CN102069287B - Pcb微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCB微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺，其主要特点是该焊接装置中的高周波电感应加热机、焊丝进给机构、坯料送进机构和焊接完工下料机构上均设有与自动控制系统连接的电磁阀，在焊膏供给机构中设有焊膏压力滴注容器，压缩空气输气管和焊膏储槽，焊膏储槽内设有液位传感器，焊膏压力滴注容器的下端连接有滴注管，滴注管上设有流量阀。使用该自动焊接装置及焊接工艺，不需要在钻柄端面进行钻孔，即能够进行钻头与钻柄的异径平面焊接，并能准确地自动控制焊接过程各部动作，可靠地保证焊接质量，减少材料消耗，提高生产效率。

Description

PCB微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺

技术领域

本发明属于PCB微型钻头加工技术领域，特别是一种PCB微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺。 

背景技术

在公知的技术中，为了节省价格昂贵的钨钢材料，PCB微型钻头一般是由白铁钢制成的钻柄和由钨钢制成的钻头两部分焊接组合而成。钻柄和钻头的焊接包括对接和插接两种方法，对接焊接只能适用于钻柄和钻头直径相等的产品；而非等径钻柄和钻头的接合方法通常是先在钻柄的接合端钻一个小孔，将小于钻柄直径的钨钢钻头插入该孔中，再通过焊接设备采用相应的焊丝和助焊剂在钻头插孔的端口处周圈焊接，而后再进行钻头的磨削和开槽成型。上述两种方法存在的主要缺陷是：

1）采用周圈焊接，钻头与钻柄的同轴度很难保证，而且容易出现冷裂、脱焊、虚焊等现象，导致焊接牢度差，废品率高，产品使用寿命短；

2）钻头与钻柄异径焊接需要先在钻柄上钻孔，工艺复杂，费工费时，生产效率低下，不能适应大规模生产的需要；

3）上述两种方法均无法进行直径在1.3mm以下钻头与钻柄的对接加工；

4）在焊接时，助焊剂是装在一个容器中，其推进供给是由一个压力开关控制，由于该开关无法准确控制助焊剂的出剂量，使得助焊剂在焊接的缝隙中不间断地流出，既浪费助焊剂，又对机台造成污染，而且还影响焊接质量，导致生产效率低，并使得整个产品的成本拉高；

5）在进行钻头与钻柄的焊接过程中，各部动作控制多采用机械传动控制，协调准确性差，使生产效率和焊接质量的提高受到严重的制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要在钻柄端面进行钻孔，能够进行钻头与钻柄的异径平面焊接，并能准确地自动控制焊接过程各部动作，可靠地保证焊接质量，减少材料消耗，提高生产效率的PCB微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺。 

实现本发明的目的所采取的技术方案是：PCB微型钻头异径平面自动焊接装置具有与机架固定连接的高周波电感应加热机、焊丝进给机构、焊膏供给机构、坯料送进机构、坯料给料斗、焊接完工下料机构和自动控制系统，其中，

焊膏供给机构具有一个焊膏压力滴注容器，焊膏压力滴注容器分别连接并连通有压缩空气输气管和焊膏储槽，压缩空气输气管上设有电磁阀，焊膏储槽内设有液位传感器，焊膏压力滴注容器的下端连接有滴注管，滴注管上设有流量阀，所述电磁阀、传感器和流量阀分别通过信号传输线与自动控制系统连接。

自动控制系统包括：

一个PLC可编程控制器，用于控制参数的录入、液位传感信号的接收和焊接动作指令信号的发送；

一个通过信号传输线与液位传感器连接的A/D转换器，用于将液位模拟信号转换为数字信号；

一个通过信号传输线分别与输气电磁阀、送料电磁阀、加热电磁阀、下料电磁阀和流量阀连接的多通道D/A转换器，用于将数字信号转换为模拟信号；

一个焊接控制模块，该模块设置在PLC可编程控制器内，用于录入信号的处理、存储和调取； 

所述高周波电感应加热机、焊丝进给机构、坯料送进机构和焊接完工下料机构均设有与自动控制系统连接的电磁阀。

本发明的焊接工艺按以下步骤进行：

1）按照PCB微型钻头设计规格及加工工艺的要求截取白铁钢钻柄坯料和钨钢钻头坯料，并通过双端面磨床将钻柄坯料和钻头坯料的两端面磨平，其端面的不平度均控制在≤0.03mm以内，再用双端面磨角机对钻柄坯料的两端进行倒角，将钻头坯料通过无心磨床进行外圆加工，直径公差控制在±0.002mm，而后，将磨后的钻柄坯料和钻头坯料分别置入焊接装置的坯料给料斗内；

 2）按照设定的焊接工艺分别确定焊丝进给、坯料送进、焊膏滴注、高周波电感应加热机启闭和焊接完工下料各步动作延时和依次时间间隔参数控制值以及焊膏储槽内液位上下限控制参数值，并将确定的参数值录入焊接控制模块；

3）操作PLC可编程控制器，启动开始程序，由PLC可编程控制器连续发出指令，进行焊膏滴注压力调整、焊丝进给、焊膏滴注、坯料送进、高频加热和下料，即自动完成钻柄坯料和钻头坯料的焊接，其中，焊膏滴注压力控制在0.4~0.6 MPa范围内，焊膏滴注持续时间为0.5s。

本发明的PCB微型钻头异径平面自动焊接装置及焊接工艺，其有益效果是：

1）能够较好地实现PCB微型钻头异径钻柄和钻头坯料的平面焊接，由此节省了在钻柄上钻孔的工序，使工艺得到简化，省工省时，并且不受钻头直径大小的限制，能适应各种规格微型钻头的生产。

2）采用能够定量滴注的焊膏供给机构，既能节约焊膏，又能消除对机台造成的污染，并使生产成本相应降低。

3）通过自动控制系统的设置，实现了钻柄坯料和钻头坯料异径平面焊接全过程精确紧凑的自动控制，从而使产品的生产质量得到可靠的工艺保证，生产效率大大提高，满足了大规模生产的需要。

4）本发明的焊接装置及焊接工艺，使微型钻头异经平面焊接操作十分简便，能大大减轻人工劳动强度，提高焊接质量和生产效率，降低生产成本。 

附图说明    

图1是本发明的结构示意图；

图2是焊丝进给机构的结构示意图。

具体实施方式

参看图1，本发明的PCB微型钻头异径平面自动化焊接装置，是由与机架1固定连接的高周波电感应加热机13、焊丝进给机构18、焊膏供给机构、坯料送进机构、坯料给料斗12、28、焊接完工下料机构和自动控制系统组成，其中：焊丝进给机构18具有一个带有滑槽的支座18-1，并与机架1固定连接，支座18-1上设有可沿滑槽滑动的焊丝进给支架18-6，支座18-1的一端设有盘丝支架18-2和与焊丝进给支架18-6连接的焊丝进给气缸18-4。焊丝进给支架18-6上设有焊丝压紧气缸18-7，焊丝进给支架18-6下部设有用于穿焊丝17的通孔18-9。焊丝进给气缸18-4和焊丝压紧气缸18-7上分别设有与自动控制系统连接的焊丝进给电磁阀18-5和焊丝压紧电磁阀18-8。焊膏供给机构具有一个用于保持焊膏滴注压力稳定的焊膏压力滴注容器20，焊膏压力滴注容器20上分别连接并连通有用于补充压缩空气的输气管21和用于监测焊膏滴注压力的焊膏储槽23，焊膏压力滴注容器20和焊膏储槽23均通过连接件与机架1固定连接，焊膏储槽23的位置高于焊膏压力滴注容器20。焊膏压力滴注容器20的下端连接有滴注管16，该管的滴注端伸至焊接工位；焊膏储槽23内设有与自动控制系统连接的液位传感器24，用于监测焊膏储槽23内焊膏液位高低的变化，并间接反映焊膏压力滴注容器20内的实时压力，向自动控制系统发送监测信号。压缩空气输气管21上设有与自动控制系统连接的输气电磁阀22，用于执行自动控制系统的指令，控制压缩空气输气管21的通断，当焊膏压力滴注容器20内的压力小于下限值时，及时向焊膏压力滴注容器20内补充压缩空气。滴注管上设有与自动控制系统连接的流量阀19，用于按焊接动作的时间要求滴注焊膏，并保持焊膏滴注量的恒定。 

坯料送进机构是由钻柄坯料导向槽7、钻头坯料导向槽3和分别位于两槽外端的送料气缸10、30组成，钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3内设有分别与两送料气缸10、30伸缩端连接的送料推杆9、2，并在两送料气缸10、30的带动下沿钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3移动，用于将待焊钻柄坯料8和钻头坯料4推至焊接工位，两送料气缸10、30均通过与自动控制系统连接的送料电磁阀11、29控制其启停。 

坯料给料斗包括分别位于钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3上方的钻柄坯料给料斗12和钻头坯料给料斗28，分别用于储存待焊钻柄坯料8和钻头坯料4，两给料斗的底部均设有落料口，钻柄坯料8和钻头坯料4可由落料口逐个落入钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3内。

焊接完工下料机构由推料气缸6和与之连接的下料推杆6-1组成，推料气缸6固定安装在机架1上，由与自动控制系统连接的下料电磁阀5控制。

高周波电感应加热机13安装在机架1上，其加热头15伸至焊接工位，高周波电感应加热机13上设有与自动控制系统连接的加热电磁阀14。

自动控制系统设有：

一个PLC可编程控制器26，用于控制参数的录入、液位传感信号的接收和焊接动作指令信号的发送，按照设定的工艺流程和控制参数对有关各部焊接动作进行控制；

一个通过信号传输线与液位传感器连接的A/D转换器25，用于将液位模拟信号转换为数字信号，并传送至焊接控制模块中进行处理；

一个通过信号传输线分别与输气电磁阀22、送料电磁阀11、29、加热电磁阀14、下料电磁阀5和流量阀19连接的多通道D/A转换器27，用于将数字信号转换为模拟信号，并传送至各执行器件对各部焊接动作进行控制；

一个焊接控制模块，该模块设置在PLC可编程控制器内，用于录入信号的处理、存储和调取。

在本发明的焊接装置中，高周波电感应加热机13、PLC可编程控制器26、液位传感器24及所述各电磁阀和流量阀均可在市场上直接购置，其结构不再赘述。

本发明的焊接工艺按以下步骤进行：

1）按照PCB微型钻头设计规格及加工工艺的要求截取白铁钢钻柄坯料和钨钢钻头坯料，并通过双端面磨床将钻柄坯料和钻头坯料的两端面磨平，使两端面的平度均控制在≤0.03mm以内，再用双端面磨角机对钻柄坯料的两端进行倒角，以便保证PCB微型钻头的同轴度；将钻头坯料通过无心磨床进行外圆加工，直径公差控制在±0.002mm，然后将磨好的钻柄坯料和钻头坯料分别置入焊接装置的钻柄坯料给料斗12和钻头坯料给料斗28内。焊接时，钻柄坯料8和钻头坯料4分别由给料斗的落料口逐个自动落入钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3内；同时将焊丝盘料18-3装在盘丝支架18-2上，并将焊丝17的自由端穿过焊丝进给支架18-6的通孔18-9。

2）根据加工PCB微型钻头的规格，按照设定的焊接工艺分别顺次确定焊丝进给、焊丝压紧、坯料送进、焊膏滴注、加热和焊接完工下料各步动作的延时和依次时间间隔控制参数值以及焊膏储槽23内液位上下限控制参数值； 

3）操作PLC可编程控制器26，启动开始程序，由PLC可编程控制器26通过A/D转换器25接收液位传感器24发送的信号，经控制模块处理判定后，通过多通道D/A转换器27发出指令，开启输气电磁阀22，使液位处于控制上限位置，即使焊膏压力滴注容器20的压力达到控制上限值，焊膏滴注压力控制在0.4~0.6 MPa范围内。然后，由PLC可编程控制器26依次发出指令，并通过多通道D/A转换器27，控制焊丝压紧气缸18-7启动将焊丝17压紧，焊丝进给气缸18-4启动并带动焊丝进给支架18-6及焊丝17向前移动，使焊丝17端部处于焊缝位置。再控制两送料气缸10、30启动，同时将钻柄坯料8和钻头坯料4推至焊接工位，将焊丝17夹紧，并将焊丝切断。而后，通过启闭流量阀19向焊丝17端部滴注一定量的焊膏，焊膏滴注持续时间为0.5s。在钻柄坯料8、钻头坯料4、焊丝17和焊膏都到位后，通过控制加热电磁阀14的启闭，由高周波电感应加热机13对钻柄坯料8、钻头坯料4和焊丝17进行快速加热，完成钻柄坯料8和钻头坯料4的焊接。此时，通过控制焊丝压紧电磁阀18-8使焊丝压紧气缸18-7松开，再控制焊丝进给电磁阀18-5使焊丝进给气缸18-4在焊丝17不动的状态下复位；同时，控制送料电磁阀11、29，使送料气缸10、30复位，当两送料推杆9、2分别退离钻柄坯料给料斗12和钻头坯料给料斗28的落料口位置时，次一个钻柄坯料和钻头坯料内将自动落入钻柄坯料导向槽7和钻头坯料导向槽3内。最后，通过下料电磁阀5的启闭，由下料气缸6将焊接好的PCB微型钻头坯料推出焊接工位，下料气缸6复位。而后在PLC可编程控制器26的控制下，各部动作将重复循环，直至一批PCB微型钻头坯料全部焊完，通过操作PLC可编程控制器26使运行程序停止。在焊接的过程中，PLC可编程控制器26将根据液位传感器24的监测信号，并经焊接控制模块处理判断，随时控制输气电磁阀22的启闭，向焊膏压力滴注容器21内补充压缩空气，保证滴注焊膏压力稳定地控制在设定的范围之内。

Claims (3)

1.一种PCB微型钻头异径平面自动焊接装置，具有与机架固定连接的高周波电感应加热机、焊丝进给机构、焊膏供给机构、坯料送进机构、坯料给料斗、焊接完工下料机构和自动控制系统，其特征在于：

焊膏供给机构具有一个焊膏压力滴注容器，焊膏压力滴注容器分别连接并连通有压缩空气输气管和焊膏储槽，压缩空气输气管上设有电磁阀，焊膏储槽内设有液位传感器，焊膏压力滴注容器的下端连接有滴注管，滴注管上设有流量阀，所述电磁阀、液位传感器和流量阀分别通过信号传输线与自动控制系统连接；

自动控制系统包括：

一个PLC可编程控制器，用于控制参数的录入、液位传感信号的接收和焊接动作指令信号的发送；

一个通过信号传输线与液位传感器连接的A/D转换器，用于将液位模拟信号转换为数字信号；

一个通过信号传输线分别与输气电磁阀、送料电磁阀、加热电磁阀、下料电磁阀和流量阀连接的多通道D/A转换器，用于将数字信号转换为模拟信号；

一个焊接控制模块，该模块设置在PLC可编程控制器内，用于录入信号的处理、存储和调取。

2.根据权利要求1所述的PCB微型钻头异径平面自动焊接装置，其特征在于：高周波电感应加热机、焊丝进给机构、坯料送进机构和焊接完工下料机构均设有与自动控制系统连接的电磁阀。

3.一种用于权利要求1所述的PCB微型钻头异径平面自动焊接装置的焊接工艺，其特征在于：该焊接工艺按以下步骤进行：

1）按照PCB微型钻头设计规格及加工工艺的要求截取白铁钢钻柄坯料和钨钢钻头坯料，并通过双端面磨床将钻柄坯料和钻头坯料的两端面磨平，其端面的不平度均控制在≤0.03mm，再用双端面磨角机对钻柄坯料的两端进行倒角，将钻头坯料通过无心磨床进行外圆加工，直径公差控制在±0.002mm，而后，将磨后的钻柄坯料和钻头坯料分别置入焊接装置的坯料给料斗内；

 2）按照设定的焊接工艺分别确定焊丝进给、坯料送进、焊膏滴注、高周波电感应加热机启闭和焊接完工下料各步动作延时和依次时间间隔参数控制值以及焊膏储槽内液位上下限控制参数值，并将确定的参数值录入焊接控制模块；

3）操作PLC可编程控制器，启动开始程序，由PLC可编程控制器连续发出指令，进行焊膏滴注压力调整、焊丝进给、焊膏滴注、坯料送进、高频加热和下料，即自动完成钻柄坯料和钻头坯料的焊接，其中，焊膏滴注压力控制在0.4~0.6 MPa范围内，焊膏滴注持续时间为0.5s。

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