紀(jì)龍江 姜曙光 王俊浩（大連崇達(dá)電路有限公司，大連 116600）

數(shù)控機(jī)械鉆孔加工中孔位精度研究的新思路

紀(jì)龍江 姜曙光 王俊浩
（大連崇達(dá)電路有限公司，大連 116600）

數(shù)控鉆孔工序是一個(gè)以自動(dòng)化加工為主的工序，對(duì)產(chǎn)前準(zhǔn)備及基礎(chǔ)化管理的要求相對(duì)較高，且十分重要。我們將重點(diǎn)放在如何通過(guò)更加有效的工藝技術(shù)手段與方法，保證加工過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定上，同時(shí)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)投入。基于這種思路的前提，以鉆孔工序?yàn)槔亟榻B了一種可以有效提升機(jī)械數(shù)控鉆孔孔位精度的方法，并且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中加以運(yùn)用及有效推廣，收到了較好的效果。

鉆孔；效率；成本；品質(zhì)

自1903年英國(guó)Hamson在“用電纜連接法及相同連接法的改進(jìn)”中提出用金屬粉末直接電沉積到絕緣層上的專(zhuān)利以來(lái)，至今已有100多年的歷史了。這100多年來(lái)，PCB的發(fā)展從低級(jí)到高級(jí)、從小到大迅速發(fā)展。PCB產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也推動(dòng)和促進(jìn)了與PCB產(chǎn)業(yè)相關(guān)的專(zhuān)用工業(yè)（材料、化學(xué)品、設(shè)備與儀器等）的形成、發(fā)展與進(jìn)步！ PCB產(chǎn)業(yè)一直在不斷的迅速發(fā)展之中，經(jīng)歷了從無(wú)到有、從小到大、從低級(jí)到高級(jí)的路程。所以，線(xiàn)路板加工技術(shù)在經(jīng)歷了多年的技術(shù)沉淀后，已經(jīng)非常成熟，特別是近些年來(lái)的快速發(fā)展，為了滿(mǎn)足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈與發(fā)展的需要，人們把工作重點(diǎn)放在了開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、智能化、高速化等更先進(jìn)的設(shè)備上，把技術(shù)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)放在新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)創(chuàng)新等領(lǐng)域，也取得了非常豐碩的成果。本文所闡述的就是在這些工作的基礎(chǔ)上，如何通過(guò)加工過(guò)程控制提升機(jī)械數(shù)控鉆孔孔位精度的方法。

1 現(xiàn)狀分析

一直以來(lái)，人們?cè)诟呔葦?shù)控鉆床鉆孔方面，無(wú)論是降低成本還是提高生產(chǎn)效率都做了大量了工作，也取得了顯著的成果，總體來(lái)說(shuō)，鉆孔產(chǎn)品的孔位精度主要和以下幾方面因素有關(guān)。

1.1 設(shè)備狀態(tài)

設(shè)備狀態(tài)是鉆孔工序產(chǎn)品質(zhì)量的最直接影響因素，為了保證一定的孔位精度，要定時(shí)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行精度維護(hù)與保養(yǎng)，制定日、周、月、季、年的保養(yǎng)計(jì)劃，將保養(yǎng)內(nèi)容根據(jù)難易程度進(jìn)行分類(lèi)，大體上分為三個(gè)等級(jí)：一級(jí)保養(yǎng)，即生產(chǎn)一線(xiàn)的操作人員能直接進(jìn)行的保養(yǎng)內(nèi)容；二級(jí)保養(yǎng)，需要設(shè)備工程師等具備一定專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力的人進(jìn)行保養(yǎng)的內(nèi)容；三級(jí)保養(yǎng)，即需要設(shè)備供應(yīng)商等非常專(zhuān)業(yè)的人士進(jìn)行的專(zhuān)業(yè)保養(yǎng)。同時(shí)還應(yīng)完善相應(yīng)的設(shè)備保養(yǎng)管理程序，制定相應(yīng)的規(guī)章制度，對(duì)設(shè)備實(shí)行TPM式的管理，極早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，不要等問(wèn)題很?chē)?yán)重甚至已經(jīng)威脅到產(chǎn)品質(zhì)量的時(shí)候再去處理就可能有會(huì)給公司帶來(lái)停機(jī)或停產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。經(jīng)常進(jìn)行的設(shè)備保養(yǎng)內(nèi)容包括定位系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及壓腳系統(tǒng)等，要想保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，就一定要嚴(yán)格按照科學(xué)的規(guī)范與指引去執(zhí)行。

圖1中，“1”—伺服主軸系統(tǒng)；“2”—壓腳系統(tǒng)；“6”—鉆床臺(tái)面；“7”—導(dǎo)軌/絲杠等部分均是需要重點(diǎn)進(jìn)行保養(yǎng)的與測(cè)評(píng)的內(nèi)容；圖2為業(yè)界常用的24孔孔位精度測(cè)評(píng)方法，一般要求使用鋼性較好的φ1.40 mm槽鉆，疊1層，慢速鉆削，一般鉆孔參數(shù)設(shè)定為轉(zhuǎn)速（30～40）kr/min，進(jìn)給0.75 m/min ～ 1.5 m/min，鉆孔后使用孔位分析儀按照最大偏差20 μm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，要求Cpk不小于1.33為合格。目前隨著行業(yè)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提升，測(cè)試孔數(shù)已由24孔升至240孔左右，并且標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有改變，這就需要加大設(shè)備的保養(yǎng)力度與頻次，才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 數(shù)控機(jī)床加工示意

圖2 24孔位精度測(cè)試示意

1.2 刀具方面

圖1中的“3”是影響鉆孔孔位精度的直接因素之一，只要是做過(guò)鉆孔的技術(shù)人員都應(yīng)該清楚，刀具的設(shè)計(jì)、選擇及使用，對(duì)孔壁粗糙度、孔位精度、毛刺、燈芯、斷刀率等品質(zhì)的影響是非常大的。通常情況下，要對(duì)刀具的選擇、裝配、使用、研磨、管理等進(jìn)行規(guī)范，并且要根據(jù)不同的材料特性選擇不同的刀具類(lèi)別，要有針對(duì)性的合理使用，要建立科學(xué)的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，做到不浪費(fèi)、不過(guò)度使用。

1.3 鉆孔參數(shù)

鉆孔參數(shù)也非常重要，鉆孔參數(shù)不僅能影響到產(chǎn)品質(zhì)量，也會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)時(shí)要十分注意，要充分考慮設(shè)備、產(chǎn)品、刀具及加工環(huán)境的影響，要建立一套適應(yīng)公司自身發(fā)展并行之有效的參數(shù)規(guī)范，要針對(duì)不同板材料與刀具特性設(shè)計(jì)不同的鉆孔參數(shù)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，達(dá)到最佳效果。

1.4 工裝工具

工裝工具指的是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下為完成某項(xiàng)工藝步驟或目的而必須的一些輔助器具，如蓋板、墊板、銷(xiāo)釘、壓腳等等。這里重點(diǎn)說(shuō)明一下，工裝具對(duì)孔品質(zhì)的影響也是非常重要的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們大多數(shù)的把精力放在高新技術(shù)產(chǎn)品的控崛上，而忽略了在品質(zhì)方面的控制，就鉆孔常用的鋁蓋板而言，往往忽略了其使用狀態(tài)對(duì)孔位精度的影響。

鋁蓋板在鉆孔過(guò)程中主要起到散熱、保證孔位精度與孔壁粗糙度的作用，在具體使用時(shí)，要保證鋁蓋板表面干凈、平整、完好無(wú)損，更主要的是要保證鋁蓋板固定牢靠無(wú)松動(dòng)，與生產(chǎn)板之間要貼密緊湊，以保證鉆頭下鉆時(shí)的平穩(wěn)性。而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常鋁蓋板與生產(chǎn)板有貼合不實(shí)的現(xiàn)象發(fā)生，并引此造成斷刀、偏位、孔邊毛刺等缺陷的發(fā)生，主要是由于定位銷(xiāo)釘露出板面的部分高度引起，如圖3所示。

圖3 鉆孔引編效果示意圖

2 問(wèn)題分析與改善

圖3所示的現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)有發(fā)生，究其問(wèn)題存在的根本原因還是由于人們?cè)谥饔^(guān)認(rèn)識(shí)上的淡薄，在追求上層建筑的同時(shí)勿略了細(xì)節(jié)方面的管控，細(xì)節(jié)是決定成敗的關(guān)鍵所在。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的技術(shù)不足，我們?cè)O(shè)計(jì)發(fā)明了鋁蓋板沖切裝置，在銷(xiāo)釘相應(yīng)位置加工相應(yīng)的孔槽，使鋁蓋板與生產(chǎn)板之間緊密貼合，如圖4～圖8所示。

圖4 銷(xiāo)釘孔位置被鋁蓋板覆蓋

圖5銷(xiāo)釘孔加工槽后效果

圖6 鋁蓋板與生產(chǎn)板組合關(guān)系

圖7 斷刀后孔表面效果

圖8 斷刀后孔斷面效果

綜上所述，關(guān)于這種問(wèn)題的處理方法有很多，大多數(shù)公司都是用數(shù)控機(jī)床或其它專(zhuān)用設(shè)備在銷(xiāo)釘孔位置加工孔或槽，投資較大，對(duì)生產(chǎn)效率的影響也較大。本文著重介紹的是一種自主發(fā)明的鋁蓋板沖切裝置，如圖9所示，該裝置操作靈活、使用方便，成本低，易維護(hù)。

圖9 沖壓PCB線(xiàn)路（板1鋁）蓋裝板置工的藝主孔體裝置的主體分體圖

圖9中：1-手柄；2-凸模；2-1-限位臺(tái)；3-連接軸一；4-立柱；5-連接軸二；6-底架；7-螺孔；8-墊板；9-間隙調(diào)整器；10-凹模；11-螺孔一；12-蓋板；13-導(dǎo)塊；14-階梯壇；15-螺孔二；16-凹模底板；17-臺(tái)面；18-凹模安裝槽。

本裝置解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種沖壓PCB線(xiàn)路板鋁蓋板工藝孔裝置，包括臺(tái)面，其特征在于在臺(tái)面上設(shè)有凹模安裝槽，凹模安裝槽三邊制成階梯壇，在階梯壇上設(shè)有螺孔二，在凹模底板上設(shè)有螺孔一，用螺栓穿過(guò)螺孔二和螺孔一將凹模底板固定在臺(tái)面上設(shè)的凹模安裝槽內(nèi)；凹模底板上設(shè)有凹模，凹模與凸模相嵌合，并活動(dòng)地裝在導(dǎo)塊中，一側(cè)用蓋板用螺栓與導(dǎo)塊固定連接；在導(dǎo)塊本裝置的有益效果是：該發(fā)明加工PCB線(xiàn)路板工藝孔鋁蓋板表面干凈、平整、完好無(wú)損，工藝孔質(zhì)量高，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便靈活。

上裝有間隙調(diào)整器；導(dǎo)塊固定在底架上；底架設(shè)有螺孔，底架下面裝有墊板，用螺栓通過(guò)螺孔與臺(tái)面連接；凸模上部用連接軸一裝有一個(gè)手柄，手柄的右端用連接軸二裝在立柱上，立柱固定在凹模底板上。所述的凸模下端設(shè)有限位臺(tái)。

實(shí)施例參照?qǐng)D9、圖10，一種沖壓PCB線(xiàn)路板鋁蓋板工藝孔裝置，包括臺(tái)面17，其特征在于在臺(tái)面17上設(shè)有凹模安裝槽18，凹模安裝槽18三邊制成階梯壇14，在階梯壇14上設(shè)有螺孔二15，在凹模底板16上設(shè)有螺孔一11，用螺栓穿過(guò)螺孔二15和螺孔一11將凹模底板16固定在臺(tái)面17上設(shè)的凹模安裝槽18內(nèi)；凹模底板16上設(shè)有凹模10，凹模10與凸模2相嵌合，并活動(dòng)地裝在導(dǎo)塊13中，一側(cè)用蓋板1用螺栓與導(dǎo)塊13固定連接；在導(dǎo)塊13上裝有間隙調(diào)整器9；導(dǎo)塊13固定在底架6上；底架6設(shè)有螺孔7，底架6下面裝有墊板8，用螺栓通過(guò)螺孔7與臺(tái)面17連接；凸模2上部用連接軸一3裝有一個(gè)手柄1，手柄1的右端用連接軸二5裝在立柱4上，立柱4固定在凹模底板16上。所述的凸模2下端設(shè)有限位臺(tái)2-1。兩個(gè)限位臺(tái)2-1之間的距離是根據(jù)鋁蓋板工藝孔深度而設(shè)定的。墊板8用以調(diào)整凹模底板16的高度；間隙調(diào)整器9是調(diào)整導(dǎo)塊13與凸模2之間的間隙的。

圖10 圖1的I處局部放大圖

加工方法是將PCB線(xiàn)路板的鋁蓋板放置在凸模2和凹模10之間，要沖壓工藝孔的位置對(duì)正凹模10，向下壓手柄1，凸模2就會(huì)把鋁蓋板沖出工藝孔。

3 改善效果

運(yùn)用此技術(shù)方案，使生產(chǎn)板在進(jìn)行鉆孔加工時(shí)，避免了銷(xiāo)釘與鋁蓋板貼合不良造成的斷刀、偏位、排屑不良、孔壁粗糙等一系列品質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生，通過(guò)此技術(shù)手段的運(yùn)用，使加工效果得到有效改善。同時(shí)，對(duì)這種工藝技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范、管理，將具體作業(yè)方法形成規(guī)范并加入到相應(yīng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書(shū)與控制標(biāo)準(zhǔn)中。鋁蓋板沖切裝置的研發(fā)，是PCB板在生產(chǎn)過(guò)程中改善的一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)這種裝置的使用使生產(chǎn)及管理人員的品質(zhì)意識(shí)得到了加強(qiáng)，該裝置的成功使用，使我公司的斷刀率由改善前的0.2‰ 降到0.02‰左右，改善效果非常明顯。

4 結(jié)論

在PCB實(shí)際生產(chǎn)過(guò)中，類(lèi)似于這樣的案例有很多很多，最主要的是通過(guò)我們的努力，使生產(chǎn)、技術(shù)、品質(zhì)及其它管理人員的品質(zhì)意識(shí)得到加強(qiáng)與提升。只有品質(zhì)穩(wěn)定才能使企業(yè)獲得更多客戶(hù)的信賴(lài)與支持，只有品質(zhì)穩(wěn)定才能使加工過(guò)程更加穩(wěn)定，同時(shí)獲得較高的生產(chǎn)效率，并改善制造成本。目前我們?cè)谌ば蛉嫱菩羞@種精益生產(chǎn)的理念，相信必然更能獲得更佳的生產(chǎn)力水平，會(huì)使企業(yè)獲得更好的發(fā)展。

［1］林金堵等. 現(xiàn)代印制電路先進(jìn)技術(shù)第三版［M］. 2013，2.

［2］紀(jì)龍江等. 關(guān)于生產(chǎn)效率提升之PCB數(shù)控鉆孔技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］. 印制電路信息，2015，3.

紀(jì)龍江，技術(shù)中心副主任。

姜曙光，總經(jīng)理。

王俊浩，廠(chǎng)長(zhǎng)。有效清除金面粘附污物，是一種金面清理的有效方法，可在印制板企業(yè)中推廣使用。

New ideas on the research of hole position accuracy in mechanical numerical control drilling

JI Long-jiang JIANG Shu-guang WANG Jun-hao

NC drilling process is a process of automatic processing， and it is very important to prepare in advance and have basic management. We will focus on how to ensure the stability of product quality in the process by means of more effective techniques and methods， and strengthen technological innovation and R & D investment， strengthen the scientific management and standardization construction， which plays an important role in the development， progress and promotion of enterprises. Based on this idea， this paper takes the drilling process as an example， the paper emphatically introduces a method to improve the accuracy of the hole and hole position of the machine.

Drilling； Efficiency； Cost； Quality

TN41

A

1009-0096（2015）12-0011-03