CN114559070B - 基于数控钻孔机的钻孔方法及数控钻孔机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于数控钻孔机的钻孔方法及数控钻孔机，该钻孔方法在钻孔过程中，若主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度Kn，之后控制主轴刀具退回至位置Sn，若主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。本申请根据线路板的参考铜层个数，控制主轴刀具对线路板进行分步钻孔，在主轴刀具接触至线路板的参考铜层时，控制主轴刀具钻孔一定深度，之后先退回位置Sn，再执行下一次的钻孔操作，以保证每次执行钻孔操作时，主轴刀具只接触于一个参考铜层，从而只采集到一个波形信号，避免刀具同时与多个参考铜层接触而产生信号干扰的情况。

Description

基于数控钻孔机的钻孔方法及数控钻孔机

技术领域

本申请涉及印刷线路板的加工技术领域，具体涉及一种基于数控钻孔机的钻孔方法及数控钻孔机。

背景技术

在PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)制作工艺中，通常需要通过数控钻孔机在印制线路板上高速度、高精度地钻孔，以便于印制线路板的布线。

而背钻作为一种近些年兴起的工艺，在PCB制作工艺中有着非常重要的作用，通常，在通过背钻方式对线路板进行钻孔时，当刀具接触至每一个参考铜层，都会发出相应的触发信号。但是，目前的背钻方式，通常是一次性从线路板的上表面直接钻至线路板的下表面，这种钻孔方式会存在以下问题：存在很多干扰信号，影响信号的采集。因为一次性钻孔时，例如，若刀具直接从第一铜层钻至第三铜层，则当刀具钻至第三铜层时，可能存在此时刀具还与第一铜层和第二铜层接触的情况，因此，此时可能会采集到两个或三个波形信号，存在信号的干扰。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够减少信号干扰的基于数控钻孔机的钻孔方法

为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：

本申请提供了一种基于数控钻孔机的钻孔方法，所述数控钻孔机包括主轴刀具，所述主轴刀具用于对线路板进行钻孔；所述钻孔方法包括：

基于钻孔指令；

控制所述主轴刀具对所述线路板执行钻孔操作；

在钻孔过程中，若所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn，之后控制所述主轴刀具退回至位置Sn，所述位置Sn为所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时所处的位置；

若所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作；

其中，n为自然数且不等于0；an<Kn<an+bn，an为所述线路板第n个参考铜层的厚度，bn为所述线路板第n个介厚层的厚度，Kn为所述主轴刀具在接触至所述线路板的第n个参考铜层后继续钻孔的深度。

在一些实施例中，所述控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn，包括：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，通过信号发生器发出脉冲触发信号；

在接收到所述信号发生器发出的脉冲触发信号时，控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn。

在一些实施例中，若所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作，包括：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层，使所述信号发生器发出脉冲触发信号时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作。

在一些实施例中，所述位置Sn的获取方法，具体为：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，通过光栅尺记录所述主轴刀具所处的对应位置Sn。

在一些实施例中，所述步骤控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn的执行次数与所述线路板的介厚层个数对应。

在一些实施例中，所述步骤控制所述主轴刀具对所述线路板执行钻孔操作的执行次数与所述线路板的参考铜层个数对应。

在一些实施例中，所述钻孔深度Kn＝an+bn/2+R/tg(α/2)；

其中，0<R/tg(α/2)<bn/2，an为所述线路板第n个参考铜层的厚度，bn为所述线路板第n个介厚层的厚度，R为所述主轴刀具的半径，α为所述主轴刀具的刀尖角度。

相应地，本申请提供了一种于数控钻孔机，所述数控钻孔机包括：

主轴刀具，用于对线路板进行钻孔；

信号发生器，用于在所述主轴刀具接触至所述线路板的铜层时，发出脉冲触发信号；

光栅尺，用于记录所述主轴刀具所处的位置Sn；

控制器，采用如以上任一实施例所述的钻孔方法执行对线路板的钻孔操作。

在一些实施例中，所述数控钻孔机包括机器平台，所述机器平台设于所述主轴刀具的下方，用于放置线路板。

在一些实施例中，所述数控钻孔机包括绝缘垫板，所述绝缘垫板设于所述机器平台的上表面。

本申请在接收到钻孔指令时，控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作，在钻孔过程中，若主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度Kn，之后控制主轴刀具退回至位置Sn，直至轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，才控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。相比于现有技术，本申请根据线路板的参考铜层个数，控制主轴刀具对线路板进行分步钻孔，在主轴刀具接触至线路板的参考铜层时，控制主轴刀具钻孔一定深度，之后先退回位置Sn，再执行下一次的钻孔操作，以保证每次执行钻孔操作时，主轴刀具只接触于一个参考铜层，从而只采集到一个波形信号，避免刀具同时与多个参考铜层接触而产生信号干扰的情况。

附图说明

图1为现有技术的线路板的截面图。

图2为本申请提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图。

图3为本申请提供的数控钻孔机中的主轴刀具的结构示意图。

图4为本申请提供的主轴刀具刚接触至线路板上表面铜层时的状态图。

图5为本申请提供的主轴刀具完成对路板钻孔深度Kn时的状态图。

图6为本申请实施例1提供的线路板的截面图。

图7为本申请实施例1提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图。

图8为本申请实施例2提供的线路板的截面图。

图9为本申请实施例2提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图。

图10为本申请实施例3提供的线路板的截面图。

图11为本申请实施例3提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图。

图12为本申请提供的数控钻孔机的结构示意图。

附图标识：

1、主轴刀具；2、信号发生器；3、光栅尺；4、控制器；5、机器平台；6、绝缘垫板；100、线路板；101、参考铜层；102、介厚层。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

需要说明的是，参考铜层是指主轴刀具在钻孔的过程中遇到的铜层，相邻两个参考铜层之间的整体称为介厚层。

通常线路板至少上表面和下表面为铜层，因此，线路板包括至少两个参考铜层和一个介厚层，介厚层位于相邻两个参考铜层之间。参照图1和表1所示，图1为现有技术的线路板的截面图，表1为图1中的线路板的层参数。该线路板100包括多个参考铜层101和多个介厚层102，且线路板100中至少上表面和下表面为铜层101，各介厚层102位于相邻两个参考铜层101之间，其中，第1个参考铜层的厚度为a1，第1个介厚层的厚度为b1，第2个参考铜层的厚度a2，第2个介厚层的厚度为b2，第n个参考铜层的厚度为an，第n个介厚层的厚度为bn，底层参考铜层的厚度为an+1。

表1为图1中的线路板的层参数

参照图2所示，图2为本申请提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图。所述数控钻孔机包括主轴刀具、信号发生器、光栅尺和控制器；该钻孔方法包括：

S11、基本钻孔指令。

S12、控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

具体的，当控制器接收到钻孔指令时，控制主轴刀具向靠近线路板的方向移动，使主轴刀具能够执行对线路板的钻孔操作。

S13、当主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度Kn。

具体地，当主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时，信号发生器产生的信号由脉冲信号转换成检测到的高电平信号，且信号发生器会传输一个脉冲触发信号给上位机(控制器)，同时上位机即时采样光栅尺计数数据Sn，并控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度Kn。

其中，线路板包括至少两个参考铜层和一个介厚层，介厚层位于相邻两个参考铜层之间，n为自然数且不等于0；an<Kn<an+bn，an为线路板第n个参考铜层的厚度，bn为线路板第n个介厚层的厚度，Kn为主轴刀具在接触至线路板的第n个参考铜层后继续钻孔的深度。

S14、控制主轴刀具退回至位置Sn。

具体的，当主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时，通过光栅尺记录主轴刀具所处的对应位置Sn，当主轴刀具完成对线路板的钻孔深度Kn时，控制主轴刀具退回至位置Sn，位置Sn为主轴刀具接触至线路板的第n个参考铜层时所处的位置。

S15、当主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。

具体地，循环执行上述步骤S12至步骤S14，使步骤S12的执行次数与线路板的参考铜层个数对应，步骤S13的执行次数与线路板的介厚层个数对应，直至主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层，使信号发生器发出脉冲触发信号时，表示主轴刀具已完成对线路板的钻孔，此时，控制器控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作，完成对线路板的钻孔。

在一些实施例中，钻孔深度Kn＝an+bn/2+R/tg(α/2),其中，0<R/tg(α/2)<bn/2。

其中，an为线路板第n个参考铜层的厚度，bn为线路板第n个介厚层的厚度，R为主轴刀具的半径，R＝D/2,D为主轴刀具的直径，α为主轴刀具的刀尖角，参照图3所示，图3为主轴刀具的结构示意图。

参照图4和图5所示，图4为本申请提供的主轴刀具刚接触至线路板上表面铜层时的状态图，图5为本申请提供的主轴刀具完成对路板钻孔深度Kn时的状态图，图中的1为主轴刀具。

本申请根据线路板的参考铜层个数，控制主轴刀具对线路板进行分步钻孔，在主轴刀具接触至线路板的参考铜层时，控制主轴刀具钻孔一定深度，之后先退回位置Sn，再执行下一次的钻孔操作，以保证每次执行钻孔操作时，主轴刀具只接触于一个参考铜层，从而只采集到一个波形信号，避免刀具同时与多个参考铜层接触而产生信号干扰的情况。

同时，现有技术中，在PCB多层板制造工艺中，由于多层PCB和PP料一起压合后，会呈现厚度不均匀，因此无法全面检测板的实际厚度，并且现阶段一般由人工采用厚度测试仪，人工检测每块PCB的四个角位置和中间位置或其它若干点，但是由于只有若干个位置点，数据完整性比较差，并不能代表整张PCB板厚度的全面特性。

本申请基于线路板的参考铜层个数通过分步的方式对线路板进行钻孔，减少了铜屑对采样铜层时的干扰，提高了探测板厚介厚的精准度。

实施例1

参照图6和图7所示，图6为本申请实施例1提供的线路板的截面图，图7为本申请实施例1提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图，在本实施例中，线路板100具有两个参考铜层101，一个介厚层102，该介厚层102位于两个参考铜层101之间。该钻孔方法包括步骤：

S101、基于钻孔指令。

S102、控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S103、当主轴刀具接触至线路板的第1个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K1。

其中，a1<K1<a1+b1，a1为线路板第1个参考铜层的厚度，b1为线路板第1个介厚层的厚度，K1为主轴刀具在接触至线路板的第1个参考铜层后继续钻孔的深度。

S104、控制主轴刀具退回至位置S1。

S105、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S106、当主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。

实施例2

参照图8和图9所示，图8为本申请实施例2提供的线路板的截面图，图9为本申请实施例2提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图，在本实施例中，线路板100具有三个参考铜层101，两个介厚层102，各介厚层102分别位于相邻两个参考铜层101之间。该钻孔方法包括步骤：

S201、基于钻孔指令。

S202、控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S203、当主轴刀具接触至线路板的第1个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K1。

其中，a1<K1<a1+b1，a1为线路板第1个参考铜层的厚度，b1为线路板第1个介厚层的厚度，K1为主轴刀具在接触至线路板的第1个参考铜层后继续钻孔的深度。

S204、控制主轴刀具退回至位置S1。

S205、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S206、当主轴刀具接触至线路板的第2个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K2。

其中，a2<K2<a2+b2，a2为线路板第2个参考铜层的厚度，b2为线路板第2个介厚层的厚度，K2为主轴刀具在接触至线路板的第2个参考铜层后继续钻孔的深度。

S207、控制主轴刀具退回至位置S2。

S208、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S209、当主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。

实施例3

参照图10和图11所示，图10为本申请实施例3提供的线路板的截面图，图11为本申请实施例3提供的基于数控钻孔机的钻孔方法的流程图，在本实施例中，线路板100具有四个参考铜层101，三个介厚层102。该钻孔方法包括步骤：

S301、基于钻孔指令。

S302、控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S303、当主轴刀具接触至线路板的第1个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K1。

其中，a1<K1<a1+b1，a1为线路板第1个参考铜层的厚度，b1为线路板第1个介厚层的厚度，K1为主轴刀具在接触至线路板的第1个参考铜层后继续钻孔的深度。

S304、控制主轴刀具退回至位置S1。

S305、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S306、当主轴刀具接触至线路板的第2个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K2。

其中，a2<K2<a2+b2，a2为线路板第2个参考铜层的厚度，b2为线路板第2个介厚层的厚度，K2为主轴刀具在接触至线路板的第2个参考铜层后继续钻孔的深度。

S307、控制主轴刀具退回至位置S2。

S308、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S309、当主轴刀具接触至线路板的第3个参考铜层时，控制主轴刀具对线路板进行钻孔深度K3。

其中，a3<K3<a2+b3，a3为线路板第3个参考铜层的厚度，b3为线路板第3层介厚层的厚度，K3为主轴刀具在接触至线路板的第3个参考铜层后继续钻孔的深度。

S310、继续控制主轴刀具对线路板执行钻孔操作。

S311、当主轴刀具接触至线路板的底层参考铜层时，控制主轴刀具停止对线路板的钻孔操作。

相应地，本申请的实施例还公开了一种数控钻孔机，参照图12所示，图12为本申请实施例提供的机械钻机的结构示意图，该数控钻孔机包括主轴刀具1、信号发生器2、光栅尺3和控制器4。主轴刀具1用于对线路板100进行钻孔，信号发生器2与主轴刀具1连接，用于在主轴刀具1接触至线路板100的参考铜层时，发出脉冲触发信号。光栅尺3用于记录主轴刀具1所处的位置，控制器4采用以上实施例所述的钻孔方法执行对线路板的钻孔操作。

进一步地，该数控钻孔机还包括机器平台5和绝缘垫板6，机器平台5设于主轴刀具1的下方，绝缘垫板6设置于机器平台5的上表面。在执行钻孔操作时，将线路板100放置于绝缘垫板6上，再通过控制器4采用上述实施例所述的钻孔方法控制主轴刀具1对线路板100进行钻孔。

本申请根据线路板的参考铜层个数，控制主轴刀具对线路板进行分步钻孔，在主轴刀具接触至线路板的参考铜层时，控制主轴刀具钻孔一定深度，之后先退回位置Sn，再执行下一次的钻孔操作，以保证每次执行钻孔操作时，主轴刀具只接触于一个参考铜层，从而只采集到一个波形信号，避免刀具同时与多个参考铜层接触而产生信号干扰的情况。

同时，本申请通过在机器平台5上设有绝缘垫板6，从而避免线路板的短路。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于数控钻孔机的钻孔方法，所述数控钻孔机包括主轴刀具，所述主轴刀具用于对线路板进行钻孔；其特征在于，所述钻孔方法包括：

基于钻孔指令，

控制所述主轴刀具对所述线路板执行钻孔操作；

在钻孔过程中，若所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn，之后控制所述主轴刀具退回至位置Sn，所述位置Sn为所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时所处的位置；

若所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作；

其中，n为自然数且不等于0；an<Kn<an+bn，an为所述线路板第n个参考铜层的厚度，bn为所述线路板第n个介厚层的厚度，Kn为所述主轴刀具在接触至所述线路板的第n个参考铜层后继续钻孔的深度；

所述钻孔深度Kn=an+bn/2+R/tg(α/2)；

其中，0<R/tg(α/2)<bn/2，an为所述线路板第n个参考铜层的厚度，bn为所述线路板第n个介厚层的厚度，R为所述主轴刀具的半径，α为所述主轴刀具的刀尖角度；

其中，所述控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn，包括：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，通过信号发生器发出脉冲触发信号；

在接收到所述信号发生器发出的脉冲触发信号时，控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn；

其中，所述位置Sn的获取方法，具体为：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的第n个参考铜层时，通过光栅尺记录所述主轴刀具所处的对应位置Sn。

2.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，若所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作，包括：

当所述主轴刀具接触至所述线路板的底层参考铜层，使所述信号发生器发出脉冲触发信号时，控制所述主轴刀具停止对所述线路板的钻孔操作。

3.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，所述钻孔方法控制所述主轴刀具对所述线路板进行钻孔深度Kn的执行次数与所述线路板的介厚层个数对应。

4.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于，所述钻孔方法控制所述主轴刀具对所述线路板执行钻孔操作的执行次数与所述线路板的参考铜层个数对应。

5.一种于数控钻孔机，其特征在于，包括：

主轴刀具，用于对线路板进行钻孔；

信号发生器，用于在所述主轴刀具接触至所述线路板的参考铜层时，发出脉冲触发信号；

光栅尺，用于记录所述主轴刀具所处的位置Sn；

控制器，采用如权利要求1~4任一项所述的钻孔方法执行对线路板的钻孔操作。

6.根据权利要求5所述的数控钻孔机，其特征在于，所述数控钻孔机包括机器平台，所述机器平台设于所述主轴刀具的下方，用于放置线路板。

7.根据权利要求6所述的数控钻孔机，其特征在于，所述数控钻孔机包括绝缘垫板，所述绝缘垫板设于所述机器平台的上表面。