CN107627003A - 一种从工件上拆卸接插件的方法及其实现该方法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从工件上拆卸接插件的方法及其实现该方法的装置。该方法利用机床、刀具并采用冷加工方法从工件上拆卸接插件。刀具固定在机床的主轴上，工件固定在机床的工作台上。刀具应用的是磨削工艺。通过驱动主轴带动刀具下移且主轴电机驱动刀具旋转，实现刀具对工件的磨削深度和进给量，磨除焊接在工件上的接插件排针周围的电路板材料。当接插件所有排针周围的电路板材料全部被磨除的时候，接插件就会自动从工件上脱落，从而实现一次完美的通过冷加工工艺从工件上拆除接插件的任务。本方法在实施过程中不需要加热也不产生热量，因此避免了热量沿着金属材料制成的排针传导到接插件内部对接插件造成的不可逆的热破坏，因此提高了拆卸下来的接插件的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种拆卸方法及其实现该拆卸方法的拆卸装置，尤其涉及一种从工件上拆卸接插件的拆卸方法及其实现该方法的拆卸装置。
背景技术
通常焊接式电路板(以下简称工件)上会焊接有很多元器件，如接插件在焊接到电路板(也即PCB板)上十分容易，但是当焊接错误或者想从废弃的工件上拆卸接插件时，却十分困难。
当接插件的排针(专业术语称PIN)数量较少时，一般1针或2针，通常可以使用电烙铁同时加热这2个排针，使得焊锡快速熔融，从而可以在极短时间内快速拔出接插件。一旦操作不慎，电烙铁在排针的位置停留过久，热量沿着金属材料制成的排针传导到接插件内部，接插件的塑料组成部分就会受热变形甚至熔化，这个接插件就废了。当排针的数量多于3个(为了便于说明，称为排针一、排针二、排针三、以下以此类推)时，电烙铁熔化了排针一处的焊锡，当熔化排针三的焊锡时发现排针一位置的焊锡又凝固了，于是反过来再熔化排针一位置的焊锡，循环往复，费了好大的精力，拆下下来的接插件可能因为过热已经变形，不能使用了。这个过程中，如果每熔化一个排针位置的焊锡后，迅速使用吸锡器，把焊锡吸走，会提高最终拆卸的成功率，但这种方法对工件孔与接插件排针配合间隙小的组合时，几乎是无效的，因为熔化进孔里面的焊锡很难吸干净。
实践中还用一种熔锡法拆卸电路板上的接插件，具体操作是：当接插件上的排针的数量多时，在工件上接插件的焊接位置，不断地用电烙铁熔化焊锡，并堆积到接插件排针的焊接位置，体积大到能覆盖住全部的排针，熔融的焊锡同时加热了所有的接插件排针，然后用镊子配合螺丝刀把接插件从工件上拔出来。用这种方法拆卸接插件，操作要迅速，防止过多的热量导入到接插件内部造成接插件不可逆的热破坏。
实践中还会用热风台来拆卸工件上的接插件，热风台是一种焊接工具，也可以用来从工件上拆卸电子元器件。具体操作是：把工件放在热风台的工作台上，调整好热风嘴的位置，使得热风嘴罩着接插件排针的焊接位置，调整风量和温度，开始加热，当排针的焊接位置的焊锡全部熔化后，用镊子配合螺丝刀把接插件从工件上拔出来。用这种方法拆卸接插件，也要防止过多的热量导入到接插件内部造成接插件不可逆的热破坏。
以上通过加热的方法从工件上拆卸接插件的方法生产效率不高，更重要的是每一种方法都不可避免地把热量沿着金属材料制成的排针传导到接插件内部，接插件的塑料组成部分就会受热变形甚至熔化。因此拆卸下来的接插件废品率高。
因此工程实践中，更需要一种方法或工艺，既能快速拆除工件上的接插件，又能保证拆卸下来的接插件不被破坏。
发明内容
为了既能快速拆除工件上的接插件，又能保证拆卸下来的接插件不被破坏，本发明提供一种从工件上拆卸接插件的拆卸方法及其实现该方法的拆卸装置，其在不会破坏接插件使用功能的情况下，简单又便捷的拆卸焊接在工件上的接插件，实现接插件的重复回收利用。
本发明采用以下技术方案实现：一种从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其采用冷加工方式拆卸工件上的接插件，其包括以下步骤：
步骤一、提供机床、刀具；定义由两两垂直的X轴、Y轴、Z轴构成工件的三维直角坐标系，机床的工作台平行于X轴和Y轴构成的平面，机床的主轴平行于Z轴；刀具包括呈中空圆柱状并具有透孔的磨头，加工时相应排针伸入磨头的透孔内；刀具安装在机床的主轴上，主轴能沿Z轴移动，并能驱动刀具旋转，使磨头去磨削定位、装夹在工作台上的工件；
步骤二、调整接插件的其中一个排针与磨头之间的相对位置，使主轴驱动磨头沿Z轴下降时，相应排针能伸入磨头的透孔内；
步骤三、驱动主轴沿Z轴下降，使得刀具沿Z轴接近工件时，相应排针伸入磨头的透孔内，主轴驱动磨头旋转，使磨头磨削排针周围的工件材料，直至穿透工件；
步骤四、驱动主轴沿Z轴上升；
步骤五、重复步骤二至步骤四直至接插件的所有排针周围的电路板材料磨除结束。
作为上述方案的进一步改进，工件通过一个夹具定位在工作台上。
进一步地，夹具通过螺钉、螺母装夹在机床的工作台上的T型槽里。
通过调整、定位夹具在机床工作台上的位置，或者调整、定位工件在夹具中的位置来定位刀具依次磨除工件上不同的排针周围的电路板材料。
进一步地，夹具通过一个X轴移动台定位在机床工作台上，X轴移动台驱动夹具带动工件在X轴上移动。
再进一步地，X轴移动台通过一个Y轴移动台定位在机床工作台上，Y轴移动台驱动X轴移动台带动夹具和工件在Y轴上移动。
本发明还提供一种从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其包括机床、刀具；定义由两两垂直的X轴、Y轴、Z轴构成工件的三维直角坐标系，机床的工作台平行于X轴和Y轴构成的平面，机床的主轴平行于Z轴；刀具包括呈中空圆柱状并具有透孔的磨头，加工时相应排针伸入磨头的透孔内，刀具安装在机床的主轴上，主轴能沿Z轴移动并能驱动刀具旋转，使磨头去磨削定位、装夹在工作台上的工件；
作为上述方案的进一步改进，磨头的主要成分是磨砺和粘接剂的均质混合物，并由粉末冶金成型工艺制成，刀具还包括刀柄，磨头与刀柄通过钎焊焊接在一起。
作为上述方案的进一步改进，所述拆卸装置还包括将工件定位、装夹在工作台上的夹具。
进一步地，所述拆卸装置还包括将夹具定位在工作台上的X轴移动台，X轴移动台驱动夹具带动工件在X轴上移动。
再进一步地，所述拆卸装置还包括将X轴移动台定位在工作台上的Y轴移动台，Y轴移动台驱动X轴移动台带动夹具和工件在Y轴上移动。
再进一步地，X轴移动台和Y轴移动台各有一套丝杠副，通过旋转X轴移动台或Y轴移动台的丝杠副手轮，就可以方便地调整、定位工件在夹具中的位置来定位刀具依次磨除工件上不同的排针周围的电路板材料。
再进一步地，本发明所描述的机床可以是立式铣床或立式钻床，当立式铣床用于本发明中的时候，无须附加X轴移动台和Y轴移动台，因为立式铣床本身具有高精度的X轴移动台和Y轴移动台；当立式钻床用于本发明中的时候，可以附加X轴移动台和Y轴移动台。
再进一步地，本发明所描述的机床可以是数控立式铣床或数控立式钻床。使用数控机床编好加工程序后，可以一次装夹完成所有的排针周围的电路板材料的磨除工作。
本方法因为采用冷加工的方式拆卸工件上的接插件，拆卸过程中不需要加热，也不产生热量(或产生的热量微不足道)，拆卸过程中没有热量通过接插件的金属排针传导到接插件内部，因此不会对接插件的塑料组成部分产生热破坏。使得拆卸下来的接插件的回收率很高。用本方法从工件上拆卸排针类接插件的生产效率也很高。
附图说明
图1为本发明的拆卸方法所利用的一般机床的结构示意图。
图2为本发明的拆卸方法所设计的刀具的结构示意图。
图3为图2中刀具的剖视图。
图4为图2中刀具在磨削开始之前的状态示意图。
图5为图2中刀具在磨削中的状态示意图。
图6为图2中刀具在磨削后的状态示意图。
图7为本发明实施例1的拆卸装置的结构示意图。
图8为本发明实施例2的拆卸装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的从工件上拆卸接插件的拆卸方法利用利用机床(钻床或铣床)、刀具(或磨具、以下统称为刀具)，并采用冷加工的方法拆卸工件上的排针类接插件和DIP封装的电子元器件(以下统称接插件)。刀具固定在机床的主轴上，工件固定在机床的工作台上。本方法中的刀具应用的是磨削工艺。通过驱动主轴下降，使刀具实现对工件的磨削深度和进给量。主轴驱动刀具旋转，使刀具把焊接在工件上的接插件排针周围的电路板材料磨除。当接插件所有的排针周围的电路板材料全部被磨除的时候，接插件就会自动从工件上脱落，从而实现一次完美的通过冷加工工艺从工件上拆除接插件的任务。用来磨削的刀具主要由刀柄和磨头构成，呈圆柱状并具有中空的透孔。磨头的主要成分是磨砺和粘接剂的均质混合物，并由粉末冶金等成型工艺制成。磨头与刀柄通过钎焊等工艺焊接在一起。本方法在实施过程中不需要加热也不产生热量，因此避免了热量沿着金属材料制成的排针传导到接插件内部对接插件造成的不可逆的热破坏，因此提高了拆卸下来的接插件的成品率。
为了更好的调节工件在机床的工作台上的位置，还可以增加X轴移动台、Y轴移动台、夹具等设备，刀具安装在机床的主轴上，由主轴驱动旋转，机床的主轴通过电机驱动能沿Z轴方向移动。工件安装在最上层的工作台(X轴移动台或Y轴移动台)上。以工件为参考点建立工件坐标系，工件的X轴方向移动由X轴移动台完成，工件的Y轴方向移动由Y轴移动台完成，工件的Z轴方向移动由机床主轴沿Z轴方向移动完成。
当从工件上拆卸接插件时，要先做好拆卸之前的调整准备工作：把工件装入X轴移动台上的夹具上(比如虎钳)，调整Y轴移动台的位置，使得刀具回转中心正好对应接插件一个排针的轴线，然后调整X轴移动台的位置，使得刀具回转中心正好在接插件一侧的第一个排针的轴线上方，并且通过调整X轴移动台的位置移动工件使得刀具回转中心正好在接插件最后一个排针的轴线上方。最后调整Z轴的行程，通过调整Z轴的行程，使得刀具在一个加工循环结束时，刀具的极限位置正好穿透工件。
机床应用现有的机床即可，如图1所示，一般的机床包括主轴91、工作台92、机座93、立柱94、主轴箱95、进给96、电动机97、带罩98等等。工作台92固定在机座93上，立柱94竖立在机座93上，主轴箱95固定在立柱94上，电动机97固定在主轴箱95上。主轴91、进给96安装在主轴箱95底部，通过电动机97驱动主轴91升降，通过进给96控制主轴11向下的进给量，带罩98安装在整个机床的顶部主要起保护作用。
刀具2做了专门设计，采用普通的刀具没办法实现本发明的设计。如图2及图3所示，本发明的刀具2，其包括刀柄22和安装在刀柄22上的磨头21，磨头21的主要成分是磨砺和粘接剂的均质混合物，并由粉末冶金等成型工艺制成，磨头21与刀柄22通过钎焊等工艺焊接在一起，如图2中的钎焊材料23。本发明的刀具2由于其制造方式，磨头21的壁厚可以做到很小，如Φ4×Φ2，Φ5×Φ3。
请结合图4、图5及图6，工件3上的接插件时，磨头21通过主轴91朝接插件下压，接插件的排针311伸入磨头21的透孔211内，磨头21在工件上磨削位于排针周围的工件材料，调整工件其它排针与磨头21之间的相对位置以此磨削接插件的所有排针周围的工件材料。当接插件的所有排针311周围材料都磨除时，整个接插件就可以从工件33上脱离了，实现接插件从工件3上的冷加工拆卸工艺。
刀具2的刀柄22安装在主轴11上，磨头21固定在刀柄22上，整个刀具可以为空心结构，当磨头21与刀柄22内部相通时，磨头21的透孔211可以容纳更长的排针。
刀具2的尺寸设计上，只要能满足接插件的排针能容纳在磨头21的透孔211内，利于磨头21在工件上对相应排针周围的工件材料进行磨除即可。一般，磨头21的内孔直径要大于相应排针311的外接圆直径，磨头21的外径小于接插件上3个一字排开的排针311、以第2针中心线为圆心、以第一针和第三针的内侧构成的内接圆的直径。
本发明的方法，通过采用冷加工磨削，防止了现有热加工工艺温度过高对一些接插件产生破坏的问题，不仅在生产率上有了提升，也提高了焊接工件上接插件的回收率。
本发明的方法在实际应用中，实现的方式有很多种，但是其理念都是一致的，都是通过本发明的冷加工方式拆卸工件上的接插件。接下去对实现本发明的几种主要拆卸装置进行详细介绍。
实施例1
请参阅图7，本发明实施例1的从工件上拆卸接插件的拆卸装置包括机床1、刀具2、夹具4。拆卸装置利用机床1、刀具2拆卸工件3上的接插件。
刀具2固定在机床1的主轴11上，工件3通过夹具4固定在机床1的工作台12上。只要能将工件3固定在机床1的工作台12上，夹具4也可以不设置，夹具4可为虎钳或者平口钳等。夹具4可通过螺钉、螺母装夹在机床1的工作台12上的T型槽里。通过调整、定位夹具4在机床工作台12底座上的位置，或者调整、定位工件3在夹具4中的位置来定位刀具2依次磨除工件3上不同的排针311周围的电路板材料。
通过驱动主轴11带动刀具2沿Z轴下降，主轴11驱动刀具2旋转，使刀具2磨削工作台12上的工件3。工件3上的接插件时，磨头21通过主轴11朝接插件下压，接插件的排针311伸入磨头21的透孔211内，磨头21在工件3上磨削位于排针311周围的工件材料，调整工件3与磨头21之间的相对位置以此磨削接插件的所有排针311周围的工件材料。刀具2的刀柄21安装在机床1的主轴11上，刀具2的磨头22从刀柄21上沿主轴11向下延伸。通过转动机床1上的进给手柄13而驱动主轴11，使刀具2由主轴11带动实现在主轴11方向上的进给量。
工件3固定在机床1的工作台12上时，可采用带有通道61的定位片6，采用螺栓5或螺钉穿过通道61锁定在工作台12内，并通过螺栓5上的螺母7将定位片6定位在工作台12上。通道61可以起一定的位置调节作用。
本实施例的从工件上拆卸接插件的拆卸装置在拆卸工件3上的接插件时，其采用以下步骤：
步骤一、定义由两两垂直的X轴、Y轴、Z轴构成工件3的三维直角坐标系，机床1的工作台12平行于X轴和Y轴构成的平面，机床1的主轴11平行于Z轴。刀具2安装在机床1的主轴11上，主轴11能驱动刀具2旋转并沿Z轴移动，使刀具2去磨削定位、装夹在工作台12上的工件3。
步骤二、调整接插件的其中一个排针311与磨头21之间的相对位置，使主轴11沿Z轴下降时，相应排针311能伸入磨头21的透孔211内。这样的话，调整Z轴的行程，如手动下压主轴11，由于刀具2由主轴11驱动旋转，因此磨头21就可以磨削排针311周围的工件材料，直至穿透工件。可以调整Z轴的行程，使刀具2的最低位置恰好透过工件3上的电路板，目的是在刀具磨除排针周围的工件材料后，正好穿透工件。
步骤三、驱动主轴11沿Z轴下降，使得磨头21沿Z轴接近工件时，相应排针311伸入磨头21的透孔211内，主轴11驱动磨头21旋转，使磨头21开始磨削排针311周围的工件材料，直至穿透工件3的电路板。
步骤四、驱动主轴11沿Z轴上升。因而脱离工件3，可以使主轴11停止在最顶端的位置，完成一次加工循环主轴11驱动磨头21沿Z轴上升，一次磨削结束。
步骤五、重复步骤二至步骤四直至接插件的所有排针311周围的电路板材料磨削结束。
本发明的方法，通过采用冷加工磨削，防止了现有热加工工艺温度过高对一些接插件产生破坏的问题，不仅在速度上有了提升，也提高了焊接工件上接插件的回收率。本发明的装置体积可以做到很小，能够很好地应用在空间狭小且结构复杂的安装环境内，且具有安全，处理速度快，占位空间小，运行方便，管理维护方便的优点。
实施例2
请参阅图8，在实施例2的基础上增加了X轴移动台5、Y轴移动台6。夹具4通过X轴移动台5定位在工作台12上，X轴移动台5驱动夹具4带动工件3在X轴上移动。X轴移动台5通过Y轴移动台6定位在工作台12上，Y轴移动台6驱动X轴移动台5带动夹具4和工件3在Y轴上移动。也可以只增加X轴移动台5或者只增加Y轴移动台6。
当从工件3上拆卸接插件时，要先做好拆卸之前的调整准备工作：把工件3装入X轴移动台5的夹具上，调整Y轴移动台6的位置，使得刀具2的回转中心正好对应接插件一个排针311的轴线，然后调整X轴移动台5的位置，使得刀具2的回转中心正好在接插件一侧的第一个排针311的轴线上方，并且通过调整X轴移动台5的位置移动工件3使得刀具2的回转中心正好在接插件最后一个排针311的轴线上方。最后调整Z轴的行程，通过调整Z轴的行程，使得刀具2在一个加工循环结束时，刀具2的极限位置正好穿透工件3。
X轴移动台5和Y轴移动台6都可以通过滑轨和滑槽相配合的机构来实现，也可以采用滚珠和丝杠相配合的机构来实现，在本实施例中，X轴移动台5和Y轴移动台6各有一套丝杠副，通过旋转X轴移动台5或Y轴移动台6的丝杠副手轮，就可以方便地调整、定位工件3在夹具4中的位置来定位刀具2依次磨除工件3上不同的排针311周围的电路板材料。
本发明所描述的机床1可以是立式铣床或立式钻床，当立式铣床用于本发明中的时候，无须附加X轴移动台5和Y轴移动台6，因为立式铣床本身具有高精度的X轴移动台5和Y轴移动台6；当立式钻床用于本发明中的时候，可以附加X轴移动台5和Y轴移动台6。
本发明所描述的机床1还可以是数控立式铣床或数控立式钻床。使用数控机床编好加工程序后，可以一次装夹完成所有的排针311周围的电路板材料的磨除工作。
结合以上实施例可知，该装置体积可以做到很小，能够很好地应用在空间狭小且结构复杂的安装环境内，且具有安全，处理速度快，占位空间小，运行方便，管理维护方便的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其特征在于：其采用冷加工方式拆卸工件(3)上的接插件，其包括以下步骤：
步骤一、提供机床(1)、刀具(2)；定义由两两垂直的X轴、Y轴、Z轴构成工件(3)的三维直角坐标系，机床(1)的工作台(12)平行于X轴和Y轴构成的平面，机床(1)的主轴(11)平行于Z轴；刀具(2)包括呈中空圆柱状并具有透孔(211)的磨头(21)；刀具(2)安装在机床(1)的主轴(11)上，主轴(11)能沿Z轴移动，并能驱动刀具(2)旋转使磨头(21)去磨削定位、装夹在工作台上(12)的工件(3)；
步骤二、调整接插件的其中一个排针(311)与磨头(21)之间的相对位置，使主轴(11)沿Z轴下降时，相应排针(311)能伸入磨头(21)的透孔(211)内；
步骤三、驱动主轴(11)电机并沿Z轴下降，使得磨头(21)沿Z轴接近工件时，相应排针(311)伸入磨头(21)的透孔(211)内，主轴(11)驱动磨头(21)旋转，使磨头(21)磨削排针(311)周围的工件材料，直至穿透工件(3)；
步骤四、驱动主轴(11)沿Z轴上升；
步骤五、重复步骤二至步骤四直至接插件的所有排针(311)周围的电路板材料磨除结束。
2.如权利要求1所述的从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其特征在于：工件(3)通过一个夹具(4)定位在工作台(12)上。
3.如权利要求2所述的从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其特征在于：夹具(4)通过螺钉、螺母装夹在机床的工作台(12)上的T型槽里。
4.如权利要求2所述的从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其特征在于：夹具(4)通过一个X轴移动台(5)定位在工作台(12)上，X轴移动台(5)驱动夹具(4)带动工件(3)在X轴上移动。
5.如权利要求4所述的从工件上拆卸接插件的拆卸方法，其特征在于：X轴移动台(5)通过一个Y轴移动台(6)定位在工作台(12)上，Y轴移动台(6)驱动X轴移动台(5)带动夹具(4)和工件(3)在Y轴上移动。
6.一种从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其特征在于：其包括机床(1)、刀具(2)；定义由两两垂直的X轴、Y轴、Z轴构成工件(3)的三维直角坐标系，机床(1)的工作台(12)平行于X轴和Y轴构成的平面，机床(1)的主轴(11)平行于Z轴；刀具(2)包括呈中空圆柱状并具有透孔(211)的磨头(21)；刀具(2)安装在机床(1)的主轴(11)上，主轴(11)能驱动刀具(2)沿Z轴移动，使相应排针(311)伸入磨头(21)的透孔(211)内，让磨头(21)在工件(3)上磨削位于相应排针(311)周围的工件材料。
7.如权利要求6所述的从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其特征在于：磨头(21)的主要成分是磨砺和粘接剂的均质混合物，并由粉末冶金成型工艺制成，刀具(2)还包括刀柄(22)，磨头(21)与刀柄(22)通过钎焊焊接在一起。
8.如权利要求6所述的从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其特征在于：所述拆卸装置还包括将工件(3)定位在工作台(12)上的夹具(4)。
9.如权利要求8所述的从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其特征在于：所述拆卸装置还包括将夹具(4)定位在工作台(12)上的X轴移动台(5)，X轴移动台(5)驱动夹具(4)带动工件(3)在X轴上移动。
10.如权利要求9所述的从工件上拆卸接插件的拆卸装置，其特征在于：所述拆卸装置还包括将X轴移动台(5)定位在工作台(12)上的Y轴移动台(6)，Y轴移动台(6)驱动X轴移动台(5)带动夹具(4)和工件(3)在Y轴上移动。
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