CN105171023B - 微针治具的机械钻孔方法及其采用的钻孔设备 - Google Patents

Abstract

一种微针治具的机械钻孔方法，其包括以下步骤：提供钻孔设备，该钻孔设备包括主轴、设置于主轴上的钻头，及冷却机构，该冷却机构包括能够将冷却介质喷向该钻头的导管；设置钻带钻孔路径；在钻孔设备的工作台面上装设微针治具材料；导入钻带，输入钻孔参数后钻孔加工，钻孔加工时，主轴起、停转速时，该冷却机构向该钻头控制喷入冷却介质；及清理孔内残渣。本发明还提供钻孔设备。由于该冷却机构可冷却钻头，降低温度及利于钻屑排除等作用，防止因钻孔温度过高导致钻头受热软化产生精度变差及钻孔塞孔等问题，从而提高钻孔效率，降低报废率。

Description

微针治具的机械钻孔方法及其采用的钻孔设备

技术领域

本发明涉及机械钻孔技术领域，特别是关于一种微针治具的机械钻孔加工方法及该方法采用的钻孔设备。

背景技术

微针治具机械钻孔加工过程中，因钻头直径小(一般为0.05mm-0.2mm)、孔间距较小(最薄孔壁厚为0.05mm及以上)、治具材料难于加工(如硬度较高、含胶量高等)等因素，导致钻孔效率非常慢。另外，由于断刀、孔偏、夹尘塞孔等原因，导致报废率也非常高。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种微针治具的机械钻孔方法，以解决现有技术中由于断刀、孔偏、塞孔等原因导致的钻孔效率底及报废率高的问题。

本发明的实施例提供一种微针治具的机械钻孔方法，其包括以下步骤：提供钻孔设备，该钻孔设备包括主轴、设置于主轴上的钻头，及冷却机构，该冷却机构包括能够将冷却介质喷向该钻头的导管；设置钻带钻孔路径；在钻孔设备的工作台面上装设待加工的微针治具材料；导入钻带，输入钻孔参数后钻孔加工，钻孔加工时，主轴起、停转速时，该冷却机构向该钻头控制喷入冷却介质；及清理孔内残渣。

进一步地，在钻孔设备的工作台面上装设待加工的微针治具材料的步骤中，选择钻孔用盖板，该盖板为润滑铝片，并将该润滑铝片安装于该微针治具材料上。

进一步地，在导入钻带，输入钻孔参数，钻孔加工的步骤前，判断是否需要减薄微针治具材料，如需要减薄微针治具材料，则在微针治具材料一面沉孔，预留0.2-1.0mm的厚度。

进一步地，采用一步钻透或分步钻透方式钻孔。

进一步地，在设置钻带钻孔路径时，采用跳钻方式。

进一步地，该冷却介质为润滑液或者冷却喷雾。

本发明的实施例还提供一种钻孔设备，其包括主轴及设置于主轴上的钻头，该钻孔设备还包括冷却机构，该冷却机构包括能够将冷却介质喷向该钻头的导管。

进一步地，该钻孔设备还包括吸屑罩及洗尘管，该吸屑罩包围该钻头设置，该吸屑罩具有用于穿过该钻头的通孔，该吸尘管与该吸屑罩内部空间连通，以除去钻孔时产生的尘屑，该冷却机构包括用于收容冷却介质的收容器及与该收容器连接的导管，该导管的冷却介质输出端连通于该吸屑罩的通孔。

进一步地，该冷却介质为润滑液或者冷却喷雾。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：由于该冷却机构可冷却钻头，降低温度及利于钻屑排除等作用，防止因钻孔温度过高导致钻头受热软化产生精度变差及钻孔塞孔等问题，从而可以批量钻孔生产，提高钻孔效率，降低报废率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实施例提供的微针治具的机械钻孔方法的流程图。

图2是本实施例提出的钻孔设备的结构示意图。

图3是本实施例的钻孔设备的III处的剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参阅图1至图3，本发明的实施例的微针治具的机械钻孔方法包括以下步骤：

S1、提供钻孔设备100，钻孔设备100包括机架10、设置在机架10上的主轴20、设置于主轴20上的钻头30、吸屑罩50、吸尘管70及冷却机构。吸屑罩50包围钻头30设置，吸尘管70与吸屑罩50内部空间连通，以除去钻孔时产生的尘屑。吸屑罩50具有用于穿过钻头30的通孔51。冷却机构包括用于收容冷却介质的收容器91及与收容器91连接的导管93。收容器91可以置于机架10上，也可独立安装于机架10之外。导管93可将收容器91中的冷却介质导入钻机吸屑罩中相应位置，从而在主轴20起、停转速时，通过电气控制电磁阀(图未示)的通、断，实时向钻头30的切削刃长部分控制喷入有效微量冷却介质。在发明实施方式中，所述导管93的冷却介质输出端连通于所述吸屑罩50的通孔51，并且导管93的喷射方向与钻头30的运动方向垂直设置，方便向钻头30喷射冷却介质。微量冷却介质主要起冷却钻头30、降低温度及利于钻屑排除等作用，防止因钻孔温度过高导致钻头30受热软化产生精度变差及钻孔塞孔等问题。在本实施例中，钻孔设备100的定位精度在10um以内较佳，且相对于常规PCB机械钻机，增配冷却机构。冷却介质可为润滑液或者冷却喷雾。

S2、设置钻带钻孔路径。钻带主要包含用于钻孔的各孔位坐标。对于微针治具，各孔间距一般较小，最薄孔壁只有0.05mm左右，钻孔时如果挨个逐孔钻，则板材局部会产生较高的温升，从而产生热胀冷缩现象，进而对钻孔精度产生影响。故在生成钻带时需利用相关软件，优化调整钻孔路径，采用跳钻方式钻孔，即间隔数个孔钻孔，待板材局部温度降低以后再回来钻刚才跳过未钻的孔。

S3、选择钻孔所用盖板。合理选择润滑铝片及其厚度，在本实施例中，选用总厚度为0.1-0.15mm的润滑铝片。该润滑铝片一面有0.05mm的水溶性润滑树脂，即润滑冷却层，进一步给钻头30冷却降温，同时减小钻头30入钻时的偏移量，提高孔位精度。

S4、在钻孔设备100的工作台面上依次叠放安装电木板、下垫板、治具材料，盖板(即润滑铝片)，并进行固定。

S5、根据微针治具需要，结合板材的硬度、厚度、钻头有效刃长、孔间距等因素，判断是否需要减薄微针治具材料。如需要减薄微针治具材料，则在微针治具材料一面沉孔，预留0.2-1.0mm左右的厚度，再通过正反钻工艺将微针治具材料翻面。如不需要，则直接进入下一步骤S6。所谓减薄是指在治具材料上需要插针的区域，通过Ф1.0-2.0mm的钻头将板材掏空(通常形成一个矩形沉台结构)，预留0.2-1.0mm的厚度，而不需要插针的地方则可不用减薄。

判断是否需要减薄时主要考虑钻头30的有效刃长和孔位精度的影响，当治具厚度超过钻头30的刃长后，钻头30无法将板材钻透，故需在需要插针的地方适当减薄板材厚度，以便钻穿治具；当钻头30的刃长长于治具厚度时，主要考虑钻孔精度的影响，因为对于微钻，钻头30直径很小，钻头30刚性较弱，钻孔加工的板材厚度越厚，钻头30因为负荷越高而越容易产生折弯现象，从而出现孔位偏差，导致后续治具插针困难，故需在满足钻孔精度和治具其它设计和使用要求的基础上考虑是否需要减薄。

钻孔前，可适当减小压脚压力，以免钻孔过程中因压脚压力过大导致治具材料受压变形。压脚压力指钻孔时钻机压力脚压在治具材料上的压力，减小该压力主要考虑治具反面部分材料被掏空后，压脚下压导致治具产生形变，从而影响钻孔精度。压脚压力范围0-100N，本实施例中采用50N。

S6、导入钻带，输入钻孔参数，跳钻钻孔。本实施例中，钻孔参数为：转速：70-200Krp/min；进刀速：0.2-0.8m/min；退刀速：4-10m/min；钻头寿命200-2500。

在钻孔加工过程中，可根据治具材料特性、钻孔的精度及效率的需求，可采用一步钻透或分步钻透方式。所谓的一步钻透是指一次性钻透如上预留的0.2-1.0mm的厚度，而分步钻透是指在钻孔加工如上预留的厚度时，采用一点一点，逐步钻透，如0.5mm的厚度，采用分10步钻透，每次钻入0.05mm。一般情况下，分步钻透因每次入钻深度较浅，钻头30排屑相对较少，负荷较少，且有微量润滑液及空气的冷却，温升较低，钻孔精度较佳。因微针治具机械钻孔，一般情况下应采用先沉孔，后在另一面钻孔的方式加工，否则会出现严重的塞孔现象；

S7、清理孔内残渣，检验钻孔精度。采用清孔工艺清除孔内的胶渣，然后用孔位检测机检测各孔位精度，判断是否符合相应的精度及生产需求。

采用如上方法钻孔加工微针治具时，孔位偏差精度可以控制在±10um以内。由于润滑铝片和微量润滑液的加入，基本不会产生大幅偏孔和断刀现象，治具材料的适当减薄及跳钻的应用，进一步提高孔位精度和防止夹尘塞孔等现象的产生。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微针治具的机械钻孔方法，其包括以下步骤：

提供钻孔设备，该钻孔设备包括主轴、设置于主轴上的钻头，及冷却机构，该冷却机构包括能够将冷却介质喷向该钻头的导管；

设置钻带钻孔路径；

在钻孔设备的工作台面上装设待加工的微针治具材料，选择钻孔用盖板，该盖板为润滑铝片，并将该润滑铝片安装于该微针治具材料上；

判断是否需要减薄微针治具材料，如需要减薄微针治具材料，则在微针治具材料一面沉孔，预留0.2-1.0mm的厚度；

导入钻带，输入钻孔参数后钻孔加工，采用一步钻透或分步钻透方式钻孔，钻孔加工时，主轴起、停转速时，该冷却机构向该钻头控制喷入冷却介质；及清理孔内残渣。

2.如权利要求1所述的微针治具的机械钻孔方法，其特征在于：在设置钻带钻孔路径时，采用跳钻方式。

3.如权利要求1所述的微针治具的机械钻孔方法，其特征在于：该冷却介质为润滑液或者冷却喷雾。