数控钻--PCB冲裁

1、数控钻PCB冲裁 印制板下料，孔和外形加工都可采用模具冲裁的方法。冲孔；生产批量大，孔的种类和数量多而形状复杂的单面纸基板和双面非金属化孔的环氧玻璃布基板，通常采用一付或几付模具冲孔。外形加工：印制板生产批量大的单面板和双面板的外形，通常采用模具冲。根据印制板的尺寸大小，可分为上落料模和下落料模。复合加工：印制板的孔与孔，孔与外形之间要求精度高，同时为了缩短制造周期，提高生产率，采用复合模同时加工单面板的孔和外形。用模具加工印制板，关键是模具的设计、加工，需要专业技术知识，除此之外，模具的安装与调试也十分重要。1. 根据模具设计计算的冲裁力，模具的大小，闭合高度等选择冲床（包括类型，吨位）。

2、2. 开动冲床，全面检查包括离合器、刹车，滑块等各部分是否正常，操作机构是否可靠，决无连冲现象。 3. 冲模下的垫铁，一般是2块，必须在磨床上同时磨出，确保模具安装平行、垂直。垫铁放置的闰置即不防碍落料同时又要尽可能靠近模具中心。 4. 要准备几套压板及T形头压板螺钉，以便与模具对应使用。压板前端不能碰到下模直壁。各接触面之间应垫砂布，螺钉必须拧紧。 5. 模具安装时要十分注意下模上的螺钉、螺母不要碰到上模（上模下降，闭合）。 6. 调整模具时尽可能用手动，而不要机动。 7. 为改善基材的冲裁性能，纸基板要予热。其温度以7090为好。 模具冲裁印制板的孔与外形，其质量缺陷有下述几种：1. 冲孔

3、时：孔的四周凸起或者铜箔起翘或者分层；孔与孔间有裂纹；孔位置偏或者孔本身不垂直； 2. 毛刺大； 3. 断面粗糙 4. 冲制的印制板成锅底形翘曲； 5. 废料上跳； 6. 废料堵塞。 其原因如下：1. 冲床的冲裁力、刚性是否足够； 2. 模具设计是否合理，刚性是否足够； 3. 凸、凹模的及导柱、导套的加工精度是否达到，安装是否同心、垂直。配合间隙是否均匀。 4. 凸、凹的间隙过小或过大都会产生质量缺陷，是模具设计、加工、调试、使用中最重要的问题。 5. 凸、凹模刃口不允许圆角，倒角。凸模不允许有锥度，特别是冲孔时不论是正锥与倒锥都不允许。生产中要随时注意凸、凹模刃口是否磨损。 6. 排料口是否

4、合理、阻力小。推料板，打料杆是否合理，力足够。 7. 被冲板材厚度，基板的结合力、含胶量，与铜箔的结合力，予热湿度与时间等也是冲裁质量缺陷分析时要考虑的因素。 数控钻铣工艺 铣的技术包括选择，走刀方向、下刀点和定位方法。是保证铣加工精度的重要方面。走刀方向图 铣刀的切入1，进给的正向 2，进给的反向 3，进给的中性点 如图所示，当铣刀切入板材时，有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃，而另一面总是逆着铣刀的切削刃。前者，被加工面光洁，尺寸精度高。主轴总是顺时针方向转动。所以不论是主轴固定工作台运动或是工作台固定主轴运动的数控铣床，在铣印制板的外部轮廓时，要采用逆时针方向走刀。这就是通常所说的逆铣。

5、定位方法和下刀点 定位方法可分为两种；一是内定位，二是外定位。定位问题，属于机械工程的范畴。除上述的铣垫板、销钉之外，定位方法也是很重要的，应使操作者认识。 内定位是通用的方法。所谓内定位是选择印制板内的安装孔，插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。孔的相对位置力求在对角线上并尽可能挑选大直径的孔。实际证明：不能使用金属化孔。因为孔内镀层厚度的差异会改变一个孔到另一个孔配合的一致性和质量。还有，在保证印制板定位的条件下，销钉数量愈少愈好。 下刀点和加工顺序选择的好，能使框架保持最大的强度。选择的不好，框架变形而使印制板报废。铣的工艺参数 用硬质合金铣刀铣印制板外形，铣刀的切削速度为180270m/

6、min。计算公式如下：S=pdn/1000(m/min)式中：p：PI（3.1415927） d：铣刀直径，mm n；铣刀转速，r/min 与切削速度相匹配的是进给。若进给太低，由于磨擦热使印制板材料软化甚至溶化或烧焦，堵塞铣刀的排屑槽，切削无法进行。如果进给太快，铣刀磨损快，承受的径向负荷大，让刀量大，工作质量差，尺寸不一致。如何判断进给的快慢呢？要考虑下述诸项：印制板材料，厚度，每叠块数，铁刀直径、排屑槽。 只有低于额定负载，主轴马达的转速才能保持。负载增大，转速下降，直至铣刀折断。有两种情况造成此结果：一是主轴马达功率不足，二是每叠板数太多，切削负荷太大。通常叠板块数不大于表推荐值。铣F

7、R4工艺参数铣刀直径(mm)3.1752.41.6板材厚度(mm)叠板块数进给(m/min)转速(r/min)叠板块数进给(m/min)转速(r/min)叠板块数进给(m/min)转速(r/min)0.892.032400061.272200041.02280001.642.032400031.272200020.76220002.432.032400021.021800010.76220003.021.522400010.761500010.6418000数控钻数控铣定位 所谓数控铣的定位，就是用定位销将待加工的印制板定位到铣床的工作台上，从而方便、准确地加工印制板外形。要求定位简单可靠，能

8、快速装、卸板同时能排除切屑。定位方法有多种，如有的数铣床设计了往复式工作台，当一个工作台在加工时，另一个工作台装、卸板。还有用两套铣定位垫板的方法，当一个铣定位垫板在数控铣工作台上加工时，另一个铣定位垫板在平台上装、卸板。两者交换只需几秒钟。 数控铣工作台本身就是一块定位板，它是一块以销钉定位，螺钉固定的铝合金板。在每个数控铣的主轴之下工作台面上有一孔一槽式定位系统。铣垫板实际上是中间定位夹具，有时称为“软定位”。要求其既能可靠的定位又能快速卸板，减少辅助时间，提高生产效率。在铣外形之前，在铣垫板上预先铣出和印制板外形尺寸一样的沟槽。一般，槽宽的尺寸是实际加工用铣刀直径加0。5mm。槽深是2。

9、5mm。在加工过程中，它是铣刀运动轨迹的一条通路。由于吸尘器吸尘，在沟槽里产生一股气流，排除切屑，使被加工更光洁，防止切屑堵塞铣刀排屑槽，降低锋。加工时，要使铣刀伸进沟槽1。52mm。这样可防止由于铣刀连续切入板材使末端磨损，直径减小以及由于铣刀制造允许的末端直径减小等造成印制板加工尺寸的偏差。 在每个批量生产之前，在数控铣工作台上装好铣垫板，拧上新的尼龙螺纹塞。在螺纹塞上钻孔，装上定位销即可使用。铣垫板上的排屑槽，铣的更深更宽一些，会更利于气流畅通，排屑，使被加工表面更光洁。但是，却减弱了支撑面，特别是排屑槽靠近定位销时，将使定位不牢固。 大多数铣垫板采用非金属层压板。材料相对是软的。当销钉

10、反复的装、卸，定位孔磨损、扩大。如半专用性、消耗性铣垫板就是在这样的条件下工作的。 通常，销钉在铣垫板上压配，过盈量0.0050.01mm。如果是专用性铣垫板或采用高密纤维板作铣垫板，则采用更紧的配合为好。但半专用性铣垫板或消耗性铣垫板，过盈量大于0.007mm，在压配销钉时，有可能使销孔内的部分基材切下，形成深的槽或空隙。销子反复的装、卸，层压板的销孔也产生分层或碎裂。在铣印制板时，切销力大部分由定位销承受，这种侧向压力挤压销孔再加上孔内缺陷，使销钉一个一个的松动偏斜。它直接影响印制板的外形尺寸，不能保证严格的公差。 定位销直径愈小，相对的偏斜量也愈大。所以，应尽可能采用大直径的孔作为定位孔

11、。定位销直径和偏斜量也直接影响生产率。例如，原定一叠四块，一次可铣完。由于销钉直径小，偏斜量大，那么只好铣三块，使效率降低25。 在加工过程中,定位销应紧密配合，使加工板可靠定位。而不应靠胶粘带或胶粘剂的帮助，因为这要花时间去粘接、固化。紧密配合也意味着严格的公差，铣多层板或高质量双面板也能保证精度。 通常，钻头直径是下偏差，一般是00.005mm,有的是00.01mm。大多数非金属层压板，钻孔后有一定的收缩量，一般为0.0050.007mm。这样的下偏差为0.0050.01mm的孔配上标准销钉，可产生0.005mm的过盈量。因而不必考虑特别的加工技术，也不必去逐个测量钻头直径，挑选小直径钻头

12、，就可以达到压配合的要求，节省了时间。 例如，某种1.6mm厚的印制板，外形公差0.013mm，每次铣四块一叠。钻孔位置公差+/-0.025mm，钻孔直径差0.025mm，使用标准销钉。那么装、卸板困难，费时间。因为有可能使销钉锁紧在被铣板材里。本例指出销钉与被板配合，要采用较松的滑配合。当然，如果间隙太大，要影响加工精度和边缘光洁。 数控钻钻孔质量 印制板钻孔的质量缺陷，分为钻孔缺陷和孔内缺陷。钻孔缺陷有偏孔、多孔、漏孔和孔径错。以及断钻头、堵孔、未钻透。孔内缺陷：可分铜箔缺陷和基材缺陷铜箔的缺陷 1. 分层：与基板分离。 2. 钉头：内层毛刺。 3. 腻污：热和机械的粘附层。 4. 毛刺：

13、钻孔后留在表面的突出物。 5. 碎屑：机械性的粘附物。 6. 粗糙：机械性的粘附物。 基板缺陷 1. 分层：基板层间分离。 2. 空洞：增强纤维被撕开而留下的空腔。 3. 碎屑堆：堆积在空腔里碎屑。 4. 腻污：热和机械的粘附层。 5. 松散纤维：未粘结牢的纤维。 6. 沟糟：树脂上的条纹。 7. 来福线：螺旋形凹槽线。 数控钻垫板 印制板钻孔，使用上、下垫板有利于提高印制板的质量、提高成品率。虽然，由于使用这种辅助材料有一定花费，但由于上述原因，事实上是降低了成本。 对钻孔用上垫板的要求是：有一定表面硬度防止钻孔上表面毛刺。但又不能太硬而磨损钻头。要求上垫板本身成份不合树脂，否则钻孔时将腻污

14、孔。要求导热系数大，能迅速将钻孔时产生的热量带走，降低钻孔温度。要有一定的刚性防止提钻时板材颤动，又要有一定弹性当钻头下钻接触的瞬间立即变形，使钻头精确地对准被钻孔的位置，保证钻孔位置精度。如果上垫板表面又硬又滑，钻头可能打滑偏离原来的孔位。 目前国内使用的上垫板主要时.mm厚的酚醛纸胶板环氧玻璃布板和铝箔如厚度.mm的LF2Y2(2号防锈铝,半冷作硬化状态)或LF21Y(21号防锈铝,冷作硬化状态)作为普通双面板钻孔的上垫板,效果较好,达到: 硬度适宜,可以防止钻孔上表面毛刺; 铝导热性好,对钻头有一定散热作用,能降低钻孔温度; 与酚醛板、环氧板相比较，不会因为所含树脂而腻污孔。 国外有一种

15、复合上垫板，其上、下两层是0。06mm的铝合金箔，中间层是纯纤维质的芯，总厚度是0。35mm。不难看出，这种结构和材质能满足印制板钻孔上垫板的要求，用于高质量多层板的上垫板，其优点是： 提高了钻孔质量； 保证了孔位精度； 延长了钻头寿命。 为适宜钻小孔和钻SMT或FPT板的孔，相应的将复合上垫板的厚度减到0.16mm，成为薄复合上垫板。 数控钻钻头 钻头参数要注意下述6点1. 钻头的种类与几何形状 2. 材质 3. 拿刀与放刀 4. 精度 5. 表面粗糙度 6. 重磨次数 钻头的种类与结构 印制板钻孔用钻头有直柄麻花钻头、定柄麻花钻头和铲形钻头。直柄麻花钻头大都用于单头钻床，钻较简单的印制板或

16、单面板，钻孔深度可达钻头直径的10倍。在基板叠层不高的情况下，使用钻套可避免钻偏。 在“Y“范围内，裂纹、缺口、气孔和其它表面缺陷深度不大于0.0127mm，宽度不大于0.0254mm。在“X“1。5直径范围内，不允许有裂纹，缺口和气孔。 定柄钻头的特点是能实现自动更换钻头。定位精度高，不需要使用钻套。大螺旋角，排屑速度快，适于高速切削。在排屑槽全长范围内，钻头直径是一个倒锥，钻削时与孔壁的磨擦小，钻孔质量较高。钻柄直径有2，3，和3.175三种。钻头材料 印制板钻孔用钻头一般都采用硬质合金，因为环氧玻璃布复铜箔板对刀具的磨损特别快。所谓硬质合金是以碳化钨粉末为基体，以钴粉作粘结剂经加压、烧结

17、而成。通常含碳化钨94，含钴6。由于其硬度很高，非常耐磨，有一定强度，适于高速切削。但韧性差，非常脆，为了改善硬质合金的性能，有的采用在碳化基体上化学汽相沉积一层57m的特硬碳化钛（TIC）或氮化钛（TIN），使其具有更高的硬度。有的用离子注入技术，将钛、氮、和碳注入其基体一定的深度，不但提高了硬度和强度而且在钻头重磨时这些注入成份还能内迁。还有的用物理方法在钻头顶部生成一层金刚石膜，极大的提高了钻头的硬度与耐磨性。 硬质合金的硬度与强度，不仅和碳化钨与钴的配比有关，也与粉末的颗粒有关。超微细颗粒的硬质合金钻头，其碳化钨相晶粒的平均尺寸在1m以下。这种钻头，不仅硬度高而且抗压和抗弯强度都提高了

18、。钻头的使用1. 钻头应装在特制的包装盒里，避免振动相互碰撞。 2. 使用时，从包装盒里取出钻头应即装到主轴的弹簧夹头里或自动更换钻头的刀具库里。用完随即放回到包装盒里。 3. 测量钻头直径要用工具显微镜等非接触式测量仪器，避免切削刃与机械式测量仪接触而被碰伤。 4. 钻头装到主轴上的伸长度要调整一致，多主轴钻床更要注意这一点。 5. 用40倍立体显微镜检查钻头切削刃的磨损。 6. 要经常检查主轴和弹簧夹头的同心度。 7. 定柄钻头在弹簧夹头上的夹持长度为钻柄直径的45倍才能夹牢。 8. 要经常检查主轴压脚。压脚接触面要水平且与主轴垂直。基板叠层包括上、下垫板要在钻床的工作台上的一孔一槽式定位

19、系统中定位牢、放平。使用胶粘带使钻头粘附切屑，造成排屑困难。 9. 订购厂商的钻头，入厂检验时要抽检其4是否符合规定。并100的用1015倍的显微镜检查其缺口、擦伤和裂纹。 10. 钻头适时重磨，可增加钻头的重磨次数，延长钻头寿命。通常，用工具显微镜测量，在两条主切削刃全长内，磨损深度应小于0。2mm。重磨时要磨去。mm。定柄钻头可重磨次，铲形钻头可重磨次。 11. 当完全由于磨损，其磨损直径与原来相比较减小时，则钻头废。 数控钻钻床 对数控钻床的功能、性能、特性要有深入的了解，并特别注意其可靠性、备件保证情况及维修服务。尤其注意以下7点：1. 数控钻床的刚性振动 2. 钻轴的刚性、振动转速

20、3. 位置精度与重复定位精度 4. Z轴进给速率 5. 弹簧夹头精度 6. 吸尘器 7. 空压机：气压和气量适宜，无水、无油。 数控钻床发展有如下几个特点与趋势：1. 为使之有足够的刚性与稳定性，避免微小的振动，大都采用笨重的大理石床身。 2. X与Y重叠工作台，向X、Y分离发展，使其重量减轻，速度提高，稳定性增强。 3. 多重钻轴的机器发展为采用每个Z轴单独驱动。 4. X、Y由滚珠丝杠、直流伺服马达驱动向X、Y由滚珠丝杠，交流伺服马达驱动发展。使之动力更强，工作台运行速度达2025m/min。 5. 位置精度测量与反馈系统由磁尺向光栅发展，其分辨率高且稳定。 6. X、Y导向，逐渐由滚动导

21、轨代替气浮导向的趋势。其稳定性，刚性都好。 7. 钻床主轴逐渐都采用空气轴承的，高转速钻轴，转速高达80000转分120000转分。适用的钻头直径范围0.16.35mm每分钟下钻高达500次。 8. 刀具管理包括自动换钻头，有的高达600只钻头。断钻头自动监测系统。激光检测钻头直径，长度和径向跳动。 9. 一孔一槽式定系统采用气动夹紧。多家数控钻床制造厂商还发展了自动上、下料系统，实现了自动上料，定位夹紧，自动下料。采用了气动销钉定位及蘑菇状气动夹紧装置。 10. CNC控制系统趋向标准化，功能更强，存储量更大并向DNC发展。即数据的传输，控制由一台中央处理机管理多台数控钻床。 11. 国际上数控钻床已达到非常高的水平，其钻轴分两种：一种是空气轴承的钻轴最高 转速11万转分甚至高达12万转分。另一种是滚动承的钻轴最高转速80000转分。可自动换刀120把以上。论金属表面的预备处理技术 为满足当今苛刻的技术标准，印制电路板表面状态是个极为关键的因素。因此，各国制造商花费大量的时间和金钱，采用去毛刺、清洁、刷光和研磨等手段来调整金属表面状态。在表面调整所有的材料中，非编织产品使用效果最好。当非编织材料用于各