CN212070547U - 一种用于控深铣孔的铣刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于铣刀结构技术领域，提供了一种用于控深铣孔的铣刀，由依次连接的刀柄、斜面部和刀体组成，刀体由用于铣削加工的加工部和用于控制加工部伸进通孔长度的悬臂部组成，加工部的侧面设置有1至7条螺旋切削刃；螺旋切削刃设置有菱齿型刃口、断屑槽型刃口或螺旋型刃口，每条螺旋切削刃上相邻的菱齿型刃口或断屑槽型刃口间隔设置，相邻两条螺旋切削刃上的菱齿型刃口相互错开分布，或者，相邻两条螺旋切削刃的断屑槽型刃口相互错开分布。本实用新型所提供的一种用于控深铣孔的铣刀，其在对PCB板的镀通孔进行加工，可避免高速信号在镀通孔内传输时，出从而提高信号传输的完整性，同时还可以增加铣刀的使用寿命。

Description

一种用于控深铣孔的铣刀

技术领域

本实用新型属于铣刀结构技术领域，尤其涉及一种用于控深铣孔的铣刀。

背景技术

目前PCB行业在数字系统设计中，随着布线密度与时钟频率的不断提高，信号的完整性与电磁的兼容等问题愈加突出，PCB制造过程中镀通孔其实可当作是线路来看，没有起到任何连接或者传输作用的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”。经研究表明：影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外，导通孔对信号完整性有较大影响。

在PCB多层板的制作中，例如12层板的制作，我们需要将第1层连到第 9层，通常我们钻出通孔(一次钻)，然后沉铜形成导通孔，PCB制造过程中的导通孔其实可当作是线路来看，这样第1层直接连到第12层，实际我们只需要第1层连到第9层，第10到第12层由于没有线路相连，像一个柱子，这个柱子影响信号的通路，在通讯信号会引起信号完整性问题，为减小杂讯干扰，提高信号完整性，降低PCB制作难度，通过采用背钻孔钻掉没有起到任何连接或者传输作用第10到第12层的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟。但是，若在PCB板的制作中，我们只需将第1层连接到底3层，第6层连接到第8层，第10连接到12层，那么，第3层到第6层的连接、第8层到第10层之间的连接就需要断开，而现有的背钻技术很难实现在同一个导通孔内将第3层到第6层的连接、第8层到第10层没有起到连接或者传输作用的通孔段去除掉。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种用于控深铣孔的铣刀，其在对PCB板的镀通孔进行加工，可避免高速信号在镀通孔内传输时，出从而提高信号传输的完整性，同时还可以增加铣刀的使用寿命。

本实用新型的技术方案是：一种用于控深铣孔的铣刀，由依次连接的刀柄、斜面部和刀体组成，所述刀体由用于铣削加工的加工部和用于控制所述加工部伸进通孔长度的悬臂部组成，所述加工部的侧面设置有1至7条螺旋切削刃；

所述螺旋切削刃设置有菱齿型刃口、断屑槽型刃口或螺旋型刃口，每条所述螺旋切削刃上相邻的菱齿型刃口或断屑槽型刃口间隔设置，相邻两条所述螺旋切削刃上的菱齿型刃口相互错开分布，或者，相邻两条所述螺旋切削刃的断屑槽型刃口相互错开分布。

可选地，所述加工部与所述悬臂部可拆卸连接或一体成型。

可选地，所述加工部的前端设置有呈鱼尾型、钻尖型、平底型或端齿型的钻尖。

可选地，所述加工部的侧面还设置有螺旋槽，每一条所述螺旋切削刃分别对应设置有一条所述螺旋槽。

可选地，所述螺旋槽的螺旋角为15°至40°。

可选地，所述螺旋切削刃的前角为1°-15°。

可选地，所述加工部的直径为0.15mm-0.40mm。

可选地，所述加工部的长度为0.05mm-0.50mm。

可选地，所述悬臂部的直径小于所述加工部的直径，所述悬臂部的直径为 0.1mm-0.3mm。

可选地，所述刀体的长度为0.5mm-6.5mm。

本实用新型所提供的一种用于控深铣孔的铣刀，与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过悬臂部控制加工部伸进镀通孔内的深度，由加工部对镀通孔内无需连接的区域进行铣削，以除去镀通孔内多余的铜镀层，有效的避免造成高速信号传输的反射、散射和延迟等，从而提升信号输送的完整性；

2、通过在螺旋切削刃上设计有菱齿型刃口、断屑槽型刃口或螺旋型刃口，当螺旋切削刃上设计有菱齿型刃口或断屑槽型刃口时，相邻两条螺旋切削刃上的菱齿型刃口交错分布，相邻两条螺旋切削刃上的断屑槽型刃口交错分布，铣削加工时，铣刀有断屑功能，能减小切屑长度，使切屑更易排出，从而减少切屑和刀体的摩擦，提升整体切削质量和刀具使用寿命。

3、通过在螺旋切削刃上设计有菱齿型刃口、断屑槽型刃口或螺旋型刃口，当螺旋切削刃上设计有菱齿型刃口或断屑槽型刃口时，每一条螺旋切削刃上的菱齿型刃口处或断屑槽型刃口处不参与铣削，能减少每条螺旋切削刃同时对铜镀层的铣削范围，降低切削力，提高了铣刀的加工时的平稳性。

4、直接在加工部的设置有鱼尾型、钻尖型、平底型或端齿型的钻尖，用来辅助定位，进一步确定加工部的加工区域，提高加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀的结构示意图；

图2是图1中A出的放大示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中菱齿型刃口的螺旋切削刃结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中断屑槽型刃口的螺旋切削刃结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中螺旋型刃口的螺旋切削刃结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部鱼尾型钻尖的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部鱼尾型钻尖的主视图；

图8是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部鱼尾型钻尖的主右视图；

图9是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部钻尖型钻尖的主视图；

图10是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部钻尖型钻尖的右视图；

图11是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部平底型钻尖的主视图；

图12是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部平底型钻尖的右视图；

图13是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀中加工部端齿型钻尖的主视图；

图14是现有背钻技术中导通孔的结构示意图；

图15是本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀对镀通孔的加工示意图；

图16是实施例1中对比铣刀的结构示意图；

图17是图16中A′处的放大示意图；

图18是试验铣刀的CKP分析图；

图19是对比铣刀的CKP分析图。

具体实施方式

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

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本实用新型实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的一种用于控深铣孔的铣刀，主要用于对PCB板4上孔径小于或等于0.50mm的镀通孔5进行孔内螺旋铣孔，其中，镀通孔5是指对通孔的孔壁镀上一层铜镀层(不仅限于铜镀层)，上述铣刀由依次连接的刀柄1、斜面部3和刀体2组成，斜面部3位于刀柄1与刀体2 之间，刀体2由用于铣削加工的加工部21和用于控制加工部21伸进镀通孔5 内长度的悬臂部22组成，悬臂部22的一端与斜面部3连接，悬臂部22的另一端与加工部21的后端连接，加工部21的侧面设置有螺旋切削刃211，主要用于对镀通孔5的孔壁进行铣削加工，螺旋切削刃211的数量不大于7条，即螺旋切削刃211可为1至7条，根据铜镀层6的厚度，来选择螺旋切削刃211的数量，避免单条螺旋切削刃211铣削时磨损过大，从而减少铣刀的使用寿命。由于该铣刀工作时只有加工部参与切削，这样，可通过控制加工部21伸入镀通孔5的深度，来实现对镀通孔5内不同区域进行铣削，以除去镀通孔5内各段没有起到连接作用铜镀层6，实现PCB板4不同层数之间的导通连接，从而提高信号传输的完整性。

螺旋切削刃211设置有菱齿型刃口212、断屑槽型刃口214或螺旋型刃口 215。

螺旋型刃口211上设置有菱齿型刃口212，是指在每条螺旋切削刃211上具有多个菱齿型刃口212，每条螺旋切削刃211上相邻两个菱齿型刃口212之间等距间隔设置，而且相邻两条螺旋切削刃211上的菱齿型刃口212以相互错开的方式分布。菱齿型刃口212具体是指对螺旋切削刃211开设有槽口，该槽口的结构呈类似倒三角形；

螺旋切削刃211上设置有断屑槽型刃口214，指每条螺旋切削刃211上具有多个断屑槽型刃口214，每条螺旋切削刃211上相邻的断屑槽型刃口214之间等距间隔设置，而且，相邻两条螺旋切削刃211上的断屑槽型刃口214以相互错开的方式分布。断屑槽型刃口214具体是指对螺旋切削刃211开设有槽口，该槽口的结构呈类似梯形；

螺旋切削刃211设置为螺旋型刃口215，是指螺旋型刃口215实质为一条连续的螺旋线；

铣削加工时，螺旋切削刃211上的菱齿型刃口212处或断屑槽型刃口214 处不参与铣削，能减少每条螺旋切削刃211同时对铜镀层6的铣削范围，有效的减小了铣刀铣削时的切削力，由于相邻两螺旋切削刃211上的菱齿型刃口212 或断屑槽型刃口214以交错分布的方式设置，菱齿型刃口212处或断屑槽型刃口214处未加工的部分被旋转方向上的后一条螺旋切削刃211给铣削掉，保证铣削质量，整个铣削过程的平稳性好。本实用新型所提供的用于控深铣孔的铣刀，具有断屑功能，能减小切屑长度，使切屑更易排出，从而减少切屑和刀体的摩擦和切削力，提升整体切削质量和刀具使用寿命。

具体地，螺旋切削刃211可为2至6条；

具体地，螺旋切削刃211可为3至5条；

可选地，加工部21与悬臂部22可拆卸连接，由于只有加工部21参与钻铣工作，容易发生磨损或损坏，而当加工部21损坏时，只需要更换加工部21即可，有效的降低使用成本，或者，加工部21与悬臂部22可为一体成型结构，来保证铣刀整体的结构强度，提高铣削加工时的稳定性。

可选地，如图6和图13所示，加工部21的前端设置有钻尖，该钻尖可呈鱼尾型201(如图6和图7所示)、钻尖型202(如图8和图9所示)、平底型 203(如图10和图11所示)或端齿型204(如图12和图13所示)。通过钻尖进行辅助定位，来确认铣刀下刀点到加工区域41的距离，直接在加工部21的前端设置钻尖，既不会影响加工部21的铣削效果，还节省额外设置辅助定位钻尖的材料。

具体地，通过呈鱼尾型201、钻尖型202或端齿型204的钻尖来进行辅助定位的操作如下：PCB板4通过打销钉定位在钻机台面上，并在PCB板4表面盖张薄铝片，当钻尖接触到铝片时会产生电流，加工设备将感应到电流的位置作为下刀点(初始位置)，开始计算下钻深度，从而得出下刀点到加工区域41 的距离。

具体地，当钻尖为平底型203时，则可以利用加工设备自身的测量功能进行控深定位。

可选地，加工部21的侧面还设置有螺旋槽210，每一条螺旋切削刃211分别对应设置有一条螺旋槽210，通过螺旋槽210来将铣削产生的切屑有效排出。

可选地，螺旋槽210的螺旋角为15°至40°。

具体地，螺旋槽210的螺旋角为20°至30°。通过优化排屑槽的螺旋角大小，来提高排屑效率，避免切屑堆积。

具体地，螺旋槽210的螺旋角为30°。

可选地，螺旋切削刃211的前角为1°-15°。通过优化螺旋切削刃211的前角角度，在保持螺旋切削刃211的锋利性的前提下，确保螺旋切削刃211的刚性，避免螺旋切削刃211发生崩刃，同时也避免螺旋切削刃211因不锋利，导致铣削区域的边界平整度差。

具体地，螺旋切削刃211的前角为5°-10°。

具体地，螺旋切削刃211的前角为5°。

可选地，加工部21的直径为0.15mm-0.40mm，根据铜镀层6的厚度来选择加工部21的直径，铣削加工时，加工部21能将镀通孔5中需要断开位置的铜镀层6完全铣掉，来保证信号在镀通孔5内传输的完整性。

具体地，加工部21的直径为0.25mm-0.35mm。

具体地，加工部21的直径为0.3mm。

可选地，加工部21的长度为0.05mm-0.50mm。根据镀通孔5内需要铣断除去的长度距离，选择加工部21的长度，来保证镀通孔5内铜镀层6的加工精度，避免铣去较多的铜镀层6，同时，还可以节约加工时间(如加工部21的长度远小于加工区域41的长度，就需要进行分段加工，这样会造成时间成本的浪费)。

具体地，加工部21的长度为0.05mm-0.30mm。

具体地，加工部21的长度为0.20mm。

本实施例中，加工部21的长度为0.05mm，更利于对PCB板4加工的精度控制和PCB板4镀通孔5的线路设计，以及更利于PCB板4的轻薄化设计。

可选地，悬臂部22的直径小于加工部21的直径，且悬臂部22的直径为 0.1mm-0.3mm。这样，在加工过程，悬臂部22不会对加工部21造成干涉，导致加工部21铣削深度不足，以确保完全除去镀通孔5内加工区域41的铜镀层6。

具体地，悬臂部22的直径为0.15mm-0.25mm。

具体地，悬臂部22的直径为0.2mm。

可选地，刀体2的长度为0.5mm-6.5mm，即悬臂部22的长度为刀体2的长度减去加工部21的长度，根据镀通孔5的深度来虚选择悬臂部22的长度，确保能将加工部21送至镀通孔5内的指定位置。

具体地，刀体2的长度为2.5mm-4.5mm。

具体地，刀体2的长度为4.0mm。

本实施例中，刀体2的长度为0.5mm，把刀体2的长度设计得更短，这样确保在高速旋转过程中，刀体2的中心保持在铣刀的中心轴线上。

本实用新型实施例中，刀柄1的直径为3.175±0.01mm，斜面部3呈锥形结构，且斜面部3的斜度为10°-20°，锥形结构的斜面部3可以很好的连接刀柄1和刀体2，使得两个之间的连接强度高。优选地，斜面3的斜度为15°。

可选地，所述刀柄1、刀体2和斜面部3采用硬质合金制成且为一体成型结构，其整体结构强度好；或者，所述刀柄1、刀体2和斜面部3由硬质合金制成且通过焊接连接。实际应用中，报废的铣削工具其刀柄1可重复利用，可加工成刀体2，可以有效的降低生产成本。

可选地，所述刀体2可设置有涂层(图中未示出)，用于保护刀体2，从而减少了刀体2基体的磨损。实际应用中，刀体2上各段可设置有不同性质的涂层，如悬臂部22可附着有润滑型涂层，加工部21可附着有耐磨性好的硬质涂层，确保使用寿命和加工精度。

采用本实施例提供的铣刀进行加工的步骤如下：

由加工部21来定位下刀点(即将下刀点做为一个基准点)，确定下刀点到加工区域41的距离，接着悬臂部22根据下刀点到加工区域41的距离来辅助调整加工部21伸入镀通孔5内的深度，将加工部21送达指定加工区域41，并控制铣刀轴向旋转，同时控制铣刀整体径向移动，使加工部21与镀通孔5的孔壁接触，螺旋切削刃211对指定加工区域41进行铣削加工，除去孔壁的铜镀层6。加工时，只有加工部21对镀通孔5孔壁上的铜镀层6进行铣削，悬臂部22即使与镀通孔5孔壁接触，也不会破坏导通孔5内其他区域铜镀层6的导通连接情况。如图15所示，为本实施例所提供的用于控深铣孔的铣刀对镀通孔的加工示意图，与传统的背钻技术(如图14所示)相比，其可对PCB板4上导通孔5 内的多个不同指定深度的加工区域41进行铣削加工，除去镀通孔5内各段没有起到连接作用的铜镀层6，实现PCB板4不同层数之间的导通连接，有效的降低信号失真的现象。

具体应用中，PCB板4通过销钉定位在加工设备的台面上，并在PCB板4 表面压覆金属薄片(例如铝箔片或铜箔片)，金属薄片连接于导电线路，当加工部的钻尖(鱼尾型201、钻尖型202或端齿型204)接触金属薄片时，会产生电流，加工设备将感应到电流的位置作为下刀点(初始位置)，开始计算下钻深度，得出下刀点到加工区域41的距离，来确定加工区域的深度，不会破坏其他区域的铜镀层。

实施例1

实验铣刀为本实用新型所提供的铣刀，对比铣刀为现有技术，如图16和图17所示，包括刀柄1′和刀体2′，刀柄1′和刀体2′之间通过斜面部3′连接，刀体2′包括沿刀体2′轴向自刀体2′前端向刀柄1′方向依次设置的用于辅助定位的辅助段21′、用于铣削加工的加工段22′和用于辅助调整加工深度的悬臂段23′，辅助段21′和悬臂段23′的直径均小于加工段22′的直径。

其中，实验铣刀的参数为，刀体2长度：0.5mm，加工部21长度：0.05mm，悬臂部22直径：0.2mm，加工部21直径：0.3mm；

对比铣刀的参数为，刀体2′长度：4.2mm，加工段长度：0.3mm，悬臂段直径：0.2mm，加工段直径：0.3mm。

通过对实验铣刀和对比铣刀进行CKP(过程能力分析)，实验铣刀和对比铣刀由同种材料制成，试验的设备、工艺方法和生产环境都相同，具体分析结果如图18和图19所示，CP、CKP、PP、PPK都是用来测量过程能力的指标，其中， CP值越大，则过程技术能力越好，而CPK值越大表示品质越佳。从图中可以得知，试验铣刀的CP、CKP、PP、PPK值均优于对比铣刀的CP、CKP、PP、PPK值，则表明，生产得到的实验铣刀更容易达到可接受标准的产品，更利于生产把控。

本实用新型实施例所提供的一种用于控深铣孔的铣刀，与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过悬臂部22控制加工部21伸进镀通孔5内的深度，由加工部21对镀通孔5内无需连接的区域进行铣削，以除去镀通孔5内多余的铜镀层6，有效的避免造成高速信号传输的反射、散射和延迟等，从而提升信号输送的完整性；

2、通过在螺旋切削刃211上设计有菱齿型刃口212、断屑槽型刃口214或螺旋型刃口215，当螺旋切削刃211上设计有菱齿型刃口212或断屑槽型刃口 214时，相邻两条螺旋切削刃211上的菱齿型刃口212交错分布，相邻两条螺旋切削刃211上的断屑槽型刃口214交错分布，铣削加工时，铣刀有断屑功能，能减小切屑长度，切屑更易排出，从而减少切屑和刀体2的摩擦和切削力，提升整体切削质量和刀具使用寿命。

3、通过在螺旋切削刃211上设计有菱齿型刃口212、断屑槽型刃口214或螺旋型刃口215，当螺旋切削刃211上设计有菱齿型刃口212或断屑槽型刃口 214时，每一条螺旋切削刃211上的菱齿型刃口212处或断屑槽型刃口214处不参与铣削，能减少每条螺旋切削刃211同时对铜镀层6的铣削范围，降低切削力，提高铣刀的加工时的平稳性。

4、直接在加工部的设置有鱼尾型201、钻尖型202、平底型203或端齿型 204的钻尖，用来辅助定位，进一步确定加工部21的加工区域41，提高加工精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于控深铣孔的铣刀，由依次连接的刀柄、斜面部和刀体组成，其特征在于，所述刀体由用于铣削加工的加工部和用于控制所述加工部伸进通孔长度的悬臂部组成，所述加工部的侧面设置有1至7条螺旋切削刃；

所述螺旋切削刃设置有菱齿型刃口、断屑槽型刃口或螺旋型刃口，每条所述螺旋切削刃上相邻的菱齿型刃口或断屑槽型刃口间隔设置，相邻两条所述螺旋切削刃上的菱齿型刃口相互错开分布，或者，相邻两条所述螺旋切削刃的断屑槽型刃口相互错开分布。

2.如权利要求1所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述加工部与所述悬臂部可拆卸连接或一体成型。

3.如权利要求1所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述加工部的前端设置有呈鱼尾型、钻尖型、平底型或端齿型的钻尖。

4.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述加工部的侧面还设置有螺旋槽，每一条所述螺旋切削刃分别对应设置有一条所述螺旋槽。

5.如权利要求4所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述螺旋槽的螺旋角为15°至40°。

6.如权利要求4所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述螺旋切削刃的前角为1°-15°。

7.如权利要求4所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述加工部的直径为0.15mm-0.40mm。

8.如权利要求4所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述加工部的长度为0.05mm-0.50mm。

9.如权利要求4所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述悬臂部的直径小于所述加工部的直径，所述悬臂部的直径为0.1mm-0.3mm。

10.如权利要求9所述的一种用于控深铣孔的铣刀，其特征在于，所述刀体的长度为0.5mm-6.5mm。

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