印刷電路板支撐孔用鉆產(chǎn)學(xué)研切削性能研究.pdf

1、印刷電路板(PCB,Printed Circuit Board)是集成、組裝各種電子元器件的基板和關(guān)鍵互連件,幾乎出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備中。印刷電路板支撐孔一般為大孔,直徑大于2 mm,其孔壁無(wú)銅,主要用來(lái)固定板卡,包括安裝孔和定位孔等。PCB是由樹(shù)脂、玻璃纖維及銅箔等所構(gòu)成的難加工復(fù)合材料,材料各向異性明顯。PCB支撐孔鉆削過(guò)程中的切削力大,排屑困難,鉆頭易磨損等問(wèn)題嚴(yán)重的制約了企業(yè)生產(chǎn)效率的提高。
　　 本文以PCB支撐孔用鉆

2、頭為研究對(duì)象,以普通FR-4板和環(huán)保型無(wú)鹵素板(HF板)作為加工材料,利用高速攝影儀對(duì)鉆孔的形成過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的研究,分析切屑形成過(guò)程和排屑過(guò)程；分析了加工工藝參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度)對(duì)切削力、切屑形態(tài)和鉆頭磨損的影響關(guān)系,對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選；研究了不同結(jié)構(gòu)鉆頭的切削性能,分析了提高鉆頭切削性能的一般原則,設(shè)計(jì)了幾種新型鉆頭結(jié)構(gòu),并對(duì)優(yōu)選出的新型鉆頭進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,達(dá)到良好的切削性能。
　　 得出論文主要結(jié)論如下:
　　

3、 (1)PCB支撐孔用鉆頭切削性能評(píng)價(jià)主要包括:鉆頭排屑的難易程度、鉆削力的大小和鉆頭磨損。
　　 (2)鉆頭排屑性能方面:鋁蓋板和銅箔為塑性金屬材料,受到切削刃和前刀面的擠壓刮削作用發(fā)生塑性剪切滑移變形。而樹(shù)脂纖維以脆性斷裂的形式被切除；由于切屑內(nèi)外表面的應(yīng)力不一樣,以及切削刃上各點(diǎn)的切削速度梯度較大,內(nèi)外緣的前角變化很大,引起切屑側(cè)卷；鉆削環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維布的切屑可以分為:螺旋狀切屑,扇面切屑,平帶狀切屑；優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu)和鉆

4、削參數(shù)可以減少切屑的側(cè)卷和切屑的大小,提高排屑的通暢性。
　　 (3)鉆削力方面:加工印刷電路板的過(guò)程中,軸向力和扭矩的基本特征與印刷電路板的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。軸向力在鉆頭接觸上層銅箔和下層銅箔時(shí)各出現(xiàn)一個(gè)峰值,并且第一個(gè)峰值比第二個(gè)峰值大。而扭矩波形則出現(xiàn)較大的波動(dòng)。軸向力隨主軸轉(zhuǎn)速的增大而減小,隨進(jìn)給速度的增大而增大。主軸轉(zhuǎn)速增大,扭矩在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)變化。進(jìn)給速度增大,扭矩有增大的趨勢(shì)。加工環(huán)保HF板的軸向力和扭矩比加工普

5、通FR-4板的軸向力和扭矩大。鉆頭結(jié)構(gòu)是影響軸向力和扭矩的重要因素。修短橫刃可以顯著減小鉆削軸向力。扭矩比軸向力小很多,應(yīng)以軸向力作為評(píng)價(jià)PCB鉆頭切削性能和工藝參數(shù)優(yōu)選的重要指標(biāo)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,獲得了以最小切削力為優(yōu)化目標(biāo)同時(shí)兼顧提高加效率的工藝參數(shù)。用多元線(xiàn)性回歸的方法建立了軸向力和扭矩的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　 (4)鉆頭的磨損方面:鉆頭的磨損形式主要是發(fā)生在橫刃的前刀面磨損、主切削刃后刀面磨損和主切削刃外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)的刃尖磨損；開(kāi)

6、分屑槽,使排屑順暢,帶走大部分熱量,延長(zhǎng)了鉆頭壽命；鉆頭磨損量隨主軸轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨進(jìn)給速度的增大而減?。汇@削HF板時(shí)的鉆頭磨損比鉆削普通FR-4板時(shí)嚴(yán)重,鉆削環(huán)保HF板時(shí),主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)比加工普通FR-4板時(shí)有所提高。
　　 (5)新型鉆頭設(shè)計(jì)方面:通過(guò)修短橫刃,開(kāi)分屑槽可以顯著提高鉆頭的切削性能。分屑槽的個(gè)數(shù),尺寸和形狀的選擇應(yīng)合理。建立了基于Pro／E的新型雙分屑槽鉆頭三維模型,優(yōu)選出切削性能優(yōu)良的新型鉆頭,通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證實(shí)