CN110216312B - 一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法 - Google Patents

一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于铣刀结构技术领域，公开了一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法，所述铣削工具包括刀柄和刀体，所述刀柄和所述刀体之间通过斜面部连接，所述刀体包括沿所述刀体轴向自所述刀体前端向所述刀柄方向依次设置的用于辅助定位的辅助段、用于铣削加工的加工段和用于辅助调整加工深度的悬臂段，所述辅助段和所述悬臂段的直径均小于所述加工段的直径。本发明所提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具及使用方法，可控制铣削深度，能除去PCB板中导通孔内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层，从而提升信号输送的完整性。

Description

一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法
技术领域
本发明属于铣刀结构技术领域，尤其涉及一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法。
背景技术
目前PCB行业在数字系统设计中，随着布线密度与时钟频率的不断提高，信号的完整性与电磁的兼容等问题愈加突出，经研究表明：影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外，导通孔对信号完整性有较大影响。在PCB多层板的制作中，例如12层板的制作，我们需要将第1层连到第9层，通常我们钻出通孔(一次钻)，然后沉铜形成导通孔，PCB制造过程中的导通孔其实可当作是线路来看，这样第1层直接连到第12层，实际我们只需要第1层连到第9层，第10到第12层由于没有线路相连，像一个柱子，这个柱子影响信号的通路，在通讯信号会引起信号完整性问题，为减小杂讯干扰，提高信号完整性，降低PCB制作难度，通过采用背钻孔钻掉没有起到任何连接或者传输作用第10到第12层的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟。但是，若在PCB板的制作中，我们只需将第1层连接到底3层，第6层连接到第8层，第10连接到12层，那么，第3层到第6层的连接、第8层到第10层之间的连接就需要断开，而现有的背钻技术很难实现在同一个导通孔内将第3层到第6层的连接、第8层到第10层没有起到连接或者传输作用的通孔段去除掉。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法，可控制铣削深度，能除去PCB板中导通孔内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层，从而提升信号输送的完整性。
本发明的技术方案是：一种用于孔内铣孔的铣削工具，包括刀柄和刀体，所述刀柄和所述刀体之间通过斜面部连接，所述刀体包括沿所述刀体轴向自所述刀体前端向所述刀柄方向依次设置的用于辅助定位的辅助段、用于铣削加工的加工段和用于辅助调整加工深度的悬臂段，所述辅助段和所述悬臂段的直径均小于所述加工段的直径。
可选地，所述加工段的直径为0.20-0.35mm。
可选地，所述辅助段和所述悬臂段的直径相同，所述加工段的直径至少比所述悬臂段的直径大0.1mm。
可选地，所述加工段包括螺旋切削刃和螺旋槽，所述螺旋切削刃和所述螺旋槽沿所述加工段的轴线自所述辅助段朝所述悬臂段方向螺旋设置，且所述螺旋切削刃与所述螺旋槽的螺旋角相同。
可选地，所述螺旋切削刃的前角为1°-15°。
可选地，所述螺旋切削刃的长度为0.2-1.0mm。
可选地，所述螺旋槽的螺旋角为10°-50°。
可选地，所述螺旋切削刃的螺旋方向和切向方向可为右旋右切型、右旋左切型、左旋左切型或左旋右切型中的任一种。
可选地，所述辅助段的前端为平，或者，所述辅助段的前端设置有钻削结构。
本发明还提供了一种用于PCB板孔内铣孔的加工方法，采用上述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，包括以下步骤：
启动加工设备，通过刀柄部来夹持铣削工具，由辅助段来定位下刀点，以确定下刀点到加工区域的距离，接着悬臂段根据下刀点到加工区域的距离来辅助调整加工段在导通孔内的位置，将加工段送达指定加工区域，并控制刀体绕导通孔的中心轴旋转，使加工段与导通孔的孔壁接触，对指定加工区域进行铣削加工，除去孔壁的铜镀层。
本发明所提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法，将刀体设计成由辅助段、加工段和悬臂段三个部分组成，在对导通孔进行铣削时，先由辅助段来辅助定位下刀点，以确定下刀点到加工区域的距离，并由悬臂段来辅助调整加工段在导通孔内的位置，将加工段送达指定加工区域，最后由加工段对已镀铜后导通孔内无需连接的区域进行铣削，以除去导通孔内多余通孔段的铜镀层，有效的避免造成高速信号传输的反射、散射和延迟等，从而提升信号输送的完整性。与现有的背钻技术相比，本发明可根据导通连接的需要，控制铣削深度，对PCB板同一个导通孔内不同指定深度的加工区域进行铣削加工，实现PCB板不同层数之间的导通连接，其加工操作简单，加工成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具的结构示意图；
图2是图1中A处具有钻削结构的放大示意图；
图3是图1中A处不具有钻削结构的放大示意图；
图4是本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具中具有菱齿型加工段的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具中具有断屑槽型加工段的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具中具有螺旋型加工段的结构示意图；
图7是现有背钻技术中导通孔的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具的导通孔的加工示意图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1、图2及图8所示，本发明实施例提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具，主要用于对PCB板4上孔径小于或等于0.45mm的导通孔5的孔内螺旋铣孔，其导通孔5的孔壁具有铜镀层6，包括刀柄1和刀体2，所述刀柄1和所述刀体2之间通过斜面部3连接，所述刀体2包括沿所述刀体2的轴向所述刀体2自前端向所述刀柄1方向依次设置的用于辅助定位的辅助段21、用于铣削加工的加工段22和用于辅助调整加工深度的悬臂段23，悬臂段23不具有切削能力，所述辅助段21和所述悬臂段23的直径均小于所述加工段22的直径。加工时，加工设备通过刀柄1来夹持住铣削工具，由辅助段21来进行辅助定位确定下刀点，已确定下刀点到加工区域41的距离，并由悬臂段23来辅助调整加工段22伸入导通孔5内的位置，将加工段22送达指定加工区域41，通过控制刀体2绕导通孔5的中心轴旋转，使加工段22与导通孔5的孔壁接触，对指定加工区域41进行切削。其可对PCB板4上同一个导通孔5内的不同指定深度的加工区域41进行切削，除去导通孔5内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层6，实现PCB板4不同层数之间的导通连接，从而提高信号传输的完整性。
可选地，所述加工段22的直径可为0.10-0.40mm，根据加工导通孔5的直径来选择合适的加工段22直径，既可以保证加工段22可进入导通孔5内，又可以有效的提高加工效率。
优选地，所述加工段22的直径可为0.20-0.35mm。本发明实施例中，所述加工段22的直径为0.35mm。
可选地，所述辅助段21和所述悬臂段23的直径相同，所述加工段22的直径至少比所述悬臂段23(或辅助段21)的直径大0.1mm；或者，所述辅助段21和所述悬臂段23的直径可以不相同，当悬臂段23的直径大于辅助段21的直径时，所述加工段22的直径比所述悬臂段23的直径大至少0.1mm；当悬臂段23的直径小于辅助段21的直径时，所述加工段22的直径比所述辅助段22的直径大至少0.1mm。这样，在加工过程，悬臂段23或辅助段21不会对加工段22造成干涉，导致加工段22铣削深度不足，可以完全除去导通孔5加工区域41孔壁的铜镀层6。
具体地，悬臂段23和辅助段21的直径范围可为0.1-0.25mm，且悬臂段23的长度为2.5-6.5mm，辅助段21的长度为0.2-1.0mm。本发明实施例中，悬臂段23和辅助段21的直径为0.25mm，悬臂段23的长度为4.2mm，辅助段21的长度为0.5mm。
可选地，如图6所示，所述加工段22包括螺旋切削刃221和螺旋槽222，所述螺旋切削刃221和所述螺旋槽222沿所述加工段22的轴线自所述辅助段21朝向所述悬臂段23方向螺旋设置，且所述螺旋切削刃221与所述螺旋槽222的螺旋角相同。
具体地，所述加工段22的螺旋切削刃221的数量可为1-7条，对应的螺旋槽222的数量也为1-7条。本发明实施例中，所述加工段22的螺旋切削刃221的数量为3条。
可选地，所述螺旋切削刃221的前角可为1°-15°，通过优化螺旋切削刃221的前角角度，在保持螺旋切削刃221的锋利性的前提下，避免螺旋切削刃221发生崩刃。本发明实施例中，所述螺旋切削刃221的前角为5°。
可选地，所述螺旋槽222的螺旋角可为10°-50°，通过优化排屑槽的螺旋角大小，有利于切屑的排出。本发明实施例中，所述螺旋槽222的螺旋角为30°。
可选地，所述螺旋切削刃221的长度可为0.2-1.0mm，根据不同的加工需要，选择具有不同长度的螺旋切削刃221，以满足对不同PCB板板厚的加工要求。
本发明实施例中，所述螺旋切削刃221的长度为0.3mm。
可选地，所述螺旋切削刃221的螺旋方向和切向方向可为右旋右切型、右旋左切型、左旋左切型或左旋右切型中的任一种。具体应用中，如图4至图6所示，螺旋切削刃221的的齿形还可以为菱齿型、断屑槽型或螺旋型等结构。
可选地，如图2所示，所述辅助段21的前端可为平面，不具备有钻削能力，通过配合加工设备的功能，可以确定下刀点。
作为另一种实施方式，如图3所示，所述辅助段21的前端可设置有钻削能力的钻削结构211，即通过钻削结构211进行辅助定位。具体操作如下，PCB板4通过打销钉定位在钻机台面上，并在PCB板4表面盖张薄铝片，当钻削结构的前端接触铝片时会产生电流，加工设备将感应到电流的位置作为下刀点(初始位置)，开始计算下钻深度，得出下刀点到加工区域41的距离。本发明实施例中，该钻削结构211可包括两条副切削刃(图中未示出)、两条排屑槽(图中未示出)和两条主切削刃(图中未示出)，两条主切削刃可设于所述辅助段的前端，两条所述副切削刃和排屑槽可沿所述辅助段轴向自所述辅助段前端向所述加工段方向螺旋设置，且所述副切削刃和排屑槽的螺旋角相同，所述副切削刃和排屑槽的末端可不与所述加工段相连接。
本发明实施例中，刀柄1的直径为3.175±0.01mm，斜面部3呈锥形结构，且斜面部3的斜度为10°-20°，锥形结构的斜面部3可以很好的连接刀柄1和刀体2，使得两个之间的连接强度高。优选地，斜面3的斜度为15°。
可选地，所述刀柄1、刀体2和斜面部3采用硬质合金制成且为一体成型结构，其整体结构强度好；或者，所述刀柄1、刀体2和斜面部3由硬质合金制成且通过焊接连接。实际应用中，报废的铣削工具其刀柄1可重复利用，加工成刀体2并可以与刀柄1和斜面部3焊接，形成新的钻铣工具，可以有效的降低生产成本。
可选地，所述刀体2可设置有涂层(图中未示出)，用于保护刀体2，从而减少了刀体2基体的磨损。实际应用中，刀体2上各段可设置有不同性质的涂层，如悬臂段23可附着有润滑型涂层，加工段22和辅助段21经常与导通孔发生接触，为了确保使用寿命和加工精度，可附着有耐磨性好的硬质涂层。
本发明还提供了一种用于PCB板孔内铣孔的加工方法，采用上述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，包括以下步骤：
启动加工设备，通过刀柄1夹持住铣削工具，由辅助段21来定位下刀点(即将下刀点做为一个基准点)，以确定下刀点到加工区域41的距离，接着悬臂段23根据下刀点到加工区域41的距离来辅助调整加工段22在导通孔5内的位置，将加工段22送达指定加工区域41，并控制刀体2绕导通孔5的中心轴旋转，使加工段22与导通孔5的孔壁接触，对指定加工区域41进行铣削加工，除去孔壁的铜镀层。由于辅助段21、加工段22和悬臂段23的直径均小于导通孔5的直径，刀体2可伸入导通孔5内，同时辅助段21和悬臂段23的直径均小于加工段22的直径，且刀体2中只有加工段22具有铣削功能，加工时，可通过控制加工段22在导通孔5内的位置来对导通孔5内的不同区域进行铣削而不会破坏导通孔5内其他区域铜镀层6的导通连接状态。如图8所示，为本发明实施例所提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具的导通孔的加工示意图，与传统的背钻技术(如图7所示)相比，其可对PCB板4上导通孔5内的多个不同指定深度的加工区域41进行切削，除去导通孔5内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层6，实现PCB板4不同层数之间的导通连接，有效的降低信号失真的现象。
具体应用中，PCB板4通过打销钉定位在钻机台面上，并在PCB板4表面压覆金属薄片(例如铝箔片或铜箔片)，金属薄片连接于导电线路，当钻削结构的前端接触金属薄片时，会产生电流，加工设备将感应到电流的位置作为下刀点(初始位置)，开始计算下钻深度，得出下刀点到加工区域41的距离，其深度位置控制精准，不会破坏无需加工区域的铜镀层。
本发明实施例所提供的一种用于孔内铣孔的铣削工具及加工方法，将刀体2设计成由辅助段21、加工段22和悬臂段23三个部分组成，在对导通孔5进行铣削时，先由辅助段21来辅助定位下刀点，以确定下刀点到加工区域41的距离，并由悬臂段23来辅助调整加工段22在导通孔5内的位置，将加工段22送达指定加工区域41，最后由加工段22对已镀铜后导通孔5内无需连接的区域进行铣削，以除去导通孔5内多余通孔段的铜镀层6，有效的避免造成高速信号传输的反射、散射和延迟等，从而提升信号输送的完整性。与现有的背钻技术相比，本发明可根据导通连接的需要，控制铣削深度，对PCB板4同一个导通孔5内不同指定深度的加工区域41进行铣削加工，实现PCB板4不同层数之间的导通连接，其加工操作简单，加工成本低。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于孔内铣孔的铣削工具，包括刀柄和刀体，所述刀柄和所述刀体之间通过斜面部连接，其特征在于，所述刀体包括沿所述刀体轴向自所述刀体前端向所述刀柄方向依次设置的用于辅助定位的辅助段、用于铣削加工的加工段和用于辅助调整加工深度的悬臂段，且只有加工段具有铣削功能，所述辅助段和所述悬臂段的直径均小于所述加工段的直径；所述辅助段和所述悬臂段的直径相同,所述辅助段的前端设置有钻削能力的钻削结构，通过钻削结构进行辅助定位，加工时，加工设备通过刀柄来夹持住铣削工具，由辅助段来进行辅助定位确定下刀点，确定下刀点到加工区域的距离，并由悬臂段来辅助调整加工段伸入导通孔内的位置，将加工段送达指定加工区域，通过控制刀体绕导通孔的中心轴旋转，使加工段与导通孔的孔壁接触，对指定加工区域进行切削，对PCB板上同一个导通孔内的不同指定深度的加工区域进行切削，除去导通孔内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层。
2.如权利要求1所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述加工段的直径为0.20-0.35mm。
3.如权利要求1所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述加工段的直径至少比所述悬臂段的直径大0.1mm。
4.如权利要求1所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述加工段包括螺旋切削刃和螺旋槽，所述螺旋切削刃和所述螺旋槽沿所述加工段的轴线自所述辅助段朝所述悬臂段方向螺旋设置，且所述螺旋切削刃与所述螺旋槽的螺旋角相同。
5.如权利要求4所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述螺旋切削刃的前角为1°-15°。
6.如权利要求5所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述螺旋切削刃的长度为0.2-1.0mm。
7.如权利要求4所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述螺旋槽的螺旋角为10°-50°。
8.如权利要求4所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，其特征在于，所述螺旋切削刃的螺旋方向和切向方向可为右旋右切型、右旋左切型、左旋左切型或左旋右切型中的任一种。
9.一种用于PCB板孔内铣孔的加工方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的一种用于孔内铣孔的铣削工具，包括以下步骤：
启动加工设备，通过刀柄部来夹持铣削工具，由辅助段来定位下刀点，以确定下刀点到加工区域的距离，接着悬臂段根据下刀点到加工区域的距离来辅助调整加工段在导通孔内的位置，将加工段送达指定加工区域，并控制刀体绕导通孔的中心轴旋转，使加工段与导通孔的孔壁接触，对指定加工区域进行铣削加工，除去孔壁的铜镀层；辅助段、加工段和悬臂段的直径均小于导通孔的直径，刀体伸入导通孔内，同时辅助段和悬臂段的直径均小于加工段的直径，且刀体中只有加工段具有铣削功能，加工时，通过控制加工段在导通孔内的位置来对导通孔内的不同区域进行铣削而不破坏导通孔内其他区域铜镀层的导通连接状态,对PCB板上导通孔内的多个不同指定深度的加工区域进行切削，除去导通孔内各段没有起到连接作用通孔段的铜镀层。
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