數(shù)控鉆--PCB沖裁

1、數(shù)控鉆PCB沖裁 印制板下料，孔和外形加工都可采用模具沖裁的方法。沖孔；生產(chǎn)批量大，孔的種類和數(shù)量多而形狀復(fù)雜的單面紙基板和雙面非金屬化孔的環(huán)氧玻璃布基板，通常采用一付或幾付模具沖孔。外形加工：印制板生產(chǎn)批量大的單面板和雙面板的外形，通常采用模具沖。根據(jù)印制板的尺寸大小，可分為上落料模和下落料模。復(fù)合加工：印制板的孔與孔，孔與外形之間要求精度高，同時(shí)為了縮短制造周期，提高生產(chǎn)率，采用復(fù)合模同時(shí)加工單面板的孔和外形。用模具加工印制板，關(guān)鍵是模具的設(shè)計(jì)、加工，需要專業(yè)技術(shù)知識(shí)，除此之外，模具的安裝與調(diào)試也十分重要。1. 根據(jù)模具設(shè)計(jì)計(jì)算的沖裁力，模具的大小，閉合高度等選擇沖床（包括類型，噸位）。

2、2. 開動(dòng)沖床，全面檢查包括離合器、剎車，滑塊等各部分是否正常，操作機(jī)構(gòu)是否可靠，決無連沖現(xiàn)象。 3. 沖模下的墊鐵，一般是2塊，必須在磨床上同時(shí)磨出，確保模具安裝平行、垂直。墊鐵放置的閏置即不防礙落料同時(shí)又要盡可能靠近模具中心。 4. 要準(zhǔn)備幾套壓板及T形頭壓板螺釘，以便與模具對(duì)應(yīng)使用。壓板前端不能碰到下模直壁。各接觸面之間應(yīng)墊砂布，螺釘必須擰緊。 5. 模具安裝時(shí)要十分注意下模上的螺釘、螺母不要碰到上模（上模下降，閉合）。 6. 調(diào)整模具時(shí)盡可能用手動(dòng)，而不要機(jī)動(dòng)。 7. 為改善基材的沖裁性能，紙基板要予熱。其溫度以7090為好。 模具沖裁印制板的孔與外形，其質(zhì)量缺陷有下述幾種：1. 沖孔

3、時(shí)：孔的四周凸起或者銅箔起翹或者分層；孔與孔間有裂紋；孔位置偏或者孔本身不垂直； 2. 毛刺大； 3. 斷面粗糙 4. 沖制的印制板成鍋底形翹曲； 5. 廢料上跳； 6. 廢料堵塞。 其原因如下：1. 沖床的沖裁力、剛性是否足夠； 2. 模具設(shè)計(jì)是否合理，剛性是否足夠； 3. 凸、凹模的及導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工精度是否達(dá)到，安裝是否同心、垂直。配合間隙是否均勻。 4. 凸、凹的間隙過小或過大都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，是模具設(shè)計(jì)、加工、調(diào)試、使用中最重要的問題。 5. 凸、凹模刃口不允許圓角，倒角。凸模不允許有錐度，特別是沖孔時(shí)不論是正錐與倒錐都不允許。生產(chǎn)中要隨時(shí)注意凸、凹模刃口是否磨損。 6. 排料口是否

4、合理、阻力小。推料板，打料桿是否合理，力足夠。 7. 被沖板材厚度，基板的結(jié)合力、含膠量，與銅箔的結(jié)合力，予熱濕度與時(shí)間等也是沖裁質(zhì)量缺陷分析時(shí)要考慮的因素。 數(shù)控鉆銑工藝 銑的技術(shù)包括選擇，走刀方向、下刀點(diǎn)和定位方法。是保證銑加工精度的重要方面。走刀方向圖 銑刀的切入1，進(jìn)給的正向 2，進(jìn)給的反向 3，進(jìn)給的中性點(diǎn) 如圖所示，當(dāng)銑刀切入板材時(shí)，有一個(gè)被切削面總是迎著銑刀的切削刃，而另一面總是逆著銑刀的切削刃。前者，被加工面光潔，尺寸精度高。主軸總是順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。所以不論是主軸固定工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)或是工作臺(tái)固定主軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)控銑床，在銑印制板的外部輪廓時(shí)，要采用逆時(shí)針方向走刀。這就是通常所說的逆銑。

5、定位方法和下刀點(diǎn) 定位方法可分為兩種；一是內(nèi)定位，二是外定位。定位問題，屬于機(jī)械工程的范疇。除上述的銑墊板、銷釘之外，定位方法也是很重要的，應(yīng)使操作者認(rèn)識(shí)。 內(nèi)定位是通用的方法。所謂內(nèi)定位是選擇印制板內(nèi)的安裝孔，插撥孔或其它非金屬化孔作為定位孔。孔的相對(duì)位置力求在對(duì)角線上并盡可能挑選大直徑的孔。實(shí)際證明：不能使用金屬化孔。因?yàn)榭變?nèi)鍍層厚度的差異會(huì)改變一個(gè)孔到另一個(gè)孔配合的一致性和質(zhì)量。還有，在保證印制板定位的條件下，銷釘數(shù)量愈少愈好。 下刀點(diǎn)和加工順序選擇的好，能使框架保持最大的強(qiáng)度。選擇的不好，框架變形而使印制板報(bào)廢。銑的工藝參數(shù) 用硬質(zhì)合金銑刀銑印制板外形，銑刀的切削速度為180270m/

6、min。計(jì)算公式如下：S=pdn/1000(m/min)式中：p：PI（3.1415927） d：銑刀直徑，mm n；銑刀轉(zhuǎn)速，r/min 與切削速度相匹配的是進(jìn)給。若進(jìn)給太低，由于磨擦熱使印制板材料軟化甚至溶化或燒焦，堵塞銑刀的排屑槽，切削無法進(jìn)行。如果進(jìn)給太快，銑刀磨損快，承受的徑向負(fù)荷大，讓刀量大，工作質(zhì)量差，尺寸不一致。如何判斷進(jìn)給的快慢呢？要考慮下述諸項(xiàng)：印制板材料，厚度，每疊塊數(shù)，鐵刀直徑、排屑槽。 只有低于額定負(fù)載，主軸馬達(dá)的轉(zhuǎn)速才能保持。負(fù)載增大，轉(zhuǎn)速下降，直至銑刀折斷。有兩種情況造成此結(jié)果：一是主軸馬達(dá)功率不足，二是每疊板數(shù)太多，切削負(fù)荷太大。通常疊板塊數(shù)不大于表推薦值。銑F

7、R4工藝參數(shù)銑刀直徑(mm)3.1752.41.6板材厚度(mm)疊板塊數(shù)進(jìn)給(m/min)轉(zhuǎn)速(r/min)疊板塊數(shù)進(jìn)給(m/min)轉(zhuǎn)速(r/min)疊板塊數(shù)進(jìn)給(m/min)轉(zhuǎn)速(r/min)0.892.032400061.272200041.02280001.642.032400031.272200020.76220002.432.032400021.021800010.76220003.021.522400010.761500010.6418000數(shù)控鉆數(shù)控銑定位 所謂數(shù)控銑的定位，就是用定位銷將待加工的印制板定位到銑床的工作臺(tái)上，從而方便、準(zhǔn)確地加工印制板外形。要求定位簡(jiǎn)單可靠，能

8、快速裝、卸板同時(shí)能排除切屑。定位方法有多種，如有的數(shù)銑床設(shè)計(jì)了往復(fù)式工作臺(tái)，當(dāng)一個(gè)工作臺(tái)在加工時(shí)，另一個(gè)工作臺(tái)裝、卸板。還有用兩套銑定位墊板的方法，當(dāng)一個(gè)銑定位墊板在數(shù)控銑工作臺(tái)上加工時(shí)，另一個(gè)銑定位墊板在平臺(tái)上裝、卸板。兩者交換只需幾秒鐘。 數(shù)控銑工作臺(tái)本身就是一塊定位板，它是一塊以銷釘定位，螺釘固定的鋁合金板。在每個(gè)數(shù)控銑的主軸之下工作臺(tái)面上有一孔一槽式定位系統(tǒng)。銑墊板實(shí)際上是中間定位夾具，有時(shí)稱為“軟定位”。要求其既能可靠的定位又能快速卸板，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。在銑外形之前，在銑墊板上預(yù)先銑出和印制板外形尺寸一樣的溝槽。一般，槽寬的尺寸是實(shí)際加工用銑刀直徑加0。5mm。槽深是2。

9、5mm。在加工過程中，它是銑刀運(yùn)動(dòng)軌跡的一條通路。由于吸塵器吸塵，在溝槽里產(chǎn)生一股氣流，排除切屑，使被加工更光潔，防止切屑堵塞銑刀排屑槽，降低鋒。加工時(shí)，要使銑刀伸進(jìn)溝槽1。52mm。這樣可防止由于銑刀連續(xù)切入板材使末端磨損，直徑減小以及由于銑刀制造允許的末端直徑減小等造成印制板加工尺寸的偏差。 在每個(gè)批量生產(chǎn)之前，在數(shù)控銑工作臺(tái)上裝好銑墊板，擰上新的尼龍螺紋塞。在螺紋塞上鉆孔，裝上定位銷即可使用。銑墊板上的排屑槽，銑的更深更寬一些，會(huì)更利于氣流暢通，排屑，使被加工表面更光潔。但是，卻減弱了支撐面，特別是排屑槽靠近定位銷時(shí)，將使定位不牢固。 大多數(shù)銑墊板采用非金屬層壓板。材料相對(duì)是軟的。當(dāng)銷釘

10、反復(fù)的裝、卸，定位孔磨損、擴(kuò)大。如半專用性、消耗性銑墊板就是在這樣的條件下工作的。 通常，銷釘在銑墊板上壓配，過盈量0.0050.01mm。如果是專用性銑墊板或采用高密纖維板作銑墊板，則采用更緊的配合為好。但半專用性銑墊板或消耗性銑墊板，過盈量大于0.007mm，在壓配銷釘時(shí)，有可能使銷孔內(nèi)的部分基材切下，形成深的槽或空隙。銷子反復(fù)的裝、卸，層壓板的銷孔也產(chǎn)生分層或碎裂。在銑印制板時(shí)，切銷力大部分由定位銷承受，這種側(cè)向壓力擠壓銷孔再加上孔內(nèi)缺陷，使銷釘一個(gè)一個(gè)的松動(dòng)偏斜。它直接影響印制板的外形尺寸，不能保證嚴(yán)格的公差。 定位銷直徑愈小，相對(duì)的偏斜量也愈大。所以，應(yīng)盡可能采用大直徑的孔作為定位孔

11、。定位銷直徑和偏斜量也直接影響生產(chǎn)率。例如，原定一疊四塊，一次可銑完。由于銷釘直徑小，偏斜量大，那么只好銑三塊，使效率降低25。 在加工過程中,定位銷應(yīng)緊密配合，使加工板可靠定位。而不應(yīng)靠膠粘帶或膠粘劑的幫助，因?yàn)檫@要花時(shí)間去粘接、固化。緊密配合也意味著嚴(yán)格的公差，銑多層板或高質(zhì)量雙面板也能保證精度。 通常，鉆頭直徑是下偏差，一般是00.005mm,有的是00.01mm。大多數(shù)非金屬層壓板，鉆孔后有一定的收縮量，一般為0.0050.007mm。這樣的下偏差為0.0050.01mm的孔配上標(biāo)準(zhǔn)銷釘，可產(chǎn)生0.005mm的過盈量。因而不必考慮特別的加工技術(shù)，也不必去逐個(gè)測(cè)量鉆頭直徑，挑選小直徑鉆頭

12、，就可以達(dá)到壓配合的要求，節(jié)省了時(shí)間。 例如，某種1.6mm厚的印制板，外形公差0.013mm，每次銑四塊一疊。鉆孔位置公差+/-0.025mm，鉆孔直徑差0.025mm，使用標(biāo)準(zhǔn)銷釘。那么裝、卸板困難，費(fèi)時(shí)間。因?yàn)橛锌赡苁逛N釘鎖緊在被銑板材里。本例指出銷釘與被板配合，要采用較松的滑配合。當(dāng)然，如果間隙太大，要影響加工精度和邊緣光潔。 數(shù)控鉆鉆孔質(zhì)量 印制板鉆孔的質(zhì)量缺陷，分為鉆孔缺陷和孔內(nèi)缺陷。鉆孔缺陷有偏孔、多孔、漏孔和孔徑錯(cuò)。以及斷鉆頭、堵孔、未鉆透?？變?nèi)缺陷：可分銅箔缺陷和基材缺陷銅箔的缺陷 1. 分層：與基板分離。 2. 釘頭：內(nèi)層毛刺。 3. 膩污：熱和機(jī)械的粘附層。 4. 毛刺：

13、鉆孔后留在表面的突出物。 5. 碎屑：機(jī)械性的粘附物。 6. 粗糙：機(jī)械性的粘附物。 基板缺陷 1. 分層：基板層間分離。 2. 空洞：增強(qiáng)纖維被撕開而留下的空腔。 3. 碎屑堆：堆積在空腔里碎屑。 4. 膩污：熱和機(jī)械的粘附層。 5. 松散纖維：未粘結(jié)牢的纖維。 6. 溝糟：樹脂上的條紋。 7. 來福線：螺旋形凹槽線。 數(shù)控鉆墊板 印制板鉆孔，使用上、下墊板有利于提高印制板的質(zhì)量、提高成品率。雖然，由于使用這種輔助材料有一定花費(fèi)，但由于上述原因，事實(shí)上是降低了成本。 對(duì)鉆孔用上墊板的要求是：有一定表面硬度防止鉆孔上表面毛刺。但又不能太硬而磨損鉆頭。要求上墊板本身成份不合樹脂，否則鉆孔時(shí)將膩污

14、孔。要求導(dǎo)熱系數(shù)大，能迅速將鉆孔時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，降低鉆孔溫度。要有一定的剛性防止提鉆時(shí)板材顫動(dòng)，又要有一定彈性當(dāng)鉆頭下鉆接觸的瞬間立即變形，使鉆頭精確地對(duì)準(zhǔn)被鉆孔的位置，保證鉆孔位置精度。如果上墊板表面又硬又滑，鉆頭可能打滑偏離原來的孔位。 目前國內(nèi)使用的上墊板主要時(shí).mm厚的酚醛紙膠板環(huán)氧玻璃布板和鋁箔如厚度.mm的LF2Y2(2號(hào)防銹鋁,半冷作硬化狀態(tài))或LF21Y(21號(hào)防銹鋁,冷作硬化狀態(tài))作為普通雙面板鉆孔的上墊板,效果較好,達(dá)到: 硬度適宜,可以防止鉆孔上表面毛刺; 鋁導(dǎo)熱性好,對(duì)鉆頭有一定散熱作用,能降低鉆孔溫度; 與酚醛板、環(huán)氧板相比較，不會(huì)因?yàn)樗瑯渲佄劭住?國外有一種

15、復(fù)合上墊板，其上、下兩層是0。06mm的鋁合金箔，中間層是純纖維質(zhì)的芯，總厚度是0。35mm。不難看出，這種結(jié)構(gòu)和材質(zhì)能滿足印制板鉆孔上墊板的要求，用于高質(zhì)量多層板的上墊板，其優(yōu)點(diǎn)是： 提高了鉆孔質(zhì)量； 保證了孔位精度； 延長了鉆頭壽命。 為適宜鉆小孔和鉆SMT或FPT板的孔，相應(yīng)的將復(fù)合上墊板的厚度減到0.16mm，成為薄復(fù)合上墊板。 數(shù)控鉆鉆頭 鉆頭參數(shù)要注意下述6點(diǎn)1. 鉆頭的種類與幾何形狀 2. 材質(zhì) 3. 拿刀與放刀 4. 精度 5. 表面粗糙度 6. 重磨次數(shù) 鉆頭的種類與結(jié)構(gòu) 印制板鉆孔用鉆頭有直柄麻花鉆頭、定柄麻花鉆頭和鏟形鉆頭。直柄麻花鉆頭大都用于單頭鉆床，鉆較簡(jiǎn)單的印制板或

16、單面板，鉆孔深度可達(dá)鉆頭直徑的10倍。在基板疊層不高的情況下，使用鉆套可避免鉆偏。 在“Y“范圍內(nèi)，裂紋、缺口、氣孔和其它表面缺陷深度不大于0.0127mm，寬度不大于0.0254mm。在“X“1。5直徑范圍內(nèi)，不允許有裂紋，缺口和氣孔。 定柄鉆頭的特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換鉆頭。定位精度高，不需要使用鉆套。大螺旋角，排屑速度快，適于高速切削。在排屑槽全長范圍內(nèi)，鉆頭直徑是一個(gè)倒錐，鉆削時(shí)與孔壁的磨擦小，鉆孔質(zhì)量較高。鉆柄直徑有2，3，和3.175三種。鉆頭材料 印制板鉆孔用鉆頭一般都采用硬質(zhì)合金，因?yàn)榄h(huán)氧玻璃布復(fù)銅箔板對(duì)刀具的磨損特別快。所謂硬質(zhì)合金是以碳化鎢粉末為基體，以鈷粉作粘結(jié)劑經(jīng)加壓、燒結(jié)

17、而成。通常含碳化鎢94，含鈷6。由于其硬度很高，非常耐磨，有一定強(qiáng)度，適于高速切削。但韌性差，非常脆，為了改善硬質(zhì)合金的性能，有的采用在碳化基體上化學(xué)汽相沉積一層57m的特硬碳化鈦（TIC）或氮化鈦（TIN），使其具有更高的硬度。有的用離子注入技術(shù)，將鈦、氮、和碳注入其基體一定的深度，不但提高了硬度和強(qiáng)度而且在鉆頭重磨時(shí)這些注入成份還能內(nèi)遷。還有的用物理方法在鉆頭頂部生成一層金剛石膜，極大的提高了鉆頭的硬度與耐磨性。 硬質(zhì)合金的硬度與強(qiáng)度，不僅和碳化鎢與鈷的配比有關(guān)，也與粉末的顆粒有關(guān)。超微細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金鉆頭，其碳化鎢相晶粒的平均尺寸在1m以下。這種鉆頭，不僅硬度高而且抗壓和抗彎強(qiáng)度都提高了

18、。鉆頭的使用1. 鉆頭應(yīng)裝在特制的包裝盒里，避免振動(dòng)相互碰撞。 2. 使用時(shí)，從包裝盒里取出鉆頭應(yīng)即裝到主軸的彈簧夾頭里或自動(dòng)更換鉆頭的刀具庫里。用完隨即放回到包裝盒里。 3. 測(cè)量鉆頭直徑要用工具顯微鏡等非接觸式測(cè)量儀器，避免切削刃與機(jī)械式測(cè)量儀接觸而被碰傷。 4. 鉆頭裝到主軸上的伸長度要調(diào)整一致，多主軸鉆床更要注意這一點(diǎn)。 5. 用40倍立體顯微鏡檢查鉆頭切削刃的磨損。 6. 要經(jīng)常檢查主軸和彈簧夾頭的同心度。 7. 定柄鉆頭在彈簧夾頭上的夾持長度為鉆柄直徑的45倍才能夾牢。 8. 要經(jīng)常檢查主軸壓腳。壓腳接觸面要水平且與主軸垂直?；瀵B層包括上、下墊板要在鉆床的工作臺(tái)上的一孔一槽式定位

19、系統(tǒng)中定位牢、放平。使用膠粘帶使鉆頭粘附切屑，造成排屑困難。 9. 訂購廠商的鉆頭，入廠檢驗(yàn)時(shí)要抽檢其4是否符合規(guī)定。并100的用1015倍的顯微鏡檢查其缺口、擦傷和裂紋。 10. 鉆頭適時(shí)重磨，可增加鉆頭的重磨次數(shù)，延長鉆頭壽命。通常，用工具顯微鏡測(cè)量，在兩條主切削刃全長內(nèi)，磨損深度應(yīng)小于0。2mm。重磨時(shí)要磨去。mm。定柄鉆頭可重磨次，鏟形鉆頭可重磨次。 11. 當(dāng)完全由于磨損，其磨損直徑與原來相比較減小時(shí)，則鉆頭廢。 數(shù)控鉆鉆床 對(duì)數(shù)控鉆床的功能、性能、特性要有深入的了解，并特別注意其可靠性、備件保證情況及維修服務(wù)。尤其注意以下7點(diǎn)：1. 數(shù)控鉆床的剛性振動(dòng) 2. 鉆軸的剛性、振動(dòng)轉(zhuǎn)速

20、3. 位置精度與重復(fù)定位精度 4. Z軸進(jìn)給速率 5. 彈簧夾頭精度 6. 吸塵器 7. 空壓機(jī)：氣壓和氣量適宜，無水、無油。 數(shù)控鉆床發(fā)展有如下幾個(gè)特點(diǎn)與趨勢(shì)：1. 為使之有足夠的剛性與穩(wěn)定性，避免微小的振動(dòng)，大都采用笨重的大理石床身。 2. X與Y重疊工作臺(tái)，向X、Y分離發(fā)展，使其重量減輕，速度提高，穩(wěn)定性增強(qiáng)。 3. 多重鉆軸的機(jī)器發(fā)展為采用每個(gè)Z軸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。 4. X、Y由滾珠絲杠、直流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)向X、Y由滾珠絲杠，交流伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)展。使之動(dòng)力更強(qiáng)，工作臺(tái)運(yùn)行速度達(dá)2025m/min。 5. 位置精度測(cè)量與反饋系統(tǒng)由磁尺向光柵發(fā)展，其分辨率高且穩(wěn)定。 6. X、Y導(dǎo)向，逐漸由滾動(dòng)導(dǎo)

21、軌代替氣浮導(dǎo)向的趨勢(shì)。其穩(wěn)定性，剛性都好。 7. 鉆床主軸逐漸都采用空氣軸承的，高轉(zhuǎn)速鉆軸，轉(zhuǎn)速高達(dá)80000轉(zhuǎn)分120000轉(zhuǎn)分。適用的鉆頭直徑范圍0.16.35mm每分鐘下鉆高達(dá)500次。 8. 刀具管理包括自動(dòng)換鉆頭，有的高達(dá)600只鉆頭。斷鉆頭自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。激光檢測(cè)鉆頭直徑，長度和徑向跳動(dòng)。 9. 一孔一槽式定系統(tǒng)采用氣動(dòng)夾緊。多家數(shù)控鉆床制造廠商還發(fā)展了自動(dòng)上、下料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上料，定位夾緊，自動(dòng)下料。采用了氣動(dòng)銷釘定位及蘑菇狀氣動(dòng)夾緊裝置。 10. CNC控制系統(tǒng)趨向標(biāo)準(zhǔn)化，功能更強(qiáng)，存儲(chǔ)量更大并向DNC發(fā)展。即數(shù)據(jù)的傳輸，控制由一臺(tái)中央處理機(jī)管理多臺(tái)數(shù)控鉆床。 11. 國際上數(shù)控鉆床已達(dá)到非常高的水平，其鉆軸分兩種：一種是空氣軸承的鉆軸最高 轉(zhuǎn)速11萬轉(zhuǎn)分甚至高達(dá)12萬轉(zhuǎn)分。另一種是滾動(dòng)承的鉆軸最高轉(zhuǎn)速80000轉(zhuǎn)分。可自動(dòng)換刀120把以上。論金屬表面的預(yù)備處理技術(shù) 為滿足當(dāng)今苛刻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，印制電路板表面狀態(tài)是個(gè)極為關(guān)鍵的因素。因此，各國制造商花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢，采用去毛刺、清潔、刷光和研磨等手段來調(diào)整金屬表面狀態(tài)。在表面調(diào)整所有的材料中，非編織產(chǎn)品使用效果最好。當(dāng)非編織材料用于各