CN102601437B - 用于加工柔性板的铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工柔性板的铣刀，其包括刀柄（1），所述刀柄（1）的一端延伸成铣削刀头（2），所述铣削刀头（2）的表面成型有两条环绕方向相同的螺旋槽（3）形成铣削刃，铣削刀头（2）的末端设置有V口的切削面，所述切削面的端部设有倒角形成倒角刃；所述螺旋槽（3）的螺旋角的角度ω为28-32°。该铣刀解决了现有的加工柔性线路板的铣刀刚性差切削性能差的问题，特别适用于铝基板、铜基板、柔性板、铁氟龙板、聚四氟乙烯板等板材具有倒角的盲槽的加工。

Description

用于加工柔性板的铣刀

技术领域

本发明属于铣刀设计制造领域，特别涉及一种用于加工柔性板的铣刀。

背景技术

传统的印制线路板主要是由铜箔、玻璃纤维、环氧树脂及相关填充料等组成，板材坚硬耐磨，加工时，使用菱齿铣刀加工，板壁光滑，排屑顺畅，这是由于菱齿铣刀的断屑设计而达到上述良好性能。但是现在，印制线路板逐渐由铝基板等软质基板材料替代，这种板材不含玻璃纤维，主要由铜箔、绝缘材料、铝板组成，加工板材较软，如果还使用之前PCB加工所使用的断屑槽以及普通2刃平底铣刀，加工时不易形成断屑且较易附着在切削刃部形成积削瘤并迅速使切削环境恶化导致无法正常排屑，造成被切削板壁“毛糙”，无法达到要求的尺寸精度和粗糙度。

为解决立铣刀在加工铝材时易刀刃粘屑、排屑不畅等问题，中国专利文件CN20151979U公开一种铝用精加工立铣刀，其采取将数条刀齿和排屑槽呈45°- 50°螺旋角设置在刀体上。从而具有排屑容易的优点，但是该型刀具主要针对技术加工中的铝材，故通过大于40度以上螺旋角及大的前角等参数保证加工的锋利性。但是对于印制线路板而言，板厚一般为1.6mm以内，自身强度不能承受过大的向上分力，而过大的螺旋角会导致加工时由于刀具铣削时产生较大的沿轴向向上的分力（俗称上拔力）而导致线路板加工过程中过度翘曲。

为解决柔性印制线路板的加工问题，中国专利CN 201931113 U公开了一种用于柔性印制线路板加工的铣刀。该铣刀包括刀柄，所述刀柄的一端延伸成铣削刀头，所述铣削刀头周围分布有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的螺旋角均为15°-32°，所述螺旋凹槽的周齿前角均为15°-35°，螺旋角及前角设计，使得切削锋利，切削应力小，减少柔性板材变形。但是，该铣刀是单刃铣刀，刚性很差，其只能针对印制线路板中的柔性树脂板适用，而对于铝基板等相对而言有稍高强度的板材，加工时容易因刚性不足而断刀。

另外，现有PCB板用硬质合金铣刀对该类板材铣削时，对于具有倒角面的凹槽，需要对于槽底底面和倒角面分步进行铣削，而无法同时满足槽底及倒角面的尺寸精度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的加工柔性线路板的铣刀刚性差，切削性能差，无法同时满足槽底及倒角面的铣削精度的问题，进而提供一种刚性较好，加工效率高，耐用性强，加工尺寸精度及板边质量好的铣刀。

为解决上述技术问题，本发明公开一种用于加工柔性板的铣刀，其包括刀柄，所述刀柄的一端延伸成铣削刀头，所述铣削刀头的表面成型有两条环绕方向相同的螺旋槽形成铣削刃，所述铣削刀头的末端设置有V口的切削面，所述切削面的端部设有倒角形成倒角刃；所述螺旋槽的螺旋角的角度ω为28-32°。

上述铣刀中，所述倒角的角度为45°。

上述铣刀中，所述铣削刀头的外径φd为0.4-3.175mm，其芯圆直径φK为铣削刀头外径φd的50%。

上述铣刀中，所述铣削刀头上成型有双端齿，其中一个端齿后角α1为13-17°，另一个端齿后角α2为29-31°，所述端齿前角γ1为4-8°。

所述倒角刃上成型有双端齿，其中一个端齿的倒角后角α1’为10-14°，另一个端齿的倒角后角α2’为27-29°，所述倒角刃的端齿前角γ1’为4-8°。

上述铣刀中，所述铣刀的周齿前角γ为4-8°。

上述铣刀中，所述铣刀的端齿一刃越过中心的距离e为所述铣削刀头外径φd的3% 。

所述铣刀的端齿为Closed槽型，其形成的刃带f长度为铣削刀头外径φd的5%。本发明所述的Closed槽型，是加工线路板铣刀的一个专有的槽型结构，其指的所述铣刀的端齿具有一个高出清边的刃带，这种槽型的优点是周齿后刀面低于刃口，因而加工时后刀面对铣削时的抗力会小。缺点是为保证刃带宽度对砂轮修整形状以及修整宽度要求过高。

所述铣刀在端齿短刃方向上成型一个用于消除横刃的沟槽。由于铣刀在其端齿中心由于芯厚以及端齿后角的原因都有横刃的产生，而横刃在铣削时是大负前角，这点对于加工时铣刀的铣削条件极为不利，因而使用一片砂轮磨去端齿刃的一部分形成沟槽，消除过多的横刃部分，改善铣削条件。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明的铣刀，主要适用于铝基板、铜基板、柔性板、铁氟龙板、聚四氟乙烯板等板材的加工，特别适合对于铝基板、铜基板的加工，铣削刀头的表面成型有两条环绕方向相同的螺旋槽形成铣削刃，相比现有加工相对柔性线路板的铣刀来说，刚性较好，加工效率高，耐用性强，螺旋槽角度在28-32°之间，保证切削锋利的同时排屑及时顺畅，并且，该铣刀的端齿上设置倒角形成倒角刃，可以在加工板材槽底同时一次加工出倒角面，避免多次加工，能够保证被加工表面的粗糙度及尺寸精度。

（2）该铣削刀头的芯圆直径为铣削刀头外径的50%，其可以在保证刀体强度的同时，有效地增大容屑槽容积，能保证排屑及时顺畅，减少铣削时的热量，提高使用寿命及铣削质量。

（3）该铣刀成型有双端齿，其中一个端齿后角为13-17°，另一个端齿后角为29-31°，上述优化的端齿后角参数使得铣削盲孔盲槽时能够获得最佳的槽底粗糙度以及较小的铣削抗力。铣刀的倒角刃上的端齿的倒角后角为α1’为10-14°，另一个端齿的倒角后角为α2’为27-29°，优化的参数使得铣削盲孔盲槽时获得最佳的槽底粗糙度以及较小的铣削抗力。

（4）该铣刀的端齿一刃越过中心的距离为铣削刀头外径的3% 。这种参数设计可以减小铣入时的轴向力并在铣削盲孔盲槽时获得光滑平整的槽底平面，同时使用砂轮沿端齿短刃磨一沟槽，消除横刃，使得端齿铣削时降低切削阻力。

（5）该铣刀周齿留有长度为铣削刀头外径的3%的刃带f，并作铲磨清边，在保证铣削锋利的同时，增强切削刃的强度，延长刀具寿命。

（6）加工该铣刀时，做铣削刀头切磨工序时，使用瑞士Rollomatic公司生产的CNCNP5型6轴4联动设备进行加工并一次成型，选用瑞士Rollomatic公司生产的CNC628 Smartgrinding 6轴5联动设备进行槽型及端齿的加工并一次成型，避免了之前的工艺路线中需要做粗磨刃部及半精磨刃部两个工步完成反复装夹带来的误差，同时提高了生产效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1      是本发明的用于加工柔性板的铣刀的结构示意图；

图2      是图1的A-A向剖视图；

图3      是图1的B-B向剖视图；

图4   是图1的C向视图；

图5   是图1的F-F向剖视图。

图中附图标记表示为：1-刀柄，2-铣削刀头，3-螺旋槽，4-沟槽。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

实施例1

图1所示为本发明的用于加工柔性板的铣刀，其包括刀柄1，所述刀柄1的一端延伸成铣削刀头2，所述铣削刀头2的表面成型有两条环绕方向相同的螺旋槽3形成铣削刃，所述铣削刀头2的末端设置有V口的切削面；所述切削面的端部设有倒角形成倒角刃；所述倒角的角度为45°，所述螺旋槽3的螺旋角的角度ω为30°。

所述刀柄1的外径φD为3.175mm，所述铣削刀头2的外径φd为1.8 mm，所述铣削刀头2的芯圆直径φK为铣削刀头2外径φd的50%，即0.9mm。

所述铣刀成型有双端齿，如图2所示为沿垂直于所述铣削刀头的刃口方向剖切得到的A-A向视图，由该视图可以看出，其中一个端齿后角α1为15°，另一个端齿后角α2为30°。所述铣刀的端齿前角γ1为6°

所述倒角刃成型有双端齿，如图3所示为沿平行于所述铣削刀头的刃口方向剖切得到的B-B向视图，由该视图看出，其中一个端齿的倒角后角α1’为12°，另一个端齿的倒角后角α2’为28°。所述倒角刃的端齿前角γ1’为6°。

如图4所示，所述铣刀的端齿一刃越过中心的距离e为铣削刀头2外径φd的3% =0.054mm。

如图5所示为沿所述铣削刀头2的径向剖切得到的F-F向视图，由该视图可以看出，所述铣刀的周齿前角γ为6°。

所述铣刀的端齿为Closed槽型，其形成的刃带f长度为铣削刀头2外径φd的5%，即0.09mm。本发明所述的Closed槽型，是加工线路板铣刀的一个专有的槽型结构，其指的是所述铣刀的端齿具有一个高出清边的刃带，这种槽型的优点是周齿后刀面低于刃口，因而加工时后刀面对铣削时的抗力会小。缺点是为保证刃带宽度对砂轮修整形状以及修整宽度要求过高。

所述铣刀在端齿短刃方向上成型一个用于消除横刃的沟槽4。

上述用于加工柔性板的铣刀的成型工艺，其包括以下步骤：

a.铣刀外径的磨制：将选定材料的棒材经过粗磨-半精磨-精磨后，加工至3.175 -0.001/-0.005mm，打磨光滑。其中，所述粗磨是将铣削刀柄的外径打磨至3.20 +0.01/0mm，所述半精磨是将所述铣销刀柄的外径打磨至3.180 +0.005/0mm，所述精磨是将所述铣削刀柄的外径打磨至3.175 -0.001/-0.005mm。

b.确定铣削刀头的长度及端部倒角；

c.铣削刀头的磨切：将铣削刀头磨至规定尺寸后，在同一装夹条件下进行螺旋槽的粗精切成型；

d.端齿角度及槽型的打磨：将铣削刀头末端的切削面在同一装夹条件下加工出端齿角度倒角角度及槽型。其中，所述端齿角度包括端齿前角、端齿后角、周齿前角，所述倒角角度包括倒角45°、倒角后角以及倒角刃的端齿前角，所述槽型为Closed槽型。

e.清洗、检验。  

所述铣刀选用德国康纳德公司生产的K44UF超细粒度（Ultra-fine）硬质合金材料。晶粒度为0.4微米以下，WC含量为88%，Co含量为12%，抗弯强度为4500Nm，硬度达HRA92.5（HV30=1730），在保证高的切削硬度同时，又具有良好的抗弯强度。

铣削刀头切磨工序时，使用瑞士Rollomatic公司生产的CNCNP5型6轴4联动设备进行加工并一次成型，选用瑞士Rollomatic公司生产的CNC628 Smartgrinding 6轴5联动设备进行槽型及端齿的加工并一次成型，避免了之前的工艺路线中需要做粗磨刃部及半精磨刃部两个工步完成反复装夹带来的误差，同时提高了生产效率。

实施例2

本实施例的用于加工柔性板的铣刀实施例1基本相同，其区别点在于：

所述螺旋槽3的螺旋角的角度ω为32°。所述铣刀成型有双端齿，其中一个端齿后角α1为13°，另一个端齿后角α2为29°，端齿前角γ1为4°。所述倒角刃侧成型有双端齿，其中一个端齿的倒角后角α1’为10°，另一个端齿的倒角后角α2’为27°，所述倒角刃的端齿前角γ1’为4°。所述铣刀的周齿前角γ为4°。，所述刀柄1的外径φD为3.175mm，所述铣削刀头2的外径φd为 0.4mm。所述铣削刀头2的芯圆直径φK为0.20mm。所述铣刀的端齿一刃越过中心的距离e为0.02mm。所述铣刀的端齿为Closed槽型，其形成的刃带f长度为0.02mm。

实施例3

本实施例的用于加工柔性板的铣刀实施例1基本相同，其区别点在于：

所述螺旋槽3的螺旋角的角度ω为28°。所述铣刀成型有双端齿，其中一个端齿后角α1为17°，另一个端齿后角α2为31°，所述端齿前角γ1为8°。所述倒角刃成型有双端齿，其中一个端齿的倒角后角α1’为14°，另一个端齿的倒角后角α2’为29°，所述倒角刃的端齿前角γ1’为8°。所述铣刀的周齿前角γ为8°。所述刀柄1的外径φD为3.175mm，所述铣削刀头2的外径φd为 3.175mm。所述铣削刀头2的芯圆直径φK为1.59mm。所述铣刀的端齿一刃越过中心的距离e为0.09mm。所述铣刀的端齿为Closed槽型，其形成的刃带f宽度为0.16mm。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：其包括刀柄（1），所述刀柄（1）的一端延伸成铣削刀头（2），所述铣削刀头（2）的表面成型有两条环绕方向相同的螺旋槽（3）形成铣削刃，所述铣削刀头（2）的末端设置有V口的切削面，所述切削面的端部设有倒角形成倒角刃；所述螺旋槽（3）的螺旋角的角度ω为28-32°，所述铣刀的周齿前角（γ）为4-8°；所述铣刀的端齿一刃越过中心的距离(e)为所述铣削刀头（2）外径(φd)的3% 。

2.根据权利要求1所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述倒角的角度为45°。

3.根据权利要求1或2所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述铣削刀头（2）的外径(φd)为0.4-3.175mm，其芯圆直径(φK)为铣削刀头（2）外径(φd)的50%。

4.根据权利要求3所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述铣削刀头（2）上成型有双端齿，其中一个端齿后角(α1)为13-17°，另一个端齿后角(α2)为29-31°，所述端齿前角（γ1）为4-8°。

5.根据权利要求4所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述倒角刃上成型有双端齿，其中一个端齿的倒角后角（α1’）为10-14°，另一个端齿的倒角后角（α2’）为27-29°，所述倒角刃的端齿前角（γ1’）为4-8°。

6.根据权利要求5所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述铣刀的端齿为Closed槽型，其形成的刃带(f)长度为所述铣削刀头（2）外径(φd)的5%。

7.根据权利要求6所述的用于加工柔性板的铣刀，其特征在于：所述铣刀在端齿短刃方向上成型一个用于消除横刃的沟槽（4）。