紀龍江 姜曙光 王俊浩（大連崇達電路有限公司，大連 116600）

數控機械鉆孔加工中孔位精度研究的新思路

紀龍江 姜曙光 王俊浩
（大連崇達電路有限公司，大連 116600）

數控鉆孔工序是一個以自動化加工為主的工序，對產前準備及基礎化管理的要求相對較高，且十分重要。我們將重點放在如何通過更加有效的工藝技術手段與方法，保證加工過程產品質量的穩(wěn)定上，同時加強技術創(chuàng)新與研發(fā)投入?；谶@種思路的前提，以鉆孔工序為例，著重介紹了一種可以有效提升機械數控鉆孔孔位精度的方法，并且在實際生產過程中加以運用及有效推廣，收到了較好的效果。

鉆孔；效率；成本；品質

自1903年英國Hamson在“用電纜連接法及相同連接法的改進”中提出用金屬粉末直接電沉積到絕緣層上的專利以來，至今已有100多年的歷史了。這100多年來，PCB的發(fā)展從低級到高級、從小到大迅速發(fā)展。PCB產業(yè)的發(fā)展也推動和促進了與PCB產業(yè)相關的專用工業(yè)（材料、化學品、設備與儀器等）的形成、發(fā)展與進步！ PCB產業(yè)一直在不斷的迅速發(fā)展之中，經歷了從無到有、從小到大、從低級到高級的路程。所以，線路板加工技術在經歷了多年的技術沉淀后，已經非常成熟，特別是近些年來的快速發(fā)展，為了滿足市場競爭激烈與發(fā)展的需要，人們把工作重點放在了開發(fā)自動化、智能化、高速化等更先進的設備上，把技術開發(fā)重點放在新產品、新工藝、新技術創(chuàng)新等領域，也取得了非常豐碩的成果。本文所闡述的就是在這些工作的基礎上，如何通過加工過程控制提升機械數控鉆孔孔位精度的方法。

1 現狀分析

一直以來，人們在高精度數控鉆床鉆孔方面，無論是降低成本還是提高生產效率都做了大量了工作，也取得了顯著的成果，總體來說，鉆孔產品的孔位精度主要和以下幾方面因素有關。

1.1 設備狀態(tài)

設備狀態(tài)是鉆孔工序產品質量的最直接影響因素，為了保證一定的孔位精度，要定時定期對設備進行精度維護與保養(yǎng)，制定日、周、月、季、年的保養(yǎng)計劃，將保養(yǎng)內容根據難易程度進行分類，大體上分為三個等級：一級保養(yǎng)，即生產一線的操作人員能直接進行的保養(yǎng)內容；二級保養(yǎng)，需要設備工程師等具備一定專業(yè)技術能力的人進行保養(yǎng)的內容；三級保養(yǎng)，即需要設備供應商等非常專業(yè)的人士進行的專業(yè)保養(yǎng)。同時還應完善相應的設備保養(yǎng)管理程序，制定相應的規(guī)章制度，對設備實行TPM式的管理，極早發(fā)現問題、分析問題并解決問題，不要等問題很嚴重甚至已經威脅到產品質量的時候再去處理就可能有會給公司帶來停機或停產的嚴重損失。經常進行的設備保養(yǎng)內容包括定位系統、伺服系統、控制系統、真空系統以及壓腳系統等，要想保證產品質量的穩(wěn)定，就一定要嚴格按照科學的規(guī)范與指引去執(zhí)行。

圖1中，“1”—伺服主軸系統；“2”—壓腳系統；“6”—鉆床臺面；“7”—導軌/絲杠等部分均是需要重點進行保養(yǎng)的與測評的內容；圖2為業(yè)界常用的24孔孔位精度測評方法，一般要求使用鋼性較好的φ1.40 mm槽鉆，疊1層，慢速鉆削，一般鉆孔參數設定為轉速（30～40）kr/min，進給0.75 m/min ～ 1.5 m/min，鉆孔后使用孔位分析儀按照最大偏差20 μm的標準進行檢測，要求Cpk不小于1.33為合格。目前隨著行業(yè)品質標準的提升，測試孔數已由24孔升至240孔左右，并且標準沒有改變，這就需要加大設備的保養(yǎng)力度與頻次，才能達到標準要求。

圖1 數控機床加工示意

圖2 24孔位精度測試示意

1.2 刀具方面

圖1中的“3”是影響鉆孔孔位精度的直接因素之一，只要是做過鉆孔的技術人員都應該清楚，刀具的設計、選擇及使用，對孔壁粗糙度、孔位精度、毛刺、燈芯、斷刀率等品質的影響是非常大的。通常情況下，要對刀具的選擇、裝配、使用、研磨、管理等進行規(guī)范，并且要根據不同的材料特性選擇不同的刀具類別，要有針對性的合理使用，要建立科學的磨鈍標準，做到不浪費、不過度使用。

1.3 鉆孔參數

鉆孔參數也非常重要，鉆孔參數不僅能影響到產品質量，也會嚴重影響生產效率，在設計鉆孔參數時要十分注意，要充分考慮設備、產品、刀具及加工環(huán)境的影響，要建立一套適應公司自身發(fā)展并行之有效的參數規(guī)范，要針對不同板材料與刀具特性設計不同的鉆孔參數，在保證產品質量的前提下，達到最佳效果。

1.4 工裝工具

工裝工具指的是在保證產品質量的前提下為完成某項工藝步驟或目的而必須的一些輔助器具，如蓋板、墊板、銷釘、壓腳等等。這里重點說明一下，工裝具對孔品質的影響也是非常重要的。隨著科學技術的發(fā)展，人們大多數的把精力放在高新技術產品的控崛上，而忽略了在品質方面的控制，就鉆孔常用的鋁蓋板而言，往往忽略了其使用狀態(tài)對孔位精度的影響。

鋁蓋板在鉆孔過程中主要起到散熱、保證孔位精度與孔壁粗糙度的作用，在具體使用時，要保證鋁蓋板表面干凈、平整、完好無損，更主要的是要保證鋁蓋板固定牢靠無松動，與生產板之間要貼密緊湊，以保證鉆頭下鉆時的平穩(wěn)性。而實際生產過程中，經常鋁蓋板與生產板有貼合不實的現象發(fā)生，并引此造成斷刀、偏位、孔邊毛刺等缺陷的發(fā)生，主要是由于定位銷釘露出板面的部分高度引起，如圖3所示。

圖3 鉆孔引編效果示意圖

2 問題分析與改善

圖3所示的現象在實際生產過程中時有發(fā)生，究其問題存在的根本原因還是由于人們在主觀認識上的淡薄，在追求上層建筑的同時勿略了細節(jié)方面的管控，細節(jié)是決定成敗的關鍵所在。針對這個問題的技術不足，我們設計發(fā)明了鋁蓋板沖切裝置，在銷釘相應位置加工相應的孔槽，使鋁蓋板與生產板之間緊密貼合，如圖4～圖8所示。

圖4 銷釘孔位置被鋁蓋板覆蓋

圖5銷釘孔加工槽后效果

圖6 鋁蓋板與生產板組合關系

圖7 斷刀后孔表面效果

圖8 斷刀后孔斷面效果

綜上所述，關于這種問題的處理方法有很多，大多數公司都是用數控機床或其它專用設備在銷釘孔位置加工孔或槽，投資較大，對生產效率的影響也較大。本文著重介紹的是一種自主發(fā)明的鋁蓋板沖切裝置，如圖9所示，該裝置操作靈活、使用方便，成本低，易維護。

圖9 沖壓PCB線路（板1鋁）蓋裝板置工的藝主孔體裝置的主體分體圖

圖9中：1-手柄；2-凸模；2-1-限位臺；3-連接軸一；4-立柱；5-連接軸二；6-底架；7-螺孔；8-墊板；9-間隙調整器；10-凹模；11-螺孔一；12-蓋板；13-導塊；14-階梯壇；15-螺孔二；16-凹模底板；17-臺面；18-凹模安裝槽。

本裝置解決技術問題所采用的技術方案是：一種沖壓PCB線路板鋁蓋板工藝孔裝置，包括臺面，其特征在于在臺面上設有凹模安裝槽，凹模安裝槽三邊制成階梯壇，在階梯壇上設有螺孔二，在凹模底板上設有螺孔一，用螺栓穿過螺孔二和螺孔一將凹模底板固定在臺面上設的凹模安裝槽內；凹模底板上設有凹模，凹模與凸模相嵌合，并活動地裝在導塊中，一側用蓋板用螺栓與導塊固定連接；在導塊本裝置的有益效果是：該發(fā)明加工PCB線路板工藝孔鋁蓋板表面干凈、平整、完好無損，工藝孔質量高，設備結構簡單，操作方便靈活。

上裝有間隙調整器；導塊固定在底架上；底架設有螺孔，底架下面裝有墊板，用螺栓通過螺孔與臺面連接；凸模上部用連接軸一裝有一個手柄，手柄的右端用連接軸二裝在立柱上，立柱固定在凹模底板上。所述的凸模下端設有限位臺。

實施例參照圖9、圖10，一種沖壓PCB線路板鋁蓋板工藝孔裝置，包括臺面17，其特征在于在臺面17上設有凹模安裝槽18，凹模安裝槽18三邊制成階梯壇14，在階梯壇14上設有螺孔二15，在凹模底板16上設有螺孔一11，用螺栓穿過螺孔二15和螺孔一11將凹模底板16固定在臺面17上設的凹模安裝槽18內；凹模底板16上設有凹模10，凹模10與凸模2相嵌合，并活動地裝在導塊13中，一側用蓋板1用螺栓與導塊13固定連接；在導塊13上裝有間隙調整器9；導塊13固定在底架6上；底架6設有螺孔7，底架6下面裝有墊板8，用螺栓通過螺孔7與臺面17連接；凸模2上部用連接軸一3裝有一個手柄1，手柄1的右端用連接軸二5裝在立柱4上，立柱4固定在凹模底板16上。所述的凸模2下端設有限位臺2-1。兩個限位臺2-1之間的距離是根據鋁蓋板工藝孔深度而設定的。墊板8用以調整凹模底板16的高度；間隙調整器9是調整導塊13與凸模2之間的間隙的。

圖10 圖1的I處局部放大圖

加工方法是將PCB線路板的鋁蓋板放置在凸模2和凹模10之間，要沖壓工藝孔的位置對正凹模10，向下壓手柄1，凸模2就會把鋁蓋板沖出工藝孔。

3 改善效果

運用此技術方案，使生產板在進行鉆孔加工時，避免了銷釘與鋁蓋板貼合不良造成的斷刀、偏位、排屑不良、孔壁粗糙等一系列品質問題的發(fā)生，通過此技術手段的運用，使加工效果得到有效改善。同時，對這種工藝技術進行了規(guī)范、管理，將具體作業(yè)方法形成規(guī)范并加入到相應的作業(yè)標準書與控制標準中。鋁蓋板沖切裝置的研發(fā)，是PCB板在生產過程中改善的一個點，通過這種裝置的使用使生產及管理人員的品質意識得到了加強，該裝置的成功使用，使我公司的斷刀率由改善前的0.2‰ 降到0.02‰左右，改善效果非常明顯。

4 結論

在PCB實際生產過中，類似于這樣的案例有很多很多，最主要的是通過我們的努力，使生產、技術、品質及其它管理人員的品質意識得到加強與提升。只有品質穩(wěn)定才能使企業(yè)獲得更多客戶的信賴與支持，只有品質穩(wěn)定才能使加工過程更加穩(wěn)定，同時獲得較高的生產效率，并改善制造成本。目前我們在全工序全面推行這種精益生產的理念，相信必然更能獲得更佳的生產力水平，會使企業(yè)獲得更好的發(fā)展。

［1］林金堵等. 現代印制電路先進技術第三版［M］. 2013，2.

［2］紀龍江等. 關于生產效率提升之PCB數控鉆孔技術的研究與應用［J］. 印制電路信息，2015，3.

紀龍江，技術中心副主任。

姜曙光，總經理。

王俊浩，廠長。有效清除金面粘附污物，是一種金面清理的有效方法，可在印制板企業(yè)中推廣使用。

New ideas on the research of hole position accuracy in mechanical numerical control drilling

JI Long-jiang JIANG Shu-guang WANG Jun-hao

NC drilling process is a process of automatic processing， and it is very important to prepare in advance and have basic management. We will focus on how to ensure the stability of product quality in the process by means of more effective techniques and methods， and strengthen technological innovation and R & D investment， strengthen the scientific management and standardization construction， which plays an important role in the development， progress and promotion of enterprises. Based on this idea， this paper takes the drilling process as an example， the paper emphatically introduces a method to improve the accuracy of the hole and hole position of the machine.

Drilling； Efficiency； Cost； Quality

TN41

A

1009-0096（2015）12-0011-03