在醫(yī)療和牙科、電信、模具和航空航天工業(yè)，一些零件的尺寸越來越小，使微型切削刀具的需求增加，一些刀具的直徑甚至比人的頭發(fā)絲還細（平均直徑僅為0.09mm）。這些適用于鉆削、銑削和車削的微型刀具取決于亞微米顆粒硬質合金和涂層的開發(fā)，尤其需要重視刀具夾頭、主軸和機床剛度，以形成有效的金屬切除系統(tǒng)。小型或微型刀具的分類是一種相對的說法，通常是指直徑范圍0.05－2mm的刀具。目前并不缺少能夠滿足旋轉刀具最小徑跳要求的機床，以及能夠安全、精確地夾持這些刀具的刀柄。Makino、Roku Roku（MC Machinery）、Roeders、Kern、Chiron、Mikron、Hermle、Yasda等公司生產的高速機床已經證明了其微加工能力。作為一種加工類型，瑞士式車削中心具有用微型刀具加工超高精度微小零件的能力。在使用這些微型刀具進行加工時，需要特別小心謹慎。要注意以下要點：（1）控制刀具的徑向跳動極具挑戰(zhàn)性；（2）刀具的夾持和操作要注意剛度和清潔度；（3）機床和主軸需要精心維護。由于零件尺寸越來越小，加工要求也越來越嚴，更多的難加工材料（如鈷鉻合金、鈦合金、不銹鋼等）需要采用亞微米牌號硬質合金刀具以及為加工定制的涂層，而且刀具必須保持必要的鋒利度。醫(yī)療器件、模具和印刷線路板（鉆削）的加工仍然在微型切削刀具的應用中占據(jù)主導地位?？s短加工循環(huán)時間、消除對微細結構采用二次電火花加工的必要性，仍然是微型切削刀具（包括鉆頭、立銑刀和瑞士式加工刀片）創(chuàng)新的首要任務。山高刀具公司擴展了用于加工硬金屬（如淬硬鋼、鈦合金）和軟金屬（如鋁、銅）的Jabrom迷你立銑刀產品系列。Jabro產品經理William Bogue解釋說，“直徑為0.1－2mm的新刀具擴展了我們加工由鈦合金、鈷鉻合金以及高溫合金制成的醫(yī)療裝置的能力。對淬硬模具材料的加工也獲得了成功，刀具壽命延長且可預測，同時獲得了更好的加工表面質量?！边@兩種新型Jabro迷你整體硬質合金立銑刀系列包括用于加工硬度達HRC65的淬硬鋼的JM100系列和用于加工鋁和銅的400系列。Bogue說，“我們正在持續(xù)進行研發(fā)，并努力培訓用戶使用小直徑刀具加工復雜形狀零件的能力。用微型刀具進行加工時，需要采取一種完全不同的心態(tài)和注意力來對待加工能力，包括機床剛性、刀具夾持以及非接觸式激光預調等?！迸c日本或歐洲相比，美國業(yè)界在微型切削刀具技術的廣泛應用方面可能稍微滯后一些，但是，醫(yī)療/牙科、電子和光學領域的加工應用正成為已成功應用于模具加工的微型刀具的目標領域。美國尼亞加拉刀具公司的MicroTool微型立銑刀有2槽、3槽或4槽的方頭、球頭、短粗型、常規(guī)型和加長型等多種型式，直徑尺寸范圍為0.13－3mm。直徑0.13－1.4mm的刀具尺寸增量為0.03mm。直徑小于0.13mm的刀具可以特殊訂貨。使用微型刀具時，刀具、機床和刀具夾持的質量非常重要。尼亞加拉刀具公司的William Sebring解釋說，“主要的影響因素是徑向跳動，即從刀柄到切削刃的量表讀數(shù)值（TIR）。對于一把直徑13mm的銑刀，1/2000的徑跳誤差也許可以接受，但如果一把直徑為0.25mm的刀具徑跳達到5/10，則是不能接受的。將刀具安裝到刀具夾頭上時的清潔度，以及在高剛性機床上使用徑跳小、重復性好的合適刀具夾頭，對于使用微型刀具進行高速加工非常重要。對加工過程加速/減速信息的控制能力（即控制器可以提前預讀還有多少程序塊的能力）也至關重要?！盓muge公司新推出的微型刀具旨在擴展微加工的特定應用，如注塑模具、擠壓模具或石墨和銅電極的銑削加工。該公司銑削產品專家Stephen Jean說，“這些微型立銑刀的特點是，幾何參數(shù)經過優(yōu)化的切削刃與纖細的內凹錐形頸部相結合，可對從HRC65的淬硬鋼到石墨等材料進行高效銑削。頸部設計的允許懸伸比是10∶1。刀具的這種外形設計結合了德國高校的研究成果，該研究采用有限元參數(shù)法進行刀具建模，開發(fā)和整合了理想的頸部形狀，以便在最大限度地減少振動的同時，使刀具的長度和剛度最大化?！蔽⑿偷毒咭埠苓m合用于常規(guī)零件和微機械零件的高精度表面結構加工。已經證明，微型刀具在加工鑄幣模具和醫(yī)療器件（模具和設備）時具有很高效率，尤其是在采用電火花加工后還需要將零件移至其它機床進行精細結構加工的場合。Jean相信，微型刀具可以幫助制造商克服加工復雜零件時遇到的困難。Emuge公司的微型立銑刀直徑尺寸為0.2－2mm，有效切削長度與直徑之比分別為2.2∶1、5∶1和10∶1，有球鼻銑刀、環(huán)面銑刀、平頭銑刀等24種不同的結構型式，分為不涂層、TiAlN涂層或金剛石涂層銑刀。該公司的整體硬質合金微型立銑刀適用于加工從石墨、鋁到硬度達HRC66的淬硬鋼等各種材料。Walter Titex公司的X-treme DM20和DM25高效內冷卻整體硬質合金微鉆可滿足鉆削孔徑更小的深孔的加工需求。該公司產品經理Patrick Nehls介紹說，“DM20和DM25微鉆可用于光纖、模具和液壓行業(yè)的加工，例如，可能需要在液壓閥上加工多個小孔，或需要用具有較長鉆削深度或較大懸伸量的鉆頭在曲軸上鉆削油孔?！盌M 20微鉆的直徑范圍為2－2.9mm，可鉆削的孔深達20倍孔徑；DM25的直徑范圍2.5－2.9mm，可鉆削孔深為25倍孔徑。刀具夾持對于減小徑跳誤差非常重要，采用熱裝夾頭可以獲得最高的夾持精度，采用液壓夾頭和高品質彈簧夾頭也能獲得不錯的夾持效果。DM系列微鉆的優(yōu)勢是可以縮短加工循環(huán)時間。Nehls解釋說，“對于小直徑鉆削，通常的方式是采用高速鋼麻花鉆，以稍慢的轉速進行啄擊循環(huán)加工，特別是在不能采用內冷卻鉆頭的情況下；或者也可以采用槍鉆加工，但它需要特殊的機床和夾具。一般來說，DM鉆頭的加工速度比高速鋼鉆頭快5－10倍，從而可以縮短加工循環(huán)時間?！辈贿^，Nehls指出，高速鋼刀具對加工條件具有更好的包容性，尤其是在安裝和夾持剛性較差時。對于螺紋加工，特別是昂貴工件的螺紋加工，Nehls推薦采用圓周螺紋銑削，“在加工價值昂貴的工件時，人們總是希望使因螺紋加工導致工件報廢的風險最小化，因為螺紋加工通常是傳統(tǒng)工藝中的最后一道工序。采用Walter Prototyp整體硬質合金圓周螺紋銑刀，用戶就擁有了通過CNC程序控制加工過程的優(yōu)勢：可以控制螺紋中徑，加工具有相同螺距和不同直徑的螺紋，用同一把螺紋銑刀加工左旋或右旋螺紋，與使用成形絲錐或切削絲錐相比，該銑刀還能加工出更接近孔底部的螺紋?！盬alter Prototyp螺紋銑刀有兩種類型：一種可以加工大多數(shù)工件材料，另一種用于加工硬度高達HRC65的硬材料。瓦爾特美國公司可免費提供用于計算攻絲、銑削和螺紋銑削參數(shù)的CCS軟件和用于鉆削加工的TEC軟件。BIG Kaiser精密工具公司Sphinx鉆頭產品助理經理Mike Bojanowski認為，制造商一直期盼能像使用其它鉆頭一樣用微鉆進行加工，“長期以來，普遍的看法是，當孔徑小到某一尺寸以下，就不可能以可接受的鉆頭壽命實現(xiàn)精密鉆削。其實，如果使用得當，微鉆完全可以擁有與大鉆頭一樣的加工性能，包括刀具壽命、重復性和尺寸精度。”該公司的Sphinx微鉆由細顆粒高強度硬質合金制成，鉆頭的直徑尺寸從0.05mm（比人的頭發(fā)絲還要細一點）到2mm，標準長度為6倍直徑，還可以提供直徑0.3－1mm、長度為2倍直徑的中心鉆或定心鉆。Bojanowski介紹說，微鉆良好的加工效果首先來自于高精度的彈簧夾頭。此外，定期保養(yǎng)機床，包括檢查和潤滑軸承，可以長時間地保證精密鉆削效果。BIG Kaiser公司提供了可以減小徑向跳動的“New Baby”彈簧夾頭。M.A. Ford制造公司為醫(yī)療器件加工開發(fā)了直徑小至0.13mm的微型立銑刀，包括雙槽、四槽的方頭和球頭立銑刀。該公司目前正在開發(fā)的微型鉆削技術意在將用戶從老式的印刷電路板鉆削平臺引向專門適合金屬加工的微鉆。該公司制造和設計總監(jiān)Joe Kueter解釋說：“我們正在為更關注醫(yī)療設備和金屬加工業(yè)的用戶開發(fā)截然不同的刀具幾何設計、硬質合金材料和涂層技術。在某些情況下，我們還可以生產直徑小于0.08mm的刀具和直徑公差0.003mm、最大單點徑跳0.0025mm的鉆頭?！庇∷㈦娐钒邈@頭以其價格低廉著稱。不過，Kueter認為，對于用戶而言，鉆頭與鉆頭、孔與孔之間的一致性，以及這種新鉆頭可用于金屬切削、陶瓷和醫(yī)療器件加工的事實正變得更為重要。用于制造某些直徑刀具的硬質合金牌號既可以提供更高的橫向斷裂強度，同時又可以提供在小直徑鉆削中保持鋒利切削刃所需的硬度。當為小直徑鉆頭涂覆涂層時，涂層必須很薄，以保持切削刃的鋒利。我們正在測試一種專為微切削開發(fā)的TiAlN涂層，它既是能保持鋒利切削刃的薄涂層，又能耐高溫?！睘榱藵M足瑞士式車削加工的需要，Tungaloy美國公司開發(fā)了螺釘緊固的ISO正前角刀片，包括涂覆TiAlN涂層、切削刃有0.013mm倒棱的AH725新牌號，以及切削刃完全鋒利的SH73刀片。這些雙向切削刀片可用于直徑小至0.25mm零件的端面車削、車削和仿形車削。據(jù)該公司車削總監(jiān)Brian Sawicki介紹，這些刀片具有切削力低、能雙向切削、采用加工鎳基合金用耐高溫涂層、斷屑排屑能力強以及適合小進給率加工等優(yōu)點。包括DSM迷你鉆頭在內的小直徑鉆頭的直徑尺寸范圍為0.1－3mm，尺寸增量為0.01mm。Sawicki說，“這些鉆頭被稱為印刷電路板鉆頭或微鉆。它們也采用了微米晶粒硬質合金和TiAlN涂層，在加工中（尤其是300系列不銹鋼、碳合金鋼和鎳基合金的加工）具有提高刀具壽命的能力。”實際加工是在瑞士式車床上進行小直徑鉆削。加工醫(yī)療零件時，不需要鉆預孔，鉆頭140°的鉆尖角使其可以很高的可靠性在平面上直接鉆孔（取決于機床的精度），但在球面或極不規(guī)則表面上鉆孔則是例外。此類鉆頭可加工的典型零件包括噴氣發(fā)動機過濾器、燃油過濾器、分離器或其它像篩子一樣有許多小孔的零件，以及計算機電路板。在醫(yī)療行業(yè)，需要在設計要求有縱向或交叉孔的牙科零件或人體植入件上加工許多Z軸方向的小孔。該鉆頭在這些加工中表現(xiàn)良好。三菱材料美國公司的微小刀具產品門類包括小直徑微鉆和短柄整體硬質合金立銑刀，這些刀具通常用于在瑞士式機床上進行精密加工。該公司的CBN刀具和小刀具產品專家Chris Wills 介紹說，“我們剛剛推出了11°P型VPET、VPGT系列刀片和SVLP、SVPP刀具外夾頭，它們是采用11°正前角和35°菱形刀片的公制或英制標準車刀，用于在醫(yī)療、航空和其他行業(yè)中加工高精度零件，或在較大的零件上加工一些微小結構?！边@些涂層整體硬質合金刀片的特點是采用了SRF和SMG斷屑槽。采用11°正前角和35°菱形刀片的仿形加工可獲得良好的表面質量和切屑控制，而這正是這種高端E級和G級刀片所期望的。與模壓或磨制刀片相比，E級SFR刀片可以保持較高的尺寸精度，并在從一個刀尖轉位到另一個刀尖時可以保持較高精度。Wills說，“當采用微小刀具加工零件時，我認為有兩點需要‘老生常談’：此類刀具適合用于無人值守的大批量加工，刀具必須具有很高的可靠性，盡管成本略高，這樣的話，一個人就可以運行整條自動加工線。另一個需要考慮的重要問題是刀具供貨能力。為此，三菱材料公司剛剛在美國加州新開了一個分銷中心。