CN101293287A - 一种用于印刷电路板行业的微型钻头及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于印刷电路板行业的微型钻头及其加工方法，所述的微型钻头，包括钻柄构件和钻身构件，其中，钻柄构件的端面轴向形成有嵌合孔，钻身构件的轴向设有对应的可放入嵌合孔内的焊接部，钻身构件的焊接部与钻柄构件通过嵌合孔焊接连接。本发明由于在钻柄构件的端面轴向设置嵌合孔，将钻身构件的轴向设有的焊接部插入嵌合孔内焊接固定，使得钻身构件在嵌合孔受热的情况下也不会被拔出，并且，由于钻柄构件的端面轴向形成的嵌合孔内壁起嵌合导向限位的作用，钻身构件可以很容易的做到与钻柄构件同轴嵌合，使钻头加工更容易、加工难度降低，同时还可很好的保证微型钻头的加工质量。

Description

一种用于印刷电路板行业的微型钻头及其加工方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板的制造领域，更具体的说，涉及一种用于印刷电路板行业的微型钻头及其加工方法。

背景技术

加工印刷电路板等硬质材料的钻头原材料通常使用以高硬度碳化钨为主要成分的硬质合金材质，这种材质的钻头一般用于印刷电路板行业的钻孔作业，被夹持于机床机械手上进行作业。

印刷电路板上所需孔径有朝微小方向发展的趋势，因此微型钻头的钻身构件外径亦需细微。同时由于微型钻头要被装夹于钻孔机械的装夹机构上，以致其钻柄部位须有较大外径。

通常，这种硬质合金钻头具有以下几种形式。

现有技术1(整体型)：

如图1所示，将整体硬质合金棒材进行加工，后面定长倒角为柄部，前端利用切削机械加工出外径相对较细微的切削刃，并于柄部和切削刃间加工出过渡台，进而加工出微型钻头1。

现有技术1中，因为钻头1的钻身构件和钻柄构件由一支整体硬质合金棒料加工而成，由于硬质合金棒料价格昂贵，且近期合金价格正处于不断上升的过程中，故这种加工方法存在加工成本极高的缺点。另外，在钻身外径与柄径尺寸相差很大的情况下，还存在切削刃难加工，加工周期较长，并因加工钻径而造成大量的硬质合金切屑浪费等的缺点。

现有技术2(嵌合型)：

如图2所示，一不锈钢材质钻柄构件2(端面轴向形成有嵌合孔)，一硬质合金钻身构件3。其中该嵌合孔的内径要略小于钻身构件3外径，接合时将钻柄构件2的嵌合孔加热使其膨胀，利用物理压紧力将钻身构件3插入该嵌合孔内。

该方法可以在一定程度上节省所需的硬质合金原料，并可改善孔位易偏，防止钻身构件3易断裂等的优势。但钻头在生产加工过程中会出现由于加热产生的压紧力力度不足而导致的掉针现象，因此，通常需要将钻柄构件2的嵌合孔的深度挖的非常深，将硬质合金钻身构件3的很长一部分都插入到嵌合孔内，仍浪费了很多硬质合金原料。另外在使用过程中钻头易产生热量而使嵌合孔增大，进而产生掉针的现象。这种加工方式对嵌合孔内壁精度要求也较高，使嵌合孔的加工过程存在难度，并且是深嵌合孔，故在嵌合孔品质保证及加工成本方面存在一定的缺点。

现有技术3(插入黏胶型)：

该方法制作的钻头类似于嵌合型的钻头，只不过用黏结胶将间隙配合的钻身构件与钻柄构件黏结成一体。虽然这种钻头有经济成本低，容易实现等特点，但是其也有自身的缺点，例如受热易拔出，胶容易老化、钻孔加工产生热量时黏结胶容易熔化，且加工成本高、难度大，并且同轴度差等。

现有技术4(平面对焊型)：

目前，平面对焊常使用两种方式，一种是等外径对焊方式，如图3所示，一种是大焊小的对焊方式，如图4所示。以大焊小的对焊方式钻头为例，一段外径小于钻柄径的硬质合金钻身构件5与一段不锈钢钻柄构件4在一层软性合金结合剂的作用下对接焊为一体。虽然软性合金结合剂可以增加缓冲的避震效果，使钻头在切削过程中有效的减少震动，但是钻头接合处的焊缝容易断裂，同轴度相对也较差，并且生产成本也相对较高。

综上所述，现有技术中的用于印刷电路板行业的微型钻头存在有后期使用时容易出现故障，质量较差的问题；另外，还存在有加工成本较高的问题。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种质量较好的用于印刷电路板行业的微型钻头及其加工方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于印刷电路板行业的微型钻头，包括钻柄构件和钻身构件，其中，所述的钻柄构件的端面轴向形成有嵌合孔，所述的钻身构件的轴向设有对应的可放入嵌合孔内的焊接部，所述的钻身构件的焊接部与钻柄构件通过嵌合孔焊接连接。

所述的钻身构件的焊接部为钻身构件延伸出的一部分，焊接部的直径与钻身构件本体的直径相同，皆小于所述钻柄构件的外径。这样的设计减少了钻身构件所需使用的材料，令加工成本减少。

所述的钻柄构件在设有嵌合孔的一端设有与钻柄构件同轴的圆台形的过渡台，所述的嵌合孔设置在过渡台的圆台上表面。

所述钻身构件的外径尺寸范围在1.8mm～3.175mm之间；所述钻身构件的外径尺寸范围在0.8mm～2.5mm之间。

所述钻柄构件的端缘部分的嵌合孔的深度在0.5mm～3mm之间。

所述的嵌合孔内底的焊膏厚度大于嵌合孔内壁的焊膏厚度。

所述的钻身构件接合部位边缘设有倒角，同时，所述钻柄构件的嵌合孔内壁也设有相对应的倒角。这样的设计使得焊接效果更好。

一种加工上述微型钻头的方法，包括以下步骤：

A：在钻柄构件的嵌合孔内涂覆焊膏；

B：将钻身构件的焊接部插入钻柄构件的嵌合孔内；

C：以高频感应加热的焊接方式使钻身构件嵌合孔内的焊膏融化，将钻柄构件与钻身构件焊接连接。

所述的步骤A中，所述的钻柄构件的嵌合孔的内底和内壁都涂有焊膏，其中，所述的嵌合孔的内底涂覆的焊膏厚度大于嵌合孔的内壁涂覆的焊膏厚度。这样的设计使得钻柄构件的嵌合孔的底部为主要的焊接结合处，而嵌合孔的内壁部分起辅助焊接的作用。

所述的步骤A中，采用喷射装置将焊膏点焊于钻柄构件的嵌合孔内，使嵌合孔的孔底表面和孔内壁都覆盖焊膏。

本发明由于在钻柄构件的端面轴向设置嵌合孔，将钻身构件的轴向设有的焊接部插入嵌合孔内焊接固定，使得钻身构件在嵌合孔受热的情况下也不会被拔出，并且，由于钻柄构件的端面轴向形成的嵌合孔内壁起嵌合导向限位的作用，钻身构件可以很容易的做到与钻柄构件同轴嵌合，使钻头加工更容易、加工难度降低，同时还可很好的保证微型钻头的加工质量。

附图说明

图1是现有技术1的微型钻头的结构示意图；

图2是现有技术2的微型钻头的结构示意图；

图3是现有技术4的一种微型钻头的结构示意图；

图4是现有技术4的另一种微型钻头的结构示意图；

图5是本发明具体实施例涂有焊膏而未焊接时的结构示意图；

图6～图9是本发明具体实施例中的四种微型钻头的结构示意图；

图10是本发明具体实施例中加工微型钻头时所需的专用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

如图5～图9所示，本发明所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，包括采用不锈钢圆柱棒料制成的钻柄构件7和采用硬质合金棒料制成的钻身构件6，钻柄构件的端面轴向形成有嵌合孔，钻身构件的轴向设有对应的可放入嵌合孔内的焊接部，使钻身构件的焊接部与钻柄构件的嵌合孔使用焊膏焊接连接。其中，嵌合孔的内底的焊膏的厚度大于嵌合孔的内壁的焊膏的厚度，使得钻柄构件的嵌合孔的底部为主要的焊接结合处，而嵌合孔的内壁部分起辅助焊接的作用。钻柄构件的端缘部分的嵌合孔的深度在0.5mm～3mm之间，如可选择1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm等。由此可见，本技术方案的嵌合孔的深度是比较小的，因此，钻身构件嵌合在嵌合孔中的材料也是非常少的，减少了加工成本。所述的钻身构件的焊接部为钻身构件延伸出的一部分，焊接部的直径与钻身构件本体的直径相同，皆小于所述钻柄构件的外径。通常，所述的钻柄构件的外径尺寸范围在1.8mm～3.175mm之间，如，可选择2.0mm、3.175mm等，而钻身构件的外径尺寸范围在0.8mm～2.5mm之间，如，可选择1.0mm、1.5mm、2.0mm等。其中，钻身构件的接合部位边缘设有倒角，同时，所述钻柄构件的嵌合孔内壁也设有相对应的倒角。

其中，在钻身构件10外径要远小于钻柄构件12外径时，在不影响嵌合孔加工情况下，钻柄构件在设有嵌合孔的一端设有与钻柄构件同轴的相应角度范围倾角的圆台形过渡台，以逐步缓降钻柄构件12与钻身构件10的外径落差，使细小的钻身构件10得到一定的支撑强度。所述的嵌合孔设置在过渡台的圆台上表面。其中，所述过渡台的锥度坡面的锥度角度可根据实际情况具体设计，其倾角范围可以从零度(如图7所示)到实际情况中的最大极限角度，即过渡台母线连接钻柄构件端面嵌合孔边缘时所成的倾角角度。

如图10所示，本实施例中加工微型钻头时所需的专用装置包括：

钻身夹具9，用于夹紧钻身构件10，并通过其进给装置将钻身构件10进给至钻柄构件12的嵌合孔内；

顶块8，用于对钻身夹具9进行定位，使钻身构件10与钻柄构件12具备同心度要求；

钻柄构件12，为一预定金属材质所制成的长圆柱体棒料，该钻柄构件的外径要比硬质合金钻身构件外径大，具有预定的外径尺寸，并且在钻柄构件端部可以形成倒出相应倾角的过渡台；

机械夹具16，用于夹持钻柄构件12，并对其进行定位；

焊膏压入装置15，与机械夹具16配合，用于将焊膏涂于钻柄构件12的嵌合孔内；

高频感应线圈13，设置在钻柄构件12的嵌合孔附件，用于发热时对钻柄构件12的嵌合孔内的焊膏进行加热；

检测装置11，用于对完成了焊接的微型钻头进行长度测量、强度测试等检测；

焊接平台14，用于承载上述其他部件。

一种使用上述专用装置加工上述微型钻头的方法，包括以下步骤：

A：机械夹具16将钻柄构件12夹持推至定位处，启动焊膏压入装置15将焊膏涂于钻柄构件12的嵌合孔内，钻身构件10由钻身夹具9进行夹紧，使其与钻柄构件12具备同心度要求，并由顶块8进行定位；

B：利用钻身夹具9的进给装置将钻身构件10进给至钻柄构件12的嵌合孔内；

C：在将钻身构件10推进到一定的距离时，通过电流控制使装在钻柄构件12处的高频感应线圈13发热，促使焊膏熔化，以高频感应加热的焊接方式使钻身构件的嵌合孔内的焊膏融化，将钻柄构件与钻身构件焊接成为一体棒料；

D：焊接完成后，开启检测装置11对嵌合式焊接微型钻头进行长度测量、强度测试等检测；完成检测后，在钻身构件上进行开槽等工序加工，生产出合格的嵌合式焊接微型钻头。

所述的步骤A中，在启动焊膏压入装置15将焊膏涂于钻柄构件12的嵌合孔内时，可采用喷射装置将焊膏点焊于钻柄构件的嵌合孔内，使钻柄构件的嵌合孔的内底和内壁都覆盖焊膏，其中，所述的嵌合孔内底涂覆的焊膏厚度大于嵌合孔的内壁涂覆的焊膏厚度。这样的设计使得钻柄构件的嵌合孔底部为主要的焊接结合处，而嵌合孔的内壁部分起辅助焊接的作用。

所述的硬质合金钻身构件10，可因作业环境的要求而相应的选用其它的硬质合金金属材质，诸如碳化钛或碳化钨等硬质合金材质加以实施。这样也可以在应用领域内使加工出的钻头的寿命得到提高，加工出的孔位、孔粗等也得到相应的改善。

另外，由于本微型钻头的应用领域为电路板行业，钻身构件10的外径通常要远小于钻柄构件12的外径(在行业标准内，此钻柄构件的外径标准为3.175mm)，相对于昂贵的硬质合金钻身构件10，钻柄构件12于钻头整体上所占比例较大，并且其主要作用是夹持定位所用，故其选用的材质为较廉价的不锈钢圆柱棒料即可。

并且，在钻身构件外径要远小于钻柄构件外径时，钻柄构件有嵌合孔的端缘部分开出锥度坡面，做成逐步的缓降外径落差的过渡台，以便使细小的钻身构件得到一定的支撑强度。

此外，在熔点差距较大的钻身构件和钻柄构件之间可采用将焊剂和助焊剂的作用融为一身的焊膏，将其涂于钻柄构件的嵌合孔内，使钻身构件和钻柄构件迅速的熔接在一起，再经过溢料处理等作业程序提高对接实施性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种用于印刷电路板行业的微型钻头，包括钻柄构件和钻身构件，其特征在于，所述的钻柄构件的端面轴向形成有嵌合孔，所述的钻身构件的轴向设有对应的可放入嵌合孔内的焊接部，所述的钻身构件的焊接部与钻柄构件通过嵌合孔焊接连接。

2、如权利要求1所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述的钻身构件的焊接部为钻身构件延伸出的一部分，焊接部的直径与钻身构件本体的直径相同，皆小于所述钻柄构件的外径。

3、如权利要求2所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述的钻柄构件在设有嵌合孔的一端设有与钻柄构件同轴的圆台形的过渡台，所述的嵌合孔设置在过渡台的圆台上表面。

4、如权利要求1～3任一所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述钻身构件的外径尺寸范围在1.8mm～3.175mm之间；所述钻身构件的外径尺寸范围在0.8mm～2.5mm之间。

5、如权利要求1～3任一所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述钻柄构件的端缘部分的嵌合孔的深度在0.5mm～3mm之间。

6、如权利要求1～3任一所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述的嵌合孔内底的焊膏厚度大于嵌合孔内壁的焊膏厚度。

7、如权利要求1～3任一所述的一种用于印刷电路板行业的微型钻头，其特征在于，所述的钻身构件的接合部位边缘设有倒角，同时，所述钻柄构件的嵌合孔内壁也设有相对应的倒角。

8、一种加工如权利要求1所述微型钻头的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：在钻柄构件的嵌合孔内涂覆焊膏；

B：将钻身构件的焊接部插入钻柄构件的嵌合孔内；

C：以高频感应加热的焊接方式使钻身构件嵌合孔内的焊膏融化，将钻柄构件与钻身构件焊接连接。

9、如权利要求8所述的一种加工微型钻头的方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述的钻柄构件的嵌合孔内底和内壁都涂有焊膏，其中，所述的嵌合孔内底涂覆的焊膏厚度大于嵌合孔内壁涂覆的焊膏厚度。这样的设计使得钻柄构件的嵌合孔底部为主要的焊接结合处，而嵌合孔的内壁部分起辅助焊接的作用。

10、如权利要求8或9所述的一种加工微型钻头的方法，其特征在于，所述的步骤A中，采用喷射装置将焊膏点焊于钻柄构件的嵌合孔内，使嵌合孔的孔底表面和孔内壁都覆盖焊膏。

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