關(guān)于數(shù)控鉆孔刀具纏屑技術(shù)的研究與應(yīng)用

矯曉麗

【摘要】機(jī)械鉆孔是機(jī)械加工的一個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、性能、壽命、穩(wěn)定性等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都起著非常重要的作用，無論是內(nèi)在的還是表面的，孔的質(zhì)量狀態(tài)都是不容忽視的，特別是在汽車、航空、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、安全性更是至關(guān)重要。對(duì)于線路板而言，孔主要起著連接、導(dǎo)通、固定的作用，孔的質(zhì)量狀態(tài)與加工能力往往很大程度上影響著行業(yè)的整體發(fā)展水平，因此，關(guān)于孔加工技術(shù)的研究，多年來一直是眾多工程技術(shù)人員研究的課題之一。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)品的突飛猛進(jìn)，手機(jī)、通訊、計(jì)算機(jī)、家用電器等走進(jìn)千家萬戶，并朝著質(zhì)量越來越輕、體積越來越小、功能越來越大的方向發(fā)展，這就要求線路板的孔徑要越來越小、線條要越來越細(xì)、線間距也要越來越小，這對(duì)于鉆孔加工技術(shù)來講，是一個(gè)契機(jī)，同時(shí)也是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，鉆頭纏屑問題是造成鉆孔產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的重要原因之一，鉆頭纏屑直接影響切削熱的散除、孔壁質(zhì)量狀態(tài)及外觀效果，這種現(xiàn)象隨刀具直徑不同而有所差異，一般情況下，刀徑越大，散熱越好，纏屑現(xiàn)象也越嚴(yán)重。本文主要從鉆屑的產(chǎn)生原理方面進(jìn)行深入剖析，并采取相應(yīng)措施改善的一個(gè)技術(shù)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】鉆孔程序；作業(yè)效率；線路板

1、前言

數(shù)控機(jī)床是按照事等編制好的加工程序自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行加工的高效自動(dòng)化設(shè)備，在數(shù)控機(jī)床上加工產(chǎn)品時(shí)，要把加工產(chǎn)品的全部工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)，以信息的形式記錄在控制介質(zhì)上，用控制介質(zhì)上的信息來控制機(jī)床，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全部加工過程。鉆頭是用來加工孔的主要工具，用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔叫鉆孔。各種零件的孔加工，除去一部分由車、鏜、銑等機(jī)床完成外，很大一部分是由鉗工利用鉆床和鉆孔工具（鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等）完成的。在鉆床上鉆孔時(shí)，一般情況下，鉆頭應(yīng)同時(shí)完成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)，即鉆頭繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（切削運(yùn)動(dòng)）；輔助運(yùn)動(dòng)，即鉆頭沿著軸線方向?qū)χぜ闹本€運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)），鉆孔時(shí)，主要由于鉆頭結(jié)構(gòu)上存在的缺點(diǎn)，影響加工質(zhì)量，加工精度一般在IT10級(jí)以下，表面粗糙度為Ra12.5μm左右、屬粗加工。由此可見，鉆頭的設(shè)計(jì)與選擇，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響，同時(shí)，鉆孔參數(shù)、鉆孔方法、工件狀態(tài)，都是構(gòu)成孔質(zhì)量的狀態(tài)的重要因素，所以，只要我們對(duì)這些因素進(jìn)行一定的研究與分析，掌握鉆屑產(chǎn)生的內(nèi)在規(guī)律，就能掌握并控制孔的質(zhì)量狀態(tài)，制定不同的鉆孔加工方案，真正達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)、優(yōu)化工藝、推動(dòng)企業(yè)進(jìn)步、促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的目的與效果。

2、鉆屑的產(chǎn)生機(jī)理分析

無論是金屬切削還是PCB切削，由于工件材質(zhì)、切削參數(shù)、切削方式的不同，切削過程中的切屑變形情況也就不同，由此生成的切屑種類自然多種多樣。根據(jù)切屑形成的機(jī)理與處理角度大體可分為帶狀屑、單元屑和崩碎屑等幾類，如何在實(shí)際鉆孔過程中避免出現(xiàn)長(zhǎng)度超過20mm以上的帶狀屑，對(duì)PCB數(shù)控鉆孔而言是保證鉆孔品質(zhì)、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵技術(shù)，因此，如何有效控制“帶狀屑”的長(zhǎng)度成為研究課題。刀具纏屑主要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，刀具的幾何角度設(shè)計(jì)、鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)、輔助加工條件等幾方面都是研究?jī)?nèi)容。在工件材質(zhì)一定的前提下，鉆頭螺旋角越大、鉆尖角越小，越容易形成帶狀屑，相反，螺旋角越小、鉆尖角越大，則刀尖鉆透銅箔需要的圈數(shù)越少，就越不易形成帶狀屑，如下圖所示，圖中：hD，切屑厚度；bD，切削層寬度；bD=αp/sinkr；hD=f/2*sinkr；h=αp/tankr：

鉆屑的長(zhǎng)短還與鉆孔參數(shù)、銅厚有很大關(guān)系，在工件材料、刀具幾何角度一定的前提下，鉆孔參數(shù)對(duì)屑的影響也很大，轉(zhuǎn)速越高、進(jìn)給越低，鉆屑就越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速越低、進(jìn)給越高，鉆屑就越短。在工件材質(zhì)一定的前提下，鉆頭螺旋角越大、鉆尖角越小，越容易形成帶狀屑，相反，螺旋角越小、鉆尖角越大，則刀尖鉆透銅箔需要的圈數(shù)越少，該技術(shù)的關(guān)鍵特征在于如何處理產(chǎn)生的過長(zhǎng)的銅絲問題。

3、改善方案

雖然工件材料、鉆頭螺旋角度的設(shè)計(jì)對(duì)鉆屑的形成與控制有一定的影響，但是由于受客戶、制造成本、采購(gòu)周期的影響，一般情況下會(huì)優(yōu)先考慮從以下兩方面著手進(jìn)行改善：首先，適當(dāng)增大刀具的幾何角度，在刀具繁多的幾何角度中的，屬鉆尖角度對(duì)鉆屑狀態(tài)及切削力的影響最為明顯，在實(shí)際加工過程中要根據(jù)工件特點(diǎn)、銅箔厚度狀態(tài)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，在加工銅箔較厚的生產(chǎn)板時(shí)，鉆尖角略微往大調(diào)整些，以減小鉆屑長(zhǎng)度，減小切削力。其次，調(diào)整鉆孔參數(shù)，增大切屑層厚度，減小切屑變形。一般情況下要考慮材料、銅厚、刀徑、設(shè)備、疊層等條件的影響狀態(tài)，要以充分保證孔質(zhì)量如孔粗、釘頭、燈芯、毛刺等為前提，應(yīng)盡可能的提高切削速度與效率，在數(shù)控鉆床最高轉(zhuǎn)速一定的前提下，加工銅箔越厚的生產(chǎn)板，通常可將轉(zhuǎn)速設(shè)置的越低、進(jìn)給設(shè)置得越高，這樣可有效減少銅屑長(zhǎng)度、減少切削力；而在加工硬度較高如陶磁類材料時(shí)，通知可將進(jìn)給適當(dāng)下調(diào)，以減少鉆削阻力、減少機(jī)械振動(dòng)，降低斷刀率。

4、改善效果

通過上面的理論分析與反復(fù)實(shí)踐，包括對(duì)刀具、設(shè)備、材料、參數(shù)、環(huán)境、人員等的系統(tǒng)研究與認(rèn)真分析確認(rèn)，根本掌握了鉆屑的變化規(guī)律與研究方向，掌握了能根據(jù)不同的同材料、客戶要求設(shè)計(jì)或選擇相應(yīng)的刀具及方法，掌握了徹底解決刀具纏屑問題的關(guān)鍵技術(shù)，為產(chǎn)品質(zhì)量及整體技術(shù)進(jìn)步提供了一定的支持與保障。

5、下一步計(jì)劃或方向

線路板行業(yè)發(fā)展越來越快，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越嚴(yán)，加工難度越來越大，我們應(yīng)加大對(duì)線路板制造工藝技術(shù)的深入研究與持續(xù)改善，并就這種改善方法橫向推廣，將好的經(jīng)驗(yàn)與方法平面展開，為公司的發(fā)展與進(jìn)步貢獻(xiàn)更大力量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳玉婷，陳曉宇等.『高厚銅板鉆孔工藝探討』.2011秋季國(guó)際PCB技術(shù)/信息論壇.