CN1853837A - 用于铣切印刷电路板的切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铣切印刷电路板的切削刀具，采用低成本的材料，例如碳钢、不锈钢、高速钢、铝合金、铜合金等材料作为微型切削刀具的柄部，连接以烧结碳化钨为材料的刃部制成微型刀具。本发明可降低切削刀具在印刷电路板或IC载板制程中的成本，并且不影响刀具的切削精度和使用寿命。

Description

用于铣切印刷电路板的切削刀具
技术领域
本发明涉及一种机械切削刀具，特别是涉及一种用于印刷电路板或IC载板的微型切削刀具。
背景技术
在印刷电路板(PCB)与IC封装载板的后续制程中，均有一个工序需要使用微型刀具进行沟槽铣切或成型加工。这种切削刀具的柄径规格约为3.175mm，总长度约为38.1mm。目前为业界广泛使用的材质为价格高昂的烧结碳化钨(WC cemented carbide)，其中，主要成分为碳化钨，另外，还含有钴、钽、铬或钒等元素，使其成型烧结后具有高硬度与韧性。烧结后的碳化钨硬质合金为圆棒形式，然后再经过研磨与砂轮切削成前端刃部(其长度为10mm)作为切削功能区，并且保留一后端柄部(其长度为20mm)以作为CNC(计算机数控)成型机或钻孔机夹持用。由于PCB与IC对封装载板制程要求日趋精密，即使铣切成型时切削刀具的轻微崩损也将影响印刷电路板或IC对封装载板的功能，遂导致切削刀具可使用的寿命日益缩短，用量也大幅增加。另一方面，烧结碳化钨材料因原料成本日益增高，其质地坚硬加工困难又费时，而且其韧性低且脆，故加工时容易导致崩损，造成刀具产品合格率低，进而增加成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于铣切印刷电路板的切削刀具，它可以有效降低刀具的制造成本，并且不影响刀具的切削精度和使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明用于铣切印刷电路板的切削刀具，包括由碳化钨烧结材料制成的第一柄部，在第一柄部的一端一体成型刀具刃部，该刀具刃部的直径小于3.75mm，所述第一柄部的另一端设有接合部，还包括由碳钢、不锈钢、高速钢、铝合金或铜合金材料制成的第二柄部，第二柄部的长度小于15mm，在所述第二柄部的一端设有接合部，第一柄部与第二柄部通过接合部同轴固定连接，形成刀具柄部；位于刀具柄部的中间部位设有一套环，该套环的端面至第二柄部端面的长度为18mm。
由于采用上述结构，本发明的切削刀具材料成本仅为原来的三分之一，进而降低了印刷电路板或IC载板制程成本。另外，还可减少废弃物，促进环保。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明用于铣切印刷电路板的切削刀具结构示意图；
图2是本发明带有定位套环的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明用于铣切印刷电路板的切削刀具，其中的切削刀具柄径为3.175mm，总长度约为38mm，专用于印刷电路板或IC载板的切削加工。它包括由碳化钨烧结材料制成的第一柄部1，在第一柄部1的一端一体成型刀具刃部2，该刀具刃部2的直径小于3.75mm，所述第一柄部1的另一端设有接合部3。所述的碳化钨烧结材料，其中主成分为碳化钨，另含有钴、钽、铬或钒等元素，可以采用报废或使用过的切削刀具进行回收的柄部，以作为其新刀具的刃部。
还包括由碳钢、不锈钢、高速钢、铝合金或铜合金等低成本材料制成的第二柄部4，在所述第二柄部4的一端设有接合部5，第一柄部1与第二柄部4通过接合部3、5同轴固定连接。所述第二柄部4的长度为15mm以下，5mm以上。
所述第一柄部1与第二柄部4的接合部3、5可以是相互适配的平面、曲面、凹凸面。
在第一柄部1与第二柄部4的接合部3、5涂覆焊接剂，然后用高频加热焊接接合在一起。其中的焊接剂可为银合金、铜合金、锡合金、铅合金或铟合金等材料。
如上所述的由两种材料制成的刀具柄部，经过无心研磨机进行圆柱表面研磨，再经过CNC研磨机将碳化钨烧结材料部分加工成刃部，即制成一微型切削刀具，该微型切削刀具可以是铣刀或钻头。
如图2所示，本发明的刀具使用时，一般采用定位套环7固定夹具夹持位置。其套环一般位于刀具中央部位，并使套环7的端部6至刀具柄部端面8的长度(即刀具后端柄部露出的长度)约为18mm，以供夹具夹持。在本发明中，第二柄部4的总长都小于18mm，固不会在实际铣切中影响寿命及精度。
本发明以低成本的材料，例如碳钢、不锈钢、高速钢、铝合金、铜合金等材料作为微型切削刀具的柄部，连接以烧结碳化钨为材料的刃部，降低切削刀具在印刷电路板或IC载板制程中的成本。
特别是，本发明可对报废切削刀具进行回收与再利用，将报废切削刀具的柄部通过加工与低成本的材料制成的第二柄部相连接，接合后的圆棒再经过研磨切削制成新的刀具，其中刀具的刃部为烧结碳化钨，因此刀具的铣切行为与全新的碳化钨刀具相同，精度与使用寿命均不受接合部位的影响，并可以大幅降低制造成本，提升产业竞争力，并且减少废弃物、有利于环保。
下面结合几个具体的实施例对本发明作进一步的说明。
较佳实施例一：
使用回收的碳化钨烧结切削刀具的柄部，长度约为25.1mm，在其中的一端面中心位置，以车床加工成深度3mm，直径2mm的圆孔作为接合面。另准备一直径为3.175mm，长度为13mm的SUS304不锈钢圆棒，并在其中一端面的中心位置以车床加工成长度3mm，直径2mm的凸起圆柱作为另一接合面。再将上述两种圆棒的两接合面加入少量焊接剂。所使用的焊接剂为银合金，其中，含银56％，铜42％，镍2％，并以机械自动同轴对位嵌合，最后再进行高频加热焊合。焊合后的复合圆棒总长为38.1mm。该圆棒经过无心研磨机进行圆柱表面研磨，再经过CNC研磨机将碳化钨烧结材料部分加工成刃部，即制成一微型切削刀具。
将用上述方法制成的微型铣刀共10支，其刃径为0.8mm，与同尺寸整支碳化钨烧结的切削刀具做一测试比较。测试采用厚度为1.6mm的FR4裸板2层重叠，设备为CNC铣切机，主轴转速为40000rpm，进给为10mm/min，测试时采用自动切削贯穿2层叠板的沟槽，铣切沟槽直至铣刀断刀为止，其所可切削的沟槽总长度为刀具寿命。由测试结果得知，由复合材料制成的铣刀与碳化钨一体成型铣刀之间，并无明显的寿命差异存在，由此可证明其实用性并无问题，测试数据如表1所示。
    铣刀编号     接合铣刀 碳化钨一体成型铣刀
    1     12m 11.5m
    2     10m 12m
    3     13m 14m
    4     14.5m 12m
    5     12m 13.5m
    6     11.5m 12m
    7     13.5m 11m
    8     13m 11m
    9     12m 10.5
    10     11m 14m
    平均值     12.25m 12.15m
表1
较佳实施例二：
使用回收的碳化钨烧结切削刀具的柄部，长度约为23mm，将其中的一端面切齐磨平作为接合面。另准备一直径为3.175mm，长度为15.1mm的S45C碳钢圆棒，并在其中一边端面切齐磨平作为另一接合面。再将上述两种圆棒的两接合面加入少量焊剂，所使用的焊接剂为铜合金，其中，含铜38％、银30％、锌32％，并以机械自动同轴对位嵌合，最后再进行高频加热焊合。焊合后的复合圆棒总长为38.1mm。该圆棒经过无心研磨机进行圆柱表面研磨，再经过CNC研磨机将碳化钨烧结材料部分加工成刃部，即制成一微型切削刀具。
将用上述方法制得的微型铣刀共10支，其刃径为0.8mm，与同尺寸的整支碳化钨烧结切削刀具做一测试比较，测试方法与上述实施例一中的参数相同，对照组亦相同。由测试结果得知，用复合材料制成的铣刀或碳化钨一体成型的铣刀之间，并无明显的寿命差异存在，由此可证明其实用性并无问题，测试数据如表2所示。
    铣刀编号     接合铣刀 碳化钨一体成型铣刀
    1     10.5m 11.5m
    2     10m 12m
    3     11m 14m
    4     13m 12m
    5     11.5 13.5m
    6     13.5m 12m
    7     12.5m 11m
    8     12.5m 11m
    9     10m 10.5
    10     13.5m 14m
    平均值     11.80m 12.15m
表2
较佳实施例三：
使用回收的碳化钨烧结切削刀具的柄部，长度约为26.1mm，在其中的一端面中心位置以车床加工成长度3mm，直径2mm的凸起圆柱作为接合面。另准备一直径为3.175mm，长度为12mm的青铜圆棒，并在其中一边端面的中心位置以车床加工成深度3mm，直径2mm的圆孔作为另一接合面。再将上述两种圆棒的两接合面涂以少量焊接剂，所使用的焊接剂为铜合金，其中，含铜41％、银25％、锌34％，并以机械同轴对位嵌合，最后再进行高频加热焊合。焊合后的复合圆棒总长为38.1mm。此圆棒经过无心研磨机进行圆柱表面研磨，再经过CNC研磨机将碳化钨烧结材料部分加工成刃部，即制成一微型切削刀具。
将用上述方法制得的微型铣刀共10支，其刃径为0.8mm，与同尺寸的整支碳化钨烧结切削刀具做一测试比较，测试方法与上述实施例一中的参数相同，对照组亦相同。由测试结果得知，用复合材料制成的铣刀或碳化钨一体成型的铣刀之间，并无明显的寿命差异存在，由此可证明其实用性并无问题，测试数据如表3所示。
    铣刀编号     接合铣刀 碳化钨一体成型铣刀
    1     15m 11.5m
    2     12m 12m
    3     11.5 14m
    4     10m 12m
    5     12m 13.5m
    6     10m     12m
    7     13m     11m
    8     11.5m     11m
    9     11.5m     10.5
    10     13m     14m
    平均值     12.05m     12.15m
表3

Claims (10)

1、一种用于铣切印刷电路板的切削刀具，包括由碳化钨烧结材料制成的第一柄部，在第一柄部的一端一体成型刀具刃部，该刀具刃部的直径小于3.75mm，其特征在于：所述第一柄部的另一端设有接合部，还包括由碳钢、不锈钢、高速钢、铝合金或铜合金材料制成的第二柄部，第二柄部的长度小于15mm，在所述第二柄部的一端设有接合部，第一柄部与第二柄部通过接合部同轴固定连接，形成刀具柄部；位于刀具柄部的中间部位设有一套环，该套环的端面至第二柄部端面的长度为18mm。
2、根据权利要求1所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述第一柄部与第二柄部的接合部是相互适配的平面。
3、根据权利要求1所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述第一柄部与第二柄部的接合部是相互适配的曲面。
4、根据权利要求1所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述第一柄部与第二柄部的接合部是相互适配的凹凸面。
5、根据权利要求1或4任何一项所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述接合部涂覆有焊接剂，并用高频加热焊接连接。
6、根据权利要求5所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述焊接剂为银合金、铜合金、锡合金、铅合金或铟合金。
7、根据权利要求5所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述焊接剂为铜合金，其中，含铜41％、银25％、锌34％。
8、根据权利要求5所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述焊接剂为铜合金，其中，含铜38％、银30％、锌32％。
9、根据权利要求5所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述焊接剂为银合金，其中，含银56％，铜42％，镍2％。
10、根据权利要求1所述的用于铣切印刷电路板的切削刀具，其特征在于：所述刀具为铣刀或钻头。
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