CN115256239B - 印刷电路板数控水刀铣边机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电路板加工技术领域，印刷电路板数控水刀铣边机，包括液压增压系统、运动系统和切割水收集系统、水刀头、供砂装置、定位夹紧系统，以上各系统及组件、装置受控制系统控制；所述液压增压系统，用于提供水刀高压水流，实现水刀切割；运动系统，用于控制水刀移动及切割水收集处理系统随动；切割水收集处理系统，用于收集处理切割产生的废水；水刀头，用于控制高压水流的口径及方向；供砂装置，用于水砂混合，完成后续的水刀切割；定位夹紧系统，用于夹紧PCB板件。水刀的切割方式消除了加工过程粉尘污染，改善了工作环境，避免了粉尘对工人健康的危害。
Description
技术领域
本发明涉及电路板加工技术领域，具体为印刷电路板数控水刀铣边机。
背景技术
1950年由Norman Fran博士发明了主要用于木材切割的水刀切割机，以其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐。1979年，Mohamed Hashish博士研究增加水刀增压的方式并且添加石榴石磨料加工金属，玻璃，混凝土等硬质材料。1983年，世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割汽车玻璃。该技术的第一批用户是航空航天工业，因为水刀是切割军用飞机所用的不锈钢、钛和高强度轻型合成材料以及碳纤维复合材料的理想工具(现在已用于民用飞机)。从那以后，加砂水刀被许多其它工业采纳，例如加工厂、石料、瓷砖、玻璃、喷气发动机、建筑、核工业、船厂等。
印刷电路板(针对铝基板，陶瓷板)现有铣边成型技术，效率低，成本高，有加工缺陷(激光铣边机加工后板边高温碳化)，加工过程有粉尘危害(传统数控铣边机加工过程粉尘较多)，以上问题困扰印刷电路板铣边加工多年。本发明根据印刷电路板铣边加工的特殊要求，创造性的研发出印刷电路板数控水刀铣边机，加工效率高，成本低，彻底解决了激光铣边机加工后板边高温碳化和传统数控铣边机加工过程粉尘污染问题。
现有的印刷电路板铣边设备主要有两种：传统印刷电路板成型铣边机和激光印刷电路板成型铣边机。
1，传统印刷电路板成型铣边机缺点
传统印刷电路板铣边成型机(主要针对PCB板中的铝基板和陶瓷板)钨钢铣刀成本高，损耗快，辅助冷却耗材(酒精)使用量大，生产效率低(铣边速度约300mm/min)，并且加工过程粉尘严重污染较大。
2，激光印刷电路板成型铣边机缺点
⑴使用成本高
激光头使用寿命10000H，平均售价约18万元，平均使用费用18元/H。
⑵有加工缺陷
激光高温切割后，印刷线路板绝缘层碳化会导致产品介电常数改变，影响产品品质稳定。
为此我们提出了一种印刷电路板数控水刀铣边机。
发明内容
本发明的目的在于提供印刷电路板数控水刀铣边机，以解决现上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为印刷电路板数控水刀铣边机，包括液压增压系统、运动系统和切割水收集系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统，所述液压增压系统、运动系统和切割水收集系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统均受控制系统控制；
所述液压增压系统，用于提供水刀高压水流，实现水刀切割；
运动系统，用于控制水刀移动及切割水收集处理系统随动；
切割水收集处理系统，用于收集处理切割产生的废水；
水刀头，用于控制高压水流的口径及方向；
供砂装置，用于水砂混合，完成后续的水刀切割；
定位夹紧系统,用于夹紧PCB板件。
进一步的：所述PCB板件由定位加紧系统夹紧，所述运动系统的输出端连接有水刀头，所述液压增压系统的输出端连接有水刀头。
进一步的：所述供砂装置的输出端连接有水刀头。
进一步的：所述液压增压系统的增压压强为400兆帕。
进一步的：所述定位夹紧系统包括双边气夹，所述双边气夹包括两组夹持板和两组气动推杆或电动推杆组成。
进一步的：所述切割水收集处理系统对水的收集通过高压水防反溅收集装置实现。
进一步的：所述高压水防反溅收集装置包括主体，所述主体的顶端开设有高压入水口，所述主体的内部底端固定连接有高压缓冲机构，所述主体的表面外侧固定连接有低压仓出水口和高压仓出水口，所述主体的内部固定连接有滤水盘，所述滤水盘的上面放置有低压缓冲球，所述主体的内部固定连接有隔断层，所述主体的内部固定连接有挡水环，所述高压缓冲机构的内侧有高压缓冲球，所述固定导流管的顶端贯穿于滤水盘和隔断层，从低压仓延伸至高压仓，所述固定导流管的表面底端开设有泄流孔，所述高压仓出水口的直径大于低压仓出水口的直径。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.针对传统印刷电路板成型铣边机，数控水刀铣边机无钨钢铣刀和酒精辅助冷却剂耗用，耗材成本大幅降低。水刀切割效率较高，生产效率提高1倍以上(以双头数控水刀铣边机和通用6头传统铣边机相比，水刀铣边机行进速度是传统铣边机2倍以上，水刀铣边机叠板层数至少是传统铣边机3倍，总生产效率提高1倍以上)，并且水刀的切割方式消除了加工过程粉尘污染，改善了工作环境，避免了粉尘对工人健康的危害。
2，针对激光印刷电路板成型铣边机，数控水刀铣边机的冷切割加工方式，不会改变材料的物理化学性能，不会导致绝缘层碳化，也就不会改变印刷电路板材料绝介电常数，提升印刷电路板可靠性；数控水刀铣边机无激光头耗用，成本大幅降低(成本降低约60％)。生产效率两者相近。
3，水刀废水收集处理系统能够消除超高压切割水四处喷溅对生产车间环境和操作者工作环境造成的严重影响，通过高压废水将装置内废水和废料排出到水刀铣边机外的封闭收集箱内，不会因停机处理废料影响生产效率，消除废水废屑对设备影响，延长设备使用寿命，也能够清理封闭收集箱内的废料和废水不会影响车间生产环境。同时高压水防反溅收集装置与水刀头水平面运动系统配合随动，和使用水槽相比，结构紧凑、美观，使用、维护方便。
附图说明
图1为本发明印刷电路板数控水刀铣边机原理框图；
图2为本发明切割水收集系统整体结构示意图；
图3为本发明切割水收集系统剖面结构示意图。
图中：1、主体；2、高压缓冲机构；3、低压仓出水口；4、高压仓出水口；5、低压缓冲球；6、滤水盘；7、高压入水口；8、挡水环；9、高压缓冲球；10、固定导流管；11、泄流孔；12、隔断层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为印刷电路板数控水刀铣边机，包括液压增压系统、运动系统和切割水收集系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统，所述液压增压系统、运动系统和切割水收集系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统均受控制系统控制；
所述液压增压系统，用于提供水刀高压水流，实现水刀切割；
运动系统，用于控制水刀移动及切割水收集处理系统随动；
切割水收集处理系统，用于收集处理切割产生的废水；
水刀头，用于控制高压水流的口径及方向；
供砂装置，用于水砂混合，完成后续的水刀切割；
定位夹紧系统,用于夹紧PCB板件。
所述PCB板件由定位加紧系统夹紧，所述运动系统的输出端连接有水刀头，所述液压增压系统的输出端连接有水刀头，所述供砂装置的输出端连接有水刀头，所述液压增压系统的增压压强为400兆帕。
通过400兆帕的压强确保切割的稳定，确保水刀能切割PCB板件。
所述定位夹紧系统包括双边气夹，所述双边气夹包括两组夹持板和两组气动推杆或电动推杆组成。
所述切割水收集处理系统对水的收集通过高压水防反溅收集装置实现。
高压水防反溅收集装置，包括主体1；
主体1的顶端开设有高压入水口7，主体1的内部底端固定连接有高压缓冲机构2，主体1的表面外侧固定连接有低压仓出水口3和高压仓出水口4，主体1的内部固定连接有滤水盘6，滤水盘6的上面放置有低压缓冲球5，主体1的内部固定连接有隔断层12；
如图3所示，主体1的内部固定连接有挡水环8；
如图3所示，高压缓冲机构2的内侧有高压缓冲球9，高压水进入主体1的内部时能够通过固定导流管10向主体1的内部底端进行导流；
如图3所示，固定导流管10的顶端贯穿于滤水盘6和隔断层12，从低压仓延伸至高压仓，便于固定导流管10能够对水向主体1的内部底端进行导流；
如图3所示，固定导流管10的表面底端开设有泄流孔11，便于对部分通过固定导流管10的水通过泄流孔11向主体1的内部底端进行流动；
如图2、3所示，高压仓出水口4的直径大于低压仓出水口3的直径，能够直观地对高低压进行区分；
本实施例中，增压系统将水加压至400兆帕，在水刀头水和磨料(石榴石)混合，经由喷嘴喷出高压含砂水流，对印刷电路板进行铣边切割,切割水由水收集处理系统回收处理。先将印刷电路板板放置于工作台面之上，由定位钉对印刷电路板精准定位，然后由双边气夹夹紧，最后导入提前准备好的铣边资料开始并完成铣边。在切割过程中，将高压水防反溅收集装置安装于机台台面下方，由随动系统带动，实现装置中心跟随水刀头同步运动。水刀在增压穿透切割板件时，最初水流为垂直状态，这时由高压仓收水，废水由高压仓排出，底部缓冲球作为耗材承受并吸收水流冲力；水刀在切割行进过程中水柱为扇形状态并且水压较低，这时部分水流由低压仓内钢球作为耗材承受并吸收水流冲力，然后废水由低压仓出水口排出后和经高压仓处理的水流汇合，一起喷射到外部收集箱内。高压水防反溅收集装置与水刀头水平运动系统配合随动，可将废水、废屑通过高压水直接排出到水刀铣边机外的封闭收集箱内，清理废料时无需停机处理，只需更换外部收收集箱即可，工作效率提升。由于在外部处理废料也不会污染车间内部生产环境。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (5)
1.印刷电路板数控水刀铣边机，其特征在于：包括液压增压系统、运动系统和切割水收集处理系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统,所述液压增压系统、运动系统和切割水收集处理系统、水刀头、供砂装置和定位夹紧系统均受控制系统控制；
所述液压增压系统，用于提供水刀高压水流，实现水刀切割；
运动系统，用于控制水刀移动及切割水收集处理系统随动；
切割水收集处理系统，用于收集处理切割产生的废水；
水刀头，用于控制高压水流的口径及方向；
供砂装置，用于水砂混合，完成后续的水刀切割；
定位夹紧系统,用于夹紧PCB板件；
所述切割水收集处理系统对水的收集通过高压水防反溅收集装置实现；
所述高压水防反溅收集装置包括主体(1)，所述主体(1)的顶端开设有高压入水口(7)，所述主体(1)的内部底端固定连接有高压缓冲机构(2)，所述主体(1)的表面外侧固定连接有低压仓出水口(3)和高压仓出水口(4)，所述主体(1)的内部固定连接有滤水盘(6)，所述滤水盘(6)的上面放置有低压缓冲球(5)，所述主体(1)的内部固定连接有隔断层(12)，所述主体(1)的内部固定连接有挡水环(8)，所述高压缓冲机构(2)的内侧有高压缓冲球(9)，固定导流管(10)的顶端贯穿于所述滤水盘(6)和所述隔断层(12)，从低压仓延伸至高压仓，所述固定导流管(10)的表面底端开设有泄流孔(11)，所述高压仓出水口(4)的直径大于低压仓出水口(3)的直径。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板数控水刀铣边机，其特征在于：所述PCB板件由定位加紧系统夹紧，所述运动系统的输出端连接有水刀头，所述液压增压系统的输出端连接有水刀头。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板数控水刀铣边机，其特征在于：所述供砂装置的输出端连接有水刀头。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板数控水刀铣边机，其特征在于：所述液压增压系统的增压压强为400兆帕。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板数控水刀铣边机，其特征在于：所述定位夹紧系统包括双边气夹，所述双边气夹包括两组夹持板和两组气动推杆或电动推杆组成。
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