CN110062530A - 一种加工pcb板用的数控钻床及数控钻床的换刀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PCB板加工技术领域，具体涉及一种加工PCB板用的数控钻床及数控钻床的换刀方法，其包括有基座、可移动设置在基座上的工作台、可相对工作台移动的钻头组件、设置在工作台一侧的换刀组件；本发明的数控钻床在刀座的一侧设有用于移送钻刀的夹取组件，夹取组件可以随刀座先将新的钻刀从新刀库上移送至其中一个刀具放置座，刀座上的待更换钻刀放置到另一个刀具放置座上，刀座夹取新钻刀后，夹取组件将更换下的钻刀移送至旧刀库中，自动换刀，无需人工操作，提升换刀效率；本发明的换刀方法在换刀前以及换刀后均进行对刀操作，保证钻刀相对刀座和/或工作台的相对位置精度，减少更换钻刀后的尺寸误差，提升钻孔的加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及PCB板加工技术领域，具体涉及一种加工PCB板用的数控钻床及数控钻床的换刀方法。
背景技术
随着电子工业技术的发展，市场对PCB板的钻孔质量要求越来越高，而目前专用于PCB板钻孔的钻刀寿命较短，为了保证钻孔质量，钻刀在连续长时间使用后必须换刀，而目前市面上的数控机床大多是人工换刀，其换刀效率慢，换刀后难以对刀，导致加工误差大，降低钻孔的质量。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种加工PCB板用的数控钻床，包括有基座、可移动设置在基座上的工作台、可相对工作台移动的钻头组件、设置在工作台一侧的换刀组件，所述换刀组件包括有换刀台、新刀库、旧刀库、分别设置在换刀台上的两个刀具放置座，所述钻头组件包括有用于夹持钻刀的刀座，刀座连接有竖向朝下设置的驱动件，所述刀座的侧面设置有用于移送钻刀的夹取组件，所述夹取组件随刀座移动。
作为上述方案的进一步改进，所述夹取组件包括有朝下设置的吸附头、驱动吸附头沿竖向往复移动的伸缩气缸。
作为上述方案的进一步改进，所述钻头组件包括还有连接有二轴联动组件的固定板、可移动设置在固定板上的移动板，所述刀座设置在移动板的下端，驱动件的输出端连接移动板。
作为上述方案的进一步改进，所述固定板上还设置有两个限位传感器，所述移动板在两个限位传感器之间的区域移动。
作为上述方案的进一步改进，所述固定板上还设置有竖向的导轨，移动板沿导轨上下移动。
作为上述方案的进一步改进，所述刀座连接有用于驱动钻刀转动的高速电机。
作为上述方案的进一步改进，所述刀具放置座分为用于放置新钻刀的第一刀具放置座以及用于放置旧钻刀的第二刀具放置座。
作为上述方案的进一步改进，所述刀具放置座上设置有三爪夹紧气缸。
作为上述方案的进一步改进，所述刀具放置座可拆卸安装在换刀台上。
作为上述方案的进一步改进，所述换刀台上还设置有对位组件，所述对位组件用于检测钻刀的安装位置。
作为上述方案的进一步改进，所述对位组件上设置有用于检测钻刀安装高度的光电传感器。
作为上述方案的进一步改进，所述对位组件上还设置有工业摄像机，工业摄像机能够对钻刀拍照。
作为上述方案的进一步改进，所述工作台上设置有用于放置PCB板的定位槽，所述定位槽的下方设置有若干个能够沿竖向移动的吸嘴，所述吸嘴能够吸附或顶升PCB板。
作为上述方案的进一步改进，所述定位槽内铺设有导流层，所述导流层接地设置。
一种加工PCB板用的数控钻床的换刀方法，包括有如下步骤：
A.更换前对刀，刀座夹持待更换钻刀移动至对位组件上进行对刀；
B.放刀，夹取组件随刀座移动，将新刀库中的其中一把钻刀移送至第一刀具放置座上，同时刀座上的待更换钻刀放入第二刀具放置座中；
C.新钻刀对刀，刀座夹持新的钻刀移动至对位组件上进行对刀；
D.旧钻刀入库，夹取组件将第二刀具放置座上的旧钻刀移送至旧刀库中。
作为上述方案的进一步改进，所述B.与C.之间还包括有刀座对刀步骤，刀座在无刀状态下移动至对位组件处检测刀座的基准。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
首先，本发明的数控钻床在工作台的一侧设置有换刀组件，换刀组件包括有换刀台、新刀库、旧刀库、分别设置在换刀台上的两个刀具放置座，在刀座的一侧设有用于移送钻刀的夹取组件，夹取组件可以随刀座先将新的钻刀从新刀库上移送至其中一个刀具放置座，刀座上的待更换钻刀放置到另一个刀具放置座上，刀座夹取新钻刀后，夹取组件将更换下的钻刀移送至旧刀库中，自动换刀，无需人工操作，提升换刀效率；
其次，本发明采用换刀台进行换刀，避免在换刀时刀座与刀具库中的其他钻刀发生干涉而导致无法正常换刀，保证换刀操作的准确性；
再者，本发明的换刀方法在换刀前以及换刀后均进行对刀操作，保证钻刀相对刀座和/或工作台的相对位置精度，减少更换钻刀后的尺寸误差，提升钻孔的加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其他设计方案和附图：
图1是本发明的较佳实施例的结构侧视图；
图2是本发明的钻头组件的结构示意图；
图3是本发明的换刀台的结构俯视图；
图4是本发明的工作台的剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种加工PCB板用的数控钻床，其包括有基座1、可移动设置在基座1上的工作台2、可相对工作台2移动的钻头组件3、设置在工作台2一侧的换刀组件4。
所述工作台2及钻头组件3分别连接有两轴联动组件，该两轴联动组件可以是市面上常用的丝杠驱动机构的组件，其能够驱使工作台2和钻头组件3分别在水平面上沿横向及纵向移动。
所述换刀组件4包括有换刀台41、新刀库42、旧刀库43、分别设置在换刀台41上的两个刀具放置座44，所述刀具放置座44分为用于放置新钻刀的第一刀具放置座以及用于放置旧钻刀的第二刀具放置座；该刀具放置座44上设置与钻刀外径相配合的盲孔，该盲孔竖向设置，该盲孔与钻刀外径为间隙配合，其目的在于一是能够放置钻刀，二是保证刀具在盲孔中保持竖直状态，方便钻头组件3夹持以更换钻刀。
如图2所示，所述钻头组件3包括有用于夹持钻刀的刀座31，刀座31连接有竖向朝下的驱动件32，该驱动件32可以是市面上常用的伸缩气缸34，其能够驱动钻刀朝下运动以钻孔或朝上运动以远离PCB板，所述刀座31的侧面设有用于移送钻刀的夹取组件，所述夹取组件随刀座31移动，进一步地有，所述夹取组件包括有朝下设置的吸附头33、驱动吸附头33沿竖向往复移动的推拉气缸，所述吸附头33上设有能够容钻刀插接的喇叭口，吸附头33开启后将钻刀吸附起来，夹取组件随刀座31移动至刀具放置座44的上方，吸附头33关闭，钻刀能够掉落到刀具放置座44上。
作为上述方案的进一步改进，如图2所示，所述钻头组件3包括还包括有连接二轴联动组件的固定板35，可移动设置在固定板35上的移动板36，所述刀座31设置在移动版的下端，驱动件32的输出端连接移动板36；进一步地有，所述固定板35上还设置与竖向的导轨38，移动板36沿导轨38上下移动；进一步地有，所述刀座31连接有用于驱动钻刀转动以钻孔的高速电机39；进一步地有，所述固定板35上还设置有两个限位传感器37，所述移动板36在两个限位传感器37之间的区域移动，其目的在于限制钻头的上下移动范围，防止钻头朝下钻穿工作台2或朝上冲击设备。
作为上述方案的进一步改进，所述刀具放置座44上设置有三爪夹紧气缸，该三爪夹紧的类似于三爪卡盘，其具有自动对中功能，保证钻刀在刀具放置座44上的位置度，方便夹取，避免换刀错误。
作为上述方案的进一步改进，如图3所示，所述刀具放置座44可拆卸安装在换刀台41上，具体地，所述换刀台41上设置有若干个螺纹孔，刀具放置座44上设设有若干个与该螺纹孔相对应的通孔，刀具放置座44通过螺栓连接固定在换刀台41上，其可以根据实际需求更换刀具放置座44，提升换刀台41的适用性。
作为上述方案的进一步改进，如图3所示，所述换刀台41上还设置有对位组件45，所述对位组件45用于检测钻刀的安装位置，进一步地有，所述对位组件45设置为槽型，在槽的上端设置有光电传感器，在槽底部设置有接触传感器，光电传感器朝上感应，刀座31更换好钻刀后进行对刀，钻刀深入槽内并触碰到槽底，光电传感器即可感应到刀座31底部相对对位组件45的距离，即可换算出钻刀的安装高度，该换算方法为数控中心所常用的换刀校准方法，该方法并非本发明所要求保护的内容，在此不再赘述。
作为上述方案的进一步改进，所述对位组件45上还设置有工业摄像机，该工业摄像机能够对钻刀进行拍照，进一步地，所述工业摄像机可以设置在对位组件45的侧面，也可以设置在槽型对位组件45的槽底，其用于拍摄钻刀以确定该更换的钻刀是否准确，进一步地，可以比对钻刀的刀纹、也可以比对钻刀上的数字编号或二维码以确认更换的钻刀是否正确。
需要说明的是，该数控机床上设置有中心控制系统，对位组件45中所述的比对，判别等均由中心控制系统处理，该中心控制系统可以采用与市面上常用的数控机床所用的中心控制系统，其包括有可编程序控制器或PLC，该中心控制系统的处理方法并非本发明所要求保护的范围，在此不再赘述。
作为上述方案的进一步改进，如图4所示，所述工作台2上设置有用于放置PCB板的定位槽21，所述定位槽21的下凡设置有若干个能够沿竖向移动的吸嘴22，所述吸嘴22能够吸附或顶升PCB板，具体地，所述定位槽21的长、宽均适配于PCB板，定位槽21的几个角设有圆槽，其目的在于方便将PCB板放入定位槽21中；所述吸嘴22的下端连接有竖向设置的推拉气缸，吸嘴22连接有气管，常态下，吸嘴22的上端与定位槽21的底部持平，放入PCB板后，吸嘴22开启，将PCB板吸附在定位槽21中，避免在钻孔过程中PCB板上下窜动而降低钻孔的精度，在加工完成后，吸嘴22关闭，并且推拉气缸朝上顶升PCB板，将PCB板顶出定位槽21，方便工人拿取。
作为上述方案的进一步改进，如图4所示，所述定位槽21内铺设有导流层23，所述导流层23接地设置，进一步的，所述导流层23可以是片状或板状的导电金属制成，优选为铜板或铝板，所述导流层23通过导线接地，其目的在于避免钻头与PCB板接触瞬间产生静电以击穿PCB板。
一种加工PCB板用的数控钻床的换刀方法，包括有如下步骤：
A.更换前对刀，刀座31夹持待更换钻刀移动至对位组件45上进行对刀，刀座31随固定板35移动至对位组件45的上方，再朝下运动使得钻刀抵接对位组件45以检测该带更换钻刀相对刀座31的位置度，得出的参数可以比对在其使用前相对刀座31的位置度，即可知道该刀具在使用过程中的误差，也可以作为评判使用该钻刀所加工出的PCB板是否合格；
B.放刀，夹取组件随刀座31移动至新刀库42的上方，夹取组件朝下运动以吸取一把新的钻刀，再随刀座31移动至第一刀具放置座的上方，夹取组件与刀座31同时操作，分别将新的钻刀放入第一刀具放置座中以及将旧的钻刀放入第二刀具放置座中；
C.新钻刀对刀，刀座31夹持新的钻刀移动至对位组件45上进行对刀；具体地，驱动件32驱使新钻刀朝下运动以抵接对位组件45上的接触传感器，此时可以检测出该新钻刀相对刀座31的高度，以方便中心控制系统修正装配误差；
D.旧钻刀入库，夹取组件将第二刀具放置座上的旧钻刀移送至旧刀库43中。
作为上述方案的进一步改进，所述B.与C.之间还包括有刀座31对刀步骤，刀座31在无刀状态下移动至对位组件45处检测刀座31的基准，其目的在于，在安装新的钻刀后可以更准确地检测出该新钻刀的安装高度，提升钻刀与刀座31的装配精度。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，包括有基座(1)、可移动设置在基座(1)上的工作台(2)、可相对工作台(2)移动的钻头组件(3)、设置在工作台(2)一侧的换刀组件(4)，所述换刀组件(4)包括有换刀台(41)、新刀库(42)、旧刀库(43)、分别设置在换刀台(41)上的两个刀具放置座(44)，所述钻头组件(3)包括有用于夹持钻刀的刀座(31)，刀座(31)连接有竖向朝下设置的驱动件(32)，所述刀座(31)的侧面设置有用于移送钻刀的夹取组件，所述夹取组件随刀座(31)移动。
2.根据权利要求1所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述夹取组件包括有朝下设置的吸附头(33)、驱动吸附头(33)沿竖向往复移动的伸缩气缸(34)。
3.根据权利要求1所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述钻头组件(3)包括还有连接有二轴联动组件的固定板(35)、可移动设置在固定板(35)上的移动板(36)，所述刀座(31)设置在移动板(36)的下端，驱动件(32)的输出端连接移动板(36)。
4.根据权利要求3所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述固定板(35)上还设置有两个限位传感器(37)，所述移动板(36)在两个限位传感器(37)之间的区域移动。
5.根据权利要求3所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述固定板(35)上还设置有竖向的导轨(38)，移动板(36)沿导轨(38)上下移动。
6.根据权利要求3所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述刀座(31)连接有用于驱动钻刀转动的高速电机(39)。
7.根据权利要求1所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述刀具放置座(44)分为用于放置新钻刀的第一刀具放置座以及用于放置旧钻刀的第二刀具放置座。
8.根据权利要求1所述的一种加工PCB板用的数控钻床，其特征在于，所述刀具放置座(44)上设置有三爪夹紧气缸。
9.一种加工PCB板用的数控钻床的换刀方法，其特征在于，包括有如下步骤：
A.更换前对刀，刀座(31)夹持待更换钻刀移动至对位组件(45)上进行对刀；
B.放刀，夹取组件随刀座(31)移动，将新刀库(42)中的其中一把钻刀移送至第一刀具放置座上，同时刀座(31)上的待更换钻刀放入第二刀具放置座中；
C.新钻刀对刀，刀座(31)夹持新的钻刀移动至对位组件(45)上进行对刀；
D.旧钻刀入库，夹取组件将第二刀具放置座上的旧钻刀移送至旧刀库(43)中。
10.根据权利要求9所述的一种加工PCB板用的数控钻床的换刀方法，其特征在于，所述B.与C.之间还包括有刀座(31)对刀步骤，刀座(31)在无刀状态下移动至对位组件(45)处检测刀座(31)的基准。
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