CN201950258U - 一种微型菱齿铣刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铣刀领域，具体涉及一种用于多层印制线路板微型槽孔加工的菱齿铣刀。本实用新型所述的一种适用于多层印制线路板微小槽孔加工的微型菱齿铣刀，该铣刀所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的螺旋角均为18°～22°，所述铣削刀头的外径φd为0.4-0.7mm。该铣刀在保证外径较小的情况下，选择合适的螺旋角度，在合理设计排屑空间的同时保证铣削刀头的受力减小，避免因受力过大发生过度磨损或“崩断”现象，依然具有较大的铣削强度，可使用于微小槽孔的加工。

Description

一种微型菱齿铣刀

技术领域

本实用新型属于铣刀领域，具体涉及一种用于多层印制线路板微型槽孔加工的菱齿铣刀。

背景技术

近年来，随着电子信息领域的不断更新发展，各种电子类产品不断更新换代，诸如液晶电视、商务手机、数码相机、小型笔记本电脑等，越来越呈现出高集成化、多样化、高智能化的趋势。这一趋势的实现不仅仅依靠电子元器件的发展，更有赖于印制线路板的更新换代。印制线路板因其应用领域的区别分为两种类型：搭载半导体元器件的“母版”和作为半导体封装的“载板”。前者的制造技术与所组装的整机电子产品的电气性能、可靠性以及成本有很大的关联；后者的制造技术对于半导体的运作频率、能源消耗、连接性、可靠性以及成本有很大的影响。当前，对于印制线路板的制造技术的要求主要集中在高密度化、高频化、适应复合安装、适应新功能、低成本以及交货期短等方面。如图1所示，印制线路板由于其使用特点主要成分为铜箔层9、以及环氧树脂和玻璃纤维布层8，均为难于加工的材料。由于铜属于软质金属，在铣削加工时其表面很难处理平整，要求加工刀具要具有极高的锋利度；环氧树脂和玻璃纤维均属于硬质非金属材料，因其硬度相对较大，在铣削加工时很容易使得加工刀具损耗过大，要求加工刀具硬度较高同时耐磨损、使用寿命长。而且随着电子业的不断发展更新，已经有越来越多的领域开始使用体积较小、复合层数越来越多的多层线路板，因此在加工过程中为了保证各层之间的良好平整度以及刀具运行的连续性，也需要所用刀具具有较好的排屑性能。因此，对于加工 上述多层印制线路板的铣刀性能参数提出了更高的要求，既要满足对软质金属材料切削加工所需的良好锋利度，又要满足对富含玻璃纤维及树脂结合剂等硬质非金属材料的切削强度和耐磨损度，还要求加工表面光滑无毛刺，同时刀具的加工寿命长、尤其是排屑性能好等特点。因此，对于适用于多层印制线路板铣削的铣刀刀具在其制备材料、铣削参数方面均需要根据其加工对象的特点针对性设计，而且针对不同的制备所需铣刀的材料，其各项性能参数也应该随之另行设计，以求达到最佳的铣削效果。

另一方面，现有技术中的铣刀主要应用于直径在0.8-3.175mm范围之间的槽孔的铣削加工，对于多层线路板中的直径小于0.8mm的微小槽孔的加工一般主要依靠槽钻，也就是采用类似于传统机械加工“打排孔”的方法，用小直径钻头在数控钻机床上加工而成，其主要缺点是加工时间漫长、加工精度较差、加工后的槽壁表面较为粗糙等问题。而之所以选用槽钻的方式加工微小槽孔主要是因为对于外径极小的铣刀在加工工艺上存在极大的困难，对加工过程中各个环节的精度要求极高，使用目前加工铣刀的方法制备出的小外径铣刀的质量和强度均很难得到保证，因而也迫切需要开发出一种适用于直径小于0.8mm的微小槽孔的铣削加工的铣刀以及制备该铣刀的加工工艺。

中国专利CN201324867Y公开了一种铣刀，该铣刀的铣削头表面设置有两组环绕方向相反的螺旋凹槽形成铣削刃，从铣削头起，顺时针方向向刀柄延伸的为右螺旋凹槽，逆时针方向向刀柄延伸的为左螺旋凹槽，所述右螺旋凹槽和所述左螺旋凹槽沿铣刀直径方向的投影与铣刀轴心的夹角均为25°，所述铣刀为上排屑结构。该铣刀是专门针对FR-4板及无卤素板材的特性专门设计的铣刀。该铣刀的铣削刀头的外径为0.8-3.175mm，说明该铣刀适用范围为直径在0.8-3.175mm的槽孔的铣削加工，而不适用于外径小于0.8mm的微小槽孔的加工。若将该铣刀用于加工直径小于0.8mm的槽孔，在保持该铣刀的其他结构参数不变的情况下，只是将所述铣削刀头的外径缩小至0.8mm以下，由于外径的缩小必然导致铣削刀头的 强度较小，很容易产生刀头“崩断”现象，影响加工效率及生产成本。而增大铣刀的强度一般是通过增大其螺旋角或改换硬度更大的材料这两种方式实现的。增大螺旋角的度数会使该铣刀的排屑空间相应减小，使得铣刀不能适应多层印制线路板尤其是微小槽孔加工过程中高排屑的要求。如果仅仅通过换用硬度更大的材料加工该铣刀，则该铣刀的加工难度相应增大、加工成本也势必会增加，另外由于铣刀的外径极小，加工过程中本身即存在很高的难度，如果更换硬度更大的材料，则对该铣刀的加工将更加困难、对加工工艺的要求更高。因此仅仅通过将现有铣刀的外径缩小、并通过更换材料以提高强度的方式并不能适应多层印制线路板的微小槽孔的铣削加工，必须要通过重新设计铣刀的各项参数，使得该铣刀在硬度、强度、排屑能力、锋利度、甚至加工工艺难度等方面均具有较好的效果，以适应多层印制线路板微小槽孔的铣削加工。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的铣刀不适用于加工多层印制线路板的微小槽孔的问题，进而提供一种强度高、锋利度好、容屑空间合理的适用于微小槽孔加工的微型菱齿铣刀。

为解决上述技术问题，本实用新型所述的一种微型菱齿铣刀包括刀柄，所述刀柄的一端延伸成铣削刀头，所述铣削刀头末端成型有“V”型切削面，所述铣削刀头成型有环绕方向相反的螺旋凹槽分别形成左螺旋槽和右螺旋槽，所述左螺旋槽和所述右螺旋槽相交排列形成菱齿形状，所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的螺旋角均为18°～22°，所述铣削刀头的外径为0.4～0.7mm。

所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的螺旋角均为20°。

所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角均为1°～3°。

所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角均为2°。

所述右螺旋槽为5条，所述左螺旋槽为4条。

所述铣刀为右旋右切上排屑结构，所述右螺旋槽形成主切削刃和排屑槽，所述左螺旋槽形成切削齿和分屑槽。

所述铣刀采用超细粒度硬质合金棒料为基材制备。

所述硬质合金的硬度HRA≥93.2，抗弯强度TRS≥3900N/mm²，晶粒度≤0.4μm。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，1、所述铣削刀头的外径为0.4～0.7mm，同时将左、右螺旋槽的螺旋角设置为18°～22°，使得该铣刀适用于直径小于0.8mm的微小槽孔的铣削加工，在保证外径较小的情况下，选择合适的螺旋角度，在合理设计排屑空间的同时保证铣削刀头的受力减小，避免因受力过大发生过度磨损或“崩断”现象，依然具有较大的铣削强度；2、本实用新型所述的铣刀采用超细粒度硬度HRA≥93.2，抗弯强度TRS≥3900N/mm²，晶粒度≤0.4μm的硬质合金棒料为基材制备，使得该铣刀具有极高的韧性和硬度，即便在铣削刀头较细的情况下，依然具有较高的铣削强度，适用于硬质材料的加工；3、所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角均设为1°～3°，可保证切削面的齿尖铣削强度，提高铣削齿的锋利度，确保板材的铣削表面光滑平整，保证加工质量；4、所述右螺旋槽为5条，所述左螺旋槽为4条，在保证铣削强度的同时合理设计了相应的排屑空间，使得铣削后的碎屑很容易排出，避免阻塞影响铣削进度及效果，适用于加工多层印制线路板过程中的高排屑要求，同时加工的板材表面精度高，质量好；5、优选将左、右螺旋槽的螺旋角设置为20°，所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角设为2°，保证了该铣刀在铣削强度、锋利度及排屑性能方面均保有较高的水平。本实用新型所述的铣刀可适用于同时含有软质金属材料以及硬质非金属材料的多层印制线路板的微小槽孔的铣削加工。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型所述铣刀适于加工的多层印制线路板的结构示意图；

图2为本实用新型所述铣刀的结构示意图；

图3为图1的左视图；

图4为图2中的A-A剖视图；

图5为图2中的B-B剖视图；

图中附图标记表示为：1-刀柄、2-铣削刀头、3-切削面、4-左螺旋槽、5-右螺旋槽、6-倒角、7-锥面、8-环氧树脂和玻璃纤维布层、9-铜箔层、a-端齿缝隙、c-齿宽、n-周齿前角、t-齿深。

具体实施方式

如图2、图5所示，本实用新型所述的用于加工多层印制线路板的菱齿铣刀，包括刀柄1，所述刀柄的一端延伸成铣削刀头2，另一端设置成30°的倒角6。所述刀柄1与所述铣削刀头2之间通过30°的锥面7过渡。所述铣削刀头2末端成型有“V”型切削面3，所述铣削刀头2周围分布有环绕方向相反的螺旋凹槽分别形成左螺旋槽4和右螺旋槽5，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5相交排列形成菱齿形状。所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5的螺旋角即所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5沿铣刀直径方向的投影与所述刀柄轴心的夹角均为18°～22°，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5的周齿前角n均为1°～3°，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5的齿深t均为外径的15％±0.015mm。所述铣刀为采用超细粒度PN90和6UF型硬质合金棒料为基材制备。所述铣削刀头2的外径为0.4～0.7mm，因此本实用新型所述的铣刀可适用于加工直径在0.4～0.7mm范围内的微小槽孔。如图3所示，本实用新型所述的铣刀的两个切削面3错位设置，两切削面3之间的端齿缝隙a为外径的10％±0.02mm。如图4所示，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5形成的切削齿的齿宽c为外径的30％±0.015mm。

本实用新型所述铣刀为右旋右切上排屑结构。所述右螺旋槽为5条，所述左螺旋槽为4条。铣削过程中所述右螺旋槽5形成主切削刃和排屑槽，所述左螺旋槽4形成切削齿和分屑槽。因此具有较大的排屑空间，使得铣削后的碎屑很容易排出，避免阻塞影响铣削进度及效果，适用于加工多层印制线路板过程中的高排屑要求，同时加工的板材表面精度高，质量好。

为进一步提高本实用新型所述铣刀的铣削强度，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5的螺旋角均设为20°，所述左螺旋槽4和所述右螺旋槽5的周齿前角n均设为2°。

该铣刀强度较高，使用寿命较长，可适用于多层印制线路板微小槽孔的铣削加工。

本实用新型所述的可用于多层印制线路板微小槽孔加工的微型菱齿铣刀是采用如下步骤的工艺加工得到的：

(1)铣刀柄部的磨制：将选定材料的棒材经过粗磨打磨至 

再经过半精磨打磨至 

最后经过精磨将所述棒材的端部外径打磨至 

并打磨光滑；

(2)确定铣削刀头的长度及端部倒角；

(3)铣削刀头的粗磨：将确定好位置的铣削刀头的外径磨至 

(4)螺旋槽的半精切：将所述铣削刀头螺旋槽切削至 

通过半精切步骤可精确保证刃部尺寸的一致性，为后道工序加工后刃部尺寸的精准性做好基础；

(5)螺旋槽的打磨：根据设计的角度将打磨好的铣削刀头经过右左旋磨削将所述铣削刀头的尺寸切削至 

加工得到环绕方向相反的所述左螺旋槽和所述右螺旋槽；

(6)端齿前、后角的打磨：将打磨好左、右螺旋槽的铣刀周齿前后角按照设计角度加工、打磨；

(7)清洗、检验。

经本工艺加工得到的铣刀工件表面粗糙度降至Ra0.1，表面质量较好，且该铣刀在高速切削时受力均匀、排泄顺畅、使用寿命较长，切削后的被加工板材表面光滑无毛边。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种微型菱齿铣刀，包括刀柄，所述刀柄的一端延伸成铣削刀头，所述铣削刀头末端成型有“V”型切削面，所述铣削刀头成型有环绕方向相反的螺旋凹槽分别形成左螺旋槽和右螺旋槽，所述左螺旋槽和所述右螺旋槽相交排列形成菱齿形状，其特征在于：所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的螺旋角均为18°～22°，所述铣削刀头的外径φd为0.4-0.7mm。

2.根据权利要求1所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的螺旋角均为20°。

3.根据权利要求1或2所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角(n)均为1°～3°。

4.根据权利要求3所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述左螺旋槽和所述右螺旋槽的周齿前角(n)均为2°。

5.根据权利要求4所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述右螺旋槽为5条，所述左螺旋槽为4条。

6.根据权利要求5所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述铣刀为右旋右切上排屑结构。

7.根据权利要求1或2所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述铣刀采用超细粒度硬质合金棒料为基材制备。

8.根据权利要求7所述的微型菱齿铣刀，其特征在于：所述硬质合金棒材的硬度HRA≥93.2，抗弯强度TRS≥3900N/mm²，晶粒度≤0.4μm。

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