机械钻孔原理相关介绍

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因此在钻孔后采用下图所示简易磨刷机将板面毛刺刷除
三、设备
鑽孔机,一般以转速区分型号分爲10KRPM、20KRPM、30KRPM三種 機型。

設備各部分名稱及正面圖、 背面圖:
编号 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 A-9 B-1 B-2 B-3 B-4 C-1 C-2
異常現象:分離 發生原因:細砂輪進刀量太少造成。 對鑽孔影響: 1.定位性不佳 2.刀面磨損加速
不良刀面的原因及對於鑽孔的影響
異常現象:大角 發生原因: 1.十字交線與鑽頭刃邊之對位不正(刀刃對位不正確) 2.十字線之位置不正確(十字線設定錯誤) 對鑽孔影響: 1.嚴重大角,易造成刀面崩缺 2.輕微大角,反而有助於增長主刀刃磨耗壽命 因此部分廠商將鑽針做成5度大角增加鑽針壽命
钻针制作工艺(套接方式) :
製造流程 碳化鎢棒 裁切 接合 (PM) 無心研磨(一) 粗磨 及半精磨 精磨 無心研磨(二) 中檢 CNC 幾何切磨
洗淨
AOI 全檢 / 自動上 環 / 包裝
圖示
內容 碳化鎢裁切
以高温加熱將不鏽鋼柄與碳化鎢 鑽頭套接,冷却后紧箍 控制柄部直徑、真圓度、直筒度
磨鑽尖、肩部及鑽針直徑將鑽針 直徑磨至接近規格尺寸 將鑽針直徑磨至規格尺寸
合金鋼 20 ~ 25 銅合金 10 ~ 45
不銹鋼 25
標準鑽頭 27
(4)餘隙:用以消除鑽頭與工件之間的不必要接觸空間。 (5)餘隙直徑:為鑽頭之實體部份。 (6)鑽頭直徑:在鑽唇一點上量度之鑽頭邊緣之直徑。此直徑並非一成不變,
而由尖端向柄部逐漸縮小,成背斜度,通常長度每滿100mm,其 直徑減少約0.04 ~0.1mm。 (7)鑽尖 鑿刃:又稱為靜點,其中點必須與鑽軸中心相符合。若不在同一中心,則 鑽頭會產生搖動,易折斷,且所鑽之孔尺寸亦將擴大。 鑽唇:為一銳利之直邊,即為鑽頭之刀刃。 鑽尖角:為兩枚鑽唇之夾角。通常以118度為標準。
鑽邊:又有稱為邊刃者,係沿著鑽槽並緊臨鑽槽凸起之狹長部份,其對稱 兩點間之距離為鑽頭之實際直徑。鑽邊用於鑽切時,可導引鑽頭之 軸方向以及維護加工精度,同時可防止過度之摩擦,減少鑽身與孔 面之接觸寬度。
鑽腹:為鑽槽間實體之部分,其愈接近鑽柄處愈厚,以增強鑽頭。故當鑽 頭用短時,因鑽腹較大,鑿刃亦隨之加大,此時鑽切並非直正之切 削而是推除金屬,短鑽頭大鑿刃之鑽切將需要甚大之動力,結果產 生較大之切削熱,縮短鑽頭壽命。
圖示
內容 碳化鎢裁切、不鏽鋼柄制作
以高强度黏着剂將不鏽鋼柄 與碳化鎢鑽頭粘接 控制柄部直徑、真圓度、直 筒度 磨鑽尖、肩部及鑽針直徑將 鑽針直徑磨至接近規格尺寸 將鑽針直徑磨至規格尺寸
控制柄部直徑、真圓度、直 筒度 全檢鑽頭直徑, 錐度, 柄徑, 外觀抽檢同心度及真圓度 切磨出溝槽, 鑽尖面
超音波清洗
RPM = —————— π ×D
IPM = RPM ×Chipload
S.F.M:刀面切速(ft/min) Chipload:進刀量(mil/R)
五、物料
1、钻针
钻针结构构造图:
钻针构成要素及各部位名称: (1)鑽柄:鑽柄為夾持或帶動鑽頭之部份。 (2)鑽身
鑽槽:係沿鑽身軸向銑切成為直槽或螺旋槽者,有二槽、三槽及四槽等, 最常用之鑽頭為具有兩個螺旋槽之鑽頭,俗稱麻花鑽頭。
T1 X081291 Y 171888 X021333 Y-003998 X081291 Y-003998
(2)上料 按次序疊放各材料, 從下至上依次為機臺面 桔色板、木漿板、待鑽孔板材、鋁片 另在機臺備針區放上針盤
夾頭
(3)-(4)調程式-鑽孔作業 程式解析:
主軸運轉 各針直徑
輸入Down
第一支針作業 換第二支針作業
異常現象:長短腳 發生原因:
1.鑽頭槽(Bushing)定位不佳 2.萬象接頭平行度欠佳 3.鑽頭本身製程不良 對鑽孔影響: 1.定位性不佳 2.孔形不佳 3.嚴重時會擴孔或斷針
不良刀面的原因及對於鑽孔的影響
異常現象:缺口 發生原因:
1.皮帶打滑造成切削能力不足 2.砂輪切削能力不足 3.人為碰撞造成 對鑽孔影響: 1.孔壁品質不佳 2.主刀刃壽命銳減 3.切削力不足或強度減弱導至斷針
回刀速度R(m/min)=進刀速度F(m/min)*4
研磨次數:鑽針經過一定作業次數後,其到 達壽命極限,針頭鈍化或磨損無法使用。因 此通过研磨方式將針頭重新磨銳利,使之可 再次生産。能研磨的總次數由鑽針刃長決定, 當鑽針長度短到無法穿透板材時,也就不可 再研磨,直接報廢。
鑽孔相關應用參數公式: S.F.M ×12
六、品质管控
1、品质管控主要项目 (1)孔位精度(≦2mil):孔實際位置與程序標準坐標之間偏差。 (2)孔壁粗糙度(≦1mil):孔壁最大凹陷/突出處與平均線之間水平距離。 (3)釘頭(≦1.4mil):内層銅孔口邊緣包括突起的總寬度。 (4)毛刺(無):板面孔邊緣毛頭突起。 (5)断针率:在钻针寿命内非正常断废比率。
全自動光學檢查及包裝
A.有效刃長 6.5〉6.25
鑽針設計原理
B.芯厚倒錐
Βιβλιοθήκη Baidu
研磨一次-0.05mm MAX(研磨5次) : 至研五-0.25mm 排屑長0.5 mm↑
鋁板厚0.2 mm
PCB 1.6 mm*3
下鑽墊板深度 0.5 mm
倒錐角度小: 剛性好排屑差
Total : 6.25mm
C.溝巾比 巾
(2)
(3)
(4)
實際孔位 標準孔位
(1)
2、影响品质要因分析:
品质管控—影响加工的要因分析
不良項目
產生原因
不良影響
孔偏
鋁板折痕 斷針
機台RunOut過大 針頭鈍化 板面異物
孔破/短斷路
孔壁粗糙
釘頭 毛刺
集塵不良 針頭鈍化 參數不良
參數不良 針頭鈍化
作業結束
(5)檢驗
用標準孔徑、孔位的測試片輿板對照, 用輿孔徑對應的不同直徑测试针插入孔
檢验孔位有无偏移
中,確認鑽針是否用錯導致孔徑異常
(6)表面磨刷 因转针高速旋转及上下钻动,易将孔边缘铜层拉起,产生突起物 在电镀时被镀铜层包裹形成毛刺型孔边铜渣,甚至倒钩入孔内 此类铜渣会导致塞孔型孔破等品質異常。
異常現象:外弧 發生原因: 1.進刀架組角度設定太小 2.鑽頭本身切溝成型問題 對鑽孔影響: 主刀刃易造成崩缺
不良刀面的原因及對於鑽孔的影響
異常現象:大小面 發生原因:
1.鑽頭槽(Bushing)定位不佳 2.萬象接頭平行度欠佳 3.鑽頭本身製程不良 對鑽孔影響: 1.定位性不佳 2.孔形不佳 3.嚴重時會擴孔或斷針 4.主刀刃磨耗壽命銳減
类别 钻孔机 MC部份
计算机 侧
NC部份 附属 设备
名称 操作面板开关 紧急停止开关(EMG) 钻孔机电源开关 钻针释放开关
空压系统 信号灯 空压入口 主电源 集尘开关 显示屏幕(LCD) 计算机主机 键盘(KEYBOARD) 鼠标 油冷却机 備針區(針盤)
鑽孔機转轴解析
机台对环境的要求: 电力要求-
(3)螺旋角:螺旋角用以減少鑽頭之軸向推力及扭力矩,螺旋角之角度大時鑽 切阻力小,容易鑽切,但鑽頭強度減低,影響鑽頭之壽命。
一般螺旋角之大小如表:
工件材料 螺旋角 工件材料 螺旋角
軟鑄鐵 20 ~ 25 鋁合金 17 ~ 45
硬鑄鐵 20 ~ 25 鎂合金 10 ~ 45
碳鋼 20 ~ 25 鋅合金 10 ~ 45
Spindle Run Out
溫度壓力 OFFSET 計算 管子破損? 下鑽深度
(1)設Pin 内層製作綫路時在板邊緣蝕刻出三個靶標圖形 壓合後用X-Ray透視抓取内層圖形,對準該靶位打孔 鑽孔利用這三個孔套在設備臺面Pin釘上固定以便準確鑽孔 設三Pin定位以防作業員將板材放反 程式舉例如下:

溝巾比值小: 剛性好排屑差
UC鑽頭介紹
*UC特色介绍: 外型: a.減少邊刀與孔壁接觸之面積。 b.特殊幾何設計,用於多層板鑽孔時能夠有效地降低切削熱,
能解決多層板產生smear之問題。 c.改善钉头过大的情形。
成本考量之研磨次數: a.頭長之有效切削長度約為0.3mm以上。 b.每次研磨長度約0.05~0.10mm。 c.Straight Type可至研四。UC Type可至研三。
機械鑽孔制程
工艺原理 生产流程 设备 参数 物料 品质管控
一、原理
用机械转轴带动高强度钻针以高度旋转产生的切削力在材料上 钻出孔;
可选择不同直径钻针制作不同孔径; 机钻孔用于层间导通、插零件、散热等。
二、流程简介
1、普通多层板流程:
设Pin 将固定板材用的Pin钉置于机台工作面上
钻头主要部分作用分析:
结构部分
钻尖角
螺旋角
钻针
钻心厚 刃长
轉速
钻孔机 进刀速 退刀速
大 排屑好,毛边少 排屑好,但易磨損 剛性好,不易斷 易于再利用,但smear多 产能高,但孔壁粗糙 产能高,热量大 产能高,热量大
小 易断针,孔壁粗糙 剛性好,但孔壁粗糙 排屑好 剛性好,孔偏小 孔偏小 不易断针,孔偏小,但孔壁粗糙 孔壁粗糙
異常現象:小角 發生原因: 1.十字交線與鑽頭刃邊之對位不正(刀刃對位不正確) 2.十字線之位置不正確(十字線設定錯誤) 對鑽孔影響: 主刀刃磨耗壽命將銳減
不良刀面的原因及對於鑽孔的影響
異常現象:內彎 發生原因: 1.進刀架組角度設定太大 2.鑽頭本身切溝成型問題 對鑽孔影響: 主刀刃磨耗壽命將銳減
控制柄部直徑、真圓度、直筒度
全檢鑽頭直徑, 錐度, 柄徑, 外 觀抽檢同心度及真圓度 切磨出溝槽, 鑽尖面
超音波清洗
全自動光學檢查及包裝
钻针制作工艺(粘接方式) :
製造流程 碳化鎢棒 裁切 接合 (PM) 無心研磨(一) 粗磨 及半精磨 精磨 無心研磨(二) 中檢 CNC 幾何切磨
洗淨
AOI 全檢 / 自動上 環 / 包裝
四、参数设置
鑽孔製程依不同的板材需配合不同的加工條件,一般來說在切雙面板鑽 針的切線速度在150~180米/分,而進刀量為鑽部直徑的6~7%
切削速率V(m/min)=直徑D(m)*π *RPM(rev/min)
進刀速度F(m/min)=直徑D(m)*RPM(rev/min)*0.06
進刀量chip load(m/rev)=F(m/min)/RPM(rev/min)
上料
将垫板、板材依次套在Pin钉上定位好,并盖上盖板 将所有所需钻针依次排列在针盘内,并放在机台备针区域
调出程式 在机台控制电脑上通过网络选取所需作业程式
钻孔 调整好后所有物料、确认程式、参数后开始生产作业
检验 用菲林检验孔位有无偏移,用测试针确认孔直径是否钻错
表面磨刷 用小型手握式磨刷机将孔边缘突起毛刺清除
2、其它物料 (1)压板(盖板):目前以铝合金板为主(厚度0.2mm)。
用於防止壓力腳壓傷銅面,減少進孔性毛頭,減少鑽頭搖擺 使鑽尖容易定位、散熱。
(2)下垫板:主要为木质及纸浆材质为主,一般选择较软的酚醛树 脂板较理想。 用於防止鑽針刺透而傷及鑽針臺面,防止出孔口之毛頭,並 降低鑽尖處溫度,避免鑽頭扭斷。
电压:三相200V/50Hz、 功率:15KVA(18KVA:含集尘机) 气压要求压力:590--690 kPa(6.0—7.0kg/cm2 ) 流量:900 L/min 固体颗粒:Max.0.01 micron (.0004mil) 去油率:≥99.9999% 气管内径:19mm 溫濕度要求 温度:20±5℃ 湿度:50±10% 集尘要求 负压:140mm Hg 流量:4000 L/min 管径:75mm 地板表面安装需要的规格标准: 地板覆载强度:每平方米2,000公斤以上
盲孔钻针介紹
Counter Sink:盲鑽系列刀具,可獲得较好底部平整度 及角度。用于钻盲孔,成本比镭射钻孔低。
鑽針九大不良刀面及發生原因
1、重疊 2、分離 3、大角 4、小角 5、內彎
6、外弧 7、大小面 8、長短角 9、缺口
不良刀面的原因及對於鑽孔的影響
異常現象:重疊 發生原因:細砂輪進刀量過多造成。 對鑽孔影響: 1.定位性不佳 2.鑽孔時切削阻力增大
a.鑽頭貢獻度 b.研磨貢獻度 c.鋁板貢獻度 d.墊板貢獻度 e.PCB 貢獻度 f.機台貢獻度
鑽孔前注意事項
刃長規格確認 上環深度 & 邊刀缺口
刀面確認
刃長確認
不可有凹痕刮傷 四周膠帶要貼緊,中央不可鼓起
公差 < 0.3 mm 板彎板翹 ?
疊板不可有異物 板彎板翹 ?
震動感覺 壓力腳,夾頭 集塵力
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