CN101244525A - Pcb钻孔机钻头夹头的加工及检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法，该方法包括：a.用闭环数控外圆磨床磨削夹头的外圆锥面和外圆柱面，使夹头的外圆锥母线直度和圆柱面圆度达设计要求；b.通过搬动磨床导轨来加工夹头的锥角时，用百分表或千分表加以指示保证锥角的设计精度；c.在夹头导向孔中插入专用芯棒，以芯棒的两端中心孔作基准，精磨圆锥面和外圆柱面至要求，磨出的成品以芯棒中心孔定位检测圆锥母线及圆柱面的直度和圆锥面、圆柱面的跳动。本发明方法易于操作和控制，加工出的夹头精确度高，夹头的综合性能满足设计和生产要求。

Description

PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法
【技术领域】
本发明涉及在印制电路板(PCB)上钻微孔的钻孔机械，特别是涉及一种PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法。
【背景技术】
印制电路板(PCB)钻孔机上大量应用小型精密夹头(见图1)，虽然用于装入夹头的钻头夹套的导向孔是统一的(直径为3.175mm)，而夹头中的钻头则是从零点几毫米到几毫米。这种夹头具有多种规格，在主轴电机的带动下，钻头以几万到二、三十万转/分的速度高速钻孔，因而要求钻头在夹头中牢固夹紧，以便于钻成圆度好的孔。同时还要求夹头要便于装卸，所以对夹头的精度要求很高。还由于夹头承受着高速旋转所产生的离心力，如果夹头的质量分布不均匀，就会产生钻头的抖动，甚至引起“共振”，使机床无法工作。同时，如果夹头圆锥面与装夹头的夹套的导向孔不同轴心，同样会引起钻头的晃动，即使能工作，钻出的孔的圆度差，使印制板在后处理时达不到技术要求，元器件的焊接质量不能保证，或使钻头折断，导致钻孔机无法正常工作。为此，夹头的精度必须达到一定的精密要求。一般来说，夹头的外圆锥面的锥度与机床的安装孔锥度是吻合的，机床型号不同，锥度也不同，常用的有1°31’，6°，8°，10°，11°，14°，16°等。要保证夹头的精度须保证圆锥母线的直度和圆柱的圆度、锥角的精度以及圆锥中心或与安装夹套的导向孔中心线的同轴度。例如圆锥的圆度应为0.002毫米以下，锥角的公差至少IT 5级，安装夹套孔中心与圆锥中心的不同轴度控制在0.0015毫米以下，这种精度要求在加工和测量上都遇到了很大困难。
然而，传统的钻床很难满足上述要求。按国标生产的夹头是作为机床的附件而专门为钻床、铣床或其它专用设备配套的，其工作转速通常为几百到几千转/分，精度为丝米级(百分之一毫米)，很少要求达到微米级。
【发明内容】
本发明旨在保证高速PCB钻孔机的加工质量，而提供一种易于操作和控制，钻头夹头精确度可达到PCB钻孔机的加工要求的PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法，以使夹头的综合性能满足设计和生产的要求。
为实现上述目的，本发明提供一种PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法，该方法包括如下步骤：
a、用闭环数控外圆磨床磨削夹头的外圆锥面和外圆柱面，使夹头的外圆锥母线直度和圆柱面圆度达设计要求；
b、通过扳动磨床导轨来加工夹头的锥角，在扳动磨床导轨时，用百分表或千分表加以指示，将百分表或千分表的指示差除以表到导轨旋转中心的距离，以得出夹头锥角的误差值，保证锥角的设计精度；
c、在夹头完成粗加工并进行热处理后，以粗圆锥面定位将导向孔精磨至设计尺寸，在导向孔中插入专用芯棒，并将芯棒与夹头紧固为一体，然后以芯棒的两端中心孔作基准，精磨圆锥面和外圆柱面至要求，磨出的成品以芯棒中心孔定位检测圆锥母线及圆柱面的直度和圆锥面、圆柱面的跳动，以保证圆锥面与安装钻头的夹套的导向孔的同轴度，并保证钻孔机钻头在高速运动时的动平衡。
步骤a中，磨削加工前先根据夹头热处理后的硬度选择转速和进刀量，磨削加工中随时监测磨床工作时产生的抖动，通过调整工艺参数，使抖动为零，并随时监测加工时产生的温度变化，增加或减少冷却液的流量，且在加工过程中，每次当加工数量10～30件时抽检1～2件至符合设计要求。
本发明的贡献在于，它有效解决了PCB钻孔机钻头夹头的加工质量问题。本发明的方法能精确地控制和保证夹头的外圆锥母线直度、圆柱面圆度、夹头锥角的精度及圆锥面与安装钻头的夹套的导向孔的同轴度等，并由此保证了夹头的加工质量，产品的成品率可达95％以上。本发明的方法易于操作和控制，加工成本低，加工出的夹头精确度高，夹头的综合性能可满足PCB高速钻孔机的设计和生产要求。
【附图说明】
图1是PCB钻孔机钻头夹头结构示意图。
图2是本发明的圆锥角精度控制方法示意图。
图3是本发明的夹头的安装钻头的夹套的导向孔同轴度控制方法示意图，其中图3A为正视图，图3B为图3A的侧视图。
图4是本发明的专用芯棒结构示意图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
本发明提供一种PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法，该方法包括如下步骤：
一、夹头外圆锥母线直度和圆柱面圆度控制，具体步骤为：
用市售的外圆磨床，例如瑞士Studer公司的精密闭环数控磨床磨削夹头的外圆锥面和外圆柱面。该机床的砂轮主轴跳动精度为0.016微米，由液压浮动轴承支承，主轴的对中实现精密传感闭环数控，用最直观的大屏幕显示，稳定性高，实现精度控制的余量大。同时机床的X、Y轴进给系统，可精确到0.03微米。磨削砂轮在园锥面上的接触，理论为点接触，并能沿轴线缓缓移动，其直线度在0.1微米以上。在选定准确的转速和进刀量(X、Y方向)后，圆锥的精度很高。本方法的要点在于如下加工工艺：
1、磨削加工前先根据夹头热处理后的硬度选择转速和进刀量；
2、磨削加工中随时监测磨床工作时产生的抖动，通过调整工艺参数，使抖动为零；
3、随时监测加工时产生的温度变化，增加或减少冷却液的流量；
4、在加工过程中，每次当加工数量10～30件时抽检1～2件至符合设计要求。
以上步骤可使夹头的外圆锥母线直度和圆柱面圆度达设计要求。
二、夹头圆锥角的精度控制，具体步骤为：
通过扳动磨床导轨来加工夹头的锥角，如图2所示，其中，1为磨床台面旋转中心，2为夹头，3为磨床砂轮，4为百分表，在扳动磨床导轨时，用百分表4加以指示，将百分表的指示差除以表到导轨旋转中心的距离L，即可得出夹头锥角α的误差值，该误差能控制达零点几秒的精确值，因而保证了锥角的设计精度。
三、夹头圆锥面与安装钻头的夹套的导向孔的同轴度控制，具体步骤为：
如图3A、图3B及图4，在夹头完成粗加工并进行热处理后，以粗圆锥面定位将导向孔5精磨至设计尺寸，在导向孔中插入专用芯棒6，并将芯棒与夹头紧固为一体，然后以芯棒的两端中心孔作基准，精磨圆锥面和外圆柱面至要求，磨出的成品以芯棒中心孔定位检测圆锥母线及圆柱面的直度和圆锥面、圆柱面的跳动，以保证圆锥面与安装钻头的夹套的导向孔的同轴度，并保证钻孔机钻头在高速运动时的动平衡。

Claims (2)

1、一种PCB钻孔机钻头夹头的加工及检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、用闭环数控外圆磨床磨削夹头的外圆锥面和外圆柱面，使夹头的外圆锥母线直度和圆柱面圆度达设计要求；
b、通过扳动磨床导轨来加工夹头的锥角，在扳动磨床导轨时，用百分表或千分表加以指示，将百分表或千分表的指示差除以表到导轨旋转中心的距离，以得出夹头锥角的误差值，保证锥角的设计精度；
c、在夹头完成粗加工并进行热处理后，以粗圆锥面定位将导向孔精磨至设计尺寸，在导向孔中插入专用芯棒，并将芯棒与夹头紧固为一体，然后以芯棒的两端中心孔作基准，精磨圆锥面和外圆柱面至要求，磨出的成品以芯棒中心孔定位检测圆锥母线及圆柱面的直度和圆锥面、圆柱面的跳动，以保证圆锥面与安装钻头的夹套的导向孔的同轴度，并保证钻孔机钻头在高速运动时的动平衡。
2、如权利要求1所述的加工及检测方法，其特征在于，步骤(a)中，磨削加工前先根据夹头热处理后的硬度选择转速和进刀量，磨削加工中随时监测磨床工作时产生的抖动，通过调整工艺参数，使抖动为零，并随时监测加工时产生的温度变化，增加或减少冷却液的流量，且在加工过程中，每次当加工数量10～30件时抽检1～2件至符合设计要求。
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