻

图 2.2 ST 型微钻

微钻有钻芯厚度与钻头直径之比，即径芯比、螺旋角、钻尖角、横刃斜角等基本参数。微钻钻削过程中，除了这些切削参数互相影响外，钻头旋转速度，工件材料及工作环境都对钻削效率及质量有着很大的影响，这些基本参数除了影响钻头工作受力的刚度强度外，还影响钻

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头各种排屑问题、制作工艺及成本等。

2.2 微型钻头有限元研究发展状况

近些年来除了对微钻的制作材料不断改进外，人们对微钻的有限元微钻仿真一直在进行着，不断优化各种微钻结构参数与钻削参数等。目前主要集中在五个方面：一是钻头数学模型和几何设计研究：包括主刃、横刃螺旋沟槽、后刀面等数学模型的建立，切削角度与速度的分析，钻尖几何形状与切削和排屑性能关系的研究；二是钻头制造方法研究：包括钻头几何参数与后刀面刃磨参数之间关系的建立与优化，钻头制造精度和刃磨质量的评价与制造误差的测控，钻头螺旋沟槽加工工具与钻头加工工具的开发；三是钻削过程与钻削质量研究：包括影响钻削过程的各种因素及出现的各种物理现象的分析、建模与监控；钻头磨损、破损机理与钻头寿命的研究；钻头的变形与入钻时的打滑和钻尖摆动现象的研究；钻削工艺(如振动钻削、高速钻削、深孔钻削、钻削过程的稳定性等)与钻削质量(孔的位置精度、直线度、表面粗糙度、圆柱度、直径，孔口毛刺等)的研究；四是钻削机理与各种高性能钻头如群钻、枪钻、干切削钻头等研究；五是钻削过程模型验证和钻头性能评估过程的自动化，切削条件及钻头形状选用数据库和知识库的建立等。文献综述

2.3 微型钻头发展趋势

钻孔工艺经过这么多年发展，虽然产生了诸如传统钻孔、电化学加工、激光加工、喷射加工、离子束加工等多种的钻孔方法，但是机械钻孔在微孔品质等方面仍有很强优势。随着数控钻机应用的发展,机械钻孔在极细微孔的钻削领域的应用会越来越广泛,机械钻孔的效率也会大大提升,因而机械钻孔非但不会退出微孔钻削技术领域，反而仍是该领域的热点[2]、航天、机械等各个行业的进一步发展，正如 PCB（印刷电路板）的发展历史一样由集成电路到小中型集成电路再到现在的超大规模电路板，未来的加工器件都将朝着更小更精细更加集聚的方向发展，微钻经历了从无到有到现在的微米级微型钻头，微型钻头的发展趋势还将是小尺寸微小钻头开发、提升微型钻头耐磨性能及开发新材料进一步提升微钻的强度与刚度，而这对于钻削建模将会有进一步的要求，现在建模大多针对单个或者若干个进行分析，未来影响钻头钻削效率的各种影响都会被考虑进去，例如本身的钻头结构参数、钻头工作的切削速度时间等参数、安装环境、与制造误差等。建模对象包括且不限于对钻头刚度强度，更会扩展到钻削效率、钻削质量、切削变形与排屑、钻头磨损与寿命等。总之，建模方法将更加多样化，建模将更加精确；钻头的几何设计和制造方法也将更受重视，开发出的新钻型要求适