摘要：分析不锈钢取样锥微孔类零件的加工工艺，攻克不锈钢微孔加工难关，助力高端试验室检测设备国产化加速。
取样锥是LC－MS（液相色谱－质谱联用）/ICP－MS（电感耦合等电离子体质谱）上的核心关键器件，该件在使用过程中需要经常维护和更换取样锥，采购渠道主要从国外进口。采购周期较长，费用也较高，且国际一线设备商一般都与国外专业加工厂商签有排他性协议，不得为竞争对手加工同样或类似的零件，设备国产化研制进程缓慢。
1.图样工艺分析
如图1所示，零件材料为进口的SUS316L，该零件的主要加工难点有：
（1）316L不锈钢材质，导热系数低，加工硬化严重，特别是锥孔底部的薄弱处。
（2）定制的64°内锥孔成形刀尖部磨损严重，刀尖断裂的风险很高，锥孔底部尺寸难加工到位。
（3）φ?0.35mm的钻头（粗加工）及φ?0.4mm的钻头（扩孔）刚度差，截面积小，散热慢，钻头磨损严重，断裂的风险极高。
（4）内外圆同轴度不高、锥底部结构薄弱，存在变形、孔径超差、圆度超差、破边及毛刺不易去除等问题，这些问题都会影响到零件装机后的测试灵敏度，关系到整机性能。
（5）φ?0.4mm的圆柱长度只有0.02mm，没法实现，经与研发部门讨论后改为0.1（+0.1，+0.05）mm，但加工难度仍然很高。
2.加工过程
（1）数控车。按图2所示的工艺图加工至图样要求，也可按图3所示加工。图2中右端面、图3中右端面及锥面都留有0.2mm的加工余量，此工序加工时建议采用图2所示工艺加工，φ10.5mm的圆柱长度有利于后续工序装夹，图3在调头加工下一工序时，装夹长度过短、装夹精度降低。加工时需一次装夹，加工出各部位的尺寸。
（2）加工中心调头加工，以φ?10.5mm的外圆定位装夹、校正并找正圆心，钻φ?0.35mm、深1mm的微孔，如图4所示。
钻不锈钢微孔时的注意事项：微孔钻头刃部细长、刚性差、易偏斜及断裂，又因为不锈钢材质导热差、硬化层严重及钻头排屑不畅，导致升温快、磨损严重等问题。
针对上述问题选用了日本CKK品牌的微孔钻头，如图5所示，该钻头专为微孔加工开发，钻头采用柄部加粗结构，增加钻头刚性，适用于不锈钢、钛合金及合金钢等材质，该规格钻头推荐的加工参数：转速11000r/min，进给速度45mm/min，为了提高钻头的寿命，在实际加工中将进给速度下降至20mm/min，转速不变，切入时进给速度vf=10mm/min，每次进刀0.05mm，退刀一次，切入后变为vf=20mm/min，每进刀1mm，退刀一次，转速仍为11000r/min，加工模式为G83钻孔，经钻削验证，加工过程顺利，没有断钻头，孔的尺寸也很稳定。
φ?0.35mm微孔钻削中还有两个关键点需要注意：①中心孔必须钻正，且钻尖横刃要足够小，不然起不到定心作用。②尽可能的采用高速机床及专用高精度刀柄，如图6、图7所示。该机床转速最高18000r/min。
（3）加工中心找正外圆及圆心，去内锥孔余量。先分别钻φ?7.5mm、φ?4mm、φ?2mm及φ1mm的孔，深度如图8所示；再粗精镗φ?7.5mm孔到φ?8（±0.02）mm、深7.12（-0.05，-0.1）mm、用两把φ8mm硬质合金棒（不锈钢专用）改制成的锥孔刀粗精钻64°锥孔（见图9）。
64°锥孔的深度尺寸很关键，用成形刀钻削时，因为刀尖不准确，对刀时误差会很大，过浅会导致锥孔与φ?8mm圆柱接不顺；过深会导致锥孔底部φ?0.4mm孔圆柱长度消失，零件直接报废，为此，设计了图10所示锥孔深度检验工装，通过加工中不断调整深度及检测，来精确控制64°锥孔深度。
64°锥孔成形刀如图11所示，该刀具是在工具磨床上磨削出来的，为防止加工中刀尖崩裂，将刀尖尖部做了磨平处理，磨平后的刀尖不大于0.3mm，粗钻锥孔时转速800r/min、vf=30mm/min，每次进刀0.2mm，退一次刀；精钻锥孔时转速不变，vf=30mm/min，每次进刀0.2mm，退一次刀。粗精加工都采用G83模式钻孔，勤排屑。
（4）数控车。按图12所示，制作专用工装心轴，用螺纹环轴向锁紧，精车外锥及总长。车外锥时有2个关键点需要注意：①精车外锥时，车刀要采用大前角的35°菱形刀片，刀尖R0.2mm，减小切削阻力，防止锥口挤压变形。②心轴与零件圆柱内孔面的配合间隙控制在0.01mm以内，且心轴轴线与主轴旋转轴线的同轴度要控制在0.005mm以内，越高越好，一旦间隙及心轴轴线同轴度误差过大，会导致偏心，锥孔口部会破边（图样单边厚度只有0.05mm），零件直接报废。③按图12所示加工的心轴会存在过定位情况，可将心轴外锥部分车小0.05mm或0.1mm左右，靠端面及圆柱部分定位，加工时就能很好地保证总长公差。
（5）加工中心。采用图12所示的心轴