玻纖 PEI 零件鉆孔易開裂？進給量 / 刀具角度優化全攻略

在工業制造領域，玻纖增強 PEI（聚醚酰亞胺）以其卓越的耐高溫、高強度及良好的尺寸穩定性，成為眾多高精度、高性能零件的理想選材。然而，在對玻纖 PEI 零件進行鉆孔加工時，易出現開裂現象，嚴重影響零件質量與加工效率。這一問題主要源于玻纖 PEI 材料本身特性以及鉆孔過程中的工藝參數不當。通過對進給量與刀具角度的精準優化，能夠有效攻克這一難題。

玻纖 PEI 材料特性對鉆孔的影響

玻纖 PEI 是由 PEI 樹脂與玻璃纖維復合而成。玻璃纖維具有高硬度、高強度特點，在材料中起到增強骨架作用，顯著提升了 PEI 的機械性能。但正是這些特性，使得鉆孔加工難度大增。玻璃纖維硬度高，對刀具磨損劇烈，且在鉆孔時易產生玻纖拉扯現象；而 PEI 樹脂在高溫下雖具有良好流動性，但在鉆孔的瞬間高溫與機械應力作用下，易發生局部應力集中，當應力超過材料承受極限時，零件便會開裂 。例如，在對玻纖含量為 30% 的 PEI 零件鉆孔時，若工藝參數不合理，開裂概率會明顯增加。

進給量優化策略

（一）進給量對鉆孔的影響機制

進給量指鉆頭每轉一圈沿軸線方向移動的距離。當進給量過大時，鉆頭對材料的切削力瞬間增大，玻纖 PEI 零件內部產生的應力無法及時消散，極易引發開裂。同時，過大的進給量會使切削熱急劇增加，導致 PEI 樹脂局部軟化，進一步削弱材料對玻璃纖維的握持力，加劇玻纖的拉扯與零件開裂風險。相反，進給量過小，則鉆孔效率低下，且可能因切削不連續，同樣對零件造成損傷 。

（二）合理進給量的確定方法

1. 參考材料特性與鉆頭規格：對于玻纖 PEI 零件，一般來說，當使用直徑較小的鉆頭（如小于 3mm）時，進給量應控制在 0.05 - 0.1mm/r；若鉆頭直徑在 3 - 6mm，進給量可適當提高至 0.1 - 0.2mm/r 。同時，玻纖含量越高，材料硬度越大，進給量需相應減小。例如，玻纖含量為 40% 的 PEI 零件，其進給量應比 30% 玻纖含量的零件降低約 20% 。

2. 試切與數據分析：在正式批量加工前，先進行試切。選取若干相同規格的玻纖 PEI 零件，設置不同的進給量進行鉆孔，記錄每個零件的鉆孔效果，包括是否開裂、孔壁質量等。通過對試切數據的分析，繪制進給量與鉆孔質量關系曲線，從而確定該批次零件加工的最佳進給量 。例如，經試切發現，在某特定工況下，進給量為 0.15mm/r 時，零件鉆孔質量最佳，無開裂現象且孔壁光滑。

刀具角度優化策略

（一）刀具角度對鉆孔的關鍵作用

刀具角度直接影響切削力的分布與大小。對于玻纖 PEI 鉆孔，主要涉及鉆頭的頂角、后角和橫刃斜角。頂角決定了鉆頭切削刃的形狀與受力情況，較小的頂角可使切削力更集中在切削刃上，有利于切斷玻纖，但頂角過小會導致鉆頭強度下降；后角可減少鉆頭后刀面與已加工孔壁的摩擦，若后角過小，摩擦加劇，產生大量熱量，易使零件開裂，后角過大則會削弱鉆頭切削刃強度；橫刃斜角影響橫刃的長度與受力，合適的橫刃斜角能減小軸向力，降低零件內部應力 。

（二）優化刀具角度的具體措施

1. 頂角優化：針對玻纖 PEI 材料，一般將鉆頭頂角磨至 118° - 130° 較為合適。對于玻纖含量較高、硬度較大的零件，可適當增大頂角至 125° - 130°，以增強鉆頭切削刃強度，更好地應對玻纖的切削阻力。例如，在加工玻纖含量高達 50% 的 PEI 零件時，將頂角設為 128°，有效降低了鉆頭磨損與零件開裂概率 。

2. 后角優化：后角通常設置在 8° - 12°。在實際加工中，若發現孔壁有明顯劃痕或零件易開裂，可適當增大后角至 10° - 12°，以減少摩擦熱產生。但需注意，增大后角后要密切觀察鉆頭切削刃的磨損情況，防止因強度不足導致鉆頭損壞 。

3. 橫刃斜角優化：橫刃斜角一般控制在 50° - 55°。通過合理修磨橫刃，減小橫刃長度，可有效降低軸向力，減少零件內部應力集中。例如，采用先進的橫刃修磨工藝，將橫刃長度縮短 1/3，在鉆孔時零件開裂現象明顯減少 。

通過對進給量與刀具角度的精準優化，并結合玻纖 PEI 材料特性進行綜合考量，能夠顯著降低零件鉆孔開裂風險，提高鉆孔質量與加工效率。在實際生產中，還需不斷總結經驗，根據具體加工情況靈活調整工藝參數，以實現玻纖 PEI 零件鉆孔加工的最優化 。