取樣錐是LC－MS（液相色譜－質譜聯用）/ICP－MS（電感耦合等電離子體質譜）上的核心關鍵器件，該件在使用過程中需要經常維護和更換取樣錐，採購渠道主要從國外進口。採購週期較長，費用也較高，且國際一線裝置商一般都與國外專業加工廠商簽有排他性協議，不得為競爭對手加工同樣或類似的零件，裝置國產化研製程序緩慢。
1。 圖樣工藝分析
如圖1所示，零件材料為進口的SUS316L，該零件的主要加工難點有：
（1）316L不鏽鋼材質，導熱係數低，加工硬化嚴重，特別是錐孔底部的薄弱處。
（2）定製的64°內錐孔成形刀尖部磨損嚴重，刀尖斷裂的風險很高，錐孔底部尺寸難加工到位。
（3）φ 0。35mm的鑽頭（粗加工）及φ 0。4mm的鑽頭（擴孔）剛度差，截面積小，散熱慢，鑽頭磨損嚴重，斷裂的風險極高。
（4）內外圓同軸度不高、錐底部結構薄弱，存在變形、孔徑超差、圓度超差、破邊及毛刺不易去除等問題，這些問題都會影響到零件裝機後的測試靈敏度，關係到整機效能。
（5）φ 0。4mm的圓柱長度只有0。02mm，沒法實現，經與研發部門討論後改為0。1（+0。1，+0。05）mm，但加工難度仍然很高。
2。 加工過程
（1）數控車。按圖2所示的工藝圖加工至圖樣要求，也可按圖3所示加工。圖2中右端面、圖3中右端面及錐面都留有0。2mm的加工餘量，此工序加工時建議採用圖2所示工藝加工，φ10。5mm的圓柱長度有利於後續工序裝夾，圖3在調頭加工下一工序時，裝夾長度過短、裝夾精度降低。加工時需一次裝夾，加工出各部位的尺寸。
（2）加工中心調頭加工，以φ 10。5mm的外圓定位裝夾、校正並找正圓心，鑽φ 0。35mm、深1mm的微孔，如圖4所示。
鑽不鏽鋼微孔時的注意事項： 微孔鑽頭刃部細長、剛性差、易偏斜及斷裂，又因為不鏽鋼材質導熱差、硬化層嚴重及鑽頭排屑不暢，導致升溫快、磨損嚴重等問題。
針對上述問題選用了日本CKK品牌的微孔鑽頭，如圖5所示，該鑽頭專為微孔加工開發，鑽頭採用柄部加粗結構， 增加鑽頭剛性，適用於不鏽鋼、鈦合金及合金鋼等材質，該規格鑽頭推薦的加工引數：轉速11 000r/min，進給速度45mm/min，為了提高鑽頭的壽命，在實際加工中將進給速度下降至20mm/min，轉速不變，切入時進給速度vf=10mm/min，每次進刀0。05mm，退刀一次，切入後變為vf=20mm/min，每進刀1mm，退刀一次，轉速仍為11 000r/min，加工模式為G83鑽孔， 經鑽削驗證， 加工過程順利，沒有斷鑽頭，孔的尺寸也很穩定。
φ 0。35mm微孔鑽削中還有兩個關鍵點需要注意：①中心孔必須鑽正，且鑽尖橫刃要足夠小，不然起不到定心作用。②儘可能的採用高速機床及專用高精度刀柄，如圖6、圖7所示。該機床轉速最高18 000r/min。
（3）加工中心找正外圓及圓心， 去內錐孔餘量。先分別鑽φ 7。5mm、φ 4mm、φ 2mm及φ1mm的孔，深度如圖8所示；再粗精鏜φ 7。5mm孔到φ 8（±0。02）mm、深7。12（-0。05，-0。1）mm、用兩把φ 8mm硬質合金棒（不鏽鋼專用）改制成的錐孔刀粗精鑽64°錐孔（見圖9）。
64° 錐孔的深度尺寸很關鍵，用成形刀鑽削時，因為刀尖不準確，對刀時誤差會很大，過淺會導致錐孔與φ 8mm圓柱接不順；過深會導致錐孔底部φ 0。4mm孔圓柱長度消失， 零件直接報廢，為此，設計了圖10所示錐孔深度檢驗工裝，透過加工中不斷調整深度及檢測，來精確控制64°錐孔深度。
64°錐孔成形刀如圖11所示，該刀具是在工具磨床上磨削出來的， 為防止加工中刀尖崩裂，將刀尖尖部做了磨平處理，磨平後的刀尖不大於0。3mm，粗鑽錐孔時轉速800r/ min 、vf=30mm/min，每次進刀0。2mm，退一次刀； 精鑽錐孔時轉速不變，vf=30mm/mi n，每次進刀0。2mm，退一次刀。粗精加工都採用G83模式鑽孔，勤排屑。
（4）數控車。按圖12所示，製作專用工裝心軸，用螺紋環軸向鎖緊，精車外錐及總長。車外錐時有2個關鍵點需要注意：①精車外錐時，車刀要採用大前角的35°菱形刀片，刀尖R0。2mm，減小切削阻力，防止錐口擠壓變形。②心軸與零件圓柱內孔面的配合間隙控制在0。01mm以內，且心軸軸線與主軸旋轉軸線的同軸度要控制在0。005mm以內，越高越好，一旦間隙及心軸軸線同軸度誤差過大，會導致偏心，錐孔口部會破邊（圖樣單邊厚度只有0。05mm），零件直接報廢。③按圖12所示加工的心軸會存在過定位情況，可將心軸外錐部分車小0。05mm或0。1mm左右，靠端面及圓柱部分定位，加工時就能很好地保證總長公差。
（5）加工中心。採用圖12所示的心軸工裝，校正並找正圓心，用圖6或圖7所示的高速鑽銑中心、高精度刀柄、φ 0。4mm日本CKK鑽頭，擴φ （0。4±0。01）mm達圖1所示圖樣要求。
此工序加工注意事項：錐口處很薄弱，φ 0。4mm孔在鑽削中進給量不能過快，如果過快，可能是擠壓而不是鑽削，會導致孔徑超差、圓度超差、孔口脹裂及毛刺嚴重等問題。
（6）終檢。其他的尺寸及公差檢驗都較容易，φ 0。4mm孔不易用常規的檢驗方法（ 通止規等） ， 此次藉助了顯微鏡檢驗（共加工7件，抽取4件做對比），結果如附表所示。了；但第1件孔徑超差（偏小），第4件有毛刺，圓度超差。
3。 疑點解析
（ 1 ） 為何要選擇進口SUS316L材料。該零件在使用中需要電加熱， 還有液態流體穿過，必須防鏽及耐一定的腐蝕及高溫氧化；錐口薄弱處結構對材質的考驗很高， 所以選用進口SUS316L。
（ 2 ） 加工過程中的第2 工序——粗鑽φ 0。35mm孔，為何不放在第3工序與內錐孔一起加工，還能減少一次裝夾？如果放在第3工序加工，必須先將內錐孔加工好，再鑽中心孔，然後鑽φ 0。35mm孔，一是中心鑽及鑽頭要懸長些， 刀具裝夾精度會降低；二是切屑會積在內錐孔裡，較難排出，鑽頭斷裂風險高；三是鑽頭在鑽穿底面時，鑽頭兩刃的切削力會不平衡，材料被鑽穿時的撕裂力會影響鑽頭剛度，甚至斷裂。如放在第2工序就沒有這樣的風險，且操作方便。
（3）內錐孔及φ 0。4mm為何不採用電火花放電工藝？因為放電過程中， 電極存在損耗， 尺寸、圓度、表面粗糙度都很難控制好。即使採用損耗小的鎢銅電極或硬質合金電極、主軸帶C軸功能的電火花機床，雖能提高尺寸精度及圓度，但表面粗糙度值要達到Ra=0。8μm還是較難，雖然鏡面電火花工藝能實現Ra=0。8μm的表面粗糙度值，但外協成本較高，且沒有實際驗證過該工藝，較難判定合理性，相比鑽削加工沒有優勢，故採用鑽削工藝。
（4）毛刺去除。φ 0。4mm孔圖 12 作為最終加工工序，加工後的孔去毛刺要非常仔細，須藉助投影儀或放大鏡放大毛刺並去除，因零件全部表面粗糙度值都不得超過Ra=0。8μm，所以要選用3 000目以上的砂紙修磨毛刺。不得采用酸性藥水及超聲波去毛刺，會腐蝕及破壞錐口薄弱處。
4。 結語
該工藝還可用在擷取錐、萃取錐等鎳質材料上，該類零件對材質、刀具、工藝方法及細節控制要求很高，高質量的材質及專用刀具可透過進口獲得，但工藝方法、細節控制等需要更多的鑽研及掌控，這些措施做好了，國產化加工的零件是完全可以替代進口配件的。
