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《pcb高速數(shù)控鉆床設(shè)計方法探析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、PCB高速數(shù)控鉆床設(shè)計方法探析【摘要】本文在印刷電路板高速數(shù)控鉆床詳細分析基礎(chǔ)上，研究了印刷電路板高速數(shù)控鉆床的功能定位，提出了進行總體布局主要考慮的因素、整體布局方案和設(shè)計方案，分析了鉆床的整體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，研究了鉆床的整個設(shè)計過程，這對于設(shè)計制造出高水平印刷電路板高速數(shù)控鉆床至關(guān)重要。一、功能定位分析印刷電路板高速數(shù)控鉆床是具有國際先進水平，用于高速鉆削印刷電路板的電子設(shè)備。一個企業(yè)在開發(fā)一種新的印刷電路板高速數(shù)控鉆床之初，需要綜合考慮國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能特點、技術(shù)參數(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)水平等，并要考慮到設(shè)
2、備在市場上的實際應(yīng)用范圍和應(yīng)用地域等。本文結(jié)合作者幾年的印刷電路板高速數(shù)控鉆床學(xué)習(xí)經(jīng)驗，提出印刷電路板高速數(shù)控鉆床的設(shè)計淺論，與君共勉。首先確定印刷電路板高速數(shù)控鉆床應(yīng)具有的功能，具體如下：(1)印刷電路板高速數(shù)控鉆床用于印刷電路板微小孔的加工，鉆孔直徑范圍需要確定。(2)為了滿足鉆孔加工，印刷電路板鉆孔機床需要滿足以下幾個運動：第一，相互垂直的XY兩個方向的直線運動，實現(xiàn)XY的定位。第二，垂直于XY平面的Z方向的直線運動以實現(xiàn)鉆孔過程。第三，鉆頭的高速旋轉(zhuǎn)運動時切削的主運動。第四，鉆孔的輔助運動，包括換刀
3、運動、刀具檢測運動等。具體過程如下：鉆孔時，印刷電路板高速數(shù)控鉆床首先通過數(shù)控系統(tǒng)進行文件處理，即將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為該機床系統(tǒng)能夠接收的數(shù)據(jù)格式，并對之進行編輯、優(yōu)化，直至成為正式的加工文件。然后通過數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送鉆孔命令，進行鉆孔。鉆孔過程較為簡單，當驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動XY軸到達目標點時，z向下鉆機構(gòu)實現(xiàn)下鉆動作。鉆孔過程中還要進行自動換刀和刀具檢測等鉆孔輔助運動，這一運動比較復(fù)雜，要經(jīng)過以下過程：第N-1庫區(qū)鉆孔完畢-開始換刀-Z軸回零-機械手抓刀（刀庫）-機械手放刀（刀盤1）-主軸放刀（刀盤2）-刀具偵測-機械
4、手抓刀（刀盤2）-機械手放刀（刀庫）-主軸抓刀（刀盤1）-主軸對刀-換刀完畢-第N庫區(qū)鉆孔開始。（3）為了提高鉆孔精度，三軸均安裝高精度的光柵尺以實現(xiàn)全閉環(huán)控制，并且控制每次的進給量為預(yù)先設(shè)定值。（4）在印刷電路板鉆削過程中，由于鉆頭與工件的相互作用會產(chǎn)生軸向力和扭矩，力的大小與鉆削參數(shù)密切相關(guān)，直接影響鉆頭壽命、孔壁質(zhì)量等，嚴重的會造成加工中鉆頭和工件的報廢，因此根據(jù)鉆削過程中受力的大小來優(yōu)化鉆削加工參數(shù)，這對于降低印刷電路板的鉆孔加工成本具有重要意義，所以所開發(fā)鉆床需要具備測定鉆削力的功能，而要實現(xiàn)這一
5、功能，需要綜合考慮力傳感器的安裝位置和安裝方法，并且不能以犧牲鉆床的主要功能為代價。(5)目前市場上的印刷電路板高速數(shù)控鉆床除了鉆削外，大多還具備銃削等多種功能。為了能夠滿足印刷電路板高速數(shù)控鉆床的基本功能和擴充功能，同時為了滿足不同孔徑的加工需要和提高鉆床利用率，設(shè)備要具備快速更換主軸的功能，而不是像大多數(shù)生產(chǎn)中那樣主軸固定后就不再更換或者很難更換。(6)印刷電路板高速數(shù)控鉆床對微小孔的能力要求很苛刻，特別是在加工雙面板、多層板、電腦芯片等小型化、柔性化產(chǎn)品時，要求最小鉆孔直徑在0.lnrn甚至更小，鉆頭
6、極易折斷和磨損。鉆孔過程中一旦出現(xiàn)斷針，可以立即采取停機等措施，并且進行故障報警，提示斷針所處位置，這樣便可以防止造成更大的浪費。因此所設(shè)計的鉆床還應(yīng)具有斷針檢測功能。(7)印刷電路板高速數(shù)控鉆床在鉆孔時，會產(chǎn)生由于人為疏忽因素導(dǎo)致抓取錯誤直徑的鉆頭，造成加工瑕疵品或者報廢品；另外還會由于鉆頭的過度磨損，造成鉆頭直徑和長度的減小，進而造成鉆孔質(zhì)量下降等。所以印刷電路板高速數(shù)控鉆床應(yīng)該具有刀長檢測功能，對鉆頭進行及時檢測，并且可以通過加工軟件檢錯處理的措施，實現(xiàn)先前準備刀具需要與加工軟件所設(shè)定的尺寸相符才能進
7、行加工作業(yè)。(8)印刷電路板上有大小不同的孔，這決定了加工前需要配備大量的鉆頭，有時多達幾百支。加工過程中，為了提高效率，機器要具有自動更換鉆頭的功能。(5)為了降低振動對機器的影響、提高鉆孔機的動力學(xué)性能、減小慣性力和提高鉆床的剛度，在進行鉆床設(shè)計時,要合理規(guī)劃鉆孔機的動靜質(zhì)量分配，這就要求加大運動部件的質(zhì)量、減小移動部件質(zhì)量和使機械結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單。二、整體布局分析在滿足印刷電路板數(shù)控鉆床功能和需求的前提下，在進行整體布局時，還要考慮以下幾個方面：(1)Z軸頻繁的往復(fù)運動(400次/分鐘)、XY定位速度
8、高且間斷工作，印刷電路板的孔距比較小、運動距離短、XY軸的運動時間還可與鉆頭離開印刷電路板的快進快退時間重合，這直接決定了鉆床布局時要考慮質(zhì)量的分配問題。(2)印刷電路板的尺寸和形狀直接決定工作臺的尺寸與導(dǎo)軌的布局。例如加工的印刷電路板尺寸越長，要求工作臺同一方向的尺寸就越大，連接工作臺的滑板、滑塊以及兩導(dǎo)軌間的跨距也就越大。因此印刷電路板的尺寸和形狀也是直接影響鉆床布局的決定性因素。(3)要考慮便于觀察加工過程
