CN111629517B - 一种pcb钻孔方法及钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于PCB加工技术领域，公开了一种PCB钻孔方法及钻孔设备。该PCB钻孔方法包括：S10、换刀机构抓取刀具并换刀；S20、判断所述刀具为小刀或大刀；S30、以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，自动配置压脚与刀尖的相对位置；S40、对所述刀具对应的孔位进行钻孔加工。本发明为小刀和大刀分别建立两套不同的基准，根据实际抓取的刀具调节压脚到刀尖的距离，在钻孔起始位置时，所有的钻孔刀具的刀尖距离压脚的距离相同，加工时能够兼容不同长度的刀具，提高钻孔精度，降低钻孔成本。

Description

一种PCB钻孔方法及钻孔设备

本发明要求以下中国专利申请的优先权，申请日为：2019年02月28日，申请号为：201910151346.4，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及PCB加工技术领域，尤其涉及一种PCB钻孔方法及钻孔设备。

背景技术

传统的PCB钻孔机的主轴和吸屑罩连接在主轴夹上，主轴底部用于安装钻孔用的刀具，Z轴电机带动主轴夹上下运动实现钻孔动作，吸屑罩通过吸屑罩气缸连接在主轴夹上，吸屑罩通过吸尘管弯头连接真空管路，把钻孔时产生的粉尘吸走。压脚固定在吸屑罩底部，压脚用于钻孔时压紧工件；吸屑罩底部设置有通孔，压脚连接于该通孔处，和吸屑罩一起形成一个腔体；刀具连接于主轴底部并位于压脚的内侧。刀具向下钻孔时，压脚压住工件，并从压脚的内侧将粉尘吸入腔体内，并经真空管路吸走。

由于PCB板需要加工数量较多的孔，且孔的大小不同，在加工过程中需要频繁更换刀具。现有的技术中，钻孔时，所有的钻孔刀具在钻孔初始状态时，吸屑罩和主轴都需要保持相同的相对位置。这个相对位置通常定义为压脚到刀尖的距离，压脚到刀尖的距离是影响钻孔精度和速度的重要指标，通常调整设定值在1-2mm左右，设定好后保持不变，所有刀具加工时均为这个距离。为保证压脚到刀尖的距离恒定，所有的刀具均被设定为相同的长度。

传统的PCB钻孔刀具从上到下分为三部分(参照图1和图2)：夹持段2'、过渡段3'、加工段4'。夹持段2'夹持在主轴夹头中，通常为标准直径，通常情况下为确保夹持长度标准，会在刀具的标准位置安装一个塑料套环1'，套环1'的上方为夹持在夹头内部的长度(夹持段2')，套环1'以外为露出夹头的长度(包括过渡段3'和加工段4')。加工段4'是有刀刃和排屑槽的部分，用于加工。中间为过渡段3'。加工段4'的长度随着直径的不同而不同，通常情况下直径越小的刀具刚性差，加工段4'的长度越短，中间的过渡段3'就会越长。

在实际应用中，刀具中间的过渡段3'对钻孔加工的过程并没有正向作用，若能减少过渡段3'的长度即可减少刀具整体露出夹头的长度，从而可以降低高度钻孔过程中的偏摆误差，进而提高钻孔精度。而且减少多余的过渡段3'长度还可以减小刀具的长度，还能降低刀具的成本。目前PCB钻孔时大部分刀具是直径很小的微孔钻头(参照图1所示)，但有一小部分是直径相对较大的钻头(参照图2所示)，一般来说，大刀的刃长较长，小刀的刃长较短，然而，为了适应现有钻孔机的吸屑罩和主轴保持相同的相对位置，使得大刀和小刀的刀长都需要保持在统一尺寸，这就导致无法兼容不同长度的钻孔刀具，必须迁就直径大、加工段长的刀具。为了迁就该部分直径较大的钻头，则需要增加微钻的长度，而改变微钻的长度对PCB钻孔的精度和成本带来很大的影响。

因此，亟需一种PCB钻孔方法及钻孔设备，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种PCB钻孔方法，能够兼容不同长度的刀具，提高钻孔精度，降低钻孔成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种PCB钻孔方法，包括如下步骤：

步骤S10、换刀机构抓取刀具并换刀；

步骤S20、判断所述刀具为小刀或大刀；

步骤S30、以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，系统自动配置压脚与刀尖的相对位置；

步骤S40、对所述刀具对应的孔位进行钻孔加工；

步骤S5、重复上述步骤S10-S40，直至全部孔位加工完成。

作为优选，步骤S20中，判断所述刀具为小刀或大刀包括：

若刀具的直径大于d，则为大刀；

若刀具的直径小于或等于d，则为小刀。

作为优选，步骤S30中，系统自动配置压脚与刀尖的相对位置之后还包括：

以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，系统自动配置测刀高度。

作为优选，步骤S30之后，步骤S40之前还包括：

测量所述刀具的长度及直径。

作为优选，步骤S30中的系统自动配置压脚与刀尖的相对位置具体为：

通过调节吸屑罩的高度来配置压脚与刀尖的相对位置。

作为优选，所述调节吸屑罩的高度具体为：

若刀具为大刀，则调节所述吸屑罩的位置为第一高度；

若刀具为小刀，则调节所述吸屑罩的位置为第二高度；

其中，所述第一高度与所述第二高度的差值为(L2-L1)。

作为优选，所述吸屑罩的位置通过多行程气缸或电缸进行调节。

作为优选，步骤S30中的系统自动配置压脚与刀尖的相对位置具体为：

通过调节主轴的高度来配置压脚与刀尖的相对位置。

作为优选，所述调节主轴的高度具体为：

若刀具为大刀，则调节所述主轴的位置为第一距离；

若刀具为小刀，则调节所述主轴的位置为第二距离；

其中，所述第一距离与所述第二距离的差值为(L2-L1)。

一种PCB钻孔方法，包括如下步骤：

步骤S10、换刀机构抓取刀具并换刀；

步骤S20、判断所述刀具为小刀或大刀；

步骤S30、当所述刀具为小刀时，以小刀标准长度L1为基准，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置；当所述刀具为大刀时，以大刀标准长度L2为基准，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置；

步骤S40、对所述刀具对应的孔位进行钻孔加工。

作为一种优选，步骤S20中，判断所述刀具为小刀或大刀包括：

若所述刀具标准直径大于d，则为大刀；

若所述刀具标准直径小于或等于d，则为小刀；

其中，d为大刀和小刀的标准直径临界值。

作为一种优选，其特征在于，步骤S20中，判断所述刀具为小刀或大刀包括：

若所述刀具的标准长度大于L，则为大刀；

若所述刀具的标准长度小于或等于L，则为小刀；

其中，L为大刀和小刀的标准长度临界值。

作为一种优选，步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置包括：调节吸屑罩的高度以配置压脚与刀尖的相对位置。

作为一种优选，所述调节吸屑罩的高度包括：

若所述刀具为大刀，则调节所述吸屑罩的位置为第一高度；

若所述刀具为小刀，则调节所述吸屑罩的位置为第二高度；

其中，所述第一高度与所述第二高度的差值为(L2-L1)。

作为一种优选，所述吸屑罩的位置通过多行程气缸或电缸进行调节。

作为一种优选，步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置包括：通过调节主轴的高度来配置压脚与刀尖的相对位置。

作为一种优选，所述调节主轴的高度包括：

若所述刀具为大刀，则调节所述主轴的位置为第一距离；

若所述刀具为小刀，则调节所述主轴的位置为第二距离；

其中，所述第一距离与所述第二距离的差值为(L2-L1)。

作为一种优选，步骤S30中，在所述自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置之前，还包括：

测量所述刀具的实际长度L'及实际直径d'；

若所述刀具为大刀，则判断|L'-L2|和/或|d'-d2|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，若否，则重新执行步骤S10或报警；

若所述刀具为小刀，则判断|L'-L1|和/或|d'-d1|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，若否，则重新执行步骤S10或报警；

其中，d1是小刀标准直径，d2是大刀标准直径。

作为一种优选，步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置之后，还包括：

以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，根据所述刀具的实际长度L'与所述小刀标准长度L1或所述大刀标准长度L2的差值，自动配置所述刀具相对于机台台面的高度。

本发明的另一目的在于提供一种钻孔设备，能够兼容不同长度的刀具，提高钻孔精度，降低钻孔成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻孔设备，所述设备采用上述的PCB钻孔方法，所述钻孔设备包括：

主轴夹，能够相对待加工的PCB板移动；

吸屑罩，滑动连接于所述主轴夹，所述吸屑罩的底部设置有环形的压脚；

主轴，连接于所述主轴夹，刀具连接于主轴底部并位于所述压脚的内侧；及

驱动组件，连接于所述主轴夹且输出端连接所述吸屑罩或所述主轴，所述驱动组件被配置为调节所述压脚到所述刀具的刀尖的距离。

一种钻孔设备，所述钻孔设备包括：

主轴夹，能够相对待加工的PCB板移动；

吸屑罩，与所述主轴夹滑动连接；

压脚，所述压脚设置于所述吸屑罩的底部，且所述压脚为环形；

主轴，与所述主轴夹连接；

刀具，所述刀具与所述主轴连接，并位于所述压脚的内侧；及

驱动组件，与所述主轴夹连接，且所述驱动组件的输出端与所述吸屑罩连接，所述驱动组件被配置为驱动所述吸屑罩以调节所述压脚到所述刀具的刀尖的距离。

一种钻孔设备，所述钻孔设备包括：

主轴夹，能够相对待加工的PCB板移动；

吸屑罩，与所述主轴夹连接；

压脚，所述压脚设置于所述吸屑罩的底部，且所述压脚为环形；

主轴，与所述主轴夹滑动连接；

刀具，所述刀具与所述主轴连接，并位于所述压脚的内侧；及

驱动组件，与所述主轴夹连接，且所述驱动组件的输出端与所述主轴连接，所述驱动组件被配置为驱动所述主轴以调节所述压脚到所述刀具的刀尖的距离。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种PCB钻孔方法及钻孔设备。该PCB钻孔方法包括：换刀机构抓取刀具并换刀；判断所述刀具为小刀或大刀；以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置；对所述刀具对应的孔位进行钻孔加工；换刀并重复上述步骤，直至加工完成。本发明为小刀和大刀分别建立两套不同的基准，根据实际抓取的刀具调节压脚到刀具的刀尖的距离，在钻孔起始位置时，所有的钻孔刀具的刀尖距离压脚的距离相同，加工时能够兼容不同长度的刀具，且因为小刀变短后，在主轴高速旋转下的动态偏摆会减少，刚性也会增加，从而会提高钻孔的精准度。同时，减少刀柄长度还可以降低刀具的成本。

附图说明

图1是本发明提供的小刀的结构示意图；

图2是本发明提供的大刀的结构示意图；

图3是本发明提供的钻孔设备的结构示意图；

图4是本发明提供的驱动组件的结构示意图；

图5是图4的另一角度示意图；

图6是本发明提供的钻孔设备处于换刀位置时的部分结构的剖视图；

图7是本发明提供的钻孔设备处于小刀钻孔初始位置时的部分结构的剖视图；

图8是本发明提供的钻孔设备处于大刀钻孔初始位置时的部分结构的剖视图；

图9是本发明提供的PCB钻孔方法的流程图一；

图10是本发明提供的PCB钻孔方法的流程图二；

图11是本发明的PCB钻孔方法的钻孔周期示意图。

图中：

1'、套环；2'、夹持段；3'、过渡段；4'、加工段；

1、主轴夹；2、Z轴电机；3、吸屑罩；4、主轴；5、驱动组件；51、第一气缸；52-第二气缸；6、压脚；7、刀具；8、刀库。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种钻孔设备，能够兼容不同长度的刀具，提高钻孔精度，降低钻孔成本。如图3所示，钻孔设备包括主轴夹1、Z轴电机2、吸屑罩3、主轴4及驱动组件5。其中，主轴夹1连接于Z轴电机2，通过Z轴电机2驱动主轴夹1移动，使主轴夹1相对待加工的PCB板升降；吸屑罩3滑动连接于主轴夹1，吸屑罩3的底部设置有环形的压脚6，压脚6的内部与吸屑罩3的内部连通，吸屑罩3通过吸尘管连接于负压装置；主轴4连接于主轴夹1，刀具7连接于主轴4的底部并位于压脚6的内部。驱动组件5连接于主轴夹1且驱动组件5的输出端连接吸屑罩3，驱动组件5被配置为通过移动吸屑罩3来调节压脚6到刀具7的刀尖的距离。

具体地，驱动组件5可以为多行程气缸或电缸，从而提供至少两个不同的驱动位置，以满足不同距离的调整。

如图4所示，驱动组件5为单端三位气缸，其包括第一气缸51和第二气缸52，其中第一气缸51的固定端连接于主轴夹1，第二气缸52的输出端与第一气缸51的缸体相连接，第一气缸51的输出端连接吸屑罩3。该驱动组件5具有三个驱动位置，第一个驱动位置为两个气缸的输出端均不伸出，第二个驱动位置为其中一个气缸的输出端伸出，第三个驱动位置为两个气缸的输出端均伸出。如图5所示，该单端三位气缸的工作过程为：

从A通口进气，B、C通口排气，则第二气缸52的活塞推动气缸杆伸出，从而带动第一气缸51运动，使得气缸杆前端到达第二个驱动位置，进而带动吸屑罩3达到第二个驱动位置；

从A、B通口进气，C通口排气，则第一气缸51和第二气缸52的活塞共同推动气缸杆伸出，使得气缸杆前端到达第三个驱动位置，进而带动吸屑罩3达到第三个驱动位置；

从C通口进气，A、B通口排气，则第一气缸51和第二气缸52的活塞一起缩回，使得气缸杆前端到达第一个驱动位置，进而带动吸屑罩3达到第一个驱动位置。

在本实施例中，驱动组件5的三个驱动位置分别如图6-图8所示，第一个驱动位置为换刀位置(参照图6所示)，第二个驱动位置为小刀的钻孔初始位置(参照图7所示)，第三个驱动位置为大刀的钻孔初始位置(参照图8所示)。如图6-图8中，主轴4所在高度不变，在换刀位置时，刀具7需露出压脚6外一定距离，此时驱动组件5的输出端处于第一个驱动位置；而在小刀的钻孔初始位置及大刀的钻孔初始位置时，刀具7不露出压脚6外，且刀具7的刀尖需要与压脚6的底端面保持一个固定距离，由于小刀的长度与大刀的长度不同，因此驱动组件5的输出端所处的驱动位置不同。例如：驱动组件5的行程总长为25mm，则三个位置可以为0mm行程处、15mm行程处及25mm行程处(数值代表驱动组件5的输出端伸出的距离)。其中，0mm行程处为换刀位，15mm行程处为小刀的钻孔初始位置，25mm行程处为大刀的钻孔初始位置。在大刀钻孔初始位置处可使用与传统方式相同长度的钻刀。而在小刀钻孔初始位置处可使用比传统刀具长度小10mm的刀具。

本实施例仅以两种不同长度的刀具为例说明驱动组件5具有三个驱动位置，在另一些其他实施例中，还可将驱动组件5中的气缸51替换为行程调节更加精准的电缸，通过电缸来调节吸屑罩3的位置可使驱动组件5具有更多的驱动位置，以便能够适应三种及三种以上的刀具7。

由此，在设计刀具7时，直径较小的刀具的长度不必迁就直径较大的刀具的长度，小刀的长度可以设计的更短，有利于提高小刀的刚性及使用寿命。且因为小刀变短后，在主轴4高速旋转下的动态偏摆会减少，刚性也会增加，从而会提高钻孔的精准度。同时，减少刀柄长度还可以降低刀具的成本。

在其他实施例中，驱动组件5与主轴夹连接，且驱动组件5的输出端与主轴连接，驱动组件5被配置为通过驱动主轴以调节压脚到刀具的刀尖的距离，此时，主轴夹1与主轴4滑动连接以相对运动，如两者之间可以设置气浮结构来实现相对运动。在该调整过程中，压脚可以固定不动，通过主轴移动使得刀具移动，进而实现刀具的刀尖与压脚之间的距离调整。

如图3所示，该钻孔设备还包括刀库8及换刀机构，刀库8设置于主轴夹1的一侧，刀库8内按序放置有若干刀具7，换刀机构设置为将刀库8内的刀具7安装于主轴4底部，并将安装于主轴4底部的刀具7放回刀库8中，实现换刀。换刀时，压脚6相对主轴4向上移动，使得主轴4底部伸出压脚6一定距离以外露，便于换刀。

如图9所示，上述钻孔设备在进行钻孔时，依次进行如下步骤：

步骤S10、换刀机构抓取刀具并换刀；

步骤S20、判断刀具为小刀或大刀；

步骤S30、当所述刀具为小刀时，以小刀标准长度L1为基准，自动配置压脚与刀具7的刀尖的相对位置；当所述刀具为大刀时，以大刀标准长度L2为基准，自动配置压脚与刀具的刀尖的相对位置；

步骤S40、对刀具对应的孔位进行钻孔加工。

本发明为小刀和大刀分别建立两套不同的基准，根据实际抓取的刀具7调节压脚6到刀具7的刀尖的距离，在钻孔起始位置时，所有的钻孔刀具的刀尖距离压脚的距离相同，加工时能够兼容不同长度的刀具7，且因为小刀变短后，在主轴4高速旋转下的动态偏摆会减少，刚性也会增加，从而会提高钻孔的精准度。同时，减少刀柄长度还可以降低刀具7的成本。

具体地，参照图10所示，在步骤S20中，判断刀具7为小刀或大刀包括：

若刀具7的标准直径大于d，则为大刀；

若刀具7的标准直径小于或等于d，则为小刀。

其中，由于刀具7以一定顺序被安装于刀库8内，刀库8中每个位置均预设有与放入刀具7的直径相匹配的直径数据，当换刀机构根据设定程序自动抓取刀具7时，能够自动区别刀具7的标准直径为大于d或小于等于d(其中，d为预先设定的大刀和小刀的标准直径临界值)，从而区分出大刀和小刀。需要指出的是，本实施例中，所有的大刀均为同一长度的刀(标准直径为d2，标准长度为L2)，所有的小刀也为同一长度的刀(标准直径为d1，标准长度为L1)。

除此之外，在其他实施例中，在步骤S20中，判断刀具7为小刀或大刀还可以包括：

若刀具7的标准长度大于L，则为大刀；

若刀具7的标准长度小于或等于L，则为小刀。

其中，由于刀具7以一定顺序被安装于刀库8内，刀库8中每个位置均预设有与放入刀具7的长度相匹配的长度数据，当换刀机构根据设定程序自动抓取刀具7时，能够自动区别刀具7的标准长度为大于L或小于等于L(其中，L为预先设定的大刀和小刀的标准长度临界值)，从而区分大刀和小刀。需要指出的是，本实施例中，所有的大刀均为同一长度的刀(标准直径为d2，标准长度为L2)，所有的小刀也为同一长度的刀(标准直径为d1，标准长度为L1)。

不论通过刀具的标准直径还是标准长度，都可以初步判断刀具为大刀还是小刀。

经步骤S20判断刀具7为小刀或大刀后，进行步骤S30。具体地，小刀以其标准长度L1为基准，大刀以其标准长度L2为基准，由设备自动配置压脚6到刀具7的刀尖的相对位置。

在本实施例中，压脚6设置于吸屑罩3的底部，可以通过调节吸屑罩3的高度来配置压脚与刀尖的相对位置。具体地，调节吸屑罩3的高度包括：若刀具7为大刀，则调节吸屑罩3的位置为第一高度；若刀具7为小刀，则调节吸屑罩3的位置为第二高度；其中，第一高度与第二高度的差值为(L2-L1)，需要说明的是，第一高度和第二高度都是以机台的台面为基准，从台面到吸屑罩的底面的距离。在通过调节吸屑罩3的高度来配置压脚6与刀尖的相对位置时，主轴4的位置保持不变，即刀具的位置保持不变。调节吸屑罩3的高度能够使压脚距刀尖保持合适的距离。当第一高度与第二高度的差值为(L2-L1)时，无论是大刀或是小刀，压脚距刀尖的位置始终相同。在本实施例中，吸屑罩3的位置通过多行程气缸或电缸调节，能够实现多个位置的调整。

在其他实施例中，还可以通过调节主轴4的高度来配置压脚与刀具7的刀尖的相对位置。具体地，调节主轴4的高度包括：若刀具7为大刀，则调节主轴4的位置为第一距离；若刀具7为小刀，则调节主轴4的位置为第二距离。其中，第一距离与第二距离的差值为(L2-L1)，需要说明的是，第一距离和第二距离都是以机台的台面为基准，从台面到主轴的底面的距离。在通过调节主轴的高度来配置压脚与刀尖的相对位置时，吸屑罩的位置保持不变，即压脚的位置保持不变。调节主轴的高度能够使刀尖距压脚保持合适的距离。当第一距离与第二距离的差值为(L2-L1)时，无论是大刀或是小刀，刀尖距压脚的位置始终相同。

步骤S30中，在自动配置压脚6与刀具7的刀尖的相对位置之前，还包括：测量刀具的实际长度L'及实际直径d'。其中，L'与d'是刀具7的实际长度和实际直径，由于每个刀具7在加工过程中，会存在一些精度误差，所以，每个刀具7的实际长度和实际直径可能不同。通过测量L'与d'，从而能够进一步精准判断刀具的抓取是否准确。在测量L'与d'后，若刀具7为大刀，则需要判断|L'-L2|和/或|d'-d2|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，也就可以进行配置压脚6与刀尖的距离，若否，则重新执行步骤S10或报警等待人工处理；若所述刀具为小刀，则判断|L'-L1|和/或|d'-d1|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，也就可以进行配置压脚6与刀尖的距离，若否，则重新执行步骤S10或报警等待人工处理。其中，以上所述的公差范围都是预设好的，具体数值需要根据实际来进行选择设定。如上述直径的公差范围为0-0.05mm，长度的公差范围为0-0.5mm。

通过测量L'与d'，使得对刀具的判断更加精准，从而能够更加准确地配置压脚6与刀尖的距离，以确保该刀具符合基准系统的范围，保证设备的稳定运行，不易发生故障。

步骤S30中，自动配置压脚6与刀尖的相对位置之后还包括：以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，根据刀具的实际长度L'与小刀标准长度L1或大刀标准长度L2的差值，自动配置刀具相对于机台台面的高度。在实际应用中，机台上设置有一测刀器，在系统配置完压脚与刀尖的距离之后，主轴4和压脚6及刀具7一起沿Z轴进行移动，直至刀具的刀尖到达测刀器的测量位置并通过测刀器中的激光检测到刀具位置时，测出刀具的刀尖所在位置，从而确定出刀具与机台平面之间的距离，以备钻孔。

步骤S40中，对PCB板进行钻孔加工，结合图3所示的钻孔设备，加工时，主轴夹1下降，压脚6抵压工件，随后主轴夹1继续下降，并带动主轴4下降，从而带动刀具7下降并钻孔。当完成一个孔的加工后，主轴夹1上升，直至刀具7和压脚6均脱离PCB板。若该PCB板上还有需该刀具7加工的孔，则主轴夹1移动至对应的位置，继续进行钻孔。当该刀具7完成所有直径相同的孔的加工后，系统判断是否还有待加工的孔，从而判断是否需要换刀，如是，则重复上述步骤S10-S40，如否，则程序结束，钻孔加工完成。

钻孔设备是一个对钻孔效率和精度要求都非常高的设备，正常情况下每个主轴每秒可以加工8-10个孔甚至更多，因此对压脚6到刀尖的距离这一关键指标有非常严格的要求，距离过大会造成刀尖离工件距离大，Z轴钻孔动作距离增加，大大影响效率；距离过小会造成刀尖容易刮到工件的盖板或者先于压脚6压紧工件，从而极易产生精度偏差甚至断刀。所以通常将刀尖至压脚6的距离设定在1-2mm范围内并保持不变，这却限制了传统的刀具长度必须为统一长度。反之，若在传统结构下用长度较短的小刀进行加工，必将造成压脚6到刀尖的距离加大，从而明显降低钻孔加工的效率。

如图11所示，为本发明的PCB钻孔方法的钻孔周期示意图，其中，t0-t6是一整个钻孔周期，t0-t3是钻孔周期的Z轴运动过程，xy轴停止。具体地，t0-t1过程中，Z轴由钻孔初始位置快速向下移动接近PCB板的板面，在t1位置时压脚接近PCB板的板面非常小的距离(这个距离可以设置)，此时Z轴速度达到设定的钻孔加工进给速度(进给速度是钻孔的重要工艺参数之一，主要由刀具直径、主轴转速和板材特性决定)，不过通常这个速度很慢。

具体地，t1'可以认为是刀尖开始接触PCB板的板面开始正式的切削加工。因此压脚到刀尖的距离就包含在t1-t1'的过程中，如果压脚到刀尖的距离增加，因为此时的Z轴速度很慢，因此会大幅增加t1'的时间。

t1-t2是切削加工过程，t2-t3Z轴减速并返程。到t3位置时回到初始高度。

t4-t5是xy轴同步运动，Z轴静止。

t3-t4，t5-t6是延时时间。

其中，时间t的单位是s，速度v的单位是m/s。

如前面所述，t1-t1'过程中Z轴以很慢的进给速度走过包含压脚到刀尖的距离的一段位移。在不采用本发明时，这段距离会因为小刀的刀长短而变得很长，因此每个孔的t1-t1'就变的很长，最终导致钻孔效率大幅度降低。采用本发明的方案后，可以保证采用小刀时t1-t1'段的位移与大刀相同，因此效率不受影响。

本实施例中采用了不同长度的刀具进行不同需求的钻孔，并在钻孔过程中，巧妙地利用了吸屑罩3与压脚6，从而能够保证刀具的安全性，具体地：

1)在刀尖接触待钻孔工件前由压脚6先接触待钻孔工件，并把待钻孔工件压平以保证细刀尖接触待钻孔工件时不会发生偏斜、滑动甚至折断，尤其是针对小刀的刀尖；

2)钻孔过程中一直与待钻孔工件接触，使得吸屑罩3、待钻孔工件和压脚6组合形成一个空腔，并配合吸屑罩3连接的吸尘管路，可以将钻孔时的粉尘吸走；同时，压脚6上设置用于进气的风道，能够与吸尘负压一起形成旋转空气流场并带走粉尘，以提升吸尘可靠性；而粉尘可以带走热量降低刀具的温度，有助于快速高效准确的钻孔；

3)钻孔结束，刀具随主轴抬离工件，为提高整体钻孔的效率，一般要求刀尖离开工件的距离尽量小；为保证刀尖不刮到工件、工件表层的薄盖板等不被吸尘负压带起，此时需要压脚6挡住工件表层的盖板，待压脚6离开工件后，x、y轴才可以移动到下一个钻孔位置进行下一次钻孔，从而确保每次钻孔及更换钻孔位置时的稳定性及可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB钻孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10、换刀机构抓取刀具并换刀；

步骤S20、判断所述刀具为小刀或大刀；

步骤S30、当所述刀具为小刀时，以小刀标准长度L1为基准，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置；当所述刀具为大刀时，以大刀标准长度L2为基准，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置；

步骤S40、对所述刀具对应的孔位进行钻孔加工；

步骤S30中，在所述自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置之前，还包括：

测量所述刀具的实际长度L'及实际直径d'；

若所述刀具为大刀，则判断|L'-L2|和/或|d'-d2|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，若否，则重新执行步骤S10或报警；

若所述刀具为小刀，则判断|L'-L1|和/或|d'-d1|是否在公差范围内，若是，则进行下一步，若否，则重新执行步骤S10或报警；

其中，d1是小刀标准直径，d2是大刀标准直径；

步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置之后，还包括：

以小刀标准长度L1或大刀标准长度L2为基准，根据所述刀具的实际长度L'与所述小刀标准长度L1或所述大刀标准长度L2的差值，自动配置所述刀具相对于机台台面的高度。

2.根据权利要求1所述的PCB钻孔方法，其特征在于，步骤S20中，判断所述刀具为小刀或大刀包括：

若所述刀具的标准直径大于d，则为大刀；

若所述刀具的标准直径小于或等于d，则为小刀；

其中，d为大刀和小刀的标准直径临界值。

3.根据权利要求1所述的PCB钻孔方法，其特征在于，步骤S20中，判断所述刀具为小刀或大刀包括：

若所述刀具的标准长度大于L，则为大刀；

若所述刀具的标准长度小于或等于L，则为小刀；

其中，L为大刀和小刀的标准长度临界值。

4.根据权利要求1所述的PCB钻孔方法，其特征在于，步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置包括：调节吸屑罩的高度以配置压脚与刀尖的相对位置。

5.根据权利要求4所述的PCB钻孔方法，其特征在于，所述调节吸屑罩的高度包括：

若所述刀具为大刀，则调节所述吸屑罩的位置为第一高度；

若所述刀具为小刀，则调节所述吸屑罩的位置为第二高度；

其中，所述第一高度与所述第二高度的差值为（L2-L1）。

6.根据权利要求5所述的PCB钻孔方法，其特征在于，所述吸屑罩的位置通过多行程气缸或电缸进行调节。

7.根据权利要求1所述的PCB钻孔方法，其特征在于，步骤S30中，自动配置压脚与所述刀具的刀尖的相对位置包括：通过调节主轴的高度来配置压脚与刀尖的相对位置。

8.根据权利要求7所述的PCB钻孔方法，其特征在于，所述调节主轴的高度包括：

若所述刀具为大刀，则调节所述主轴的位置为第一距离；

若所述刀具为小刀，则调节所述主轴的位置为第二距离；

其中，所述第一距离与所述第二距离的差值为（L2-L1）。

9.一种钻孔设备，其特征在于，用于实现权利要求1-8任一项所述的PCB钻孔方法，所述钻孔设备包括：

主轴夹，能够相对待加工的PCB板移动；

吸屑罩，与所述主轴夹滑动连接；

压脚，所述压脚设置于所述吸屑罩的底部，且所述压脚为环形；

主轴，与所述主轴夹连接；

刀具，所述刀具与所述主轴连接，并位于所述压脚的内侧；及

驱动组件，与所述主轴夹连接，且所述驱动组件的输出端与所述吸屑罩连接，所述驱动组件被配置为驱动所述吸屑罩以调节所述压脚到所述刀具的刀尖的距离。

10.一种钻孔设备，其特征在于，用于实现权利要求1-8任一项所述的PCB钻孔方法，所述钻孔设备包括：

主轴夹，能够相对待加工的PCB板移动；

吸屑罩，与所述主轴夹连接；

压脚，所述压脚设置于所述吸屑罩的底部，且所述压脚为环形；

主轴，与所述主轴夹滑动连接；

刀具，所述刀具与所述主轴连接，并位于所述压脚的内侧；及

驱动组件，与所述主轴夹连接，且所述驱动组件的输出端与所述主轴连接，所述驱动组件被配置为驱动所述主轴以调节所述压脚到所述刀具的刀尖的距离。

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